汽車主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理和方案

1、汽車主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理及方案崔海波工程技術(shù)學(xué)院 機(jī)制5班摘要: “主動轉(zhuǎn)向”技術(shù)為汽車操縱和穩(wěn)定性控制提供了更好的控制方法和性能，很好的解決了轉(zhuǎn)向中輕便性和靈敏性的矛盾問題。本文通過對汽車主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的簡要概述和發(fā)展現(xiàn)狀,對其結(jié)構(gòu)和工作原理以及一些先進(jìn)的方案進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞:主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 可變傳動比 發(fā)展現(xiàn)狀 工作原理 結(jié)構(gòu)方案1.前言轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是控制汽車行駛路線和方向的重要裝置，其性能直接影響到汽車的操縱性能和穩(wěn)定性能。在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,轉(zhuǎn)向輕便性與轉(zhuǎn)向靈敏性是一對矛盾。轉(zhuǎn)向輕便性要求駕駛員對方向盤施加的轉(zhuǎn)向力要小、方向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)要少;而轉(zhuǎn)向靈敏性則要求駕駛員轉(zhuǎn)動方

2、向盤達(dá)到目標(biāo)角度所耗費(fèi)的時(shí)間要短。顯然對機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來說,要想轉(zhuǎn)向靈敏性好,就要減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比,但這必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)向力增大;反之,要想轉(zhuǎn)向力小,就要增大轉(zhuǎn)向傳動比,這又將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向靈敏性下降。主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有可變傳動比的功能,它很好地解決了轉(zhuǎn)向輕便性與轉(zhuǎn)向靈敏性之間的矛盾。主動前輪轉(zhuǎn)向通過電機(jī)根據(jù)車速和駕駛工況改變轉(zhuǎn)向傳動比。低、中速時(shí)，轉(zhuǎn)向傳動比較小，轉(zhuǎn)向直接，以減少轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，提高轉(zhuǎn)向的靈敏性和操縱性；高速時(shí)，轉(zhuǎn)向傳動比較大，提高車輛的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，系統(tǒng)中的機(jī)械連接使得駕駛員直接感受到真實(shí)的路面反饋信息。【1】因此，主動前輪轉(zhuǎn)向?yàn)檐囕v行駛的靈敏性、舒適性和安全性設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，

3、代表著轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展趨勢。2主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Active Front Steering，AFS）最早由德國 BWM 和 ZF兩家公司聯(lián)合開發(fā)完成，并裝備于寶馬 3 系和 5 系轎車上。圖為主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠在最大程度執(zhí)行駕駛員意愿的前提下，對整車施加一個(gè)可獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向干預(yù)，可以實(shí)現(xiàn)整車的主動安全性和操縱穩(wěn)定性的結(jié)合。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)變傳動比控制，使汽車在低車速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向傳動比較小，以減少轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，提高汽車的機(jī)動性和靈活性；而在高車速時(shí)轉(zhuǎn)向傳動比較大，以降低轉(zhuǎn)向靈敏性，提高汽車的穩(wěn)定性和安全性。主動前輪轉(zhuǎn)向?qū)嶋H上是

4、介于傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向和線控轉(zhuǎn)向之間的一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)?！?】它在傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，同時(shí)又具有線傳系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，可以主動對車輛進(jìn)行控制。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)變傳動比和穩(wěn)定性控制。圖.主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.1 可變傳動比在汽車工業(yè)中，傳動比定義為方向盤轉(zhuǎn)角與前輪轉(zhuǎn)角的比值。對于傳統(tǒng)車輛，該值為一常數(shù)。觀察普通汽車低速下的轉(zhuǎn)向行為可以發(fā)現(xiàn)，降低傳動比可以減少方向盤至左右極限位置的圈數(shù)。因此對于駕駛員而言，在停車或大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)，可以提高操作上的輕便性。然而對于處于高速行駛狀態(tài)下的車輛，較低的傳動比使轉(zhuǎn)向過于靈敏，穩(wěn)定性和安全性就會下降。轉(zhuǎn)向傳動比是影響駕駛感受的關(guān)鍵因素。為了克服傳統(tǒng)車

5、輛存在的上述缺陷，人們發(fā)明了一系列變傳動比主動前輪轉(zhuǎn)向裝置?！?】這類裝置可以根據(jù)行駛狀況增加或減小汽車前輪的轉(zhuǎn)向角度，即低速時(shí)提供小傳動比以提高車輛靈活性及操作輕便型，高速狀態(tài)下提供較大傳動比增加行車穩(wěn)定性。其大致分為兩類：1.機(jī)械式(又可分為固定式與可調(diào)式)2.線傳式。2.2 穩(wěn)定性控制穩(wěn)定性是指汽車受到外界擾動(路面擾動或者陣風(fēng)擾動)回到原來的運(yùn)動狀態(tài)的能力。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從轉(zhuǎn)向一開始就會判斷轉(zhuǎn)向后出現(xiàn)的情況，通過調(diào)節(jié)助轉(zhuǎn)角電機(jī)自動修正轉(zhuǎn)向角度，及時(shí)干預(yù)以降低偏離行駛路線的概率。對于不可預(yù)料的側(cè)向運(yùn)動，主動前輪轉(zhuǎn)向可以通過有效的利用輪胎特性，抵御陣風(fēng)(尤其是離開隧道時(shí)的側(cè)向風(fēng))、不對稱

6、制動和低摩擦系數(shù)路面所產(chǎn)生的橫擺及側(cè)傾干擾，自動產(chǎn)生補(bǔ)償力矩幫助駕駛員，提高車輛的穩(wěn)定性。【4】3.主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國內(nèi)外的研究及發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)前，國內(nèi)外對主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究比較深入，已有大量相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最早由德國寶馬汽車公司和 ZF 公司聯(lián)合開發(fā)，并將其應(yīng)用于部分寶馬3系列和5系列轎車，圖為寶馬主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)物圖。之后，日本豐田汽車公司也開發(fā)了可裝備于實(shí)際車輛的主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。Kim J. W.等人在論文Development of an active front steering (AFS) system with QFT 中，在分析主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理的基礎(chǔ)

7、上，建立了基于定量反饋理論的主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制模型，并基于 Matlab 和 Adams/Car 建立聯(lián)合仿真模型驗(yàn)證了其有效性。Yasuo S.等人在論文 Improvement in driver-vehicle system performance by varying steering gain with vehicle speed and steering angle :VGS (variable gear-ratio steering system)中，建立了駕駛員模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型和傳動比調(diào)節(jié)裝置的模型，并根據(jù)駕駛員的操縱經(jīng)驗(yàn)和路上試車測試結(jié)果得出理想傳動比。Wolfgang

8、R.等人在論文Active front steering (Part 1): mathematical modeling and parameter estimation和論文Active front steering (Part 2): safety and functionality中，建立了主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行器的數(shù)學(xué)模型，并驗(yàn)證了模型的有效性【5】。Maniha N.等人在論文Sliding mode control of active car steering with various boundary laver thickness and disturbance中，將滑模變結(jié)構(gòu)控

9、制應(yīng)用于主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了滑模變結(jié)構(gòu)控制器，其輸入為橫擺角速度的理想值與實(shí)際值之間的差值，輸出為主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)附加的轉(zhuǎn)向角【6】。在國內(nèi)方面，同濟(jì)大學(xué)高曉杰等人在論文機(jī)械式前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用中，以寶馬轎車上選裝的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的組成、雙行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作模式，以及該系統(tǒng)可變傳動比、穩(wěn)定車輛等功能的實(shí)現(xiàn)原理和系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)，并指出主動前輪轉(zhuǎn)向與其他動力學(xué)控制系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)底盤一體化集成控制的可能性【7】。武漢理工大學(xué)的黃炳華等人在論文汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性研究中，分析了主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要特性，并對其控制策略進(jìn)行了探討【8】。南京航空航天大學(xué)的趙萬忠等人

10、在論文力與位移耦合控制的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化中，在對主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力學(xué)分析和工作原理分析的基礎(chǔ)上，建立了主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)的模型，并提出了主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三個(gè)性能指標(biāo)及量化公式【9】。同濟(jì)大學(xué)的余卓平等人在論文主動前輪轉(zhuǎn)向?qū)囕v操縱穩(wěn)定性能的影響中，研究主動前輪轉(zhuǎn)向?qū)囕v操縱穩(wěn)定性能的影響，提出了主動前輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的目標(biāo)及結(jié)構(gòu)【10】。南京航空航天大學(xué)的魏建偉等人在論文基于人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)的變傳動比控制規(guī)律研究了轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角對汽車轉(zhuǎn)向性能的影響，提出了改進(jìn)的變傳動比控制策略 目前，對主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究主要集中在動力學(xué)建模和理想傳動比控制規(guī)律方面，對變傳動比控制規(guī)律的研究

11、還很少，尚處于定性的認(rèn)識階段，且變傳動比的推理及控制策略還少有提及。此外，對主動前輪轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制的研究文獻(xiàn)還較少，有限的幾篇文獻(xiàn)主要研究橫擺角速度控制，對附加轉(zhuǎn)角的控制還鮮有報(bào)道。然而，變傳動比控制和干預(yù)穩(wěn)定性控制是主動前輪轉(zhuǎn)向的核心問題，是決定主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵因素。因此，有必要在理想傳動比控制規(guī)律基礎(chǔ)上，探索變傳動比控制和主動轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制策略，為主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。4.主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理分析主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)符合汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢。AFS根據(jù)附加轉(zhuǎn)角疊加方式的不同,又可分為機(jī)械式AFS和電子式AFS。下面主要介紹汽車機(jī)械式主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

12、的構(gòu)成及原理。4.1 整體結(jié)構(gòu)以寶馬主動轉(zhuǎn)向?yàn)槔?主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除保留了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的機(jī)械構(gòu)件,包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等之外,它的最大特點(diǎn)就是在轉(zhuǎn)向盤和齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)之間的轉(zhuǎn)向柱上集成了一套雙行星齒輪機(jī)構(gòu)和電子伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng),用于向轉(zhuǎn)向輪提供疊加轉(zhuǎn)向角,通過疊加轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)變傳動比功能。駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入包括力矩輸入和角輸入兩部分,將共同傳遞給到扭桿。其中的力矩輸入由電子伺服機(jī)構(gòu)根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行助力控制,而角輸入則通過由伺服電機(jī)驅(qū)動的雙行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)向角疊加,經(jīng)過疊加后的總轉(zhuǎn)向角才是傳遞給齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的最終轉(zhuǎn)角。與常規(guī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的顯著差別在于,主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

13、不僅能夠?qū)D(zhuǎn)向力矩進(jìn)行調(diào)節(jié),而且還可以對轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行調(diào)整,使其與當(dāng)前的車速達(dá)到完美匹配。4.2 新型主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所謂的新型主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)向軸截?cái)嗪笤谥虚g增加行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星齒輪外圈與電機(jī)通過渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)相連接。該電機(jī)用來增加或者減少駕駛員施加在轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)角，同時(shí)原電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電機(jī)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供助力，對轉(zhuǎn)向過程中的轉(zhuǎn)向力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，該主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括兩部分：轉(zhuǎn)向軸式電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，行星齒輪的主動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。4.2.1 轉(zhuǎn)向軸式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向軸式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機(jī)固定在轉(zhuǎn)向管柱上，通過減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)

14、動轉(zhuǎn)向軸，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力。助力電機(jī)產(chǎn)生的動力協(xié)助駕車者進(jìn)行轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)由轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、電磁離合器、機(jī)械轉(zhuǎn)向器等組成。4.2.2 行星齒輪的主動前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 助轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)由電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和一套雙排行星齒輪系機(jī)構(gòu)組成。行星架將兩套行星齒輪連接在一起，齒圈通過自鎖式蝸輪蝸桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)與助轉(zhuǎn)角電機(jī)相連。行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入軸與轉(zhuǎn)向管柱上端相連，合成的運(yùn)動由輸出軸輸出，輸出軸與轉(zhuǎn)向管柱下端相連。 根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，電機(jī)提供相應(yīng)的輔助轉(zhuǎn)角，并利用行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動合成共同作用到下端的轉(zhuǎn)向管柱上，最終輸出的轉(zhuǎn)向角是由轉(zhuǎn)向盤角度和電機(jī)角度疊加而成。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角確定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)角改變時(shí)，合

15、成后得到的前輪轉(zhuǎn)角也隨之改變，因此可通過獨(dú)立地調(diào)整電機(jī)來獲得不同的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比，從而轉(zhuǎn)向靈敏性可調(diào)。整個(gè)主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括傳感器，主動轉(zhuǎn)向疊加機(jī)構(gòu)(包括電機(jī)及行星齒輪機(jī)構(gòu))，控制器(ECU)，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)等。4.3 工作原理以一種機(jī)械式的疊加主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為研究對象,其原理如圖所示。AFS的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電動機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和行星齒輪機(jī)構(gòu)等組成,一般串聯(lián)在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器之間。具體工作原理是車輛行駛的狀況由傳感器測得,控制器根據(jù)傳感器的車速、質(zhì)心橫擺角速度,方向盤轉(zhuǎn)角等信號,按照預(yù)先編制的控制邏輯,設(shè)定轉(zhuǎn)角變化量的目標(biāo)值,并通過執(zhí)行器將變化量疊加到前輪轉(zhuǎn)向角上,實(shí)現(xiàn)總的前輪轉(zhuǎn)角,由

16、此,可使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和前輪轉(zhuǎn)向角的傳動比,根據(jù)汽車的運(yùn)動狀況發(fā)生連續(xù)的變化,從而對汽車的舒適性、轉(zhuǎn)向工作強(qiáng)度、操縱穩(wěn)定性和直線行駛性進(jìn)行最佳優(yōu)化。也就是說主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠根據(jù)車輛的運(yùn)行狀態(tài)和駕駛員的意圖,通過對前輪轉(zhuǎn)向角進(jìn)行適當(dāng)修正達(dá)到提高車輛輕便性和行駛穩(wěn)定性的目的。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖5.先進(jìn)主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析5.1 寶馬雙行星齒輪變傳動比機(jī)構(gòu)寶馬公司推出的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由液壓助力轉(zhuǎn)向部分和雙行星變傳動比機(jī)構(gòu)組成。其中變傳動比機(jī)械裝置如圖所示?；緲?gòu)成包括：助轉(zhuǎn)角電機(jī)，蝸輪蝸桿和由兩個(gè)行星排構(gòu)成的雙自由度行星齒輪組。方向盤與輸入軸 4 連接構(gòu)成 1 個(gè)自由度控制，助轉(zhuǎn)角電機(jī) 3 驅(qū)

17、動蝸桿 1，蝸輪 2，內(nèi)齒圈 11 構(gòu)成另一個(gè)自由度控制。當(dāng)電機(jī)制動時(shí)，可以操縱方向盤實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向動作，由輸入軸 4 到輸出軸 12 按傳動比等于 1 輸出。當(dāng)方向盤不動時(shí)，也可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向操縱。當(dāng)方向盤和電機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動時(shí)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的復(fù)合操縱，實(shí)現(xiàn)變傳動比操縱和穩(wěn)定性控制?！?1】寶馬公司AFS系統(tǒng)的基本方法是通過一個(gè)機(jī)械傳動裝置將電機(jī)動力控制和人對方向盤的控制復(fù)合在一起，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)控制的疊加。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動裝置出現(xiàn)故障時(shí)，仍可以正常進(jìn)行人工操縱，解決了主動轉(zhuǎn)向的安全性問題。主動轉(zhuǎn)向的機(jī)械傳動裝置安裝在前車廂內(nèi)，由于前車廂內(nèi)布置十分擁擠，轉(zhuǎn)向裝置容易與其它零部件發(fā)生干涉，因此要求該裝置設(shè)計(jì)

18、具有最小的體積。由于傳動裝置有多個(gè)齒輪傳動，存在輪齒側(cè)隙，會影響輸出軸的轉(zhuǎn)動定位精度。5.2新型雙行星齒輪變傳動比機(jī)構(gòu)基于上述問題，現(xiàn)今出現(xiàn)了一種新型主動轉(zhuǎn)向變傳動比傳動裝置。該主動轉(zhuǎn)向傳動裝置包括了一個(gè)機(jī)械傳動裝置和一個(gè)動力驅(qū)動裝置，采用機(jī)械連接，安全性高，且主動轉(zhuǎn)向輸出是由動力驅(qū)動裝置驅(qū)動內(nèi)齒圈經(jīng)行星架輸出，是減速傳動，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動力矩小，從而可以減小機(jī)構(gòu)的尺寸。通過對比分析，本新型傳動裝置體積明顯縮小，傳動效率提高，轉(zhuǎn)動定位精度改善，制造成本下降。該變傳動比機(jī)構(gòu)是一套集成在轉(zhuǎn)向柱上的雙行星齒輪機(jī)構(gòu)，位于方向盤和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器之間，包括了一個(gè)機(jī)械傳動裝置和一個(gè)動力驅(qū)動裝置(如圖 2-

19、4 所示)。動力驅(qū)動裝置由助轉(zhuǎn)角電機(jī)、蝸桿和蝸輪組成，蝸桿 1 與蝸輪 2 嚙合并由電機(jī)驅(qū)動。蝸桿 1 與蝸輪 2 位于殼體內(nèi)。機(jī)械傳動裝置的一端通過輸入軸 4 與方向盤連接，另一端通過輸出軸 13 與轉(zhuǎn)向器連接。蝸輪 2 與內(nèi)齒圈 11 固接在一起。機(jī)械傳動裝置由兩組并列的 NGW型行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)組成；由太陽輪 6、行星齒輪 7、內(nèi)齒圈 8 組成行星排；由太陽輪 9、行星齒輪 10、內(nèi)齒圈 11 組成行星排；兩個(gè)行星排的傳動比是相同的，太陽輪 6、9 是固定在一起的，為兩個(gè)行星排共用。這里的行星排是指行星傳動齒輪組，行星排通過行星架 5 與輸入軸 4 連接；行星排通過行星架 12 與輸出軸

20、 13 連接。輸入軸 4 的一端與方向盤連接，另一端與行星架 5 固接在一起；輸出軸 13 的一端與行星架 12 固接在一起，另一端連接轉(zhuǎn)向器。內(nèi)齒圈 8 與行星齒輪 7 嚙合，行星齒輪 7 與太陽輪 6 嚙合；太陽輪 9 還與行星齒輪 10 嚙合，行星齒輪 10 與內(nèi)齒圈 11 嚙合。內(nèi)齒圈 8 是固定的，內(nèi)齒圈 11 與蝸輪 2 固接在一起，電機(jī)可以驅(qū)動內(nèi)齒圈 11 旋轉(zhuǎn)。為了結(jié)構(gòu)簡化，實(shí)際實(shí)施中可將主動轉(zhuǎn)向傳動裝置與轉(zhuǎn)向器集成在一起；太陽輪、行星齒輪之一、內(nèi)齒圈之一、行星齒輪之二、內(nèi)齒圈之二的齒輪可以采用斜齒輪以便減小噪聲；太陽輪可以是浮動的，也可以支撐在行星架之一和行星架之二兩個(gè)行星架上；主動轉(zhuǎn)向傳動裝置的兩組 NGW 行星齒輪傳動的傳動比可以是不同的，以便與轉(zhuǎn)向器匹配符合最佳轉(zhuǎn)向性能的要求。6.總結(jié)本文簡單的介紹了汽車主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概念，發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其結(jié)構(gòu)和工作原理，并且對先進(jìn)的主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行探究。雖然汽車前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)還不是太成熟，還存在許多地方有待改進(jìn)，但我相信在科學(xué)技術(shù)不斷日益發(fā)展的時(shí)代大背景下，汽車技術(shù)會更加成熟，汽車的舒適性和安全性會不斷提高，汽車工業(yè)也會更加繁榮昌盛。參考文獻(xiàn)：【1】 張紅黨.汽車主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性研究D.江蘇: 江蘇大學(xué), 2009【2】 原健鐘.汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究D廣州華南