汽车转向(中文版原书第2版)/(德)彼得.普费尔

本书研究的课题为汽车转向系统、汽车转向感觉和汽车行驶动力学。书的开始部分为汽车转向运动学和汽车行驶动力学的基础知识，讨论影响转向的底盘参数的概念和意义。在接下来的章节中着重研究了驾驶人和车辆之间的关联，并详细阐述转向感觉的概念和意义。转向系统零部件的结构、设计原则和试验方法也是本书的重点内容。涉及的零部件有转向盘、转向管柱、转向中间轴、转向器。特殊的转向系统，如叠加转向系统和四轮转向系统，本书也作了详尽的介绍。本书的另外一个重点是，介绍当前转向系统各种技术状态，阐述它们与整车的相互作用，我们力图使复杂的内容变得简单易懂。当然其他方面，如噪声性能、能量需求和安全功能，在本书中也没有忽略。本书的*后章节关注驾驶人辅助系统。

曼弗雷德·哈尔（Manfred Harrer）博士毕业于慕尼黑专科学校汽车技术专业。1997—1999年，在奥迪公司（Audi AG）研发总部（英戈尔施塔特，Ingolstadt）从事底盘开发工作。1999—2007年，在宝马（BMW）总部（慕尼黑）担任试验工程师、项目负责人和转向预开发经理。2003—2007年，获得英国Bath大学博士学位，其论文研究汽车转向感觉、行驶性能的主观评价与汽车行驶动力学客观参数的联系。2007年开始在德国保时捷公司(Porsche AG)从事底盘开发，负责转向系统、车轮、弹簧减振器系统以及能量供给系统的开发工作。目前担任行驶动力学及性能研发部门的负责人。多年来，曼弗雷德·哈尔博士积极推进工业、科研以及院校之间的合作项目，发表和出版了大量底盘研发方面的论文和专著，并成功组织了多次底盘技术研发国际会议。彼得·普费尔（Peter Pfeffer）博士毕业于维也纳工业(Tu Wien)大学和亚琛大学(RWTH Aachen)机械制造专业。1995年就职于奥迪公司（Audi AG），从事底盘和噪声的研究工作，工作重点为动力总成悬置系统、振动舒适性及其项目开发。2002—2007年，任英国巴斯（Bath）大学讲师，从事“转向系统对行驶动力学的影响”的研究，并获得博士学位。从2007年开始任慕尼黑专科学校教授，研究的重点为汽车行驶动力学、振动舒适性、减振件以及转向系统。2010年起任机械制造、车辆技术、飞机技术副主任。彼得·普费尔是德国工程师协会（VDI）慕尼黑区域的执行主席代表。

前言序作者介绍参与编写作者及工作单位参与编写作者编写章节A导言和历史11转向系统的任务和意义211基本结构类型212结构形式32横向动力学的历史33汽车转向的历史731转盘式转向732转向节转向833第一部汽车的转向834机械转向器1035伺服转向(助力转向)11参考文献A15B转向基础171转向——车辆横向控制172弯道行驶1821低速弯道行驶1822高速弯道行驶183轮胎侧向性能1931垂直力传递对胎面接地长度的影响1932轮胎侧向力、轮胎拖距和轮胎回正力矩2033轮胎侧向力的瞬态特性2534轮胎特性总结254转向盘力矩2541转向盘力矩计算2642转向助力系数2743转向助力矩295四轮转向306载荷变化转向30参考文献B32C转向系统的要求概览331功能和转向感觉332总布置333重量344成本355质量356能量和环境367噪声和振动368系统安全369法规要求37参考文献C38D转向运动学391引言392转向运动的几何特征参数393车轮定位参数4331转向传动比484转向传动结构50参考文献D58E车辆横向动力学基础591整车模型——线性单轨模型5911运动方程6012 转向角、转向盘转角和转向助力系数6213稳态圆周行驶6414不足转向和过多转向6515瞬态特性——转向盘转角阶跃输入的响应时间6716横摆频域特性6717转向模型6818考虑助力转向和摩擦影响的转向模型6819车辆参数和转向参数对行驶性能和转向性能的影响分析702转向系统的行驶动力学基础7321转向轴的布置和稳态回正力矩7322稳定系数的确定（稳定性因子）7323稳态横摆角速度增益和转向灵敏度7424转向盘力矩侧向加速度增益（稳态）7425转向盘力矩转向盘转角的频域特性7526自由控制的稳定性7627转向的固有频率和阻尼7628制动跑偏的抑制7629转向稳定的制动系统77210空气动力学对行驶性能的影响77211前轮驱动车辆77参考文献E77F声音和振动801操作噪声和功能噪声8011转向系统的声源8112电动助力转向系统8213液压助力转向系统832稳定性8421液压转向啪嗒噪声8522转向抖动8623转向盘转动振动(LDS)873软管和管路传递的固体声音8931固体声波的叠加8932材料声学特征参数8933通过弯折减少声音传递904转向管柱和转向盘振动舒适性设计9141设计策略9142部件和整车的固有频率目标9343计算模型和载荷工况9444参数研究9545转向盘减振器9646小结98参考文献F98G转向感觉和人—车相互作用1001转向性能和转向感觉1002转向感觉10221导向性能10222反馈性能10323对理想的转向性能和转向感觉的要求1033转向感觉客观评价方法1034转向感觉主观评价1045转向性能客观评价10851测量装备10852驾驶工况10953自动数据处理11054客观参数1106相关分析和回归分析1117理想的转向性能的目标范围1118自然的还是不自然的转向感觉——可客观评价的课题？112参考文献G114H转向设计1161转向器的基本设计11611齿条力11612转向盘力矩11613转向动力学11714转向功率11815转向摩擦1182转向系统的传递函数12021导向性能12022反馈性能121参考文献H129I转向盘1301引言1302组件13021转向盘骨架13122转向盘轮缘和转向盘轮辐13223喇叭13324安全气囊和碰撞13425多功能转向盘13526发泡/皮革/装饰1373对部件和总成的要求1384试验和保险13841安全气囊13942转向盘14143操作元件/EE1435模块化/开发趋势/展望144参考文献I144J转向管柱和转向中间轴1451导言1452部件14621转向轴管14722手动调节转向管柱MVLS14723电动调节转向管柱EVLS14724转向中间轴14925组件1513转向管柱和转向中间轴的试验15931承载能力16032刚度16133转向管柱调节单元的疲劳寿命16134固有动态特性16235碰撞特性16436转向管柱调节力的调整16637温度16638腐蚀1674展望167K机械转向和液压助力转向1681齿轮齿条转向的概念1682可用性/优缺点1693转向器的运动学特征16931转向器在前桥的位置17032整车上的转向器连接17033转向器壳体的定位17134转向横拉杆的连接17135传动比关系的类型1724齿轮齿条转向器的结构和部件17241转向器壳体17342转向小齿轮17443齿条和齿条导向1755齿轮啮合和转向器传动比17851转向器固定传动比17952转向器变传动比17953应用18054技术极限18455制造方法1866对机械齿轮齿条转向器的要求18861转向器的功能要求18962转向器的强度要求19163转向器的环境要求1927齿轮齿条转向器的设计验证和产品验证19371方案验证(CV)19372设计验证(DV)19373产品验证(PV)19374量产陪伴试验1948液压助力转向19481液压助力转向的目标设置19482车辆的改动19583转向器的改动19584液压助力转向器的特殊之处1969液压助力转向器的结构和部件19691结构形式19792液压缸19893带输入轴和转向小齿轮的转阀20394液压助力转向器的其他部件20695 液压助力转向器的特征参数20710液压助力转向的工作原理207101转向阀及节流原理207102阀特性的其他影响因素211103转向运动的作用——流量分配212104阀噪声213105内泄漏214106建模（位置控制回路）215107阻尼与失稳21511液压辅助系统216111中位对准216112速度相关性217113阻尼阀219114带阻尼特性的转向阀220115齿条止位位置的压力22112循环球转向器/商用车转向系统222121应用范围222122循环球转向器的结构223123循环球转向和齿轮齿条转向的比较224124技术参数225125辅助系统225126双回路转向22513对液压助力转向器的要求226131功能要求226132强度要求226133环境要求——冷起动试验226参考文献K227L转向横拉杆2281导言2282基本结构22821循环球转向器的横拉杆22822齿轮齿条转向器的横拉杆2293横拉杆球接头22931内球节(轴向球节)22932外球节(角度球节，径向球节)2314前束调节2325要求和设计23251转向横拉杆的设计原则23252横拉杆强度设计23253球接头设计23354外球节密封2346阻尼/解耦2357与车轮托架的连接2368轻量化结构2379展望23791过载性能23792传感器球接头238参考文献L239M液压动力源2401伺服泵24011引言24012叶片泵24013径向柱塞泵24314串联泵2442油液供给和油液24521转向油罐24522转向软管和硬管24823冷却器25024系统极限25125液压油251N电动液压助力转向系统（EPHS）2541引言25411结构和功能25412转向系统分类25513应用范例2562系统介绍25721系统概览25722系统设计25823能量消耗2603部件26231电动泵驱动单元26232液压管路系统26633其他部件267参考文献N268O电动助力转向系统（EPS）2691导言26911EPS与HPS对比2702EPS系统的结构形式27121EPSc管柱式27122EPSp小齿轮式27223EPSdp双小齿轮式27224EPSapa平行轴式27325EPSrc同轴式2733EPS的组件27431伺服传动机构27432电动机27733扭矩传感器28434控制器2894系统设计29441常规的系统要求29442设计参数29543对电网的要求2975系统安全29951标准法规29952EPS应用中的安全2996转向功能和控制30561转向功能30562转向感觉的控制策略310参考文献O311P叠加转向3141导言3142历史3143作用原理3154结构31541常规的系统结构31642作动器及其变形31643转向系统匹配3205叠加转向的功能32251可变转向传动比3226转向稳定性32361过多转向的转向稳定性32462不足转向的转向稳定性32563对开路面制动时的转向稳定性3267系统安全3268展望328参考文献P329Q四轮转向3301引言、历史、基础、目标3302结构形式33021机械式系统33222液压式系统33323电动式系统33424单轮作动器和中央作动器的比较3353四轮转向对行驶性能的影响33631四轮转向的运动学特性33632四轮转向对于稳态行驶性能的影响33733四轮转向对非稳态行驶性能的影响33834后轮转向和前轮叠加转向的组合338参考文献Q341R线控转向3421导言3422部件3433转向功能3464安全设计3495展望349参考文献R350S驾驶人辅助系统功能概况3521行驶稳定性介入35211转向提醒功能35212人机工程学要求35413安全性要求3542车道辅助系统35421车道保持辅助系统（LKS)35522车道偏离预警系统（LDW）35623市场上的典型系统35724车道保持辅助展望3583泊车辅助系统35831泊车辅助系统的要求35932技术方案35933市场上的典型系统36034泊车辅助展望361参考文献S361T展望——汽车转向的未来3631自动驾驶3632线控转向3633四轮转向3644行驶动力学控制系统的集成3645转向系统的标准化和模块化3656新兴销售市场3657转向技术中的工艺转变3658转向盘开发3669转向管柱的发展366参考文献T367