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汽车转向管柱设计概述摘要：转向系统是汽车底盘的重要系统之一其中转向管柱是转向系统的重要部件使驾驶员作用在转向盘上的力矩通过管柱、转向机、转向横拉杆等部件转化为车轮的运动实现车辆转向的目的。目前转向管柱的主要形式有液压助力、电动助力。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略根据不同车型特点提出在开发过程中应注意的事项。关键词：转向系统；转向管柱；液压助力；电动助力前言转向管柱是车辆转向系统中的重要部件。它的主要作用是通过驾驶员作用在方向盘上的扭矩使方向盘的转动通过转向管柱及转向机、横拉杆、万向节等部件转化为车轮转动实现车辆转向。随着安全性的要求逐步提升转向管柱还要承担二次碰撞中溃缩和能量吸收作用以保护乘员的安全。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略提出了转向管柱特点及应注意的事项。1转向管柱开发的方向现代转向管柱集功能与节能环保为一体。随着技术的不断发展电动助力转向EPS日趋成熟分为转向管柱式电动助力、齿轮轴式电动助力及齿条轴式电动助力。其中带有助力电机的转向管柱式电动转向模式己经被逐步应用该种方式是将助力电机安装在转向管柱上电机的助力和驾驶员操纵力矩通过中间轴作用在转向机小齿上。其最大优点是电机、ECU、减速机构等都安装在驾驶舱内部件的工作环境较好。但由于所有助力都将通过转向管柱传递到转向小齿轮和齿条上转向管柱自身的受力较大导致其助力的大小受到限制。2转向管柱的功能特征在确定开发方向采用机械式转向管柱后需要确定管柱需实现的功能。逆向设计不但可以减短开发周期而且可以借鉴一些成熟的经验。所以根据车型转向管柱布置硬点通过借鉴市场上己有的成熟的结构进行开发。在管柱开发中针对多款竞争车型的产品进行样件分析给出了分析报告以全面了解转向管柱所应具有的功能（如表1所示）。对标杆车型管柱对比分析调节方式有手动调节和电动调节。电动调节开发周期长费用高。轴向调节范围多在±25mm范围角度调节在±30mm范围。中间轴多采用可滑动式部分中间轴增加缓冲联轴节等阻尼元件以提升NVH性能。通过分析结果整车布置要求以及整车竞争策略制定出转向管柱产品的结构特征表（如表2所示）。另外针对SUV车型由于其车身结构分承载式和非承载式两种对转向管柱结构要求来说也有差异。图1为某非承载式SUV在满载情况下在各种路况车身车架之间运动数据。3转向管柱性能要求转向管柱结构及特征定义完成后随后对管柱的具体性能进行确定。性能确定是保证产品在整车操稳性、耐久性、NVH以及整车碰撞等试验中满足要求的重要保证。我国现行标准QC/T649-2000以及QC/T647-2000对转向传动轴和万向节的性能要求进行了定义。但随着技术的发展各生产企业及整车厂几乎都制定了自己的标准对管柱的性能方面要求如表3所示。4转向管柱的溃缩性能随着车辆技术进步和高速公路的发展对车辆安全及舒适性的要求也越来越高。根据GB11557-2011中4.1及4.2要求执行。几种常见的管柱的溃缩吸能结构样式如图2。根据GB11557-2011《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》分析管柱对乘员保护可分为溃缩和吸能两部分。在发生正面碰撞时为减小管柱向后向上移动管柱必须有良好的溃缩功能。5结束语文章通过对转向管柱开发过程进行讨论指出了管柱开发的方向、功能特征、性能要求以及溃缩吸能要求希望文章能对其它车辆转向管柱的开发提供一些借鉴。当然对于开发工作这些只是开始对于整个转向系统乃至与整车的协调性后期还要进行详细的评审及各种台架试验及整车试验验证并最终确定结构状态。参考文献[1]GB11557-2011.防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定[S].[2]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社2001.7.[3]邓飞.汽车转向管柱总成标准的分析研究[J].汽车与船舶2008（4）.[4]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社2007.1.作者简介：贾昱工作于长城汽车股份有限公司技术中心本科学历中级工程师从事项目管理及底盘系统设计开发研究。