隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，汽車(chē)已經(jīng)成為人們生活中很普遍的交通工具，而汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能很大程度地決定了對(duì)汽車(chē)操縱的輕便舒適性和安全行駛的穩(wěn)定平順性的重要因素。近年來(lái)，直線電機(jī)的理論和應(yīng)用得到了快速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，現(xiàn)結(jié)合汽車(chē)轉(zhuǎn)向器相應(yīng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行原理來(lái)探討分析直線電機(jī)在汽車(chē)轉(zhuǎn)向領(lǐng)域的應(yīng)用。
一、對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操縱要求即輕便靈活又有穩(wěn)定的操作感受 由于車(chē)輪轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎與地面的摩擦阻尼隨車(chē)速降低而增大。即在汽車(chē)低速轉(zhuǎn)向時(shí)，對(duì)無(wú)助力傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系的方向盤(pán)操縱會(huì)相當(dāng)費(fèi)力，為此目前基本已均采用了動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。并對(duì)轉(zhuǎn)向助力的控制要求隨車(chē)速增加而減小。而在車(chē)速很高時(shí)由于方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)力會(huì)很輕，為避免對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)微小的干擾力而引起汽車(chē)偏離方向，削減因路面不平撞擊轉(zhuǎn)向輪的沖擊傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)而造成“打手”現(xiàn)象，并在轉(zhuǎn)向結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)能有自動(dòng)回正功能使汽車(chē)保持穩(wěn)定直線行駛，使駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)對(duì)轉(zhuǎn)向過(guò)程中車(chē)輪與地面之間的運(yùn)動(dòng)狀況能始終保持適當(dāng)?shù)摹奥犯小保谄?chē)高速行駛時(shí)又希望能對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有一種“反向”助力，即適當(dāng)增加轉(zhuǎn)向系的阻尼。
二、對(duì)轉(zhuǎn)向操控有較高的靈敏性并能簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)以減小能耗 對(duì)轉(zhuǎn)向系操縱時(shí)要求車(chē)輪快速響應(yīng)使車(chē)身能及時(shí)轉(zhuǎn)向。這除了盡可能減小轉(zhuǎn)向系各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的空行程間隙外，還要求用于轉(zhuǎn)向助力的動(dòng)力控制裝置響應(yīng)快。目前所用的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有液壓、氣壓和電動(dòng)三種，前兩種存在能耗大、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)。而現(xiàn)有電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS采用的是旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，需經(jīng)電磁離合器、齒輪減速傳動(dòng)等機(jī)械機(jī)構(gòu)，還存在機(jī)構(gòu)龐雜，占用空間大，響應(yīng)速度較慢等缺點(diǎn)。根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)最終帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂的橫拉桿均為左右直線運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn)，為此用直線電機(jī)直接帶動(dòng)左右橫拉桿，使控制更直接，動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快。
三、要求轉(zhuǎn)向車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律正確穩(wěn)定 即要求內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角以及驅(qū)動(dòng)輪的差速比正確穩(wěn)定，兩者的比值與轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角始終保持一定的關(guān)系，以確保在轉(zhuǎn)向時(shí)各個(gè)車(chē)輪只有滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)其內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，為保證各車(chē)輪只滾動(dòng)無(wú)滑動(dòng)，要求四車(chē)輪均應(yīng)繞同一圓心轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)L為汽車(chē)軸距，B為汽車(chē)輪距，α、β分別為外、內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角，則要求外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角ɑ須小于內(nèi)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角β，并同時(shí)要求內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動(dòng)輪還需滿足相應(yīng)的差速條件。為滿足內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角要求，需使其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的左、右橫拉桿與轉(zhuǎn)向節(jié)臂成相應(yīng)角度的梯形即非平行四邊形關(guān)系，這也是各類(lèi)轉(zhuǎn)向系普遍采用的基本方法。為滿足驅(qū)動(dòng)輪差速要求有采用機(jī)械差速和電子差速兩種。機(jī)械差速是傳統(tǒng)汽車(chē)普遍采用的方法，其機(jī)構(gòu)龐大而復(fù)雜。而電子差速系統(tǒng)EDS是采用電子控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，有諸多優(yōu)點(diǎn)，隨電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，特別是輪轂電機(jī)的應(yīng)用，它將是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪差速控制的發(fā)展方向。
四、盡可能減小轉(zhuǎn)彎半徑和提高高速轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)定性 為減小低速轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑，便于低速選位停車(chē)或窄道轉(zhuǎn)向行駛；以及改善高速轉(zhuǎn)向或在側(cè)向風(fēng)作用時(shí)的行駛穩(wěn)定性，還需采用高性能的四輪轉(zhuǎn)向來(lái)滿足。 通過(guò)上述分析，根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)最終帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂的橫拉桿均為左右直線運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn)，為提高轉(zhuǎn)向系的快速響應(yīng)性和滿足在不同車(chē)速下有相應(yīng)的助力等功能要求。 直線電機(jī)的最直觀的特點(diǎn)在于直接產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載的方式，可以實(shí)現(xiàn)從高速到低速等不同范圍的高精度位置定位控制。直線電機(jī)的動(dòng)子（初級(jí)）和定子（次級(jí)）之間無(wú)直接接觸，定子及動(dòng)子均為剛性部件，從而保證直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)的靜音性以及整體機(jī)構(gòu)核心運(yùn)動(dòng)部件的高剛性。主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、功率損耗小、快移速度高、加速度高、高速度。
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