轉(zhuǎn)向管柱在整車碰撞中的分析與改進(jìn)

鄭宇 王迪

摘?要：轉(zhuǎn)向管柱作為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要部分，其獨特的性能與設(shè)計對整車的操縱性造成了很大的影響，在整個控制過程中發(fā)揮了巨大作用。在汽車碰撞的測試之后，轉(zhuǎn)向管柱出現(xiàn)了性能不足等問題，其運動速度以及相關(guān)的性能，需要在實際操作中進(jìn)行進(jìn)一步的分析與優(yōu)化，以提升轉(zhuǎn)向管柱的利用性，發(fā)揮其在整車操縱中的作用。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向管柱;整車碰撞;轉(zhuǎn)向系統(tǒng);設(shè)計優(yōu)化

汽車底盤的系統(tǒng)構(gòu)成有多個要素，其中最重要的便是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對車輛轉(zhuǎn)向以及整車的實際操作都具有重要影響。在整車操縱的過程中，良好的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠發(fā)揮其自身的性能優(yōu)越性，保證汽車行駛的安全，同時系統(tǒng)的靈活性以及特有的轉(zhuǎn)向管柱，也能夠在汽車整車碰撞過程中起到一定的安全防護(hù)作用。

一、轉(zhuǎn)向管柱在汽車碰撞中的作用

1.1轉(zhuǎn)向管柱的工作原理

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車系統(tǒng)的重要組成部分，也是汽車的重要工作系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的良好運行能夠讓汽車的優(yōu)越性得到充分的發(fā)揮，讓汽車的速度以及方向轉(zhuǎn)變都更加靈活，也更加符合人員需求。在具體的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成中，轉(zhuǎn)向管柱是非常重要的，在轉(zhuǎn)向行駛的關(guān)鍵環(huán)節(jié)中，便是轉(zhuǎn)向管柱在發(fā)揮作用。這一構(gòu)成要素，對汽車的操縱性以及穩(wěn)定性都會造成重要的影響這一構(gòu)成要素，對汽車的操縱性以及穩(wěn)定性都會造成重要的影響，也是影響轉(zhuǎn)向輪之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，進(jìn)行人車互動的關(guān)鍵。

轉(zhuǎn)向管柱的工作原理便是將方向盤和轉(zhuǎn)向器之間進(jìn)行有效的連接，發(fā)揮各個系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)向作用，同時將這些作用傳遞到駕駛員手中，是人車之間能夠進(jìn)行有效的配合，將方向盤的輸入轉(zhuǎn)矩，也在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中進(jìn)行合理的優(yōu)化，從而促使齒輪的移動，進(jìn)而對整車的運動進(jìn)行良好的控制，進(jìn)行方向和速度上的把握。

1.2轉(zhuǎn)向管柱在汽車碰撞中的性能發(fā)揮

1.2.1控制整車方向，實現(xiàn)及時轉(zhuǎn)向

對于有可能發(fā)生的整車碰撞現(xiàn)象，轉(zhuǎn)向管柱能夠讓駕駛員對車輛方向和車輛速度進(jìn)行及時的控制。轉(zhuǎn)向管柱能夠?qū)Ⅰ{駛員做出的應(yīng)急反應(yīng)通過方向盤傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向輪上，讓整車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)快速的運作，從而避免汽車碰撞現(xiàn)象，保證整車的安全。

1.2.2在汽車意外碰撞中保護(hù)人員安全

轉(zhuǎn)向管柱的功能設(shè)計能夠讓汽車在發(fā)生意外碰撞的時候，即使車身遭到了撞擊與損壞，車內(nèi)的人員也能保持相對的安全，不會遭受到更多的撞擊損害。尤其是在汽車的正面碰撞時，車內(nèi)的駕駛?cè)藛T很容易遭受到外界的撞擊壓力給予人體自身所造成的影響，人體的各個部位都有可能會遭受到嚴(yán)重的傷害，而這一結(jié)構(gòu)的存在便能在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中讓人體所遭受到的碰撞傷害得到有效的降低。

二、轉(zhuǎn)向管柱在整車碰撞中的問題分析

2.1吸能性能不良

轉(zhuǎn)向管柱在汽車碰撞中發(fā)揮保護(hù)作用的結(jié)構(gòu)主要是其性能結(jié)構(gòu)，而吸能的性能也是轉(zhuǎn)向管柱的重要性能之一。在有可能出現(xiàn)的汽車整車碰撞問題中，對吸能的性能要求是非常高的，轉(zhuǎn)向管柱依靠吸能迅速發(fā)生反應(yīng)作用。但是在整車碰撞的實際測試過程中，轉(zhuǎn)向管柱的性能，沒有突出的表現(xiàn)，其吸能存在著性能上的不足。

轉(zhuǎn)向管柱的性能作用主要是靠壓潰距離和潰縮機(jī)進(jìn)行作用。轉(zhuǎn)向管柱的結(jié)構(gòu)分為幾個部分，既有上管結(jié)構(gòu)，也有下管結(jié)構(gòu)，其中也有一定的支架支撐著，變形支架在汽車碰撞中是發(fā)揮轉(zhuǎn)向管住性能防傷作用的關(guān)鍵。但是經(jīng)過測試，整車碰撞中的轉(zhuǎn)向，管柱性能不良的問題就在于轉(zhuǎn)向管柱的潰縮結(jié)構(gòu)表現(xiàn)不佳，在結(jié)構(gòu)設(shè)計以及零件選擇上存在著較大的不足。

2.2汽車的轉(zhuǎn)向管柱受成本制約較大

在汽車碰撞過程中，不管是首次的碰撞還是二次碰撞，都要預(yù)防撞擊給予車身和人員的傷害，這需要轉(zhuǎn)向管柱能夠有良好的支撐作用以及吸能作用。轉(zhuǎn)向管柱的構(gòu)成需要良好的質(zhì)量要求，已經(jīng)合格標(biāo)準(zhǔn)，不然汽車的轉(zhuǎn)向管柱在撞擊過程中不能經(jīng)受壓力的沖擊，很可能自身結(jié)構(gòu)會支撐力不足，沒有辦法起到吸能作用，發(fā)揮其自身的性能。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的吸能方式是非常多樣的，而方式的選擇也受成本影響較大。根據(jù)車輛的不同以及配置的高低，主要出現(xiàn)了材料自身的作用，摩擦力的作用或者是自身的結(jié)構(gòu)構(gòu)成等來進(jìn)行功能發(fā)揮。但是不同車輛對成本的控制，讓轉(zhuǎn)向管柱的性能也遭受到了很大的影響，在實際的整車碰撞測試中會發(fā)現(xiàn)不同成本控制的轉(zhuǎn)向管柱的構(gòu)造，發(fā)揮的實際性能作用是不一樣的，成本較低的轉(zhuǎn)向管柱使用的材料并不好，在整車碰撞中不能完整的發(fā)揮作用，也不能起到良好的防護(hù)。

三、轉(zhuǎn)向管柱在整車碰撞中的優(yōu)化改進(jìn)

3.1對汽車轉(zhuǎn)向管柱的設(shè)計進(jìn)行科學(xué)分析

轉(zhuǎn)向管柱對于汽車的組成和發(fā)展是有著重大影響的，在汽車的安全性，環(huán)保性以及能源利用方面都是重要的影響因素。因此在進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向管柱的設(shè)計時，便要充分的對轉(zhuǎn)向管柱的各個要素的構(gòu)成進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，需要進(jìn)行有效的分析和計算，從而讓轉(zhuǎn)向管柱在實際操作和測試過程中能夠經(jīng)受住撞擊的考驗，有更多的實際防護(hù)能力。比如說可以進(jìn)行工程科學(xué)方面的數(shù)學(xué)物理計算，對轉(zhuǎn)向管柱的吸能作用進(jìn)行優(yōu)化。可以采用有限元算法來對汽車管住的強(qiáng)度和剛度以及轉(zhuǎn)向管柱的模態(tài)進(jìn)行設(shè)計上的科學(xué)分析，通過實際測驗以及相關(guān)軟件的使用，來對汽車轉(zhuǎn)向關(guān)注的碰撞吸能作用，和靜態(tài)剛度等進(jìn)行有效的模擬和實驗。

3.2對轉(zhuǎn)向管柱的位置布置進(jìn)行優(yōu)化

在組裝轉(zhuǎn)向管柱這一汽車結(jié)構(gòu)時，需要按照一定的轉(zhuǎn)向參數(shù)對轉(zhuǎn)向管柱進(jìn)行科學(xué)上的優(yōu)化，另外是對轉(zhuǎn)向管柱在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的位置進(jìn)行合理化的分析，從而讓轉(zhuǎn)向管柱的位置布置能夠在汽車碰撞中發(fā)揮更好的作用。

3.3選擇合適材料，進(jìn)行潰縮性能的優(yōu)化

轉(zhuǎn)向管柱在汽車碰撞中的潰縮性能的表現(xiàn)，受到多方面因素的影響，對性能材料的選擇是非常重要的，也是影響潰縮性能的關(guān)鍵。在整車碰撞的過程中，潰縮性能的發(fā)揮好壞受吸能材料的影響以及整體的成本影響。在材料方面需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析，采用性能更加優(yōu)越，質(zhì)量更加好的性能材料，從而讓轉(zhuǎn)向管柱在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的選擇上面在成本控制的范圍之內(nèi)能夠達(dá)到最優(yōu)的效果。

四、結(jié)語

在整車碰撞的過程中，對轉(zhuǎn)向管柱進(jìn)行性能上的分析與優(yōu)化是非常必要的。而這也代表著未來汽車研究的方向，對其安全性和環(huán)保性的追求，也為汽車開發(fā)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究提供了新的思路。

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