转向管柱在整车碰撞中的分析与改进

郑宇 王迪

摘 要：转向管柱作为汽车转向系统的重要部分，其独特的性能与设计对整车的操纵性造成了很大的影响，在整个控制过程中发挥了巨大作用。在汽车碰撞的测试之后，转向管柱出现了性能不足等问题，其运动速度以及相关的性能，需要在实际操作中进行进一步的分析与优化，以提升转向管柱的利用性，发挥其在整车操纵中的作用。

关键词：转向管柱;整车碰撞;转向系统;设计优化

汽车底盘的系统构成有多个要素，其中最重要的便是转向系统，转向系统对车辆转向以及整车的实际操作都具有重要影响。在整车操纵的过程中，良好的转向系统能够发挥其自身的性能优越性，保证汽车行驶的安全，同时系统的灵活性以及特有的转向管柱，也能够在汽车整车碰撞过程中起到一定的安全防护作用。

一、转向管柱在汽车碰撞中的作用

1.1转向管柱的工作原理

转向系统是汽车系统的重要组成部分，也是汽车的重要工作系统，转向系统的良好运行能够让汽车的优越性得到充分的发挥，让汽车的速度以及方向转变都更加灵活，也更加符合人员需求。在具体的转向系统构成中，转向管柱是非常重要的，在转向行驶的关键环节中，便是转向管柱在发挥作用。这一构成要素，对汽车的操纵性以及稳定性都会造成重要的影响这一构成要素，对汽车的操纵性以及稳定性都会造成重要的影响，也是影响转向轮之间的协调关系，进行人车互动的关键。

转向管柱的工作原理便是将方向盘和转向器之间进行有效的连接，发挥各个系统之间的转向作用，同时将这些作用传递到驾驶员手中，是人车之间能够进行有效的配合，将方向盘的输入转矩，也在转向系统中进行合理的优化，从而促使齿轮的移动，进而对整车的运动进行良好的控制，进行方向和速度上的把握。

1.2转向管柱在汽车碰撞中的性能发挥

1.2.1控制整车方向，实现及时转向

对于有可能发生的整车碰撞现象，转向管柱能够让驾驶员对车辆方向和车辆速度进行及时的控制。转向管柱能够将驾驶员做出的应急反应通过方向盘传递到转向机和转向轮上，让整车的转向系统快速的运作，从而避免汽车碰撞现象，保证整车的安全。

1.2.2在汽车意外碰撞中保护人员安全

转向管柱的功能设计能够让汽车在发生意外碰撞的时候，即使车身遭到了撞击与损坏，车内的人员也能保持相对的安全，不会遭受到更多的撞击损害。尤其是在汽车的正面碰撞时，车内的驾驶人员很容易遭受到外界的撞击压力给予人体自身所造成的影响，人体的各个部位都有可能会遭受到严重的伤害，而这一结构的存在便能在转向系统中让人体所遭受到的碰撞伤害得到有效的降低。

二、转向管柱在整车碰撞中的问题分析

2.1吸能性能不良

转向管柱在汽车碰撞中发挥保护作用的结构主要是其性能结构，而吸能的性能也是转向管柱的重要性能之一。在有可能出现的汽车整车碰撞问题中，对吸能的性能要求是非常高的，转向管柱依靠吸能迅速发生反应作用。但是在整车碰撞的实际测试过程中，转向管柱的性能，没有突出的表现，其吸能存在着性能上的不足。

转向管柱的性能作用主要是靠压溃距离和溃缩机进行作用。转向管柱的结构分为几个部分，既有上管结构，也有下管结构，其中也有一定的支架支撑着，变形支架在汽车碰撞中是发挥转向管住性能防伤作用的关键。但是经过测试，整车碰撞中的转向，管柱性能不良的问题就在于转向管柱的溃缩结构表现不佳，在结构设计以及零件选择上存在着较大的不足。

2.2汽车的转向管柱受成本制约较大

在汽车碰撞过程中，不管是首次的碰撞还是二次碰撞，都要预防撞击给予车身和人员的伤害，这需要转向管柱能够有良好的支撑作用以及吸能作用。转向管柱的构成需要良好的质量要求，已经合格标准，不然汽车的转向管柱在撞击过程中不能经受压力的冲击，很可能自身结构会支撑力不足，没有办法起到吸能作用，发挥其自身的性能。转向系统的吸能方式是非常多样的，而方式的选择也受成本影响较大。根据车辆的不同以及配置的高低，主要出现了材料自身的作用，摩擦力的作用或者是自身的结构构成等来进行功能发挥。但是不同车辆对成本的控制，让转向管柱的性能也遭受到了很大的影响，在实际的整车碰撞测试中会发现不同成本控制的转向管柱的构造，发挥的实际性能作用是不一样的，成本较低的转向管柱使用的材料并不好，在整车碰撞中不能完整的发挥作用，也不能起到良好的防护。

三、转向管柱在整车碰撞中的优化改进

3.1对汽车转向管柱的设计进行科学分析

转向管柱对于汽车的组成和发展是有着重大影响的，在汽车的安全性，环保性以及能源利用方面都是重要的影响因素。因此在进行汽车转向管柱的设计时，便要充分的对转向管柱的各个要素的构成进行科学设计，需要进行有效的分析和计算，从而让转向管柱在实际操作和测试过程中能够经受住撞击的考验，有更多的实际防护能力。比如说可以进行工程科学方面的数学物理计算，对转向管柱的吸能作用进行优化。可以采用有限元算法来对汽车管住的强度和刚度以及转向管柱的模态进行设计上的科学分析，通过实际测验以及相关软件的使用，来对汽车转向关注的碰撞吸能作用，和静态刚度等进行有效的模拟和实验。

3.2对转向管柱的位置布置进行优化

在组装转向管柱这一汽车结构时，需要按照一定的转向参数对转向管柱进行科学上的优化，另外是对转向管柱在转向系统中的位置进行合理化的分析，从而让转向管柱的位置布置能够在汽车碰撞中发挥更好的作用。

3.3选择合适材料，进行溃缩性能的优化

转向管柱在汽车碰撞中的溃缩性能的表现，受到多方面因素的影响，对性能材料的选择是非常重要的，也是影响溃缩性能的关键。在整车碰撞的过程中，溃缩性能的发挥好坏受吸能材料的影响以及整体的成本影响。在材料方面需要进行进一步的分析，采用性能更加优越，质量更加好的性能材料，从而让转向管柱在结构和材质的选择上面在成本控制的范围之内能够达到最优的效果。

四、结语

在整车碰撞的过程中，对转向管柱进行性能上的分析与优化是非常必要的。而这也代表着未来汽车研究的方向，对其安全性和环保性的追求，也为汽车开发和转向系统的研究提供了新的思路。

參考文献

[1]周雪巍，王孔龙，王月玲，高峰，马慧，王华拓.转向管柱碰撞吸能性能优化分析[J].北京汽车，2017（03）：37-39.

[2]贾昱，崔小青，尹慧.汽车转向管柱设计概述[J].科技创新与应用，2015（18）：52.