转向相位角设定及波动率分析
目的与作用
为了转向操纵机构布置方便，减少由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，同时考虑汽车碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装两个转向万向节。
由于转向操纵机构包含了不等速万向节。不可避免存在转向力矩波动问题。转向力矩波动会导致产生转向力时轻时重的现象。影响到驾驶员对转向系统的感觉从而引起驾驶员的不舒服和疲劳，给驾驶带来潜在的危险因此，在转向系统布置过程中．必须考虑如何减少转向系统力矩波动。
以下确定转向柱下轴最优相位角，并根据生产工艺，规定相位角设计公差，来指导转向柱布置设计工作，使转向系统传动比满足设计要求。
十字万向节传动计算：
中间轴相位角：
中间轴相位角：转向柱下轴两端的万向节叉平面的夹角；
其方向判定方法：
做转向管柱中间轴轴线L0的法面Plane A（如上图）；
做出中间轴上下两个万向节叉的轴线L1，L2；
将L1，L2分别投影到Plane A上，投影结果为L1’，L2’；
从驾驶室端向转向器端观察（如图3），L1’顺时针转到L2’的角度为中间轴相位角ψ。
平面夹角：
平面夹角α：
做输入轴（转向管柱）轴线L3与中间轴轴线L0的平面Plane B；
做中间轴轴线L0与输出轴（转向机）轴线L4的平面Plane C；
从驾驶室端向转向器端观察平面Plane A（如图），Plane C顺时针转到Plane B的角度为α。
波动力矩：
定义转向管柱轴线L3与中间轴轴线L0的空间夹角为β1，转向器输入轴L4与中间轴L0的空间夹角为β2。
其当量夹角越小传动性能越好，而当量夹角与转向柱管的布置形式密切相关，要得到最佳传动性能，在转向柱管的空间轴交点确定以后可以通过调整相位角来进行进一步的优化，当当量夹角取得最小值的时候的相位角即为最佳相位角，计算其等效当量夹角：
为了达到最佳的传动性能，要求等效当量夹角βe尽可能小。
从上式可以看出，当α＋ψ＝180°时，等效当量夹角βe最小，
根据万向节传动瞬时功率相等的条件，从动轴上的转矩为：
当θ＝90°和270°时，从动轴上的转矩达到最大值：
T2max＝T1／cosβe
当θ＝0°和180°时，从动轴上的转矩达到最小值：
T2min＝T1cosβe
因此转向管柱波动力矩范围为：
乘用车力矩波动范围控制目标值K≤7％；
货运车力矩波动范围控制目标值K≤10％。
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