线控转向系统异响根源分析与制造环节改进

一、线控转向系统结构与工作原理

1.1 系统组成

线控转向系统主要由转向盘模块、转向执行模块以及主控制器（ECU）三大部分构成。转向盘模块包括转向盘、扭矩传感器、转角传感器等，用以采集驾驶员的转向意图；转向执行模块由转向电机、减速机构、转向齿轮等组成，用来将电信号转换成机械力，从而实现车轮转向；主控制器（ECU）是整个系统的中心，它会接收转向盘模块传来的信号，经过运算处理之后，再向转向执行模块发出控制指令。

1.2 工作原理

驾驶员转动转向盘时，扭矩传感器和转角传感器会立即采集转向盘的扭矩及转角信息，并将其转化为电信号发送到主控制器 (ECU)。ECU 按照预先设定好的控制算法，再融合车辆当前的行驶状况信息，算出必要的转向助力大小与方向，随后把控制指令发给转向执行模块里的电机。电机收到指令以后，通过减速装置把动力传送给转向齿轮，进而达成车轮的转向动作。

二、线控转向系统异响根源分析

2.1 机械部件因素

转向系统中的齿轮、轴类、轴承等零部件，若加工精度不合格，如齿轮的齿形误差、轴的圆柱度误差、轴承的滚道表面粗糙度过大等，在运转过程中会产生不均匀的摩擦力和冲击力，从而产生异响。例如，齿轮的齿形误差较大，会在齿轮啮合时产生振动和噪声。

不同材料的机械性能以及摩擦特性也不相同，如果所选的材料不符合要求，在相互摩擦或者振动时就会发出异响。此外，机械部件在长时间的使用中会发生磨损，改变原有的尺寸和形状，使配合间隙变大。当配合间隙过大时，零部件之间就会发生相对运动和碰撞，从而产生异响，如转向轴与衬套之间的磨损会使转向轴在转动时发生晃动，产生敲击声。

2.2 电子控制因素

转向电机的控制策略直接决定了转向电机运行的平稳性。如果电机的启动、停止、加减速过程控制不好，会导致电机输出扭矩波动较大，造成机械部件的振动和异响。比如电机启动时扭矩上升太快，对减速机构冲击较大，会产生噪声。扭矩传感器和转角传感器是线控转向系统获取驾驶员转向意图的重要部件。如果传感器受到电磁干扰，信号失真或者不准确，主控制器（ECU）接收到错误信号后，会发出错误的控制指令，使转向执行模块异常工作，产生异响。

2.3 装配工艺因素

线控转向系统各个部件的装配顺序是有严格规定的。不合理的装配顺序会造成部件之间应力分布不均，车辆行驶中应力释放会导致部件振动，产生异响。零部件之间的装配间隙是影响系统运行平稳性的关键因素。装配间隙过大，会导致部件在运动过程中发生晃动和碰撞；装配间隙过小，会增大摩擦阻力，这两种情况都会导致异响。如转向齿轮与齿条啮合间隙调整不当，在转向时会发出异常声音。装配过程中，螺栓、螺母等紧固件拧紧力矩不足或者不均匀，车辆行驶中由于振动等原因，容易造成紧固件松动。紧固件松动会造成相关部件产生相对运动，产生异响。

2.4 其他因素

车辆处于不同的环境条件下（如高温、低温、潮湿等）行驶时，都会对零部件的性能带来影响。有些橡胶零件在低温环境中会变硬，并且弹性也变小，会加大与其他零件之间的摩擦，就会导致一些异响产生。​产品设计阶段的时候，若没有对零部件之间的兼容性问题以及运动干涉等情况做好考虑，在实际应用过程中就可能会出现问题。像部件之间没有预留出足够的空间，在转向的时候就会发生干涉碰撞。

三、线控转向系统制造环节改进措施

3.1 提升零部件加工精度

使用先进的加工设备及工艺，比如高精度数控加工机床、磨削工艺等，提升零部件加工精度。针对齿轮这类重要零部件，可以采用磨齿工艺取代传统滚齿工艺，从而减小齿形误差和表面粗糙度。加强加工过程中的质量把控，定时对加工设备开展校准和保养，保证加工精度稳定。按照零部件的工作状况和性能需求，选取恰当的材料。在材料采购环节，严格依照检验标准，对材料的机械性能、化学成分等展开检测，保证材料品质达标。针对那些容易发出异响的部件，像塑料与金属接触的部分，可选用具备良好减摩特性的材料，并做摩擦性能测试。

3.2 改进电子控制策略

通过仿真与试验相结合的方式，对电机的控制算法进行优化。在电机启动、停止以及加减速的过程中，采用较为平滑的扭矩输出曲线，尽量减少扭矩波动。比如加入自适应控制算法，根据车辆实际行驶状态实时调节电机的控制参数，使电机运行更稳定。在传感器的安装和布线时，采取抗干扰措施。比如给传感器的信号线做好屏蔽，不能和强电线路平行布置；在传感器里加装滤波电路，消除电磁干扰信号。定时对传感器开展校对和检测，保证信号正确无误。

3.3 优化装配工艺

按照线控转向系统的结构特征以及工作原理，制订出恰当的装配次序。在装配之前，针对操作人员展开详尽的培训，使他们知晓装配流程及要求。在装配期间，指定关键工序的质量把控之处，对装配品质加以即时监测。采用精度较高的测量工具与装配设备，针对零部件彼此间的装配缝隙实施精确控制。比如用塞尺、千分表等测量工具来检测缝隙大小，通过调节垫片厚度、研磨等办法加以调节。同时，形成起装配缝隙的标准数据库，给装配操作给予参照依照。

制订出严谨的紧固件拧紧工艺准则，确定各个紧固件的拧紧力矩和拧紧次序。利用定扭矩扳手之类的工具开展拧紧作业，并且对拧紧过程予以记录并追根溯源。定时对拧紧工具进行校准，保证拧紧力矩的准确度。

3.4 其他改进措施

在产品设计阶段就充分考虑到不同环境条件对产品性能的影响，实施环境适应性设计。对于橡胶部件使用特殊配方与处理工艺，改善不同温度环境中的表现。在研发产品时开展高温、低温、潮湿等环境模拟测试，及早察觉因环境引发的异响现象。产品设计完成后，依靠计算机辅助工程 (CAE) 分析、样品制作实验等方法全面检测产品，着重查看零部件相互契合、运动碰撞等情况。按照验证情况改进设计内容，防止由于设计有瑕疵而导致异响产生。

结语：

线控转向系统出现异响问题是由多种因素共同造成的。经过对异响原因进行分析，从制造方面入手，通过改善零部件加工精度、改进电子控制策略、优化装配工艺等方式，可以减少线控转向系统出现异响的概率，提高线控转向系统的质量与可靠性。在生产过程中，要持续关注产品存在的质量问题，不断改进制造工艺，为线控转向系统的大规模应用打下基础。

参考文献：

[1] 李煜 , 曾凯 , 蔡玉梅 . 基于齿条力估算的线控转向系统二自由度线性二次高斯控制 [J]. 邵阳学院学报 ( 自然科学版 ),2025,22(02):38-44.

[2] 崔锁峰 . 新能源汽车底盘线控转向系统故障排查与优化 [J]. 汽车维修技师 ,2025,(08):13-14.