转向系是维持或者更改汽车行驶方向的机构，是决定汽车主动安全性的关键总成。如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。本文以典型的整体式转向机构为基础，在假定轮胎为绝对刚体，忽略车轮定位参数和悬架作用，不考虑机构各杆件之间的空间夹角及运动副间隙的前提下，建立了汽车转向机构的平面数学模型，并基于转向阿克曼原理对其低速状态下的转向特性进行了一系列理论性的研究。对汽车最简转弯态的研究，提出且定义了汽车最简转弯态的概念，并建立了两轮和四轮力学模型，分别通过解析法和图解法进行分析，得到了各车轮作用力随转向轮转角增加的变化规律以及它们的图解表达式。对汽车左右转向理论特性线和转向理想椭圆的研究，提出了左右转向理论特性线和转向理想椭圆的概念，并推导论证其合理性。为汽车纯滚动转向研究和转向梯形机构校核提供了一种新思路，可以更准确的评判汽车纯滚动转向品质，也为转向机构几何尺寸的设计提供了新的参考依据。对汽车理想转向梯形的研究，提出了理想转向梯形的概念，建立了理想转向梯形的数学模型，用理想转向梯形横拉杆与实际转向机构横拉杆的偏差作为优化目标，通过对实车参数进行优化设计得到了更好的参数组合，验证了用长度单位作为转向梯形机构校核的评判依据，跟传统的以角度为依据的转角误差相比，更易量化和比较，也更直观准确。在以上研究的基础上，本文设计了一种将汽车的转向梯形结构改造成液压控制的封闭油路，通过角度传感器发送信息，ECU接收信息控制油液的流速和助力电机的输出转矩，确保汽车在转向时车轮的偏转满足阿克曼转角关系，同时还能保证行驶时所需的适当车轮前束，使车轮不会发生横向滑动，减少轮胎磨损，进而提高行车稳定性和驾驶舒适性的新型汽车转向纯滚动装置，专利授权公告号为ZL201220562540.5。