動力轉向系設計

1、動力轉向系統(tǒng)培訓材料BJ3086DDPHA （ZA ）動力轉向系統(tǒng)的選型與計算編制校對審核批準日期諸城汽車廠技術中心四輪所底盤室二OO 二年八月十六日汽車在行駛過程中，經常需要改變行駛方向，亦即轉向，就輪式汽車而言，改變行駛方向的方法是，駕駛員通過一套專設的機構，使汽車的轉向橋（一般是前橋）上的車輪（轉向輪）相對于汽車縱軸線偏轉一定角度。這一套改變或恢復汽車行駛方向的專設機構即稱為轉向系。轉向系可按能源的不同分為機械轉向系和動力轉向系兩大類。機械轉向系以駕駛員的體力作為轉向能源，其中所有傳力件都是機械的，一般由轉向操縱機構、轉向器、和轉向傳動機構三大部分組成。動力轉向系是利用發(fā)動機動力來幫助駕

2、駛員進行轉向操縱的裝置。它把發(fā)動機的能量轉換成液壓能（或電能、氣壓能），再把液壓能（或電能、氣壓能）轉換成機械能，作用在轉向輪上幫助駕駛員進行轉向的，它最初主要是為了減小駕駛員施加到轉向盤上的轉向力而裝到汽車上的，主要是在重型汽車上安裝，目前， 不但重型車裝用動力轉向系統(tǒng)，而且在輕型和轎車上也開始應用。在貨車上，為保持轉向輕便性，轉向軸負荷超過2.5T, 就可以采用動力轉向；當超過4T 時就應該采用動力轉向。3086DDPHA(ZA要求最大前軸負荷為5.4T, 駕駛員作用在方向盤上的力較大（具體計算在后面），所以應采用動力轉向。一、動力來源的選擇 ：按動力來源主要可分為兩類：液壓式和氣壓式。液

3、壓式動力轉向是以液體的壓力作動力來完成轉向加力動作。其特點是：油液工作壓力可達6-10MPa, 或更高，所以結構緊湊；動力缸尺寸小，質量輕；因油液具有不可壓縮性，故靈敏度高；油液的阻尼作用可以用來吸收路面沖擊；動力裝置無需潤滑。氣壓式動力轉向的工作壓力約為1 Mpa，因此，與液壓式相比，為了得到同樣的力，其動力缸的尺寸和質量都增大，故在汽車上布置有困難；因氣體可以壓縮，轉向系的靈敏度也差；并且往往它和制動系統(tǒng)共用一個氣源，當汽車下長坡同時要轉向制動時，可能影響動力轉向系統(tǒng)的正常工作，出現(xiàn)加力不足，使轉向沉重；在寒冷地區(qū)使用時，氣壓系統(tǒng)在低溫環(huán)境下容易結冰。這些缺點使氣壓式動力轉向在汽車上的應用

4、受到限制。目前氣壓動力轉向已被淘汰，而電動式在國外剛開始發(fā)展，所以，3086DDPHA （ZA ）動力轉向系統(tǒng)選液壓式。二、液壓式動力轉向系統(tǒng)結構的選擇：典型的液壓式動力轉向系統(tǒng)由機械轉向器、控制閥、助力缸、轉向油泵、轉向油罐、轉向油管組成。液壓式動力轉向系統(tǒng)按其布置形式分為以下兩種：（1）整體式 機械轉向器、控制閥、助力缸包含在一個總成內。如圖一 圖一（2）分置式 機械轉向器與助力缸分開。由于整體式有結構緊湊、零件數(shù)量少、管路較短、易于布置的特點，現(xiàn)在中等噸位的車型上多采用這種結構，所以3086DDPHA(ZA選整體式的。三、動力轉向的計算與選型現(xiàn)在，動力轉向系統(tǒng)產品已經系列化?？筛鶕?jù)具體要

5、求選。(一 動力轉向器的選擇選動力轉向器時應根據(jù)車型總布置設計明確以下前提條件：（1）轉向器的位置、放置方式。（2）轉向垂臂的位置。（3）要求的最大前軸載荷、最大輸出扭矩及轉向輪的最大轉角等。 3086DDPHA(ZA要求最大前軸負荷為5.4T; 最大輸出扭矩亦即原地轉向阻力矩為3500N.m 的計算過程如下： G 式中： 輪胎和路面間的滑動摩擦系數(shù), 一般取0.7左右 汽車在瀝青或混凝土上的原地轉向阻力矩，為 前軸載荷， 為P 輪胎氣壓 , p . Mpa當前軸載荷為53980時： G . 53980. 3.5（）3500 （）當前軸載荷為44070N 時： G . . . （）2570 （

6、）根據(jù)總布置和上述條件可初步選出轉向器。3086DDPHA （ZA ）所選的動力轉向器為轉閥式(按分配閥形式分為轉閥式和滑閥式, 相對來說，轉閥式具有結構簡單、緊湊，零件數(shù)目少，靈敏度高等特點，現(xiàn)在，滑閥式已很少使用。 ，其允許的最大前軸載荷為55000N, 最大輸出扭矩為3450N.m 、臂軸轉角范圍是-45-+45度，均滿足要求。（二）轉向油泵的選擇選擇時應注意以下幾點：(1在發(fā)動機怠速時提供足夠的流量和壓力。(2工作效率高，能耗小。(3低噪聲。(4工作可靠、耐久。(5工作溫度一般控制在-40-120度之間。(6帶有限壓閥和流量控制閥。流量控制閥的作用：當油泵轉速（與發(fā)動機轉速相應）超過一

7、定值后，流量控制閥將保證動力轉向泵輸出油的流量基本為一恒定值，目的是使汽車高速行駛時轉向盤不發(fā)飄。壓力控制閥的作用：當動力轉向系統(tǒng)油壓超過其限定值時，壓力控制閥即卸壓，將動力轉向系統(tǒng)的最高油壓控制在實際要求的范圍之內。(7尺寸小、重量輕選擇時，主要是根據(jù)流量和壓力。動力轉向油泵必須有足夠的流量以保證汽車有較快的轉向速度，所選轉向油泵的流量和壓力還應與轉向器所需的油泵控制流量和最高使用油壓相匹配。已知 所選轉向器的最高使用油壓為10 Mpa，推薦的油泵流量為16L/min。轉向器所需的油泵控制流量也可通過計算求得：控制流量轉向器活塞移動速度（mm/min）x 轉向器活塞面積(mm2x10-6轉向

8、盤轉速（r/min）x 轉向器螺距（mm/rev）x 轉向器活塞面積（mm 2）x10-6即 Q S.VS.n.t式中 Q轉向器所需的油泵控制流量 ，L/min;S活塞的有效面積，mm 2; S= d 24x10024= 7850 mm2 V活塞移動速度，mm/min；n轉向盤轉速，r/min；對國外主要動力轉向器生產廠家關于轉向速度的統(tǒng)計表明，汽車轉向盤的最快轉速一般要求在（1.5-2.0）轉/s,如取為2.0轉/s，即120轉/mint螺距，mm. t =13.5 mm所以 Q S.V S.n.t 7850x120x13.5x10-6 12.7L/min在計算油泵流量時，還應考慮到轉向器的

9、內泄漏因素。標準JB3785-84<<汽車液壓轉向加力裝置及動力轉向器總成技術條件>>規(guī)定：轉向器內泄漏量最多不得超過油泵控制流量的15%。則油泵控制流量為：Q / Q/0.85 12.7/0.85 14.94 （L/min）根據(jù)計算數(shù)值，3086DDPHA(ZA所選轉向油泵的控制流量取16L/min 。所選油泵的流量應適宜 。過大，由于流量控制閥的作用會使油液始終處于內部循環(huán)狀態(tài)，造成油液溫度過高、變質，油泵溫度過高，從而影響到轉向泵的使用壽命；過小，則不能提供給轉向器足夠的工作流量。轉向油泵一般安置在發(fā)動機上由發(fā)動機直接驅動（有齒輪驅動和皮帶驅動等驅動方式）。選擇齒

10、輪驅動的，應注意與發(fā)動機的接口相符。（三）轉向油罐的選擇轉向油罐的作用是貯存、濾清并冷卻轉向系統(tǒng)的工作油液，使動力 轉向系統(tǒng)能夠排除空氣。選擇時應考慮以下方面： 1. 轉向油罐的材料，應能滿足-40-120 度的使用溫度要求。 目前有金屬油罐和塑料油罐。金屬油罐質量大、散熱性好；塑料油 罐質量輕、成本低。而且，耐腐蝕性好。 2. 油罐應有足夠的容積。 3. 應能方便的觀測充油量是否正確，油量過多會引起油罐蓋泄漏，而 油量過少又會導致吸入空氣引起油泵噪聲。 4. 轉向油罐的位置應盡量靠近油泵，且有利于轉向系統(tǒng)的散熱。 3086DDPHA(ZA油罐選塑料的,容量為 2 升，之所以選塑料的，主要 是

11、考慮到它成本低、耐腐蝕性好和能方便的觀測充油量。 （四）工作用油的選擇 一般來說，液壓式動力轉向系統(tǒng)工作應符合下述要求： （1） 不得含有蒸汽、空氣及其它容易氣化和產生氣體的雜質，否則會 起氣泡，使轉向器發(fā)生震顫而影響其工作平穩(wěn)性。 （2） 不得含有水溶性酸及堿類以侵蝕機件和破壞密封裝置。 （3） 具有良好的潤滑性。 （4） 有高度的化學穩(wěn)定性。即當系統(tǒng)內溫度、壓力、流量、流速等有 變化時，仍保持原有性質。 （5） 有適宜的粘度和良好的粘溫性能。 根據(jù)上述要求和方向機廠的推薦，工作用油選用 8 號液力傳動油。 這種油具有以下特點： （a） 凝固點低。 （b） 氧化穩(wěn)定性好。 （c） 防銹、潤滑

12、性能好。 （d） 工作時泡沫少、噪聲小。 （五）油管直徑的計算 吸油管內徑 d 吸 Q d 吸2 v 式中 Q吸油管內的最小流量 Q=Q/1.1= 16/1.1=14.54L/min=14.54X106/60mm3/s=242333 mm3/s V允許流速，吸油管取 0.51.5m/s ；排油管取 2.5 5m/s 242333 d 吸2 1500 14.33mm . 高壓油管內徑 d 壓 d 壓 2 2 Q v 242333 4000 9.2mm 根據(jù)管路油壓和計算所得油管的內徑，對照標準選吸油管內徑 16mm; 高壓油管內徑 10mm. 四、動力轉向系統(tǒng)的工作原理 見下圖： 圖二 動力轉向

13、系統(tǒng)的工作原理圖 圖示位置為轉閥工作狀態(tài)，在轉向盤轉過一個角度后，轉閥相對閥 體（螺桿）也轉過一個角度，使從進油口來的油液通過轉閥上的回油通 路流入油罐，從而完成轉向加力作用。 五、對動力轉向系統(tǒng)安全性要求 對動力轉向系統(tǒng)要求是安全、可靠，如果失效，轉向力將會變得很 大。 3086DDPHA(ZA如果動力轉向失效時，單靠機械轉向，按總質量 17165 千克計算，前軸載荷為 44070N，則駕駛員需作用在方向盤上的力 為： l1 x1000 lR + 已知： l1轉向垂臂長： l1 235 l轉向節(jié)臂長 l 217 R 轉向盤半徑 R 轉向器角傳動比； 20.5 +轉向器效率； +. l1 x1000 lR + 235x2570 x1000 217x225x20.5x0.75 804(N 如果按最大前軸載荷 53980計算： l1 x1000 lR + 235x3450