汽车动力转向器优化匹配设计

1、汽车动力转向器优化匹配设计邵奎柱,李勇(南京依维柯汽车有限公司,南京210038摘要:关键词:中图分类号:文献标识码:文章编号:分析常规汽车动力转向器应用存在的问题,阐述带卸荷阀动力转向器应用的特性及优点。动力转向器;结构;匹配;优化设计;卸荷阀U463.43A 1006-3331(201005-0020-03客车技术与研究BUS TECHNOLOGY AND RESEARCH第5期No .5201020作者简介:邵奎拄(1978-,男,产品开发部副部长。Abstract:Key words:The article briefly analyzes the problems of conven

2、tional auto power steering gear,and elaboratesits features and advantages with the unloading valve steering gear.power steering gear;structure;match;optimal design;unloading valveOptimization Match Design of Auto Power Steering GearSHAO Kui-zhu,LI Yong(NAVECO Ltd,Nanjing 210038,China本文以汽车动力转向器内部结构优化

3、和支架结构优化设计为出发点,阐述动力转向器在车桥限位时转向器输出力阶跃变化的必要性:高操作可识别性,驾驶员可以明显感觉到转向是否已转到极限位置;中断力的传递,提高转向系统可靠性,延长系统使用寿命,尤其转向摇臂、直拉杆球头、转向节臂、梯形臂等零部件。NJ6890FWKA5城市客车底盘转向系统参数见表1。1城市客车底盘转向系统计算1.1转向系统参数1.2整车原地转向所需转向力矩在发动机停止运转或动力转向失效的情况下,车辆转向的力完全靠驾驶员提供,为此推荐用足够精确的半经验公式来计算车辆在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩M :R M =,Nm R 式中轮胎和路面间的滑动摩擦系数,常取0.7;前轴

4、负荷,N;轮胎气压,Pa。f G P 1f 3G 13p M =0.7/3(4500×9.8/810000=2401Nm R 31.3转向器输出最大力矩转向器在车桥转到极限位置时,输出最大转向力矩。此时,常规转向系统输出最大转向力矩为系统助力液压达到15MPa、瞬间机械手力可达245700N。1液压助力输出最大力矩:M =p DR/4=3.14×15×10×0.09×0.045×0.9/4=3863Nm(计算时螺杆面积忽略。式中工作油缸压力,Pa;动力缸内径,m;齿扇圆分度圆半径,m;效率,0.9。2手力输出最大力矩:=700

5、5;0.25×18.72×0.9=2948.4Nm。在此情况下,应取驾驶员作用在转向盘轮缘上的最大瞬时力。根据试验资料,此力取700N作为对转向装置中动力缸以前零件的计算载荷。3转向器输出最大力矩:=+=3863+2948.4=6811.4Nm。d h h s w d h 262P D R M F R i M M M 表1转向系统参数项目参数转向器角传动比,i W /助力缸径,mm 18.72/90转向摇臂长,mm /摇臂摆角,°195/±47转向油泵最大工作压力,MPa/转向节臂长,mm 15/231转向盘直径Rs,mm/前桥设计载荷,kg 500/4

6、500轮胎型号/轮胎设计气压,kPa 8.25-20/810 在齿条活塞上加工溢流通路,在通路两端内镶阀座,滑阀与阀座之间为过盈配合,转向器装车后需要第一时间进行调整。正常转向时,转向器齿条活塞向上或下移动,活塞两侧形成高、低压腔,高压腔侧液压油顶开卸荷阀阀芯,高压油经溢流通路至低压侧卸荷阀,低压腔侧卸荷阀不通;当转向器达到左或右转向的极限时,阀芯由于转向器腔臂限位缩进阀座内,导通低压侧卸荷阀,高低压腔油压压差迅速降低。带角度卸荷装置的转向器首次调整:在发动机熄火状态下,顺时针(逆时针转动转向盘,使齿条活塞向上(下移动,阀芯、滑阀会依次碰到壳体端面(或壳体限位螺钉,此时手感阻力会加大,继续用力

7、(大约1216Nm转动转向盘,使滑阀克服过盈力向阀座内移动,直到车轮限位螺钉接触到桥限位凸台为止,即向右(左方向卸荷位置调整完毕。可见带卸荷装置转向器可以满足不同车型对转向摇臂摆角有效行程的需求,也可根据每辆车由于转向系、悬架的加工及装配误差而精确设定不同卸荷角。带卸荷阀动力转向器因其卸荷特殊结构,卸荷角一经设定就没有可逆性。因此,转向器出厂后至装车前禁止随意旋动输入轴超过±1.0圈,以免破坏超出不同车型卸荷角的所需设定值,使其卸荷功能失效。目前,动力转向器越来越多地被国内外车辆使3结束语参考文献:1林秉华.最新汽车设计实用手册K.哈尔宾:黑龙江人民出版社,2005.2刘惟信.汽车设

8、计M.北京:清华大学出版社,2001.3毕大宁.汽车转阀式动力转向器的设计与应用M.北京:人民交通出版社,1998.4余志生.汽车理论M.北京:机械工业出版社,2009.5陈家瑞.汽车构造M.北京:人民交通出版社,2002.6Thomas D.Gillespie.Fundamentals of Vehicle Dynamics.Scientific of Automotive Engineers,Inc.2000.7汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册(基础篇K.北京:人民交通出版社,2001.8陈立波,等.机械优化设计M.上海:上海科技出版社,1982.修改稿日期:2010-08-01用,驾

9、驶员对车辆的转向性能要求进一步提高,这就要求在转向系统匹配设计、动力转向器结构改进等方面做出积极努力,期望更多的新技术、新结构能在动力转向器上有所应用,充分利用专业厂的技术和专业人士的智慧,通过不断改进,提供更加先进性、人性化产品。跃进系列客车底盘在2008年开始逐步切换成带内部卸荷的动力转向器。根据售后信息反馈,有效提高了转向系统零部件的使用寿命,从设计源头就提高了转向系统可靠性和安全性。客车技术与研究222010年10月重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心已在国内率先建成了目前国家要求的纯电动汽车、混合动力汽车整车及零部件的22项专项标准的全部试验检测能力。主要设备从美国、德国、英国、日本等国进口,主要检测能力包括:电动汽车电机及其控制器的功率、扭矩、转速、电压、电流、效率、制动能量反馈、低温运行、寿命、振动、噪声等性能试验,电动汽车锂电池、镍氢电池、超级电容、铅酸电池等的充放电、寿命、高低温、振动、针刺、挤压、跌落、短路等试验,电动汽车整车、电机及其控制器的电磁兼容试验,电动汽车整