动力转向系设计_图文

1、动力转向系统培训材料BJ3086DDPHA （ZA ）动力转向系统的选型与计算编制校对审核批准日期诸城汽车厂技术中心四轮所底盘室二OO 二年八月十六日汽车在行驶过程中，经常需要改变行驶方向，亦即转向，就轮式汽车而言，改变行驶方向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车的转向桥（一般是前桥）上的车轮（转向轮）相对于汽车纵轴线偏转一定角度。这一套改变或恢复汽车行驶方向的专设机构即称为转向系。转向系可按能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的，一般由转向操纵机构、转向器、和转向传动机构三大部分组成。动力转向系是利用发动机动力来帮助驾

2、驶员进行转向操纵的装置。它把发动机的能量转换成液压能（或电能、气压能），再把液压能（或电能、气压能）转换成机械能，作用在转向轮上帮助驾驶员进行转向的，它最初主要是为了减小驾驶员施加到转向盘上的转向力而装到汽车上的，主要是在重型汽车上安装，目前， 不但重型车装用动力转向系统，而且在轻型和轿车上也开始应用。在货车上，为保持转向轻便性，转向轴负荷超过2.5T, 就可以采用动力转向；当超过4T 时就应该采用动力转向。3086DDPHA(ZA要求最大前轴负荷为5.4T, 驾驶员作用在方向盘上的力较大（具体计算在后面），所以应采用动力转向。一、动力来源的选择 ：按动力来源主要可分为两类：液压式和气压式。液

3、压式动力转向是以液体的压力作动力来完成转向加力动作。其特点是：油液工作压力可达6-10MPa, 或更高，所以结构紧凑；动力缸尺寸小，质量轻；因油液具有不可压缩性，故灵敏度高；油液的阻尼作用可以用来吸收路面冲击；动力装置无需润滑。气压式动力转向的工作压力约为1 Mpa，因此，与液压式相比，为了得到同样的力，其动力缸的尺寸和质量都增大，故在汽车上布置有困难；因气体可以压缩，转向系的灵敏度也差；并且往往它和制动系统共用一个气源，当汽车下长坡同时要转向制动时，可能影响动力转向系统的正常工作，出现加力不足，使转向沉重；在寒冷地区使用时，气压系统在低温环境下容易结冰。这些缺点使气压式动力转向在汽车上的应用

4、受到限制。目前气压动力转向已被淘汰，而电动式在国外刚开始发展，所以，3086DDPHA （ZA ）动力转向系统选液压式。二、液压式动力转向系统结构的选择：典型的液压式动力转向系统由机械转向器、控制阀、助力缸、转向油泵、转向油罐、转向油管组成。液压式动力转向系统按其布置形式分为以下两种：（1）整体式 机械转向器、控制阀、助力缸包含在一个总成内。如图一 图一（2）分置式 机械转向器与助力缸分开。由于整体式有结构紧凑、零件数量少、管路较短、易于布置的特点，现在中等吨位的车型上多采用这种结构，所以3086DDPHA(ZA选整体式的。三、动力转向的计算与选型现在，动力转向系统产品已经系列化。可根据具体要

5、求选。(一 动力转向器的选择选动力转向器时应根据车型总布置设计明确以下前提条件：（1）转向器的位置、放置方式。（2）转向垂臂的位置。（3）要求的最大前轴载荷、最大输出扭矩及转向轮的最大转角等。 3086DDPHA(ZA要求最大前轴负荷为5.4T; 最大输出扭矩亦即原地转向阻力矩为3500N.m 的计算过程如下： G 式中： 轮胎和路面间的滑动摩擦系数, 一般取0.7左右 汽车在沥青或混凝土上的原地转向阻力矩，为 前轴载荷， 为P 轮胎气压 , p . Mpa当前轴载荷为53980时： G . 53980. 3.5（）3500 （）当前轴载荷为44070N 时： G . . . （）2570 （

6、）根据总布置和上述条件可初步选出转向器。3086DDPHA （ZA ）所选的动力转向器为转阀式(按分配阀形式分为转阀式和滑阀式, 相对来说，转阀式具有结构简单、紧凑，零件数目少，灵敏度高等特点，现在，滑阀式已很少使用。 ，其允许的最大前轴载荷为55000N, 最大输出扭矩为3450N.m 、臂轴转角范围是-45-+45度，均满足要求。（二）转向油泵的选择选择时应注意以下几点：(1在发动机怠速时提供足够的流量和压力。(2工作效率高，能耗小。(3低噪声。(4工作可靠、耐久。(5工作温度一般控制在-40-120度之间。(6带有限压阀和流量控制阀。流量控制阀的作用：当油泵转速（与发动机转速相应）超过一

7、定值后，流量控制阀将保证动力转向泵输出油的流量基本为一恒定值，目的是使汽车高速行驶时转向盘不发飘。压力控制阀的作用：当动力转向系统油压超过其限定值时，压力控制阀即卸压，将动力转向系统的最高油压控制在实际要求的范围之内。(7尺寸小、重量轻选择时，主要是根据流量和压力。动力转向油泵必须有足够的流量以保证汽车有较快的转向速度，所选转向油泵的流量和压力还应与转向器所需的油泵控制流量和最高使用油压相匹配。已知 所选转向器的最高使用油压为10 Mpa，推荐的油泵流量为16L/min。转向器所需的油泵控制流量也可通过计算求得：控制流量转向器活塞移动速度（mm/min）x 转向器活塞面积(mm2x10-6转向

8、盘转速（r/min）x 转向器螺距（mm/rev）x 转向器活塞面积（mm 2）x10-6即 Q S.VS.n.t式中 Q转向器所需的油泵控制流量 ，L/min;S活塞的有效面积，mm 2; S= d 24x10024= 7850 mm2 V活塞移动速度，mm/min；n转向盘转速，r/min；对国外主要动力转向器生产厂家关于转向速度的统计表明，汽车转向盘的最快转速一般要求在（1.5-2.0）转/s,如取为2.0转/s，即120转/mint螺距，mm. t =13.5 mm所以 Q S.V S.n.t 7850x120x13.5x10-6 12.7L/min在计算油泵流量时，还应考虑到转向器的

9、内泄漏因素。标准JB3785-84<<汽车液压转向加力装置及动力转向器总成技术条件>>规定：转向器内泄漏量最多不得超过油泵控制流量的15%。则油泵控制流量为：Q / Q/0.85 12.7/0.85 14.94 （L/min）根据计算数值，3086DDPHA(ZA所选转向油泵的控制流量取16L/min 。所选油泵的流量应适宜 。过大，由于流量控制阀的作用会使油液始终处于内部循环状态，造成油液温度过高、变质，油泵温度过高，从而影响到转向泵的使用寿命；过小，则不能提供给转向器足够的工作流量。转向油泵一般安置在发动机上由发动机直接驱动（有齿轮驱动和皮带驱动等驱动方式）。选择齿

10、轮驱动的，应注意与发动机的接口相符。（三）转向油罐的选择转向油罐的作用是贮存、滤清并冷却转向系统的工作油液，使动力 转向系统能够排除空气。选择时应考虑以下方面： 1. 转向油罐的材料，应能满足-40-120 度的使用温度要求。 目前有金属油罐和塑料油罐。金属油罐质量大、散热性好；塑料油 罐质量轻、成本低。而且，耐腐蚀性好。 2. 油罐应有足够的容积。 3. 应能方便的观测充油量是否正确，油量过多会引起油罐盖泄漏，而 油量过少又会导致吸入空气引起油泵噪声。 4. 转向油罐的位置应尽量靠近油泵，且有利于转向系统的散热。 3086DDPHA(ZA油罐选塑料的,容量为 2 升，之所以选塑料的，主要 是

11、考虑到它成本低、耐腐蚀性好和能方便的观测充油量。 （四）工作用油的选择 一般来说，液压式动力转向系统工作应符合下述要求： （1） 不得含有蒸汽、空气及其它容易气化和产生气体的杂质，否则会 起气泡，使转向器发生震颤而影响其工作平稳性。 （2） 不得含有水溶性酸及碱类以侵蚀机件和破坏密封装置。 （3） 具有良好的润滑性。 （4） 有高度的化学稳定性。即当系统内温度、压力、流量、流速等有 变化时，仍保持原有性质。 （5） 有适宜的粘度和良好的粘温性能。 根据上述要求和方向机厂的推荐，工作用油选用 8 号液力传动油。 这种油具有以下特点： （a） 凝固点低。 （b） 氧化稳定性好。 （c） 防锈、润滑

12、性能好。 （d） 工作时泡沫少、噪声小。 （五）油管直径的计算 吸油管内径 d 吸 Q d 吸2 v 式中 Q吸油管内的最小流量 Q=Q/1.1= 16/1.1=14.54L/min=14.54X106/60mm3/s=242333 mm3/s V允许流速，吸油管取 0.51.5m/s ；排油管取 2.5 5m/s 242333 d 吸2 1500 14.33mm . 高压油管内径 d 压 d 压 2 2 Q v 242333 4000 9.2mm 根据管路油压和计算所得油管的内径，对照标准选吸油管内径 16mm; 高压油管内径 10mm. 四、动力转向系统的工作原理 见下图： 图二 动力转向

13、系统的工作原理图 图示位置为转阀工作状态，在转向盘转过一个角度后，转阀相对阀 体（螺杆）也转过一个角度，使从进油口来的油液通过转阀上的回油通 路流入油罐，从而完成转向加力作用。 五、对动力转向系统安全性要求 对动力转向系统要求是安全、可靠，如果失效，转向力将会变得很 大。 3086DDPHA(ZA如果动力转向失效时，单靠机械转向，按总质量 17165 千克计算，前轴载荷为 44070N，则驾驶员需作用在方向盘上的力 为： l1 x1000 lR + 已知： l1转向垂臂长： l1 235 l转向节臂长 l 217 R 转向盘半径 R 转向器角传动比； 20.5 +转向器效率； +. l1 x1000 lR + 235x2570 x1000 217x225x20.5x0.75 804(N 如果按最大前轴载荷 53980计算： l1 x1000 lR + 235x3450