商用车转向系设计

商用车转向系设计主讲：叶常华一、概述：1：对转向系要求：a：操作轻便：

操作力M1，M2150NM3，N1 200NN2，N3 245N回转圈数：≯5圈（一般取转向机最大圈数90%）操作力：汽车从10km/h车速以直线进入R=12m弯道上行驶时，施加在方向盘上的力。

b：具有自动回整能力。c：维持行驶能力。d：有一定路感e：有足够强度和刚度：保安件

有些教科书上写“汽车转弯时，保证各轮纯滚动，不应有侧滑，以减少轮胎磨损”，我没列入，理由：i）：乘用车（主要轿车）可实现，但在商用车上，几乎没有一型可实现。在下面梯形机构中展开ii）：轮胎磨损因素诸多被动：抗干扰能力路面对车轮冲击侧风对车体干涉主动：可操作性、随动性2：转向系统包含的机构a：转向操纵机构，指方向盘到转向器输入端之间的机构

b：转向传动机构：指转向器输出端到梯形机构之间的机构c：转向器d：梯形机构机械式齿轮齿条式蜗杆滚轮式循环球式动力式常流液压式静压式电动式电控液压式3：商用车转向系设计的主要工作：a：和整车合作选择一个前桥：和转向有密切关系的几个参数最大轴荷落差钢板弹簧中心距内外轮最大转角接地偏距：40～60上节臂长度（回转半径）及位置

b：选择转向器及油泵

c：布置转向器的位置d：设计转向垂臂和拉杆校核与制动协调性与悬架运动协调性车身侧倾车轮垂直跳动二、转向梯形机构及最小转弯半径的计算1：转向梯形机构位置前置后置结构整体式断开式目前商用车多数是整体式、后置结构。不管哪种结构和形式，理论都一样。下面从整体式、后置结构为例述说。梯形机构（阿克曼）是试图让汽车上所有轮子在转弯过程（各种转角）都纯滚动，不产生侧滑。但实际情况却不是这样：a：梯形机构只有在某一点上符合纯滚动要求，其他转角都不能纯滚动。b：轮胎为侧偏角受到各种因素影响，无法预测在某工况下侧偏角c：商用车是一根前桥配一个系列轴距的整车d：轮胎的磨损由诸多因素造成结论：转向梯形无法使汽车在转弯时，每个轮胎都处在纯滚动状态。理论上转向梯形特性曲线2：最小转弯半径的计算：

：外轮最大转角a：偏角多轴汽车计算轴距选择见下图：L=L1+(1/2)L2L=L1+(1/3)L2三、汽车动力转向系、转向器和油泵的选择1：转向系计算载荷的确定：影响转向阻力有诸多因素转向轴负载路面阻力轮胎结构及气压前轮定位参数（内倾角、后倾角和接地偏距）因此要精确计算有困难，而且没有必要。现在，推荐的转向阻力距是半经验公式：：原地转向阻力距（N）f：轮胎和路面间的滑动摩擦系数，一般为0.7p：轮胎气压（N.mm）这个公式作为机械转向主要依据这个公式对动力转向器选择仅供参考这个公式最早见（美）米奇尔著：汽车动力学N.mm2：动力转向器的选择：以转向器负荷为主要参数，参照样本选择，各样本会推荐此型号适用于多少轴荷。（打开转向表）a：要注意油压：随着科技发展，油压不断提高，油缸直径逐步小型化。从6MPa（多数齿轮泵，共轭曲线泵）到14MPa（多数叶片泵）。一般原装进口的油压高于国产。b：要注意旋向：左置还是右置左输出还是右输出国内用卡车：左置左输出国内用客车：多数左置右输出（6～7m及卧式另议）c：现在都采用转伐，转矩就是扭杆阻力矩，不像滑伐有发作用室，因此路感较差。d：要注意长伐还是短伐，上置还是下置；目前常用是上置短伐e：国内引进主要两个系列：ZF系列TRW系列f：要注意是否有限位泄荷伐目前D=85mm以上都能加泄荷伐有限位泄荷伐可以防止系统过载要注意限位泄荷伐调试方法g：要注意转向机放气伐的设置和位置这点对卧式布置（公交车或独立悬架常用）尤其重要3：转向油泵的选择：目前转向有本多数采用叶片泵。内回流二回路。油压由转向器定。这里选流量：Q流量L/minD油缸直径dmS转向螺杆螺距dmK容积效率倍数1.1～1.2客车一定要验标a：高速客运车，尤其8～10m后置客车，严格控制流量b：公交车Vmax≯80km/h流量可放大些另外：油管和电线束分二侧布置；在万不得已情况下；电线束不要放在油管下方。d.管夹间距：管接头两侧一定要有管夹直管1m～1.5m4：转向油管设计要点：a.管径选择：影响功耗、温升和噪声控制流速压力管7m/s回油管3m/s管路名称最小转弯半径（mm）高压软管100回油胶管45吸油胶管30金属硬管20（或者外径2倍）其他零件钢管胶管排气尾管＞15＞60运动件＞25＞30固定件＞10＞30b.管子转角最小半径：c.转向管路与其他零件间距四、转向传动机构的设计1：转向传动机构载荷的确定：按方向盘输入：手输入最大力（700N）×方向盘直径×转向器速比（机械式）或动力转向器最大输出扭矩（最大油压）按路面最大附着力计算：米奇尔经验公式但是对机构另一部件强度刚度来说，以最大载荷计。尤其对直拉杆的压杆稳定性说。2：转向器位置的确定：a：转向节上节臂球心位置：对板簧悬架来说会影响制动跑偏；b：转向器输出端球心位置：要考虑左右转向圈数差最少；和悬架机构运动协调性；c：转向器垂臂——直拉杆——转向节上节臂夹角关系：任何位置时三者之间夹角，应大于45°，小于135°。决不允许出现死角。球心位置

前后：前桥中心线到向后50mm之间上下：板簧主片中性层到上表面之间3：几个运动校核：转向、悬架、总布置设计都要做这三种校核。车身侧倾时转向机构与悬架运动干涉校核，按侧倾7°。车轮垂直跳动时转向机构与