车辆工程转向课程设计

目录
一．对动力转向机构的要求 (2)
二．液压式动力转向机构的计算 (2)
1 动力缸的推力 (2)
2活塞行程和壁厚 (4)
三．分配阀的参数选择与设计计算 (5)
e1 (5)
1.预开隙
2.滑阀总移动量 (6)
∆ (6)
3.局部压力降p
4.油液流速的允许值[v] (6)
5.滑阀直径d (7)
6. 滑阀在中间位置时的油液流速v (7)
∆ (7)
7.分配阀的泄漏量Q
四．动力转向的评价指标 (8)
１．动力转向器的作用效能 (8)
２．路感 (8)
３．转向灵敏度 (8)
４．动力转向器的静特性 (8)
五．三维实体建模 (9)
六小结 (12)
液压式动力转向机构的计算
一．对动力转向机构的要求
1.运动学上应保持转向轮转角和驾驶员转动转向盘的转角之间保持一定的比例关系。

2.随着转向轮阻力的增大（或减小），作用在转向盘上的手力必须增大（或减小），称之为“路感”。

F h≥0.025～0.190kN时，动力转向器就应开
3.当作用在转向盘上的切向力
始工作。

4.转向后,转向盘应自动回正，并使汽车保持在稳定的直线行驶状态。

5.工作灵敏，即转向盘转动后，系统内压力能很快增长到最大值。

6.动力转向失灵时，仍能用机械系统操纵车轮转向。

7.密封性能好，内、外泄漏少。

二．液压式动力转向机构的计算
1 动力缸的推力
图一动力缸的布置
动力缸的推力:
L L F F 1
1=
（1）
1F -作用在直拉杆上的力
1L -转向摇臂长度，取160mm(由前轮距1560mm ，那么k （两主销中心线延长
线到地面交点之间的距离）取1100，转向节臂长m=0.11k —0.15k ，取m=143mm ，则初选L1=160mm)
L -转向摇臂轴到动力活塞缸之间的距离，取200mm
推力F 与工作油液压力P 和动力缸截面积S 之间由如下关系：
PS F = （2）
将式（2）代入式（1）可得：
PL L F S 1
1=
（3）
由于两侧的工作面积不同，应按较小一侧的工作面积来计算，即：
()
4
2
2p d D S -=π （4）
D-动力缸直径
p d -活塞杆直径，一般取D d p 35.0=,将其代入式（4）可得：
pl L F D π8775.041
1= （5）
其中，p 一般在6～10MPa 之间取值，最高可取16.5～18MPa 本设计取10MPa 作用在直拉杆上的力：
l
M F R
=
1 （6）
P
f G M
r
1
3
3
=
=296.521N.m
式中，f 为轮胎和路面见的摩擦因素，一般取0.7；
G 1
为转向轴负荷（N ）p21
页前置后驱前轴负荷满载时在0.45-0.5，满载1940Kg 则取G=9312N;p 为轮胎气压（MPa ）取0.5
R M -转向阻力矩
l -直拉杆到转向节的距离，为240mm ，将其代入式（6）可得：
N l
M F R
12351==
再代入式（5） mm
pl L F D 128775.041
1≈=π （7）
2活塞行程和壁厚
活塞移动到某一极限位置时，端面到缸盖之间，应当留有D e )6.0~5.0(=的间隙，以利于活塞导向作用，取mm D e 65.0==，活塞厚度可取为
mm D B 6.33.0==
动力缸的最大长度：
110s B e s +++= （8）
式中 1s -活塞的最大位移量 ︒=
1802max 1w
R s πβ
式中 max β-转向摇臂由中间位置转到极限位置的转角，取︒=31max β W R -齿扇的啮合半径，取为30mm 将其代入式（8）可得： mm R s W
461802max 1=︒
=
πβ
再将其代入式（7）可得：
mm s B e s 66101=+++=
动力缸壳体壁厚t ，根据计算轴向平面拉应力z G 确定
()
n t Dt D p G z τ
σ≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=224 (9)
式中 p-油液压力，为10MPa D-动力缸直径，为10mm
n-安全系数，一般在3.5～5范围内选取，本设计取n=4 τσ-壳体材料的屈服点，为350MPa 将其代入式（9）可得
mm t 22.0≥ 所以，取动力缸壳体壁厚为
2mm
三．分配阀的参数选择与设计计算
分配阀的要参数有:滑阀直径d 、预开隙e 1密封长度e 2、滑阀总移动量e 、滑阀在中间位置时的液流速度v 、局部压力降和泄漏量等。

1.预开隙e 1
预开隙e 1，为滑阀处于中间位置时分配阀内各环形油路沿滑阀轴向的开启量，也是为使分配阀内某油路关闭所需的滑阀最小移动量。

e 1值过小会使油液
常流时局部阻力过大；
e 1
值过大则转向盘需转过一个大的角度才能使动力缸工
作，转向灵敏度低。

一般要求转向盘转角︒︒=5~2ϕ时滑阀就移动e 1的距离。

e 1
＝
t 360
ϕ
＝
t ︒
︒
︒3605~2 (10) ＝0.13mm
式中 ϕ—相应的转向盘转角，（°）； t —转向螺杆的螺距，mm.(10mm)p235 2.滑阀总移动量
滑阀总移动量e 过大时，会使转向盘停止转动后滑阀回到中间位置的行程长，致使转向车轮停止偏转的时刻也相应“滞后”，从而使灵敏度降低；如e 值过小，则使密封长度12e e e -=过小导致密封不严，这就容易产生油液泄漏致使进、回油路不能完全隔断而使工作油液压力降低和流量减少。

通常，当滑阀总移动量为e 时，转向盘允许转动的角度约为20°左右。

t e ︒
︒
=
36020 =0.55mm e 2=e-e 1=0.42mm
3.局部压力降p ∆
当汽车宜行时，滑阀处于中间位置，油液流经滑阀后再回到油箱。

油液流经滑阀时产生的局部压力降p ∆(MPa)为 v v p 2
4
2
10
8.132-⨯==∆ρξ
式中 ρ—油液密度，kg/m 3
;
ξ—局部阻力系数，通常取ξ＝3.0； v —油液的流速，m/s 。

p ∆的允许值为0.03～0.04MPa 。

4.油液流速的允许值[v]
由于p ∆的允许值[p ∆]=0.03~0.04MPa,代入上式，则可得到油液流速的允许值
[v]＝
s m p /38.5~66.48.13][10
4
=⨯∆-
5.滑阀直径d
v
v d e Q e Q 1
max 1
max 7.3761
2=⨯=
π =110mm 式中
Q
max
—溢流阀限制下的油液最大排量，L/min,—般约为发动机怠速时油泵排量的1.5倍；
e 1
—预开隙，mm;
v —滑阀在中间位置时的油液流速，m/s 6. 滑阀在中间位置时的油液流速v e Q e Q
d d v 1
m a x 1
m a x
7.3761
2=⨯
=
π (12) =5m/s
7.分配阀的泄漏量Q ∆
e r
d
p Q 2
3
12μπ∙∆∙=∆∆ （13）
=2.2610
10
-⨯cm/s
式中r ∆—滑阀也阀体建的径向间隙，一般 r ∆＝0.0005～0.00125cm; p ∆—滑阀进、出口油液的压力差； d —滑阀直径； e 2 —密封长度； μ—油液的动力粘度。

四．动力转向的评价指标
１．动力转向器的作用效能 用效能指标'=F
F
h
h
s 来评价动力转向器的作用效能。

现有动力转向器的
效能指标s=1~15。

２．路感
驾驶员的路感来自于转动转向盘时，所要克服的液压阻力。

液压阻力等于反作用阀面积与工作液压压强的乘积。

在最大工作压力时，轿车：换算以转向盘上的力增加约30~50N 。

３．转向灵敏度
转向灵敏度可以用转向盘行程与滑阀行程的比值i 来评价
δ
ϕ
2D
sw
i =
(14)
比值i 越小，则动力转向作用的灵敏度越高。

δ为滑阀行程，φ转向盘转角。

D sw 转向盘直径。

４．动力转向器的静特性
动力转向器的静特性是指输入转矩与输出转矩之间的变化关系曲线，是用来评价动力转向器的主要特性指标。

因输出转矩等于油压压力乘以动力缸工作面积
和作用力臂，对于已确定的结构，后两项是常量，所以可以用输入转矩Mφ与输出油压p之间的变化关系曲线来表示动力转向的静特性，如图示。

常将静特性曲线划分为四个区段。

在输入转矩不大的时候，相当于图中A段；汽车原地转向或调头时，输入转矩进入最大区段（图中C段）；B区段属常用快速转向行驶区段；D区段曲线就表明是一个较宽的平滑过渡区间。

要求动力转向器向右转和向左转的静特性曲线应对称。

对称性可以评价滑阀的加工和装配质量。

要求对称性大于0.85。

五．三维实体建模
动力缸盖1
动力缸盖2
缸体
活塞杆
动力缸
阀体
滑阀轴
分配阀
六小结
通过两个周的课程设计，对汽车的结构尤其是转向部分有了更深入的了解，同时也巩固了以前所学的知识。

同时对文献的检索，办公软件，绘图软件也有了一定的了解，能使用它们完成简单的工作。

这对我们即将到来的毕业设计甚至以
后的工作都有很大的帮助。

最后感谢郭老师的指导！！。