基于的汽车转向机构全液压系统设计

目前， 车辆上安 装 使 用 的 转 向 液 压 系 统 可 分 为 液 压助力式和全液 压 式。 全 液 压 式 具 有 技 术 成 熟、 作用 力大、 系统刚性好的优点， 多用于低速行走的车辆。当 转动方向盘时， 全液压转向器即向转向动力缸供油， 动 力缸的活塞通过一系列的杠杆机构使车轮转动。 本文以 首 钢 汽 车 制 造 厂 生 产 的 新 型 $;!@CCA 自 卸式非公路用汽车 为 例， 说明其全液压转向机构的设 计过程。 ! 转向梯形机构优化 $;!@CCA 自卸式 非 公 路 用 汽 车 的 整 车 参 数 如 下， 前 轮 距： （ 44 ） 、 后 轮 距： BCCA （ 44 ） 、 轴 距： BKAA @FCA （ 44） 、 主销中心距： （ 44） ； 主 销 内 倾 角： 主销后 BHAA @L、 倾角： 车轮外 倾 角： 前 束： ； 极 限 转 角： H G CL、 HL、 HA（ 44） 外侧 BF G BL和 内侧 @FL； 前桥负载： （ :） 。 HIFEA 本文首先应用 汽 车 动 力 学 分 析 软 件 !"!#$ 建 立 转向机构仿真模 型， 并 对 $;!@CCA 汽 车 转 向 机 构 的 转 向梯形进行优化 设 计。 在 汽 车 转 向 过 程 中， 若外侧车 轮理论转角与实际 转 角 的 误 差 小， 表明转动过程中轮 胎侧滑量小， 轮胎的使用寿命长， 因此选择外侧车轮理 论转角与实际转角的误差最小作为优化目标。转向机 构中的梯形底角、 转向臂长直接影响汽车的转向性能， 因此设计变量为转向梯形底角及转向臂长。 通过对模型的 仿 真 分 析， 转向梯形机构的优化结 万方数据 果为梯形 底 角 FJ G IL、 转 向 臂 长 EIB 44。 应 用 优 化 后
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液压与气动
BAAC 年第 HH 期
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收稿日期： "IIH’IJ’KI 作者简介： 郑忠才 （!ONK —） ， 男， 山 东 乳 山 人， 研 究 员， 硕士 生导师， 主要从事汽车、 机械技术方面的科研和教学工作。 图! 小型工程机械液压件变频控制试验台外观
#################################################### 代入数据得， 真结果确定液压系 统 主 要 元 件 的 参 数， 将提高汽车全 ! P; Q HLM RS。 若取 标 准 转 向 器 排 量 ! P; Q HII RS， 代入式 （H） 计 转向轮从一个极限 位 置 转 向 另 一 算得 " P Q H G M 。此时， 个极限位置方向盘转过的实际圈数为 H G M 圈。 # 总结 应用动力学分 析 软 件 ETE5B 对 全 液 压 转 向 系 统 进行优化设计， 可以快速完成各种设计方案的比较， 从 而选择出最优的设计方案。应用仿真模型计算动力缸 的推力， 由此确定主要液压元件的参数， 可以使设计过 程更快、 更准确。 总 之， 应 用 参 数 化 造 型 与 建 模 能 力， 万方数据 根据车辆的设计理 论 进 行 机 构 的 运 动 学 分 析， 通过仿
/）模型
M）俯视图
图!
"#$%&&’ 全液压转向机构
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转向液压系统主要元件参数确定 转向液压 系 统 采 用 静 态 信 号 型 负 荷 传 感 转 向 回
路， 主要包括 H 个定量泵、 H 个负荷传感转向器和 H 个 优先阀 （静 态 信 号 型） 。优先阀能在系统负载变化或 （和） 方向盘转速 变 化 的 情 况 下， 优先保证转向器所需 流量。转向回路与 其 他 回 路 互 不 影 响， 主流量优先供 给转向回路， 中位时只有微小流量通过转向器， 系统节 能。液压系统中主要元件转向动力缸和全液压转向器
摘
要： 利用动力学分析软件 !"!#$， 从汽车转向运动学出发， 分析了 $;!@CCA 自卸式汽车全液压转向
的转向梯形机构确定全液压式转向机构的主要液压元 件的参数， 主要包 括 转 向 动 力 缸 和 全 液 压 转 向 器。 其 全液压式转 向 机 构 模 型 如 图 H/ 所 示， 俯 视 图 如 图 HM 所示， 设计的方案是 B 个动力缸分别作用于转向臂， 转 向过程中一个动力 缸 推 转 向 臂、 另一个动力缸拉转向 臂。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（天津工程师范学院 汽车工程系，天津 @AABBB）
小型工程机械液压件变频控制试验台研制
郑忠才 ! ， 苏 杭! ， 王宝安 "
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摘
方便、 试验灵活， 可测量多种型号多种参数的液压件。 关键词： 变频控制； 工程机械； 液压件； 试验台 中图分类号： #-!KL ! 试验台简介 小型工程机械液压件变频控制试验台是用于测试 双联齿轮泵、 多路 阀、 节 流 阀、 单 向 阀、 溢 流 阀、 比例先 导阀、 脚踏阀、 杠杆 阀、 液压缸等液压元件性能的综合 试验台， 既可用于液压件厂的出厂试验， 又可用于工程 机械厂的外购液压件的进厂验收试验。试验台采用变 频电气控制， 可测 量 多 种 型 号 的 液 压 件。 控 制 柜 与 液 压试验件操作试验台分别设计。总体结构具有外形美 观、 结构合理、 操作方便及便于维修等特点。实验台外 观如图 ! 所示。 " 主要技术参数 该试 验 台 能 够 测 试 双 联 齿 轮 泵、 多 路 阀、 节 流 阀、 单向阀、 溢流阀、 液 压 缸、 比 例 先 导 阀、 脚 踏 阀、 杠杆阀 等液压元件性能参数。其主要技术参数如下：
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代 入 数 据， . ; - (! " 1 //。 为 保 证 一 定 的 超 载 能 转向动力缸实际最高工作压 力， 取 . ; - A% //。此时， 力为 , ; - #% " A ?@0。 由转向机构的模型可知， 在车轮极限转角范围内， 转向动力缸的行程为 / ;< - ,1% //。 !"! 全液压转向器设计计算 转向轮从一个 极 限 位 置 转 向 另 一 个 极 限 位 置， 转 向液压系统需要的油液量 （转向容量） 为： 0 ; " # #（! # # . ;! 1 - ;! ）# / ;< # #% 1 4 （1） 1 式中， . ; 为转 向 动 力 缸 缸 筒 内 径， -; 为转向动力 缸活塞 杆 外 径， / ;< 为 转 向 动 力 缸 的 行 程。 代 入 数 据 得， 0 ; - ! " 4 B。 转向器排量 （ /B） 按式 （&） 计算： 0 ; # #%%% （&） 2 ; # ";C= 式中， 2 ; 为转向轮从 一 个 极 限 位 置 转 向 另 一 个 极 限 位 0 ;C " 置方向盘转过的圈数， 一般规定 , D ( 圈， 这里取 2 ; - & 取";C= - % " > 。 圈； ";C= 为转向器的容积效率，
基于 !"!#$ 的汽车转向机构全液压系统设计
董恩国， 张 蕾
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机构的设计。首先以汽车转向时实际转角与理论转角的误差最小为目标函数， 对转向梯形机构进行了优化 设计。其次， 应用 !"!#$ 软件建立了全液压式转向机构模型， 通过对转向过程的仿真分析， 比较了不同液压 系统设计方案对转向机构性能的影响。最后说明了全液压式转向机构液压部分 的 设 计 计 算 过 程， 主要包括 转向动力缸、 全液压转向器的设计计算。 关键词： 转向机构； 液压系统； 优化设计 中图分类号： DEF@ G EB ； 6+H@I 文献标识码： 8 文章编号： （BAAC） HAAA=EJCJ HH=AAAE=A@
液压与气动
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" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 下） 是设计 ! 个双作用缸完成转向所需要的时间， 曲线 " 是设计 # 个双作用缸完成转向所需要的时间。从图 !7 可 以 看 出， # 个双作用缸转向时间比 ! 个双作用缸 转向所需时间长大约 ,% : ， 所以本文设计的 ! 个双作 用缸转向系统方案可以使转向更迅速。 图 !8 中， 曲线 ! （由上到下） 是采用 # 个动力缸转 向时横拉杆的受力 曲 线， 可以看出采用 # 个动力缸转 向时横拉杆的受力明显大于采用 ! 个动力缸转向时横 拉杆的受力。图 !9 中， 曲线 ! （由上到下） 是采用 # 个 动力缸转向时转向 臂 的 受 力 曲 线， 可以看出采用 # 个 动力缸转向时转向臂的受力明显大于采用 ! 个动力缸 转向时转向臂的 受 力。 所 以， 本文设计的液压系统方 案还可以减小转向横拉杆、 转向臂的受力， 延长他们的 使用寿命。 ,）动力缸的工作面积 转向 动 力 缸 采 用 ! 个 双 作 用 缸 交 叉 连 接， 取转向 动力缸容积效率为 ";<= - # ， 机 械 效 率 为 ";</ - % " > ， 则 转向动力缸总效率为 ";< - % " > 。转向动力缸的额定工 作压力为 , ; - #4 ?@0。 转向动 取转 向 动 力 缸 活 塞 杆 外 径 为 - ; - && //， 力缸缸筒内径按式 （,） 计算： .; " ! # * ;/05 & - ;! # # , ; # ";< （#） 其中， ’ 为 主 销 偏 移 量， ( 为轮胎 $ ’ 为前桥负载， 宽度， ) ’ 为 摩 擦 系 数。 将 )*+,&&% 汽 车 各 参 数 值 代 入， 计算得 ! $ - ###!% （ ./） 。 !）转向动力缸推力计算 在优化后的转 向 机 构 仿 真 模 型 上， 向轮胎施加转 并以弹簧模型代替液压 缸 进 向阻力矩 ! $ - ###!% ./， 行仿真分析， 测得弹簧力的结果如图 !0 所 示。 从 图 中 可以得出转向动 力 缸 的 最 大 推 力 为 &1 " !( 2.， 且随着 车轮转角的增大 （车轮转角从 %3增大到 ,43） ， 转向动力 缸的推力增加。 采用转向动力缸 推 力 计 算 公 式 （!） 计算动力缸推 力： * /05 " ! $ % + /6$ （!） 其中， ! $ 为 车 轮 转 向 阻 力 矩， + 为 最 小 力 臂 长。 将各参数代入， 计 算 得 * /05 - &1 " #! （ 2. ） ， 这说明仿真 模型建立正确， 可用于进一步的仿真分析。 若液压系统采 用 不 同 数 量 的 动 力 缸 进 行 转 向， 转 向机构的转向时间 （内 侧 车 轮 从 %3 转 到 最 大 极 限 转 角 如图 !7 所示， 转 向 横 拉 杆 受 力 情 况 如 图 !8 所 示， ,43） 转向臂受力情况如图 !9 所示。