现代汽车的全液压式转向机构设计(最新版)

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液压助力转向系统的设计2

液压助力转向系统的设计2
液压助力转向系统的设计2
液压助力转向系统是指将发动机的活塞液压油输送到方向机的活塞，
使方向机的活塞产生前进力，从而轻松产生转向力，从而减轻转向系统的
负荷。

这种转向系统具有转向力矩可调性、反应力灵敏度高、转向反应快、转弯半径小等特点。

当驾驶员在转向轮上施加力，活塞压力会增加，这将
产生液压力上升，助力器的活塞就会推动转向装置产生前进力，从而产生
快速而均匀的转向力矩，使转弯半径得到大大缩小。

液压助力转向系统的基本组成部件有：助力器、液压泵、液压马达、
阀门以及液压油箱。

助力器的功能是将液压油从驾驶室的转向轮上进行调节，从而送入液压泵，液压泵将液压油进行压缩，即将液压油泵向液压马达。

液压马达产生张紧的力矩，将液压油输送到液压油箱，从而推动转向
装置的活塞产生前进力，从而产生快速而均匀的转向力矩，从而使转弯半
径得到大大缩小。

阀门的作用是控制液压助力活塞的运动，从而实现转向
力矩的调节。

汽车转向机构原理

汽车转向机构的设计汽车转向机构的功用：汽车转向机构是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。汽车转向机构的形式和组成：汽车转向机构分为机械转向和动力转向两种形式。机械转向主要是由转向盘、转向器和转向传动机构等组成，动力转向还包括动力系统。机械转向是依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。转向系的设计要求：a 转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致。 b 前轮最大转角 45 度，方向盘的最大转角 720 度。齿轮齿条式齿轮齿条式转向器的主要优点是：结构简单、紧凑、体积小、质量轻；传动效率高达 90%；可自动消除齿间间隙(图 7-1 所示)；没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；制造成本低。齿轮齿条式转向器的主要缺点是：逆效率高（60%~70%）。因此，汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间的冲击力，大部分能传至转向盘。根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：中间输入，两端输出；侧面输入，两端输出；侧面输入，中间输出；侧面输入，一端输出。采用侧面输入、中间输出方案时，由于拉杆长度增加，车轮上、下跳动时位杆摆角减小，有利于减少车轮上、下跳动时转向系与悬架系的运动干涉。所以这里采用中间输入，两端输出。如图 1-1（注：只画 a）图 1-1 齿轮齿条式转向器的四种形式采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转向器，重合度增加，运转平稳，冲击与工作噪声均下降。齿条断面形状有圆形、V 形和 Y 形三种。圆形断面齿条制作工艺比较简单。V 形和 Y 形断面齿条与圆形断面比较，消耗的材料少，故质量小。根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，在汽车上有四种布置形式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形，这里我们使用第一种方案。见图 1-2。（注：只画 a）齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上。装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。图 1-2 齿轮齿条式转向器的四种布置形式为达到第二个要求，即前轮最大转角 45 度，方向盘最大转角 720 度。计算如下：如图 a，则齿轮的直径为 d=mz，由于齿轮可在齿条上转动四圈，于是齿条的长度为： L=4*pai*d，其后由于输入问题，暂略。必须完成！二、防伤安全机构方案析计算有关资料分析表明：汽车正面碰撞时，转向盘、转向管柱是使驾驶员受伤的主要元件。转向盘、转向管柱等有关零件在撞击是产生塑性变形、弹性变形或是利用摩擦等来吸收冲击能量，能防止或者减轻驾驶员受伤。在汽车发生正面碰撞时，转向传动轴采用了万向节连接，并且布置合理，便可防止转向盘向驾驶室内移动，危及驾驶员安全。如图 1-3 所示。图 1-3 防伤转向传动轴简图图 1-4 所示在轿车上应用的防伤安全机构。转向轴分为两段，上转向轴的下端与下转向轴上端通过两个圆头圆柱销相连。在受到一定数值的轴向力时，上、下转向轴能自动脱开，以保证驾驶员的安全。图 1-4 防伤转向轴简图转向系主要性能参数一、转向器的效率功率 P1 从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器的正效率，用符号 η+表示，；反之称为逆效率，用符号 η－表示。正效率 η+ 计算公式： η+=（P1-P2）/P1 逆效率 η－计算公式： η－=（P3-P2）/P3 式中， P1 为作用在转向轴上的功率；P2 为转向器中的磨擦功率；P3 为作用在转向摇臂轴上的功率。正效率高，转向轻便；转向器应具有一定逆效率，以保证转向轮和转向盘的自动返回能力。但为了减小传至转向盘上的路面冲击力，防止打手，又要求此逆效率尽可能低。下面是齿轮齿条转向器变速比工作的具体内容（注：此处的计算如上）根据相互啮合齿轮的基圆齿距必须相等，即 pb1=pb2。其中齿轮基圆齿距 pb1=πm1cosa1，齿条基圆齿距 pb2=πm2cosa2。由上述两式可知：当齿轮具有标准模数 m1 和标准压力角 a1 与一个具有变模数 m2、变压力角 a2 的齿条相啮合，并始终保持 πm1cosa1=πm2cosa2 时，它们就可以啮合运转。如果齿条中部（相当汽车直线行驶位置）齿的压力角最大，向两端逐渐减小（模数也随之减小）则主动齿轮啮合半径也减小，致使转向盘每转动某同一角度时，齿条行程也随之减小。因此，转同器的传动比是变化的。图 1-5 是根据上述原理设计的齿轮齿条式转向器齿条压力角变化示例。从图中可以看到，位于齿条中部位置处的齿有较大压力角和齿轮有较大的节圆半径，而齿条齿有宽的齿根和浅斜的齿侧面；位于具条两端的齿，齿根减薄，齿有陡斜的齿侧面。图 1-5 齿条压力角变化简图 a）齿条中部齿 b）齿条两端齿转向器角传动比的选择转向器角传动比可以设计成减小、增大或保持不变的。影响选取角传动比变化规律的主要因素是转向轴负荷大小和对汽车机动能力的要求。若转向轴负荷小或采用动力转向的汽车，不存在转向沉重问题，应取较小的转向器角传动比，以提高汽车的机动能力。若转向轴负荷大，汽车低速急转弯时的操纵轻便性问题突出，应选用大些的转向器角传动比。汽车以较高车速转向行驶时，要求转向轮反应灵敏，转向器角传动比应当小些。汽车高速直线行驶时，转向盘在中间位置的转向器角传动比不宜过小。否则转向过分敏感，使驾驶员精确控制转向轮的运动有困难。转向器角传动比变化曲线应选用大致呈中间小两端大些的下凹形曲线，如图 1-6 所示。图 1-6 转向器角传动比变化特性曲线四、转向系计算载荷的确定为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内磨擦阻力等。计算汽车在沥青或者混凝土跨面上的原地转向阻力矩 MR（N·mm）的半径 MR = 式中，为轮胎和路面间的滑动磨擦因数， f 一般取 0.7； 1 为转向轴负荷 G （N）p 为轮胎；（MPa）。作用在转向盘上的手力为 f 3 G13 P Fh = 2 L1M R L2 Dswiωη + 式中，L1 转向摇臂长；L2 为转向节臂长；Dsw 为转向盘直径；iω 为转向器角传动比；η+为转向器正效率。对给定的汽车，用上式计算出来的的作用力是最大值。第四节动力转向机构一、对动力转向机构的要求 1）保持转向轮转角和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），作用在转向盘上手力必须增大（或减小）。 3）当作用在转向盘上的切向力 Fh≥25~190N 时，动力转向器就应开始工作。 4）转向盘应自动回正。 5）工作灵敏。 6）动力转向失灵时，仍能汽车采用动力转向机构是为了提高操纵的轻便性和行驶安全性。中级以上轿车，采用或者可供选装动力转向器的逐渐增多。转向轴轴载质量超过 2.5t 的货车可以采用动力转向，当超过 4t 时应该采动力转向。二、动力转向机构布置方案设计液压式动力转向机构是由分配阀、转向器、动力缸、液压泵、贮油罐和油管等组成。根据分配阀、转向器和动力缸三者相互位置的不同，它分为整体式（图 1-7）和分置式两类这里采用前者。图 1-7 动力转向机构布置方案 1— 分配阀 2—转向器 3—动力缸整体式转向梯形是由转向横拉杆 1，转向梯形臂 2 和汽车前轴 3 组成，如图 1-8 所示。这种方案的优点是结构简单，调整前束容易，制造成本低；主要缺点是一侧转向轮上、下跳动时，会影响另一侧转向轮。图 1-8 整体式转向梯形 1— 横拉杆 2—梯形臂 3—前轴注：由于以上公式列举不完备，故不作详细标注，且此文仅供参考。机械 07-2 班李亮 20070313

汽车液压转向机构的设计优化

汽车液压转向机构的设计优化
姚剑锋，程宁
（陕西通力专用汽车有限责任公司）
摘要：选取一款汽车液压转向机构为例子，通过动力学分析软件ＡＤＡＭＳ对其进行设计优化。以实现汽车实际的转向角及理论转角误差最小作为优化目标，将转向梯形底角及梯形臂的长度作为设计变量，对转向机构实现优化设计。关键词：汽车；转杆件就很容易触及转动的“死角 ”，让杆件不能正常工作。通常利用式子（３）来计算最小传动角，而且要求最小传动角的取值控制在３５～１８０。范围内。
８＝ａ舢
＇
…－Ｍｃｏｓ（０＋Ａ）＋２Ｍｃｏｓ０－２Ｌｃｏｓ０
砑
１转向梯形机构设计
ＳＧＡ３５５０自卸式非公路用汽车前轮距２９００ｒａｍ，后面轮距
２５５０ｍｍ，前后轴中心距离为３６５０ｍｍ，主销中心距２１００ｒａｍ；主销内倾角３。，主销后倾角１．５ｏ，车轮外倾角１ｏ，前束１０ｒａｍ；极限转角：外侧２６．２ｏ，内侧３６ｏ；前桥负荷：１７６４０Ｎ。
图１理想状态下的内外轮转角关系
车辆转向时，外侧车轮就会逼迫着内侧车轮沿着比它小的弧线行进，这样一来，转向梯形应使汽车在转向时两前轮产生不同的转向角，让两者在自己的弧线里滚动，同时前后四个车轮又绕着同一圆心滚动（如图１所示），这样就会降低轮胎的滑动。
假若在无视车轮侧偏角影响的情况下，车辆转向时理想的内外轮转角应该是要满足这个关系：
１．１设计要点
ＳＧＡ３５５５０自卸式非公路用汽车转向机构由转向横拉杆、转向梯形臂及汽车前轴构成，是一个使用整体式转向的体型机构（如图１所示）。途中，Ｍ为主销中心距，Ｎ是轴距，０是转向梯形底角，Ｌ是转向臂的长度，１３是内测车轮转角，则是外侧车轮转角。使用这种设计的优点就是结构简单，前束天正方便，制造成本低廉；但是亦存在很大缺陷，就是两侧的转向轮很容易影响彼此，若一侧发生垂直跳动时，就会对另一侧造成影响。

(完整版)典型液压系统汽车起重机液压系设计毕业设计论文

优秀论文审核通过未经允许切勿外传目录引言............................................................................................................................................正文............................................................................................................................................1.1 液压传动系统的特点.........................................................................................1.2 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点 ........................................................2 汽车起重机总体方案设计 ...........................................................................................2.1 传动型式的选定.................................................................................................2.2 动力装置的选定.................................................................................................2.3 起升机构液压油路方案设计 ............................................................................2.4 支臂控制机构液压油路方案设计 ....................................................................2.5 回转机构液压油路方案设计 ............................................................................2.6 支腿机构液压油路方案设计 ............................................................................3 起重机液压系统元件的选择 ......................................................................................3.1汽车起重机液压系统功能、组成和工作特点 ...............................................3.2 典型工况分析及对系统的要求 (1)4 起重机各液压回路组成原理和性能分析 (1)4.1 汽车起重机典型液压系统原理图 (1)4.2 起升回路 (1)4.3 变幅回路 (1)4.4 伸缩回路 (1)4.5 回转回路 (1)4.6 支腿回路 (1)4.7 制动回路 (1)5 起重机液压系统的常见故障及预防 (2)5.1 起重机液压系统的主要故障 (2)5.2 汽车起重机液压系统故障的预防 (2)5.3 起重机液压系统故障的排除 (2)结论 (2)致谢 (2)参考文献 (2)引言汽车起重机是各种工程建筑广泛应用的起重设备,是用来对物料进行起重、运输、装卸或安装等作业的机械设备，在工业和民用建筑中作为主要施工机械而得到广泛运用。

汽车全液压式转向机构优化设计

维普资讯
汽车全液压式转向机构优化设计
１京科技大学土木与环境工程学院北
摘
２天津工程师范学院汽车工程系张
蕾张文明、
要：利用动力学分析软件ＡＡ，从汽车转向运动学出发，对ＳＡ５０自卸式汽车全液压转向机构进ＤＭＳＧ３５
响汽车的转向性能。车辆转向时，内侧车轮被迫沿
着比外侧车轮小的弧线行进。如果２转向臂平行，
那么转向时２前轮也将保持平行，这必然引起轮胎滑移。因此，转向梯形应使汽车在转向时２前轮产
生不同的转向角，２轮沿着各自的弧线滚动，同前
ｓｅｒｇｍｅｈｎｓｉｃｍｐｔｉｃａｉｎｍｏ￣ｓ
ｐｅｅｔ．ｒｓｎｅｄＫｅｗｏｄ：ｔｃ；ｓｒｃａｉ；ｈｄａｌｙｔｍ；ｏｔｌｄｉｙｒｓｒｋｔｉｍｅｈｎｓｕｅｎｇｍｙｒｕｉｓｓｃｅｐｉｅｇｍａｓｎ
（）转向臂长２在转向梯形设计中要考虑最小传动角的约束。最小传动角是指转向梯形臂与横拉杆所夹的最小锐角。此角过小会使杆件的作用力臂短而受力过大，还会使杆件接近转动 “ 死点” ，影响正常使用。因此本文以最小传动角约束转向臂的长度。最小传动角要求大于３￣０。最小传动角为＝ａｃ￥（（一Ｍｅｓ（＋Ａ）＋２ｏＯ一ｌｏ￣ｏＭｃｓ２ｃｓ０Ｌｏ２）／（一２ｃｓ）ＭＬｏＯ）（）２
实际车辆转向机构由等腰梯形机构近似地实现式（）的理想内外转角之间的关系。１１２转向机构的设计变量．转向梯形机构的梯形底角、转向臂长直接影响汽车的转向性能，因此设计变量选择为梯形底角和转向臂长度。（）梯形底角１根据经验公式，转向梯形底角应满足０＝ｔ一ａ１ｎ

汽车转向器毕业设计

汽车转向器毕业设计【篇一：毕业设计汽车转向系统】摘要本设计课题为汽车前轮转向系统的设计，课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计及校核、整体式转向梯形机构的设计及验算为中心。

首先对汽车转向系进行概述，二是作设计前期数据准备，三是转向器形式的选择以及初定各个参数，四是对齿轮齿条式转向器的主要部件进行受力分析与数据校核，五是对整体式转向梯形机构的设计以及验算，并根据梯形数据对转向传动机构作尺寸设计。

在转向梯形机构设计方面。

运用了优化计算工具matlab进行设计及验算。

matlab强大的计算功能以及简单的程序语法，使设计在参数变更时得到快捷而可靠的数据分析和直观的二维曲线图。

最后设计中运用autocad和catia作出齿轮齿条式转向器的零件图以及装配图。

关键词：转向机构，齿轮齿条，整体式转向梯形，matlab梯形abstractthe title of this topic is the design of steering system. rack and pinion steering of mechanical steering system and integrated steering trapezoid mechanism gear to the design as the center. firstly make an overview of the steering system. secondly take a preparation of the data of the design. thirdly, make a choice of the steering form and determine the primary parameters and design the structure of rack and pinion steering. fourthly, stress analysis and data checking of the rack and pinion steering. fifthly, design of steering trapezoid mechanism, according to the trapezoidal data make an analysis and design of steering linkage.in the design of integrated steering trapezoid mechanism the computational tools matlab had been used to design and checking of the data. the powerful computing and intuitive charts of the matlab can give us accurate and quickly data. in the end autocad and catia were used to make a rack and pinion steering parts diagrams and assembly drawingskeywords: steering system，mechanical type steering gear and gear rack，integrated steering trapezoid，matlab trapezoid目录1 绪论 ....................................................................................................... (1)1.1 汽车转向系统概述 (1)1.2 汽车转向系统的国内外现状及发展趋势 (2)1.3 研究内容及论文构成 (3)2 机械转向系统的性能要求及参数 (5)2.1 机械转向系统的结构组成 (5)2.2 转向系统的性能要求 (6)2.3 转向系的效率 ....................................................................................................... . (7)2.4 传动比特性 ....................................................................................................... .. (9)2.5 转向器传动副的传动间隙 (11)3 机械式转向器总体方案初步设计 (12)3.1 转向器的分类及设计选择 (12)3.2 齿轮齿条式转向器的基本设计 (12)3.2.1 齿轮齿条式转向器的结构选择 (12)3.2.2 齿轮齿条式转向器的布置形式 (14)3.2.3 设计目标参数表以及对应的转向轮偏角计算 (15)3.2.4 转向器参数选取与计算 (16)3.2.5 齿轮轴的结构设计 (19)3.2.6 转向器材料及其他零件选择 (20)4 齿轮齿条转向器校核 ....................................................................................................... (21)4.1 齿条的强度计算 (21)4.1.1 齿条受力分析 (21)4.1.2 齿条齿根弯曲强度的计算 (22)4.2 小齿轮的强度计算 (23)4.2.1 齿面接触疲劳强度计算 (23)4.2.2 齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 (26)4. 3 齿轮轴强度校核 (27)5 转向梯形机构的设计 ....................................................................................................... (31)5.1 转向梯形机构概述 (31)5.2 整体式转向梯形机构方案分析 (32)5.3 整体式转向梯形机构数学模型分析 (32)5.4 基于matlab的整体式转向梯形机构优化设计 (35)5.4.1 转向梯形机构的优化概况 (35)5.4.2 转向梯形机构设计思路 (36)5.4.3 基于matlab的转向梯形机构设计 (36)5.5 转向传动机构的设计 (43)5.5.1 转向传送机构的臂、杆与球销 (43)5.5.2 转向横拉杆及其端部 (43)6 基于catia的齿轮齿条式转向系统的三维建模 (45)6.1 catia软件简介 (45)6.2 齿轮齿条式转向系统的主要部件三维建模 (45)结论 ....................................................................................................... .. (49)参考文献 ....................................................................................................... ........................... 50 致谢 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。

转向系统概述

一转向系统概述汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。

1. 转向系统的基本组成(1)转向操纵机构主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。

(2)转向器将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。

转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变传动方向。

(3)转向传动机构将转向器输出的力和运动传给车轮(转向节)，并使左右车轮按一定关系进行偏转的机构。

2. 转向系统的类型及工作原理按转向能源的不同，转向系统可分为机械转向系统和动力转向系统两大类。

(1)机械转向系统以驾驶员的体力(手力)作为转向能源的转向系统，其中所有传力件都是机械的。

图d-zx-17是一种机械式转向系统。

需要转向时，驾驶员对转向盘1施加一个转向力矩。

该力矩通过转向轴2输入转向器8。

从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件即属于转向操纵机构。

作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。

经转向器放大后的力和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。

这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。

l.转向盘2.安全转向轴3.转向节4.转向轮5.转向节臂6.转向横拉杆7.转向减振器8.机械转向器2)动力转向系统兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。

图d-zx-18为一种液压式动力转向系统示意图。

其中属于转向加力装置的部件是：转向油泵5、转向油管4、转向油罐6以及位于整体式转向器10内部的转向控制阀及转向动力缸等。

当驾驶员转动转向盘1时，转向摇臂9摆动，通过转向直拉杆11、横拉杆8、转向节臂7，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。

1.方向盘2.转向轴3.转向中间轴4.转向油管5.转向油泵6.转向油罐7.转向节臂8.转向横拉杆9.转向摇臂10.整体式转向器11.转向直拉杆12.转向减振器与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。

车辆工程毕业设计(论文)-夏利n3两厢轿车液压动力转向器设计【全套图纸】[管理资料]

目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1) (1) (1)不同类型转向系统的结构及特点 (4)传统机械转向系统 (4)液压助力转向系统（HPS） (4)（E H P S） (5)电动助力转向系统（EPS） (6)线控转向系统（SBW） (7) (7) (8)第2章液压动力转向器方案分析及确定 (9) (9) (9) (10) (11) (11) (11) (12) (12) (13) (15) (15)转向系传动比 (16)转向器的传动副的间隙特性 (17) (18) (18) (19)第3章液压转向器的设计计算 (20) (20) (21)、精度等级、材料及齿数 (21) (21) (23) (25) (26) (26) (26) (27) (27)本章小结 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (32)第1章绪论随着社会经济的进步以及人民生活水平的提高，汽车已经慢慢的走进了人们的生活当中，它从以前简单的代步工具慢慢升级成为一种生活的品质，人们不再满足于简单的行驶，而更关注驾驶乐趣对于汽车的安全性、稳定性、操纵性等更高要求。

而人们除了从外观及内饰等反面了解汽车外，最能直接体验驾驶乐趣的就是拥有一个良好、先进的转向系统，一个先进的转向系统带给驾驶者更多的是驾驶的乐趣而不是负担。

同时，转向系又是底盘的重要组成部分，其好坏优劣会直接关系到汽车的驾驶舒适性，安全性和操纵稳定性，从而影响人们的生命及财产的安全。

同时就我国的国情而言，汽车工业己成为我国的支柱产业，为了提高汽车的产品质量，保证汽车行驶的安全性，操纵稳定性，发展我国的汽车工业，这就要求汽车转向器综合性能就成为汽车安全性能的一个重要项目。

全套图纸，加153893706汽车转向器属于对行驶安全影响较大的零部件，在汽车系统中占据了一个重要的位置，其规模和质量已成为衡量汽车工业发展水平的重要标志之一。

在重型汽车、大型客车等载重量较大的汽车中，通常用动力转向器来操纵汽车行驶方向。

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现代汽车的全液压式转向机构
设计(最新版)
Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production.
( 安全管理 )
单位：______________________
姓名：______________________
日期：______________________
编号：AQ-SN-0964
现代汽车的全液压式转向机构设计(最新
版)
控制汽车行驶方向的转向系统与汽车的操纵稳定性最为密切，而车的转向系是用来改变或保持汽车行驶方向的装置，由转向控制机构、转向传动装置、转向轮和专用机构组成。

为了提高转向性能，当前现代汽车的全液压式转向机构应用比较多。

本文首先概述了现代汽车转向机构的设计要求，分析了全液压式转向机构的结构与工作特性，验证了现代汽车的全液压式转向机构的助力特性，通过稳态回转试验探讨了现代汽车的全液压式转向机构的价值。

汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能。

而其中的汽车转向性能是汽车的主要性能之一，它直接影响到汽车的操纵稳定性，对于
确保车辆的安全行驶起着重要的作用。

动力转向机是利用外部动力协助司机轻便操作转向盘的装置，随着最近汽车发动机马力的增大和扁平轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，需要涉及合理的转向机构。

液压助力转向系统是最早采用的助力转向系统的形式，电子技术、电气技术及新的控制策略的应用使得转向系统发生了革命性的变化，助力转向系统由传统的液压助力转向系统向电控液压助力转向系统、电动液压助力转向系统、电动助力转向系统发展，但是液压系统也仍然具有很好的应用价值。

本文具体探讨了现代汽车的全液压式转向机构设计，现报告如下。

现代汽车转向机构的设计要求
汽车转向系统可以分为无助力转向系统和有助力转向系统。

随着科技发展和新技术的采用，有助力转向系统逐渐由传统的液压助力转向系统(HPS)向电动液压助力转向系统(EHPS)和电动助力转向系统(EPS)发展。

汽车在转向的时候，由于车轮与地面的摩擦，前桥载荷明显提高，在没有助力的情况下用手臂转动转向盘会感觉到比较沉重，所以需要采取助力转向来解决转向轻便性问题。

值得注意
的是，转向助力不应是不变的，因为在高速行驶时，轮胎的横向阻力小，转向盘变得轻飘，很难捕捉路面的感觉，也容易造成转向过于灵敏而使汽车不易控制。

所以在高速时要适当减低动力，但这种变化必须平顺过度。

全液压式转向机构的结构与工作特性
2.1.全液压式转向机构的结构
液压式动力转向装置重量轻，结构紧凑，利于改善转向操作感觉，但液体流量的增加会加重泵的负荷，需要保持怠速旋转的机构。

全液压式转向机构系统一般由液压装置和机械装置两部分组成，液压部分有车速传感器、方向盘角速度传感器及控制单元等。

机械装置有电动泵总成、齿轮齿条转向器、控制阀及油路等。

控制系统在接收到汽车发动机工作信号并通过自检以后，开始正常工作。

全液压式转向机构系统通过车速传感器和方向盘传感器将车速信号和方向盘转速信号传递给控制系统，控制电动泵转速以改变系统的流量，从而改变系统的助力特性，使驾驶员的转向手力根据车速和行驶条件变化而改变，即在低速行驶或急转弯时能以很小的转向手力进行
操作，在高速行驶时能以稍重的转向手力进行稳定操作，使操纵性和稳定性达到较好的平衡状态。

2.2.全液压式转向机构的工作特性
当前有学者开发了一种能实现使转向壳绕转向轴转动的液压作动装置的小型化、且结构简单的液压式转向机构。

在车辆大体为直行状态的平面图中，安装有液压作动装置的可动部件的第1液压作动装置安装部比安装有该液压作动装置的固定部件的第2液压作动装置安装部更加远离差动叉轴的轴线。

液压传动更容易实现其运动参数和动力参数的控制，由于具有传递效率高，可进行恒功率输出控制，功率利用充分，系统结构简单，输出转速无级调速，可正、反向运转，速度刚性大，动作实现容易等突出优点。

现代汽车的全液压式转向机构的助力特性
根据全液压式转向机构系统转向时的特点，利用车速信号和方向盘角速度信号来决定电机的转速，带动液压泵以某一流量向转向阀供油，转向阀根据输入液压油的流量和阀的开度决定油缸工作腔液压油的压强，进而获得合理的转向助力。

为此在同一车速下，随
着方向盘的角速度不同，全液压式转向机构系统电机的转速不相同。

方向盘的角速度越大，电机的转速越高，注入到油缸工作腔的高压油量越大，提供的转向助力就越大；方向盘的速度越低，电机的转速越低，注入到油缸工作腔的高压油量越小，提供的转向助力就越小。

而车速不同，电动液压助力转向系统提供助力的比例系数不同。

低车速、原地转向时助力系数比高车速时助力系数高，目的是保证驾驶员在低车速或原地转向时操作轻便和在高速时有良好路感的条件下，充分考虑电动液压助力转向系统节能。

同一方向盘角速度下，车速不同，电机的转速也会随之做出调整。

随着车速的升高，电机转速降低。

现代汽车的全液压式转向机构的实验分析-稳态回转试验
操纵汽车以最低稳定速度沿所画半径为15m的圆周行驶，待安装于汽车纵向对称面上的车速传感器在半圈内都能对准地面所画圆周时，固定转向盘不动，停车并开始记录，记下各变量的零线。

然后汽车起步，缓缓连续而均匀地加速，直至汽车的侧向加速度达到6.5m/s为止，记录整个过程。

由图1可知，曲线的斜率从总体来看
是大于零的，由于实验的误差使效果不明显。

随着侧向加速度的增加，前后轮侧偏角差值增加，转向半径增加，汽车具有不足转向特性。

总之，当前全液压传动技术有了突飞猛进的发展，其在应用中的输出助力的大小能够随车速和方向盘角速度的变化而变化，从而保障行车安全，仍然有一定的应用价值。

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