汽车转向系统设计计算匹配方式
转向系统匹配计算与验证-许国卫20131211
液压助力转向系统设计步骤及要点1、根据车型确定载荷分配（前桥载荷比例）。
2、根据车型和前桥结构（单前桥、双前桥、多前桥等）确定转向器、助力油缸或随动器、转向泵、油罐、管路等转向系统的布置。
3、根据前桥载荷计算选择转向器、助力油缸或随动器的型号，选择时务必要求使转向器、助力油缸或随动器的输出力矩之和大于前桥大载荷所产生的阻力矩。
4、根据转向器、助力油缸或随动器及系统压力确定转向泵的型号，根据转向器、助力油缸或随动器计算系统所需要的流量大小，再结合系统压力从而确定转向泵的控制流量及最大工作压力；再以这两主要参数确定转向泵的型号。
5、根据转向泵的控制流量及系统布置选择油罐:油罐的容量 V≥（0.15—0.2）Q；其中：Q为转向泵的每分钟最大输出油量。
当为两油口转向泵时Q可按泵的控制流量的1.2倍取；当为三油口转向泵时Q=n*q(n-转向泵最大转速,q-转向泵排量)。
6、根据转向泵的控制流量及系统布置设计管路，管路设计时特别要注意通径的计算，选择合理的管径，减少系统压力损失及有利于系统的散热。
计算程序概述1、本计算程序是针对液压助力转向系统而设计，目的是为液压助力转向系统提供一种较为有效、准确的设计及校核工具。
2、本计算程序可以作为液压助力转向系统设计时的理论计算依据，也可以为检验系统设计合理3、计算公式中所用的各种参数取值务必与实物相一致；而公式中的系数取值是依据实际经验总结而取定4、设计计算时，建议参照以下几点原则：A、前桥载荷按标准载荷时理论值的1.2-2.0倍（一般客车1.2-1.4倍、公路运输货车1.4-1.6倍、工程自卸与矿用车1.5-2.0倍）输入计算；B、系统总输出扭矩大于系统总阻扭矩；C、选择系统的工作压力≤15MPa，若选择系统工作压力大于此值，则应该加大方向机或助力缸。
D、系统带卸荷阀则转向泵最大压力=系统卸荷阀压力+1.5~2MPa；如不带则按表中计算结果取值。
E、目前国内叶片排量通常在25ml/r以内，故设计时若得出的排量要求大于25ml/r的，建议提高发动机速比以降低对泵的排量需求。
汽车转向系统设计计算
第3章设计计算3.1 汽车转向系主要参数的选择3.1.1 汽车主要尺寸的确定汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬、接近角、离去角、最小离地间隙等，如图3-1所示。
图3-1汽车的主要参数尺寸(1)轴距轴距L的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。
轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。
但轴距过短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏；万向节传动的夹角过大等。
因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响。
当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计得短一些为好。
轻型货车、鞍式牵引车和矿用自卸车等车型要求有小的转弯半径，故其轴距比一般货的短，而经常运送大型构件、长尺寸或轻抛货物的货车和集装箱运输车，则轴距可取得长一些。
汽车总质量愈大，轴距一般也愈长。
轴距L对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径有影响。
当轴距短时，上述各指标减小。
(2)前轮距B1和后轮距B2改变汽车轮距B会影响车厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化、增大轮距则车厢内宽随之增加，并导致汽车的比功率、币转矩指标下降，机动性变坏。
受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。
但在选定的前轮距B1范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。
在确定后轮距B2时，应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度以及它们之间应留有必要的间隙。
(3)外廓尺寸汽车的外廓尺寸包括其总长、总宽、总高。
它应根据汽车的类型、用途、承载量、道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。
GB1589-79 对汽车外廓尺寸界限做了规定，总高不大于4m，总宽（不包括后视镜）不大于2.5m；外开窗，后视镜等突出部分宽250mm。
汽车转向设计与计算
转向系统的计算设计：这次设计的电动车用的是麦弗逊式独立悬架，采用分段式转向梯形机构。
对于采用独立悬架的汽车转向车轮，转向梯形中的横拉杆应是分段式的，以避免运动干涉，防止一个车轮的上下跳动影响另一个车轮的跳动。
（图一）这种转向系统的结构大多如图1所示。
转向轴1的末端与转向器的齿轮轴2直接相连或通过万向节轴相连;齿轮图2与同装于一壳体内的齿条3啮合。
外壳则固定于车身或车架上。
齿条通过两端的球铰接头与两根分开的横拉杆4相连,两横拉杆又通过球头销与左右车轮上的梯形臂5、6相连。
这里齿条3既是转向器的传动件又是转向梯形机构中三段式横拉杆的一部分。
齿轮—齿条式转向器具有结构简单紧凑,制造工艺简便等优点,不仅适用于整体式前轴也适用于前轮采用独立悬架的断开式前轴,目前广泛地被采用于轿车、轻型客货车、微型汽车等车辆上。
但与之相配的转向梯形机构与传统的整体式转向梯形机构相比有其特殊之处。
故有必要加以研究和探讨。
绝大多数齿轮一齿条式转向器都布置在前轴后方,这样既可避让发动机的下部,又便于与转向轴下端连接。
安装时齿条中心线应与汽车纵向对称轴垂直;并且当转向器处于中立位置时,齿条两端球铰中心应对称地处于汽车纵向对称轴的两侧。
对于给定的汽车,其轴距L、主销后倾角口以及左右两主销轴线延长线与地面交点间距离K均为已知定值。
对于选定的转向器,其齿条两端中心距M也为已知定值.故在设计中需确定的参数为梯形底角、梯形臂长l以及齿条中心线到梯形底边的安装距1离，而横拉杆长度l可由上述参数确定其表达式为。
2转动转向盘时,齿条便向左或向右移动,使左右两边的杆系产生不同的运动,从而使左右车轮分别获得一个转角。
以汽车左转弯为例,此时右轮为外轮,外轮一侧的杆系运动如图2所示。
设齿条向右移过某一行程S,通过右横拉杆推动右梯形臂,使之转过。
（图二）取梯形右底角顶点O为坐标原点,X、Y轴方向如图2所示,则可导出齿条行程S与外轮转角的关系：另外，有图像可知：而+arctan-（图三）为坐标原点,X、Y轴方向如图3所示,则同样可导出齿条行程取梯形左底角顶点O1S与内轮转角的关系,即:众所周知,在不计轮胎侧偏时,实现转向轮纯滚动、无侧滑转向的条件是内、外轮转角具有如图4所示的理想的关系,即（图四）(6)式中T—计及主销后倾角夕时的计算轴距主销后倾角3°计算得T=2800+693/2tan3=2818L—汽车轴距2800mmr—车轮滚动半径346.5mm由(6)式可将理想的内轮转角民,表示为设计变量：、底角y和安装距对于给定的汽车和选定的转向器,转向梯形机构尚有梯形臂长11离h三个设计变量。
某客车转向系统匹配计算报告
XXXXXXX转向系统计算书编制：审核：批准：前言XXXXXXXXXXXXXXXXXX市场的需求而开发的旅游客车。
转向系统设计既要满足整车设计要求，又要遵循以下原则：1.尽可能采用通用件，提高零部件的通用性；2.系统良好的可靠性、操纵性；3.系统及零部件调整及维修的便利性。
1、输入数据前轴负荷：N G 441008.945001=⨯≤。
转向器参数：转向泵参数：发动机参数：2、根据原地转向阻力矩R M 选择转向器根据半经验公式，原地转向阻力矩可由下式计算：PG f M R 313=--------------公式1 式中：R M 车轮转向阻力矩Nm ；f 轮胎与地面的滑动磨擦系数，一般取f =0.7； 1G 前轴负荷（N ）；P 前轮气压(MPa)（双钱轮胎气压830kPa ）； 代入数据得：Nm M R 90.237183.04410037.03==转向器最大输出扭矩K M 选取时，要满足R K M M ≥，一般取Nm M M R K 9.211712.1=≥，这样可以较好发挥转向器的效率，并保持液压系统有一个良好的工况。
2.1原地转向时作用在转向盘上的手力如果忽略摩擦损失，根据能量守恒原理，h R M M 2为：+==sg w h R i d d M M ηβϕ0 -----------------公式2 式中：h M 为作用在转向盘上的力矩；0w i 为转向系角传动比；+sg η为转向器正效率，取0.85。
0w i 又由转向器角传动比w i 和转向传动机构角传动比'w i 所组成，其中27.23=w i 、12'w L L i =。
1L 为垂臂长210mm ，2L 为转向节臂长234mm 。
作用在转向盘上的手力h F 为：swhh D M F 2= -----------------公式3 式中：sw D 为转向盘直径。
将公式2代入公式3后得到： N i L D L M F sg w sw R h 795x 14.0x 0.850.45x 0.23421x 2371.9x 0.2221===+η按上式计算出的作用力超出了人的正常体力范围，但采用动力转向即可解决这一问题。
转向系统匹配
本人从事转向系统设计工作，今赋闲在家，偶然发现这个论坛，获益颇丰。
但见很多朋友所求助的问题得到的解答不是特别透彻，遂想从转向系统布置、匹配、零部件8D整改等方面分别做一个全面的总结。
希望对新手有所帮助，不对的地方也希望能得到各位前辈的指正。
言归正传，先介绍转向系统的匹配。
匹配篇：0 ? W6 I! m& P! \( A7 Q1、以循环球整体式转向器为例，首先要确定转向系统的载荷，根据转向系统的载荷确定出相应输出力矩的循环球转向器。
转向系的载荷计算方法多种多样，有公式计算法，也有图表法。
常用公式有原苏联半经验公式、雷雷索夫公式、塔布莱克公式等，各个公式的侧重点各有不同（不同的因素分别为有的考虑主销偏置距，轮胎静力半径，有的分别考虑计算左右轮的最大转向阻力矩然后叠加，有的考虑轮胎接地面积等）。
根据自己对各个方法的对比，载荷计算结果差别不是很大。
本人常用苏联半经验公式：Mr =[f×（G 13÷P）1/2]÷3: @# a# r" y. W; {0 N PMr-----在沥青或混凝土路面上的原地转向阻力矩，N.mm；+ ?/ e1 f7 a& P$ ]' Gf--------轮胎与地面间的滑动摩擦系数，取0.7；+ k3 M+ n' w. Z5 lG1-----转向轴负荷，N；P-------轮胎气压，MPa；9 h+ M9 }: J( Q该公式适用于中轻型汽车，其悬挂为钢板弹簧时，用于计算最大转向阻力矩（即汽车的原地转向阻力矩）。
该公式仅考虑了前桥负荷和轮胎气压的影响。
公式中，转向轴荷G一般按设计轴荷超载30%计算。
在计算载荷确定之后，可根据载荷选取适合的动力转向器。
这里顺便介绍下转向器的选型，现在的动力转向器配套供应商做了大量的研究和实验，提出了适应不同轴荷的其产品系列，你只要按照你计算出的前轴负荷提供给他，他即可推荐给你相匹配的型号的转向器。
20090525_转向系统匹配设计计算_V2_CH_YDX
转向系统匹配计算报告项目名称：GA6461E4轻型客车设计开发项目代码：GS-2编制：校对：审核：批准：吉奥汽车研究院年月日目录1. 概述………………………………………………………………..- 2 -1.1 任务来源........................................................................................ - 2 -1.2 转向系统基本介绍 ....................................................................... - 2 -2. 转向系统设计的输入条件………………………………………..- 2 -2.1 整车基本参数................................................................................ - 2 -2.2 转向系统选用件主要参数 ........................................................... - 2 -3. 转向系统的设计计算……………………………………………..- 3 -3.1 静态原地转向阻力矩.................................................................... - 3 -3.2 齿轮齿条式转向系的角传动比.................................................... - 4 -3.3 静态原地转向时作用于转向盘的力............................................ - 4 -3.4 转向油泵油压的计算.................................................................... - 5 -3.5 转向油泵流量的计算.................................................................... - 6 -4.转向系零件部分计算………………………………………………- 7 -4. 结论与分析………………………………………………………..- 9 -参考文献…………………………………………………….- 10 -1.概述1.1 任务来源根据GS-2车型开发计划及设计公司提供的数据及参数，对转向系统进行匹配设计计算，用以验证系统匹配的合理性并作为零部件强度计算的依据。
6.1转向系统匹配计算及设计
第六章 转向系统匹配计算及设计根据总布置设计提供的满载前轴荷、前轮定位参数(参考同类车型数据库)，按照汽车转向系设计的要求，参照其它同类车型，进行汽车转向系设计。
6.1 转向角和传动比6.1.1 理论转向角-左右转角差大于实际汽车应设计值传统的理论转向角为纯滚动理论-阿克曼理论，没有考虑车轮弹性和高速应用，因此有些过时，现代轿车设计为了节省车内空间，一般在该理论算出左右转角差后，可以除以2~3作为设计数值更好。
如果通过所有4个车轮中心的车轮平面垂直线都相交于一点——转向中心M ，汽车在缓慢行驶时的转弯是精确的。
如果后轮不一定转向，则2个前轮的垂线必须与后轮中心连线的延长线相交于M 点（图6.1.1）。
如是在车身内外侧的前轮上出现不同的转向角i δ和Aa δ。
根据较大的内侧车轮转向角i δ可以算出外侧车轮的理论值，即所谓的阿克曼角：l j ctg ctg i Aa /+=δδ （6.1.1）式中：l 为在地面测得的两主销轴线延长线与地面交点交点的距离，即s v r b j ∙-=2 (6.1.2）在负的主销偏移距r S 的情况下，它在式中的运算符号变成加号。
图6.1.1 由阿克曼角确定的车轮转向角Aa δ之间的运动学关系 图6.1.2 r S 是在图示情况下为正的主销偏距 图6.1.1 由阿克曼角确定的车身外侧车轮转向角和内侧车轮转向角Aa δ之间的运动学关系。
图中还标出了转向角差A δ∆和转弯直径D s （亦见图6.1.1）。
图6.1.2 前悬架上的尺寸说明：b v 是前轮轮距，r S 是在图示情况下为正的主销偏距。
图6.1.1中标出的转向角差（也称弯角差）A δ∆在所获得理论值中必须始终为正值。
Aa i A δδδ-=∆ （6.1.3）根据角Aa δ可得出理论转弯直径D s （图6.1.1），即车身外侧前轮平面以最大的转向角转弯时经过的圆弧直径。
汽车的转弯圆应尽可能小，以易于转弯及停车方便。
依图示可推导出公式：)sin 1(2max s Aa S r D +=δ （6.1.4）这个要求是以轴距小和车身外侧车轮转向角大为前提的。
客车转向系统的设计
大客车转向系统设计方法摘要：简要介绍大客车转向系统零件选型及匹配设计方法关键词：大客车；转向系统；设计方法；前言转向系统作为汽车的重要系统之一，直接决定着车辆的操纵稳定性，安全性。
而大客车作为大型生命载体，对转向系统可靠性要求更高，设计时来不得半点马虎，下面就以WG6120CHAE 型车辆转向系统设计为例从客车装配厂家的角度简要介绍一下大型客车转向系统的设计方法。
1、转向器的选型1.1根据前轴的轴荷选定方向机类型一般转向轴轴荷超过3.5吨，推荐使用动力转向器，动力转向器液压缸的缸径要求大于m 5.42（m 为前轴轴荷），对比厂家转向器的参数选择即可。
转向轴轴荷小于3.5吨的车辆，原则上可以不使用动力转向器，但应特别注意转向垂臂长度，车桥转向节上臂的回转半径，注意力矩计算，使转向盘不至沉重。
1.2国内转向器厂家一般根据转向轴轴来对应相关转向器产品，例如东风转向器厂IPS45的转向器对应的前轴是4.5吨，IPS55的转向器对应的前轴是5.5吨，IPS65的转向器对应的前轴是6.5吨，所以选型时可以直接对应选择就是了。
对于我司生产的WG6120CHAE 型车，因前轴载荷为6.5吨，所以选用了东风的IPS65型转向器，并根据布置形式选定了左旋左输出旋向，传动比为21.48：1，摇臂轴转角为±47.5°，方向盘总圏数为5.67圏。
IPS65型转向器2、转向系统匹配设计2.1确定内外轮转角，转向梯形及最大转弯直径选定转向器之后，我们首先要根据车辆的转弯直径的要求计算实际所需转向轮转角。
老标准以外轮中心画出来的轨迹为车辆的最大转弯直径，不太准确，新标准以通道圆直径不大于25m ，通道宽度不大于6.7米来定义转弯直径则更合理。
WG6120CHAE 型车相关参数首先找出车轮的旋转中心，转向轮的旋转中心是主销延长线与地面的交点。
现求出左右转向轮旋转中心联线的距离：中L =销B +2×r ×tg ɑ=1974.4 ①式考虑了主销后倾角的轴距：轴L =L+ r ×sin β=6312.9 ②式计算车辆的外轮转角外β=ctg 内β+B/L ③式车辆最内点的最小转弯半径 内r =轴L / tg 外β-[B-( B-中L )/2] ④式车辆最外点的最小转弯半径 外r =22)()B r L L +++内前（ ⑤式计算出车辆最外点的最小转弯半径后直接乘以2倍，便计算出了车辆的最大转弯直径，而通道宽度见下式：通道B =外r -[B L L r r -+-⨯2)(前外外] ⑥式对于WG6120CHAE 型车，我们设定前内轮转角为47°，那么依据①式和③式，我们可以算出前外轮转角为38.8° ，这可做为给车桥厂签订协议时转向梯形的依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车转向系统设计计算匹配方式
1 汽车转向系统的功能
1.1 驾驶者经过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。
对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和
对方向盘的力输入。
装有动力转向系统的汽车低速行驶
时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘转角
输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何
关系所确定。
这时，基本上是角输入。
而在高速行驶
时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有一定的
侧向惯性力，这时，主要是经过力输入来操纵汽车。
1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。
这种反馈，一般称为路感。
驾驶者能够经过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼
睛—---观察汽车运动、身体—---承受到的惯性、耳朵—---
听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车的运动状
态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路
感，因此良好的路感是优良的操稳性中不可缺少的部
分。
反馈分为力反馈和角反馈
从转向系统的功能能够得知：人、车经过转向系统组成
了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键
系统。
2 转向系统设计的基本要求
转向系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。
转向系的基本要求如下：
2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。
不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作
稳定性。
实际上，没有哪一款汽车能完全满足这项要
求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常见转向角
内（内轮15°～25°范围）使转向内外轮运动关系逼近
上述要求。
2．2 良好的回正性能
汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转
向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
转向轮
的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前轮定位参
数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏
特性、主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾、转向节上
下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系统的逆效率
等。
2．3汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，方向盘没有摆动。
2．4 转向机构与悬架机构的运动不协调所造成的运动干涉应尽可能小，由于运动干涉使转向轮产生的摆动应最
小。
汽车转弯行驶时，作用在汽车质心处的离心力的作用，内轮载荷减小，外轮载荷增加，使悬架上的载荷发生相应变化。
若转向桥采用非独立悬架、钢板弹簧机构时，则内侧板簧因载荷减小而长度缩短，外侧板簧因载荷增加而长度增加，导致车轴在水平面内相对车身转过一个角度，产生轴转向效应。
转向直拉杆和纵拉杆的运动关系必须与之适应，使轴转向效应趋于不足转向。
当转向桥为独立悬架、螺旋弹簧机构时，内侧弹簧因载荷减小而长度增加，车轮相对车身下跳，外侧弹簧因载荷增加而长度减小，车轮相对车身上跳，因转向横拉杆外球头从运动学上来说，是转向轮的一部分，内球头属于车身的一部分，外球头随车轮上下跳动所形成的轨迹必须与内球头所在中心点相适应。
这就是传统转向理论中所说的断开点校核。
实际上，现代汽车设计中，合理利用这个运动轨迹的干涉，使得运动干涉造成的车轮偏转方向（侧倾转向）与转向方向相反，有助于实现不足转向。
2．5 良好的机动性
为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮轨迹计算，使其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2.5倍。
最小转弯直径是汽车机动性的评价指标。
影响最小转弯直径的因素有：汽车轮距、轴距、轮胎侧偏刚度、有
效转向节臂长，转向器行程（齿轮齿条式转向器）、转向摇臂摆角（循环球式转向器）、转向摇臂长（循环球式转向器）、转向梯形的布置形式等。
2．6 转向操纵轻便性
转向操纵轻便性的评价指标一般有两项：驾驶者作用在方向盘上的切向力大小和方向盘总圈数。
机械转向系统的轿车，在行驶中转向时的切向力应为50～100N.有助力转向系统的轿车，此力为20～50N。
K1哈弗为27N ±3N。
轿车方向盘总圈数不得大于4圈，货车不得大于6圈。
M11机械转向系统方向盘总圈数3.825,液压助力转向系统方向盘总圈数3.083。
对于无助力系统，方向盘上的切向力大小由转向系力传动比决定，方向盘总圈数等于转向器总圈数。
方向盘总圈数多和切向力越大都容易使驾驶者疲劳。
根据机械原理，方向盘总圈数越多，切向力就越小，两者成反比。
只有合理对方向盘总圈数和切向力取值，才能有一个好的转向操纵轻便性。
对于有助力转向系统，能够实现少的方向盘总圈数和小的方向盘切向力。
但需要注意助力特性，虽然实现了好的转向操纵轻便性，却容易出现转向高速发飘、转向发贼现象，破坏操纵稳定性。
2．7直线行驶稳定性
转向系统和悬架系统密切相关，必须使转向系统与悬架。