转向系统设计规范

转向系统设计规范目录：

一、概述

二、设计输入

1.市场分析报告

2.产品概念报告

3.技术方案分析报告

4.产品信函

5.项目描述书

三、转向系统设计目标

1.承载性目标

2.操纵稳定性目标

3.安全性目标

4.成本目标

5.总成重量目标

四、转向系统结构参数的确定

1、转向系统结构形式（主要部件构成明细）

2、安装尺寸的确定

3、车架结构与转向元件的物理接口

4、前桥总成与转向元件的物理接口

5、车身元件与转向元件的物理接口

6、其他

五、转向系统匹配

1、转向轻便性

2、助力转向系统流量等匹配

六、机械转向设计

1.转向器设计

2.转向传动轴设计

七、动力转向设计

1、转向器设计

2、转向油泵设计

3、转向油罐设计

4、其他部件设计

八、转向系统验证与试验项目

1、动力学模型分析与验证

2、整车性能试验项目与可靠性试验项目

3、转向器台架试验项目

4、转向油泵台架试验项目

5、转向油罐台架试验项目

7、转向油管台架试验项目

8、转向盘台架试验项目

9、转向传动轴台架试验项目

10、其他

附件：转向系统相关标准与设计参考书

1、操纵稳定性

2、转向器

3、转向油罐

4、转向油泵

5、转向油管

6、转向传动轴

7、转向盘

一、概述

本文适用于传统结构的转向系统，主要针对转向器、转向油泵等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。

1、转向系统设计对整车性能的影响

转向系统的功能是保证汽车能按驾驶员的意志进行转向行驶。同时对操纵稳定性有一定的影响。

转向系统按能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件为机械的。机械转向器由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套转向加力装置而行成的。

2、转向设计流程概述

设计输入→整车设计目标→物理边界确定→主要部件性能指标确定→结构设计→

3、转向系统的评价指标

3.1汽车操纵稳定性：

3.2人机工程学

3.3.1 GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》：

3.3.1.1机动车方向盘的最大自由转动量不允许大于：

1）最高设计车速不小于100km/h的机动车：20°

2）其他机动车：30°（三轮车除外）

3.3.1.2机动车在平坦、硬实、干燥和清洁的水泥或沥青路面上行驶，以10km/h的速度在5S内沿螺旋线从直线行驶过渡到直径24m的圆周行驶，施加于方向盘外缘的最大切向力不应大于245N。

3.3.1.3汽车和汽车列车必须能在同一个车辆通道圆内通过，车辆通道圆的外圆直径D1为25.00m，车辆通道圆的内圆直径D2为10.60m，汽车和汽车列车由直线行驶过渡到上述圆周运动时，任何部分超出直线行驶时的车辆外侧面垂直面的值不应大于0.8m。(GB1589-2004 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值) 3.3.2 GB 17675-1999《汽车转向系基本要求》：

以10km/h车速、24m转弯直径前行转弯时，不带助力时转向力应小于245N, 带助力转向但助力转向失效时，其转向力应小于588N。机动动作时间正常情况下不得大于4s，带助力转向但助力转向失效时不

得大于6s。

3.3.3 92/62/EEC 《为适应技术进步，对有关机动车及其挂车转向设备的70/311/EEC 号理事会指令进行修改的委员会指令》：

92/62/EEC 车辆应以10km/h 的速度从径直到转弯行驶。应该在转向控制的位置与下表中给出的带有完好转向设备的特定类车辆的转向半径一致时，测量转向控制公称半径处的转向力。一次向右转弯，一次向左转弯。见下表 ：

92/62/EEC 对转向控制力的要求

（2

）对于两个或多个转向轴的刚性连接车辆为50

，自跟踪设备除外。

3.3.4 Q/FT B190—2005《轻型载货汽车整车设计标准》： 4、转向设计关联系统与工作接口部门

二、设计输入

设计输入表______________ 表1

主要获取信息：

1、

输入信息表________________ 表2

2、

标杆样车性能参数表__________表3.2（性能试验表——转向操纵稳定性）

3、

标杆样车结构参数表__________________表3.3（检测后获得）

三、转向系统设计目标

4成本

5总成重量

四、转向系统结构参数的确定

1、循环球转向器：

（1）典型机械转向结构：

附图1

1

9

2

8

3 5 6

4 7

图1

1、转向盘带喇叭按钮总成

2、转向操纵机构总成

3、转向器带摇臂总成

4、转向直拉杆

5、左转向节

6、转向节臂

7、转向横拉杆

8、梯形臂

9、右转向节

（2）典型动力转向结构

附图2

1 10

2

9

3

8

7

4 6

5

图2

1、转向盘带喇叭按钮总成

2、转向操纵机构总成

3、转向器带摇臂总成

4、转向直拉杆

5、左转向节

6、转向节臂

7、转向横拉杆

8、转向油泵

9、转向油罐 10、转向管路

附图3

1

2

3 4

1

7

2

6

5

3 4

图4

1、转向盘带喇叭按钮总成

2、转向操纵机构总成

3、转向减速器总成

4、转向器带摇臂总成

5、转向油泵

6、转向管路

7、转向油罐

3、安装尺寸的确定

按整车总布置的要求，与各主管一起确定下列安装布置内容

`

五、转向系统匹配

1、转向轻便性

按第一项中要求。使用半经验公式

2、助力转向系统流量等匹配。原则上流量要合适，噪音要低，转向盘无抖动

3、转向梯形匹配请参照清华大学出版社《汽车设计》P651页要求。

4、分段式横拉杆断开点的位置确定参照清华大学出版社《汽车设计》P654页要求

六、机械转向设计

1、转向器：

根据使用状况确定转向器：

2、转向传动轴：

七、动力转向设计

1、转向器计算

2、转向油泵的设计：

1）转向油泵工作流量的选取是根据转向盘最大瞬时转速计算的。先计算出满足转向盘最大瞬时转速所需要的理论流量Q，然后再计算出实际需要流量Q1

Q=S×n×t

式中：Q――转向器所需的油泵控制流量，L/min

S――活塞的有效面积，mm2

n――转向盘转速，r/min

t――螺杆螺距，mm

根据QC/T530汽车动力转向器总成技术条件要求，转向器内泄漏量小于油泵控制流量的15％，则油泵控制流量:

Q1= Q/0.85

2）转向油泵最大压力：

转向油泵压力的选择以能满足整车的承载要求为主。兼顾转向系统杆系的强度要求。 如果转向器本身能进行转向限位，可以不用考虑转向系统杆系的强度问题。

如果转向器本身不能进行转向限位，可以通过CAE 分析确定转向系统杆系的强度问题。

助力转向系统在保持方向打死的状态时间过长，会造成助力系统压力过高，造成助力系统寿命减短或早期损坏。因此警示：助力转向系统在打死方向时不要超过5秒。

3）转向油泵的功率计算： N ＝53 △P ·Qt ·1η ·10－3

（kw ） △P------转向油泵进出油口的压差 bar

Qt ―――转向泵的理论流量L/min Qt =qt ·n qt ―――理论流量 ml/r n ―――转速 r/min

η―――转向泵的总效率 ，一般取0.65～0.75

设计时要充分考虑到发动机能够提供给转向系统的功率，恰当的设计转向油泵参数（包括怠速提升），防止整车在怠速起动发动机时因功率不够而熄火。

3、转向油罐的设计

转向油罐主要功能是储存油液，散热，滤清。油罐的容积不应太小，否则易使高压油路产生气泡。通常油罐容积可取油泵在溢流阀限制下最大排量的15％～20％。

转向油罐的过滤精度如果轻型车可以选择铜丝网100目。

散热要求高的车型，可以选择金属罐。

转向油罐在车上安装的高度应比油泵进油口至少高20mm。安装得位置尽量接近油泵4、转向管路

管路应布置得尽量短；

活动部位用软管，固定部分尽量采用钢管；

布置软管时，应尽量保证软管所能允许得最小弯曲半径。

如果转向油罐的散热性不足，可以采用增加钢管的方法。

如果管路较长，转向液压系统发生共振现象，可以采用降噪管。

八、转向系统验证与试验项目

1、整车性能试验项目与可靠性试验项目

2、机械转向器台架试验项目

3、转向传动轴台架试验项目

4、转向油泵台架试验项目

5、转向油罐台架试验项目

6、转向油管台架试验项目

7、动力转向器台架试验项目

8、转向盘台架试验项目

1、整车性能试验项目与可靠性试验项目：

试验任务书内容: 操纵稳定性指标

2、机械转向器台架试验项目（QC/T29097 汽车转向器总成技术条件）

试验任务书内容:

1）传动比

2）输入全转角

3）传动间隙

4）转动力矩

5）扭转刚度

6）静扭

7）冲击

8）疲劳寿命

9）清洁度

3、转向传动轴台架试验项目（QC/T649 汽车转向传动轴总成性能要求及试验方法）试验任务书内容:

1）总成间隙试验

2）转动力矩试验

3）花键滑动起动力

4）静扭强度

5）疲劳寿命

4、转向油泵台架试验项目（QC/T299 汽车动力转向油泵技术条件）

试验任务书内容:

1）最大压力

2）开启转速及开启流量

3）流量特性曲线

4）半载容积效率及半载总效率

5）气密性试验

6）噪声

7）定转速冲击、变转速冲击、高温试验后半载容积效率及半载总效率

8）低温起动

5、转向油罐台架试验项目（QC/T 303 汽车动力转向油罐技术条件）

试验任务书内容:

1）总容积

2）最大允许储油量

3）最小允许储油量

4）最大允许通过流量

5）绝对过滤精度

6、转向油管台架试验项目

试验任务书内容: SAE J188 动力转向压力软管－高容积膨胀型

SAE J189 动力转向回流软管－低压型

7、动力转向器台架试验项目（QC/T 530 汽车动力转向器总成技术条件）试验任务书内容:

1）转向器总圈数、空载转动力矩、自由间隙

2）功能试验

3）最大工作压力时的转向力矩

4）特性曲线

5）内泄漏

6）外泄漏

7）回正能力

8）转向灵敏度特性

9）劳试验

10）磨损试验

11）强制转向试验

12）逆向超载试验

13）超压试验

8、转向盘台架试验项目（QC/T 703 汽车转向盘聚氨酯泡沫包覆层技术条件

Q/FT A026车辆产品转向系统技术条件）

试验任务书内容:

1）外观

2）燃烧特性

3）热性能：

4）弯曲疲劳试验

5）扭转疲劳试验

6）耐溶剂性

7）耐磨性

8）耐老化性

9）绝缘性

10）表面硬度

11）聚氨酯泡沫材料要求

附件：

1）GB/T 6323.1-1994汽车操纵稳定性试验方法蛇行试验

2）GB/T 6323.2-1994汽车操纵稳定性试验方法转向瞬态响应试验(转向盘转角阶跃输入) 3）GB/T 6323.3-1994汽车操纵稳定性试验方法转向瞬态响应试验(转向盘转角脉冲输入)

4）GB/T 6323.4-1994汽车操纵稳定性试验方法转向回正性能试验

5）GB/T 6323.5-1994汽车操纵稳定性试验方法转向轻便性试验

6）GB/T 6323.6-1994☆ 汽车操纵稳定性试验方法稳态回转试验

7）QC/T 480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法

8）QC/T29097 汽车转向器总成技术条件

9）QC/T649 汽车转向传动轴总成性能要求及试验方法

10）QC/T299 汽车动力转向油泵技术条件

11）QC/T 303 汽车动力转向油罐技术条件

12）SAE J188 动力转向压力软管－高容积膨胀型

13）SAE J189 动力转向回流软管－低压型

14）QC/T 530 汽车动力转向器总成技术条件

15）QC/T 703 汽车转向盘聚氨酯泡沫包覆层技术条件

16）Q/FT A026车辆产品转向系统技术条件

17）92/62/EEC ☆为适应技术进步，对有关机动车及其挂车转向设备的70-311-EEC号理事会指令进行修改的委员会指令

18）《汽车设计手册》长春汽车研究所编

19）《转阀式动力转向器》

20）《汽车设计》清华大学出版社

21）《汽车理论》清华大学出版社

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