【正文】 化、科技化、高速化的時代，汽車具有良好的操縱性越來越受到人們的青睞 。 汽車行駛的路況和外部環(huán)境對汽車的轉向系的可靠性和操作性能有著非常重要的影響，因此，需要制作實驗臺來研究 轉向系內(nèi)部個參數(shù) 的變化對其操作性能和可靠性的影響。 本文 在分析了國內(nèi)外汽車轉向系的發(fā)展歷程、鉆研了行業(yè)前輩的研究成果的基礎上，提出制作液壓助力轉向試驗臺的方案。 主要針對液壓助力轉向 系統(tǒng) 的結構、工作原理進行綜合分析，結合轉向器的機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)建立一個能夠模擬汽車轉向過程的試驗臺。 關鍵詞：液壓 助力 轉向系統(tǒng)； 轉向器；實驗臺； 液壓助力轉向實驗臺的 設計 II The design of hydraulic power steering Abstract Automotive steering system is the safety of one of an important assembly, highgrade cars are now the use of electric power steering, some heavy trucks, trucks are adopting hydraulic power steering gear. Rapid development in science and technology by leaps and bounds and economic society, along with the rapid development of automotive industry and the demand of people level enhances unceasingly, vehicle safety, fort, maneuverability and economy and emissions more and more get the attention of people. As a car designer, manufacturer and seller should also keep pace with The Times, more meet the needs of the consumers. The car39。s steering system is one of the four systems of automobile chassis, is one of the key assembly to car performance. It directly affects the car39。s fort, ride fort and handling stability and security, it is to ensure the safety of the vehicle driving, reduce the number of traffic accidents and protect the safety of the driver, plays an important role in improving the driver39。s working conditions. How to make cars good steering performance， has always been the important research topic research department. Especially in today39。s era of intelligence, science and technology, high speed, the car is being more and more get the favour of people with good maneuverability. Vehicle driving road conditions and external environment of vehicle steering system performance reliability and operation has a very important influence, therefore, need to make test bench to research the change of the steering system internal parameters on its performance and reliability. Based on the analysis of the development of automobile steering system at home and abroad, the research achievements of predecessors to delve into the industry, on the basis of making the scheme of hydraulic power steering test rig is put forward. Mainly for the hydraulic power steering system on prehensive analysis of the 液壓助力轉向實驗臺的 設計 III structure, working principle, bining with the mechanical system and hydraulic system of steering a test bench to simulate vehicle steering process. Keywords： Hydraulic power steering system； Steering； Test bench； 液壓助力轉向實驗臺的 設計 IV 前 言 近年來，隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車車型和汽車保有量以驚人的速度增長。特別是一些新機構、新技術等在汽車上的應用也越來越多。 汽車是改變世界面貌、綜合多門學科研究成果、技術密集型的產(chǎn)品。 各國政府對保護環(huán)境、節(jié)約能源及交通安全日益關注 ， 人們對汽車的性能 、 品質及功能多樣化的要求日益提高 ， 汽車市場的激烈競爭等都促使汽車技術更加日新月異地向前發(fā)展 。 我國政府確定汽車工業(yè)為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè) ， 進入了形成自主開發(fā)、大力振興民族汽車工業(yè)的關鍵時期 ， 同時也面臨合理利用能源 ， 開發(fā)清潔燃料汽車 ， 降低汽車排放 ， 保護環(huán)境 ， 提高產(chǎn)品性能的迫切需要。 隨著世界汽車發(fā)展的趨勢，汽車高新技術已成為汽車行業(yè)發(fā)展的迫切需要 ，怎樣才能把高科技運用到汽車制造領域，這也是各國極度關注研究的問題。總之 ，現(xiàn)在汽車高新技術對汽 車 行業(yè)有著巨大深遠的影響 ， 是推動汽車行業(yè)的主要動力。 汽車的轉向系是汽車底盤的四大系統(tǒng)之一，是決定汽車性能的關鍵總成之一。它直接影響著汽車的舒適性、平順性、操縱穩(wěn)定性和 安全性，它對于確保車輛的行駛安全、減少交通事故以及保護駕駛員的安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用。如何使汽車具有良好的轉向操作性能 ， 一直以來都是各科研部門重要的研究課題。尤其是在如今的智能化、科技化、高速化的時代，汽車具有良好的操縱性越來越受到人們的青睞 。 在汽車的發(fā)展歷程中，轉向系統(tǒng)經(jīng)歷了 五 個發(fā)展階段 ： 從最初的純機械式轉向系統(tǒng)發(fā)展為液壓助力轉向系統(tǒng) ， 然后又出現(xiàn)了電控液壓助力轉向系統(tǒng)和電動助力轉向系統(tǒng)，以及現(xiàn)在正處于發(fā)展初期的線控轉向系統(tǒng)。 純機械式轉向系統(tǒng)結構簡單、工作可靠、造價低廉，目前在一部分轉向 操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用 ； 液壓助力轉向系統(tǒng)技術成熟、能提供大的轉向操縱助力，在重型車輛上廣泛應用； 液壓助力轉向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞，布置更方便，降低了轉向操縱力，也使轉向系統(tǒng)更為靈敏 。 由于該類轉向系統(tǒng)技術成熟、能提供大的轉向操縱助力，目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應 用。但是液壓助力轉向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、液壓助力轉向實驗臺的 設計 V 安裝、密封性、操縱靈敏度、能量 消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。 EPS 以其特有的優(yōu)越性而得到青睞，它代表著未來動力轉向技術的發(fā)展方向， EPS 將作為標準配置裝備 到汽車上，未來一段時間在動力轉向領域占據(jù)主導地位；而 SBW由于有利于提高汽車被動安全性、有利于汽車設計制造、有利于提高汽車乘坐舒適性和汽車操控穩(wěn)定性等原因，將成為動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展方向。 本實驗臺主要針對液壓助力轉向系統(tǒng)，制作能夠進行助力轉向的試驗臺臺。要求能夠模擬汽車轉向的過程以及轉向過程的實際阻力，進行與轉向阻力有關的實驗。本課題內(nèi)容主要包括機械系統(tǒng)的設計、液壓系統(tǒng)的設計，確定所需要零件的規(guī)格和型號 ， 確保制作的試驗臺能夠完成汽車轉向的模擬過程。本課題欲模擬汽車轉向系統(tǒng)實際使用模式和環(huán)境條件，更真實的反應 轉向性能，以提高實驗臺設計水平，滿足教學展示為目的。 液壓助力轉向實驗臺的 設計 1 1 液壓助力轉向系的結構和工作原理 汽車轉向系的概述 汽車轉向即汽車行駛過程中，需按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向。就輪式汽車而言，實現(xiàn)汽車轉向的方法是，駕駛員通過一套專設的機構，使汽車轉向橋上的車輪相對于汽車縱軸線偏轉一定的角度。在汽車直線行駛時，往往轉向輪也會受到路面?zhèn)认蜃枇Φ淖饔米詣悠D而改變行駛方向。此時，駕駛員也可以利用這套機構使轉向輪相反的方向偏轉，從而使汽車恢復原來的行駛方向。這套用來改變和恢復汽車行駛方 向的機構，稱為汽車轉向系統(tǒng)。因此，汽車轉向系統(tǒng)的功用是保證汽車能按駕駛員的意志進行轉向行駛 [1]。 汽車轉向系根據(jù)轉向能源的不同可分為機械轉向系和動力轉向系兩大類。 機械轉向系 以駕駛員的體力作為轉向能源，又稱為人力轉向系。機械轉向系由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構三大部分組成。 動力轉向系是兼用駕駛員的體力和發(fā)動機動力作為轉向能源的轉向系，在正常情況下，汽車轉向所需的能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動機通過轉向助力裝置提供的。 動力轉向系統(tǒng)按照能源介質的不同又可分為三種類型 ： 氣壓、液壓和電動。氣壓式基本淘汰；液壓式在目前的汽車發(fā)展當中應用非常廣泛；而電動式是近幾年新研發(fā)的。液壓助力轉向系統(tǒng)按照其內(nèi)部的壓力狀態(tài)的不同，液壓助力轉向系統(tǒng)又可以分為常壓式和常流式兩種 [2]。 常壓式液壓助力轉向系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)中有儲能器積蓄液壓能，可以使用流量較小的轉向油泵，而且在轉向油泵不運轉的情況下有保持一定的動力轉向的能力。但系統(tǒng)工作壓力高，易泄露，發(fā)動機功率消耗較大，因此目前只有少數(shù)重型汽車采用此種動力轉向系統(tǒng) 。 而長流式液壓動力轉向系統(tǒng)結構簡單，油泵壽命長，工作壓力低，不易泄露，消耗功率也較少，因此目前應用較為 廣泛。 轉向器 是 轉向 系 中的減速傳動裝置。其功用是將駕駛員加在方向盤上的力矩放大，并減低轉速，傳給轉向傳動機構。常見的轉向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式。齒輪齒條式轉向器結構簡單、緊湊、質量輕，制造簡單，操作靈敏度高，工作可靠屬于可逆式轉向器。 液壓助力轉向實驗臺的 設計 2 液壓助力轉向系統(tǒng)的轉向控制閥按照閥體的運動方式不同，轉向閥分為滑閥式和轉閥式兩種?；y式轉向控制閥的結構簡單，工藝性較好，布置方便；而轉閥式轉向控制閥的靈敏度高，工作可靠，密封件少，結構更為先進，因此目前得到 廣泛的應用。 向系統(tǒng)（ MS） 機械式的轉向系統(tǒng)，由于采用純粹的機械解決方案，為了產(chǎn)生足夠大的轉向扭矩需要使用大直徑的轉向盤，這樣一來，占用駕駛室的空間很大，整個機構顯得比較笨拙，駕駛員負擔較重，特別是重型汽車由于轉向阻力較大，單純靠駕駛員的轉向力很難實現(xiàn)轉向，這就大大限制了其使用范圍。但因結構簡單、工作可靠、造價低廉，目前在一部分轉向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用 [7]。 （ HPS） 1953 年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉向系統(tǒng)，此后該技術迅速發(fā)展，使得動力轉向系統(tǒng)在體 積、功率消耗和價格等方面都取得了很大的進步。 80 年代后期，又出現(xiàn)了變減速比的液壓動力轉向系統(tǒng)。在接下來的數(shù)年內(nèi)，動力轉向系統(tǒng)的技術革新差不多都是基于液壓轉向系統(tǒng)，比較有代表性的是變流量泵液壓動力轉向系統(tǒng) (Variable Displacement Power Steering Pump)和電動液壓助力轉向(Electric Hydraulic Power Steering，簡稱 EHPS)系統(tǒng)。變流量泵助力轉向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉向的情況下，泵的流量會相應地減少，從而有利于減少不必要的功 耗。電動液壓轉向系統(tǒng)采用電動機驅動轉向泵，由于電機的轉速可調(diào)，可以即時關閉，所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞，布置更方便，降低了轉向操縱力，也使轉向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉向系統(tǒng)技術成熟、能提供大的轉向操縱助力，目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應用。但是液壓助力轉向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不 足 [7]。 （ EPS） EPS 在日本最先