【正文】 向的汽車均可選用這種結(jié)構(gòu)型式。轎車、客車多行駛于好路面 上 .可以選用正效率高、可逆程度大些的轉(zhuǎn)向器。推薦選用極限 可 逆式轉(zhuǎn)向器，但當(dāng)系統(tǒng)中裝有液力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向或在轉(zhuǎn)向橫拉桿上裝有減振器時(shí)，則可采用正、逆效率均高的轉(zhuǎn)向器， 因?yàn)槁访娴臎_擊可由液體或減振器吸收，轉(zhuǎn)向盤不會(huì)產(chǎn)生“打手”現(xiàn)象。對(duì)于前軸負(fù)荷不大的或裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車來說，轉(zhuǎn)向的輕便性不成問題，而主要應(yīng)考慮汽車高速直線行駛的穩(wěn)定性和減小轉(zhuǎn)向盤的總?cè)?shù)以提高汽車的轉(zhuǎn)向靈敏性。這時(shí)應(yīng)選用轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時(shí)角傳動(dòng)比較大而左、右兩端角傳動(dòng)比較小的轉(zhuǎn)向器。 針對(duì)本次設(shè)計(jì)， 采用液力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷，地面阻力和輪胎氣壓等。 精確地計(jì)算這些力是困難的，為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力距 rT （ N?mm),即 313 GfTr p? （ 3— 1） f 為輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)，一般取 ； G1為轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（ N），取 75000N；p為輪胎氣壓（ MPa） ,取 p=。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù)的選擇如下 ： 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 齒扇模數(shù) ； 搖臂軸直徑 40mm； 鋼球中心距 35mm； 螺桿外徑 34mm； 鋼球直徑 ； 螺距 ； 工作圈數(shù) ； 環(huán)流行數(shù) 2； 螺母長度 78mm； 齒扇齒數(shù) 5； 齒扇整圓齒數(shù) 15； 齒扇壓力角 27176。 30′； 齒扇寬 34mm。因?yàn)殇撉蛑睆奖旧碛姓`差，所以共同參加工作的鋼球數(shù)量并不是全部鋼球數(shù)。為保證盡可能多的鋼球都承載，應(yīng)分組裝配。 ~8176。 ball pitch。 ? 角多取為 45176。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 ? 為 ? =k3222223)( )( rR rREF ? （ 3— 4） 式中， k 為系數(shù)，根據(jù) A/B 值從 汽車設(shè)計(jì) 表 73查出 ? ?2(1 ) (1 ) 2A r R?? = 10?? （ 3— 5） ? ?1(1 ) (1 ) 2B r R?? = （ 3— 6） AB= ,查表得 k=。 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 4 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算 動(dòng)力轉(zhuǎn)向又稱為轉(zhuǎn)向加力。使轉(zhuǎn)向輕便、靈活，并減輕司機(jī)的疲勞。 通常，中高級(jí)以上的轎車，大都采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向。當(dāng)轉(zhuǎn)向橋?qū)Φ孛娴呢?fù)荷達(dá)到 25kN 時(shí)，就可以采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向；達(dá)到 35kN 左右時(shí)，建議采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向；超過 40kN時(shí)，則應(yīng)該采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向。本次設(shè)計(jì)取 80N。 2)隨著轉(zhuǎn)向輪阻力的增大 (或減小 )，作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力必須增大 (或減小 )，稱之為“路感” 。 4)轉(zhuǎn)向 后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。 6)動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案的選擇 動(dòng)力轉(zhuǎn)向形式與結(jié)構(gòu)方案 由分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸、液壓泵、貯油罐和油管等組成液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。后者按分配閥所在位置不同又分為：分配閥裝在動(dòng)力缸上的稱為聯(lián)閥式， (見圖 4—1b)；分配閥裝在轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸之間的拉桿上稱為連桿式， (見圖 4— 1c)；分配閥裝在遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 轉(zhuǎn)向器上的稱為半分置式， (見圖 4— 1d) 圖 4— 1 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案 Fig 4— 1Power steering layout program 1－分配 閥 2－轉(zhuǎn)向器 3－動(dòng)力缸 1— Valve 2— Steering 3— Power cylinder 轉(zhuǎn)向分配閥、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸與機(jī)械轉(zhuǎn)向器組合到一起成為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)型式，稱為整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)緊湊、管路較短、易于布置，但對(duì)轉(zhuǎn)向器的密封要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、拆裝轉(zhuǎn)向器較困難。因此，整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器多用在轎車、客車和前橋?qū)Φ孛娴呢?fù)荷在 15t以下的貨車上。 而本次設(shè)計(jì)的載貨汽車前橋負(fù)荷 小于 15t，所以采用整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。氣壓轉(zhuǎn)向加力裝置主要應(yīng)用于一部分其前軸最大軸載質(zhì)量為 3~7t 并采用氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的貨車和客車。液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的工作壓力可高達(dá) 10Mpa以上，故其部件尺寸很小。因此， 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向因?yàn)橛鸵汗ぷ鲏毫Ω?，?dòng)力缸尺寸小、質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，油液具有不可壓縮 性，靈敏度高以及油液的阻尼作用可吸收路面沖擊等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在各類汽車上。 液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的選擇 液壓轉(zhuǎn)向加 力裝置有常壓式和常流式兩種。這一點(diǎn)對(duì)重型汽車而言尤為重要。因此，目前只有少數(shù)重型汽車（如法國貝利埃 T25型、美國 WABCO120C 型等自卸汽車）采用常壓式轉(zhuǎn)向加力裝置，而常流式轉(zhuǎn)向加力裝置則廣泛應(yīng)用于各種汽車。 常流式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置示意圖如圖 42 所示。轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸 8的活塞兩邊的工作腔，由于都與低壓回油管路相通而不起作用。因轉(zhuǎn)向控制閥的節(jié)流阻力很小，故液壓泵輸出壓力也很低，液壓泵實(shí)際上處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。地面轉(zhuǎn)向阻力經(jīng)轉(zhuǎn)向控制閥節(jié)流阻力高得多的液壓泵輸出管路阻力。轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)向控制閥隨即回到中立位置，使動(dòng)力缸停止工作。目前，國產(chǎn)轎車上幾乎毫無例外的采用了轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。 閥體沿軸向移動(dòng)來控制油液流量的轉(zhuǎn)向控制閥，稱為滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥，如圖 43 所示。中間的兩個(gè)縫隙分別與動(dòng)力缸兩腔的油道相通，而兩邊的兩個(gè)縫隙與回油道相通。 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 a ) b ) 圖 4— 3 滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥的 結(jié)構(gòu)和工作原理 Fig 4— 3 Slidevalve steering control valve structure and working principle a)常流式滑閥 b）常壓式滑閥 a) regular flow slide valve b) pressuretype slide valve 1— 閥體 2— 閥套 3— 殼體 6— 通動(dòng)力缸左、右腔的通道 5— 通液壓泵輸出管路的通道 1 – Body 2 valve cover 3 – Shell 6 pass power cylinder left and right cavity of the channel 5 hydraulic pump output pipepass channel 動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 動(dòng)力缸相對(duì)于轉(zhuǎn)向器有兩種布置方法。 在動(dòng)力缸的計(jì)算中需確定其缸徑 cD 、活塞行程 s、活塞桿直徑 d 以及缸筒壁厚 t。 其中 39。roc wpTF ri?? （ 4— 2） ta nf R ocF F f F f ?? ? ? ? ? （ 4— 3） 39。 所以 313 GfTr p? ? 10 N mm?? （ 2） 22w d mzr ??—— 齒扇的嚙合半徑； 22w d mzr ?? m 是齒扇模數(shù)， z是齒扇全齒齒數(shù)。 z=15 所以 22w d mzr ??=45(mm) (3) 39。 2pi ? （ 4） 39。? =（ ~）；取 39。 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 （ 7） hF —— 轉(zhuǎn)向盤上的切向力； 122 rhswLTF L D i????= 1L 為轉(zhuǎn)向搖臂； 2L 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂； swD 為轉(zhuǎn)向盤直徑； i? 為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比； ?? 為轉(zhuǎn)向器正效率。 （ 11） 39。 a rc ta n 0. 00 85 0. 5k? ??176。一般 ~ , 最高 ~。 將式（ 4— 1） 與式（ 4— 2）（ 4— 3）（ 4— 4）（ 4— 5） 聯(lián)立，經(jīng)過整理即可求得： 239。 39。查表取標(biāo)準(zhǔn)值 104mm 活塞行程 s 的計(jì)算 當(dāng)動(dòng)力缸與轉(zhuǎn)向器一體時(shí)，活塞行程 s 可由搖臂軸轉(zhuǎn) 至最大轉(zhuǎn)角 max? 時(shí)齒扇轉(zhuǎn)過的節(jié)圓弧長來球得，即 ? ? ? ?m a x 1 8 0 6 0 1 8 0 4 5 4 7ws r m m? ? ?? ? ? ? ? （ 4— 7） 式中 max? —— 搖臂軸由中間位置轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)的轉(zhuǎn)角 。 活塞移至有活塞桿一端的極限位置時(shí)，與缸體端面間還應(yīng)有 ( ~ ) ceD? 的間隙以利活塞桿的導(dǎo)向，另一端也應(yīng)有 10 mm 的 間隙以免與缸蓋碰撞。缸體采用球墨鑄鐵 QT500— 05，抗拉強(qiáng)度為 500MPa ,屈服點(diǎn)為 350MPa 。 1e 值過小會(huì)使油液常流時(shí)局部阻力過大； 1e 值過大則轉(zhuǎn)向盤需轉(zhuǎn)過一個(gè)大的角度才能使動(dòng)力缸工作，轉(zhuǎn)向靈敏度低。 ~ 5176。 整體 式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系分配閥的預(yù)開隙 1e 為 1 2 ~ 5 1 1 0 . 1 5 23 6 0 3 6 0e P m m?????? ? ? ? （ 4— 10） P為轉(zhuǎn)向螺桿的螺距，取 11mm ； ? 為相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角。 圖 4— 4 滑閥的總移動(dòng)量 e和預(yù)開隙 1e Fig 4— 4 The total amount of slide valve movement and preopening egap 滑閥總移動(dòng)量 e 滑閥總移動(dòng)量 e 過大時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后滑閥回到中間位置的行程長，致使轉(zhuǎn)向車輪停 止偏轉(zhuǎn)的時(shí)刻也相應(yīng)“滯后”，從而使靈敏度降低；如 e 值過小，則使密封長度21e e e?? 過小導(dǎo)致密封不嚴(yán)，這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。左右。來計(jì)算 e 值。油液流經(jīng)滑閥時(shí)產(chǎn)生的局部壓力降為 2 421 3 .8 1 02vpv?? ?? ? ? ? （ 4— 12） 式中 ? 為油液密度； ? 為局部阻力系數(shù)； v為油液的流速。 油液流速的允許值 [v] 將 p? 的允許值 [ p? ]帶入上式（ 4— 12）可得油液流速的允許值為 [v]= ? ? 22443 1 0 ~ 4 1 0 4 . 6 6 ~ 5 . 3 81 3 . 8 1 0 1 3 . 8 1 0p ms????? ?????? （ 4— 13） 滑閥直徑 d m a x m a x1112 6 3 7 .7d e v e v?? ? ? （ 4— 14） m a x 30 45 m inQL? ? ?為溢流閥限制下的油液最大排量， L/min，一般為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油泵排量的 倍。排量 16mLr ；最高轉(zhuǎn)速 3200r/min 。所以 m a x 30 45 m inQL? ? ? 將油液流速的允許值 [v]= ~ （ 4— 14），可求得 d=~，取 d= 滑閥在中間位置時(shí)的油液流速 v m a x m a x1112 6 3 7 .7v e d e d?? ? ? （ 4— 15） ? 152 s?? ? ? 滿足 [v]= ~ 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36 分配閥的泄漏量 Q? 3212pdQ e????? ??? （ 4— 16） ? 為滑閥與閥體間的徑向間隙， cm ，一般 ? =~ cm ，計(jì)算時(shí)取最大間隙 cm 。選擇礦油型抗磨液壓油，運(yùn)動(dòng)粘度 7~9 2mms ，選擇 9 2mms ；油液密度 3850 ~ 960 kg m? ? ，取 900 3kgm 。 回位彈簧的預(yù)緊力和反作用閥直徑的確定 與分配閥的反作用力矩相平衡的轉(zhuǎn)向盤力矩為 2039。 ； 39。k? =176。 根據(jù)不同的車型，它的取值范圍為 0hF =20~100N，取 0hF =80N 當(dāng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向開始起作用時(shí)， s? =0 及 p=0，代入式（ 4— 17）就可求得回位彈簧的預(yù)緊力 0PF 為 0039。 反作用閥直徑 rd 的選擇是根據(jù)在動(dòng)力缸的最大液壓下作用于轉(zhuǎn)向盤上的切向力不應(yīng)超過 m ax 100 ~ 150hFN? 的條件，并按式 (4— 17)來計(jì)算的 .即 ? ? 0m a x 39。油泵排量 要達(dá)到這一