辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
6.动力转向机构设计
6.1对动力转向机构的要求[11]
1.运动学上应保持转向轮转角和驾驶员转动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），作用在转向盘上的手力必须增大（或减小），称之为“路感”。
3.当作用在转向盘上的切向力Fh≥0.025～0.190kN时，动力转向器就应开始工作。 4.转向后,转向盘应自动回正，并使汽车保持在稳定的直线行驶状态。 5.工作灵敏，即转向盘转动后，系统内压力能很快增长到最大值。 6.动力转向失灵时，仍能用机械系统操纵车轮转向。 7.密封性能好，内、外泄漏少。
6.2液压式动力转向机构的计算
6.2.1动力缸尺寸计算
动力缸的主要尺寸有动力缸内径、活塞行程、活塞杆直径和动力缸体壁厚。 动力缸产生的推力F为
F?FL11L
式中，L1为转向摇臂长度；L为转向摇臂轴到动力缸活塞之间的距离。
推力F与工作油液压力p和动力缸截面面积S之间有如下关系
S?FL11pL (6-1)
因为动力缸活塞两侧的工作面积不同，应按较小一侧的工作面积来计算，即
S??4(D?2 d) （6-2）
p2式中，D为动力缸内径；dp为活塞杆直径，初选dp＝0.35D，压力p＝6.3Mpa。 联立式(6-1)和式（6-2）后得到
D?4F1L1?pL?d2p （6-3）
=63 mm 所以d=22mm
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寇庆华：微型汽车转向系统设计
活塞行程是车轮转制最大转角时，由直拉杆的的移动量换算到活塞杆处的移动量得到的。
活塞厚度可取为B=0.3D。动力缸的最大长度s为
s?10?(0.5~0.6)D?0.3D?s1 (6-4)
=130mm
动力缸壳体壁厚t,根据计算轴向平面拉应力?z来确定，即
?z?p[D22]?)?ns4(Dt?t （6-5）
式中，p为油液压力；D为动力缸内径；t为动力缸壳体壁厚；n为安全系数，n=3.5~5.0;?s为壳体材料的屈服点。壳体材料用球墨铸铁采用QT500－05，抗拉强度为500MPa,屈服点为350MPa。
t=5mm
活塞杆用45刚制造，为提高可靠性和寿命，要求表面镀铬并磨光。
6.2.2分配阀的参数选择与设计计算
分配阀的要参数有:滑阀直径d、预开隙e1密封长度e2、滑阀总移动量e、滑阀在中间位置时的液流速度v、局部压力降和泄漏量等。 1.油泵排量与油罐容积的确定
转向油泵的排量应保证转向动力缸能比无动力转向时以更高的转向时汽车转向轮转向，否则动力转向反而会形成快速转向的辅加阻力。油泵排量要达到这一要求，必须满足如下不等式：
Q?(1??)?V?4dDd2cst
式中 Q—油泵的计算排量；
?—油泵的容积，计算时一般取?＝0.75～0.85；
VV ?—泄漏系数，?＝0.05～0.10； Dc—动力缸缸径；
d/dst—动力缸活塞移动速度；
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d/dst＝?dnshtan?0
?1式中
n—转向盘转动的最大可能频率，计算时对轿车取n＝1.5~1.7s;则动力转向系
hh的油泵排量Q可表达为
Q??Ddntan?4(1??)?cshV220 (6-6)
=47L/s 2.预开隙e1
预开隙e1，为滑阀处于中间位置时分配阀内各环形油路沿滑阀轴向的开启量，也是为使分配阀内某油路关闭所需的滑阀最小移动量。e1值过小会使油液常流时局部阻力过大；
e值过大则转向盘需转过一个大的角度才能使动力缸工作，转向灵敏度低。一般要求转向
1盘转角??2?~5?时滑阀就移动e1的距离。
e1＝
?360t＝
2?~5?360?t (6-7)
＝0.2mm
式中 ?—相应的转向盘转角，（°）； t —转向螺杆的螺距，mm. 3.滑阀总移动量
滑阀总移动量e过大时，会使转向盘停止转动后滑阀回到中间位置的行程长，致使转向车轮停止偏转的时刻也相应“滞后”，从而使灵敏度降低；如e值过小，则使密封长度
e2?e?e1过小导致密封不严，这就容易产生油液泄漏致使进、回油路不能完全隔断而使
工作油液压力降低和流量减少。通常，当滑阀总移动量为e时，转向盘允许转动的角度约为20°左右。
e?20?360?t (6-8)
=0.49mm
4.局部压力降?p
当汽车宜行时，滑阀处于中间位置，油液流经滑阀后再回到油箱。油液流经滑阀时产
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生的局部压力降?p(MPa)为
?p???式中 ?—油液密度，kg/m3 ;
?—局部阻力系数，通常取?＝3.0； v—油液的流速，m/s。
?p的允许值为
v22?13.8?10?4v （6-9）
20.03～0.04MPa。
5.油液流速的允许值[v]
由于?p的允许值[?p]=0.03~0.04MPa,代入上式，则可得到油液流速的允许值
[v]＝
6.滑阀直径d
d?[?p]13.8?10?4?4.66~5.38m/s (6-10)
Q2?maxe1v?16?Qmax37.7e1v (6-11)
=110mm 式中
Qmax—溢流阀限制下的油液最大排量，L/min,—般约为发动机怠速时油泵排量的1.5倍；
e —预开隙，mm;
1v —滑阀在中间位置时的油液流速，m/s
7. 滑阀在中间位置时的油液流速v
v?Qmax2?de?16?Qmax137.7de (6-12)
1 =5m/s
8.分配阀的泄漏量?Q
?Q??3??p??p12?e （6-13）
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=2.26?10?10cm/s
式中 ?—滑阀也阀体建的径向间隙，一般 ?＝0.0005～0.00125cm; ?p—滑阀进、出口油液的压力差； d —滑阀直径； e2 —密封长度；
?—油液的动力粘度。
6.3动力转向的评价指标
１．动力转向器的作用效能 用效能指标s?s=1~15。
２．路感
驾驶员的路感来自于转动转向盘时，所要克服的液压阻力。液压阻力等于反作用阀面积与工作液压压强的乘积。在最大工作压力时，轿车：换算以转向盘上的力增加约30~50N。
３．转向灵敏度
转向灵敏度可以用转向盘行程与滑阀行程的比值i来评价
i?FhF?来评价动力转向器的作用效能。现有动力转向器的效能指标
hDsw?2? (6-14)
比值i越小，则动力转向作用的灵敏度越高。。 ４．动力转向器的静特性
动力转向器的静特性是指输入转矩与输出转矩之间的变化关系曲线，是用来评价动力转向器的主要特性指标。因输出转矩等于油压压力乘以动力缸工作面积和作用力臂，对于已确定的结构，后两项是常量，所以可以用输入转矩Mφ与输出油压p之间的变化关系曲线来表示动力转向的静特性，如图6-1示。 常将静特性曲线划分为四个区段。在输入转矩不大的时候，相当于图中A段；汽车原地转向或调头时，输入转矩进入最大区段（图中C段）；B区段属常用快速转向行驶区段；D区段曲线就表明是一个较宽的平滑过渡区间。
要求动力转向器向右转和向左转的静特性曲线应对称。对称性可以评价滑阀的加工和装配质量。要求对称性大于0.85。
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