动力转向系统的概述.doc

第4章 动力转向系统4.1概述 动力转向系统是利用发动机的动力来帮助驾驶员进行转向操纵的装置，它把发动机的能量转换成液压能（电能或气压能），再把液压能（电能或气压能）转换成机械能作用在转向轮上帮助驾驶员进行转向，故应称之为动力助力转向系统它最初主要是为了减小驾驶员施加到转向盘上的转向力而装到汽车上的从本世纪30年代开始在汽车上应用动力转向系统当时，主要是在重型汽车上安装，采用的动力源包括气压和液压到目前为止，气压动力转向已被淘汰，最广泛应用的是液压动力转向，另外还有刚开始推广应用的电动动力转向目前在国外不但重型车装用动力转向系统，而且在轻型车和轿车上也极普遍地应用从50年代起，各汽车工业发达国家就竞相发展动力转向装置出现了许多生产动力转向器和转向油泵的专业厂家，并且已将产品系列化 本章主要介绍在现代汽车上得到最广泛应用的液压动力转向系统，它具有如下一些优点： 具有固定的自润滑特性 压力高、输出扭矩大 液体的不可压缩性使得可以精确的控制运动 它是一种封闭的系统，可以防止异物侵入 容易在整车上布置4.2 动力转向系统的优点： 1.减轻转向盘上的转向力，特别是在原地转向和低速大转角转向时减小转向力。

2.提高了转向灵敏性从汽车转向系统设计的两个主要要求即转向轻便与转向灵敏这一矛盾出发，现在动力转向解决了转向轻便问题，从而使得转向器设计可以根据整车布置的不同要求，选择更为合适的转向器速比以提高转向系统的灵敏性，也即是可以更合理地选择转向盘的圈数这一点对于经常在山区多弯(尤其是多急弯)公路上行驶的汽车，效果更为明显 3.减小了地面反冲对方向盘的影响 4.在某个车轮爆破的情况下，可以更好地阻止车轮的突然转向，从而改善安全性 5.转向车轮的允许负荷较大，可以增加总布置的自由度4.3.对动力转向系统的要求 1.安全性：要有足够的使用寿命即使在动力转向系统失效的情况下，车辆仍然具有转向的能力 2.敏感性：除了在各种行驶情况下都能提供足够的动力助力外，还应该在方向盘上保持足够的路感 3.维修保养性：维修保养性要好4.3转向器结构与性能的分析比较和选型 1.动力转向按其动力源可分为三类： (1)气压式 (2)液压式 (3)电动式 目前气压式已经淘汰，电动式在国外刚开始发展，而使用最多的是液压式 2.液压式动力转向系统结构分类与选型 典型的液压式动力转向系统的组成有六大部分： (1)机械转向机 (2)控制阀 (3)助力缸 (4)转向油泵 (5)转向油罐 (6)转向油管 3.液压式动力转向系统按其布置型式分为： (1)整体式--机械转向器、控制阀、助力缸包含在一个总成内。

(2)分置式--机械转向器与助力缸分开 现在中等吨位车多采用整体式 4.动力转向控制阀型式可分为滑阀与转阀两类4.5.转阀概述4.5.1.优点 : 灵敏性高；结构简单、紧凑；零件数目少4.5.2.工作原理1.中间位置:在阀不工作时(转向盘不动)，油泵来油从进油口进入， 经过阀的预开间隙后，从回油口回到油罐，此时转向器两个工作腔油压相同见图4-5-1a2.转向过程:当转动转向盘时，由于车轮阻力的作用，起初活塞不动，则螺杆(阀体)也不动这样阀芯与阀体之间将出现相对转动，阀口的间隙发生了变化，从而使得流向对应工作腔的油产生与转向阻力相应的油压该油压作用在活塞上推动其克服转向阻力而产生位移，带动臂轴转动从而实现前轮转向图4-5-1b和图4-5-1c分别表示了左转和右转时阀的作用过程，3.回位过程 : 转向完成后，转向盘上的力消失，则由于扭杆的作用将使得阀芯回到相对螺杆 (阀体) 的平衡位置，转向器两个工作腔的油压差随之消失之后汽车前轮自动回正力矩的作用下，活塞和转向螺杆将向汽车直线行驶位置运动，而芯阀在扭杆的对中作用下随着转向螺杆一起回转，直至回到汽车直行位置为止4.5.3.阀的随动作用在转向盘转动过程中，若油压过高，则液压助力会使活塞加速运动，这样阀口开隙加大，减小了油压而与外载荷平衡。

反之当油压不足时，外载荷会使阀口开隙减小，加大了油压而与之平衡即在某一位置，阀会自动调节其开隙的大小使油压作用力能与外载荷相平衡4.5.4.扭杆的作用1.路感效应 : 扭杆通过销钉联接在转向螺杆(阀体)与阀芯(与转向盘相联)之间当驾驶员将转向力施于转向盘上时，也就同时作用于扭杆上使之产生扭转变形而此变形量取决于外界载荷当外界载荷大时，则要求此变形量大，才能使阀口间隙变小到能产生与外界载荷相平衡的油压的程度因此驾驶员可以根据他加在转向盘上的转向力 (与扭杆的扭转变形成正比)的大小来判断转向阻力的变化归纳起来即:扭杆扭转变形的大小决定了阀口开隙的大小，而阀口开隙的大小决定了油压，油压又是与转向阻力正比，所以驾驶员靠扭杆的弹性变形量能够获得“路感”效应2.回正作用 ：转向完成后，使阀芯相对于转向螺杆 (阀体) 回到平衡位置并且当车轮在其回正力矩作别用下回正时，保证阀不发生反接现象3.对中作用 ：保证当方向盘上无作用力时，阀能保持在汽车直行的中间位置不动汽车回正和直线稳定性 回正和直线稳定性产生的根本原因-----前轮定位回正性：动力转向回正较机械转向差，因为它内部的油阻，油封的摩擦力以及各个间隙的摩擦力都较大。

直稳：不“打手”----液体阻尼 不“偏离”----对中弹簧的定中作用液压油：常采用矿物油，因植、动物油中有酸碱杂质、腐蚀性大、化学稳定性差工作用油的选择一般来说，工作用油应符合下述要求 :1．不得含有蒸气、空气及其它容易气化和产生气体的杂质，否则会起气泡，使转向机发生震颤而影响其工作平稳性2．不得含有水溶性酸及碱类以防侵蚀机件和破坏密封装置3．具有良好的润滑性4．有高度的化学稳定性即当系统内温度、压力、流量、流速等有变化时，仍保持原有性质5．适宜的粘度和良好的粘温性能如一汽CA1120PK2L2车选定工作油为8号液力传动油 (上炼、兰炼)它具有以下主要特点:1、凝固点低其值不高于-40℃，可用于低温地区2、氧化安定性好3、防锈、润滑、粘温性能好4、工作时泡沫少、声响小几种油的指标：1、ATF Dexron Ⅱ 15℃时，比重0.878;40℃运粘32厘池；100℃--7.25mm/s2.粘指202;倾点：-42℃，凝点：-45℃2、（上炼）8号液力传动油：运动粘度（100℃）时，7.5-9.0mm2/s,粘指不小于200,凝点不高于-25℃１、 ZF对液压油的要求：50℃粘度最高为25 mm2/-35℃ Dexron Ⅱ Automibile Transmission Fluid管路的设计1、液压系统中，推荐管支架间距管外径1014182228支架最大间距4004505006007002、在管子的直角拐弯处，两端必须加一个固定支架，以免引起管子振动3、软管的安装 应避免急弯，R≥（9-10）D，软管接头至开始弯曲处的最短距离L=6D 软管受压时，长度和直径均有变化，一般长度变化约±4％,因此长度需有余量。

２、 油箱的回油管需回到其油面以下，以免引起气泡和飞溅３、 清洗管路安装后，必须对油箱及管路进行清洗，清洗油一般用38℃时粘度20厘池的透平油，并在油箱回油口安装80-100网目的附设滤清器，清洗油一般对橡胶有溶蚀能力，若加热到50-80℃时，则管内的橡胶煤渣易除去不能用水、煤油、蒸气、酒精等清洗，以免留有残余４、 软管过长或急剧振动的情况下，宜用夹子夹牢，但在高压下使用的软管应尽量少用夹子，因为软管受压变形，在夹子处发生磨损５、 油箱的吸入侧及回油側要用隔板隔开，以清洗气泡油泵的设计和选择要点 动力转向油泵是整个动力转向系统的动力源其作用是把发动机的机械能变为液压能液压油经动力转向泵供给动力转向器后，由动力转向机再将液压能转换为机械能作用于转向车轮上，帮助驾驶员进行汽车的转向操纵 转向油泵一般安置在发动机上由发动机直接驱动（有齿轮驱动和皮带驱动等驱动方式）目前汽车上主要应用常流式液压转向泵 对于常见的常流式动力转向系统，是不允许发动机熄火滑行的因为这样会由于油泵停止工作而使方向盘上的转向力变得很大，其原因主要如下： 1．为提高汽车的转向灵敏性，动力转向系统的机械传动比较小。

2．动力转向系统内的油液和密封件的运动阻力较大 尤其对于重型汽车，此时驾驶员靠手力已很难操纵汽车动力转向泵的特点 目前的动力转向泵结构本身都带有流量控制阀和压力限制阀流量控制阀作用：当油泵转速（与发动机转速相应）超过一定值后，保证动力转向泵输出的油的流量基本为一恒定值其目的是使汽车高速行驶时方向盘不发飘压力限制阀作用：当动力转向系统油压超过其限定值时，压力限制阀即卸压，将动力转向系统的最高压力限制在设计要求的范围内对动力转向泵的要求 1·在发动机怠速时提供足够的流量和压力 2·工作效率高，能耗小 3·低噪声 4·工作可靠、耐久 5·工作温度在希望的范围之内一般控制在-40°C～120°C6·带有限压阀，以保证动力转向系统的最高压力限制在设计要求的范围内 7·带有流量控制阀，以处理发动机高速时带来的过多流量，保证汽车转向盘不“发飘 ” 8·尺寸小、重量轻9·低成本油泵的选择转向油泵必须有足够的流量以保证汽车有较快的转向速度据对国外主要动力转向器生产厂家(如Burman公司、TRW公司等)关于转向速度的统计，汽车转向盘的最快转速一般要求在1.5--2.0转/秒 。

如取为2转/秒，即120转/分，则动力转向系统设计时要求油泵在发动机怠速运转时要能够提供给转向器足够的工作流量，由此对于转向油泵的流量可计算如下: 控制流量=转向器活塞移动速度（mm/min）×转向器活塞面积(mm2)× L/min = 转向盘转速(r/min)×线角传动比×转向器活塞面积(mm2)xL/min 即 L/ min (4-13-1)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，设缸径为D mm，则 ，mm； V—活塞移动速度， mm/min； n—转向盘转速， r/min； i—线角传动比在油泵流量计算时，还应考虑到转向器的内泄漏因素根据部颁标准JB3785—84《汽车液压转向加力装置及动力转向器总成技术条件》规定 : 转向器内泄漏量最多不得超过油泵控制流量的15%，则油泵控制流量为: Q’=Q/0.85 (4-13-2)根据上面计算结果再作适当修整，即可确定所需要的转向泵控制流量。

如CA1120PK2L2车所选定的转向泵控制流量为14L/ min转向油罐设计4.1。