讲稿循环球动力转向器转阀特性的设计计算

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1、WORD格式汽车转向技术专题讲座资料（讲稿）循环球动力转向器转阀特性的设计计算张枫念教授级高工根据汽车转向技术专题讲座的要求本讲：是循环球动力转向器设计，是以转阀结构为主的动力转向器结构、工作原理、设计要求（重点阐述转阀阀口对力特性的影响）、参数选择计算；主要零件的工艺过程材料等；与整车的匹配选型等。共4小时。我想在这个时间里尽量照顾重点，把重点的讲了其余没时间讲那也没关系。因为我国的动力转向器设计这些年来已有长足的进步，已具有较丰富的经验，有些设计已是程式化了。根据整车厂的要求，或自行开发某种用户特殊要求的动力转向器已不成问题。但现在世界上动力转向器发展也相当快

2、，品种繁多，总的趋势是轻量化、小型化，随着工艺装备、试验设备、材料的进步和计算机的广泛应用，产品越来越合乎用户的要求，零部件越做越精致，有的已做得像工艺品似的。这些似乎也难不到我们，在国外有的新品种出现不久，我们也开发出来了。从图样到实物乍一看都差不多，但在设计、制造上的还存在着不少的软肋，还有些问题我们还没弄清楚。譬如说那几个尺寸是保证路感的，那个尺寸变大、变小了路感会变强、变弱？这是转向器的重要特性之一，设计者理应说得清，但你没做过这方面的试验、研究，是说不清楚的，即便做过这方面的试验、研究，从我国目前的水平看（包括制造、试验等等）很多问题也只能说清楚一部分。

3、因此我感到这次专题讲座的组织者选题很正确，把转阀特性设计列为重点。所以把时间侧重放在这方面应该说也是对的，而且在这点时间里还要拣最要紧的讲，否则来不及。我在这几年在转阀特性方面做了些工作，试验做了不少，包括实际试验和计算机模拟试验，因为它有几何量的问题又有物理量的问题。因此搞的最后结果，现在回过头来看看只能说，在没有其它办法时，这也算是个办法，在建仿真程序时还是比较烦的，还需寻求更为简便的办法。即便这样我也愿意把这些研究介绍给大家和大家一起讨论，因为我国在转阀特性的设计计算方面在很多方面与发达国家相比还有一定的差距，至少在公开报道的成果和发表的论文中看到的是这样，

4、因此很需要集思广益，像今天这样的形式很好，我愿意向大家抛砖，通过大家的交流集思广益肯定会对我国汽车转向学会在一些学术上面的不断提高有所帮助，这也是我的心愿。1转阀的结构、工作原理现在的汽车动力转向器的控制阀，几乎全都采用转阀结构。滑阀结构已基本被其取代。动力转向系统，由一个流量为常数的油泵和一个常流式（即常开在中心点的）转阀。转阀用来控制流量和方向为转向系统产生转向时所需的助力。转阀有三个主要的零件在转向器中的位置如图1、3所示。一个阀芯,一个阀套和一个扭杆。三个主要零件阀芯、阀套、扭杆在转阀细部结构中的位置及其具体结构如图2、4所示。图1美国TRW公司HFB50

5、型动力转向器阀芯、阀套、扭杆专业技术整理分享WORD格式图2阀芯、阀套、扭杆在TRW转阀细部结构中的位置图3DelphiAutomotiveSystems德尔福汽车系统萨基诺SaginawGm808动力转向器阀芯、阀套、扭杆图4萨基诺SaginawGm动力转向器阀芯、阀套、扭杆的具体结构图5～6转向器中的油缸a、油缸b的位置（右转）专业技术整理分享WORD格式图5转阀的横截面(左转)图6转阀的横截面(右转)输入轴在外力的作用下将克服扭杆弹性产生一个相对阀套的角位移,使转阀每个台肩一侧油路渐开,另一侧油路渐闭,这样在转向动力缸的a、b腔就会产生压力差,从而推动齿条活

6、塞运动,起到转向助力作用。如图5、6所示。当输入轴在朝左转方向逐渐减小的阀孔口、缝隙，使油液压向a腔。推动齿条活塞带动摇臂轴、垂臂、横直拉杆、转向梯形、节臂使前轮作左转运动，b腔回油；当输入轴在朝右转方向逐渐减小的阀孔口、缝隙，使油液压向b腔。推动齿条活塞带动摇臂轴、垂臂、横直拉杆、转向梯形、节臂使前轮作右转运动，a腔回油。2转阀式动力转向器转灵敏度特性曲线和手力特性曲线转阀式动力转向器性能计算主要是用于对助力曲线即转向手力特性和转向灵敏度特性两种特性曲线的分析和预测。转阀的助力油压对应于转向手力矩构成为手力特性曲线；它也可对应于转阀转角构成灵敏度性能曲线。因为扭

7、杆本身是一个线性扭簧,所以这两条曲线呈比例关系。但转向手力矩无论用何种结构、方法,都应包括摩擦的附加变量,即在测试时表现为滞后现象。在研究分析转阀性能时，应注意两种性能曲线的差别。转阀式动力转向器转灵敏度特性曲线如图7所示。转向灵敏度曲线横坐标单位为转角（°）；专业技术整理分享WORD格式图7灵敏度曲线φ-P(1:1)转向手力特性曲线横坐标的单位为(N.m)，两特性曲线纵坐标单位均为压力（MPa）。图8手力特性曲线M-P(1:1)图9扭杆直径对手力特性曲线M-P(0.7:1)的影响专业技术整理分享WORD格式图9a一台转向器同时打出灵敏度曲线φ-P(1:0.7),

8、手力特性曲