液壓助力轉(zhuǎn)向試驗臺的設(shè)計本科論

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1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目液壓助力轉(zhuǎn)向試驗臺的設(shè)計 姓 名 AAAA 專 業(yè) 交通運輸 學(xué) 號 1111111111 指導(dǎo)教師 wwww 鄭州科技學(xué)院車輛與交通工程系 二〇一五年五月 目 錄 中文摘要I AbstractII 前 言IV 1 液壓助力轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)和工作原理1 1.1 汽車轉(zhuǎn)向系的概述1 1.1.1汽車轉(zhuǎn)向系的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢2 1.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)4 1.2.1 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)4 1.2.2 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)7 1.2.3轉(zhuǎn)向控制閥的結(jié)構(gòu)8 1.3 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

2、10 1.3.1 汽車直線行駛時10 1.3.2汽車右轉(zhuǎn)彎時11 1.3.3 汽車左轉(zhuǎn)彎時12 1.4 本章小結(jié)12 2 試驗臺的機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)設(shè)計13 2.1液壓助力轉(zhuǎn)向試驗臺概述13 2.1.1 實驗臺概述13 2.1.2 液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_設(shè)計目標13 2.2 機械系統(tǒng)設(shè)計14 2.2.1 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)設(shè)計14 2.2.2 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)設(shè)計15 2.3 實驗臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計15 2.3.1 液壓助力系統(tǒng)設(shè)計15 2.4本章小結(jié)16 3 實驗臺的制作與調(diào)試17 3.1 試驗臺的制作17 3.1.1試驗臺臺架的制作17 3.1.2 實驗臺的組裝17

3、3.1.3實驗臺的檢查18 3.2 實驗臺的調(diào)試19 3.2.1機械系統(tǒng)調(diào)試19 3.2.2液壓系統(tǒng)的調(diào)試19 3.2.3總體調(diào)試20 3.3 本章小結(jié)21 4 液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_的試驗設(shè)計22 4.1液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_的內(nèi)容22 4.1.1 轉(zhuǎn)向器的圈數(shù)測定22 4.1.2 轉(zhuǎn)向器間隙的測定22 4.1.3轉(zhuǎn)向道路阻力模擬實驗23 4.2轉(zhuǎn)向系的拆裝實驗26 4.2.1方向盤和轉(zhuǎn)向柱的拆裝與檢查26 4.2.2 動力轉(zhuǎn)向器的拆卸和安裝27 4.3液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_常見故障與排除29 4.4 液壓助力轉(zhuǎn)向試驗臺的維護30 4.4.1前輪轉(zhuǎn)向角的檢查與調(diào)整30

4、4.4.2 前輪前束的調(diào)整31 4.5 實驗臺的操作要點和注意事項32 4.6 本章小結(jié)32 5 結(jié)論與展望33 致 謝35 參考文獻36 液壓助力轉(zhuǎn)向試驗臺的設(shè)計 中文摘要 汽車轉(zhuǎn)向系是汽車安全行駛的一個重要總成之一，現(xiàn)在中高檔轎車都采用電動助力轉(zhuǎn)向器，一些重型卡車、貨車都采用液壓助力轉(zhuǎn)向器。在科學(xué)技術(shù)突飛猛進和經(jīng)濟飛速發(fā)展的社會中，隨著汽車行業(yè)迅速發(fā)展以及人們的需求水平不斷提高，汽車的安全性、舒適性、操縱性、經(jīng)濟性、排放性等越來越受到人們的關(guān)注。作為汽車的設(shè)計者、制造者、銷售者也應(yīng)與時俱進，更多的滿足消費者的需求。 汽車的轉(zhuǎn)向系是汽車底盤的四大系統(tǒng)之一，是決定汽車性能

5、的關(guān)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(zhuǎn)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。汽車行駛的路況和外部環(huán)境對汽車的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向系的發(fā)展歷程、鉆研了行業(yè)前輩的研究成果的基礎(chǔ)上，提出制作液壓助力轉(zhuǎn)向試驗臺的方案。主要針對液壓助

6、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理進行綜合分析，結(jié)合轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向過程的試驗臺。 關(guān)鍵詞：液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)； 轉(zhuǎn)向器；實驗臺； The design of hydraulic power steering Abstract Automotive steering system is the safety of one of an important assembly, high-grade cars are now the use of electric power steering, some heavy trucks, trucks are adopti

7、ng 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, comfort, maneuverability and economy and emissions more

8、 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 car's steering system is one of the four systems of automobile chassis, is one of the key assembly to car performance. It directly affect

9、s the car's comfort, ride comfort 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 driver's working conditions. How to make cars good steering

10、performance，has always been the important research topic research department. Especially in today's era of intelligence, science and technology, high speed, the car is becoming more and more get thefavour of people with good maneuverability.Vehicle driving road conditions and external environment of

11、 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 sys

12、tem 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 comprehensive analysis of the structure, working principle, combining

13、 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； 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(gòu)、新技術(shù)等在汽車上的應(yīng)用也越來越多。汽車是改變世界面貌、綜合多門學(xué)科研究成果、技術(shù)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(guān)注，人們

14、對汽車的性能、品質(zhì)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(shù)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(guān)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(shù)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(lǐng)域，這也是各國極度關(guān)注研究的問題?？傊F(xiàn)在汽車高新技術(shù)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(zhuǎn)向系是汽車底盤的四大系統(tǒng)之一，是決定汽車性能的關(guān)鍵總成之一。它直接影響著汽車的舒適

15、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(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了五個發(fā)展階段：從最初的純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，然后又出現(xiàn)了電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以及現(xiàn)在正處于發(fā)展初期的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉，目前在一部分轉(zhuǎn)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；

16、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力，在重型車輛上廣泛應(yīng)用；液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞，布置更方便，降低了轉(zhuǎn)向操縱力，也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)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(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)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。EPS以其特有的優(yōu)越性而得到青睞，它代表著未來動力轉(zhuǎn)向技術(shù)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(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位；而SBW由于有利于提高汽車被動安全性、有利于汽車設(shè)計制造、有利于提高汽車乘坐舒適性和汽車操控穩(wěn)定性

17、等原因，將成為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。 本實驗臺主要針對液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，制作能夠進行助力轉(zhuǎn)向的試驗臺臺。要求能夠模擬汽車轉(zhuǎn)向的過程以及轉(zhuǎn)向過程的實際阻力，進行與轉(zhuǎn)向阻力有關(guān)的實驗。本課題內(nèi)容主要包括機械系統(tǒng)的設(shè)計、液壓系統(tǒng)的設(shè)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(zhuǎn)向的模擬過程。本課題欲模擬汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實際使用模式和環(huán)境條件，更真實的反應(yīng)轉(zhuǎn)向性能，以提高實驗臺設(shè)計水平，滿足教學(xué)展示為目的。 1 液壓助力轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)和工作原理 1.1汽車轉(zhuǎn)向系的概述 汽車轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過一套

18、專設(shè)的機構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋上的車輪相對于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定的角度。在汽車直線行駛時，往往轉(zhuǎn)向輪也會受到路面?zhèn)认蜃枇Φ淖饔米詣悠D(zhuǎn)而改變行駛方向。此時，駕駛員也可以利用這套機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪相反的方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向。這套用來改變和恢復(fù)汽車行駛方向的機構(gòu)，稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是保證汽車能按駕駛員的意志進行轉(zhuǎn)向行駛[1]。 汽車轉(zhuǎn)向系根據(jù)轉(zhuǎn)向能源的不同可分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。機械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，又稱為人力轉(zhuǎn)向系。機械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。動力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛員的體力和發(fā)動機動力作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系，在

19、正常情況下，汽車轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向助力裝置提供的。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照能源介質(zhì)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(dāng)中應(yīng)用非常廣泛；而電動式是近幾年新研發(fā)的。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照其內(nèi)部的壓力狀態(tài)的不同，液壓助力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向油泵，而且在轉(zhuǎn)向油泵不運轉(zhuǎn)的情況下有保持一定的動力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)。而長流式液壓動力

20、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yīng)用較為廣泛。 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，傳給轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。常見的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕，制造簡單，操作靈敏度高，工作可靠屬于可逆式轉(zhuǎn)向器。 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制閥按照閥體的運動方式不同，轉(zhuǎn)向閥分為滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種?；y式轉(zhuǎn)向控制閥的結(jié)構(gòu)簡單，工藝性較好，布置方便；而轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥的靈敏度高，工作可靠，密封件少，結(jié)構(gòu)更為先進，因此目前得到廣泛的應(yīng)用。 汽車轉(zhuǎn)向系的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 1.機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

21、（MS） 機械式的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤，這樣一來，占用駕駛室的空間很大，整個機構(gòu)顯得比較笨拙，駕駛員負擔(dān)較重，特別是重型汽車由于轉(zhuǎn)向阻力較大，單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉，目前在一部分轉(zhuǎn)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]。 2.液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS） 1953年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，此后該技術(shù)迅速發(fā)展，使得動力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向

22、系統(tǒng)。在接下來的數(shù)年內(nèi)，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，比較有代表性的是變流量泵液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Variable Displacement Power Steering Pump)和電動液壓助力轉(zhuǎn)向(Electric Hydraulic Power Steering，簡稱EHPS)系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下，泵的流量會相應(yīng)地減少，從而有利于減少不必要的功耗。電動液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)向泵，由于電機的轉(zhuǎn)速可調(diào)，可以即時關(guān)閉，所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞，布置更方便，降低了轉(zhuǎn)向操縱力，也使轉(zhuǎn)

23、向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)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(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)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]。 3.汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS） EPS在日本最先獲得實際應(yīng)用，1988年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并裝在其生產(chǎn)的Cervo（牡鹿）車上，隨后又配備在Alto（奧拓）上。此后，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司，美國的Delphi公司，英國的L

24、ucas公司，德國的ZF公司，都研制出了各自的EPS。EPS的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展，并且其控制形式與功能也進一步加強。日本早期開發(fā)的EPS僅低速和停車時提供助力，高速時EPS將停止工作。新一代的EPS則不僅在低速和停車時提供助力，而且還能在高速時提高汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，EPS技術(shù)日趨完善，并且其成本大幅度降低，因此其應(yīng)用范圍將越來越大[7]。 4.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW） 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steering by Wire-SBW)是更新一代的汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與上述各類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的根本區(qū)別就是取消了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接。該系統(tǒng)具有2

25、個電機：路感電機和驅(qū)動電機。路感電機安裝在轉(zhuǎn)向柱上，控制器根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向工況控制路感電機產(chǎn)生合適的轉(zhuǎn)矩，向駕駛員提供模擬路面信息。驅(qū)動電機安裝在齒條上，汽車的轉(zhuǎn)向阻力完全由驅(qū)動電機來克服，轉(zhuǎn)向盤只是作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個轉(zhuǎn)角信號輸入裝置。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠提高汽車被動安全性，有利于汽車設(shè)計制造，并能大大提高汽車的乘坐舒適性。但是由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱之間無機械連接，駕駛員感知汽車實際行駛狀態(tài)和路面狀況的“路感”比較困難；且電子器件的可靠性難以保證。所以線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前處于研究階段，只配備在一些概念汽車上。相信在未來的科技發(fā)展下它將取代電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，標配在所有汽車上[7]。 1.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的

26、結(jié)構(gòu) 其實液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示： 圖1-1 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖 1-方向盤； 2-轉(zhuǎn)向軸； 3-轉(zhuǎn)向中間軸；4-轉(zhuǎn)向油管； 5-轉(zhuǎn)向油泵； 6-轉(zhuǎn)向油罐； 7-轉(zhuǎn)向節(jié)臂； 8-轉(zhuǎn)向橫拉桿； 9-轉(zhuǎn)向搖臂； 10-轉(zhuǎn)向器； 11-轉(zhuǎn)向直拉桿； 12-轉(zhuǎn)向減振器 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 汽車轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)主要由從方向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列零部件組成。如圖1-2所示。它包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向軸、上萬向節(jié)、下萬向節(jié)、和轉(zhuǎn)向傳動軸等。 圖1-2 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)示意圖 1.轉(zhuǎn)向盤 轉(zhuǎn)向盤由輪緣1、輪輻2和輪轂3組成

27、，如圖1-3所示。輪輻一般為三根輻條或四根輻條，也有用兩根輻條的轉(zhuǎn)向盤輪轂孔具有細牙內(nèi)花鍵，借此與轉(zhuǎn)向軸連接。轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部是由成形的金屬骨架構(gòu)成，骨架外面一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有包皮革的（如圖1-3c）。 圖1-3 轉(zhuǎn)向盤的構(gòu)造 a-三根輻條；b-四根輻條；c-轉(zhuǎn)向盤外觀 1-輪緣；2-輪輻；3-輪轂 2.轉(zhuǎn)向軸 轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件，用以傳遞它們之間的轉(zhuǎn)矩，如圖1-1中2所示。 3.轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，傳給轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。常見的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-4和1-5所

28、示。 圖1-4齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 1-齒條；2-齒輪；3-補償彈簧；4-調(diào)整螺釘；5-螺母；6-壓板；7-防塵罩； 8-油封；9-軸承 圖1-5 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 1-上蓋鎖緊圈；2-上蓋；3、9-推力球軸承；4、5-油封；5-螺桿軸；6-O型圈；7-加油螺塞；8-殼體；10-放油螺塞；11-搖臂軸； 12-垂臂；13-垂臂鎖緊螺母；16、24-襯套；17-螺母；18-導(dǎo)管；19-螺釘；20-導(dǎo)管夾；21-鋼球；22-側(cè)蓋襯墊；23-螺栓及墊圈；25-側(cè)蓋；26-密封螺母；27-調(diào)整螺釘；28-卡簧；29-墊圈；30-平墊片 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)

29、向傳動機構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳動到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使二轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能的小。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)因轉(zhuǎn)向器位置和轉(zhuǎn)向輪懸架類型而異。 1.轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成與結(jié)構(gòu)形式 當(dāng)采用獨立懸架時，每個轉(zhuǎn)向輪都需要相對于車架做獨立運動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形臂也必須分成兩段或三段，并且由在平行于路面的平面中擺動的轉(zhuǎn)向搖臂直接帶動或通過轉(zhuǎn)向橫拉桿帶動，如圖1-6所示。 圖1-6 與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 2.轉(zhuǎn)向減震器 轉(zhuǎn)向減震器的作用是當(dāng)車輪撞到不平路面時，吸

30、收一部分能量并阻止沖擊傳到轉(zhuǎn)向盤，如圖1-6中所示。 1.2.3轉(zhuǎn)向控制閥的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)向控制閥是在駕駛員的操縱下控制轉(zhuǎn)向動力缸輸出動力的大小、方向和增力快慢的控制閥。按閥體的運動方向，轉(zhuǎn)向控制閥分為滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種。 1.滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥 閥體沿軸向移動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，簡稱滑閥式，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-7所示。 圖1-7 滑閥式轉(zhuǎn)向閥的結(jié)構(gòu)（a為常流式，b為常壓式） 1-閥體；2-閥套；3-殼體；4、6-動力缸左右通道；5-通油泵輸出管路通道 2.轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥 閥體繞其軸線轉(zhuǎn)動來控制油液流量的轉(zhuǎn)向控制閥，稱為轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥，簡稱轉(zhuǎn)閥，其結(jié)構(gòu)簡

31、圖如圖1-8所示。 圖1-8 轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向閥的結(jié)構(gòu) 1-閥體；2-扭桿；3殼體；A-通油泵輸出管路的通道；B、C-動力缸左右側(cè)的通道；D-儲油罐的回油通道 1.3 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 汽車直線行駛時 圖1-9直行時轉(zhuǎn)向閥工作示意圖 汽車直線行駛時，轉(zhuǎn)向器中閥芯與閥套的位置關(guān)系如圖1-9所示。方向盤居中，低壓液壓油通過油泵成為高壓液壓油，經(jīng)閥芯的凸臺與閥套的凹槽之間的間隙，流向動力缸兩端。由于方向盤居中，閥芯凸臺兩側(cè)的間隙與閥套凹槽兩端的間隙是相等的。即動力缸兩端油壓相等。動力缸中的活塞不移動，所以沒有助力作用。液壓油經(jīng)閥芯與閥套之間間隙流回儲油罐。 汽車右轉(zhuǎn)彎時 圖1-

32、10右轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)向閥工作示意圖 汽車右轉(zhuǎn)彎時，如圖1-10所示。方向盤順時針轉(zhuǎn)動，閥芯通過轉(zhuǎn)向輸入軸也隨之順時針轉(zhuǎn)動。由于扭桿分別與閥芯和小齒輪相連，所以小齒輪也應(yīng)隨著閥芯同向轉(zhuǎn)動，但是由于車輪受到地面的轉(zhuǎn)向阻力的作用小齒輪暫時沒有轉(zhuǎn)動，閥套通過軸銷與小齒輪相連，故閥套也沒移動。此時扭桿在方向盤的轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向阻力力矩的作用下就會產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)角，即閥芯與閥套之間也有一個夾角。此時，轉(zhuǎn)向閥的進油口與動力缸左側(cè)的節(jié)流面積比右側(cè)大，動力缸的左側(cè)油壓比右側(cè)大，產(chǎn)生壓力差，形成助力推動活塞向右移動，而活塞與齒條做成一體。齒條同時承受小齒輪的推力和活塞的推力，當(dāng)二者的合力大于道路阻力時，就推著齒條向右移動。

33、進而通過轉(zhuǎn)向傳動組件使輪胎右轉(zhuǎn)。 當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)過某一角度保持不變時，齒條的位置也保持不變。扭桿由于方向盤的轉(zhuǎn)向力矩的作用仍然有扭角，故轉(zhuǎn)向器依然有助力作用。只是動力缸的活塞保持一定的位置不移動，液壓油通過閥芯和閥套的間隙流回儲油罐。 汽車左轉(zhuǎn)彎時 如圖1-11左轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)向閥工作示意圖 汽車左轉(zhuǎn)時，如圖1-11所示。方向盤逆時針轉(zhuǎn)動，其工作原理與右轉(zhuǎn)時基本相同，只是扭桿產(chǎn)生一個相反的扭角，閥芯與閥套的轉(zhuǎn)動方向相反，壓力缸內(nèi)產(chǎn)生一個相反的壓力差，形成一個方向的助力推動齒條向左移動，進而使輪胎左轉(zhuǎn)。 1.4本章小結(jié) 本章首先對汽車轉(zhuǎn)向系進行概述并介紹轉(zhuǎn)向系的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀。其次介紹了液壓助

34、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。再次對各種工況下液壓助力轉(zhuǎn)向器工作原理進行分析。 2 試驗臺的機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)設(shè)計 2.1液壓助力轉(zhuǎn)向試驗臺概述 實驗臺概述 液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_主要有機械系統(tǒng)、液壓助力系統(tǒng)、泵站系統(tǒng)、電動系統(tǒng)四部分構(gòu)成。 機械系統(tǒng)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向輸入軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向減震器、等組成。液壓助力系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向閥、液壓油、扭桿、齒輪齒條機構(gòu)等組成。泵站系統(tǒng)主要是由油泵、儲油罐、油管等組成。它主要是將低壓油轉(zhuǎn)換為高壓油，為液壓助力系統(tǒng)提供液壓油。油泵通常采用可靠性較高的齒輪泵。電動系統(tǒng)主要由電動機、220v電源組成。通常汽車上都有兩個電源

35、：蓄電池和發(fā)電機，汽車各大系統(tǒng)的動力均來源于發(fā)動機。而本實驗臺主要針對汽車的液壓助力轉(zhuǎn)向系，所以本實驗臺只需用電動機來為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供動力即可。 本實驗臺制作主要包括：機械系統(tǒng)的設(shè)計、液壓系統(tǒng)設(shè)計、確定所需組件的規(guī)格和型號以及實驗臺的總體布置總體方案設(shè)計，在制作本實驗臺時，以結(jié)構(gòu)簡單，功能完整，制作成本低為原則。實驗臺的制作要有利于本專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，同時有利于對相關(guān)理論知識的鞏固和完善，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。 2.1.2 液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_設(shè)計目標 實驗臺模擬實際工作條件，所以試驗臺必須盡可能接近真實的情況。其具體設(shè)計目標如下： 1.使用交流電動機為實驗臺提供動力； 2.采用

36、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向閥； 3.采用常流式液壓動力轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)方案； 4.能夠模擬各種工作條件和測試實驗的參數(shù)； 5.收集到的實驗數(shù)據(jù)盡可能很容易。 2.2 機械系統(tǒng)設(shè)計 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)設(shè)計 1.轉(zhuǎn)向盤 從安全角度考慮，不僅要求轉(zhuǎn)向盤應(yīng)具有柔軟的外表皮，可起緩沖作用，而且還要求轉(zhuǎn)向盤在撞車時，其骨架能產(chǎn)生變形，以吸收沖擊能量，減輕駕駛員的受傷程度。因此，本實驗臺方向盤采用四根輻條式的結(jié)構(gòu)，其外表材料采用合成橡膠或樹脂，這樣有良好的手感，而且還可以防止手心出汗時打滑。 2.轉(zhuǎn)向軸 近年來，由于公路的改善和汽車車速的提高，許多國家都制定了嚴格的安全法規(guī)。對于汽車除要求裝有吸

37、能式轉(zhuǎn)向盤外，還要求轉(zhuǎn)向柱管必須裝備能夠緩和沖擊的吸能裝置。因此，本實驗臺采用轉(zhuǎn)向軸分為上下兩段，中間用柔性聯(lián)軸節(jié)連接的轉(zhuǎn)向軸。聯(lián)軸節(jié)的上下凸緣盤靠兩個銷子與銷孔扣合在一起，銷子通過襯套與銷孔配合。當(dāng)發(fā)生撞擊時，由于車身變形，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向軸方向盤等部件后移。與此同時，在慣性作用下駕駛員向前沖，致使轉(zhuǎn)向軸的上下凸緣盤的銷子與銷孔脫開，從而緩和了沖擊，吸收了沖擊能量，有效地減輕了駕駛員的受傷程度。 3.轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率很高，可達90%~95%，故操縱輕便，使用壽命長，工作平穩(wěn)、可靠。但其逆效率也很高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤。而齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量輕，制造方便，操

38、縱靈敏度高，可靠性高，但傳動比較小且可逆式轉(zhuǎn)向器。因此，本實驗臺選用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 綜上所述，本實驗臺轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示： 表1轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)主要技術(shù)參數(shù) 項目 技術(shù)參數(shù) 方向盤直徑 400mm 轉(zhuǎn)向柱與方向盤連接三角花鍵 齒數(shù) 40個 模數(shù) 0.425mm 螺母直徑 M16 擰緊力矩 45N·m 動力轉(zhuǎn)向器 齒條工作行程 168mm 齒條可移動總行程 195mm 方向盤轉(zhuǎn)動總周數(shù) 3.08周 最小轉(zhuǎn)彎半徑 5.5m 空載時內(nèi)輪最大轉(zhuǎn)角 40°18′ 空載時外輪最大轉(zhuǎn)角 35°

39、36′ 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)設(shè)計 1.轉(zhuǎn)向搖臂 轉(zhuǎn)向搖臂是轉(zhuǎn)向器傳動副與轉(zhuǎn)向直拉桿之間的傳動件。轉(zhuǎn)向搖臂的大端用錐形三角細花鍵與轉(zhuǎn)向器中的搖臂的外端連接，其小端帶有球頭銷，以便與轉(zhuǎn)向直拉桿作空間鉸鏈連接。 2.轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向直拉桿是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂之間的傳動桿件。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而且因懸架彈性變形而相對車架跳動時，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動。因此為了不發(fā)生運動干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈。 3.轉(zhuǎn)向橫拉桿 轉(zhuǎn)向橫拉桿是轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的底邊。它由橫拉桿體和旋裝在兩端的橫拉桿接頭組成。其中球頭銷的尾部與梯形臂相連。上下球頭座用聚甲醛制成，有很好的耐磨性。 2.

40、3 實驗臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計 液壓助力系統(tǒng)設(shè)計 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將發(fā)動機輸出的部分機械能轉(zhuǎn)化為壓力能，并在駕駛員控制下，對轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)或轉(zhuǎn)向器中某一傳動件施加不同方向的輔助作用力，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)以實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的一系列裝置。 1.液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 常壓式液壓助力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向油泵，而且在轉(zhuǎn)向油泵不運轉(zhuǎn)的情況下有保持一定的動力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)。而常流式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，油泵壽命長，工作壓力低，不易泄露，消耗功率也較少，目前應(yīng)用較為廣泛。 因此，本實驗臺液

41、壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 2.轉(zhuǎn)向控制閥 滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥的結(jié)構(gòu)簡單，工藝性較好，布置方便；而轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥的靈敏度高，工作可靠，密封件少，結(jié)構(gòu)更為先進，因此目前得到廣泛的應(yīng)用。 根據(jù)比較，本實驗臺液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥。 3.轉(zhuǎn)向油罐及轉(zhuǎn)向液壓泵 轉(zhuǎn)向油罐的作用是貯存、濾清和冷卻助力油。一般轉(zhuǎn)向油罐單獨安裝，也有和轉(zhuǎn)向油泵安裝在一起的。轉(zhuǎn)向液壓泵是液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力源。其功用是將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動轉(zhuǎn)向動力缸工作的液壓能傳給轉(zhuǎn)向動力缸。轉(zhuǎn)向液壓泵通常安裝在把發(fā)動機的前端。轉(zhuǎn)向液壓泵的形式有4中：滾柱式、葉片式、轉(zhuǎn)子式和齒輪式。它們的工作原理

42、都是利用容積的變化，把貯液罐眾多的油吸出，壓入油官中，從而形成流動的油流。油泵內(nèi)部通常設(shè)有流量控制閥和安全閥。 本實驗臺之所以選擇齒輪泵為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供液壓油是因為結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量輕，制造方便，自吸力強，操縱靈敏度高，可靠性高，成本低。 2.4本章小結(jié) 本章首先概述液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_，同時提出試驗臺設(shè)計的目標，為后期實驗臺的制作指明方向，為實驗臺的調(diào)試作為參考指標。其次對機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)進行設(shè)計，機械系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)；液壓系統(tǒng)主要由儲液罐、油管、油泵和轉(zhuǎn)向控制閥組成。根據(jù)各部分機構(gòu)的優(yōu)缺點進行本實驗臺各部件的選擇，使轉(zhuǎn)向輕便，提高轉(zhuǎn)向的操縱性，以

43、提高實驗臺設(shè)計水平。 3 實驗臺的制作與調(diào)試 經(jīng)過前面兩章的分析和設(shè)計，本實驗臺所需要各部分零件和機構(gòu)的總成均已確定。本章將根據(jù)各機構(gòu)總成的分布方案先設(shè)計試驗臺臺架，然后根據(jù)各機構(gòu)的工作關(guān)系將其安裝在試驗臺臺架上，并且連接組裝起來。 3.1 試驗臺的制作 試驗臺臺架的制作 圖3-1 試驗臺架設(shè)計樣圖 試驗臺架設(shè)計如圖3-1所示，根據(jù)設(shè)計樣圖將方形鋼按照設(shè)計參數(shù)截取，然后按照設(shè)計樣圖進行焊接，焊接完成后對試驗臺臺架進行噴漆以防實驗臺臺架銹蝕。 實驗臺的組裝 本實驗臺的油泵采用齒輪泵，電機采用單相雙值電容電動機，型號：YL-90L4。 按照各機構(gòu)組件的工作關(guān)系，運動關(guān)系和先后順序

44、對試驗臺進行組裝，組裝時應(yīng)仔細檢查各組件的安裝方向，各個連接處一定要緊密連接，特別是液壓組件一定要防止漏油。其組裝完成示意圖如圖3-2所示。 圖3-2實驗臺示意圖 實驗臺的檢查 1.檢查系統(tǒng)密封性 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)密封性的檢查，應(yīng)在熱工況下進行。將轉(zhuǎn)向盤快速朝左、右兩側(cè)轉(zhuǎn)至極限位置，并保持不動，此時可產(chǎn)生最佳管內(nèi)壓力。目測檢查轉(zhuǎn)向控制閥、齒條密封（松開波紋管軟管夾箍，再將波紋管推至一旁）、葉輪泵、油管接頭是否有漏油現(xiàn)象，如有滲漏應(yīng)更換密封件。如果發(fā)現(xiàn)儲油罐中缺少ATF油時，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的密封性是否完好。當(dāng)轉(zhuǎn)向器主動齒輪不密封時，必須更換閥體中的密封環(huán)和中間蓋板上的圓形繩環(huán)。如果轉(zhuǎn)向器罩殼中的

45、齒輪齒條密封件不密封，ATF油液可能流入波紋管套里，此時，應(yīng)拆開轉(zhuǎn)向機構(gòu)，更換所有密封環(huán)。如油管接頭漏油，應(yīng)查找原因并重新接好。 2.檢查轉(zhuǎn)向油泵壓力 （1）將壓力表裝到連接管閥體和彈性軟管之間的壓力管中。 （2）起動電動機，快速關(guān)閉截止閥（關(guān)閉時間不超過5min），并讀出壓力數(shù)，表壓額定值為6.8～8.2MPa。如果沒有達到額定數(shù)值，就應(yīng)檢查壓力和流量限制閥是否完好。如不正常應(yīng)更換壓力和流量限制閥，或更換齒輪泵。 3.檢查系統(tǒng)壓力 當(dāng)啟動電動機工作時，打開壓力表節(jié)流閥，使轉(zhuǎn)向盤向左或右旋轉(zhuǎn)極限位置，同時讀出壓力表上的壓力。額定值表壓為6.8～8.2MPa。如果向左或右邊的額定值達不

46、到要求，就要修理轉(zhuǎn)向器或更換總成。 3.2 實驗臺的調(diào)試 實驗臺制作完成以后，要仔細檢查各個機構(gòu)總成的安裝位置和方向是否正確以及各個機構(gòu)之間的工作關(guān)系和運動關(guān)系是否正常。在確定各個機構(gòu)都能正常的工作和運動之后還要對試驗臺進行調(diào)試。調(diào)試可以分成三步進行，第一步對機械系統(tǒng)進行調(diào)式，機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試比較方便，只要各個部件之間不存在干涉就行。第二步對液壓系統(tǒng)進行調(diào)試，液壓系統(tǒng)是本實驗臺的重點，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是調(diào)試的關(guān)鍵所在，也直接影響試驗臺制作的成敗。第三步對試驗臺總體進行調(diào)試，這樣可以檢測出實驗臺的設(shè)計缺陷，以便彌補。 機械系統(tǒng)調(diào)試 機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)試也比較方便。仔細檢查機械組件

47、安裝的位置方向都正確后，轉(zhuǎn)動方向盤，看各連接件和傳動件的工作和運動是否正確，車輪的偏轉(zhuǎn)方向是否符合實驗臺設(shè)計的要求。如不符合要求，根據(jù)實際情況檢查相應(yīng)的機構(gòu)部件的安裝是否正確并進行相應(yīng)的調(diào)整。綜上所述，經(jīng)檢查調(diào)試本實驗臺制作時各部件安裝都正確。轉(zhuǎn)動方向盤時，各連接件和傳動件都能按照實驗臺設(shè)計要求進行工作和運動。 液壓系統(tǒng)的調(diào)試 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、是調(diào)試的關(guān)鍵所在。仔細檢查液壓元件、油泵、油罐和油管的連接，特別是液壓元件與油管的連接處，一定要連接緊密、密封性要好，不得出現(xiàn)漏油、漏緊、漏裝的現(xiàn)象。因為液壓系統(tǒng)的工作壓力高，一旦連接不好就會出現(xiàn)漏油，不安全、有污染。仔細檢查之后，接通電源，打開電

48、機開關(guān)，讓電機為油泵提供動力，此時轉(zhuǎn)動方向盤，進行左右轉(zhuǎn)向，如果感覺轉(zhuǎn)向輕便則液壓系統(tǒng)正常；如果轉(zhuǎn)向還是很沉重，則液壓系統(tǒng)有問題，需要進行檢查和檢修，直到轉(zhuǎn)向輕便為止。 總體調(diào)試 總體調(diào)試實際就是實驗臺實驗調(diào)試，機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)調(diào)試成功說明實驗臺的初步制作完成?？傮w調(diào)試其目的在于檢驗實驗臺能否完成設(shè)計時的實驗內(nèi)容，如果實驗臺總體調(diào)試成功的話說明此實驗臺是制作成功的，否則是失敗的。 1.轉(zhuǎn)向器總?cè)?shù)的測定 在方向盤上安裝轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀，順時針轉(zhuǎn)到底，讀取方向盤轉(zhuǎn)過的的角度并記錄，再逆時針測一次讀取角度并記錄。反復(fù)多次測量取平均值計算轉(zhuǎn)向器的總?cè)?shù)。實驗數(shù)據(jù)如下表所示；單位：度。 表2

49、轉(zhuǎn)向器總?cè)?shù) 1 2 3 4 5 順時針 510 511 509 499 505 逆時針 512 515 517 515 513 綜合 1022 1026 1026 1014 1018 平均值 1021 由測量數(shù)據(jù)經(jīng)計算轉(zhuǎn)向器的總?cè)?shù)為3.08圈。 2.自由間隙的測定 將轉(zhuǎn)向器的輸出端固定不動，將轉(zhuǎn)向測量儀安裝在方向盤上，在方向盤上施加一定轉(zhuǎn)矩，將方向盤依次沿順時針和逆時針轉(zhuǎn)動到最大能轉(zhuǎn)動的位置并記下轉(zhuǎn)向儀的數(shù)據(jù)，多次測量取平均值。實驗數(shù)據(jù)如下表所示；單位：度。 表3 自由間隙 1 2 3 數(shù)據(jù) 5.7 6.0 5

50、.9 平均值 5.87 3.轉(zhuǎn)向模擬實驗 本實驗臺進行轉(zhuǎn)向模擬實驗時，首先接通電源，打開電動機開關(guān)，使電動機工作為油泵提供動力。然后轉(zhuǎn)動方向盤進行轉(zhuǎn)向模擬實驗。也可以關(guān)閉電動機開關(guān)，油泵不工作，轉(zhuǎn)動方向盤，此時會感覺方向盤轉(zhuǎn)向沉重，吃力。這是因為道路阻力通過轉(zhuǎn)向傳動件給轉(zhuǎn)向齒輪施加了一個阻力力矩，所以感覺轉(zhuǎn)向吃力沉重。 3.3 本章小結(jié) 本章主要對試驗臺架進行設(shè)計焊接，對試驗臺進行組裝調(diào)試。這個過程比較復(fù)雜，在試驗臺制作時一定要注意安全，特別是焊接的過程。實驗臺臺架制作完成后要對臺架進行噴漆以防銹蝕。之后要對試驗臺進行組裝，組裝時按照工作順序和運動關(guān)系進行組裝。組裝完成后要對試驗臺

51、進行初步的檢查，以確定實驗臺組裝正確。最后，要對試驗臺進行調(diào)試，這是檢查實驗臺是否符合要求的關(guān)鍵，調(diào)試都沒有問題才能說明實驗臺是制作成功的。 4 液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_的試驗設(shè)計 本章將通過前面兩章機械系統(tǒng)的設(shè)計和液壓系統(tǒng)的設(shè)計，以及其結(jié)構(gòu)和工作原理分析，介紹所設(shè)計的實驗臺的預(yù)期目標、實驗內(nèi)容，以便后期安裝和調(diào)試。其目的在于驗證實驗臺系統(tǒng)的功能和可靠性。這樣可以進一步的對所設(shè)計的實驗臺進行優(yōu)化設(shè)計，提升試驗臺的設(shè)計水平，提高實驗臺系統(tǒng)的可靠性。 4.1液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_的內(nèi)容 4.1.1轉(zhuǎn)向器的圈數(shù)測定 轉(zhuǎn)向器的圈數(shù)在一定的程度上決定著汽車轉(zhuǎn)向性能，即汽車轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角度。齒輪與齒條嚙合

52、，齒輪所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)決定齒條橫向的位移，進而決定著轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角度。因此，同一規(guī)格和型號的轉(zhuǎn)向器一旦設(shè)計完成，其輸入端和輸出端的工作關(guān)系就已經(jīng)確定，無法更改。如果轉(zhuǎn)向器的圈數(shù)低于設(shè)計時的圈數(shù)，那么將直接導(dǎo)致齒條的橫向位移較小，轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角度也減小，從而使汽車的最大偏轉(zhuǎn)角度減小，汽車的轉(zhuǎn)向性能大大降低。所以轉(zhuǎn)向器的總?cè)?shù)的測定試驗是很重要的，它直接影響實驗臺的性能和可靠性。 在安裝時，將轉(zhuǎn)向器安裝在試驗臺臺架上，輸出端不加任何負載。將方向盤向任何一方打死，然后再緩慢的向另一端打死，在這一過程中記錄轉(zhuǎn)向器的圈數(shù)，即為轉(zhuǎn)向器的總?cè)?shù)。 4.1.2轉(zhuǎn)向器間隙的測定 轉(zhuǎn)向器的間隙是衡量汽車轉(zhuǎn)向性能

53、的一個重要參數(shù)。轉(zhuǎn)向器的間隙過大，將延長汽車轉(zhuǎn)向滯后的時間，從而大大的降低汽車轉(zhuǎn)向的靈敏度，影響汽車的操縱性能。轉(zhuǎn)向器的間隙過小，當(dāng)車輪遇到地面的沖擊時，很容易將沖擊傳遞給駕駛員，造成駕駛員的緊張，如果長時間這樣容易使駕駛員恐慌。因此，轉(zhuǎn)向器的間隙盡可能的適當(dāng)，這樣一來有利于緩沖路面的沖擊。 將轉(zhuǎn)向器的輸出端固定，方向盤居中。依次將方向盤施加一定的轉(zhuǎn)矩，依次向兩個方向轉(zhuǎn)動。測得的角度就是轉(zhuǎn)向器間隙形成的角度。 4.1.3轉(zhuǎn)向道路阻力模擬實驗 汽車轉(zhuǎn)向系的性能是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要參數(shù)，轉(zhuǎn)向道路阻力模擬實驗是本實驗臺重要試驗。目前測試汽車轉(zhuǎn)向道路阻力的試驗臺是汽車行業(yè)內(nèi)研究的熱點課題。

54、能夠精準的進行轉(zhuǎn)向道路阻力的模擬與仿真是試驗臺設(shè)計的關(guān)鍵所在。本節(jié)將介紹國內(nèi)外的模擬試驗臺及其優(yōu)缺點并進行模擬方案比較設(shè)計本實驗臺的模擬方案。 1.彈簧加載系統(tǒng) 彈簧加載系統(tǒng)是主要是利用彈簧的形變產(chǎn)生的阻力來模擬轉(zhuǎn)向時的道路阻力和方向盤回正時的回正力。這種裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但是彈簧產(chǎn)生的模擬阻力與其產(chǎn)生的形變量成正比，而且一旦彈簧選定，其彈性系數(shù)是不可更改，即其產(chǎn)生的模擬阻力是固定。因此不能模擬汽車在各種工況下的模擬阻力[25]。 2.軟件模擬系統(tǒng) 軟件模擬系統(tǒng)主要用電腦程序、各種力學(xué)模型以及各種工況環(huán)境條件進行模擬。這種方法簡單、易操作、靈敏度高，但成本非常高，一臺設(shè)備就得

55、幾萬塊甚至更高[25]。 3.電液伺服加載系統(tǒng) 電液伺服加載系統(tǒng)主要由傳感器、控制單元和執(zhí)行器組成，如圖4-1所示。 圖4-1 電液伺服加載系統(tǒng) 其中控制單元為電腦（ECU），執(zhí)行器為電液伺服閥。傳感器將收集到的各種信號傳遞給ECU，ECU分析處理信號并產(chǎn)生執(zhí)行指令傳遞給電液伺服閥，電液伺服閥受到指令后控制其流量，從而控制動力缸的運動實現(xiàn)加載。這種方法能夠精確的模擬轉(zhuǎn)向阻力[25]。 4.磁粉制動器加載系統(tǒng) 磁粉制動器加載系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向器、各種傳感器和磁粉制動器組成，如圖4-2所示。 圖4-2 磁粉制動加載系統(tǒng) 各種傳感器將收集到的信號傳遞給計算機，計算機分析處理這些信號并產(chǎn)生

56、執(zhí)行信號傳遞給磁粉制動器，磁粉制動器利用電磁原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)向器上從而實現(xiàn)加載的目的。 這種方案雖然可以模擬各種工況下的轉(zhuǎn)向阻力但是其缺點在于磁粉一旦受潮后將直接影響整個系統(tǒng)的性能和可靠性[25]。 5.液壓加載系統(tǒng) 液壓加載系統(tǒng)主要由加載裝置、轉(zhuǎn)向系總成、測試系統(tǒng)和各種傳感器組成，如圖4-3所示。加載裝置其模擬道路轉(zhuǎn)向阻力是由加載裝置直接向車輪提供。加載裝置中有測量軸荷的傳感器，其上端可以添加水泥和瀝青，以模擬不同的路面環(huán)境阻力。轉(zhuǎn)矩傳感器將轉(zhuǎn)向阻力傳遞給測試系統(tǒng)。這種模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作壓力高、易泄漏[25]。 圖4-3 液壓加載系統(tǒng) 6. 電機伺服加載系統(tǒng) 電機伺服加載

57、系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向搖臂上加一個負載力矩，此力矩是由伺服電機提供，用以模擬轉(zhuǎn)向阻力。模擬轉(zhuǎn)向時，采用脈寬制調(diào)節(jié)伺服電機的轉(zhuǎn)速并通過反饋控制保證加載的準確性。這種系統(tǒng)控制方便、精度高、調(diào)節(jié)靈活，系統(tǒng)的可靠性高，無污染[25]。 以上介紹了六種模擬轉(zhuǎn)向阻力的試驗臺并總結(jié)了它們各自的優(yōu)缺點，綜合考慮以上六種方案有的成本高，精度高，有的成本低精度差，筆者認為成本高和精度高的適合做汽車轉(zhuǎn)向系性能的檢測，但不適合本實驗臺模擬實驗。本實驗臺轉(zhuǎn)向阻力試驗不需要精確數(shù)據(jù)，只須區(qū)別有助力和沒有助力情況下轉(zhuǎn)向的輕便型即可。 本實驗臺進行模擬轉(zhuǎn)向阻力實驗時，首先關(guān)閉電機，不讓電機為油泵提供動力，這樣一來液壓助力系統(tǒng)就不工作

58、，此時轉(zhuǎn)動方向盤進行轉(zhuǎn)向時就會感覺轉(zhuǎn)向沉重。當(dāng)打開電機開關(guān)時，電機為油泵提供動力，液壓助力系統(tǒng)工作，此時若轉(zhuǎn)動方向盤進行轉(zhuǎn)向時就會感覺轉(zhuǎn)向十分輕便。這種實驗方案轉(zhuǎn)向阻力直接由車輪和地面的摩擦力產(chǎn)生，當(dāng)車輪的軸載荷越大時，轉(zhuǎn)向阻力也越大。 本實驗臺除了做以上實驗外還可以進行液壓助力轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)和原理的認識、轉(zhuǎn)向系的拆裝和維護等試驗。 4.2轉(zhuǎn)向系的拆裝實驗 方向盤和轉(zhuǎn)向柱的拆裝與檢查 1.轉(zhuǎn)向柱的拆卸 （l）向下按橡皮邊緣，撬出蓋板。 （2）取下喇叭蓋，拆卸喇叭按鈕及有關(guān)接線。 （3）拆下轉(zhuǎn)向盤緊固螺母，用拉器將轉(zhuǎn)向盤取下。 （4）拆下組合開關(guān)上的三個平口螺栓，取下開關(guān)。 （5

59、）拆下阻風(fēng)門控制把手手柄上的銷子，然后旋下手柄、環(huán)形螺母，取下開關(guān)。 （6）拆下轉(zhuǎn)向柱套管的兩個螺釘，拆下套管。 （7）將轉(zhuǎn)向柱上段往下壓，使上段端部法蘭上的兩個驅(qū)動銷脫離轉(zhuǎn)向柱下端，取出轉(zhuǎn)向柱上段。 （8）取下轉(zhuǎn)向柱橡膠圈，松開夾緊箍的緊固螺栓，拆下轉(zhuǎn)向柱下端。 （9）用水泵鉗旋轉(zhuǎn)卸下彈簧墊圈，卸下左邊的內(nèi)六角螺栓，旋出右邊的開口螺栓，拆下轉(zhuǎn)向盤鎖套。 2.轉(zhuǎn)向柱的檢查 檢查轉(zhuǎn)向柱有無彎曲、安全聯(lián)軸節(jié)有無磨損或損壞、彈簧彈性是否失效，如有則應(yīng)修理或更換新件。 3.轉(zhuǎn)向柱的安裝 安裝應(yīng)基本按拆卸的相反順序進行，但同時應(yīng)注意以下幾點： （1）轉(zhuǎn)向柱與凸緣管應(yīng)一起安裝，并用水泵鉗

60、連接起來。 （2）應(yīng)將凸緣管推止轉(zhuǎn)向機構(gòu)主動齒輪上，夾緊箍圈口應(yīng)向外，注意不可用手掰開夾箍。 （3）轉(zhuǎn)向柱管的斷開螺栓裝配時，應(yīng)將螺栓擰緊至螺栓頭斷升為止，然后擰緊圓柱螺栓。 （4）車輪應(yīng)處于直線行駛位置，轉(zhuǎn)向燈開關(guān)應(yīng)處在中間位置，才可裝轉(zhuǎn)向盤，否則在安裝轉(zhuǎn)向盤時，當(dāng)分離爪齒通過接觸環(huán)上的簧片時，有可能造成損壞。 （5）應(yīng)更換所有的自鎖螺母和螺栓，轉(zhuǎn)向支柱如有損壞，不能焊接修理。 動力轉(zhuǎn)向器的拆卸和安裝 1.動力轉(zhuǎn)向器的拆卸 （l）排放轉(zhuǎn)向液壓油（ATF潤滑油）； （2）拆下固定橫拉桿的螺母； （3）拆卸左前輪罩處的轉(zhuǎn)向器固定螺栓； （4）松開在轉(zhuǎn)向控制閥外殼上的高壓油管；

61、 （5）拆卸后橫板上固定轉(zhuǎn)向器的左邊自鎖螺母； （6）拆卸緊固齒條與轉(zhuǎn)向橫拉桿的螺栓； （8）拆卸緊固轉(zhuǎn)向小齒輪與下軸的螺栓，并使各軸分開； （9）拆卸防塵套。拆卸固定轉(zhuǎn)向控制閥外殼上回油軟管的泄放螺栓； （10）拆卸后橫板上轉(zhuǎn)向器的固定自鎖螺母； （11）取下轉(zhuǎn)向器。 2.動力轉(zhuǎn)向器的安裝 安裝時應(yīng)注意：油泵上和在轉(zhuǎn)向控制閥上固定泄放螺栓的密封環(huán)只要被拆卸，就應(yīng)該更換。 （l）安裝后橫板的轉(zhuǎn)向器，安裝自鎖螺母不必完全擰緊。 （2）在轉(zhuǎn)向油泵上安裝高壓和回油軟管，并用40N·m的力矩擰緊螺栓，并使用新的密封圈；安裝在左前輪罩上的轉(zhuǎn)向器固定螺栓，并用20N·m的力矩擰

62、緊螺母，安裝在后橫板上轉(zhuǎn)向器固定自鎖螺母，并且用40N·m的力矩擰緊螺母；把高壓管固定在轉(zhuǎn)向控制閥外殼上。 （3）用40N·m的力矩擰緊在后橫板上轉(zhuǎn)向器的固定螺母；安裝橫拉桿支架固定螺栓，并用45N·m的力矩擰緊；從車輛內(nèi)部把回油軟管安裝在轉(zhuǎn)向控制閥外殼上；安裝保護網(wǎng)（防塵套）；連接下軸，安裝固定螺栓并用25N·m的力矩擰緊；安裝踏板蓋。通風(fēng)管和儀表板 （4）安裝固定橫拉桿支架的自鎖螺母，并用45N·m的力矩擰緊。 （5）向儲油罐內(nèi)注入ATF油，直到達到標有“Max”處。決不要再使用已排出的ATF油。 （6）在斷開電源的情況下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤數(shù)次，以便把系統(tǒng)中存在的空氣排出，并補充ATF油，

63、使之達到標有“Max”處。 （7）打開電源，完全向左和右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，觀察油面高度，一直操作到油面穩(wěn)定在標有“Max”處為止。 3.轉(zhuǎn)向器齒輪密封圈的更換 （l）拆卸轉(zhuǎn)向器。把轉(zhuǎn)向器固定在臺虎鉗上，并拆卸彎曲棒的鎖銷； （2）拆卸轉(zhuǎn)向控制閥總成； （3）拆卸轉(zhuǎn)向控制閥外殼的密封圈； （4）使用專用工具VW065和塑料鉚頭，把新的密封圈安裝在轉(zhuǎn)向控制閥外殼上。 4.轉(zhuǎn)向油泵的更換 （1）轉(zhuǎn)向油泵的拆卸 l）拆卸油泵上回油軟管的高壓軟管的泄放螺栓，排放ATF潤滑油； 2）拆卸轉(zhuǎn)向油泵前支架上的張緊螺栓； 3）拆卸轉(zhuǎn)向油泵后支架上的固定螺栓； 4）松開轉(zhuǎn)向油泵中心支

64、架上的固定螺母和螺栓； 5）取下油泵。 5.轉(zhuǎn)向油泵的安裝 轉(zhuǎn)向油泵安裝順序與拆卸順序相反。轉(zhuǎn)向油泵安裝完畢后應(yīng)調(diào)整轉(zhuǎn)向油泵V形帶的張緊度，并加注ATF油液。 （1）轉(zhuǎn)向油泵V形帶的調(diào)整 1）松開轉(zhuǎn)向油泵支架上的后固定螺栓 2）松開專用螺栓的螺母 3）通過張緊螺栓把V形帶繃緊，當(dāng)壓在V根帶中間處，皮V形帶應(yīng)有10mm撓度為合適。 4）擰緊專用螺栓的螺母。擰緊轉(zhuǎn)向油泵支架上的固定螺栓。 （2）儲油罐的拆卸 松開儲油罐的安裝支架螺栓和儲油罐進油、回油軟管夾箍，從臺架上拆下儲油罐 4.3液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_常見故障與排除 液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_常見故障與排除見表4所示。 表4

65、液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_常見故障與排除 故障現(xiàn)象 故障原因 故障排除方法 轉(zhuǎn)向沉重 1.轉(zhuǎn)向器故障 齒輪軸上無單列向心軸承或滾針軸承調(diào)整、安裝過緊或已損壞 補償彈簧力過大，或齒條變形量過大 轉(zhuǎn)向器潤滑不良 轉(zhuǎn)向柱彎曲或轉(zhuǎn)向柱管凹陷 檢查調(diào)整或更換 調(diào)整或更換 添加潤滑油 校正或更換 2轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)故障 轉(zhuǎn)向傳動橫拉桿球鉸配合過緊，潤滑不良 橫拉桿彎曲 懸架支柱變形過大或轉(zhuǎn)向臂變形過大 調(diào)整，加注潤滑油 校正或更換 更換 3其他原因 前輪定位失準 輪胎氣壓偏低 前輪軸承過緊 檢查調(diào)整前輪定位 充

66、足氣壓 檢查調(diào)整潤滑 轉(zhuǎn)向盤自由行程過大 齒輪與齒條嚙合間隙過大 球鉸磨損嚴重配合松曠 橫拉桿與支架配合松曠 調(diào)整 檢查調(diào)整 檢查調(diào)整 轉(zhuǎn)向不靈敏操縱不穩(wěn)定 轉(zhuǎn)向器松動 齒輪與齒條嚙合間隙變大 球鉸磨損松曠 輪轂軸承松曠 懸架系統(tǒng)變形或松曠 前輪定位失準 檢查緊固 檢查調(diào)整補償彈簧 檢查調(diào)整 檢查調(diào)整 檢查調(diào)整 檢查調(diào)整 高速擺振（轉(zhuǎn)向盤抖動） 前輪不平衡 前輪輪輞發(fā)生拱曲變形 傳動機構(gòu)松曠 減振器損壞 懸架彈簧彈性不足或斷裂 前輪定位失準 傳動軸彎曲動不平衡過大 轉(zhuǎn)向器松動 平衡前輪 更換輪輞 檢查調(diào)整 更換減振器 更換彈簧 檢查調(diào)整 更換 檢查緊固 動力轉(zhuǎn)向沉重或助力不足 油泵V形帶松弛 儲油罐油面過低 油泵壓力不足 壓力控制粘結(jié) 外泄漏過大 內(nèi)泄漏過大 轉(zhuǎn)向軸襯套太緊 前懸架變形 液壓系統(tǒng)內(nèi)有空氣 調(diào)整V形帶張緊度 補充液壓油至規(guī)定高度 檢修油泵 檢修壓力控制閥，必要時更換 找出泄漏處修理 找出泄漏處，修理或更換零件 檢修或更換 修理 排除 動力轉(zhuǎn)向裝置噪聲 油泵