動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0

動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介

及工作原理

二OO九年三月三十日動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0目錄

第一部分：動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概況

第二部分：動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類和功能

第三部分：動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)

第四部分：動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的工作原理

第五部分：動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析

第六部分：結(jié)束語

動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0第一部分

動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概況動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0

由于汽車載重量和自重的增加，汽車在轉(zhuǎn)向過程中所需克服的前輪阻力也將隨著前橋負(fù)荷相應(yīng)增加，從而要求加大作用在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力，使駕駛員感到轉(zhuǎn)向沉重。當(dāng)前橋負(fù)荷已經(jīng)達(dá)到某一數(shù)值后，僅僅依靠人力來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向就非常費(fèi)力。為使駕駛員操縱輕便和提高車輛的機(jī)動(dòng)性，目前最有效的方法是在汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中加裝轉(zhuǎn)向加力裝置，依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向助力泵，以液力來增大駕駛員操縱前輪轉(zhuǎn)向的力量。這樣，駕駛員就可以輕便靈活地操縱噸位較大的車輛，大大地減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了行駛安全性。一般把采用了轉(zhuǎn)向加力裝置的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱為“動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概況動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概況

目前國內(nèi)載重量在5噸以上的載重汽車、自卸車、變型車等全部都裝有轉(zhuǎn)向加力裝置?，F(xiàn)在，在豪華旅行車、中高檔轎車上，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置，從而大大提高了這些汽車的轉(zhuǎn)向輕便性和機(jī)動(dòng)性；部分農(nóng)用車、輕型汽車等也開始選裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，新技術(shù)的不斷使用，近年來，國外先進(jìn)的汽車企業(yè)紛紛推出電動(dòng)轉(zhuǎn)向。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0

第二部分動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類和功能動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類

按照動(dòng)力源形式分，可以分為液壓式、氣動(dòng)式和電動(dòng)式。液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照油液的流動(dòng)形式可以分為常流式和常壓式。目前大部分車型都采用常流式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。常流式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指在汽車行駛過程中，助力泵從油罐吸入油液，又被油泵排出，經(jīng)過轉(zhuǎn)向控制閥回到油罐，一直處以常流狀態(tài)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油泵常處在不工作狀態(tài)，所以油泵的壽命比較長、消耗的功率也小，在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類

常流式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器按照控制閥形式可以分為滑閥式和轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器；按照動(dòng)力缸、轉(zhuǎn)閥和轉(zhuǎn)向器的相互位置可以分為整體式和分置式；根據(jù)傳動(dòng)方式可以分為循環(huán)球式和齒輪齒條式。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類

我們主要介紹整體式循環(huán)球動(dòng)力轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。它集機(jī)械轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸、轉(zhuǎn)向控制閥于一體，和轉(zhuǎn)向助力泵、轉(zhuǎn)向油罐、橫直拉桿、球頭、油管等共同組成汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是汽車上的兩大保安件之一。轉(zhuǎn)向助力泵負(fù)責(zé)提供動(dòng)力源，而轉(zhuǎn)向器則是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0循環(huán)球動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置圖動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向器液壓系統(tǒng)布置圖動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置圖動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能

1、使用安全可靠

在動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮到汽車的安全性，必須保證汽車在各種惡劣的工況下都能安全行駛。一般在液壓加力裝置中，都采用了具有較大工作壓力和足夠流量的轉(zhuǎn)向助力泵，選用了合適直徑的動(dòng)力缸，提供足夠的推力，以保證汽車在惡劣的工況下能按一定的速度轉(zhuǎn)向行駛。為保證油泵安全工作，系統(tǒng)中設(shè)有安全閥，其開啟壓力既能滿足轉(zhuǎn)向加力的需要，又能保證油泵工作安全可靠，在油壓超過規(guī)定數(shù)值時(shí)自動(dòng)卸荷。當(dāng)輪胎突然爆破時(shí)，前輪會(huì)有向一側(cè)偏斜的傾向。由于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中動(dòng)力缸的阻力和分配閥在此時(shí)可以反向接通，將阻止車輪突然向一側(cè)偏移，保證行駛的安全。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能

2、轉(zhuǎn)向靈敏，操縱輕便

動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能按駕駛員的意圖輕便而迅速地使汽車轉(zhuǎn)向，使操作靈敏地放映到車輪上，從而保證了轉(zhuǎn)向靈敏、操縱輕便。動(dòng)力轉(zhuǎn)向的性能一般用轉(zhuǎn)向手力特性表示，即轉(zhuǎn)向手力和輸出載荷（用工作壓力代表）的關(guān)系曲線。典型的手力特性曲線如下圖所示。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能

該曲線表示了動(dòng)力轉(zhuǎn)向器隨著手力增加輸出載荷增大的不同情況。在低輸入手力和高輸入手力時(shí)，兩者輸出載荷增加的速度顯然是不同的。設(shè)計(jì)時(shí)要求在直線行駛位置附近，由于轉(zhuǎn)向阻力較小，希望外助力作用增加的小一些，機(jī)械轉(zhuǎn)向的程度相對(duì)大一些，使駕駛員在此小角度范圍轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)地面阻力變化的感覺更直接一些。在大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向阻力較大，希望外助力大一些，使駕駛員轉(zhuǎn)向輕便些，即此時(shí)輸出載荷應(yīng)明顯增加。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能

3、有道路感覺（路感效應(yīng)）

在裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的各種汽車，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能及時(shí)地把地面阻力的情況成正比例地反映到方向盤上，使駕駛員對(duì)道路變化情況心中有數(shù)，即有“路感”。轉(zhuǎn)向手力特性直接決定該動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的路感，路感的大小與轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，通常用轉(zhuǎn)向區(qū)段的路感強(qiáng)度值來表示。路感強(qiáng)度的定義為轉(zhuǎn)向手力增加單位值時(shí)相應(yīng)輸出載荷的變化量。在轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)中，可以通過改變扭桿的剛度和轉(zhuǎn)閥刃口的過流面積來調(diào)整轉(zhuǎn)向手力特性供用戶選用。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能

4、維持直線行駛，保證車輪自動(dòng)回正

汽車在行駛中能夠自動(dòng)維持直線運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)向后車輪能自動(dòng)回正，都是由汽車前輪定位保證的。裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種汽車，其液壓加力裝置不僅不妨礙前輪定位的功能，而且還有各種輔助裝置來維持汽車的直線行駛和保證車輪自動(dòng)回正。汽車在直線行駛時(shí)，路面的凹凸不平將引起閥的振動(dòng)，為保證動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制閥不因振動(dòng)而開啟，出現(xiàn)自行加力轉(zhuǎn)向的情況，在控制閥中都有使滑閥或轉(zhuǎn)閥自動(dòng)對(duì)中的彈性元件，如回位彈簧、扭桿等。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能

5、有隨動(dòng)作用動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)本身就是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，它能隨系統(tǒng)輸入訊號(hào)的變化而動(dòng)作。由于控制閥本身所具有的功能，即轉(zhuǎn)向手力和輸出載荷存在一定的關(guān)系，所以它總是能隨著輸入訊號(hào)的變化自動(dòng)地改變油泵供給動(dòng)力缸工作油壓的方向，隨著駕駛員的動(dòng)作按需要的方向和路面阻力的大小起轉(zhuǎn)向加力作用。這就是汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的隨動(dòng)作用。關(guān)于這一點(diǎn)，在后面將會(huì)有更詳細(xì)的述及。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0第三部分動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)

如圖所示，轉(zhuǎn)向器主要由殼體、轉(zhuǎn)向螺母、搖臂軸、轉(zhuǎn)向控制閥和一些密封件、標(biāo)準(zhǔn)件組成，殼體相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力油缸，轉(zhuǎn)向螺母即是螺母，又是活塞，又是齒條，承當(dāng)著液壓助力，把液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械力；搖臂軸則把機(jī)械力轉(zhuǎn)化為力矩輸出，帶動(dòng)橫直拉桿實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向控制閥負(fù)責(zé)油液的分配，按照駕駛員的意志負(fù)責(zé)提供車輪左轉(zhuǎn)向或右轉(zhuǎn)向的液壓能源，相當(dāng)于人的大腦指揮系統(tǒng)，是轉(zhuǎn)向器的核心部件，也是轉(zhuǎn)向器性能集中體現(xiàn)之所在。從機(jī)械結(jié)構(gòu)看，它是典型的二級(jí)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：第一級(jí)傳動(dòng)：由方向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向螺母的直線運(yùn)動(dòng)；第二級(jí)傳動(dòng)：由轉(zhuǎn)向螺母的直線運(yùn)動(dòng)，即齒條的移動(dòng)轉(zhuǎn)化為扇齒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而輸出力矩。根據(jù)人們駕駛車輛的習(xí)慣，減速范圍一般取16~24：1。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)

從液壓結(jié)構(gòu)看，它是典型的三位四通H型方向閥。汽車的行駛方向有三種：左轉(zhuǎn)向、直線行駛、右轉(zhuǎn)向，因此涉及到的油路也必須和汽車行駛要求相一致。它的油路有四個(gè)通道，一個(gè)是進(jìn)油通道P，一個(gè)是回油通道T，一個(gè)是左轉(zhuǎn)向通道A，一個(gè)是右轉(zhuǎn)向通道B。如圖所示：動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)（循環(huán)球動(dòng)轉(zhuǎn)分解圖）動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)（齒輪齒條分解圖）動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0第四部分動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

這里主要是介紹轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用原理。由上面的液壓結(jié)構(gòu)部分可以看出，當(dāng)汽車在直線行駛時(shí)（即中間位置時(shí)），轉(zhuǎn)向助力泵輸出的油液通過轉(zhuǎn)閥分配，四個(gè)油路通道全部接通，油液直接流回到轉(zhuǎn)向油罐，控制閥處于常開狀態(tài)。動(dòng)力缸兩腔無壓力差，轉(zhuǎn)向螺母保持靜止?fàn)顟B(tài)，搖臂軸不輸出力矩。如圖所示：動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理轉(zhuǎn)向器工作狀態(tài)圖動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理左轉(zhuǎn)向工作原理

如下圖所示，方向盤通過轉(zhuǎn)向管柱和閥芯連在一起，閥芯和螺桿通過扭桿連接在一起，螺桿和螺母以鋼球?yàn)閭鲃?dòng)介質(zhì)，以螺紋的方式進(jìn)行連接，螺母和搖臂軸以齒輪齒條嚙合的方式進(jìn)行連接，搖臂軸通過轉(zhuǎn)向垂臂、拉桿、轉(zhuǎn)向臂等和車輪連接。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

當(dāng)駕駛員向左轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，即給轉(zhuǎn)向器輸入了一個(gè)向左轉(zhuǎn)的信號(hào)。由于地面轉(zhuǎn)向阻力大，起初車輪、搖臂軸、轉(zhuǎn)向螺母、轉(zhuǎn)向螺桿均保持不動(dòng)，閥芯在外力（方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)力）的作用下，將克服扭桿的彈簧作用力，帶動(dòng)閥套產(chǎn)生角位移，使向左的油口打開，向右的油口關(guān)閉，這樣，來自油泵的液壓油通過左油口流到轉(zhuǎn)向器的下腔，由于地面阻力較大，在轉(zhuǎn)向螺母上產(chǎn)生一個(gè)較大的阻力，使下油腔的壓力持續(xù)升高，直到把轉(zhuǎn)向螺母推動(dòng)，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

這個(gè)過程是動(dòng)態(tài)的：車輪的轉(zhuǎn)向阻力越大，那么所需的壓力越高；車輪轉(zhuǎn)向阻力減小，那么在轉(zhuǎn)向螺母上產(chǎn)生的力也會(huì)減小，工作腔油壓也會(huì)相應(yīng)降低，降低到仍能維持車輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)為止。此時(shí)，另一腔的油液在轉(zhuǎn)向螺母的推動(dòng)下沿著回油通道回到轉(zhuǎn)向油罐。當(dāng)方向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在扭桿彈簧力的作用下，閥套回到中間位置，使兩腔壓力平衡，使車輪保持直線行駛。所以動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個(gè)典型的隨動(dòng)系統(tǒng)，所有的過程都是在動(dòng)態(tài)的情況下實(shí)現(xiàn)的。右轉(zhuǎn)向的原理和左轉(zhuǎn)向的原理相同。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0左轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)模擬圖動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器原理圖（左轉(zhuǎn)向）動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理齒輪齒條中間位置時(shí)的工作狀態(tài)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的幾個(gè)重要參數(shù)1、前橋負(fù)荷確定轉(zhuǎn)向器所適用的前軸負(fù)荷：根據(jù)半經(jīng)驗(yàn)公式：M=1/3×U×√G13/P其中：M：車輪轉(zhuǎn)向阻力矩

U：輪胎與地面的滑動(dòng)磨擦系數(shù)，一般取U=0.7G1：前軸負(fù)荷

P：前輪氣壓按照經(jīng)驗(yàn)公式，可以簡(jiǎn)化為：

M=0.7G1

轉(zhuǎn)向阻力矩M即為轉(zhuǎn)向器要求輸出的最大扭矩動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理2、傳動(dòng)比i

傳動(dòng)比是反映汽車轉(zhuǎn)向靈敏的一個(gè)重要參數(shù)。裝動(dòng)轉(zhuǎn)的卡車要求轉(zhuǎn)向不需要太靈敏，而輕型車和轎車要求轉(zhuǎn)向靈敏，所以，對(duì)它們的傳動(dòng)比要求不一樣。對(duì)于機(jī)械轉(zhuǎn)向器來說，傳動(dòng)比是轉(zhuǎn)向器的輸出力矩和輸入力矩的比值，傳動(dòng)比大，可以操舵省力，但傳動(dòng)效率降低，轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)將增多。傳動(dòng)比計(jì)算公式：循環(huán)球：i=πmz/pm:齒輪模數(shù)z:齒輪整園齒數(shù)

p：螺桿螺距動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理齒輪齒條的線角傳動(dòng)比公式

i=πmn×z/cosβγ

mn：齒輪模數(shù)

z:齒輪齒數(shù)

cosβγ：齒輪法向傾角齒輪齒條的線角傳動(dòng)比表示齒輪轉(zhuǎn)一圈齒條移動(dòng)的距離。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理3、流量Q

轉(zhuǎn)向助力泵必須提供給轉(zhuǎn)向器合適的流量，轉(zhuǎn)向器才能最有效地工作。流量選大了，系統(tǒng)背壓偏高，對(duì)轉(zhuǎn)向助力泵和系統(tǒng)的效率都非常不利，選小了，又會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重、轉(zhuǎn)向滯后等非常嚴(yán)重的影響。轉(zhuǎn)向油泵工作流量的選取是根據(jù)方向盤最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算的。先計(jì)算出滿足方向盤最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速所需的理論流量Q0，再確定實(shí)際需要的流量Q1。汽車方向盤的最大轉(zhuǎn)速n對(duì)于轎車來說，按1.5r/s計(jì)算，對(duì)于其他車輛來說按照1.25r/s計(jì)算。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

循環(huán)球轉(zhuǎn)向器所需流量計(jì)算公式：

Q0=60×T×N×SL/minT:轉(zhuǎn)向器的螺桿螺距一般來說，70缸徑以下的產(chǎn)品按9.525mm選取，70~80缸徑（含）的產(chǎn)品按11.5mm選取，85缸徑以上的按13.5mm選取。

N:轉(zhuǎn)向盤最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速

S:轉(zhuǎn)向器的助力缸徑

Q1=(1.5~2)Q0+Q2

經(jīng)驗(yàn)公式

Q1:實(shí)際需要的流量L/minQ2:

轉(zhuǎn)向器允許的內(nèi)泄漏值。一般規(guī)定≤15%

Q1動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

舉例計(jì)算解放151六平柴轉(zhuǎn)向器所需的流量：與解放151六平柴相配套的轉(zhuǎn)向器的助力缸徑100mm，螺桿螺距13.5mmQ0=60×1.25×13.5×1/4×3.14×1002/106=7.95L/min≈8L/minQ1=(1.5~2)×8+Q2Q2=

0.15Q1

Q1=14~18.8L/min

取Q1=16L/min可以滿足轉(zhuǎn)向器的供油要求。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

齒輪齒條動(dòng)轉(zhuǎn)所需流量的計(jì)算公式理論流量計(jì)算公式：

Q0=60×1.5r/s×i×△S/106L/mini：線角傳動(dòng)比，表示方向盤轉(zhuǎn)一圈齒條移動(dòng)的距離△S：有效缸徑：△S=1/4×π×（D12－D22)D1:缸筒直徑（mm)D2:齒條直徑(mm)Q1=(1.5~2)Q0+Q2

經(jīng)驗(yàn)公式

Q1:實(shí)際需要的流量L/minQ2:

轉(zhuǎn)向器允許的內(nèi)泄漏值。一般規(guī)定≤15%

Q1動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

舉例計(jì)算配捷達(dá)轎車的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的流量計(jì)算：該轉(zhuǎn)向機(jī)的相關(guān)參數(shù)：

Mn=1.75Z=8βγ=9deg

缸筒直徑D1=37.5mm齒條直徑D2=22mm

代入公式計(jì)算

Q0=2.9L/minQ1=(1.5~2)Q0+0.15Q1

計(jì)算出Q1=5~6.8L/min

實(shí)際選取流量為6L/min,是比較合理的。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

對(duì)于雙橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還需要根據(jù)整車的配置情況，進(jìn)行系統(tǒng)流量分析：雙橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除滿足轉(zhuǎn)向器的供油量外，還必須滿足隨動(dòng)轉(zhuǎn)向助力器（簡(jiǎn)稱隨動(dòng)器）的供油需要。隨動(dòng)器的流量計(jì)算方式參照液壓缸的流量計(jì)算。現(xiàn)在有很多轉(zhuǎn)向器，不論單雙橋都適用，裝雙橋車的時(shí)候只需要把隨動(dòng)器接口打開就行了。所以哪怕是同一型號(hào)的方向機(jī)，它所選配的助力泵未必是相同的，所以一定要根據(jù)整車的情況，明確裝車狀態(tài)，才能選擇合適流量的助力泵。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理4、壓力P

壓力的選取從本質(zhì)上來說并沒有多大的意義。只是針對(duì)國內(nèi)的狀況，超載現(xiàn)象層出不窮，所以主機(jī)廠在用戶的反饋下，屢屢提出系統(tǒng)壓力需要提高。其實(shí)，前橋的負(fù)荷和轉(zhuǎn)向器的缸徑選取有關(guān)，壓力高無非是承載能力高一點(diǎn)罷了。以前曾流行高壓技術(shù)的研究，但現(xiàn)在也偃旗息鼓，未見動(dòng)靜，也就是說，研究高壓技術(shù)沒有實(shí)質(zhì)上的意義。常規(guī)的循環(huán)球轉(zhuǎn)向器壓力一般取10~15MPa，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器一般取8MPa左右，這個(gè)范圍內(nèi)的壓力基本能滿足車輛的原地轉(zhuǎn)向需要。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理

壓力取高，對(duì)轉(zhuǎn)向器本身沒有多大的影響，但對(duì)泵的影響比較大。這一點(diǎn)主要是體現(xiàn)在方向打死舵的情形。國外的轉(zhuǎn)向器都有行程限位閥，而國內(nèi)很多產(chǎn)品都沒有裝，有些哪怕是裝了，產(chǎn)品質(zhì)量也難以保證，無法保證在即將到達(dá)極限位置時(shí)轉(zhuǎn)向器能夠卸荷，這樣將會(huì)使油泵的壓力和油溫急劇升高，這將嚴(yán)重加劇轉(zhuǎn)向泵的磨損并提早損壞。所以壓力越高，系統(tǒng)的可靠性就越差。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0第五部分動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析

轉(zhuǎn)向器的拆裝修理必須在規(guī)定的清潔條件下，以及必須要有一定修理技能的人員還要依據(jù)于一定的工具和設(shè)備才能完成。因此一般來說不允許不具備條件的單位進(jìn)行拆裝和修理，而且轉(zhuǎn)向器作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的終端執(zhí)行單元，一般情況下并不一定是它的問題，因此有必要對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式進(jìn)行分析并逐一排查。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析1)助力泵故障

通過試驗(yàn)判斷助力泵的泵壓達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，顯然方向沉重與此有關(guān)。首先應(yīng)檢查流量控制閥與閥座的嚙合面、安全閥鋼球是否封閉不嚴(yán)。如果是流量閥或安全閥泄漏，可通過研磨的方法修復(fù)。其次再檢查安全閥的彈簧是否失效。這點(diǎn)可通過在彈簧后面加墊片的方法檢查，如果在彈簧后面增加一墊片后，最大泵壓有明顯增加，說明彈簧失效。如果這兩個(gè)部位都無問題，則應(yīng)拆卸解體助力泵，觀察葉片泵的腔壁是否磨損和拉傷。因腔壁拉傷會(huì)使高、低壓腔相通，從而造成壓力建立不起來。一般拉傷的原因都是油臟所至。如果方向突然沉重，則應(yīng)檢查是否是泵軸斷裂所致。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析2)轉(zhuǎn)向器故障

通過檢查如果發(fā)現(xiàn)是轉(zhuǎn)向器助力油壓較低時(shí)，說明方向重的原因在轉(zhuǎn)向機(jī)。此時(shí)應(yīng)請(qǐng)專業(yè)廠家來進(jìn)行修理。一般來講轉(zhuǎn)向機(jī)故障大部分是由于活塞、缸筒拉傷、或是活塞上密封圈損壞造成活塞兩腔相通，使助力壓力不能有效地建立。此外，活塞圓周面上的各種密封圈、轉(zhuǎn)向螺桿上的密封圈破損，也會(huì)造成高壓卸荷，而使助力壓力降底。

3)缺油，系統(tǒng)有空氣

如果轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)缺油，造成系統(tǒng)內(nèi)有空氣，此時(shí)不僅轉(zhuǎn)向沉重，而且在轉(zhuǎn)向時(shí)還有噪音。此時(shí)按說明書上闡述的加油與放氣程序進(jìn)行排氣即可。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析4)儲(chǔ)油罐內(nèi)回油濾清器堵塞

儲(chǔ)油罐內(nèi)回油濾清器長期不保養(yǎng)、更換，造成堵塞，使液壓油循環(huán)不暢，造成回油背壓增大，同樣會(huì)使方向沉重。5)兩側(cè)方向都沉重。

如果遇有方向沉重的故障，特別是向兩側(cè)打方向都沉重，應(yīng)當(dāng)從兩個(gè)方面去查找原因：一方面查找機(jī)械轉(zhuǎn)向部分的原因，如果機(jī)械部分沒有問題，再查找動(dòng)力轉(zhuǎn)向方面的原因。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析

引起轉(zhuǎn)向沉重機(jī)械方面的原因主要在于轉(zhuǎn)向節(jié)。長時(shí)間不保養(yǎng)，使轉(zhuǎn)向立柱和襯套嚴(yán)重缺油、磨損甚至燒蝕，都會(huì)引起方向沉重。因此在保養(yǎng)時(shí)，必須向轉(zhuǎn)向立柱空腔內(nèi)注滿潤滑脂，而且每次注油時(shí)需用千斤頂將前橋支承起來，要注到立柱上、下兩支承面都有潤滑脂擠出為止，此時(shí)說明主銷與襯套間已注滿滑脂。轉(zhuǎn)向立柱的平面止推軸承如果嚴(yán)重磨損，或是損壞，也會(huì)造成方向重的故障。

機(jī)械部分的故障可以用眼觀察轉(zhuǎn)向立柱、轉(zhuǎn)向節(jié)的外觀和用搬動(dòng)前輪來感受一下前輪左、右擺動(dòng)的阻力來檢查。如果通過檢查轉(zhuǎn)向機(jī)械部分沒有問題，那么顯然是轉(zhuǎn)向助力部分產(chǎn)生故障。我們可以通過上面介紹的方法，即迅速又準(zhǔn)確地查出引起方向重故障的部位，然后通過拆檢，查明故障的原因。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析6)單邊轉(zhuǎn)向沉重

在實(shí)際中往往發(fā)生向一個(gè)方向轉(zhuǎn)向輕快，而向另一個(gè)方向轉(zhuǎn)向沉重的故障，這一般是由于負(fù)責(zé)密封一側(cè)高壓腔的密封件漏損所至。倒如轉(zhuǎn)向螺桿密封圈、活塞圓周上油道密封圈等。

還有一種情況應(yīng)當(dāng)注意，那就是轉(zhuǎn)向沉重，一側(cè)的限位閥封閉不嚴(yán)。封閉不嚴(yán)可能是調(diào)整不當(dāng)，使該限位閥大部分在常開位置，或是閥與閥座封閉不嚴(yán)，更多的情況是限位閥上兩個(gè)“0”型密封圈失效所致。

有的時(shí)候會(huì)發(fā)生向某一方面轉(zhuǎn)向時(shí)從頭至尾都很輕，而向另外一個(gè)方面打方向時(shí)，開始很輕，每打到某一個(gè)位置，方向就突然沉重。這種故障一般來講是由于該方向的限位閥調(diào)整不當(dāng)，使車輪還沒有到極限位置時(shí)，限位閥就打開卸荷，此后方向立刻沉重。遇有此故障只要將限位閥的位置重新調(diào)整就行了。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析7)轉(zhuǎn)向時(shí)有異響

轉(zhuǎn)向時(shí)有異響一般是機(jī)械部分，例如主銷與襯套損傷、立柱止推軸承損壞等造成。檢查時(shí)可以左、右打方向，觀察響聲的部位進(jìn)行拆檢。8)轉(zhuǎn)向時(shí)有噪音

轉(zhuǎn)向時(shí)有“吱、吱”的噪音，嚴(yán)重時(shí)轉(zhuǎn)向高壓油軟管都抖動(dòng)，這顯然是缺油進(jìn)空氣所致。按照說明書所述放空氣的方法將空氣排凈，故障自然消除。9)快速打方向沉重

在轉(zhuǎn)向時(shí)如果慢慢打方向，方向還輕。如果在急轉(zhuǎn)彎時(shí)快速打方向，方向立刻就重。這說明在快速打方向時(shí)，助力泵的有效排量不夠，助力油對(duì)油缸高壓腔的補(bǔ)充還跟不上活塞的運(yùn)動(dòng)，助力油壓得不到建立，因而反映轉(zhuǎn)向沉重的故障。這類故障主要在助力泵。如果助力泵流量控制閥泄漏、彈簧失效以及泵葉片與腔室表面嚴(yán)重磨損都會(huì)造成這種現(xiàn)象。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器功能簡(jiǎn)介及工作原理0動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障模式分析10)方向回位較困難

一般車輛都有轉(zhuǎn)向自動(dòng)回位的功能。液壓助力的汽車，由于液壓阻尼的作用，自動(dòng)回位的功能有所減弱，但還應(yīng)保持一定的自動(dòng)回位的能力。如果回位時(shí)，也要象轉(zhuǎn)向時(shí)那樣施力，就說明回位功能有故障。這種故障一般都發(fā)生在轉(zhuǎn)向機(jī)械部分。例如轉(zhuǎn)向節(jié)主銷與襯套缺油而燒損、轉(zhuǎn)向橫、直拉桿接頭缺油而銹蝕、方向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)聯(lián)接的操縱軸萬向節(jié)缺油或別勁以及轉(zhuǎn)向機(jī)的轉(zhuǎn)向軸