转向系统设计规范

转向系统设计规范--甘晓珍 转向系统设计规范 1 1 规规范范 本规范介绍了转向系统的设计计算、匹配、以及动力转向管路的布置。 本规范适用于天龙系列车型转向系统的设计 2.2.引用标准：引用标准： 本规范主要是在满足下列标准的规定（或强制）范围之内对转向系统设计和 整车布置。 GB 17675-1999GB 17675-1999汽车转向系基本要求 GB11557-1998GB11557-1998防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定 GB 7258-1997GB 7258-1997机动车运行安全技术条件 GB 9744-1997 GB 9744-1997载重汽车轮胎 GB/T 6327-1996 GB/T 6327-1996载重汽车轮胎强度试验方法 《《汽汽车车标标准准汇汇编编》》 第五卷 转向 车轮 3.3.概述：概述： 在设计转向系统时，应首先考虑满足零部件的系列化、通用化和零件设计 1 转向系统设计规范--甘晓珍 的标准化。先从《产品开发项目设计定义书》上猎取新车型在设计转向系统所 必须的信息。然后布置转向传动装置，动力转向器、垂臂、拉杆系统。再进行 拉杆系统的上/下跳动校核、与轮胎的位置干涉校核，以及与悬架系统的位置干 涉、运动干涉校核。最小转弯半径的估算，方向盘圈数的计算。最后进行动力 转向器、动力转向泵，动力转向油罐的计算与匹配，以满足整车与法规的要求； 确定了动力转向器、动力转向泵，动力转向油罐匹配之后，再完成转向管路的 连接走向。 4 4 车辆类型：车辆类型： 以 EQ3386 8 ×4 为例，6×4 或 4×2 类似 5 5 杆系的布置：杆系的布置： 根据《产品开发项目设计定义书》上所要求的、车辆类型、车驾宽、高、 轴距、空/满载整车重心高坐标、轮距、前/后桥满载轴荷、最小转弯直径、最 高车速、发动机怠速 、最高转速，空压机接口尺寸，轮胎规格等，确定前桥的 吨位级别、轮胎气压、花纹等。考虑梯形机构与第一轴、第二轴、第三轴、第 四轴之间的轴距匹配及各轴轮胎磨损必需均匀的原则，确定第一前桥、第二前 桥内外轮转角、第一垂臂初始角、摆角与长度、中间垂臂的长度、初始角、摆 角，确定上节臂的坐标、长度等 确定的参数如下 第一、二轴选择 7 吨级规格 轮胎型号：12.00-20 、轮胎气压 0.74Mpa 、花纹 第一轴 外轮转角 35 °；内轮转角 44 ° 2 转向系统设计规范--甘晓珍 第二轴外轮转角 29 °； 内轮转角 34 ° 第一轴上节臂参数 上节臂球销坐标 上节臂有效长度 垂臂参数 垂臂长度 315mm ，中间球销长度 187mm （接中间拉杆） ，初始角向后 2° 第二轴上节臂参数 上节臂球销坐标 上节臂有效长度 中间垂臂参数 中间垂臂长度 330 mm （接第二直拉杆） ，中间球销长度 230mm （接中间拉杆） ， 中间球销长度 269.5mm （接助力油缸活塞） ，初始角向后 6° 上述主要参数确定后，便可布置转向机支架、第一直拉杆、第二直拉杆、中间拉杆。 设计转向机支架时，第一要考虑支架的强度，第二要支架的刚度，第三要考虑支架 的铸造工艺性。转向机支架可以用有限元进行优化设计，在因为支架的强度与刚 度影响到整个转向系统的性能。支架的强度与刚度不足，会引起前轮摆振、前轮 转向反映迟钝、方向盘自由间隙大。另外，还要考虑转向机的安装工艺性与维修 方便性，使转向机的安装螺栓有拧紧空间及便于拆卸。 设计第一/第二直拉杆时，要考虑下列问题：保证车轮右转极限位置时，直拉杆与轮 胎有 10mm 的间隙，直拉杆与减振器有 10mm 的间隙，直拉杆前后球销摆角不超过 12°，直 拉杆与制动气室有 10mm 的间隙等；保 证车轮左转极限位置时，直 拉杆不 3 转向系统设计规范--甘晓珍 与转向机及转向机支架等另部件干涉，直拉杆前后球销摆角也不超过 12°。 还保 证车轮上下跳动 100mm 时，直拉杆前后球销摆角不超过 15°。 当然，还要考虑直 拉杆的制造工艺性，使设计的直拉杆容易制造。最后还要对直拉杆进行强度、稳 定性校核。 设计中间拉杆时，要考虑下列问题：保证车轮左/右转至极限位置时，中间拉杆不与 周围的另部件干涉，中间拉杆前后球销摆角不超过 12°。 该车型为双前桥，杆系 另部件多，而且运动关系较复杂，如果制造水平低，杆系长度公差较大的话，则 会引起第一与第二桥不对中，因此，应把中间拉杆设计成长度可调式，以弥补制 造缺陷带来的不足。当然，也考虑中间拉杆的制造工艺性，使设计的中间拉杆容 易制造。最后同样要对中间拉杆进行强度、稳定性校核。 6 6 前轮上跳干涉量计算前轮上跳干涉量计算 布置拉杆系统时，要保证前悬架和转向拉杆的运动协调。在采用钢板弹簧的 情况下， 当前轮相对于车身上下跳动时， 转向上节臂与直拉杆相连的球销中心， 一方面随着前桥沿着弹簧主片所决定的轨迹运动， 同时又要随着垂臂球销中心 运动。 如果这两种运动的轨迹偏差较大， 一方面在不平路面时会引起前轮摆振， 一方面，在紧急制动时由于弹簧的纵向扭曲，会引起前轮跑偏。按 TRW 规定: 当车轮上跳 100 时， 干涉量不大于 7mm ， 车轮下跳 100mm 时， 干涉量不大于 15mm 。 如果不考虑两前桥之间的相互影响， 双前桥的干涉量计算与单前桥的计算方法 相同，单独计算每个前桥的干涉量便可。计算结果如下 4 转向系统设计规范--甘晓珍 弹簧当量杆半径 R=612mm 弹簧当量杆角度 θ=7.86 ° 第一轴： 当前轮上跳（DZ）100mm或下跳（DZ）100mm ，相应的干涉量（DX） 如下： DZ DX 100 -5.54 90 -4.66 80 -3.86 -80 -0.9 -90 -1.36 -100 -1.92 第二轴： 当前轮上跳（ DZ）100mm 或下跳（ DZ）100mm ，相 下： DZ DX 100 2.12 90 2.23 80 2.27 -80 -7.04 -90 -8.29 -100 -9.63 应的干涉量（ DX）如 5 转向系统设计规范--甘晓珍 可以看出，杆系的布置满足 TRW 要求。 7 7 转弯半径估算转弯半径估算 转弯半径与第一轴的梯形机构及梯形机构与杆系的匹配有关。要尽量使所有 轮胎产生纯滚动和最小的磨损。因为轮胎有侧偏现象，目前，轮胎侧偏刚度等 有关参数欠缺，转弯半径只能作近似估算，然后用实验验证。 第一轴梯形机构的计算 梯形臂球头坐标（-170 ，882.1 ，-110.0 ） 梯形臂有效长度 m=175mm 梯形底角 76.27 ° 梯形臂两球头中心距 1764.2mm 通过计算机优化设计，当内轮转 44°时 外轮相应转 35° 最小转弯半径 Rmin 可按下式计算： L 1 L 2 L 3 0.35L 3R min