乘用車轉(zhuǎn)向液壓助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析【包含CAD圖紙】

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工作中期檢查表 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè) 機(jī)械制造 班級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師職稱 題目名稱 乘用車轉(zhuǎn)向液壓助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析 題目來源 科研 企業(yè) E 其它 課題名稱 題目性質(zhì) E 工程設(shè)計(jì) E 理論研究 科學(xué)實(shí)驗(yàn) 軟件開發(fā) 綜合應(yīng)用 其它 資料情況 1、選題是否有變化 有 E 否 2、設(shè)計(jì)任務(wù)書 E 有 否 3、文獻(xiàn)綜述是否完成 E 完成 未完成 4、外文翻譯 完成 E 未完成 由 學(xué) 生 填 寫 目前研究設(shè)計(jì)到何階段、進(jìn)度狀況： 1. 完成了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的分析及確定 2. 轉(zhuǎn)向器，分配閥的分析及確定 3. 完成了轉(zhuǎn)向小齒輪的設(shè)計(jì) 4. 完成了液壓缸設(shè)計(jì) 5. 完成了儲油罐工程圖 由 老 師 填 寫 工作進(jìn)度預(yù)測（按照任務(wù)書中時(shí)間計(jì)劃） 提前完成 按計(jì)劃完成 拖后完成 無法完成 工作態(tài)度（學(xué)生對畢業(yè)論文的認(rèn)真程度、紀(jì)律及出勤情況）： 認(rèn)真 較認(rèn)真 一般 不認(rèn)真 質(zhì)量評價(jià)（學(xué)生前期已完成的工作的質(zhì)量情況） 優(yōu) 良 中 差 存在的問題與建議： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 建議檢查結(jié)果： 通過 限期整改 緩答辯 系意見： 簽名： 年 月 日 注：1、該表由指導(dǎo)教師和學(xué)生填寫。 2、此表作為附件裝入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋存檔。 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論 文 題 目： 乘用車轉(zhuǎn)向液壓助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析 學(xué)號：2007964307 姓名：高龍 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指 導(dǎo) 教 師： 朱石沙 教授 系主任： 周友行 教授 一、主要內(nèi)容及基本要求： 1.認(rèn)識汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成、功能；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向動力缸；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向小齒輪；認(rèn)識轉(zhuǎn)閥的工作原理；認(rèn)識汽車轉(zhuǎn)向油管結(jié)構(gòu)原理；設(shè)計(jì)一款用于1.5排量汽車的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 2. 液壓缸，轉(zhuǎn)閥儲油罐和轉(zhuǎn)閥設(shè)計(jì)圖紙各一份 2.外文翻譯一篇，不少于2000單詞， 3.設(shè)計(jì)說明書一份。 二、重點(diǎn)研究的問題 轉(zhuǎn)向小齒輪，轉(zhuǎn)向液壓缸的設(shè)計(jì)分析 三、進(jìn)度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 相關(guān)資料與文獻(xiàn)查閱 3月1 日——3月24日 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即小齒輪設(shè)計(jì) 3月24日——4月10日 3 液壓系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì) 4月10日——4月25日 4 液壓系統(tǒng)閥體確定和液壓缸設(shè)計(jì) 4月26日——5月15日 5 儲油罐設(shè)計(jì) 5月15日——5月25日 6 設(shè)計(jì)說明書整理 5月26日——5月30日 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1． 姜繼海：液壓傳動（第四版），哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006年； 2． 劉鴻文：材料力學(xué)（第4版），高等教育出版社，2003年； 3． 濮良貴：機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版），高等教育出版社，2006年； 4． 周良德：現(xiàn)代工程圖學(xué)， 湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000年； 5． 張利平、鄧鐘明：液壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊，機(jī)械工業(yè)出 6．吳宗澤，羅圣國：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)守則（第3版），高等教育出版社，2006年 7．周恩濤，徐學(xué)新：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)原器件選型守則，機(jī)械工業(yè)出版社2007年 8．臧克江：液壓缸，化學(xué)工業(yè)出版社，2009年 9．趙月靜，寧辰校：液壓實(shí)用回路360例，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年 10.成大先：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，第四版第四卷，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年 11.黃迷梅：液壓氣動密封與泄漏防治，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年 論文 題 目： 專 業(yè)： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 題 目： 乘用車轉(zhuǎn)向液壓助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011年5月30日 開題報(bào)告 題 目 乘用車轉(zhuǎn)向液壓助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析 姓 名 學(xué)號 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班級 二班 指導(dǎo)教師 職稱 教授 填寫時(shí)間 2011年3 月 20 日 2011年3月  說 明 1．根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告》，由指導(dǎo)教師簽署意見，系主任批準(zhǔn)后實(shí)施。 2．開題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報(bào)告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．本報(bào)告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于2000字。 5．開題報(bào)告檢查原則上在第2～4周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開題檢查后，應(yīng)寫一份開題情況總結(jié)報(bào)告。 6. 填寫說明： (1) 課題性質(zhì)：可填寫A．工程設(shè)計(jì)；B．論文；C. 工程技術(shù)研究；E.其它。 (2) 課題來源：可填寫A．自然科學(xué)基金與部、省、市級以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托課題；C．校級基金課題；D．自擬課題。 (3) 除自擬課題外，其它課題必須要填寫課題的名稱。 (4) 參考文獻(xiàn)不能少于10篇。 (5) 填寫內(nèi)容的字體大小為小四，表格所留空不夠可增頁。 開題報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師 職 稱 所在系 工程系 課題來源 導(dǎo)師擬定 課題性質(zhì) 工程設(shè)計(jì) 課題名稱 乘用車轉(zhuǎn)向液壓助力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及分析 一、選題的依據(jù)、課題的意義及國內(nèi)外基本研究情況 課題的依據(jù)及意義 ： 汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車的關(guān)鍵部件，汽車的安全性和舒適性由其直接體現(xiàn)，其性能的優(yōu)良直接影響人們的一起評價(jià)的好壞，隨著人們對汽車的中和要求越來越高以及國內(nèi)技術(shù)的欠缺，建立想干產(chǎn)業(yè)基地，加大研發(fā)投入意識亟待解決的問題。 （1）通過學(xué)習(xí)乘用車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，了解撐握一般液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)思路，液壓系統(tǒng)中的計(jì)算，液壓元件的結(jié)構(gòu)。培養(yǎng)正確分析、解決問題的能力。 （2）綜合運(yùn)用液壓傳動課程以及相關(guān)的課程知識和生產(chǎn)實(shí)踐去對此次液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行分析和解決。同時(shí)，進(jìn)一步加深鞏固已學(xué)知識。 （3）通過計(jì)算和繪圖，學(xué)會和運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和手冊，培養(yǎng)初步設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的技能。 （4）進(jìn)一步了解液壓件的制造工藝，學(xué)習(xí)掌握計(jì)算機(jī)的操作，CAD繪圖以及各種機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的綜合知識。 國內(nèi)外基本研究情況： 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在齒輪齒條機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，20世紀(jì)50年代末沙基諾發(fā)明了轉(zhuǎn)發(fā)式液壓動力轉(zhuǎn)向，及控制中的閥芯以旋轉(zhuǎn)的形式來控制油路，對比之前的滑閥已有很大改進(jìn)，于是大量運(yùn)用各種車輛上。伴隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性，舒適性提出了更高的要求，現(xiàn)在大多采用電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，但主體功能部分仍為液壓系統(tǒng)，1988年日本鈴木公司開始應(yīng)用，之后，國際各大汽車零部件公司都以此此立項(xiàng)為研發(fā)重點(diǎn)，都取得了技術(shù)突破得以大量生產(chǎn)，已經(jīng)遙遙領(lǐng)先國內(nèi)相關(guān)研究。 二、研究內(nèi)容、預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案和主要措施 二、研究內(nèi)容、預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案和主要措施 （一）研究的主要內(nèi)容 本課題研究基于轉(zhuǎn)閥式齒輪齒條液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，對其進(jìn)行閥體及動力缸的設(shè)計(jì)分析，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)。 1， 對系統(tǒng)油路進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，做有效的改進(jìn)。 2， 對閥體進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。 3， 對小齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì) 4， 根據(jù)系統(tǒng)相關(guān)條件對動力缸進(jìn)行設(shè)計(jì)。 5， 儲油罐設(shè)計(jì) （二）課題的研究目標(biāo) 作出相關(guān)重要部件工程圖包括動力缸，閥體，油缸，小齒輪 （三）關(guān)鍵理論技術(shù)，指標(biāo) 1．汽車最大轉(zhuǎn)向力矩在原地轉(zhuǎn)向時(shí)，助力系統(tǒng)必須滿足此時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便型要求，原地轉(zhuǎn)向阻力力矩Tw= μ/3 √(G^3/P), G=M/N(其中u為摩擦因數(shù)，一般取u=0.7；軸向載荷G；輪胎標(biāo)準(zhǔn)氣壓P=0.8Mpa;汽車總質(zhì)量M；軸數(shù)N)。但是這是經(jīng)驗(yàn)公式，為安全起見，取安全系數(shù)S=1.52，則轉(zhuǎn)向力矩T’=Tw*S. 2.有推薦值轉(zhuǎn)向盤操縱力不大于Fh=30~50N,但在10N以下就很輕便，故方向盤上轉(zhuǎn)力矩Th=Fh*Dh/2(Dh為轉(zhuǎn)向盤直徑)。故最大助力轉(zhuǎn)矩Tmax=T’-Th 3．可得齒條上的最大作用力F=Tmax/rg(rg為小齒輪半徑)。 4．根據(jù)液壓泵的壓力標(biāo)準(zhǔn)系列，初步選定需要的的最高工作壓力Pmax，計(jì)算出助力缸活塞實(shí)際作用面積S=F/Pmax, S=π/4 (D^2-d^2 )(其中D為助力缸內(nèi)徑，d為活塞桿直徑)。原后根據(jù)現(xiàn)有的系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步確定。 5．對于油泵，一般要求當(dāng)油泵輸出量最大時(shí)，滿足方向盤不低于1r/s，小汽車最大取1.5，國內(nèi)普遍用1.25r/s計(jì)算。 活塞速度V=2n*1.25 d_1/2(d1為小齒輪直徑) 6．轉(zhuǎn)向器所需流量一般有動力缸活塞有效作用面積和最大轉(zhuǎn)向速度決定，近似為動力缸容積隨時(shí)間變化的函數(shù)加上動力裝置及轉(zhuǎn)向器內(nèi)的泄流量Q2(一般為0.9L/min) 當(dāng)然也可以由容積效率求取。 理論流量等于活塞速度 乘以有效作用面積Q0=V*60*S *〖10〗^(-6) ，則泵實(shí)際流量Q1=1.52Q0+Q2. 7．需要的液壓功率P_y=QI*Pmax 輸入扭矩T1=(Pmax*q)/(2n*η_m ) (η_m泵與電機(jī)之間的機(jī)械效率，一般取0.91) 8，查閱相關(guān)文獻(xiàn)：①方向盤作用力不大于30~50N。液壓油密度0.9g/ mm^3 ②主要參數(shù)：滿載前軸負(fù)荷870kg.，轉(zhuǎn)盤直徑0.38m,最高壓力11.0MPa,齒條最大負(fù)荷6500N，排量1.5cm^3/r. （四）完成課題方案及措施嚴(yán)格按照時(shí)間分配執(zhí)行 三、主要特色及工作進(jìn)度 主要特色：以工程機(jī)械設(shè)計(jì)為藍(lán)本液壓缸采用雙作用雙桿式，提高穩(wěn)定性與可靠性。 進(jìn)度：（1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備及前期工作 （開題報(bào)告） 3月1 日——3月24日 查閱相關(guān)文獻(xiàn)：①方向盤作用力不大于30~50N。液壓油密度0.9g/ mm3 ②主要參數(shù)：滿載前軸負(fù)荷870kg.，轉(zhuǎn)盤直徑0.38m,最高壓力11.0MPa,齒條最大負(fù)荷6500N，排量1.5cm3/r,前輪型號205/60R15. （2）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即小齒輪設(shè)計(jì)并完成工程圖 3月24日——4月10日 （3）液壓系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì) 4月10日——4月25日 壓力系統(tǒng)詳細(xì)的結(jié)構(gòu)對比分析工作壓力的確定，電動機(jī)功率確定。 （4）液壓系統(tǒng)閥體確定和液壓缸設(shè)計(jì) 4月26日——5月15日 1。分配閥閥體選型確定 分配閥考慮兩種方案，一種是閥與閥體以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來控制油路的為轉(zhuǎn)閥式，另一種是閥與閥體以軸向移動方式控制油路的為滑閥。 對滑閥，轉(zhuǎn)閥進(jìn)行詳細(xì)的的結(jié)構(gòu)，功能分析，繪制所選工程圖（轉(zhuǎn)閥） 2．液壓缸參數(shù)確定（中期檢查） ①了解用途和動作要求，了解工作條件，確定最大行程，運(yùn)動速度或時(shí)間，安裝空間所要求的外形尺寸。 ②對液壓缸受力分析確定結(jié)構(gòu)形式（雙作用雙桿結(jié)構(gòu)） ③根據(jù)工作負(fù)載重力，摩擦力和慣性力確定確定行程各階段上 負(fù)載變化規(guī)律的參數(shù)。 ④由負(fù)載和工作壓力確定活塞直徑和活塞桿直徑及缸筒內(nèi)外徑校核各部分工作材料許用應(yīng)力 ⑤選擇缸蓋結(jié)構(gòu)形式并計(jì)算厚度強(qiáng)度 ⑥審定全部設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行補(bǔ)充 ⑦選擇密封結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)緩沖排氣和防塵裝置 ⑧繪制工程圖 （5）儲油罐設(shè)計(jì) 5月15日——5月25日 （6）整理編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 5月26日——5月30日 （7）答辯與資料歸檔 6月 1日——6月10日 四、主要參考文獻(xiàn)（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出） 1． 姜繼海：液壓傳動（第四版），哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006年； 2． 劉鴻文：材料力學(xué)（第4版），高等教育出版社，2003年； 3． 濮良貴：機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版），高等教育出版社，2006年； 4． 周良德：現(xiàn)代工程圖學(xué)， 湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000年； 5． 張利平、鄧鐘明：液壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊，機(jī)械工業(yè)出 6．吳宗澤，羅圣國：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)守則（第3版），高等教育出版社，2006年； 7．周恩濤，徐學(xué)新：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)原器件選型守則，機(jī)械工業(yè)出版社2007年； 8．臧克江：液壓缸，化學(xué)工業(yè)出版社，2009年； 9．趙月靜，寧辰校：液壓實(shí)用回路360例，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年； 10.成大先：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，第四版第四卷，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年； 11.黃迷梅：液壓氣動密封與泄漏防治，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年。 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系意見 系主任簽名： 年 月 日 院意見 教學(xué)院長簽名： 年 月 日 目錄 摘要 1 Abstract 2 第一章 汽車動力轉(zhuǎn)向系的類型和發(fā)展 3 1.1國內(nèi)外汽車轉(zhuǎn)向器的概述 3 1.2轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型及發(fā)展 4 第二章 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析 8 2.1常用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作原理 8 2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理 8 第三章 轉(zhuǎn)向器 11 3.1轉(zhuǎn)向器方案分析 11 3.2轉(zhuǎn)向小齒輪的設(shè)計(jì) 11 第四章 分配閥 14 4.1分配閥方案分析 14 4.2轉(zhuǎn)閥工作原理 14 4.3 工程圖見附圖3 16 第五章 液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 17 5.1 缸筒的內(nèi)徑D的計(jì)算 17 5.2 活塞桿的直徑d 18 5.3 液壓缸工作行程的確定 19 5.4 活塞的設(shè)計(jì) 19 5.5 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì) 19 5.6 端蓋的設(shè)計(jì) 19 5.7 缸筒壁厚的計(jì)算 19 5.8 液壓缸油口直徑計(jì)算 20 5.9 工程圖見附圖4 20 第六章 儲油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 6.1轉(zhuǎn)向油管結(jié)構(gòu)原理： 21 6.2工程圖見附圖5 21 第七章 其液壓部件設(shè)計(jì) 22 7.1 液壓泵的設(shè)計(jì) 22 7.2電動機(jī)的選擇 22 7.3管道尺寸確定 22 參考文獻(xiàn) 24 附錄：外文文獻(xiàn)及翻譯 25  摘要 汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車駕駛的一個(gè)重要部件。汽車的安全性和舒適性均由其直接體現(xiàn)，其性能的優(yōu)良直接影響人們對汽車好壞的評價(jià)，人們對汽車的操控性和舒適性及安全性的要求越來越高。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在吃方面顯示出了極大的優(yōu)越性。 為了降低駕駛員的勞動強(qiáng)度，提高轉(zhuǎn)向的靈活性和平穩(wěn)性，增加系統(tǒng)安全性，現(xiàn)代轎車多采用轉(zhuǎn)閥式齒輪齒條液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本文就此類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)并做了必要的分析，主要做了以下工作： 論文首先介紹了汽車助力系統(tǒng)國內(nèi)外基本狀況，類型及其發(fā)展，提出了此次設(shè)計(jì)要求所用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的選擇并進(jìn)行了分析。緊接著對液壓系統(tǒng)方案進(jìn)行了分析，對比通用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)方案，改進(jìn)得出自己的轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對其做出了詳盡的分析。以此為基礎(chǔ)分別對轉(zhuǎn)向器進(jìn)行方案分析和詳細(xì)設(shè)計(jì)，對轉(zhuǎn)閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓動力缸進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，儲油罐進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓油管，油泵和電機(jī)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和選型。各結(jié)構(gòu)模塊化獨(dú)立設(shè)計(jì)，相互配套。 關(guān)鍵詞：乘用車，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，液壓缸，轉(zhuǎn)閥，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，儲油罐  Abstract Automobile power steering system is an important component driving. Vehicle safety and comfort are the direct manifestation of the excellent performance of the car directly affect people's evaluation of good or bad, people handling and vehicle comfort and safety have become increasingly demanding. Hydraulic power steering system shown in eating great advantage. In order to reduce the driver's labor intensity and improve the flexibility and smooth steering, and increase system security, modern cars use more rack and pinion rotary valve-type hydraulic power steering system. In this paper, such a steering system was designed and made the necessary analysis, mainly to do the following work: Paper first introduces the basic situation of domestic and foreign automotive power systems, types and their development, the design put forward by the choice of steering system used and analyzed. Then the hydraulic system analysis program, compared to general-purpose hydraulic steering system program to improve the steering hydraulic system to draw its own structure, its made a detailed analysis. Respectively as the basis for program analysis and detailed steering design, structural design of the rotary valve, hydraulic power cylinder for the detailed design, structural design of storage tanks, hydraulic tubing, pump and motor parameter calculation and selection. The modular structure of independent design, support each other. Key words: passenger cars, hydraulic power steering system, hydraulic cylinder, rotary valve, rack and pinion steering, oil tank  第一章 汽車動力轉(zhuǎn)向系的類型和發(fā)展 1.1國內(nèi)外汽車轉(zhuǎn)向器的概述 國外對轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)己實(shí)現(xiàn)了汽車工業(yè)代表著一個(gè)國家制造業(yè)的發(fā)展水平， 世界經(jīng)濟(jì)大國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展無一不與汽車工業(yè)有著極為密切的關(guān)系川.當(dāng)代世界上 的最新技術(shù)與發(fā)展，首先在汽車上或汽車工業(yè)中得到推廣應(yīng)用.汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一套專門用來改變和恢復(fù)汽車行駛方向的專門機(jī)構(gòu)，是汽車穩(wěn)定，安全行駛的基本保證，駕駛者通過它來感知和操縱汽車。如何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車能按駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛，如何運(yùn)用最新的測試手段和方法好轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能分析和評價(jià)，始終是各汽車廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要課題. 傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，由 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。在20世紀(jì)SO年代，在將 二戰(zhàn)期間的裝甲車和重型貨車上的基于機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變化的動力轉(zhuǎn)向器改進(jìn)使 用在重型汽車和高級小客車上，并很快研制出重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、自行潤滑的動 力轉(zhuǎn)向器.據(jù)了解在全世界范圍內(nèi)，生產(chǎn)出來的汽車，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45% 左右，有繼續(xù)發(fā)展之勢;齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40%左右;蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10% 左右;其它型式的轉(zhuǎn)向器占5%.可見循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在穩(wěn)步發(fā)展，齒條齒輪式在 小客車上也有很大發(fā)展. 動力轉(zhuǎn)向器一般由機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上再加上一套轉(zhuǎn)向加力裝置，從而減輕駕駛 員操縱汽車轉(zhuǎn)向手力.提供輔助力的有液壓和電動機(jī)兩種形式，即使在同一類車 上，也有同時(shí)使用液壓式和電動式的。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器也由于與新的加力裝置結(jié)合 在一起而進(jìn)化為動力轉(zhuǎn)向器。汽車轉(zhuǎn)向器的研發(fā)也多在安全性，機(jī)動性，節(jié)能性 以及新的控制方式等方面展開.現(xiàn)代小型汽車多數(shù)采用了液壓動力轉(zhuǎn)向器，它除 具有操作輕便、轉(zhuǎn)向靈敏、安全可靠等性能以外，對小型汽車還具有噪聲低、污 染小、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn). 現(xiàn)今液壓動力轉(zhuǎn)向器(HPS)是以內(nèi)燃機(jī)作為動力的汽車動力轉(zhuǎn)向器的主流。 而隨著高級轎車在性能上對轉(zhuǎn)向器提出了更高的要求，助力可調(diào)，路感可調(diào)、環(huán) 保、耗能低、維護(hù)方便，國外80年代開始研發(fā)出電動式動力轉(zhuǎn)向器(EPS )，并 在越來越多的轎車和輕型車輛上成功使用.電動式動力轉(zhuǎn)向器優(yōu)于普通的動力轉(zhuǎn)向器，在助力可調(diào)方面具體表現(xiàn)為在不同車速下可通過轉(zhuǎn)向器的電子控制單元自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向盤的操作力.在低速行駛或車輛就位時(shí)，駕駛員只需用較小的操作力就能靈活進(jìn)行轉(zhuǎn)向;而在高速行駛時(shí)，則自動控制，使操作力逐漸增大，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定操縱。在能耗上，裝有電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛和裝有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛對比實(shí)驗(yàn)表明，在不轉(zhuǎn)向情況下、裝有電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛燃油消耗降低2.5%;在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油消耗降低了 5.5%。雖然這種轉(zhuǎn)向器具有很多優(yōu)點(diǎn)，在目前的技術(shù)水準(zhǔn)下仍然存在某些不足之處，例如助力較小等等;因此，目前液壓式動力轉(zhuǎn)向器仍然占據(jù)著很大的市場份額，其性能也在不斷地提高。還有一種新型的動力轉(zhuǎn)向器一電液式動力轉(zhuǎn)向器，結(jié)合電動式和液壓式動力轉(zhuǎn)向器兩者的優(yōu)點(diǎn)，這種動力轉(zhuǎn)向器具有良好的性能，但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前在普通車輛上仍然應(yīng)用較少.當(dāng)然電動動力轉(zhuǎn)向器是未來的發(fā)展趨勢。隨著電技術(shù)和控制理論的發(fā)展，一些研究人員做出大膽假設(shè)，將轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向車輪通過控制信號連接，就可以利用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的變增益特性補(bǔ)償整車轉(zhuǎn)向特性的變化，從而降低駕駛員的操縱負(fù)擔(dān)，改善人一車閉環(huán)系統(tǒng)性能.這種全新的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)就是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 我國的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風(fēng)汽 車用蝸桿銷式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定 的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn).目前解放、東風(fēng)也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換 型車上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。而中日合作的一氣光洋也大量生產(chǎn)轎車上使 用的齒輪齒條式的動力轉(zhuǎn)向器.國內(nèi)的電動式的轉(zhuǎn)向器還多處于研發(fā)階段。 從發(fā)展趨勢上看，國外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu) 是目前發(fā)展的方向.由于動力轉(zhuǎn)向器還是新的結(jié)構(gòu)，各國的生產(chǎn)廠家都正在組織 力量，大力開展試驗(yàn)研究工作，提高使用性能、減小總成體積、降低生產(chǎn)成本、 保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，以便逐步推廣和普及.本論文將以轉(zhuǎn)閥式齒輪齒條液壓動力轉(zhuǎn)向器為研究對象。 專業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)以專業(yè)廠為主、大力進(jìn)行試驗(yàn)和研究，大大提高了產(chǎn)品的 產(chǎn)量和質(zhì)量.其中日本的NSK公司的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器就以成本低、質(zhì)量好、產(chǎn) 量大，逐步占領(lǐng)日本市場，并向全世界銷售它的產(chǎn)品。德國的ZF公司也作為一 個(gè)大型轉(zhuǎn)向器專業(yè)廠著稱于世，其年產(chǎn)量為200多萬臺。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向 器生產(chǎn)廠，如美國的德爾福公司;英國BURM-AN公司都是比較有名的專業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷售面。專業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場上有競爭力. 1.2轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型及發(fā)展 1.2.1機(jī)械轉(zhuǎn)向系 機(jī)械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。 1-轉(zhuǎn)向盤；2-轉(zhuǎn)向器；3轉(zhuǎn)向萬向節(jié)；4-轉(zhuǎn)向傳動軸；5-轉(zhuǎn)向器；6-轉(zhuǎn)向搖臂；7-轉(zhuǎn)向直拉桿；8-轉(zhuǎn)向節(jié)臂；9左轉(zhuǎn)向節(jié)；10,12-梯形臂；11-轉(zhuǎn)向橫拉桿；13-右轉(zhuǎn)向節(jié) 圖1-1機(jī)械轉(zhuǎn)向系示意圖 圖1-1所示為機(jī)械轉(zhuǎn)向系哦組成和布置示意圖。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤1施加一個(gè)轉(zhuǎn)向力矩。該力矩通過轉(zhuǎn)向軸2、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)3和轉(zhuǎn)向傳動軸4輸入轉(zhuǎn)向器5。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向搖臂6，再經(jīng)過轉(zhuǎn)向直拉桿7傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)9上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂8，使左轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。為使右轉(zhuǎn)向節(jié)13及其支承的右轉(zhuǎn)向輪隨之偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，還設(shè)置7轉(zhuǎn)向梯形。轉(zhuǎn)向梯形由固定在左、右轉(zhuǎn)向節(jié)上的梯形臂10、12和兩端與梯形臂作球鉸鏈連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿n組成。 從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列部件和零件，均屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。由轉(zhuǎn)向搖臂至轉(zhuǎn)向梯形這一系列部件和零件（不含轉(zhuǎn)向節(jié)），均屬于轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)。 目前，許多國內(nèi)外生產(chǎn)的新車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中采用了萬向傳動裝置（轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸）。這有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等部件和組件的通用化和系列化。只要適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向萬向傳動裝置的幾何參數(shù)，便可滿足各種變型車的總布置要求。幾時(shí)在轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器同軸線的情況下，其間也可采用萬向傳動裝置，以補(bǔ)償由于部件在車上的安裝誤差和安裝集體（駕駛室、車架）的變形所造成的二者軸線實(shí)際上的不重合。 轉(zhuǎn)向盤在駕駛室安放的位置與各國交通法規(guī)規(guī)定車輛靠道左側(cè)還是右側(cè)通行有關(guān)。包括我國在內(nèi)的大多數(shù)國家規(guī)定車輛右側(cè)通行，相應(yīng)地應(yīng)將轉(zhuǎn)向盤安置在駕駛室左側(cè)。這樣，駕駛員的左方視野較廣闊，有利于兩車安全交會。相反，在一些規(guī)定車輛靠左側(cè)通行的國家和地區(qū)使用的汽車上，轉(zhuǎn)向盤則應(yīng)安置在駕駛室右側(cè)。 1.2.2動力轉(zhuǎn)向系 動力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動機(jī)動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在正常情況下，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(jī)通過動力轉(zhuǎn)向裝置提供的。但在動力轉(zhuǎn)向裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動力轉(zhuǎn)向系是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套動力轉(zhuǎn)向裝置而形成的。 對最大總質(zhì)量在12t以上的大型汽車而言，一旦動力轉(zhuǎn)向裝置失效，駕駛員通過機(jī)械傳動系加于轉(zhuǎn)向節(jié)的力遠(yuǎn)不足以使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。故這種汽車的動力轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)當(dāng)特別可靠。 圖1-2動力轉(zhuǎn)向系示意圖 圖1-2為一種液壓動力轉(zhuǎn)向系的組成和液壓動力轉(zhuǎn)向裝置的管路布置示意圖。其中屬于動力轉(zhuǎn)向裝置的部件是：轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸。當(dāng)駕駛員逆時(shí)針轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤（左轉(zhuǎn)向）時(shí)，轉(zhuǎn)向搖臂帶動轉(zhuǎn)向直拉桿前移。直拉桿的拉力作用于轉(zhuǎn)向節(jié)臂，并依次傳到梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿，使之右移。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿還帶動轉(zhuǎn)向控制閥中的滑閥，是轉(zhuǎn)向動力缸的右腔接通液面壓力為零的轉(zhuǎn)向油罐。轉(zhuǎn)向油泵的高壓油進(jìn)入轉(zhuǎn)向動力缸的左腔，于是轉(zhuǎn)向動力缸的活塞上受到向右的液壓作用力便經(jīng)推拉桿施加在轉(zhuǎn)向橫拉桿上，也使之右移。這樣，駕駛員施于轉(zhuǎn)向盤上很小的轉(zhuǎn)向力矩，便可克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩。 液壓動力轉(zhuǎn)向系 汽車轉(zhuǎn)向一直存在著“輕”與“靈”的矛盾。盡管，人們采用了變速比轉(zhuǎn)向器等手段，但始終不能從根本上解決這一矛盾。在20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)了液壓動力轉(zhuǎn)向技術(shù)，比較好的緩解了“輕”與“靈”的矛盾，符合人們對轉(zhuǎn)向輕便性更高的要求，在保證其他性能的條件下，能大大降低轉(zhuǎn)向盤上的手里，特別是原地轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤上的手力。于是又了液壓動力與電動助力兩類轉(zhuǎn)向系，這里研究液壓動力轉(zhuǎn)向系。 液壓動力轉(zhuǎn)向首先是在大型車輛上得到發(fā)展的，隨著當(dāng)時(shí)汽車裝載質(zhì)量的增加，在轉(zhuǎn)向過程中所需克服的前輪轉(zhuǎn)向阻力矩也隨之增加，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)前軸負(fù)荷增加到某一數(shù)值后，靠人力轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪就很吃力。為使駕駛員操縱輕便和提高車輛的機(jī)動性，最有效的方法就是在汽車轉(zhuǎn)向系中加裝轉(zhuǎn)向助力裝置，借助于汽車發(fā)動機(jī)的動力驅(qū)動油泵、空氣壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)等，以液力、氣力或電力增大駕駛員操縱前輪轉(zhuǎn)向的例句。使駕駛員可以輕便靈活地操縱汽車轉(zhuǎn)向，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了行駛安全性。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向器以外，尚需增加控制閥、動力缸、油泵、油罐和管路等。轎車對動力轉(zhuǎn)向的要求與重型車輛不完全相同。比如大型車輛對動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求較低，轎車則對噪聲要求很高，轎車還要求裝用的轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要更簡單、尺寸更小、成本更低等。但是重型車輛動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展無疑為轎車動力轉(zhuǎn)向技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。 開始階段液壓動力轉(zhuǎn)向的控制閥采用滑閥式，即控制閥中的閥芯以軸向移動來控制油路?；y式控制閥結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)工藝性好，操縱方便，宜于布置，使用性能較好。但是滑閥靈敏度不夠高，后來逐漸被轉(zhuǎn)閥代替。 20世紀(jì)50年代末沙基諾發(fā)明了轉(zhuǎn)閥式液壓動力轉(zhuǎn)向，即控制閥中的閥芯以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來控制油路。與滑閥相比，轉(zhuǎn)閥的靈敏度高、密封件少、結(jié)構(gòu)比較先進(jìn)。雖然由于轉(zhuǎn)向閥利用扭桿彈簧來使閥回位，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，特別是對扭桿的材質(zhì)和熱處理工藝要求較高。但是其性能相對于滑閥有很大改進(jìn)，達(dá)到令人滿意的程度，并且在齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中布置轉(zhuǎn)閥比較容易，目前在轎車及大部分重型汽車上的液壓動力轉(zhuǎn)向采用的均是轉(zhuǎn)閥式控制閥。 在大型汽車上裝備液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）減少駕駛員的疲勞強(qiáng)度。動力轉(zhuǎn)向可以減小作用在轉(zhuǎn)向 盤上的力，提高轉(zhuǎn)向輕便性。 （2）提高轉(zhuǎn)向靈敏度?？梢员容^自由地根據(jù)操縱穩(wěn)定性要求選擇轉(zhuǎn)向器傳動比，不會受到轉(zhuǎn)向力的制約。允許轉(zhuǎn)向車輪承受更大的負(fù)荷，不會引起轉(zhuǎn)向沉重問題。 （3）衰減道路沖擊，提高行駛安全性。液壓系統(tǒng)的阻尼作用可以衰減道路不平度對轉(zhuǎn)向盤的沖擊；另一方面，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，如果發(fā)生爆胎，將導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向盤難以把握，應(yīng)用動力轉(zhuǎn)向可以使駕駛員較容易把握轉(zhuǎn)向盤。 同時(shí)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也有不足： (1)選定參數(shù)完成設(shè)計(jì)之后，助力特性就確定了，不能進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。因此協(xié)調(diào)輕便型與路感的關(guān)系困難。低速轉(zhuǎn)向力小時(shí)，高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向力往往過輕、“路感差”，甚至感覺汽車發(fā)“飄”，從而影響操縱穩(wěn)定性；而按高速性能要求設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)，低速時(shí)轉(zhuǎn)向力往往過大。 (2)即使在不轉(zhuǎn)向時(shí)，油泵也一直運(yùn)轉(zhuǎn)，增加了能量消耗。 (3)存在滲油與維護(hù)問題，提高了保修成本，泄漏的液壓油會對環(huán)境造成污染。 (4)低溫工作性能較差。 隨著人們對汽車經(jīng)濟(jì)型、環(huán)保、安全性的日益重視以及大型汽車技術(shù)的發(fā)展，人們開始對液壓動力轉(zhuǎn)向存在的不足進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)出一些新型液壓動力轉(zhuǎn)向技術(shù)。這種技術(shù)上的改進(jìn)主要圍繞（1）、（2）點(diǎn)的不足。對第（1）點(diǎn)不足的主要改進(jìn)措施是將車速引入動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，得到車速感應(yīng)型助力特性，發(fā)展了兩種車速感應(yīng)型液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。一種是機(jī)械式，通過與調(diào)速器及變速器相連的泵來控制油壓閥，現(xiàn)在已經(jīng)很少采用；另一種是電子控制式，通過傳感器由EUC控制閥操作，現(xiàn)在用得比較多。對第（2）點(diǎn)不足，主要通過開發(fā)節(jié)能泵、提高系統(tǒng)的效率以及電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來加以改進(jìn)。 第二章 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析 2.1常用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作原理 汽車直線行駛時(shí)，方向盤保持不動，轉(zhuǎn)向器分配閥5處于中位常開，液壓泵卸載，液壓油直接回儲油罐。轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤，分配閥工作，壓力油子液壓泵出來，經(jīng)液壓控制集成元件，經(jīng)轉(zhuǎn)向分配閥5，進(jìn)入轉(zhuǎn)向缸6，由液壓缸推動轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向（如圖2-1） 1、3．過濾器 2．液壓泵 4．液壓控制集成元件 5．轉(zhuǎn)向器分配閥 6．轉(zhuǎn)向缸 7．單向閥 8．油箱 圖2-1：常用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作原理 2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理 該系統(tǒng)在原通用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上合理加設(shè)液控背壓閥，帶單向閥的節(jié)流閥，開式減壓閥，中位為“H”型的液控三位四通換向閥。當(dāng)分配閥工作時(shí)，背壓閥控制支路系統(tǒng)產(chǎn)生背壓，操作液控?fù)Q向閥，式液壓缸工作。帶單向閥的節(jié)流閥控制液控背壓閥進(jìn)出控制口流量。開始減壓閥使系統(tǒng)壓力隨轉(zhuǎn)向橋負(fù)荷上升當(dāng)高于低壓轉(zhuǎn)向器額定工作壓力時(shí)，使支路壓力保持恒定，保證轉(zhuǎn)向器壓力不超過工作壓力。三位四通換向閥起轉(zhuǎn)向分配閥的作用，控制方向與轉(zhuǎn)向器分配閥一致。 （1） 汽車直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向器分配法在中位，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)無負(fù)載。此時(shí)，液體經(jīng)過開式減壓閥5直接進(jìn)入轉(zhuǎn)向分配閥8后全部回油箱1，原因是：一是轉(zhuǎn)向器分配閥8的中位為“H”型，四個(gè)接口相連通，系統(tǒng)無建壓；二是開始減壓閥在系統(tǒng)無壓狀態(tài)無減壓作用，支路無節(jié)流。液控背壓閥7，液控?fù)Q向閥8和液壓缸處于非工作狀態(tài)。 （2） 汽車左轉(zhuǎn)向時(shí)。方向盤左轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向器分配閥8工作位置移到“平行”位置，壓力油接通到液控?fù)Q向閥9“平行”位置方向控制控制口，支路成封閉回路，迅速建壓到液控?fù)Q向閥9的閥芯開啟壓力，推動閥芯，使液控?fù)Q向閥9的工作位置移到“平行”位置。支路繼續(xù)升壓至液控背壓閥7開啟壓力，壓力油經(jīng)液控背壓閥7，經(jīng)過液控?fù)Q向閥9進(jìn)入液壓缸10。同時(shí)，壓力油經(jīng)過單向節(jié)流閥6進(jìn)入液控背壓閥7有桿腔，在保證液控?fù)Q向閥9的閥芯徹底移到換向位置前提下，緩緩?fù)苿渝F閥芯至最大開度，消除液壓油經(jīng)過液控背壓閥7時(shí)的壓力損失，并防止系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下發(fā)熱升溫。執(zhí)行系統(tǒng)壓力隨轉(zhuǎn)向橋的負(fù)載升壓，當(dāng)壓力超過減壓閥設(shè)定值時(shí)，減壓閥開始工作，保證轉(zhuǎn)向分配閥壓力恒定，不超載，大大提高了專項(xiàng)其可靠性。 （3） 汽車右轉(zhuǎn)向時(shí)。方向盤右轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向器分配閥8工作位置移到“交叉”位置，壓力油接通到液控?fù)Q向閥9“交叉”位置方向控制控制口，支路成封閉回路，迅速建壓到液控?fù)Q向閥9的閥芯開啟壓力，推動閥芯，使液控?fù)Q向閥9的工作位置移到“交叉”位置。其他元件液體工作特性與左轉(zhuǎn)完全相同。左右轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)換過程的關(guān)鍵特性：汽車在左右轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)換過程中轉(zhuǎn)向器分配閥9閥芯回到中位位置后，又移到任意一邊的瞬間，液控單向閥3閥芯在回位彈簧和單向節(jié)流閥6的作用下迅速釋放油液并關(guān)閉，使支路建壓，迅速控制液控?fù)Q向閥工作。 1.儲油罐 2.液壓泵 3.單向閥 4.儲能器 5。液控減壓閥 6.單向節(jié)流閥 7.液控背壓閥 8.轉(zhuǎn)閥 9.液控?fù)Q向閥 10.液壓缸 2-2系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理 第三章 轉(zhuǎn)向器 3.1轉(zhuǎn)向器方案分析 根據(jù)轉(zhuǎn)向器說用傳動副的不同，轉(zhuǎn)向器有多種。常見的有循環(huán)球式球面蝸桿渦輪式，蝸桿曲柄銷式和齒輪齒條式，決定了其效率特性及對角傳動比變化特性的要求。選用哪種效率的轉(zhuǎn)向器應(yīng)由汽車用途決定。經(jīng)常行駛在好的路面上的轎車和市內(nèi)用客車，可以采用正效率較高的，可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器以鋼球的滾動摩擦代替轉(zhuǎn)向螺桿和螺母間的滑動摩擦，操作輕便，傳動效率高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般用于高檔轎車和大型工程車輛。 蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器角傳動比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制，不適合工作條件。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低，正，逆效率都高，在大傳動比和裝有減震裝置的前提下能很好的滿足工作要求。 終上所述，本次設(shè)計(jì)選用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 3.2轉(zhuǎn)向小齒輪的設(shè)計(jì) 已知：齒輪齒數(shù)8，齒條齒數(shù)20，長度200mm. 1， 選擇材料，熱處理方式及許用應(yīng)力計(jì)算 （1）選擇材料及熱處理方式 小齒輪 材料：16Mn Cr5 熱處理方式：滲碳淬火。齒面硬度56—62HRC 齒條 材料：45號鋼 熱處理方式：表面淬火。齒面硬度56HHRC （2）確定許用應(yīng)力 接觸疲勞強(qiáng)度σH=σHlimZNSHmin 彎曲疲勞強(qiáng)度σF=σFlimYSTYNSFmin a． 確定SHmin和SFmin σHlim1=1500MPa σHlim1=1300MPa σFlim1=425MPa σFlim2=375MPa b.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)ZN和YN N=60ant=60*1*15*10*8*300=2.16*107 ZN=1.32 YN=1 c.計(jì)算許用應(yīng)力 取SHmin=1，SFmin=1.4 σH1=σHlim1ZNSHmin=1980MPa σH2=σHlim2ZNSHmin=1716MPa 取應(yīng)力修正系數(shù)YST=2 σF1=σFlim1YSTYNSFmin=607.14MPa σF2=σFlim2YSTYNSFmin=535.7MPa 1. 初選齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 （1） 選擇齒輪類型 由工作條件，選用斜齒圓柱齒輪和齒條傳動方案 （2） 選擇齒輪傳動精度等級 取精度等級為7級。 （3） 初選參數(shù) 安全系數(shù)Kt =1.4，螺旋角 β=14°，齒寬系數(shù) ?d=0.8，齒數(shù)z=8, 重合度系數(shù)Yε=0.7， 螺旋角影響系數(shù)Yβ=0.89 當(dāng)量齒數(shù)ZV=Z/cos3β=8.76 齒形系數(shù) YFS=5.6 (4)初步計(jì)算模數(shù)mnt 轉(zhuǎn)矩T1=Fh*L梯=35*160=5600N.mm 閉式硬齒面?zhèn)鲃?，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) mnt=32KtT1cos2βYεYβYFS ?dzσF 代入數(shù)據(jù)得1.140 (5)計(jì)算載荷系數(shù) K=KAKVKFαKFβ=1.25*1.1*1.2*1.2=1.98 (6)修正法向模量 mn= mnt3K Kt=1.28mm 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值取mn=2.5mm 2. 確定齒輪傳動主要參數(shù)和幾何尺寸 （1） 分度圓直徑 d=mnZ/cos β=20.49mm （2） 齒頂圓直徑 da=d+2ha=d+2mn(han*+xn)=25.49mm （3） 齒根圓直徑 df=d-2hf=d-2mn(han*+cn-*xn)=14.24mm （4） 齒輪齒寬 b=?d*d=16.392,圓整為17mm。 則齒輪齒寬B=b+10=27mm （5） 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 σH=ZHZEZεZβ2KT1bd2*μ+iμ 查得 區(qū)域系數(shù)ZH=2.45, 材料的彈性影響系數(shù) ZE=189.8MPa, Zε=0.8 ， Zβ=cosβ=0.985 計(jì)算得σH=941.55MPa<σH2 ， 故齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。  第四章 分配閥 4.1分配閥方案分析 查閱相關(guān)文獻(xiàn)知道分配閥有兩種結(jié)構(gòu)方案：分配閥中的閥與閥體以軸向移動方式來控制油路的稱為滑閥式，一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方式來控制油路的稱為轉(zhuǎn)閥式。 滑閥式分配閥結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)工藝性好，易于布置，適用性好，曾經(jīng)廣泛使用。 轉(zhuǎn)閥式與滑閥式比較，靈敏度更高，密封件少而且結(jié)構(gòu)先進(jìn)，這滿足了現(xiàn)在汽車的高速度與高安全性的要求。故本次設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)閥式。 4.2轉(zhuǎn)閥工作原理 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向控制閥安裝在轉(zhuǎn)向器的上端，如下圖所示，控制閥的主要機(jī)件與齒輪輸出軸11同軸，輸入軸2的上端通過花鍵與轉(zhuǎn)向中間軸的下“十”字軸萬向節(jié)軸相連。控制閥的進(jìn)油口8通過管路與轉(zhuǎn)向油泵的出油口相連，出油口9通過管路與儲油罐相同。轉(zhuǎn)向控制閥主要由閥體，轉(zhuǎn)閥，輸入軸組件，調(diào)整螺塞組建，軸承，密封件組成。 在圖中，控制閥閥體滑裝在殼體上部的孔中，在其外圓柱面上有3道較寬深的環(huán)槽和4道較淺窄的環(huán)槽。寬深的環(huán)槽是環(huán)形油槽，其底部均開有均勻的4個(gè)油孔，中間環(huán)形油槽與進(jìn)油口8連通，其底部的4個(gè)油孔較大，是進(jìn)油通道。兩側(cè)V—環(huán)形油槽的底部也有均布的4個(gè)直徑較小的油孔，是出油通道，左側(cè)V—環(huán)形油槽通過殼體內(nèi)設(shè)的油道16與動力缸左腔室相通，右側(cè)V—環(huán)形油槽通過殼體內(nèi)設(shè)的油道16與動力缸右腔室相通，淺窄的環(huán)槽是用于安裝密封圈組件的，4個(gè)密封圈組建18分別裝載4個(gè)環(huán)槽中，從而將3個(gè)寬深的環(huán)形油槽分隔開來。閥體的內(nèi)表面制有8條與兩端不慣通的縱向切槽，如圖，從而形成分別相間分布的8道縱槽和8道槽肩，它們與轉(zhuǎn)向外表面相應(yīng)縱槽和槽肩配合形成油液流通的間隙通道。在閥體的下部20裝有鎖銷15，它與斜齒輪輸出軸11相卡，20和11不能相互轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn)閥（與輸出軸一體）2的外圓柱與閥體20的內(nèi)孔滑動配合，間隙很小，配合精度很高，與閥體形成組件，不可單獨(dú)更換，它的外圓柱面上開有與閥體內(nèi)孔表面上對應(yīng)的8條布貫通的縱槽，并形成8道槽肩（如圖）。轉(zhuǎn)閥2上端與扭桿1之間裝有定位銷3，保證扭桿3與輸出軸2（轉(zhuǎn)閥）同步轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)閥2與扭桿之間有很大的間隙，用以流通回油的軸油。 輸入軸2，扭桿1和鎖定銷3組成輸入軸組件，輸入軸2為空心管形軸件，其上端外表面制有三角細(xì)花鍵，與轉(zhuǎn)向中間軸下端的“十”字軸萬向節(jié)相連。扭桿1具有較好的扭轉(zhuǎn)彈性，扭桿穿過輸出軸2中心孔，并用鎖定銷3與輸入軸固定，扭桿上部與輸入軸間有密封圈4密封，扭桿1的下端通過三角細(xì)花鍵與銅套12固連。銅套與斜齒輪輸出軸過盈配合。扭桿1，銅套13，斜齒輪輸出軸10，鎖定銷15，閥體20聯(lián)成一體，可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動。 鎖緊裝置10擰在轉(zhuǎn)向器殼體底部的螺紋底座孔中，輸入軸組件的上部通過深溝球軸承19支撐在殼體中心內(nèi)孔，輸出軸組件通過深溝球軸承14支承在殼體中心孔內(nèi)，從而使輸入，輸出軸組件實(shí)現(xiàn)了徑向定位，輸出軸11與鎖緊裝置10之間有密封圈組件112，輸入軸2與殼體9之間有密封圈組件5，以防泄露。 當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，駕駛員未轉(zhuǎn)動方向盤，此時(shí)轉(zhuǎn)閥+處于如圖2—3所示的中間位置。；來自轉(zhuǎn)向油泵出油口的高壓油從轉(zhuǎn)向器的進(jìn)油口進(jìn)入到閥體和轉(zhuǎn)閥之間。由于轉(zhuǎn)閥處于中間位置，所以油液就分別通過閥體和轉(zhuǎn)閥縱槽，槽肩形成的間隙流入閥體內(nèi)表面兩側(cè)的縱槽中，然后通過其槽底的油孔進(jìn)入閥體外圓柱面的下油環(huán)槽（圖中即左槽）和上油環(huán)槽（左槽）。下油環(huán)槽的油液通過殼體中的油道16與液控?fù)Q向閥左控制口相連，工作后使液壓油轉(zhuǎn)向動力缸左腔室相通，上有環(huán)槽的油液通過殼體中的油道17與液控?fù)Q向閥右控制端相連通，工作后使液壓油與轉(zhuǎn)向動力缸右腔室相通，這樣液控?fù)Q向閥左右控制端口壓力相等，不工作，液壓缸也不工作。此時(shí)，齒條一活塞既沒有受到斜齒輪輸出軸11所產(chǎn)生的軸向移動力，所以齒條—活塞也處于中間位置，轉(zhuǎn)向助力器不起作用。流入到閥體內(nèi)表面縱槽中的油液又經(jīng)過閥體，轉(zhuǎn)閥槽肩之間形成的間隙，流入轉(zhuǎn)閥縱槽底面油孔中，再流入轉(zhuǎn)閥2與扭桿1之間的空隙，最后經(jīng)轉(zhuǎn)閥上部通孔流入殼體上的油口9，流回轉(zhuǎn)向油泵儲油罐，從而形成常流式的油液循環(huán)。 圖：2-3轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)及閥芯剖面圖 1.扭桿 2轉(zhuǎn)閥 3鎖定銷 4密封圈 5密封圈組件 6.密封圈 7.出油口 8.進(jìn)油口 9.殼體 10.鎖緊裝置 11.斜齒輪輸出軸 12.密封組件 13.銅套 14深溝球軸承 15.卡鍵 16.通左液壓缸 17.通右液壓桿 18.密封圈 19.深溝球軸承 20.閥體 此時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)處于中間位置，儲油罐，轉(zhuǎn)向油泵，流量轉(zhuǎn)閥等組成供能裝置，輸出的油液流入轉(zhuǎn)閥進(jìn)油口進(jìn)入閥腔。由于轉(zhuǎn)閥處于中間位置，所有的液壓油流過轉(zhuǎn)閥，經(jīng)回油管流回儲油罐。由于這時(shí)幾乎不能產(chǎn)生油壓，動力缸活塞兩端壓力相等，故沒有轉(zhuǎn)向助力產(chǎn)生，轉(zhuǎn)向動力缸不工作。 汽車左轉(zhuǎn)向時(shí)。開始轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，在這種情況下，起初轉(zhuǎn)動方向盤的力矩不足以克服轉(zhuǎn)向阻力使斜齒輪輸出軸轉(zhuǎn)動，這樣閥體20也不轉(zhuǎn)動，作用在輸出軸2上的轉(zhuǎn)向力矩使扭桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，從而轉(zhuǎn)閥相對閥體逆時(shí)針轉(zhuǎn)過一定角度。此時(shí)，輸入軸在扭桿的作用下有向左轉(zhuǎn)動的趨勢，扭桿底部和輸出軸，閥體，鎖定銷15相連有同步轉(zhuǎn)動的趨勢。于是，轉(zhuǎn)閥幾乎關(guān)閉了通向液控?fù)Q向閥右控制端口的壓力油通道，開大了通向液控?fù)Q向閥左控制端口的通道，這樣就使得壓力油經(jīng)閥體，中間環(huán)槽，油孔，轉(zhuǎn)閥縱槽，進(jìn)入閥體左糟，然后經(jīng)過油孔進(jìn)入油道16聯(lián)通到液控?fù)Q向閥左端，液控?fù)Q向閥左邊的壓力上升，閥芯向右移動；與此同時(shí)，由于轉(zhuǎn)閥相對閥體的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，打開了液控?fù)Q向閥右端與轉(zhuǎn)閥回油孔之間的通道，這樣液控?fù)Q向閥右端的油液經(jīng)油道17，閥體右槽，油孔，轉(zhuǎn)閥縱槽，油孔回到扭桿與轉(zhuǎn)閥之間的間隙，經(jīng)油孔，通道9流回儲油罐，與此同時(shí)液控?fù)Q向閥回油口與液壓缸右腔相連通，液壓缸右腔的壓力下降。液壓缸活塞桿右移，齒條右移，轉(zhuǎn)向助力效果明顯。 當(dāng)駕駛員停止轉(zhuǎn)動后，在慣性力的作用下斜齒輪不可能立馬停止轉(zhuǎn)動，閥閥體將相對閥芯逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，使其相對位置又回到中位狀態(tài)，液壓缸左右腔壓力恢復(fù)平衡，轉(zhuǎn)向動作停止。 汽車右轉(zhuǎn)向時(shí)。轉(zhuǎn)閥的工作與左轉(zhuǎn)相似，只是由于轉(zhuǎn)向方向相反，閥體與轉(zhuǎn)閥的相對位置及油液流通方向與左轉(zhuǎn)彎時(shí)相反， 轉(zhuǎn)向軸連同閥芯被順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，因?yàn)辇X條受到來自路面?zhèn)鱽淼霓D(zhuǎn)向阻力，轉(zhuǎn)向動力缸活塞和轉(zhuǎn)向齒條暫時(shí)都不能運(yùn)動，所以轉(zhuǎn)向齒輪暫時(shí)也不能隨轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動。這樣，由轉(zhuǎn)向軸傳到轉(zhuǎn)向齒輪的轉(zhuǎn)矩只能使扭桿產(chǎn)生少量的變形，使轉(zhuǎn)向軸相對轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)過不大的角度，從而轉(zhuǎn)閥控制換向閥使動力缸左 腔成為高壓的進(jìn)油腔，左側(cè)則成為低壓的回油腔。作用在動力缸活塞上的向左的液壓作用力幫助轉(zhuǎn)向齒輪迫使轉(zhuǎn)向齒條開始左移，轉(zhuǎn)向齒輪開始向右偏轉(zhuǎn)。同時(shí)轉(zhuǎn)向齒輪本身也開始與轉(zhuǎn)向軸同時(shí)轉(zhuǎn)動。只要轉(zhuǎn)向盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，扭桿的變形便一直保持不變，轉(zhuǎn)發(fā)所處的右轉(zhuǎn)向位置也不變。一旦轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向動力缸還將暫時(shí)繼續(xù)工作，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使扭桿的扭轉(zhuǎn)變形減小，直到扭桿恢復(fù)到自由狀態(tài)，轉(zhuǎn)閥恢復(fù)到中間位置，轉(zhuǎn)向動力缸停止工作為止。此時(shí)，轉(zhuǎn)向盤停在末一位置上面不動，則車輪轉(zhuǎn)角也就保持一定。若轉(zhuǎn)向盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)向動力缸繼續(xù)工作。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)閥扭桿的扭轉(zhuǎn)量提供相應(yīng)的油壓輔助力。 當(dāng)液壓阻力系統(tǒng)失去作用時(shí)，動力轉(zhuǎn)向器將變成機(jī)械轉(zhuǎn)向器。此時(shí)傳動轉(zhuǎn)向盤，帶動轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向中間軸，扭桿，扭桿通過和轉(zhuǎn)向齒輪的銷聯(lián)接，帶動轉(zhuǎn)向的齒條移動，從而保證汽車轉(zhuǎn)向。 4.3 工程圖見附圖3 第五章 液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 查閱文獻(xiàn)得： ①方向盤作用力不大于30~50N。液壓油密度0.9g/ mm3 ②主要參數(shù)：滿載前軸負(fù)荷870kg.， 轉(zhuǎn)盤直徑0.38m, 最高壓力11.0MPa, 齒條最大負(fù)荷6500N， 排量1.5cm3/r. 轉(zhuǎn)向器線角傳動比53 梯形臂長度160mm 最大流量6.0L/min ③．汽車最大轉(zhuǎn)向力矩在原地轉(zhuǎn)向時(shí)，助力系統(tǒng)必須滿足此時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便型要求，原地轉(zhuǎn)向阻力力矩 Tw= μ3G3P, 而 G=MN(其中u為摩擦因數(shù)，一般取u=0.7；軸向載荷G；輪胎標(biāo)準(zhǔn)氣壓P=0.8Mpa;汽車總質(zhì)量M；軸數(shù)N)。 但是這是經(jīng)驗(yàn)公式，為安全起見，取安全系數(shù)S=1.5~2.0，則轉(zhuǎn)向力矩，此時(shí)轉(zhuǎn)向所需轉(zhuǎn)矩 Th=Twi*S （其中i為線角傳動比） ④有推薦值轉(zhuǎn)向盤操縱力不大于Fh=30~50N,但在10N以下就很輕便，故方向盤上轉(zhuǎn)力矩 Th0=Fh*Dh2 (Dh為轉(zhuǎn)向盤直徑) ⑤故最大助力轉(zhuǎn)矩 Tmax=Th-Th0(忽略其他阻力) 5.1 缸筒的內(nèi)徑D的計(jì)算 經(jīng)過計(jì)算得：最大助力轉(zhuǎn)矩Tmax=5805.88N*m，液壓缸推力36279.15N 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算公式為： 式中 D---液壓缸內(nèi)徑（m） F---液壓缸推力（KN） P---選定的工作壓力（MPa） 根據(jù)求出的已知數(shù)據(jù)代人上式得: D=0.064834m 根據(jù)表3—1標(biāo)準(zhǔn)圓整取得: D=80mm 5.2 活塞桿的直徑d 5.2.1活塞桿直徑計(jì)算 根據(jù)速度比的要求來計(jì)算活塞桿的直徑d 式中 d---活塞桿直徑（m） D---液壓缸直徑（m） ---速度比 液壓缸的往復(fù)運(yùn)動速度比，一般有2、1.46、1.33、1.25和1.15等幾種。根據(jù)下表選取速度比。 和P的關(guān)系 工作壓力p/MPa ≦10 12.5～20 ≧20 速度比 1.33 1.46；2 2 由于工作壓力p=11MPa，故選取速度比=1.46。 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 d=44.905mm 根據(jù)表3—2標(biāo)準(zhǔn)圓整d=45mm 5.2.2活塞桿校核 在齒條部位是活塞桿的相對脆弱點(diǎn)，由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可得全齒高為11.25mm,齒寬17mm，有幾何關(guān)系得出此時(shí)的活塞桿截面積為1.213*10-3m2 截面受到的應(yīng)力σ=FA=36279.151.213*10-3=29.91MPa<σ 所以所選符合設(shè)計(jì)要求。 5.3 液壓缸工作行程的確定 前內(nèi)輪轉(zhuǎn)角38.83度，前外輪轉(zhuǎn)角31.67度。于是由幾何關(guān)系可得行程 S=125..69mm，查表3-8取S=125mm 5.4 活塞的設(shè)計(jì) 厚度 B=（0.6—1.0）D，即取50mm 5.5 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì) 最小導(dǎo)向長度的確定： H>L20 +D2 式中，L為最大工作行程cm,D為缸筒內(nèi)徑cm. 導(dǎo)向套滑動面長度： A=（0.6~1.0）D 計(jì)算確定：H=50mm，A=50mm 5.6 端蓋的設(shè)計(jì) 端蓋的形式多種多樣，這里采用常用的法蘭式結(jié)構(gòu) 令A(yù)=Pσ，則 在此處鍵入公式。 h=ADdH-dmDe-d-2db 式中 D——缸筒內(nèi)徑 dH——螺釘孔圓周直徑 dm——作用力圓周直徑 db ——螺釘孔直徑 d——活塞桿孔直徑 De——端蓋外徑 P——工作壓力 σ——材料許用應(yīng)力 計(jì)算的端蓋厚度h=10mm 5.7 缸筒壁厚的計(jì)算 缸筒材料：45號鋼 抗拉強(qiáng)度 σb=610Mpa 安全系數(shù)查為 n=8 許用應(yīng)力 σ=σbn 按薄壁計(jì)算壁厚 t=pD2σ 式中 : p為壓力，D為液壓缸缸徑 計(jì)算的: t=5.7705mm，取t=8mmm 5.8 液壓缸油口直徑計(jì)算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動速度v和油口最高液流速度而定 式中 ---液壓缸油口直徑（m） D---液壓缸內(nèi)徑（m） v---液壓缸最大輸出速度（m/min） ---油口液流速度（m/s） 已知： D=0.080,V/Vo=1.46； 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 =12.567mm，按標(biāo)準(zhǔn)圓整為=14mm ； 5.9 工程圖見附圖4 第六章 儲油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 查閱相關(guān)文獻(xiàn)知:額定流量16L/min 油罐有效容量1.5L 過濾精度20μm 閥芯安全開啟壓力0.1~0.18MPa 工作溫度-40~100C 基本尺寸a*b*c為140mm*109mm*104mm 濾芯外徑78mm 濾芯內(nèi)徑48mm 濾芯高度79mm 中心螺栓直徑12mm 中心接頭直徑22mm 彈簧中徑25mm 簧絲直徑2mm 彈簧節(jié)距7mm 彈簧自由高度38mm 6.1轉(zhuǎn)向油管結(jié)構(gòu)原理： 濾芯的上端通過彈簧座內(nèi)的密封圈密封，下端通過固定在進(jìn)油接頭上的組合密封圈密封，油液從轉(zhuǎn)向器回油管流入油罐進(jìn)油接頭，經(jīng)徑向的四個(gè)孔，穿過濾紙噴在網(wǎng)板上部，油液速度減慢，混合在液體中的小雜質(zhì)沉入油罐底部，同時(shí)少量的氣體分離出來，經(jīng)過D2，D3孔排出到大氣，有效的防止油液乳化。當(dāng)濾芯阻塞，通過濾芯的壓力降大于1.1MPa時(shí)，濾芯克服彈簧的預(yù)壓力向上移動，濾芯下端離開組合密封墊，此時(shí)進(jìn)油接頭的壓力油沖刷粘附在濾芯內(nèi)壁上的雜質(zhì)，混合了雜質(zhì)的油液通過濾芯下蓋內(nèi)孔與進(jìn)油接頭形成四個(gè)扇區(qū)通道噴向網(wǎng)板，油液中顆粒較大的鐵屑，沙粒等被保存在網(wǎng)板上，其余雜質(zhì)通過小孔和網(wǎng)板周圍的空隙沉淀在出油接頭高位進(jìn)油口形成的7毫米深的雜質(zhì)沉淀空間。出油接頭的進(jìn)油口徑收縮并從濾芯切線方向稀有，有效防止出油接頭進(jìn)油口形成漩渦吸入油罐底部鐵屑，沙子等雜質(zhì)。 6.2工程圖見附圖5  第七章 其液壓部件設(shè)計(jì) 7.1 液壓泵的設(shè)計(jì) 1，確定液壓泵的最大工作壓力Pp： Pp=A(Pmax+?p) 式中：A為儲備系數(shù)數(shù)，在本系統(tǒng)中取1.2；?p為從液壓泵出口到液壓缸入口之間總的管路損失，由于管路簡單，流速不大，故取?p為0.3MPa. 根據(jù)公式計(jì)算，Pp=13.56MPa 2，已知最大流量為6.0L/min，于是由以上數(shù)據(jù)選擇液壓泵型號為CB-FA外嚙合齒輪泵。 7.2電動機(jī)的選擇 1，液壓泵的驅(qū)動功率Pb=Ppqvpηp 式中：qvp為液壓泵流量；ηp為液壓泵總效率，取ηp=0。85 2,電機(jī)功率Pd: Pd=KPbη 式中：Pb為額定工況下軸的功率；η是泵傳動裝置效率，一般泵是采用直聯(lián)傳動的η取1.0；K為原動機(jī)功率裕量系數(shù)，取K=2.0。 計(jì)算得電機(jī)功率Pd為191.43W。 7.3管道尺寸確定 常用的液壓管件有鋼管和橡膠管。 1， 油管內(nèi)徑計(jì)算： d=4qvπv 式中：qv為通過管道內(nèi)的流量，v為管內(nèi)允許流速，液壓泵吸油管道取V=1;液壓系統(tǒng)壓油管道取V=6;液壓系統(tǒng)回油管道取V=2. 2， 管道壁厚的計(jì)算： δ=Pd2σ 式中：P為最高工作壓力；d為管道內(nèi)徑；σ為材料許用應(yīng)力。 而在實(shí)際的情況下，通常按與其連接的元件的進(jìn)出油口直徑來選取，油管直徑可以大于或等于管口直徑。 a, 吸油管和回油管的壓力較低或?yàn)榱悖x用一般膠管即可，為了保證回油通暢，減小回油阻力同時(shí)考慮到回油量比較大，可將管徑取大一些，回油管通徑為15，管頭連接螺紋M22*2.0 b, 壓油管接頭由液壓缸油口直徑得為10mm，螺紋連接M14*1.5。  參考文獻(xiàn) 1． 姜繼海：液壓傳動（第四版），哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006年； 2． 劉鴻文：材料力學(xué)（第4版），高等教育出版社，2003年； 3． 濮良貴：機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版），高等教育出版社，2006年； 4． 周良德：現(xiàn)代工程圖學(xué)， 湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000年； 5． 張利平，鄧鐘明：液壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊，機(jī)械工業(yè)出 6．吳宗澤，羅圣國：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)守則（第3版），高等教育出版社，2006年； 7．周恩濤，徐學(xué)新：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)原器件選型守則，機(jī)械工業(yè)出版社2007年； 8．臧克江：液壓缸，化學(xué)工業(yè)出版社，2009年； 9．趙月靜，寧辰校：液壓實(shí)用回路360例，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年； 10.成大先：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，第四版第四卷，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年； 11.黃迷梅：液壓氣動密封與泄漏防治，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年。  附錄：外文文獻(xiàn)及翻譯 Discrete-time fuzzy sliding mode control for a vehicle suspension system featuring an electrorheological fluid damper Abstract This paper presents real-time control characteristics of an electrorheological (ER) suspension system via a fuzzy sliding mode control algorithm which is formulated in a discrete-time manner by considering the sampling rate of an electronic control unit for a vehicle system. A quarter-vehicle system consisting of sprung mass, spring, tire and a cylindrical ER damper (shock absorber) is constructed for the real-time control. After deriving the governing equation of motion of the proposed system, a discrete-time control model with system uncertainties is formulated. A stable sliding surface is then designed and followed by the formulation of the discrete-time sliding mode controller which consists of a discontinuous part and an equivalent part. In the controller formulation, the fuzzy control algorithm is also adopted to enhance system robustness to the mass variation and reaching time to the sliding surface. The controller is then experimentally realized for the manufactured quarter-vehicle ER suspension system. Control performances such as vertical acceleration are evaluated under various road conditions and presented in both time and frequency domains. (Some figures in this article are in colour only in the electronic version) 1. Introduction Recently, research work on vibration suppression of a vehicle system using semi-active suspension has been significantly increased. Though the passive suspension system featuring conventional oil damper provides design simplicity and cost effectiveness, performance limitations are inevitable due to the uncontrollable damping force. On the other hand, the active suspension system can provide high control performance in a wide frequency range. However, the active suspension requires high power consumption and many sensors and actuators, such as servo-valves. Consequently, one way to resolve these problems is to adopt the semi-active suspension system. The semi-active suspension system off