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[摘 要]转向系统是汽车底盘的重要组成部分，其性能直接影响汽车安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性；本文以齿轮齿条式液压助力转向系统为例，来说明液压助力转向系统的一般设计、计算流程。
[关键词]液压助力转向；系统设计；计算
中图分类号：U463.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0303-01
1 转向系统概述
转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。
2 转向系统种类
转向系统按动力来源可分为机械转向系统和动力转向系统；其中动力转向系统又分为电动助力转向系统和液压助力转向系统。
机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构（方向盘）、转向器、转向传动机构三大部分组成。
电动助力转向系统通过电机驱动转向器或转向管柱，实现转向助力。
液压助力转向系统动力来源于发动机，以液压泵对液压油实现驱动，进而实现转向助力。
3 方案选择
3.1 系统组成
转向系由转向盘、转向管柱、转向传动轴、转向器总成等组成。
3.2 转向盘
转向盘一般采用3～4根轮辐、骨架为镁铝合金，根据总布置、造型要求选取转向盘直径。
3.3 转向管柱与传动轴
由于转向管柱与转向器的输入轴不在同一轴线上，故在转向管柱下端及转向传动轴两端的联接方式均采用万向节。
3.4 转向器
本车选用齿轮齿条转向器带横拉杆总成，转向器侧面输入，两端输出，且位于前轴前方，前置梯形（见图1）。
4 转向系统的匹配选型
设计所需参数如表1。
4.1 转向器的设计选型
⑴动力油缸作用力
动力油缸作用力F的大小由所需的转向力矩决定，根据动力油缸到转向轮的传递梯形尺寸，及静态原地转向时的阻力矩Mr，可计算得F。
靜态原地转向阻力矩Mr一般采用半经验公式、雷索夫公式、塔布莱克公式、经验公式，4个数值取算数平均值。
半经验公式：
雷索夫公式：
塔布莱克公式：
其中轮胎接地面积
经验公式：
⑵动力油缸内径D
动力油缸内径根据下式进行计算：
⑶动力转向器选型
根据计算所得动力油缸作用力F和动力油缸内径D，参照供应商数据，选用合适转向器。
4.2 转向泵的设计选型
油泵工作流量的选取根据转向盘的最大瞬时转速计算，先计算出满足转向盘最大转速所需要的理论流量Q0，并格局供应商提供的内泄漏量Q2然后再计算出实际所需流量。
取转向盘的最大转速n=1.25r/s，计算转向盘最大转速所需要的理论流量为：
实际需要流量
4.3 转向油壶的设计选型
转向油壶的容积V等于油缸工作容积、全部管路容积、控制阀油道容积、油壶空间容积（车辆倾斜20°时，油液不能到達上盖）之和。
5 转向系统主要性能计算、校核
各零部件选型结束后，需校核转向系统主要性能是否满足设计要，如不满足需重新对零部件进行选型，并重新计算、校核
1.静态原地转向有助力时系统的压力Pao
2.静态原地转向无助力时转向盘手力Fh
3.静态原地转向有助力时转向盘手力Fh’
动力缸可提供力矩远大于克服地面阻力矩所需要的力矩，转向盘上的力矩只用来克服转向器输入轴转动的输入扭矩。
4.动力转向灵敏性，即转向器控制阀的预开隙角度，全开隙角度是否满足满足设计要求。
5.转向盘转动速度nsw
6.最小转弯半径R
7.转向盘转动圈数n
结论
本文以某车型的液压助力转向系统为例，分析了齿轮齿条式液压助力转向系统的一般设计、计算流程。
在实际工作种，应遵循“设计、计算、选型、校验”的流程，对转向系统进行设计，根据供应商产品参数进行选型，最后需对转向系统主要性能及要求进行校验。
参考文献
[1] 《底盘设计》.王霄锋.清华大学出版社.
[关键词]液压助力转向；系统设计；计算
中图分类号：U463.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0303-01
1 转向系统概述
转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。
2 转向系统种类
转向系统按动力来源可分为机械转向系统和动力转向系统；其中动力转向系统又分为电动助力转向系统和液压助力转向系统。
机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构（方向盘）、转向器、转向传动机构三大部分组成。
电动助力转向系统通过电机驱动转向器或转向管柱，实现转向助力。
液压助力转向系统动力来源于发动机，以液压泵对液压油实现驱动，进而实现转向助力。
3 方案选择
3.1 系统组成
转向系由转向盘、转向管柱、转向传动轴、转向器总成等组成。
3.2 转向盘
转向盘一般采用3～4根轮辐、骨架为镁铝合金，根据总布置、造型要求选取转向盘直径。
3.3 转向管柱与传动轴
由于转向管柱与转向器的输入轴不在同一轴线上，故在转向管柱下端及转向传动轴两端的联接方式均采用万向节。
3.4 转向器
本车选用齿轮齿条转向器带横拉杆总成，转向器侧面输入，两端输出，且位于前轴前方，前置梯形（见图1）。
4 转向系统的匹配选型
设计所需参数如表1。
4.1 转向器的设计选型
⑴动力油缸作用力
动力油缸作用力F的大小由所需的转向力矩决定，根据动力油缸到转向轮的传递梯形尺寸，及静态原地转向时的阻力矩Mr，可计算得F。
靜态原地转向阻力矩Mr一般采用半经验公式、雷索夫公式、塔布莱克公式、经验公式，4个数值取算数平均值。
半经验公式：
雷索夫公式：
塔布莱克公式：
其中轮胎接地面积
经验公式：
⑵动力油缸内径D
动力油缸内径根据下式进行计算：
⑶动力转向器选型
根据计算所得动力油缸作用力F和动力油缸内径D，参照供应商数据，选用合适转向器。
4.2 转向泵的设计选型
油泵工作流量的选取根据转向盘的最大瞬时转速计算，先计算出满足转向盘最大转速所需要的理论流量Q0，并格局供应商提供的内泄漏量Q2然后再计算出实际所需流量。
取转向盘的最大转速n=1.25r/s，计算转向盘最大转速所需要的理论流量为：
实际需要流量
4.3 转向油壶的设计选型
转向油壶的容积V等于油缸工作容积、全部管路容积、控制阀油道容积、油壶空间容积（车辆倾斜20°时，油液不能到達上盖）之和。
5 转向系统主要性能计算、校核
各零部件选型结束后，需校核转向系统主要性能是否满足设计要，如不满足需重新对零部件进行选型，并重新计算、校核
1.静态原地转向有助力时系统的压力Pao
2.静态原地转向无助力时转向盘手力Fh
3.静态原地转向有助力时转向盘手力Fh’
动力缸可提供力矩远大于克服地面阻力矩所需要的力矩，转向盘上的力矩只用来克服转向器输入轴转动的输入扭矩。
4.动力转向灵敏性，即转向器控制阀的预开隙角度，全开隙角度是否满足满足设计要求。
5.转向盘转动速度nsw
6.最小转弯半径R
7.转向盘转动圈数n
结论
本文以某车型的液压助力转向系统为例，分析了齿轮齿条式液压助力转向系统的一般设计、计算流程。
在实际工作种，应遵循“设计、计算、选型、校验”的流程，对转向系统进行设计，根据供应商产品参数进行选型，最后需对转向系统主要性能及要求进行校验。
参考文献
[1] 《底盘设计》.王霄锋.清华大学出版社.