SJ-ZQ-5-2007-液压助力转向系统计算规范.doc

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编号

SJ-ZQ-5-2007

代替

密级

商密3级

股份有限公司内部技术规范

液压助力转向系统计算规范

2007-9-30

股份有限公司?发布

前言

本规范总结了液压助力转向系统开发经验，通过对液压助力转向系统各重要参数设计资料的整理，制定出本规范，以方便对以后的开发工作进行指导和协助。

本规范由汽车工程研究院底盘设计所负责起草；

本规范由汽车工程研究院项目处进行管理和解释；

本规范主要起草人员：

本规范的版本记录和版本号变动与修订记录

版本号

制定/修订者

制定/修订日期

批准

日期

液压助力转向系统计算规范

1适用范围

本规范主要适用于装配液压助力转向系统（齿轮齿条式转向器）的M1和N1类车辆，其它类型车辆也可参照执行。

2目的

本规范的目的是设计规范范围内汽车的液压助力转向系统，包括动力转向器、转向油泵、油管、储油壶。

3参数

3.1设计输入参数

工作载荷（N）

方向盘转动圈数

齿条行程（m）

3.2设计输出参数

动力转向器

液压缸活塞杆径（m）

液压缸活塞直径（m）

传动比（m/rev）

转向油泵

最大工作压力（Pa）

流量（m3/s）

驱动功率（W）

油管

管道内径（m）

管道壁厚（m）

储油壶

容积（m3）

4.计算规范

4.1液压助力转向系统组成：

液压助力转向系统由动力转向器、转向油泵、油管、储油壶等部件组成。

图1液压助力转向系统组成示意图

4.2载荷组成与计算

图2动力转向器液压缸受力图

作用于动力转向器液压缸活塞杆上的外部载荷：

（1）

式中——工作载荷（N）；

——导轨摩擦载荷（N）；

——惯性载荷（N）。

（忽略导轨摩擦载荷、惯性载荷）（2）

除外载荷外，作用于活塞上的载荷还包括动力转向器液压缸密封处的摩擦阻力，因此：

（3）

式中——动力转向器液压缸的机械效率，一般取0.90～0.95。

4.3初选液压助力转向系统工作压力

压力的选择要根据载荷的大小和设备类型而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。液压助力转向系统的工作压力一般为4～15MPa，目前国产和进口的大部分汽车多采用常流式转向系统。

4.4确定动力转向器液压缸主要结构尺寸

4.4.1确定动力转向器液压缸的活塞杆直径、活塞直径

图3动力转向器液压缸结构图

活塞杆受压时，

（4）

式中——液压缸工作腔的压力（Pa）；

——液压缸回油腔的压力（Pa），即背压力。HPS系统中，回油压力最大不超过0.1MPa，取MPa。

、——左、右腔的有效作用面积（m2）。

因为动力转向器的左、右两腔的有效作用面积、相同，因此：

（5）

式中——活塞直径（m）；

——活塞杆直径（m）。

运用式（4），须事先确定活塞杆径与活塞直径的关系，令杆径比：

（6）

其比值可按照表1选取。

表1值

工作压力/MPa

≤5.0

5.0～7.0

≥7.0

0.5～0.55

0.62～0.70

0.7

由式（4）（5）（6），可得：

（7）

对于行程与活塞杆直径比的受压活塞杆，还要做压杆稳定性验算。计算出的活塞缸内径和活塞杆直径的计算值要按国际规定的液压缸的有关标准进行圆整，见表2。

表2常用液压缸内径和活塞杆直径对应表

（mm）

40

50

63

80

（mm）

22

28

35

45

4.4.2确定传动比

（8）

式中——传动比（m/rev）；

——齿条行程（m）；

——方向盘转动圈数。

4.5计算动力转向器液压缸所需流量

动力转向器液压缸工作时所需流量：

（9）

式中——液压缸有效作用面积（m2）；

——活塞运动速度（m/s）。

图5动力转向器液压缸运动示意图

4.6选择液压元件与设计专用件

4.6.1转向

①确定转向油泵的最大工作压力：

（10）

式中——动力转向器液压缸的最大工作压力（Pa）；

——从转向油泵出口到动力转向器液压缸入口之间总的管路损失。的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行。初算时可根据经验数据选取＝（0.5～1.5）MPa。

②确定转向油泵的流量：

（11）