循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥特性的設(shè)計技術(shù)

1、.循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥特性的設(shè)計最新突破根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)專題講座的要求本講：是循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器設(shè)計，是以轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)為主的動力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計要求（重點闡述轉(zhuǎn)閥閥口對力特性的影響）、參數(shù)選擇計算；主要零件的工藝過程材料等；與整車的匹配選型等。共4小時。我想在這個時間里盡量照顧重點，把重點的講了其余沒時間講那也沒關(guān)系。因為我國的動力轉(zhuǎn)向器設(shè)計這些年來已有長足的進步，已具有較豐富的經(jīng)驗，有些設(shè)計已是程式化了。根據(jù)整車廠的要求，或自行開發(fā)某種用戶特殊要求的動力轉(zhuǎn)向器已不成問題。但現(xiàn)在世界上動力轉(zhuǎn)向器發(fā)展也相當(dāng)快，品種繁多，總的趨勢是輕量化、小型化，隨著工藝裝備、試驗設(shè)備、材料的進步和計算機的廣

2、泛應(yīng)用，產(chǎn)品越來越合乎用戶的要求，零部件越做越精致，有的已做得像工藝品似的。這些似乎也難不到我們，在國外有的新品種出現(xiàn)不久，我們也開發(fā)出來了。從圖樣到實物乍一看都差不多，但在設(shè)計、制造上的還存在著不少的軟肋，還有些問題我們還沒弄清楚。譬如說那幾個尺寸是保證路感的，那個尺寸變大、變小了路感會變強、變?nèi)?？這是轉(zhuǎn)向器的重要特性之一，設(shè)計者理應(yīng)說得清，但你沒做過這方面的試驗、研究，是說不清楚的，即便做過這方面的試驗、研究，從我國目前的水平看（包括制造、試驗等等）很多問題也只能說清楚一部分。因此我感到這次專題講座的組織者選題很正確，把轉(zhuǎn)閥特性設(shè)計列為重點。所以把時間側(cè)重放在這方面應(yīng)該說也是對的，而且在這

3、點時間里還要揀最要緊的講，否則來不及。我在這幾年在轉(zhuǎn)閥特性方面做了些工作，試驗做了不少，包括實際試驗和計算機模擬試驗，因為它有幾何量的問題又有物理量的問題。因此搞的最后結(jié)果，現(xiàn)在回過頭來看看只能說，在沒有其它辦法時，這也算是個辦法，在建仿真程序時還是比較煩的，還需尋求更為簡便的辦法。即便這樣我也愿意把這些研究介紹給大家和大家一起討論，因為我國在轉(zhuǎn)閥特性的設(shè)計計算方面在很多方面與發(fā)達國家相比還有一定的差距，至少在公開報道的成果和發(fā)表的論文中看到的是這樣，因此很需要集思廣益，像今天這樣的形式很好，我愿意向大家拋磚，通過大家的交流集思廣益肯定會對我國汽車轉(zhuǎn)向?qū)W會在一些學(xué)術(shù)上面的不斷提高有所幫助，這也

4、是我的心愿。1轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)、工作原理 現(xiàn)在的汽車動力轉(zhuǎn)向器的控制閥，幾乎全都采用轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)?；y結(jié)構(gòu)已基本被其取代。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由一個流量為常數(shù)的油泵和一個常流式（即常開在中心點的）轉(zhuǎn)閥。 轉(zhuǎn)閥用來控制流量和方向為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向時所需的助力。轉(zhuǎn)閥有三個主要的零件在轉(zhuǎn)向器中的位置如圖 1、3所示。一個閥芯,一個閥套和一個扭桿。三個主要零件閥芯、閥套、扭桿在轉(zhuǎn)閥細部結(jié)構(gòu)中的位置及其具體結(jié)構(gòu)如圖 2、4所示。圖1美國trw公司hfb50型動力轉(zhuǎn)向器閥芯、閥套、扭桿圖 2閥芯、閥套、扭桿在trw轉(zhuǎn)閥細部結(jié)構(gòu)中的位置圖 3 delphi automotive systems德爾福汽車系統(tǒng)薩基諾sagin

5、aw gm808動力轉(zhuǎn)向器閥芯、閥套、扭桿圖 4 薩基諾saginaw gm動力轉(zhuǎn)向器閥芯、閥套、扭桿的具體結(jié)構(gòu)圖56轉(zhuǎn)向器中的油缸a、油缸b的位置（右轉(zhuǎn)）圖5 轉(zhuǎn)閥的橫截面(左轉(zhuǎn))圖6 轉(zhuǎn)閥的橫截面(右轉(zhuǎn))輸入軸在外力的作用下將克服扭桿彈性產(chǎn)生一個相對閥套的角位移,使轉(zhuǎn)閥每個臺肩一側(cè)油路漸開,另一側(cè)油路漸閉,這樣在轉(zhuǎn)向動力缸的a、b腔就會產(chǎn)生壓力差,從而推動齒條活塞運動,起到轉(zhuǎn)向助力作用。如圖 5、6所示。當(dāng)輸入軸在朝左轉(zhuǎn)方向逐漸減小的閥孔口、縫隙，使油液壓向a腔。推動齒條活塞帶動搖臂軸、垂臂、橫直拉桿、轉(zhuǎn)向梯形、節(jié)臂使前輪作左轉(zhuǎn)運動，b腔回油；當(dāng)輸入軸在朝右轉(zhuǎn)方向逐漸減小的閥孔口、縫隙，使

6、油液壓向b腔。推動齒條活塞帶動搖臂軸、垂臂、橫直拉桿、轉(zhuǎn)向梯形、節(jié)臂使前輪作右轉(zhuǎn)運動，a腔回油。 2轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)靈敏度特性曲線和手力特性曲線轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器性能計算主要是用于對助力曲線即轉(zhuǎn)向手力特性和轉(zhuǎn)向靈敏度特性兩種特性曲線的分析和預(yù)測。轉(zhuǎn)閥的助力油壓對應(yīng)于轉(zhuǎn)向手力矩構(gòu)成為手力特性曲線；它也可對應(yīng)于轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角構(gòu)成靈敏度性能曲線。因為扭桿本身是一個線性扭簧, 所以這兩條曲線呈比例關(guān)系。但轉(zhuǎn)向手力矩?zé)o論用何種結(jié)構(gòu)、方法,都應(yīng)包括摩擦的附加變量 ,即在測試時表現(xiàn)為滯后現(xiàn)象。在研究分析轉(zhuǎn)閥性能時，應(yīng)注意兩種性能曲線的差別。轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)靈敏度特性曲線如圖7所示。轉(zhuǎn)向靈敏度曲線橫坐標單位為轉(zhuǎn)角

7、（）；圖 7靈敏度曲線-p(1:1)轉(zhuǎn)向手力特性曲線橫坐標的單位為(n.m)，兩特性曲線縱坐標單位均為壓力（mpa）。圖 8手力特性曲線m-p(1:1)圖 9扭桿直徑對手力特性曲線m-p(0.7:1)的影響圖9a一臺轉(zhuǎn)向器同時打出靈敏度曲線-p(1:0.7),手力特性曲線m-p(1:0.7)試驗曲線由于在特性曲線的分析、預(yù)測中，不可能事先把每臺機的扭桿剛度都測量過，但可由試驗曲線上獲知，如上圖（某新臺架試驗曲線）知實測試驗記錄紙靈敏度曲線-p手力特性曲線m-p在相同的油壓的手力nm與度數(shù)換算系數(shù).當(dāng)p=3.0時, 系數(shù) khm_ =3.5/4.75866nm=0.7355則扭桿剛度為hmk0

8、= 1 / 0.7355=1.3596193nm/度。3動力轉(zhuǎn)向器靈敏度特性曲線和手力特性曲線的計算現(xiàn)在我們分析轉(zhuǎn)閥性能時都是采用的如下的理論計算，對于中頓位以上的商用車這種計算與實際比較接近。我們計算分析轉(zhuǎn)閥性能時都是采用的如下的理論計算:理論計算時必要的假設(shè)： (1)轉(zhuǎn)向器齒條活塞設(shè)定為不動； (2)不考慮沿途的壓力損失； (3)不考慮轉(zhuǎn)向器的內(nèi)泄漏；(4)無加工誤差；(5)不計轉(zhuǎn)向手力。 我們從2001年就開始編程計算，如對某動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥的靈敏度特性曲線和手力特性曲線的計算如圖 10所示。 圖 10.0某動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥的靈敏度特性曲線的計算 某動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥的靈敏度特性曲線的計算結(jié)果預(yù)

9、開隙：0.295；：a1坡口寬 ： 0.7375；2 坡口總角： 4.17978；1 預(yù)開隙角：1.2138；1p：0.11495 mpa2-1p角： 3.17；2-1p；0.9027mpa；2-1hm：4.7233nm2-2p角： 3.82：2-2p 6.9 mpa； 2-2hm:5.6918 nm2-3p角： 3.919：2-3p： 13.077 mpa：2-3hm:5.8393nm圖 10.1某轉(zhuǎn)閥的靈敏度特性曲線-p(1:1),手力特性曲線m-p(1:1)的計算現(xiàn)在以普遍反映較好的中等長度坡口(坡口也稱其為刃口或楞邊)的轉(zhuǎn)閥為例。我們常用的計算方法是畢大寧老師1998寫的“汽車轉(zhuǎn)閥式動

10、力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計與應(yīng)用”一書中的“性能計算與預(yù)測”那章節(jié)里的公式來計算的。 以此為數(shù)學(xué)模型編成程序來計算。如中等長度坡口轉(zhuǎn)閥如圖11所示，坡口(刃口) 的橫截面如圖12所示。 設(shè)閥芯半徑為r,預(yù)開隙寬度為a2 ,其軸向長度為w2, 中等長度坡口軸向長度w為w2的6545%，坡口楞邊，為一段很窄的圓弧，其圓弧半徑為r2 。轉(zhuǎn)閥的預(yù)開隙或坡口形成的截面形狀均為長方形；長方形薄壁孔的流量公式，可從圓管流量公式導(dǎo)得，只是將長方形的水力直徑代替了圓管直徑。由于長方形的長寬比很大，所以長方形的水力直徑可取近似， 圖11中等長度坡口(刃口)圖12坡口(刃口) 的橫截面圖13坡口楞邊的幾何計算圖中：r為閥芯半徑

11、；r2為坡口楞邊（刃口）半徑；a1為坡口楞邊寬度；a2為預(yù)開隙寬度；l2為偏心距；為閥槽邊角；v為楞邊寬角；1為預(yù)開隙夾角；2為預(yù)開隙角1與楞邊寬角v之和；c 為閥槽寬半角；v閥臺肩寬半角；jxv為偏心圓與閥芯圓間隙;qe=q/n （mm3/s） （1）式中q通過轉(zhuǎn)閥的總流量（mm3/s）；n同時工作的閥口數(shù)以上是單個預(yù)開隙全開時的流量。單個預(yù)開隙形成的長方形薄壁孔即單個閥口的流量qe公式為： （mm3/s） (2)式中a2預(yù)開隙寬度(mm)；（a2 w2 ）w2預(yù)開隙長度(mm)；p工作油壓（mpa）;液壓油絕對粘度(pas) = 式中運動粘度,30d液壓油為302 /s 液體密度,30d

12、液 壓 油 為900kg/m3 所以： =0.027 ps 。預(yù)開隙孔口瞬間寬度 = a 2 r /180 其中:為閥芯與閥體瞬間相對轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)閥從中性位置到一側(cè)間隙閉合經(jīng)過兩個階段：（一），當(dāng)轉(zhuǎn)向器輸入軸即轉(zhuǎn)閥的閥芯轉(zhuǎn)動時預(yù)開隙由全開到變小到接近閉合，即輸入軸轉(zhuǎn)角為時（見圖11）。此時可認為由預(yù)開隙閉合程度形成閥口的大小，對流量變化起作用。此時閥口的的瞬間寬度為b () (3)式中a2預(yù)開隙寬度；輸入軸的轉(zhuǎn)角（度）；r閥芯半徑；將（2）、（3）代入（1）得 () (4)（二），當(dāng)閥芯繼續(xù)轉(zhuǎn)動預(yù)開隙閉合后，在坡口楞邊閉合前即輸入軸的轉(zhuǎn)角范圍為12時。b為閥口的的瞬間寬度(當(dāng)轉(zhuǎn)角為時)。 在o1o

13、c 由余弦定理cbv2= ( r2 +b) 2= l 2 2+r2-2 l2 r cos(+) 所以 (5)將上式代入得 (12) (6)n同時工作的閥口數(shù)上式就是我們用來計算轉(zhuǎn)向靈敏度特性-p的常用的計算公式。4我們?yōu)槭裁匆獙D(zhuǎn)閥特性進行研究 從德爾福公司（delphi）的技術(shù)資料中知，當(dāng)時他們?yōu)榱藴p少轉(zhuǎn)閥的噓叫噪聲，在改進轉(zhuǎn)閥中采用了現(xiàn)在廣為采用的坡口楞邊的這種結(jié)構(gòu)要素。而在消除了轉(zhuǎn)閥噓叫噪聲的同時并獲得了更好的柔和特性。我們今天對它性進行研究，主要是為了在設(shè)計時能預(yù)知是否滿足設(shè)計要求，如能否達到國家、行業(yè)規(guī)定的一些標準如qc/t3051999汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成技術(shù)條件中，如規(guī)定路感強

14、度應(yīng)符合設(shè)計要求，即路感強度是由生產(chǎn)廠的設(shè)計要求中加以規(guī)定，如某專業(yè)生產(chǎn)廠的設(shè)計要求為路感強度 e=10.33（用斜率表示）;或4515（用角度表示）。預(yù)計我們所設(shè)計圖樣上的參數(shù)能否達到標準要求。在汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成技術(shù)條件中，有些要求是對制造方面的要求如曲線的對稱性、內(nèi)泄漏等。有些要求是對設(shè)計要求的如路感強度、最大油壓的轉(zhuǎn)角（手力）等。像路感強度以往主要在設(shè)計制造之后靠試驗數(shù)據(jù)來改進控制閥。如果計算能提供比較正確的路感強度等，那就可把正確的尺寸要素確立在轉(zhuǎn)閥制造之前。但這些年來大家一直在研究如何把這預(yù)知能夠更準確些而在努力。因為至今我們對這些問題的預(yù)知并不精確也沒充分的掌握。如我們搞電液

15、轉(zhuǎn)向（echps）,譬如電磁閥與轉(zhuǎn)閥匹配要求轉(zhuǎn)閥特性能滿足如下圖14的曲線具有的性能。圖14在電磁閥參與下高車速和零車速的手力特性曲線即高車速的最大手力為8nm和到零車速的最大手力為6.5nm，這些要求是對轉(zhuǎn)閥的要求，因此可以說電液轉(zhuǎn)向的良好性能也必需建立在轉(zhuǎn)閥具有良好的手力特性基礎(chǔ)上。5轉(zhuǎn)閥在制造方面的相關(guān)問題要研究轉(zhuǎn)閥的特性，必需對轉(zhuǎn)閥在制造方面的相關(guān)問題，如磨削、測量的問題有所了解，如在設(shè)計圖樣上是以圖13上的坡口楞邊的幾何尺寸來標定圖樣的，如坡口楞邊的尺寸寬度a1、長度w是可測量的，它的正確充分條件至少是r、r2、l2也要正確，但后面這些尺寸在制造中除了閥芯半徑r是可測量之外，其余兩個

16、尺寸如坡口楞邊（刃口）半徑r2、偏心距l(xiāng)2是沒法測量的，這些尺寸是由凸輪磨床上的靠模輪的幾何形狀精度、尺寸精度來保證的，一般把r2為坡口楞邊（刃口）半徑做成定數(shù)，把偏心距l(xiāng)2在磨削過程中它是變數(shù)它還包括進刀深淺的因素。當(dāng)閥芯半徑r一定時，偏心距l(xiāng)2小，坡口楞邊的尺寸寬度a1就短；偏心距l(xiāng)2大；坡口楞邊的尺寸寬度a1就長?？磕］喌耐庑我话阍诖髲郊s130180左右，而閥芯直徑一般在1828左右，采用以靠模的外形大徑幾何相似原理來確保閥芯上小徑的精準，如果說r、r2、l2是正確的，當(dāng)凸輪磨床加工的坡口楞邊的寬度尺寸a1才會附合要求，應(yīng)該說此時的坡口楞邊的幾何形狀也是正確的。如果說r、r2、l2不是正

17、確，即閥芯半徑r不正確或靠模輪不能保證；凸輪磨床在磨削進刀上進行控制也能使寬度尺寸a1可以在要求范圍內(nèi)但其坡口楞邊的幾何形狀就不符合要求。在實際生產(chǎn)中閥芯半徑r，因為它與閥套要選配的所以精度等級高，公差帶一般都在左右，在實際生產(chǎn)上還都能控制在范圍內(nèi)。所以靠模輪很重要是保證坡口楞邊的幾何尺寸、幾何形狀的關(guān)鍵。一般廠家在實際生產(chǎn)中轉(zhuǎn)閥的幾個最終尺寸都設(shè)有管理點，如果你要做幾組坡口楞邊尺寸寬度a1、長度w的閥芯做試驗是很容易做到的。但目前由于在生產(chǎn)中楞邊寬度難以精確檢測、控制，因此目前轉(zhuǎn)閥性能曲線的離散比較大。6在已知坡口楞邊尺寸寬度a1反算偏心距變量_l2因為提供的一批試樣，是各種不同坡口楞邊的尺

18、寸寬度a1、長度w組合。除了每個樣件都組裝進行臺架試驗評價分析外，還要在計算機上進行模擬試驗來進行評價分析。因為由制造上形成坡口楞邊的尺寸寬度a1是反映的是偏心距l(xiāng)2 的函數(shù)，所以要從已知a1來求它相應(yīng)的的偏心距l(xiāng)2或偏心距變量_l2，其主要構(gòu)成成分就是磨削進給量。采用編程反算偏心距l(xiāng)2，已是我們作分析試驗的常用方法，如對某動力轉(zhuǎn)向器反算其轉(zhuǎn)閥的坡口程序計算數(shù)據(jù)記錄，在實測到的坡口寬度a1=0.6940.988，的偏心距變量_l2（包含磨削進給量）都在數(shù)據(jù)記錄可查。 -gm擬坡口程序計算數(shù)據(jù)記錄- 提供擬合坡口寬程序軟件 ;版本號:gm擬坡口寬2/2005-11-27/08-10-13/17:

19、40 版本特征:為3401gm試驗樣號051009001-051009013楞邊寬度0.694.988 輸入基本參數(shù) 閥徑d=28.5 槽數(shù)n=6輸出計算參數(shù)：序號, 偏心距變量_l2, 楞邊寬a11 -.0060874 .98801631.25 -.0061124 .98786371.5 -.0061424 .98768061.75 -.0061774 .98746682 -.0062174 .9872226 2.25 -.0062624 .9869482.5 -.0063124 .98664262.75 -.0063674 .98630683 -.0064274 .9859404 序號,

20、偏心距變量_l2, 楞邊寬a1 21 -.0448874 .745356121.25 -4.584365e-02 .739222221.5 -4.681115e-02 .733008121.75 -.0477899 .726713822 -.0487799 .720338822.25 -4.978115e-02 .713882822.5 -5.079365e-02 .707345622.75 -.0518174 .7007267 23 -.0528524 .6940259 如沒有計算機作這一步選擇，往下就很難進行。7在幾組坡口楞邊尺寸寬度a1、長度w的閥芯做臺架試驗與計算機模擬試驗篩選 通過一

21、系例臺架試驗與計算機模擬試驗篩選，以下列舉優(yōu)秀的某實樣：某實樣臺架試驗手力特性曲線如圖15所示。縱橫坐標比例為2：1。圖15 某實樣臺架試驗手力特性曲線m-p (1:2)（路感計算時在1:1的條件下，即按數(shù)據(jù)計算）圖16 某實樣計算機模擬試驗手力特性曲線m-p (1:2) （黑）靈敏度曲線-p(1:1) （紅） 計算機模擬試驗手力特性曲線（黑）靈敏度曲線（紅）數(shù)據(jù)如下：-程序計算數(shù)據(jù)記錄報告- 程序名稱/編制日期/修改日期:原型曲線評價02/2005-11-27/08-10-15;20:10 程序摘要:轉(zhuǎn)閥試驗樣號: 002,單側(cè)楞邊平均寬度0.768、楞邊長度9 (紅)曲線為靈敏度曲線;(黑

22、)曲線為手力特性曲線 先導(dǎo)程序:漸變阻尼07,gm擬坡口寬2程序, -基本參數(shù)計算- (a01)楞邊(軸槽坡口)長 w=9 (a02)偏心距變量_l2 =-.0464314 (a1)偏心距l(xiāng)2=9.9535686 (a2)偏心圓間隙jxv= .4035686 (a3)閥半徑r=14.25 (a4)楞邊半徑r2=23.8 (1)幾何預(yù)開隙a2 =.21 (4)預(yù)開隙角1=.8639265 (5)1+v之和2= 3.944504 (6)楞邊寬角v= 3.080578 (7)楞邊寬a1=.7660764 (8)r2+bm=cbv= 23.90806 (9)中間過程間隙bm= .1080563 扭桿剛

23、度hmk=1.304058 按實計算值,路感特性最佳角=45 (載荷以油泵最大輸出油壓載荷13mpa)路感特性的1/4載荷lgps = 3.25 回正力,8%載荷hzp=.033865 -評價要求- 1，當(dāng)接近(載荷以油泵最大輸出油壓載荷)路感特性的1/4載荷lgps3.25 路感特性角gd=4515 2，最大輸出載荷13mpa時,手力hm不大于52nm -轉(zhuǎn)閥手力特性的計算- 楞邊寬a1 =.7660764 楞邊長w = 9 , 油壓p, 手力hm, 間隙b, 路感g(shù)d .01 .0375997 1.304058e-02 .2375676 gd=26.11972 .11 4.556867e-

24、02 .1434464 .2157974 gd=5.932883 .21 5.595234e-02 .2738522 .1947468 gd=7.711465 3.073925 2.043414 4.008576 3.222562e-02 gd=30.51674 3.083925 2.090189 4.021616 .031863 gd=31.38225 3.093925 2.138612 4.034657 3.150021e-02 gd=32.27096 3.103925 2.188762 4.047698 3.113725e-02 gd=33.18392 3.113925 2.240723

25、 4.060738 .0307741 gd=34.1216 3.123924 2.294583 4.073779 3.041078e-02 gd=35.08286 3.133924 2.350436 4.086819 3.004729e-02 gd=36.06799 3.143924 2.408381 4.09986 2.968362e-02 gd=37.07637 3.153924 2.468525 4.1129 2.931978e-02 gd=38.10729 3.163924 2.530982 4.125941 2.895576e-02 gd=39.16201 3.173924 2.59

26、5871 4.138981 2.859156e-02 gd=40.23776 3.183924 2.663322 4.152022 2.822719e-02 gd=41.33466 3.193924 2.733469 4.165062 2.786265e-02 gd=42.45087 3.203924 2.806461 4.178103 2.749792e-02 gd=43.58723 3.213924 2.882454 4.191144 2.713303e-02 gd=44.74073 3.223924 2.961614 4.204184 2.676795e-02 gd=45.91049 3

27、.233924 3.044122 4.217225 .0264027 gd=47.09519 3.243924 3.130166 4.230266 2.603729e-02 gd=48.29204 3.253924 3.219956 4.243306 2.567169e-02 gd=49.50173 3.263924 3.313713 4.256347 2.530591e-02 gd=50.72008 3.273924 3.411672 4.269387 2.493996e-02 gd=51.94573 3.283924 3.514088 4.282428 2.457385e-02 gd=53

28、.17607 3.293924 3.621241 4.295468 2.420754e-02 gd=54.41076 3.303924 3.733425 4.308509 2.384107e-02 gd=55.64534 3.313924 3.850962 4.321549 2.347442e-02 gd=56.87875 3.323924 3.974199 4.33459 2.310759e-02 gd=58.10821 3.333924 4.103508 4.347631 2.274059e-02 gd=59.33086 3.343924 4.239301 4.360671 2.23734

29、2e-02 gd=60.54617 3.353924 4.382018 4.373712 2.200606e-02 gd=61.75026 3.573924 11.01491 4.660604 1.387998e-02 gd=82.28907 3.583924 11.62889 4.673645 .0135086 gd=82.88085 3.593924 12.29599 4.686685 1.313705e-02 gd=83.44256 3.603924 13.02257 4.699726 .0127653 gd=83.97526 3.613924 13.81586 4.712766 .01

30、23934 gd=84.47865 符合電液轉(zhuǎn)向（echps）,電磁閥與轉(zhuǎn)閥匹配要求，零車速的最大手力小于6.5nm的要求。8計算的曲線與實測的曲線差別8.1實測的曲線存有系統(tǒng)的背壓由圖15中看出實測的手力特性曲線和圖16中計算的曲線，一開始就存在很大的差別。這是因為實測的手力特性曲線一開始階段就存有背壓，因為轉(zhuǎn)閥是一個具有多層次節(jié)流作用的閥，如進、出油孔和預(yù)開隙、坡口縫隙等，在眾多環(huán)節(jié)中那個節(jié)流作用最大，（不僅流通的面積對其有影響而且流通的幾何形狀對其也有很大的影響）所以即便輸入軸轉(zhuǎn)動，使預(yù)開隙略有關(guān)小，如果此時略微關(guān)小了的閥口液流面積但其節(jié)流作用還沒有進、出油孔節(jié)流作用大時。（在閥套上進、

31、出油孔通往前、后兩油缸的；因閉合側(cè)變更而使進、出油孔的進入油缸或從油缸中出來的進、出油作用互為交替）。只要閥口節(jié)流作用還沒進、出油孔的節(jié)流作用大時，在此時轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的一個區(qū)域乃為不靈敏區(qū)。在qc/t3061999汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成臺架試驗方法和qc/t5292000汽車動力轉(zhuǎn)向器總成臺架試驗方法都有規(guī)定：即測出兩個方向進油口增加0.1mpa的輸入端轉(zhuǎn)過的角度。稱此角度為自由間隙或不靈敏區(qū)。（以往的5噸車動力轉(zhuǎn)向器不靈敏區(qū)約在這范圍）在qc/t3051999汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成技術(shù)條件和qc/t5302000汽車動力轉(zhuǎn)向器總成技術(shù)條件中規(guī)定自由間隙應(yīng)符合設(shè)計要求。即符合專業(yè)制造廠的設(shè)計要求

32、，并沒有統(tǒng)一的要求。而現(xiàn)在的動力轉(zhuǎn)向器都在往縮小體積方向努力；因此轉(zhuǎn)閥也越來越小，有的出油孔直徑只有2.53.5mm。在預(yù)開隙的開始閉合時正處于低雷諾數(shù)層流流動狀態(tài)，由圖17知當(dāng)雷諾數(shù)在= 10附近，流量系數(shù)cd的變化是較大的。出油孔的液流面積和管狀通道對油液的實際的節(jié)流作用比預(yù)開隙處大，所以即使當(dāng)預(yù)開隙略有關(guān)小，當(dāng)還沒出油孔的節(jié)流作用大時時，預(yù)開隙的關(guān)小并不對系統(tǒng)的油壓有何變化，便形成不靈敏區(qū)，這也造成常流式系統(tǒng)存有一定的背壓約在0.8mpa左右，使不靈敏區(qū)角度也變得較明顯，本例在0.650.73范圍內(nèi)。雖然符合專業(yè)生產(chǎn)廠的設(shè)計要求。但與常規(guī)計算手力特性曲線就有差別。因為常規(guī)計算不考慮系統(tǒng)背

33、壓。應(yīng)該說不考慮系統(tǒng)背壓是不符合現(xiàn)在中、小、輕型商用車的動力轉(zhuǎn)向器的實際，所以擬合曲線時就要對此作修正。而某些重、中型商用車的動力轉(zhuǎn)向器出油孔直徑較大，雖然不靈敏區(qū)角度也不小，只是系統(tǒng)背壓較低，手力特性曲線線起點在0.2mpa左右，起勢平緩呈平鍋底狀，這種形狀與常規(guī)計算的曲線較符合。另外應(yīng)指出不靈敏區(qū)角度的大小也受試驗臺架的壓力傳感器在低壓時靈敏度的影響。8.2 實測的曲線沒有起勢平緩呈平鍋底狀的曲線部分 由圖16可看到用公式計算的手力特性曲線和圖15實測的手力特性曲線相差較大的地方，計算的手力特性曲線為起勢平緩，而實測的手力特性曲線比較陡峭，為了改善這一情況，進行了多種修正方案試驗，其中以實

34、際的節(jié)流作用較大的閥口實際過流面積，比我們幾何計算的過流面積要小，我們稱它為液流面積，其間隙稱它為液流間隙，這些我們都可通過從實測的流量系數(shù)中反算求得?，F(xiàn)在我們用液流間隙減量對常規(guī)計算中的幾何間隙作修正（即用假定的實際液流間隙比幾何間隙減小的量來修正）。這樣比較可以說明計算的曲線與實測的曲線差別方面的一些問題。由式(7)知液流通過閥口的雷諾數(shù)在閥口閉合過程中也在不斷變化。 雷諾數(shù) (7)式中：d閥口實際面積的水力直徑(m)； 壓力油密度(kg/m3)： 壓力油運動粘度 (m2/s)；p閥口兩端的壓差(pa)雷諾數(shù)表示作用于流體微團的慣性力與粘性力之比。兩個幾何相似流場的雷諾數(shù)相等。雷諾數(shù)越小意

35、味著粘性力影響越顯著，越大則慣性力影響越顯著。雷諾數(shù)很小的流動（如潤滑膜內(nèi)的流動），其粘性影響遍及全流場。雷諾數(shù)很大的流動，其粘性影響僅在物面附近的邊界層才是重要的。雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態(tài)，一般管道中雷諾數(shù)re2000（= 44.721359）為層流狀態(tài)，re4000（= 63.2455）為紊流狀態(tài)，re20004000為過渡狀態(tài)。則此時液流通過閥口的流量系數(shù)cd、收縮系數(shù)cc也隨之變動。如圖17所示。cd流量系數(shù)，實際流量q與理論流量q t之比，（計算理論

36、流量見公式1、2）；cc收縮系數(shù)，由液流收縮斷面積ac與原斷面積ao之比，cc=ac/ao。在轉(zhuǎn)閥閉合過程中，雷諾數(shù)和流量系數(shù)有一定的變動范圍。由孔板流動中知液流通過閥口的流量系數(shù)cd、收縮系數(shù)cc隨雷諾數(shù)的變大而變小，如圖17所示。而常規(guī)計算中沒有考慮流量系數(shù)cd等影響因素，因此與實測的曲線有所不同是必然的，這也是實測的與計算的曲線產(chǎn)生差別的原因之一。圖17流量系數(shù)cd隨閥口的雷諾數(shù)的變化而變動摘自雷天覺：液壓工程手冊 北京 機械工業(yè)出版社1990，現(xiàn)在有雷天覺新編液壓工程手冊(上下) 北京理工大學(xué)出版社1998-12-1流量系數(shù)cd隨閥口的雷諾數(shù)與上相仿，但也沒轉(zhuǎn)閥的相關(guān)數(shù)據(jù)、更沒轉(zhuǎn)閥的雷

37、諾數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)。圖18手力特性曲線分幾段擬合修正方案0實測的手力特性曲線(最左面的曲線)；1未修正的計算的手力特性曲線（最右面的曲線）；2修正的計算的手力特性曲線（中間的）。8.3對常規(guī)計算的修正針對上述原因，對常規(guī)計算公式(3)、(5)計算中閥口的的瞬間寬度為b應(yīng)適當(dāng)減去一修正量b。其具體方法是：(1)先對被選擇做試驗的動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥零件凡與性能計算有關(guān)的幾何尺寸要素測量準確并記錄；(2)按技術(shù)要求組裝、調(diào)整、試驗取得該試樣實測的手力特性曲線如圖18曲線0；(3)通過編程在計算機上用常規(guī)計算公式計算并繪制該試樣的計算的手力特性曲線如圖18曲線1；(4)通過計算機對實測的曲線0作直接擬合仿真，其

38、步驟如下： 選擇實測的手力特性曲線的nj個轉(zhuǎn)角點（稱其為選定角）以圖18例nj=6，取轉(zhuǎn)角點為1 = 0.5799；2 = 0.7283；3 = 1.5954；4 = 2.13；5 = 3.1529；6 = 3.9126；相當(dāng)于手力:hm1=11.359619（轉(zhuǎn)角扭桿剛度）=0.788443nmhm2=0.99;hm3=2.169136;hm4=2.895988;hm5=4.2867427;hm6=5.31964529從實測的手力特性曲線上摘取與選定轉(zhuǎn)角對應(yīng)的壓力值，作為擬合曲線的目標值；編制計算機程序?qū)τ嬎悴⒗L制該試樣的計算的手力特性曲線如圖18曲線1的程序進行修正，修正方法即對常規(guī)計算公

39、式(3)、(5)計算中閥口的的瞬間寬度為b應(yīng)適當(dāng)減去一修正量b。使得擬合后產(chǎn)生的新曲線，在其選擇的選定轉(zhuǎn)角點上的壓力值，基本上符合目標值：p1=0.52217； p2=1.0177； p3= 2.001；p4= 3.0155； p5= 5.91268；p6= 10.125mpa。如圖18曲線2。這樣擬合的新曲線基本上與實測的曲線相差無幾。如果選擇的選定角多一些，則擬合構(gòu)成的曲線更接近實測的曲線。（本例選定角數(shù)為nj=6）。9計算機編程分段擬合手力特性曲線9.1擬合手力特性曲線由以上可看出在對動力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)閥的性能計算與預(yù)測中采用計算機編程計算也是為了探索問題一步步逼出來的。（說到這里我想了解一

40、下在坐的是否除了用計算機畫圖外還用不用計算機編程計算？應(yīng)該說這編程計算也和計算機畫圖一樣重要，是一個主管工程師所必須具備的技能，學(xué)會了受益終身。你們在編程中用matlab、vc還是vb我想了解一下。以便今后有的放矢地討論問題。）我們在計算機上模擬試驗，試驗是按照轉(zhuǎn)向器每轉(zhuǎn)過一單位轉(zhuǎn)角,插值計算手力hm，不考慮實際液流間隙減量因素的閥口瞬間幾何間隙b,考慮實際液流間隙減量因素的閥口瞬間液流間隙減量b_，不考慮實際液流間隙減量因素的閥口瞬間液流間隙所形成的油壓p_，圖19每一轉(zhuǎn)角,同時插值計算8個參數(shù)程序結(jié)果。每一轉(zhuǎn)角,同時插值計算手力hm、幾何間隙b、液流間隙b_、擬合壓力p_、擬合流量系數(shù)qc

41、_、雷諾數(shù)re、液流間隙等參數(shù)所形成的路感特性角gd、幾何間隙所形成的路感特性角gd_等8個參數(shù)程序結(jié)果。由計算機作模擬試驗，對于在已知的數(shù)學(xué)模型里進行參數(shù)的調(diào)優(yōu)是很方便的。程序?qū)嵗鐖D19所示。即是圖18手力特性曲線分幾段擬合修正方案的源程序。插值計算8參數(shù)的程序運行后自動記錄了所有數(shù)據(jù)如下： （看演示程序）-轉(zhuǎn)閥程序計算數(shù)據(jù)記錄- 程序名稱:3qc_5/06-9-19/擬合力特性曲線/2008-10-15/9:40 程序摘要:單側(cè)楞邊平均寬度0.768、楞邊長度9 程序特征:用漸變實際液流間隙減量因素法擬合實際試驗特性曲線數(shù)據(jù);尋求流量系數(shù)qc曲線 3槽求壓力，預(yù)開隙角1前的規(guī)范計算,用壓

42、差求雷諾數(shù) 選擇間隙擬合曲線,用計算;繪制柔和曲線(六段曲線)-基本參數(shù)計算- (a01)楞邊(軸槽坡口)長 w=9 (a1)偏心距l(xiāng)2=10 (a2)偏心圓間隙jxv= .405 (a4)楞邊半徑r2=23.8403 (1)幾何預(yù)開隙a2 =.295 (4)預(yù)開隙角1=1.21386 (5)1+v之和2= 4.303416 (6)楞邊寬角v= 3.089556 (7)楞邊寬a1=.7683086 因新臺架度與手力比例系數(shù)khm_ =.7355 扭桿剛度hmk0 =1.359619nm/度 按實計算值,路感特性最佳角=45 楞邊寬a1 =.7683086 楞邊長w = 9 幾何預(yù)開隙a2 =.

43、295 預(yù)開隙角1=1.21386 預(yù)開隙角1+楞邊寬角v之和2 =4.303416-評價要求- 1，當(dāng)接近路感特性的1/4載荷時度轉(zhuǎn)角時3.25，路感特性角=gd=4515 2，最大輸出載荷10mpa,手力hm不大于5+1.5nm(轉(zhuǎn)角,同時插值計算手力hm、幾何間隙b、液流間隙b_、擬合壓力p_)(擬合流量系數(shù)qc_、雷諾數(shù)re、液流間隙等參數(shù)所形成的路感特性角gd、幾何間隙所形成的路感特性角gd_) , hm, b, b_, p_ .01 1.359619e-02 .042 .2910129 2.505731e-02 qc_.994872 re10.44691 gd_ -1.549996

44、 gd 0 .02 2.719238e-02 .042 .2870258 2.575829e-02 qc_.9896561 re10.47441 gd_ 1.776814 gd 0 .03 4.078858e-02 .042 .2830387 .0264891 qc_.9843499 re10.5026 gd_ 5.177743 gd 0 .5599998 .7613865 .042 7.172281e-02 .4125194 qc_.4605801 re15.35391 gd_ 83.2893 gd 0 .5699998 .7749826 .042 6.773572e-02 .4625124

45、 qc_.4420362 re15.67266 gd_ 83.58076 gd 0 .5799997 .7885788 .042 6.374863e-02 .5221763 qc_.4228804 re16.0237 gd_ 83.8608 gd 0 .5884 .8 .045 5.962799e-02 .5968409 qc_.4011048 re16.45291 gd_ 19.76657 gd 0 .5984 .8135962 .045 .0586304 .6173239 qc_.4011048 re16.45291 gd_ 24.13481 gd 0 .7183999 .9767503

46、.045 4.665939e-02 .9747221 qc_.4011048 re16.45291 gd_ 41.45349 gd 0 .7283999 .9903465 .045 .0456618 1.017777 qc_.4011048 re16.45291 gd_ 43.28323 gd 0 .7355 .9999999 3.246648e-02 4.199686e-02 1.203165 qc_.3365342 re17.9621 gd_ -75.01622 gd 87.72807 .7455 1.013596 3.246648e-02 4.188971e-02 1.209328 qc

47、_.3365342 re17.9621 gd_ 5.421216 gd 39.96132 1.475499 2.006117 3.246648e-02 3.390723e-02 1.845755 qc_.3365342 re17.9621 gd_ 10.53594 gd 58.66143 1.575499 2.142079 3.246648e-02 3.278895e-02 1.973804 qc_.3365342 re17.9621 gd_ 11.68 gd 61.28391 1.585499 2.155675 3.246648e-02 .0326768 1.987374 qc_.3365342 re17.9621 gd_ 11.80329 gd 61.54371 1.595499 2.169271 3.246648e-02 .0325646 2.001093 q