轉向系統(tǒng)設計規(guī)范

1、轉向系統(tǒng)設計規(guī)范目錄：一、 概述二、 設計輸入1. 市場分析報告2. 產(chǎn)品概念報告3. 技術方案分析報告4. 產(chǎn)品信函5. 項目描述書三、 轉向系統(tǒng)設計目標1. 承載性目標2. 操縱穩(wěn)定性目標 3. 安全性目標4. 成本目標5. 總成重量目標四、 轉向系統(tǒng)結構參數(shù)的確定1、 轉向系統(tǒng)結構形式（主要部件構成明細）2、 安裝尺寸的確定3、 車架結構與轉向元件的物理接口4、 前橋總成與轉向元件的物理接口5、 車身元件與轉向元件的物理接口6、 其他五、 轉向系統(tǒng)匹配1、轉向輕便性2、助力轉向系統(tǒng)流量等匹配六、 機械轉向設計1. 轉向器設計2. 轉向傳動軸設計七、 動力轉向設計1、 轉向器設計2、 轉向

2、油泵設計3、 轉向油罐設計4、 其他部件設計八、 轉向系統(tǒng)驗證與試驗項目1、動力學模型分析與驗證2、整車性能試驗項目與可靠性試驗項目3、轉向器臺架試驗項目4、轉向油泵臺架試驗項目5、轉向油罐臺架試驗項目7、 轉向油管臺架試驗項目8、 轉向盤臺架試驗項目9、 轉向傳動軸臺架試驗項目10、 其他附件：轉向系統(tǒng)相關標準與設計參考書1、操縱穩(wěn)定性2、轉向器3、轉向油罐4、轉向油泵5、轉向油管6、轉向傳動軸7、轉向盤一、 概述本文適用于傳統(tǒng)結構的轉向系統(tǒng)，主要針對轉向器、轉向油泵等主要部件設計參數(shù)的選取、計算、驗證等作出較詳細的工作模板。1、 轉向系統(tǒng)設計對整車性能的影響 轉向系統(tǒng)的功能是保證汽車能按駕

3、駛員的意志進行轉向行駛。同時對操縱穩(wěn)定性有一定的影響。轉向系統(tǒng)按能源的不同分為機械轉向系和動力轉向系兩大類。機械轉向系以駕駛員的體力作為轉向能源，其中所有傳力件為機械的。機械轉向器由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構組成。動力轉向系是在機械轉向系的基礎上加設一套轉向加力裝置而行成的。2、轉向設計流程概述設計輸入整車設計目標物理邊界確定主要部件性能指標確定結構設計3、轉向系統(tǒng)的評價指標3.1汽車操縱穩(wěn)定性：序號內(nèi)容設計指標計分備注2操縱穩(wěn)定性穩(wěn)態(tài)回正性能側向加速度an，m/s260QC/T 480-1999汽車操縱穩(wěn)定性指標限值與評價方法規(guī)定的數(shù)值不足轉向度U，()/(m/s2)60車廂側傾度K

4、，()/(m/s2)60轉向回正性能低速殘留橫擺角速度r，()/s60橫擺角速度總方差Er，s60高速殘留橫擺角速度r，()/s60橫擺角速度總方差Er，s60轉向輕便性能轉向盤平均操舵力FS，N60轉向盤最大操舵力Fm，N60轉向盤角階躍輸入性能橫擺角速度響應時間T，s60轉向盤角脈沖輸入性能諧振頻率F，Hz60諧振峰水平D，dB60相位滯后角，()60蛇行試驗性能平均橫擺角速度峰值R，()/s60平均轉向盤轉角峰值，()60綜合評分603.2人機工程學序號駕駛員操作位置項目設計指標GB/T 15705-1995規(guī)定的數(shù)值1轉向盤下緣至座墊上表面距離，mm200(可調節(jié)高度方向盤的最低點18

5、0)1802轉向盤后緣至靠背距離，mm4504503轉向盤下緣至離合器、制動器踏板縱向中心面距離，mm6206004轉向盤至前面及下面障礙物距離，mm80805轉向盤外緣至側面障礙物距離，mm80806離合器踏板縱向中心面至轉向柱縱向中心面距離，mm60150501507制動器踏板縱向中心面至轉向柱縱向中心面距離，mm60150501508轉向盤中心對座椅中心面的偏移量，mm10409轉向盤平面與汽車對稱平面間夾角，()909053.3其他相關法規(guī)3.3.1 GB7258-2004機動車運行安全技術條件： 3.3.1.1機動車方向盤的最大自由轉動量不允許大于：1）最高設計車速不小于100km/

6、h的機動車：202）其他機動車：30（三輪車除外）3.3.1.2機動車在平坦、硬實、干燥和清潔的水泥或瀝青路面上行駛，以10km/h的速度在5S內(nèi)沿螺旋線從直線行駛過渡到直徑24m的圓周行駛，施加于方向盤外緣的最大切向力不應大于245N。3.3.1.3汽車和汽車列車必須能在同一個車輛通道圓內(nèi)通過，車輛通道圓的外圓直徑D1為25.00m，車輛通道圓的內(nèi)圓直徑D2為10.60m，汽車和汽車列車由直線行駛過渡到上述圓周運動時，任何部分超出直線行駛時的車輛外側面垂直面的值不應大于0.8m。(GB1589-2004 道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值)3.3.2 GB 17675-1999汽車轉向系基本要

7、求：以10km/h車速、24m轉彎直徑前行轉彎時，不帶助力時轉向力應小于245N, 帶助力轉向但助力轉向失效時，其轉向力應小于588N。機動動作時間正常情況下不得大于4s，帶助力轉向但助力轉向失效時不得大于6s。3.3.3 92/62/EEC為適應技術進步，對有關機動車及其掛車轉向設備的70/311/EEC號理事會指令進行修改的委員會指令：92/62/EEC 車輛應以10km/h的速度從徑直到轉彎行駛。應該在轉向控制的位置與下表中給出的帶有完好轉向設備的特定類車輛的轉向半徑一致時，測量轉向控制公稱半徑處的轉向力。一次向右轉彎，一次向左轉彎。見下表 ：92/62/EEC 對轉向控制力的要求車輛種

8、類完好故障最大力（daN）時間（秒）轉彎半徑（米）最大力（daN）時間（秒）轉彎半徑（米）M1M2M3N1N2N3151520202520444444121212121212（1）303045304045（2）446446202020202020（1）如果12達不到，則全鎖緊。（2）對于兩個或多個轉向軸的剛性連接車輛為50，自跟蹤設備除外。3.3.4 Q/FT B1902005輕型載貨汽車整車設計標準：4、轉向設計關聯(lián)系統(tǒng)與工作接口部門序號名稱內(nèi)容部門1整車車型主管總布置車型室2車架主管零件布置位置車型室3車橋、輪胎連接尺寸（目前桿系在前橋上）底盤室5懸架運動干涉校核底盤室6制動連接尺寸底盤室

9、7發(fā)動機連接尺寸(動力轉向泵)動力室8車身連接尺寸車身所9電器連接尺寸電器所10試制物理尺寸驗證試制所11試驗臺架性能、整車平順性、操穩(wěn)性、可靠性試驗所12CAE分析CAE分析、整車動力學仿真分析計算分析所13設計計算書、圖紙、明細入檔、下發(fā)技術支持部14公告參數(shù)申報3C認證型式車型室/產(chǎn)品管理部二、設計輸入 設計輸入表_ 表1 序號名稱代號依賴性（可無 必有）備注1市場分析報告營銷公司2項目建議書營銷公司3產(chǎn)品概念報告產(chǎn)品管理部4技術方案分析報告整車所5產(chǎn)品信函產(chǎn)品管理部6項目描述書整車所7標桿樣車營銷公司主要獲取信息： 1、 輸入信息表_ 表2序號名稱內(nèi)容及描述1產(chǎn)品市場定位及用戶目標2使

10、用區(qū)域（平原/山區(qū)）3超載質量（Kg）4耐久性要求（可靠性里程Kg）5操穩(wěn)性要求是否特殊說明 6轉向盤是否可調及桃木化7防傷要求8是否助力轉向2、 標桿樣車性能參數(shù)表_表3.2（性能試驗表轉向操縱穩(wěn)定性）品牌： 車型代號：VIN；3、標桿樣車結構參數(shù)表_表3.3（檢測后獲得）品牌： 車型代號：VIN；轉向系統(tǒng)：（主要結構形式描述）序號名稱項目備注1轉向器總成承載能力模數(shù)傳動比流量最大壓力特性曲線2轉向油泵控制流量公稱排量最大壓力轉速范圍3轉向油罐儲油量最大允許通過流量絕對過濾精度4轉向操縱機構單/雙萬向節(jié)可調轉向盤及仿桃木化是否有防傷裝置5轉向傳動機構尺寸三、轉向系統(tǒng)設計目標序號項目目標值備注

11、1承載性超載：2操縱穩(wěn)定性穩(wěn)態(tài)回正性能：轉向回正性能：轉向輕便性能：轉向盤角階躍輸入性能：轉向盤角脈沖輸入性能：蛇行試驗性能：綜合評分：3安全性4成本5總成重量四、轉向系統(tǒng)結構參數(shù)的確定1、循環(huán)球轉向器：（1）典型機械轉向結構 ：附圖1 1 9 2 8 3 5 6 4 7 圖11、轉向盤帶喇叭按鈕總成 2、轉向操縱機構總成 3、轉向器帶搖臂總成 4、轉向直拉桿5、左轉向節(jié) 6、轉向節(jié)臂 7、轉向橫拉桿 8、梯形臂 9、右轉向節(jié)（2）典型動力轉向結構 附圖2 1 10 2 9 3 8 7 4 6 5 圖21、轉向盤帶喇叭按鈕總成 2、轉向操縱機構總成 3、轉向器帶搖臂總成 4、轉向直拉桿5、左轉

12、向節(jié) 6、轉向節(jié)臂 7、轉向橫拉桿 8、轉向油泵 9、轉向油罐 10、轉向管路2、齒輪齒條式轉向器：（1）典型機械轉向結構： 附圖3 1 2 3 4 圖31、轉向盤帶喇叭按鈕總成 2、轉向操縱機構總成 3、轉向減速器總成 4、轉向器帶搖臂總成（2）典型動力轉向結構 附圖4 1 7 2 6 5 3 4 圖41、轉向盤帶喇叭按鈕總成 2、轉向操縱機構總成 3、轉向減速器總成 4、轉向器帶搖臂總成5、轉向油泵 6、轉向管路 7、轉向油罐 3、安裝尺寸的確定 按整車總布置的要求，與各主管一起確定下列安裝布置內(nèi)容序號名稱項目備注1轉向器總成循環(huán)球式結構型式機械/動力結構尺寸安裝傾角小于萬向節(jié)規(guī)定的夾角要

13、求搖臂中心到前輪中心距離搖臂中心到車架上平面距離搖臂小端連接尺寸輸入軸連接尺寸搖臂長度與懸架干涉有關齒輪齒條式結構型式結構尺寸轉向梯形斷開點位置轉向橫拉桿與齒條球銷位置轉向齒條中心位置輸入軸的位置轉向橫拉桿球頭尺寸2轉向油泵結構形式葉片/齒輪傳動型式皮帶/傳動套/齒輪尺寸及位置3轉向油罐尺寸及位置4轉向管路尺寸及位置5轉向傳動軸、轉向管柱結構形式單/雙，是否防傷前翻及緩沖尺寸及位置6轉向盤結構形式兩輻條/三輻條/四輻條，是否防傷尺寸及位置人機工程五、 轉向系統(tǒng)匹配1、轉向輕便性 按第一項中要求。使用半經(jīng)驗公式2、 助力轉向系統(tǒng)流量等匹配。原則上流量要合適，噪音要低，轉向盤無抖動3、 轉向梯形匹

14、配請參照清華大學出版社汽車設計P651頁要求。4、 分段式橫拉桿斷開點的位置確定參照清華大學出版社汽車設計P654頁要求六、機械轉向設計1、轉向器：根據(jù)使用狀況確定轉向器：輸入內(nèi)容：項目數(shù)值1前軸最大允許負荷（kg）2轉向器型式輸出內(nèi)容：循環(huán)球式1轉向器最大允許負荷（kg）2模數(shù)3傳動比齒輪齒條式1轉向器最大允許負荷（kg）2線角傳動比3齒條行程范圍2、轉向傳動軸：輸入內(nèi)容：項目數(shù)值1輪胎2轉向桿系3前軸最大允許負荷（kg）輸出內(nèi)容：1靜扭強度2扭轉間隙3滑動花鍵的滑動起動力4轉動力矩七、動力轉向設計1、轉向器計算輸入內(nèi)容：項目數(shù)值1前軸最大允許負荷（kg）2轉向器型式輸出內(nèi)容：循環(huán)球式1轉向

15、器允許負荷（kg）2模數(shù)3傳動比4流量（L/min）5最大壓力（Mpa）6特性曲線7使用溫度齒輪齒條式1轉向器允許負荷（kg）2最大壓力（Mpa）3流量（L/min）4線角傳動比5齒條行程范圍6使用溫度2、 轉向油泵的設計：1）轉向油泵工作流量的選取是根據(jù)轉向盤最大瞬時轉速計算的。先計算出滿足轉向盤最大瞬時轉速所需要的理論流量Q，然后再計算出實際需要流量Q1Q=Snt式中：Q轉向器所需的油泵控制流量，L/min S活塞的有效面積，mm2 n轉向盤轉速，r/min t螺桿螺距，mm根據(jù)QC/T530汽車動力轉向器總成技術條件要求，轉向器內(nèi)泄漏量小于油泵控制流量的15，則油泵控制流量:Q1= Q/

16、0.852）轉向油泵最大壓力：轉向油泵壓力的選擇以能滿足整車的承載要求為主。兼顧轉向系統(tǒng)桿系的強度要求。如果轉向器本身能進行轉向限位，可以不用考慮轉向系統(tǒng)桿系的強度問題。如果轉向器本身不能進行轉向限位，可以通過CAE分析確定轉向系統(tǒng)桿系的強度問題。助力轉向系統(tǒng)在保持方向打死的狀態(tài)時間過長，會造成助力系統(tǒng)壓力過高，造成助力系統(tǒng)壽命減短或早期損壞。因此警示：助力轉向系統(tǒng)在打死方向時不要超過5秒。3）轉向油泵的功率計算：NPQt103（kw）P-轉向油泵進出油口的壓差 barQt轉向泵的理論流量L/min Qt =qtn qt理論流量 ml/rn轉速 r/min轉向泵的總效率 ，一般取0.650.7

17、5設計時要充分考慮到發(fā)動機能夠提供給轉向系統(tǒng)的功率，恰當?shù)脑O計轉向油泵參數(shù)（包括怠速提升），防止整車在怠速起動發(fā)動機時因功率不夠而熄火。輸入內(nèi)容：項目數(shù)值1前軸最大允許負荷（kg）輸出內(nèi)容：1控制流量（L/min）2公稱排量（ml/r）3最大壓力（Mpa）4轉速范圍5使用溫度3、轉向油罐的設計轉向油罐主要功能是儲存油液，散熱，濾清。油罐的容積不應太小，否則易使高壓油路產(chǎn)生氣泡。通常油罐容積可取油泵在溢流閥限制下最大排量的1520。轉向油罐的過濾精度如果輕型車可以選擇銅絲網(wǎng)100目。散熱要求高的車型，可以選擇金屬罐。 轉向油罐在車上安裝的高度應比油泵進油口至少高20mm。安裝得位置盡量接近油泵4

18、、轉向管路管路應布置得盡量短；活動部位用軟管，固定部分盡量采用鋼管；布置軟管時，應盡量保證軟管所能允許得最小彎曲半徑。如果轉向油罐的散熱性不足，可以采用增加鋼管的方法。如果管路較長，轉向液壓系統(tǒng)發(fā)生共振現(xiàn)象，可以采用降噪管。八、轉向系統(tǒng)驗證與試驗項目1、整車性能試驗項目與可靠性試驗項目2、機械轉向器臺架試驗項目3、轉向傳動軸臺架試驗項目4、轉向油泵臺架試驗項目5、轉向油罐臺架試驗項目6、轉向油管臺架試驗項目7、動力轉向器臺架試驗項目8、轉向盤臺架試驗項目1、整車性能試驗項目與可靠性試驗項目：試驗任務書內(nèi)容: 操縱穩(wěn)定性指標2、機械轉向器臺架試驗項目（QC/T29097 汽車轉向器總成技術條件）

19、試驗任務書內(nèi)容:1）傳動比2）輸入全轉角3）傳動間隙4）轉動力矩5）扭轉剛度6）靜扭7）沖擊8）疲勞壽命9）清潔度3、轉向傳動軸臺架試驗項目（QC/T649 汽車轉向傳動軸總成性能要求及試驗方法）試驗任務書內(nèi)容:1）總成間隙試驗2）轉動力矩試驗3）花鍵滑動起動力4）靜扭強度5）疲勞壽命4、轉向油泵臺架試驗項目（QC/T299 汽車動力轉向油泵技術條件）試驗任務書內(nèi)容:1）最大壓力2）開啟轉速及開啟流量3）流量特性曲線4）半載容積效率及半載總效率5）氣密性試驗6）噪聲7）定轉速沖擊、變轉速沖擊、高溫試驗后半載容積效率及半載總效率8）低溫起動5、轉向油罐臺架試驗項目（QC/T 303 汽車動力轉向

20、油罐技術條件）試驗任務書內(nèi)容:1）總容積2）最大允許儲油量3）最小允許儲油量4）最大允許通過流量5）絕對過濾精度6、轉向油管臺架試驗項目試驗任務書內(nèi)容: SAE J188 動力轉向壓力軟管高容積膨脹型SAE J189 動力轉向回流軟管低壓型7、動力轉向器臺架試驗項目（QC/T 530 汽車動力轉向器總成技術條件 ）試驗任務書內(nèi)容:1）轉向器總圈數(shù)、空載轉動力矩、自由間隙2）功能試驗3）最大工作壓力時的轉向力矩4）特性曲線 5）內(nèi)泄漏6）外泄漏7）回正能力8）轉向靈敏度特性9） 勞試驗10）磨損試驗11）強制轉向試驗12）逆向超載試驗13）超壓試驗8、 轉向盤臺架試驗項目（QC/T 703 汽車轉向盤聚氨酯泡沫包覆層技術條件 Q/FT A026車輛產(chǎn)品轉向系統(tǒng)技術條件）試驗任務書內(nèi)容:1）外觀2）燃燒特性3）熱性能：4）彎曲疲勞試驗5）扭