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【摘 要】 通过齿轮齿条式液压助力转向系统的结构原理分析及匹配设计，阐明转向系统的参数选择对汽车转向操纵轻便的影响。
【关键词】 转向器；齿轮齿条式；液压
一、引言
转向系统的作用，首先是通过转向盘及相关的转向传动及执行机构来控制转向轮的绕主销的转动来实现汽车的转向。其次是凭借转向盘的力的反馈，将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶员，来获得路感，也是评价车辆操控性能的评价指标之一。但过于追求转向力的轻便必定会以牺牲部分路感为代价的。
二、产品的结构布置及要求
2.1液压式助力转向系统由齿轮齿条式转向器、转向油罐、转向油泵、转向管路等部件组成。当驾驶员转动方向盘时，发动机驱动油泵将来自转向油灌的低压油变成高压油，经转向管路进入动力转向器中，推动动力转向器活塞，螺杆与扇齿将活塞运动转化为输出轴的旋转运动，从而实现液压转向助力。
2.2整车输入参数及设计要求：
1）操纵轻便。转向时，作用在转向盘上的切向力，对轿车不应超过150-200N，对货车不应超过500N（需要满足GB17675要求）；
2）转向力学特性试验要求如下；
3）整车输入参数：如表1；
三、产品选型的匹配设计
3.1齿轮齿条式转向器的选型
根据整车布置尺寸、转向器结构和满载时前軸载荷900kg，选择供应商现有的产品，参数如下：
3.2转向阻力矩计算
静态原动转向阻力矩是汽车中最大极限转向所需力矩，影响转向阻力距的主要因素有转向轴的负荷、轮胎与地面之间的滑动摩擦系数和轮胎气压。目前常用经验公式计算，计算公式如下：
四、转向油泵流量的计算
发动机怠速时，要求转向油泵具有足够的流量，以满足系统对流量的要求，流量不足时，转向盘转动速度太小，转向会出现滞后、沉重、不灵敏现象。如果流量太大，转向盘转动速度高，会造成过度灵敏，同时管路节流损失大，发热严重，对油泵的性能、质量、密封都不利。汽车转向盘的计算最大转速n，一般选取的范围是1.5r/s.
五、转向力特性分析
要获得满意的助力特性。助力转向液压力与方向盘输入转矩的关系按图示范围进行设计。即在方向盘小转矩输入的情况下，助力转向基本不起作用，当方向盘输入转矩达到一定值并继续加大时，对应的液压力先缓慢上升然后快速上升，当方向盘输入转矩继续上升到一定值后，液压力将不再变化（此时阀门全开）。如下图所示和表3。
如下图，虚线为此转向系统转向力特性图（输入力矩-液压力），当液压力为5MPa，方向盘的输入转矩（输入轴转矩）在4.5N.M之间，满足设计要求。
目前所采用的转向器的“输入力矩-液压力”曲线是满足上述要求的。
六、结论
齿轮齿条式液压助力转向系统设计及选型必须保证系统的最优化，可靠、优良的操控性能，可以使驾驶员拥有轻便的操纵手力、适中的驾驶路感，并且在整车的通过性及舒适性等方面都会有较大提高。
参考文献：
1、刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.
2、《汽车工程手册》编辑委员会.汽车工程手册（设计篇）.北京：人民交通出版社，2001.
3、刘涛.汽车设计.北京：北京大学出版社，2008.1
【关键词】 转向器；齿轮齿条式；液压
一、引言
转向系统的作用，首先是通过转向盘及相关的转向传动及执行机构来控制转向轮的绕主销的转动来实现汽车的转向。其次是凭借转向盘的力的反馈，将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶员，来获得路感，也是评价车辆操控性能的评价指标之一。但过于追求转向力的轻便必定会以牺牲部分路感为代价的。
二、产品的结构布置及要求
2.1液压式助力转向系统由齿轮齿条式转向器、转向油罐、转向油泵、转向管路等部件组成。当驾驶员转动方向盘时，发动机驱动油泵将来自转向油灌的低压油变成高压油，经转向管路进入动力转向器中，推动动力转向器活塞，螺杆与扇齿将活塞运动转化为输出轴的旋转运动，从而实现液压转向助力。
2.2整车输入参数及设计要求：
1）操纵轻便。转向时，作用在转向盘上的切向力，对轿车不应超过150-200N，对货车不应超过500N（需要满足GB17675要求）；
2）转向力学特性试验要求如下；
3）整车输入参数：如表1；
三、产品选型的匹配设计
3.1齿轮齿条式转向器的选型
根据整车布置尺寸、转向器结构和满载时前軸载荷900kg，选择供应商现有的产品，参数如下：
3.2转向阻力矩计算
静态原动转向阻力矩是汽车中最大极限转向所需力矩，影响转向阻力距的主要因素有转向轴的负荷、轮胎与地面之间的滑动摩擦系数和轮胎气压。目前常用经验公式计算，计算公式如下：
四、转向油泵流量的计算
发动机怠速时，要求转向油泵具有足够的流量，以满足系统对流量的要求，流量不足时，转向盘转动速度太小，转向会出现滞后、沉重、不灵敏现象。如果流量太大，转向盘转动速度高，会造成过度灵敏，同时管路节流损失大，发热严重，对油泵的性能、质量、密封都不利。汽车转向盘的计算最大转速n，一般选取的范围是1.5r/s.
五、转向力特性分析
要获得满意的助力特性。助力转向液压力与方向盘输入转矩的关系按图示范围进行设计。即在方向盘小转矩输入的情况下，助力转向基本不起作用，当方向盘输入转矩达到一定值并继续加大时，对应的液压力先缓慢上升然后快速上升，当方向盘输入转矩继续上升到一定值后，液压力将不再变化（此时阀门全开）。如下图所示和表3。
如下图，虚线为此转向系统转向力特性图（输入力矩-液压力），当液压力为5MPa，方向盘的输入转矩（输入轴转矩）在4.5N.M之间，满足设计要求。
目前所采用的转向器的“输入力矩-液压力”曲线是满足上述要求的。
六、结论
齿轮齿条式液压助力转向系统设计及选型必须保证系统的最优化，可靠、优良的操控性能，可以使驾驶员拥有轻便的操纵手力、适中的驾驶路感，并且在整车的通过性及舒适性等方面都会有较大提高。
参考文献：
1、刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.
2、《汽车工程手册》编辑委员会.汽车工程手册（设计篇）.北京：人民交通出版社，2001.
3、刘涛.汽车设计.北京：北京大学出版社，2008.1