轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

1、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范目錄：一、 概述二、 設(shè)計輸入1. 市場分析報告2. 產(chǎn)品概念報告3. 技術(shù)方案分析報告4. 產(chǎn)品信函5. 項目描述書三、 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定1、 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式（主要部件構(gòu)成明細）2、 安裝尺寸的確定3、 車架結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)向元件的物理接口4、 前橋總成與轉(zhuǎn)向元件的物理接口5、 車身元件與轉(zhuǎn)向元件的物理接口6、 其他五、 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)匹配1、轉(zhuǎn)向輕便性2、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量等匹配六、 機械轉(zhuǎn)向設(shè)計1. 轉(zhuǎn)向器設(shè)計2. 轉(zhuǎn)向傳動軸設(shè)計七、 動力轉(zhuǎn)向設(shè)計1、 轉(zhuǎn)向器設(shè)計2、 轉(zhuǎn)向

2、油泵設(shè)計3、 轉(zhuǎn)向油罐設(shè)計4、 其他部件設(shè)計八、 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器臺架試驗項目4、轉(zhuǎn)向油泵臺架試驗項目5、轉(zhuǎn)向油罐臺架試驗項目7、 轉(zhuǎn)向油管臺架試驗項目8、 轉(zhuǎn)向盤臺架試驗項目9、 轉(zhuǎn)向傳動軸臺架試驗項目10、 其他附件：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)標準與設(shè)計參考書1、操縱穩(wěn)定性2、轉(zhuǎn)向器3、轉(zhuǎn)向油罐4、轉(zhuǎn)向油泵5、轉(zhuǎn)向油管6、轉(zhuǎn)向傳動軸7、轉(zhuǎn)向盤一、 概述本文適用于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要針對轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油泵等主要部件設(shè)計參數(shù)的選取、計算、驗證等作出較詳細的工作模板。1、 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計對整車性能的影響 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能是保證汽車能按駕

3、駛員的意志進行轉(zhuǎn)向行駛。同時對操縱穩(wěn)定性有一定的影響。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按能源的不同分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。機械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件為機械的。機械轉(zhuǎn)向器由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成。動力轉(zhuǎn)向系是在機械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而行成的。2、轉(zhuǎn)向設(shè)計流程概述設(shè)計輸入整車設(shè)計目標物理邊界確定主要部件性能指標確定結(jié)構(gòu)設(shè)計3、轉(zhuǎn)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(shè)計指標計分備注2操縱穩(wěn)定性穩(wěn)態(tài)回正性能側(cè)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(zhuǎn)向度U，()/(m/s2)60車廂側(cè)傾度K

4、，()/(m/s2)60轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向輕便性能轉(zhuǎn)向盤平均操舵力FS，N60轉(zhuǎn)向盤最大操舵力Fm，N60轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入性能橫擺角速度響應時間T，s60轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)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(shè)計指標GB/T 15705-1995規(guī)定的數(shù)值1轉(zhuǎn)向盤下緣至座墊上表面距離，mm200(可調(diào)節(jié)高度方向盤的最低點18

5、0)1802轉(zhuǎn)向盤后緣至靠背距離，mm4504503轉(zhuǎn)向盤下緣至離合器、制動器踏板縱向中心面距離，mm6206004轉(zhuǎn)向盤至前面及下面障礙物距離，mm80805轉(zhuǎn)向盤外緣至側(cè)面障礙物距離，mm80806離合器踏板縱向中心面至轉(zhuǎn)向柱縱向中心面距離，mm60150501507制動器踏板縱向中心面至轉(zhuǎn)向柱縱向中心面距離，mm60150501508轉(zhuǎn)向盤中心對座椅中心面的偏移量，mm10409轉(zhuǎn)向盤平面與汽車對稱平面間夾角，()909053.3其他相關(guān)法規(guī)3.3.1 GB7258-2004機動車運行安全技術(shù)條件： 3.3.1.1機動車方向盤的最大自由轉(zhuǎn)動量不允許大于：1）最高設(shè)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(cè)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(zhì)量限值)3.3.2 GB 17675-1999汽車轉(zhuǎn)向系基本要

7、求：以10km/h車速、24m轉(zhuǎn)彎直徑前行轉(zhuǎn)彎時，不帶助力時轉(zhuǎn)向力應小于245N, 帶助力轉(zhuǎn)向但助力轉(zhuǎn)向失效時，其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向但助力轉(zhuǎn)向失效時不得大于6s。3.3.3 92/62/EEC為適應技術(shù)進步，對有關(guān)機動車及其掛車轉(zhuǎn)向設(shè)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(zhuǎn)彎行駛。應該在轉(zhuǎn)向控制的位置與下表中給出的帶有完好轉(zhuǎn)向設(shè)備的特定類車輛的轉(zhuǎn)向半徑一致時，測量轉(zhuǎn)向控制公稱半徑處的轉(zhuǎn)向力。一次向右轉(zhuǎn)彎，一次向左轉(zhuǎn)彎。見下表 ：92/62/EEC 對轉(zhuǎn)向控制力的要求車輛種

8、類完好故障最大力（daN）時間（秒）轉(zhuǎn)彎半徑（米）最大力（daN）時間（秒）轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向軸的剛性連接車輛為50，自跟蹤設(shè)備除外。3.3.4 Q/FT B1902005輕型載貨汽車整車設(shè)計標準：4、轉(zhuǎn)向設(shè)計關(guān)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(zhuǎn)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(shè)計計算書、圖紙、明細入檔、下發(fā)技術(shù)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(shè)計輸入 設(shè)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(shù)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(zhì)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(zhuǎn)向盤是否可調(diào)及桃木化7防傷要求8是否助力轉(zhuǎn)向2、 標桿樣車性能參數(shù)表_表3.2（性能試驗表轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性）品牌： 車型代號：VIN；3、標桿樣車結(jié)構(gòu)參數(shù)表_表3.3（檢測后獲得）品牌： 車型代號：VIN；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：（主要結(jié)構(gòu)形式描述）序號名稱項目備注1轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向油泵控制流量公稱排量最大壓力轉(zhuǎn)速范圍3轉(zhuǎn)向油罐儲油量最大允許通過流量絕對過濾精度4轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)單/雙萬向節(jié)可調(diào)轉(zhuǎn)向盤及仿桃木化是否有防傷裝置5轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)尺寸三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)向回正性能：轉(zhuǎn)向輕便性能：轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入性能：轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定1、循環(huán)球轉(zhuǎn)向器：（1）典型機械轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu) ：附圖1 1 9 2 8 3 5 6 4 7 圖11、轉(zhuǎn)向盤帶喇叭按鈕總成 2、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)總成 3、轉(zhuǎn)向器帶搖臂總成 4、轉(zhuǎn)向直拉桿5、左轉(zhuǎn)向節(jié) 6、轉(zhuǎn)向節(jié)臂 7、轉(zhuǎn)向橫拉桿 8、梯形臂 9、右轉(zhuǎn)向節(jié)（2）典型動力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu) 附圖2 1 10 2 9 3 8 7 4 6 5 圖21、轉(zhuǎn)向盤帶喇叭按鈕總成 2、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)總成 3、轉(zhuǎn)向器帶搖臂總成 4、轉(zhuǎn)向直拉桿5、左轉(zhuǎn)

12、向節(jié) 6、轉(zhuǎn)向節(jié)臂 7、轉(zhuǎn)向橫拉桿 8、轉(zhuǎn)向油泵 9、轉(zhuǎn)向油罐 10、轉(zhuǎn)向管路2、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器：（1）典型機械轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)： 附圖3 1 2 3 4 圖31、轉(zhuǎn)向盤帶喇叭按鈕總成 2、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)總成 3、轉(zhuǎn)向減速器總成 4、轉(zhuǎn)向器帶搖臂總成（2）典型動力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu) 附圖4 1 7 2 6 5 3 4 圖41、轉(zhuǎn)向盤帶喇叭按鈕總成 2、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)總成 3、轉(zhuǎn)向減速器總成 4、轉(zhuǎn)向器帶搖臂總成5、轉(zhuǎn)向油泵 6、轉(zhuǎn)向管路 7、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器總成循環(huán)球式結(jié)構(gòu)型式機械/動力結(jié)構(gòu)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(guān)齒輪齒條式結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)尺寸轉(zhuǎn)向梯形斷開點位置轉(zhuǎn)向橫拉桿與齒條球銷位置轉(zhuǎn)向齒條中心位置輸入軸的位置轉(zhuǎn)向橫拉桿球頭尺寸2轉(zhuǎn)向油泵結(jié)構(gòu)形式葉片/齒輪傳動型式皮帶/傳動套/齒輪尺寸及位置3轉(zhuǎn)向油罐尺寸及位置4轉(zhuǎn)向管路尺寸及位置5轉(zhuǎn)向傳動軸、轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)形式單/雙，是否防傷前翻及緩沖尺寸及位置6轉(zhuǎn)向盤結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)向系統(tǒng)匹配1、轉(zhuǎn)向輕便性 按第一項中要求。使用半經(jīng)驗公式2、 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量等匹配。原則上流量要合適，噪音要低，轉(zhuǎn)向盤無抖動3、 轉(zhuǎn)向梯形匹

14、配請參照清華大學出版社汽車設(shè)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(shè)計P654頁要求六、機械轉(zhuǎn)向設(shè)計1、轉(zhuǎn)向器：根據(jù)使用狀況確定轉(zhuǎn)向器：輸入內(nèi)容：項目數(shù)值1前軸最大允許負荷（kg）2轉(zhuǎn)向器型式輸出內(nèi)容：循環(huán)球式1轉(zhuǎn)向器最大允許負荷（kg）2模數(shù)3傳動比齒輪齒條式1轉(zhuǎn)向器最大允許負荷（kg）2線角傳動比3齒條行程范圍2、轉(zhuǎn)向傳動軸：輸入內(nèi)容：項目數(shù)值1輪胎2轉(zhuǎn)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(zhuǎn)間隙3滑動花鍵的滑動起動力4轉(zhuǎn)動力矩七、動力轉(zhuǎn)向設(shè)計1、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器型式輸出內(nèi)容：循環(huán)球式1轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向油泵的設(shè)計：1）轉(zhuǎn)向油泵工作流量的選取是根據(jù)轉(zhuǎn)向盤最大瞬時轉(zhuǎn)速計算的。先計算出滿足轉(zhuǎn)向盤最大瞬時轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器所需的油泵控制流量，L/min S活塞的有效面積，mm2 n轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速，r/min t螺桿螺距，mm根據(jù)QC/T530汽車動力轉(zhuǎn)向器總成技術(shù)條件要求，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向油泵最大壓力：轉(zhuǎn)向油泵壓力的選擇以能滿足整車的承載要求為主。兼顧轉(zhuǎn)向系統(tǒng)桿系的強度要求。如果轉(zhuǎn)向器本身能進行轉(zhuǎn)向限位，可以不用考慮轉(zhuǎn)向系統(tǒng)桿系的強度問題。如果轉(zhuǎn)向器本身不能進行轉(zhuǎn)向限位，可以通過CAE分析確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)桿系的強度問題。助力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)在打死方向時不要超過5秒。3）轉(zhuǎn)向油泵的功率計算：NPQt103（kw）P-轉(zhuǎn)向油泵進出油口的壓差 barQt轉(zhuǎn)向泵的理論流量L/min Qt =qtn qt理論流量 ml/rn轉(zhuǎn)速 r/min轉(zhuǎn)向泵的總效率 ，一般取0.650.7

17、5設(shè)計時要充分考慮到發(fā)動機能夠提供給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功率，恰當?shù)脑O(shè)計轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速范圍5使用溫度3、轉(zhuǎn)向油罐的設(shè)計轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)發(fā)生共振現(xiàn)象，可以采用降噪管。八、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器臺架試驗項目3、轉(zhuǎn)向傳動軸臺架試驗項目4、轉(zhuǎn)向油泵臺架試驗項目5、轉(zhuǎn)向油罐臺架試驗項目6、轉(zhuǎn)向油管臺架試驗項目7、動力轉(zhuǎn)向器臺架試驗項目8、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器臺架試驗項目（QC/T29097 汽車轉(zhuǎn)向器總成技術(shù)條件）

19、試驗任務書內(nèi)容:1）傳動比2）輸入全轉(zhuǎn)角3）傳動間隙4）轉(zhuǎn)動力矩5）扭轉(zhuǎn)剛度6）靜扭7）沖擊8）疲勞壽命9）清潔度3、轉(zhuǎn)向傳動軸臺架試驗項目（QC/T649 汽車轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向油泵臺架試驗項目（QC/T299 汽車動力轉(zhuǎn)向油泵技術(shù)條件）試驗任務書內(nèi)容:1）最大壓力2）開啟轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速沖擊、變轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向油罐臺架試驗項目（QC/T 303 汽車動力轉(zhuǎn)向

20、油罐技術(shù)條件）試驗任務書內(nèi)容:1）總?cè)莘e2）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(zhuǎn)向油管臺架試驗項目試驗任務書內(nèi)容: SAE J188 動力轉(zhuǎn)向壓力軟管高容積膨脹型SAE J189 動力轉(zhuǎn)向回流軟管低壓型7、動力轉(zhuǎn)向器臺架試驗項目（QC/T 530 汽車動力轉(zhuǎn)向器總成技術(shù)條件 ）試驗任務書內(nèi)容:1）轉(zhuǎn)向器總?cè)?shù)、空載轉(zhuǎn)動力矩、自由間隙2）功能試驗3）最大工作壓力時的轉(zhuǎn)向力矩4）特性曲線 5）內(nèi)泄漏6）外泄漏7）回正能力8）轉(zhuǎn)向靈敏度特性9） 勞試驗10）磨損試驗11）強制轉(zhuǎn)向試驗12）逆向超載試驗13）超壓試驗8、 轉(zhuǎn)向盤臺架試驗項目（QC/T 703 汽車轉(zhuǎn)向盤聚氨酯泡沫包覆層技術(shù)條件 Q/FT A026車輛產(chǎn)品轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)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