动力转向范文（精选9篇）
动力转向 第1篇
1 失效分析
壳体开裂的动力转向泵装配在某重型商用车上, 其壳体内部额定最高工作压力为15 MPa。转向泵装车使用1个月后出现漏油现象, 拆检后发现壳体开裂, 行驶里程约在1 000~2 000 km。转向泵的宏观形貌见图1, 开裂发生在转向泵壳体出油孔口部位的卡簧上部 (图1中箭头所示) 。经测量, 泵壳体开裂部位的结构尺寸符合图纸要求。
观察到的壳体裂纹有3条, 分析认为3条裂纹当中的1条为主裂纹, 另外2条为次生裂纹。主裂纹形貌见图2, 裂纹沿着缸壁纵向延伸至出油孔口部位, 形成贯穿性裂纹;2条次生裂纹中的1条与主裂纹平行, 位于壳体缸口边棱部位, 另1条次生裂纹位于壳体内壁出油孔尖角部位, 壳体裂纹附近的漆膜发生开裂, 见图3。漆膜的开裂方向反映了该部位受力后应力场的分布情况, 正应力方向应与漆膜开裂方向垂直。
壳体开裂部位正好位于与卡簧端头配合部位 (见图4) , 卡簧端头已经将壳体的卡簧槽挤压变形 (见图5) , 说明卡簧端头对壳体向上拱起的力相当大, 这个力是引起壳体开裂的作用力。
壳体的断口形貌见图6, 开裂性质为弯曲载荷作用下的单向疲劳开裂, 裂纹源位于壳体缸口边棱部位, 开裂表现出对棱角部位应力集中的敏感性。
动力转向泵壳体内部结构见图7, 内部系统主要由传动轴、下分油盘、定子、转子、上分油盘、橡胶密封圈-上分油盘、弹簧、上盖、橡胶密封圈-上盖、上盖卡簧等构成。
将壳体拆检后发现问题如下。
a.上分油盘密封圈下方有光亮的磨损痕迹, 磨痕宽度大约在5~15 mm范围内, 见图8。而壳体内壁与上分油盘可能会发生接触的部位未出现异常磨损痕迹, 表面仍然保留车削过的痕迹。
b.上分油盘与弹簧接触部位的漆膜没有发生磨损剥落现象, 只保留与弹簧间的挤压痕迹, 说明上分油盘没有发生旋转运动。此外, 上分油盘密封圈下方磨损痕迹方向见图9, 观察到磨痕方向局部形成90°夹角。
2 产品内在质量检验
2.1 化学成分
壳体化学成分检验见表1。
2.2 金相组织
壳体金相组织检验结果如下。
a.石墨形态:A型片状石墨, 见图10。
b.基体组织:珠光体加少量铁素体, 碳化物和磷共晶总量小于1%, 见图11。
2.3 力学性能
壳体硬度检验结果为200HBW。
2.4 弹簧刚度测量及共振频率计算
弹簧刚度测量及共振频率计算结果见表2。
3 讨论分析
(1) 动力转向泵壳体所用材料为HT300。经检验, 动力转向泵壳体的化学成分中的S、Mn含量不符合技术要求;金相组织及硬度检验结果未见异常。
(2) 观察到的壳体裂纹共有3条, 分析认为3条裂纹当中的1条为主裂纹, 另外2条为次生裂纹。主裂纹的裂纹源先萌生然后扩展, 主裂纹沿着缸壁纵向延伸至出油孔口部位, 形成贯穿性裂纹;2条次生裂纹中的1条与主裂纹平行, 位于壳体缸口边棱部位, 另1条次生裂纹位于壳体内壁出油孔尖角部位。壳体开裂性质为弯曲载荷作用下的单向弯曲疲劳开裂, 主裂纹的裂纹源位于壳体缸口边棱部位, 主、次裂纹的产生均表现出对棱角及尖角部位应力集中的敏感性。
(3) 壳体裂纹附近的漆膜发生开裂, 开裂的漆膜位置集中, 分布于裂纹两侧, 并且几乎平行于裂纹方向, 漆膜的开裂方向反映了该部位受力后应力场的分布情况, 引起壳体开裂的正应力方向应与漆膜开裂方向垂直。而壳体开裂部位正好位于与卡簧端头配合部位, 并且卡簧端头已经将壳体的卡簧槽挤压变形, 说明卡簧端头对壳体向上拱起的力相当大, 分析认为这个向上拱的力就是引起壳体开裂的作用力。
(4) 将壳体拆检后发现问题如下。
a.上分油盘密封圈下方有银白色的磨损痕迹, 磨痕宽度大约为5~15 mm。由于壳体内壁可能与上分油盘接触部位未出现异常磨损痕迹, 表面仍然保留车削过的痕迹, 所以分析认为上分油盘的磨损应该是与密封圈间的相互摩擦造成的, 属于软磨硬性质的磨粒磨损。
b.上分油盘与弹簧接触部位的漆膜没有发生磨损剥落现象, 只保留与弹簧间的挤压痕迹, 说明上分油盘没有发生以圆心为中心的旋转运动。此外, 观察到上分油盘的磨痕方向局部形成90°夹角, 说明上分油盘在工作过程中曾发生过一定角度的翻转运动。
4 结论
(1) 由于上分油盘的装配不到位, 使得液压转子和上分油盘处于非稳定状态, 在发动机的某个转速下发生共振现象, 导致壳体在转向泵系统工作时承受机械振动载荷而发生疲劳开裂。
(2) 由于上分油盘装配不到位以及工作过程中的翻转运动, 均会增加上方压紧弹簧的压缩行程, 同时使得卡簧对卡簧槽的作用力增大。
(3) 上盖锁紧卡簧的开口位置刚好位于进、出油道上方的卡簧槽部位, 导致该部位形成了以卡簧端头为支点的简支梁式的受力结构, 承受异常弯曲载荷作用。
摘要：装配在某商用车型上的动力转向泵壳体偶尔会出现相同位置的开裂情况, 对汽车的正常行驶带来安全隐患且造成一定的经济损失。对典型动力转向泵失效案例进行断口特征、裂纹形貌、磨损性质、材料及性能分析, 查明其失效原因, 可以为零件的设计和制造提供有价值的改进依据。
动力转向 第2篇
丹纳赫传动最新高级动力转向系统为电力及液压转向系统提供理想替代
全球领先的运动控制解决方案供应商丹纳赫传动近期宣布推出一款低噪声、低维护、高稳定性的无刷APS高级动力转向系统,该系统由一个带有减速器的.永磁交流电机和一个带有I/O接口的交流驱动器构成,其CANOPEN接口可实现无缝整合及信息交换,适用于包括一类、二类及三类叉车在内的广泛车辆应用.
作 者：于宇 于亚楠 作者单位：刊 名：工程机械 ISTIC PKU英文刊名：CONSTRUCTION MACHINERY AND EQUIPMENT年，卷(期)：200637(6)分类号：关键词：
电控动力转向系统的故障诊断与排除 第3篇
关键词：电控；转向系统；故障诊断；排除
1 电控动力转向系统的故障诊断
1.1 转向盘转向力的检测
一般来说，汽车如果要想具有良好的操作稳定性，在转向上必须要有一定的轻便性。试想，如果汽车转向过于沉重，不但会增大驾驶员的劳动负担，而且很可能会在汽车驾驶的过程当中无法及时转向而导致车辆事故问题的发生。同样，如果汽车转向过于轻便，会极大的影响到驾驶员的路感，影响到汽车行驶的稳定性，对行车安全构成威胁。通常对于转向的轻便型表示主要是通过作用在汽车转向盘上的作用力表示的，因此转向盘装箱里的检测可以利用转向参数测量仪来实现。本文中以国产Z-2转向参数测量仪为例，对转向盘转向力的检测进行简要的说明。
（1）安装
转向参数测量仪要首先对准转向盘中心，然后调整卡爪长度接老转向盘。
（2）检测
安装牢固之后，转动操纵盘，这时转向力会通过力矩传感器、底板及连叉传递到所测量的转型盘之上，并带动起转动。同时在这一过程中，力矩传感器能够迅速的将转向力矩变为电信号，而且在定位杆内所连接的光电装置能够马上将转交变化转变为电信号。然后利用计算机完成对这两种电信号的采集、编码、运算分析、存储打印等相关工作，从而测得转向盘的转向力，而且可以测量到转向盘转角的具体数值。
（3）结果分析
分析所测得的结果是应该严格按照相关规定进行，例如在路试中检测转向盘最大转向力就应该遵循以下方法和流程。首先汽车在清洁平坦、干燥的路面上，并保证汽车空载，然后以10km/h的速度5秒内迅速从直线行驶过渡到圆周行驶当中（圆周行驶路面直径最佳长度应为24米），最后在向转向盘外援世家切向力，但不能超过150N。
1.2 自由转动量的检测
通常人们把转向盘自由行程称为转向盘自由转动量，主要指的是在保持汽车行驶的过程中左右晃动汽车转向盘的游动角度。GB/T 18565中的7.1.1和7.1.2对这一标准进行了明确的规定，即：汽车最大设计车速低于100 km/h，自由转动量不可超过300；汽车最大设计射速如果等于或超过100 km/h，转向盘自由转动量不能超出200.从某种程度上来说，由于自由转动量本身就是一个综合性的诊断参数，如果超出了设计值，也就说明汽车转向熊存在一定的问题，不仅如此，在汽车具体的行驶过程当中如果转向盘自由转动量过大，会对行车安全构成较大的威胁。
2 电控动力转向系统故障诊断排除
2.1 转向盘自由行程过大、左右轻重不同
（1）转向盘自由行程过大，如果汽车在行驶过程中出现了转向沉重的问题，多是由于工作油压不足而造成的，通常表现为以下两个方面：①汽车液压系统中有空气存在或油液中存有乳化气泡。②汽车动力转向系统内部安全阀或溢流阀故障，出现泄漏现象。（2）左右转向轻重不同，①滑阀台肩不平衡、滑阀两端预留缝隙不相同或偏离中间位置都会导致转向盘左右轻重不同的问题。②汽车动力系统内助力缸活塞的一側有空气存在。③滑阀连接助力缸侧出现高压油管接头漏损或油管堵塞等问题。
2.2 怠速时原地转动转向盘抖动、停车骤间转向盘抖动
怠速或停车骤间出现方向盘抖动的问题通常是由于汽车工作油压过低而导致的，一般造成油压过低的原因主要有以下几种：①油液中有空气存在，储液罐中存有气泡。②储液罐内油液量过少。③液泵皮带沾有油液或过于松散。④压力系统内溢流阀卡滞。通常溢流阀在泵体内应该保证其良好的滑动性，如果出现了卡滞现象，应该立即使用砂纸进行打磨。同时还要自己的对溢流阀侧部螺栓松动情况加以检查。⑤安全阀中弹簧损坏或出现阀球卡在开放状态。⑥滑阀磨损较为严重。⑦转向系统结构出现外部泄漏问题导致的泵压不足现象。
总之，在对汽车动力转向系统外部泄漏点的检查当中，必须要彻底的清除掉动力转向系统外部的油污痕迹，并仔细的对软管接头加以检查，如有松动，及时紧固。
2.3 行驶中动力转向泵内有异响声
①液压泵内存有空气或构成真空状态。通常来说，如果油液量过少，油液中存有气泡都会导致泵内存有空气的问题，进而导致滤油器堵塞的问题，甚至会在汽车中高速行驶的过程中不能持续供油，并形成真空。②皮带沾有油渍或过松而造成皮带打滑，在汽车转向过程中出现异响。
3 结语
转向系统主要是起到回复和改变汽车的行驶方向的作用，一般分为动力转型系统和机械转向系统两种，本文在这里仅对动力转向系统进行介绍。实际上，动力转向系统同机械转向系统相比仅仅是在机械转向系统中增加了由转向油泵、转向动力缸与转向控制阀所组成的一套转向助力装置。
参考文献
动力转向 第4篇
转向沉重
(1) 发动机怠速状态, 停车原地打方向, 用专用的测量仪器 (或拉力计) 对转向盘最外缘的切向力进行测量。当测得力>35N时, 可判定为转向沉重。
(2) 检查轮胎气压是否符合要求。当胎压低于汽车厂要求时需充气或卸载。
(3) 检查传动带张力是否符合要求。检查方法:在两传动轮之间中部, 给传动带施加100N的力, 如果传动带的挠度不符合要求 (新带:7~9mm, 旧带:8~12m m) , 则按要求调整传动带张力。
(4) 检查转向泵是否吸油。检查方法:用手逐渐握紧吸油管, 使吸油软管逐渐由圆变扁, 直至完全握扁。在此过程中若泵的声音未改变, 则油泵未吸油, 继续进行下面的检查。
(5) 检查转向泵旋向是否正确 (已经正常工作过的转向泵可不进行此项检查) 。可从转向泵标牌上查得旋向, 面对泵轴端看:顺时针旋转为右旋, 逆时针旋转为左旋。若旋向不正确, 需更换旋向正确的转向泵。
(6) 检查进油管及油箱是否堵塞。检查方法:拆下油管, 从其一端加入洁净的转向液, 目测转向液从油管另一端的流出如不顺畅, 则更换油管;目测察看油箱滤网如果堵塞面积大于1/4滤网面积, 更换滤网或清洗滤网。
(7) 转向泵压力检测。若上面1~6项都正常, 应进行以下检测:将转向泵出油管与泵连接端卸开, 在泵的出油口接头与转向器之间安装测压装置, 启动发动机, 怠速运转, 查看压力表显示值 (此压力为系统空载压力) 。如果显示值大于0.5MPa, 进行系统管路检查, 清除堵塞;启动发动机, 怠速运转, 将测压接头中的压力调节阀关死2~3s, 察看压力表显示压力, 若小于5MPa, 说明转向泵滑阀内有杂质或转向泵零件已划伤, 需更换转向泵。同时更换系统全部油液。
(8) 以上检查均正常时, 应进行转向器的检查。
怠速急打方向手感沉重
发动机怠速状态下, 从方向盘的中立位置向左右急打方向, 如果两个方向均手感沉重, 说明发动机怠速突然带负荷造成发动机转速下降, 转向泵瞬时输出流量减小所致, 属正常现象;如果单方向手感沉重, 应按转向器故障检查方法检查转向器。
加大节气门至1 200r/min, 急打方向, 如果仍感到两个方向均手感沉重, 则需更换转向泵。同时应更换系统全部油液。
发动机怠速状态, 停车原地打方向, 用专用的测量器 (或拉力计) 对转向盘最外缘的切向力进行测量, 如果左右方向的转向力差值大于5N, 则应按转向器故障检查方法进行检查。
异常连续噪声
1. 车外转向噪声过大
(1) 传动带张紧力检查。检查方法:在两传动轮之间中部, 给传动带施加100N的力, 测量传动带的挠度值。故障判定标准:传动带的挠度值不符合要求 (新带7~9m m, 旧带8~12m m) 。排除方法:调整传动带张紧力, 更换传动带或加防滑油。
(2) 目测观察油箱内是否有气泡产生, 若有气泡产生, 则首先用油标尺检查油箱内转向液液面高度, 若液面高度在油标尺的最小 (MIN) 刻度以下, 则加注转向液至要求高度。
其次, 目测察看检查进油管是否破裂或管壁有微量油液渗出, 如果进油管有裂口, 则更换进油管。第三, 检查进油管两端连接处是否松动, 若有松动, 重新紧固或更换管夹, 若进油管有裂痕应更换进油管。第四, 根据进油管转弯情况检查进油管转弯处是否有折叠或急转弯, 若进油管转弯太急或有油管折叠, 应重新布置进油管。第五, 检查油箱滤网是否堵塞, 如果滤网堵塞面积大于滤网总过滤面积1/4, 则应进行清洗或更换滤网。第六, 检查油箱内油液是否翻滚剧烈, 若液面翻滚较大, 则更换油箱。第七, 检查油箱是否透气。拆下油箱盖清洗后, 在油箱盖密封圈两侧的任一侧通入0.1MPa的压缩空气, 在另一侧涂肥皂水, 观察另一侧是否有大量气泡出现, 如果另一侧无大量气泡出现, 则更换油箱盖。
最后, 检查系统压力。将转向泵出油管与转向泵连接端卸开, 在泵的出油口接头与出油管之间安装测压装置, 检测空载压力:启动发动机, 怠速运转, 查看压力表显示值, 如果大于0.5MPa, 则清洗高低压油管和油箱;检测正常转向压力:起动发动机1挡行驶, 左、右打方向约一圈 (不得打死) 查看压力表显示值, 如果大于4.5MPa, 则检查转向系统机械部分是否阻力太大或按转向器故障检查方法进行转向器检查。
2.驾驶人耳旁噪声过大
检查方法:驾驶室密封后, 发动机怠速状态下, 1挡行驶打方向。如果驾驶者耳旁有明显的“嗡嗡”声, 说明有转向系统共振引起的噪声, 应更换为带有减振器的高压油管, 以避免共振 (此油管更换不当, 可能会造成无效或噪声增大) 。
如果以上检查均未发现问题, 则更换转向泵, 同时应更换系统全部油液。
异常间断噪声
检查方法:发动机怠速状态, 停车原地打方向。
故障判定与排除:在转动方向盘过程中, 若噪声总在某固定位置出现, 应按转向器故障检查方法检查转向器;若噪声出现的位置总在变化, 应检查系统机械连接部分。
单方向连续异常噪声
检查方法:发动机怠速低挡行驶状态下, 左右转向。
故障判定与排除:如果单方向连续异常噪声较大, 则按转向器故障检查方法检查转向器。
转弯后方向不回正
检查方法:检查前轮定位。
故障判定与排除:按汽车厂要求进行前轮定位参数测定, 调整前轮定位参数。如果前轮定位正常时更换转向器。
漏油
1.转向油泵漏油
检查方法:擦净漏油处, 启动发动机, 怠速运转, 反复打死方向数次 (每次时间3~5s) , 观察原漏油处是否漏油。
故障判定与排除:目测观察在打死方向瞬间如果明显有油液渗出, 可判定为油泵漏油, 则更换转向泵, 同时应更换系统全部油液。
2. 转向油泵与出油管连接处漏油
检查方法:检查转向泵出油接头与出油管连接部位螺栓拧紧力矩是否符合要求。
故障判定与排除:螺栓拧紧力矩应为57~65N·m, 若不符合, 应重新紧固连接部位螺栓至要求值。
低温时转向系统不工作
(1) 按故障形式为“转向沉重”的检查步骤及方法中的传动带张紧力检查方法进行传动带张紧力检查。
(2) 检查进油管是否堵塞。拆下油管, 从其一端加入洁净的转向液, 目测转向液从油管另一端的流出是否顺畅, 若不顺畅, 更换油管。
(3) 检查油箱滤网是否堵塞。目测察看滤网堵塞面积, 如果大于1/4滤网总过滤面积, 需进行清洗或更换滤网。
(4) 检查转向液是否符合高寒地区的使用要求。各汽车厂对用于高寒地区的动力转向液都有规定, 如Pentosin CHF 11S和Pentosin C H F 202是大众汽车公司推荐的动力转向液。耐低温性能好, 可在-40~130℃下正常工作。因为普通的动力转向液在低温时黏度会变低, 使转向油泵的吸油阻力增大, 影响转向油泵的工作性能, 因此高寒地区应更换为规定的耐低温的动力转向液。
(5) 检查发动机怠速是否太低。查看转速表, 如果低于汽车厂规定的怠速要求, 则调整发动机怠速。
动力转向 第5篇
1 汽车转向系统的分类和原理
目前, 汽车上最常见的动力转向系统根据动力源不同可分为两类, 即机械动力转向系统和电子控制动力转向系统。机械液压动力转向系统在机械动力转向系统中最为常见, 而电子控制动力转向系统可分为电动液压动力转向系统和电子控制动力转向系统。
机械液压动力转向系统的主要机械部件有管道、V型传送皮带、压力流体控制阀、液压泵、储油罐等。这种助力原理是将发动机输出的一部分功率转换成液压泵的压力, 协助转向系统施加转向力, 以控制转向车轮的转向。
电动液压动力转向系统不再靠发动机动力作为能源输出, 而使用一个电动泵, 它根据车辆的行进速度和转向角度等信号, 由电子控制单元计算出最理想的转向动力, 是如今使用较为普遍的动力转向系统。如图1所示。
电动动力转向系统的工作方式如下:首先, 车速传感器测出当前车辆的行驶速度, 转矩传感器在检测出施加到方向盘上的转向扭矩, 然后系统将信号传递到ECU;根据内置的控制策略, ECU计算出最佳的助力力矩, 转换为传递到电动机的电流指令;然后, 通过将电机产生的动力力矩经过转向系统上的减速系统放大后, 与驾驶员的转向操纵力一起克服转向阻力, 从而使车辆转向。
2 电子控制动力转向系统的结构和性能特点
2.1 电子控制动力转向系统 (EPS) 的结构原理
如图2所示, EPS主要结构由转矩传感器、电动机、减速机的结构和电子控制单元 (ECU) 等构成。通常情况下, 当车辆不转向时电动机不工作, 当驾驶员操纵方向盘, 安装在方向盘轴上的角度传感器和扭矩传感器会连续测量转向轴角和转矩信号等其他参数, 并与测出的车速信号同时输入至ECU。ECU则根据这些输入信号, 控制助力转矩的大小和方向, 即选定电动机的电流和转向, 从而调整转向辅助动力的大小。电动机的扭矩通过减速系统减速后, 施加到汽车的转向机构上, 获得与现时工作状态相适应的转向力来实现汽车转向。
2.2 电子控制动力转向系统的性能特点
2.2.1 节能环保
电动动力转向系统只在汽车需要转向时电动机才接通电源提供动力, 而液压动力转向系统在汽车不转向时油泵也在运转, 因而能够降低汽车转向时的能量消耗。电动动力转向系统将不存在的燃油泄漏的问题, 它是由电子系统控制, 从而省去了油泵系统, 几乎对环境不会造成污染, 而且也减少了不必要的燃料消耗。
2.2.2 使汽车转向操纵的回正性得到了提高
电动动力转向系统的转向助力大小能通过软件控制调节, 当汽车转向旋转一定的角度被松开时, 电动动力系统可以自动调整车轮回到正中位置。电动动力转向装置还可以发挥一些额外回正扭矩, 使汽车低速行驶时的方向盘准确回到中间位置, 并能抑制高速行驶回正过程中的方向盘振荡和超调, 从而保证了汽车在不同速度下行驶的回正性能。
2.2.3 改善驾驶员的路感
传统的纯液压动力转向系统不能实现汽车在不同行驶速度中的轻便型和路感。而EPS系统可以由EPS软件控制, 使汽车在各种速度下都能得到满意的动力转向。当汽车在低速行驶时, 电动动力转向系统可以提供更大的转向动力, 提高车辆的转向轻便性;汽车在进入高速行驶的过程中, 电动动力转向系统提供动力将逐渐减小, 而驾驶员提供所需的转向力会逐渐增加, 因此, 驾驶者可以明显感觉到汽车行驶中的真实“路感”。
2.2.4 提高了转向抗扰动性和跟随性
在电动转向系统中, 电动助力机构与电机直接连接, 能量可以直接作用在方向盘上。由于惯性阻尼器系统中的阻尼作用, 减少了前轮转向过程中的摆振, 大大提高了转向系统的抗扰动性。相比液压助力转向系统, 电动助力转向系统的旋转扭矩直接来源于电机, 消除了液压助力转向系统的滞后效应, 从而提高了转向轮的转向跟随性。
2.2.5 在其他方面的性能优点
电动动力转向系统系统结构简单、布置方便、占用空间小、转向效率高。该系统的良好的模块设计不需要对其重新装配设计不同的系统和加工程序, 以便提供不同系统设计的高效性。电动动力系统的主要部件可以配置在一起, 与液压动力转向系统相比精减了很多元件, 并且更易于生产线装配, 而且还增加了发动机部件的空间利用率。
3 汽车电子控制动力转向系统在未来的发展趋势
汽车电子控制动力转向系统经过十几年的发展, 在减少生产成本、控制系统发热、降低自重、内部摩擦等一系列环节中的研究和改进取得了重大进步。电子控制动力转向系统在车辆的操纵安全性、舒适性、和节能环保等方面充分显示了其良好的优越性, 已经在轿车上和轻型车上得到了应用并反应出良好的工作性能。伴随着今后直流电机性能的改进, 其应用范围将会越来越广。从目前国内外对EPS的研究来看, 其最终发展趋势将集中在以下几个方面。
3.1 EPS动力控制策略
EPS动力转向控制策略是在汽车转向时以减轻方向盘的操作力, 其助力电机的助力大小通过转向助力特性曲线来确定, 以实现自动辅助驾驶。EPS控制策略将是未来研究的重点。
3.2 降低成本、改进技术
减小控制单元和驱动单元的体积、改善控制系统的性能以及降低控制系统的制造成本, 从而使之能更好地与不同档次汽车相适应。
3.3 实现整车控制系统一体化
EPS的控制单元与整车其他控制单元通信相联系, 以实现汽车电子控制系统的集成一体化。
3.4 综合控制多种信号
根据汽车转向角度、扭矩、车辆速度、横向加速度、转向速度等其他特征的信号进行与车辆特性一致的集成控制模式, 以获得更好的运行性能和转向感。
3.5 提高转向系统的可靠性
从提高转向系统组件的可靠性入手, 转向系统一直是驾乘人员的“生命线”之一, 必须确保其高度可靠性。因此, 对EPS未来研究将会对其可靠性提出更高的要求。
4 结束语
机械动力转向系统结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操作力不大、对操控性能要求不高的车型上仍有使用;液压动力转向系统技术成熟, 能提供较大的转向操纵动力, 在中重型车辆上广泛应用;电子液压动力转向系统将作为液压动力转向系统向电动动力转向系统的过渡技术, 在未来一定时间内还将存在和发展;电动动力转向系统以其优越性和先进性而将获得亲睐, 在未来的汽车转向系统中必将取代其他动力转向技术, 将成为汽车动力转向系统发展的主流, 未来将作为标准配置装备到汽车上。
摘要：汽车电子控制动力转向系统 (EPS) 可以在汽车低速行驶时减轻转向力, 在高速行驶时可以适当加重转向力, 从而提高汽车操作的稳定性。本文简述了汽车转向系统的分类和原理, 介绍了电子控制动力转向系统的结构和性能特点, 以及汽车电子控制动力转向系统在未来的发展趋势。
关键词：汽车电子,转向系统,EPS
参考文献
[1]林逸等.汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势[J].公路交通科技, 2001 (06) .
[2]季学武等.动力转向系统的发展与节能[J].世界汽车, 1999 (10) :7-10.
[3]陈善华等.汽车电子转向技术发展与展望[J].汽车技术, 2003 (01) :1-7.
履带式车辆斜坡上转向动力学的研究 第6篇
1 履带式车辆斜坡转向受力分析
设坡度角为α, 则平行于坡面向下方向重力的分力为G·sinα, 设该分力于履带式车辆过重心的纵轴线间的夹角为φ, 则可将重力分力G·sinα分解为纵向力F1和横向力F2, 如图1所示。
2 纵、横向力对斜坡转向的作用
2.1 纵向力F1对斜坡转向的影响
纵向力F1=G·sinα·sinφ对转向的影响与履带式车辆上、下坡转向相似, 所以按照履带式车辆上、下坡转向的方法进行计算。
式中:X0———压力中心的偏移量;hc———履带式车辆重心高, hc=0.789m;α———上坡角, α=25°;φ———重力分力G·sinα与过履带式车辆纵向轴线的夹角, 取值范围0~360°。
只要上坡角确定, 则压力重心偏移量也就确定。由于前半段搬运单位长度上转向阻力小, 而后半段搬运单位长度上转向阻力大, 要保持横向力平衡, 必须转向极向坡下偏移一个λ1的距离。
转向阻力矩修正系数K:
2.2 横向力F2对斜坡转向的影响
横向力F2=G·sinα·cosφ对转向的影响与履带式车辆侧倾破转向相似, 所以按照履带式车辆侧倾坡转向的方法进行计算。
3 纵、横向力对斜坡转向的综合作用
纵向力F1和横向力F2综合作用时, 斜坡转向阻力距和转向级偏移量为:
运动阻力:
将各力均对O1取力矩, 并列出对O1点的力矩平衡式, 求得所需牵引力P2:
将各力对O2取力矩并列力矩平衡式得求得所需制动力P1:
带入上式的Mμ、F1、F2等α、φ的关系式即可求出P1、P2的具体数值。
4 结论
影响履带式车辆在斜坡上转向的因素十分复杂, 包扩转弯半径、路面参数、转弯速度、和坡角等。通过推导出的公式可以得出, 当履带式车辆在一定α角的坡上作360°转向时, 纵向力F2、横向力F1均随着转角φ的变化而作相应的变化, 因而P1、P2也与之作相应的变化。如果使履带式车辆在一定角度的坡道上以一定的半径进行360°的转向, 从图2中可以看出, 纯上坡转向时P2最大而P1最小, 纯下坡转向时P2最小而P1最大。侧倾坡向上转向时, P2和P1较大, 侧倾坡向下转向时P2和P1较小, 斜坡转向介于它们之间, 它们随转角φ的变化而变化。
综上所述:坡度是对斜坡转向起主导作用的。知道了履带式车辆在斜坡转向的运动规律, 对于进一步的研究其动力匹配具有积极意义。
摘要：履带式车辆上坡和下坡转向、侧倾坡转向都是处于特殊情况下的转向, 即履带式车辆在具有纵向倾角和横向倾角的两向坡道上转向, 在不忽略纵向力或横向力作用而引起的履带负荷分布图形的变化时, 求出它们所需要的牵引力和制动力, 对于进一步的动力匹配研究具有非常重要的现实意义。
关键词：履带式车辆,转向性,动力性,斜坡
参考文献
[1]江明德, 赵毓芹, 祝嘉光.坦克行驶原理[M].北京:国防工业出版社, 1983.
[2]刘述学, 陈守礼, 孙树仁.工程机械地面力学[M].北京:机械工业出版社, 1991.
[3]Merhof W, Hackbarth E M.履带车辆行驶力学[M].韩雪梅等译.北京:国防工业出版社, 1989.
[4]廖伯瑜.现代机械动力学及其工程应用.机械工业出版社, 2003.
动力转向 第7篇
当车辆系统发生振动时，振动形式主要有伸缩、浮沉、点头、摇头、横移和侧滚[1]。此外，由于车辆及其零部件自身也存在结构变形和高频振动，这些振动将有可能影响刚体的悬挂振动状态。
直线电机式转向架与传统转向架相比，电机悬挂方式以及振动的传递路径都具有一定的差别[2]。直线电机的悬挂方式之一是通过多根吊杆及悬挂梁安装在转向架上[3]，车辆运行时，电机及其连接杆件的受力状态较复杂。本文重点研究直线电机连接杆件在被考虑为柔性体时对车辆系统动力学的影响。
1 刚柔耦合建模方法
由于各连接杆件为不均匀结构，故在刚柔耦合模型的建立过程中可以采用模态综合法。模态综合法以瑞利—李兹法[4]为基础，首先将结构划分为不同子结构，再通过它们的低阶模态集把近似程度较高的李兹集构造出来，相比原结构自由度，子结构模态集数量大大减少。对该李兹集进行模态坐标变换，得出低阶总系统动力学方程，解该方程，原结构低频特征以及在该李兹集下的系统响应都将被得到，再经过坐标变换，返至原结构，柔性体系统最后响应也将被得到。该方法的核心思想即通过假设系统模态为李兹模态集来进行自由度缩减。缩减自由度时，Guyan缩减法是最常见的，也被称为主从自由度法。假设整体的动力平衡方程为：
其中：M为质量矩阵；u为位移矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；F为载荷矩阵。u含两部分：主自由度um、从自由度us，即：
其中：I为单位矩阵；T为u到um的转换矩阵。
现采用静力缩减法确定T，假设边界节点自由度为m个主自由度，内部节点自由度为s个从自由度。同时假设把um按照静力的方式施加在不受力的同一结构之上，通过结构内引起的变形来确立um和us的关系[5]，则有：
其中：Kmm、Kms、Ksm、Kss是K按um、us写成的分块刚度矩阵。由式（3）的第二式得：
将式（4）代入式（2）得：
将式（5）代入式（1）并全乘以TT得到：
其中：M*=TT MT;K*=TT KT;C*=TTCT;F*=TTF;M*、K*、C*、F*为缩减自由度之后相应子结构模态的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵和载荷矩阵。
将式（6）代入K*=TT KT中进行展开，有：
同理可得M*、C*和F*的展开式。
将式（7）和式（1）比较可知，计算过程中的自由度数量大幅度减少。另外，铁道车辆系统一般都是弱耦合系统，通过有限多个移动铰、转动铰还有弹性、阻尼元件就可将各部件相连，界面的自由度相应较少，在对各部件独立自由界面的主模态集和附加静力模态进行选取时，采用该方法也可达到较高精度。因此，使用模态综合法，只需要选取较少的低阶模态就能对直线电机连接杆件的结构弹性振动进行准确的模拟[6]。
2 连接杆件柔性体的实现
对刚柔耦合动力学模型的分析通常依靠的是有限元软件和动力学软件的联合仿真[7]。本文首先利用ANSYS 10.0对某地铁车辆直线电机各连接杆件进行建模，然后对其采用子结构分析及模态分析，获得结果文件；利用SIMPACK 8.9中的FEMBS模块对上述结果文件进行读取，再生成标准输入文件（．SID＿FEM），其中含有柔性体模型的相关数据，最后将该文件调入便可对刚柔耦合系统进行建模和仿真。具体流程见图1。
各连接杆件的几何模型及主自由度有限元模型如图2～图4所示。
各连接杆件的固有模态分析结果如图5～图7所示。
3 连杆件结构变形和振动的影响分析
通过建立刚柔耦合车辆系统动力学模型（见图8）来研究连接杆件的结构变形和振动产生的影响，并与多刚体模型进行比较分析。以某直线电机地铁车辆为例，令其分别以20km/h、60km/h、100km/h的低、中、高速直线运行，轨道激励为美国五级谱，考察连接杆件结构变形和振动对车辆系统动力学的影响，分析结果见图9～图17。
3.1 对电机垂向振动的影响
考察对象为一台转向架电机。
由计算结果可知，各连接杆件的结构振动对电机垂向振动加速度影响较大，如图9～11所示。刚柔耦合模型中，电机的垂向振动加速度幅值明显高于刚体模型的结果，且随着车辆运行速度的提高，幅值的差异更显著。从振动频谱图来看，在0Hz～50Hz频率范围内，刚柔耦合模型的电机垂向振动加速度和多刚体模型的结果差不多，但在50Hz及以上，刚柔耦合模型的电机垂向振动加速度明显大于多刚体模型的结果，且随着车辆运行速度的提高，其结构振动的影响更突出。
3.2 对轮轨垂向力的影响
考察对象为一台轮对左侧车轮。
由计算结果可知，连接杆件的结构振动对轮轨垂向力具有一定影响，如图12～图14所示。刚柔耦合模型下的轮轨垂向力幅值大于刚体模型的结果，且随着车辆运行速度的提高，幅值的差异更显著。从振动频谱图来看，刚柔耦合模型下的轮轨垂向力与多刚体的结果相比并未呈现出一定的规律性。与电机振动的影响相比，各连接杆件的结构振动对轮轨垂向力的影响略小，且没有明显的频谱特性规律。
3.3 对转向架构架垂向振动的影响
考察对象为一转向架构架车体前后端。
由计算结果可知，各连接杆件的结构振动对转向架构架的垂向加速度具有一定影响，如图15～图17所示。刚柔耦合模型下的轮轨垂向力幅值略大于刚体模型的结果。从振动频谱图来看，刚柔耦合模型下的构架垂向加速度的振动峰值与多刚体的结果基本一致。
摘要：为了探究电机连接杆件在被考虑为柔性体时对直线电机地铁车辆系统动力学的影响,通过ANSYS建立某地铁车辆直线电机连接杆件的有限元模型,并对其进行子结构分析、模态分析,再将分析结果导入SIMPACK中,对车辆刚柔耦合系统进行建模和动力学仿真,并将结果与多刚体车辆动力学系统进行比较。结果表明:连接杆件结构振动对电机的垂向振动加速度影响较大,对轮轨垂向力和转向架构架的垂向加速度均具有一定影响。该结果可对架悬直线电机地铁车辆电机定位刚度的选取提供一定参考。
关键词：架悬直线电机,刚柔耦合系统,动力学影响,转向架
参考文献
[1]任尊松.车辆动力学基础[M].北京:中国铁道出版社,2009.
[2]罗曦春,罗世辉.直线电机地铁车辆转向架[J].电力机车与城轨车辆,2008,31(5):41-44.
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[4]宋景涛,方明霞.模态综合法在ANSYS中的应用[J].计算机辅助工程,2007,16(3):145-148.
[5]王勖成.有限单元法[M].北京:清华大学出版社,2003.
[6]杨亮亮,傅茂海,周尚书,等.刚柔耦合理论在铁道车辆中的应用[J].内燃机车,2012(10):24-27.
动力转向 第8篇
方向盘操纵不灵, 即行驶时车架摇摆, 转动方向盘费力, 或时轻时重都视为转向不灵。其产生原因及排除方法如下:液压操纵系统或转向油缸中有空气, 若液压系统中有空气, 一般可查看油箱有无泡沫产生, 若有则为系统中有空气;可排除系统中的空气。若转向油缸中有空气, 依次打开转向油缸放气塞, 直到未冒气泡为止。
2.供油压力不正常
其常见原因有:溢流安全阀阀座磨损或被污物堵塞;安全阀弹簧失效, 阀座顶开;油泵供油压力不足, 主要是自紧油封损坏, 致使油底壳的机油增多, 而液压油箱中油量减少;油泵元件磨损;三阀分配器中回油阀被污物垫起, 关闭不严或阻尼孔阻塞。若油泵供油不正常, 则可卸下三阀分配器中的回油阀进行清洗, 疏通油路即可。
3.左右转向轻重不同
造成液压动力转向系统左右转向轻重不同的原因主要有:液压控制阀装配不当;动力缸活塞一侧有空气;液压限压阀内有一侧漏油或过早卸荷;前轮胎气压不一致;前轮轮毂轴承一边紧一边松等。滑阀偏离中位是由于零件制造或装配的原因, 滑阀台肩与阀体两侧的预留缝隙不等, 导致两侧流量不等, 从而造成左右转向时的转向力不同。如果滑阀位置调整后仍不见好转, 可拆下滑阀测量其尺寸。若尺寸偏差较大, 应更换滑阀。
液压系统中易发生油路损坏泄漏的部位, 主要有:加力装置端盖密封垫处、转向垂臂轴两端密封环处、高压油管处。一旦发生管路损坏, 则应及时更换损坏部位的零部件。
4.车辆急转弯时方向盘沉重吃力
多属油泵驱动皮带打滑, 流量控制阀弹簧过软;安全阀、流量控制阀泄漏严重, 油箱漏油, 液压系统中混入空气;油管堵塞、油泵磨损、油压过低及供油不足等所致。遇此现象首先检查液面 (不足时添加) ;排除液压系统中的空气;检查皮带有无打滑;然后架起车辆, 接上压力表及开关, 进行快慢转向试验, 根据其压力变化作出判断, 再予以修复。
5.机械振动引起的噪声
安装转向泵时要保证泵轴与主轴同轴度的误差小于0.1 mm, 倾斜度小于30°, 连接管路不要过细过长, 避免液体流动产生涡流;转向泵转速不要太高, 以免损坏轴承而产生噪声。诊断方法:当转向盘处于极限位置或原地慢慢转动转向盘时, 转向器发出“嘶嘶”声, 如果这种异响严重, 则多属转向器控制阀性能不良, 应予更换。当转向油泵发出“嘶嘶”声或尖叫声时, 应进行以下检查。首先应仔细听查异响部位, 检查动力转向装置各部件固定螺钉有无松动, 油箱是否缺油, 传动带是否松动, 油泵是否过热, 液压系统中是否有空气, 软管接头有无松动, 液压管路有无堵塞。检查贮油罐液面高度, 液面高度不够时应查明泄漏部位并修理, 然后按规定加足油液;其次检查转向油泵驱动皮带是否打滑, 若打滑应查明原因更换皮带或调整皮带张紧度;再检查油液中有无泡沫, 若有泡沫, 应查找漏气部位并予以修理, 然后排除空气。若无漏气, 则说明油路有堵塞处或油泵严重磨损及损坏, 应予以修复或更换。
6.液压动力转向的方向盘弹手
常见液压动力转向汽车在转弯或在高低不平的道路上行驶中, 当转向轮遇到障碍物时, 转向盘会突然回弹, 且回弹速度很快。
动力转向 第9篇
如图1所示, 动力转向系统由转向油罐、转向油泵、转向管路、动力转向器组成。
转阀式结构的特点是, 当无转向动作时, 控制阀处于常开中间位置, 油通过控制阀直接回到转向油罐。当输入轴转向时, 由于转向轴 (阀芯) 在外力的作用下克服扭杆弹性产生一个相对阀套的角位移, 使转阀每个台肩一侧油路全开, 另一侧全闭。这样有更多的压力油被转阀切换向油路全开的一侧油腔, 使活塞一侧产生推力, 实现助力转向。
转阀式动力转向器的设计, 首先要满足的是为用户提供不同要求的转向手力特性。动力转向手力与输出载荷 (用工作油压代表) 的关系曲线。典型的转向手力特性曲线如图2所示。表示了动力转向器随着转向手力增加输出载荷增大的不同情况。在低输入手力和高输入手力时, 两者输出载荷增加的速度显著是不同的。
低输入手力区在设计时要求在直线行驶位置附近, 由于转向阻力较小, 希望外助力作用增加的小些, 机械转向程度相对大些, 使驾驶员在此范围小角度转向时对地面阻力变化的感觉更直接些;高输入手力是在大角度转向时, 此时转向阻力较大, 希望外助力大些, 是驾驶员转向轻便, 即此时输出载荷明显增加。
2 设计要求
如图3示, CF7454转向器根据KOYO转向器样机设计制造, 力特性曲线低输入手力区域小, 标准为1 MPa扭矩3~4 N·m, 高输入手力区要求的力矩值大, 标准为4.9 MPa扭矩4.5~5.5 N·m。
豫北ZDZ7型转向器适合国产越野车匹配, 低输入手力区大, 高输入手力区要求的力矩值小, 标准为4 MPa扭矩3.0~4.2 N·m。
为实现上述力特性曲线改进, 可以通过改变扭杆的刚度和改变转阀刃口的过流面积来实现。扭杆刚度的变化可以改变扭杆直径和长度;刃口过流面积可以用改变阀预开间隙和刃口切口形状及尺寸。
CF7454转向器力特性曲线的改进, 是通过改变扭杆直径和刃口形状尺寸两方面实现的。
3 设计计算
3.1 刃口设计
转阀在阀芯转动时, 工作油压将随着预开隙的减少逐渐升高, 阀刃口的突然闭合会导致油压的突然升高, 在特性曲线上, 油压升高将产生一个拐点, 这对转向操作不利。为使曲线平缓圆滑地变化, 就要改变阀刃口的结构, 从而改变阀刃口关闭时过流面积变化速度, 使其逐渐减少, 实现压力变化的理想控制。
如图4示设定阀芯半径为R, 预开隙宽度为A2, 轴向长度为W2。
假设: (1) 转向器无内泄漏;
(2) 加工无误差;
(3) 无压力损失;
(4) 转向器活塞不动;
(5) 不计转向手力;
(6) 系统无机械间隙。
由于常流式转向器工作流量恒定, 所以经过每个阀的流量为:
其中:Qe——经过每个阀口的流量;
Q——经过转向器控制阀的总流量;
N——阀槽数。
由图4可知, 阀口实际为长方形薄壁孔, 其流量公式为:
其中:b——孔口瞬间宽度;
W2——孔口轴向长度;
P——工作油压;
μ——液压油绝对粘度。
(1) 预开隙闭合前函数曲线
如图4示, 由于加工为长坡口的转阀刃口, 其破口深度较浅, 所以可以认为主要是预开隙形成的薄壁孔阀口对流量的变化起作用。其阀口长度为W2, 瞬间宽度为b。
其中:Ψ—阀芯与阀体瞬间相对转角。
转阀式动力转向器性能的计算与分析主要是针对力特性和灵敏度特性, 二者曲线相似, 只是单位不同。输出量P都以工作油压表示, 输入量可分别用转向手力矩M和转向轴转角Ψ表示, M正比于Ψ, 在系统无间隙的情况下两曲线完全相似。
将式 (3) 代入式 (2) 得:
(2) 预开间隙闭合后, 阀刃口全部闭合前函数曲线
如图5示, 此时破口段节流:
其中:θ=β+Ψ-α
β——中位时刃口角度, 如图4示;
Ψ——阀芯与阀体瞬间相对转角;
α——破口角度;
R1——破口偏心距;
将式 (5) 代入式 (2) 得:
由式 (4) 和式 (6) 可预测得出转阀的灵敏度 (P-Ψ) 曲线。
图6是按上述参数计算的不同破口角度的灵敏度曲线。
3.2 扭杆直径
扭杆尺寸的确定主要取决于它的刚度, 圆截面扭杆弹簧扭矩计算公式如下:
其中:M——扭杆两端作用力矩 (转向轴扭矩) ;
G——扭杆剪切模量;
d——扭杆本体直径;
L——扭杆计算长度;
Ψ——扭杆两端相对转角。
4 验证
原CF7454的设计是, 在刃口上加工一个长破口, 形状为平面, 角度8°, 扭杆直径Φ5.65 mm;现经过设计计算及验证, 阀口角度改为5°, 扭杆直径Φ5.6 mm。转阀力特性曲线符合豫北ZDZ7型转向器产品要求。
5 结论
预开间隙闭合后, 阀刃口全部闭合前函数曲线与实际较接近, 可作为设计模型输入。