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1、矿用自卸车转向设计计算说明书设计：陈琼校核：审核：批准：目录一、转向系统相关参数 2二、最小转弯半径计算 3三、理论转角和实际转角关系 4四、转向阻力矩计算 5五、转向机的选择计算 5六、转向动力缸的选择计算 8七、转向油泵的匹配计算 91、转向机理论流量计算2、动力缸理论流量计算3、油泵排量计算4、油泵的选择八、转向升缩轴升缩量计算 13九、动力缸行程计算 14十、 转向系的运动校核 17 设计原则本车转向系统的设计应使得整车具有良好的操纵稳定性，转 向轻便性，并使得上述性能达到国外同类车型的先进水平，保证 车辆行驶安全性。表一 整车参数轴距L (mm)3800+1550/2主销距K(mm)
2、2100满载刖轴何(刖桥最大负何)(kg )16000方向盘外直径(mm)480方向盘使用圈数6.14内轮最大转角p( deg )38夕卜轮最大转角a( deg )27.3主销偏置距C ( mm )57四轮定位参数主销内倾角（）5主销后倾角（。）37车轮外倾角（）1刖轮刖束（mm）1.51 .5前轮胎采用14.00-25,轮辋偏置距207.5mm，负荷下静半径为640mm，满载下前胎充气压力850kpa二、最小转弯半径：对于只用前桥转向的三轴汽车,由于中轮和后轮的轴线总是平行 的,故不存在理想的转向中心。计算转弯半径时,可以用一根与 中、后轮轴线等距离的平行线作为似想的与原三轴汽车相当的双 轴
3、汽车的后轮轴线。最小转弯半径R=9975+ ( 2471-2100 ) /2=10160.5mm二、理论转角和实际转角关系图2 内外轮实际转角关系图图3 内外轮理论转角关系图根据图2和图3得出表二数据表二夕卜轮转角()051015202527.3阿克曼理论内轮转角(。)05.110.616.422.830.734.1实际内轮转角()04.910.91723.629.833.4误差()00.20.30.60.80.90.7由上图可见在外轮转角在027.3范围内，实际转角关系 与阿克曼转角关系较接近，与阿克曼理论值差值在2以内，转向 桥梯形臂符合设计要求。1. 转向阻力矩计算转向时驾驶员作用到转向
4、盘上的手力与转向轮在地面上回转时产生的转向阻力矩有关。影响转向阻力矩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。计算公式如下：Mr=f(G3/P)i/2/3其中：Mr 沥青或混凝土路面上的原地转向阻力矩，N.m ;f轮胎与地面间的滑动摩擦系数，取0.7 ；G1转向轴负荷，N ；P轮胎气压，Mpa ；因此：Mr=0.7x(16000x9.8)3/0.85i/2/3 = 15714N.m2. 作用在转向盘上的手力用下式计算：Fh=其中：Fh作用在转向盘上的手力，N ；R转向盘半径,mm ; R=480/2=240mm ;n转向系正效率，转向系的正效率一般在0.670.85,此
5、处取n=0.8 ;Pk转向节转角增量；(见图一)e对应Apk的转向盘转角增量； 图4、转向节与转向摇臂的转角关系 因此，在没有助力转向的情况下，原地转向所需的方向盘手力：Fh= Mr pk/ ( R 5 )= 15714 x103 (27.3 + 33.4)/(38.3 + 37.7)x23.27 x 240x0.8=2809(N)2809已超出人体承受极限，需要加设动力转向装置。3. 转向系总传动比计算： 在转向盘全行程中，转向器传动比为23.27(见表3)，则转向系总传动比为：i=(38.3+37.7)x 23.27 /(27.3+33.4)=29.14五、转向器的计算所选转向机需满足前桥
6、最大负荷要求。表三 转向器参数角传动比23.27最高使用压力17MPa方向盘总圈数6.14输出轴转角47.5。活塞行程40mm活塞线传动比50mm/rad转向机正效率90%转向机缸径120mm适用最大前桥负荷9950kg最大输出扭矩（效率90%）8743N.m匹配流量18-25L/min使用温度-40C130C自重55kg按照下式计算转向系理论输出力矩：在原地助力转向的情况下，原地阻力矩主要靠液压油压力提供，同时方向盘输入力矩也起部分作用，考虑发动机怠速时动力泵的输出压力，按动力转向器的最大压力计算，即：M=M1+M maxM转向系输出力矩N.mM1= FxR wwF静态转向方向盘手力（N）;
7、 Fw50 N，取Fw=50N；M1=50x240=12.4N.mMmax二M2xL2xq/L1M2最大输出扭矩（效率90%）=8743N.mL1转向摇臂长度=235 （见图2 ）L2转向节臂长度=280n转向系输出效率，此处取n=90%Mmax=8743x280x90%/235=9375.4（N.m）M=9375 + 12.4=9387.8 Mr=9387+10241 = 1962815714,可满足输出力矩要求七、转向油泵选择计算1. 转向机理论流量计算：对于汽车转向盘的最大转速n,此处取n = 1rev/s计算，计算公式如下：Q0=60x n xI xS h其中：S h油缸实际工作面积,
8、mm2 ；活塞缸径二120mm对所选转向机，S h =nx3600=11304mm2 转向机线传动比：i =40*2/6.14=13mm/rev ;取转向盘最大转速n = 1rev/s所以理论流量Q0=60 xnxi xS=60x1x13x1.0x104x10-6=7.8L/min2. 动力缸理论流量计算对所选动力缸j S=nx352=3 847 ;活塞缸径=70mm动力缸线传动比：i=240/5.25=45.7mm/rev ;（当方向盘转5.25圈时,动力缸行程为240 mm）Q1=60x1x3847x10-6x45.7=10.5 L/min油泵工作流量的选取是根据转向盘最大瞬时转速计算的，
9、 先计算出满足转向盘最大瞬时转速所需要的理论流量Q2,然 后再计算出实际需要的流量Q4。前面算出理论流量 Q2二Q0+Q1=7.8+10.5=18.3L/ minQ4 =(Q0+ Q1) /nv+ Q3其中：Q4实际需要的流量,L/min ;nv油泵的容积效率，计算时一般取nv=0.850.95 ；取0.9Q3动力转向器和油泵允许的内泄漏量(此值由厂家确 定)L/min,此处取2L/min计算。实际需要的流量 Q4=18.4/0.8+2 =22.3(L/mi n)3. 油泵排量计算在怠速原地转向时，转向油泵需满足方向盘在一定转速 下，转向机和动力缸能正常工作，不出现方向变重现象。其 油泵排量计
10、算公式如下：q= Qi/( nixi0)式中:q油泵排量，ml/rev ;ni发动机怠速转速；ni=600rev/min ;i转向泵与发动机速比；i = 1.47 ;故：q22.3x103/(600x1.47)=25.3ml/rev4. 油泵的选择根据以上计算选择转向泵参数如下：表五 油泵参数油泵特性数值控制流量25L/min排量21ml/rev最高使用压力18.3MPa工作转速5004000r/min使用温度-40C130C图5 油泵流量图在所选转向泵条件下，方向盘的转速：（1）.怠速条件下Qi=Q1+Q0Qi = nxqxi0=600x21x10-3x1.47=18.5L/minQ0=60
11、x ni xI xS h/n=60x ni x13x1.0x104x10-6/0.9Q1=60x n xI xS h/n=60xnix 3847 x 10曲45.7/0.9所以：ni = 18.5/20.3=0.9rev/s （怠速时方向盘最大转速）ni 1rev/s,排量21L/min合理。在怠速情况下，油泵排量偏小，但从综合情况考虑：排量 加大，油温升高，影响液压介质的使用性能及其它零部件的 使用寿命。如果在满载情况下，发动机怠速情况下发生转向 沉重，可适当加油提高发动机转速。一般转向油泵的流量随油泵的工作转速升高而增加，要求 在油泵的限制转速9001000r/min以下线性增加，在限制
12、转速以上流量不明显增加。这是因为有动力转向器的汽车， 希望在正常车速行驶时，系统的工作流量稳定，不随发动机 的变化而变化。不希望出现随发动机转速升高而出现油泵流 量线性增大，导致转向过于灵敏，以致转向盘发飘的现象。 矿用自卸车选用的转向油泵特性曲线如上图，可以看出来其 满足实际流量要求外，在达到控制流量时，增长趋于平缓。 满足转向机流量特性要求。油泵的最大压力18.3MPa，而转 向机克服最大转向阻力矩的压力需要17MPa ,综合考虑转向 机、转向泵的最大工作压力，将整个系统压力暂定为17MPa。 以上所诉：转向泵满足要求。八、转向升缩轴的计算：图6 驾驶室翻转轴升缩量计算图方向基输入点位置相对于驾驶室A点坐标(208,-930,-124)驾驶室最大翻转角度=53升缩轴安装长度BC=593mm当驾驶室翻转到极限时，C点绕着A点旋转到C点汽车在行驶时，驾驶室上下跳动，此处取驾驶室向上和向下的跳动量分别为30mm取方向盘的上下调节量为50 mmL=770-593+60+50=287 mm即：伸缩轴的伸缩量须大于287 mm注：此矿
