王五春

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

某6×2載貨汽車怠速轉向沉重問題分析與改進

王五春

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

轉向沉重問題是汽車最常見的故障之一，其影響因素較為復雜。本文以某6×2載貨汽車為例，通過深入的理論計算分析及相關試驗驗證，指出了該類車型怠速轉向沉重故障產(chǎn)生的主要原因，提出了一種優(yōu)化改進措施，解決了怠速轉向沉重的問題。

載貨車；怠速；轉向沉重；分析；優(yōu)化

CLC NO.:U462Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)06-65-04

前言

對載貨汽車而言，轉向輕便性直接影響到整車的操縱穩(wěn)定性。轉向沉重問題極易使駕駛員產(chǎn)生駕駛疲勞，同時還會影響到轉向系統(tǒng)各零部件的使用壽命，影響行車安全。怠速轉向沉重現(xiàn)象是車輛在發(fā)動機怠速運行工況下行駛，駕駛員轉向過程中會感到轉向沉重，尤其快速轉動方向盤時，轉向沉重現(xiàn)象更為明顯。本文所討論的某6×2載貨汽車使用路況彎道較多，用戶經(jīng)常在怠速工況下轉彎行駛，怠速轉向沉重問題給駕駛帶來很大的危險性。

本文從設計理論的角度對某6×2載貨汽車怠速轉向沉重問題進行深入的分析，并通過裝車試驗驗證，最后找出了該車型怠速轉向沉重問題的主要原因。最終通過優(yōu)化整改措施將問題徹底解決。

所涉及的車輛基本配置如下表1。

表1 車輛基本配置

1、影響因素分析

對車輛轉向系統(tǒng)從設計理論的角度上進行分析，影響怠速轉向沉重的主要因素有以下兩個方面：（1）、轉向系統(tǒng)傳動機構傳動比及轉向系統(tǒng)輸出扭矩；（2）、助力轉向系統(tǒng)工作壓力及系統(tǒng)流量匹配合理性。

1.1 轉向系統(tǒng)傳動機構分析

對該車型轉向系統(tǒng)傳動機構進行現(xiàn)場檢查，在轉向過程中轉向系統(tǒng)各個零部件之間不存在干涉現(xiàn)象，助力轉向管路連接無誤。

下圖1為該車型轉向傳動機構示意圖。

轉向系統(tǒng)傳動機構影響轉向沉重的設計因素主要有以下兩點：1、轉向傳動機構角傳動比；2、轉向系統(tǒng)輸出扭矩。

（1）轉向系統(tǒng)傳動機構傳動比校核

通過以上計算分析可以發(fā)現(xiàn)，轉向系統(tǒng)傳動機構角傳動比均在0.85～1.1之間，在設計推薦值范圍內(nèi)。

（2）轉向系統(tǒng)輸出扭矩校核

該車型配置轉向器參數(shù)如下表3：

表2 轉向器參數(shù)

方向機最大輸出扭矩1M=8266N.m

助力缸最大輸出扭矩

其中P為轉向泵最大工作壓力（14MPa）D為活塞缸直徑（60mm），d為活塞桿直徑（28mm），L為活塞桿連接點與支座鉸接點距離（198mm），θ為偏擺極限轉角（28°），η為助力缸效率（取0.96）

轉向系統(tǒng)最大輸出扭矩M=1M+2M= 13463N.m

其中，f為輪胎與地面摩擦系數(shù)（一般取0.8），G為前軸滿載負荷，B為輪胎氣壓（一般取1.1MPa），m為前軸滿載質(zhì)量（一軸6750Kg、二軸7100Kg），g為重力加速度。

由以上公式可以計算出，轉向系統(tǒng)最大轉向阻力矩rM=8992N.m

轉向系統(tǒng)最大輸出扭矩M>最大轉向阻力矩rM

以上分析可以得出，轉向系統(tǒng)傳動機構符合要求，從理論設計的基礎上，該處不是造成怠速轉向沉重的原因。

1.2 助力轉向系統(tǒng)工作壓力及系統(tǒng)流量分析校核

對該車型液壓助力轉向系統(tǒng)所需最大工作壓力及控制流量進行匹配計算分析，其分析過程如下：

其中，P為油泵的最大工作壓力；T為轉向器的最大輸出扭矩；0S為轉向器油缸的工作面積；1S為是螺桿外徑所占面積；FR為扇形齒分度圓半徑。

由以上計算可以得出轉向系統(tǒng)所需最大工作壓力為15.5MPa。

轉向器所需最大工作流量

其中，1Q為轉向器所需最大工作流量，n為方向盤最大瞬時轉速，重型貨車取1.25r/s；t為方向機螺桿螺距；t為方向機效率系數(shù)（泄露系數(shù)），取0.85；1.5-2為經(jīng)驗系數(shù)，可能與制造水平有關。

由以上計算可以得出，轉向器所需最大工作流量1Q=15.78L/min

助力缸所需最大工作流量

其中， D為助力缸工作缸徑（70mm），d為助力缸推桿外徑（28mm），V為方向盤每轉油缸移動距離（37mm），N為轉向盤最大轉速（1.25r/s）

由以上可以得出Q2=8.97L/min

轉向系統(tǒng)所需控制流量Q=Q1+Q2, Q=24.75L/min

發(fā)動機怠速工況下，動轉泵所需排量q=Q3/S1×1000，其中S1為發(fā)動機怠速時轉向泵的轉速，Q3為發(fā)動機怠速轉向盤轉速1.25r/s時轉向系統(tǒng)所需流量。

S1=S2×i ，其中S2為發(fā)動機怠速（700r/min），i為動轉泵與發(fā)動機轉速比（1.09）。

Q3=Q/1.5=16.5L/min

由以上計算公式可以計算出在發(fā)動機怠速運行工況下，系統(tǒng)所需轉向泵的排量為25ml/r。

1.3 試驗測試分析

對該車輛運行工況下系統(tǒng)流量進行測量，繪制出圖2所示的系統(tǒng)流量特性曲線圖。

由以上流量特性曲線可以看出怠速工況（發(fā)動機轉速730r/min）下系統(tǒng)流量（12L/min）明顯小于理論需求值（16.5L/min），由此可以看出車輛怠速運行工況下，系統(tǒng)流量過小，不能滿足系統(tǒng)轉向過程中流量的需求，導致怠速工況下轉向沉重。

2、系統(tǒng)流量匹配優(yōu)化

根據(jù)上文分析，車輛在發(fā)動機怠速運行的工況時，系統(tǒng)實際流量過小不能夠滿足轉向系統(tǒng)使用要求是造成轉向沉重的主要原因

針對如何提高車輛怠速使用工況下的系統(tǒng)流量，有以下兩種途徑：其一，通過提高動轉泵與發(fā)動機轉速比即傳動比，以提高發(fā)動機怠速時動轉泵的轉速來提高系統(tǒng)流量；其二，通過提高轉向泵的排量，在發(fā)動機怠速工況、轉向泵轉速不變的情況下使系統(tǒng)的流量增加。

由于第一種方案需對發(fā)動機與動轉泵連接處的嚙合齒輪齒數(shù)做修改，優(yōu)化工作較為復雜，成本較高。故采取第二種優(yōu)化途徑，依據(jù)理論計算值調(diào)整轉向泵的參數(shù)，以提高發(fā)動機怠速工況下系統(tǒng)的流量，優(yōu)化后轉向泵的相關技術參數(shù)如下表6。

表3 轉向泵技術相關技術參數(shù)

3、試驗及市場驗證

針對該車輛更換優(yōu)化方案中的轉向泵，并對怠速工況下的系統(tǒng)流量進行檢測，其檢測結果如下表7。

表7 優(yōu)化后系統(tǒng)流量測試結果

由上表測試結果可以看出，車輛怠速工況下，系統(tǒng)流量均值為16.03L/min，該值與理論計算值（16.5L/min）基本一致。

另外對優(yōu)化方案實施后的車輛進行轉向耗時試驗，試驗結果見下表8。

通過現(xiàn)場試車主觀評價及相關試驗驗證，通過以上優(yōu)化方案，怠速轉向沉重問題消失，轉向過程更加靈敏。

按此優(yōu)化方案，該類車型陸續(xù)完成了小批量生產(chǎn)并投入市場，通過三個月的市場跟蹤驗證，無一例怠速轉向沉重的問題，用戶比較滿意。

表8 轉向耗時試驗

4、結束語

該文從設計理論的角度，通過對轉向系統(tǒng)傳動機構及液壓助力轉向系統(tǒng)流量匹配合理性進行了深入的計算分析及相關試驗驗證，最終找出怠速轉向

沉重問題產(chǎn)生的主要原因，通過相應的優(yōu)化方案最終將問題徹底解決，試驗驗證效果良好。該文所及方法和結論對類似問題的解決具有一定的借鑒作用。

[1] 陳家瑞．汽車構造[下]．人民交通出版社，2002.

[2] 王望予．汽車設計．機械工業(yè)出版社，2004.

[3]《汽車工程手冊》編輯委員會．汽車工程手冊設計篇[M]．人民交通出版社，2001.

[4] 周奕財．汽車轉向沉重的原因分析及排除 ．《科技信息》，2013年20期.

德國研究新型變速箱融入優(yōu)化算法節(jié)省油耗

German research new gearbox integrated into fuel-saving optimization algorithm

下次如果有車在你前面松油減速，讓你沒能趕上綠燈，不要責備那個司機，因為那可能是變速箱的決定。

德國海爾布隆大學Hermann Koch-Groeber教授正在開發(fā)一種結合了定速巡航和松油滑行的變速箱，盡可能多地靠慣性滑行來節(jié)省燃料。他與合作伙伴：德國變速箱企業(yè)Getrag公司將新產(chǎn)品命名為automated gearbox（自動變速箱）。該產(chǎn)品根據(jù)地圖等高線，選擇合適的策略，讓汽車高效率地上坡和下坡。節(jié)油效果為5-10%。

產(chǎn)品樣機預計在明年完成。其背景為：為了滿足歐盟的排放法規(guī)，歐洲的汽車制造商必須大幅削減其CO 2排放。歐盟委員會在2012年建立的標準規(guī)定，2020年每個品牌全系車型的碳排放必須降低30%以上。

A6 × 2truck id ling heavy steering prob lem analysis and im provement

Wang Wuchun
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

Heavy steering failure is one of the most common car faults, which factors are more complex. Based on a6 × 2trucks, for example, computational analysis and experimental verification by the relevant depth theoretical, points out the main reasons for the theoretical calculation and experimental verification of such models produced by idling heavy steering failure proposed by combining a optimized and improved measures to address the problem of idle heavy steering.

Dump Truck Idle Heavy steering Analysis Op tim ization

U462

A

1671-7988(2014)06-65-04

王五春，高級工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司，從事重卡產(chǎn)品開發(fā)。