李靜，楊璐璐

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

重型牽引車轉向輕便性的優(yōu)化提升

李靜，楊璐璐

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

針對某重型牽引車的轉向輕便性試驗中出現(xiàn)的轉向沉重問題，進行優(yōu)化提升。鑒于此車型的前期設計過程中已進行了轉向系統(tǒng)液壓系統(tǒng)參數(shù)的理論校核計算，文章重點從力傳動比的角度進行理論校核計算。在優(yōu)化轉向系的機械傳動機構的傳動比之后，再進行理論校核計算，并對優(yōu)化后的實車進行轉向輕便性試驗，驗證轉向系的機械傳動機構的傳動比對轉向沉重的影響，以提高車輛的轉向輕便性。

牽引車；轉向輕便性；試驗驗證

前言

在汽車底盤中，專門用于控制汽車行駛方向的轉向系是與操作穩(wěn)定性關系最為密切的系統(tǒng)。轉向系的功能大體可分為兩部分。一是駕駛者通過轉向盤控制前輪繞主銷的轉角來操縱汽車運動的方向；對于裝有動力轉向的汽車低速行駛時，可能有很小的轉向力，很大的轉向盤轉角。高速行駛時，很小的轉向盤轉角，汽車仍會有一定的側向慣性力。二是憑借轉向盤反作用力，將整車及輪胎的運動、受力狀況反饋給駕駛者，及時方便、準確地掌握汽車的行駛狀況，才能有把握地操縱汽車。良好的路感是優(yōu)良的操縱穩(wěn)定性中不可缺少的部分。從轉向系的功能可以看出，轉向盤力在操縱汽車時起了重要作用。[1]

轉向系的主要性能包括：轉向系的效率、轉向系的角傳動比與力傳動比、轉向器傳動副的傳動間隙特性、轉向系的剛度以及轉向盤的總轉動圈數(shù)[2]。某重型牽引車試制車輛，在做轉向輕便性試驗時，出現(xiàn)了轉向沉重的現(xiàn)象，表現(xiàn)為方向盤轉向力矩數(shù)值偏大，不滿足要求。鑒于此動力轉向系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)的匹配參數(shù)已經(jīng)過理論校核，即認為所選方向機、動轉泵等零部件均滿足使用要求。因此，本文僅從轉向的機械傳動機構的角度進行理論計算優(yōu)化，并通過實車試驗驗證。

1 轉向盤力計算

1.1 力傳動比

轉向操縱輕便性的要求是通過合理地選擇轉向系的角傳動比、力傳動比和傳動效率來達到。轉向傳動機構包括轉向搖臂、轉向縱拉桿、轉向節(jié)臂、轉向梯形臂已經(jīng)轉向橫拉桿等，如圖1所示。轉向傳動機構用于把轉向器輸出的力和運動傳給左、右轉向節(jié)并使左、右輪轉向按一定關系進行偏轉。如圖1所示。[3]

圖1 轉向系簡圖

轉向傳動機構的力傳動比

1.2 轉向盤力

在最惡劣的轉向條件下，例如在干而粗糙的轉向支持面上作原地轉向，轉向輪的轉向阻力矩Tr由轉向車輪相對于主銷軸線的滾動阻力矩T1、輪胎與地面接觸部分的滑動摩擦力矩 T2以及轉向車輪的穩(wěn)定力矩或自動回正力矩所形成的阻力矩T3組成。即

式中：G1——轉向軸的載荷；

a——滾動阻力的力臂，或主銷偏移距；

f——車輪的滾動阻力系數(shù)；

β——主銷內傾角；

γ——主銷后傾角；

α1，α2——內外轉向輪的平均轉角；

r、rj——車輪的自由半徑和靜半徑，可近似地取rj=0.96r。

則可計算出方向機的工作壓力P。

通過方向機的力特性曲線，查得方向機的輸入扭矩，近似為轉向盤的輸入力矩。

從以上理論公式的推導過程中可以看出，當轉向阻力矩一定時，增大力傳動比就減小作用在轉向盤上的切向力矩，使操縱輕便。

2 轉向沉重問題的分析

某重型牽引車進行轉向輕便性試驗，駕駛員操縱方向盤，使汽車以10km/h的車速沿雙扭線路徑行駛，待車速穩(wěn)定后，開始記錄方向盤轉角和作用力矩。汽車沿雙扭線繞行一周至起始位置，即完成一次試驗，試驗進行三次。記錄數(shù)據(jù)如表1所示，試驗數(shù)據(jù)曲線如圖2所示。

表1

圖2 試驗數(shù)據(jù)曲線

從表中1可以看出左轉時，轉向沉重，最大作用力矩、轉向盤最大作用力偏大，不滿足設計要求。根據(jù)以上計算公式，計算某重卡牽引車的轉向傳動機構的力傳動比=0.96，方向機工作壓力P=17.8，略偏大。相關參數(shù)取值及計算結果如表2所示。

表2 計算參數(shù)表

對于以上轉向沉重問題，現(xiàn)調整前橋轉向節(jié)臂長度，由260mm調整為 320mm。再進行理論計算得系統(tǒng)工作壓力為14.5MPa，由方向機力特性曲線查得轉向盤力矩為 7N.m—9N.m，滿足設計要求，如表3所示。

表3 計算參數(shù)表

3 試驗驗證

對調整后的車輛再次進行轉向輕便性試驗，測得數(shù)據(jù)如表4所示。滿足設計要求。

調整前橋轉向節(jié)臂長度前后，測量轉向系統(tǒng)的壓力，前后對比曲線如圖3所示。從圖3可以看出，調整傳動比后系統(tǒng)工作壓力也有所降低。

表4 轉向輕便性試驗數(shù)據(jù)

圖3 壓力曲線對比圖

4 結論

轉向盤力特性決定于下列因素：轉向器傳動比及其變化規(guī)律、轉向器效率、動力轉向器的轉向盤操縱力特性、轉向桿系傳動比、轉向桿系效率、由懸架導向桿系決定的主銷位置、輪胎上的載荷、輪胎氣壓、輪胎力學特性、地面附著條件、轉向盤轉動慣量、轉向柱摩擦阻力以及汽車整體動力學特性等。本文僅從轉向桿系的傳動比的角度驗證了其對轉向盤力的影響。可作為一種轉向沉重的解決方案。影響轉向盤力的因素很多，也可從其他的因素進行驗證?？煽偨Y出不同因素對轉向盤力的影響程度，以及不同車型的轉向沉重問題，從各影響因素考慮選擇不同的解決方案。

[1] 余志生.汽車理論[M].機械工業(yè)出版社,2000年10月:145-150.

[2] 王軍.重型汽車轉向系統(tǒng)的結構分析與設計方法研究[D].武漢理工大學碩士學位論文,2006.

[3] 劉惟信.汽車設計[M].清華大學出版社,2001年7月:609-614.

The Optimization and Improvement of Steering Ease for Heavy Hauler

Li Jing, Yang Lulu
（Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601）

For the hard steering presented in steering efforts test procedure for the hauler,it is optimized to improve. In view of the steering system hydraulic system parameters of the theoretical check calculation has been carried out in the preliminary design process of this model, this paper calculate from the viewpoint of the force transmission ratio. After optimizing the transmission ratio of the mechanical transmission mechanism of the steering system, the theoretical check calculation is carried out, and the steering efforts test procedure is carried out to verify the influence to hard steering from the force transmission ratio of the mechanical transmission mechanism of the steering system. Improve the steering portability of the hauler.

hauler; steering ease; test and verification

U467.1

A

1671-7988 (2017)21-29-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.011

CLC NO.: U467.1

A

1671-7988 (2017)21-29-03

李靜，(1987-)，女，工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司，從事前橋轉向系統(tǒng)設計工作。