摘 要

本文设计内容为五轴汽车的转向系统，介绍了汽车转向中起控制功能的各种转向器的基本结构与工作原理。基于某轮式车辆起重机车型，选择了合适的全液压转向器作为控制元件，并对五轴转向车辆的结构形式、五轴转向控制技术以及对于起重机而言液压转向技术的国内外发展现状进行了较为详细的介绍。在吸收，学习，总结前人的相关设计基础上，对该起重机的转向系统进行了设计，包括转向梯形各个机构的尺寸，转向助力液压油缸的设计以及全液压转向器的计算与选型。建立了本款起重机的转向桥的三维模型。运用Matlab软件对五轴汽车的全轮转向与转向助力油缸行程与车轮转角关系进行了仿真。

关键词

五轴汽车 全轮转向 液压转向系统 转向油缸 全液压转向器

Abstract

The design content of this article is the steering system of the five-axle vehicle.It introduced the basic structure and working principle of various steering gears that control the vehicle steering.Based on a wheeled vehicle crane model, a suitable full hydraulic steering gear was selected as a control element,and introduced the five-axle steering vehicle structure,five-axle steering control technology,and the development status of hydraulic steering technology for cranes domestic and abroad were performed.On the basis of absorbing, learning,and summarizing the previous designs,the crane’s steering system was designed,including the dimensions of steering trapezoidal mechanisms,the design of steering assisted hydraulic cylinders,and the calculation and selection of hydraulic steering gears.A 3D model of the steering axle of this crane has been established.Matlab software was used to simulate all-wheel steering and the relationship between steering assist cylinder stroke and wheel rotation angle.

Keywords：

Five-axle vehicle；All wheel steering；Hydraulic steering system；Steering cylinder；Full hydraulic steering gear

目录

第一章 绪论 1

1.1问题的提出 1

1.2国内外研究现状与发展趋势 1

1.3研究内容与预期目标 3

第二章 转向器原理与选择 4

2.1汽车转向器常用类型 4

2.2转向器的选取 5

2.3全液压转向器介绍 5

2.4液压转向器工作原理及结构 6

第三章 全轮转角关系计算 9

3.1阿克曼原理 9

3.2多轴汽车全轮转向方案 9

3.3多轴汽车转向方式 10

3.4五轴汽车各轴车轮转角计算 11

第四章 全液压转向系统总成 15

4.1液压回路 15

4.2液压系统部件 15

4.2.1液压油泵 15

4.2.2转向器组合阀套 16

4.2.3优先阀 17

第五章 转向液压缸的设计计算 18

5.1转向油缸的基本参数选择与计算 18

5.1.1液压缸行程 18

5.1.2最小力臂计算 19

5.1.3油缸需要的推力 19

5.1.4缸筒内径 21

5.1.5活塞杆直径 22

5.2缸筒的设计与校核 23

5.2.1缸壁壁厚 23

5.2.3缸筒壁厚校核 23

5.2.4缸筒与端盖螺纹连接强度计算 24

5.2.5缸筒加工要求 24

5.3液压缸的活塞杆设计校核 24

5.3.1液压缸的最小导向长度 24

5.3.2活塞杆设计校核 25

第六章 转向器与液压泵的设计计算 26

6.1全液压转向器设计 26

6.1.1开芯无反应工作原理 26

6.1.2型号标记 27

6.1.3转向器的理论排量 27

6.1.4系统转向流量Q 28

6.2液压泵设计 28

6.2.1性能参数 29

6.2.2齿轮设计 29

6.2.3轴的设计 29

6.2.4相关校核 30

第七章 液压活塞杆伸缩量与车轮转角关系 31

7.1转向梯形结构分析 31

7.2转向液压缸活塞杆伸缩量与时间的函数 32

7.3Matlab仿真 32

结论 34

致谢 35

参考文献 36

附录A 38

附录B 40

附录C 42

第一章 绪论

1.1问题的提出

在我国国民经济的发展和现代化国防建设中重型载货车辆以及重型工程车辆发挥了极其关键的作用。在如今国内市场需求量和交通相关法规共同影响的情况下,大功率消耗、大负载、多轴型重车辆逐渐成为道路运输与工程建设中的主要车型。

相比于生活中人们常见的二轴车辆，增加了轴数的多轴载货车辆与工程车辆，在车辆的动力性，能够承受的载荷以及燃油经济性会得到较大的提高，但由于这样的布置方式的改变，多轴车辆的车身长度与整个车辆的总质量会增加许多，若依旧采用一般车辆的转向模式，不难理解多轴车辆在低速行驶时其转弯半径相较于一般二轴车辆会增加许多，机动性将变得极差，轮胎的磨损程度更加严重，很难在较为狭小的空间完成转向，灵活性不足会限制多轴车辆的推广与应用；而当多轴车辆高速行驶时，若其转向方案制定的不合理，其较差的操纵稳定性将严重危害道路上其他行驶的车辆。

通过上文的对比分析，不难得出对于多轴汽车而言，转向性能的好坏将直接影响多轴汽车的转向机动性，使用经济性以及操纵稳定性能否满足车辆的需求。

如果在车辆一次转向时，车辆的每个车轮都是纯滚动状态，且每个车轮与地面之间无滑移现象（滑动率为零），那么称这样的转向为最佳转向过程。不然，在车辆经过长里程的行驶之后，由于轮胎与地面之间一直不是纯滚动的状态，对于重型工程机械来说会明显加剧每个车轮轮胎的磨损程度，频繁的更换轮胎会加大作业成本。对于车身较长的多轴轮式工程车，例如本文所研究的某重型汽车起重机，为了满足国家相关标准中对于车辆行驶最小转弯半径的要求，必须对车辆的整个转向传动机构与转向系统进行合理的设计。

1.2国内外研究现状与发展趋势

由于重型工程车相比于一般中、小型工程车有着无法替代的优势，并且重型工程汽车经济收效巨大，国外工程汽车的产量中以重型占大多数，

随着我国现代经济的飞速发展，实施扩大内需和西部开发的战略，因此我国的基础建设规模也在以飞快的速度增长。因为在扩大内需与基础建设的过程中，需要吊运大量大体积，大重量的物资，同时吊运高度的需求也有所增加，对起重机械提出了更高的要求，也正是如此，对于重型起重机的需求增大，而汽车起重机相较于其他类型起重机具有更高的机动性与灵活性，正符合当下我国基础建设的发展专狂，为我国汽车起重机的发展提供了十分宽广的发展空间。