动力转向泵的结构原理与匹配设计汇总.doc

转向系统概要
一、转向系统作用
1、按驾驶员的意志改变或保持车辆的行驶方向；
2、减缓来自路面的冲击，并保持适当的路感；
二、转向系统分类

三、转向系统工作原理 图示

四、液压助力转向系统构成与功能
动力转向泵结构原理
一、动力转向泵的作用
1、动力转向泵是液压动力转向系统的动力源，它通过发动机作为传动介质，将机械能转换为液压能，转向器通过油泵输出的液压油把液压能转换成机械能，从而起到减轻驾驶员操作强度，提高整车可操纵性的作用；
2、通过压力安全阀控制动力转向管路内部压力，确保转向系统安全；
3、通过流量控制阀控制转向系统流量，保证车辆高速行驶时驾驶员转向手感
二、动力转向泵的分类
1、从配车型分，可分为：商用车转向泵和乘用车转向泵。
2、从结构形式分，可分为：叶片式转向泵、齿轮式转向泵、柱塞式转向泵；
其中双作用叶片式转向泵因其尺寸小、噪音低、容积效率高等优点在各种车型中被广泛采用。
3、从驱动形式分，可分为：齿轮驱动式转向泵、皮带轮驱动式转向泵、十字滑键(花键)式转向泵；
其中皮带轮驱动转向泵主要用于驱动扭矩较小的乘用车，在商用车上齿轮驱动式和十字滑键式较为普遍。
三、动力转向泵的构成
目前汽车用转向泵多为双作用叶片式转向泵，其主要由普通双作用叶片泵、流量控制阀和压力安全阀组成；双作用叶片泵提供高压油，流量控制阀保证转向泵输出适合整车需求的流量，压力安全阀控制转向泵的最高输出压力，对于发动机功率较小的汽油机, 还应配备压力开关。

四、动力转向泵爆炸图

1.驱动轮 2.驱动轴 3.卡簧 4.油封 5.轴承 6.泵体 7.钢球 8. 压力开关组件 9. O型密封圈 10.压力板11.定子12.叶片 13.转子 14.螺栓 15.泵盖 16.密封圈 17.定位销 18.保护堵19.螺栓 20.进油管 21.O型密封圈 22.阀堵 23.弹簧 24.滑阀组件
五、泵的工作原理
如下图所示，驱动轮带动转子旋转后，叶片在离心力的作用下张开，并与定子、转子、配油盘共同形成工作腔，当转子与叶片从定子内表面的小圆弧区向大圆弧区转动时，两个叶片之间的容积增大，压力减小，通过配油盘的吸油口吸油；由大圆弧区转到小圆弧区时，两个叶片之间的容积缩小，压力增加，通过压力板的排油口排油，排出的高压油通过转向油管进入转向器，提供转向助力。
六、流量控制阀的工作原理
1、当油泵处于低转速时，由于F+P1*A>P2*A，滑阀处于原始位置，不发生位移。
此时流量Q=q*n，在流量曲线上为A-B段。斜率为油泵排量。

2、油泵转速逐渐升高，当F+P1*A=P2*A时，滑阀向后移动至打开溢流口，从而有部分高压油通过溢流口返回吸油腔， 此时流量Q=q*n-Q溢流，在流量曲线上为B-C段。

3、油泵转速升高，当F+P1*A<P2*A时，油泵滑阀继续向后移动，出油口尺寸在锥度的作用下变得更小，同时溢流口变得更大，从而减小Qout增大Q溢流， 此时流量Q=q*n-Q溢流，在流量曲线上为C-D段。

4、当油泵转速继续升高，由于F+P1*A<<P2*A，油泵滑阀向后移动，出油口尺寸在锥阀大端作用下维持在一个较小的尺寸，同时溢流口变得更大，从而限制Qout增大Q溢流， 此时流量Q=q*n-Q溢流，在流量曲线上为D-E段。

七、压力安全阀的工作原理
如下图所示，当外负载压力达到设定的最大压力时，压力油推动滑阀内部的锥阀向右移动，使出油口与低压腔接通，出油口压力Ps迅速下降；
此时Psv<<P0，滑阀组件快速向左移动打开溢流口，使进油口与溢流口联通，系统压力不再升高，从而起到保护转向系统的作用

八、压力开关的作用及工作原理
在停车状态下发动机回转时, 由于泵内部压力的增加而发动机回转速度降低，从而导致发动机熄火的可能, 因此需要提升发动机转速. 为此泵内产生一定压力时启动压力开关, 传递发动机ECU数据开放一定部分节气门, 起着提高转速的作用。

动力转向泵的匹配设计
一、动力转向泵匹配计算相关参数
排量V：转向泵旋转一周时理论上应排出的油液体积（ml/r）；
最高转速Nmax：维持转向泵正常稳定工作的最高转速（r/min）；
最低转速Nmin：维持转向泵正常稳定工作的最低转速（r/min）；
理论流量Qt：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，它正比与泵的排量V与转速N，即Qt =N*V（L/min）；
实际流量Q：泵在单位时间内实际排出的油液体积（包括流量控制阀及压力安全阀开启后的回流油液体积），在泵的进出口压力差不等于零时，泵的内部存在一定的泄漏量ΔQ，因此实际流量Q小于理论流量Qt，即Q=Qt–ΔQ（L/min）；
控制流量Qk：转向泵流量控制阀开启时泵每分钟内向转向器输出的流量（L/min）；
容积效率ηv：转向泵实际流量Q与理论流量Qt的比值（%）；
控制压力Pk ：转向泵压力安全阀开启时的输出压力（ MPa）；
输出功率P：转向泵输出的液压功率（KW）
消耗功率Px：转向泵输出功率为Ps时需要发动机输入的机械功率（KW)
最高工作温度Tmax：维持转向泵正常稳定工作的最高温度（ ℃）；
最低工作温度Tmin：维持转向泵正常稳定工作的最低温度（ ℃）；
二、动力转向油泵的流量匹配
动力转向油泵工作流量的选取是根据转向盘最大瞬时转速计算的，先计算出满足转向盘最大瞬时转速所需要的理论流量Qt，然后再计算出实际需要的流量Q
转向系统的理论流量计算公式为：
Qt=60×N×T×S×IW×10-6 （L/min ）
式中T : 循环球转向器的螺杆螺距或齿轮齿条转向器的线传动比（mm/r）
N : 转向盘最大瞬时转速（轿车按1.5r/s计算，其他车辆按1.25r/s计算）
S : 转向器油缸实际工作面积
IW : 换向器的传动比（对无换向器的转向系统， IW=1）
转向系统实际需要的流量Q可由以下经验公式得到：
Q=(1.5~2) Qt + ΔQ
式中Q:实际需要的流量 L/min
ΔQ:转向器允许的内泄漏值 (此值由厂家确定L/min）
动力转向泵的控制流量 Qk一般取（1.05~1.1）Q
三、动力转向泵的流量特性
一般转向泵的流量随泵的工作转速升高而增加，要求在油泵的开启转速以下线性增加，在开启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增大，导致转向过于灵敏，以致转向盘发飘的现象。对于车速较高的轿车，则有随泵转速升高而流量适度下降的要求，以便增加转向手感，提高高速行驶安全性。

四、动力转向泵的排量匹配
在动力转向系统的实际需求流量及控制流量确定后，动力转向泵的排量选取仅需满足不同转速下的流量需求即可，不宜过大，流量过大不仅造成发动机功率的浪费，还增加泵系统内循环，造成系统油温过高，减少动力转向泵及整个转向系统的使用寿命。
动力转向油泵排量的选取一般在发动机处于怠速工况时根据转向器所需的理论流量Qt来计算（Qt计算方法见动力转向油泵的流量匹配）
动力转向油泵排量计算公式为：
V= （Qt + ΔQ）÷n÷ηv （ml/r ）
式中V:转向泵的理论排量（ml/r ）
Qt:转向盘最大瞬时转速所需要的理论流量（L/min）
ΔQ:转向器允许的内泄漏值 (此值由厂家确定L/min）
n:怠速时转向泵的转速(r/min）
ηv :转向泵的容积效率（此值由厂家确定）
五、动力转向泵的压力匹配
动力转向泵的压力大小是由其负载决定的，因此转向泵的压力匹配仅需考虑其最大工作压力即可。
对于装有压力安全阀的转向器，考虑从转向泵的出口到转向器的进口之间的压力损失，在选择转向泵的最大压力时，一般取转向泵的最大工作压力Pmax= P1+ΔP以确保转向器的输出力矩可以达到其理论最大输出力矩。
式中P1 : 转向器的最大压力
ΔP :压力损失，一般取(0.3-0.5)Mpa
对于未装有压力安全阀的转向器，为了保证转向器的工作压力不会超过其最大工作压力，确保转向系统的工作安全，一般取转向泵的最大工作压力Pmax= P1-ΔPs。
式中ΔPs : 经验值，一般取(0.3-0.5)Mpa
六、动力转向泵的压力曲线
上文已经提过，动力转向泵的压力大小是由其负载决定的，而整车转向需要的驱动力一般随发动机转速的增加而减小，因此转向泵的压力亦随其转速增大而减小。

七、动力转向泵的消耗功率计算
动力转向泵的消耗功率计算公式如下：
消耗功率Px=P*Qt÷60÷η=P*N*V÷60000÷η(KW)
式中P:转向泵的输出压力（Mpa ）；Qt:转向泵的理论流量（L/min）
η:转向泵的总效率（此值由厂家提供，一般取0.8）

八、动力转向泵的转速匹配
动力转向泵工作转速是根据发动机的最高、最低转速确定的，
转向泵的实际最低转速Nmin=N1×I （r/min）
转向泵的实际最高转速Nmax=N2×I （r/min）
式中N1 :发动机的最低转速（r/min）
N2 :发动机的最高转速（r/min）
I : 发动机~转向泵轮系传动比
考虑到发动机、转向泵及传动轮系等的生产与配合误差，转向泵的设计最低转速应≤（1-20%）Nmin，最高稳定转速应≥（1+20%） Nmax。
九、动力转向泵工作温度要求与液压油选择
1.动力转向泵的工作温度一般在20℃~80 ℃，瞬时温度也会达到120 ℃，目前转向泵的设计温度一般为-40 ℃~135 ℃
2.推荐使用专用的ATF-3变速箱油，或8#液力传动油。国内部分中、重型卡车也有使用机油柴油的，在北方冬季寒冷气候下对低速启动有不良影响。新车1~2万公里磨合期后转向液必须更换，此后没5万公里建议更换一次，以保证油液清洁度。 3、通过活动，使学生养成博览群书的好习惯。
B比率分析法和比较分析法不能测算出各因素的影响程度。√
C采用约当产量比例法，分配原材料费用与分配加工费用所用的完工率都是一致的。Ｘ
C采用直接分配法分配辅助生产费用时，应考虑各辅助生产车间之间相互提供产品或劳务的情况。错
C产品的实际生产成本包括废品损失和停工损失。√
C成本报表是对外报告的会计报表。×
C成本分析的首要程序是发现问题、分析原因。×
C成本会计的对象是指成本核算。×
C成本计算的辅助方法一般应与基本方法结合使用而不单独使用。√
C成本计算方法中的最基本的方法是分步法。X
D当车间生产多种产品时，“废品损失”、“停工损失”的借方余额，月末均直接记入该产品的产品成本
中。×
D定额法是为了简化成本计算而采用的一种成本计算方法。×
F“废品损失”账户月末没有余额。√
F废品损失是指在生产过程中发现和入库后发现的不可修复废品的生产成本和可修复废品的修复费用。Ｘ
F分步法的一个重要特点是各步骤之间要进行成本结转。(√)
G各月末在产品数量变化不大的产品，可不计算月末在产品成本。错
G工资费用就是成本项目。(×)
G归集在基本生产车间的制造费用最后均应分配计入产品成本中。对
J计算计时工资费用，应以考勤记录中的工作时间记录为依据。(√)
J简化的分批法就是不计算在产品成本的分批法。(×)
J简化分批法是不分批计算在产品成本的方法。对
J加班加点工资既可能是直接计人费用，又可能是间接计人费用。√
J接生产工艺过程的特点，工业企业的生产可分为大量生产、成批生产和单件生产三种，X
K可修复废品是指技术上可以修复使用的废品。错
K可修复废品是指经过修理可以使用，而不管修复费用在经济上是否合算的废品。Ｘ
P品种法只适用于大量大批的单步骤生产的企业。×
Q企业的制造费用一定要通过“制造费用”科目核算。Ｘ
Q企业职工的医药费、医务部门、职工浴室等部门职工的工资，均应通过“应付工资”科目核算。Ｘ
S生产车间耗用的材料，全部计入“直接材料”成本项目。Ｘ
S适应生产特点和管理要求，采用适当的成本计算方法，是成本核算的基础工作。(×)
W完工产品费用等于月初在产品费用加本月生产费用减月末在产品费用。对
Y“预提费用”可能出现借方余额，其性质属于资产，实际上是待摊费用。对
Y引起资产和负债同时减少的支出是费用性支出。X
Y以应付票据去偿付购买材料的费用，是成本性支出。X
Y原材料分工序一次投入与原材料在每道工序陆续投入，其完工率的计算方法是完全一致的。Ｘ
Y运用连环替代法进行分析，即使随意改变各构成因素的替换顺序，各因素的影响结果加总后仍等于指标的总差异，因此更换各因索替换顺序，不会影响分析的结果。(×)
Z在产品品种规格繁多的情况下，应该采用分类法计算产品成本。对
Z直接生产费用就是直接计人费用。X
Z逐步结转分步法也称为计列半成品分步法。√

A按年度计划分配率分配制造费用，“制造费用”账户月末(可能有月末余额/可能有借方余额/可能有贷方余额/可能无月末余额)。
A按年度计划分配率分配制造费用的方法适用于(季节性生产企业)