摘 要

本文研究的主要内容为根据给定的整车参数，对雪铁龙富康轿车的转向系统进行优化设计。分析雪铁龙富康轿车的转向特性，确定影响转向的整车参数，并确定不同车速下转向盘转向的力矩特性，结合液压泵与控制阀的特性，对液压泵最大流量、排量、高速时的流量减少量进行匹配设计，并确定控制阀的特性参数。从而保证转向盘的转动力矩，使其在满足转向轻便性的同时满足转向的灵敏性。对液压助力转向系统在AMESim进行一维建模，最后将匹配后的优化结果导入模型中，进行操纵稳定性的仿真试验。

关键词：液压，转向，富康，AMESim

Abstract

The main content of this paper is according to the given parameters of the entire vehicle, to optimize the design of Citroen Fukang car steering system.Analysis the steering characteristics of target model to determine the vehicle parameters which affect the steering wheel. And determine the torque characteristics of the steering wheel when it is steering. Combining the characteristics of the hydraulic pump and control valve, matching is carried out in maximum flow of the hydraulic pump,displacement of the hydraulic pump and high-speed flow reduction.At last, determine the characteristic parameters of the control valve. To ensure that the steering wheel torque, so as to meet the steering portability to meet the steering sensitivity. In order to solve the problem machine-fluid coupling, hydraulic power steering system used in AMESim for one-dimensional modeling. In the end, input the optimization results into the model for the simulation of the handling and stability.

Key Words：hydraulic；steering；Citroen Fukang；AMESim

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.1.1机械式转向系统 2

1.1.2液压助力转向系统（HPS） 2

1.1.3电控液压助力转向系统（EHPS） 3

1.1.4电动助力转向系统（EPS） 4

1.1.5线控转向系统（SBW） 6

1.2本课题研究的现状及意义 8

第2章 液压转向系统助力特性的匹配分析 10

2.1概述 10

2.2富康轿车转向系统相关参数 10

2.3转向油泵助力特性的计算分析 10

2.3.1转向油泵最大压力 11

2.3.2转向油泵低速时流量 13

2.4控制阀的匹配分析 18

第3章 液压助力转向系统模型的建立与仿真 24

3.1 AMESim简介 24

3.2液压系统建模 24

3.3液压系统仿真 26

3.3.1液压泵的流量为10cc/rev情况下的助力情况 26

3.3.2液压泵的流量为15cc/rev情况下的助力情况 28

3.3.3液压泵的流量为20cc/rev情况下的助力情况 29

3.3.4仿真总结 31

3.4本章小结 32

第4章 总结与展望 33

4.1全文总结 33

4.2展望 33

参考文献 34

致 谢 36

附录: 绘图程序 37

第1章 绪论

1.1课题背景

随着人们生活水平的提高，汽车越来越成为人们生活中不可或缺的交通工具。正由于存在着大量的使用人群，汽车的性能必须不断地去满足用户的需求，给予用户更好的体验，才能在激烈的市场竞争中生存。汽车转向系统作为驾驶者直接控制车辆行为的系统之一，它对整车的操纵稳定性、舒适性以及行驶安全性均有重大的影响，更是要不断的发展，满足人们日益增长的需求。

在汽车转向系统的设计中，一直存在着转向轻便性与转向灵敏性的矛盾。增大转向系统的传动比，转向轻便性好转，但是转向灵敏性降低；减小转向系统的传动比，转向灵敏性提高，但是转向轻便性变差。为解决两者之间的矛盾，研发人员对纯机械转向器从两方面进行了改进。一是，提高转向器的传动效率；二是，将转向器的传动比设计成可变的。但这种方式也只是小程度的降低了两者之间的矛盾，治标不治本。动力转向器的出现较好地缓解了转向系统“轻”与“灵”的矛盾。同时，动力转向器也为改善整车操纵稳定性带来了很大的影响。

伴随着转向技术日新月异的发展，汽车上的转向系统形式己从最早期的纯机械式转向系统、目前仍正在大量使用的液压助力转向系统（HPS）、电控液压助力转向系统（EHPS），向电动助力转向系统（EPS）以及取消了转向轮与转向盘之间机械连接部分的线控转向系统（SBW）方向发展运用。

机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件。

动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。对于液压助力转向系统来说，助力装置是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐。

通常，对转向系的主要要求是:

(1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便；

(2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑；

(3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小；

(4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态；

(5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员。

1.1.1机械式转向系统

汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向轮来完成的。一般纯机械式转向系统由转向器、转向传动机械和转向操纵机构三大部组成，如图1-1所示。机械式转向系统工作过程为：驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器，减速传动装置的转向器中有1、2 级减速传动副，经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而实现汽车的转向。纯机械式转向系统根据转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。

纯机械式转向系统为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，需占用较大的空间，整个机构笨拙，特别是对转向阻力较大的中重型汽车，实现转向难度很大，这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉，目前该类转向系统除在一些转向操纵力不大、对操控性能要求不高的农用车上使用外已很少被采用。