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则.由上式可得与的差值越大，与也越大。而当转向轮偏角较大时，前后轮的瞬时转向中心就不会重合，其差值随着与差值的增大而增大，使机械在转向半径较小时，转向轮产生定的滑移。因此应尽量减小与的差值，最好相等。在此选择二者相等，由此可得四轮转向汽车受力分析图.四轮转向汽车车体受力分析图车辆在行驶中的受力如图.所示。图中，为车体坐标，为路面坐标上面为车体俯视图左下角为车体侧面右下角为车轮路面对轮胎的横向力和，纵向力是和，垂直方向的力是和。这里下标和分别代指前后轮。车体的动力学方程为.式中车身质量车身沿，轴速度车身旋转角速度前后轮转角车身质点到前后轮的距离转动惯量当车辆在原地转向时，其系统质心不动故和以及均为，此时系统可简化为单自由度的模型。动力学方程为.即.式中转动惯量转角加速度转向力矩摩阻力距.本章小结本章对四轮转向汽车转向系统进行了分析，对比了前轮转向汽车与四轮转向汽车车轮运动学分析，并对四轮转向汽车进行了受力分析。第章四轮转向汽车转向液压系统方案的确定.四轮转向汽车转向液压系统方案图.四轮转向汽车转向液压系统图如图.所示，四轮转向汽车转向液压系统方案的结构组成和工作原理如下结构组成油箱过滤器液压泵电动机先导型电磁溢流阀调速阀压力表压力表开关蓄能器以上均使用个两个三位四通电液比例换向阀八个单向阀四个同步阀四个液压缸。工作原理同步阀和对转向液压缸组成前后轮转向执行机构，通过两个电液比例换向阀控制前后轮转向执行机构实现车轮转向，前后轮转向机构用同步阀来实现两个转向液压油缸的同步。当电液比例换向阀位于左位时，液压泵供油经电液比例换向阀分流阀向两个液压缸无杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向外伸出，有杆腔的油液经单向阀及电液比例换向阀流回油箱当电液比例换向阀右位工作时，液压泵供油经电液比例换向阀，分流阀向液压缸有杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向内缩回，无杆腔的油液经单向阀及电液比例换向阀流回油箱。先导型电磁溢流阀设定系统的供油压力基本可以保证在工作状态下，保持泵的出口压力恒定。当方向盘发出转向指令后经过电位传感器向控制器输入电压信号，控制器经过计算分析，向电液比例换向阀组施加电信号，电信号经过放大，控制电液比例换向阀的开口，通过电液比例换向阀来控制流入转向液压缸的流量与阀的开口成正比，从而控制转向液压缸活塞杆的伸长量，间接达到控制各个转向轮的偏转角度的目的。为了提高控制精度，四个转向轮上均装有非接触式霍尔效应传感器，并通过传感器把各轮的实际转角反馈给控制器，控制器再经过计算分析，重新发出指令信号，纠正希望转角与实际转角的偏差。.四轮转向汽车转向液压系统方案二图.四轮转向汽车转向液压系统图如图.所示，四轮转向汽车转向液压系统方案二的结构组成和工作原理如下结构组成油箱过滤器液压泵电动机先导型电磁溢流阀调速阀压力表压力表开关蓄能器以上均使用个两个三位四通电液比例换向阀两个同步阀四个二位三通换向阀四个平衡阀四个液压缸。工作原理同步阀和对转向液压缸组成前后轮转向执行机构，通过两个电液比例换向阀控制前后轮转向执行机构实现车轮转向，前后轮转向机构用同步阀来实现两个转向液压油缸的同步。当电液比例换向阀位于左位时，液压泵供油经电液比例换向阀同步阀和平衡阀向两个液压缸无杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向外伸出，有杆腔的油经二位三通换向阀和电液比例换向阀流回油箱当电液比例换向阀右位工作时，液压泵供油经电液比例换向阀分流集流阀同步阀和平衡阀向液压缸有杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向内缩回，无杆腔的油经二位三通换向阀和电液比例换向阀流回油箱。当系统中转向执行机构出现不同步的时候，运行较快的液压缸排除的油会通过二位三通换向阀向另相连的液压缸补油，纠正同步阀产生的同步误差。平衡阀起平衡支撑的作用。先导型电磁溢流阀设定系统的供油压力基本可以保证在工作状态下，保持泵的出口压力恒定。当方向盘发出转向指令后经过电位传感器向控制器输入电压信号，控制器经过计算分析，向电液比例换向阀组施加电信号，电信号控制经过放大控制比例阀的开口，同时泵经溢流阀向系统提供恒压油流，通过电液比例换向阀组来控制流入转向液压缸的流量与阀的开口成正比，从而控制转向液压油缸活塞杆的伸长量，间接达到控制各个转向轮的偏转角度的目的。为了提高控制精度，四个转向轮上均装有非接触式霍尔效应传感器，并通过传感器把各轮的实际转角反馈给控制器，控制器再经过计算分析，重新发出指令信号，纠正希望转角与实际转角的偏差。.四轮转向汽车转向液压系统方案三图.四轮转向汽车转向液压系统图如图.所示，四轮转向汽车转向液压系统方案三的结构组成和工作原理如下结构组成油箱过滤器液压泵电动机先导型电磁溢流阀调速阀压力表压力表开关蓄能器以上均使用个两个三位四通电液比例换向阀四个同步液压马达八个单向阀两个溢流阀四个二位四通换向阀四个液压缸。工作原理两个同步马达两个二位四通换向阀和两个转向液压缸组成前后轮转向执行机构，通过两个电液比例换向阀控制前后轮转向执行机构实现车轮转向，前后轮转向机构用同步马达来实现两个转向液压油缸的同步。当电液比例换向阀位于右位时，液压泵供油经电液比例换向阀两个同步液压马达和两个二位四通换向阀向两个液压缸无杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向外伸出，有杆腔的油液经二位四通换向阀和电液比例换向阀流回油箱当电液比例换向阀左位工作时，液压泵供油经电液比例换向阀两个同步液压马达和两个二位四通换向阀向液压缸有杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向内缩回，无杆腔的油液经二位四通换向阀和电液比例换向阀流回油箱。当系统中转向执行机构出现不同步时，运行较快的液压缸多余的油经单向阀和溢流阀流回油箱当由于只液压缸运行较慢致使它所在的油路发生真空时，由它所连接的单向阀经油箱吸油对其所在的油路进行补油。先导型电磁溢流阀设定系统的供油压力基本可以保证在工作状态下，保持泵的出口压力恒定。当方向盘发出转向指令后经过电位传感器向控制器输入电压信号，控制器经过计算分析，向电液比例换向阀组施加电信号，电信号控制经过放大控制比例阀的开口，同时泵经先导型电磁溢流阀向系统提供恒压油流，通过电液比例换向阀组来控制流入转向液压缸的流量与阀的开口成正比，从而控制转向液压缸活塞杆的伸长量，间接达到控制各个转向轮的偏转角度的目的。为了提高控制精度，四个转向轮上均装有非接触式霍尔效应传感器，并通过传感器把各轮的实际转角反馈给控制器，控制器再经过计算分析，重新发出指令信号，纠正希望转角与实际转角的偏差。.四轮转向汽车转向液压系统方案的确定上述三个方案中，方案中，分流阀和对转向液压油缸组成前后轮转向执行机构，通过两个流量比例控制阀控制前后轮转向执行机构实现车轮转向，前后轮转向机构用分流阀来实现两个转向液压油缸的同步。本文使用的转向执行机构采用单活塞杆转向液压油缸，单活塞杆转向液压油缸有杆腔和无杆腔的面积不相等，因此单活塞杆双作用油缸在伸出和缩进时工作特性不致。方案中同步阀首先在两个转向液压油缸之间分配流量，确保转向液压油缸在静态时同步，当四轮转向汽车在运动过程中转向时，车轮负载会发生变化且同步阀响应速度比较慢，执行机构动态性能不理想，较容易产生同步误差。方案二与方案三作比较，由于方案三中有四只二位四通换向阀，他们可以改变四个转向液压缸油液的流动方向，使四只液压缸活塞杆既可以同时同步运行，也可以根据需要各自运行，可以使汽车实现纵向行驶横向行驶纵向度行驶横向度行驶等多种行驶方式，所以方案三的转向方式更多实用性更强控制精度更高响应速度更快，所以最终选定方案三作为本次设计的液压式四轮转向系统方案。.本章小结本章列出了四轮转向汽车液压系统的三种方案，并分别介绍了三种方案中液压系统的结构组成和工作原理，通过对四轮转向汽车转向液压系统的三种方案进行对比分析，最终选定方案三作为本次设计的液压式四轮转向系统方案。第章转向液压缸的设计与计算.设计的主要技术指标和要求.车自重吨，总重量吨.液压缸行程负载力液压泵供油压力。.转向液压缸的主要尺寸的确定转向液压缸内径及活塞杆直径的确定无杆腔进油有杆腔进油图.液压缸主要设计参数如图.所示可得无杆腔为主工作腔.有杆腔为主工作腔.式中主工作腔压力，回油腔压力，无杆腔活塞的有效面积，液压缸有杆腔活塞的有效面积，液压缸活塞直径活塞杆直径，液压缸的最大负载力，液压缸机械效率，般取通常，液压缸以无杆腔作为主工作腔，即活塞杆受压工作，活塞面积为.表.按工作压力选取杆径比工作压力.已知液压泵供油压力﹥.，所以由表.可取.则转向液压缸无杆腔直径得.假设回油口压力为零，可得.由上式可得转向液压缸内径.则活塞杆直径表.液压缸内径系列和活塞杆直径系列液压缸内径系列活塞杆直径系列液压缸内径和活塞杆直径的最终确定值按上表就近圆整为标准值，以便选取标准缸或自行设计缸时采用标准的密封件，所以由表.可取转向液压缸内径活塞杆直径转向液压缸外径及缸筒壁厚的确定表.液压缸缸筒外径与缸筒内径和额定压力的关系额定压力缸筒内径材料工程液压缸缸筒外径.已知额定压力，缸筒内径，所以由表.可知转向液压缸的缸筒外径可取，即则可知转向液压缸的缸筒壁厚.由表.也可知所选尺寸的液压缸的材料是钢转向液压缸导向长度活塞宽度和导向套滑动面长度的确定转向液压缸导向长度初选转向液压缸活塞宽度初取转向液压缸导向套滑动面长度初取转向液压缸所受压力的确定油液作用在单位面积上的压强.式中作用在活塞上的载荷，活塞的有效工作面积，其中.所以.最高允许压力，也是动态试验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。各国规范通常规定为耐压试验压力，是检查液压缸质量时所需承受的试验压力，即在此压力下不出现变形裂缝或破裂。各国规范多数规定为所以可知计算所得的液压缸所受的压力符合要求转向液压缸最大流量和最大速度的确定液压缸的最大流量.式中液压缸的最大速度，液压缸的有效面积，其中液压缸的最大流量可估算为第章中计算所得的液压泵的最大流量，即.或所以.液压缸缸筒底部厚度的确定缸筒底部为平面时，其厚度可按照四周嵌入的圆盘强度公式进行近似的计算.式中筒内最大工作压力，筒底材料许用应力为材料抗拉强度，为安全系数，般取计算厚度外直径，其中筒内最大工作压力约等于液压泵供油压力，即由于液压缸的材料是钢，查表知钢的材料抗拉强度为，所以，所以式中液压缸活塞直径活塞杆直径，所以.则初选.液压缸活塞往复运动时的速度之比的确定液压缸