工程车辆底盘(新稿)案例实例.ppt

1、步行式：通常不需回转,第四章 工程车辆底盘转向系统,履带式:操纵转向离合器和转向制动器实现转向，或分别操纵左右行走液马达实现转向。,轮胎式:转向器、动力转向装置和转向传动系统,轨道式：轨道引导转向。,轮胎式转向,履带式转向,轨道式引导转向。,转台相对于底架回转,一、纯机械式转向,4-1、转向研究进程,缺点：驾驶员负担重，重型汽车驾驶员更难以转向。机构刚性 连接、布置困难。 优点：结构简单、工作可靠、造价低廉。 应用：微型轿车、农用车。,二、纯液压转向 优点：技术成熟、省力，液压管布置灵活。 缺点：非转向状态，液压系统工作，能耗高。 应用：重型车,1个油缸：双向力不对称，结构简单，用于小型机。,

2、2个油缸：双向力对称，结构略复杂，用大型机。,单路稳定分流阀,全液压转向器,缓冲补油组合阀块,隔离冲击单向阀,单路稳定分流阀 ：发动机变速造成定量泵流量瞬变，故用稳流阀。,稳流阀原理：B通其它工作油路，A去转向器，泵流增大时，稳流阀2两侧压差加大，2开度加大分流去B，则A基本不变，反之同，溢流阀1保护转向器，维持压力。,组合阀块： 轮胎冲击液缸，两个溢流阀保护，两个单向阀补油。,小型低速车辆：组合阀块不设。,全液压转向系统特点： 操纵轻便，布置灵活，熄火也能转向，但液压系统常态工作，损失大。司机无路感，车辆抖动未知。,三 、非电子控制液压助力转向 技术成熟、大转向操纵助力，在重型车及轿车上广泛

3、应用；,l.转向操纵机构 2.转向控制阀 3.机械转向器与转向动力缸总成 4.转向传动结构 5.转向油罐 6.转向油泵 R.转向动力缸右腔 L.转向动力缸左腔,机械转向+液压助力转向,发动机（或电动机）驱动液压泵,1、发动机驱动液压泵,问题（1）：发动机转速变化，液压参数变化，则转向感觉 不同，液压系统总工作，耗能。 问题（2）：方向盘至车轮，固定放大倍率。按低速行驶转动 方向盘舒适设计放大倍率，则高速行驶会发飘； 按高速行驶时设计转向力，则低速行驶转向盘就 会非常吃力。,2、电动机驱动液压泵,问题（1）：电动机无变化，液压参数不变，则转向感觉不变， 液压系统总工作，耗能。 问题（2）：方向盘

4、至车轮，固定放大倍率。按低速行驶转动 方向盘舒适设计放大倍率，则高速行驶会发飘； 按高速行驶时设计转向力，则低速行驶转向盘就 会非常吃力。,电子控制动力转向系统 （EPS-Electronic Control Power Steering）,四、电子控制助力转向,低速行驶时自动增加转向力；高速行驶自动减少转向力，各速度区域手感好，操纵稳定。,类型：液压式电子控制动力转向系统 电动式电子控制动力转向系统。,关键：助力来自附加电机，可电子控制电机，与发动机无关。,1、电子控制液压助力转向,液压系统总保持工作状态，能耗较高。但低速时，可控制电机多供油，液压力高，高速反之，不漂。,液压式EPS是在传统

5、的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。,2、电子控制电动机助力转向系统(EPS),与液压动力转向相比：,(1)电动机和减速机构安装在转向柱或在转向系内，所占空间小，零部件结构简单、安装方便，维护费用低；,(2)电机启停迅速，无空耗。,EPS：标配，未来发展方向。,五、 线控转向系统,线控转向系统(Steering by wireSBW )： 取消了转向盘和转向轮之间的机械连接。 布置、连接极大灵活了。,SBW 由于有利于提高汽车被动安全性、

6、有利于汽车设计制造、有利于提高汽车乘坐舒适性和汽车操控稳定性等原因，将成为动力转向系统的发展方向。,4-2 轮式转向方式,一、 偏转车轮,偏转前轮：,易于判断与越过避障、驾驶安全。,1、偏转轮位置,偏转后轮：,不易于判断避障、驾驶不安全。,四轮偏转4WS,4 Wheel Steering ：,转向性好，复杂。,蟹形转向,阿克曼转向特性公式：车轮无侧滑转向,（1）梯形机构偏转车轮,2、偏转车轮机构,梯形机构无法时刻准确实现阿克曼公式。,非独立悬架配用,独立悬架配用,（2）曲柄滑块机构偏转车轮,无法时刻准确实现阿克曼公式。,独立悬架用曲柄滑块机构转向,3、多轮偏转,两轴四轮组转向、梯形机构,前两轴

7、四轮转向（梯形机构）,为何需两轴转向？,四轴八轮组转向（梯形机构）,4-2 轮式转向方式,一、 偏转车轮,二、滑移转向,车轮不偏转，控制两侧轮子（同侧轮子同速）速度。,适合：液马达驱动、电动机驱动车轮底盘。左右车轮独立驱动。无需差速器转向装置。,四轮驱动，左右各一个马达，速度差转向。,变量泵、定量马达双桥驱动,4-2 轮式转向方式,一、 偏转车轮,二、滑移转向,三、铰接式转向,单缸铰接式转向,双缸铰接式转向,结构简单，工作装置与前轮始终对准。,4-2 轮式转向方式,一、 偏转车轮,二、滑移转向,三、铰接式转向,四、各轮独立转向,直行模式,八字转向,1、独立转向模式,斜行（蟹形）转向,横行转向,

8、原地（中心）转向,前（后）轴转向,2、独立转向实现,各轮转角不同、独立转向,电液转向线控转向,电子转向盘 机械信息,程序运算,转向电信号,机电信号转换,各轮转角,液压缸,驱动车轮转动,液压力,电液信号转换,计算机,校正车轮转角,伺服控制信号,转角传感器,首先：选择模式,手动：调试、或故障时，直接操纵手动控制阀。,3、电子转向盘及控制系统,转矩反馈电动机：模拟、产生转向盘的反馈力矩，驾驶员有路感。,4、转向轮驱动,前后各安装一台5.7升V8 Hemi引擎，分别驱动前后轮，最高总功率670马力。 5秒内加速0-100km/h，誉为终极汽车。平道最少2个气缸工作。调整工作自动，无须驾驶员操作,克莱斯

9、勒公司吉普飓风概念车,克莱斯勒公司吉普飓风概念车,四轮独立转向，横行、原地调头等转向模式。,通常大马力车辆在急剧加速时，汽车框架似乎在扭曲，一侧轮胎几乎也要飞离地面。原因是传动轴的旋转方向将向下的力传送给一边，却将向上的力传送给另一边（M=J,加速力矩的反作用力矩与地面)。而飓风车两侧分轴传动。,4-3 履带式转向方式,一、分别操纵左右两侧履带驱动马达实现转向。,二、操纵转向离合器和转向制动器实现转向，,三、高驱动履带差速转向,直行：马达停，2轮为机架，左右对称。,转向：马达转，2轮运动，左右差速转向。,Differential Turning,（1）、行星排运动学,（2）、三个行星排方程,（

10、3）、连接与约束方程,（4）、方程联立结果,（5）、讨论,转向马达停止,得：,取：,直线行驶-动力来自变速箱,变速箱空挡,得：,取：,原地转向-动力来自转向马达,变速箱、液马达双动力,得：,取：,则：,取：,则：,变速箱、液马达双动力,改变马达速度大小：,改变转向速度缓急。,4-4 乘用车四轮转向,20世纪60年代首先提出通过四轮转向方式来提高汽车的操纵稳定性，到20世纪80年代末，四轮转向系统得到实际应用。1990年，本田、马自达、尼桑三家汽车公司首先在部分轿车上推出了四轮转向系统。1991年，美国克莱斯勒和日本的三菱也推出了四轮转向车型,一、 四轮转向来历,1、负相:低速行驶后轮转弯方向与

11、前轮相反，拖曳操纵，尾部跟随车辆的真实轨迹，比两轮转向更紧密。转弯半径小，在城市交通、狭小空间转向灵活 。,二、 四轮转向方式,三种方式：负相、中相、正相。,两轮,四轮,2、中相：中速行驶，后轮与车体笔直。 四轮转向系统损坏：回到正常两轮转向模式。,3、正相：高速行驶，后轮和前轮转弯方向相同（后轮偏转角一般不超过5 ），转弯半径大，车身与行驶方向偏转角小，减小了汽车转向时的旋转和侧滑，提高了操纵稳定性及有侧向风时的操作稳定性。,（1）非电子控式四轮转向（机械式、液压式） （2）电子控式四轮转向（液压式、电动式）,普通工程车辆：经济为主，用非电控液压式四轮转向。 高品质工程车辆：操纵便利为主，用

12、电控液压式四轮转向或电控电动四轮转向。 高级越野车或豪华轿车：用电控电动式四轮转向为好。,三、 四轮转向控制类型,1、 四轮转向控制类型,2、 四轮转向控制选择,取消了前后轮之间的传动轴、绳索、液压管道等部件，大大简化了后轮转向机构，实现前后轮转向角关系的精确控制 。,四、 电控电动四轮转向-性能最优,前轮：电子控制电动助力转向。助力失效可完全用人力转向。通过调节转向助力的大小来改善驾驶员的“路感” 后轮：电子控制完全电动力转向。后轮随着前轮的转动而作与前轮方向相反（或相同）的转动。,车辆转向时， 传感器将前轮转向信号传入ECU，ECU运算后，根据车辆速度，向后轮转向电动机输出扭矩大小及方向信

13、号，后轮转向机构驱动后轮产生角度偏转。ECU 将后轮转向角的理想值与实际转向角之间的差值进行伺服控制。,电子控制四轮转向系统模式选择： 1、电子控制模式：前轮电控电动助力转向，后轮电控电动伺服转向。 2、传统模式：四轮转向进行故障自诊断，故障发生而又不能排除时，系统自动选择传统转向模式，切断后轮电机电源，后轮电动机和减速器之间电磁离合器断开。后轮自动处于零转角状态锁止。,4-5 工程车辆四轮转向,一、驱动力选择 工程车，行驶速度低，重在转向灵活，方便任何狭窄区域进出转向。负荷大，应采用全液压驱动转向。或电动转向。,二、控制方式选择 普通工程车辆：经济为主，用非电控液压式四轮转向。 高品质工程车辆：操纵便利为主，用电控液压式四轮转向或电控电动四轮转向。,三、转向方案： 1、左右轮同向摆动 前后轴左右两轮均采用液压缸驱动梯形机构左右转向，左右两轮只能同方向摆动。 前后轴转向方位可相同或相反。 该方案只需前后两套液压缸。 可非电