液压转向器的工作原理
1 液压转向器的工作原理及运用简介
1.1 液压转向器简介
液压转向器：即液压动力式转向器。转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。它是转向系中最重要的部件。它的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。
液压转向器是由随动转阀和一幅摆线转定子副组成的一种摆线转阀式全液压转向器。它与供油泵、溢流阀（或分流阀）、转向油缸及其它连接附件组成的全液压转向系统，广泛应用于农业机械、船业机械、园林机械、道路养护机械、林业机械、工程机械和矿山机械等低速重载车辆上。驾驶人员通过它可以用较小的操纵力实现较大的转向力控制，并且性能安全、可靠，操纵轻便、灵活。开心型：转向器处于中位（不转向）时，供油泵与油箱相通。开心型转向系统中使用的是定量液压泵。闭心型转向器中位处于断路状态(闭芯),即当转向器不工作时,液压油被转向器截止, 转向器入口具有较高的压力。闭芯型转向系统中使用的是压力补偿变量泵。负载传感型转向器能够传递负载信号到优先阀，通过优先阀优先控制转向系统所需流量。根据压力传感信号的控制方式，分为动态传感型和静态传感型。负载回路反应型：在转向器处于中位即驾驶员没有进行车辆转向操作的时候，转向油缸两侧直接连接到摆线副上，方向盘上可以感受到转向油缸上
受到的外力。无反应型：在转向器处于中位即驾驶员没有进行车辆转向操作的时候，两油缸截止，方向盘上不能感受转向油缸上受到的外力。
1.2 液压转向器的工作原理
液压转向器：即液压动力式转向器。转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。它是转向系中最重要的部件。它的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。液压转向器是由随动转阀和一幅摆线转定子副组成的一种摆线转阀式全液压转向器。它与供油泵、溢流阀（或分流阀）、转向油缸及其它连接附件组成的全液压转向系统，广泛应用于农业机械、船业机械、园林机械、道路养护机械、林业机械、工程机械和矿山机械等低速重载车辆上。驾驶人员通过它可以用较小的操纵力实现较大的转向力控制，并且性能安全、可靠，操纵轻便、灵活。
1.3 液压转向器的分类
转向器按结构形式可以分为多种类型。目前较为常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。如果按助力形式，又可分为机械式（无助力）和动力式（有助力）。其中动力转向器又可以分为气压动力式、液压动力式、电助助力式、电液助力式等种类。
（1）齿轮齿条转向器
齿轮齿条式转向器收是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮转动时，齿条变作直线运动。又是，烤翅调制解来带动横拉杆，就可以转动转向器。所以，这是一种最简单的转向器。它的优点是结构简单，成本低廉，转向灵活，体积小，可以直接带动横拉杆。在汽车上得到广泛应用。
（2）蜗杆曲柄指销式转向器
蜗杆曲柄指销式转向器适宜蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹，手指状的锥形指销用轴承支撑在曲柄上，曲柄与转向器摇臂轴制成一体。转向时，通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自传，一
边绕着摇臂轴做圆弧运动，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机构式转向轮偏转。这种转向器常用于转向力比较大上网载货汽车上。
（3）循环球式转向器
循环球式：这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，是连杆臂摇动，连杆臂再使拉杆和横拉杆做直线运动，改变齿轮的方向。循环球式转向器的原理相当于利用了螺母于螺栓在旋转过程中的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动，循环球式故而得名。
（4）齿轮齿条液压助力转向器
齿轮齿条液压助力转向器，是相对于齿轮齿条机械转向器而言的，主要是增加了转向油泵、转向油壶、转向油管、转向阀、转向油缸等部件，以期达到改善驾驶员手感，增加转向助力的目的的转向装置。
1.4 液压转向器的结构
结构简介：齿轮齿条式动力转向器的组成由控制阀、机械转向器、助力缸三大部分组成。控制阀为结构先进、灵敏性高、国外普遍应用的转阀。机械转向器为齿轮齿条式。下面分别介绍：（1）控制阀：由扭杆1、输入轴2、阀套3、等零件组成的常开式转阀。通过输入轴2和阀套3的预开间隙使液压油输入左右两油腔。（2）机械转向部分：为齿轮齿条式，由齿轮轴、齿条活塞总成及转向拉杆三大部分组成。助力缸为金属壳体，内部的齿条活塞将其分成左右两个油腔，并分别与控制阀的两个油口相联。1）中间位置：汽车直线行驶（转向盘不动）时，油泵供给液压油从进油口进入，经过转阀的预开间隙后，由于此时转阀不动，液压油从回油口到油罐，此时转向器两个工作腔油压相同不产生助力。（3）转向过程:当转动转向盘时，使阀套与输入轴之间阀槽间隙发生变化，从而使得流向两个工作腔的液压油形成油压差。该油压差作用在活塞上推动活塞克服转向阻力而产生位移，从而带动转向拉杆总成移动实现助力转向。（4）回位过程:转向完成后，转向盘上的力消失，由于在扭杆弹力的作用使输入轴回到相对阀套的平衡位置，转向器两个工作油腔的油压差随之消失然后在汽车前轮自动回正力
矩的作用下，汽车将向直线行驶位置运动，直至回到汽车直行位置为止。（5）路感效应:路感效应即产生转向感觉的能力。当驾驶员施力于转向盘上时，也就同时作用于转向器的扭杆上并使之产生扭转变形。而此变形量取决于车轮转向阻力；当转向阻力增大时，则此变形量也增大。因此驾驶员可以根据他加在转向盘上力的大小来判断转向阻力的变化，以获得“路感”效应。
1.5 BZZ3-125全液压转向器
本图采用 BZZ3-125 全液压转向器.
（一）主要技术参数
先导油路工作压力（由控制油路溢流阀调定）： 2.5MPa
理论排量： 125mL/r
公称流量（指方向盘60r/min）： 7.5L/min
（二）主要结构及工作原理
全液压转向器主要由随动转阀和计量马达组成。随动转阀包括阀芯、阀套、阀体，控制油流方向。由定子，转子，实现计量马达的功能，以保证出口油量与方向盘的转角成正比。转动方向盘，当有油通过计量马达时，通过转子，联动轴，拔销，带动阀套与阀芯同向转动，将油送到流量放大阀的先导油进出口，控制流量放大阀的主阀芯动作，油量得到放大．从而控制转向。随动阀处于中间位置（即方向盘不动）时，先导泵排出的油经控制油路溢流阀回油箱。转动方向盘时，先导泵来油经随动转阀到计量马达。推动转子随方向盘同步转动，将先导油送到流量放大阀阀杆一端．使其阀杆动作，实现转向。阀杆另一端的油经随动转阀回油箱，当方向盘转得较快时，通过计量马达到流量放大阀阀杆一端的先导油多，阀杆位移量增大，转向则较快。方向盘与阀芯连接在一起，当方向盘转动时，阀芯转过一个小角度，直到弹簧片被压，阀套才跟着旋转，这时阀芯与阀套分开一个角度，将油路接通，与此同时，与阀套相连的联动轴一起转动，带动定子内转子的旋转把与方向盘转角成一定比例的先导油送至流量放大阀。方向盘停止转动弹簧片使得阀套、阀芯回到中间位置，将油路关闭。
2 工厂简介
2.1 上海大渊汽车部件有限公司概况
上海大渊汽车部件有限公司是一家专业生产转向器厂家。公司成立于九十年代，有十几年的转向器生产历史，是一家集设计、开发、制造为一体转向器专业生产企业。该厂拥有国内最先进的制造转向器的专门设备和检测设备。注册的“大渊”牌汽车转向器严格遵守国家技术标准生产检测。销售面覆盖全国各地，深受用户的一致好评。该厂注重员工素质，注重产品及企业管理，先后聘请了多名工程师和十多个技师，加强了工厂的技术力量，为新产品的开发和研制有了坚硬的后盾，聘请3名高级企业管理人员及多名办公人员，使该厂在质量上管理上都有了新的突破。
公司拥有厂房面积达56160平方米，员工150余人，其中高级工程师2人，技师5名，专业技术工人60余人。拥有国内最先进的制造转向器的专门设备和检测设备。注册的“大渊”牌汽车转向器严格遵守国家技术标准生产检测。销售面覆盖全国各地，深受用户的一致好评，并远销东南亚、中东、非洲、欧洲等市场。
2.2 部门（车间）简介
一个企业是一个不可分割的整体，有不同的职能部门（车间）所组成。而每一个部门（车间）都是一个企业正常运作所不可分割的重要组成部分，每个部门（车间）都有着特定的职能，承担着明确的作业任务，同时，每个部门（车间）既相互独立又相互联系，共同为企业的整体利益服务。本公司各部门（车间）的组成和职能如下：
（1）生产部门：本部门直接负责企业的生产加工任务，其中包括铸造车间，机加工车间，热处理车间，总装车间及成品质检车间。
（2）仓储部门：本部门负责存储任务，包括原材料仓库和成品仓库。
（3）生产辅助部门：本部门负责辅助生产任务，宝库维护车间，变电所和停车库。
（4）管理部门：本部门负责产品研发，企业技术，财政，人员及后勤管理如办公楼等。
3系统布置设计（SLP）
3.1 产品P分析
随着我国经济的高速发展，液压转向器的市场需求量逐年攀升，而离合器在很多新型行业中也得到了广泛的应用。而我们公司生产的WL系列离合器的应用范围非常广，备受广大客户好评。我公司生产计划灵活，除了可以接受大批量的产品订单外，还能根据客户的需要进行调整，以满足跟多可获得需求。
3.1.1 零件图
通常，每个零件都应有各自的零件图，并在图上注明详细的尺寸，加工符号，公差精度要求，材料，重量等。而螺钉，螺母，垫圈等标准件则可以省略其零件图。如果某一零部件是有其他工厂生产制造的标准产品，这种图样可略，只需列出技术规格即可。结构图、装配图如下：
图3-1 转向器结构图
图3 -2 部分装配图
3.1.2零部件明细表
以下便是我们公司所生产的WL系列桑塔拉轿车离合器的重要零件清单，包括零件名称，零件代号，数量，单重及是否外购等。
液压转向器由22个零、组件构成，每个零、组件的名称、材料、单件重量及年需求量如下表所示：见表3-1：（转下页）
3.2 产品Q分析
产品的生产规模就是产品的生产纲领，即生产量。对于生产品种较少的大批量生产来讲是很容易决定的。产品的年产量主要取决于对市场需求的预测，同时也考虑投资的可行性。而对于多品种成批生产的产家，为了简化设计，一般要从众多的产品中选定一种代表产品。选定代表产品考虑因素主要有以下三点：代表产品与被代表产品因是同类型产品，基本结构应尽量相似；选定的代表产品应该是该生产实施建成后所生产数量较多的产品；同类产品中若年产量较为接近，则应选取中等尺寸的产品为代表产品。经折算，本公司所生产的产品（代表产品：BZZ3-125全液压转向器）的年产量为8000台。
3.3工艺过程分析
任何物料在其加工过程中所进行的移动可以分为以下五中基本形态：
（1）操作：处于成形、处理、装配和拆卸等操作过程。
（2）运输：处于移动或运输过程。
（3）检验：处于计数、试验、校验和检验过程。
（4）停滞：处于等待其他操作完成状态。
（5）储存：处于存储状态。
这些物料在加工过程中的移动状态可以用工业工程标准的符号直观的表示，就形成了工艺过程图。
工艺过程图可以用详细描述产品生产过程中各工序之间的关系，也可以用来描述全厂各部门之间的工艺流程。在描述全厂各部门之间产品工艺流程时，用操作符号表示加工与装配等生产部门（车间）；用存储符号表示仓储部门；用检验符号表示成品质检车间。本公司主要设置如表3-2所示的生产单位，分别负责产品的生产与检验任务。表3.1 零件明细表
表3-2作业单位建筑物汇总表
序号
作业单位名称 用 途
建筑面积 （㎡） 结构型式
备注 1 原材料库 储存钢材、铸锭 50×60 露天 2 机加工车间 车、铣、钻削 50×50 3 精密车间 精镗、磨削 50×80 4 铸造车间 铸造 50×60 5 热处理车间 热处理
50×50 6 标准件半成品库
储存外购件、半成品
50×60 7 组装车间 组装转向器 50×80 8 质检车间 转向器性能检验 50×50 9 成品库 成品储存 50×60 10 办公服务楼 办公室、食堂等 50×80 11
设备维修车间
机床维修
50×60
产品名称： 液压转向器 产品代号： 计划年产量： 8000（套） 第1页
序号 零件名称
自制 外购 材料 所需数量 总计划 需求量 零件图号 形状尺寸 单件重量（Kg ） 说明 1 连接块组件 √ 20 1 8000 0.09 2 前盖 √ HT250 1 8000 0.90 3 X 型密封圈 √ 橡胶 1 8000 0.04 4 挡环 √ 20 1 8000 0.03 5 滑环 √ 20 1 8000 0.03 6 弹簧片 √ 65Mn 1 48000 0.01 7 拔销 √ 65Mn 1 8000 0.02 8 联动轴 √ 45 1 8000 0.27 9 阀体 √ HT250 1 8000 7.00 10 阀芯 √ 45 2 16000 0.3 11 阀套 √ 20 2 16000 0.232 12 隔盘 √ 20 1 8000 0.32 13 限位柱 √ 45 1 8000 0.01 14 定子 √ 40Cr 1 8000 1.20 15 转子 √ 45 1 8000 0.60 16 后盖 √ 20 1 8000 0.80 17 螺栓 √ 45 6 48000 0.02 18 O 型密封圆 √ 橡胶 3 24000 0.01 19 限位螺栓 √ 45 1 8000 0.02 20 油堵 √ 橡胶 4 32000 0.01 21 标牌 √ 铝 1 8000 0.01 22
护盖
√
橡胶
1
8000
0.01
编制（日期）
审核日期
12变电所动力提供与管理50×60
13宾馆及食堂生活处理50×50
注:规划厂区占地面积56160平方米，东西长312米，南北宽 180米，各车间实际面积如上。由表3-2中15个自制零件的工艺过程卡、工艺过程图如下：
表3-3液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称：连接块组件件号
1
材料
20
单件重量
0.09 (kg)
计划年产量
8000(套)
年产总重
720(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2机加工车间车、镗、压装80
3半成品库暂存
表3-4液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称：
前盖件号
2
材料
HT260
单件重量
(0.90kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
7200(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）
1原材料库准备铸锭
2机加工车间车、镗、压装60
3精密车间精镗80
4半成品库暂存
表3-5液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称：
挡环件号
4
材料
20
单件重量
(0.03kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
240(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）
1原材料库备料
2机加工车间车削80
3半成品库暂存
表3-6液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称: 件号材料单件重量计划年产量年产总重
阀芯1045(0.3kg)(16000件)4800(kg)序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2机加工车间粗车、钻、铣70
3热处理车间热处理
4精密车间精磨95
5半成品车间暂存
表3-7液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称滑环件号
5
材料
20
单件重量
(0.03kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
240(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2机加工车间车削60
3半成品库暂存
表3-8液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称联动器件号
8
材料
45
单件重量
(0.27kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
2160(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2机加工车间车、铣40
3精密车间精磨99
4半成品库暂存
表3-9液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称:
阀体件号
9
材料
HT250
单件重量
(7.00kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
56000kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库准备铸锭
2铸造车间铸造60
3机加工车间精铣、镗70
4精密车间精镗90
5半成品库暂存
表3-10液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称:
阀套件号
11
材料
20
单件重量
(0.232kg)
计划年产量
(16000件)
年产总重
3712(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2机加工车间车削80
3半成品库暂存
表3-11液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称: 隔
盘件号
12
材料
20
单件重量
(0.32kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
2560(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2机加工车间铣、钻80
3半成品库暂存
表3-12液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称：限位柱件号
13
材料
45
单件重量
(0.01kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
80(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2机加工车间车、镗70
3热处理车间热处理
4精密车间端磨95
5半成品库暂存
表3-13液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称：
定子件号
14
材料
40Cr
单件重量
(1.20kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
9600(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2热处理车间退火
3机加工车间车、钻、插、铣80
4热处理车间调质
5精密车间研磨95
6半成品库暂存
表3-14液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称：
转子件号
15
材料
45
单件重量
(0.60kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
4800(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2热处理车间正火
3机加工车间车、铣、钻70
4热处理车间淬火
5精密车间研磨95
6半成品库暂存
表3-15液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称：
后盖件号
16
材料
20
单件重量
(0.80kg)
计划年产量
(8000件)
年产总重
6400(kg)
序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（％）1原材料库备料
2机加工车间车、钻80
3半成品库暂存
各个零件的加工工艺过程如下：
589
连接块
图3-3 连接块加工工艺过程图（单位：kg）
挡环
图3-4 挡环加工工艺过程图（单位：kg）
160
滑环
图3-5 滑环加工工艺过程图（单位：kg）
联动器图3-7
59259阀体
2667
6222图3-8 阀体加工工艺过程图（单位：kg）
前盖
图3-6 前盖加工工艺过程图（单位：kg）
废料
39限位柱图3-10
限位柱加工工艺过程图（单位:kg ）
2165
阀芯
图3-9 阀芯加工工艺过程图（单位：kg ）
隔盘图3-11 隔盘加工工艺过程图（单位：kg ）阀套图3-12 阀套加工工艺过程图（单位：kg ）
1600
后盖图3-13 后盖加工工艺过程图（单位：kg ）
转子336图3-15 转子加工工艺过程图（单位：kg ）
定子图3-14 定子加工工艺过程图（单位：kg ）2526
259667
X 482
12