操纵系统设计.ppt

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1、 第六章 操纵系统设计 操纵系统设计 6-1 操纵系统综述 一、操纵系统的作用及要求 1、操纵系统的功能 实现信号转换，即把操纵者施加于机械的信号，经 过转换传递到执行系统，以实现机械的起动、停止、 制动、换向、变速和变力等目的。 2、操纵系统的要求 机械系统工作性能的好坏、功能是否充分发挥以及操 作者劳动强度等，都与操纵系统有直接关系。 1)操纵灵活省力 操纵力的大小应符合人机工程学的有关规定。 2)方便和舒适 操纵系统设计 操纵行程应在人体能达到的舒适操纵范围之内。 操纵件的形状、尺寸、布置位置、运动方向和各操纵 件的标记、操作顺序等都要符合人体状况和动作习惯。 如用按钮操纵时，当开、停按

2、钮水平布置时，“开” 按钮布置在右边，“停”按钮布置在左边；垂直布置时， “开”按钮布置在上边，“停”按钮布置在下边；采用摇把 和手轮为操纵件时，习惯上应使顺时针方向旋转对应于 执行机构的工作行程。 操纵系统设计 操纵系统设计 3)操纵件定位可靠 操纵件应有可靠的定位，相互关联的操纵应互锁， 防止错误操作。 4)安全可靠 操纵件应能长时间可靠地保持在某一操纵状态的位 置，不能因其他非操纵力的作用而改变其操纵状态。 对可能发生意外事故造成人身伤害的部位，除应 采取必要的安全保护措施外，还应有应急措施。 操纵系统设计 2)执行件 与被操纵部分直接接触的元件，完成操纵系统的 功能。常见的有拨叉、滑块

3、、销子、气(液压)缸、 电磁铁等。 二、操纵系统的组成及分类 1、操纵系统的组成 主要包括操纵件、执行件和传动件三部分。 1)操纵件 常用的有拉杆、手柄、手轮和脚踏板；电气的按钮 、按键、开关；液压、气动的调节阀、手柄等。 操纵系统设计 一般圆弧形按钮直径以813mm为宜，矩形按钮以（1010）、（1015）或（1520） mm为宜，按钮应高出盘面512mm，行程为36mm，按钮间距一般为12.525mm，最小不得 小于6mm。 对于单指按钮的阻力，大拇指按钮可取2.9419.6N，其他手指按钮可取为1. 475.89N，按 钮阻力不宜太小，以免稍有误碰就会起作用，造成事故。 操纵系统设计 按

4、 键 操纵系统设计 扳动开关 操纵系统设计 脚踏板的形式 当脚蹬用力小于227N时，腿的屈折角应以107。为宜；当脚蹬用力大 于227N时，则腿的屈折角应以130。为宜。 用脚的前端进行操纵时，脚踏板上允许的用力不超过60N；用脚和腿同 时操作时可达1200N；对于需快速动作的脚踏板，用力应减少到20N 操纵系统设计 为便于脚施力，脚踏板多采用矩形和椭圆形平面板，而脚踏钮有 矩形也有圆形。 操纵系统设计 操纵系统设计 3)传动件 是将操纵件的信号、运动或作用力，通过适当的信 号、能量等的变换和传递，以实现控制执行件的中间 环节。 常用的传动系统有机械传动、液压传动、气动传动 和电气传动等。机械

5、传动装置常用的有杠杆、凸轮、 齿轮齿条、螺旋等机构。 4)辅助元件 一些保证操纵系统安全可靠工作的辅助元件，如定 位元件、锁定元件、互锁元件及回位元件等。 2、操纵系统的分类 1)人力操纵系统 操纵所需的作用力和能量全部由操纵者提供。只 适宜于操纵力较小的机械。 操纵系统设计 3)液压操纵系统 通常需操作者施加的操纵力较小，只需克服传动件 的摩擦阻力，而克服操作阻力所需的力全部由液压系 统供给。适宜于操纵力更大的机械。 2)助力操纵系统 利用机械系统中储备的能量帮助人力进行操纵。 储备能量的方式有弹性变形能和液压能。适宜于操 纵力较大的机械。 4)气压操纵系统 与液压操纵系统具有类似的特点。

6、按传动方式分：机械式、混合式（机械与液压或气 动结合）两种。 按人体器官分： 操纵系统设计 1)手操纵系统人手动作比较灵活、动作范围大、 功能强。 2)脚操纵系统只有在操纵力较大、操纵件较多时 ，才考虑。 6-2 离合、制动系的操纵机构 离合器和制动器的操纵机构是车辆及各种机械中 最常用、最典型的操纵机构，其结构形式多种多样 。 一、人力操纵机构 采用杠杆机构、齿轮传动和蜗杆传动等机械传动 来完成。操纵力由人力提供 ，操纵力较大时，增加 助力操纵系统。 图6-1人力操纵离合器的机械式操纵机构。操纵件 的动作由脚踏完成，其传动件为双臂杠杆与平面四杆 机构。 操纵系统设计 图6-1 人力操纵离合器

7、的机械式操纵机构 人机工程学或经验值确定的允许用操纵力：一般手操纵 力建议不大于150N，脚操纵力不宜超过300N。操纵行程的大 小应使人体在不移动位置的情况下，能方便自如地达到。 操纵系统设计 当弹簧的端点e在O1O2延长线 上时，e处于死点，弹簧被拉得 最长。结合与分离在死点两侧， 应减小离合器结合时助力弹簧与 O1O2之间的夹角。 2、助力操纵机构 当操纵力大于上述推荐值时， 应采取助力装置实现助力操纵。 1)弹簧式助力装置 右图为安装有弹簧的助力操纵 机构。利用助力弹簧把离合器接 合时压紧弹簧产生的一部分势能 储存起来，供下次分离时使用。 操纵系统设计 带竖线的阴影面积即为减少的操 纵

8、功，带横线的阴影面积即为增加 的操纵功，两者之差便是助力弹簧 装置所储存的能量。 1未装助力弹簧曲线； 2装助力弹簧曲线； 31和2曲线的合成 右图为弹簧助力操纵机构的操纵 力的变化。 操纵杆行程（横坐标）： 0Sa（自由行程） SaSb（工作行程） 操纵杆上的作用力F用纵坐标 表示。设计时应使Sc（对应死点） 略大于Sa（开始工作点），即助 力弹簧死点安排在自由行程完全 消失，离合器开始分离后，以便 利用压紧弹簧的力量促使助力弹 簧退过死点回到原始位置。 操纵系统设计 液压操纵机构结构简单，只需操作者施加较小的力就能得到 较大的操纵力，广泛应用于大中型机械中。 1操纵手柄；2分配滑阀 3滑阀

9、导管；4活塞 2)液压式助力装置 右图为液压式助力装置 的工作原理。 扳动操纵手柄1使分配 滑阀2向右移动，阀头的 锥面堵住油流向油箱的通 道，油压推动活塞右移， 将离合器分离。 二、液压操纵机构 1、离合器用液压操纵机构 操纵系统设计 当抬起离合器 踏板时，活塞 5回位，拉动 阀杆8回位， 阀杆拉动阀12 右移，储液 罐与主缸通。 踩下离合器踏板时，阀杆8放松， 阀12在锥形弹簧作用下关闭储 液罐。主缸油压升高。 操纵系统设计 右图是旋转油缸，排油困难，油液随 油缸旋转产生离心力，阻止油缸回位。 1缸体；2活塞；3摩擦钢片 4摩擦片；5承压盘；6齿轮 7分离弹簧；8金属密封环 9橡胶密封圈；

10、10轴 1)右图为液压压紧的离合器操纵机构。 轴10、缸体1和摩擦钢片3一起转动， 空套在轴上的齿轮6与摩擦片4一同转动。 离合器接合时，压力油从油道B进入 油腔C，推动活塞2将摩擦钢片3和摩擦 片4压紧，使齿轮6与轴10一同旋转。 离合器分离时，油道B和油腔C与溢油 路相通，活塞2在分离弹簧7的作用下回到 原位。 为了润滑和冷却摩擦面，低压油从油道 A进入，经若干径向孔流过摩擦面， 然后从径向孔排除。 右图为活塞施压。油液对活塞2的力通 过摩擦钢片3、摩擦片4和承压盘5传到缸 体1上，与油液直接对缸体1的力(向左)相 平衡，不传到轴上。 操纵系统设计 1活塞；2缸体；3离合器内鼓 4碟形分离

11、弹簧；5齿轮 离合器分离时，油腔中压力下降，钢球在离 心力作用下回到距油缸中心线最远的壁上，油 腔中的油可经孔A向孔B排除。 右图为对缸体施压。 油液对缸体2的力通过摩擦片、离合 器内鼓3、轴承内圈等传到轴上，与油 液对活塞1的力（向左）相平衡。使轴 承及用于轴向定位挡圈、螺母等承受 较大的轴向力，其零件尺寸增大。 为改善旋转油缸排油困难，左图为设置几 个专门的钢球排油阀，右侧较大的孔A通油腔 ，左侧较小的孔B通外界空间。 离合器接合时，钢球被压力油推向左侧锥 形阀座上，油腔中的油不能溢出。 操纵系统设计 分配阀移到空挡位置时，油口A、B均 与油箱相通，两个离合器同时分离，油 泵的油经分配阀7

12、直接流向油口C，不通 过压力控制阀5(保证油液在流动过程中 对摩擦面产生所需的压力)，以减轻空挡 时油泵的压力。 1滤网 2油泵 3安全阀 4精滤器 5压力控制阀 6、9旁通阀 7分配阀 8散热器 2)换挡摩擦元件液压操纵示意图。 (1)档离合器处于接合状态 图示档开始接合时，油泵来的压力 油经油口A进入档的油缸，推动活塞 压紧摩擦片，压紧之后，油口A不再进油 ，油液便推开压力控制阀5，从油口 C进入轴承中心的油道流向摩擦片的油槽 ，润滑轴承等零件。 (2)档离合器处于接合状态 分配阀7由操作人员操纵换档，当移到 档位置时，油泵的油从孔口B进入，将 档离合器接合。此时油口A与油箱相通， 档离合

13、器分离。 操纵系统设计 (2)两踏板同时踏下，左、 右制动阀中的单向阀2、2 都 开启，左、右两阀相通，保证两侧制动器同时工作，且制动力矩相等。 1滑阀；2、4单向阀；3制动油缸 5补充油液单向阀；6、7调整螺钉 8制动踏板 2、制动器用液压操纵机构(大功率制动器用) 1)液压式人力操纵 操作者施加较小的力，由 液压系统提供较大的操作力。 右图为车辆用液压式人力 操纵机构。 (1)只踩下左制动踏板8， 滑阀1向左移动，单向阀2被 顶开，补充油液单向阀5则在 弹簧作用下关闭。滑阀1继续 左移，迫使油液顶开单向阀4 进入左制动油缸3，使左侧车 轮制动。这时单向阀2虽开启 ，但右制动阀中相应的单向

14、阀2处于关闭状态，压力油不 能进入右制动，只实现左侧 单边制动。 操纵系统设计 油道A和油泵相通，油道D通向车辆悬挂系统分配器，C通向 制动油缸，E通向油池。 1-制动踏板 2-轴 3、13、14 -锥阀 4-凸轮 5-联销轴 6-连锁手柄 7-单向阀 8、9、10和 11-弹簧 12-限压阀 15-阀顶杆 2)液压式动力操纵 下图为车辆制动操纵机构的原理图，控制阀包括两个单向阀7 和由锥阀13、14和阀顶杆15组成的一个主阀。 操纵系统设计 (1)不制动时，锥阀3、13和单向阀7开启，锥阀14关闭，油道 A和D相通，油道C和油箱E相通，此时油泵来油经AD供车辆 悬挂系统分配器。 (2)踩下制

15、动踏板1后，阀3关闭阀14开启阀13开度变小起 节流作用，从油道A来油，油压升高，油经阀14、7流向油道C至 制动油缸。 随着B腔中油压升 高，阀13逐渐左移， 阀14逐渐关闭，使制 动油缸的油液不在上 升。制动结束后，油 缸中的油经阀3和E流 回油箱（制动踏板返 回）。 操纵系统设计 如果凸轮4顺时针转 过一定角度，左边的 单向阀7就不再被凸轮 4顶住而变为关闭，这 时油液只能流向右侧 制动油缸，实现单向 制动。 (3)左、右制动器共用一踏板操纵，控制阀中有凸轮4和单向 阀7，可实现单向制动。 图示位置时，两个单向阀7均开启，制动时高压油从B腔经单 向阀7同时流向制动油缸的油道C，即左、油制

16、动器同时制动。 为实现单边制动，制动踏板1的支点固定在凸轮4的轴2上，踏 板可带动轴2左、右各摆动60，操纵时只须稍稍偏转踏板，就可 使凸轮4转动。 用联锁手柄6转动 联锁轴5，可使凸轮4不能转动。 操纵系统设计 制动系的工作原理： 转动件制动鼓9与轮毂 固接，随车轮旋转； 不动件制动底板、两 个支承销、制动蹄的外端 10装有摩擦片； 促动件制动底板上装 有油缸，用油管与制动主 缸相连，主缸活塞由驾驶 员通过踏板来操纵。 制动系不工作时制动 鼓的内圆面9与制动蹄摩擦 片10的外圆面之间有一定 的间隙，制动鼓可随车轮 一同旋转。操纵系统设计 踩下制动踏板时通过推杆 2、主缸活塞3使主缸内的油液

17、流入轮缸6，通过轮缸活塞推 动两制动蹄7绕支承销转动张 开，压紧在制动毂9的内圆面 上。从而使不旋转的制动蹄8 ，对旋转的制动鼓产生一个摩 擦力矩M，使车轮对地面作用 一个向前的周缘力F0，同时路 面对车轮作用一个向后的反作 用力Fb，即为制动力。该力经 车桥、悬架、至车架，使整个 汽车制动。 放松制动踏板时制动蹄在 弹簧13作用下回位，摩擦作用 消失，制动解除。 操纵系统设计 三、气动操纵机构 操纵力大，动作快 广泛应用于各种车辆的制动系统中或各种机械设备的操纵机构 中。下图为车辆中气压制动系统简图。 当踩下制动踏板3 时，制动阀6中的膜片 8下移。先将放气阀9 关闭，再将进气阀10 顶开，

18、压缩空气经过 制动阀6流向前、后 桥制动器室。随着制 动气室中气压的逐渐 升高，气压推动膜片 8向上克服上方弹簧 的压力向上移动，使 进气阀10逐渐关闭而 使气压停止上升。 1、7 -制动气缸；2气泵；3制动踏板；4- 压力表；5贮气筒；6制动阀；8膜片； 9放气阀；10进气阀 操纵系统设计 如再向下踩动踏 板，则弹簧进一步 被压缩，重新推动 膜片8下移，使进气 阀10重新开启，直 到气压增高到某一 新的数值，使进气 阀10重新关闭为止 。 踏板行程的大小 控制了气室中的压 力以及制动力矩， 踏板上的力与膜片 8所受的压力成正 比。 1、7 制动气缸；2气泵；3制动踏板； 4压力表；5贮气筒；

19、6制动阀；8膜 片；9放气阀；10进气阀 操纵系统设计 工作气压（与气筒压力相等） 0.630.83MPa 报警气压: 0.45MPa 安全气压: 0.850.90MPa 操纵系统设计 当作用在齿轮上的轴向力大于压紧力在齿轮轴向上的分力时 ，齿轮才能滑移。这就保证了齿轮不能自动滑移。 63 操纵系统中的安全保护 为保护机械系统正常运行和人身安全，在设计操纵系统时， 操纵系统必须有可靠的定位、互锁及安全保护装置。 一、自锁机构 以一定的预压力把操纵件、执行件或 中间的某传动件固定在规定的位置上， 只有所施加的操纵力大于这个预压力， 操纵件或执行件才会动作。 1、滑移齿轮操纵系统中采用的 钢珠自锁

20、机构。 钢珠在弹簧力的作用下，使钢球压紧 在齿轮的V型槽内起到自锁作用。 操纵系统设计 使操纵系统在进行一个操作动作时，把另一个操作动作锁住 ，保证在前一执行件的动作完成后才可使另一执行件动作。 2、钢球自锁机构上的切槽 一般有两种：半圆形和V型。 槽的夹角将影响移动 滑杆需要的操纵力大小， 夹角减小，回使滑杆移 动的轴向力减小。 半圆形的小，其自锁 性能不如V型切槽。 二、互锁机构 图(a)半圆形切槽， 图(b)V型切槽。 如在车辆和机床等各类机械的变速箱中不会同时挂两个档。 操纵系统设计 在离合器和制动器配合动作的操纵系统中，应保证离合器先 脱开、制动器后制动，以及制动器先松开、离合器后接

21、合。 互锁机构可以采用机械式、液压式和电气式等多种方式来实现。 机械互锁机构根据互锁运动的特征有： 1、旋转运动间互锁 1)用于平行轴间的互锁机构 (a)两个轴上各装有一个带缺口的圆盘，图示位置只能左边一 个转动，只有两个缺口相对时，才能转动两个轴中的任意一个。 (b)采用一个可左右推移的柱销使两平行轴互锁。 (c)中间用一个能绕中间小轴摆动的杠杆，使两平行轴互锁。 操纵系统设计 2)互相垂直旋转轴运动间的互锁机构 (a)两轴都可旋转，只要一轴转动后，另一轴就不能转动。 (b)左边轴可以转动，右边轴不能转动。只有左边盘转动 到缺口对准柱销时，左、右两边的盘都有可能转动。 操纵系统设计 (b)两

22、轴间通过圆盘互锁，当圆盘上的缺口对准某一轴时， 该轴可以轴向移动，另一轴被圆盘锁住。 2、直线运动间互锁机构 (a)两轴上环形槽相对时为初始位置，可以移动其中任意 一根轴。当移动其中一轴时，钢球被推入另一轴上的环形槽 内，该轴被锁住。 操纵系统设计 3、直线运动与旋转运动间互锁机构 (a)两轴互相平行的互锁机构 挡板对准移动轴上的槽口时，右边轴才能转动，左边的轴 被锁住。 图示位置为右边轴被锁住，左边轴能移动。 (b)两轴互相垂直的互锁机构 上面轴可以转动， 下面轴不能移动。 操纵系统设计 双缸洗衣机： 箱盖不关上，开 了甩干桶的电门开 关，甩干桶也转不 起来。即使甩干桶 在高速旋转着，一 旦

23、打开这个箱盖， 甩干桶也将被立即 制动而停转。 从设计上保证 使用者的安全，使 甩干桶的高速旋转 伤不着人。 操纵系统设计 图示压力机：门罩与 电源间设有联锁装置 ，操作者一打开门罩 ，电源即被切断，确 保门罩内的运动部件 不会损伤人体。 操纵系统设计 图示设备采用“双手双 按钮控制”的方法进行 安全控制：只有双手同 时按下两个按钮，机器 才能起动，以避免单手 起动机器而另一只手放 在不当的位置受到伤害 。 操纵系统设计 图示采用光电传感 器的非接触式安全 装置，身体任何部 位进入设定的禁入 区域，传感器即发 出信号停止机器的 运动。 操纵系统设计 6-4 操 纵 系 统 设 计 一、操纵系统

24、设计的基本步骤 操纵系统的工作原理和结构形式是多种多样，其设计和计算 的内容各不相同。但可归纳为以下步骤： 1、原理方案设计 根据设计任务要求，如执行件的运动轨迹、速度、行程和 被操纵件的数目，以及各执行件之间的关系，来拟定操纵件 、执行件和传动机构的方案，确定主要设计参数及有关几何 尺寸。 拟定的设计方案应技术上先进、切实可行，遵循以下三个 原则： 1)机构应尽量简单，传动路线应尽量缩短。 2)尽量减少机构及构件尺寸。 3)机械效率高。 操纵系统设计 在拟订方案时要综合考虑，既要得到好的传动方案，又要 提高系统的机械效率，最后得到最佳的设计方案。 2、结构设计 结构设计的任务是在原理方案的基

25、础上，形成操纵系统各 个部分的形状及尺寸。 结构设计中要考虑保证功能、提高性能和降低成本三个主 要问题。 3、操纵件的造型设计 从艺术造型、审美观点来考虑，包括颜色、样式等，并与机 械整体相协调。 二、设计实例分析与计算 例1、设计一种经常接合式摩擦片离合器的脚踏板机械操 纵机构。 操纵系统设计 例1、设计一种经常接合式摩擦片离合器的脚踏板机械操纵机构。 1)原理方案设计 离合器接合采用弹簧压紧，分离采用脚踏板和平面四杆机构。 接合: (点划线)离合器 靠压紧弹簧2产生的压 紧力，将带摩擦片的 从动盘4夹紧在压盘3 和主动盘5之间，主动 盘5的动力经从动盘4 传到输出轴10上。 分离: (实线

26、位置)脚踩 踏板8，通过中间拉杆 9及杠杆使滑盘左移， 1回拉弹簧 2压紧弹簧 3压盘 4从动盘 5主动盘 6分离拉杆 7分离杠杆 8踏板 9中间拉杆 10输出轴 经杠杆7使拉杆6右移，压紧弹簧2。 操纵系统设计 接合：当不踩离合器踏板时，压紧弹簧将压盘压到从动盘上， 从动盘被挤紧，发动机的扭矩通过从动盘传到变速器的输入轴 上，实现动力输出。 操纵系统设计 分离：踩下踏板，通过拉杆拉动拨叉转动，推力轴承移动， 压分离杠杆内端，外端拉动压盘移动，压盘与飞轮之间有间 隙，实现分离。 当撤去脚踏力，弹簧1使脚踏板回位，弹簧2使离合器接合。 操纵系统设计 2)初步确定主要几何尺寸 由于本题没有提出具体

27、的尺寸要求，这里采用英文符号表示操 纵机构的主要几何尺寸。 3)确定主要设计参数 1回拉弹簧 2压紧弹簧 3压盘 4从动盘 5主动盘 6分离拉杆 7分离杠杆 8踏板 9中间拉杆 10输出轴 主要设计参数有操纵力FC、 操纵行程SC和传动比iC。 (1)操纵力 FC 操纵力 FC是操作者施加给 操纵件的最大作用力。 其大小取决于执行件的工 作阻力 FZ (作用于分离拉杆6)、 操纵系统的传动比iC (杆件长度 有关)和操纵系统的效率。 操纵力 FC=FZ/iC 操纵系统设计 执行件的工作阻力 FZ= Fn+Fn =Fn+K=Fn+KZS 执行件的工作阻力 FZ： 包括弹簧2的压紧力Fn，离合器分

28、离时继续压缩弹簧2的弹簧 力Fn 。 式中：K弹簧刚度； 附加变形； Z摩擦片的对数； S离合器各摩擦片间 应保持的间隙。 (2)操纵行程 SC 1回拉弹簧 2压紧弹簧 3压盘 4从动盘 5主动盘 6分离拉杆 7分离杠杆 8踏板 9中间拉杆 10输出轴 从初始位置移动到完成操 纵位置时，操纵件所具有的 相对位移量。 操纵行程 SC= iCSZ SZ：执行件的行程。 操纵系统设计 一般手柄操纵行程为80-120mm，脚踏板操纵行程不大于 200mm为宜，使人感到操纵舒适。 (3)传动比iC 传动比iC为传动件的主动力臂与从动力臂之比，其值决定于 传动机构中构件的尺寸。 计算时应按在克服最大操纵阻

29、力时，构件位置确定。 操纵系统的传动比为 或 iC=FZ /FCP Fcp ：许用操纵力。 设计时，工作阻力FZ 根据需要确定，查取许用 操纵力FCP (可查人机工程 学资料)确定传动比iC 确定各传动件尺寸结构 设计。 操纵系统设计 根据结构尺寸精确计算传动比iC 验算操纵力FC。 当工作阻力FZ一定时，传动比iC大则操纵力FC小，操纵省力； 但当执行件行程SZ一定时，传动比iC大，则操纵行程SC=iCSZ 大，操作者移动距离大、易疲劳。 例2、车辆用液压助力转向操纵机构的设计。 1、设计原理及要求 图中转向阀7处于中 间位置。从油泵来的油 经间隙2和5直接流 回油箱，车辆直线行驶， 这时油

30、路阻力和油泵负 荷都很小。 1油箱；2流量控制阀；3油泵；4油管；5单向阀；6安全阀；7转向阀；8反作用阀 9转向阀体；10定中弹簧；11转向螺杆；12转向螺母；13纵拉杆；14转向垂臂；15油缸 操纵系统设计 1)导向轮的偏转角与转向盘的转角成比例(伺服作用) 转向阀7和转向螺杆11沿实线箭头方向转动 (向下)，由于导 向轮受转向阻力矩暂不偏转，转向螺母12也暂时不动。 1油箱；2流量控制阀；3油泵；4油管；5单向阀；6安全阀；7转向阀；8反作用阀 9转向阀体；10定中弹簧；11转向螺杆；12转向螺母；13纵拉杆；14转向垂臂；15油缸 转向螺杆11、转向阀7左移间隙2和4减小，节流阻力增

31、大油泵的油经增大的间隙3流向油缸15右腔推动活塞左移 通过转向垂臂14和纵 拉杆13带动导向轮偏转。 随着活塞左移和杠杆 的摆动带动转向阀7 右移，间隙2和4又 变大，增大到某一程度 时油缸右腔的油压与 导向轮偏转而传到活塞 上的阻力相平衡，活塞 操纵系统设计 左移停止，车辆以一定的半径稳定转向。 2) 当液压失效时能以人力机械式操纵(转向可靠) 1油箱；2流量控制阀；3油泵；4油管；5单向阀；6安全阀；7转向阀；8反作用阀 9转向阀体；10定中弹簧；11转向螺杆；12转向螺母；13纵拉杆；14转向垂臂；15油缸 该机构设有安全阀6，以限制系统的最大压力，防止过载。 在液压失效时，如实线箭头方

32、向转动转向轮，转向阀7左移并 消除间隙1后，再继续转动转向阀7，转向螺母12右移并驱使 导向轮偏转油缸左腔 的油经间隙5 推开 单向阀5 再经间隙3 流向油缸右腔。 单向阀5的弹簧压力很 小，装在转向阀7的进油 和回油路之间，人力转 向时它允许油缸一腔的 油受挤压后流向另一腔。 操纵系统设计 1油箱；2流量控制阀；3油泵；4油管；5单向阀；6安全阀；7转向阀；8反作用阀 9转向阀体；10定中弹簧；11转向螺杆；12转向螺母；13纵拉杆；14转向垂臂；15油缸 3)导向轮自动回正，保证直线行驶 直线行驶时，为防止转向阀因振动产生位移自行助力转向， 设有自动定中装置。定中弹簧10使转向阀7自动处于

33、中间位置通 往油缸两腔的预开间隙3和4相等。 导向轮的自动回正是由前轮定位所造成的回正力矩实现的。 回正力矩通过纵拉杆 13、转向垂臂14 和转 向螺母12 对转向螺 杆11产生轴向力和轴向 力矩轴向力企图使螺 杆轴向移动，轴向力矩 企图使螺杆转动。 操纵系统设计 如果定中弹簧的预压力轴向力，螺杆和转向阀7就不能轴向 移动，转向阀7在定中弹簧作用下仍处于中间位置，油缸两腔都 与回油道接通，即导向轮可以自动回正。 如果定中弹簧的预压力轴向力，则转向阀7将产生轴向移动， 使油缸的一腔接通压力油，阻碍导向轮自动回正。 1油箱；2流量控制阀；3油泵；4油管；5单向阀；6安全阀；7转向阀；8反作用阀 9

34、转向阀体；10定中弹簧；11转向螺杆；12转向螺母；13纵拉杆；14转向垂臂；15油缸 定中弹簧应有足够大 的预压力。但预压力增 大将使转向操纵力增加， 所以，应提高转向器的 传动逆效率，即减小导 向轮反带转向盘时所需 作用于螺杆的转动力矩， 这样定中弹簧不需要很 大的预压力就可阻止转 向阀7的轴向位移，实现自动回正。 操纵系统设计 如果油泵流量不足，导向轮的偏转就会相对转向盘的转动出 现明显滞后，驾驶员会感到转向操纵沉重。 4)操纵轻便，转向灵敏 助力转向盘操纵力一般为525N。应选用传动正效率和逆效 率都较高的机械转向器。正效率高有利于液压失效时的人力操纵，逆效率高可减小定中弹簧的预压 力

35、，从而减小助力转向的操纵力。为使转向灵敏，油泵应有足够的流量。 但流量过大会使转向过于灵敏，操纵转向盘有“发飘”的感 觉。系统有流量控制阀2以限制转向阀最大流量，当流量过大时 使多余的油经阀2返回油箱。 5)最好能具有“地面感觉” 导向轮所受转向阻力矩的大小最好能反映到转向盘上，使驾 驶员能感觉出地面情况。 两个反作用阀8之间的空腔内总是充满压力油的。转向时要移 动转向阀7，就必须克服反作用阀8上的油压力。转向阻力矩愈大 油压愈高，则转向盘上必须施加更大的手力使转向阀7移动。 操纵系统设计 2、液压助力转向机构的结构与布置 按转向器、转向阀和油缸的相互位置，转向机构的结构可 分为： 1)整体式 转向器、转向阀和油缸 在同一壳体内。 优点：结构紧凑、重量 轻，转向阀与油缸之间的 管路较短，灵敏性好。 缺点：很难选用标准化 部件，油缸的布置受限制， 转向传动机构的所有杆件 和转向器都受到油缸的载荷及地面的冲击力。 操纵系统设计