大客车转向系统设计方法
摘要：简要介绍大客车转向系统零件选型及匹配设计方法
关键词：大客车；转向系统；设计方法；
前言
转向系统作为汽车的重要系统之一，直接决定着车辆的操纵稳定性，安全性。而大客车作为大型生命载体，对转向系统可靠性要求更高，设计时来不得半点马虎，下面就以WG6120CHAE 型车辆转向系统设计为例从客车装配厂家的角度简要介绍一下大型客车转向系统的设计方法。
1、转向器的选型
1.1根据前轴的轴荷选定方向机类型
一般转向轴轴荷超过3.5吨，推荐使用动力转向器，动力转向器液压缸的缸径要求大于42. 5m （m 为前轴轴荷），对比厂家转向器的参数选择即可。
转向轴轴荷小于3.5吨的车辆，原则上可以不使用动力转向器，但应特别注
意转向垂臂长度，车桥转向节上臂的回转半径，注意力矩计算，使转向盘不至沉重。
1.2国内转向器厂家一般根据转向轴轴来对应相关转向器产品，例如东风转向器厂IPS45的转向器对应的前轴是4.5吨，IPS55的转向器对应的前轴是5.5吨，IPS65的转向器对应的前轴是6.5吨，所以选型时可以直接对应选择就是了。
对于我司生产的WG6120CHAE 型车，
因前轴载荷为6.5吨，所以选用了东风
的IPS65型转向器，并根据布置形式选
定了左旋左输出旋向，传动比为21.48：
1，摇臂轴转角为±47.5°，方向盘总圏
数为5.67圏。
IPS65型转向器
2、转向系统匹配设计
2.1确定内外轮转角，转向梯形及最大转弯直径
选定转向器之后，我们首先要根据车辆的转弯直径的要求计算实际所需转向
轮转角。老标准以外轮中心画出来的轨迹为车辆的最大转弯直径，不太准确，新标准以通道圆直径不大于25m ，通道宽度不大于6.7米来定义转弯直径则更合理。
WG6120CHAE型车相关参数
首先找出车轮的旋转中心，转向轮的旋转中心是主销延长线与地面的交点。
现求出左右转向轮旋转中心联线的距离：L 中=B 销+2×r ×tg ɑ=1974.4 ①式
考虑了主销后倾角的轴距：L 轴=L+ r×sin β=6312.9 ②式
计算车辆的外轮转角β外=ctgβ内+B/L ③式
车辆最内点的最小转弯半径 r 内=L 轴/ tgβ外-[B-( B-L 中)/2] ④式
车辆最外点的最小转弯半径 r 外=L 前+L ) 2+(r 内+B ) 2 ⑤式
计算出车辆最外点的最小转弯半径后直接乘以2倍，便计算出了车辆的最大转弯直径，而通道宽度见下式：B 通道=r 外-[r 外⨯r 外-(L 前+L ) 2-B ] ⑥式
对于WG6120CHAE 型车，我们设定前内轮转角为47°，那么依据①式和③式，
我们可以算出前外轮转角为38.8° ，这可做为给车桥厂签订协议时转向梯形的依据。前外轮转角参数确定后，则可根据②式和⑤式计算出车辆最外点的最大转弯半径为11.94米，最大转弯直径为23.88米，当这些参数计算出来之后，我们又能很容易的根据⑥式计算出该车型的通道圆宽度为6.35米，小于≤6.7米，满足国标要求。因为知道了前内轮及外轮转角，又知道车桥转向节上臂的回转半径和转向器输出轴摆臂，那么就可以选定转向垂臂的长度了，转向垂臂的选择应使转向器打完圏数后，转向轮的转角能达到给定的转角要求。
2.1图纸设计
我们接下来便开始对转向系统进行布置，转向器的布置首要考虑固定腹板焊
接是否方便可靠，转向传动装置倾角不能太大等因素，大部分前置车前悬较短，直拉杆长度不超过1.7米，一般不需加角传动装置，而大型后置车由于前悬较长，
大多加装了角传动装置或过滤摆臂，WG6120CHAE 型车加装了角传动装置。转向器腹板的设计应注意以下问题：①动力转向器输出扭矩较大，应充分考虑腹板的强度，根据我们长期
积累的经验，一般大
型客车腹板厚度不应
低于12mm; ②腹板上
各安装孔要求定位精
确，腹板上孔的直径
与螺栓的直径相差不
得大于0.5mm; ③腹
板的平行度及光洁度
须有较高要求：④转
向传动装置倾角不宜
过大，安装维护方便。
转向系统安装图
转向器的位置固
定好后，至少根据车
轮处于平行状态、内轮向左转至47度、外轮向右转至38.8度三种状态绘制直拉杆，确保直拉杆在运动的过程中不与车轮发生干涉。
2.3运动校核
转向系统中的直拉杆一端联在转向桥的转向节上臂上，另一端又联在转向垂臂上，当转向系统与悬挂系统按自身的轨迹运动时，便会相互牵扯，我们称为运动不协调，这种不协调是不可消除的，但要尽可能使不协调度变小不影响车辆的正常行驶，若过大，极可能造成转向盘打手、方向不稳、严重的还可能引起车辆偏摆，所以进行简单的运动校核还是很有必要的，欧洲一般要求做到5mm 以内，国内一般要求做到10mm 以内。具体做法是：
① 做悬挂的运动轨迹
先以钢板弹簧主片中心（通常是第一片中心）做第一点o 1; 以联接在转向桥转向节上臂上的球销中心为第二点o 2; 从前悬挂座耳固定端向前骑马螺栓的1/4处引一条垂线，以钢板弹簧第一片上部1/2片厚度的距离做水平线，与前面的垂线相交产生一交点o 3，根据o 1、o 2、o 3做平行四边形，找到第四点o 4，o 4点便是悬挂运动轨迹的中心点，以该点为中心，以这一点到o 2之间的距离为半径画弧，得到悬挂系统的运动轨迹S 1。
② 做转向系统运动轨迹
以转向垂臂孔中心为圆心，以该点至o 2点之间的距离为半径画弧，得到转向系统的运动轨迹S 2。
③ 做不协调度
以o 2点向上做距离为悬挂系统动扰度（该车为77），向下做距离为悬挂系统静扰度的两条平行直线（该车为85），两条线与悬挂及转向系统运动轨迹线S 1，S 2相交，两交点的距离经测分别为2.5mm 和2.8mm ，非常理想。
3，相关附件设计
3．1转向盘及传动装置的选型
对于大客车而言，若采用了动力转向器，方向盘可适当小一些，一般直径在450mm 左右，而对于机械式转向器的客车，方向盘则要大一些，一般直径在550mm 左右，同时要求方向盘能实现上下及前后可调，可调幅度一般在50mm 左右，方向盘下端点距车内地板高度650mm 左右较为适宜。
转向传动装置主要要考虑伸缩范围，是根据转向器布置的位置和转向盘的位置确定其长度，并确保转向盘向上调至极限位置时，花键轴含在花键套内的尺寸还能达到至少30mm.
3．1转向动力油罐
转向油罐的确定主要在期于确定油罐的容积，一般要求油罐的容积要达到两倍的转向器油缸和液压管路容积之和，转向油罐布置要求出油口必须高于动力油泵的回油口高度，加油及油面检视方便。
结束语：
本文结合实例对大客车转向系统设计进行简要介绍，实际设计过程中，需根据各种车型的不同状况的选择合理形式，比如8米级的后置车也能取消角传动装置节省成本，许多出口车转向系统设计在车辆右侧，部分教练车需要双转向盘等, 需要灵活运用，但万变不离其宗，转向系统要坚持高可靠性，高的操纵稳定性和安全性，在汽车设计中要特别重视。