循环球动力转向器转阀特性的设计技术

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1、.循环球动力转向器转阀特性的设计最新突破根据汽车转向技术专题讲座的要求本讲：是循环球动力转向器设计，是以转阀结构为主的动力转向器结构、工作原理、设计要求（重点阐述转阀阀口对力特性的影响）、参数选择计算；主要零件的工艺过程材料等；与整车的匹配选型等。共4小时。我想在这个时间里尽量照顾重点，把重点的讲了其余没时间讲那也没关系。因为我国的动力转向器设计这些年来已有长足的进步，已具有较丰富的经验，有些设计已是程式化了。根据整车厂的要求，或自行开发某种用户特殊要求的动力转向器已不成问题。但现在世界上动力转向器发展也相当快，品种繁多，总的趋势是轻量化、小型化，随着工艺装备、试验设备、材料的进步和计算机的广

2、泛应用，产品越来越合乎用户的要求，零部件越做越精致，有的已做得像工艺品似的。这些似乎也难不到我们，在国外有的新品种出现不久，我们也开发出来了。从图样到实物乍一看都差不多，但在设计、制造上的还存在着不少的软肋，还有些问题我们还没弄清楚。譬如说那几个尺寸是保证路感的，那个尺寸变大、变小了路感会变强、变弱？这是转向器的重要特性之一，设计者理应说得清，但你没做过这方面的试验、研究，是说不清楚的，即便做过这方面的试验、研究，从我国目前的水平看（包括制造、试验等等）很多问题也只能说清楚一部分。因此我感到这次专题讲座的组织者选题很正确，把转阀特性设计列为重点。所以把时间侧重放在这方面应该说也是对的，而且在这

3、点时间里还要拣最要紧的讲，否则来不及。我在这几年在转阀特性方面做了些工作，试验做了不少，包括实际试验和计算机模拟试验，因为它有几何量的问题又有物理量的问题。因此搞的最后结果，现在回过头来看看只能说，在没有其它办法时，这也算是个办法，在建仿真程序时还是比较烦的，还需寻求更为简便的办法。即便这样我也愿意把这些研究介绍给大家和大家一起讨论，因为我国在转阀特性的设计计算方面在很多方面与发达国家相比还有一定的差距，至少在公开报道的成果和发表的论文中看到的是这样，因此很需要集思广益，像今天这样的形式很好，我愿意向大家抛砖，通过大家的交流集思广益肯定会对我国汽车转向学会在一些学术上面的不断提高有所帮助，这也

4、是我的心愿。1转阀的结构、工作原理 现在的汽车动力转向器的控制阀，几乎全都采用转阀结构。滑阀结构已基本被其取代。动力转向系统，由一个流量为常数的油泵和一个常流式（即常开在中心点的）转阀。 转阀用来控制流量和方向为转向系统产生转向时所需的助力。转阀有三个主要的零件在转向器中的位置如图 1、3所示。一个阀芯,一个阀套和一个扭杆。三个主要零件阀芯、阀套、扭杆在转阀细部结构中的位置及其具体结构如图 2、4所示。图1美国TRW公司HFB50型动力转向器阀芯、阀套、扭杆图 2阀芯、阀套、扭杆在TRW转阀细部结构中的位置图 3 Delphi Automotive Systems德尔福汽车系统萨基诺Sagin

5、aw Gm808动力转向器阀芯、阀套、扭杆图 4 萨基诺Saginaw Gm动力转向器阀芯、阀套、扭杆的具体结构图56转向器中的油缸a、油缸b的位置（右转）图5 转阀的横截面(左转)图6 转阀的横截面(右转)输入轴在外力的作用下将克服扭杆弹性产生一个相对阀套的角位移,使转阀每个台肩一侧油路渐开,另一侧油路渐闭,这样在转向动力缸的a、b腔就会产生压力差,从而推动齿条活塞运动,起到转向助力作用。如图 5、6所示。当输入轴在朝左转方向逐渐减小的阀孔口、缝隙，使油液压向a腔。推动齿条活塞带动摇臂轴、垂臂、横直拉杆、转向梯形、节臂使前轮作左转运动，b腔回油；当输入轴在朝右转方向逐渐减小的阀孔口、缝隙，使

6、油液压向b腔。推动齿条活塞带动摇臂轴、垂臂、横直拉杆、转向梯形、节臂使前轮作右转运动，a腔回油。 2转阀式动力转向器转灵敏度特性曲线和手力特性曲线转阀式动力转向器性能计算主要是用于对助力曲线即转向手力特性和转向灵敏度特性两种特性曲线的分析和预测。转阀的助力油压对应于转向手力矩构成为手力特性曲线；它也可对应于转阀转角构成灵敏度性能曲线。因为扭杆本身是一个线性扭簧, 所以这两条曲线呈比例关系。但转向手力矩无论用何种结构、方法,都应包括摩擦的附加变量 ,即在测试时表现为滞后现象。在研究分析转阀性能时，应注意两种性能曲线的差别。转阀式动力转向器转灵敏度特性曲线如图7所示。转向灵敏度曲线横坐标单位为转角

7、（）；图 7灵敏度曲线-P(1:1)转向手力特性曲线横坐标的单位为(N.m)，两特性曲线纵坐标单位均为压力（MPa）。图 8手力特性曲线M-P(1:1)图 9扭杆直径对手力特性曲线M-P(0.7:1)的影响图9a一台转向器同时打出灵敏度曲线-P(1:0.7),手力特性曲线M-P(1:0.7)试验曲线由于在特性曲线的分析、预测中，不可能事先把每台机的扭杆刚度都测量过，但可由试验曲线上获知，如上图（某新台架试验曲线）知实测试验记录纸灵敏度曲线-P手力特性曲线M-P在相同的油压的手力Nm与度数换算系数.当p=3.0时, 系数 khm_ =3.5/4.75866Nm=0.7355则扭杆刚度为hmk0

8、= 1 / 0.7355=1.3596193Nm/度。3动力转向器灵敏度特性曲线和手力特性曲线的计算现在我们分析转阀性能时都是采用的如下的理论计算，对于中顿位以上的商用车这种计算与实际比较接近。我们计算分析转阀性能时都是采用的如下的理论计算:理论计算时必要的假设： (1)转向器齿条活塞设定为不动； (2)不考虑沿途的压力损失； (3)不考虑转向器的内泄漏；(4)无加工误差；(5)不计转向手力。 我们从2001年就开始编程计算，如对某动力转向器转阀的灵敏度特性曲线和手力特性曲线的计算如图 10所示。 图 10.0某动力转向器转阀的灵敏度特性曲线的计算 某动力转向器转阀的灵敏度特性曲线的计算结果预

9、开隙：0.295；：a1坡口宽 ： 0.7375；2 坡口总角： 4.17978；1 预开隙角：1.2138；1p：0.11495 MPa2-1p角： 3.17；2-1p；0.9027MPa；2-1hm：4.7233Nm2-2p角： 3.82：2-2p 6.9 MPa； 2-2hm:5.6918 Nm2-3p角： 3.919：2-3p： 13.077 MPa：2-3hm:5.8393Nm图 10.1某转阀的灵敏度特性曲线-P(1:1),手力特性曲线M-P(1:1)的计算现在以普遍反映较好的中等长度坡口(坡口也称其为刃口或楞边)的转阀为例。我们常用的计算方法是毕大宁老师1998写的“汽车转阀式动

10、力转向器的设计与应用”一书中的“性能计算与预测”那章节里的公式来计算的。 以此为数学模型编成程序来计算。如中等长度坡口转阀如图11所示，坡口(刃口) 的横截面如图12所示。 设阀芯半径为r,预开隙宽度为A2 ,其轴向长度为W2, 中等长度坡口轴向长度W为W2的6545%，坡口楞边，为一段很窄的圆弧，其圆弧半径为r2 。转阀的预开隙或坡口形成的截面形状均为长方形；长方形薄壁孔的流量公式，可从圆管流量公式导得，只是将长方形的水力直径代替了圆管直径。由于长方形的长宽比很大，所以长方形的水力直径可取近似， 图11中等长度坡口(刃口)图12坡口(刃口) 的横截面图13坡口楞边的几何计算图中：r为阀芯半径

11、；r2为坡口楞边（刃口）半径；A1为坡口楞边宽度；A2为预开隙宽度；L2为偏心距；为阀槽边角；v为楞边宽角；1为预开隙夹角；2为预开隙角1与楞边宽角v之和；c 为阀槽宽半角；v阀台肩宽半角；jxv为偏心圆与阀芯圆间隙;QE=Q/n （mm3/s） （1）式中Q通过转阀的总流量（mm3/s）；n同时工作的阀口数以上是单个预开隙全开时的流量。单个预开隙形成的长方形薄壁孔即单个阀口的流量QE公式为： （mm3/s） (2)式中A2预开隙宽度(mm)；（A2 w2 ）W2预开隙长度(mm)；p工作油压（MPa）;液压油绝对粘度(Pas) = 式中运动粘度,30D液压油为302 /s 液体密度,30D

12、液 压 油 为900kg/m3 所以： =0.027 Ps 。预开隙孔口瞬间宽度 = A 2 R /180 其中:为阀芯与阀体瞬间相对转角 转阀从中性位置到一侧间隙闭合经过两个阶段：（一），当转向器输入轴即转阀的阀芯转动时预开隙由全开到变小到接近闭合，即输入轴转角为时（见图11）。此时可认为由预开隙闭合程度形成阀口的大小，对流量变化起作用。此时阀口的的瞬间宽度为b () (3)式中A2预开隙宽度；输入轴的转角（度）；r阀芯半径；将（2）、（3）代入（1）得 () (4)（二），当阀芯继续转动预开隙闭合后，在坡口楞边闭合前即输入轴的转角范围为12时。b为阀口的的瞬间宽度(当转角为时)。 在O1O

13、C 由余弦定理CBV2= ( r2 +b) 2= L 2 2+r2-2 L2 r cos(+) 所以 (5)将上式代入得 (12) (6)N同时工作的阀口数上式就是我们用来计算转向灵敏度特性-P的常用的计算公式。4我们为什么要对转阀特性进行研究 从德尔福公司（Delphi）的技术资料中知，当时他们为了减少转阀的嘘叫噪声，在改进转阀中采用了现在广为采用的坡口楞边的这种结构要素。而在消除了转阀嘘叫噪声的同时并获得了更好的柔和特性。我们今天对它性进行研究，主要是为了在设计时能预知是否满足设计要求，如能否达到国家、行业规定的一些标准如QC/T3051999汽车动力转向控制阀总成技术条件中，如规定路感强

14、度应符合设计要求，即路感强度是由生产厂的设计要求中加以规定，如某专业生产厂的设计要求为路感强度 E=10.33（用斜率表示）;或4515（用角度表示）。预计我们所设计图样上的参数能否达到标准要求。在汽车动力转向控制阀总成技术条件中，有些要求是对制造方面的要求如曲线的对称性、内泄漏等。有些要求是对设计要求的如路感强度、最大油压的转角（手力）等。像路感强度以往主要在设计制造之后靠试验数据来改进控制阀。如果计算能提供比较正确的路感强度等，那就可把正确的尺寸要素确立在转阀制造之前。但这些年来大家一直在研究如何把这预知能够更准确些而在努力。因为至今我们对这些问题的预知并不精确也没充分的掌握。如我们搞电液

15、转向（ECHPS）,譬如电磁阀与转阀匹配要求转阀特性能满足如下图14的曲线具有的性能。图14在电磁阀参与下高车速和零车速的手力特性曲线即高车速的最大手力为8Nm和到零车速的最大手力为6.5Nm，这些要求是对转阀的要求，因此可以说电液转向的良好性能也必需建立在转阀具有良好的手力特性基础上。5转阀在制造方面的相关问题要研究转阀的特性，必需对转阀在制造方面的相关问题，如磨削、测量的问题有所了解，如在设计图样上是以图13上的坡口楞边的几何尺寸来标定图样的，如坡口楞边的尺寸宽度A1、长度w是可测量的，它的正确充分条件至少是r、r2、L2也要正确，但后面这些尺寸在制造中除了阀芯半径r是可测量之外，其余两个

16、尺寸如坡口楞边（刃口）半径r2、偏心距L2是没法测量的，这些尺寸是由凸轮磨床上的靠模轮的几何形状精度、尺寸精度来保证的，一般把r2为坡口楞边（刃口）半径做成定数，把偏心距L2在磨削过程中它是变数它还包括进刀深浅的因素。当阀芯半径r一定时，偏心距L2小，坡口楞边的尺寸宽度A1就短；偏心距L2大；坡口楞边的尺寸宽度A1就长。靠模轮的外形一般在大径约130180左右，而阀芯直径一般在1828左右，采用以靠模的外形大径几何相似原理来确保阀芯上小径的精准，如果说r、r2、L2是正确的，当凸轮磨床加工的坡口楞边的宽度尺寸A1才会附合要求，应该说此时的坡口楞边的几何形状也是正确的。如果说r、r2、L2不是正

17、确，即阀芯半径r不正确或靠模轮不能保证；凸轮磨床在磨削进刀上进行控制也能使宽度尺寸A1可以在要求范围内但其坡口楞边的几何形状就不符合要求。在实际生产中阀芯半径r，因为它与阀套要选配的所以精度等级高，公差带一般都在左右，在实际生产上还都能控制在范围内。所以靠模轮很重要是保证坡口楞边的几何尺寸、几何形状的关键。一般厂家在实际生产中转阀的几个最终尺寸都设有管理点，如果你要做几组坡口楞边尺寸宽度A1、长度w的阀芯做试验是很容易做到的。但目前由于在生产中楞边宽度难以精确检测、控制，因此目前转阀性能曲线的离散比较大。6在已知坡口楞边尺寸宽度A1反算偏心距变量_l2因为提供的一批试样，是各种不同坡口楞边的尺

18、寸宽度A1、长度w组合。除了每个样件都组装进行台架试验评价分析外，还要在计算机上进行模拟试验来进行评价分析。因为由制造上形成坡口楞边的尺寸宽度A1是反映的是偏心距L2 的函数，所以要从已知A1来求它相应的的偏心距L2或偏心距变量_l2，其主要构成成分就是磨削进给量。采用编程反算偏心距L2，已是我们作分析试验的常用方法，如对某动力转向器反算其转阀的坡口程序计算数据记录，在实测到的坡口宽度A1=0.6940.988，的偏心距变量_l2（包含磨削进给量）都在数据记录可查。 -gm拟坡口程序计算数据记录- 提供拟合坡口宽程序软件 ;版本号:gm拟坡口宽2/2005-11-27/08-10-13/17:

19、40 版本特征:为3401gm试验样号051009001-051009013楞边宽度0.694.988 输入基本参数 阀径d=28.5 槽数n=6输出计算参数：序号, 偏心距变量_l2, 楞边宽a11 -.0060874 .98801631.25 -.0061124 .98786371.5 -.0061424 .98768061.75 -.0061774 .98746682 -.0062174 .9872226 2.25 -.0062624 .9869482.5 -.0063124 .98664262.75 -.0063674 .98630683 -.0064274 .9859404 序号,

20、偏心距变量_l2, 楞边宽a1 21 -.0448874 .745356121.25 -4.584365E-02 .739222221.5 -4.681115E-02 .733008121.75 -.0477899 .726713822 -.0487799 .720338822.25 -4.978115E-02 .713882822.5 -5.079365E-02 .707345622.75 -.0518174 .7007267 23 -.0528524 .6940259 如没有计算机作这一步选择，往下就很难进行。7在几组坡口楞边尺寸宽度A1、长度w的阀芯做台架试验与计算机模拟试验筛选 通过一

21、系例台架试验与计算机模拟试验筛选，以下列举优秀的某实样：某实样台架试验手力特性曲线如图15所示。纵横坐标比例为2：1。图15 某实样台架试验手力特性曲线M-P (1:2)（路感计算时在1:1的条件下，即按数据计算）图16 某实样计算机模拟试验手力特性曲线M-P (1:2) （黑）灵敏度曲线-P(1:1) （红） 计算机模拟试验手力特性曲线（黑）灵敏度曲线（红）数据如下：-程序计算数据记录报告- 程序名称/编制日期/修改日期:原型曲线评价02/2005-11-27/08-10-15;20:10 程序摘要:转阀试验样号: 002,单侧楞边平均宽度0.768、楞边长度9 (红)曲线为灵敏度曲线;(黑

22、)曲线为手力特性曲线 先导程序:渐变阻尼07,gm拟坡口宽2程序, -基本参数计算- (a01)楞边(轴槽坡口)长 w=9 (a02)偏心距变量_l2 =-.0464314 (a1)偏心距l2=9.9535686 (a2)偏心圆间隙jxv= .4035686 (a3)阀半径r=14.25 (a4)楞边半径r2=23.8 (1)几何预开隙a2 =.21 (4)预开隙角1=.8639265 (5)1+v之和2= 3.944504 (6)楞边宽角v= 3.080578 (7)楞边宽a1=.7660764 (8)r2+bm=cbv= 23.90806 (9)中间过程间隙bm= .1080563 扭杆刚

23、度hmk=1.304058 按实计算值,路感特性最佳角=45 (载荷以油泵最大输出油压载荷13MPa)路感特性的1/4载荷lgps = 3.25 回正力,8%载荷hzp=.033865 -评价要求- 1，当接近(载荷以油泵最大输出油压载荷)路感特性的1/4载荷lgps3.25 路感特性角gd=4515 2，最大输出载荷13MPa时,手力hm不大于52Nm -转阀手力特性的计算- 楞边宽a1 =.7660764 楞边长w = 9 , 油压p, 手力hm, 间隙b, 路感gd .01 .0375997 1.304058E-02 .2375676 gd=26.11972 .11 4.556867E-

24、02 .1434464 .2157974 gd=5.932883 .21 5.595234E-02 .2738522 .1947468 gd=7.711465 3.073925 2.043414 4.008576 3.222562E-02 gd=30.51674 3.083925 2.090189 4.021616 .031863 gd=31.38225 3.093925 2.138612 4.034657 3.150021E-02 gd=32.27096 3.103925 2.188762 4.047698 3.113725E-02 gd=33.18392 3.113925 2.240723

25、 4.060738 .0307741 gd=34.1216 3.123924 2.294583 4.073779 3.041078E-02 gd=35.08286 3.133924 2.350436 4.086819 3.004729E-02 gd=36.06799 3.143924 2.408381 4.09986 2.968362E-02 gd=37.07637 3.153924 2.468525 4.1129 2.931978E-02 gd=38.10729 3.163924 2.530982 4.125941 2.895576E-02 gd=39.16201 3.173924 2.59

26、5871 4.138981 2.859156E-02 gd=40.23776 3.183924 2.663322 4.152022 2.822719E-02 gd=41.33466 3.193924 2.733469 4.165062 2.786265E-02 gd=42.45087 3.203924 2.806461 4.178103 2.749792E-02 gd=43.58723 3.213924 2.882454 4.191144 2.713303E-02 gd=44.74073 3.223924 2.961614 4.204184 2.676795E-02 gd=45.91049 3

27、.233924 3.044122 4.217225 .0264027 gd=47.09519 3.243924 3.130166 4.230266 2.603729E-02 gd=48.29204 3.253924 3.219956 4.243306 2.567169E-02 gd=49.50173 3.263924 3.313713 4.256347 2.530591E-02 gd=50.72008 3.273924 3.411672 4.269387 2.493996E-02 gd=51.94573 3.283924 3.514088 4.282428 2.457385E-02 gd=53

28、.17607 3.293924 3.621241 4.295468 2.420754E-02 gd=54.41076 3.303924 3.733425 4.308509 2.384107E-02 gd=55.64534 3.313924 3.850962 4.321549 2.347442E-02 gd=56.87875 3.323924 3.974199 4.33459 2.310759E-02 gd=58.10821 3.333924 4.103508 4.347631 2.274059E-02 gd=59.33086 3.343924 4.239301 4.360671 2.23734

29、2E-02 gd=60.54617 3.353924 4.382018 4.373712 2.200606E-02 gd=61.75026 3.573924 11.01491 4.660604 1.387998E-02 gd=82.28907 3.583924 11.62889 4.673645 .0135086 gd=82.88085 3.593924 12.29599 4.686685 1.313705E-02 gd=83.44256 3.603924 13.02257 4.699726 .0127653 gd=83.97526 3.613924 13.81586 4.712766 .01

30、23934 gd=84.47865 符合电液转向（ECHPS）,电磁阀与转阀匹配要求，零车速的最大手力小于6.5Nm的要求。8计算的曲线与实测的曲线差别8.1实测的曲线存有系统的背压由图15中看出实测的手力特性曲线和图16中计算的曲线，一开始就存在很大的差别。这是因为实测的手力特性曲线一开始阶段就存有背压，因为转阀是一个具有多层次节流作用的阀，如进、出油孔和预开隙、坡口缝隙等，在众多环节中那个节流作用最大，（不仅流通的面积对其有影响而且流通的几何形状对其也有很大的影响）所以即便输入轴转动，使预开隙略有关小，如果此时略微关小了的阀口液流面积但其节流作用还没有进、出油孔节流作用大时。（在阀套上进、

31、出油孔通往前、后两油缸的；因闭合侧变更而使进、出油孔的进入油缸或从油缸中出来的进、出油作用互为交替）。只要阀口节流作用还没进、出油孔的节流作用大时，在此时转角范围内的一个区域乃为不灵敏区。在QC/T3061999汽车动力转向控制阀总成台架试验方法和QC/T5292000汽车动力转向器总成台架试验方法都有规定：即测出两个方向进油口增加0.1Mpa的输入端转过的角度。称此角度为自由间隙或不灵敏区。（以往的5吨车动力转向器不灵敏区约在这范围）在QC/T3051999汽车动力转向控制阀总成技术条件和QC/T5302000汽车动力转向器总成技术条件中规定自由间隙应符合设计要求。即符合专业制造厂的设计要求

32、，并没有统一的要求。而现在的动力转向器都在往缩小体积方向努力；因此转阀也越来越小，有的出油孔直径只有2.53.5mm。在预开隙的开始闭合时正处于低雷诺数层流流动状态，由图17知当雷诺数在= 10附近，流量系数Cd的变化是较大的。出油孔的液流面积和管状通道对油液的实际的节流作用比预开隙处大，所以即使当预开隙略有关小，当还没出油孔的节流作用大时时，预开隙的关小并不对系统的油压有何变化，便形成不灵敏区，这也造成常流式系统存有一定的背压约在0.8Mpa左右，使不灵敏区角度也变得较明显，本例在0.650.73范围内。虽然符合专业生产厂的设计要求。但与常规计算手力特性曲线就有差别。因为常规计算不考虑系统背

33、压。应该说不考虑系统背压是不符合现在中、小、轻型商用车的动力转向器的实际，所以拟合曲线时就要对此作修正。而某些重、中型商用车的动力转向器出油孔直径较大，虽然不灵敏区角度也不小，只是系统背压较低，手力特性曲线线起点在0.2Mpa左右，起势平缓呈平锅底状，这种形状与常规计算的曲线较符合。另外应指出不灵敏区角度的大小也受试验台架的压力传感器在低压时灵敏度的影响。8.2 实测的曲线没有起势平缓呈平锅底状的曲线部分 由图16可看到用公式计算的手力特性曲线和图15实测的手力特性曲线相差较大的地方，计算的手力特性曲线为起势平缓，而实测的手力特性曲线比较陡峭，为了改善这一情况，进行了多种修正方案试验，其中以实

34、际的节流作用较大的阀口实际过流面积，比我们几何计算的过流面积要小，我们称它为液流面积，其间隙称它为液流间隙，这些我们都可通过从实测的流量系数中反算求得。现在我们用液流间隙减量对常规计算中的几何间隙作修正（即用假定的实际液流间隙比几何间隙减小的量来修正）。这样比较可以说明计算的曲线与实测的曲线差别方面的一些问题。由式(7)知液流通过阀口的雷诺数在阀口闭合过程中也在不断变化。 雷诺数 (7)式中：d阀口实际面积的水力直径(m)； 压力油密度(kg/m3)： 压力油运动粘度 (m2/s)；p阀口两端的压差(Pa)雷诺数表示作用于流体微团的惯性力与粘性力之比。两个几何相似流场的雷诺数相等。雷诺数越小意

35、味着粘性力影响越显著，越大则惯性力影响越显著。雷诺数很小的流动（如润滑膜内的流动），其粘性影响遍及全流场。雷诺数很大的流动，其粘性影响仅在物面附近的边界层才是重要的。雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道中雷诺数Re2000（= 44.721359）为层流状态，Re4000（= 63.2455）为紊流状态，Re20004000为过渡状态。则此时液流通过阀口的流量系数Cd、收缩系数Cc也随之变动。如图17所示。Cd流量系数，实际流量q与理论流量q t之比，（计算理论

36、流量见公式1、2）；Cc收缩系数，由液流收缩断面积Ac与原断面积Ao之比，Cc=Ac/Ao。在转阀闭合过程中，雷诺数和流量系数有一定的变动范围。由孔板流动中知液流通过阀口的流量系数Cd、收缩系数Cc随雷诺数的变大而变小，如图17所示。而常规计算中没有考虑流量系数Cd等影响因素，因此与实测的曲线有所不同是必然的，这也是实测的与计算的曲线产生差别的原因之一。图17流量系数Cd随阀口的雷诺数的变化而变动摘自雷天觉：液压工程手册 北京 机械工业出版社1990，现在有雷天觉新编液压工程手册(上下) 北京理工大学出版社1998-12-1流量系数Cd随阀口的雷诺数与上相仿，但也没转阀的相关数据、更没转阀的雷

37、诺数相关数据。图18手力特性曲线分几段拟合修正方案0实测的手力特性曲线(最左面的曲线)；1未修正的计算的手力特性曲线（最右面的曲线）；2修正的计算的手力特性曲线（中间的）。8.3对常规计算的修正针对上述原因，对常规计算公式(3)、(5)计算中阀口的的瞬间宽度为b应适当减去一修正量b。其具体方法是：(1)先对被选择做试验的动力转向器转阀零件凡与性能计算有关的几何尺寸要素测量准确并记录；(2)按技术要求组装、调整、试验取得该试样实测的手力特性曲线如图18曲线0；(3)通过编程在计算机上用常规计算公式计算并绘制该试样的计算的手力特性曲线如图18曲线1；(4)通过计算机对实测的曲线0作直接拟合仿真，其

38、步骤如下： 选择实测的手力特性曲线的nj个转角点（称其为选定角）以图18例nj=6，取转角点为1 = 0.5799；2 = 0.7283；3 = 1.5954；4 = 2.13；5 = 3.1529；6 = 3.9126；相当于手力:hm1=11.359619（转角扭杆刚度）=0.788443Nmhm2=0.99;hm3=2.169136;hm4=2.895988;hm5=4.2867427;hm6=5.31964529从实测的手力特性曲线上摘取与选定转角对应的压力值，作为拟合曲线的目标值；编制计算机程序对计算并绘制该试样的计算的手力特性曲线如图18曲线1的程序进行修正，修正方法即对常规计算公

39、式(3)、(5)计算中阀口的的瞬间宽度为b应适当减去一修正量b。使得拟合后产生的新曲线，在其选择的选定转角点上的压力值，基本上符合目标值：p1=0.52217； p2=1.0177； p3= 2.001；p4= 3.0155； p5= 5.91268；p6= 10.125MPa。如图18曲线2。这样拟合的新曲线基本上与实测的曲线相差无几。如果选择的选定角多一些，则拟合构成的曲线更接近实测的曲线。（本例选定角数为nj=6）。9计算机编程分段拟合手力特性曲线9.1拟合手力特性曲线由以上可看出在对动力转向器的转阀的性能计算与预测中采用计算机编程计算也是为了探索问题一步步逼出来的。（说到这里我想了解一

40、下在坐的是否除了用计算机画图外还用不用计算机编程计算？应该说这编程计算也和计算机画图一样重要，是一个主管工程师所必须具备的技能，学会了受益终身。你们在编程中用MATLAB、VC还是VB我想了解一下。以便今后有的放矢地讨论问题。）我们在计算机上模拟试验，试验是按照转向器每转过一单位转角,插值计算手力hm，不考虑实际液流间隙减量因素的阀口瞬间几何间隙b,考虑实际液流间隙减量因素的阀口瞬间液流间隙减量b_，不考虑实际液流间隙减量因素的阀口瞬间液流间隙所形成的油压p_，图19每一转角,同时插值计算8个参数程序结果。每一转角,同时插值计算手力hm、几何间隙b、液流间隙b_、拟合压力p_、拟合流量系数qc

41、_、雷诺数re、液流间隙等参数所形成的路感特性角gd、几何间隙所形成的路感特性角gd_等8个参数程序结果。由计算机作模拟试验，对于在已知的数学模型里进行参数的调优是很方便的。程序实例如图19所示。即是图18手力特性曲线分几段拟合修正方案的源程序。插值计算8参数的程序运行后自动记录了所有数据如下： （看演示程序）-转阀程序计算数据记录- 程序名称:3Qc_5/06-9-19/拟合力特性曲线/2008-10-15/9:40 程序摘要:单侧楞边平均宽度0.768、楞边长度9 程序特征:用渐变实际液流间隙减量因素法拟合实际试验特性曲线数据;寻求流量系数Qc曲线 3槽求压力，预开隙角1前的规范计算,用压

42、差求雷诺数 选择间隙拟合曲线,用计算;绘制柔和曲线(六段曲线)-基本参数计算- (a01)楞边(轴槽坡口)长 w=9 (a1)偏心距l2=10 (a2)偏心圆间隙jxv= .405 (a4)楞边半径r2=23.8403 (1)几何预开隙a2 =.295 (4)预开隙角1=1.21386 (5)1+v之和2= 4.303416 (6)楞边宽角v= 3.089556 (7)楞边宽a1=.7683086 因新台架度与手力比例系数khm_ =.7355 扭杆刚度hmk0 =1.359619Nm/度 按实计算值,路感特性最佳角=45 楞边宽a1 =.7683086 楞边长w = 9 几何预开隙a2 =.

43、295 预开隙角1=1.21386 预开隙角1+楞边宽角v之和2 =4.303416-评价要求- 1，当接近路感特性的1/4载荷时度转角时3.25，路感特性角=gd=4515 2，最大输出载荷10MPa,手力hm不大于5+1.5Nm(转角,同时插值计算手力hm、几何间隙b、液流间隙b_、拟合压力p_)(拟合流量系数qc_、雷诺数re、液流间隙等参数所形成的路感特性角gd、几何间隙所形成的路感特性角gd_) , hm, b, b_, p_ .01 1.359619E-02 .042 .2910129 2.505731E-02 qc_.994872 re10.44691 gd_ -1.549996

44、 gd 0 .02 2.719238E-02 .042 .2870258 2.575829E-02 qc_.9896561 re10.47441 gd_ 1.776814 gd 0 .03 4.078858E-02 .042 .2830387 .0264891 qc_.9843499 re10.5026 gd_ 5.177743 gd 0 .5599998 .7613865 .042 7.172281E-02 .4125194 qc_.4605801 re15.35391 gd_ 83.2893 gd 0 .5699998 .7749826 .042 6.773572E-02 .4625124

45、 qc_.4420362 re15.67266 gd_ 83.58076 gd 0 .5799997 .7885788 .042 6.374863E-02 .5221763 qc_.4228804 re16.0237 gd_ 83.8608 gd 0 .5884 .8 .045 5.962799E-02 .5968409 qc_.4011048 re16.45291 gd_ 19.76657 gd 0 .5984 .8135962 .045 .0586304 .6173239 qc_.4011048 re16.45291 gd_ 24.13481 gd 0 .7183999 .9767503

46、.045 4.665939E-02 .9747221 qc_.4011048 re16.45291 gd_ 41.45349 gd 0 .7283999 .9903465 .045 .0456618 1.017777 qc_.4011048 re16.45291 gd_ 43.28323 gd 0 .7355 .9999999 3.246648E-02 4.199686E-02 1.203165 qc_.3365342 re17.9621 gd_ -75.01622 gd 87.72807 .7455 1.013596 3.246648E-02 4.188971E-02 1.209328 qc

47、_.3365342 re17.9621 gd_ 5.421216 gd 39.96132 1.475499 2.006117 3.246648E-02 3.390723E-02 1.845755 qc_.3365342 re17.9621 gd_ 10.53594 gd 58.66143 1.575499 2.142079 3.246648E-02 3.278895E-02 1.973804 qc_.3365342 re17.9621 gd_ 11.68 gd 61.28391 1.585499 2.155675 3.246648E-02 .0326768 1.987374 qc_.33653

48、42 re17.9621 gd_ 11.80329 gd 61.54371 1.595499 2.169271 3.246648E-02 .0325646 2.001093 qc_.3365342 re17.9621 gd_ 11.92803 gd 61.80297 1.6 2.175391 .0265 .0325712 2.000282 qc_.3371255 re17.94634 gd_ 5.473902 gd -6.293077 1.61 2.188987 .0265 3.245872E-02 2.01417 qc_.3371255 re17.94634 gd_ 12.11225 gd

49、62.09438 2.11 2.868796 .0265 2.675868E-02 2.963667 qc_.3371255 re17.94634 gd_ 21.43741 gd 73.85686 2.12 2.882392 .0265 2.664317E-02 2.989422 qc_.3371255 re17.94634 gd_ 21.70144 gd 74.06177 2.13 2.895988 .0265 2.652759E-02 3.015528 qc_.3371255 re17.94634 gd_ 21.9691 gd 74.2655 2.13295 2.9 1.895082E-0

50、2 3.487661E-02 1.744578 qc_.4437995 re15.64149 gd_ 6.846632 gd 89.67976 2.14295 2.913596 1.895082E-02 3.472436E-02 1.75991 qc_.4437995 re15.64149 gd_ 22.32124 gd 64.37186 3.132949 4.259618 1.895082E-02 1.926488E-02 5.717765 qc_.4437995 re15.64149 gd_ 68.29114 gd 85.51635 3.142949 4.273214 1.895082E-

51、02 1.910481E-02 5.813976 qc_.4437995 re15.64149 gd_ 68.78682 gd 85.62843 3.152949 4.28681 1.895082E-02 1.894467E-02 5.912683 qc_.4437995 re15.64149 gd_ 69.2774 gd 85.73858 3.16265 4.3 .01445 .0415251 1.230658 qc_.9808173 re10.5215 gd_ 69.18445 gd -89.87762 3.17265 4.313596 .01445 4.117085E-02 1.2519

52、28 qc_.9808173 re10.5215 gd_ 70.22848 gd 64.81893 3.912649 5.319714 .01445 1.447704E-02 10.1251 qc_.9808173 re10.5215 gd_ 89.11423 gd 88.84152 3.922649 5.33331 .01445 1.410985E-02 10.65893 qc_.9808173 re10.5215 gd_ 89.17947 gd 88.92684 3.932649 5.346906 .01445 .0137425 11.23641 qc_.9808173 re10.5215 gd_ 89.24148 gd 89.00793 3.942649 5.360502 .01445 1.337495E-02 11.86246 qc_.9808173 re10.5215 gd_ 89.30032 gd 89.08488 3.952649 5.374098 .01445 1.300725E-02 12.542