汽车制造技术
现代制造工程（ModemManufacturingEngineering）
2012年第10期
利用AWE流固耦合分析优化全液压转向器内部结构
丝箐”，刘刚，宋德朝
（1同济大学机械工程学院，上海201804；2同济大学中德工程学院，上海201804）
摘要：全液压转向器作为铰接式工程车辆转向系统的核心部件，对工程车辆的转向性能以及驾驶员的劳动强度有着至关重要的影响。在全液压转间器的实际使用过程中，会产生噪声和振动。采用多物理场协同CAE仿真环境ANSYS WorkbenchEnvironment(AWE），从流场的角度去分析油液在转向器内部的运动情况，得到转向器内部的流场分布，将其中的压力分布作为载荷添加至转向器的阅套与阀芯，通过流固耦合分析，找出结构上的薄弱环节，为转向器内部的结构优化提供依据。
关键调：全液压转向器；噪声和振动：AWE；流周耦合
中图分类号：TP391.7，文献标志码：B文章编号：1671—3133(2012)10—0073—04
The fluid-structure interaction analysis of full hydraulic
power steering unit based on AWE
Zhu Qing',Liu Gang’,Song Dechao
(1 College of Mechanical Engineering,Tongji University,Shanghai 201804, China ;
2 The Sino-German University of Applied Sciences,Tongji University,Shanghai 201804,China)
Abstract: The full hydraulic power steering unit is a key part in the steering system of articulated construction vehicles,which is important to not only the steering performance of the articulated construction vehicles but also the labor intensity of the driver, In practice use, the steering unit has noise and vibration. Through the collaborative multi-physics CAE software-ANSYS Workbench Environment( AWE) and from the fluid flow view,the movement of the oil in the unit is analyzed and the intermal pressure distri-butions is obtained. Then the pressure distributions is added to the valve set and spool of the steering unit as load. Through the fluid-structure interaction analysis,the weak point in the structure is found,that provides the basis of the optimization of the inter-nal of the steering unit.
Key words:full hydraulic power steering unit ; noise and vibration; AWE;fluid-structure interaction
0引言
一股较接式工程车辆机体沉重、轮胎尺寸大、经需在施工现场的坏路或无路地带行驶，故转向阻力矩大，又由于工作要求转向频繁，为了达到操作轻便和转向迅速的目的，多采用以全液压转向器为核心的动力转向系统。但是在实际的使用过程中，转向器出现振动噪声大、气蚀现象明显等问题。因此，对转向器内部进行流固耦合分析是有必要的，通过分析可以搞清油液内部流动的情况，以及流动对机械结构的影响，从面为改善转向器的性能，提高其工作效率提供参考依据。
全液压转向器简介 1
全液压转向器是由阀体、阀套、阀芯、转子和定子万方数据
这五个基本零件装配而成，如图1所示。阀芯置于阀套内，闵套置于阀体中，阀体又与转、定子装配。阀芯与方向盘相连，在不进行转向工作时，阀芯上的油槽与阀套上的孔道互不相通。当方向盘偏转一个角度时，阀芯随方向盘转动，阀套暂时未动，于是阀套上的孔道就与阀芯上的油槽接通，油液开始流动。以左转向为例，油液从阀体进油孔流入，通过阀套与阀芯接通的油路进人定子右腔，转子在油液的推动下，将油液从定子的左腔挤出，被挤出的油液通过接通油路从阀体的左转向油孔流出，为转向油缸供油。从转向油缸排出的油液进人阀体的右转向油孔，并经过阀套与阀芯的接通油路从阀体的出油孔流回至油箱。阀套和转子通过机械结构相连，则转子在挤出定子内油液的同时也带动阀套旋转，阀套旋转的方向与阀芯的转
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