第八章輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系

第八章

輪式工程機(jī)械轉(zhuǎn)向系

2/6/20231輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系按轉(zhuǎn)向能源的不同分類機(jī)械轉(zhuǎn)向系動(dòng)力轉(zhuǎn)向系按轉(zhuǎn)向方式的不同分類偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向鉸接式轉(zhuǎn)向速差式轉(zhuǎn)向第一節(jié)轉(zhuǎn)向系概述類型2/6/20232輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系一、機(jī)械式轉(zhuǎn)向功用：改變或恢復(fù)車輛行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)。組成：轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2/6/20233輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向萬向節(jié)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向縱拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向節(jié)梯形臂橫拉桿轉(zhuǎn)向梯形2/6/20234輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系機(jī)械式轉(zhuǎn)向系的工作過程2/6/20235輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)功用：將轉(zhuǎn)向器輸出的力傳給轉(zhuǎn)向輪，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定的關(guān)系變化，實(shí)現(xiàn)車輛順利轉(zhuǎn)向。要求：較大的剛度和強(qiáng)度吸收振動(dòng)、緩沖2/6/20236輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1.轉(zhuǎn)向搖臂：搖臂與搖臂軸安裝時(shí)要對(duì)正記號(hào)，以保證搖臂從中間向兩邊擺動(dòng)時(shí)擺角大致相同。大端與轉(zhuǎn)向搖臂軸相連，小端與轉(zhuǎn)向縱拉桿鉸接。2/6/20237輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系2.轉(zhuǎn)向縱拉桿在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而且因懸架彈性變形而相對(duì)于車架跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向縱拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是空間運(yùn)動(dòng)。因此，為了不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈。接轉(zhuǎn)向節(jié)臂螺塞調(diào)彈簧6的預(yù)緊度油嘴球頭銷縱拉桿接轉(zhuǎn)向搖臂2/6/20238輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系3.轉(zhuǎn)向橫拉桿兩接頭借螺紋與橫拉桿體連接。接頭旋裝到橫拉桿體上后，用夾緊螺栓夾緊。橫拉桿體兩端的螺紋，一為右旋，一為左旋。因此，在旋松夾緊螺栓以后，轉(zhuǎn)動(dòng)橫拉桿體，可改變橫拉桿的總長(zhǎng)度，來調(diào)節(jié)前輪前束2/6/20239輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比指方向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比，一般為8.5～25—轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。即方向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向垂臂擺角之比

—轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比。即轉(zhuǎn)向節(jié)臂投影長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)向垂臂投影長(zhǎng)度之比。此值隨具體位置而變化。2/6/202310輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系二、偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向?qū)ζD(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向的機(jī)械，轉(zhuǎn)向時(shí)為減小轉(zhuǎn)向阻力，防止輪胎過快磨損，應(yīng)使所有車輪作純滾動(dòng)而無側(cè)向滑移，要求由轉(zhuǎn)向系來保證。即只有在所有車輪軸線都相交于一點(diǎn)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。2/6/202311輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系

瞬時(shí)中心O為轉(zhuǎn)向中心。

L—前、后軸軸距

M—主銷中心距離

α、β—外內(nèi)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角

R—轉(zhuǎn)彎半徑：轉(zhuǎn)向中心到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點(diǎn)的距離轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角關(guān)系即為轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系式，由轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)來保證2/6/202312輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系１、前輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向半徑，司機(jī)可以很方便地用前外輪是否避過障礙物來判斷整機(jī)的行駛路線，有利于安全行駛。因此前輪轉(zhuǎn)向?yàn)槌Ｒ姷霓D(zhuǎn)向方式。但當(dāng)車輛前面有工作裝置時(shí)（T、Z、叉等），不利于用前輪轉(zhuǎn)向，因?yàn)椋呵皹蜇?fù)重加大，轉(zhuǎn)向沉重；車輪的偏轉(zhuǎn)角受到限制。2/6/202313輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向時(shí)，因，駕駛員要同時(shí)用前后輪來判斷整機(jī)的行駛方向，不利于安全行駛。前輪避過障礙物，后輪則不一定。如果前有工裝，一般可使其工裝外緣轉(zhuǎn)向半徑接近R后外（略大）利用工裝外緣來判斷行駛方向。2、后輪轉(zhuǎn)向2/6/202314輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)前輪轉(zhuǎn)向，后輪轉(zhuǎn)向，前后輪向相反方向轉(zhuǎn)向（轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)向靈活）和同向轉(zhuǎn)向（斜行）。多用在回轉(zhuǎn)式裝載機(jī)、特別適用在平地機(jī)上。3、全輪轉(zhuǎn)向2/6/202315輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系全輪轉(zhuǎn)向2/6/202316輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系4、雙轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向2/6/202317輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系三、鉸接式轉(zhuǎn)向?qū)θ珮蝌?qū)動(dòng)的機(jī)械，為避免采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，目前多用鉸接式車架。實(shí)現(xiàn)鉸接式轉(zhuǎn)向，車架由兩段或多段組成，車架間用垂直鉸軸相連，并由液壓缸改變相鄰車架間的相對(duì)夾角來進(jìn)行轉(zhuǎn)向。對(duì)整體車架全驅(qū)的機(jī)械，可用轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。2/6/202318輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系（１）車架由兩段或三段組成，車架通過垂直鉸銷連接在一起，前后橋分別固定在前后車架上。（２）通過轉(zhuǎn)向油缸使前后車架中心線保持在同一直線或形成一個(gè)夾角使機(jī)械直線行駛或向一側(cè)轉(zhuǎn)向。（３）前后車架相對(duì)偏轉(zhuǎn)時(shí)，前后橋跟車架一起偏轉(zhuǎn)，所有車輪軸線在地面的投影必相交于一點(diǎn)，不需專門的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。鉸接式轉(zhuǎn)向特點(diǎn)2/6/202319輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系（4）如果鉸點(diǎn)至前后橋距離相等，則前后橋車輪的轉(zhuǎn)向半徑相等，因而前后車輪的轍跡相同，阻力減小，容易判斷整機(jī)行駛方向。（5）但轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性差，保持直線行駛的能力差。鉸接式轉(zhuǎn)向特點(diǎn)2/6/202320輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系應(yīng)有實(shí)例2/6/202321輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系四、速差式轉(zhuǎn)向左右車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)，從而使機(jī)械轉(zhuǎn)向。2/6/202322輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系作用：

將方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向垂臂的擺動(dòng)；改變力的傳遞方向，得到一定的傳動(dòng)比、增力功能。力的放大器。類型：循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器球面蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器

第二節(jié)轉(zhuǎn)向器2/6/202323輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)：第一級(jí)螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副第二級(jí)齒條齒扇傳動(dòng)副2/6/202324輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器工作過程特點(diǎn)：正傳動(dòng)效率很高，操縱輕便，使用壽命長(zhǎng)。但逆效率也高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤上。2/6/202325輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向器的可逆性轉(zhuǎn)向器傳遞運(yùn)動(dòng)和作用力。正向傳動(dòng)：作用力從轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向搖臂的過程。逆向傳動(dòng)：轉(zhuǎn)向搖臂將地面的沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤的過程。不可逆式轉(zhuǎn)向器

運(yùn)動(dòng)只能由方向盤傳給轉(zhuǎn)向垂臂，轉(zhuǎn)向垂臂不能將路面的沖擊傳到方向盤。當(dāng)蝸桿或螺桿的螺旋角小于摩擦角時(shí)出現(xiàn)——自鎖。這種轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副要承受路面?zhèn)鱽淼娜繘_擊載荷，零件容易損壞；司機(jī)沒有路感，在各種汽車及工程機(jī)械上均不宜采用。2/6/202326輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系

可逆式轉(zhuǎn)向器

傳動(dòng)副螺旋角大于摩擦角正傳動(dòng)效率高，操縱力小，能自動(dòng)回正，司機(jī)有路感，便于安全作業(yè)。缺點(diǎn)：逆?zhèn)鲃?dòng)效率高，當(dāng)在不平路面上行駛時(shí)，來自路面的沖擊大部分傳到方向盤上，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生打手現(xiàn)象，甚至無法控制，使司機(jī)有不安全感和易疲勞。如：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器屬這種類型。在路況好，沖擊小的情況下采用。在動(dòng)力轉(zhuǎn)向的工程機(jī)械上也常使用,因常和液壓缸一起使用，利用液體來緩和、削減沖擊；有的采用低壓輪胎，利用輪胎的彈性可吸收部分沖擊。2/6/202327輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系

臨界可逆式

正傳動(dòng)容易，而逆?zhèn)鲃?dòng)摩擦較大，傳到方向盤上的力明顯減小，不會(huì)產(chǎn)生打手現(xiàn)象。只有達(dá)一定值的沖擊才會(huì)傳到方向盤上。如：球面蝸桿滾輪式和曲柄指銷式。經(jīng)常行駛在不平路面和無路地帶的載重汽車和輪胎式工程機(jī)械，采用臨界可逆式轉(zhuǎn)向器為宜。2/6/202328輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系

第三節(jié)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的調(diào)整

游間

即方向盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)量：指前輪處在直線行駛位置時(shí)，不使前輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而方向盤所能轉(zhuǎn)過的角度（轉(zhuǎn)到有阻力時(shí)）游間產(chǎn)生

為保證轉(zhuǎn)向輕便和轉(zhuǎn)向系各配合件的相互運(yùn)動(dòng)，需要有一定的間隙。各種配合間隙的總和反應(yīng)到方向盤上，即成為游間。一般游間不應(yīng)大于45°2/6/202329輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系1、對(duì)縱、橫拉桿進(jìn)行調(diào)整（1）通過螺塞進(jìn)行調(diào)整（旋緊后再松出1/4～1/2圈至槽口正對(duì)開口銷）（2）游間太大，更換球頭碗或彈簧2、對(duì)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行調(diào)整主要是調(diào)整傳動(dòng)副的嚙合間隙。（1）調(diào)整軸承襯墊和搖臂軸端的墊圈（2）過度磨損，太大，更換傳動(dòng)副游間的調(diào)整在使用過程中，游間將會(huì)增加（由于磨損）。游間太大，會(huì)使轉(zhuǎn)向遲滯時(shí)間長(zhǎng)，使轉(zhuǎn)向總時(shí)間增加，行駛不穩(wěn)定。游間太小，轉(zhuǎn)向靈敏，直線行駛性變差。2/6/202330輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系組成：主要由：轉(zhuǎn)向器、閥、轉(zhuǎn)向油缸、油泵、油管等液壓回路形式：（１）常流式液壓回路：不轉(zhuǎn)向時(shí)，閥在中間位置，油從油泵回油箱，系統(tǒng)中無高壓油，油泵消耗功率小，壽命長(zhǎng)。（２）常壓式：不轉(zhuǎn)向時(shí)，閥關(guān)閉，系統(tǒng)中有高壓油，油泵常處于高壓工作狀態(tài)，消耗功率，壽命短，且需要蓄能器儲(chǔ)存高壓油，達(dá)一定壓力后油泵自動(dòng)卸載空轉(zhuǎn)。第四節(jié)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2/6/202331輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系一、滑閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（一）液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理Po2/6/202332輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系PoPo2/6/202333輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系2/6/202334輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系（二）、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型

1、按基本部件的組合方式分：（1）分置式（轉(zhuǎn)向器、控制閥及轉(zhuǎn)向油缸三個(gè)部件分開布置）2/6/202335輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系（2）連桿式（轉(zhuǎn)向器單獨(dú)布置，控制閥與轉(zhuǎn)向油缸組成助力器）

（3）轉(zhuǎn)向器與控制閥組成一體，轉(zhuǎn)向油缸單獨(dú)布置（ZL50）

（4）整體式（液壓缸、控制閥和轉(zhuǎn)向器安裝在一個(gè)總成上）2/6/202336輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系2、按反饋方式分為：

機(jī)械式

液壓反饋式2/6/202337輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系氣壓式：

前軸最大軸載質(zhì)量為3~7噸并采用氣壓制動(dòng)的車輛。液壓式：

工作時(shí)無噪聲，工作滯后時(shí)間短，且能吸收來自不平路面的沖擊。工程機(jī)械使用條件惡劣，作業(yè)轉(zhuǎn)向頻繁，完全靠人力轉(zhuǎn)向，難以達(dá)到要求，且向大型化發(fā)展，轉(zhuǎn)向阻力也增加。工作機(jī)構(gòu)多用液壓作業(yè)，為實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)向也提供了條件，因此，現(xiàn)在多數(shù)輪式工程機(jī)械都有采用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向。

3、按工作介質(zhì)分2/6/202338輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系

（三）應(yīng)用實(shí)例

機(jī)械反饋式液壓助力轉(zhuǎn)向ZL50裝載機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)工作原理（１）直線行駛（２）機(jī)械反饋隨動(dòng)轉(zhuǎn)向2/6/202339輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系ZL50裝載機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系2/6/202340輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系2/6/202341輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系2/6/202342輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系2/6/202343輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系

二、轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1、鉸接轉(zhuǎn)向

（液壓反饋隨動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向）2/6/202344輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系不轉(zhuǎn)向時(shí)2/6/202345輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系右轉(zhuǎn)向時(shí)2/6/202346輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系手動(dòng)靜壓轉(zhuǎn)向時(shí)2/6/202347輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系2、全液壓偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向2/6/202348輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系１、工作可靠：首先是轉(zhuǎn)向系本身應(yīng)有足夠的剛度，強(qiáng)度及壽命，應(yīng)保證安全。要有應(yīng)急的轉(zhuǎn)向措施。２、操縱輕便：減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率、保證安全作業(yè)及行駛（１）作用力要小：如汽車方向盤上的力的最大值規(guī)定：中型車：不大于36㎏；重型車：不大于45㎏（２）方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少。即作用的行程要短，不超過2～2.5圈，以保證轉(zhuǎn)向靈敏，因此轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比不宜太大。第五節(jié)轉(zhuǎn)向系基本要求2/6/202349輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系（3）方向盤能自動(dòng)回正。要求轉(zhuǎn)向器有一定的可逆性，使司機(jī)有路感受，但不能太大，以防作用于轉(zhuǎn)向輪上的沖擊全部傳至