輪式機械轉(zhuǎn)向系

第八章

輪式工程機械轉(zhuǎn)向系

9/11/20231輪式機械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系按轉(zhuǎn)向能源的不同分類機械轉(zhuǎn)向系動力轉(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9/11/20232輪式機械轉(zhuǎn)向系一、機械式轉(zhuǎn)向功用：改變或恢復(fù)車輛行駛方向的專設(shè)機構(gòu)。組成：轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)9/11/20233輪式機械轉(zhuǎn)向系機械轉(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9/11/20234輪式機械轉(zhuǎn)向系機械式轉(zhuǎn)向系的工作過程9/11/20235輪式機械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向傳動機構(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，實現(xiàn)車輛順利轉(zhuǎn)向。要求：較大的剛度和強度吸收振動、緩沖9/11/20236輪式機械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)1.轉(zhuǎn)向搖臂：搖臂與搖臂軸安裝時要對正記號，以保證搖臂從中間向兩邊擺動時擺角大致相同。大端與轉(zhuǎn)向搖臂軸相連，小端與轉(zhuǎn)向縱拉桿鉸接。9/11/20237輪式機械轉(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于車架跳動時，轉(zhuǎn)向縱拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動。因此，為了不發(fā)生運動干涉，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9/11/20238輪式機械轉(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)動橫拉桿體，可改變橫拉桿的總長度，來調(diào)節(jié)前輪前束9/11/20239輪式機械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向機構(gòu)的角傳動比指方向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比，一般為8.5～25—轉(zhuǎn)向器角傳動比。即方向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向垂臂擺角之比—轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比。即轉(zhuǎn)向節(jié)臂投影長度與轉(zhuǎn)向垂臂投影長度之比。此值隨具體位置而變化。9/11/202310輪式機械轉(zhuǎn)向系二、偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向?qū)ζD(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向的機械，轉(zhuǎn)向時為減小轉(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時才能實現(xiàn)。9/11/202311輪式機械轉(zhuǎn)向系

瞬時中心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)向梯形機構(gòu)來保證9/11/202312輪式機械轉(zhuǎn)向系１、前輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向半徑，司機可以很方便地用前外輪是否避過障礙物來判斷整機的行駛路線，有利于安全行駛。因此前輪轉(zhuǎn)向為常見的轉(zhuǎn)向方式。但當(dāng)車輛前面有工作裝置時（T、Z、叉等），不利于用前輪轉(zhuǎn)向，因為：前橋負(fù)重加大，轉(zhuǎn)向沉重；車輪的偏轉(zhuǎn)角受到限制。9/11/202313輪式機械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向時，因，駕駛員要同時用前后輪來判斷整機的行駛方向，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9/11/202314輪式機械轉(zhuǎn)向系可實現(xiàn)單獨前輪轉(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、特別適用在平地機上。3、全輪轉(zhuǎn)向9/11/202315輪式機械轉(zhuǎn)向系全輪轉(zhuǎn)向9/11/202316輪式機械轉(zhuǎn)向系4、雙轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向9/11/202317輪式機械轉(zhuǎn)向系三、鉸接式轉(zhuǎn)向?qū)θ珮蝌?qū)動的機械，為避免采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，目前多用鉸接式車架。實現(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夾角來進(jìn)行轉(zhuǎn)向。對整體車架全驅(qū)的機械，可用轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。9/11/202318輪式機械轉(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夾角使機械直線行駛或向一側(cè)轉(zhuǎn)向。（３）前后車架相對偏轉(zhuǎn)時，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，不需專門的轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)，使結(jié)構(gòu)得到簡化。鉸接式轉(zhuǎn)向特點9/11/202319輪式機械轉(zhuǎn)向系（4）如果鉸點至前后橋距離相等，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9/11/202320輪式機械轉(zhuǎn)向系應(yīng)有實例9/11/202321輪式機械轉(zhuǎn)向系四、速差式轉(zhuǎn)向左右車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)，從而使機械轉(zhuǎn)向。9/11/202322輪式機械轉(zhuǎn)向系作用：

將方向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向垂臂的擺動；改變力的傳遞方向，得到一定的傳動比、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9/11/202323輪式機械轉(zhuǎn)向系循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)：第一級螺桿螺母傳動副第二級齒條齒扇傳動副9/11/202324輪式機械轉(zhuǎn)向系循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器工作過程特點：正傳動效率很高，操縱輕便，使用壽命長。但逆效率也高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤上。9/11/202325輪式機械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向器的可逆性轉(zhuǎn)向器傳遞運動和作用力。正向傳動：作用力從轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向搖臂的過程。逆向傳動：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

運動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出現(xiàn)——自鎖。這種轉(zhuǎn)向器傳動副要承受路面?zhèn)鱽淼娜繘_擊載荷，零件容易損壞；司機沒有路感，在各種汽車及工程機械上均不宜采用。9/11/202326輪式機械轉(zhuǎn)向系

可逆式轉(zhuǎn)向器

傳動副螺旋角大于摩擦角正傳動效率高，操縱力小，能自動回正，司機有路感，便于安全作業(yè)。缺點：逆?zhèn)鲃有矢?，?dāng)在不平路面上行駛時，來自路面的沖擊大部分傳到方向盤上，嚴(yán)重的會產(chǎn)生打手現(xiàn)象，甚至無法控制，使司機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。在動力轉(zhuǎn)向的工程機械上也常使用,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。9/11/202327輪式機械轉(zhuǎn)向系

臨界可逆式

正傳動容易，而逆?zhèn)鲃幽Σ凛^大，傳到方向盤上的力明顯減小，不會產(chǎn)生打手現(xiàn)象。只有達(dá)一定值的沖擊才會傳到方向盤上。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械，采用臨界可逆式轉(zhuǎn)向器為宜。9/11/202328輪式機械轉(zhuǎn)向系

第三節(jié)轉(zhuǎn)向機構(gòu)的調(diào)整

游間

即方向盤自由轉(zhuǎn)動量：指前輪處在直線行駛位置時，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）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動，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°9/11/202329輪式機械轉(zhuǎn)向系1、對縱、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圈至槽口正對開口銷）（2）游間太大，更換球頭碗或彈簧2、對轉(zhuǎn)向器進(jìn)行調(diào)整主要是調(diào)整傳動副的嚙合間隙。（1）調(diào)整軸承襯墊和搖臂軸端的墊圈（2）過度磨損，太大，更換傳動副游間的調(diào)整在使用過程中，游間將會增加（由于磨損）。游間太大，會使轉(zhuǎn)向遲滯時間長，使轉(zhuǎn)向總時間增加，行駛不穩(wěn)定。游間太小，轉(zhuǎn)向靈敏，直線行駛性變差。9/11/202330輪式機械轉(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，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。（２）常壓式：不轉(zhuǎn)向時，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，且需要蓄能器儲存高壓油，達(dá)一定壓力后油泵自動卸載空轉(zhuǎn)。第四節(jié)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)9/11/202331輪式機械轉(zhuǎn)向系一、滑閥式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（一）液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理Po9/11/202332輪式機械轉(zhuǎn)向系PoPo9/11/202333輪式機械轉(zhuǎn)向系9/11/202334輪式機械轉(zhuǎn)向系（二）、動力轉(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)向油缸三個部件分開布置）9/11/202335輪式機械轉(zhuǎn)向系（2）連桿式（轉(zhuǎn)向器單獨布置，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)向油缸單獨布置（ZL50）

（4）整體式（液壓缸、控制閥和轉(zhuǎn)向器安裝在一個總成上）9/11/202336輪式機械轉(zhuǎn)向系2、按反饋方式分為：

機械式

液壓反饋式9/11/202337輪式機械轉(zhuǎn)向系氣壓式：

前軸最大軸載質(zhì)量為3~7噸并采用氣壓制動的車輛。液壓式：

工作時無噪聲，工作滯后時間短，且能吸收來自不平路面的沖擊。工程機械使用條件惡劣，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。工作機構(gòu)多用液壓作業(yè)，為實現(xiàn)動力轉(zhuǎn)向也提供了條件，因此，現(xiàn)在多數(shù)輪式工程機械都有采用液壓動力轉(zhuǎn)向。

3、按工作介質(zhì)分9/11/202338輪式機械轉(zhuǎn)向系

（三）應(yīng)用實例

機械反饋式液壓助力轉(zhuǎn)向ZL50裝載機的動力轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)工作原理（１）直線行駛（２）機械反饋隨動轉(zhuǎn)向9/11/202339輪式機械轉(zhuǎn)向系ZL50裝載機的動力轉(zhuǎn)向系9/11/202340輪式機械轉(zhuǎn)向系9/11/202341輪式機械轉(zhuǎn)向系9/11/202342輪式機械轉(zhuǎn)向系9/11/202343輪式機械轉(zhuǎn)向系

二、轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1、鉸接轉(zhuǎn)向

（液壓反饋隨動式動力轉(zhuǎn)向）9/11/202344輪式機械轉(zhuǎn)向系不轉(zhuǎn)向時9/11/202345輪式機械轉(zhuǎn)向系右轉(zhuǎn)向時9/11/202346輪式機械轉(zhuǎn)向系手動靜壓轉(zhuǎn)向時9/11/202347輪式機械轉(zhuǎn)向系2、全液壓偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向9/11/202348輪式機械轉(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：減輕駕駛員的勞動強度、提高生產(chǎn)率、保證安全作業(yè)及行駛（１）作用力要?。喝缙嚪较虮P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)向系的角傳動比不宜太大。第五節(jié)轉(zhuǎn)向系基本要求9/11/202349輪式機械轉(zhuǎn)向系（3）方向盤能自動回正。要求轉(zhuǎn)向器有一定的可逆性，使司機有路感受，但不能太大，以防作用于轉(zhuǎn)向輪上的沖擊全部傳至方向