第四章 轮式底盘转向系.doc

第四章 轮式工程机械转向系 转向系应能保持底盘直线行驶的稳定性，并能根据要求灵活地改变行驶方向。 转向系设计的基本要求： 首先应保证工作稳定可靠，确保行车安全，有关机构和零件必需有足够的刚度和强度。 转向机构传动链各环节的间隙，方向盘的自由行程应尽量减小，以保证直线行驶的稳定性和转向的灵敏度。 动力转向系统中，应特别注意避免系统产生不稳定的振动。在发动机怠速时，应能正常转向。 其次是操纵应轻便灵活。对于工程机械来说操纵轻便灵活，不仅是减少驾驶员的劳动强度，而且是提高生产率的重要因素。现代化的工程机械大多采用动力转向系统，操纵力一般为20N左右；方向盘单侧转角一般不大于2～2.5圈，而方向盘的最大转速一般为每秒1～1.5圈。为了满足机械的机动性要求，应设法尽量减小底盘的最小转向半径。 此外，在选择底盘的转向方式及系统设计时，还应注意到制造和使用的经济性，维修和调整的方便性等。 第一节转向方式的分析和选择 轮式工程机械的转向方式主要可分为：偏转车轮转向，铰接车架转向及滑移转向三大类。 一、偏转车轮转向方式 (1)前轮偏转是一般常用的方式，此时，前外轮的弯道行驶半径最大。驾驶员易于用前外轮是否避过障碍来估计整机的行驶路线，如图4—1 a所示。 (2)后轮偏转一般用于前方装有工作装置的机械，如图4—1 c所示。此时，若采用前轮偏转方式，不仅车轮的偏转角将受工作装置的限制，并由于工作装置靠近前轮，其工作轮压较大，可能要求采用双胎或增大轮胎直径使轮距及外形尺寸加大，机动性降低，还将使偏转轮的转向阻力矩增加导致转向功率增加。采用后轮偏转方式，可以解决上述矛盾，如图4—1c所示。但此时后外轮的弯道半径较大，驾驶员不能按前轮偏转方式来估计行驶方向。若能兼顾工装外缘与后外轮的尺寸，可用工装外缘来估计行驶方向。 上述二种方式的外轮弯道行驶半径Rw为： Rw=+Rk (4-1) 式中符号见图12—1。 (3)前后轮同时偏转的转向方式，往往用于对机动性有特殊要求或机架特别长的机械。此时， a) b) c) 图4—1前、后轮偏转转向示意图 前、后轮的偏转方向相反，如图4—2所示。 这种转向方式可以用任意假设的弯道中心O’的轨迹线进行设计，当在前后轴中 间时，外轮半径最小。 (4)斜行(蟹行)是前、后轮偏转转向(方向相同)的另一种方式，如图4—3所示 斜行时，能从斜向靠近或离开作业面，如图4—3 a所示。某些具有宽 图4—2 前后轮偏转转向示意图 工作装置的机械(平地机等)在工作时，往往因作用力不对中而使机械行驶方向产生偏斜，采用斜行方式能减少这种现象，如图4—3 b所示。某些机械在斜坡上斜行作业时，能提高其横向稳定性，如图4—3c所示。 应该指出，同一台机械可设计成兼能作前轮偏转，后轮偏转，前、后轮同时偏转和斜行等，但往往由于构造十分复杂而使设计和制造成本昂贵。因此，设计时，应对选用转向方式 的必要性作周密的调查研究，并尽可能采用简单可靠的机构。 a) b) c) 图4—3斜行方式示意图 (5)多桥偏转车轮转向方式，如图4—4所示。对于在公路行驶(通过公路桥梁)而总重和长度 图4—4 多桥转向示意图 特大的轮式工程机械，为了不影响弯道行驶能力，可采用多轮偏转的多桥支承底盘，如汽车式起重机等。 二、铰接车架转向方式 近年来如铲运机、装载机、压路机等工程机械的车架由两段(或更多段数的)车架组成，车 图4—5铰接底盘转向示意图 架间用垂直铰轴相联，并由液压缸改变相邻车架间的相对夹角而使机械以不同的弯道半径在地面运行。 这种转向方式的特点是当工作装置装在前车架上，两段车架相对偏转时，其方向始终与前 车架一致，有利于迅速对准作业面，减少循环时间，提高生产率，显示了铰接底盘特有的机动性；铰接车架相对偏转时，车轮轴线在地面的投影必交于一点，不需要专门的转向梯形机构就能避免弯道行驶时由于轮胎滚动方向的偏差而产生的侧滑，从而使转向机构简化；特别当全轮驱动时，不必采用昂贵的驱动转向桥。 三、滑移转向方式 滑移转向方式的车架是整体的(