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1、第八章第八章轮式工程机械转向系轮式工程机械转向系9/12/20241 轮式机械转向系第八章轮式工程机械转向系9/24/20221轮式机l转向系按转向能源的不同分类转向系按转向能源的不同分类1.机械转向系机械转向系2.动力转向系动力转向系l按转向方式的不同分类按转向方式的不同分类1.偏转车轮转向偏转车轮转向2.铰接式转向铰接式转向3.速差式转向速差式转向第一节第一节 转向系概述转向系概述类型类型9/12/20242 轮式机械转向系转向系按转向能源的不同分类第一节转向系概述类型9/24一、机械式转向一、机械式转向功用：功用： 改变或恢复车辆行改变或恢复车辆行驶方向的专设机构。驶方向的专设机构。 组
2、成：组成： 转向操纵机构转向操纵机构 转向器转向器 转向传动机构转向传动机构9/12/20243 轮式机械转向系一、机械式转向功用：9/24/20223轮式机械转向系机械转向系机械转向系转向盘转向盘转向轴转向轴转向万向节转向万向节转向器转向器转向摇臂转向摇臂转向纵拉杆转向纵拉杆转向节臂转向节臂转向节转向节梯形臂梯形臂横拉杆横拉杆转向梯形9/12/20244 轮式机械转向系机械转向系转向盘转向轴转向万向节转向器转向摇臂转向纵拉杆转向机械式转向系的工作过程机械式转向系的工作过程9/12/20245 轮式机械转向系机械式转向系的工作过程9/24/20225轮式机械转向系转向传动机构转向传动机构功用：
3、将转向器输出的力传给转向轮，且使二转功用：将转向器输出的力传给转向轮，且使二转向轮偏转角按一定的关系变化，实现车辆顺利转向轮偏转角按一定的关系变化，实现车辆顺利转向。向。要求：较大的刚度和强度要求：较大的刚度和强度 吸收振动、缓冲吸收振动、缓冲9/12/20246 轮式机械转向系转向传动机构功用：将转向器输出的力传给转向轮，且使二转向轮偏转向传动机构转向传动机构1.转向摇臂转向摇臂：摇臂与摇臂：摇臂与摇臂轴安装时要对正记号，以轴安装时要对正记号，以保证摇臂从中间向两边摆保证摇臂从中间向两边摆动时摆角大致相同。动时摆角大致相同。大端与转向摇臂轴相连，大端与转向摇臂轴相连，小端与转向纵拉杆铰接。小
4、端与转向纵拉杆铰接。 9/12/20247 轮式机械转向系转向传动机构1.转向摇臂：摇臂与摇臂轴安装时要对正记号，以保2.转向纵拉杆转向纵拉杆在转向轮偏转而且因悬架弹性变形而相对于车架跳动在转向轮偏转而且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向纵拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都时，转向纵拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动。因此，为了不发生运动干涉，三者之间是空间运动。因此，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链。的连接件都是球形铰链。接转向节臂接转向节臂螺塞螺塞调弹簧调弹簧6的的预紧度预紧度油嘴油嘴球头销球头销纵拉杆纵拉杆接转向摇臂接转向摇臂9/12/20248 轮式机
5、械转向系2.转向纵拉杆在转向轮偏转而且因悬架弹性变形而相对于车架跳动3.转向横拉杆转向横拉杆两接头借螺纹与横拉杆体连接。接头旋装到横拉杆体两接头借螺纹与横拉杆体连接。接头旋装到横拉杆体上后，用夹紧螺栓夹紧。横拉杆体两端的螺纹，一为上后，用夹紧螺栓夹紧。横拉杆体两端的螺纹，一为右旋，一为左旋。因此，在旋松夹紧螺栓以后，转动右旋，一为左旋。因此，在旋松夹紧螺栓以后，转动横拉杆体，可改变横拉杆的总长度，来调节前轮前束横拉杆体，可改变横拉杆的总长度，来调节前轮前束9/12/20249 轮式机械转向系3.转向横拉杆两接头借螺纹与横拉杆体连接。接头旋装到横拉杆体转向机构的角传动比转向机构的角传动比l指方向
6、盘转角与转向轮转角之比指方向盘转角与转向轮转角之比 ，一般为，一般为8.525 转向器角传动比。即方向盘转角与转向垂臂摆角之比转向器角传动比。即方向盘转角与转向垂臂摆角之比 转向传动机构角传动比。即转向节臂投影长度与转转向传动机构角传动比。即转向节臂投影长度与转向垂臂投影长度之比。此值随具体位置而变化。向垂臂投影长度之比。此值随具体位置而变化。9/12/202410轮式机械转向系转向机构的角传动比指方向盘转角与转向轮转角之比二、偏转车轮转向二、偏转车轮转向l对偏转车轮转向的机械，转向时为减小对偏转车轮转向的机械，转向时为减小转向阻力，防止轮胎过快磨损，应使所转向阻力，防止轮胎过快磨损，应使所有
7、车轮作纯滚动而无侧向滑移，要求由有车轮作纯滚动而无侧向滑移，要求由转向系来保证。即只有在所有车轮轴线转向系来保证。即只有在所有车轮轴线都相交于一点时才能实现。都相交于一点时才能实现。9/12/202411轮式机械转向系二、偏转车轮转向对偏转车轮转向的机械，转向时为减小转向阻力，l瞬时中心瞬时中心O为转向中心。为转向中心。L前、后轴轴距前、后轴轴距 M主销中心距离主销中心距离 、外内转向轮偏转角外内转向轮偏转角 R转弯半径：转向中心到外转弯半径：转向中心到外转向轮与地面接触点的距离转向轮与地面接触点的距离转向车轮转角关系转向车轮转角关系即为转向轮的转角关系式，由即为转向轮的转角关系式，由转向梯形
8、机构来保证转向梯形机构来保证9/12/202412轮式机械转向系瞬时中心O为转向中心。L前、后轴轴距M主销中、前轮转向、前轮转向l转向半径转向半径 ，司机可以很方便地，司机可以很方便地用前外轮是否避过障碍物来判断整机的行驶用前外轮是否避过障碍物来判断整机的行驶路线，有利于安全行驶。因此路线，有利于安全行驶。因此前轮转向为常前轮转向为常见的转向方式。见的转向方式。l但当车辆前面有工作装置时（但当车辆前面有工作装置时（T、Z、叉等），、叉等），不利于用前轮转向，因为：前桥负重加大，不利于用前轮转向，因为：前桥负重加大，转向沉重；车轮的偏转角受到限制。转向沉重；车轮的偏转角受到限制。9/12/202
9、413轮式机械转向系、前轮转向转向半径 转向时，因转向时，因 ，驾驶员要同时用前，驾驶员要同时用前后轮来判断整机的行驶方向，不利于安全行驶。后轮来判断整机的行驶方向，不利于安全行驶。前轮避过障碍物，后轮则不一定。如果前有工装，前轮避过障碍物，后轮则不一定。如果前有工装，一般可使其工装外缘转向半径接近一般可使其工装外缘转向半径接近R后外后外（略大）（略大）利用工装外缘来判断行驶方向。利用工装外缘来判断行驶方向。2、后轮转向、后轮转向9/12/202414轮式机械转向系转向时，因F可实现单独前轮转向，后轮转向，前后轮向可实现单独前轮转向，后轮转向，前后轮向相反方向转向（转弯半径小，转向灵活）和相反
10、方向转向（转弯半径小，转向灵活）和同向转向（斜行）。同向转向（斜行）。F多用在回转式装载机、特别适用在平地机上。多用在回转式装载机、特别适用在平地机上。3、全轮转向全轮转向9/12/202415轮式机械转向系可实现单独前轮转向，后轮转向，前后轮向相反方向转向（转弯半径全全轮轮转转向向9/12/202416轮式机械转向系全轮转向9/24/202216轮式机械转向系4、双转向桥转向双转向桥转向9/12/202417轮式机械转向系4、双转向桥转向9/24/202217轮式机械转向系三、铰接式转向三、铰接式转向l对全桥驱动的机械，为避免采用结构复杂的转向驱动桥，目前多用铰接式车架。实现铰接式转向，车架
11、由两段或多段组成，车架间用垂直铰轴相连，并由液压缸改变相邻车架间的相对夹角来进行转向。l对整体车架全驱的机械，可用转向驱动桥。9/12/202418轮式机械转向系三、铰接式转向对全桥驱动的机械，为避免采用结构复杂的转向驱动（）车架由两段或三段组成，车架通过垂直铰销连接在一起，前后桥分别固定在前后车架上。（）通过转向油缸使前后车架中心线保持在同一直线或形成一个夹角使机械直线行驶或向一侧转向。（） 前后车架相对偏转时，前后桥跟车架一起偏转，所有车轮轴线在地面的投影必相交于一点，不需专门的转向梯形机构，使结构得到简化。铰接式转向特点铰接式转向特点9/12/202419轮式机械转向系（）车架由两段或三
12、段组成，车架通过垂直铰销连接在一起，前后（4 4）如果铰点至前后桥距离相等，则前后桥车轮的转）如果铰点至前后桥距离相等，则前后桥车轮的转向半径相等，因而前后车轮的辙迹相同，阻力减小，向半径相等，因而前后车轮的辙迹相同，阻力减小，容易判断整机行驶方向。容易判断整机行驶方向。（5 5） 但转向稳定性差，保持直线行驶的能力差。但转向稳定性差，保持直线行驶的能力差。铰接式转向特点铰接式转向特点9/12/202420轮式机械转向系（4）如果铰点至前后桥距离相等，则前后桥车轮的转向半径相等，应应有有实实例例9/12/202421轮式机械转向系应有实例9/24/202221轮式机械转向系四、速差式转向四、速
13、差式转向l左右车轮以不同的速度旋转，从而使机械左右车轮以不同的速度旋转，从而使机械转向。转向。9/12/202422轮式机械转向系四、速差式转向左右车轮以不同的速度旋转，从而使机械转向。9/作用：作用： 将方向盘的转动变为转向垂臂的摆动；改变力的传递方向，得到一定的传动比、增力功能。力的放大器。类型：类型：l循环球齿条齿扇式转向器循环球齿条齿扇式转向器l球面蜗杆滚轮式转向器球面蜗杆滚轮式转向器l曲柄指销式转向器曲柄指销式转向器 第二节第二节 转向器转向器9/12/202423轮式机械转向系作用：第二节转向器9/24/202223轮式机械转向系循环球式转向器循环球式转向器结构：第一级螺杆螺母传动
14、副第二级齿条齿扇传动副9/12/202424轮式机械转向系循环球式转向器结构：第一级螺杆螺母传动副第二级齿条齿扇传动副循环球式转向器工作过程循环球式转向器工作过程特点：正传动效特点：正传动效率很高，操纵轻率很高，操纵轻便，使用寿命长。便，使用寿命长。但逆效率也高，但逆效率也高，容易将路面冲击容易将路面冲击力传到转向盘上。力传到转向盘上。9/12/202425轮式机械转向系循环球式转向器工作过程特点：正传动效率很高，操纵轻便，使用寿转向器的可逆性转向器的可逆性转向器传递运动和作用力。转向器传递运动和作用力。正向传动：正向传动：作用力从转向盘传到转向摇臂的过程。作用力从转向盘传到转向摇臂的过程。逆
15、向传动：逆向传动：转向摇臂将地面的冲击力传到转向盘的过程。转向摇臂将地面的冲击力传到转向盘的过程。 l不可逆式转向器不可逆式转向器 运动只能由方向盘传给转向垂臂，转向垂臂不能将路面的冲击传到方向盘。当蜗杆或螺杆的螺旋角小于摩擦角时出现自锁。这种转向器传动副要承受路面传来的全部冲击载荷，零件容易损坏；司机没有路感，在各种汽车及工程机械上均不宜采用。9/12/202426轮式机械转向系转向器的可逆性转向器传递运动和作用力。9/24/202226可逆式转向器可逆式转向器l传动副螺旋角大于摩擦角传动副螺旋角大于摩擦角l正传动效率高，操纵力小，能自动回正，司机有路感，便于安全作业。l缺点：逆传动效率高，
16、当在不平路面上行驶时，来自路面的冲击大部分传到方向盘上，严重的会产生打手现象，甚至无法控制，使司机有不安全感和易疲劳。l如：循环球式转向器属这种类型。在路况好，冲击小的情况下采用。在动力转向的工程机械上也常使用,因常和液压缸一起使用，利用液体来缓和、削减冲击；有的采用低压轮胎，利用轮胎的弹性可吸收部分冲击。9/12/202427轮式机械转向系可逆式转向器传动副螺旋角大于摩擦角9/24/20222 临界可逆式临界可逆式v正传动容易，而逆传动摩擦较大，传到方向盘上的力明显减小，不会产生打手现象。只有达一定值的冲击才会传到方向盘上。 如：球面蜗杆滚轮式和曲柄指销式。经常行驶在不平路面和无路地带的载重
17、汽车和轮胎式工程机械，采用临界可逆式转向器为宜。9/12/202428轮式机械转向系临界可逆式正传动容易，而逆传动摩擦较大，传到方向盘上第三节第三节 转向机构的调整转向机构的调整游间游间 即方向盘自由转动量：指前轮处在直线行驶位置时，不即方向盘自由转动量：指前轮处在直线行驶位置时，不使前轮发生偏转，而方向盘所能转过的角度（转到有阻使前轮发生偏转，而方向盘所能转过的角度（转到有阻力时）力时）游间产生游间产生 为保证转向轻便和转向系各配合件的相互运动，需要有为保证转向轻便和转向系各配合件的相互运动，需要有一定的间隙。各种配合间隙的总和反应到方向盘上，即一定的间隙。各种配合间隙的总和反应到方向盘上，
18、即成为游间。一般游间不应大于成为游间。一般游间不应大于45459/12/202429轮式机械转向系第三节转向机构的调整游间9/24/202229轮式机1 1、对纵、横拉杆进行调整、对纵、横拉杆进行调整（1 1）通过螺塞进行调整（旋紧后再松出）通过螺塞进行调整（旋紧后再松出1/41/41/21/2圈至槽口正圈至槽口正对开口销）对开口销）（2 2）游间太大，更换球头碗或弹簧）游间太大，更换球头碗或弹簧2 2、对转向器进行调整、对转向器进行调整主要是调整传动副的啮合间隙。主要是调整传动副的啮合间隙。（1 1）调整轴承衬垫和摇臂轴端的垫圈）调整轴承衬垫和摇臂轴端的垫圈（2 2）过度磨损，太大，更换传动
19、副）过度磨损，太大，更换传动副游间的调整游间的调整l在使用过程中，游间将会在使用过程中，游间将会增加（由于磨损）。游间太增加（由于磨损）。游间太大，会使转向迟滞时间长，大，会使转向迟滞时间长，使转向总时间增加，行驶不使转向总时间增加，行驶不稳定。游间太小，转向灵敏，稳定。游间太小，转向灵敏，直线行驶性变差。直线行驶性变差。9/12/202430轮式机械转向系1、对纵、横拉杆进行调整游间的调整在使用过程中，游间将会增加组成：组成：主要由：转向器、阀、转向油缸、油泵、油管等液压回路形式：液压回路形式：（）常流式液压回路：（）常流式液压回路：不转向时，阀在中间位置，油从油泵回油箱，系统中无高压油，油
20、泵消耗功率小，寿命长。（）常压式：（）常压式：不转向时，阀关闭，系统中有高压油，油泵常处于高压工作状态，消耗功率，寿命短，且需要蓄能器储存高压油，达一定压力后油泵自动卸载空转。第四节 动力转向系统9/12/202431轮式机械转向系组成：主要由：转向器、阀、转向油缸、油泵、油管等第四节动一、滑阀式动力转向系统一、滑阀式动力转向系统（一）液压助力转向系统的工作原理Po9/12/202432轮式机械转向系一、滑阀式动力转向系统Po9/24/202232轮式机械转向PoPo9/12/202433轮式机械转向系PoPo9/24/202233轮式机械转向系9/12/202434轮式机械转向系9/24/2
21、02234轮式机械转向系（二）、动力转向系统类型（二）、动力转向系统类型1、按基本部件的组合方式分：（1）分置式（转向器、控制阀及转向油缸三个部件分开布置）9/12/202435轮式机械转向系（二）、动力转向系统类型1、按基本部件的组合方式分：（1）（2）连杆式（转向器单独布置，控制阀与转向油缸组成助力器）（3）转向器与控制阀组成一体，转向油缸单独布置（ZL50）（4）整体式（液压缸、控制阀和转向器安装在一个总成上）9/12/202436轮式机械转向系（2）连杆式（转向器单独布置，控制阀与转向油缸组成助力器）2、按反馈方式分为：、按反馈方式分为：机械式机械式液压反馈式液压反馈式9/12/202
22、437轮式机械转向系2、按反馈方式分为：机械式液压反馈式9/24/20223气压式：气压式： 前轴最大轴载质量为前轴最大轴载质量为37吨并采用气压制动的车辆。吨并采用气压制动的车辆。液压式：液压式： 工作时无噪声，工作滞后时间短，且能吸收来自不平工作时无噪声，工作滞后时间短，且能吸收来自不平路面的冲击。路面的冲击。工程机械使用条件恶劣，作业转向频繁，完全靠人力转向，难工程机械使用条件恶劣，作业转向频繁，完全靠人力转向，难以达到要求，且向大型化发展，转向阻力也增加。工作机构多以达到要求，且向大型化发展，转向阻力也增加。工作机构多用液压作业，为实现动力转向也提供了条件，因此，现在多数用液压作业，为
23、实现动力转向也提供了条件，因此，现在多数轮式工程机械都有采用液压动力转向。轮式工程机械都有采用液压动力转向。 3、按工作介质分、按工作介质分9/12/202438轮式机械转向系3、按工作介质分9/24/202238轮式机械转向系（三）应用实例（三）应用实例机械反馈式液压助力转向机械反馈式液压助力转向ZL50ZL50装载机的动力转向系装载机的动力转向系l结构结构l工作原理工作原理（）直线行驶（）直线行驶（）机械反馈随动转向（）机械反馈随动转向9/12/202439轮式机械转向系（三）应用实例机械反馈式液压助力转向ZL50装载ZL50ZL50装载装载机的机的动力动力转向转向系系9/12/20244
24、0轮式机械转向系ZL50装载机的动力转向系9/24/202240轮式机械转向9/12/202441轮式机械转向系9/24/202241轮式机械转向系9/12/202442轮式机械转向系9/24/202242轮式机械转向系9/12/202443轮式机械转向系9/24/202243轮式机械转向系 二、转阀式动力转向系统二、转阀式动力转向系统1 1、铰接转向铰接转向（液压反馈随动式动力转向）（液压反馈随动式动力转向）9/12/202444轮式机械转向系二、转阀式动力转向系统1、铰接转向（液压反馈随动式不转向时不转向时9/12/202445轮式机械转向系不转向时9/24/202245轮式机械转向系右转
25、向时右转向时9/12/202446轮式机械转向系右转向时9/24/202246轮式机械转向系手动静压转向时手动静压转向时9/12/202447轮式机械转向系手动静压转向时9/24/202247轮式机械转向系2、全液压偏转车轮转向9/12/202448轮式机械转向系2、全液压偏转车轮转向9/24/202248轮式机械转向系l、工作可靠：首先是转向系本身应有足够的刚度，强度及寿、工作可靠：首先是转向系本身应有足够的刚度，强度及寿命，应保证安全。要有应急的转向措施。命，应保证安全。要有应急的转向措施。l、操纵轻便：减轻驾驶员的劳动强度、提高生产率、保证安、操纵轻便：减轻驾驶员的劳动强度、提高生产率、
26、保证安全作业及行驶全作业及行驶（）作用力要小：如汽车方向盘上的力的最大值规定：中型车：（）作用力要小：如汽车方向盘上的力的最大值规定：中型车：不大于不大于36；重型车：不大于；重型车：不大于45（）方向盘的回转圈数要少。即作用的行程要短，不超过（）方向盘的回转圈数要少。即作用的行程要短，不超过22.5圈，以保证转向灵敏，因此转向系的角传动比不宜太大。圈，以保证转向灵敏，因此转向系的角传动比不宜太大。第五节第五节 转向系基本要求转向系基本要求9/12/202449轮式机械转向系、工作可靠：首先是转向系本身应有足够的刚度，强度及寿命，应（3）方向盘能自动回正。要求转向器有一定的可逆性，）方向盘能自
27、动回正。要求转向器有一定的可逆性，使司机有路感受，但不能太大，以防作用于转向轮上的使司机有路感受，但不能太大，以防作用于转向轮上的冲击全部传至方向盘，增加司机的疲劳和不安全感。冲击全部传至方向盘，增加司机的疲劳和不安全感。（4）直线行驶时方向盘应稳定，不能有摆动和抖动。）直线行驶时方向盘应稳定，不能有摆动和抖动。l3、调整简单、调整简单l4、使用经济、使用经济转向系基本要求转向系基本要求9/12/202450轮式机械转向系（3）方向盘能自动回正。要求转向器有一定的可逆性，使司机有路铰接式车架铰接式车架9/12/202451轮式机械转向系铰接式车架9/24/202251轮式机械转向系铰接转向铰接转向9/12/202452轮式机械转向系铰接转向9/24/202252轮式机械转向系习习 题题1.1.转向梯形结构的作用转向梯形结构的作用? ?2.2.轮式机械转向系统有哪几种转向方式轮式机械转向系统有哪几种转向方式? ?分别简述其转向原理。分别简述其转向原理。3.3.转向器的作用转向器的作用? ?4.4.简述机械反馈随动式液压动力转向原简述机械反馈随动式液压动力转向原理。理。9/12/202453轮式机械转向系习题转向梯形结构的作用?9/24/202253轮式机械转9/12/202454轮式机械转向系9/24/202254轮式机械转向系
