2003年第6期
农机使用与维修
9
浅谈轮式车辆转向机构
华北水利水电学院机电工程系 刘振生 孔江生 侯瑞生
农用机动车辆如拖拉机的转向轮不仅窄而且轮径也较小。运输车辆转向轮的轮径与驱动轮的轮径虽然相等, 但宽度却较驱动轮窄, 这些差异是因轮式转向机构的不同而形成的。对轮式转向机构的基本要求包含两个方面: 各轮回转轴心线必需交于同一点, 以实现车轮的无滑动转向。 尽可能地减小转向阻力矩, 使转向轻便。
1. 农用轮式车辆的转向机构
为实现第一条要求, 就要用能满足转向要求的转向机构, 其中转向梯形机构就是较为成熟并得到普遍应用的一种转向机构。虽然如此, 并不意味着只要是转向梯形机构就能够满足偏转转向轮的要求。对一种车辆适用的转向梯形机构不一定适应另一种车辆, 其中的转角关系应符合以下数学关系式:cot -cot =M/L 。式中: 为内侧偏转轮的偏转角, 为外侧偏转轮的偏转角, M 为两转向节销接点间的距离, L 为转向节销距驱动轮轴线的距离。各种车型都有自己不同的M 、L 参数。转向梯形机构实际为四连杆机构, 这种转向机构具有结构简单、布置方便、易于实现人力或动力转向的布置要求, 因而在农用车辆如轮式拖拉机上得到了广泛的应用。除常见的四连杆梯形转向机构外, 还有六连杆转向机构。
2. 转向轮尺寸参数的选择
轮式车辆转向轮大小的选择主要考虑以下几方面因素: 轮胎要有足够的承载能力, 该承载能力通常主要指的是车轮回转轴心线处的轴向垂直载荷。载荷越大, 要求的轮胎尺寸就越大, 反之则越小。 轮胎与地面间应能够产生足够的侧向附着力。当车辆转向时, 转向轮侧向附着能力不足, 会造成转向轮发生侧滑, 不仅严重地影响行车安全, 还会导致车辆无法满足作业要求。转向轮侧向附着能力的大小主要与轮胎的接地面积有关, 接地面积越大, 侧向附着性能越好。但当轮径一定时, 胎宽过大却会带来转向阻力矩增大的问题。
转向轮胎尺寸的选择应尽可能地减小转向阻力矩, 车辆转向时如阻力矩过大, 则必将导致操纵困难, 增大驾驶员的劳动强度或使动力转向机构尺寸增大。因此, 对转向轮的设计应在满足承载要求的前提下, 尽可能地选择能够减小转向阻力矩的窄轮胎。对于农用轮式拖故大, 但垂直载荷却又较小, 这就为减小轮胎宽度创造了条件。但仅仅通过减小轮胎宽度, 又不相应减小轮胎直径, 又会降低轮胎的纵向、横向稳定性。因此, 就出现了常见的轮式拖拉机前轮小、后轮大的结构形式。
3. 轮式转向机构的操纵
轮式车辆的操纵分为人力操纵和动力操纵两种转向方式。人力操纵具有结构简单、布置和维修方便等优点, 但当转向阻力矩较大时, 易造成驾驶员疲劳。液压动力转向分为全液压动力式转向和液压助力式转向两种方式。全液压动力转向指的是转向信息经方向盘输入后直接操纵全液压机构, 其间没有经过转向器。液压助力动力式转向机构指的是经方向盘输入的信息经过转向器后再操纵液压转向阀等机构。动力转向方式具有操纵阻力小、驾驶员劳动强度低等优点, 但却有结构复杂且须分流一部分发动机动力的缺点。
采用哪种结构形式, 主要是考虑转向阻力矩的大小。而转向阻力矩又与轮胎是驱动轮(驱动轮亦可以当转向轮) 还是从动轮、所受到的径向载荷、滚动阻力系数、轮胎宽度的因素有关。如采用驱动轮作为转向轮, 因其结构上的需要, 轮胎的径向载荷、滚动阻力系数、轮胎宽度等参数都较大。因而其转向阻力矩通常也较大。
此时, 转向轮的操纵形式往往采用液压驱动的动力转向方式, 以减小驾驶员的操纵疲劳强度。
4. 转向器的使用与选择
除全液压转向方式以外, 不论是人力还是液压助力式转向, 都要使用转向器。转向器的主要作用是增大传动机构的传动比, 起! 增扭减速∀的作用。转向器的常见形式有:循环球齿条扇式转向器、球面蜗杆#滚轮式转向器、蜗杆#曲柄指销式等。评价转向器的主要指标是转向器的传动效率、角传动比、变化曲线等指标。
人力转向时对转向器的选择, 主要考虑获取! 路感∀的大小。! 路感∀指的是路面状况在方向盘上的反映, ! 路感∀数值的大小应该适当, 如果过大, 就会出现方向盘打手的现象。如果过小, 路面的状况就不能及时地反馈给驾驶员。! 路感∀的大小主要与转向器的转向机构、地面状况反馈量的大小有关, 可以通过改变滑阀中反馈阀作用面积大小来控制反馈量, 因而, 应尽可能选用传, (01)
2003年第6期
农机使用与维修
9
浅谈轮式车辆转向机构
华北水利水电学院机电工程系 刘振生 孔江生 侯瑞生
农用机动车辆如拖拉机的转向轮不仅窄而且轮径也较小。运输车辆转向轮的轮径与驱动轮的轮径虽然相等, 但宽度却较驱动轮窄, 这些差异是因轮式转向机构的不同而形成的。对轮式转向机构的基本要求包含两个方面: 各轮回转轴心线必需交于同一点, 以实现车轮的无滑动转向。 尽可能地减小转向阻力矩, 使转向轻便。
1. 农用轮式车辆的转向机构
为实现第一条要求, 就要用能满足转向要求的转向机构, 其中转向梯形机构就是较为成熟并得到普遍应用的一种转向机构。虽然如此, 并不意味着只要是转向梯形机构就能够满足偏转转向轮的要求。对一种车辆适用的转向梯形机构不一定适应另一种车辆, 其中的转角关系应符合以下数学关系式:cot -cot =M/L 。式中: 为内侧偏转轮的偏转角, 为外侧偏转轮的偏转角, M 为两转向节销接点间的距离, L 为转向节销距驱动轮轴线的距离。各种车型都有自己不同的M 、L 参数。转向梯形机构实际为四连杆机构, 这种转向机构具有结构简单、布置方便、易于实现人力或动力转向的布置要求, 因而在农用车辆如轮式拖拉机上得到了广泛的应用。除常见的四连杆梯形转向机构外, 还有六连杆转向机构。
2. 转向轮尺寸参数的选择
轮式车辆转向轮大小的选择主要考虑以下几方面因素: 轮胎要有足够的承载能力, 该承载能力通常主要指的是车轮回转轴心线处的轴向垂直载荷。载荷越大, 要求的轮胎尺寸就越大, 反之则越小。 轮胎与地面间应能够产生足够的侧向附着力。当车辆转向时, 转向轮侧向附着能力不足, 会造成转向轮发生侧滑, 不仅严重地影响行车安全, 还会导致车辆无法满足作业要求。转向轮侧向附着能力的大小主要与轮胎的接地面积有关, 接地面积越大, 侧向附着性能越好。但当轮径一定时, 胎宽过大却会带来转向阻力矩增大的问题。
转向轮胎尺寸的选择应尽可能地减小转向阻力矩, 车辆转向时如阻力矩过大, 则必将导致操纵困难, 增大驾驶员的劳动强度或使动力转向机构尺寸增大。因此, 对转向轮的设计应在满足承载要求的前提下, 尽可能地选择能够减小转向阻力矩的窄轮胎。对于农用轮式拖故大, 但垂直载荷却又较小, 这就为减小轮胎宽度创造了条件。但仅仅通过减小轮胎宽度, 又不相应减小轮胎直径, 又会降低轮胎的纵向、横向稳定性。因此, 就出现了常见的轮式拖拉机前轮小、后轮大的结构形式。
3. 轮式转向机构的操纵
轮式车辆的操纵分为人力操纵和动力操纵两种转向方式。人力操纵具有结构简单、布置和维修方便等优点, 但当转向阻力矩较大时, 易造成驾驶员疲劳。液压动力转向分为全液压动力式转向和液压助力式转向两种方式。全液压动力转向指的是转向信息经方向盘输入后直接操纵全液压机构, 其间没有经过转向器。液压助力动力式转向机构指的是经方向盘输入的信息经过转向器后再操纵液压转向阀等机构。动力转向方式具有操纵阻力小、驾驶员劳动强度低等优点, 但却有结构复杂且须分流一部分发动机动力的缺点。
采用哪种结构形式, 主要是考虑转向阻力矩的大小。而转向阻力矩又与轮胎是驱动轮(驱动轮亦可以当转向轮) 还是从动轮、所受到的径向载荷、滚动阻力系数、轮胎宽度的因素有关。如采用驱动轮作为转向轮, 因其结构上的需要, 轮胎的径向载荷、滚动阻力系数、轮胎宽度等参数都较大。因而其转向阻力矩通常也较大。
此时, 转向轮的操纵形式往往采用液压驱动的动力转向方式, 以减小驾驶员的操纵疲劳强度。
4. 转向器的使用与选择
除全液压转向方式以外, 不论是人力还是液压助力式转向, 都要使用转向器。转向器的主要作用是增大传动机构的传动比, 起! 增扭减速∀的作用。转向器的常见形式有:循环球齿条扇式转向器、球面蜗杆#滚轮式转向器、蜗杆#曲柄指销式等。评价转向器的主要指标是转向器的传动效率、角传动比、变化曲线等指标。
人力转向时对转向器的选择, 主要考虑获取! 路感∀的大小。! 路感∀指的是路面状况在方向盘上的反映, ! 路感∀数值的大小应该适当, 如果过大, 就会出现方向盘打手的现象。如果过小, 路面的状况就不能及时地反馈给驾驶员。! 路感∀的大小主要与转向器的转向机构、地面状况反馈量的大小有关, 可以通过改变滑阀中反馈阀作用面积大小来控制反馈量, 因而, 应尽可能选用传, (01)