16第一篇 第六章 轮式行走系统

3、转向轮外倾角（图1-6-10 ）
定义：转向轮滚动平面与铅垂面之间的夹角（转向轮装置时，顶部略向外倾斜， 车轮所处平面和纵向垂直平面的夹角）。 作用： （1）防止车轮飞出，提高车辆工作的安全性。 转向轮外倾后，在地面对车轮垂直反力G的轴向分力F的作用下，使轮毂压紧在转向 节内端的大轴承上，减轻了外端小轴承及轮毂锁紧螺母的负荷，同时防止车轮飞出。
思考题
1、弹性悬架的组成。 2、铰接车架铰点的结构型式。 3、转向轮定位的目的。 4、何为“自动回正”。 5、主销后倾角、主销内倾角、转向轮外倾角、转向轮 前束四个参数的定义及作用。
这时整个车就像停在一个斜坡上，车应该向后滑移。而实际情况是车没有后移，就是 因为地面给车轮一个向前的静摩擦力F，形成回转力矩M=Fa。在车辆转弯时，由于 内侧车轮转向角大于外侧车轮转向角，即β>a，故内侧被抬起的高度比外侧高，所以 内侧的车轮受到地面的摩擦力F1，大于外侧摩擦力F2，内侧的力矩M1=F1a，外侧的 力矩M2=F2a，由于内侧的力矩有使车轮回正的趋势，而外侧的力矩有使车轮继续偏 摆的趋势。因为F1>F2，所以M1>M2，前轮整体还是受到回正力矩M’=M1－M2的作用 ，当驾驶员放松方向盘时，该力矩将使车轮自动回正。
二、铰接式车架
用于铰接转向的机械（装载机），通常由前、后两段车架组成，两车架之间用铰链 连接，故称铰接式车架。前后车架分别由两根纵梁和若干横梁组成。 图1-6-3为ZL50装载机的铰接式车架，前车架１和后车架４在中间用上、下两个铰 销３和８相连而成，因此前、后车架可绕铰销相对偏转（一般采用油缸），使装载机实 现转向。 前桥位于两个限位块11中间，和前车架刚性连接。 后驱动桥位于副车架6处，采用刚性车 架加摆动架（副车架）结构连接。驱动桥与 副车架６用螺栓连接（刚性车架）。而副车 架６借两个水平销轴与后车架上的两根横梁 １３铰接（摆动架）。当后驱动桥在不平道 路上行驶时，可绕水平销轴摆动，使两边车 轮同时着地，防止牵引力为零。
第四节 转向从动桥
整体式车架的工程机械可通过偏转车轮转向，其转向桥分为转向驱动桥和转向从 动桥。
一、转向从动桥的构造（图1-6-7）
它由从动桥梁1，转向节19， 主销17，轮毂13等部件组成。 从动桥梁1：分三段，中段 为无缝钢管，在钢管上焊有钢板 弹簧支座2和下反作用杆支座7 （不是所有转向从动桥都有）其 结构及作用如简图。
面不平、紧急制动、加速和转弯引
起的冲击或车身位置的变化。
2. 减振装置（各种减振器） 用来加速振动的衰减 3. 导向装置（导向杆或称传力杆） 用来传递除垂直力以外的各种力及其所形成 的力矩，并保证车轮相对于车架(或车身)有一 定的运动规律。 未装导向装置的弹性悬架，弹性元件除 起缓冲和减振作用，还需要承担力的传递。
三、铰接车架铰点结构 １、销套式（图1-6-2）：
在前车架6和后车架4上均开有垂直销孔，销套5（滑动轴承）压入后车架的 销孔中（紧配合），铰销1插入销孔后，通过锁板2锁在前车架6上，不能转动， 因此后车架绕铰销转动使前、后车架产生相对偏转，使机械转向，铜垫片3的作 用是避免前、后车架直接接触而造成磨损。 特点：结构简单，工作可靠；但上、下 铰点铰孔的同轴度要求较高，所以上、 下铰点距离不宜太大，主要用于中、小 型机械。
二、悬架的作用 1. 与轮胎一起吸收和减缓路面所造成的车辆的各种颤动、摇摆和振动等； 2. 将路面与车轮之间的磨擦所产生的驱动力和制动力，传输至底盘和车身； 3. 支承车桥上的车身，并使车身与车轮之间保持适当的几何关系。 三、弹性悬架的组成： 1. 弹性元件（必须有） 用来承受并传递垂直载荷，缓和路
（3）侧向力：当机械转弯或在横坡上行驶，路面与车轮间将产生侧向反力，该力也由 行走系统承受。
第二节 车架
1、要求：车架是整台机械的基础，机械的所有部件（工作装置、传动系统、驾驶室） 都是直接或间接安装在车架上的，车架要承受各总成（工作装置、驱动装置、制动 装置）传来的全部力和力矩，所以对车架应有以下几点要求： （1）具有足够的强度和刚度要求： 保证在工作中车架上各部件的正确相对位置。 （2）车架的结构应使机械重心位置尽量低：使机械在行驶或工作中稳定性好 （3）重量尽可能小： 减少整机重量 2、分类：分为整体式车架和铰接式车架。
2、球铰式（图1-6-5）：
装载机多采用该种型式，铰销2用锁板3锁定在后车架，前车架8的销孔内装有关 节轴承（球铰），由球头6和球碗7组成，球碗7分上下两块，增减调整垫片9即 可调整球头与球碗的间隙，油嘴5用来润滑关节轴承。
特点：采用关节轴承使铰销受力情况好，上、下铰点销孔的同轴度要求比销 套式低，可增大上、下铰销之间的距离，大型装载机多采用这种型式。 3、滚锥轴承式（图1-6-6） 铰销2用弹性销8固定在后车架9上，前车架1的销孔处装有滚锥轴承7，使 前、后车架相对偏转更为灵活，但结构复杂，成本较高。
三、转向轮的定位 目的：减少偏转转向轮的操纵力矩（可避免驾驶人员 过度疲劳），保证转向轮能够“自动回正”。 自动回正：机械直线行驶时，当转向轮偶遇外力作用 发生偏转时，有立即使车轮自动回到相应于直线位置的能 力（外力由路面不平或由机械进行转向造成） 要求：主销和转向轮在从动桥上安装时，其相互之间 或与地面之间应具有一定的角度。 内容（三个角度，一个长度）：主销内倾角β ，主销 后倾角γ ，转向轮外倾角α ，转向轮前束δ 四个参数，除前束δ 可以在安装时自由调整，其余三 个均由构造确定（零件设计、加工确定）。
（2）进一步减小扭矩，使转向轻便。转向轮外倾后，可使轮胎接触面中点 到转向主销轴线的距离由L1进一步缩小到L2，从而进一步减小了阻止转向轮 偏转的力矩，使转向轮操纵轻便。 （3）防止车轮出现内倾，保证车辆安全，减轻轮胎磨损。
4、转向轮前束（图1-6-11）
定义：两转向轮后端之间的距离与前端之间的距离之差。（转向车轮在装置时， 前面略向内收缩，使左、右两转向轮之间的距离前、后不等） 作用： （1）消除由外倾角产生的负作用：外倾的车轮其轴线延长线与地面交点为O‘ ，车 轮滚动时将绕O‘ 在地面滚动，使转向轮前端有向外张开的趋势，必然增加轮毂外轴承 （图1-6-7中轴承12）的压力，造成小轴承12和紧固螺母载荷增大，寿命缩短；另一方 面由于车桥的约束使车轮不能向外滚开，车轮必然在地面上产生横向滑动，增加轮胎 磨损。为解决该矛盾，使转向轮前端距离B略小于后端距离A形成前束，前轮外倾使车 轮有向外滚动的趋势，前束使车轮沿车轮中心面有向内滚动的趋势，两者抵消，使车 轮在每一瞬时的滚动方向接近正前方，补偿或消除外倾的不良后果。 （2）补偿运行阻力造成的不良影响：机械行驶时，地面对车轮有运行阻力，形成 弯矩使车轮外张，也需要前束予以补偿。可以调整转向横拉杆的长度，对前束进行调 整。
第六章 轮式行走机构 第一节 组成及功用
一、组成（图Fra Baidu bibliotek-6-1）：
车架1通过悬架3和车桥2相连，车桥两端安装车轮4。
二、功用
1、支承整机：整个机械通过行走系统支撑在地面上。 2、接受传动系统传来的扭矩，产生地面对机械的牵引力。 发动机经过传动系统传给驱动轮一个驱动力矩 Mk（图1-6-1），则地面便产生作用 于驱动轮边缘上的牵引力Pk 。 3、承受地面对机械的各方反力 （1）垂直反力：整机重量G通过车轮传 到地面，引起地面产生作用于前轮和后轮 上的垂直反力Z1和Z2 。 （2）切向反力（牵引力Pk ，制动力T） 当机械制动时，经制动系统作用于车轮上一个制动力矩（与图1-6-1中Mk 相反）， 地面便产生一个作用于车轮边缘上与行走方向相反的制动力（与图1-6-1中Pk 相反），该 制动力由行走系统支承，它从车轮边缘经车桥传给车架，迫使机械减速以致停止。
从动桥梁的两端各有一个锻钢制成的拳状 臂，与中段焊接成一体，其中有通孔，主 销17插入通孔内，用锁销固定，使主销相 对拳状臂不能转动。
转向节19：叉形结构，由转向节指轴和带有两耳的转向节本体焊接而成，两耳上 有销孔，通过主销和从动桥拳部相连，转向节销孔内装有滚针轴承16和21，转向节相 对从动桥可以转动，下耳装有止推轴承20，承受轴向力，转向节上装有油嘴对轴承进 行润滑，在左转向节上耳装有转向节臂3，它和转向纵拉杆相连接（转向纵拉杆和转 向器相连，转向器由方向盘带动旋转，通过转向纵拉杆，转向节臂3，转向节，带动 车轮转向）在下耳装有与转向横拉杆6相连的梯形臂5（横拉杆的作用是使两个车轮同 时转向）。 轮毂13：车轮轮毂13通过两 个圆锥滚子轴承11和12支撑在转 向节指轴外端的轴颈上，轴承的 松紧度可用调整螺母9加以调整， 轮毂内侧装有油封10，以防润滑 油进入制动器内，轮毂外部用罩 盖住，防止灰尘进入。
后倾角γ 一般是将前钢板弹簧安装时向后 倾斜形成，一般在0~3度以内， 过大将增加操 纵力。
2、主销内倾角（图1-6-9）
定义：主销轴线在车辆横向垂直平面内的投影线和垂线间的夹角（主销在横向平面 内其上端向内倾斜一个角度）。 作用： （1）使转向方便：当主销无内倾时，其延长线与地面交点a 与轮胎接触地面中心点b 的 距离为L ，使主销内倾后，其延长线与地面交点a1 与b的距离减小到L1，（L1< L）， 使操纵转向轮偏转力矩减小。 （2）可以减小方向盘上的冲击力： 在转向轮受到地面冲击和制动时，可以减少 转向轮传到方向盘上的冲击力。 （3）可使转向轮“自动回正”：当车轮由直线行 驶位置绕主销轴线旋转时，车轮中垂线绕主销旋 转轨迹是一个圆锥体，在车轮偏转某一状态，车 轮与地面接触点应伸至地下，但实际上车轮下边 缘不可能陷入地面之下，而是地面将转向轮连同 整机前部向上抬起一定高度。
第三节 悬架
一、车桥与车架的连接方式 （1）刚性（无悬架结构）：车桥与车架刚性的连接在一起。产生牵引力的机械（如 装载机），多数采用无悬架结构，可避免工作时产生软腿。 （2）弹性：具有弹性缓冲性能的悬架结构（包括：螺旋弹簧，钢板弹簧悬架，扭杆 弹簧悬架，油气弹簧悬架），运输机械（速度高，需要缓冲减振）汽车起重机（速度 高，工作通过支腿传力）。
1、主销后倾角γ
定义：主销轴线在纵向垂直平面上的投影线和垂线之间的夹角（主销在 纵向平面内向后倾斜一角度）。 作用：使转向轮“自动回正”。 当主销具有后倾角时，其轴线延长线与地 面的交点a 将位于车轮与地面接触点b 的前面 ，汽车转弯时做圆周运动，受向心力Y作用， 此向心力与主销中心线的距离为L ，它相对主 销中心线形成一个迫使车轮自动回正的稳定力 矩 YL ，使转向轮产生自动回正作用。当驾驶 员放松方向盘时，车轮仅受回正力矩，所以车 轮自动恢复到原来的中间位置。此时汽车做直 线运动，向心力自动消失，回正力矩也自动消 失。
主销后倾和主销内倾都使汽车转向时自动回正，保持直线行驶的稳定性。所不同的是 主销后倾的回正作用与车速有关，而主销内倾的回正作用与车速无关。
内倾角不大于8度，L1=40~60mm，形成主销内倾角的方法是，在制造时，将前 轴梁（从动桥梁）拳部的主销孔上端向内倾斜，形成内倾角。内倾角不能过大转 动转向盘越费力，且增加轮胎磨损。
一、整体式车架（图1-6-2）
由纵梁和横梁组成，两者均用16Mn 板材冲压而成，纵、横梁之间采用铆钉或焊接， 图1-6-2为QY-16 汽车起重机车架，两 边有两个大的纵梁5，前小后大，后半 部因受负荷较大（整车的重量，起吊重 量均压在后半部），所以其高度加大， 并采用箱形断面，前半部所受负荷较小 ，采用槽形断面；横梁的结构、形状及 安装位置由具体的机械而定，（主要根 据车架上安装的各部件的位置而定）， 图1-6-2中起重机的重量主要集中在两 个支腿7、8之间，为增加车架的强度和 刚度，在两个支腿７、８之间设置了两 个Ｘ型横梁。