第十章 轮式机械转向系

随动包括：①位置随动；②力的放大。
右转向缸
垂直 铰点 前桥 转 向 垂 臂
摆动轴
随动阀
左 转 向 缸
随动杆
后桥
循环球齿条齿扇转向器
随动阀
ba 开口b-a，常开式： 2
3 常闭式： (b a) 2
阀体
阀心 右转向缸
左转向缸
正开口：K＞F，关O口前先打开B口，灵敏度 高，反应速度快，但不准确，位置精度低； 负开口：K＜F，先关O口，再打开B口，灵敏 度低，反应速度慢，但可靠性好，位置精度高。
转向油缸
转向器
安全阀
单向阀
定子
小横轴
阀芯
阀套
驱动轴
转子
梯 形 机 构
阀套 转 向 油 缸 阀芯
计 量 马 达
2 966D型铰接式装载机动力转向 分先导系统和转向系统，由三联泵供油。 1．直线行驶 转向控制阀两端无先导油压，转向阀芯居中， 转向缸油口4、6被封闭，转向油压推开流量控制 阀18经出油口5回油箱。 2．左转向 方向盘左转，先导油出转向器2经左限位阀1 阀芯中间环槽，进入转向控制阀9左端进口10， 使阀芯右移，转向油经油口4进入左转向缸12小 腔、右转向缸15大腔，车辆左转；油缸回油经油 口6、油道5回油箱。
第十章
轮式机械转向系
思考与重点

1．前轮转向、后轮转向、全轮转向的工 作特点，纯滚动的条件； 2．动力转向、随动及正开口、负开口的 概念； 3．机械反馈动力转向、静液压转向的特 点及工作原理； 4．966D流量放大动力转向系统的工作原 理。
第一节
轮式转向系简介
转向系的功能——改变车辆行驶方向和保持直 线行驶。 轮式转向系组成——转向器、转向机构、动力 转向装置。 转向系分类 偏转车轮转向 按转向方式分： 铰接式转向 速差式转向 按转向原理分： ①机械式（人力转向）； ②液压式（带液压转向助力器) ； ③混合式（带气动和液压转向助力器）。 或人力与动力转向。
手动静压转向： ①方向盘9带动转子泵7转子自转并快速逆向 公转，方向盘9每转一周，转子逆向公转六周， 排出6×7=42腔油液。 ②方向盘9带动阀芯5相对阀套4转过最大允 许角8°后，阀芯5通过小横轴带动阀套4、驱动 轴、转子一起转动，油路与动力转向时相同，转 向缸回油经止回阀返回转子泵7进油口。 转向器高度比油箱液面≯0.5m，装配时驱动 轴上与横销轴线重合的花键齿，应正对转子齿谷 中心的花键槽；此转向器无路感，转向轮不能自 动回正。
摆线计量马达：动力转向时——“随动”马 达；人力（静液压）转向时——油泵。 七腔互隔，前半部容积渐小、排油腔；后半 部容积渐大，进油腔。 转速： nq=0 zx=6 zq=7 nq n j z x nj 6 nx n j z q nx n j 7
n j 6nx
即：转子自转一周，同时反向公转六周 2．工作原理： 动力转向： ①中位：油泵1——阀套4进油口P——阀芯 5——阀套4出油口O——油箱2。
1 球面蜗杆滚轮式 转向原理：方向盘1转动——球面蜗杆5转 动——滚轮9沿蜗杆臂滚动——垂臂轴10转动— —垂臂11摆动——纵拉杆——转向节臂——主销 （梯形机构—主销）——转向节。
滚子 轴承
球 面 蜗 杆 调 整 垫 片
滚珠轴承
滚轮 啮合间隙 调整垫
转向垂臂轴 转向节臂 纵拉杆
转向垂臂
间隙调整： 蜗杆轴承间隙——垫片7(取垫隙小、增垫隙 大)； 滚轮蜗杆啮合间隙调整——端部垫片15 （增垫隙小、取垫隙大）。 2 循环球齿条齿扇式 两级传动副：一级球面螺母、螺杆（即齿 条），齿条外侧装两根钢球环流导管；二级齿条、 齿扇，且齿扇变齿厚（拧进隙小、拧出隙大）。 为减少磨擦阻力,螺母和螺杆之间装有循环 球。 转动螺杆,螺母随着轴向移动,通过齿条齿扇 使转向摇臂轴转动.
3 — 涡杆滚轮式；பைடு நூலகம்
偏离直线行驶位置或转向后，路面反力可使车轮 方向盘自动回正，司机有路感； ② 在路况很差 时行驶，会“打手”； ③ 这种转向器应与液压 减振器配合，利用液体阻尼作用缓和路面对方向 盘的冲击。 3．临界可逆式转向：①蜗杆螺旋角略大于 摩擦角 可逆向传动，操作很方便；②逆传动 时，由于摩擦损失很大（正传效率远大于逆传效 率），操 纵稍有感觉。 ①有路感，方向盘 可自动回正；②不打手；效率低于可逆式。 转向器评价指标：①传动效率和可逆程度； ②角传动比；③啮合间隙（中间小、两端大且可 调或自调）。
4 转向器传动的可逆性 1．不可逆式：①蜗杆螺旋角＜摩擦角 传动不可逆、自锁；②方向盘至转向装置单向传 动 无路面冲击反馈， 零件易磨损，操作 无路感。 2．可逆式： ①蜗杆螺旋角＞ 摩擦角 无自 锁作用；②转向器 可正向、反向传动 ，传动效率高，轻 1 —曲柄指销式； — 循环球齿扇式； 2 便； ①当车轮
无路感，不能自动回正，无辅助转向装置时， 不能静压转向。
先导溢流阀
左限位阀
右限位阀
转向泵
工 作 泵 先 导 泵
转 向 控 制 阀
流量控制阀
先导溢流阀
左限位阀
右限位阀
转向泵 工 作 泵 转 向 控 制 阀
先 导 泵
流量控制阀
（左转向）
作业： 1．转向系有什么功用？轮式转向系按转向 方式可分为哪几种形式？ 2．全液压转向器由哪几部分组成？在正常 转向或静压转向时有什么区别？全液压转 向的有什么特点？ 3．机械式转向器的评价指标是什么？机械 式转向器可分为哪几种形式？ 4．试分析右图10-16ZL50装载机的转向原 理。
螺杆 循环球 齿条
转 向 垂 臂 轴
齿扇
调整螺钉
调整螺钉
指 销
曲柄
螺杆
3 曲柄指销式 由指销（旋转销）和螺杆啮合。指销式角传 动比变化。
指销
螺杆
曲柄
蜗杆——滚轮式角传动比为一变值。
2 2 RK i t / RK t
φ——方向盘转角 θ——垂臂摆动角 R——球面蜗杆侧面节圆半径； RK——滚轮摆动中心到蜗杆侧面节圆距离； t——蜗杆螺距。 曲柄指销式传动比： 同样节距内在两端曲柄转角大，故传动比中 间大两边小。 中小机械，要求转向轻，中间大两头小；大 型机械 要求机动性，中间小两头大。
③全轮转向转弯半径小； ④前后轮易同辙（轮差随铰点前后距离定）， 行车安全； ⑤工作装置在前，易对准工作面； ⑥转向稳定性差，不可自动回位。
第三节
转向器
功能——将方向盘的转动变为转向垂臂的摆 动，并放大操纵力，并通过传动机构传给转向节 （P180页）。
球面蜗杆滚轮式 分类 循环球式齿条齿扇式 曲柄指销式
第二节 转向方式 1 偏转车轮转向 前轮转向 后轮转向 全轮转向。 纯滚动条件： ①所有车轮绕 一个瞬时中心转动， 满足 ctgα-ctgβ=M/L ②外驱动轮转速 M—主销中心距 L—轴距 大于内驱动轮转速， 故装差速器。
前轮转向
障碍物

1．前轮转向：R前外＞R后外符合人们习惯，
行车安全；如工作装置在前，则前轮偏转角度受 受限，且载荷大、转向沉重，不适用。 最小转弯半径R——外轮心至回转瞬心的距 离。 L
②右转：方向盘9使阀芯5克服回位弹簧6弹 力右转，转阀处于上位； 阀套4进油口P——阀芯5——阀套4M1口— —计量马达M2口——阀芯5——阀套4C2口—— 转向油缸8 车轮右转；油缸8回油——阀套 4C1口——阀阀芯5——阀套4O口——油箱。 同时，计量马达7转子（左公转、右自转） 通过驱动轴带动阀套4右转，消除阀芯5、阀套4 相对转角，转阀回中位，车轮停止右转 实 现随动； 若要继续右转，必须继续向右转动方向盘， 车轮转角大小、转子泵供油量多少、方向盘转角 大小互成正比左转沿虚线转动。
Rmin
sinαmax
转向角传动比iω ： iω = i１× i２ i１ ——方向盘转角与转向垂臂摆角之比； i２ ——转向节臂与转向垂臂投影长度之比。 2．后轮转向：R后外＞R前外司机必须同时注 意前后轮位置，不利于行车安全； 克服方法：设计工作装置伸出前轮两边，使 其外缘转向半径= R后外。
若方向盘停止左转，弹簧8伸张，转向阀芯 左移，左端油被压入计量孔1，经油道3进入右端 弹簧腔，阀芯左移回中，转向缸油口4、6被封闭， 若继续左转方向盘，则车轮继续左转到与方向盘 相应的位置，且方向盘转动的快慢决定阀芯开口 的速度、车轮转向的快慢，即转向随动。 3．右转向：先导油进入弹簧腔，推动阀芯 左移，转向油经油口6，进入左转向缸大腔，右 转向缸小腔，车辆右转；同时油口6的压力油顶 开梭阀16，经通道17作用在先导阀19及流量控制 阀18上，转向阻力越大，转向油压越高，推动流 量控制阀18阀芯左移，转向油流入转向缸更多；
障 碍 物
工 作 装 置
R后外
R前外
后轮转向
3．全轮转向：通过换向器可实现前轮、后 轮单独转向，全轮转向或斜行。 特点： ①可使轴距大的车辆（如平地机、凿岩台车 等）转向灵活； L Rmin ②转弯半径小； 2sin max ③可斜行或横坡作业； ④结构复杂、制造成本高。 2 铰接式转向 特点： ①前后车架垂直铰接；转向缸缸体铰于前车 架上，活塞杆铰于后车架上； ②转向油缸比转向桥简单；
厦门ZL50：①随动阀机能O型；②蓄能器辅 助供油（低速与拖转向），充油≤8.5MPa，卸载 ≥10MPa。
蓄能器
转向缸
单向阀
随动阀 单向溢流阀
第六节 液压反馈随动式动力转向
1 ZL30型铰接式装载机的动力转向（全液压转向、 P208页）
1．组成：控制机构（转阀、摆线转子泵、 梯形机构等）、转向油缸、转向泵等。 转向器结构：分转阀和摆线转子泵。转子泵 7装在转向器下部，定子11与转向器壳体2螺栓连 接；转向轴通过一槽口与阀芯1联接，驱动轴8一 端经弧形花键插在转子12花键孔里，另一端经槽 口、小横轴6与阀套9联接，并且小横轴6穿过阀 芯1上的锥形孔，阀芯1与阀套9浮动联接，允许 相对转动＜±8°，经中央定位弹簧5定位。
类别
特点
①蜗杆节面为弧线旋转面，滚轮节面为 球 面 球面，螺旋角略大于摩擦角，有一定程 蜗 度的传动可逆性； 杆 ②同时啮合的齿数多，承载能力比普通 滚 蜗杆高2~4倍，效率0.85~0.9； 轮 ③角传动比为变值； 式 ④安装、制造精度要求高。 ①以滚动摩擦代替滑动摩擦，传动效率 齿 条 循 高＞0.9； 齿 环 ②自动回正性能好； 扇 球 ③瞬时传动比为定值； 式 ④结构复杂，制造难度大。
第五节 机械反馈式动力转向 动力转向——减轻劳动强度，转向轻便迅速， 缓和路面冲击。（分机械反馈与液压反馈） 特点：①除转向缸7、8，随动杆12与前车架 相连系外，其余转向件均装于后车架上；随动阀 与转向器一体灵敏度高；转向阀到转向缸油管较 长，稳定性差；②后副车架水平铰可使四轮着地； ③在拖转向时不可能人力使二车架转向；④随动 阀芯为负开口，刚性好，保持直线行驶，但随动 准确性和灵敏度较差； ⑤随动杆可为弹性件， 长度可调节，直线行驶稳定； ⑥转向阀弹簧可 帮助转向回位，使操纵有路感（20) ；⑥转向过 程可分为：操纵——响应——反馈 回位 。
若压力超过先导阀19调定压力，则先导阀19 打开，流量控制阀18阀芯右移，转向油经计量孔 卸荷。
左右限位阀1、3在转到极限转角时，撞针使 限位阀阀杆下移，切断转向器2至转向阀9的先导 供油，转向阀回中，转向角停止进一步增大，反 转时转向阀9阀芯回油经单向阀回转向器（限位 阀阀杆有困油现象）。 特点：

汽车转向系组成： ①转向器（方向盘空程转角10°~15°）； ②转向机构； ③转向主销8，转向节。
转向垂臂 转向节臂 转向主销 转向器
纵拉杆
梯形臂
横拉杆 工字梁
转向节
循环球式转向器
对转向系的要求 1．可靠性高——①零件刚度、强度、寿命 足够；②动力转向油路出现故障时，人力可确保 转向； 2．操纵轻便：作用力小，人机系以20N为 宜； 3．转向灵活：转向圈数不宜过多（2~2.5 圈）； 4．符合人机系的要求：方向盘可自动回正， 工作稳定，司机有“路感”； 5．使用经济、结构合理： ①车轮转向时应 纯滚动，无侧滑，减小轮胎磨损及无功损耗； ②结构简单，调整、维护方便。