200t运梁车毕业设计说明书

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目录

摘要 ........................................................... I Abstract .................................................... II

第1章 运梁车概述 ............................................. 1

1.1、轮胎式运梁平车性能介绍 ............................................. 1 1.2、混凝土运量车的发展情况 ............................................. 1 1.3、200T系列轮胎式运梁车设计方案 ..................................... 2

1.3.1、工况描述 ..................................................... 2 1.3.2、工况特点： ................................................... 2 1.4、设计方案要求 ....................................................... 2 1.5、功能优点： ......................................................... 3 1.6、运梁车操作规程 ..................................................... 3 1.7、与同行业对比，本运梁车有以下优点： ................................. 4 1.8、 设计目的 .......................................................... 4 1.9、设计内容 ........................................................... 4

第2章 主要参数的确定 ......................................... 5

2.1 轮胎的选择 ......................................................... 5

2.1.1、轮胎与车轮应满足的基本要求 ................................... 5 2.1.2、轮胎的分类 ................................................... 5 2.1.3、轮胎的特点与选用 ............................................. 6 2.2 汽车主要尺寸参数的确定 ............................................. 7

2.2.1、运梁车主体形式的确定 ......................................... 7 2.3、轴相关参数的确定 ................................................... 9

2.3.1、轴数 ......................................................... 9 2.3.2、轴距L ........................................................ 9

第3章 运梁车发动机选型 ...................................... 11

3.1 发动机概述 ......................................................... 11

3.1.1、发动机分类 .................................................. 11 3.1.2、汽油机和柴油机的介绍 ........................................ 11 3.2、发动机的选择 ...................................................... 12

3.2.1、发动机最大功率pemax和相应的转速np。 ......................... 12

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3.2.2、发动机最大转矩Temax及相应转速nt ............................ 13

第4章 转向系统的确定 ........................................ 15

4.1、 转向方向的选择 .................................................. 15 4.2、转向方式 .......................................................... 15

4.2.1、偏转车轮转向 ................................................ 16 4.2.2、偏转后轮转向 ................................................ 16 4.2.3、偏转全轮转向 ................................................ 16 4.2.4、斜行（蟹行）转向 ............................................ 16 4.2.5、多桥偏转车轮转向 ............................................ 17 4.3、铰接转向 .......................................................... 17

4.3.1、铰接转向的优点 .............................................. 17 4.3.2、铰接转向的缺点： ............................................ 17 4.4 铰接底盘转向系设计 ................................................. 18

4.4.1、铰接转向运动分析 ............................................ 18 4.4.2、铰接点的布置 ................................................ 19 4.4.3、铰接转向阻转矩 .............................................. 19 4.5、液压式动力转向油缸的计算 .......................................... 20

4.5.1、油缸内径的计算 .............................................. 20 4.5.2、活塞壁厚B及长度 ............................................ 22

第5章 运梁车传动系的确定 ................................... 23

5.1、传动系概述 ........................................................ 23 5.2、常见的传动系统类型与传动系统的确定 ................................ 23

5.2.1、机械传动系统 ................................................ 24 5.2.2、液力机械传统系统 ............................................ 24 5.2.3、液压传动系统 ................................................ 25 5.2.4、电传动系统 .................................................. 25 5.3、变速器的设计 ...................................................... 26

5.3.1、变速器介绍 .................................................. 26 5.3.2、变速器主要参数的选择 ........................................ 26 5.4、中间传动比与轮边减速的确定 ........................................ 31

5.4.1、主传动器的选择 .............................................. 31

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5.4.2、轮边减速器 .................................................. 32 5.5、传动系其他部件的设计及确定 ........................................ 33

5.5.1、差速器 ...................................................... 33 5.5.2、分动器 ...................................................... 35 5.5.3、主传动轴 .................................................... 36 5.5.4、万向节 ...................................................... 38 5.5.5、半轴 ........................................................ 39 5.5.6、轮边减速器 .................................................. 40

第6章 轮胎式运梁车底盘制动系的确定 .......................... 43

6.1 概述 .............................................................. 43 6.2 制动器的选择 ...................................................... 44

6.2.1、 制动器的类型的选择 ......................................... 44 6.2.2、 蹄式制动器的主要参数确定 ................................... 44

结论 .......................................................... 48 参考文献 ...................................................... 50 致谢 .......................................................... 51

III

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摘要

本次设计为200t轮胎式混凝土运梁车。主要设计了传动系统，转向系统和制动系统。传动系统选用机械传动系统，虽然传动精度比不上液压传动，但是已经能满足运梁车的工作要求，并且费用低，检修维护方便。转向系统采用液压转向，优点明显，如：工作可靠，操纵轻便，转向灵敏，调整简便等。制动系统采用摩擦式制动，是依靠固定元件与旋转元件表面之间的摩擦产生制动转矩而使工程机械减速或停车，具有工作可靠，制动功能良好，散热性良好，操作轻便灵活等优点。

关键字：运梁车，传动系统，转向系统

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Abstract

The project is the 200t Concrete Beam car. The main design is the transmission system, steering system and braking system. Use mechanical drive transmission system, although smaller than the precision of hydraulic drive transmission, the car can meet the work requirements for beam and low-cost, repair and maintenance. Steering system with hydraulic steering, obvious advantages, such as: reliable, light control, steering sensitivity adjustment simple and convenient. Friction brake with the braking system, is relying on a fixed component and the rotating component surface friction between the brake torque in works machinery slow down or stop, with reliable, good braking function, good heat resistance, easy to operate and flexible and so on.

Keywords: Beam transport, transmission system, steering system

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第3章 运梁车发动机选型

3.1 发动机概述 3.1.1、发动机分类

发动机是将自然界某种能量直接转化为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机称为热力发动机。其中的热能由燃料燃烧所产生，它可分为外燃机与内燃机，内燃机与外燃机相比热效率高，体积小，质量小，便于移动，启动性能好等优点。因而广泛应用于飞机，船舶及汽车，拖拉机，坦克等各种车辆上。

根据车用内燃机将能量转化为机械能的主要结构形式不同，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类，而往复活塞式内燃机在车辆的应用最广泛。车用发动机可以根据不同的特征分类：

a、按着火方式可分为压燃式发动机与点燃式发动机。

b、按使用燃料种类可分为汽油机，柴油机，气体燃料发动机，煤油机，液化石油气发动机及多种燃料发动机等。

c、按冷却方式可分为风冷发动机和水冷发动机。 d、按进气状态可分为非增压和增压发动机。 e、按冲程数分类可分为二冲程和四冲程发动机。

f、按汽缸数及布置分类，仅有一个气缸的称为单缸发动机，有两个以上气缸的称为多缸发动机；根据气缸中心线与水平面垂直，呈一定角度和平行的发动机分为立式，斜置式和卧式发动机；多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式，对置式和V形等发动机。

3.1.2、汽油机和柴油机的介绍

汽油机的优点在于其体积小、重量轻、价格便宜；起动性好，最大功率时的转速高；工作中振动及噪声小，提速和速度优于柴油机，在载客汽车特别是轿车中，汽油机得到了广泛应用。但与柴油机相比，汽油机最大劣势是耗油较高，同等排量每百公里大约相差2－3升左右。柴油发动机的工作原理与汽油发动机不同。柴油机依靠活塞压缩缸内混合气（柴油和空气），使其燃烧完成做功。汽油机则是把混合气（汽油和空气）送入汽缸，依

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靠火花塞点燃使其完成做功。柴油机相比汽油机没有点火系统，构造相对简单，机器可靠性较高。与汽油车相比，柴油车的能源效率高，就是我们通常说的力量大，爬坡能力也更强；柴油发动机的转速较低，汽缸燃烧的温度也就相对较低，机件磨损相对也小；柴油车没有复杂的高压点火系统，所以发动机的故障率也相对较小。 四冲程柴油机和汽油机比较，具有下列优点[4]：

(1)柴油机的压缩比较高，气体膨胀较充分，热量利用程度较好，燃油消耗率比汽油机少30一40％左右。同时，柴油的价格比汽油便宜。因此，柴油机的使用经济性较好。 (2)柴油的密度比汽油大，相同容积的油箱可贮存较多重量的柴油。

(3)柴油比汽油容易储存和保管，不易发生火灾。特别是在舰艇上采用柴油机以减少作战中的火灾危险性。 (4)柴油机排气污染少。

(5)有利于改成多种燃料工作的多燃料内燃机，而使用柴油、汽油、煤油等工作。在作战条件下，可以就便用油。

(6)有利于采用增压方法提高功率、降低燃油消耗率。 柴油机的缺点是：

(1)柴油机燃烧时气体压力较高，为了保证受力零件的强度与刚度，机件比较笨重，同时，由于可燃混合气形成方法与汽油机不同，限制了转速的提高。因而，在功率相同的情况下，柴油机的尺寸和重量比汽油机大。

(2)由于柴油不易蒸发，柴油机低温起动性不如汽油机好。 (3)柴油机工作过程粗暴，噪音较大。

(4)柴油机每千瓦的金属用量较多，重要零件还要采用较好的材料，制造成本较高。 目前，船舶、内燃机车、重型汽车、拖拉机等从经济性方面考虑，绝大多数采用柴油机。

3.2、发动机的选择

由于发动机的研发周期长，研发过程比较复杂，且投资大，考虑到经济性因素，本设计用市场已有的发动机。这就需要确定发动机的主要性能指标。

3.2.1、发动机最大功率pemax和相应的转速np。

根据所设计工程运梁车应达到的最高车速vmax（km/h）。用下式估算发动机的最大功率[11]。

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Pemax?1nt(magfr3600vmaxcdA?v3amax) （3-1） 76140式中pmax为发动机的最大功率（kw），nt传动系效率。对混凝土工程运梁车由于其本身结构比较简单，而且对车本身的经济性考虑较小，所以nt较小，本次设计可取为70%。ma为整车设备质量与最大载重之和（kg）。经参考同类车的技术参数，去整车的设备质量为20t。g为重力加速度（cm/s2），方为滚动阻力系数，对于工程用车取fr为0.030。va用vmax代入；由于运梁车的最大运行速度较小，所以Cd可以忽略不计，这样代入数值计算 Pemax1?225?103?10?0.030.03?A3?????4??4??93.75kw 0.8?360076140?考虑到工程运梁车的工作环境比较差，发动机常常在高负荷工况下运行，以及制造商发动机型号情况。圆整取peamx=105kw。

3.2.2、发动机最大转矩Temax及相应转速nt

用下式计算确定Temax[15]

Temax?9549??Pemax （1-2） np式中Temax为最大转矩?N?M?; 为转矩适应性系数，一般在1.1~1.2之间选取；pmax为发动机最大功率（kw）；np为最大功率转速（r/min）。

柴油机最大功率pemax对应的np值在1800~4000r/m之间，工程运梁车运行速度的载荷较大，所以取值为1800~2600r/m，这里去np为2600r/min。

则 Temax?9549?1.3?105?501.32N?m 2600综上所述，则适用CA4110增压发动机，其额定功率为105kw，最大转矩502kw，最高转速为2600n/min。其他具体参数如下表：

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表2—1 发动机技术参数

型号 CA4110 系列 A4 生产厂家 一汽锡柴 扭矩 500N·m 汽缸数 4 最大扭矩转速 2200 燃油种类 柴油 发动机形式 增压中冷 汽缸排列形式 直列 发动机净重 405kg 排量 3.76L 发动机尺寸 排放标准 最大输出功率 欧III/国100KW III 压缩比 17.2

810?695?806mm 额定转速 汽缸行程 2600n/mi115mm n 汽缸缸径 102mm

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第4章 转向系统的确定

4.1、 转向方向的选择

转向系由转向器和转向驱动机构两部分组成。转向系是操纵车辆行驶方向的机构，其主要功用是保持车辆直线行驶的稳定性，并能根据需要使车辆灵活的改变行驶方向。

转向系统的设计要求是：

（1）工作可靠。转向系对车辆的行驶安全性关系极大，因此其零件应有足够的强度、刚度和寿命，一般是通过合理的选择材料和结构来保证。

（2）操纵轻便。施加在方向盘上的操纵力应尽可能小，以减轻驾驶员的劳动强度，利于安全作业。一般情况下，作用在中型载重汽车方向上的作用力不大于360N，作用在重型载重汽车方向盘上的作用力不大于450N。

（3）转向灵敏。当车辆朝一个方向极限转弯时，方向盘的转动圈数不大于2-2.5圈。方向盘处于中间位置时，方向盘的空行程（间隙）10。-15。。 （4）调整简便。转向系的调整应尽可能的少而简便。

（5）转向时车轮侧向滑动小。轮胎式车辆转向行驶时，要有正确的运动规律，即要求合理地设计转向梯形机构，保证转向轮在转向行驶过程中没有侧向滑动或有较小的侧向滑动。

（6）转向半径小，机动灵活。尽可能增大内侧转向轮的最大偏角，以减小车辆的最小转向半径，提高车辆的机动性。

（7）方向盘上有路感且能够自动回正。车辆在转向过程中，驾驶员应能从方向盘上感觉到路面不平度，转向结束后应能自动回正。

4.2、转向方式

轮胎式车辆的转向方式可以分为偏转车轮转向和铰链转向三大类。整体车架的车辆采用前两种，其转向是通过车轮相对车架偏转来实现的；铰链车辆的车架分为前后两个车架，前后车架用铰链连接在一起，其转向是通过前、后车架相对偏转来实现的。下面首先介绍整体车架的转向方式。

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【?1】??Hmin1SH?461.5Mpa

【?2】??Hmin2SH?423.1Mpa

查图6-13[5]得: ?Flim1=325Mpa ?Flim2=240Mpa 查6-23[5] 得 :SF=1.6 则

=325/1.6=203.1Mpa 【?F2】=240/1.6=150Mpa 【?F1】（2）按齿轮弯曲强度设计计算[7]

齿轮按9级精度制造查表6?19[16]、6?22[16]、10?7[16]取载荷系数K=1.5，齿宽系数

?a=0.2。

取齿轮齿数Z1=24 则Z2=24?3.25=78

查齿形系数图6=7 得 YF1=2.68 YF2=2.25 可以得

YF1[?F1]=0.013

YF2[?F2]=0.015。 因

YF1[?F1][?F2]>

YF2；所以按

YF2[?F2]设计。

模数由式m?34KTY1F2确定

?a(i?1)Z1??F?式中T1——齿轮所受转矩 其大小为7.8?106 N?mm

K——载荷系数 K=1.5

?a——齿宽系数 ?a=0.2

代入数值计算得：

64?1.5?7.8?10?0.015m?3=7.61 考虑磨损，模数要加大10%, 则m=7.6?1.1=8.37

0.2?4.25?242查表6—16取模数m=10 中心距 a?m14(z1?z2)?(24?78)?510 22齿宽 b??aa?0.2?510?102mm 取 b2?b?105mm b1?110mm

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几何尺寸

分度圆直径： b1?mz1?10?24?240mm d2?mz2?10?78?780mm 齿顶高 ha?m?1 mm 齿根高 hf?1.25m?12.5 mm 齿圈高 h?ha?hf?13.5 mm

齿顶圆直径 da1?d1?2ha?240?20?260 mm 所以 da2?780?20?800 mm

齿根圆直径 df1?d1?2hf?240?25?215 mm 有 df2?d2?2hf?780?25?755 mm 轮边减速齿轮的各种技术参数如下表：

表5—2

模数 压力角 齿宽 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 中心距 齿数比

代号 小齿轮 10 20o 大齿轮大齿轮 m ? b d b1?110mm b2?105mm d2?780mm d1?240mm ha?1mm ha hf h hf?12.5mm h?13.5mm da da1?260mm da2?800mm df df1?215mm 510 mm 3.25 df2?755mm a u 42

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第6章 轮胎式运梁车底盘制动系的确定

6.1 概述

轮胎式底盘制动系的功用是是强制性始终的车辆减速，停车或保证停放的车辆驻留原地不动。一套完善的制动系统应有行车制动系，应急制动系，驻车制动系和辅助制动装置组成。每个制动系都由制动器和制动驱动机构组成。扶住制动装置有排气制动，液力减速器等。

行车制动系用于强制行驶中的车辆减速，停车或保证其下坡具有稳定的行驶速度；驻车制动系用于车辆可靠而无时间限制地驻留在原地不动；应急制动系用于紧急情况时需要礼金停车或当行车制动系意外失效时对车辆实施制动。一般情况，多将驻车制动系和应急制动系合二为一，使其发挥双重作用。

制动系统的优略对车辆的安全行驶和生产有极其重要的作用，故对其设计提出如下要求:

（1）工作可靠。工程机械至少应有行车制动和驻车制动两套制动系，须且制动系机构各自独立，制动转矩足够，制动系中的零件强度足够。

（2）制动功能良好。制动系应保证车辆的制动减速度，制动距离和驻留能力。同一桥左右车轮制动器的制动转矩应相等；前后桥上车轮制动器的制动转矩比例应合适，避免出现前轮先“抱死”车辆失去方向性；后轮先“抱死”车辆失去方向的稳定性。制动时制动转矩应迅速而稳定的增加，解除制动时，制动转矩应迅速消失。

（3）散热性良好。车辆频繁制动或下场破联讯制动时，将导致车辆的制动器温度过高，摩擦衬片磨损急剧增加，磨损系数急剧下降，制动转矩下降。因此选择耐高温，耐摩擦，摩擦系数稳定的材料和改善制动器的散热条件是设计者必须考虑的问题。

（4）操作轻便灵活。一般情况制动时，驾驶员施于脚踏板上的作用力不大于200牛到250牛；紧急制动时，施于脚踏板上的作用力不大于450牛；施于手动器手柄上的作用力不大于250到352牛。踏板行程不大于150mm到200mm，手动操动杆行程不大于200到250mm。

（5）避免自杀现象。当车辆转向或跳动时，制动系统不能自动刹车。

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（6）车辆制动时没有振动和噪声，制动系统结构简单，调整和维修方便，使用寿命长价格低廉等。

6.2 制动器的选择

6.2.1、 制动器的类型的选择

工程机械使用的制动器几乎都是摩擦式制动器，它是依靠固定元件与旋转元件表面之间的摩擦产生制动转矩而使工程机械减速或停车的。摩擦式制动器按其旋转元件的形状可分为鼓式和盘式两种。鼓式制动器又分为內张鼓式制动器和外束鼓式制动器，內张鼓式制动器又称为蹄式制动器；外张鼓式制动器又称带式制动器。盘式制动器又分为钳盘式制动器和全盘式制动器。按制动器的功用可分为行车制动器，紧急制动气和驻车制动器。

外束鼓式制动器的固定摩擦元件是刚度较小的摩擦制动带，旋转元件是钢式圆鼓，依靠制动带的内表面和制动鼓得外表面之间的摩擦产生制动转矩；内张鼓式制动器的固定元件摩擦元件是一对摩擦蹄片，旋转元件是固定在轮毂或是变速箱输出轴上的钢制圆鼓，依靠制动鼓的内摩擦表面和制动蹄片的外表面之间的摩擦产生制动转矩。內张鼓式制动器的形式很多，受力情况各不相同，如图6-1

（a）双向增力

（b）领从蹄式

（c）领从蹄式

（d）单项增力式

图 6—1

由于蹄式制动器用于中小型机械，所以选用蹄式制动器。

6.2.2、 蹄式制动器的主要参数确定

（1）、制动转矩

Mr

图6-1为车辆制动时地面制动力制动器制动力与地面附着力之间的关系. 在制动时若考虑车轮的运动为滚动与报死拖滑两种状况,当制动踏板力较小时，制动器的摩擦力矩不大，地面与轮胎之间的摩擦力即地面制动力，足以克服制动器摩擦力矩而使车轮滚动。显

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然，车轮滚动时的地面制动力就等于制动器制动力，且随踏板力增长成正比的增长（见图6—2）。

F? F? ?FXbmax?F? FXb?F?0

papa p

Fp 图6-2 制动过程中地面制动力，制

动器制动力及附着力的关系

但地面制动力是滑动摩擦的约束反力，它的值不能超过附着力，

即 Fxb?F??FZ?

或最大地面制动力FXBmax为 FXBmax?Fz?

当制动器踏板力FP或制动系液压力P上升到某一值（图6-2中为制动系液压力Pa）、地面制动力FXB达到附着力F?值时，车轮即保守不转而出现拖滑现象。制动系液压力

P?Pa时，制动器制动力F?由于制动器摩擦力矩的增长而仍按直线关系继续上升。但是，

若作用在车轮上的法向载荷为常数，地面制动力制动器制动力FXB达到附着力F?的值后就不再增加。

由此可见，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时有受地面附着条件的限制，所以只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。而图6—3为制动时制动蹄受力示意图

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4.2.1、偏转车轮转向

偏转前轮转向是一种最常用的转向方式，如图4-1所示。当采用偏转前轮转向时，前轮的转向半径大于后轮的转向半径，只要前外轮避过障碍物，后轮便可顺利避过。由于驾驶员的正视方向为前轮方向，另外，车辆的视野好于后视野，所以驾驶员需注意前外轮是否能够通过障碍物的问题，无需考虑后轮的通过问题，方便转向操作，故偏转前轮转向方式得以广泛采用。

4.2.2、偏转后轮转向

用偏转后轮转向示意图如图4-1（b）所示，后外轮的转向半径大于前外轮的转向半径，前外轮绕过了障碍物，后外轮不一定 能够通过。采用偏转后轮转向的多为工作装置在前端的车辆，这种车辆如果采用偏转前轮转向，不仅车轮的偏转角受到工作装置的限制，而且，由于工作装置靠近前轮，前桥负荷大，转向阻转矩大，从而导致转向功率增加。当采用偏转后轮转向时，可以解决上述部分矛盾，一般驾驶员多根据工作装置外缘通过障碍物的情况来估计后外轮的通过问题。

4.2.3、偏转全轮转向

偏转全轮转向亦称偏转前后轮转向，见图4-1（c），转向时前、后外轮的转向半径相等，宜于避让障碍物；后轮驶于前轮的车辙，滚动阻力小，机动性好。全轮转向的缺点是：既是转向轮又是驱动轮，结构复杂。偏转全轮转向方式适用于对机动性有特殊要求或机架特别长的车辆。

4.2.4、斜行（蟹行）转向

车轮斜行转向是偏转全轮转向的另一种形式，转向时前后轮的偏转方向相同。斜行转向的优点是：车辆能够从斜向靠近或离开作业面，给车辆的作业带来很大方便；当车辆在斜坡上工作时，能够提高横向稳定性；具有宽工作装置的车辆工作时，往往因为外界阻力不居中而导致车辆的行驶方向产生偏斜，采用斜行转向方式能够减少这种现象。其缺点是结构复杂。

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4.2.5、多桥偏转车轮转向

为了提高车辆的弯道行驶能力，主要是在公路上行驶，机重大、车体长的多桥轮胎式车辆采用偏转多桥车轮转向方式。

4.3、铰接转向

铰接转向示意图如图4-1[5]所示。转向油缸连接前、后车架，在车辆行驶过程中，通过液压油缸活塞杆的伸缩使前、后车架相对偏转实现转向。

a）偏转前轮转向 (b)偏转后轮转向 (c)偏转全轮转向

图4-1 轮胎式车辆转向示意图

4.3.1、铰接转向的优点

（1）工作装置在车架前端，驾驶员的视野很好，有利于迅速对准作业面，生产效率高，车辆转向时容易避让障碍物，机动性好。

（2）车轮对车架没有相对运动，便于采用低压宽基轮胎，提高车辆的附着能力和越野性能。

（3）铰接转向简化了转向机构，使得前后桥可以通用，公益性提高，互换性增强。 （4）最小转向半径小，转向半径范围大，转向机动灵活。

（5）前后车架在垂直平面内可以滚转，使车轮的接地能力加强，从而提高了车辆的通过性并减小了车架的扭转应力。

4.3.2、铰接转向的缺点：

（1）车辆的轴距较长，纵向通过半径加大，驶过土丘等凹凸不平路面时容易托底。

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（2）前驱动轮没有定位角，车辆的直线行驶性能较差。

改善铰接车辆直线行驶性能的措施：①在运输工况，切断对后桥的驱动，只有前轮驱动，使前车架拖着后车架行驶。②连接前后车架的铰销倾斜于水平面布置。档前、后车架的中心在两轴线之间时，铰销前倾布置，倾斜角??8。?10。，这将引起转向时车辆的重心抬高，从而使车轮产生自动回正的力。③当前、后车架的重心在两轴线之外时，铰销后倾布置使其产生自动回正的力，以保证车辆的直线行驶性能。 （3）转向横向稳定性较差。

4.4 铰接底盘转向系设计

铰接车辆转向是通过转向油缸使前后车架相对偏转来实现的，这种转向方式避免了转向轮相对车架偏转，可以采用低压宽基轮胎，同时，前后车架在水平面内可以相对转动，在垂直面内可以相对滚转，这一系列的特点给铰接车辆转向带来了很大优越性，因此铰接转向方式在转载机等工程局机械上得以广泛应用。

4.4.1、铰接转向运动分析

铰接车辆转向时，前、后轴上的两侧车轮各自保持平行，前、后轴线的交点O即为车辆的瞬时转向中心。由图8-17可得前外轮的转向半径为R1

R1=B/2?AO=B/2+AC/sin?=B/2+[(1-K)L+KLcos?]/sin? （4—1）

即 R1=B/2+[(1-K)L+KLcos?]/sin? （4—2） 式中：B为轮距；L为轴距；k为铰接点距前轴宇轴距的比值；?为转向角。 后外轮的转向半径为R2

R2=B/2+[(1-K)L+KLcos?]/sin? （4—3）

当K=1/2时，即车架铰接点位于前后轴中间时：

R1=R2=B/2+

L（1+cos?）2sin? （4—4）

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4.4.2、铰接点的布置

由转向半径公式可知，R1和R2的铰销位置K的函数。假设某装载机的轮距B=2m，轴距L=3m，最大转向角?max=45，当K在0和1范围内变化时，R1和R2之间的变化曲线如图4-2[6]所示。

图4-2 转向半径关系图

因此，当K小于0.5时，即铰销靠近前桥，前轮转向半径大于后轮转向半径；当K大于0.5时，即铰销靠近后桥，后翘装箱半径大于前桥装箱半径；当K等于0.5时，即铰销布置在前后桥的中点，此时前后车轮的转向半径相等。 在本设计中，已知R1?12m L?3100mm B?1400mm 则 K?B1400??0.45?0.5 L3100 由以上分析应采用铰销靠近前桥式的布置形式。 把数据代入式（4—1）计算可得 ： ??43?

4.4.3、铰接转向阻转矩

铰接式机械的原地转向运动，由于地面的附着情况和滚动阻力情况所决定，但规律相当复杂，影响的因素很多，如交接点相当于前后桥的位置，交接点的摩擦阻力，前后桥的轮压，前后桥是否脱开，转向油缸的布置形式以及地面条件等。实际转向过程是各种因素综合影响的结果。所以铰接式机械原地转向阻力矩的计算目前尚无完善的方法，通常借用

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偏转车轮转向的公式和根据实验推出的经验公式进行计算。其计算式为： Mz??G1B2?a2 （4—5） 4 式中：Mz——转向阻力矩，N?m；

? ——转向桥轴线至交接点的距离，m; ?——轮胎与地面间的综合摩擦因素; G1——转向桥载荷，N。

180?104?3?105N 式中各系数取 ??0.2m ??0.1 5 G1?6841N0?m 代入计算得 Mz=3.2?4.5、液压式动力转向油缸的计算 4.5.1、油缸内径的计算

转向油缸的作用力F可根据最大转向阻力矩Mz确定。这次采用的双油缸铰接式制动机构类似工程机械中常采用的一种机械转向机构——对顶曲柄机构。该机构与全液压转向系统结合后，结构紧凑，容易实现较大的偏转角。其示意图见图5—3[12]

图4—3 对顶曲柄机构示意图 1—转向节臂 2—连杆 3—转向油缸 具体到两缸系统中，气受力图4-4 [13]：

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