底盘第七、八章.doc

第七章 轮式底盘转向系第八章作用：操纵底盘的行驶方向，使机械保持稳定地的直线行驶，或灵活地改变行驶方向。第一节 轮式机械转向系的基本要求、分类及组成一、基本要求：（1）有正确的运动规律：转向时各车轮必须作纯滚动而无侧向滑动，否则将会增加转向阻力，加速轮胎磨损。只有当所有车轮的轴线在转向过程中都交于一点时，各车轮才能作纯滚动，此瞬时速度中心就称为转向中心。显然两轮偏转角度不等，且内外轮偏转角度应满足下列关系：（2）具有较小的转向半径：机动性好，所需场地小。（3）工作可靠，提高安全性；转向系对轮式车辆行驶安全性关系极大，其零件应有足够的强度、刚度和寿命。（4）操纵轻便：转向时，作用在转向盘L的操纵力要小。（5）转向灵敏：转向盘转动的圈数不宜过多，以保证转向灵敏。为了同时满足操纵轻便和转向灵敏的要求，由转向盘至转向轮间的传动比应选择合理。转向盘处于中间位置时，其空行程不允许起过15200。（6）结构合理，调整应尽量少而简单。二、转向系的分类、按转向方式分：（1）偏转车轮式：1）偏转前轮转向：是一种常见的转向方式。其前轮转向半径大于后轮转向半径，行驶时，驾驶员易于用前轮来估计避开障碍物，有利于安全行驶。一般车辆都采用这种转向方式。2）偏转后轮转向：对于在车轮前方装有工作机构的机械，若用前轮转向，转向轮的偏转角受到影响，转向阻力矩增加。采用偏转后轮转向方式，便可解决上述矛盾。其缺点是后轮转向半径大于前轮转向半径，这样驾驶员不能按偏转前轮转向方式来估计避开障碍物和掌握行驶方向。3）偏转前后轮转向：其优点是：转向半径小、机动性好，前后轮转向半径相同，容易避让障碍物；转向前后轮轨迹相向，减少了后轮的行驶阻力。但是结构复杂。（2）铰接式：工程机械作业时，要求较大的牵引力，因此希望全轮驱动以充分利用机器的全部附着质量。由于偏转驱动桥上车轮转向结构比较复杂，故目前全轮驱动的工程机械趋向来用铰接式转向。它的车架不是一个整体，而是用垂直铰销把前后两部分车架铰接在一起。利用转向器和液压油缸使前后车架发生相对运动来达到转向目的。优点：转向半径小、机动性强、作业效率高，结构简单，制造方便。缺点：转向稳定性差；转向后不能自动回正；保持直线行驶的能力差。2、按操纵方式：机械式、机械-液压助力式三、转向系的组成及其工作原理1、偏转车轮式：分为转向机构和转向传动装置。（1）转向机构：方向盘、转向轴、传动副，合称转向器。（2）转向传动装置：转向梯形（转向梯形臂、转向横拉杆、前轴）、传动杆件（转向垂臂、转向直拉杆、转向节臂）。工作过程：方向盘转动，通过转向器将力放大后传递给传动杆件，使一侧转向节转动，同时通过转向梯形带动另一侧转向节转动，使两侧车轮偏转。2、铰接式转向系：车架由前后两部分组成，通过垂直销轴连接，通过前后车架的相互摆动实现转向。（1）组成：转向器、转向加力器（两个转向油缸、转向阀、油泵和油箱）（2）工作过程：转向器将力传递给转向阀，转向阀使一侧油缸伸出，一侧油缸缩进，使前车架相对后车架偏摆一个角度，机械转向。（3）要求：随动作用（偏摆的角度应与方向盘的转角成比例）。通过反馈件、摇臂及转向器的传动副实现。第二节 转向器的类型与结构一、功用：将方向盘上的作用力及转角以一定的传动比（力传动比、角传动比）及方向（正、反）传递到转向连杆系统。转向器的角传动比：i=/二、要求：1、一定的传动比，转向轻便灵活。2、具有较高的正传动效率，操纵方便。3、适当的逆传动效率，方向盘有路感。4、结构简单、可靠，调整保养方便。三、类型：1、循环球式；2、球面蜗杆滚轮式；3、曲柄指销式。四、循环球式1、组成：两级传动副（蜗杆-螺母、齿条-齿扇）、轴承、壳体。2、调整：齿条与齿扇间的间隙。方法为利用调整螺栓。五、转向器的可逆性：转向器按传递可逆程度还可分为可逆式、不可逆式和极限可逆式。1、不可逆式： 当转向螺旋角小于或等于摩擦角时，由于螺纹的自锁作用，作用力只能由方向盘传到转向器摇臂，但作用在转向垂臂上的地面冲击作用力就不能传给方向盘。当地面上的冲击传到螺旋副处，由于其逆传动效率等于零或小于零，即逆传动无功输出，这种转向器称不可逆式。2、可逆式转向器： 转向器的螺旋角大于摩擦角时，正传动的效率比较高，且逆传动的效率大于0。这说明这类转向器作逆传动是可能的，即逆传动可输出部分功。这种转向器称可逆式转向器。3、极限可逆式转向器：=； 为任意小的正数。当螺杆的螺旋角略大于摩擦角时，作用力很容易从方向盘传到转向垂臂上去，而车轮受到地面冲击，由于传动副在逆传动时摩擦损失较大，传到方向盘上的力就明显减小。从而防止了“打手现象”，驾驶员又具有“路感”，同时作用在车轮上的稳定力矩亦能使车轮和方向盘自动回正。但这种转向器效率较可逆式低，在平坦的地面上不如可逆式的转向器轻便。六、蜗杆-曲柄销式1、类型：单销式、双销式2、组成：传动副（锥形销、蜗杆）、曲柄、轴承、壳体。3、调整：（1）锥形销轴承预紧力。垫片；（2）蜗杆轴承预紧力。垫片；（3）锥形销与蜗杆的啮合间隙。调整螺钉七、球面蜗杆-滚轮式1、组成：球面蜗杆、滚轮、滚轮轴、转向垂臂轴等。2、调整：（1）蜗杆轴承预紧力。垫片；（2）滚轮与蜗杆的啮合间隙。调 整螺钉第三节 机械式转向传动装置一、转向垂臂二、转向直拉杆三、转向横拉杆第四节 动力转向系统一、分类：1、按使用动力分：气力式，液压式；2、液压式按液压动力形式又分为：液压助力式，全液压式（1）液压助力式：转向时转动方向盘的力不再是直接迫使车轮或车架偏转的力，只是转动助力器分配阀的力，偏转车轮或车架的力则是由动力油缸提供。当助力系统失效时，可通过机械的方式进行转向。（2）全液压式：取消了传统的转向器，全部靠液压传动系统来实现机械转向，若发动机熄火或转向液压泵失效，可靠手动油泵供给液压油仍可实现转向。（3）液压式按液流的型式又分为：1）常流式：中位开式系统。机械不转向时系统内液压油是低压，分配阀在中间位置时油路畅通，从液压泵排出的油经分配阀的间隙和回油管回油箱，一直处于常流状态。特点：结构简单，油泵寿命长，泄漏少，消耗功率少，多用。2）常压式：有蓄能器积蓄液压能，液压泵排出的高压油储存在蓄能器中，达到一定压力后，油泵自动卸载而空转，机械不转向时系统内工作油液是高压，转向阀是关闭的。特点：可使用较小的转向油泵，在油泵不运转时还可保持一定的转向能力。二、常流式液压动力转向系统：1、基本组成部分：（1）动力源供能部分：供给驱动力如油泵。（2）工作部分：执行机构如转向动力油缸。（3）控制机构部分：控制供能装置与工作部分之间油液的流动，如转向控制阀。2、结构及工作原理：（1）不转向时，车轮直线行驶，此时油泵输送出的油，经转向滑阀后流回油箱，为常流式，油泵的负荷很小，只需克服管路中的阻力。（2）转向时，螺杆和转向轴装成一体，转向滑阀经两个推力轴承装在其中，由于转向阻力大，转向垂臂和转向螺母保持不动。因而转向螺杆就必然相对螺母作轴向位移，位移的方向取决于转向盘的转动方向。此时油路发生变化。压力油经转向滑阀后不直接流回油箱，而流入转向油缸的相应腔内，推动活塞移动，再通过直拉杆使转向轮或车架偏转。达到车轮转向目的。（3）反馈：在转向轮转动的同时，转向螺母随同活塞产生相反的轴向移动，并在转向轮转过与转向盘转角成一定比例的角度后，使转向滑阀回到中间位置。如果需要继续转向，则应继续转动转向盘。阀芯的位移使转向油缸产生位移，而转向油缸的位移又反过来消除阀芯的位移，这种过程称为反馈。反馈过程保证了转向轮的偏转角度与转向盘的转动角度保持随动关系，由此转向滑阀又称随动阀。（4）当动力转向系统失效时，动力转向不但不能使转向轻便，反面增加了转向阻力。为了减少这种阻力在阀中的进油道和回油道之间装有单向阀，在正常的情况下，进油道的油压为高压，回油道则为低压，单向阀在弹簧和油压差的作用下处于关闭状态，两油道不通。在油泵失效后转向时，进油道变为低压，而回油道却有一定的压力(由于转向油缸的活塞起泵油作用)。进、回油道的压力差使单向阀打开，两油道相通，油便从转向缸的一腔流入另一腔，这就减小了转向阻力（5）反作用阀靠滑阀中间的一端，在转向过程中总是充满压力油，而压力油的油压又和转向阻力成正比。在转向时要反作用阀移动，除了克服弹簧力外，还必须克服这个力，从而使驾驶员感觉到与转向阻力成比例的阻力路感。（6）溢流阀的作用是限制进入系统的流量，当发动机转速过高，流量超过某一定数值时，计量量孔前后的压差亦增加到一定数值，迫使柱塞向上，多余的油便经溢流阀返回油箱，使转向速度不会有过大的变化。三、液压动力转向系统的各种形式：1、分开式：转向器、控制阀及转向油缸分开布置；可选用标准转向器、控制阀及转向油缸。2、整体式：转向器、控制阀、转向油缸三者组成一体；三者作成一体，零件总数少，结构紧凑，动作迅速稳定，性能好。但不能选用标准转向器，通用性差，制造工作量大，对制造精度要求高。3、半整体式：转向器单独分开，控制阀与转向油缸组成助力器；可选用标准转向器，控制阀与转向油缸固定在一起，阀体上的孔道直接作为油路，极短，可避免油路过长导致不稳定振动，组合灵活。4、转向器与控制阀组合成一体，转向油缸分开布置。四、ZL50装载机的液压转向系：为铰接式结构，由转向油缸、转向油泵，转向分配阀和油管等其它附件，转向分配阀与转向器制成一体，转向动力油缸单独布置。转向器为循环球式，转向阀由滑阀、阀体、柱塞及柱塞弹簧等组成。1、工作原理：（）通过蜗杆的转动使滑阀移动，实现阀位的变换，以实现左右转向。（）通过齿扇的转动实现随动作用。（）利用柱塞和柱塞弹簧保持滑阀的中立位置。2、ZL50装载机的动力转向器（1）组成：单向阀，主阀、先导阀、组合阀体（单向阀体、主阀体、先导阀体）等。（2）工作原理：1）不转向时：滑阀处于中位，转向盘及反馈杠不动，由油泵送来的油液，经油道、穿过缝隙反向折回，再经油道流回油箱。这时，因为没有外载，仅油路沿程阻力损失，所以消耗功率不大，与此同时，转向油缸由于滑阀有0.5mm的覆盖量而处于封闭状态，则机械直线行驶。2）当机械右转向时，右转转向盘螺杆顺时地旋转，滑阀随之下行，改变了各油道的位置；油道和、和接通，被封闭，这样，从油泵送来的压力油经和进入上油缸的大腔，下油缸的小腔，从面推动活塞移动，使机械转向；而处于两缸另一腔的相应低压油，则经油道和流回油箱，实现了机械的向右转弯。3）反馈与随动：转向时反馈杆又驱驶螺杆上行，于是滑阀又处于“中间”位置，如果继续转动转向盘，滑阀(即转向盘)与反馈杆的“随动”关系将继续下去，直到右转极限位置为止。第八章 轮式机械制动系第一节 概述一、制动系的作用：控制机械的减速度，实现停车制动。二、制动原理：组成：制动器、制动传动装置基本原理：制动鼓8与车轮相连，它随车轮一起旋转，制动分泵6和两个支承销12是固定在底板ll上，底板与车桥相连。两个弧形制动蹄10的下端安装在支承销12上，在蹄的外圆面上装有非金属的摩擦片9，制动分泵6用油管与制动总泵4相连通。制动时踩下踏板1，活塞3在椎杆2的作用下，使总泵4中产生高压油。经油管5推动分泵6中的两个活塞使制动蹄10绕支承销12旋转而向外张开，将摩擦片9紧压在制动鼓8上产生摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反，试图“抱死”车轮不让其旋转。由于车轮与地面间有附着作用，车轮对地面产生一个向前的切向力，同时地面给车轮一个反作用力，阻止车轮向前运动，称其为制动力，制动力越大则车的减速度也越大。当松开踏板1时，在复位弹簧的作用下，使两制动蹄回位，摩擦力矩消失，则制动力也随之消失，制动解除。三、制动系的要求（1）具有足够的制动能力，工作可靠。制动器在一定的外形尺寸下，充分利用传力和助力机构传来的力，产生尽可能大的制动力矩，以确保行车安全。（2）制动时，保持操纵性和方向稳定性。（3）制动平稳，制动滞后时间短。（4）制动能力的热稳定性好。制动器的摩擦片材料应具有较大的抗衰退性和较大的摩擦系数且耐磨性好。（5）操纵轻便，调整维修方便。（6）制动器在结构上具有良好的散热性以确保制动的稳定和安全，应避免自行制动。四、制动系的类型1、按制动工况分为：行车制动、驻车制动2、按制动能源分为：人力制动 、动力制动、助力制动3、按驱动机构方式分为：机械式制动系、液压式制动系、气压式制动系、电磁式制动系、复合式制动系。4、按耗散机械能量的方式：摩擦式、液力式、电磁式。其中摩擦式制动器最为常用，又可分为：蹄式、盘式、带式第二节 蹄式制动器一、蹄式制动器的基本类型：1、组成：制动蹄、制动鼓、驱动机构2、基本类型：按促动装置可分为：（1）轮缸式制动器以液压油缸作为制动蹄的促动装置，也称分泵式制动器。（2）凸轮式制动器以凸轮促动制功蹄。（3）楔式制动器以楔斜面促动制动蹄。3、轮缸式蹄式制动器：（1）简单非平衡式：1）结构：2）工作原理：3）增势作用：当制动鼓逆时针旋转时，左制动蹄在活塞推力P的作用下推开制动蹄1和制动蹄6，使之绕各自支承旋转到紧压在制动鼓8上，旋转着的制动鼓即对两制动蹄分别作用着微元法向反力的等效合力N1和N2以及相应的微元切向反力的等效合力F1和F2，由于F1对左蹄支承产生力矩的方向与其促动力P产生的制动力矩方向相同，故F1使左蹄增加了制动力矩，而右蹄正好相反。其F2对右蹄支承产生的力矩与促动力P对右蹄产生的制动力矩方向相反，即减小了右蹄的制动力矩，所以把左蹄称为增势蹄，而把右蹄称为减势蹄。当制动鼓反转时，左蹄成为减势蹄，而右蹄成为增势蹄。由于在相同促动力下而左、右蹄的等效合力N1与N2不等，故称这样的制动器为非平衡式制动器。但前进与倒退制动时制动效能相同，故称之为对称。（2）差级分泵非平衡式制动器前进时，可减少附加力矩，但后退时制动效能降低。3、平衡式制动器（1）非对称简单平衡式（单向平衡式）正转时，两蹄均为增势蹄，制动效果显著。反转时，两蹄均为减势蹄，制动效能低。（2）对称平衡式（双向平衡式）（1）主要由两个双活塞轮缸、两个无固定端制动蹄组成。各制动蹄可根据车轮的旋转方向自动确定活动端和固定端。（2）特点：车轮正反转制动效能相同，两蹄磨损均匀，无附加载荷，但结构复杂。（3）自动增力式（1）类型：单向自动增力式、双向自动增力式（2）单向自动增力式只有一个单向油缸和一个支承销。特点：制动效能较好。但两蹄磨损不等，且制动不够平顺。（3）双向自动增力式制动效能最好。（4）定轴凸轮式制动器：利用凸轮的转动驱动制动蹄分开。应用于气压驱动机构。（5）楔式制动器：是液压促动楔式制动器。为非平衡式制动器，制动分泵2、左右制动蹄6都安装在制动底板4上，底板4是固定在车桥上的。制动鼓7是固连在车轮上，随车轮一起转动。制动时，压力油推动滚轮下行，在楔形槽的斜面的作用下，实现制动。解除制动时，压力油卸压；在活塞复位弹簧17和制功蹄复位弹簧1的作用下，各部件回位，制动解除。二、蹄式制动器的构造1、简单非平衡式（1）966D装载机车轮制动器1）构造：制动鼓固定在车轮轮毂上，制动底板固定在车桥轮缘上，制动蹄支撑在底板上的偏心支承销上，其上铆有摩擦衬片，制动分泵固装在底板上。2）工作过程：油液 活塞压缩弹簧-滚轮推动柱塞、调整套、调节螺钉-使制动蹄绕支承销转动-压靠制动鼓。实现制动。3）维护调整：制动器间隙：摩擦片与制动鼓之间的间隙。设定值由制造厂规定。过小：不易保证彻底解除制动。过大：踏板自由行程过长，制动滞后。该制动器的间隙调整为自动调整。2、CLT型铲运机前制动器：（1）结构：（2）工作原理：（3）制动间隙的调整：3、ZL35装载机蹄式制动器（1）基本结构：制动蹄、制动底板、制动鼓、偏心支承销、双活塞制动分泵。（2）调整：制动器间隙的调整。1）要求：合适、上大下小。2）调整位置：上部，转动调整凸轮。下部，转动偏心支承销4、平衡式蹄式制动器（ZL50装载机蹄式制动器）（1）基本结构：制动蹄、制动鼓、制动底板、两个制动分泵。（2）制动器间隙的调整：通过调整拨轮装置调整。5、自动增力式蹄式制动器6、凸轮驱动式蹄式制动器（966D装载机手制动器）（1）位置：变速箱与前驱动桥之间。（2）作用：停车制动、紧急制动。（3）工作过程：不制动时，制动气室内由压缩气体，使制动器处于解除位置。制动时，快速放气阀迅速排除制动气室中的压缩气体，凸轮在制动气室中弹簧的作用下转动，开始制动。（）制动器间隙的调整：）活动端：制动摇臂中的蜗轮-蜗杆机构转动凸轮。）固定端：偏心支承销。第三节 盘式制动器的结构及类型一、类型：盘式制动器是以旋转圆盘的两端面作为摩擦面来进行制动的，根据制动件的结构可分为钳盘式和全盘式制动器。、全盘式：摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘，其结构原理与摩擦离合器相似。、钳盘式：制动件就像一把钳子，是一对或几对面积不大装有摩擦片的制动块，这些制动块及其驱动、压紧机构都装在夹钳形的支架上，统称为制动钳，从两侧钳住制动盘，从而产生制动力矩。钳盘式制动器又可分为固定钳盘式和浮动钳盘式两类。二、固定钳盘式制动器1、组成：制动盘、夹钳（钳体、分泵、制动块等）2、工作原理：压力油-分泵-活塞及制动块移动，压向制动盘，产生制动。三、浮式钳盘式制动器1、组成：制动夹钳、螺钉销、制动分泵等。2、制动时：活塞-内制动摩擦片压制动盘-使整个制动钳移动-使外制动块也压到制动盘。产生制动。3、特点：结构简单，制动不够平顺。4、制动器间隙的调整：对于钳盘式制动器，制动与不制动实际引起制动钳和活塞的运动量非常小，制动力解除时，活塞相对制动钳的回位，是靠密封圈来完成的。制动时，活塞密封圈变形弯曲。解除制动时，密封圈变形复原拉回活塞和衬片。如果摩擦衬片磨损，则活塞在液压力的作用下，将向外多移出一段距离压制动盘，而回位量不变。这是由于密封圈复原变形量不变。这样，可始终保持摩擦片与制动盘的间隙不变，即有自动调整间隙功能。四、全盘式制动器特点： 全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘，其结构原理与摩擦离合器相似。组成：转动盘、固定盘、液压制动分泵。分泵的自动调节作用；第四节 带式制动器带式制动器的制动元件是一条外束于制动鼓的带状结构物。称为制动带。为了保证制动强度和解除制动时带与鼓的分离间隙，制动带一般都是由薄钢片制成，并在其上铆有摩擦衬片，以增加其摩擦力和耐磨性。由于带式制动器结构简单、布置容易，所以它常用于驻车制动器、履带式机械的转向制动器以及挖掘机和起重机上。1、分类：带式制动器根据给制动带加力的型式不同，可分为：单端拉紧式、双端拉紧式和浮动式。2、单端拉紧式：铆有摩擦衬片的制动带包在制动鼓上，一端为固定端，而另一端为操纵端，后者连接在操纵杆的O1点；操纵杆以中间为支点，通过上端的扳动，从而使旋转的制动鼓得以制动。当制动鼓顺时针旋转而制动时，显然右端的固定端为紧边，左端的操纵端为松边；当制动鼓反时针旋转制动时，情况恰好相反，固定端成为松边，而操纵端反成为紧边。由此可见，在操纵力相同的条件下，前者较后产生的制动力矩大。3、双端拉紧式：两边都是操纵边，这样，无论制动鼓正转或反转，其制动力矩相等。4、浮动式：这种结构，无论制动鼓正转或反转，固定端总是制动带的紧边、而操纵端也总是制动带的松边。因此，制动力矩大而且相等，所以在履带式机械上得到广泛应用。第九章 轮式机械行走系第一节 功用与组成：一、功用：支持整机的重量与载荷，并保证机械行驶和进行各种作业。二、组成：车架、车桥、悬架、车轮。车架通过悬架连接车桥，车轮安装在车桥的两端。第二节 车架车架是全机的骨架。全机的零、部件都直接或间接地安装在它上面。车架受力复杂，工作中各种力以及行驶与作业中的冲击，最后都传到车架上。因此，必须具有足够的强度和刚度，才能保证整机的正常工作。车架的结构形状必须满足整机布置和整机性能的要求。基本类型：1、整体式：通常用于车速较高的施工机械与车辆；在车速很低的施工机械(压路机)上，整体车架也得到广泛应用。2、铰接式：铰接式车架由于其转弯半径小，前、后桥通用，工作装置容易对准工作面等优点，在压实机械和铲土运输机械中得到了广泛的应用。铰接式车架由前后车架组成。后车架和前车架用上下两个铰销连成一体，前后车架以铰销为铰点形成“折腰”。前车架通过相应的销座装有动臂、动臂油缸、转斗油缸等。后车架的各相应支点则固定有发动机、变矩器、变速箱、驾驶室等零部件。铰接点的形式：销套式、球铰式、锥柱轴承式第三节 车桥类型：驱动桥、转向桥、转向驱动桥、支承桥一、转向桥组成：前梁、主销、转向节基本结构：主销与前梁固装在一起，转向节通过轴承与主销铰接。二、转向轮定位：转向轮通常不与地面垂直，而是略向外倾，其前端略向内收拢；转向节主销也不是垂直安装在前轴上，而