8-4双转向系统设计计算书0206

8*4双前轴转向系统设计校核第一部分 8*4自卸汽车的双转向系统校核根据4048D/QX3340自卸汽车底盘（欧四）设计任务书及客户的要求，伊朗4048D欧四自卸汽车底盘为双转向前桥，转向系统采用循环球液压助力转向系统，第二转向前桥采用液压缸助力，一、二桥轴距为1950mm。转向桥初步采用陕西汉德车桥生产的曼系列7.5吨盘式制动前轴，具体参数见表1；转向垂臂初步选用中国重汽豪沃A7双转向系统，具体尺寸见图1；转向器采用ZF公司生产的图号为8098.957.111的转向器，转向油泵采用ZF公司生产的图号为7077.955.636的叶片泵；转向油罐采用株洲湘火炬生产的产品。表1 曼系列7.5吨盘式制动前桥主销中心距主销内倾角轮距车轮安装距额定载荷制动器前束车辆外倾角主销后倾角转向梯形臂转向梯形底角17925206923917500盘式22.50-211.5255.773.4图1重汽豪沃A7双转向系统布置图 一、对一、二桥转向运动干涉进行校核根据转向系统的布置，用作图法分别作出转向节臂球销中心A点绕摆动中心O和转向垂臂下端球销中心的运动轨迹圆弧JJ、KK，测量在板簧动、静挠度范围内的最大误差值，从以上结果可以看出一、二桥的转向节臂轨迹误差都在10mm以内，符合要求。二、分别计算出一、二桥的内外转角关系1、根据作图可得出两主销中心线延长线到地面交点之间的距离K=1879.52、校核梯形臂的长度根据经验，梯形臂长度m一般取（0.110.15）K故m=（0.110.15）*K=（0.110.15）*1879.5=206.75281.93m=255.7是符合要求的3、初步选择梯形底角0根据式tg0=(4*L)/(3*K),可以得出一桥梯形底角0为77.5，二桥梯形底角为72.3根据计算出的梯形底角与实际车桥的梯形底角有较大的差异，建议采用作图法或计算的方法进行校核。4、校核梯形底角a、用作图法作出第一桥梯形底角为77时，内外转角关系 图2b、用作图法作出第二桥梯形底角为72时，内外转角关系 图3c、根据第一、二桥内外转角的关系分别作出一、二桥转向梯形的实际特性曲线 图4由以上曲线可以看出：转向梯形的实际特性曲线在030范围内比较接近理论转向梯形特性曲线。d、用同样的方法作出转向梯形底角为73.4时一、二桥转向梯形实际特性曲线 图5由以上曲线可以看出：当梯形底角采用73.4时，第一、二桥转向梯形的实际特性曲线在030范围内与理论转向梯形特性曲线偏离较大。根据以上分析可以得出：第一、二桥的转向梯形底角不能满足要求，建议将第二桥的转向梯形底角更改为72，第一桥的转向梯形底角根据供应商的现有梯形臂将梯形底角加大到75.5。5、以上步骤a、b采用作图的方法得出内外转角的关系，也可以根据以下公式计算得出内外转角的关系。转向桥的主销中心距M，转向梯形臂为m，转向梯形底角为0，设转向桥的内转角为，求外转角。（1）、根据上述已知条件进行作图如下：图6（2）、如图所示，=A1O1O2-A1O1O2=A1O1O2-0 A1O1O2=A1O1 A2+ A2O1O2（3）、在A2O1O2中，根据三角函数关系可知根据已知条件O1O2=M，O2 A2= O2 A2=m, O1O2 A2 = O1O2 A2- A2O2 A2=0-所以可以得出如下：（4）、在A1O1 A2中，根据三角函数关系可得出在A1O1 C1中，根据图中所示，A1 A1= O1O2- O1C1-C2O2，C2O2= O1C1根据已知条件O1O2=M，O1 A1= O1 A1=m，可以求得A1 A1=M-2mcos0根据=A1O1O2-0 =A1O1 A2+ A2O1O2-0，可得出 式1第一桥的梯形底角取77，第二桥的梯形底角取73.4时的内外转角关系表2一桥（梯形底角77）二桥（梯形底角73.4）内转角1外转角1内转角2外转角21.00 1.00 1.00 0.99 5.00 4.89 5.00 4.86 10.00 9.58 10.00 9.46 15.00 14.06 15.00 13.79 20.00 18.33 20.00 17.85 25.00 22.37 25.00 21.63 30.00 26.16 30.00 25.12 35.00 29.67 35.00 28.27 三、计算一、二桥之间的转角关系根据转向系统布置，可以作出如下理想的一、二桥转向关系简图 图7由以上图可以得出式2L1=1950+3750+1350/2=6375L2=3750+1350/2=4425根据以上条件可以得出一、二桥的转角关系如下：表3 一桥二桥2/12/1内转角1外转角1内转角2外转角21.000 0.996 0.694 0.691 0.694 0.694 5.000 4.894 3.475 3.408 0.695 0.696 10.000 9.581 6.978 6.711 0.698 0.700 15.000 14.062 10.536 9.933 0.702 0.706 20.000 18.328 14.178 13.094 0.709 0.714 25.000 22.367 17.935 16.206 0.717 0.725 30.000 26.157 21.838 19.276 0.728 0.737 35.000 29.671 25.921 22.299 0.741 0.752 在025范围内，2/12/10.7四、计算转向垂臂对应的转角关系1、一桥内转角与转向垂臂的摆角关系将图1中重汽豪沃A7双转向中一桥转向系统模型进行简化，如下图在上图所示中，根据布置情况，已知S1=993，O1A=R1=262.8，O2B=R2=260，S1=981，O2B=h2=344.2，O1O1=h1=296.8在图中作出BA=B1A1=B1A1，A、B、B1分别为A、B、B1在ZX面的投影，1=A1O1B1-O1O1B1+2.62根据图中的对应关系，可以得出B1B1A1B1B1A1，A1B1=A1B1BB1=SIN1*O2B1B1B1=O2B-O2B1*COS1在直角O1O1B1中，O1O1B1 =atg（O1B1/ O1O1）=atg（S1-O2B* SIN1）/O1O1= atg（S1-R2* SIN1）/h1在直角ABB中，BA=(BB)2+(BA)21/2在直角A1B1B1中，A1B1=(B1A1)2-(B1B1)21/2在直角ABA中，AB=(AB)2+(AA)21/2=(BB)2+(BA)2+(O1O1-O1O1*COS2.62)21/2在A1O1B1中，cosA1O1B1 =(O1A1）2+(O1B1)2-(A1B1)2/(2*O1A1*O1B1)cosA1O1B1 =(O1A1）2+(O1B1)2-(B1A1)2+(B1B1)2 /(2*O1A1*O1B1)cosA1O1B1 =(O1A1)2+(O1B1)2-(BB)2+(BA)2+(O1O1-O1A*COS2.62)2 +(B1B1)2 /(2*O1A1*O1B1)= R12+(S1-R2*sin1)2+h12-(h2-R2)2-S12-(h1-R1*COS2.62)2+(h2-R2* COS1)2 /2*R1*(S1-R2*sin1)2+h121/21=A1O1B1-O1O1B1+2.62=arcosR12+(S1-R2*sin1)2+h12-(h2-R2)2-S12-(h1-R1*COS2.62)2+(h2-R2* COS1)2 /2*R1*(S1-R2*sin1)2+h121/2- atg（S1-R2* SIN1）/h1+2.622、一桥外转角与转向垂臂的摆角关系将图1中重汽豪沃A7双转向中一桥转向系统模型进行简化，如下图在上图所示中，根据布置情况，已知S1=993，O1A=R1=262.8，O2B=R2=260，S1=981，O2B=h2=344.2，O1O1=h1=296.8在图中作出BA=B2A2=B2A2，A、B、B2分别为A、B、B2在ZX面的投影，1=O1O1B2-A2O1B2-2.62根据图中的对应关系，可以得出B2B2A2B2B2A2，A2B2=A2B2BB2=SIN1*O2B2B2B2=O2B-O2B1*COS1在直角O1O1B2中，O1O1B2 =atg（O1B2/ O1O1）=atg（S1+O2B* SIN1）/O1O1= atg（S1+R2* SIN1）/h1在直角ABB中，BA=(BB)2+(BA)21/2在直角A2B2B2中，A2B2=(B2A2)2-(B2B2)21/2在直角ABA中，AB=(AB)2+(AA)21/2=(BB)2+(BA)2+(O1O1-O1O1*COS2.62)21/2在A2O1B2中，cosA2O1B2 =(O1A2）2+(O1B2)2-(A2B2)2/(2*O1A2*O1B2)cosA2O1B2 =(O1A2）2+(O1B2)2-(B2A2)2+(B2B2)2 /(2*O1A1*O1B1)cosA1O1B1 =(O1A2)2+(O1B2)2-(BB)2+(BA)2+(O1O1-O1A*COS2.62)2 +(B2B2)2 /(2*O1A2*O1B2)= R12+(S1+R2*sin1)2+h12-(h2-R2)2-S12-(h1-R1*COS2.62)2+(h2-R2* COS1)2 /2*R1*(S1+R2*sin1)2+h121/21=O1O1B2-A2O1B2-2.62= atg（S1+R2* SIN1）/h1-a rcosR12+(S1+R2*sin1)2+h12-(h2-R2)2-S12-(h1-R1*COS2.62)2+(h2-R2* COS1)2 /2*R1*(S1+R2*sin1)2+h121/2 -2.623、二桥内转角与转向垂臂的关系将图1中重汽豪沃A7双转向中二桥转向系统模型进行简化，如下图在上图所示中，根据布置情况，已知S2=700，O3C=R3=341，O4D=R4=260，O4D=h2=270，O1O1=h1=364.8在图中作出DC=D1C1=D1C1，D、D1分别为D、D1在ZX面的投影，2=C1O3D1-O3O3D1根据图中的对应关系，可以得出D1D1C1D1D1C1，C1D1=C1D1DD1=SIN2*O4D1D1D1=O4D-O4D1*COS2在直角O3O3D1中，O3O3D1 =atg（O3D1/ O3O3）=atg（S2-O4D1* SIN1）/O3O3= atg（S2-R4* SIN1）/h1在直角O3DD中，DO3=(DD)2+(DO3)21/2在直角DO3C中，CD=(DO3)2+(CO3)21/2在直角D1D1C1中，C1D1=(D1C1)2-(D1D1)21/2C1D1=(DO3)2+(CO3)2 -(D1D1)21/2= C1D1 在C1O3D1中，C1O3D1=arcos(O3C12+O3D12-C1D12)/(2*O3C1*O3D)= arcos(R32+O3D12+O3O32-C1D12)/(2*R3*O3D1)= arcos(R32+(S2-O4D1*sin2)2+h12-C1D12)/(2*R3*O3D1)= arcosR32+(S2-R4*sin2)2+h12-(DO3)2+(CO3)2 -(D1D1)2/2*R3*(S2-R4*sin2)2+h121/2= arcosR32+(S2-R4*sin2)2+h12-(DD)2+(DO3)2+( h1-R3)2 -(h2-R4*cos2)2/2*R3*(S2-R4*sin2)2+h121/2= arcosR32+(S2-R4*sin2)2+h12-(h2-R4)2+S2 2+( h1-R3)2 -(h2-R4*cos2)2/2*R3*(S2-R4*sin2)2+h121/22=C1O3D1-O3O3D1= arcosR32+(S2-R4*sin2)2+h12-(h2-R4)2+S2 2+( h1-R3)2 -(h2-R4*cos2)2/2*R3*(S2-R4*sin2)2+h121/2- atg（S2-R4* SIN1）/h15、二桥外转角与转向垂臂的关系参考二桥内转角与转向垂臂的关系公式可以推导出二桥外转角与转向垂臂的关系式如下：2=atg（S2+R4* SIN1）/h1 -arcosR32+(S2+R4*sin2)2+h12-(h2-R4)2+S2 2+( h1-R3)2 -(h2-R4*cos2)2/2*R3*(S2+R4*sin2)2+h121/26、根据以上公式可以算出M3840D一、二桥内外转角与垂臂摆角关系见下表M3840D一、二桥内外转角与垂臂摆角的关系一桥二桥内转角垂臂摆角外转角垂臂摆角内转角垂臂摆角外转角垂臂摆角1.000.991.000.990.690.420.690.532.001.981.981.971.390.961.381.053.002.972.962.952.081.492.061.574.003.953.933.922.782.022.742.095.004.934.894.893.482.553.412.606.005.905.855.854.173.084.083.117.006.886.796.804.873.614.743.628.007.857.737.765.574.145.404.129.008.818.668.706.274.686.064.6210.009.789.589.646.985.216.715.1211.0010.7410.4910.587.685.757.365.6212.0011.6911.4011.518.396.288.016.1213.0012.6512.2912.439.106.828.656.6114.0013.6013.1813.359.827.369.297.1015.0014.5414.0614.2610.547.909.937.5916.0015.4814.9315.1711.268.4410.578.0717.0016.4215.7916.0711.988.9811.208.5618.0017.3516.6516.9712.719.5311.849.0419.0018.2817.4917.8613.4410.0712.479.5220.0019.2118.3318.7514.1810.6213.0910.0021.0020.1319.1519.6314.9211.1713.7210.4822.0021.0419.9720.5115.6711.7214.3410.9623.0021.9520.7821.3816.4212.2814.9711.4324.0022.8521.5822.2417.1712.8315.5911.9125.0023.7522.3723.1017.9413.3916.2112.3826.0024.6423.1523.9518.7013.9516.8212.8527.0025.5223.9124.8019.4814.5217.4413.3228.0026.4024.6725.6420.2615.0818.0513.7929.0027.2725.4226.4821.0415.6518.6714.2630.0028.1326.1627.3121.8416.2219.2814.7231.0028.9826.8828.1322.6416.7919.8815.1932.0029.8327.6028.9423.4517.3720.4915.6533.0030.6628.3029.7524.2617.9421.1016.1134.0031.4928.9930.5525.0918.5221.7016.5735.0032.3129.6731.3425.9219.1022.3017.0336.0033.1130.3432.1326.7619.6822.9017.4937.0033.9130.9932.9027.6120.2723.4917.9438.0034.7031.6333.6728.4720.8524.0918.4039.0035.4732.2634.4329.3421.4424.6818.8540.0036.2332.8835.1830.2222.0325.2619.2941.0036.9833.4835.9231.1122.6225.8519.7442.0037.7234.0636.6532.0023.2126.4220.1843.0038.4434.6337.3732.9123.8027.0020.6244.0039.1535.1938.0833.8324.3927.5721.0645.0039.8435.7338.7734.7724.9828.1321.49五、利用作图法校核过渡垂臂的尺寸1、根据重汽现有的垂臂尺寸计算第二垂臂四杆机构的过渡垂臂长度在以上所示图中，O1、O2、O3分别为第一垂臂、过渡垂臂、第二垂臂的旋转中心，O1E、O2F、O3G分别为第一垂臂、第一垂臂四杆机构过渡垂臂、第二垂臂的长度，求第二垂臂四杆机构的过渡垂臂长度。根据计算，第一桥左转15时，第一垂臂转动14.54，如图中EO1E1，以EF为半径，过E1点作圆与圆2交于F1点，FO2F1=13.12为第一桥左转15时过渡垂臂所转的转角；第一桥左转15时，第二桥转10.54，第二垂臂转动7.90，如图中HO3H1。假设将四杆机构图形FO2O3H刚化，并绕O2点旋转13.12，如四边形F1O2O3H1，连接H1H1，则第二垂臂拉杆的中心必然在H1H1的垂直平分线GG上，为了避免拉杆间的运动干涉及考虑垂臂毛坯的利用，可以将过渡拉杆2的球销中心选取在O2F与GG的交点，在图中测量出第二垂臂四杆机构的过渡垂臂长度O2G为121.6。同样的方法可以得出第一桥（左轮）左转20、25，（右轮）右转15、20、25时第二垂臂四杆机构的过渡垂臂长度O2G分别为126.4、126.7，123.5、125.1、127.2。根据计算，O2G取20，25时的平均值126mm。2、在O2G取126mm时，用作图法校核第二垂臂的摆角如上图所示，取GO2G1=13.12,过G1点以GH为半径作圆与圆3交于H1，则HO3H3就是第二垂臂的摆角。根据此方法可以分别求出第二垂臂在第一桥（左轮）左转15、20、25，（右轮）右转15、20、25时的摆角，其值分别为8.27、10.70、13.50,7.68、9.96、12.10，与上述计算出的第二垂臂理想摆角的差值为+0.37、+0.08、+0.11，+0.09，-0.04，-0.28根据以上分析，O2G取126是合理的。第二部分 8*4载货汽车的双转向系统校核根据4048C载货汽车底盘（欧四）设计任务书及客户的要求，伊朗4048C欧四载货车底盘为双转向前桥，转向系统采用循环球液压助力转向系统，第二转向前桥采用液压缸助力，一、二桥轴距为1950mm。转向桥初步采用安徽华强车桥生产的STR列7.5吨盘式制动前轴，具体参数见表1；转向垂臂初步选用中国重汽豪沃A7双转向系统，具体尺寸见图1；转向器采用ZF公司生产的图号为8098.957.111的转向器，转向油泵采用ZF公司生产的图号为7077.955.636的叶片泵；转向油罐采用株洲湘火炬生产的产品。表1 STR系列7.5吨盘式制动前桥主销中心距主销内倾角轮距车轮安装距额定载荷制动器前束车辆外倾角主销后倾角转向梯形臂转向梯形底角17853205423767500盘式22.50-211.522272.8图1重汽豪沃A7双转向系统布置图一、计算出一、二桥内外转角与垂臂摆角关系按照第一部分M3840D自卸汽车双转向前桥的设计计算方法，可以计算出M3840C载货车一、二桥内外转角与垂臂摆角关系（见表2）M3840C一、二桥内外转角与垂臂摆角关系一桥二桥内转角垂臂摆角外转角垂臂摆角内转角垂臂摆角外转角垂臂摆角1.00 0.99 1.00 0.99 0.73 0.44 0.72 0.55 2.00 1.98 1.98 1.97 1.45 1.00 1.44 1.10 3.00 2.97 2.96 2.95 2.18 1.56 2.16 1.64 4.00 3.95 3.93 3.92 2.91 2.11 2.87 2.18 5.00 4.93 4.89 4.88 3.64 2.67 3.57 2.72 6.00 5.90 5.84 5.84 4.37 3.23 4.27 3.25 7.00 6.88 6.79 6.80 5.10 3.79 4.97 3.78 8.00 7.85 7.72 7.75 5.83 4.35 5.66 4.30 9.00 8.81 8.65 8.69 6.56 4.92 6.35 4.83 10.00 9.78 9.57 9.63 7.30 5.48 7.04 5.35 11.00 10.74 10.48 10.57 8.04 6.05 7.72 5.86 12.00 11.69 11.39 11.50 8.78 6.61 8.40 6.38 13.00 12.65 12.29 12.42 9.52 7.18 9.08 6.89 14.00 13.60 13.18 13.35 10.26 7.75 9.76 7.39 15.00 14.54 14.06 14.27 11.01 8.33 10.43 7.90 16.00 15.48 14.94 15.18 11.76 8.90 11.10 8.40 17.00 16.42 15.81 16.09 12.52 9.48 11.77 8.90 18.00 17.35 16.68 17.01 13.28 10.06 12.43 9.40 19.00 18.28 17.54 17.91 14.04 10.64 13.10 9.90 20.00 19.21 18.39 18.82 14.81 11.22 13.76 10.39 21.00 20.13 19.24 19.73 15.58 11.81 14.42 10.89 22.00 21.04 20.08 20.63 16.35 12.40 15.08 11.38 23.00 21.95 20.92 21.53 17.13 12.99 15.73 11.87 24.00 22.85 21.76 22.44 17.92 13.58 16.39 12.35 25.00 23.75 22.58 23.34 18.71 14.17 17.04 12.84 26.00 24.64 23.41 24.24 19.51 14.77 17.69 13.32 27.00 25.52 24.23 25.15 20.31 15.37 18.34 13.80 28.00 26.40 25.04 26.05 21.12 15.97 18.98 14.28 29.00 27.27 25.85 26.96 21.93 16.58 19.63 14.76 30.00 28.13 26.66 27.87 22.75 17.19 20.27 15.23 31.00 28.98 27.46 28.79 23.58 17.80 20.91 15.70 32.00 29.83 28.26 29.70 24.41 18.41 21.55 16.18 33.00 30.66 29.06 30.63 25.25 19.02 22.19 16.65 34.00 31.49 29.85 31.55 26.10 19.64 22.82 17.11 35.00 32.31 30.64 32.49 26.96 20.26 23.46 17.58 36.00 33.11 31.43 33.43 27.82 20.88 24.09 18.04 37.00 33.91 32.22 34.38 28.69 21.50 24.71 18.50 38.00 34.70 33.00