拖拉机转向系设计

拖拉机转向系设计（精选5篇）

拖拉机转向系设计 篇1

0 引言

轮式拖拉机的转向系, 是使车轮或机架偏转以实现转向的系统。转向传动机构将转向器输出的动力传递给转向节立轴或铰接的机架。转向系在拖拉机设计过程中, 占有非常重要的位置。

1 主要参数

1.1 各车轮转向时无侧滑的主要参数

保证拖拉机各车轮在转向时只有滚动而没有侧向滑动的首要条件必须符合下述关系 (图1) :

式中α—内侧导向轮偏转角 (°) ;

β—外侧导向轮偏转角 (°) ;

M—左、右转向节立轴中心线与地面交点的距离;

L—拖拉机轴距。

拖拉机转向半径R为:

1.2 转向梯形的主要参数

在转向系中, 转向拉杆和两根转向梯形臂及前轴组成转向梯形。转向梯形的作用是使两导向轮的偏转角尽可能符合 (1-1) 的需求。

转向梯形有前置、后置之分, 前置梯形的横拉杆、转向拉杆布置在前轴之前, 较易因碰撞而弯曲或损坏。另外, 由于前置梯形的梯形臂向外偏斜, 为了避免和导向轮相碰, 必须加大转向节立轴和导向轮之间的距离, 因而必然会增大转向阻力而使操纵费力。后置转向梯形没有这个缺点。转向梯形的基本参数是两转向节立轴间的距离M′、梯形摇臂长度m和直线行使时梯形臂和拖拉机纵向平面的夹角γ。M′主要取决于轮距的大小, 因此, 设计转向梯形时主要是选择合适的γ和m。转向梯形后置时的γ应符合下述关系:

2 参数的确定

2.1 整机设计时确定L及M参数值及特性曲线

以江苏-750H型高地隙宽轮距拖拉机为例 (图2) , 考虑到整机结构布置, 选择后置的转向梯形, 且第一次整机设计时L和M值为:

L=2 005 mm, M=2 280 mm。

用作图法求出内侧梯形臂偏转角为α时, 另一侧梯形臂的转角β′, α和β′也就是导向轮的内、外侧偏转角, 每隔5°取一个α值, 第一次设计时转向限位角为δ=63°, 此时拖拉机内侧导向轮的最大偏转角为35°, 通过公式 (1-1) 求出相对应的各个β′ (见表1) , 作图法画出相对应的理想特性曲线K0D (图3) 。图中过直线K0E的K0点作一斜线使其与K0E的夹角等于γ, 即K0D (K0D为理想的转向特性曲线) 。分别在A点和B点绘出α1、β1;α2、β2……, 得到交点K1、K2……, 将K1、K2这些点连接起来得到一条曲线, 称为转向梯形实际特性曲线。要求转向梯形的实际特性曲线K1K2K3……尽量和直线K0D相接近。

2.2 确定m及M′值和特性曲线

通过作图法比较, 实际特性曲线和理想特性曲线有所差异, 没有达到设计要求, 且存在侧向滑动现象。但由于江苏-750H型拖拉机的结构要求, 轴距L和左、右转向节立轴中心线与地面交点的距离M不能发生变化。通过分析, 增加转向摇臂的不同长度m, 得到不同的M′, 通过绘制不同的转向梯形理想特性曲线, 内侧导向轮的最大偏转角为25°。最终确定参数如表2。

通过夹角γ再次得出另一条转向梯形的理想特性曲线K0D′ (图3) , 而该条理想特性曲线与实际特性曲线较为接近, 符合《拖拉机设计手册》的要求。实际在农场试验过程中, 侧向滑动现象得到了很好的缓解。

2.3 转向特性曲线分析比较

首先, 从改进后的数据和曲线图可以看出, 外侧导向轮转角的实际特性曲线在0°~15°范围内与理论曲线比较接近。但从15°开始逐步增加, 实际曲线和理论曲线之间的差值越来越大, 而且始终是增大的趋势, 从理论上按转向时车轮无侧滑的要求, 该后置梯形应布置在0°~15°。

2.4 减小转向时的限位角

考虑到江苏-750H型高地隙宽轮距拖拉机的实际使用状况, 高地隙宽轮距拖拉机是一种变形拖拉机, 是适应于棉田播种覆膜和中耕、喷药等作业的特种拖拉机, 适合于种植面积较大、转弯比较便利的情况下作业。因此, 采取缩小拖拉机的转向角 (图3) , 增大拖拉机的转向半径 (见表2) , 可同时降低拖拉机内侧导向轮偏转角。通过农场试验及按公式 (1-2) 计算, 取得了合理的转向半径R (数值见表2) 。

3 结语

这里介绍的拖拉机已经批量生产, 并通过农场试验, 性能参数达到了设计要求, 转向系统操作方便、灵活, 解决了拖拉机的转向侧向滑动问题, 为特种拖拉机投入市场, 提供了很好技术改进思路。

摘要：通过转向梯形特性曲线的绘制、增加转向摇臂的长度及减小转向时的限位角, 解决了拖拉机在转向时存在的不正常侧向滑动。

关键词：转向,侧向滑动,拖拉机

参考文献

[1]机械电子工业部洛阳拖拉机研究所.拖拉机设计手册[M].北京:机械工业出版社, 1994 (8) .

[2]周一鸣.汽车拖拉机学底盘构造[M].北京:中国农业大学出版社, 2001 (1) .

[3]周孔亢.车辆理论基础[M].北京:兵器工业出版社, 2002 (10) .

拖拉机转向系设计 篇2

1.转向离合器与制动器的清洗

转向离合器或制动器有油打滑时, 用汽油或煤油进行清洗, 清洗的方法是:先放掉壳中沉积油;然后加入适量的汽油或煤油;机车直线行驶 (前进或倒退) , 不扳动操向杆, 运行3～5min后停车放掉清洗油液;随后再加入适合清洗油, 把操向杆拉到底, 再挂上排挡接合主离合器, 运行3～5min之后将发动机熄火, 放掉清洗油, 放松操纵杆, 凉干后即可使用。

2.转向离合器与制动器的维修

摩擦片烧损严重、碎裂、脱落, 应重新铆摩擦片;主动钢片、从动钢片翘曲应校平或更换;制动鼓磨损失圆或损伤可车削或镗削;制动带扭曲变形应校正或更换;弹簧折断或过软应更换。

二、转向系的故障

1.全液压转向器的常见故障

(1) 打方向盘沉重

故障原因:油液粘度大或低温时油液冷凝;安全阀失灵;进油管路封闭不严, 油泵吸空;油泵内漏严重或不泵油;转向器零件磨损严重等。

(2) 转向器不能控制转向

故障原因:连接杆与转子位置装错。

2.履带式拖拉机转向主要故障

(1) 拖拉机跑偏

故障原因:一侧转向离合器或制动器打滑。其具体原因有:调整不当;有油;弹簧过松或折断;摩擦片老化或烧蚀等。

(2) 拖拉机转向困难

故障原因:转向离合器或制动器分离不彻底。其主要原因有:调整不当;主、从动片总厚度超差;摩擦片脱落或主、从动片翘曲变形及制动器钢带不圆等。

3.制动系故障

(1) 刹车距离过长

故障原因:刹车力矩不足。其主要原因是:摩擦表面有油;踏板自由行程过大;制动鼓磨损严重;制动钢带变形等。

(2) 两侧车轮拖痕不一致

拖拉机转向系设计 篇3

农民在使用过程中经常会遇到液压转向方面的问题, 现将拖拉机液压转向的常见故障与排除方法总结如下:

一、转向沉重或转向盘转不动

1、故障原因

(1) 油箱缺油。

(2) 滤清器堵塞或回路中有空气。

(3) 液压泵内部泄漏严重或传动带领打滑。

(4) 安全阀泄漏、弹簧太软或调整不当。

(5) 动力缸或分配阀密封圈损坏。

2、诊断与排除

(1) 检查驱动液压泵的传动带是否打滑 (或检查驱动液压泵的传动齿轮有无损坏) 。

(2) 检查转向器、分配阀、液压泵、动力缸各油管接头有无渗漏。

(3) 检查油箱油液, 若发现油中不光泡沫时可能是油路中有空气。此时, 可架起前桥或拆下直拉杆, 启动发动机怠速运转。反复将转向盘从一个尽头转到另一个尽头, 使动力缸在全行程往复运动中排出空气。

(4) 检查液压泵、安全阀和动力缸是否良好。接上与规定油压相适应的压力表和开关, 打开开关, 转动转向盘到尽头, 启动发动机低速运转。这时看油压表读数是否达到规定值。若油压表读数达到规定值。说明液压泵良好, 故障在动力缸及分配阀;反之, 说明液压泵有问题。

二、快速转动转向盘时手感沉重

1、故障原因

(1) 油液中空气较多。

(2) 安全阀使用不良。

(3) 流量调节阀作用不良。

(4) 液压泵供油流量过小。

2、诊断与排除

(1) 首先应察看贮油罐中的油位以及油中是否有泡沫。如油液不足, 应补充;如油中有泡沫说明油路系统有空气进入, 应查明漏气处并加以排除, 然后排出油路中的空气。

(2) 检查液压泵的流量调节阀和安全阀。可卸下液压泵上的两阀, 清洗后, 放在弹簧试验机上进行检验, 或对旧弹簧与新弹簧进行比较。如果发现弹簧弹性减弱、自由长度变短等, 可酌情给予修理或更换。

(3) 当更换弹簧或调整后仍不能排除上述故障时, 说明故障不在两阀上, 可能是液压泵磨损, 必要时应更换液压泵。

三、左右转向手感不同

1、故障原因

(1) 分配阀的滑阀偏离中间位置, 或虽在中间位置但与阀体台肩的缝隙大小不一致。

(2) 滑阀内有脏物阻滞, 使左右移动时阻隔阻力不一样。

(3) 分配阀调整螺母调整不当。

2、诊断与排除

这种故障在一般情况下多为油液脏污所致, 可更换新油。如确认油液质量良好, 对可调式分配阀应重新调整;或拆开分配阀检查滑阀是否居中、台肩处是否有毛刺等, 必要时进行相应的修整。

四、拖拉机跑偏

1、故障原因

(1) 分配阀反作用弹簧损坏或太软使滑阀不能及时回位。

(2) 因油液脏污使滑阀运动阻滞。

(3) 由于滑阀与阀体台阶位置偏移, 使滑不在中间位置。

(4) 流量控制阀卡住, 使液压泵油量过大或油压管道布置不合理, 以致液压系统管道节流损失过大, 使动力缸左右腔压力差过大。

2、诊断与排除

首先应检查油液是否脏污。对于新车或大修后的机车来说未认真执行磨合后的换油规定, 油液往往是脏污的。对于使用较久的机车来说, 此故障可能是流量控制阀或阀反作用弹簧失效所致, 可在不启动发动机的情况下, 转动转向盘, 凭手感判断滑阀是否运动自如, 若有怀疑, 一般应拆卸检查。

五、转向时液压泵出现噪声

1、故障原因

(1) 液压泵中油面过低, 液压泵在工作时吸进空气。

(2) 滤油器滤网阻塞或油管阻塞。

(3) 各管路接头松动或油管破裂。

(4) 液压泵损坏或磨损严重。

2、诊断与排除

拖拉机转向系设计 篇4

自动转向控制是实现农业自动导航的关键环节,转向控制技术的研究对于实现精细农业和农业现代化具有重要意义[1]。目前,国内外研究农业机械自动转向控制的方法主要包括PID控制、模糊控制和最优控制等[2]。华南农业大学罗锡文等设计了基于PID的农业自动导航控制器,采用跨行地头转向控制方式,直线跟踪的最大误差小于0. 15m[3]。吴晓鹏等设计了带死区PD控制算法,实现拖拉机自动转向控制,其信号跟踪误差最大不超过1. 1°[4]。以上研究主要使用了PID控制算法,存在的问题是控制算法单一,通常只用位置传感器或者角速度传感器作为反馈信号。近年来,双闭环控制方法在农业自动导航上得到了应用。文献[5]介绍了双闭环PID控制算法在东方红拖拉机转向控制方面的应用,稳态工作下测试信号角度跟踪的平均误差值为0. 40°[5]。

本文在东方红- X804 拖拉机平台上设计电控液压转向系统。考虑到拖拉机实际田间作业过程具有多输入、非线性特点,控制内容应包括角度控制和角速率控制,对转向控制算法作相应改进。通过试验验证该系统的非线性特性,分析转角与油缸伸缩量的近似线性拟合关系,并测试转向控制系统。

1 东方红- X804 电控液压转向系统原理

1. 1 电控液压转向系统整体设计

东方红- X804 的原有转向系统结构如图1 所示。系统包括: 方向盘、转向轴、转向器、液压泵、油缸及油管等。转向类型为液压式助力转向,工作过程如下:发动机工作后,通过皮带轮传动驱动转向油泵转动,从而产生一定的油压力,液压油经过转向器阀芯加入油缸。当方向盘转动时,转向轴带动转向器阀芯转动而改变油液通路,使油缸活塞一侧与进油口接通,另一侧与进油口隔绝,并通过回油道流回油箱,实现转向加力[6]。

为实现导航系统的自动转向控制,在原机械式转向系统基础上并联一台由步进电机直接驱动的全液压转向器,执行机构包括电控液压阀、换挡电磁阀和溢流阀。系统工作过程如下: 当选择自动控制模式时,系统切换阀油路,由手动控制油路切换为自动控制油路。使用电控液压阀控制流量以调整转向速度,换向电磁阀控制油路切换以控制前轮转向,溢流阀作用是防止油压过载。由于省去中间传递部分,系统的转动惯量减小,从而大大降低了机械损失,电动机输出功率可以相应减小。

1. 2 电控液压转向系统的电路设计

转向系统硬件框图如图2 所示。其主要部分包括: 电源电路、换向阀驱动电路、比例阀驱动电路及SD卡存储电路等,测量单元使用角度传感器KMA199 和角速度传感器ADIS16300,上位机使用导航控制器AT91SAM9261。

IO． 上位机控制指令 IF． 向上位机反馈角度信息 ADC． 模拟 / 数字转换器 DAC． 数字 / 模拟转换器 SPI． 串行外设接口控制器 I / O． 输入输出口

下面介绍角度传感器KMA199、角速度传感器ADIS16300、CAN总线控制器以及主控芯片。

1) KMA199。KMA199 是一种非接触式的磁阻效应传感器,其基本原理: 当有磁场作用于传感器时,磁阻就会发生改变,根据磁阻值的变化由数学关系即可推算出转角大小[7]。该类型传感器不需要直接接触,避免了连杆装置在转动过程中由于摩擦、碰撞而引起的传感信号失效或者损坏。

2) ADIS16300。ADIS16300 是美国ADI公司生产的四自由度惯性检测系统,其内部集成了数字角速度传感器、三轴加速度传感器及温度传感器,上电后以采样频率819. 2SPS测量载体角速度和三轴加速度,同时提供横滚角和俯仰角计算值[8]。

3) CAN总线控制器。东方红拖拉机整体控制包括上位机、转向控制、油门控制、刹车控制及液压系统执行器控制、ADIS16300 节点通信等,考虑到组合导航系统设计要求和拖拉机工作过程,选用CAN通讯网络作为导航控制网络[9]。

4) 主控芯片LMS8962。LMS8962 是ARM7v7 架构的Cortex - M3 内核微处理器,具有运算能力强大、低功耗的特点,最高运算速度可达70MIPS[10]。从性能上看,LMS8962 可作为本文转向控制系统的主控芯片: ①使用片内外设ADC读取KMA199 角度测量值;高速SPI总线读取ADIS16300 测量的角速度值,以上数据保存在SD存储卡内。②CAN总线发送控制指令使液压执行机构动作,控制转向轮转角,达到目标控制角度。

1. 3 转向控制方法

采用双闭环控制方法,控制原理如图3 所示[11]。即以转向角度控制为外环的基础上,加入一个角速度控制的内环。外环是通过角度传感器测量KMA199转向轮实时转角θR与目标角度θT进行对比,由控制器1 实现角度控制; 内环是通过ADIS16300 内置的陀螺仪测量实时角速度ωR与目标角速度ωT进行对比,由控制器2 实现速度控制。加入内环控制的目的是使得转向车轮能较平稳地以较低速度到达目标位置。

2 转向系统模型的建立及系统辨识

2. 1 转向系统的传递函数推导

本文设计的电液控转向系统是通过一个三位四通液压电磁阀控制油路和流量,以该电磁阀为研究对象建立数学模型。对系统进行简化,主要部分包括油管、转向油缸、可移动活塞、油箱和转向轮,如图4 所示。设A为油缸活塞横截面积; pL为负载压降; Q是流入转向油缸的液压油量; y是转向油缸活塞移动距离。

李新平等研究的三位四通液压电磁阀的流量方程为[12]

其中,KQ为阀体处于稳态下的流量增益系数; x为阀芯开度; KJ为阀体处于稳态下的流量压力系数;pJ为外载荷的压力降。

根据流体力学连续性方程,可得三位四通阀的连续流量方程[13]

其中,Km为油缸的泄漏系数; V0为液压缸两边油腔的体积之和; β 为被压缩油液的体积弹性模数。

设B、m分别为活塞和负载的粘性阻尼系数、质量,Ff表示作用在活塞上的任意外负载力,则根据牛顿第二定律,平衡时上述变量满足以下的关系式,有

转向轮转角φ与油缸活塞位移y之间的关系为

其中,Kφ为转向角度系数。

对式( 4) 求一阶导数,则转向轮转向角速率 ω 与油缸活塞位移y之间的关系为

比例阀开度x与输入电流大小u之间的关系为

对式( 1) ~ 式( 6) 进行拉氏变换,有

先忽略任意外负载力Ff( s) 的作用,也就是将转向轮支撑悬空,不与地面接触,并且忽略机构的其他外力对转向轮的作用力。得到系统的开环增益如下,联解式( 7) ~ 式( 12) 得到角速度与输入量的传递函数为

联解式( 4) ~ 式( 11) 、式( 4) ~ 式( 13) 得到转向轮转角与输入量的传递函数为

简化式( 13) 、式( 14) 得到

联解式( 11) 、式( 13) 得到

其中

实际工作过程中,液压电磁阀存在动作延时的问题,同时考虑到转向轮的摩擦力、外部负载作用等因素,有必要对传递函数进行修正以确保系统执行的准确性[14]。本文在上述传递函数基础上添加一个系统延时环节,传递函数更新为

2. 2 基于Mat Lab的开环系统辨识

对系统进行辨识,首先通过开环阶跃响应的测试得到实验数据,输入的是比例阀控制电流的阶跃信号,输出的是转向控制系统的转向角速率。使用MatLab的系统辨识工具箱进行系统辨识[15]。

使用一个二阶惯性环节和一个延时环节来构建拖拉机电控液压转向系统的角速度环开环传递函数模型。根据推导的式( 17) 、式( 18) ,在模型建立时,使用一个二阶惯性环节加上一个系统的延时,得到系统传递函数的参数。经过计算,系统传递函数为

整理得到Kt= 0. 405 8; Kb= 6. 945 8; Kc= 3. 788 1。

3 试验结果与分析

3. 1 转角关系测试结果分析

1) 试验目的。对于建立的转向系统模型,需要验证油缸伸缩量与转向轮转角的关系。

2) 试验方法。使用美国福禄克公司( Fluke ) 生产的激光测距仪411D测量油缸伸缩量。Fluke 411D的详细性能参数[16]: 测量距离为0. 1 ~ 30m,测量准确度为 ± 0. 3mm,可间接测量,温度范围是0 ~ 40℃ 。

试验现场如图5 所示。测量起点1 和测量点2 分别是油缸、转向轮转轴上的固定点,油缸伸缩是在点3和点4 之间变化。由于转向轴与转向轮的相对位置不变,测量点2 与测量起点1 的距离变化反映了油缸伸缩量。因此,为实现较高的测量准确度,将Fluke 411D固定安装在油缸上,测量从点1 到点2 的距离。

3) 试验结果分析。多次测量记录转向角与对应的油缸伸缩长度,如表1 所示。将以上的测量值绘制成曲线,得到如图6 所示的原始数据曲线。

由表1 和图7 可知: 转向角大小与油缸伸缩长度之间总体上满足线性对应关系,但不属于严格意义上的一一对应。因此,以下对测量数据的转向角度θ 和油缸伸缩长度y进行线性拟合。

首先进行一阶拟合,有

代入测量值计算得: a = 2. 527 3,b = 322. 812 3。

由图6( a) 可知,拟合结果与测量值有较明显的差异,计算平均误差为

计算结果为error = 5. 5mm。此误差超出了精度范围,因此需要进一步拟合。

进行二阶线性拟合,则有

代入测量值计算得: a = - 0. 018 3,b = 2. 570 2,c =328.233 2

计算得到平均误差error = 0. 5mm; 当转向角在 ±5°范围内,error≤0. 1mm。因此,拟合结果与实际测量的有较高的吻合度,如图6( b) 所示。

3. 2 转向控制算法试验

1) 试验目的: 验证转向控制算法能有效地使转向执行机构按控制系统指令达到目标角度。

2) 试验方法: 上位机以10 Hz频率发送控制指令方波信号,该信号为5°或10°阶跃信号,通过CAN通讯网络向转向控制器传输控制指令,下位机的执行频率同样10Hz。运行本文设计的双闭环PID控制算法,观测控制信号追踪结果。图7 为一次典型方波跟踪试验结果,图7( a) 、( b) 分别给出了角度信号跟踪曲线、角度跟踪误差。

3) 试验结果分析如下: 从图7 ( a) 可以看出: 对于5°或10°阶跃信号,跟踪角度与方波信号有良好一致性,较好抑制了超调振荡现象。由图7( b) 可知: 角度跟踪值未达到稳态时,出现类似于三角波的较大误差曲线,说明有明显震荡; 当跟踪值达到稳态时,误差在0o附近波动,平均误差值为0. 40°,最大误差值0. 60°;最大跟踪时间1. 6s,最小跟踪时间1. 0s,平均跟踪时间为1. 3s。通过以上分析可知,稳态的振荡得到较好的抑制。

4 结论

通过试验验证和数据分析得到系统非线性特性的主要类型,系统属于饱和与死区共存的非线性类型。

对油缸伸缩长度与车轮转角的关系进行了测量和试验分析,得到转角和油缸的近似线性拟合关系,二阶线性拟合的效果较好。当转向角度较小时,拟合效果有较高的准确度,能够满足精准农业设备的作业要求。

摘要：为实现农业机械自动导航,在东方红-X804拖拉机平台上设计了电控液压转向系统。首先阐述了系统整体设计方案,介绍了系统的组成及工作原理;针对系统非线性特性,采用双闭环控制方法,解析了控制原理。同时,对该系统进行动态分析,推导建立了系统数学模型,使用Mat Lab工具箱进行系统辨识得到传递函数的参数。试验结果表明:系统属于存在不灵敏区的饱和非线性类型,转向角和油缸伸缩量之间呈现近似二阶线性拟合关系,双闭环转向控制方法有效提高了农业导航控制精度。

拖拉机转向系设计 篇5

1.1 转向器的选择

SX6150C是陕西欧舒特汽车股份有限公司开发的一款低地板三段焊接式半承载专用底盘。采用东风153盘式前桥,前桥承载能力为5.5t,内转角可以达到47°。为满足操纵轻便、转向灵敏的要求,本车采用了液压助力转向系统。通过比较,此次设计选用ZF公司的8098 957 112卧式动力转向器,速比为22.2-26.2:1,臂轴转角范围:±47°,承受力为8000kg的前桥负荷。

1.2 转向系的结构设计

该车为城市低地板二级踏步公交底盘,悬架为双推力杆空气悬挂,气囊减震,车桥由前桥、承载桥和驱动桥组成,承载桥和驱动桥之间用伊卡璐斯铰接盘连接,要求转向机构的设计必须满足轻便性和灵敏性,在设计时参考总布置的位置要求,因底盘车架离地高度较低,所以转向机的布置为俯卧式,如图1所示:

由图1可以看出,此转向机构的连接方式为转向管柱通过角转向器和角转向传动轴连接动力转向器,方向盘上的力以1:1的传动比输入到转向器的输入轴,再和转向器液压辅助力带动前桥实现转向。

转向器的安装位置是我方经过概算后设计的尺寸,必须满足空间合理以及转向机构杆系运动的协调。经过计算输出轴中心距离前轴中心线为950,距离汽车大梁左侧350,由此可以决定转向器支架的安装位置;再由俯视图中可以看出,转向摇臂和前桥转向节臂通过转向拉杆在水平面内做四连杆机构运动,选好转向器的高度保证摇臂上的球头销和节臂球头销和空气悬挂的运动方向一致,这样有利于悬架系统和转向系统共同工作的运动校核。

由于转向摇臂安装位置所限,我们选转向拉杆为折弯落差为55的V型拉杆,等效传递力的效率比较高,方向稳定。

由作图法知,转向摇臂和转向节臂通过转向拉杆在水平面内做四连杆运动,当摇臂向前摆38.5°时,前桥左转向,此时左轮内转角为35度;当摇臂向后摆36°时,前桥右转向,此时左轮外转角为28°,方向盘的总圈数为4.9圈。

1.3 最小转弯直径计算

由作图法可以求出最小转弯直径,见图2,前悬为2185mm,前桥和承载轴之间距离为4700mm,铰接盘中心距离承载轴1950mm,承载轴和驱动桥之间距离为5500mm,当三根桥都绕同一个瞬心转向时,此时通道圆的半径为11203mm,满足通道圆直径不大于25m的要求。

当前桥转向达到最大时,此时铰接盘所摆的角度为41°,而伊卡璐斯铰接盘厂家所要求的最大角度为48°,所以当方向盘圈数达到最大圈4.9圈时,前桥的转向角也到最大时,所有转向机构都在要求的范围内,且转弯半径9978mm,也满足转弯直径小于24m的要求。

2. 转向系统的性能匹配

2.1 转向系与空气悬挂的运动干涉校核

由图3知道,转向节臂上球头销中心和上推力杆在气囊座的支点以及下推力杆在气囊座的支点所围成的三角形固定不变,整体做上下摆动,由此用作图法作出转向节臂球头销中心的两条轨迹的偏差,向上取动挠度fd为60mm的水平线,向下取静挠度fc为80mm的水平线,和这两条偏差的轨迹分别相交,它们所截取的距离分别为2.98mm和2.954mm,即轨迹偏差数值都满足在10的范围内,符合转向拉杆和悬挂运动校核的要求。

2.2 转向管路的参数匹配

转向油路的组成部分有:转向油罐,转向助力油泵,转向管路,动力转向机,接头附件。其中最关键的是动力转向油泵的选择,它的性能参数决定整车在运行时是否有转向沉重或转向发飘等不利因素。

由于ZF 8098 957 112是卧式转向机,所要求的回路中的油液压力比较大,达到160 bar,在其内部带有自动泄压阀,保证转向机在上下运动时顺畅,压力稳定。转向效率为90%的情况下可以产生6097Nm的扭矩,完全满足转向前桥产生的阻力距。

由于流量要求为16L/min-25L/min,选择助力油泵的流量应该在此范围内,流量过大会造成转向机活塞运动过快,使司机产生方向盘发飘的感觉;流量过小又会使转向产生迟滞,方向盘手感差。我这次选的油泵是秦川发展生产的6100AAA-3407010的助力泵,排量为16-20ml/r,压力为137 bar,控制流量在16L/min,对比参数,可以确定泵的流量在转向器的要求范围内;ZF规定油泵压力可以在±20 bar,以防止产生压力共振,压力太大会使转向机内部产生泄露,压力太小又会使转向沉重,所以油泵压力必须满足转向机范围,在不影响转向机的性能下选择,可以看出6100AAA-3407010转向油泵符合转向机的选择条件。

3. 结语

SX6150C是低地板公交用车,通过以上的设计和选型过程,此底盘的转向系统是布置合理的,而其性能参数匹配也是准确的,客户通过跑路试和现实城市工况中的表现对此底盘的转向系设计也是给予认可的。

摘要：以SX6150C客车为例,介绍低地板铰接公交车转向系统的结构设计和性能匹配。

关键词：低地板铰接,转向系统,结构设计和性能匹配

参考文献

[1]刘惟信.汽车设计[M]北京清华大学出版社,2001