第十一章、轮式工程机械行走系

第十章轮式工程机械行驶系主要讲授内容2、机架(铰接式车架的铰点设计)3、悬架4、转向桥的车轮定位1、通过性的主要几何参数5、车轮和轮胎行驶系组成：车架，悬架，车桥，车轮。功用：承重，传力，吸收振动和缓和冲击。第一节通过性的主要几何参数概念：工程机械底盘上各种部件的外形轮廓与地面之间形成的几何关系。作用：直接影响着车辆越过障碍物的能力。内容：1.最小离地间隙h;2.接近角α和离去角β;3.纵向通过半径ρ1;4.横向通过半径ρ2;5.最大涉水深度h1。设计时：类比选择第二节机架功用：支撑、连接机械的各总成，以使其保持相对正确的位置，承受载荷。设计要求：1.满足整机布置的要求。2.足够的强度和刚度3.质量小。行走式类型：整体式、铰接式。一整体式机架整体式车架一般由两根纵梁和若干根横梁采用铆接或焊接的方法连接成坚固的框架。特点：结构紧凑、稳定性好、零部件布置方便，采用弹性悬架后可实现高速行驶，但采用转向驱动桥时，结构复杂。广泛用于各种自行式机械。二铰接式车架铰接式车架由两段（或两段以上）采用销轴铰接的方法连接成车架。具有更好的操纵灵活性，转向机构简单，容易实现全桥驱动；但前后桥之间的构件连接困难，高速运动稳定性差。用于：大驱动力、全桥驱动或长度大、转向灵活的机械。总体布置时，应该首先考虑将铰点布置在前后桥的中间。稳定性好，前后车架的转弯半径相等，采用全桥驱动时也能有效防止转向时传动系的功率循环。铰点布置应首先满足机器的作业性能。布置铰点时，也要考虑结构的可能性和维修的方便性。三铰接式车架的铰点设计1.铰点的位置铰点布置在两车桥的中间偏前铰点布置在靠近后桥的位置2.铰销的结构设计1）铰销处的受力分析则有Y=R1－GS1加大铰销的长度可以减小其受力，因此实际设计应该尽量加大长度，也可以将销轴设计为两段。设GS1R12）铰销的结构整体式铰销（中小型压路机YZZ8）十字轴式铰销（CA25压路机）十字轴式铰销第三节轮胎式工程机械的悬架功用：连接车架与车桥（车轮）并传递作用力，弹性悬架还可以缓和、衰减振动与冲击。类型：可分为刚性悬架和弹性悬架两种。一刚性悬架各车轮轴刚性的固定在车架上结构简单紧凑。当机器行驶于凸凹不平的地面时只能通过轮胎和车架的弹性变形来适应，无法保证车轮受力均匀稳定。不能用于大型机械和高速机械。行驶速度较小的机械上用1、刚性悬架2、摆动桥车桥与车架铰接，能够相互摆动。摆动桥应选取对工作装置影响较小的车桥。前桥摆动后桥摆动摆动销轴在副车架上摆动销轴在驱动桥壳上整体式机架的压路机（从动滚为摆动桥）摆动桥布置在机架铰点附近铰接式压路机二弹性悬架组成弹性元件：传递垂直载荷，缓和车轮冲击。导向装置：决定车轮相对车架的运动特性，同时传递作用力。减振装置：衰减地面不平引起的车架和车桥间的振动。分类：根据弹性元件的不同，可分为钢板弹簧悬架，油气弹簧悬架等。钢板弹簧悬架由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起组成一根近似等强度的弹性梁。钢板弹簧在载荷下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架振动衰减，起到减振作用。油气弹簧悬架以气体为弹性介质，以油液作为中间介质来传力和衰减振动。具有尺寸短、质量小的优点。三液压悬架用于轮胎较多的工程机械或机架高度需要经常调整的机械。第四节转向桥的车轮定位为了保持车辆直线行驶的稳定性、转向的轻便性、减小轮胎和机件的磨损，转向轮、转向节和前轴三者之间与车架必须保持一定的相对位置，这种按一定相对位置安装转向轮的过程称为转向轮定位。正确的转向轮定位应做到：可使车辆直线行驶稳定而且不摆动，转向时方向盘上的作用力不大，转向后方向盘具有自动回正作用，轮胎与地面间不打滑以减少油耗，延长轮胎使用寿命。转向节主销不是垂直安装在前轴上，而是上端略向后和向内倾斜；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。转向轮定位包括：主销后倾、主销内倾、车轮外倾及车轮前束。转向桥1．主销后倾概念：车辆纵向平面内,主销上端略向后倾斜。作用：保持车辆直线行驶的稳定性，并力图使转弯后的转向轮自动回正。后倾角越大，车速越高，转向轮的稳定性越强，但角度过大会导致方向盘沉重，一般小于3°。采用钢板弹簧悬挂的机器，主销后倾一般是通过改变钢板弹簧前后悬挂点的高度来实现的。2．主销内倾概念：车辆的横向平面内，主销上端略向内倾斜。作用：使转向操纵轻便，使转向轮自动回正。内倾角越大，车架抬起越高，自动回正作用越显著，但转向费力，轮胎磨损加剧。一般5°～8°。内倾角是由转向轴制造时使主销孔轴线上端向内倾斜而获得。转向阻力矩计算转向阻力矩Mz与转向桥负荷、轮胎结构和气压、前轮定位、地面状况等许多因素有关，因此精确计算转向阻力矩有困难。转向系统的设计是按照原地转向阻力矩进行的。1.雷索夫推荐公式2.塔布莱克推荐公式主销后倾VS主销内倾共同点：使车轮转向后自动回正，保持车辆直线行驶的稳定性。区别：主销后倾的回正作用靠离心力产生，与车速有关，适于高速车辆。主销内倾的回正作用靠车辆本身重力，与车速无关，适于低速车辆。3．转向轮外倾概念：车轮旋转平面上方略向外倾斜。作用：提高转向轮工作的安全性和操纵的轻便性。外倾角大虽然对安全和操纵有利，但角度过大会使轮胎横向偏磨增加，油耗增多，为1°左右。外倾角是通过转向节轴颈相对于水平面向下倾斜而得到的。4．转向轮前束概念：在通过车轮轴线而与地面平行的平面内，两车轮前端略向内束缚。作用：消除车辆行驶过程中因车轮外倾而使两转向轮前端向外张开的影响。转向轮前束可通过改变横拉杆长度来调整，为0～12mm。第五节车轮和轮胎主要功用：①支承机械重量及工作装置的垂直负荷；②吸收和缓和车辆行驶时受到的路面冲击和振动；③保证轮胎与路面之间具有良好附着性能；④保证车辆正常转向行驶的同时，通过轮胎产生自动回正力矩，使机器保持直线行驶。一、车轮介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转组件。由轮毂、轮辐、轮辋组成。轮辐分辐板式和辐条式。轮辋分平式、半深式、深式。平式轮辋（大尺寸、较硬的轮胎）斜底平式轮辋半深式轮辋（小尺寸、弹性较大轮胎）深式轮辋不同类型的轮辋二、轮胎轮胎充气轮胎实心轮胎1.充气轮胎1)充气轮胎的分类A．按气体密封方式分为：有内胎轮胎，无内胎轮胎；B．按使用车辆的类别分：汽车轮胎、工程机械轮胎、工业车辆轮胎、农业机械轮胎、摩托车轮胎等；C．按胎面花纹分为：公路花纹轮胎、越野花纹轮胎、混合花纹轮胎、特种花纹轮胎等；D．按胎体结构(帘线布置)分为：斜交轮胎、子午线轮胎、带束斜交轮胎；E．按帘线材料分为：钢丝轮胎、人造纤维轮胎、棉帘线轮胎等；F．按充气压力分为：高压轮胎（充气压力≥0.55MPa）、低压轮胎（充气压力≥0.20～0.55MPa）、超低压轮胎（充气压力＜0.20MPa）。胎冠胎冠胎肩胎肩胎侧胎侧胎圈胎圈缓冲层缓冲层帘布层帘布层胎冠：轮胎与地面的接触部分，影响轮胎的附着性能。帘布层：外胎的骨架和承载基础，决定轮胎的承载能力。公路花纹轮胎适于铺装的硬路面上使用。花纹密、浅，滚动阻力小。越野花纹轮胎适于坏路面、无路地带的越野汽车；矿山、水利、建筑工地的工程机械。花纹深、宽，牵引力大，脱泥特性好。斜交轮胎带束斜交轮胎子午线轮胎3）轮胎规格的标记和代号世界各国均规定在胎侧表面印有用凸字注明的标记，其内容有：注册商标和产地(或厂名)，尺寸规格标记，结构特征(帘线结构、材料、有无内胎、断面系列等代号)，额定负荷(或载荷指数、层级)及相应气压，速度级别代号，设计轮辋规格及其他有关标记(例有向花纹的滚动方向等)。我国按轮胎断面宽B、轮辋名义直径D进行标记。斜交轮胎以“B-D”形式标记，子午线轮胎则在B、D间加进子午线轮胎的代号R，以“BRD”形式标记。例如我国中型载货汽车常用的轮胎9.00-20，9.00R20，其中B、D的单位均为英寸。4）轮胎的选用轮胎的承载能力与规格、帘布层数、充气压力、行驶速度等有关。充气压力确定后，各种帘布层数的轮胎承载能力相同，帘布层数较多的轮胎允许有较高的充气压力，也就有较强的承载能力，但行驶时的平顺性较差。高速车辆的充气压力应该低一些，低速机械的充气压力可以适当提高。由于发热等原因，行驶速度低时轮胎的承载能力高，行驶速度高时轮胎的承载能力低。高速车辆应该选用尺寸较大的轮胎，低速机械的轮胎尺寸可以小一些。2.实心轮胎用于低速高负荷的行走式机械，分为粘结式和非粘结式。1.简述通过性的主要几何参数概念及其影响。2.简述铰接式装载机铰点的设计特点。3.铰接式车架的铰点位置如何设计，铰销的一般采用什么结构？4.一般选工程机械的哪个桥作摆动桥？5.简述主销后倾的含义和作用，并说明为什么有些工程机械不设主销后倾。思考题：