1、叉車轉向系統叉車轉向系統SteeringSystemofForkliftTruck叉車轉向系統2010.10.第一節叉車轉向系統概述11.1 叉車轉向系統的定義、作用及叉車轉向的特點11.2 與整車機動性有關的主要考核指標11.3 叉車轉向系統的要求41.4 叉車轉向系統的組成41.5 叉車轉向系統的類型5第二節全液壓轉向系統82.1 全液壓轉向系統的工作原理82.2 全液壓轉向系統的組成82.3 轉向器的工作原理12第三節叉車轉向原理123.1 叉車轉向原理123.2 車輛轉向方式143.3 叉車在行駛中轉向的基本條件16第四節轉向橋174.1 叉車轉向橋概述174.1.1 叉車轉向橋的類型

2、174.1.2 橫置油缸轉向橋的構造204.1.3 叉車轉向橋的作用224.2 1-1.8t焊接轉向橋結構234.3 轉向橋安裝及車輪定位型式274.3.1 轉向橋的安裝方式27叉車轉向系統4.3.2 轉向輪的定位274.3.3 叉車轉向輪的定位方式30第五節叉車轉向系統的設計325.1 轉向系統的設計方法325.2 橫置油缸式轉向梯形的優化設計345.2.1 轉向梯形的類型345.2.2 曲柄滑塊式轉向梯形的優化設計.365.3 轉向傳動機構的設計計算385.3.1 轉向阻力矩的計算385.3.2 轉向傳動機構的受力計算415.4 轉向橋的設計計算435.4.1 轉向橋的受力分析435.4.

3、2 轉向橋強度計算445.5 衡量叉車轉向操縱輕便性的主要指標465.5.1 方向盤最大作用力確定465.5.2 方向盤回轉圈數475.6 全液壓轉向器的詵擇47第六節叉車轉向系統的試驗496.1轉向性能試驗496.1 轉向橋的疲勞試驗526.1.1 轉向橋體疲勞試驗臺簡介526.1.2 轉向橋體的疲勞試驗536.3整車強化試驗55第七節轉向系統的安裝調試及維護保養55叉車轉向系統7.1 轉向橋安裝注意事項557.2 轉向橋的調整567.3 轉向系統的維護保養57第八節轉向系統的主要故障及排除598.1 轉向系統重裝后檢查598.2 轉向系統故障排除598.3 叉車的蛇行現象59iii叉車轉向

4、系統第一節叉車轉向系統概述叉車主要用于貨場倉庫的裝卸或短途運輸，工作場地較小，轉向頻繁，常需要原地轉向。因此，叉車對轉向要求比其他車輛更高，轉向要求輕快靈活，轉彎半徑小，機動性能好。1.1 叉車轉向系統的定義、作用及叉車轉向的特點1 .轉向系統的定義：車輛轉向系統是用來對轉向車輪或較接車架的方位（正中位置或左、右偏轉位置）和偏轉角度實行操縱控制的全套機構，它保證駕駛員對車輛行駛方向的控制。駕駛員可以根據作業的需要、行駛的條件和環境，或者保持車輛平穩地直線行駛，或者靈活地改變行駛方向和曲線行駛。2 .叉車轉向系統的作用：改變叉車的行駛方向保持叉車直線行駛。3 .叉車轉向特點：后輪（橋）轉向輕快靈

5、活轉彎半徑小機動性能好1.2 與整車機動性有關的主要考核指標1、最小外側轉彎半徑W:叉車空載運行狀態，轉向輪轉到最大轉角后，叉車車體最外側的回轉半徑Wmin1SinamaxWmin2(S02S1W=Min(Wmin1,Wmin2),B_-式中s0=r內+3S產LCL一叉車軸叉車轉向系統距；amax一外輪最大偏轉角；C一轉向主銷至車體最外側的水平距離。圖i-i叉車最小轉彎半徑簡圖最小內側轉彎半徑（r內）：1-1.5t100mm1.8t95mm22.5t160mm3-3.5t200mm5-10t200mm注：最小外側轉彎半徑是決定叉車機動性能（在最小面積內轉彎的能力）的主要參數。在不做特殊說明時，

6、叉車的最小轉彎半徑就是指最小外側轉彎半徑。車體外側距轉彎中心最遠的地方，通常在叉車尾部平衡重處（貨叉加長時也可能在叉尖處），最小轉彎半徑愈小，叉車的機動性能越好。影響最小轉彎半徑的因素有：軸距（L）、后輪輪距（與M有關）、車輪的最大偏轉角以及叉車的外形尺寸（車長）和尾部形狀。止匕外，轉向車輪的直徑對叉車的最小轉彎半徑影響很大，因而在保證車輪具有必需的承載能力的前提下，應盡可能選用外形小的輪胎。2.最小直角通道寬度S:叉車空載運行狀態，貨叉最大開檔時，叉車可直角（90度）轉彎時通道的最小寬度。當車體可以通過時：B1S1Wmin（So）X一a22當貨物可以通過時：Q.gb、x1aS2Wmin（So

7、2）X2a式中a：間隙（國內計算取100mm,國外取0mm）b:貨物寬度（通常取1000mm）標準貨物：12t時S1>S2;大于2t時S1<S2即：既要保證前方貨物可轉彎，又要保證車身可轉彎。在12t叉車轉彎時，貨物轉彎需要的通道小于車身的通道；在加寬、加長貨物和大噸位叉車時，貨物轉彎需要的通道大于車身的通道。2注:最小直角通道寬度主要與叉車的最小轉彎半徑和托盤尺寸有關，具值愈小，表明叉車的機動性愈好。叉車轉向系統圖1-2叉車最小直角通道寬度簡圖3、直角堆垛的最小通道寬度：叉車滿載狀態在直線通道上，可以90度旋轉堆垛的最小通道寬度RASA=W+K+b+a式中W:最小外側轉彎半徑K:

8、叉車前懸距a：間隙b:貨物寬度G7xb忡卜wy-RASA=W+K+b+a圖1-3叉車最小直角堆垛通道寬度簡圖最小直南堆垛通道寬度叉車轉向系統圖1-4叉車最小直角通道寬度與最小直角堆垛通道寬度對比1.3 叉車轉向系統的要求(1)、工作可靠：轉向系統各零、部件應有足夠的強度、剛度和壽命；(2)、滿足正確的運動規律：叉車轉彎時應使各轉向輪無滑動地滾動，并應使轉向輪有較大的偏轉角，以獲得盡量小的轉彎半徑；(3)、操縱輕便：叉車作業時轉向頻繁，常常需以很小的轉彎半徑轉向，故要求操縱輕便，施加在方向盤上的手力不應大于100N。方向盤的回轉圈數要少，一般從中間位置向一個方向轉動至極限位置的圈數，不應超過4-

9、5圈；(4)、要有路感：轉向時轉向輪所受的側向力要適當地反饋到方向盤上，使駕駛員操作時心中有數。但反饋不能太大，以免出現“打手”現象，避免使轉向系統零件承受過大的沖擊載荷；(5)、轉向靈敏：方向盤從中間位置向左、右轉動的空行程不應超過15°(6)、調整、維修方便。我國機械行業標準0.5-10t平衡重式叉車技術條件JB/T2391-2007中還規定：轉向應輕便靈活，采用動力轉向的叉車，轉向時，作用在方向盤上的手操作力應為6N20N。左右轉向作用力相差應不大于5No當叉車以最大速度直線行駛時，不準有明顯的蛇行現象。1.4 叉車轉向系統的組成叉車轉向系統是指由駕駛員操縱的、用來使車輪偏轉的

10、一整套機構，一般包括：叉車轉向系統圖1-5叉車轉向系統構成圖轉向操縱機構：（包括方向盤、轉向軸、轉向管柱、方向盤鎖緊調整機構）用來傳遞并放大駕駛員作用在方向盤上的轉矩，將其轉動改變為轉向桿系的擺動；轉向桿系：使內、外轉向輪有不同的偏轉角，以滿足轉向規律要求的轉向機構；轉向支承裝置：（包括轉向節、主銷和轉向橋體）用以支承轉向車輪，并限定車輪在轉向時繞主銷偏轉。對于全液壓轉向系統，還包括液壓管路。1.5 叉車轉向系統的類型轉向系統按照轉向所用能源分為機械轉向系統（又稱人力轉向系統）和動力轉向系統兩大類。機械轉向系統完全依靠駕駛員的體能來操縱轉向，克服轉向阻力矩。動力轉向系統中，用來克服轉向阻力矩所

11、消耗的能量由原動機提供，駕駛員對系統操縱，以控制轉向。叉車轉向系統主要分為以下兩類：1、機械轉向系統：以駕駛員手力為動力的轉向稱為機械轉向，其中所有傳力件都是機械的。機械式轉向系統安全可靠，制造精度要求低，但操縱不便，對于轉向頻繁的叉車，特別是轉向橋負荷較大的大、中噸位的叉車，很難滿足轉向輕便和安全可靠的要求。如圖1-6所示。叉車轉向系統圖1-6機械轉向系統1一方向盤2縱拉桿3扇形板4一橫拉桿5轉向節6一轉向橋體7轉向器圖1-7雙輪偏轉式機械轉向系統1方向盤2轉向器3縱拉桿4扇形板5橫拉桿6梯形臂7轉向橋8-轉向垂臂叉車轉向系統2、動力轉向系統:裝卸搬運車輛軸壓大、轉向阻力矩大，轉向頻繁，為了

12、使轉向操縱輕便和靈敏，往往需用動力轉向系統。中等噸位和大噸位的裝卸車輛幾乎全部采用動力轉向系統。根據工作介質不同。動力轉向系統分為氣壓式和液壓式。液壓式動力轉向系統由于液體壓縮性小，工作壓力高，因而有結構緊湊，重量輕，滯后時間短等優點，故被廣泛采用。叉車作業時，轉向頻繁，經常需要原地轉向，叉車空載時，轉向橋的負荷約占車重的60%,為了減輕駕駛員的勞動強度，叉車趨于采用液壓動力轉向。叉車液壓動力轉向系統主要分為液壓助力轉向裝置（圖1-8）和全液壓轉向裝置（圖1-9）兩大類。液壓助力轉向是在機械轉向的基礎L在縱拉桿小決轉向助力器。全液壓轉向裝置與液壓助力轉向裝置不同之處是以全液壓轉向器取代機械轉向

13、器和縱拉桿等機械元件，且用高壓油管將全液卜轉向器和轉向油缸聯通。全液壓轉向裝置操縱輕便，安裝容易，易于總體布置，因而應前更加廣泛。|圖1-8液壓助力轉向系統1轉向器2縱拉桿3助力油缸4轉向桿系5高壓油管叉車轉向系統圖1-9全液壓轉向系統1方向盤2全液壓轉向器3高壓油管4轉向油缸5扇形板第二節全液壓轉向系統2.1 全液壓轉向系統的工作原理如圖1-9所示，叉車轉向時，司機在方向盤（轉向操縱機構）上施加轉向力矩，使方向盤產生旋轉位移，并通過轉向軸傳給轉向器，轉向器根據方向盤回轉的角度大小，計量地將分流閥分流過來的壓力油通過管路傳遞給轉向油缸，再通過轉向梯形帶動轉向輪實現轉向。2.2 全液壓轉向系統的

14、組成目前，叉車轉向系統主要由轉向操縱機構、轉向器及管路等組成。1 .轉向操縱機構：主要由方向盤、轉向軸、轉向管柱、方向盤調整機構等組成。管柱上焊一支架，通過鎖緊桿與支架相連。駕駛員可根據需要來調整前、后角度，調整范圍為4.5g6ab為了操縱方便，在叉車的方向盤上，多數裝有急轉彎手柄，司機左手轉動方向盤，右手可同時操縱分配閥或變速箱換檔手柄。裝配時，急轉彎手柄放在左側，一般控制在7點10點之間。2 .全液壓轉向器叉車轉向系統轉向器是轉向系統中的減速傳動裝置，它將駕駛員作用在轉向盤上的力矩予以增大，將轉向盤的轉動減速變為轉向油缸的擺動，帶動轉向傳動機構，使轉向輪偏轉。轉向器要有較大的傳動比，以使操

15、縱輕便；轉向器還要有適當的傳動效率，既容易克服車輪的轉向阻力矩，又要避免路面對轉向輪的沖擊完全傳遞到轉向盤上來。它既要使轉向靈敏，又要保持一定的轉向盤空程，使駕駛員操縱不過于緊張。同時結構還要緊湊。這些對轉向器的要求，使轉向器成為一種特殊的傳動裝置。（1） 轉向器的作用：增力。通過轉向器的傳動比，將司機加在方向盤上的力予以增大；傳遞運動。（2）轉向器的類型：轉向器有許多型式，目前機械轉向系統主要采用循環球式轉向器、球面蝸桿滾輪式轉向器。全液壓轉向系統以全液壓轉向器取代了機械轉向器，全液壓轉向器按配油閥的結構型式，可分為擺線轉閥式和擺線滑閥式兩種，叉車常用的是擺線轉閥式全液壓轉向器，又稱奧爾比特

16、轉向器，轉向器主要由三個部分組成：行星針齒擺線泵、控制閥、閥體。全液壓轉向器是全液壓轉向裝置的核心部分，它具有操作輕便，動作迅速，重量輕，體積小，便于安裝的特點。目前，116t內燃叉車及13t電瓶叉車采用的是BZZ型擺線轉閥式全液壓轉向器,它為開式無路感（又稱為開心式無反應式，開心指是指轉向器處于中位時，進油口和回油口相通；無反應指是指轉向器處于中位時候，作用在轉向輪上的外力，在方向盤上不引起感覺，即沒有路感）全液壓轉向裝置。BZZ型轉向器在中間位置時，轉向器進、回油口是相通的，轉向油缸的兩腔是封閉的，作用在轉向油缸上的外力傳遞不到方向盤上，駕駛員手上無道路顛簸的感覺。它根據方向盤轉動的角度計

17、量地將分流閥輸來的壓力油輸送給轉向油缸而實現轉向。當發動機熄火時，油泵不供油，事故閥起作用，可實現人力轉向。（3）轉向器由三個部分組成：（1）行星針齒擺線泵（2）控制閥（3）閥體行星針齒擺線泵由轉子（件7）和定子（件8）組成，定子相當于7個圓弧針齒齒形的固定內齒輪。定子與一個有著6個短幅外擺線等距離曲線齒廓的轉子嚙合。定子中心與轉子中心之間有一偏心距。如無偏心距，則構不成壓油、吸油。控制閥包括閥芯（件3）和閥套（件9）,閥芯通過銷軸和聯動軸（件4）與轉子相連。閥芯與方向盤、轉向軸聯成一體。在閥套上開有多排油孔，在閥芯上也開有油孔和油槽，當方向盤不轉動時，回位彈簧片（件5）使閥套居于中間位置。配

18、油盤起著向擺線泵輸配油的作用。在閥體中的高壓進油道和低壓回油道之間裝有單向閥，轉向器正常工作時，單向閥關閉。當發動機熄火，油泵停止供油，擺線泵作手泵使用時，單向閥開啟，供擺線泵吸油用。閥體一在閥體內腔開有4排長槽，分別與轉向器的4個油口相連。另外，開了1排配油口，與配油盤相通。叉車轉向系統nP-A圖2-1擺線式全液壓轉向器1 .限位柱3,閥芯5.彈簧片7,轉子9.閥套2.閥體4,聯動軸6.連接片8,定子10叉車轉向系統圖21轉閩式滯壓轉向器1地體2閥套3f子4逝柱5一定于河苗7一連接地目、鏘子9一定位彈衰！。轉南常”一單向汨閥體是轉向器的殼體，所有零件都裝在閥體內。閥體上有四個油孔：油口A和液

19、壓泵相連，油口B與油箱接通；油口C和D分別與轉向液壓缸的兩腔相連。控制閥由閥芯和閥套組成，兩者用銷子8連接，用片彈簧9定位。由于閥芯上銷孔比閥套銷孔大，閥芯可相對于閥套左右轉動各8°左右。閥芯通過外端梯頭與方向盤轉向軸相連。閥套通過銷子8、連接軸7和計量馬達的轉子相連。計量馬達的結構如圖（2-2a）所示，它由定子5和轉子3組成。定子和閥體固定在一起，轉子通過連接軸7和控制閥閥套相連。定子有七個齒、轉子有六個齒，轉子以偏心距e為半徑，圍繞定子中心轉動。轉子圍繞定子轉動（稱公轉），同時還以反方向繞自己軸線旋轉（自轉）。轉子自轉一周的同時繞定子公轉六周，即轉子的公轉轉速是其自轉轉速的六倍。

20、11叉車轉向系統2.3轉向器的工作原理1 .擺線泵的工作原理因轉子、定子之間有偏心距，轉子在轉動過程中，一方面繞自身輪心轉動，另一方繞定子作公轉，構成行星運動，傳動的速比i=-Z轉=6,負號表示轉子自轉的方向與公轉相反。轉子旋轉時(工作時)，齒隙油腔容積不斷變化，各油腔變為3個壓油腔，3個吸油腔，1個困油腔。壓油腔的油液通過配油盤通向轉向油口，擺線泵的排量：q(D12D22)B6ml/r4式中：D1一定子齒根圓直徑；D2一定子齒頂圓直徑；B一齒寬轉子旋轉時，齒隙油腔不斷地關閉與開啟。當轉向時，半數齒隙處于油泵輸出的高壓油的作用下，另一半則將油液擠出，送往轉向油缸，完成轉向動作。2 .控制閥工作

21、原理中位：方向盤不動，閥套上小孔與閥芯上小孔相通，油液經小孔進入閥芯內腔，經長槽上小孔接通回油口，回油箱。動作過程：方向盤帶動閥芯轉動，啟閉油孔，帶動擺線泵中轉子轉動，壓油腔中油液通過油口、油槽流向轉向口，另一腔油液也通過油口、油槽流向回油口，完成循環。同時,轉子帶動聯動軸使閥套隨閥芯轉動，使之趨于關閉。彈簧片使閥套回到中位，停止配油。當方向盤繼續轉動時，擺線泵把與方向盤成比例的油量送入轉向油缸，從而完成轉向動作。第三節叉車轉向原理3.1 叉車轉向原理車輛在行駛過程中，駕駛員需要控制車輛的行駛方向，根據作業和行駛的需要，或者使車輛保持穩定的直線行駛，或者靈活地改變車輛的行駛方向，這統稱為車輛的

22、轉向。它對車輛的作業效率及行駛安全至關重要。要使車輛能夠改變行駛方向，實現曲線行駛，就必須改變其部分車輪或全部車輪運動方一向，同時路面對車輪的附著力必須足以防止車輪的側滑。輪式車輛在轉向或直線行駛過程中，經常要求左右車輪以不同的角速度旋轉，其理由是：1、轉向時，外側車輪所走過的路程較內側車輪長；2、當左右車輪輪胎、載荷、氣壓不等或磨損不均時，其實際滾動半徑不等；3、在高低不平的道路上行駛時，兩側車輪實際走過的路程不同。因此，為了減少轉向和直線行駛時的功率損耗、輪胎磨損及地面阻力，改善操縱性，12叉車轉向系統對輪式車輛轉向提出的基本要求是：盡可能的保證車輛在地面上只有滾動而不產生滑動（包括側滑、

23、縱向滑和滑轉）。為此，輪式車輛轉向必須滿足下列基本原理:叉車行駛轉向時，必須保證所有車輪作純滾動而無滑動，以減小輪胎磨損，減小行駛阻力。要實現這個要求，必須使叉車在轉向過程中，所有車輪直線速度矢量的垂線相交于一點，這一點就是瞬時轉彎中心。由圖3-1可見，對于三支點叉車不論轉向輪是一個車輪或兩個并置車輪，轉向輪都同時繞一根垂直于地面的軸線偏轉，故稱單軸線式轉向方式。轉向時前、后輪軸線的延長線總交于一點，總能滿足所有車輪純滾動的要求。圖3-2圖3-1三支點叉車四支點叉車而對于四支點叉車（圖3-2）,要使所有車輪作純滾動，兩后輪的偏角是不等的，內轉向輪的偏角B要比外轉向輪偏轉角a大，它們應符合下式關

24、系：ctgctgML-（3-1）式中：L叉車軸距；M主銷中心距（兩個轉向主銷延長線與地面交點間的距離）外輪偏轉角；內輪偏轉角。上式又稱為叉車轉向的純滾動條件，無論采用怎樣的轉向機構，都要盡可能保證叉車在轉向時，轉向輪的內外偏轉角符合式3-1。要使內外車輪在轉向時具有不同的偏轉角，采用梯形機構便可達到目的。設計轉向梯形時，必須保證內外車輪的轉角符合或接近車輪純滾動條件。為了使轉向靈活，曲線行駛的阻力小，要求車輛曲線行駛時所有車輪都作純滾動而不滑動。這就需要：所有車輪的軸線交于同一垂直線上，即交于車輛的瞬時轉向中心線；各個車輪的轉速與各車輪滾動平面至轉向中心線的距離成正比，為此要求驅動橋兩側車輪之

25、間裝有差速器，以適應車輛曲線行駛時車輪不同轉速的需要；從動輪則能自動適應這一轉速需要。13叉車轉向系統3.2車輛轉向方式裝卸搬運車輛因構造不同，其轉向方式分為兩類：偏轉車輪轉向方式和校接車架轉向方式。1 .偏轉車輪轉向方式偏轉車輪轉向方式就是車輛有部分車輪或全部車輪相對車架偏轉一定角度.以實現車輛轉向的構造方式。其中又可分為單輪偏轉、雙輪偏轉、全輪偏轉等多種方式。(或兩個并置的車(1) .單輪偏轉轉向方式對于三支點車輛，轉向時都是將位于車輛縱向中心面處的單個車輪輪)作為轉向輪，繞垂直于路面的軸線轉動一個角度，偏轉后前后車輪軸線始終交于轉向中心線上，曲線行駛時總能滿足所有車輪作純滾動的要求。(2

26、) .雙輪偏轉轉向方式四支點車輛中，只有兩個車輪作為轉向輪，分別繞各自的主銷軸線偏轉，為了使各車輪軸線交于車輛轉向中心線，兩個轉向輪的轉角必須不同，且需滿足一定的幾何關系。可得此關系為：+ODOEctgctgl(3-2)說明兩個轉向輪轉角的關系與轉向輪主銷中心距M對車輛軸距L的比值有關，轉角a、B足了上式的關系才能保證各個車輪作純滾動。(3) .全輪偏轉轉向方式四支點車輛中，四個車輪全部為轉向輪，分別繞各自的主銷軸線偏轉。為了使各個車輪軸線交于轉向中心線上，且轉向中心線位于橫向中心面內，兩個前轉向輪和兩個后轉向輪的轉角，均須滿足如下幾何關系式：ctgctg2ML(3-3)車輛的轉向方式直接影響

27、車輛的機動性，如車輛軸距L、轉向輪最大偏轉角amax及外形尺寸相同，那么從轉向中心O至車輛縱向中心線的距離OA可以用來表征車輛機動性的好環。OA愈小，則理論轉彎半徑愈小，機動性愈好。14叉車轉向系統b>仃由圖3-3車輛轉向方式簡圖a）單輪偏轉方式；b）雙輪偏轉方式;c）全輪偏轉方式;d）較接至架方氐單輪偏轉方式：Rl=OA=Lctgmmax雙輪偏轉方式：R2=OA=Lctgmmax+M/2全輪偏轉方式：R3=OA=（L/2）ctgamax+M/2很明顯看出：R2>Ri,R2>R30即采用單輪偏轉轉向方式的三支點車輛，其機動性比采用雙輪偏轉轉向方式的四支點車輛要好，但三支點車輛

28、其橫向穩定性差，重力和離心力的合力線容易超出橫向傾覆邊，所以只有輕小型車輛在平坦良好的路面上工作又需要機動性好的條件下，才采用這種轉向方式。四支點車輛如采用全輪偏轉轉向方式，雖然機動性很好，前后車輪軌跡重合，但驅動輪也需偏轉，需做成轉向驅動橋，使結構復雜，因此應用很少。在被牽引的掛車上，由于全部車輪都是從動輪，為了提高機動性，常采用這種轉向方式。自行的四支點車輛還是以雙輪偏轉轉向方式為主。不論單輪偏轉還是雙輪偏轉轉向方式，都可能有兩種情況：一為前輪轉向，另一為后輪轉向。采用何種結構主要視車輛的用途及工作條件而定。原則上以輪壓小的車輪作轉向輪，以使轉向輕便；輪壓大的車輪作驅動輪，以使驅動力大。汽

29、車、牽引車等前軸負荷小后軸負荷大，故都是前輪轉向；叉車、單斗裝載機等前軸負荷大后軸負荷小，故以后輪轉向。2 .較接車架轉向方式在全部車輪均為驅動輪的車輛上，若采用偏轉車輪轉向方式，則必須采用轉向驅動橋,使得構造復雜。較接車架轉向方式正適用于全輪驅動的車輛。其特點是車輛的車架不是整體的，而是做成前后兩段車架，中間用垂直較銷連接起來。轉向時，用液壓缸使前后車架繞銀銷相對轉動一個角度。前后驅動橋各自連接于前后車架上，車輪對車架都沒有相對偏轉。前后車架的相對轉動使前后車橋也相對轉過同一角度，兩橋的軸線交于轉向中心線，15叉車轉向系統即所有車輪的軸線交于轉向中心線，車輪之間又有差速器，故滿足曲線行駛的要

30、求。校接車架轉向方式的優點：首先是轉向半徑小，機動性好，車輛作業效率高。據統計，用錢接車架轉向方式的單斗裝載機的轉向半徑約為用后輪偏轉轉向方式的裝載機轉向半徑的70%,作業效率可提高20%。其次是結構簡單、制造方便。它的缺點是：轉向狀態下車輛橫向穩定性差；轉向過程車輪有橫向滑移，轉向阻力矩大，轉向后不能自動回正。3.3叉車在行駛中轉向的基本條件叉車在行駛中轉向是依靠轉向輪的純滾動平面與叉車的行駛方向偏離一定的角度而實現的，在一定程度上可以講：當其他條件不變時，轉向輪的偏轉角度越大，轉彎半徑就越小。但是當轉向輪偏轉角度超過一定數值時，車輪可能在路面上產生滑移，而叉車的行駛方向并不改變。為保證轉向

31、時不出現轉向輪的滑移現象，轉向輪的最大偏轉角應遵循下面公式的理論依據。如圖3-4所示，假設Pi、P2為車架傳給左右轉向輪的推力，在車輪轉向平面內的分力分別為Pi?Cosa、P2?CosB，車輪克服阻力向前滾動的條件為：Pi?Cosa>f?Z1；P2?CosB>f?Z2式中f:轉向車輪滾動阻力系數；Zi、Z2：兩輪的垂直負荷。轉向時要使轉向車輪不出現滑移現象，必須滿足下面條件：Pi?SinaJ(Zi)2-(fzi)2P2?SinBJ(Z2)2-(fz2)2(3-4)式中：轉向車輪與路面粘著系數；a、B分別位外輪和內輪的偏轉角。綜合以上各式，就得到了叉車在行駛中轉向的基本條件:(3-5

32、)tga<V_2f2tgB<fZ_2f2叉車在堅硬干燥的路面上行駛時，粘著系數遠遠大于滾動阻力系數，上述條件完全可以滿足，但當路面潮濕松軟時，粘著系數減小，滾動阻力系數增大，要滿足條件，車輪轉角必須減小，也不能進行急轉彎，否則會出現滑移，叉車將失去操縱。例如，叉車在雨后的土路上轉彎，=0.3,f=0.i5,內輪車$角0<600。i6叉車轉向系統Pisir-q圖3-4叉車轉向時車輪受力圖第四節轉向橋4.1 叉車轉向橋概述由于叉車工作裝置布置在其前端，叉車滿載工作時，前輪負荷較大（承擔貨物重量和車體自重的90%以上），為了減小轉向阻力矩，使司機轉向操縱輕便，通常叉車一般以后橋作為

33、轉向橋。4.1.1 叉車轉向橋的類型叉車轉向橋懸掛裝置（又稱叉車懸架），是車架與轉向橋或直接與轉向輪相連接的全套零件的總稱。根據叉車懸架導向裝置的結構及運動特點，一般可將懸架分為三支點和四支點兩種類型。四支點懸架較三支點重心低，穩定性好，本文主要研究四支點懸架機構。四支點懸架根據是否采用彈性元件和兩轉向輪之間的相互關系，一般可分為三種結構形式：1、相關彈性懸架。在這種結構中，兩個轉向輪和轉向橋硬性聯系，而轉向橋懸掛在連接車架的彈簧上，因此在運動中一個車輪的位置和另一個車輪的位置具有相關的聯系，故稱為相關彈性懸架。此種結構如圖4-1所示。轉向橋通過兩個縱向半橢圓彈簧懸掛在車架上，每個彈簧17叉車

34、轉向系統是由6個簧片及兩個彈簧箍所組成，彈簧片用中心螺栓將其固定在轉向橋上。彈簧的前彎耳則通過擺動吊桿懸掛在車架后部橫梁的托架上。半橢圓彈簧除了可以傳遞垂直力和緩和沖擊外，同時兼起導向作用，故可將半橢圓彈簧看成以上兩種元件的組合。】衿向累.i,I4碑1黃,I-iHiTUfiUW,圖4-1相關彈性懸架相關彈性懸架的另外一種型式為橡膠套管式懸架，如圖4-2所示。這種結構省去了兩個半橢圓彈簧，所以比上一種型式要簡單得多。減振作用是靠轉向梁中間較接軸中的橡膠圖4-2橡膠套管式彈性懸架2、獨立彈性懸架。這種結構型式是每個車輪單獨的懸掛在車架上，除該裝置中的平衡裝置可相互傳遞載荷外，兩車輪的位置互不影響，

35、故稱此裝置為獨立懸架。這種懸架結構如圖4-3所示。18叉車轉向系統】,-上機史,辭文*-lit4-TWf5.*將冏*B電用.，錚稱*一亞同丸佐,1"械|步/11±<*以一出什,IJ-干事H典）14慢rs加一黠的J7郝旗即圖4-3獨立彈性懸架圖中所示的轉向橋結構中，實質上并沒有一根連接兩邊車輪并承受兩輪載荷的梁。每個車輪都通過兩個擺動臂及一根支柱懸掛在車架的縱梁上，而轉向節則較接到支柱上。平衡杠桿的作用是將一邊車輪的載荷傳遞到另一邊車輪使其保持平衡。導向裝置為上臂ii和下臂4,彈性元件則為能夠承受扭矩的扭桿12,當叉車在不平道路上行駛時，就會引起懸架掛在上下臂上的轉向輪

36、發生振動，這種振動則由扭桿12所吸收。這種結構比較復雜,檢修保養均較困難。這種結構除舊式叉車外，近代叉車實際早已不用。3、剛性懸架這種懸架又稱中間較軸式懸架，它的兩個轉向輪和轉向橋剛性聯接，轉向橋不通過任何彈性元件，直接與車架后部的支座較接相連，故稱為剛性懸架，如圖4-4所示。這種結構的特點是懸架系統中無彈性元件，所以地面不平引起的沖擊載荷可直接傳遞到車體上，使其運行性能不良，但此結構簡單，零部件少，自重輕，目前國內外叉車制造廠家普遍采用的橫置油缸轉向橋就屬于這種懸架類型。19叉車轉向系統圖4-4剛性懸架4.1.2橫置油缸轉向橋的構造橫置油缸式轉向橋采用曲柄滑塊機構，壓力油推動轉向油缸活塞桿通

37、過連桿帶動轉向節轉向，使轉向輪偏轉，從而實現轉向。橫置油缸式轉向橋特點為：結構簡單，布置方便、緊湊；左右轉向時方向盤轉角相同；最大轉角大（最大可達85°）,轉向角誤差小，機構傳動角大；缺點是在轉向過程中，油缸活塞桿要承受徑向力。橫置油缸式轉向橋主要由轉向橋體、轉向油缸、連桿、轉向節和轉向輪等零件組成其機構如圖4-5:20叉車轉向系統圖4-5轉向橋總成1.轉向橋體2.連桿3.轉向油缸4.轉向節5.轉向輪i.轉向橋體橋體通常采用工字形斷面焊接而成。橋體與轉向節的連接方式，通常有拳形和叉形兩種結構，本公司生產的叉車轉向橋體均采用叉形結構。轉向油缸通過支架固定在橋體上，i3t車采用限位螺釘裝

38、在橋體筋板上用來控制最大轉向角限位（外限位）；510t車采用轉向油缸限位（內限位）。2 .轉向節轉向節位于橋體兩端，通過轉向主銷，將轉向節、推力軸承、滾針軸承、防塵罩、“O”形圈裝在轉向橋體兩端的上下之間，轉向節與轉向主銷的固定采用緊定螺釘，可繞橋體轉動，外載由橋體上部的推力軸承來承受。圖4-6轉向橋體與轉向節連接簡圖a）拳形結構b）叉形結構3 .轉向輪轉向輪總成由輪轂、輪胎、軸承、端蓋、油封、緊固件等組成，承受車體的重量和地21叉車轉向系統面上的各種力。輪轂用兩個圓錐滾子軸承及緊固件等裝在轉向節軸上，車輪通過輪物撬到輪轂上，軸承內側裝有油封，使潤滑脂保持在輪轂和轉向節腔內，螺母用來調整軸承松

39、動程度。4 .軸承轉向橋共有3種軸承：推力軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承。軸承主要是根據轉向橋的受力情況來選擇。目前110t車用的軸承如下：號噸位、名稱推力軸承圓錐軸承（大）圓錐軸承（/、）滾針軸承11.8t982057208E7206E942/2523t1989067201E7207E943/323.54t82087214E7211E943/325-7t82097515E7511E942/458-10t82117515E7511E942/45推力軸承一一主要承受作用在叉車整機的垂直重量；圓錐軸承主要承受轉向車輪上的徑向力和側向力；滾針軸承主要承受徑向力（以平衡車輪的徑向力和側向力）5 .轉向油

40、缸橫置式的轉向油缸為貫通雙作用活塞式，兩端與連桿相連，活塞密封件采用支承環和“O”形圈的組合密封，導向套與活塞桿之間采用Yx圈軸向密封，導向套與缸筒間采用“O”形圈軸向密封，活塞與活塞桿焊成一體。a型內燃車和電瓶車在油缸內加浮動軸套，通過兩側缸蓋把油缸固定在橋體上；H2000型內燃車油缸內無軸套，通過缸筒上的支架把油缸固定在轉向橋體上。活塞桿頭部裝有關節軸承，即可潤滑又可調節擺動量。橫拉桿式的轉向油缸式雙作用活塞式，油缸一端接頭總成安裝在車體支座上，另一端活塞桿裝在轉向橋的三連板上。活塞密封件采用支承環和“O”形圈的組合密封，導向套與活塞桿之間采用Yx圈軸向密封，導向套與缸筒間采用“O”形圈軸

41、向密封，活塞與活塞桿之間通過緊固件連接在一起。4.1.3叉車轉向橋的作用叉車主要用于貨場倉庫的裝卸或短途運輸，工作場地較小，轉向頻繁，常需要原地轉向。因此，叉車對轉向要求比其他車輛更高，轉向要求輕快靈活，轉彎半徑小，機動性能好。叉車轉向橋的安裝采用中間支承式，通過緩沖墊或軸承座連接到車架后部尾架上，其作用主要有：（1）、轉向橋承擔叉車的后部重量；（2）、承受行駛時道路對叉車后輪的各種作用力和力矩，并且吸收振動和沖擊；22叉車轉向系統(3)、將車架傳來的垂直力、縱向力或橫向力傳給轉向輪，以保證叉車能夠正常行駛或轉向。4.21-1.8t焊接轉向橋結構國產1-1.8t叉車焊接式橫置油缸轉向橋總成零件

42、爆炸視圖如圖4-7所示:圖4-7國產1-1.8t叉車橫置油缸式轉向橋總成現有1-1.8t叉車橫置油缸式轉向橋的構成零件如下表所示:序號名稱序號名稱23叉車轉向系統1轉向橋體總成23緊定螺釘2連桿24螺母M123轉向油缸總成25螺母M164減震塊26襯套5支架27直通式潤滑油嘴6右轉向節總成28左轉向節總成7平面推力軸承29螺栓M12X358滾針軸承30彈簧墊圈9轉向節主銷31O型圈10銷32油封11調整墊33襯套12U型密封圈34螺栓M10X1.25X4013轉向節調整墊35彎頸式潤滑油嘴14螺母36螺栓M6X1215防塵圈37墊圈力616軸承3020838擋板17軸承3020639連桿銷18

43、螺母40ES型向心關節軸承24叉車轉向系統19墊圈41調整墊20銷21輪轂蓋22輪轂4243墊圈力16螺栓M16X5544墊圈表4-11-1.8t橫置油缸式轉向橋的零件結構表（1）、轉向橋體焊接轉向橋體通常采用箱形橫斷面的結構形式，由上下橋板、左右筋板、中間腹板、前后支承座以及四個軸承座焊接而成。1-1.8t叉車的轉向橋橋體（件1）與左右轉向節（件6、件28）的連接方式均采用叉形結構。轉向油缸通過支架固定在橋體上，通過裝在橋體筋板上的限位螺釘（件34）來控制轉向輪的最大轉向角。（2）、轉向節和轉向主銷轉向節位于橋體兩端，通過轉向主銷（件9）,將轉向節、推力軸承（件7）、主銷襯套（件8）、防塵圈

44、（件15）、O型圈（件31）裝在轉向橋體兩端，轉向節與轉向主銷采用固定銷（件23）連接，可繞橋體轉動，橋體負荷由橋體兩端的推力軸承（件7）來承受。（3）、轉向輪轉向輪總成由輪轂、轉向輪總成、軸承、輪轂蓋、U型密封圈、緊固件等組成，承受車體的重量和地面上的各種力。輪轂用兩個圓錐滾子軸承及緊固件等裝在轉向節上，軸承內側裝有油封，用來密封輪轂和轉向節腔內的潤滑脂，軸承的游隙通過調整螺母進行調節。25叉車轉向系統K向死越成圖4-8轉向輪(4)、轉向油缸油缸為雙作用活塞式，活塞密封件采用支承環和O型密封圈組合密封，缸蓋和活塞桿之間采用U型圈軸向密封。油缸通過缸體上的支座固定在轉向橋體上。圖4-9焊接橋轉

45、向油缸1.缸筒總成2.活塞桿3.支承環4.支撐環5.O型圈6.O型圈7.活塞26叉車轉向系統8.鋼球9.O型圈10.鋼背軸承11.U型密封圈12.缸蓋13.防塵圈4.3轉向橋安裝及車輪定位型式4.3.1 轉向橋的安裝方式轉向橋為中間支承式，H2000型、G系列叉車轉向橋通過緩沖墊連接到車架后部尾架上，其余轉向橋通過軸承座連接到車架后部尾架上。當車輪通過不平的路面時，轉向橋繞中間軸回轉，車輪隨路面高低情況而上下擺動，左右擺動<3度（路面不平、離心力），其最大的擺動量為60mm當擺動量過大時，易與車體、平衡重干涉；當擺動量過小時，易造成叉車傾翻。設計時要確保擺動過程中車輪與尾架、平衡重不干涉

46、。4.3.2 轉向輪的定位為了保證車輛能穩定地直線行駛，應使轉向輪有自動回正作用，即車輛直線行駛時轉向輪偶遇外力作用而發生偏轉時，在外力消失后，轉向輪應有自動回到直線行駛位置的能力。這不僅使車輛行駛平穩，還使駕駛員操縱輕便。這主要通過轉向輪的適當安裝定位來達到。轉向輪的定位參數包括主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和車輪前束。對汽車、牽引車等車輛，轉向輪的四種定位參數都可能有，對于叉車、裝載機等裝卸車輛，主要采用主銷內傾角和車輪外傾角。1 .主銷后傾角丫對于以前橋作為轉向橋的車輛，將主銷軸線在縱向垂直平面內后傾一定角度丫（如圖4-10a）,即主銷上端靠后、下端靠前，這樣上銷軸線與路面的交點a將

47、位于車輪著地點b的前面當轉向輪偶遇外力作用而稍有偏轉時（例如圖示車輪向右偏轉），車輛曲線運動將受到本身質量離心力的作用，而路面將給車輪以側向反力Y,此反力Y作用于車輪著地點b處，對主銷軸線形成一個迫使車輪回正的力矩，當車輪回正以后，車輛直線行駛，車輛離心力及路面給車輪的側向反力不再存在，自動回正力矩消失。對于以后橋作為轉向橋的車輛（如叉車）主銷在縱向垂直平面內應該前傾，同樣，當車輪偏轉時也有自動回正作用。車27叉車轉向系統輛的行駛速度對自動回正力矩有直接影響，車速高，離心力及路面對車輪側向反力均大，自動回正力矩大。自動回正力矩有利于車輛直線穩定行駛，但當車輛需要轉向或曲線行駛時，這種力矩反過來

48、成為操縱力矩的阻力矩，使駕駛員的操縱力增大，因此主銷后傾角（或主銷前傾角）不能太大，一般在3°以內。叉車等裝卸車輛由于車速低，主銷前傾的自動回正效果不顯著，為簡化轉向橋結構和制造工藝，取丫=0°。而主要采用主銷內傾角來保證轉向輪的自動回正。2 .主銷內傾角B即將主銷軸線在橫向垂直面內傾斜一個角度8,其上端向內，如圖（4-10b）所示。主銷內傾也使轉向輪有自動回正作用，當轉向輪在外力作用下由直線行駛位置偏轉一個角度時，轉向節繞主銷轉動一個角度，并使主銷有所抬高（從相對運動來看，如主銷高度不動，車輪繞主銷轉動將使車輪著地點陷入路面以下），同時也將轉向橋梁及整車抬起一個高度，從能

49、量觀點看，車輛抬高，其重力勢能增加，處于不穩定平衡狀態。當迫使轉向輪偏轉并使車輛抬高的外力矩消除后，就放出勢能而使車輛回復到勢能最小的穩定平衡位置，即直線行駛位置。從受力來看，轉向輪偏轉a角后，路面對車輪的垂直反力乙對主銷軸線有一個分力力矩Zisin9-esina,此力矩使轉向輪回復到原來中間位置，是自動回正力矩。止匕外，主銷內傾還使得主銷軸線與路面交點到車輪滾動平面的距離e減小，轉向阻力矩相對減小，從而使轉向操縱輕便。但內傾角不宜過大，如過大則回正力矩增大；距離e也不宜過小，如過小則轉向時轉向輪與路面間的滑動摩擦阻力矩增加，這些都使轉向操縱變得沉重。一般8角不大于8。圖4-10主銷后傾角與主

50、銷內傾角28叉車轉向系統a）主銷后傾b）主銷內傾3 .車輪外傾和車輪前束車輪外傾即直線行駛時轉向車輪滾動平面不垂直，上部向外傾斜，而與垂直平面成一夾角小（圖4-11a）如果轉向輪輕載時正好垂直路面，則重載時將因轉向橋的變形而使轉內輪內傾，造成輪胎內側的偏磨損，并加重了轉向輪外端小軸承的負荷，降低了軸承壽命。為了使轉向輪輪胎磨損比較均勻和減輕外端小軸承的負荷，安裝車輪時預先使車輪有一定的外傾角，以防止使用中出現車輪內傾。車輪外傾角是在設計轉向節時確定的，即將轉向節軸線設計得不是完全水平，而是外端向下傾斜一個小角。車輪外傾角不宜過大，否則同樣會使車輪輪胎外側偏磨損。小一般在1°1.5&#

51、176;。車輪有了外傾角后，在滾動時。就類似于滾錐，導致兩側車輪有向外滾開的趨勢。由于轉向橋和轉向橫拉桿的約束，使車輪不可能向外滾開，但在滾動時存在車輪對路面的橫向滑動，從而增加了輪胎的磨損。為了消除車輪外傾帶來的這種不良后果，在前橋為轉向橋的前進車輛上，安裝車輪時，使兩個前輪的中心面不平行，兩輪前邊緣距離B小于后邊緣距離A,A、B之差值稱為前束。這樣可使車輪在每一瞬時滾動方向接近于向著正前方，從而車輪的磨損減小。車輪前束通過調整橫拉桿長度而得到。裝卸車輛由于前進后退機會相近，不宜采用前束。a;圖4-11轉向輪的外傾與前束a）轉向輪外傾b）轉向輪前束29叉車轉向系統4.3.3 叉車轉向輪的定位

52、方式為了保證叉車直線行駛的穩定性和轉向輕便，叉車轉向輪主要采用車輪外傾角和主銷內傾角，它們稱為轉向輪的定位角。1、轉向車輪外傾角：直線行駛時轉向車輪滾動平面不垂直，上部向外傾斜，而與垂直平面成一夾角。如果轉向輪輕載時正好垂直路面，則重載時將因轉向橋的變形而使轉向輪內傾，造成輪胎內側的偏磨損，并加重了轉向外端小軸承的負荷，降低軸承壽命。為解決這一問題，設計上預先使車輪有一定的外傾角，主要目的為在叉車承載后，迫使車輪回到中立位置。外傾角不宜過大，否則同樣會使輪胎的外側偏磨損，一般為11.5度。車輪外傾角能使車輪輪轂軸承和主銷襯套中存在的間隙，受載后消失，這時仍能保證車輪平面與路面垂直，以保證車輪正

53、常的行駛和轉向。2、主銷內傾角：主銷有了內傾角后，轉向節的軸線與主銷孔的軸線不再相互垂直，給轉向節的加工帶來困難；但主銷軸線與地面交點至車輪支承中心點的距離確由ei減小為e,從而減小了轉向輪偏轉的阻力矩，還可以減小不平路面對轉向系的沖擊負荷。止匕外，還可以使轉向輪有自動回正作用，易于保持叉車直線行駛，減少蛇行現象。主銷內傾角一般為為57°。圖4-12主銷內傾角與車輪外傾角在全液壓和液壓助力轉向系統中，可由液壓系統保證轉向輪的回正，故主銷內傾角為0°。機械橫拉桿式轉向橋的主銷內傾角為7,叉車等裝卸車輛由于車速低，主銷前傾的自動回正效果不顯著，為簡化轉向橋結構和制造工藝，一般不

54、采用主銷后（前）傾角。由于叉車的前進后退的機會幾乎相等，故一般不采用車輪前束角30叉車轉向系統內燃叉車、蓄電池四支點叉車最大內轉角為780/54；13t小軸距叉車（因實心輪胎外徑小，與機構的干涉少）最大內轉角為840/560。31叉車轉向系統第五節叉車轉向系統的設計5.1 轉向系統的設計方法轉向橋設訐初卷信息粕甌、輪竄.豐版芾K鞫內用留克怪，部胃,計麗梅的他書性能校驗轉商機由的美加彼魁清定雙曲桁帶前機構靠致品整已知熟敷將割束H«曬軒蟀受力轉向海缸籍構尺寸限政變輸血號*孵向耕彎怦=魅畦模W軸果的受力及壽的訐茸標H新等瞽神匾度使械N國鰲晚熊件盛狀*圖5-1橫置油缸式焊接轉向橋的設計步驟32叉車轉向系統山川內造塊式特向梯彤優化.*班諦算確定轉向機構參數*理論分析運動部件干部檢自動力學仿真分析一會以仿點分析妾方案結構優化一疲勞分折像或模型率數調糕一校里抬向崔儒確定桿件受力r系統工作壓力.轉君橋體cAK分析*運動學位宜分機試驗驗訕圖5-2橫置油缸式鑄造轉向橋的設計步驟33叉車轉向系統5.2 橫置油缸式轉向梯形的優化設計5.2.1 轉向梯形的類型對于四支點叉車，為了保證兩轉向輪的偏轉角滿足式（3-1）,必須采用一套桿系機構將左右轉向輪聯接起來，使兩輪同時偏轉，實現不同的偏角，這套機構稱之為