第六章

輪式行走機(jī)構(gòu)第一節(jié)

組成及功用一、組成（圖1-6-1）：車架1通過(guò)懸架3和車橋2相連，車橋兩端安裝車輪4。二、功用1、支承整機(jī)：整個(gè)機(jī)械通過(guò)行走系統(tǒng)支撐在地面上。2、接受傳動(dòng)系統(tǒng)傳來(lái)的扭矩，產(chǎn)生地面對(duì)機(jī)械的牽引力。發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳給驅(qū)動(dòng)輪一個(gè)驅(qū)動(dòng)力矩Mk（圖1-6-1），則地面便產(chǎn)生作用于驅(qū)動(dòng)輪邊緣上的牽引力Pk。3、承受地面對(duì)機(jī)械的各方反力垂直反力：整機(jī)重量G通過(guò)車輪傳到地面，引起地面產(chǎn)生作用于前輪和后輪上的垂直反力Z1和Z2

。切向反力（牽引力Pk，制動(dòng)力T）當(dāng)機(jī)械制動(dòng)時(shí)，經(jīng)制動(dòng)系統(tǒng)作用于車輪上一個(gè)制動(dòng)力矩（與圖1-6-1中Mk相反），地面便產(chǎn)生一個(gè)作用于車輪邊緣上與行走方向相反的制動(dòng)力（與圖1-6-1中Pk相反），制動(dòng)力由行走系統(tǒng)支承，它從車輪邊緣經(jīng)車橋傳給車架，迫使機(jī)械減速以致停止。（3）側(cè)向力：當(dāng)機(jī)械轉(zhuǎn)彎或在橫坡上行駛，路面與車輪間將產(chǎn)生側(cè)向反力，該力也由行走系統(tǒng)承受。第二節(jié)

車架1、要求：車架是整臺(tái)機(jī)械的基礎(chǔ)，機(jī)械的所有部件（工作裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、駕駛室）都是直接或間接安裝在車架上的，車架要承受各總成（工作裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置）傳來(lái)的全部力和力矩，所以對(duì)車架應(yīng)有以下幾點(diǎn)要求：具有足夠的強(qiáng)度和剛度要求：保證在工作中車架上各部件的正確相對(duì)位置。車架的結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)械重心位置盡量低：使機(jī)械在行駛或工作中穩(wěn)定性好重量盡可能小：減少整機(jī)重量2、分類：分為整體式車架和鉸接式車架。一、整體式車架（圖1-6-2）由縱梁和橫梁組成，兩者均用16Mn板材沖壓而成，縱、橫梁之間采用鉚釘或焊接圖1-6-2為QY-16汽車起重機(jī)車架，兩邊有兩個(gè)大的縱梁5，前小后大，后半部因受負(fù)荷較大（整車的重量，起吊重量均壓在后半部），所以其高度加大，并采用箱形斷面，前半部所受負(fù)荷較小，采用槽形斷面；橫梁的結(jié)構(gòu)、形狀及安裝位置由具體的機(jī)械而定，（主要根據(jù)車架上安裝的各部件的位置而定），圖1-6-2中起重機(jī)的重量主要集中在兩個(gè)支腿7、8之間，為增加車架的強(qiáng)度和剛度，在兩個(gè)支腿７、８之間設(shè)置了兩個(gè)Ｘ型橫梁。二、鉸接式車架用于鉸接轉(zhuǎn)向的機(jī)械（裝載機(jī)），通常由前、后兩段車架組成，兩車架之間用鉸鏈連接，故稱鉸接式車架。前后車架分別由兩根縱梁和若干橫梁組成。圖1-6-3為ZL50裝載機(jī)的鉸接式車架，前車架１和后車架４在中間用上、下兩個(gè)鉸和８相連而成，因此前、后車架可繞鉸銷相對(duì)偏轉(zhuǎn)（一般采用油缸），使裝載機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。前橋位于兩個(gè)限位塊11中間，和前車架剛性連接。后驅(qū)動(dòng)橋位于副車架6處，采用剛性車架加擺動(dòng)架（副車架）結(jié)構(gòu)連接。驅(qū)動(dòng)橋與副車架６用螺栓連接（剛性車架）。而副車架６借兩個(gè)水平銷軸與后車架上的兩根橫梁３鉸接（擺動(dòng)架）。當(dāng)后驅(qū)動(dòng)橋在不平道路上行駛時(shí)，可繞水平銷軸擺動(dòng)，使兩邊車輪同時(shí)著地，防止?fàn)恳榱恪Ｈ?、鉸接車架鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)

１、銷套式（圖1-6-2）：在前車架6和后車架4上均開有垂直銷孔，銷套5（滑動(dòng)軸承）壓入后車架的銷孔中（緊配合），鉸銷1插入銷孔后，通過(guò)鎖板2鎖在前車架6上，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，因此后車架繞鉸銷轉(zhuǎn)動(dòng)使前、后車架產(chǎn)生相對(duì)偏轉(zhuǎn)，使機(jī)械轉(zhuǎn)向，銅墊片3的作用是避免前、后車架直接接觸而造成磨損。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠；但上、下鉸點(diǎn)鉸孔的同軸度要求較高，所以上、下鉸點(diǎn)距離不宜太大，主要用于中、小型機(jī)械。2、球鉸式（圖1-6-5）：裝載機(jī)多采用該種型式，鉸銷2用鎖板3鎖定在后車架，前車架8的銷孔內(nèi)裝有關(guān)節(jié)軸承（球鉸），由球頭6和球碗7組成，球碗7分上下兩塊，增減調(diào)整墊片9即可調(diào)整球頭與球碗的間隙，油嘴5用來(lái)潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承。特點(diǎn)：采用關(guān)節(jié)軸承使鉸銷受力情況好，上、下鉸點(diǎn)銷孔的同軸度要求比銷套式低，可增大上、下鉸銷之間的距離，大型裝載機(jī)多采用這種型式。3、滾錐軸承式（圖1-6-6）鉸銷2用彈性銷8固定在后車架9上，前車架1的銷孔處裝有滾錐軸承7，使前、后車架相對(duì)偏轉(zhuǎn)更為靈活，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。第三節(jié)懸架一、車橋與車架的連接方式剛性（無(wú)懸架結(jié)構(gòu)）：車橋與車架剛性的連接在一起。產(chǎn)生牽引力的機(jī)械（如裝載機(jī)），多數(shù)采用無(wú)懸架結(jié)構(gòu)，可避免工作時(shí)產(chǎn)生軟腿。彈性：具有彈性緩沖性能的懸架結(jié)構(gòu)（包括：螺旋彈簧，鋼板彈簧懸架，扭桿彈簧懸架，油氣彈簧懸架），運(yùn)輸機(jī)械（速度高，需要緩沖減振）汽車起重機(jī)（速度高，工作通過(guò)支腿傳力）。二、懸架的作用與輪胎一起吸收和減緩路面所造成的車輛的各種顫動(dòng)、搖擺和振動(dòng)等；將路面與車輪之間的磨擦所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，傳輸至底盤和車身；支承車橋上的車身，并使車身與車輪之間保持適當(dāng)?shù)膸缀侮P(guān)系。三、彈性懸架的組成：1.彈性元件（必須有）用來(lái)承受并傳遞垂直載荷，緩和路面不平、緊急制動(dòng)、加速和轉(zhuǎn)彎引起的沖擊或車身位置的變化。減振裝置（各種減振器）

用來(lái)加速振動(dòng)的衰減導(dǎo)向裝置（導(dǎo)向桿或稱傳力桿）用來(lái)傳遞除垂直力以外的各種力及其所形成

的力矩，并保證車輪相對(duì)于車架(或車身)有一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。未裝導(dǎo)向裝置的彈性懸架，彈性元件除起緩沖和減振作用，還需要承擔(dān)力的傳遞。第四節(jié)轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋整體式車架的工程機(jī)械可通過(guò)偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)向橋分為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋。一、轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的構(gòu)造（圖1-6-7）它由從動(dòng)橋梁1，轉(zhuǎn)向節(jié)19，主銷17，輪轂13等部件組成。從動(dòng)橋梁1：分三段，中段為無(wú)縫鋼管，在鋼管上焊有鋼板彈簧支座2和下反作用桿支座7（不是所有轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋都有）其結(jié)構(gòu)及作用如簡(jiǎn)圖。從動(dòng)橋梁的兩端各有一個(gè)鍛鋼制成的拳狀臂，與中段焊接成一體，其中有通孔，主銷17插入通孔內(nèi)，用鎖銷固定，使主銷相對(duì)拳狀臂不能轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向節(jié)19：叉形結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)向節(jié)指軸和帶有兩耳的轉(zhuǎn)向節(jié)本體焊接而成，兩耳上有銷孔，通過(guò)主銷和從動(dòng)橋拳部相連，轉(zhuǎn)向節(jié)銷孔內(nèi)裝有滾針軸承16和21，轉(zhuǎn)向節(jié)相對(duì)從動(dòng)橋可以轉(zhuǎn)動(dòng)，下耳裝有止推軸承20，承受軸向力，轉(zhuǎn)向節(jié)上裝有油嘴對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，在左轉(zhuǎn)向節(jié)上耳裝有轉(zhuǎn)向節(jié)臂3，它和轉(zhuǎn)向縱拉桿相連接（轉(zhuǎn)向縱拉桿和轉(zhuǎn)向器相連，轉(zhuǎn)向器由方向盤帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)向縱拉桿，轉(zhuǎn)向節(jié)臂3，轉(zhuǎn)向節(jié)，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向）在下耳裝有與轉(zhuǎn)向橫拉桿6相連的梯形臂5（橫拉桿的作用是使兩個(gè)車輪同時(shí)轉(zhuǎn)向）。輪轂13：車輪輪轂13通過(guò)兩個(gè)圓錐滾子軸承11和12支撐在轉(zhuǎn)向節(jié)指軸外端的軸頸上，軸承的松緊度可用調(diào)整螺母9加以調(diào)整，輪轂內(nèi)側(cè)裝有油封10，以防潤(rùn)滑油進(jìn)入制動(dòng)器內(nèi)，輪轂外部用罩蓋住，防止灰塵進(jìn)入。三、轉(zhuǎn)向輪的定位目的：減少偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向輪的操縱力矩（可避免駕駛?cè)藛T過(guò)度疲勞），保證轉(zhuǎn)向輪能夠“自動(dòng)回正”。自動(dòng)回正：機(jī)械直線行駛時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪偶遇外力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，有立即使車輪自動(dòng)回到相應(yīng)于直線位置的能力（外力由路面不平或由機(jī)械進(jìn)行轉(zhuǎn)向造成）要求：主銷和轉(zhuǎn)向輪在從動(dòng)橋上安裝時(shí)，其相互之間或與地面之間應(yīng)具有一定的角度。內(nèi)容（三個(gè)角度，一個(gè)長(zhǎng)度）：主銷內(nèi)傾角β，主銷后傾角γ，轉(zhuǎn)向輪外傾角α，轉(zhuǎn)向輪前束δ四個(gè)參數(shù)，除前束δ可以在安裝時(shí)自由調(diào)整，其余三個(gè)均由構(gòu)造確定（零件設(shè)計(jì)、加工確定）。1、主銷后傾角γ定義：主銷軸線在縱向垂直平面上的投影線和垂線之間的夾角（主銷在縱向平面內(nèi)向后傾斜一角度）。作用：使轉(zhuǎn)向輪“自動(dòng)回正”。當(dāng)主銷具有后傾角時(shí)，其軸線延長(zhǎng)線與地面的交點(diǎn)a將位于車輪與地面接觸點(diǎn)b的前面，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)，受向心力Y作用，此向心力與主銷中心線的距離為L(zhǎng)，它相對(duì)主銷中心線形成一個(gè)迫使車輪自動(dòng)回正的穩(wěn)定力矩YL，使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自動(dòng)回正作用。當(dāng)駕駛員放松方向盤時(shí)，車輪僅受回正力矩，所以車輪自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的中間位置。此時(shí)汽車做直線運(yùn)動(dòng)，向心力自動(dòng)消失，回正力矩也自動(dòng)消失。后傾角γ一般是將前鋼板彈簧安裝時(shí)向后傾斜形成，一般在0~3度以內(nèi)，過(guò)大將增加操縱力。2、主銷內(nèi)傾角（圖1-6-9）定義：主銷軸線在車輛橫向垂直平面內(nèi)的投影線和垂線間的夾角（主銷在橫向平面內(nèi)其上端向內(nèi)傾斜一個(gè)角度）。作用：使轉(zhuǎn)向方便：當(dāng)主銷無(wú)內(nèi)傾時(shí)，其延長(zhǎng)線與地面交點(diǎn)a與輪胎接觸地面中心點(diǎn)b的距離為L(zhǎng)，使主銷內(nèi)傾后，其延長(zhǎng)線與地面交點(diǎn)a1

與b的距離減小到L1，（L1<L）使操縱轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)力矩減小?？梢詼p小方向盤上的沖擊力：在轉(zhuǎn)向輪受到地面沖擊和制動(dòng)時(shí)，可以減少轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力?？墒罐D(zhuǎn)向輪“自動(dòng)回正”：當(dāng)車輪由直線行駛位置繞主銷軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，車輪中垂線繞主銷旋轉(zhuǎn)軌跡是一個(gè)圓錐體，在車輪偏轉(zhuǎn)某一狀態(tài)，車輪與地面接觸點(diǎn)應(yīng)伸至地下，但實(shí)際上車輪下邊緣不可能陷入地面之下，而是地面將轉(zhuǎn)向輪連同整機(jī)前部向上抬起一定高度。這時(shí)整個(gè)車就像停在一個(gè)斜坡上，車應(yīng)該向后滑移。而實(shí)際情況是車沒有后移，就是因?yàn)榈孛娼o車輪一個(gè)向前的靜摩擦力F，形成回轉(zhuǎn)力矩M=Fa。在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角大于外側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角，即β>a，故內(nèi)側(cè)被抬起的高度比外側(cè)高，所以內(nèi)側(cè)的車輪受到地面的摩擦力F1

，大于外側(cè)摩擦力F2

，內(nèi)側(cè)的力矩M1

=F1

a，外側(cè)的力矩M2

=F2

a，由于內(nèi)側(cè)的力矩有使車輪回正的趨勢(shì)，而外側(cè)的力矩有使車輪繼續(xù)偏擺的趨勢(shì)。因?yàn)镕1

>F2

，所以M1

>M2

，前輪整體還是受到回正力矩M’=M1

－M2

的作用，當(dāng)駕駛員放松方向盤時(shí)，該力矩將使車輪自動(dòng)回正。主銷后傾和主銷內(nèi)傾都使汽車轉(zhuǎn)向時(shí)自動(dòng)回正，保持直線行駛的穩(wěn)定性。所不同的是主銷后傾的回正作用與車速有關(guān)，而主銷內(nèi)傾的回正作用與車速無(wú)關(guān)。內(nèi)傾角不大于8度，L1=40~60mm，形成主銷內(nèi)傾角的方法是，在制造時(shí)，將前軸梁（從動(dòng)橋梁）拳部的主銷孔上端向內(nèi)傾斜，形成內(nèi)傾角。內(nèi)傾角不能過(guò)大轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤越費(fèi)力，且增加輪胎磨損。3、轉(zhuǎn)向輪外傾角（圖1-6-10

）定義：轉(zhuǎn)向輪滾動(dòng)平面與鉛垂面之間的夾角（轉(zhuǎn)向輪裝置時(shí)，頂部略向外傾斜，車輪所處平面和縱向垂直平面的夾角）。作用：（1）防止車輪飛出，提高車輛工作的安全性。轉(zhuǎn)向輪外傾后，在地面對(duì)車輪垂直反力G的軸向分力F的作用下，使輪轂壓緊在轉(zhuǎn)節(jié)內(nèi)端的大軸承上，減輕了外端小軸承及輪轂鎖緊螺母的負(fù)荷，同時(shí)防止車輪飛出。進(jìn)一步減小扭矩，使轉(zhuǎn)向輕便。轉(zhuǎn)向輪外傾后，可使輪胎接觸面中點(diǎn)到轉(zhuǎn)向主銷軸線的距離由L1進(jìn)一步縮小到L2，從而進(jìn)一步減小了阻止轉(zhuǎn)向輪

偏轉(zhuǎn)的力矩，使轉(zhuǎn)向輪操縱輕便。防止車輪出現(xiàn)內(nèi)傾，保證車輛安全，減輕輪胎磨損。定義：兩轉(zhuǎn)向輪后端之間的距離與前端之間的距離之差。（轉(zhuǎn)向車輪在裝置時(shí)，前面略向內(nèi)收縮，使左、右兩轉(zhuǎn)向輪之間的距離前、后不等）作用：（1）消除由外傾角產(chǎn)生的負(fù)作用：外傾的車輪其軸線延長(zhǎng)線與地面交點(diǎn)為O‘，車輪滾動(dòng)時(shí)將繞O‘在地面滾動(dòng)，使轉(zhuǎn)向輪前端有向外張開的趨勢(shì)，必然增加輪轂外軸承（圖1-6-7中軸承12）的壓力，造成小軸承12和緊固螺母載荷增大，壽命縮短；一方面由于車橋的約束使車輪不能向外滾開，車輪必然在地面上產(chǎn)生橫向滑動(dòng)，增加輪胎磨損。為解決該矛盾，使轉(zhuǎn)向輪前端距離B略小于后端距離A形成前束，前輪外傾使車輪有向