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ADAMS重载车辆转向杆系结构分析+文献综述(3)
[1]转向时,通过同一轴转向内外轮中心的垂直直线延长线交于一点。
[2]通过不同车轴的车轮中心的垂直直线延长线交于一点。
[3]同一轴内外车轮在转向时角速度应不相同,应满足一定的关系。
2.1.2同轴转向内外轮转角关系
由于同一转向轴的内、外轮转角关系符合阿克曼原理,由图2.2,则有:
可以得到,同一转向轴的内、外轮转角差为:
…………………………………………(2.2)
2.1.3不同转向轴同侧车轮的转角关系
在理想条件下,每个轴的车轮的理论转角都可以根据阿克曼定理关系推导出来,只要第一轴内侧转向车轮转角关系确定,整个参与转向的车轮转角在理论上应该是确定的。
重型车辆车轴比较多的情况下,在设计上一般会选取位于整车中间位置的一个或者两个车轴为非转向轴。这样以来,整车的转向中心应位于该非转向轴的轴线延长线上。假设第 轴为转向中心所在轴,根据阿克曼定理关系,可得第 轴车轮转角与第1轴内侧车轮转角的理论关系为:
…………………(2.3)
式可转换为:
………………………(2.4)
通过((2.2)式变形,可得外侧各车轮的理论转角 为:
…………………………………………(2.5)
将((2.3)式代入((2.5)式,可得外侧各轮转角与第一轴内侧轮转角的函数关系式为:
…………………(2.6)
2.1.4转向系统的性能分析
重型汽车转向系统结构通常如图2.3所示。其转向系统主要有转向器,转向摇臂,转向直拉杆,转向横拉杆,转向减振器等组成[20]。
1-转向器;2-转向摇臂;3-转向直拉杆;4-转向节臂;5-梯形臂;6-转向横拉杆
图2. 3汽车转向杆系的结构简图
转向摇臂的作用是把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉杆,进而推
动转向轮偏转。转向摇臂的典型结构如图2.4所示。
1-带锥度的三角形齿形花键;2-转向摇臂;3-球头销;4-摇臂轴
图2. 4转向摇臂和摇臂轴
转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂。转向拉杆既承受拉力也受压力,且一般长度比较大,在传递力和运动过程中易发生弹性变形,为保证工作稳定可靠,一般采用优质特种钢材制造而成。直拉杆的典型结构形式如图2.5所示。转向直拉杆与转向摇臂连接方式一般采用球头销连接,这是为了防止在转向轮偏转或悬架相对车架跳动时不发生运动干涉。
1-螺母;2-球头销;3-橡胶防尘垫;4-螺塞;5-球头座;6-压缩弹簧;
7-弹簧座;8-油嘴;9-直拉杆体;10-转向摇臂的球头销
图2. 5转向直拉杆典型结构图
转向横拉杆是联系左、右梯形摇臂并使其协调工作的连接杆,它在汽车行驶过程中反复承受拉力和压力,因此多用高强度冷拉钢管制造。为了克服汽车行驶时转向轮产生的摆振,可在转向传动机构中设置转向减振器来衰减转向轮的摆振和缓和来自路面的冲击载荷,从而提高汽车行驶的稳定性和乘坐的舒适性。
2.1.5转向梯形机构的计算
汽车转向行驶时,受弹性轮胎侧偏角的影响,所有车轮不是围绕位于后轴沿长线上的点滚动,而是围绕位于前轴和后轴之间的汽车内侧某一点滚动。此点位置与前轮和后轮的侧偏角大小有关。因影响轮胎侧偏角的因素很多,且难以精确确定,故下面是在忽略侧偏角影响的条件下,分析有关两轴的汽车的转向问题。此时,两转向前轮轴线的延长线应交在后轴延长线上,如图2.6所示。设 、 分别为内、外转向车轮转角,L为汽车轴距,K为两主销中心线延长线到地面交点之间的距离。若要保证全部车轮绕一个瞬时转向中心行驶,则梯形机构应保证内、外转向车轮的转角有如下关系
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