畢業(yè)論文--水陸兩用拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

1、南嫂長(zhǎng)*4本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目：姓名： 學(xué)院: 專業(yè): 班級(jí)： 學(xué)號(hào): 指導(dǎo)教師:水陸兩用拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與u 殳計(jì)制造及其自動(dòng)化 ba稱： 副教授2013年5月10日 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制離4x翻4abstract4key words4船侖41拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系總體設(shè)計(jì)61. 1轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求61. 2全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)61. 3轉(zhuǎn)向梯形基本參數(shù)設(shè)計(jì)81.4轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪所需的總力矩計(jì)算101.5液壓缸的計(jì)算111.5.1液壓缸需要的推力111.5.2液壓缸的工作面積121.5.3液壓缸內(nèi)徑121.5.4液壓缸行程121. 5. 5液壓缸通過大行程所需要的油的體積v( ml)1

2、31.6轉(zhuǎn)向器排量的計(jì)算q( mmr)131. 7所需流ii的選擇計(jì)算q (l) 132 轉(zhuǎn)向液壓缸設(shè)計(jì)132. 1液壓缸工作壓力的確定132. 2液壓缸壁厚s和外徑di142. 3液壓缸的結(jié)構(gòu)143全液壓轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)153. 1bzz1全液壓轉(zhuǎn)向器的工作原理153. 1. 1 中位狀態(tài)(方向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí))163. 1. 2左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)狀態(tài)(方向盤向左或向右連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí))163. 2 bzz1型全液壓轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)173. 2. 1主要組成及作用173. 2. 2 轉(zhuǎn)向器的工作174轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三維建模及仿真184.1液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)184.2橫拉桿的設(shè)計(jì)2043轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)204.4左右轉(zhuǎn)向輪214.5轉(zhuǎn)向

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝配與仿真21523醐23辦魏23水旱兩用拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生xxx指導(dǎo)教師 xxx摘要：拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系是拖拉機(jī)的重要組成部分，也是決定拖拉機(jī)安全性的關(guān)鍵總成。它的質(zhì)量嚴(yán)重 影響拖拉機(jī)的操縱穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向系的功用是改變拖拉機(jī)的行駛方向和保持直線行駛。輪式拖拉機(jī)的 轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)昀器及轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。木文分析了輪式施拉機(jī)各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)及其工作原理， 綜合考慮設(shè)計(jì)條件和要求，選擇全液壓轉(zhuǎn)向方案，并闡述了全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。主要設(shè)計(jì) 內(nèi)容為：拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系總體設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)向液壓缸設(shè)計(jì)；全液壓轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)；最后，用pro/e軟件建立 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的三維模型，并進(jìn)行運(yùn)

4、動(dòng)模擬仿真，證明機(jī)械部分設(shè)計(jì)的正確性。關(guān)鍵詞：拖拉機(jī)；全液壓轉(zhuǎn)向；液壓缸；仿真the tractor used in floods and droughts steering system designand simulationstudent majoring in mechanical design manufacturing and automation xxx tutor xxxabstract: tractor steering system is an important part of the tractor and to determine the key assembly o

5、f tractor security. the quality of it seriously affects the tractor steering stability. the steering systems function is to change the driving direction of tractor and keep straight. the wheeled tractor steering system consists of steering gear and steering linkage. this paper analyzes characteristi

6、cs and working principle of the wheeled tractor various steering system, considering the design conditions and requirements，hydraulic steering program, and described the development of the hydraulic steering system. design content: tractor steering system overall design; steering cylinder design; hy

7、draulic steering gear design; finally, three-dimensional model of the steering mechanism was established with pro/e software, and motion simulation，prove the correctness of the design of the mechanical parts.key words: tractor; full hydraulic steering; hydraulic cylinder; simulation緒論：農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的棊礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)機(jī)

8、械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是農(nóng) 業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容和標(biāo)志。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化 的重要手段之一。近年來，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化事業(yè)迅速發(fā)展，農(nóng)機(jī)裝備總量、農(nóng)機(jī)作業(yè)水 平、先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用水平不斷提高，對(duì)促進(jìn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效發(fā)揮了重要作 用。政府出臺(tái)了一系列政策，支持農(nóng)業(yè)機(jī)械化事業(yè)的發(fā)展。最為顯著的有兩個(gè)方面，一 是實(shí)行購置和更新大型農(nóng)機(jī)具補(bǔ)貼政策，大力支持農(nóng)業(yè)機(jī)械化事業(yè)發(fā)展。二是強(qiáng)化農(nóng)業(yè) 機(jī)械化法制建設(shè)，依法促進(jìn)農(nóng)機(jī)發(fā)展。拖拉機(jī)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)、ik.機(jī)械化和現(xiàn)代化不可缺少的重 要?jiǎng)恿C(jī)械。我國(guó)的拖拉機(jī)工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，己經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。s前大中 型拖拉機(jī)

9、的生產(chǎn)能力已超過10萬臺(tái)，小型拖拉機(jī)的生產(chǎn)能力已超過200萬臺(tái)，各類拖 拉機(jī)的擁有量已超過1500萬臺(tái)，其中大中型拖拉機(jī)約為80萬臺(tái)。但隨著我國(guó)加入wt0, 大量具有高新技術(shù)裝備并且性能優(yōu)良的拖拉機(jī)產(chǎn)品將會(huì)涌入中國(guó)市場(chǎng)，這對(duì)產(chǎn)品技術(shù)含 量和對(duì)較低的w內(nèi)拖拉機(jī)工業(yè)來說，將會(huì)面臨巨大的挑戰(zhàn)。如何適應(yīng)市場(chǎng)需要，進(jìn)行產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高產(chǎn)品的科技含量，改善產(chǎn)品的技術(shù)性能，將是我國(guó)拖拉機(jī)工業(yè)所面臨 和需要解決的重要問題1。轉(zhuǎn)向系的功用是改變拖拉機(jī)的行駛方向和保持直線行駛。輪式拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn) 向器及轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成；轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)向器輸出的動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)向節(jié)立軸或鉸接 的機(jī)架。轉(zhuǎn)向系在拖拉機(jī)設(shè)計(jì)過程中

10、，占有非常重要的位置14。拖拉機(jī)按功率大小分類2: 1)大型拖拉機(jī)，功率為73. 6kw (loohp)以上；2)中 型拖拉機(jī)，功率在14. 7-73. 6kw (20-100hp)； 3)小型拖拉機(jī)，功率在14. 7 (20hp)以 下。輪式拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向系可分為機(jī)械式、液壓助力式、全液壓式和電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)四種，在中、小功率拖拉機(jī)上普遍采用機(jī)械式轉(zhuǎn)向系。大、中型輪式拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向操 縱相當(dāng)費(fèi)力，采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向可以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向的尺寸小、靈 敏度高，液體阻尼能減少地面?zhèn)鱽淼臎_擊，因而被廣泛采用。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向又有轉(zhuǎn)向助 力器和全液壓轉(zhuǎn)向兩類：轉(zhuǎn)向助力器的方向盤和車輪之間有

11、機(jī)械聯(lián)系，在液壓失效時(shí)可 由桿件操縱；令液壓轉(zhuǎn)向器方向盤與導(dǎo)向輪之間用油管連接而沒有機(jī)械聯(lián)系3;電控液 壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)本質(zhì)上是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(steering-by-wire,簡(jiǎn)稱sbw),它取消了轉(zhuǎn)向 盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制，不再需要將轉(zhuǎn)向盤 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向器，不但可以自由設(shè)計(jì)車輛轉(zhuǎn)向的力傳遞特性，而且 可以設(shè)計(jì)車輛轉(zhuǎn)向的角傳遞特性，給車輛轉(zhuǎn)向特性的設(shè)計(jì)帶來更大的空間，是車輛轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的重大革新。電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外的研究 屮處于剛起步階段。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最早應(yīng)用在轎車領(lǐng)域，因?yàn)檗I車的負(fù)荷較輕，轉(zhuǎn)向阻 力矩較小

12、，所以研宄的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見的是采用直流電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過控制直 流電機(jī)來控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)81°。目前，國(guó)內(nèi)外農(nóng)用車輛上越來越多地使用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向，而且采用全液壓轉(zhuǎn)向的趨 勢(shì)尤為明顯。其主要原因，首先是由于大功率車輛，特別是大型四輪驅(qū)動(dòng)和鉸接式拖拉 機(jī)的發(fā)展，動(dòng)力轉(zhuǎn)向已經(jīng)不是是否要釆用的問題，而是要釆用什么樣的動(dòng)力轉(zhuǎn)向問題。 這些車輛由于轉(zhuǎn)向阻力的增加，在某些情況下如不使用動(dòng)力轉(zhuǎn)向，就不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，在 冇些使用條件下雖尚能轉(zhuǎn)向，但非常沉重，駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度人，做不到轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)靈活 和操縱安全，機(jī)組的生產(chǎn)率要降低。因此非采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向不可。其次，隨著液壓技術(shù)的 發(fā)展，為了改善駕駛員的勞動(dòng)條

13、件，在中小馬力的農(nóng)用車輛上也采用了液壓轉(zhuǎn)向。對(duì)于 全液壓轉(zhuǎn)向，除了上述原因之外，它的安裝靈活，整機(jī)布置方便，成本低以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 等優(yōu)點(diǎn)，也是被廣泛使用的重要原因4。由于所設(shè)計(jì)水旱兩用拖拉機(jī)為大型拖拉機(jī)，功率llokw (1500hp)左右，屬于大型 輪式拖拉機(jī)，為減輕駕駛員疲勞，提高操縱的輕便性，釆用動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。而全液壓轉(zhuǎn) 向又有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，因此所設(shè)計(jì)水旱兩用拖拉機(jī)采用全液壓轉(zhuǎn)向。全液壓轉(zhuǎn)向在拖拉機(jī)上的應(yīng)用，開始于五十年代末期，美國(guó)査林公司子1958年首 先研制成一種國(guó)外稱之為“奧爾比特”全液壓轉(zhuǎn)向器，并應(yīng)用于工程車輛、農(nóng)用車輛和 船舶上。由于全液壓轉(zhuǎn)向有不少優(yōu)點(diǎn)，所以在六十年代初期就越來

14、越多地應(yīng)用于拖拉機(jī) 上，并為國(guó)際市場(chǎng)所承認(rèn)。近年來發(fā)展速度更快，在農(nóng)用車輛上應(yīng)用居優(yōu)勢(shì)地位。1977年，世界生產(chǎn)拖拉機(jī)的主要國(guó)家二十個(gè)公司，在美w市場(chǎng)上出雋的170種型號(hào) 20馬力以上的兩輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)中，有157種型號(hào)把液壓轉(zhuǎn)向作為任選設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)裝置， 占總型號(hào)數(shù)的92. 4%，其中裝全液壓轉(zhuǎn)向的有110種型號(hào)，占裝有液壓轉(zhuǎn)向拖拉機(jī)型號(hào) 數(shù)的70%。其中奮些馬力較小的拖拉機(jī)也采用液壓轉(zhuǎn)向。而兩輪驅(qū)動(dòng)變型的四輪驅(qū)動(dòng)拖 拉機(jī)和獨(dú)立型四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)，幾乎毫無例外地采用了液壓轉(zhuǎn)向，而ii采用全液壓轉(zhuǎn)向 的比例更大4。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，液壓技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，與國(guó)外的差距在 逐漸縮小，液

15、壓元件得到了普及和推廣。全液壓轉(zhuǎn)向技術(shù)被廣泛采用。目前，在我國(guó)， 全液壓轉(zhuǎn)向技術(shù)在工程機(jī)械、大(中)馬力拖拉機(jī)以及聯(lián)合收割機(jī)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中軍得到 了齊遍的應(yīng)用。全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅僅依靠液壓介質(zhì)為動(dòng)力去實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，且轉(zhuǎn)向控制元件之間無需任何剛性連接。在車輛上應(yīng)用液壓轉(zhuǎn)向以后，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤顯得非常 輕便。特別是在大型車輛上，如聯(lián)合收割機(jī)、大型載貨汽車、大型工程機(jī)械等，轉(zhuǎn)向省 力這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就更為突出。因此，全液壓轉(zhuǎn)向具有操縱輕便、轉(zhuǎn)向靈活、安裝布置方便等 諸多優(yōu)點(diǎn)。1拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系總體設(shè)計(jì)1. 1轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求首先應(yīng)能穩(wěn)定地保持車輛直線行駛，并能保證車輛有較高的機(jī)動(dòng)性，在有限的場(chǎng)地 而積內(nèi)，具有迅速

16、和小轉(zhuǎn)彎能力。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求是u6:(1) 保證拖拉機(jī)各車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)只有滾動(dòng)而沒有側(cè)向滑動(dòng)。對(duì)于常用的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)向 輪轉(zhuǎn)向的拖拉機(jī)，其內(nèi)、外側(cè)導(dǎo)向輪的偏轉(zhuǎn)角a、應(yīng)符合下述關(guān)系(閣1-1):cota =(1-1)式屮m_左、右轉(zhuǎn)向節(jié)立軸屮心線與地面交點(diǎn)之間的距離；l軸距。(2) 高度可靠性：轉(zhuǎn)向系的可靠性是拖拉機(jī)能夠安全駕駛的重要因素之一。因此 耍求其零件具有足夠的強(qiáng)度、剛度和壽命。(3) 操縱輕便：操縱輕便包含兩個(gè)內(nèi)容，一是要求操縱省力，二是要求轉(zhuǎn)向系具 有較小的可逆性，使地面對(duì)導(dǎo)向輪的沖擊較少地傳到方向盤。(4) 機(jī)動(dòng)性好，轉(zhuǎn)彎半徑小。為此導(dǎo)向輪應(yīng)能偏轉(zhuǎn)較大的角度，拖拉機(jī)內(nèi)側(cè)前輪 的

17、最大轉(zhuǎn)角一般為3550s。(5) 靈敏度高：它可提高拖拉機(jī)的安全性、作業(yè)質(zhì)量和生產(chǎn)率。靈敏性取決于轉(zhuǎn) 向系的角傳動(dòng)比。角傳動(dòng)比愈小，靈敏性愈高。但角傳動(dòng)比又受力傳動(dòng)比的限制，選擇 應(yīng)適當(dāng)。一般情況下，異向輪由中間位置轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)12圈，在較重 型拖拉機(jī)上為減小操縱力可增至22. 5圈。m1' co,7jr 一圖1-1輪式拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向簡(jiǎn)圖 1.2全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)所需參數(shù)(表1-1),軸距，就是拖拉機(jī)前軸中心到后軸中心的距 離；前輪輪距，指車輪在車輛支承平面(一般就是地面)上留下的軌跡的中心線之間的 距離。表1-1拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目單位參數(shù)mm

18、mm27901990離地問隙 最小使用質(zhì)呈 前輪分配質(zhì)呈分fill系數(shù)mmkgkg490594023170.39前輪輪胎規(guī)格in14.9-28圖1-2是液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖，核心部分是全液壓轉(zhuǎn)向器，還有汕泵、汕缸等。但現(xiàn)在 一般在技術(shù)資料中都不用這種實(shí)物圖表示系統(tǒng)，而是用職能符號(hào)來表示系統(tǒng)的功能2， 如圖1-3所示。圖1-3屮的全液壓轉(zhuǎn)向器，是開心式無路感轉(zhuǎn)向器的簡(jiǎn)化符號(hào)圖。圖1-3 中表述的是油泵來油經(jīng)全液壓轉(zhuǎn)向器p油口經(jīng)過轉(zhuǎn)向器內(nèi)部油路到0油口直接回油箱，這 種狀態(tài)又稱油泵卸荷，即轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)（又稱中位）的狀態(tài)。此時(shí)與轉(zhuǎn)向油缸相連接的兩 油口a與b是閉死不連通的。由此可知，在轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，油缸

19、內(nèi)不管有多大的油壓 力（有時(shí)是由于車輛上導(dǎo)向輪因外界地面起伏而受到?jīng)_擊使油缸內(nèi)油壓力瞬時(shí)增高），圖1-3全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)符號(hào)圖1. 3轉(zhuǎn)向梯形基本參數(shù)設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)向系中，橫拉桿和兩根轉(zhuǎn)向梯形臂及前軸組成轉(zhuǎn)向梯形。轉(zhuǎn)向梯形的作用是使 兩導(dǎo)向輪的偏轉(zhuǎn)角盡可能符合公式（1-1）的要求。轉(zhuǎn)向梯形有前罝、后罝之分（圖1-4）,前罝梯形的橫拉桿布置在前軸之前，較易因 碰撞而彎曲或損壞，另外由于前罝梯形的梯形臂向外偏斜，為了避免和導(dǎo)向輪相碰，必 須加大轉(zhuǎn)向節(jié)立軸和導(dǎo)向輪之間的距離，因而必然會(huì)增大轉(zhuǎn)向附力臂a而使操縱費(fèi)力。 后置轉(zhuǎn)向梯形（圖l_4b）沒有這個(gè)缺點(diǎn)，但為了使橫拉桿不致和發(fā)動(dòng)機(jī)相碰，須將發(fā)動(dòng)機(jī) 往后布置

20、。這樣，后置梯形冇吋就受總布置條件限制而不能采用?？紤]到轉(zhuǎn)向的穂定性， 避免發(fā)生碰撞，所以選用后置轉(zhuǎn)向梯形。圖1-4轉(zhuǎn)向桿件的各種布置a前置梯形b后置梯形轉(zhuǎn)向梯形的基本參數(shù)是兩轉(zhuǎn)向節(jié)立軸間的距離m'、梯形臂長(zhǎng)度h1和直線行駛吋梯形 臂和拖拉機(jī)縱向平面的夾角丫。在這三個(gè)參數(shù)中，主要取決于輪距，因此，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向 梯形時(shí)主要是選擇合適的丫和m。步驟如下：（一）初步確定梯形臂長(zhǎng)度mm越短，橫拉桿上受力越大；增大m雖可使力縮小，卻容易和其他部件發(fā)生干涉。 一般m 根據(jù)前輪輪距為1990mm，前輪輪胎規(guī)格14.9-28,輪胎寬度為378mm,直徑1365mm,考慮到安裝尺寸，取車輪中心到轉(zhuǎn)向節(jié)立軸間

21、的距離為 250mm。 因此，轉(zhuǎn)向節(jié)立軸間的距離m'為1990-500=1490mm。選取 m = 0.15m* = 225.5mm,取整為 224mm。（二）初選y對(duì)于后置梯形，可按下式初步選定y3，y = arctan-（1-2）由l=2790mm,計(jì)算t = 21逆，取整為22°（三）檢驗(yàn)所選梯形是否符臺(tái)設(shè)計(jì)耍求：根據(jù)公式1-1,每隔5。取一個(gè)a值，求出內(nèi)側(cè)梯形臂偏轉(zhuǎn)a角時(shí)，另一側(cè)梯形臂的理論轉(zhuǎn)角p,見表1-2。根據(jù)已選定的轉(zhuǎn)向梯形基本參數(shù)，即兩轉(zhuǎn)向節(jié)立軸間的距離m'、梯形臂長(zhǎng)度m和直線行駛時(shí)梯形臂和拖拉機(jī)縱向平面的夾角丫，便可求出設(shè)計(jì)外轉(zhuǎn)角貧。鑒于計(jì)算較為繁瑣

22、，借助pro/e軟件草繪模塊，利用幾何約束來完成求解設(shè)計(jì)外轉(zhuǎn)角的過程（圖1-5）。圖中所示為當(dāng)a為20°時(shí)，求解設(shè)計(jì)外轉(zhuǎn)角的過程，兩轉(zhuǎn)向節(jié)立軸間的距離為1490mm,梯形臂長(zhǎng)度m為224mm,直線行駛時(shí)梯形臂和拖拉機(jī)縱向平面的夾角y為22°，利用相等約束和參照尺寸，求得實(shí)際外轉(zhuǎn)角i?為17.09° ,改變的值，便可馬上顯示對(duì)應(yīng)的貧，選取設(shè)計(jì)拖拉機(jī)的最大偏轉(zhuǎn)角為40° ,所得數(shù)據(jù)見表1-2。表1-2理論與設(shè)計(jì)內(nèi)外轉(zhuǎn)角對(duì)比理論（設(shè)計(jì)）a轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)外轉(zhuǎn)角pv3理論外轉(zhuǎn)角鄉(xiāng)w絕對(duì)偏差ia相對(duì)誤羞p154.814.780.030. 006276109. 259. 1

23、50. 10.0109291513. 3513. 190. 160.012132017. 0916. 950. 140. 008262520.4920. 470.020. 0009773023.5123.810.30.012603526. 1327.000.870.0322224028. 3430. 091.750. 0581594530. 0933. 103.010. 090937圖1-5 pro/e求解設(shè)計(jì)外轉(zhuǎn)角求出相對(duì)誤差的平均值pm = =0. 025832, f>m不大于3%,符合設(shè)計(jì)要求3。通過表1-2,可以繪出理論a設(shè)計(jì)的左、右轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向特性曲線（圖1-6）、設(shè)計(jì)的 外轉(zhuǎn)

24、角與理想外轉(zhuǎn)角的差值與內(nèi)轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線（圖1-7）。1510實(shí)際外轉(zhuǎn)角p'（°> 理論外轉(zhuǎn)角pn10203040內(nèi)轉(zhuǎn)角/5?圖1-7設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向特性曲線與理論轉(zhuǎn)向特性曲線的誤差由圖1-7可知，雖然當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)角較大時(shí)，內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系很難滿足理想關(guān)系式，但 是，通常在車輛工作的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)向角度較小時(shí)，所設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向特性與 理論轉(zhuǎn)向特性的偏差很小，幾乎為零。車輛的外轉(zhuǎn)向角很接近理論值，能保證車輛轉(zhuǎn)彎 時(shí)所有車輪盡可能的都繞一個(gè)回轉(zhuǎn)中心純滾動(dòng)，而無滑動(dòng)，因此，很大程度上減小了車 輪的磨損，延長(zhǎng)了使用壽命，明顯提高了車輛工作的安全性。選定轉(zhuǎn)向梯形基木參數(shù)如表1 -3。表1-

25、3轉(zhuǎn)向梯形基本參數(shù)轉(zhuǎn)向節(jié)立軸間的距離m梯形臂長(zhǎng)度m直線行駛時(shí)梯形臂 和拖拉機(jī)縱向平面 的夾角y1490mm224mm22°1.4轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪所需的總力矩計(jì)算設(shè)計(jì)全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，應(yīng)按原地轉(zhuǎn)向的阻力矩計(jì)算3,輪胎和地面的接觸印痕近似 一橢圓(圖1-8),偏轉(zhuǎn)導(dǎo)向輪時(shí)，車輪將繞轉(zhuǎn)向節(jié)立軸滾動(dòng)，如滾動(dòng)阻力系數(shù)為f,每 個(gè)導(dǎo)向輪對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)立軸有一阻力矩0. 5fg,a,此外還由于接地面積上各點(diǎn)奮相對(duì)a點(diǎn)的 滑動(dòng)，造成阻力矩0. 5rg0,r為輪胎的自由充氣半徑。因此兩導(dǎo)向輪對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)立軸的偏轉(zhuǎn)阻力矩之和為：m - gc(fa+ 0.14)(1-3)式中g(shù)_輪胎與地面的摩擦系數(shù)，一般可取0.95;f可

26、按0. 05計(jì)算；gc前輪承重2317kg。經(jīng)計(jì)算，原地轉(zhuǎn)向阻力矩m = 2217n、ma圖1-8原地轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算另外，因?yàn)槟菊撐难芯康膶?duì)象為大型拖拉機(jī)，拖拉機(jī)與一般車輛的行駛條件不一樣， 其主要在田地里作業(yè)。當(dāng)拖拉機(jī)在田地里工作轉(zhuǎn)向吋，必須要破壞土壤的結(jié)構(gòu)6。因此, 在計(jì)算拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向阻力距時(shí),還要考慮土壤的剪切強(qiáng)度，為了使轉(zhuǎn)向阻力矩為整數(shù)方 便計(jì)算，近似取車輪轉(zhuǎn)向時(shí)施加的破壞土壤結(jié)構(gòu)的力矩為m=183 nim最后得到車輛的總的轉(zhuǎn)向阻力矩1>1 = 24g0n，m。1.5液壓缸的計(jì)算輪式杠桿型全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如圖1-9所示，它主耍由轉(zhuǎn)向液壓缸、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn) 向節(jié)臂、主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)

27、向橋等組成圖1-9轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)圖1. 5. 1液壓缸需要的推力式屮f液壓缸需要的推力（n）;m轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪所需的總力矩2400n m;1最小力臂，見圖卜10取90mm;k2系數(shù)io3 經(jīng)計(jì)算得f =26667n。圖1-10所示，為車輪在最大轉(zhuǎn)角范圍時(shí)的液壓缸尺寸和位置圖。當(dāng)內(nèi)側(cè)車輪偏轉(zhuǎn) 到極限位置時(shí)（45° ）,外側(cè)車輪的最大轉(zhuǎn)角為30. 09° （表1-2）,這里取整為31°， 轉(zhuǎn)向液壓缸的尺寸范圍為438. 87-694. 55mm,取整為438_695mm。圖1-10轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)液壓缸尺寸圖1. 5. 2液壓缸的工作面積八二 f / p（1-5）式中a液壓缸的工作而積

28、（mm2）;p液壓缸工作壓力（mpa）, bzz1轉(zhuǎn)向器的額定壓力為16mpa，故取16mpa;在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)很少超載的車輛中，p值為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)溢流閥設(shè)定壓力的80% ;可能嚴(yán)重 超載的車輛，p值為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)溢流閥設(shè)定壓力的30%。計(jì)算得a =1667 mm21. 5. 3液壓缸內(nèi)徑d液壓缸內(nèi)徑（nun）d活塞桿內(nèi)徑（mm）對(duì)于串聯(lián)液壓缸7d v2a/k d2/2（1-6）初選吋可按d=0. 51）計(jì)算，計(jì)算得：d=35mm,考慮液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)尺寸,選擇液壓缸的 內(nèi)徑d=40mm, d=20mm, a=2198mm2則液壓缸使用中最大轉(zhuǎn)向壓力為p= 12. 4 mpa <16mpa, 滿足設(shè)計(jì)耍求

29、。1. 5. 4液壓缸行程轉(zhuǎn)向液壓缸的行程由轉(zhuǎn)向臂的尺寸及轉(zhuǎn)角范圍所決定（圖1-10）。取為 695-438=257mm,取整為260mm。1. 5. 5液壓缸通過大行程所需要的油的體積v( ml)(1-7)計(jì)算得 v- o.aoix 260 x 219s - 571 tril1. 6轉(zhuǎn)向器排量的計(jì)算q( ml/r)q = v/ n(18)式屮n為轉(zhuǎn)向輪從一個(gè)極限位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極限位置時(shí)方向盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，設(shè) 計(jì)時(shí)根據(jù)需要選擇，一般應(yīng)為2.55.5圈。計(jì)算q范圍為114-228ml/r。杳bzz1 (擺線轉(zhuǎn) 閥式全液壓轉(zhuǎn)向器開芯無反應(yīng)型)系列轉(zhuǎn)向器的排量，選取160 ml/r。則轉(zhuǎn)向器的實(shí)際 轉(zhuǎn)

30、動(dòng)的圈數(shù)應(yīng)為：n = v/q=3.6圈。1.7所需流量的選擇計(jì)算q (l)q = q x n/1000(1-9)式中n轉(zhuǎn)向器的輸入轉(zhuǎn)速(r/min)流量的選擇應(yīng)保證在車輛的各種工況下轉(zhuǎn)向器都能獲得足夠的流量，進(jìn)而使轉(zhuǎn)向器 能夠獲得足夠的轉(zhuǎn)向速度。對(duì)bzz系列轉(zhuǎn)向器，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速條件下，流量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向器可得到至少60 r/min 的轉(zhuǎn)速。在正常工況下，轉(zhuǎn)向器能夠獲得的流量應(yīng)使轉(zhuǎn)向器能夠獲得最大的轉(zhuǎn)向速度， 對(duì)小于250 ml/ r排量的轉(zhuǎn)向器，其設(shè)計(jì)最大轉(zhuǎn)速為100 r/min,大于250 ml/ r排量 的轉(zhuǎn)向器，其最大設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為90 r/ min7o因此q= 160 x 100/1000=1

31、6l/mino2轉(zhuǎn)向液壓缸設(shè)計(jì)液壓缸的設(shè)計(jì)主耍包括液壓缸工作壓力的確定、液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定、 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算、液壓缸工作行程等主要尺寸的確定以及液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)向液壓缸的主要尺寸通常根據(jù)以下幾個(gè)因素進(jìn)行初步確定：(1) 根據(jù)計(jì)算出的最大轉(zhuǎn)向阻力矩，并通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)受力分析，確定轉(zhuǎn)向液壓缸所 需最大轉(zhuǎn)向推力。(2) 根據(jù)最大轉(zhuǎn)向推力和液壓系統(tǒng)壓力初步確定轉(zhuǎn)向液壓缸直徑。(3) 根據(jù)轉(zhuǎn)向靈敏度要求確定所選轉(zhuǎn)向液壓缸的排量、液壓缸行程。(4) 活塞桿的受力情況。(5) 安裝轉(zhuǎn)向液壓缸橋體的空間大小。(6) 液壓缸的桿徑、缸徑系列標(biāo)準(zhǔn)。2. 1液壓缸工作壓力的確定在液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，

32、系統(tǒng)所傳遞的功率同樣是壓力和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)的乘積，這充分說 明這兩個(gè)參數(shù)是緊密相關(guān)的。如果系統(tǒng)功率一定，系統(tǒng)壓力選得低，則元件外形尺、r就 大，重量也會(huì)增加。重量對(duì)一般固定式設(shè)備不一定是最主要的因素。但對(duì)自行式機(jī)械來 說，尺寸和重量就成為一個(gè)突出的設(shè)計(jì)因素，它將直接影響整機(jī)性能。若選取較高壓力， 則元件尺寸減小，重量減輕。但繼續(xù)提高壓力，也會(huì)出現(xiàn)相反情況。因此，近年來對(duì)比 較小機(jī)型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可使用較低壓力8.3-1 impa，以便采用較經(jīng)濟(jì)的液壓泵。安全可 靠性也容易保證。對(duì)于大型機(jī)械，若轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳遞的功率大時(shí)，采用高壓12.4-17.2mpa, 使系統(tǒng)元件外形尺寸相應(yīng)減小，重量減輕仍可達(dá)到好

33、的經(jīng)濟(jì)效果。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力很少超 過17.2mpa,因?yàn)槌^此值系統(tǒng)需要更安全可靠的相應(yīng)元件，導(dǎo)致成木增高。木文設(shè)計(jì)對(duì)象為大型拖拉機(jī)，考慮到所選轉(zhuǎn)向器額定壓力為16mpa, hsg型工程機(jī)械用液壓缸工作參數(shù)也為16mpa,因此選取液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓缸的工作壓力 p=16mpa。2. 2液壓缸壁厚s和外徑d;缸簡(jiǎn)的材料-般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，一般采用牌號(hào)為35、45、27simn的 熱軋無縫鋼管。對(duì)于溫度低于-50"的液壓缸缸筒，必須用35、45號(hào)且要調(diào)質(zhì)處理。對(duì) 于缸筒外不焊接零件的，可在市場(chǎng)上購買i孔經(jīng)珩磨或i孔精加工的無縫鋼管，只需按 所要求的長(zhǎng)度切割即可。缸筒內(nèi)表面應(yīng)具有合

34、適的配合公差等級(jí)、表面粗糙度和形位公 差等級(jí)，以保證液壓缸的密封性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和耐磨性13。液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算，它一般是指缸筒中最薄處的厚度。從材 料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。液壓缸的內(nèi) 徑d與其壁厚s的比值d/ss 10的圓筒稱為薄壁圓筒。工作壓力pdxlttpa時(shí)使用 鑄鐵；1x 107pa s p s 2x ltffa時(shí)使用無縫鋼管；p>2>； ltfpa吋使用鑄鋼或鍛鋼8。 設(shè)計(jì)拖拉機(jī)的液壓缸，壓力為16mpa,選用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其 壁厚按薄壁閥筒公式計(jì)算：(2-1)式中8液壓缸的壁厚(mm);d

35、液壓缸的內(nèi)徑(mm)，d=40mm ；py缸筒度驗(yàn)壓力(mpa), py=1.25pn (額定壓力)；取py=20mpa;<7缸筒材料的許用應(yīng)力(mpa), a>( 100-110)mpa。故可得4mm，取6=4mm。液壓缸的壁算岀后，即可求得缸體的外徑d|為di >+ 25 = 48mm(2-2)在第二章中己經(jīng)確定了液壓缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑和液壓缸工作行程，以及求出的 液壓缸壁厚s和外徑d,列表2-1表2-1液壓缸尺寸液壓缸內(nèi)徑d活塞桿直徑d液壓缸工作行程液壓.缸壁照s外徑d：loinm20醐695-438=257醐4mm48mm2. 3液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸的結(jié)構(gòu)組成基本上可

36、以分為缸體組件、活塞組件、密封裝罝、緩沖裝置和排 氣裝置五個(gè)部分815,分述如下。缸體組件包括缸筒和缸蓋，木設(shè)計(jì)選用的缸筒與缸蓋的連接為螺紋式連接，缸筒端 部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，外徑加工吋要求保證內(nèi)外徑同心，裝拆要使用專用工具，它的外形尺 寸和重量都較小，結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)常用于無縫鋼管上。缸底與缸筒的連接為焊接式連接， 雖然這種連接焊接時(shí)容易引起缸筒變形，但其強(qiáng)度高、制造簡(jiǎn)單。活塞組件包括活塞和活寒桿?；钊突钊麠U的結(jié)構(gòu)形式很多，常見的有一體式、錐 銷式連接外，還有半環(huán)式和螺紋式連接等多種形式。本設(shè)計(jì)選用半環(huán)式連接，盡管其結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，裝拆不便，但工作較可靠。密封裝置：缸筒和活塞之間的密封選用摩擦環(huán)密封，

37、它依靠套在活塞上的摩擦環(huán)(尼 龍或其他高分子材料制成)在o型圈的彈力作用下緊貼缸臂而防止泄漏，這種材料效果 較好，摩檫阻力較小ii穩(wěn)定，可耐高溫，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，但加工要求高，裝拆 較不便；缸筒和缸蓋，活塞和活塞桿等之間的密封選用密封圈密封，他利用橡膠或塑料 的彈性使各種截面的環(huán)形圈緊貼在動(dòng)、靜配合面之間來防止泄露。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠；對(duì)于活塞桿外伸部分來說，由于它很容易把臟 物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，因此在活塞桿密封處添加防塵圈，并放 在向著活塞桿外仲的一段。圖2-1液壓缸轉(zhuǎn)配圖1、缸底2、油噃3、襯套4、彈贄卡閣5、軸套6、半環(huán)7、摩

38、擦環(huán)8、0型閽9、活窕10、管接頭11、導(dǎo)向袞 12、“0”型密封閣13、“0”型密封圈14、缸諦15、防塵圈16、活塞桿17、定位螺釘18、耳環(huán)19、油嘴20、襯套3全液壓轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)在第二章中，已經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算了全液壓轉(zhuǎn)向器的參數(shù)，選用bzz1 （擺線轉(zhuǎn)閥式全液壓 轉(zhuǎn)向器開芯無反應(yīng)型）系列轉(zhuǎn)向器，排量為160 ml/ro3. 1 bzz1全液壓轉(zhuǎn)向器的工作原理轉(zhuǎn)向器的工作原理可以從全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓功能圖（圖3-1）所展示的油路原理 來理解，從液壓功能圖上不難看出轉(zhuǎn)向器的工作狀態(tài)分為三個(gè)工況，即：1）中位狀態(tài)（方向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)）2）左轉(zhuǎn)狀態(tài)（方向盤向左連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)）3）右轉(zhuǎn)狀態(tài)（方向盤向右連續(xù)不轉(zhuǎn)動(dòng)

39、時(shí)）abpt3. 1. 1中位狀態(tài)（方向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)）從bzz1型全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓功能圖我們可以看出，進(jìn)入轉(zhuǎn)向器進(jìn)口（p 口）的液 壓油流進(jìn)轉(zhuǎn)閥后就直接冋到來轉(zhuǎn)向器的冋油口（t 口）流冋油箱，bzz1型其余的油口全 部處于封閉狀態(tài)，轉(zhuǎn)向器并沒有工作。也就是說，這時(shí)轉(zhuǎn)向器僅僅起到y(tǒng)溝通油路的功 能，實(shí)現(xiàn)丫屮位卸荷；3. 1. 2左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)狀態(tài)（方向盤向左或向右連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)）圖3-2中可以看出，當(dāng)方向盤帶動(dòng)閥芯向坐或向右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥芯將克服閥芯套間的彈簧片的彈力，使閥芯相對(duì)于閥套產(chǎn)生了一定量的轉(zhuǎn)角，使閥芯相對(duì)于閥套產(chǎn)生了一定 量的轉(zhuǎn)角，只要該轉(zhuǎn)角大于1.5-2° ,閥芯與閥套間中位時(shí)處于封閉

40、狀態(tài)的油槽就開始 溝通，且隨著其相互間的轉(zhuǎn)角增大，各配油槽的開u亦隨之增大，使進(jìn)入轉(zhuǎn)向器進(jìn)油ui 的油液經(jīng)過閥芯套以及閥體的配油槽進(jìn)入到擺線嚙合副（即.轉(zhuǎn)、定子嚙合副）一側(cè)的 容積腔，使油液得以計(jì)量的同時(shí)又推動(dòng)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子做行星運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動(dòng)的a的：一方面，通過另一側(cè)排油腔容積腔的變化（容積腔的縮?。⒔?jīng)過計(jì)量的油液排入 轉(zhuǎn)向器的左或右轉(zhuǎn)向油口（a 口或b 口）。從而使進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸的壓力油與計(jì)量馬達(dá)的排 量建立起比例關(guān)系。另一方面，利用該轉(zhuǎn)子的同向自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（與閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同）通過齒輪聯(lián)軸器 的運(yùn)動(dòng)俾遞，將該冋向轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)反饋至起配油機(jī)構(gòu)作用的閥套上，使閥套與閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)，即：當(dāng)

41、方向盤帶動(dòng)閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)一旦停止，在轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下，閥套就 會(huì)自動(dòng)將與閥芯間的配油槽關(guān)閉，使轉(zhuǎn)向器進(jìn)油門（pn）的壓力油無法進(jìn)入轉(zhuǎn)向器內(nèi) 部，轉(zhuǎn)向器便立即處于屮位狀態(tài)，從而使進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸的壓力油容積與方向盤的轉(zhuǎn)速建 立起聯(lián)系。pt3. 2 bzz1型全液壓轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)3. 2. 1主要組成及作用由閥芯、閥套和閥體組成旋轉(zhuǎn)隨動(dòng)閥:控制油流的方向，閥芯是直接與方向盤轉(zhuǎn)向 柱連接的。由轉(zhuǎn)子和定子組成一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪，即擺線針輪嚙合副:在動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)起計(jì)量馬達(dá) 的作用，保證流進(jìn)轉(zhuǎn)向汕缸的汕量與方向盤的轉(zhuǎn)角成正比；在人力轉(zhuǎn)向吋相當(dāng)于手動(dòng)汕 泵；，連接轉(zhuǎn)子和閥套的聯(lián)動(dòng)軸及撥銷:在動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)保證閥套與轉(zhuǎn)子同步

42、；在人力轉(zhuǎn)向 時(shí)起傳遞扭矩的作用。彈簧片:作用是確保不轉(zhuǎn)向時(shí)隨動(dòng)閥回中。進(jìn)、回油口之間的單向閥:在人力轉(zhuǎn)向時(shí)，把轉(zhuǎn)向油缸一腔的油經(jīng)lh油口吸入進(jìn)油 口，然后通過擺線針輪嚙合副再壓入油缸的另一腔。而在動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)確保油液不從pa 直接流向t口（說明：轉(zhuǎn)向器的油口一一a、ba,分別接通轉(zhuǎn)向油缸的兩腔，卩口， 接通汕泵，t口，接通汕箱。）。3. 2. 2轉(zhuǎn)向器的工作當(dāng)轉(zhuǎn)向器處于屮間位置時(shí)，閥芯和閥套在彈簧片的作用不處于屮位，從油泵來的油 經(jīng)閥套和閥芯端部?jī)膳判】走M(jìn)入閥芯內(nèi)部，再由油口 t流回油箱。當(dāng)方向盤右（或左）轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)閥芯右（或左）轉(zhuǎn)，因閥芯和閥套之間有最大達(dá)10. 5° 的轉(zhuǎn)動(dòng)量，故

43、閥芯和對(duì)閥套轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)閥芯的油槽與閥套的進(jìn)油路接通，泵的來油經(jīng)閥 套，閥芯的油梢，乂從閥套流向轉(zhuǎn)子和定子，推動(dòng)轉(zhuǎn)子和對(duì)于定子轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，轉(zhuǎn)子與 定子的出油通過閥套后經(jīng)油u a （或b）進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸的一腔,使油缸活塞桿外伸（內(nèi)縮）， 推動(dòng)轉(zhuǎn)向輪向右（或左）轉(zhuǎn)，油缸另一腔的油從油ub （或a）進(jìn)入閥套，再經(jīng)閥芯的冋油 槽后，又從閥套的冋油孔經(jīng)油口t冋油箱。閥芯閥套的相對(duì)轉(zhuǎn)角約為1.5°時(shí)，油路開始接通，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使油通向油缸，供 油量的多少與方向盤的轉(zhuǎn)角成正比。當(dāng)方向盤向右（或左）轉(zhuǎn)過一角度不變時(shí)，由于上述油道打幵而使油泵的來油推動(dòng)轉(zhuǎn) 子也向右（左）轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角與方向盤轉(zhuǎn)角相同時(shí)，因

44、閥套與轉(zhuǎn)子是通過聯(lián)動(dòng)軸及撥 銷機(jī)械聯(lián)接的，因而轉(zhuǎn)子帶動(dòng)閥套也向右（或左）轉(zhuǎn)動(dòng)與方向盤和同的角度。這時(shí)，閥 套與閥芯又形成了沒有相對(duì)轉(zhuǎn)角的位置，將通往轉(zhuǎn)子及油缸的油道關(guān)閉，使油泵的出油 經(jīng)油ui p通過閥套和閥芯端部的兩排小孔進(jìn)入閥芯內(nèi)部，又從閥套的冋油孔經(jīng)油kj t流 冋油箱。這時(shí)，輪胎亦停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此即液壓反饋隨動(dòng)作用。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或轉(zhuǎn)向油泵發(fā)生故障時(shí)（人力轉(zhuǎn)向時(shí)），這種轉(zhuǎn)向器可用手撥動(dòng)方向 盤進(jìn)行靜壓轉(zhuǎn)向，當(dāng)撥動(dòng)方向盤右（左）轉(zhuǎn)時(shí)，閥芯轉(zhuǎn)過10.5°的角度，經(jīng)撥銷帶動(dòng)閥套， 聯(lián)動(dòng)軸及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，這吋轉(zhuǎn)子與定子起泵的作用，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)將汕經(jīng)油口t吸出，經(jīng)單 向閥，閥套、閥芯進(jìn)入轉(zhuǎn)子泵的進(jìn)

45、油腔，由于手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子泵的作用使油產(chǎn)生壓力進(jìn)入轉(zhuǎn) 向油缸的一腔，使活塞桿外伸（內(nèi)縮），車輪右（左）轉(zhuǎn)，另一腔的油從油口 b（a）經(jīng)閥套、 閥芯再從閥套經(jīng)單向閥到轉(zhuǎn)子泵的進(jìn)油腔，不斷補(bǔ)入大（?。┣?，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向20。說明：為了保證人力轉(zhuǎn)向的實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向器不應(yīng)安裝在高于油箱液面0.5米以上的地 方，以提高吸油效果。圖3-3 bzz1轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)圖1、連接塊織件2、前蠱3、0型橡膠密剝?nèi)?、內(nèi)六角岡柱頭螺釘5、輕型彈簧格闔6、x型密封闔7、0型橡膠密封闔 8、擋環(huán)9、滑環(huán)10、彈贊片11、拔銷12、聯(lián)動(dòng)軸13、閥體14、閥芯15、閥套16、隔盤17、限位柱18、定子 19、轉(zhuǎn)子20 0型密封囤4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三維建

46、模及仿真拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)件包括液壓缸、轉(zhuǎn)向梯形臂、橫拉桿、車輛前橋、前輪等。下 面依次對(duì)這些構(gòu)件使用pro/e軟件進(jìn)行三維建模，然后完成其裝配并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。鑒 于pro/e建模只是為了運(yùn)動(dòng)仿真，所以只是建立零件的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)仿真的要求 即可。4.1液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸的主要尺寸一再前面確定下來，然后進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓缸的結(jié)構(gòu) 主要有活塞桿、活塞、缸體、缸底、缸蓋等。主要連接包括:缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。液壓缸的三維建模如下所示。(1) 活塞桿的創(chuàng)建活塞桿屬于軸類零件，軸類零件是機(jī)械設(shè)計(jì)屮最典型的零件之一，其模型特征建立(2) 缸

47、筒的創(chuàng)建缸筒的創(chuàng)建與軸類零件的創(chuàng)建方法一樣，可用拉仲特征創(chuàng)建，也可用旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng) 建。本文用拉伸特征創(chuàng)建。缸筒一端有螺紋，與缸蓋連接，另一端與缸底焊接。圖4-2 pro/e建立的缸筒模型(3) 缸蓋的創(chuàng)建缸蓋的建模過程可以采用旋轉(zhuǎn)或拉伸特征創(chuàng)建。但由于拉伸較為繁瑣，所以采用旋 轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建。其實(shí)體模型見圖4-3。圖4-3 pro/e建立的缸蓋模型(4) 活塞實(shí)體模型的創(chuàng)建活塞的創(chuàng)建與軸類零件的創(chuàng)建一樣，可用拉伸或旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建。本文用旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng) 建，先繪制軸斷面草閣，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)即可建成模型如閣4-4所示。圖4-4 pro/e建立的活塞模型(5)裝配液壓缸模型裝配好的液壓動(dòng)力缸模型如圖4-5所示。4.

48、2橫拉桿的設(shè)計(jì)根據(jù)前面轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果，橫拉桿長(zhǎng)為1322 nun,本文參照常見轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的 形狀及其連接方式，將橫拉桿桿分別與轉(zhuǎn)向梯形臂的連接方式定為螺栓連接。使用pro/e繪圖軟件，畫出橫拉桿桿的零件結(jié)構(gòu)圖如圖4-6所示。圖4-6 pro/e建立的橫拉桿模型4.3轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)根據(jù)拖拉機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)向橋的長(zhǎng)度為1490mm，轉(zhuǎn)向橋與液壓缸采用螺栓連接。 結(jié)構(gòu)圖如圖4-7所示。圖4-7 pro/e建立的轉(zhuǎn)向橋模型4.4左右轉(zhuǎn)向輪設(shè)計(jì)拖拉機(jī)配置的前輪胎尺寸為14.9-28,根據(jù)實(shí)際尺寸得到前輪左右輪胎模型如 圖 4-8。圖4-8 pro/e建立的前輪模型4.5轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝配與仿真上面根據(jù)

49、實(shí)際尺寸建立了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中各個(gè)構(gòu)件的三維模型。為了能對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn) 動(dòng)進(jìn)行模擬，必須將各個(gè)構(gòu)件裝配起來，構(gòu)成組件。其過程不再累述，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝配圖 如圖4-9所示。圖4-9 pro/e下轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模型圖pro/e軟件組件模式下，.其裝配類型有兩種：一種是約束裝配，按這種方式裝配的 組件沒有自由度，零件之間是固定的，不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)；另一種是接頭裝配，按這種方式 裝配起來的零件之間是可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，pix)/e軟件提供了 10種不同自由度的接尖, 用戶可以根據(jù)構(gòu)件之間運(yùn)動(dòng)的需要選擇不同的接尖連接9h<u1。本套轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)屮，活塞與缸筒之間采用滑動(dòng)桿連接，車輪、液壓缸與轉(zhuǎn)向橋之間采用銷釘連接，車輪連接

50、橫拉桿和活塞桿都采用銷釘連接，連接完成后，采用pn)/e軟件提供的拖動(dòng)命令，就能在允許的范圍內(nèi)移動(dòng)元組件，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的模擬仿真，仿真的結(jié)果如閣4-10、4-11和閣4-12所示。&7huanxungcmwfflvw(析rr w 墓二j . .*h-j文普<h) fiwck) aen(v)感人(i) v«a)e窳(n)工霣(i) mann«xm) 癱a(w)«mh) je pu > v -、圇 5 fl 0 0 3；is 門，3 zhuanx1anc asmj zimjanxiangqiao ppt 3 oqianiiinaau j °(

51、>anlun2asm,t| «ycyagawg asm j 0 vfyaoawc? asm .i ahknglagzfabm砜<« aj* 心*卜|»繡，夕 *j>*< x «cs<»鵪餹條件2£分猶押戴0<£7/ ( <?kd/<6?%夕？，xllotyll<lj><xrl<j<?圖4-10 pro/e下轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)拖動(dòng)仿真圖圖4-11 pro/e下轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)向右轉(zhuǎn)模擬仿真圖圖4-12 pro/e下轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)向左轉(zhuǎn)模擬仿真圖5結(jié)論轉(zhuǎn)向系是拖拉機(jī)的重要組成部分之一。剛幵始對(duì)拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系很陌生，但本著對(duì)拖 拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的強(qiáng)烈興趣和設(shè)計(jì)的責(zé)任感，通過查閱大量的想關(guān)書籍和參考文獻(xiàn)，使我 逐漸了解了拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)并完成了這次設(shè)計(jì)。通過分析輪式施拉機(jī)各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)及其工作原理，綜合考慮設(shè)計(jì)條件和要 求，選擇全液壓轉(zhuǎn)向方案，并闡述了全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。根據(jù)已知的拖拉機(jī)基本參數(shù)，完成了拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)計(jì)算。主要包括轉(zhuǎn)向 梯形某本參數(shù)(兩轉(zhuǎn)向節(jié)立軸間的距離、梯形臂長(zhǎng)度和直線行駛時(shí)梯形臂和拖拉機(jī)縱向 平面的夾角)的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓缸(液壓缸的推力、活塞和活塞桿直徑、液壓缸的行程) 的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算和轉(zhuǎn)向器的排