四轮电动叉车转向系统设计.doc

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1、1、绪论1.1 引言叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军。广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。自行式叉车出现于1917年。第二次世界大战期间，叉车得到发展。中国从20世纪50年代初开始制造叉车。特别是随着中国经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运。因此，在过去的几年中，中国叉车市场的需求量每年都以两位数的速度增长。电动叉车以电动机为动力，蓄电池为能源。承载能力1.04.8吨，作业通道宽度一般为3.55.0米。由于没有污染、噪音小，因此广泛应用于

2、对环境要求较高的工况，如医药、食品等行业。由于每个电池一般在工作约8小时后需要充电，因此对于多班制的工况需要配备备用电池。1.2 叉车简介1.2.1叉车的分类叉车按动力方式可分为内燃叉车、电动叉车、手动叉车；按特性及功能可分为平衡重式叉车、前移式叉车和侧叉式叉车三种基本类型，这三种也是常用类型；按支撑方式可分为三支点叉车和四支点叉车两种类型。本文研究的是1t三支点平衡重式电动叉车。平衡重式叉车是最为常见、数量最多且用途最广泛的一种叉车。它的工作装置是由可摆动的带有货叉的伸缩式门架和使之发生升降、摆动的液压系统组成的。后者是由油泵、各种液压阀、工作油缸以及联系他们形成回路的油管等等组成。工作装置

3、位于前轴之外，靠车的自重和平衡重来平衡货叉上的载重，以保证它在满载工作的时候不会翻倒。货叉是基本的取物装置。为适应不同的工作对象和提高效率，也可以装其它的属具（即取物装置）。其中三支点电动叉车以其外形小巧，机动灵活，在国内外均倍受青睐。因为以电作为作为整车动力源，该系列叉车具有无污染、噪音小、操作方便等特点；又因为以三支点为支承形式，故能实现度转向，转弯半径小，适于窄通道或作业空间狭小场所的物料转运，广泛应用于各种场所。1.2.2叉车发展情况国外的发展状况国克拉克公司1932年向市场提供第一台叉车起，第二次世界大战期间，叉车开始应用于装卸作业。在这4O多年当中有很多国家，在生产一般叉车的同时又

4、相继生产重型叉车(一般指额定起重量2O吨以上)和小型叉车。如英NLncerBoss公司生产了世界上最大额定起重量为59吨的内燃平衡式重叉车，并已投入正常使用。日本小松叉车公司最近投放市场的被称为微型叉车的起重量为025吨的蓄电池叉车，自重仅550公斤。因此，大、小型叉车的品种、结构和使用性能都在不断地发展和提高，使用范围也有了扩大。叉车的起升速度是提高装卸效率的主要参数，国外中、小型内燃叉车起升速度高达每分钟40米，比60年代的增长一倍。1国内的发展概况 中国叉车工业，自1958年大连叉车总厂生产了第一台仿苏叉车后，叉车的生产已经历50余载，曾经生产过叉车的企业约100多家，目前生产的叉车起重

5、量在0.5t-45t之间，产品品种达1000余种。近日，中国工程机械工业协会公布了截止到2006年年底中国主要工程机械产品的拥有量。这项历经半年的研究结果显示:叉车拥有量为34万台.目前全行业生产叉车产品主要企业50余家(包括独资、合资的企业)。按照小行业分，属于内燃叉车的主要生产企业32家;属于电动车辆的主要生产企业12家;属于轻小型搬运车辆主要生产企业1392家2。八十年代，是我国叉车行业飞速发展的十年，其发展的状态表现出以下几个特点：一、起重量向大吨位发展八十年代初，国内生产5吨以上叉车的厂家只有大连，宝鸡、北京、湖南等因五个生产厂，三四个规格，最大起重量不超过25吨。二、采用系夕jJ设

6、计的思想，增加与完善叉车的品种, 这种系列设计的先进设计思想，迅速被整个行业所接受。三、蓄电池叉车生产厂家增加较多。七十年代末，生产蓄电池叉车的厂家只有抚顺、沈阳、上海等几个生产厂，、但目前日发展到三十多个厂家，如内蒙、四川、云南、海南也相继建立的蓄电池叉车生产厂，这对改善我国蔷电池叉车的工业布局，、起了极的作用3。前几年，国内每年包括进口叉车大约销售在2.5万台，2t- 4 t级的叉车占全部的80，其中3t叉车又占2t-4t级的60%以上。大吨位叉车、仓储叉车(堆垛机、前移式叉车、插腿式叉车)是我国叉车的弱项。目前，大吨位叉车的80%依赖进口。长期以来，中国叉车市场内燃叉车的比例一直保持着8

7、0%，而更加环保的全电动叉车却只有20%，与欧洲市场的70%，甚至是全球市场的50%，都有很大的差距。而且国内的内燃叉车有以国产品牌为主，技术含量低，价格低。在欧洲，自2007年开始，叉车就开始强制执行欧洲第三阶段排放标准，但是在中国，第二阶段排放要到2010年10月执行，第三阶段标准的执行更是遥遥无期。因此，尽管人们的节能减排意识在加强，但市场首先要经历从内燃叉车到电动叉车主导，再到新能源叉车的一个更迭过程。4 考虑到中国目前的市场状况，与西方发达国家相比，还有较大差距。中国整体产业链升级，提高附加值和盈利，金融危机的影响消除，以及有关新能源叉车的国家相关政策的出台，都还需时间，新能源叉车的

8、前景光明，但可谓任重道远。5未来叉车的发展趋势目前能源和环保问题是当今世界发展的两大难题，近几年，随着国际石油价格的大幅攀升以及京都议定书的生效，使新能源发展愈加成为国际能源领域的热点，各国都已经将其提升到国家发展的战略高度。 随着科学技术的进步，市场经济的发展，物流设备在经济发展中的地位和作用也越来越明显，叉车普及率也越来越高，叉车制造业之间的竞争也逾显激烈。企业只有不断的进行技术创新及探索，才有可能在激烈的市场竞争中立于不败之地，也只有不断地寻求未来叉车的发展趋势、适时地将产品推向市场，接受市场的考险，并不断的进行改进，才能使企业不断的发展壮大6总之，未来叉车的发展趋势具有以下特点：1更加

9、注重人类功效学，以提高操纵舒适性最新。未来叉车的发展趋势体现在：1更加注重人类功效学。以提高操纵舒适性研究表明：驾驶室内壁的精巧布置有利于提高生产率。如果所有的控制都能按人机工程学进行布置，司机操纵就更加舒适，更能集中精力工作。在2O00年汉诺威物流展览会上，国际上各大公司竞相展示其未来型概念叉车。这些叉车虽然还只是样机模型，还未用于商业生产，但却为未来叉车的设计指明了方向。2绿色环保成为叉车工业追求的目标叉车分内燃叉车和电动叉车。内燃叉车以发动机为动力，其功率强劲、适用范围广；缺点是排放和噪声污染较大，对人类健康危害较大。随着人类环保意识的增强，环保法规的出台，排放少、噪声小的叉车必然受到欢

10、迎。电瓶叉车以其零排放、噪声小必将成为首选；天然气、液化石油气等燃料叉车也将会得到更进一步的发展。3更强调叉车的安全性随着国际化进程的进一步加快，工业企业除了不断改进产品质量、提高产品的舒适性等性能外，对产品的安全性也越来越重视。产品的安全性已经成为企业迈向国际市场的一道门槛7。最近几年电动车辆由于低噪声、无污染，产销量呈逐年上升趋势，从产品的品种到产品的形式、制造工程设整个叉车行业发生了翻天覆地的变化。1.2.3叉车的特点及用途叉车是一种以货叉为主要取物工具，依靠液压起升机构实现对货物托取和升降，由轮胎行走机构实现货物水平搬运的装卸车辆。它主要用来对各种件物进行装卸、堆垛、拆垛和短距离搬运。

11、叉车类型和规格多种多样，取物工具（属具）种类繁多，作业机动灵活，因此应用十分广泛。各国大量生产，是时间上保有量最大的装卸机械之一。它也是港口常用的装卸搬运车辆。叉车由于结构紧凑、尺寸小、重量轻、轮胎式无轨行走、机动性好，因此广泛应用于港口的仓库、货场、货仓内进行堆码、拆垛作业，大大提高了仓库容积的利用率、货场面积利用率和舱容填充率。小型叉车还可到铁路车厢内进行装车、卸车，到集装箱内进行装箱拆箱。叉车还对载货汽车、挂车、半挂车等进行装车或卸车作业，还可在码头前沿和库场之间进行短距离的货物转运作业。专用的叉车还可以队船舶进行滚上滚下装卸作业。叉车按用途分为通用叉车和专用叉车。通用叉车是大批量生产的

12、、在各个部分和场所普遍使用的叉车；专用叉车是专门用来装卸某种货物的叉车或专用于特殊场合的叉车。港口的专用叉车有集装箱叉车、集装箱内作业叉车和滚上滚下叉车。（宋体五号）。1.2.4叉车的工作性能叉车的工作性能包括：（1）装卸性能：它反映叉车的起重能力和装卸效率，是决定叉车作业生产率的重要因素。常以额定轻重量、载荷中心距、最大起升高度、自由起升高度、起升和下降速度、门架前后倾角等技术参数来表征。（2）牵引性能：他反应叉车行驶驱动能力，常用满载和空载最大行驶速度，满载和空载最大爬坡度、挂钩牵引力等参数来表征。它对叉车的作业生产率有较大影响，尤其在货场搬运距离较大的条件下影响更大。（3）制动性能：它反

13、映叉车在行驶中迅速减速和停车的能力，决定了叉车作业的安全性，在有关技术标准中规定：平衡重式叉车以空载最大行驶速度行车紧急制动时，其最大制动距离不大于6m。有时，还规定紧急制动时的减速度和停车最大坡度。（4）稳定性：它指叉车在各种工况下抵抗倾翻的能力，是保证叉车作业安全的必要条件。国家标准规定：叉车必须进行有关的纵向稳定性和横向稳定性试验，试验全部合格后方能使用。（5）机动性：它反映叉车在狭窄通道和场地灵活转弯和作业的能力，关系到叉车对作业场所的适应性及仓库、场地面积的利用率。与机动性能有关的技术参数有最小转弯半径、直角通道最小宽度、堆垛通道最小宽度等。（6）通过性：他反映叉车克服道路障碍、通过

14、各种路面和门户的能力。代表叉车通过性的技术参数有：最小离地间隙、外形宽度及高度。转向车轮的相对位移量及最大轮压也影响到通过性。（7）操作轻便性和舒适性：指叉车各操作件及驾驶座的布置符合人机工程学的要求，各操作手柄、踏板的操纵力和操纵行程要在体能范围内，使驾驶员不致过度疲劳，要具有良好的作业视野及舒适的乘坐环境等。叉车和其他机械一样，对可靠性、安全性、经济性必须给予充分重视，设计和选用叉车必须全面综合考虑，使叉车总体性能优良，经济效益高。1.2.5叉车的主要技术参数设计、选用叉车时往往依据它的技术参数，技术参数能从数量上反映出叉车的各项重要性能。平衡重式叉车主要有下列技术参数：（1）额定起重量：

15、指叉车门架处于垂直位置、载荷质心位于规定的载荷中心距时，允许货叉举起载荷的最大质量。目前我国有关标准已制定了叉车的额定起重量系列。额定起重量是叉车最重要参数，它对叉车的治疗、外形尺寸、轮压和轮胎选择等有决定性的影响。（2）载荷中心距：指叉车载荷质心到货叉垂直段前壁的规定水平距离。我国有关标准规定了平衡重式叉车的载荷中心距系列值，它们与额定起重量系列相匹配。3 额定起重量与载荷中心距的关系 表1额定起重量mQ(t)mQ11mQ55mQ1212mQ1820mQ42载荷中心距D(mm)4005006009001200额定起重量与载荷中心距的乘积综合反映了叉车的起重能力，对叉车的稳定性的影响最大。为了

16、保证纵向稳定性，当载荷质心位于载荷中心距以内，其额定起重量不变，当载荷质心位于载荷中心距以外时，其起重量小于额定起重量，随着质心距离的增大，起重量按曲线减小。此曲线称为叉车的特性曲线，应将它支承标牌，置于醒目处。此外，当叉车使用其他属具时，由于属具有一定质量，因此实际起重量要小于额定起重量。（3）最大起升高度：指叉车位于水平坚实路面上、门架处于垂直位置、货叉承有额定起重量的载荷时，自货叉水平段上表面至地面的最大垂直距离。标准也规定了最大起升高度系列。（4）自由起升高度：指叉车在不改变叉车外形高度条件下火车可能起升的最大垂直距离。具有自由起升高度的叉车有利于通过低矮的门，或者有可能在净空高度较小

17、的车厢、船舱、集装箱内作业。（5）满载和空载起升速度：指叉车在停车状态、油泵最大供油时，起升额定起重量所达到的平均起升速度和空载起升时的平均起升速度。货叉、滑架和货物的下降一般是依靠其重力，为了避免满载条件下降速度过快，在起升油缸进油口处装有单向节流阀，以控制下降速度。对港口用叉车，起升和下降速度以0.5m/s左右为宜。（6）满载和空载最大型式速度：指变速器处于最高档位、货叉上载有额定起重量的叉车和空载叉车在平直坚硬道路上行驶所能达到的最高稳定行驶速度。对内燃叉车vmax=1825km/h,对电动叉车vmax=1015km/h。（7）满载和空载最大爬坡度：叉车在载有额定起重量状态下和空载状态下

18、行驶，以最小稳定速度所能爬越的最大坡度，常以百分数表示。（8）尺寸参数，包括轴距，前轮距，后轮距，外形长度、宽度、高度，最大起升时的外形高度，前悬距（前桥轴线至货叉垂直段前壁的水平距离），后悬距（后桥轴线至尾部的最大水平距离），最小离地间隙，最小转弯半径等。（9）质量参数，包括自重、前后轴压等。自重是指叉车无载状态下的使用质量，起重包括液压油、润滑剂、燃料和冷却水的质量。1.3 叉车转向系统概述1.3.1 转向系统的功用及对其要求车辆转向系统的是用来对转向车轮或铰接车架的方位(正中位置或左、右偏转位置)和偏转角度实行操纵控制的全套机构，它保证驾驶员对车辆行驶方向的控制。驾驶员可以根据作业的需要

19、、行驶的条件和环境，或者保持车辆平稳地直线行驶，或者灵活地改变行驶方向和曲线行驶。 叉车良好的转向操纵性能是保证叉车安全作业、减轻驾驶员疲劳、提高工作效率的重要因素。为此，对转向系统提出如下要求： 1操纵轻便灵活 操纵转向盘的力应小，转向盘的转角也不能太大，由中间位置朝一个方向的最大转角小能超过2.5转。转向操纵消耗的能量较大时应采用动力转向系统。路面对转向轮的冲击应较少地传到转向盘上来，使驾驶员不致于过分紧张和疲劳。 2工作稳定可靠 转向系统零件承受路面对转向轮的变化冲击载荷，应保证机构和零件有足够的强度及寿命。系统中的间隙或转向盘的自由行程应较小，以保证车辆直线行驶的稳定性(避免蛇行现象)

20、和转向操纵的灵敏性。对动力转向系统，应考虑控制系统的稳定性，避免系统的振动；还应考虑因发动机或油泵等发生故障而动力转向失效时，由人力应急转向的措施。 3保证转向轮正确的运动规律为了提高车辆的机动性，应使转向轮有较大的偏转角，同时应使左右车轮的偏转角基本符合的关系，以保证转向车轮在路面上作滚动运动，避免滑动，减小曲线行驶阻力和减少轮胎磨损。 车辆的转向操纵性能不完全取决于转向系统，它还与行走支承系统有关。例如在转向桥上采取主销内倾等构造措施，可使转向轮受到自动回正力矩作用，有利于提高直线行驶的稳定性；另外，轮胎的径向和侧向刚性对车辆的转向操纵性也有影响。但是，转向系统对车辆转向操纵性和机动性是最

21、主要的决定因素。1.3.2 转向系统的类型和组成转向系统按照转向所用能源分为机械转向系统（又称人力转向系统）和动力转向系统两大类。机械转向系统完全依靠驾驶员的体能来操纵转向，克服转向阻力矩。动力转向系统中，用来克服转向阻力矩所消耗的能量由原动机提供，驾驶员对系统操纵，以控制转向。2、总体的设计2.1技术参数及工作条件 （1）CPD1.25叉车的技术参数和工作条件 技术参数 表2-1额定起重量kg1250载荷中心距mm500最大起升高度mm3000自由起升高度mm100300门架倾角（前后）6/12起升速度（满载）Km/h300400最大行驶速度（满载）Km/h12-14最大爬坡度（满载）%12

22、-18最小转弯半径mm1800(2)工作条件：1.叉车型式：前叉车平衡重式2.叉车支撑方式：四支点3.叉车动力：蓄电池组4.工作场所：仓库、车间5.路面条件：硬路面2.2总体设计1.总体设计的目的：根据给定的设计参数及工作条件，确定整机形式，各部分构造形式，尺寸范围，进行总体布置;对各项技术性能进行计算或估计，为各部分的技术设计提供依据或限制，是各部分组合成合理的叉车整体。2.总体设计的方法：参照现有类似产品，边分析，边判定，边估算，边布置，反复进行，渐趋合理完善。它必须在各部分设计之前开始进行，但只有当各部分设计都完成时才能真正完成。3.总体设计步骤：设计过程是交错反复的，很难确定一个一成不

23、变的设计步骤，但可以按下列基本步骤进行：（1）分析给定的技术参数及工作条件，进行调查研究，搜集资料。（2）确定各构件的构造型式，主要尺寸及布置位置。a.确定起重门架、滑架、货叉的型式，确定起重部分的主要尺寸，如门架高度和布置位置、货叉垂直前壁至前轴的距离等，保证给定的起升高度，离地间隙及起重部分不与车轮部分相碰。b.确定起升油缸型式及链条连接方式，以保证成分的自由起升高度。c.确定倾斜油缸的数目、布置方式及油缸长度，保证给定的前后倾角。d.确定液压系统的组成及各部件型式绘出液压系统原理图及布置图。e.确定轴距、轮距和前后车轮的支撑方式，绘出液压系统原理图及布置图。f.选定驱动方式：或后轮驱动，

24、或前轮集中驱动，或前轮分别驱动。g.确定驱动传动系统的构造型式及布置位置。h.确定制动器型式及布置位置，确定只制动操纵装置的型式。i.确定转向器型式及转向器至转向轮的传动方式。j.选定车架型式，各部件（包括配、蓄电池组）等的布置和车架的连接方式等。（3）各部分重量和重心的估算，整车自重及重心的确定。2.2.1重心估算根据力学，可以用下式求得叉车的自重及重心: 其中:G叉车总重； Mx-所有横坐标上的力矩之和； X。-叉车总体的重心横坐标； My 所有纵坐标上的力矩之和； Y。-叉车总体的重心纵坐标； 各部件选好型式且初步确定布置后，要确定各部件重量及重心位置，这主要参照现有结构并辅以一些计算来

25、进行。采用一个直角坐标系来标记各部分的重心位置，一般以前轮着地点在叉车纵向对称平面上的投影点作为坐标原点O，X轴和Y轴方向如图所示，将各部分的重量及重心列成表格，如表2-2所示： 叉车各部件重量及重心 表2-2部件名称重量（公斤）g重心坐标（毫米）对坐标原点的距（公斤.毫米）xiyiziMx=gixiMy=giyiMz=gizi货架及滑架150-360350-5400052500门架200-2001000-40000200000起升油缸及链条链轮100-200850-2000085000油泵及电机547006003780032400油箱607703054620018300前轮及制动器13002

26、50032500前轮驱动装置2002602705200054000后轮及制动装置8013704010960036800倾斜油缸20110650264015600转向器1011065030257150制动操纵装置52756508752400换向阀517548016005000司机座103201000770010000蓄电池组815800580652800473280对重3651535540560400233600车架38083040029050015200堋架80450152036000121600整车（空车）G=2664XO=624YO=571Z0=Mx=1665140My=1532130Mz

27、其中对重是特定的，也可以参照其他产品先选定一个数值。可用上式求得叉车的自重及重心：图2-1 叉车重心示意图以上是求叉车自重重心，假设门架处于垂直位置。门架是可以前后倾斜的，不同的门架位置，叉车自重中心稍有差别，但往往忽略不计的。在精确计算中最好能分别计算门架垂直位置和门架最大后倾位置时的重心。2.2.2稳定性估算（1）纵向静稳定性估算 计算条件：满载。门架垂直，最大起升高度 h+c为货物重心高度，h为最大起升高度，c为载荷中心距，b为前桥中心至货叉垂直段前壁的水平距离。整车的重心高度：整车的重心水平距离：，满足标准要求。（2）纵向动稳定性估算 计算条件：满载运行，货叉起升300毫米，门架最大后

28、倾。 门架后倾后货物的重心位置，与门架的联接点及倾角有关，其坐标（-a 1，h1）可求出，然后求得整车合成重心的坐标（a，h）。经过算得（-a 1，h1）为（-678，868）标准要求计算得：，满足要求。（3）横向静稳定性估算计算条件：满载，最大起升高度，门架最大后倾先用作图或计算求出货物重心（-a2，h2）作图求得重心为（-190，3512）整车重心高度整车重心水平距离e近似为前后轮轮距的一半为467.5mm标准要求即，满足横向稳定性（4）横向动稳定性估算计算条件：无载，货叉起升300毫米，门架最大后倾。这是整车重心即自重重心（x0，y0），重心至倾覆轴线的垂直距离为e2=467.5mm。标

29、准要求即，满足条件。式中：V-叉车无载最大运行速度（公里/小时）（12-14km/h）以上四式中稳定性计算都通过，保证了叉车的稳定性。2.2.3轮胎选择按照前后轮受压条件和叉车行驶速度，选择实心轮胎：前轮：型号：18x7-8/4.33R，断面宽度B=155mm，外直径D=446mm，自重m=20.4kg。后轮：型号：16x6-8/4.33R，断面宽度B=142mm，外直径D=410mm，自重m=15.0kg。性能：具有耐撕裂、耐疲劳、长距离重载下运行、减震、缓冲效果好、驾驶舒适等特点。适用于各种性能和在各种环境下运行的工业车辆。2.2.4牵引力估算 （1）估算运行功率按满载在平坦的硬路面上以最

30、大的速度运行的工况计算。式中：G叉车自重 Q额定起重量； U满载最大运行速度 f滚动阻力系数，可按一般混凝土路面。去f=0.02； 运行传动系统的传动效率，对齿轮传动系统，可取=0.85；（2）选择运行电动机：主传动比式中：轮胎工作半径（米） n电机额定转速（转/分） U满载最大运行速度为（公里/小时）i=（3）爬坡能力估算叉车的爬坡能力与电机的过载能力有关。可按下式计算电动机的最大转矩：式中：电动机额定转矩 转矩过载系数，对于质量好的窜激牵引电机。可取=4.8=由电机转矩可算出叉车最大牵引力=560N。（4）最大爬坡度满载时空载时以上计算均满足要求，电机及传动系的选择合理的。2.2.5制动性

31、能估算（1）按制动巨力确定制动力式中制动力（作用在轮胎接地平面上）（公斤） G叉车自重（公斤） Q额定起升重量（公斤） V满载最大运行速度（千米/小时） 旋转质量折算的制动距离取1.2 标准规定的制动距离，按日本标准JISD60011976规定：满载车速10公里/小时，制动距离不大于2.5米，以提高主动要求，可参照日本标准计算。（2）按停坡核算制动力 叉车技术条件规定，无载停车状态，要求制动坡度20%；满载停车状态，要求制动坡度15%，即 ， ，带入得。以1074.9为选择依据。（3）制动器装为车轮制动器，每个制动器的制动力矩为2.2.6机动性参数确定（1）最小转弯半径：；（2）直角通道理论宽

32、度K=1720mm；（3）货垛间的宽度3、转向系统设计3.1转向梯形结构设计3.1.1方案确定转向梯形的型式很多，由于它需要在车辆左转或右转的条件下，保证两个转向轮转角都能满足ctg-ctg=M/L的关系，因此在车辆直行时梯形结构的杆件对于车辆纵向中心面必须是对称的。叉车为了减小转弯半径，内转向轮的最大转角常达到80以上，只有采用对称的六连杆机构才能近似满足式（1-1）的要求。六连杆机构的型式较多，统称为转向双梯形结构。在液压动力转向的车辆中，在两个转向车轮（转向节）之间采用双曲柄滑块式六连杆机构联系起来，可视做将扇形板半径扩大为无穷大的一种八字形转向双梯形结构，见图（3-1）。在这种机构中，

33、将转向油缸体固定在转向桥梁上，油缸活塞杆双向伸出，且作为六连杆机构的主动杆件（滑块）。这种机构车辆能够获得比较理想的转向轮转角外，因转向油缸、转向梯形机构与转向桥安装在一起，构成一个独立的部件，给车辆总体布置和安装调试带来方便；且油缸两腔的面积相等，使得左右转向的效果完全相同。但这种机构中活塞杆受有侧向力，因此活塞杆刚性要好，密封件4要耐劳，以免渗漏。横置油缸式转向系统是近几年叉车上广泛采用的新型转向系统，在设计完杆系参数后，需对机构的运动进行校核。因为杆系个杆长度不同，他们的绕固定铰转动是有限的。所以在确定各杆的长度后，需检验极限位置的转角是否能满足车轮最大、最小偏转角的要求。图3-1 曲柄

34、滑块式转向双梯形结构曲柄滑块式转向梯形结构，除主销中心距M外，还有4个独立变量，即曲柄长度m，曲柄初始角，连杆长度l，滑块（即活塞）中心线至转向桥中心线的距离e。设计时，对于m=(0.1-0.15)M,l=(0.8-1.4)m,e=(0.04-0.08)M,=70-90.另外，叉车在干燥路面上作曲线运动而无侧滑时，还需要满足动力学条件： （3-1） 式中，和分别为滑动，滚动摩擦系数。对于水泥混凝土路面。3.1.2梯形结构计算 图3-2 转向示意简图 在总体设计中，已经确定L=1300mm，后轮距=895mm，轮胎宽=142mm，最小转弯半径Rmin=1800mm。 另外需要确定主销中心线到车轮

35、内侧的距离和偏转最大角度时车轮外侧到车身最外侧的距离。为了计算方便，尽量选择整数。当叉车具有最小转弯半径时，内外转角达到最大值。 初选数据： 此数据满足总体设计的要求。接下来选择转向梯形结构数据：图3-3 直线行驶时梯形图假设车轮做纯滚动，有：=f（，m，n，）式中：经过计算和选择，最后确定数据如下：在图3-3中，=75，m=n=100mm，e=40mm。3.1.3梯形结构校核 当叉车转角最大时转向节的偏移位置必须没有到达死角位置，否则叉车将无法继续偏转。需要验算：计算得：满足要求。最后还要对梯形机构进行几何验证，如表3-1：转向过程内外偏转角及其校核 表3-1行程内转角外转角理论外转角误差值

36、误差%105.084.944.8380.1022.12010.369.6169.4080.2082.1301513.42413.10.3242.54022.02518.69418.2230.4712.65028.02523.29822.7090.5992.66036.33429.12427.4510.7732.87045.14233.62332.6540.9693.08055.50839.89138.6051.2863.39067.67547.63745.6951.9424.2从上表得到数据，可以得到结论如下：1） 最大偏转角81.3588.3（极限偏转角），满足公式（3-1）力学条件。2）

37、最大转角偏差max=1.942,没有超出允许的3-5；最大相对偏差4.2%5%。如此小的偏差实际上可以通过轮胎的弹性加以补偿和消除，不会产生侧滑。3.2转向液压缸计算1.行程计算：叉车偏转角度最大时，梯形结构如图3-4， 图3-4 最大偏转角时梯形结构示意图行程计算步骤如下：2.最大推力计算： 在车轮偏转过程中，路面作用于车轮的滚动阻力及滑动阻力对主销轴线形成一个阻力矩，称为转向阻力矩。在这个过程中，驾驶员需要转动转向盘，需要驾驶员做功，或者主要由动力（液压）做功。行驶中改变方向的转向阻力往往只有原地调整方向时转向阻力的1/2-1/3，对转向系统以原地转向阻力矩作为计算依据。 双轮偏转转向方式

38、中，两个车轮分别绕各自的主销轴线偏转，两个车轮又通过转向梯形联系起来。每个转向轮的运动是滚动加滑动的复合运动，如图3-5所示。图3-5 转向阻力矩计算图及-e/B曲线图轮胎摩擦面中心点O至主销轴线的距离为e，e愈大，滚动的成分愈大。轮胎宽度愈大则滑动摩擦的成分愈大。每个转向轮的转向阻力矩采用下式近似计算： （3-2）式中：Z1每个转向轮的垂直力，N； 综合摩擦系数；摩擦面当量半径，m； h综合作用半径，m。 综合摩擦系数是综合考虑滚动摩擦和滑动摩擦的一个系数，由试验确定。它取决于路面条件及胎内气压，且是比值额e/B的函数。图3-5表示轮胎在干燥的混凝土路面上（=0.7）转向时测出的与e/B的关

39、系曲线。 将本叉车的数据带入以下公式计算得：图3-6 油缸推力计算示意图当偏转角最大时，达到最大值。查机械手册第20篇，按照液压缸标准推荐值选择液压缸的各项参数。油缸类型为双作用双活塞杆等形成、等速液压缸。其中：油缸内径d=50mm，外径D=60mm，行程s=100mm。缸筒长度L=100*2+40+20=260mm。材料均为45钢。图3-7 转向油缸图制造加工要求：1. 缸筒内径采用H7或者H8级配合，表面粗糙度Ra一般为0.16-0.32m，都需要进行研磨。2. 热处理：调质，硬度HB241-285。3. 钢筒直线度公差在500mm长度上不大于0.03mm。4. 钢筒端面T对内径的垂直度在

40、100mm上不大于0.04mm。 油缸单侧容积：最大压力：由于结构的影响，曲柄滑块式转向桥在转向的过程中，油缸活塞杆还受到一定径向力，这是在该转向桥的设计中不可忽视的一个问题。由于受到径向力，会导致活塞杆弯曲，而且使得转向油缸的密封件容易磨损，影响油缸的寿命。在转向过程中，活塞杆所受的径向力是随着转向角度的变化而变化的，减小活塞杆受到的径向力，必须让转向过程中，不同转角时，活塞杆所受的径向力都减小。3.3转向装置计算3.3.1方向盘 （3-3）式中：R方向盘半径； 传动效率；原地转向阻力矩；转向系统传动比； （3-4）式中：方向盘转角； 转向轮偏角； 转向器传动比； 杆件传动比，一般计算的：方

41、向盘车辆转弯时，转向轮从一侧的最大偏转角到另一侧最大偏角，方向盘的回转圈数用下列计算： （3-5）式中：内轮最大偏转角； 外轮最大偏转角； 转向系统传动比；方向盘单侧回转圈数（n/2）应不超过2.5圈。综合考虑，最终定n=2为了保证转向操纵轻便性，方向盘的操纵力和方向盘的最大转角不能过大，操纵力肯定很小，但方向盘之最大转角也要在一定的范围内。接下来要确定方向盘在车身的空间位置，参考人机工程学在汽车部分的人机工程学推荐数据；水平方向上横向中心线和座椅的中心线重合；水平方向上纵向中心线与车座前端距离120mm；垂直方向上与车座底部距离400mm。方向杆与垂直方向呈20度角。3.3.2全液压转向器

42、全向液压转向器是液压转向系统中的主要元件，它对提高转向体系统的可靠性、操作性能、工作效率及减轻驾驶员的操作强度等方面都有直接影响。 BZZ型全液压转向器具有操作灵活省力，工作可靠故障少，结构简单紧凑，安装布置方便，以及在发动机熄火时能实现人力转向等优点。 根据液压转向器的构造，方向盘的回转圈数和摆线马达转子的转数相等，液压转向器需排量为： （3-6）式中：V转向油缸的有效容积，ml； n方向盘从一侧转至另一侧的最大圈数，n=3r； 从摆线马达到转向油缸的总容积效率，=0.8；选取BZZ5-100型号全液压转向器，公称排量100mL/r。BZZ5型负荷传感液压转向器具有上述优点外，还具备下述特点：1.无论负荷压力大小，方向盘转速快慢，均能按转向油路需求，优先分配相应流量保证转向可靠、灵敏、轻便。2.油泵输出的流量，除转向系统供给所需的流量外，剩余部分可供给辅助油路使用，从而消除转向油路供油过多而千万的功率损失，提高了系统效率。图3-8 BZZ型全液压转向器尺寸当叉车直线行驶时，方向盘处于中间位置，油泵来油经转向器低压油管流回油箱，通往转向油缸口关闭。按叉车左右转弯转动方向盘时，阀芯顺时针转动，油泵来的压力油经分流阀进入转向器摆线泵（此时为摆线马达）驱动转子。然后油液流出，经高压油管流入转向油缸右腔，其左腔的油经高压油管在经转向器，最终通过低压管流入油箱。左