8-4双转向系统设计计算书0206

8*4双前轴转向系统设计校核第一部分8*4自卸汽车的双转向系统校核根据《4048D/QX3340自卸汽车底盘（欧四）设计任务书》及客户的要求，伊朗4048D欧四自卸汽车底盘为双转向前桥，转向系统采用循环球液压助力转向系统，第二转向前桥采用液压缸助力，一、二桥轴距为1950mm。

转向桥初步采用陕西汉德车桥生产的曼系列7.5吨盘式制动前轴，具体参数见表1；转向垂臂初步选用中国重汽豪沃A7双转向系统，具体尺寸见图1；转向器采用ZF公司生产的图号为8098.957.111的转向器，转向油泵采用ZF公司生产的图号为7077.955.636的叶片泵；转向油罐采用株洲湘火炬生产的产品。

表1 曼系列7.5吨盘式制动前桥图1重汽豪沃A7双转向系统布置图一、对一、二桥转向运动干涉进行校核根据转向系统的布置，用作图法分别作出转向节臂球销中心A点绕摆动中心O’和转向垂臂下端球销中心的运动轨迹圆弧JJ’、KK’，测量在板簧动、静挠度范围内的最大误差值，从以上结果可以看出一、二桥的转向节臂轨迹误差都在10mm以内，符合要求。

二、分别计算出一、二桥的内外转角关系1、根据作图可得出两主销中心线延长线到地面交点之间的距离K=1879.52、校核梯形臂的长度根据经验，梯形臂长度m一般取（0.11~0.15）K故m=（0.11~0.15）*K=（0.11~0.15）*1879.5=206.75~281.93m=255.7是符合要求的3、初步选择梯形底角θ0根据式tgθ0=(4*L)/(3*K),可以得出一桥梯形底角θ0为77.5°，二桥梯形底角为72.3°根据计算出的梯形底角与实际车桥的梯形底角有较大的差异，建议采用作图法或计算的方法进行校核。

4、校核梯形底角a、用作图法作出第一桥梯形底角为77°时，内外转角关系图2b、用作图法作出第二桥梯形底角为72°时，内外转角关系图3c、根据第一、二桥内外转角的关系分别作出一、二桥转向梯形的实际特性曲线图4由以上曲线可以看出：转向梯形的实际特性曲线在0~30°范围内比较接近理论转向梯形特性曲线。

d、用同样的方法作出转向梯形底角为73.4°时一、二桥转向梯形实际特性曲线图5由以上曲线可以看出：当梯形底角采用73.4°时，第一、二桥转向梯形的实际特性曲线在0~30°范围内与理论转向梯形特性曲线偏离较大。

根据以上分析可以得出：第一、二桥的转向梯形底角不能满足要求，建议将第二桥的转向梯形底角更改为72°，第一桥的转向梯形底角根据供应商的现有梯形臂将梯形底角加大到75.5°。

5、以上步骤a、b采用作图的方法得出内外转角的关系，也可以根据以下公式计算得出内外转角的关系。

转向桥的主销中心距M，转向梯形臂为m，转向梯形底角为θ0，设转向桥的内转角为α，求外转角β。

（1）、根据上述已知条件进行作图如下：图6（2）、如图所示，∠β=∠A1’O1O2-∠A1O1O2=∠A1’O1O2-θ0∠A1’O1O2=∠A1’O1 A2’+∠A2’O1O2（3）、在△A2’O1O2中，根据三角函数关系可知根据已知条件O1O2=M，O2 A2’= O2 A2=m, ∠O1O2 A2’ =∠O1O2 A2-∠A2O2 A2’=θ0-α所以可以得出如下：（4）、在△A1’O1 A2’中，根据三角函数关系可得出在△A1O1 C1中，，根据图中所示，A1 A1’= O1O2- O1C1-C2O2，C2O2= O1C1根据已知条件O1O2=M，O1 A1’= O1 A1=m，可以求得A1 A1’=M-2×m×cosθ0根据∠β=∠A1’O1O2-θ0 =∠A1’O1 A2’+∠A2’O1O2-θ0，可得出式1第一桥的梯形底角取77°，第二桥的梯形底角取73.4°时的内外转角关系表2三、计算一、二桥之间的转角关系根据转向系统布置，可以作出如下理想的一、二桥转向关系简图图7由以上图可以得出式2L1’=1950+3750+1350/2=6375L2’=3750+1350/2=4425根据以上条件可以得出一、二桥的转角关系如下：表3在0~25º范围内，α2/α1≈β2/β1≈0.7四、计算转向垂臂对应的转角关系1、一桥内转角与转向垂臂的摆角关系将图1中重汽豪沃A7双转向中一桥转向系统模型进行简化，如下图在上图所示中，根据布置情况，已知S1=993，O1A=R1=262.8，O2B=R2=260，S1’=981，O2B’=h2=344.2，O1O1’=h1=296.8在图中作出BA=B1A1’=B1A1，A’、B’、B1’分别为A、B、B1在ZX面的投影，∠θ1=∠A1O1B1’-∠O1’O1B1’+2.62°根据图中的对应关系，可以得出△B1B1’A1≌△B1B1’A1’，A1B1’=A1’B1’B’B1’=SINα1*O2B1B1B1’=O2B’-O2B1*COSα 1在直角△O1O1’B1’中，∠O1’O1B1’=atg（O1’B1’/O1’O1）=atg[（S1-O2B*SINα1）/O1O1’]=atg[（S1-R2*SINα1）/h1]在直角△A’B’B中，BA’=[(BB’)2+(B’A’)2]1/2在直角△A1’B1’B1中，A1’B1’=[(B1A1’)2-(B1B1’)2]1/2在直角△ABA’中，AB=[(A’B)2+(AA’)2]1/2=[(BB’)2+(B’A’)2+(O1O1’-O1O1’*COS2.62°)2]1/2在△A1O1B1’中，cos∠A1O1B1’ =[(O1A1）2+(O1B1’)2-(A1B1’)2]/(2*O1A1*O1B1’)cos∠A1O1B1’ =[(O1A1）2+(O1B1’)2-(B1A1)2+(B1B1’)2 ]/(2*O1A1*O1B1’)cos∠A1O1B1’={(O1A1)2+(O1B1’)2-[(BB’)2+(B’A’)2+(O1O1’-O1A*COS2.62°)2] +(B1B1’)2 }/(2*O1A1*O1B1’)=[R12+(S1-R2*sinα1)2+h12-(h2-R2)2-S1’2-(h1-R1*COS2.62°)2+(h2-R2*COSα)2 ]/{2*R1*[(S1-R2*sinα1)2+h12]1/2}1∠θ1=∠A1O1B1’-∠O1’O1B1’+2.62°=arcos[R12+(S1-R2*sinα1)2+h12-(h2-R2)2-S1’2-(h1-R1*COS2.62°)2+(h2-R2*COSα1)2 ]/{2*R1*[(S1-R2*sinα1)2+h12]1/2}-atg[（S1-R2*SIN α1）/h1]+2.62°2、一桥外转角与转向垂臂的摆角关系将图1中重汽豪沃A7双转向中一桥转向系统模型进行简化，如下图在上图所示中，根据布置情况，已知S1=993，O1A=R1=262.8，O2B=R2=260，S1’=981，O2B’=h2=344.2，O1O1’=h1=296.8在图中作出BA=B2A2’=B2A2，A’、B’、B2’分别为A、B、B2在ZX面的投影，∠θ1’=∠O1’O1B2’-∠A2O1B2’-2.62°根据图中的对应关系，可以得出△B2B2’A2≌△B2B2’A2’，A2B2’=A2’B2’B’B2’=SINβ1*O2B2B2B2’=O2B’-O2B1*COSβ 1在直角△O1O1’B2’中，∠O1’O1B2’=atg（O1’B2’/O1’O1）=atg[（S1+O2B*SINβ1）/O1O1’]=atg[（S1+R2*SINβ1）/h1]在直角△A’B’B中，BA’=[(BB’)2+(B’A’)2]1/2在直角△A2’B2’B2中，A2’B2’=[(B2A2’)2-(B2B2’)2]1/2在直角△ABA’中，AB=[(A’B)2+(AA’)2]1/2=[(BB’)2+(B’A’)2+(O1O1’-O1O1’*COS2.62°)2]1/2在△A2O1B2’中，cos∠A2O1B2’ =[(O1A2）2+(O1B2’)2-(A2B2’)2]/(2*O1A2*O1B2’)cos∠A2O1B2’ =[(O1A2）2+(O1B2’)2-(B2A2)2+(B2B2’)2 ]/(2*O1A1*O1B1’)cos∠A1O1B1’={(O1A2)2+(O1B2’)2-[(BB’)2+(B’A’)2+(O1O1’-O1A*COS2.62°)2] +(B2B2’)2 }/(2*O1A2*O1B2’)=[R12+(S1+R2*sinβ1)2+h12-[(h2-R2)2-S1’2-(h1-R1*COS2.62°)2+(h2-R2*COSβ)2 ]/{2*R1*[(S1+R2*sinβ1)2+h12]1/2}1∠θ1’=∠O1’O1B2’-∠A2O1B2’-2.62°=atg[（S1+R2*SINβ1）/h1]-arcos[R12+(S1+R2*sin β1)2+h12-(h2-R2)2-S1’2-(h1-R1*COS2.62°)2+(h2-R2*COSβ1)2]/{2*R1*[(S1+R2*sinβ)2+h12]1/2}-2.62°13、二桥内转角与转向垂臂的关系将图1中重汽豪沃A7双转向中二桥转向系统模型进行简化，如下图在上图所示中，根据布置情况，已知S2=700，O3C=R3=341，O4D=R4=260，O4D’=h2=270，O1O1’=h1=364.8在图中作出DC=D1C1’=D1C1，D’、D1’分别为D、D1在ZX面的投影，∠θ2=∠C1O3D1’-∠O3’O3D1’根据图中的对应关系，可以得出△D1D1’C1≌△D1D1’C1’，C1D1’=C1’D1’D’D1’=SINα2*O4D1D1D1’=O4D’-O4D1*COSα 2在直角△O3O3’D1’中，∠O3’O3D1’=atg（O3’D1’/O3’O3）=atg[（S2-O4D1*SINα1）/O3O3’]=atg[（S2-R4*SINα1）/h1]在直角△O3’D’D中，DO3’=[(DD’)2+(D’O3’)2]1/2在直角△DO3’C中，CD=[(DO3’)2+(CO3’)2]1/2在直角△D1D1’C1’中，C1’D1’=[(D1C1’)2-(D1D1’)2]1/2C1’D1’=[(DO3’)2+(CO3’)2-(D1D1’)2]1/2=C1D1’在△C1O3D1’中，∠C1O3D1’=arcos[(O3C12+O3D1’2-C1D1’2)/(2*O3C1*O3D’)]=arcos[(R32+O3’D1’2+O3O3’2-C1D1’2)/(2*R3*O3D1’)]=arcos[(R32+(S2-O4D1*sinα2)2+h12-C1D1’2)/(2*R3*O3D1’)]=arcos{R32+(S2-R4*sinα2)2+h12-[(DO3’)2+(CO3’)2 -(D1D1’)2]}/{2*R3*[(S2-R4*sinα2)2+h12]1/2} =arcos{R32+(S2-R4*sinα2)2+h12-[(DD’)2+(D’O3’)2+(h1-R3)2 -(h2-R4*cosα2)2]}/{2*R3*[(S2-R4*sinα2)2+h12]1/2}=arcos{R32+(S2-R4*sinα2)2+h12-[(h2-R4)2+S2 2+(h1-R3)2 -(h2-R4*cosα2)2]}/{2*R3*[(S2-R4*sinα2)2+h12]1/2}∠θ2=∠C1O3D1’-∠O3’O3D1’=arcos{R32+(S2-R4*sinα2)2+h12-[(h2-R4)2+S2 2+(h1-R3)2-(h2-R4*cosα2)2]}/{2*R3*[(S2-R4*sinα2)2+h12]1/2}-atg[（S2-R4*SINα1）/h1]5、二桥外转角与转向垂臂的关系参考二桥内转角与转向垂臂的关系公式可以推导出二桥外转角与转向垂臂的关系式如下：∠θ2’=atg[（S2+R4*SINα1）/h1]-arcos{R32+(S2+R4*sinα2)2+h12-[(h2-R4)2+S2 2+(h1-R3)2 -(h2-R4*cosα2)2]}/{2*R3*[(S2+R4*sinα2)2+h12]1/2}6、根据以上公式可以算出M3840D一、二桥内外转角与垂臂摆角关系见下表M3840D一、二桥内外转角与垂臂摆角的关系五、利用作图法校核过渡垂臂的尺寸1、根据重汽现有的垂臂尺寸计算第二垂臂四杆机构的过渡垂臂长度在以上所示图中，O1、O2、O3分别为第一垂臂、过渡垂臂、第二垂臂的旋转中心，O1E、O2F、O3G分别为第一垂臂、第一垂臂四杆机构过渡垂臂、第二垂臂的长度，求第二垂臂四杆机构的过渡垂臂长度。