【正文】 太陽輪、齒圈、行星架作用的理論內轉矩。另外通過控制轉向液壓馬達的轉速，可以控制兩側履帶的速度差，即決定推土機轉向的急或緩，從而使機械適應不同轉向半徑的需要。此時從轉向液壓馬達輸入的大錐齒輪至左、右端輸出軸的速比為 121141211 1,1 a aaia aai BB ??????? （ ） 當變速箱及 轉向液壓馬達同時向差速轉向機構輸入動力時，此時 nA? 0, nB 0? ，根據前面對 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 行星排參數的限定， a 1=a 3=a 21，將其代入公式 ()、公式 ()，則有 ? ? ? ?21121421121 11,11 aa nananaa nanan BABA ?? ????? ??? （ ） 若設轉向液壓馬達輸入的大錐齒輪逆時針轉動時，此時的 n8為正，則有 n1? n14，機械向右轉向；反之，大錐齒輪順時針轉動時，此時的 n8為負，則有 n1? n14，機械向左轉向。 根據行星傳動的運動特性方程，建立運動特性方程組如下 ? ? 01 214118 ???? nanan （ ） ? ? 01 826216 ???? nanan （ ） ? ? 01 13311315 ???? nanan （ ） 式中： 1 8 1 6 1 5 8 4 1 2 6, , ,ABn n n n n n n n n n? ? ? ? ? ?， 1314 nn ? 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 10 解此聯立方程組并整理得 ? ?21121 11 aa nanan BA?? ??? （ ） ? ?? ?? ? )1(1 11213212114 aaa naanaan BA ??? ???? （ ） ? ?1322 28 1 nna an ??? （ ） ? ?1322 24 1 nna an ??? （ ） 當變速箱輸入動力至差速式轉向機構，而轉向液壓馬達無輸入動力時 , nB=0，此時若取 a 1= a 3，代入公式 ()、公式 ()，則有 n1=n14，可見只要將 Ⅰ 和 Ⅲ 行星排 參數設計相等，則可保證僅有變速箱輸入動力時，機械直線行駛。視變速箱和轉向液壓馬達兩者功率輸入的大小 確定推土機轉彎半徑的大小和轉向速度的快慢。由于兩端輸出軸動力的差異，機械將不嚴格繞其自身中心回轉。此時左、右端輸出軸轉矩和轉速相等，但旋轉方向相反，機械繞其自身中心回轉 (原地轉向 )。 當兩側驅動輪的負荷不相同時，動力經行星輪 7 仍進入兩個方向 (齒圈 6 和太陽輪16)，通過行星排 I 將轉矩從一側轉換至另一側，左、右端輸出軸轉矩不相等，但旋轉方向與轉速 保持相等。 具體傳動情況如下： 當變速箱輸入動力，而轉向液壓馬達無輸入動力時，動力經錐齒輪副 9? 行星哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 9 架 8? 行星輪 7 分兩個方向：其一，動力經齒圈 6(低速大轉矩 )? 行星架 2? 左端輸出軸 1；另一路經太陽輪 16(高速小轉矩 )? 軸 10? 太陽輪 15? 行星輪 12? 行星架13(低速大轉矩 ) ? 右端輸出軸 14。液壓馬達的旋轉方向決定了推土機轉向的方向，液壓馬達的旋轉速度決定了推土機轉向的急或緩。 16行星排Ⅲ行星排Ⅱ8行星架7行星齒輪A變速箱輸入1左端輸出軸3行星齒輪18太陽輪太陽輪154齒圈17錐齒輪副B轉向液壓馬達輸入行星排Ⅰ5大錐齒輪10軸 11齒圈12行星齒輪 13行星架14右端輸出軸9錐齒輪副6齒圈2行星架 圖 21 差速式轉向機構示意圖 差速式轉向機構有兩路功率輸入，一路來自變速箱 (包括速度和方向 )，另一路來自轉向液壓馬達 (含左轉和右轉 )。本文以卡特彼勒 D8N 型履帶推土機為例，對差速轉向機構的組成 ,原理和運動學分析做一介紹。哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 8 第 2 章 動力差速式轉向機構運動學分析 美國卡特彼勒公司近年來推出的大中型液壓推土機，采用了許多新的設計制造技術，其中差速轉向技術就是改進之一。其次對動力差速式轉向機構的動力學分析，主要包括對轉速、轉矩、功率的理論分析，充分了解了差速式轉向機構運動學的性能，使得對該機構的設計有了一定的運動學基礎。即提高了液壓傳動裝置效率，又優(yōu)化了機械的轉向性能。該機構利用多自由度的行星差速器把發(fā)動機輸出的功率分為液壓的和機械的兩股 ―功率流 ‖，利用液壓功率流的可控性，使這兩股功率流在重新匯合時可無級調節(jié)總的輸出轉速。（ 3）由于液壓馬達可以無級變速和雙向旋轉，實現了左右輸出速度差的無級精確控制，使履帶式推土機的轉向半徑可無級調整，且轉向平穩(wěn)，改善了轉向性能，實現了無功率損失。 設計動力差速式轉向機構時應當保證：（ 1）當馬達速度等于零時，左右輸出的速哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 7 度相等，以保證履帶式推土機 具有良好的直線行駛性能。此種轉向機構由三個行星排與變速箱動力輸出連接的錐齒輪副及轉向液壓馬達動力輸出軸連接的圓錐齒輪副組成，其中與變速箱動力輸出軸連接的大錐齒輪與行星排 Ⅱ 的行星架連接為一體，而與轉向液壓馬達動力輸出端連接的大錐齒輪與行星排Ⅰ 的齒輪的齒圈連接為一體，行星排 B 齒圈與行星排 Ⅰ 的行星架及左端輸出連接為一體順向轉向；行星排 Ⅲ 的行星架與右端輸出軸連接為 一體逆向轉動，行星排 Ⅲ 的齒圈固定在轉動機構的殼體上，且三個行星排的太陽輪安裝在共用軸上。 行星排Ⅰ 行星排Ⅱ 行星排Ⅲ 圖 12 動力差速式轉向機構 卡特公司 D8N 推土機的動力 差速式轉向機構克服了離合器式轉向機構的上述缺點 , 使推土機的轉向靈活性 、 可 控性得到明顯改善 , 大大提高了轉向效率和行走機構的使用壽命 。 圖中 A 為變速器傘齒輪軸 （ 輸入動力 ） ,B 為轉向馬達 。 下面我們介紹的就是上述的一種機械液壓式雙功率流轉向機構，如圖 所示。它代表著履帶車輛轉向機構的發(fā)展方向。 機械液壓連續(xù)無級轉向機構 機械液壓連續(xù)無級轉向機構是在簡單液壓機械分流傳動原理的基礎上，采用不同的機械機構參數組合，并與液壓元件配合的一種最新型的轉向機構。該方案雖減少了液壓元件但效率會更低。 雙半徑液壓轉向方案 該方案采用有兩種輸出速比的液壓馬達，在較好路面上轉向時采用較高的輸出轉速，當地面情況不好時則換用低速輸出以克服較大的 轉向阻力。利用功率不大的液壓元件實現大半徑轉向的連續(xù)無級變化；利用機械轉向機構實現有級的小半徑轉向。 雙泵雙馬達方案 此方案是解決液壓元件功率不足最直接、最簡單的方案，其性能與純液壓轉向相同，但兩套液壓元件并聯使該機構體積重量較大，效率仍較低。 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 5 目前的液壓工業(yè)水平還難以得到功率足夠大且性能優(yōu)良的液壓元件，并且液壓系統的效率低，這是純液壓無級轉向技術發(fā)展的最大障礙。直駛時，通過液壓泵和液壓馬達的閉鎖 (變量泵的排量為零 )來實現轉向零軸的閉鎖，從而保持穩(wěn)定的直駛。 履帶車輛的轉向機構發(fā)展趨勢 純液壓無級轉向機構 要實現履帶車輛轉向半徑可控且連續(xù)無級變化的轉向性能，采用容積式液壓泵和液壓馬達等無級變速元件是較現實可行的方法。若液壓馬達不工作，只有來自中央傳動的功率流，車輛作直線行駛；若只有來自液壓馬達的功率流，車輛可實現轉向半徑為零的原地轉向；若同時輸入兩路功率流，由于液壓馬達可實現無級控制 ，因此車輛兩側履帶驅動輪轉速差可以有無窮盡多個，可得到無窮多個轉向半徑，既可實現無級轉向，駕駛員只要操縱轉向盤轉動液壓裝置，就可使車輛穩(wěn)定地沿一定的圓弧行使。它將由發(fā)動機穿來的機械功率流在多檔變速箱的輸入軸上分流，一路流經由液壓泵 液壓馬達組成的轉向調速系統；另一路流經多檔變速箱，最后在行星排上合流，然后經行星排中的某一部件（如行星架）傳到車輛的終傳動軸上。在機械系統上附加液壓泵 液壓馬達驅動的機械 液壓轉向系統將逐漸得到應用。 機械液壓式雙功率流轉向機構 機械式轉向機構的轉向性能容易受到駕駛員的駕駛技術、體力條件和離合器、制哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 4 動器磨損的影響，并且容易給駕駛員帶來疲勞。擋位越低，得到的轉向半徑越??；擋位越高，得到的轉向半徑越大。 機械式雙功率流轉向機構 在單功率流轉向機構的基礎上最早出現的是直駛和轉向兩功率流均由機械裝置來實現機械式雙功率流轉向機構。 雙功率流轉向機構 在發(fā)動機啟動后，將發(fā)動機功率分成變速和轉向兩路并列傳遞，就是雙功率流轉向機構。但由于其結構復雜，僅在大功率的工業(yè)拖拉機、推土機及其它重型車輛上應用。操作行星機構上的制動器可以改變兩側驅動輪驅動力矩大小使車輛轉向。雙差速器是由齒 輪組成的轉向機構，與轉向離合器相比零件數目少、耐磨性好、壽命較長。 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 3 雙差速器轉向機構可使履帶車輛在轉向時慢速側履帶降低的速度等于快速側履帶增加的速度，因此車輛轉向時的平均速度與直線行駛的速度相同。 圖 11 轉向離合器轉向機構 單差速器轉向機構可使車輛幾何中心位置的速度在轉向過程中仍保持原直線行駛速度，但當一側完全制動時，轉向半徑過小，而另一側履帶速度過高、轉向角速度過大，因此所需 轉向功率很大，會超出一般發(fā)動機的功率限制，駕駛員若持續(xù)轉向，稍有不慎就會使發(fā)動機熄火，因而只能靠滑磨，用較大的半徑轉向，或極不穩(wěn)定地以小半徑繼續(xù)轉向。但由于其操縱性差、生產效率低、能耗較大 ,隨著履帶車輛功率的不斷增大，轉向離合器的應用將會受到一定的限制。轉向半徑的大小由驅動輪所傳遞轉矩的減少量即離合器分離的程度所決定。單功率流轉向機構是最簡單的轉向機構，其中最常用的有轉向離合器、單差速器、雙差速器轉向機構等。目前國內主要采用單功率轉向機構，而國外多采用雙功率轉向機構。因此對性能優(yōu)良的轉向機構的研究一直是車輛工程領域的重要課題。 這種轉向機構不但具有結構性好、沒有摩擦元件、壽命長、效率高、工作可靠、布置簡便、維修調 整次數少及降低能耗等特點外，而且在工作性能上它不是通過部分或全部切斷一側履帶的動力來制動一側驅動輪來實現轉向的，而是兩側履帶始終傳遞動力，這樣可很好地實現動力轉向，基本上消除了履帶的打滑現象，充分利用了發(fā)動哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 2 機輸出能量。直行時 ,通過液壓泵和液壓馬達的閉鎖來實現轉向軸的閉鎖 ,從而保持穩(wěn)定的直行。要實現履 帶式拖拉機轉向半徑可控且連續(xù)無級變化的轉向性能 ,采用容積式液壓泵和液壓馬達無級變速元件是較現實可行的方法。它將發(fā)動機的機械功率流在多檔變速箱的輸入軸上分流，一路流經由液壓泵、液壓馬達組成的轉向調速系統；另一路流經多檔變速箱，最后在行星排上合流，然后經行星排中的某一部件傳到車輛的終傳動軸上。 目的及意義 一種新型的機械液壓式雙功率流轉向機 構，它是由有發(fā)動機、變量泵、控制泵、定量馬達、多檔變速箱以及后橋轉向差動機構組成。 52 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 1 第 1 章 緒 論 履帶車輛轉向機構的選題背景目的及意義 選題背景 目前國內履帶車輛轉向裝置大部分還是采用轉向離合式轉向機構，屬單 功率轉向機構，其結構簡單容易實現，但僅有幾個固定的轉向半徑，按非規(guī)定的轉向半徑轉向時，要靠摩擦元件的滑摩來實現，難以得到穩(wěn)定準確的轉向半徑；其次是在轉向過程中摩擦元件的劇烈滑磨會帶來發(fā)熱和磨損，使傳動效率降