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叉车转向系统 叉车转向系统Steering System of Forklift Truck2010.103目 录第一节 叉车转向系统概述11.1 叉车转向系统的定义、作用及叉车转向的特点11.2 与整车机动性有关的主要考核指标11.3 叉车转向系统的要求41.4 叉车转向系统的组成41.5 叉车转向系统的类型5第二节 全液压转向系统72.1 全液压转向系统的工作原理72.2 全液压转向系统的组成82.3 转向器的工作原理11第三节 叉车转向原理113.1 叉车转向原理113.2 车辆转向方式133.3 叉车在行驶中转向的基本条件15第四节 转向桥164.1叉车转向桥概述164.1.1 叉车转向桥的类型164.1.2 横置油缸转向桥的构造194.1.3 叉车转向桥的作用214.2 1-1.8t焊接转向桥结构224.3 转向桥安装及车轮定位型式254.3.1 转向桥的安装方式254.3.2 转向轮的定位254.3.3 叉车转向轮的定位方式27第五节 叉车转向系统的设计295.1 转向系统的设计方法295.2 横置油缸式转向梯形的优化设计305.2.1 转向梯形的类型305.2.2 曲柄滑块式转向梯形的优化设计325.3 转向传动机构的设计计算355.3.1 转向阻力矩的计算355.3.2 转向传动机构的受力计算385.4 转向桥的设计计算395.4.1 转向桥的受力分析395.4.2 转向桥强度计算405.5 衡量叉车转向操纵轻便性的主要指标415.5.1 方向盘最大作用力确定425.5.2 方向盘回转圈数435.6 全液压转向器的选择43第六节 叉车转向系统的试验456.1转向性能试验456.1转向桥的疲劳试验476.1.1 转向桥体疲劳试验台简介476.1.2 转向桥体的疲劳试验486.3 整车强化试验49第七节 转向系统的安装调试及维护保养507.1转向桥安装注意事项507.2转向桥的调整517.3转向系统的维护保养51第八节转向系统的主要故障及排除528.1转向系统重装后检查528.2转向系统故障排除528.3 叉车的蛇行现象52ii第一节 叉车转向系统概述叉车主要用于货场仓库的装卸或短途运输，工作场地较小，转向频繁，常需要原地转向。因此，叉车对转向要求比其他车辆更高，转向要求轻快灵活，转弯半径小，机动性能好。1.1 叉车转向系统的定义、作用及叉车转向的特点1.转向系统的定义：车辆转向系统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、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。2.叉车转向系统的作用:l 改变叉车的行驶方向l 保持叉车直线行驶。3.叉车转向特点：l 后轮（桥）转向l 轻快灵活l 转弯半径小l 机动性能好1.2 与整车机动性有关的主要考核指标1、最小外侧转弯半径W：叉车空载运行状态,转向轮转到最大转角后，叉车车体最外侧的回转半径.公式一：公式二：W=Min（Wmin1，Wmin2）式中：L叉车轴距；max外轮最大偏转角；C转向主销至车体最外侧的水平距离。图1-1 叉车最小转弯半径简图最小内侧转弯半径（r内）：1-1.5t 100mm 1.8t 95mm22.5t 160mm 3-3.5t 200mm5-10t 200mm注：最小外侧转弯半径是决定叉车机动性能（在最小面积内转弯的能力）的主要参数。在不做特殊说明时，叉车的最小转弯半径就是指最小外侧转弯半径。车体外侧距转弯中心最远的地方，通常在叉车尾部平衡重处（货叉加长时也可能在叉尖处），最小转弯半径愈小，叉车的机动性能越好。影响最小转弯半径的因素有：轴距（L）、后轮轮距（与M有关）、车轮的最大偏转角以及叉车的外形尺寸（车长）和尾部形状。此外，转向车轮的直径对叉车的最小转弯半径影响很大，因而在保证车轮具有必需的承载能力的前提下，应尽可能选用外形小的轮胎。2. 最小直角通道宽度S: 叉车空载运行状态，货叉最大开档时，叉车可直角（90度）转弯时通道的最小宽度。当车体可以通过时： 当货物可以通过时：式中a：间隙（国内计算取100mm，国外取0mm）b：货物宽度（通常取1000mm）标准货物：12t时S1S2；大于2t时S1 R1, R2 R3。即采用单轮偏转转向方式的三支点车辆，其机动性比采用双轮偏转转向方式的四支点车辆要好，但三支点车辆其横向稳定性差，重力和离心力的合力线容易超出横向倾覆边，所以只有轻小型车辆在平坦良好的路面上工作又需要机动性好的条件下，才采用这种转向方式。四支点车辆如采用全轮偏转转向方式，虽然机动性很好，前后车轮轨迹重合，但驱动轮也需偏转，需做成转向驱动桥，使结构复杂，因此应用很少。在被牵引的挂车上，由于全部车轮都是从动轮，为了提高机动性，常采用这种转向方式。自行的四支点车辆还是以双轮偏转转向方式为主。不论单轮偏转还是双轮偏转转向方式，都可能有两种情况:一为前轮转向，另一为后轮转向。采用何种结构主要视车辆的用途及工作条件而定。原则上以轮压小的车轮作转向轮，以使转向轻便;轮压大的车轮作驱动轮，以使驱动力大。汽车、牵引车等前轴负荷小后轴负荷大，故都是前轮转向;叉车、单斗装载机等前轴负荷大后轴负荷小，故以后轮转向。2.铰接车架转向方式在全部车轮均为驱动轮的车辆上，若采用偏转车轮转向方式，则必须采用转向驱动桥，使得构造复杂。铰接车架转向方式正适用于全轮驱动的车辆。其特点是车辆的车架不是整体的，而是做成前后两段车架，中间用垂直铰销连接起来。转向时，用液压缸使前后车架绕铰销相对转动一个角度。前后驱动桥各自连接于前后车架上，车轮对车架都没有相对偏转。前后车架的相对转动使前后车桥也相对转过同一角度，两桥的轴线交于转向中心线，即所有车轮的轴线交于转向中心线，车轮之间又有差速器，故满足曲线行驶的要求。铰接车架转向方式的优点:首先是转向半径小，机动性好，车辆作业效率高。据统计，用铰接车架转向方式的单斗装载机的转向半径约为用后轮偏转转向方式的装载机转向半径的70，作业效率可提高20。其次是结构简单、制造方便。它的缺点是:转向状态下车辆横向稳定性差;转向过程车轮有横向滑移，转向阻力矩大，转向后不能自动回正。3.3 叉车在行驶中转向的基本条件叉车在行驶中转向是依靠转向轮的纯滚动平面与叉车的行驶方向偏离一定的角度而实现的，在一定程度上可以讲：当其他条件不变时，转向轮的偏转角度越大，转弯半径就越小。但是当转向轮偏转角度超过一定数值时，车轮可能在路面上产生滑移，而叉车的行驶方向并不改变。为保证转向时不出现转向轮的滑移现象，转向轮的最大偏转角应遵循下面公式的理论依据。如图3-4所示，假设P1、P2为车架传给左右转向轮的推力，在车轮转向平面内的分力分别为P1Cos、P2Cos,车轮克服阻力向前滚动的条件为：P1CosfZ1; P2CosfZ2式中 f：转向车轮滚动阻力系数;Z1、Z2：两轮的垂直负荷。转向时要使转向车轮不出现滑移现象，必须满足下面条件：（3-4）式中：转向车轮与路面粘着系数；、分别位外轮和内轮的偏转角。综合以上各式，就得到了叉车在行驶中转向的基本条件： （3-5）叉车在坚硬干燥的路面上行驶时，粘着系数远远大于滚动阻力系数，上述条件完全可以满足，但当路面潮湿松软时，粘着系数减小，滚动阻力系数增大，要满足条件，车轮转角必须减小，也不能进行急转弯，否则会出现滑移，叉车将失去操纵。例如，叉车在雨后的土路上转弯，0.3，f0.15，内轮转角60。 图3-4 叉车转向时车轮受力图第四节 转向桥4.1叉车转向桥概述由于叉车工作装置布置在其前端，叉车满载工作时，前轮负荷较大（承担货物重量和车体自重的90以上），为了减小转向阻力矩，使司机转向操纵轻便，通常叉车一般以后桥作为转向桥。4.1.1 叉车转向桥的类型叉车转向桥悬挂装置（又称叉车悬架），是车架与转向桥或直接与转向轮相连接的全套零件的总称。根据叉车悬架导向装置的结构及运动特点，一般可将悬架分为三支点和四支点两种类型。四支点悬架较三支点重心低，稳定性好，本文主要研究四支点悬架机构。四支点悬架根据是否采用弹性元件和两转向轮之间的相互关系，一般可分为三种结构形式：1、相关弹性悬架。在这种结构中，两个转向轮和转向桥硬性联系，而转向桥悬挂在连接车架的弹簧上，因此在运动中一个车轮的位置和另一个车轮的位置具有相关的联系，故称为相关弹性悬架。此种结构如图4-1所示。转向桥通过两个纵向半椭圆弹簧悬挂在车架上，每个弹簧是由6个簧片及两个弹簧箍所组成，弹簧片用中心螺栓将其固定在转向桥上。弹簧的前弯耳则通过摆动吊杆悬挂在车架后部横梁的托架上。半椭圆弹簧除了可以传递垂直力和缓和冲击外，同时兼起导向作用，故可将半椭圆弹簧看成以上两种元件的组合。图4-1相关弹性悬架相关弹性悬架的另外一种型式为橡胶套管式悬架，如图4-2所示。这种结构省去了两个半椭圆弹簧，所以比上一种型式要简单得多。减振作用是靠转向梁中间铰接轴中的橡胶套来达到。虽然减振作用不及半椭圆弹簧明显，但是其结构较为简单。图4-2 橡胶套管式弹性悬架2、独立弹性悬架。这种结构型式是每个车轮单独的悬挂在车架上，除该装置中的平衡装置可相互传递载荷外，两车轮的位置互不影响，故称此装置为独立悬架。这种悬架结构如图4-3所示。图4-3 独立弹性悬架图中所示的转向桥结构中，实质上并没有一根连接两边车轮并承受两轮载荷的梁。每个车轮都通过两个摆动臂及一根支柱悬挂在车架的纵梁上，而转向节则铰接到支柱上。平衡杠杆的作用是将一边车轮的载荷传递到另一边车轮使其保持平衡。导向装置为上臂11和下臂4，弹性元件则为能够承受扭矩的扭杆12，当叉车在不平道路上行驶时，就会引起悬架挂在上下臂上的转向轮发生振动，这种振动则由扭杆12所吸收。这种结构比较复杂，检修保养均较困难。这种结构除旧式叉车外，近代叉车实际早已不用。3、 刚性悬架这种悬架又称中间铰轴式悬架，它的两个转向轮和转向桥刚性联接，转向桥不通过任何弹性元件，直接与车架后部的支座铰接相连，故称为刚性悬架，如图4-4所示。这种结构的特点是悬架系统中无弹性元件，所以地面不平引起的冲击载荷可直接传递到车体上，使其运行性能不良，但此结构简单，零部件少，自重轻，目前国内外叉车制造厂家普遍采用的横置油缸转向桥就属于这种悬架类型。图4-4 刚性悬架4.1.2 横置油缸转向桥的构造横置油缸式转向桥采用曲柄滑块机构，压力油推动转向油缸活塞杆通过连杆带动转向节转向，使转向轮偏转，从而实现转向。横置油缸式转向桥特点为：l 结构简单，布置方便、紧凑；l 左右转向时方向盘转角相同；最大转角大（最大可达85），l 转向角误差小，机构传动角大；l 缺点是在转向过程中，油缸活塞杆要承受径向力。横置油缸式转向桥主要由转向桥体、转向油缸、连杆、转向节和转向轮等零件组成,其机构如图4-5：图4-5 转向桥总成1. 转向桥体2. 连杆3.转向油缸4.转向节5.转向轮1.转向桥体桥体通常采用工字形断面焊接而成。桥体与转向节的连接方式，通常有拳形和叉形两种结构，本公司生产的叉车转向桥体均采用叉形结构。转向油缸通过支架固定在桥体上，13t车采用限位螺钉装在桥体筋板上用来控制最大转向角限位（外限位）；510t车采用转向油缸限位（内限位）。2.转向节转向节位于桥体两端，通过转向主销，将转向节、推力轴承、滚针轴承、防尘罩、“O”形圈装在转向桥体两端的上下之间，转向节与转向主销的固定采用紧定螺钉，可绕桥体转动，外载由桥体上部的推力轴承来承受。图4-6 转向桥体与转向节连接简图a) 拳形结构 b)叉形结构3.转向轮转向轮总成由轮毂、轮胎、轴承、端盖、油封、紧固件等组成，承受车体的重量和地面上的各种力。轮毂用两个圆锥滚子轴承及紧固件等装在转向节轴上，车轮通过轮辋撬到轮毂上，轴承内侧装有油封，使润滑脂保持在轮毂和转向节腔内，螺母用来调整轴承松动程度。4.轴承转向桥共有3种轴承：推力轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承。轴承主要是根据转向桥的受力情况来选择。目前110t车用的轴承如下：型号吨 位名 称推力轴承圆锥轴承（大）圆锥轴承（小）滚针轴承11.8t982057208E7206E942/2523t1989067201E7207E943/323.54t82087214E7211E943/3257t82097515E7511E942/45810t82117515E7511E942/45推力轴承主要承受作用在叉车整机的垂直重量；圆锥轴承主要承受转向车轮上的径向力和侧向力；滚针轴承主要承受径向力（以平衡车轮的径向力和侧向力）5.转向油缸横置式的转向油缸为贯通双作用活塞式，两端与连杆相连，活塞密封件采用支承环和“O”形圈的组合密封，导向套与活塞杆之间采用Yx圈轴向密封，导向套与缸筒间采用“O”形圈轴向密封，活塞与活塞杆焊成一体。型内燃车和电瓶车在油缸内加浮动轴套，通过两侧缸盖把油缸固定在桥体上；H2000型内燃车油缸内无轴套，通过缸筒上的支架把油缸固定在转向桥体上。活塞杆头部装有关节轴承，即可润滑又可调节摆动量。横拉杆式的转向油缸式双作用活塞式，油缸一端接头总成安装在车体支座上，另一端活塞杆装在转向桥的三连板上。活塞密封件采用支承环和“O”形圈的组合密封，导向套与活塞杆之间采用Yx圈轴向密封，导向套与缸筒间采用“O”形圈轴向密封，活塞与活塞杆之间通过紧固件连接在一起。4.1.3 叉车转向桥的作用叉车主要用于货场仓库的装卸或短途运输，工作场地较小，转向频繁，常需要原地转向。因此，叉车对转向要求比其他车辆更高，转向要求轻快灵活，转弯半径小，机动性能好。叉车转向桥的安装采用中间支承式，通过缓冲垫或轴承座连接到车架后部尾架上，其作用主要有：（1）、转向桥承担叉车的后部重量；（2）、承受行驶时道路对叉车后轮的各种作用力和力矩，并且吸收振动和冲击；（3）、将车架传来的垂直力、纵向力或横向力传给转向轮，以保证叉车能够正常行驶或转向。4.2 1-1.8t焊接转向桥结构国产1-1.8t叉车焊接式横置油缸转向桥总成零件爆炸视图如图4-7所示：图4-7 国产1-1.8t叉车横置油缸式转向桥总成现有1-1.8t叉车横置油缸式转向桥的构成零件如下表所示：序号名 称序号名 称1转向桥体总成23紧定螺钉2连杆24螺母M123转向油缸总成25螺母M164减震块26衬套5支架27直通式润滑油嘴6右转向节总成28左转向节总成7平面推力轴承29螺栓M12X358滚针轴承30弹簧垫圈9转向节主销31O型圈10销32油封11调整垫33衬套12U型密封圈34螺栓M10X1.25X4013转向节调整垫35弯颈式润滑油嘴14螺母36螺栓M6X1215防尘圈37垫圈616轴承3020838挡板17轴承3020639连杆销18螺母40ES型向心关节轴承19垫圈41调整垫20销42垫圈1621轮毂盖43螺栓M16X5522轮毂44垫圈表4-1 1-1.8t横置油缸式转向桥的零件结构表（1）、转向桥体焊接转向桥体通常采用箱形横断面的结构形式，由上下桥板、左右筋板、中间腹板、前后支承座以及四个轴承座焊接而成。1-1.8t叉车的转向桥桥体（件1）与左右转向节（件6、件28）的连接方式均采用叉形结构。转向油缸通过支架固定在桥体上，通过装在桥体筋板上的限位螺钉（件34）来控制转向轮的最大转向角。（2）、转向节和转向主销转向节位于桥体两端，通过转向主销（件9），将转向节、推力轴承（件7）、主销衬套（件8）、防尘圈（件15）、O型圈（件31）装在转向桥体两端，转向节与转向主销采用固定销（件23）连接，可绕桥体转动，桥体负荷由桥体两端的推力轴承（件7）来承受。（3）、转向轮转向轮总成由轮毂、转向轮总成、轴承、轮毂盖、U型密封圈、紧固件等组成，承受车体的重量和地面上的各种力。轮毂用两个圆锥滚子轴承及紧固件等装在转向节上，轴承内侧装有油封，用来密封轮毂和转向节腔内的润滑脂，轴承的游隙通过调整螺母进行调节。图4-8 转向轮（4）、转向油缸油缸为双作用活塞式，活塞密封件采用支承环和O型密封圈组合密封，缸盖和活塞杆之间采用U型圈轴向密封。油缸通过缸体上的支座固定在转向桥体上。图4-9焊接桥转向油缸1.缸筒总成 2.活塞杆 3.支承环 4.支撑环 5.O型圈 6.O型圈 7.活塞 8.钢球 9.O型圈 10.钢背轴承 11.U型密封圈 12.缸盖 13.防尘圈4.3 转向桥安装及车轮定位型式4.3.1 转向桥的安装方式转向桥为中间支承式，H2000型、G系列叉车转向桥通过缓冲垫连接到车架后部尾架上，其余转向桥通过轴承座连接到车架后部尾架上。当车轮通过不平的路面时，转向桥绕中间轴回转，车轮随路面高低情况而上下摆动，左右摆动3度（路面不平、离心力），其最大的摆动量为60mm。当摆动量过大时，易与车体、平衡重干涉；当摆动量过小时，易造成叉车倾翻。设计时要确保摆动过程中车轮与尾架、平衡重不干涉。4.3.2 转向轮的定位为了保证车辆能稳定地直线行驶，应使转向轮有自动回正作用，即车辆直线行驶时转向轮偶遇外力作用而发生偏转时，在外力消失后，转向轮应有自动回到直线行驶位置的能力。这不仅使车辆行驶平稳，还使驾驶员操纵轻便。这主要通过转向轮的适当安装定位来达到。转向轮的定位参数包括主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束。对汽车、牵引车等车辆，转向轮的四种定位参数都可能有，对于叉车、装载机等装卸车辆，主要采用主销内倾角和车轮外倾角。1 主销后倾角对于以前桥作为转向桥的车辆，将主销轴线在纵向垂直平面内后倾一定角度(如图4-10a)，即主销上端靠后、下端靠前，这样上销轴线与路面的交点a将位于车轮着地点b的前面当转向轮偶遇外力作用而稍有偏转时(例如图示车轮向右偏转)，车辆曲线运动将受到本身质量离心力的作用，而路面将给车轮以侧向反力Y，此反力Y作用于车轮着地点b处，对主销轴线形成一个迫使车轮回正的力矩，当车轮回正以后，车辆直线行驶，车辆离心力及路面给车轮的侧向反力不再存在，自动回正力矩消失。对于以后桥作为转向桥的车辆(如叉车)主销在纵向垂直平面内应该前倾，同样，当车轮偏转时也有自动回正作用。车辆的行驶速度对自动回正力矩有直接影响，车速高，离心力及路面对车轮侧向反力均大，自动回正力矩大。自动回正力矩有利于车辆直线稳定行驶，但当车辆需要转向或曲线行驶时，这种力矩反过来成为操纵力矩的阻力矩，使驾驶员的操纵力增大，因此主销后倾角(或主销前倾角)不能太大，一般在3以内。叉车等装卸车辆由于车速低，主销前倾的自动回正效果不显著，为简化转向桥结构和制造工艺，取0。而主要采用主销内倾角来保证转向轮的自动回正。2.主销内倾角即将主销轴线在横向垂直面内倾斜一个角度，其上端向内，如图（4-10b）所示。主销内倾也使转向轮有自动回正作用，当转向轮在外力作用下由直线行驶位置偏转一个角度时，转向节绕主销转动一个角度，并使主销有所抬高（从相对运动来看，如主销高度不动，车轮绕主销转动将使车轮着地点陷入路面以下)，同时也将转向桥梁及整车抬起一个高度，从能量观点看，车辆抬高，其重力势能增加，处于不稳定平衡状态。当迫使转向轮偏转并使车辆抬高的外力矩消除后，就放出势能而使车辆回复到势能最小的稳定平衡位置，即直线行驶位置。从受力来看，转向轮偏转角后，路面对车轮的垂直反力Z1对主销轴线有一个分力力矩Z1sinesin，此力矩使转向轮回复到原来中间位置，是自动回正力矩。此外，主销内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮滚动平面的距离e减小，转向阻力矩相对减小，从而使转向操纵轻便。但内倾角不宜过大，如过大则回正力矩增大；距离e也不宜过小，如过小则转向时转向轮与路面间的滑动摩擦阻力矩增加，这些都使转向操纵变得沉重。一般角不大于8。图4-10 主销后倾角与主销内倾角a）主销后倾 b）主销内倾3.车轮外倾和车轮前束车轮外倾即直线行驶时转向车轮滚动平面不垂直，上部向外倾斜，而与垂直平面成一夹角（图4-11a）如果转向轮轻载时正好垂直路面，则重载时将因转向桥的变形而使转内轮内倾，造成轮胎内侧的偏磨损，并加重了转向轮外端小轴承的负荷，降低了轴承寿命。为了使转向轮轮胎磨损比较均匀和减轻外端小轴承的负荷，安装车轮时预先使车轮有一定的外倾角，以防止使用中出现车轮内倾。车轮外倾角是在设计转向节时确定的，即将转向节轴线设计得不是完全水平，而是外端向下倾斜一个角。车轮外倾角不宜过大，否则同样会使车轮轮胎外侧偏磨损。一般在11.5。车轮有了外倾角后，在滚动时。就类似于滚锥，导致两侧车轮有向外滚开的趋势。由于转向桥和转向横拉杆的约束，使车轮不可能向外滚开，但在滚动时存在车轮对路面的横向滑动，从而增加了轮胎的磨损。为了消除车轮外倾带来的这种不良后果，在前桥为转向桥的前进车辆上，安装车轮时，使两个前轮的中心面不平行，两轮前边缘距离B小于后边缘距离A,A、B之差值称为前束。这样可使车轮在每一瞬时滚动方向接近于向着正前方，从而车轮的磨损减小。车轮前束通过调整横拉杆长度而得到。装卸车辆由于前进后退机会相近，不宜采用前束。图4-11 转向轮的外倾与前束a）转向轮外倾 b）转向轮前束4.3.3 叉车转向轮的定位方式为了保证叉车直线行驶的稳定性和转向轻便，叉车转向轮主要采用车轮外倾角和主销内倾角，它们称为转向轮的定位角。1、转向车轮外倾角：直线行驶时转向车轮滚动平面不垂直，上部向外倾斜，而与垂直平面成一夹角。如果转向轮轻载时正好垂直路面，则重载时将因转向桥的变形而使转向轮内倾，造成轮胎内侧的偏磨损，并加重了转向外端小轴承的负荷，降低轴承寿命。为解决这一问题，设计上预先使车轮有一定的外倾角，主要目的为在叉车承载后，迫使车轮回到中立位置。外倾角不宜过大，否则同样会使轮胎的外侧偏磨损，一般为11.5度。车轮外倾角能使车轮轮毂轴承和主销衬套中存在的间隙，受载后消失，这时仍能保证车轮平面与路面垂直，以保证车轮正常的行驶和转向。2、 主销内倾角：主销有了内倾角后，转向节的轴线与主销孔的轴线不再相互垂直，给转向节的加工带来困难；但主销轴线与地面交点至车轮支承中心点的距离确由e1减小为e，从而减小了转向轮偏转的阻力矩，还可以减小不平路面对转向系的冲击负荷。此外，还可以使转向轮有自动回正作用，易于保持叉车直线行驶，减少蛇行现象。主销内倾角一般为为57。图4-12 主销内倾角与车轮外倾角在全液压和液压助力转向系统中，可由液压系统保证转向轮的回正，故主销内倾角为0。机械横拉杆式转向桥的主销内倾角为7。叉车等装卸车辆由于车速低，主销前倾的自动回正效果不显著，为简化转向桥结构和制造工艺，一般不采用主销后（前）倾角。由于叉车的前进后退的机会几乎相等，故一般不采用车轮前束角。内燃叉车、蓄电池四支点叉车最大内转角为78/54，13t小轴距叉车（因实心轮胎外径小，与机构的干涉少）最大内转角为84/56。第五节 叉车转向系统的设计5.1 转向系统的设计方法图5-1 横置油缸式焊接转向桥的设计步骤图5-2 横置油缸式铸造转向桥的设计步骤5.2 横置油缸式转向梯形的优化设计5.2.1 转向梯形的类型对于四支点叉车，为了保证两转向轮的偏转角满足式（3-1），必须采用一套杆系机构将左右转向轮联接起来，使两轮同时偏转，实现不同的偏角，这套机构称之为梯形机构，常用的梯形机构有单梯形和双梯形两种形式。（1）单梯形机构：单梯形机构是最简单的4杆机构，它以转向桥体作为固定机架，两个分别与左右转向节固定并绕左右主销转动的摇杆称为梯形臂，左右梯形臂的转角即为左右转向轮的偏转角。连接左右梯形臂的连杆称为横拉杆。转向时，纵拉杆带动转向节臂，转向节臂与一侧的转向节固连，带动该侧转向节偏转，通过转向梯形机构再带动另一侧的转向节偏转。单梯形机构的转向轮偏转角一般不大于45。图5-3 单梯形机构a）内置式 b）外置式根据梯形机构在叉车上的安装位置，可分为内置式和外置式。梯形布置在转向桥和驱动桥之间时称为内置式，梯形机构布置在转向桥之外的称为外置式（图5-3）。两种型式的两梯形臂的延长线都交于纵向中心线上。汽车大都使用单梯形机构，内轮的偏转角一般为3540。图5-4 汽车用转向梯形（2）双梯形机构叉车机动性要好，要有较小的转弯半径。为此，必须使瞬时转弯中心尽量靠近叉车。要达到这个目的，除了尽可能缩短叉车轴距L和主销中心间距M外，还必须在满足式（3-1）的条件下，同时增大内外转向轮的偏转角度。目前叉车内轮的偏转角大多在7585之间，单梯形机构已经无法满足，只有采用对称的6连杆机构才能满足要求，6连杆机构型式较多，统称为双梯形转向机构。叉车上常用的双梯形机构的布置形式有交叉式和八字式（图5-5）。八字式梯形优于交叉式梯形，它的转向节左右对称，便于制造；左右横拉杆和转向节臂在同一平面内，球头销朝上，磨损后不会出现横拉杆脱落的危险。八字式梯形易于实现转向车轮更大的转角，可使转向时内外转向轮的误差减小。它的缺点是转向节臂和横拉杆在转向中有可能重合为一条直线，出现死点。图5-5 双梯形机构a)交叉式 b）八字式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6杆机构联系起来，可视作将扇形板扩大为无穷大的一种八字式转向双梯形机构（图5-6）。在这种机构中，将转向油缸固定在转向桥体上，油缸活塞杆双向伸出，作为六杆机构的主动杆件（滑块）。这种机构除了能够获得比较理想的转向轮转角外，因转向油缸、转向梯形机构和转向桥体合装在一起，构成一个独立的部件，给车辆的总体布置和安装调试带来方便；且油缸两腔的面积相等，使得左右的转向效果完全相同，因而这种机构是目前应用在叉车转向桥部件中最为广泛的一种转向机构。但这种转向机构中活塞杆要受到侧向力，因此活塞杆刚性要好，密封件要耐磨，以免渗漏。5.2.2 曲柄滑块式转向梯形的优化设计曲柄滑块式转向梯形机构（图5-6），除主销中心距m外，还有4个独立变量，即曲柄（相当于梯形臂）长度r，曲柄初始角，连杆长度l，滑块（即活塞）中心线至机架（即转向桥）中心线的距离e。为了实现车轮作纯滚动的转向原理，内外转向车轮的偏转角必须满足式3-1，即驱动油缸推动内轮偏转后，相应的曲柄滑块结构拉动外轮的实际偏转角与外轮理论偏角的误差应为最小。若按常规的设计方法, 如用图解法或试凑法选择机构参数不能保证机构的优越性。这是因为：杆件几何精度达不到要求,从而影响机构工作性能；由于结构中涉及4个待定参数，计算过程很繁琐；考虑液压缸活塞杆受力对密封件性能的影响，在进行力学分析和设计计算过程中，也必须考虑转向运动过程对密封件性能的影响。因此我们选择了采用优化设计的方法，实现机构参数的确定。对于m/L0.480.62的