輪式車輛轉向梯形結構的圖解解析

引言
輪式車輛一般都是依靠轉向車輪偏轉一個角度來實現轉彎或曲線行駛。轉向是的基本要求是保證所有車輪滾動而不發生滑動，這一要求通常由平面四桿機構來達到。傳統的設計都采用圖解轉向梯形的方法。這種方法需要按經驗數據選擇機構的幾何參數，然后作圖校核該梯形機構在運動過程中轉向輪的轉角偏差是否大于允許偏差，若大于允許偏差，則重新選擇或調整幾何參數，再校核圖，直至轉角偏轉小于允許偏差為止。這實際上是一種試湊的方法，帶有較大的盲目性，工作量大。隨著計算機的發展，解析法得到了較好的應用，但是傳統的圖解法仍有它直觀、方便的優點，因此仍然被工程設計人員廣泛采用。本文介紹一種簡單高效且實用的圖解解析設計法，可以大大減少作圖校核的次數，提高工作效率。
2 轉向理論特性
機動車輛或裝卸搬運車輛的轉向大多采用雙軸線式轉向方式，見圖1。為了滿足純滾動條件，轉向時所有車輪必須以不同的半徑圍繞同一轉向中心滾動，各個車輪的軸線交于瞬時轉向中心O點。雖然兩個轉向輪偏轉的角度不同，但是兩個轉角之間應滿足下列幾何關系：
ctg?-ctga=M/L （1） 式中 ?-外輪轉角 a-內輪轉角 M-轉向軸兩主銷中心距 L-車輛前后軸軸距
為了滿足運動學上的這一幾何關系，一般都是通過設計轉向梯形機構來實現的。式（1）稱為轉向理論特性。

3 轉向梯形的圖解設計及其轉角誤差
轉向梯形四桿機構中，固定件長度（兩主銷中心距）M是由車輛總體設計給出的，兩梯形臂長相等。因此只有兩個獨立變量有待確定，一個是連桿（橫拉桿）長度，另一個是兩搖桿（梯形臂）長度，這兩個參數還可以轉化為梯形底角O及梯形臂長m，見圖1。
通常設計時，根據o和m值，用作圖法作出所選機構在轉向輪轉角范圍內（a<amax），內、外轉角a和?的一組實際對應值，并將這組對應的轉角（aI,?I）按圖2所示作出實際特性曲線GE，與理論特性GF比較，得到轉角的偏差值?。如兩條特性接近，則*小于允許偏差，說明轉向梯形幾何參數合理；如果?大于允許偏差，則須重新選擇梯形參數，重復作圖。對于工程機械，amax=450，?不大于10~30。