工程机械设计作业.doc

车轮的三种运动情况 、纯滚动（b）、滚动时带有滑移（c）；、滚动时带有滑转（a）。滑转率 ：车轮或履带相对于地面滑动程度 当 = 0时，一、牵引力 驱动轮在路面上运动时，牵引力T是地面对驱动轮切线方向的反作用力。T由两部分组成部分：一部分是由于轮胎向后挤压路面而产生的反作用力T；另一部分是由于轮胎与路面相摩擦而产生的反作用力T，即 TT T 。二、 地面的抗滑转能力，地面这种抗滑转的能力称为附着性能。 附着力： 规定在容许滑转率时，驱动轮所发挥的牵引力称为附着力P。 由地面条件决定的最大牵引力Tmax=Pkmax-Pfk称为附着力。 附着系数;附着力与附着重量之比值称为附着系数。驱动力Pk、牵引力T、附着力P之间的关系minPk、 P对多桥驱动： (不存在循环功率时)， 当10， 2 0，Pk2=Pf1+Pf2+Pj+Pk1， Mk因循环功率不易确定。 对负牵引力，通过力的平衡计算。一、牵引力平衡 是指机械在行驶中的任何瞬间，其牵引力恒等于所有阻力之和。即二、牵引功率平衡 是指机械在行驶中的任何瞬间，其动力输出功率恒等于所消耗功率之和。工程机械在水平地段上作等速直线运动时，其动力的功率Ne可表示为对于轮式 传动系统动力装置和驱动轮之间的所有传动部件总称为传动系。功用：动力装置的输出Ne传给Nk，并改变输出功率的特性曲线，以满足行驶作业要求。类型： 1、机械传动 2、液力机械传动 3、液压传动 4、电传动 1）机械传动动力机 人力换档变速器ik 主传动器io 轮边减速器if 车轮 q 优点：结构简单，便于维修，工作可靠，价廉，q 缺点：换档切断动力，有级变速，动力功率利用率低，生产率降低，不便自动化。2）液力机械传动动力机动力换档变速箱主传动器 轮边减速器优点：可实现无级变速，降低换档次数，减少档位数， 简化变速箱结构，便于自动化， 缺点：偏低。 3）液压传动 动力机 液压泵 操纵、控制元件 液压马达q 优点：无级变速且变速范围大，变速操纵简单，整体布置方便，易实现自动化。q 缺点：工作可靠性差，不便维修偏低，偏低。4）电传动动力机 发动机 操纵装置 电动机q 优点：无级变速且变速范围大，变速操纵简单，整体布置方便，易实现自动化。 q 缺点：造价高。2、 传动系各档传动比是如何确定的？（见书）必考二、 主离合器设计离合器的摩擦转矩 离合器的摩擦转矩Mm由摩擦表面上的压紧力P所产生的，摩擦转矩Mm与离合器所具有的摩擦副数量，摩擦工作面的材料特性和结构尺寸以及压紧力的大小有关，其关系式为 离合器的最大摩擦转矩（Nm）； u 摩擦系数，可参考表3-3-1选取； P 压在摩擦表面上的压紧力（N）； R 摩擦力作用等效半径（m）； Z 摩擦副数量，Z=m+n-1，其中m为主动片的数量，n从动件的数量； k 压紧力损失系数，考虑压紧力在逐片顺次传递过程中要克服花键等联接中的滑动摩擦力而渐次减小所造成的损失系数。参见表5-2。 ， u 花键轴导向面与摩擦片 内齿的摩擦系数，对干式 u 0.130.30，湿式 u 0.060.08。 与摩擦副数量和摩擦片工作条件有关。1储备系数 储备系数是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。因此，在选择时应考虑以下几点：1）为可靠传递发动机最大转矩，不宜选取太小；2）为减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；5）车辆总质量越大，也应选得越大；6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；7）发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；8）蝶形弹簧离合器选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；9）双片离合器的值应大于单片离合器。 二、设计的圆柱螺旋弹簧除了要满足强度要求外，针对主离合器的特点，还需满足： （1）弹簧刚度 是否在适用范围？一般为2045N/mm （2）弹簧工作高度 是否满足用来安置弹簧压紧机构的空间尺寸？ （3）压紧弹簧工作压力变化是否在规定范围内，即要求： 。 1、 圆柱螺旋弹簧作压紧弹簧时，其弹簧刚度有何要求？蝶形弹簧工作点如何选择确定的？选择蝶形弹簧结构参数H/h0在 范围内的蝶形弹簧，其弹力与形变关系曲线如图所示。初选工作点B在SP之间，fb(0.650.8)H，要求：Pb与要求的弹簧压紧力F相符；更新前，离合器弹簧工作点为A， fafbZm。要求：PaPb。彻底分离时，弹簧的工作点为C，fcfbZ。为摩擦副之间的间隙，要求C点尽量靠近t点。满足上述三个要求的fb对应的B点即为压紧弹簧工作点的位置。二、 机械式变速器设计1、 常用的机械式变速器传动简图有哪几种类型？各有什么特点？两轴式变速器的特点: 前进档:一对齿轮啮合; 倒档:二对齿轮啮合；输出轴与主传动器的主动齿轮做成一体； 没有直接档，一挡速比不可能设计得很大。换档部件安在输出轴； 一般只有一个倒档。适用：ik较小，发动机前置且前驱动。一般不大于3。两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间挡位传动效率高和噪声低等优点。中间轴式变速器平面三轴式如图，该传动方案特点： I,o在同一轴线上，可得直接档I o； 前进档：二对齿轮啮合；倒档：三对齿轮啮合； 倒档档位数1个； 换档部件在输出轴上。缺点：输入轴短，输出轴长，输出轴前端装在输出轴上，支承刚度差。中间轴传递扭矩较大。空间三轴式 中间轴式变速器传动方案的共同特点是：(1)设有直接挡(平面三轴式)； (2)一挡有较大的传动比； (3)挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮（一挡）可以采用或不采用常啮合齿轮传动； (4)除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换挡； (5)除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效率略低。2、机械式变速器设计步骤？（1）根据挡位数与各挡传动比，草拟变速器的传动简图；（2）确定变速器的主要参数，包括中心距A，齿轮模数m，齿宽b和斜齿轮螺旋角等；（3）根据变速器的传动比，确定各挡齿轮的齿数；（4）对齿轮,轴,轴承等零件进行强度,刚度计算或寿命计算;（5）进行结构设计，绘制装配图与零件图。 2、 为什么机械式变速器中齿轮采用修正变位齿轮？采用变位齿轮的原因：1）配凑中心距；2）提高齿轮的强度和使用寿命；3）降低齿轮的啮合噪声； 4）防止齿数少的齿轮产生根切。三、 定轴式动力换档变速器设计1、 定轴式动力换档变速器传动简图有哪几种类型？2、 公式的使用条件，各参数定义及其应用？3、 公式的使用条件，各参数定义及其应用？4、 如何消除油液的离心压力对离合器分离的影响？离心压力影响的消除方法： l增大分离弹簧的压力 2在液压缸或活塞上开泄油小孔 3减小活塞面积与分布圆直径 4. 采用液压缸筒移动的双离合器四、 行星变速器设计1、 行星变速器的自由度、档位数、各档传动比，各操纵元件计算载荷，档位传动比传动效率的确定。自由度分析： Y=旋转构件数m行星排数n 相邻两排有两个构件相连，则这两行星排应在同一二自由度。变速器内。反之，变速器在此断开。且断开线只能碰到一个旋转构件。 2、 转速平面图使用条件、绘制及其应用。3、 正确应用制动件转速方程式。4、5、 行星变速器功率流向。 产生循环功率Nu的充要条件是什么？必要条件：当某个档位通过双排及双排以上传动获得或通过接合离合器获得直接档位时，行星机构在传递功率时有可能存在循环功率 Nu 。充分条件：判断 Nu 是否存在的根据是：若输入构件除了受到外转矩 M1 外，还受到两个方向相反的转矩则必存在 Nu ，否则不存在 Nu ；若输出构件除了受到外转矩 M0 外，还受到两个方向相反的转矩则必存在Nu ，否则不存在Nu 。 如何计算Nu？6、 行星变速器内各齿轮齿数是如何确定的？五、 万向节传动及轮式驱动桥设计1、 如何保证双万向节传动中，输入轴和输出轴均为匀速转动？见书2、 驱动桥一般由哪些部件组成的？驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。 3、 如何确定主传动器中小锥齿轮的螺旋角旋向？大锥的安装位置？4、 双曲面锥齿轮传动时小锥齿轮上下偏置的判断，它与锥齿轮螺旋角旋向之间有什么关系？5、 普通园锥差速器的原理图及其特点？一、填空题1.摩擦型离合器的储备系数应（大于）1。若要求离合器的使用寿命越长，则选择的值亦（越大）；若要求离合器的体积越小，选择的值亦（越小）。2.机械式变速器传动简图，以轴的型式及其布置，可以有：（两轴式传动方案），（平面三轴式传动方案）和（空间三轴式传动方案）三种型式。3. 双万向节传动装置，为使处于同一平面的输入轴与输出轴等速旋转，应满足：主动轴、从动轴分别与中间轴的夹角（相等）；同中间轴相连的两个万向节节叉布置在（同一平面内）。4. 欲设计定轴式动力换档变速器，若要求换档离合器转矩，空转时主、从片相对转速，则对不含倒顺的变速器其速比范围D应（C1C21），对含倒顺的变速器其速比范围D应（C1C21）。5. 用行星行星排实现三个旋转构件的如下转速1.5n3-2n1+0.5n20，则构件（2）为太阳轮；构件（3）为齿圈；构件（1）为行星架；该行星排特征系数为（3）。6. 图1所示主传动器双曲面齿轮传动中，采用（下）偏移，此时小锥齿轮的螺旋角方向是（左旋），大锥齿轮的螺旋角方向为（右旋）。 7. 当（3）时，（行星轮）是行星排中最小齿轮。8. 以柴油机为动力的自行式工程机械传动系的类型有：（机械传动）、（液力机械传动）、（液压传动）和（电传动）。9. 轮式机械驱动轮上作用驱动力矩MK，车轮动力半径rd,地面情况摩擦系数为f，附着系数为，地面支承反力R，当车轮速度时，地面对车轮提供水平方向力为（）即力的方向与运动方向（相反）。10.传动系各档传动比iK、iK、iKM应按（几何级数）排列。11. 普通园锥齿轮差速器，若差速器壳角速度为0，两半轴角速度为1和2，则有（01+2）；若差速器接受的转矩为M0，两半轴对差速器反作用转矩为M1、 M2，差速器的内摩擦力矩为Mr, 则有（r21）和（01+2）。二、判断正误题1作匀速直线运动的自行式机械，其从动轮的滑转率恒等于零。 ( )2. 自行式机械起步加速时，惯性阻力与所挂档位无关，只与整机质量和加速度有关，因惯性阻力为整机质量与加速度的乘积。 ( )3惯性力的作用将使单桥驱动的轮式机械发出的牵引力发生变化。 ( )4为了减小传动系中的动载荷、减小离合器的体积和使操作轻便，则应将离合器的储备系数值取得小些。 ( )5变速箱换档目的只是为了改变自行式机械的行驶速度。 ( )6动力换档变速箱与原动机之间应设主离合器，目的是换档时分离主离合器。( )7人力换挡变速箱中所有齿轮与啮合器中相啮合齿轮一样，均应采用直齿轮。 ( )8当行星变速箱输出轴上作用了三个力矩，且其中两个方向相反时，变速箱中就会产生循环功率。 ( )9若行星变速箱输出轴不带负载，则空档工况下各构件转速是随机的；若输出轴带负载，则空档工况下各构件转速是确定的。 ( )10.为避免在两个驱动桥间产生循环功率，可在驱动桥之间设轴间差速器。 ( )