传动系设计概述PPT课件

及最小传动比
，则可由上述公式求出
i m ax
i min
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若每次均将转速提高到n2换档，只要发动 机降低到n1，离合器就能无冲击地接合。由于
符合人的操作习惯，这样布档能方便驾驶员加 速时换档操作。
按等比级数分配传动比也在于可充分地利 用发动机的功率，提高发动机的动力性。
为了减小传动系统中除最后一级减速装置的从动件各另件的载荷根据功率传递方向应尽可能地把传动比多分配给后面的部件具体地说应首先选择尽可能大的然后再选择尽可能大的后由所需的各挡确定变速器主传动器轮边减速器各部件名称结构形式零件数考虑顺序最后一对锥齿轮及差速器其次一对直齿轮或一个行优先第17页共38页2021年7月28日4时56分但在具体分配时必须考虑以下问题
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ua1
0.377
n2r iⅠi0
ua1
0.377
n2r iⅠi0
,
ua2
0.377 n1r iⅡ i0
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i
q(
i M 1) M
q M 1 i nB iM nA
M
gi giM gnB gnA
1
• 当选定挡位数M，已知最大传动比 各中间挡位的传动比。
0.377
neH rd
max
对液力机械传动系
i min
0.377 nTPrd
max
以Vmax爬一定的坡度时，要求：
Pk
m
M e max i min rd
PR
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在选择最小传动比时，要考虑最高档（直接档） 有足够的动力性，即动力因数。
车辆需要大功率时，若档位传动比分配得 当，就可使发动机经常在接近外特性最大功率 范围内运转。从而相对增加车辆后备功率，提 高车辆加速和爬坡能力。
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§2-3 传动系的载荷
自行式工程机械机械传动系统，一端与动力相连，另一端与行走机构相连。在行驶过程中，有动力输 出转矩和路面行驶阻力的变化，还有因加速，制动，换挡等造成的冲击，振动的动载荷。这往往是引起零 件突然损坏的主要原因。因此，传动系的强度计算现是以耐久性计算为主，必要时才对传动系的动载荷进 行考虑。在通常情况下，采用静强度法，并用基于经验的许用应力值来计算传动系中各传动零件的强度。 计算转矩 取以下两公式中的小者。
§2-1 传动系的类型和组成 • 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
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一、机械传动
图4-1 SDZ10型轮式装载机传动系 1、发动机；2、离合器；3、变速器；4、油泵；5、驱动桥；
va max1
v p3 v p2 v p1
va
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• 结论：
i0 5时，vamax2 vp2 va vamax
i0 5时，va max1 v p1, va max1 va max2
其中v
不可能达到！但后备功率小，
p1
动力性变差，燃油经济性变好。
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可使最低挡的主动齿轮和最高挡
的从动齿轮同为最小齿数 Zmin ，
当各对齿轮的模数相同时，最低
挡传动比为
iK 1
Z1n Z min
，最高挡传动
比为 iK M
Zmin Z MK
，式中Z1n
及Z MK
分别为最低挡从动齿轮及最高挡
主动齿轮的齿数。由于模数相等
故得 Z1n ＝Z MK
，因此得iK1
i0 5时，vamax3 v p3 , vamax3 vamax2 后备功率大，动力性变好，
燃油经济性变差。
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过去选择va m ax
v
p或v
p稍微小于va
m
。
ax
现在,
则va
m
ax稍微小于v
，以提高燃油
p
经济性。
0.90 ~ 1.10, 60% 轿车vamax / vp＝0.70 ~ 0.9, 30%
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四、电传动
图4-4 电传动系传动简图 1—柴油机；2—发电机；3—操纵装置；4—电动轮
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动力机
发动机
操纵装置
电动机
• 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。 。 • 缺点：造价高。
缺点：η偏低。
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三、液压传动
图4-3 液压传动系简图 1、低压溢流阀；2、梭阀；3、高压溢流阀；4、单向阀；
5、变量泵；6、供油泵；7、变量液压马达
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动力机
液压泵
操纵、控制元件
液压马达
• 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。 • 缺点：工作可靠性差，不便维修偏低，η偏低。
PK
m
M emaxi max rd
PR
根据行驶理论，PK P G ，求得最低传动比后按下式
验算附着条件：
m
M e maxi max rd
G
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• 若不能满足附着条件时，则应改变机械总布置增加附着力。
PRrd
M emax m
i max
G rd M emax m
if
，
i
iK
，
各部件名称
结构形式
io
零件数 考虑顺序
变速器 ik
多对齿轮，多根轴
多
i 主传动器
一对锥齿轮及差速器 中
o
i 轮边减速器
f
一对直齿轮或一个行 星排
少
最后 其次
优先
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但在具体分配时必须考虑以下问题： （1）应考虑结构的合理性和可能性。如为了不影响整机的宽度，在结构上往往要求 轮边传动(最终传动)装置包在轮辋内或履带的上方区段和支承区段之内，因此， 受 轮辋直径或履带驱动轮直径的限制，不能任意大。而对于 ，主传动器的大锥齿轮 往往受到最小离地间隙或机械稳定性的限制，也不能太大等。
6、传动轴；7、脱桥装置；8、手制动器
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动力机
人力换
摩擦式离合器
档
变
速
器
i
k
轮边减速器if
车轮
主 传 动器传i o动轴
• 优点：结构简单，便于维修，工作可靠，价廉，η
• 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。
i ik io i f
i max 取的越大，偏于产生最大牵引力，有一定的功率储备。
若最低稳定车速为vmin ,则：
i
min
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i min
工程机械挂最高挡位得到最高车速，为了提高机械的生产 率，机械大部分时间是以高速挡行驶的。
对机械传动系
i min
中型货车D0max 0.04 ~ 0.08
中级轿车D0max 0.1 ~ 0.15
D0 m a x
Ttq maxi0T
r
CD A 21.15
u2 atq
mg
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驱动力Ft
F
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Ft 2 Ft3
Ft 4
Ff Fw
Ff
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二、传动系传动比分配
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iⅠ iⅡ ........ iM 1
iⅡ iⅢ
iM
iⅠ ＝ iⅡ ＝.......＝. iM 1 ＝q,即
iⅡ iⅢ
iM
iⅠ qiⅡ , iⅡ qiⅢ ,...,iM 1 qiM
若M 5,且iⅤ 1,则 iⅣ q, iⅢ q2 , iⅡ q3, iⅠ q4 q 4 iⅠ iⅣ 4 iⅠ , iⅢ 4 i2Ⅰ , iⅡ 4 i3Ⅰ ,
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q=const的优点如下：
设发动机转速n工作范围
在n1 ~ n2间变化，则
ua1
0.377 n2r iⅠi0
, ua2
0.377 n1r iⅡ i0
ua1(I档） ua（2 II档）
n1 n2 或 n2 iⅠ 无冲击接合 iⅡ iⅠ n1 iⅡ
传动系总传动比已确定，传动系中有变速器，主传动器 (中央传动)，轮边减速器(最终传动)等降速部件，则
i iK io i f 液力机械 i iT iK io i f
式中 i ——传动系各挡总传动比；
iK ——变速器各挡传动比；
io ——主传动器（中央传动）传动比；
i f ——轮边减速器（最终传动）传动比。
i （2）当选用较大的 和 时，在某些挡位可能出现 <1，即变速器在f某些挡位是增速而不是降速，这是允许的。但是， 的最小值
i 受 到 变 速 器 轴 承 ， 传 动 轴 ， 主 传 动 器 输 入 轴 轴 承 的 最 高 允 许 工 作 转 速 及 齿 轮 的 最 大 允
许圆周速度的限制，因此 也不能o过小。
轿车行驶车速高，比功率大，最高档后备功率也大， 最大与最小传动比的比值小。过去一般为三个档，现 在一般为五个前进档。
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轻型和中型货车比功率小，一般采用五档变速器。重型货车档位数多于六档，采用
副变速器。 车辆各档传动比大体采用等比级数分配。
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i i o f ＝const， i随ik 变化而变化。
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i i i • 确定 ， ， 数值的一般原则是：为了减小传动系统中 (除最后一级减速装置 的从动件)各K另件o的载荷f ，根据功率传递方向，应尽可能地把传动比多分配给后面 的部件，具体地说，应首先选择尽可能大的 ，然后再选择尽可能大的 ，最 后由所需的各挡 确定 。
，则
，
i i i i 可直接分配 min
。
of
m in
io , i f
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三、检验i与发动机的匹配
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最小传动比与最高车速的关系 i0
Pe
i01
i02
i03
Pe va max2
va max3
T ——理论行驶速度（Km/h）。
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i max
工程机械挂最低挡位为了获得最大牵引力，用来克服外部
最大行驶阻力PR ，保证作业正常继续进行，或使机械得到 最低车速。所以确定最低传动比时，要考虑驱动力，附着
力和最低稳定车速三方面问题。
根据行驶理论，
机械的最大驱动力应为：
1 iKM
。
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i max iK1ioi f iK1 d i min iKM ioi f iKM
式中 d－－变速范围，则
iK1
d
i max i min
于是， 然后再分配
ioi f imax / ikI
io
,i
。
f
i m axi m in ，
若选定变速器具有直接挡且挂直接挡时得到最小传动比
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Mp
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• 传动系零件的计算： • 一般，先确定总成的输入载荷，方法同上。（双向） • 再确定总成内某一零件的计算载荷。（单向）
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二、液力机械传动
图4-2 液力机械传动系传动简图 1、液力变矩器；2、动力换挡变速箱；3、传动轴；4、驱动桥
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动力机 液力变矩器动力换档变速箱
轮边减速器
传动轴 主传动器
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，
io i f
iK iK
iK
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方法二：
在某些情况下，也可以先确定变速器某些挡位的传动比，然后再选定 和 。这时往往为了得到最紧凑 的变速器尺寸。如当机械式变速器传动简图如图4-5所示，即变速是由两根轴上不同齿轮啮合而实现的。
io i f
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1.10 ~ 1.39, 10%
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档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近功率的机 会，提高了车辆的加速和爬坡能力，同时也增加了发 动机在低燃油消耗率工作的机会，档位数增加对动力 性和燃油经济性均有利。
档位数还影响邻档间传动比的比值。比值过大会造成 换档困难。通常其比值要小于1.7~1.8。最大与最小 传动比值越大，档位数应越大。
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§2-2 传动系总传动比和各传动部份传动比的确定 一、总传动比iΣ
已知理论行驶速度 T ，可得：
i
0.377
rd ne
T
已知理论行驶速度
i ——传动系总传，可动得：比； rd ——驱动轮动力半径（m）；
ne
——柴油机或液力变矩器输出轴转速（r/min）， 柴油机1440转/分，汽油机3500转/分；