工程机械底盘设计说明

工程机械底盘设计

第二章传动系设计概述

1.传动系的类型、特点、适用

①机械传动

优点：成本低廉、传动效率高、传动准确、利用了惯性；

缺点：负荷冲击大、有级变速、换挡动力中断、操纵费力；

适用：常用于小功率的工程机械和负荷比较平稳的连续式作业机械。

②液力机械传动

优点：操纵方便、自适应性强、负载冲击小、寿命长、生产率高、起步平稳快速； 缺点：效率低、零部件成本高、行驶速度稳定性差；

适用：常用于功率较大、负荷变化剧烈的工程机械。

③液压传动

优点：可无级变速、传动系统简单、可实现原地转向、利用液压系统制动、易于过载保护； 缺点：元件制造精度高、工艺复杂成本高、传动效率低、元件易发热、工作噪声大。 适用：主要用于大中功率的工程机械传动系。

④电传动

优点：传动效率高、便于控制、便于布置、易于实现多轮驱动等优点；

缺点：笨重，成本高；

适用：电传动主要用于大功率履带挖掘机、装载机（电动铲）及重型载重车辆等机械中。

2.传动比

传动系的总传动比i Σ是变速箱的输入轴转速与驱动轮转速之比，i Σ=n ’e /n K

各部件传动比的分配：f o K i i i i =∑

i k 变速箱的传动比；i 0中央传动的传动比；i f 最终传动的传动比

传动比分配的基本原则：由于发动机一般为机器中转速较高的部件，所以为了减少传动系中零件所承受的转矩，根据动力传递的方向，后面的部件应该取尽可能大的传动比。也就是说，先取尽可能大的i f ，其次取尽可能大i 0，最后按i Σ的需要确定i k 。

中间传动比的确定：

①速度连续原则：发动机应该始终工作于设定功率Ne′以上的围，当由于工况变化使机器工作于设定围的端点时换档，换档后机器立刻工作于设定围的另一端点，而且换档前后机器的理论速度应该不变。

按速度连续原则确定变速箱中间档传动比时，应该使各档位的传动比成等比级数。 ②充分利用发动机功率原则：

其思路是：在换档时机恰当的条件下，机器在全部工作围应该获得尽可能大的平均输出功率。按照这一原则确定中间档的传动比的方法是，通过调整中间档的传动比，使所有档位曲线下面的面积最大。

(1)速度连续原则：在确定了最高档、最低档的传动比和档位数后，就可以很容易地计算出中间各档的传动比，而且结果比较理想，在新产品设计的初级阶段使用较好。

(2)充分利用发动机功率原则：结果相当理想，设计时还需要知道发动机的功率特性曲线，

需要采用计算机的专门程序，可以用在机器改进完善阶段。

第三章主离合器

1.主要参数：

①离合器的摩擦力矩M m ：

Zk PR MZk M p m μ==，

若认为压紧力P 在摩擦面上均匀分布 ：P=qA ，对于工程机械来说，由于离合器使用频繁，而且载荷较大，一般取较小的[q]值。

②摩擦片直径：摩擦片的径系数 C=R1 / R 2 )1(3

2)1(32)(3233232

31323132C qR R R qR R R q M -=-=-=πμπμπμ

由于减小C 值对M 的增大作用不明显，而且过小的C 值还会导致摩擦片外线速度差值加大，造成温升不一致和翘曲现象。通常，在结构允许的条件下，取较大的C 值；干式离合器一般为0.55～0.68，湿式的为0.71～0.83。

③转矩储备系数β：

为保证离合器能可靠地传递发动机最大转矩并有一定的使用寿命，必须使离合器的摩擦转矩有一定的储备量，这个储备量的程度用转矩储备系数β 衡量 max e m

M M =β

第四章人力换挡变速箱

1.平面三轴变速箱：用于倒退不太频繁的机械（如汽车），以及液压驱动的传动系（其后退一般利用液压马达的反转来实现，变速箱不需要布置倒档，如稳定土拌和机）

2.空间三轴变速箱：

1、 输入轴、输出轴、中间轴呈三角形布置

2、这类变速箱的输入轴、输出轴和中间轴都直接支承在变速箱箱体上，刚度好。由于换向齿轮可以布置在档位齿轮的前面，可以方便地获得多个倒档。

2、 适用围：空间三轴式变速箱在频繁倒退的机械上使用较多，如推土机。

3.轴在变速箱中的布置

布置时要充分考虑整机布置的需要和它前后连接部件的关系。

为了便于换档，换档齿轮轴的位置要有利于布置拨叉；

为了降低机器的重心，输入轴应布置于变速箱的上方；

尽量避免在箱体中间布置支承；

倒档惰轮轴、过轮轴、空间三轴的中间轴等零部件，应尽量布置在齿轮啮合力在轴上的合力小得一侧。即从变速箱前面看，输入轴顺时针转时，这类轴布置在右边合理。

4.档位齿轮在轴上的布置

各档位齿轮应按由高档位到低档位的前后顺序排列，将啮合力最大的齿轮靠近箱体布置。采用斜齿轮时，如果同一轴上既有齿轮输入动力又有齿轮输出动力时，同时工作的两个轮齿的倾斜方向应相同，以抵消一部分轴向力。

为了减少变速箱轴向长度，应该尽量采用重叠的轴向空间,有利于缩小变速箱的轴向尺寸。

5. 倒档齿轮的布置

两种布置形式：1）在输出轴之前布置倒档齿轮，平面三轴；2）在输入轴之后布置倒档齿轮，空间三轴。

对一种类型的变速箱，倒档也可以有多种的不同方案，设计原则是在保证所需倒档传动比的条件下，方便操纵，尽量减小轴向尺寸。

第五章液力传动

1.循环圆：通常把液力传动器件轴向断面构成（使液体循环流动）的环状空腔，称为循环圆。由循环圆所构成的回转体空间则是变矩器油液进行循环的空间。

循环圆的最大外径叫做有效直径。

2. 液力变矩器的外特性

液力变矩器的外特性是指在泵轮转速nB一定的条件下，变矩器的输入转矩MB、输出转矩MT、效率η与变矩器涡轮转速nT的关系。液力变矩器的外特性也称为涡轮输出特性。

液力变矩器的基本类型：a）向心涡轮式b）轴流涡轮式c）离心涡轮式

3. 透穿性：液力变矩器的泵轮转速nB一定时，载荷MT的变化引起泵轮转矩MB变化的性能称为液力变矩器的透穿性。

如果MT增大时MB也增大，则称该变矩器有正的透穿性。

如果MT增大时MB减小，则称该变矩器有负的透穿性。

如果MT变化时MB不变化，则称该变矩器没有透穿性。

4.液力变矩器的输入特性：输入特性是变矩器泵轮转速nB与泵轮转矩MB的关系。对于给定的λB来说， MB与nB的关系是一条抛物线；变矩器输入特性是许多抛物线组成的曲线族。

5. 向心涡轮变矩器：当变矩器涡轮进口处的半径大于出口处的半径时，涡轮的液流是流向变矩器轴心的，这种型式的变矩器称为向心涡轮变矩器。

与其它型式比较，向心涡轮变矩器有以下优点：

①、正透穿性：负荷增加时，涡轮转速减小，涡轮离心力对液流阻力减小，循环圆流量增大，