工程机械底盘课程设计(中国地质大学)

中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--29分类号密级中国地质大学（北京）底盘设计题目发动机与液力变矩器的耦合工况设计学生姓名学院工程技术学院专业机械设计制造及其自动化学号指导教师卜长根二O一五年十二月中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--29工程机械传动系统课程设计一、课程设计要求发动机调速特性、液力变矩器原始特性及二者间的耦合设计、进而确定变速箱的输出扭矩、调速特性。要求学生独立完成，提交报告，报告内容包括设计依据、方案选择、设计计算书、相应的工程设计图表。二、由已知条件绘制发动机调速特性曲线、液力变矩器原始特性曲线已知参数条件1、发动机参数○1型号：LR6105G29○2特性参数：有效转速ne（rpm）155016001700180019002000210022002300240024502500有效功率Ne（kw）66.369.172.976.579.080.882.583.283.383.381.150有效扭矩Me（N·m）408.7412.5408.6405.9397.1385.7375.8361.1345.7331.4316.1191○3根据以上特性参数绘制出发动机的调速特性曲线：1400160018002000220024002600455055606570758085有效功率Ne有效扭矩Me有效转速n(r/min)有效功率Ne(Kw)150200250300350400450有效扭矩Me(N.m)中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--29γ2、液力变矩器参数○1型号：YB315○2原始特性参数：传动比i00.23420.28320.4310.48040.6040.6780.70260.80160.85320.9513变矩系数K2.362.071.971.691.581.321.181.050.920.780.45传动效率η0.0780.4840.5580.7290.7610.7990.7840.7870.7370.6670.429力矩系数4-110289296293.3290286.7270256237206171.694.27○3根据以上数据绘制出液力变矩器的原始特性曲线：0.00.20.40.60.81.012变矩系数K传动效率η力矩系数λ传动比iKp1=1.61Kp2=0.95i1=0.4683i1=0.7708i=0.6034K=1.290.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100200300力矩系数传动效率变矩系数高效工作区○4由原始特性曲线可知：⑴液力变矩器的高效区（η≥0.75）i1=0.4683，i2=0.7708，Kp1=1.61，Kp2=0.95λγ𝑝1=287.503947λγ𝑝2=213.538049γ中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--29⑵液力变矩器的最高效率点i*=0.6034；η*=0.79286；λγ𝑝2∗=268.00599；K*=1.2912三、由给定条件和液力变矩器的原始特性曲线分别绘制发动机的输出特性曲线、液力变矩器的输入特性曲线。1、绘制发动机的输出特性曲线发动机与变矩器按全功率和部分功率两种情况匹配。（1）全功率匹配：假定装载机工作时，工作油泵、转向油泵空载，变矩器油泵工作。已知：𝑀＇=𝑀𝑒−𝑀1−𝑀2−𝑀附'M-------全功率匹配时，发动机给变矩器的扭矩；eM-------发动机有效扭矩；1M-------变矩器油泵消耗扭矩；2M-------转向泵和工作油泵空载消耗的扭矩；附M------发动机附件吸收的扭矩；已给定数据M1=11.42N.mM2=13.1N.m𝑀附=33.2·(𝑛𝑒2300)2𝑁.𝑚可得到发动机在全功率匹配下的调速特性参数：ne(rpm)155016001700180019002000210022002300240024502500M′(N·m)369.1372365.9361349.4336.2323.6306.1287.98270.73248.9127.26Ne′(kW)59.962.365.16869.570.471.270.569.46863.933.3中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--29根据以上数据绘制发动机在全功率匹配下的输出特性曲线140016001800200022002400260030354045505560657075输出功率Ne'输出力矩M'有效转速n(r/min)输出功率Ne'100150200250300350400输出力矩M'(N.m)（2）部分功率匹配：假定装载机工作时，工作油泵，变矩器泵工作，而转向泵空载。且已知：M′′=𝑀𝑒−𝑀1−𝑀2∗−𝑀附''M-------部分功率匹配时，发动机给变矩器的扭矩；eM-------发动机有效扭矩；1M-------变矩器油泵消耗扭矩；𝑀2∗-------转向泵和工作油泵空载消耗的扭矩；附M------发动机附件吸收的扭矩；已给定数据M1=11.42N.m𝑀2∗=303.5N.m𝑀附=33.2·(𝑛𝑒2300)2𝑁.𝑚可得到发动机在部分功率匹配下的调速特性参数：Ne(rmp)155016001700180019002000210022002300240024502500M″(N.m)78.781.6175.5470.6559.5245.7833.215.7-2.42-19.67-41.49-163.14Ne(kW)12.813.713.413.311.89.67.33.6-0.6-4.9-10.6-42.7根据以上数据绘制发动机在部分功率匹配下的输出特性曲线中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--291400160018002000220024002600-50-40-30-20-1001020输出功率Ne''输出力矩M''有效转速n(r/min)输出功率Ne''-200-150-100-50050100输出力矩M''(N.m)★根据上面发动机部分功率匹配下输出特性曲线可知，发动机的输出功率出现负值（＜0Kw），且输出力矩也出现了小于零的情况，这与实际情况显然不符，因此该发动机与该液力变矩器禁止部分功率匹配耦合使用。2、绘制液力变矩器的输入特性曲线液力变矩器输入特性：不同传动比所对应的泵轮转矩MB随输入转速nB的变化规律。（1）液力变矩器输入参数：已知𝑀𝐵=𝜆𝐵𝜌𝑔𝑛𝐵2𝐷5D=315mm其中𝜆𝐵𝜌𝑔=𝜆𝐵𝛾前述液力变矩器特性参数已给出，nB与发动机转速ne相等可得常值𝜆𝐵𝜌𝑔𝐷5如下表传动比i00.23420.28320.4310.48040.6040.6780.70260.80160.85320.9513𝜆𝐵𝜌𝑔𝐷5x10-40.8960.9180.909630.89940.889160.83730.79390.735020.638880.532190.29237中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--29（2）绘制液力变矩器的输入特性曲线四、发动机与变矩器共同工作输入特性曲线1、在液力变矩器输出特性曲线上同时绘制出全功率匹配时发动机的调速特性曲线：中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--292、由图得得到发动机与液力变矩器的共同工作时的耦合工作点传动比i00.23420.28320.4310.48040.6040.6780.70260.80160.85320.9513变矩系数K2.362.071.971.691.581.321.181.050.920.780.45耦合转速nB(r/min)19541937194419521960200220422097219323152478耦合转矩MB(N.m)342.3344.4343.6342.6341.5335.7330.9323.2307.3285.4179.63、根据公式=K·，=i·𝑀𝑇=9550𝑁𝑇𝑛𝑇MT-------涡轮输出转矩；nT-------涡轮输出转速；NT-------涡轮输出功率.可算得发动机与液力变矩器共同工作时的输出特性参数：NB(r/min)19541937194419521960200220422097219323152478MB(N.m)342.3344.4343.6342.6341.5335.7330.9323.2307.3285.4179.6nT(r/min)0453.6550.5841.3941.612091384.51473175819752357MT(N·m)807.8712.9676.9579.0539.6443.1390.5339.4282.7222.680.82NT(kW)033.939.051.053.256.156.652.352.046.019.9传动效率η0.0780.4840.5580.7290.7610.7990.7840.7870.7370.6670.4294、根据表中数据绘制出发动机与液力变矩器共同工作输出特性曲线：中国地质大学（北京）课程名称：工程机械底盘设计班级：学号：姓名：指导老师：卜长根2015—12--29由该共同工作输出特性曲线可知：○1共同工作时涡轮高效工作区（η≥0.75）时nTP1=930.1204r/min；nTP2=1659.32587r/min；MTP1=532.671301N.m；MTP2=302.383317N.m.○2共同工作时动力范围GMη=MTP1/MTP2=1.76158Gnη=nTP1/nTP2=1.78399○3涡轮最大输出功率NTMax=56.7974181Kw；涡轮最大输出转矩MTmax=807.8N.m；涡轮最大输出转速nTMax=2357r/min.总结：该已知条件下所给定发动机和液力变矩器的具体参数进行全功率匹配时能有较好的匹配性。