工程机械构造要点

传动系功用1.将发动机的动力传递到驱动轮2.接通、断开动力的功能3.改变行驶速度和牵引力的能力4.使机械实现倒退5.一定的过载保护能力（1）动力传递（发动机）→主离合器→变速器→万向传动装置→驱动桥（主传动器→差速器→半轴）→（驱动轮（2）组成主离合器位于发动机和变速器之间，由驾驶员操纵，根据需要接通或切断发动机传给变速箱的动力，以满足机械起步、换档与发动机不熄火停车等需要。变速器改变从前面传来动力的转速和扭矩，以适合不同作业工况的需要。万向传动装置用于两不同心轴或有一定夹角的轴间，以及工作中相对位置不断变化的两轴间传递动力。由万向节和传动轴组成。主传动器改变动力方向，降低转速增加扭矩，以满足机械运行或作业的需要。差速器使两侧驱动轮以不同转速旋转，实现只滚不滑的纯滚动状态。（1）动力传递（柴油机）→分动箱→主离合器→变速箱→驱动桥（主传动器→转向离合器和制动器→最终传动）→（驱动链轮）组成转向离合器和转向制动器最终传动（1）优点结构简单、便于维修、工作可靠、成本低廉、传动效率高，可以利用柴油机运动构件的惯性作业。（2）缺点人力换档变速箱换档时需要切断动力，降低了发动机的功率利用率，影响了车速和生产率。车辆循环作业时，需经常变换方向和车速，换档频繁，而每次换档都需要操纵主离合器和换档机构，加大了驾驶员的劳动强度。当作业阻力急剧变化时，发动机容易过载熄火。发动机的振动直接传到传动系的各零件，而行驶阻力的变化又直接影响发动机的工作，因此降低了发动机和传动系中各零件的使用寿命。行驶阻力的变化直接改变发动机的工况，为了充分利用发动机的功率，需要增加变速箱的档位数，因而使变速箱结构复杂，并增加了驾驶员换档的次数（柴油机）→液力变矩器→变速器→万向传动装置→驱动桥（主传动器→差速器→半轴→行星轮边传动）→（驱动轮）（柴油机）→转向油泵3、变速箱和变矩器油泵4及工作装置油泵5液力变矩器能在一定范围内根据外界阻力的变化自动实现无级变速。由于液力变矩器具有一定的变矩、变速能力，故在实现相同变速范围的情况下，可以减少变速箱的档位数，简化变速箱结构。液力变矩器的非刚性传动可减小传动系及柴油机零件的冲击、振动等动载荷，提高机械使用寿命。结构复杂，传动效率低。通常采用定量轴向柱塞式或叶片式或齿轮式液压马达，减速装置需要一对或两对正齿轮与一列或两列行星齿轮组合成减速器，并与液压马达和制动器组成一个独立、紧凑的整体。1）缺点由于液压泵本身的流量脉动和液流在管路、元件中的扰动，液压系统工作噪声大。传动效率低，元件易发热，功率较大时需要专门的散热系统。液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本高，需专业工厂制造。液压元件密封困难。优点可实现无级变速且变速范围大，车辆可实现微动。变速和变向操纵简便，一根操纵杆即可。可利用液压传动系统实现制动。采用左、右轮分别驱动系统，能够方便地实现车辆的弯道行驶和原地转向。便于实现自动化操纵和远距离操纵。液压元件由专业厂家生产，容易实现标准化。易于实现过载保护，延长构件寿命。（1）缺点电传动笨重，成本比液力机械传动高20％左右。动力装置和车轮间无刚性联系，便于总体布置及维修。变速操纵轻便，可实现无级变速。电动轮通用性强，可简单地实现任意多驱动轮驱动方式以满足不同机械对牵引性能和通过性能的要求。容易自动操纵。fokiiii式中：ik—变速箱传动比；io—主传动器传动比；if—最终传动（轮边传动）传动比。机械传动公比q通常为1.4-1.8；液力机械传动q一般取1.4-2.0。mpiMMmaxMp—由柴油机（或变矩器）确定的最大转矩；i—柴油机（或变矩器）到计算构件的传动比；ηm—柴油机（或变矩器）到计算构件的机械效率mdpirGMMp′—由附着力确定的最大转矩；φ—附着系数；rd—车辆的动力半径；i′—由计算构件到驱动轮的传动比；ηm′—由计算构件到驱动轮的机械效率。实际强度计算时，在上述两个结果Mp、Mp′中取较小值。速度连续原则发动机应始终工作于设定功率Ne′以上的范围（柴油机工作转速处于nA与nB之间）。工况变化时，机器在设定工作范围的端点换档，换档后机器应立刻工作于设定范围的另一端点，而且换档前后理论速度不变。2.充分利用发动机功率原则在换档时机恰当的条件下，机器在全部工作范围内应该获得尽可能大的平均输出功率。按这一原则确定中间档的方法是，通过调整中间档传动比，使所有档位曲线下面的面积最大。也就是通过调整曲线2使曲线下（图1-7）的面积最大。由此得到目标函数，利用最优理论求解。工程机械在国外也称建筑机械或建设机械，是指用于基本建设施工领域中各类专用的施工机械，主要包括建筑工程、市政工程、道桥工程和港口工程等所使用的各种施工机械1.用来减轻体力劳动和提高生产力的工具。2.提高劳动生产率，加速工程进度。3.提高工程质量。4.降低工程造价。5.采用机械化施工，特别有利于广泛采用新技术，改善劳动条件。按用途分铲土运输机械，压实机械，工程起重机械，凿岩机械，桩工机械，钢筋混凝土机械，公路路面机械，铁道线路机械。按工作原理分，固定是施工机械，拖式施工机械，自行式施工机械，按作业性能分为牵引性机械运输型机械驱动型工作机械。动力装置（内燃机，电动机，空气压缩机），底盘（传动系（机械攒动，业力机械传动，液压传动，电传动），行走系（履带式，轮胎式，轨行式，步行式），转向系，制动系），工作装置1.牵引性能不同工作速度下的最大牵引能力。2.动力性能最大行驶速度、所能克服最大坡度及加速能力。3.燃料经济性小时油耗和比油耗。4.稳定性（安全性）抗倾翻和抗滑坡能力。5.通过性（越野性）通过各种作业区和障碍物能力。6.转向性（灵活性）最小转弯半径和转向能力。1.足够的刚度和强度工程机械工作条件恶劣，冲击力大。2.扭矩适应性系数高工程机械载荷变化范围较大。3.具有良好的全程式调速器4.工作可靠，便于维修液力传动：利用液体动能的变化来传递能量（三）机构组成1.密闭工作腔2.带叶片工作轮及输入输出轴3.满足性能要求的工作液液力耦合器原理：工作液在泵轮旋转离心力的作用下经泵轮外沿高速冲向涡轮，将机械能转变为动能和压能。涡轮受到来自泵轮的液流作用，将动能和压能转变为机械能，实现能量传递。特征参数及应用液力偶合器实现传动的必要条件：工作液在泵轮和涡轮之间有循环流动泵轮转速恒大于涡轮转速，即：n1n2，二者转速相等时，液力耦合器不能起传动作用液体作为传动介质，泵轮和涡轮之间没有刚性连接，二者之间允许很大转速差安装液力偶合器，保证工程机械平稳起步和加速，衰减发动机传给传动系的扭矩振动，防止过载，减小换挡数，暂时停车不摘档维持发动机怠速等矩传递，不能改变力矩大小，即:M2=-M1。innnMnMNN12112212原始特性n1一定，随负荷增大，n2降低，η也降低。选用偶合器时，应尽量使之工作于高效区。一般η=i≥0.9。应用输送机械如大型刮板运输机、皮带运输机等重载起动液力变矩器：油液在泵轮旋转离心力作用下经泵轮外沿高速冲击涡轮叶片（机械能转变为动能和压能）使涡轮转动，从而带动输出轴旋转（动能和压能转变为机械能），将动力输出到变速箱。从涡轮流出油液流入固定不动的导轮，在导轮中调整方向后进入泵轮与液力变矩器和耦合器的异同：相同点工作时贮于环形内腔中的工作液，除有绕变矩器轴的圆周运动以外，还有在循环园中循环流动，故能将扭矩从泵轮传递到涡轮不同点液力偶合器只能传递力矩，不能改变力矩大小；液力变矩器不仅能够传递力矩，而且在泵轮力矩不变的情况下，随着涡轮转速的不同（反映工程机械作业或运行时的阻力），改变涡轮输出的力矩数值变矩原理液力变矩器中工作液承受的外力矩有泵轮力矩Mb、涡轮力矩M'w和导轮力矩Md。根据工作液的力矩平衡方程有：M'w=Mb+Md液流对涡轮的冲击力矩Mw（变矩器输出扭矩）与涡轮对液流作用力矩M'w方向相反，大小相等，即：-Mw=M'w=Mb+Md当Mb与Md同号时，涡轮力矩M'w大于泵轮力矩Mb当Mb与Md异号时，涡轮力矩M'w小于泵轮力矩Mb当导轮转矩Md=0时，涡轮力矩M'w等于泵轮力矩Mb液力变矩器计算方程式52111DnMλ1:泵轮力矩系数(m·(r/min)2)-1γ:液体密度kg/m3n1:泵轮转速r/minD:变矩器的有效直径，即循环圆内工作液体液流的最大直径m外特性：泵轮转速n1一定，变矩器输入转矩M1、输出转矩M2、效率η与涡轮转速n2的关系。即:M1=f(n2)、M2=f(n2)、η=f(n2)输入转矩M1一定，变矩器泵轮转速n1、输出转矩M2、效率η与涡轮转速n2的关系。即:n1=f(n2)、M2=f(n2)、η=f(n2)透穿性：定义：泵轮转速n1一定，载荷M2的变化引起泵轮转矩M1变化的性能；物理意义：变矩器输出轴负载对输入特性的影响程度，也就是变矩器输出轴负载透过变矩器施加到发动机的程度（1）正透穿性M2增大时M1也增大（2）负透穿性M2增大时M1反而减小（3）不透穿性M2增大时M1不变化（4）混合透穿性变矩器工作区段既有正透穿性又有负透穿性。原始特性：可知，液力变矩器泵轮力矩系数λ1、变矩系数K和效率η均为传动比i的函数，即：λ1=f(i)、K=f(i)、η=f(i)，通常将这三条曲线称为液力变矩器的原始特性曲线（无因次特性）三种工况：1.启动工况传动比i=02.最高效率工况取i*表示最高效率ηmax时传动比3.偶合器工况取iM表示偶合器工况下的传动比，此时变矩系数K=11.起动变矩系数K0传动比i=0时的变矩系数。2.泵轮起动力矩系数λ10传动比i=0时的泵轮力矩系数。3.工作效率η工机器正常工作时所允许的最低效率，工程车辆一般取η工=0.75，汽车η工=0.804.工作变矩系数K工与η工对应的变矩系数。5.工作传动比i工与η工对应的传动比。6.最高效率ηmax7.最大效率变矩系数Kmax与ηmax对应的变矩系数。8.最大效率传动比i*与ηmax对应的传动比9.偶合器工况传动比iM当K=1时的传动比。10.偶合器工况下的泵轮力矩系数λ1M当K=1时的泵轮力矩系数1）反映变矩性能K0，K工，Kmax（2）反映经济性能ηmax，iM（3）反映负荷性能λ10，λ1max，λ1max，П1.根据工作需要将柴油机与传动系间的动力传递接合或分离。2.主离合器分离，可实现空载起动，也可使机器短时间停车而发动机不熄火，还能减少换档时的冲击。3.主离合器平稳接合可使机器平稳起步。4.当机器负荷剧增时，利用主离合器的打滑可起到过载保护作用。5.操纵主离合器使它处于半接合状态（半联动操纵），使机械实现微动或慢动。按工作状态分:1.常接合式（弹簧压紧）分离时需要操作，接合时只需松开操作即可，一般用于需在行驶中换档的机械，如：汽车、拖拉机和轮式装载机上。2.非常接合式（杠杆压紧）接合和分离都要用手操作，用于经常停车、起步和倒退的履带式推土机。摩擦片工作条件分：1.干式摩擦系数大、操纵力小、结构简单、分离彻底，但发热大、散热差、磨损快，一般用于离合器不经常操作或功率较小的机械，如：汽车和拖拉机等。2.湿式散热好、寿命长、可频繁工作，但操纵力大、结构复杂，常用于功率较大、接合频繁的机械，如推土机和装载机等。按从动摩擦片数量分：1.单片工作可靠、结构简单、分离彻底、散热良好，在能良好的传递发动机转矩的条件下应尽量需用。2.双片和多片单片不能满足需要时采用，但必须充分考虑散热的良好性和分离的彻底性。按操纵机构形式分：人力操纵、液压助力和气动操纵等。大功率机械主离合器操作频繁，多采用液压助力操纵的主离合器湿式主离合器组成主动部分、被动部分、杠杆压紧机构、制动器及液压助力器、主离合器油泵、主离合器壳等。主动部分组成主动片、后压盘和油泵驱动齿轮等。主动片及后压盘以外齿与飞轮啮合，随飞轮旋转，同时可轴向移动；被动部分动力传递当发动机运转时，主动部分是转动的。即：飞轮→主动片，后压盘→承压盘→油泵驱动齿轮