工程机械底盘构造Word下载.docx
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图10-1为液力传动最原始的原理简图。
离心泵叶轮2在燃机驱动下旋转,使工作液体的速度和压力都得到提高。
高速流动的液体经管道3冲向水轮机叶轮4,使叶轮4带动螺旋桨旋转做功,这时工作液体的动能便转变为机械能。
工作液体将动能传给叶轮后,沿管道流回水槽5中,再由离心泵吸人继续传递动力,工作液体就这样作为一种传递能量的介质,而复始,循环不断。
上述工作过程,是能量转换与传递过程。
为完成这一工作过程,液力传动装置中必须具有如下机构;
①盛装与输送循环工作液体的密闭工作腔;
②一定数量的带叶片的工作轮及输入输出轴,实现能量转换与传递;
③满足—…定性能要求的工作液体及其辅助装置,以实现能量的传递并保证正常工作。
图lO-1所示的传动装置中的离心泵叶轮与水轮机叶轮相距较远。
因此,在传动中的损失很大,效率不高(一般不大于70%),后来把它们合在一起创制了新的结构型式,就是如图中7所示的液力变矩器。
在这种新的结构中没有离心泵和水轮机。
它由工作轮(称为泵轮、涡轮和导轮)所代替。
液力传动在近代车辆和工程机械中得到广泛应用。
采用液力传动的车辆具有如下优点:
(1)能自动适应外阻力的变化,使车辆能在一定围无级地变更其输出轴转矩与转速,当阻力增加时,则自动地降低转速,增加转矩,从而提高了车辆的平均速度与生产率。
(2)提高了车辆的使用寿命,液力变矩器是油液传递动力,泵轮与涡轮之间不是刚性连接,能较好地缓和冲击,有利于提高车辆上各零部件的使用寿命。
(3)简化了车辆的操纵,变矩器本身就相当于一个无级变速箱,可减少变速箱档位和换档次数,加上一般采用动力换档,故可简化变速箱结构和减轻驾驶员的劳动强度。
在近代车辆与作业工况复杂的工程机械上,由于上述优点更为突出,故采用液力传动日益广泛。
但液力变矩器的缺点是效率较低,结构复杂,使机械的经济性降低,成本提高。
液力偶合器与液力变矩器是液力传动的两种基本型式,下面分别介绍其结构与工作原理。
第一节液力偶合器的结构和工作原理
一、液力偶合器的结构
图10-2为液力偶合器的结构示意图,偶合器的主要零件是两个直径相同的叶轮,称工作
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轮。
由发动机曲轴通过输入轴4驱动的叶轮3为泵轮,与输出轴5装在一起的为涡轮2。
叶轮部装有多半圆形的径向叶片,在各叶片之间充满工作液体。
两轮装合后的相对端面之间约有2-5mm间隙。
它们的腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔(称为循环圆);
循环圆的剖面示意图,如图10-2所示,该剖面是通过输入轴与输出轴所作的截面(称轴截面)。
通常偶合器的泵轮与涡轮的叶片数是不相等的,以便避免因液流脉动对工作轮期性的冲击而引起振动,使偶合器工作更平稳。
偶合器的叶片一般制成平面的,这样制造简单。
偶合器的工作轮多用铝合金铸成,也有采用冲压和焊接法制造的,后一种制造法的成本较低,质量较轻。
有的偶合器工作轮有半数叶片在其尾部切去一角(见图10-2中的6、7)。
这是由于叶片是径向布置的,在工作轮缘处叶片间的距离比外缘处小,当液体从涡轮外缘经缘流入泵轮时,液体受挤压。
因此,每间隔一片切去一角,便可扩大缘处的流通截面,减少液体因受挤压造成对流速变化的影响,使流道的流速较均匀,从而降低损失,提高效率。
二、液力偶合器的工作原理
发动机带着泵轮一起旋转时,其中的工作油液也被叶片带着一起旋转,液体既绕泵轮轴线作圆运动,同时又在离心力作用下从。
叶片的缘向外缘运动。
此时,外缘压力高于缘,其;
压力差取决于泵轮的半径和转速。
如果涡轮仍处于静止状态,则涡轮外缘与中心的压力相同,但涡轮外缘的压力低于泵轮外缘压力,而涡轮中心的压力则高于泵轮中心的压力。
由于两工作轮封闭在同一壳体运动,所以这时被甩到泵轮外缘的油液便冲向涡轮的外缘,沿着涡轮叶片向缘流动,又返回泵轮,被泵轮再次甩到外缘。
油液就这样而复始地从泵轮流向涡轮,又返回泵轮不断循环。
在循环过程中发动机给泵轮以旋转力矩,泵轮转动后使油液获得动能,在冲击涡轮时,将油液的一部分动能传给涡轮,使涡轮带动从动轴5旋转。
这样,偶合器便完成了将油液的部分动能转换成机械能的任务。
油液的另一部分动能则在油液高速流动与流道相摩擦发热而消耗了。
如图10-3a)所示,为便于说明问题起见,假想两工作轮分开一定距离后,分析油液的流动
路线。
由于泵轮的油液,除了随泵轮绕泵轮轴旋转(牵连运动)外,还沿循环圆作环流运动(相对运动),故油液的绝对运动是以上两种运动的合成运动,其运动向是斜对着涡轮2,冲击涡轮叶片,然后顺着涡轮叶片再流回泵轮1,此时油液路线是一个螺旋线向。
当泵轮和涡轮安装到一起后,油液的流动路线是一个螺旋环(图10-3b))。
涡轮旋转后,由于涡轮的离心力对液体环流的阻碍作用,使油液的绝对运动向
第十一章主离合器
第一节主离合器的功用、工作原理及类型
一、主离合器的功用
燃机是自行式工程机械的动力源泉,如推土机、平地机等。
它们所以能行驶、能推土、能平整场地,都是由于有了燃机的动力。
但是,由于自行式工程机械的使用工况很复杂,不能将燃机与变速箱、主传动器直接相连,如不同的作业,需要变换变速箱排档,这时就要就将燃机的动力迅速、彻底地切断,以防止在变换排档时齿轮产生冲击。
又如机械起步时,为了防止传动系统零件受到冲击,也需要将燃机动力逐渐而柔和地传给传动系统和行驶系统,以达到起步平稳的目的。
当机械遇到外界负荷急剧增加时,为了防止传动系统和燃机过载,这时必须能自动地切断燃机与传动系统之间的动力联系。
机械在工作过程中,有时需要作短时间停车,也要切断动力。
因此,就要求在传动系统设置一种和燃机既能接合又能分离的机构,这种机构称为主离合器。
综上所述,离合器的功用有以下几点:
1.能迅速、彻底地把燃机动力和传动系统分离,以防止在变速箱换档时齿轮产生冲击。
2.能把燃机动力和传动系柔和地接合,使自行式工程机械平稳起步。
3.当外界负荷急剧增加时,可以利用主离合器打滑,以防止传动系统和燃机零件超载。
4.利用主离合器分离,可以使自行式工程机械短时间停车。
二、主离合器的工作原理及机构
在自行式工程机械传动系中,广泛采用摩擦式离合器,不同形式的摩擦式离合器其作用原理基本相同,即靠摩擦表面的摩擦力作用来传递转矩。
摩擦式离合器作用原理,就是利用在两个摩擦圆盘间产生的摩擦力来传递力矩。
要在两个圆盘之间产生摩擦力,首先,必需在它们之间施加压紧力,然后才能实现摩擦运动。
离合器在什么条件下,既能分离,又能接合,同时它们两者之间又能相互转换呢?
这是离合器结构所需要解决的主要问题。
摩擦式离合器要能实现“分离”和“接合”,并能互相转换,在结构上必须具备3个基本部分(图11-1)。
1.产生摩擦力的机械它是使离合器获得“接合”的必要条件,这一机构由摩擦元件和压紧元件组成。
摩擦元件包括主动摩擦面和从动摩擦面。
主动摩擦面由飞轮1的表面“A,,及压盘4的表面“B,,组成。
压盘4通过固定在离合器罩2上的数个传动销7,靠飞轮1带动旋转。
同时,它可以相对飞轮作轴向移动。
从动摩擦盘12由铆在从动盘钢片两面的棉摩擦衬片3组成。
从
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动盘12以花键与离合器轴u相连接,并可在轴上作轴向移动。
压紧元件由弹簧13和压盘4组成,弹簧常用数个螺旋弹簧或碟形弹簧。
压盘4的作用是使弹簧所产的压力均匀分布在摩擦面上。
离合器具备了摩擦元件和压紧元件便能够“接合”了,因为弹簧13和压力通过压盘4,将从动摩擦盘12夹紧在飞轮1和压盘4之间。
这样,由于它们之间的摩擦作用,柴油机的动力就从飞轮传到与变速箱的输入轴相连的离合器轴u上。
2.分离机构是使离合器产生“分离”的必要条件。
分离机构由拉杆5、分离杠杆6、分离轴承10和操纵杠杆系统9组成。
当驾驶员踩下踏板8时,经过操纵杠杆系统9使分离轴承10左移压向分离杠杆6,拉杆5即将压盘4向右拉,使弹簧13进一步压缩,从而去掉飞轮1、从动摩擦盘12、压盘4之间的压紧力,使摩擦传动无法实现,这时离合器就由“接合”转换“分离”。
3,保证正常工作的辅助机构。
这一机构包括分离杠杆的反压弹簧,轴承的润滑装置,离合器的通风散热装置和挡油装置,操纵杠杆的复位弹簧等。
对不同类型的离合器,它们的各种机构也不完全一样。
当各种机构失效时,离合器便工作得不好,或不能由一种状态转换为另一种状态,这就是离合器出了故障,必须进行修理和调整。
三、主离合器的类型
主离合器结构可分为:
(一)摩擦式离合器
1.单片式、双片式、多片式。
2.干式、湿式。
3.经常接合式(弹簧压紧式),非经常接合式(杠杆压紧式)。
(二)液力离合器
(三)电磁离合器
现在最常用的摩擦和液力离合器,作为液力离合器有代表性的是液力变矩器(如D85A-18型推土机,627B和WS16S-2型自行铲运机)。
对于主离合器接合时的压紧力,有的是利用弹簧的压力使之处于常合状态,而通过杠杆力使之临时分离,这种离合器称为弹簧压紧式离合器(或称经常接合式离合器),图11-1为弹簧压紧式主离器的结构原理图。
此种结构型式的优点是:
当摩擦衬片磨损后,弹簧的弹力可以进行一定程度的补偿,从而保证离合器可靠地工作。
但它的分离必须依靠外力才能维持,这对于大中型推土机或拖拉机使用是很不便的。
第十二章变速箱
第一节变速箱的功用与类型
工程机械的实际使用情况非常复杂,这就要求工程机械在各种工况下牵引力和行驶速度能在相当大的围变化,而目前广泛采用的发动机输出转矩和转速变化围比较小,因此,在传动系中设置变速箱来解决这种矛盾。
一、变速箱的功用
(1)改变传动比,即改变发动机和驱动轮间的传动比,使机械的牵引力和行驶速度适应各种工况的需要,而且使发动机尽量工作在有利的工况下。
(2)实现倒档,使机械能前进与倒退。
(3)实现空档,可切断传动系统的动力,实现在发动机运转情况下,机械能较长时间停止,便于发动机起动和动力输出的需要。
二、对变速箱的要求
(1)具有足够的档位与合适的传动比,以满足使用要求,使机械具有良好的牵引性和燃料经济性以及高的生产率。
(2)工作可靠、传动效率高、使用寿命长、结构简单、维修便。
(3)操纵轻便可靠,不允出现同时挂两个档、自动脱档和跳档等现象。
(4)对于动力换档变速箱则还要求换档离合器接合平稳、传动效率高。
三、变速箱的类型
(一)按传动比的变化式分
按传动比的变化式分,变速箱可分为有级式、无级式和综合式3种。
1.有级式变速箱:
有几个可选择的固定传动比,采用齿轮传动。
这种变速箱又可分为齿轮轴线固定的普通齿轮变速箱和部分齿轮轴线旋转的行星齿轮变速箱两种。
2.无级式变速箱:
传动比可以在一定围连续变化的变速箱。
按变速的实现式,又可分为液力变矩式无级变速箱、机械式无级变速箱和电力式无级变速箱。
3.综合式变速箱:
由有级式变速箱和无级式变速箱共同组成,其传动比可以在最大值与最;
小值之间几个分段的围作无级变化。
(二)按变速箱轴数分
按前进档时参加传动的轴数不同,可分为二轴式、平面三轴式、空间三轴式与多轴式等不同类型。
(三)按操纵式分
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1.机械式换档
通过操纵机构来拨动齿轮或啮合套进行换档。
其工作原理,如图12-1所示。
在变速箱中齿轮与轴的连接情况有如下几种:
图12-1c)为固定连接,表示齿轮与轴为固定连接。
—般用键或花键连接在轴上,并轴向定位,不能轴向移动。
图12-1d)为空转连接,表示齿轮通过轴承装在轴上,可相对轴转动,但不能轴向移动。
图12-1e)为滑动连接,表示齿轮通过花键与轴连接,可轴向移动,但不能相对轴转动。
(1)拨动滑动齿轮换档
如图12-1a)所示,双联滑动齿轮(r6用花键与轴相连接,拨动该齿轮使齿轮副o—a′或b—b′相啮合,从而改变了传动比,即所谓换档。
(2)拨动啮合套换档
如图12-1b)所示,齿轮c′、d′与轴相固连;
齿轮c、d分别与齿轮c′、d′为常啮合齿轮副。
但因齿轮c、d是用轴承装在轴上,属空转连接,不传递动力。
啮合套与轴相固连,通过拨动啮合套上的齿圈分别勺齿轮c(或d)端部的外齿圈相啮合,将齿轮c(或d)与轴相固连,从而实现了换档。
2.动力换档
动力换档工作原理,如图12-2所示,齿轮a、b用轴承支承在轴上,与轴是空转连接。
通过相应的换档离合器,分别将不同档位的齿轮与轴相固连,从而实现换档。
换档离合器的分离与接合,一般是液压操纵;
液压油是由发动机带动的油泵供给,可见换档的动力是由发动机提供;
另外,与机械式换档相比,用离合器换档时,切断动力的时间很短暂,似乎换档时没有切断动力,故有动力换档之称。
动力换档操纵轻便,换档快;
换档时切断动力的时间很短,可以实现带负荷不停车换档,对提高生产率很有利。
由于工程机械的工况复杂,换档频繁,急需改善换档操作。
因此,虽然动力换档变速箱结构较复杂,传动效率较低,但它在工程机械上的应用仍日益广泛。
第二节机械换档变速箱
一、变速传动机构
(一)平面三轴式变速箱
这类变速箱的特点是输人轴1与输出轴5布置在同一轴线上,可以获得直接档,由于输入轴1,输出轴5和中间轴7处在同一平面,故称为平面三轴式变速箱。
图12-3所示为平面三轴五档变速箱结构简图。
第十三章万向传动装置
第一节万向传动装置的组成与功用
由于总体布置上的需要,在工程机械和汽车的传动系统中都装有万向传动装置。
万向传动装置一般由万向节和传动轴组成。
其功用主要是用于两轴不同心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。
在发动机前置后轮驱动车辆上,见图13-la),常将发动机、离合器和变速器连成一体安装在车架上,而驱动桥则通过具有弹性的悬架与车架连接。
在车辆行驶过程中,由于不平路面引起悬架系统中弹性元件变形,使驱动桥的输入轴与变速器输出轴相对位置经常变化。
所以在变速器与驱动桥之间必须采用万向传动装置。
在两者距离较远的情况下,一般将传动轴分成两段,并加设中间支承。
在多轴驱动的车辆上,在分动器与驱动桥之间或驱动桥与驱动桥之间也需要采用万向传动装置,见图13-lb)。
由于车架的变形,也会造成两传动部件轴线间相互位置的变化,图13-1c)所示为在发动机与变速器之间装用万向传动装置的情况。
在采用独立悬架的车辆上,车轮与差速器之间位置经常变化,也必须采用万向传动装置,见图13-1d)。
对于既驱动又转向的车桥,也需要解决对经常偏转的车轮的传动问题。
因此转向驱动桥的半轴要分段,在转向节处用万向节连接,以适应车辆行驶时半轴各段的交角不断变化的需要,见图13-1e)。
除了传动系外,在车辆的动力输出装置和转向操纵机构中也常采用万向传动装置,见图13-1f)。
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第二节万向节
一、万向节的分类
万向节是实现变角度动力传递的机件,用于需要改变传动轴线向的地。
按向节在扭转向上是否有明显的弹性可分刚性万向节和挠性万向节两类。
刚性万向节又可分为不等速万向节(常用的为普通十字轴式)、准等速万向节(如双联式万向节)和等速万向节(如球叉式和球笼式)三种。
二、不等速万向节
在工程机械与车辆传动系统中用得较多的是普通十字轴万向节。
这种万向节结构简单,工作可靠,两轴间夹角允大到15°
—20°
。
其缺点是当万向节两轴夹角。
不为零的情况下,不能传递等角速转动。
图13-2所示为普通十字轴式刚性万向节。
普通十字式刚性万向节一般由一个十字轴,两个万向节叉和四个滚针轴承组成。
两万向节叉3和6上的分别套在十字轴2的两对轴颈上,这样当主动轴转动时,从动轴既可随之转动,又可绕十字轴中心在任意向摆动。
为了减少摩擦损失,提高传动效率,在十字轴轴颈和万向节叉间装有滚针轴承5,其外围靠卡环4轴向定位。
为了润滑轴承,十字轴上一般装有注油嘴并有油路通向轴颈,润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。
有的工程机械采用的十字轴万向节,其万向节叉上与十字轴轴颈配合的圆不是一个整体,而是采用瓦盖式,两半之间用螺钉连接;
也有的把万向节叉的两耳分别用螺钉和托盘连接在一起而组成十字轴万向节叉,这种结构的特点是拆装便。
为了说明普通十字万向节不能等角速传动的特点,先分析十字轴万向节传动过程中两个特殊位置时的情况。
主动叉在垂直位置,十字轴子面与主动轴垂直时的情况(图13-3a))。
当主动轴以等角逮:
度叫旋转时,主动叉与十字轴连接点。
的线速度va在十字轴平面;
从动叉与十字轴连接点:
b的线速度ub在与主动叉平行的平面,且垂直于从动轴。
点b的线速度ub可分解为在十字轴平面的速度Vtb和垂直于十字轴平面的速度/b。
由速度三角形可以看出,在数值上Vb>
v′b。
由于十字轴是对称的,即Oa=Ob。
当万向节转动时,十字轴是绕定点O转动的,其上a、b两点在十字轴平面的线速度在数值上应相等,即v′b=va。
因此,vb>
va。
,由此可知,当:
主、从动叉转到上述位置时,从动轴的转速大于主动轴转速。
主动叉在水平位置,十字轴平面与从动轴垂直时的情况(图13-3b))。
此时主动叉与十字;
轴连接点。
线速度va。
在平行于从动叉的两面,并垂直于主动轴。
线速度va可分解为在十字轴平面的速度v′a和垂直于十字轴平面的速度v”a。
根据上述同样道理,在数值上va>
v′a,而va=ub,因此,va>
v′b,即当主、从动叉转到所述位置时,从动轴转速小于主动轴转速。
第十四章驱动桥
第一节驱动桥的组成和功用
驱动桥是传系中最后一个大总成,它是指变速箱或传动轴之后,驱动轮或驱动链轮之前所有传力机件与壳体的总称。
根据行驶系的不同,驱动桥可分为轮式驱动桥和履带式驱动桥两种。
一、驱动桥的组成
轮式驱动桥见图14-1所示。
它由主传动器、差速器、半轴、最终传动(轮边减速器)和桥壳等零部件组成。
变速箱传来的动力经主传动器锥齿轮1、2传到差速器上,再经差速器的十字轴、行星齿轮3、半轴齿轮4和半轴5传到最终传动,又经最终传动的太阳轮7、行星齿轮8和行星架最后传动到驱动轮9上,驱动机械行驶。
履带式驱动桥见图14-2所示。
它由主传动器、转向机构(多采用转向离合器)、最终传动和桥壳等零部件组成。
变速箱传来的动力经主传动器锥齿轮3、2传到转向离合器8,再经半轴1传到最终传动由最终传动齿轮5、6最后传到驱动链轮7上,卷绕履带,驱动机械行驶。
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二、驱动桥的功用
驱动桥的功用是通过主传动器改变转矩旋转轴线的向,把轴线纵置的发动机的转矩传到轴线横置的驱动桥两边的驱动轮。
通过主传动器和最终传动将变速箱输出轴的转速降低、转矩增大。
通过差速器解决两侧车轮的差速问题,减小轮胎磨损和转向阻力,从而协助转向。
通过转向离合器既传递动力,又执行转向任务。
另外驱动桥壳还起支承和传力作用。
第二节主传动器
在轮式车辆和履带式车辆的驱动桥,主传动器是第一个传力部件。
它的功用是把变速箱传来的动力降低转速,并将转矩的旋转轴线由纵向改变为横向后而经差速器或转向离合器传出。
一、主传动器的类型
(一)按主传动器的减速型式
1.单级减速主传动器
单级减速主传动器(图14-1和图14-2)通常由一对圆锥齿轮组成。
由于结构简单,因此一般机械均采用这种传动型式,但由于主动小锥齿轮的最少齿数受到限制,传动比不能太大,否则从动锥齿轮丑其壳体结构尺寸大,离地间隙小,机械通过性能差。
2.两级减速主传动器
两级减速主传动器通常由一对圆锥齿轮副和一对圆柱齿轮副所组成。
它可以获得较大的传动比和离地间隙,但结构复杂,采用较少。
但是在贯通式驱动桥上,为解决轴的贯通问题,通常采用两级减速主传动器。
另外在个别机械上还有采用双速主传动器,它可以获得两种传动比,但由于这种结构型式过于复杂,故使用极少。
(二)按锥齿轮的齿型
主传动器锥齿轮的齿型,常见的有如图14-3所示的5种。
1.直齿锥齿轮
直