工程机械底盘课程设计中国地质大学.docx
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工程机械底盘课程设计中国地质大学
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
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
型号：
LR6105G29
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
根据以上特性参数绘制出发动机的调速特性曲线：
2、液力变矩器参数
型号：
YB315
原始特性参数：
传动比i
0
0.2342
0.2832
0.431
0.4804
0.604
0.678
0.7026
0.8016
0.8532
0.9513
变矩系数K
2.36
2.07
1.97
1.69
1.58
1.32
1.18
1.05
0.92
0.78
0.45
传动效率η
0.078
0.484
0.558
0.729
0.761
0.799
0.784
0.787
0.737
0.667
0.429
力矩系数
289
296
293.3
290
286.7
270
256
237
206
171.6
94.27
根据以上数据绘制出液力变矩器的原始特性曲线：
γ
γ
由原始特性曲线可知：
液力变矩器的高效区（η≥0.75）
i1=0.4683，i2=0.7708，Kp1=1.61，Kp2=0.95
=287.503947
=213.538049
液力变矩器的最高效率点
i*=0.6034；η*=0.79286；
=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：
-------全功率匹配时，发动机给变矩器的扭矩；
-------发动机有效扭矩；
-------变矩器油泵消耗扭矩；
-------转向泵和工作油泵空载消耗的扭矩；
------发动机附件吸收的扭矩；
已给定数据M1=11.42N.mM2=13.1N.m
可得到发动机在全功率匹配下的调速特性参数：
1550
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2450
2500
M′（N·m）
369.1
372
365.9
361
349.4
336.2
323.6
306.1
287.98
270.73
248.9
127.26
59.9
62.3
65.1
68
69.5
70.4
71.2
70.5
69.4
68
63.9
33.3
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
（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：
-------部分功率匹配时，发动机给变矩器的扭矩；
-------发动机有效扭矩；
-------变矩器油泵消耗扭矩；
-------转向泵和工作油泵空载消耗的扭矩；
------发动机附件吸收的扭矩；
已给定数据M1=11.42N.m
=303.5N.m
可得到发动机在部分功率匹配下的调速特性参数：
Ne（rmp）
1550
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2450
2500
M″（N.m）
78.7
81.61
75.54
70.65
59.52
45.78
33.2
15.7
-2.42
-19.67
-41.49
-163.14
Ne（kW）
12.8
13.7
13.4
13.3
11.8
9.6
7.3
3.6
-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
★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
D=315mm
其中
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
如下表
传动比i
0
0.2342
0.2832
0.431
0.4804
0.604
0.678
0.7026
0.8016
0.8532
0.9513
x10-4
0.896
0.918
0.90963
0.8994
0.88916
0.8373
0.7939
0.73502
0.63888
0.53219
0.29237
（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：
2、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i
0
0.2342
0.2832
0.431
0.4804
0.604
0.678
0.7026
0.8016
0.8532
0.9513
变矩系数K
2.36
2.07
1.97
1.69
1.58
1.32
1.18
1.05
0.92
0.78
0.45
耦合转速nB（r/min）
1954
1937
1944
1952
1960
2002
2042
2097
2193
2315
2478
耦合转矩MB（N.m）
342.3
344.4
343.6
342.6
341.5
335.7
330.9
323.2
307.3
285.4
179.6
3、根据公式
=K·
，
=i·
MT-------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）
1954
1937
1944
1952
1960
2002
2042
2097
2193
2315
2478
MB（N.m）
342.3
344.4
343.6
342.6
341.5
335.7
330.9
323.2
307.3
285.4
179.6
nT（r/min）
0
453.6
550.5
841.3
941.6
1209
1384.5
1473
1758
1975
2357
MT（N·m）
807.8
712.9
676.9
579.0
539.6
443.1
390.5
339.4
282.7
222.6
80.82
NT（kW）
0
33.9
39.0
51.0
53.2
56.1
56.6
52.3
52.0
46.0
19.9
传动效率η
0.078
0.484
0.558
0.729
0.761
0.799
0.784
0.787
0.737
0.667
0.429
4、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：
由该共同工作输出特性曲线可知：
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.
共同工作时动力范围GMη=MTP1/MTP2=1.76158
Gnη=nTP1/nTP2=1.78399
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。
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