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工程机械底盘构造课件
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  工程机械底盘构造课件_工学_高等教育_教育专区。工程机械底盘 传动系、行走系、转向系和 制动系的作用、分类、组成和结 构特点。 底盘的作用: 工程机械底盘是整机的支承,并能使整机以 作业所需要的速度和牵引力沿规定方向行驶。 底盘的分类 按行

  工程机械底盘 传动系、行走系、○▲转向系和 制动系的作用、分类、组成和结 构特点。 底盘的作用: 工程机械底盘是整机的支承,并能使整机以 作业所需要的速度和牵引力沿规定方向行驶。 底盘的分类 按行走系的特点分: (1)轮式底盘:传动系,制动系,转向系,行 走系 (2)履带式底盘:传动系,转向系(包括制 动),◇▲=○▼=△▲行走系,回转支承装置(承载型) 工程机械底盘 工程机械底盘一般由传动系、行走系、转向系和制 动系组成。 1、传动系 传动系是动力装置和行走机构之间的动力传动和操 纵、控制机构组成的系统。它将动力装置输出的功率传 给驱动轮,并改变动力装置的功率输出特性以满足工程 机械作业行驶要求。 传动系根据动力传动形式分为机械式、液力机械式、 全液压式和电传动式等四种传动系统类型。 在铲土运输机械中多数为机械式与液力机械式传动 系统。 在小型工程机械上采用全液压式传动系统较多。 在大型工程机械上已出现由电动机直接装在车轮上 的电动轮式传动系统。 2、行走系 行走系用以支承工程机械底盘各部件 并保证工程机械的行驶。根据行走装置的 不同行走系可以分为履带式、轮胎式、轨 行式和步行式四种。 履带式由机架、履带架和四轮一带等 组成。 轮式由机架、悬架、桥壳与轮胎、轮 辋等组成。 轨行式由机架、★◇▽▼•转向架和轮对等组成。 步行式由机架和步行装置等组成。 3、转向系 转向系用以保证工程机械行走时改变行走 方向。★▽…◇ 履带式工程机械由操纵传动系中转向离合 器和转向制动器实现转向,或由分别操纵左右 两侧履带的传动实现转向。 轮胎式工程机械转向系由转向器、动力转 向装置和转向传动系统等组成。 轨行式工程机械由轨道引导转向。 步行式多用于有转台回转装置的工程机械, 步行装置置于转台两侧,转台相对于底架回转, 就可实现步行方向的改变。 4、制动系 制动系用以保证工程机械行走时减速与 停止。 履带式工程机械由行走制动器实现制动。 轮胎式工程机械因行走速度高,为确保 安全,故设有主制动装置、停放制动装置。 轨行式工程机械的制动装置与制动系 统与机车车辆的制动装置与制动系统类似。 传动系统概述 1、传动系统的功用 工程机械的动力装置和驱动轮之间的传动部件总称为传动系统。 内燃机特性与作业机械之间的矛盾: 内燃机的输出特性:转矩小、转速高和转矩、转速变化范围小 工程机械的作业要求:大转矩、低速度;转矩、速度变化范围大。 为此,传动系统的功用就是将发动机的动力按需要适当降低转 速增加转矩后传动驱动轮上,使之适应工程机械运行或作业的需要。 此外,还具有切断动力、倒行、变速和差速的功能。 增扭 减速 2、传动系统的分类、组成 机械传动;液力机械传动;液压传动;电传动。 (1)机械传动 ? 轮式:发动机→主离合器→变速箱→传动轴→ 主传动器、差速器→ 轮边减速器; ? 履带式:发动机→主离合器→变速箱→ 主传动器(中央传动)→终传动装置; 优点:结构简单,工作可靠,价廉,传动效率高, 可利用惯性作业等。 缺点:①当外阻力变化剧烈时易熄火; ②换档时动力中断时间长; ③机械循环作业时频繁换档劳动强度大; ④传动系零部件受到的冲击载荷大; ⑤机械变速箱档位较多,结构复杂。 1、离合器 2、变速箱 3、万向节 4、□▼◁▼驱动桥 5、差速器 6、半轴 7、主减速器 8、传动轴 履带式工程机械传动系统简图 1-内燃机;2-齿轮箱;3-主离合器;4-变速器;5-主传动齿轮; 6-转向离合器;7-终传动装置;8-驱动链轮; A-工作装置液压油泵;B-离合器液压油泵;C-转向离合器液压油泵 履带式机械传动与轮式机械传动 有何不同? 转向方式不同: 即履带式工程机械在驱动桥内设置了转向离合器。 另外,在动力传至驱动链轮之前,为进一步减速增矩, 增设了终传动装置,以满足履带式机械较大牵引力的需 求。 (2)液力机械传动 ? 轮式: 发动机→变矩器→(动力换档)变速箱→ 传动轴→主传动器、差速器→轮边减速器 ? 履带式: 发动机→变矩器→(动力换档)变速箱→ 中央传动→终传动装置 优点:① 变速箱档位少,动力换档轻,简化结构; ② 发动机功率利用好,防熄火,换档次数少,劳动强度低; ③ 传动系振动小,机械零部件寿命长; ④ 机械可实现零起步,起步平稳。 缺点:(与机械传动系比较)成本相对较高,▼▼▽●▽●传动效率较低。 适用范围:中、大型施工机械(推土机、装载机、铲运机), 高级轿车,重型汽车等。 1-液力变矩器 2-单向离合器 3-行星变速器 4-换档离合器 5-脱桥机构 6-传动轴 ZL50装载机传动系统简图 液力机械式传动系统与机械式传动 系统相比有何优点? (1)能自动适应外阻力的变化,使机械能在一定范围内 无级地变更其输出轴转矩与转速,当阻力增加时,则 自动降低转速,增加转矩,从而提高机械的平均速度 与生产率; (2)因液力传动的工作介质是液体,所以能吸收并消除 来自内燃机及外部的冲击和振动,从而提高了机械的 寿命; (3)因液力装置自身具有无级调速的特点,故变速器的 档位数可以减少,并且因采用动力换档变速器,减小 了驾驶员的劳动强度,简化了机械的操纵。 (3)液压传动(静液压式和液压机械式) 静液压式:发动机→ 液压泵 → 液压马达→ 轮边减速器 液压机械式:发动机→ 液压泵→ 液压马达→ 减速箱→ 轮边减速器 优点:无级变速,速度变化范围大,可实现微动; 系统元件少,布置方便,维护和操作简单; 液压系统本身可实现制动。 缺点:液压元件加工精度和密封要求高,国产件的寿命 短,使用维护要求高。 静液式传动系示意图 变速操纵杆 液压自动控制装置 液压马达 发动机 油泵 驱动桥 挖掘机的全液压式传动系示意图 1-辅助齿轮泵;2-柱塞泵;3-齿轮箱;4-行走 轮;5-减速器;6-柱塞式液压马达;7-液压泵; 8-分动箱;9-柴油机 (4)电传动 组成:内燃机→ 发电机→ 电动机→ 减速装置→ 驱动 轮 优点:动力装置与车轮间无刚性联系,易总体布置和 维修; 无级变速,功率利用好; 电动轮通用性好,易组合成多种驱动形式; 可采用电制动,制动器寿命长, 系统易实现自动化,操作方便。 缺点:价高,耗有色金属量大,自重大。 适用于大型、重型作业机械。 传动系主要部件之离合器 一、主离合器 离合器的作用是按工作需要随时将两轴连接或分开。 按其安装位置的不同,可分为主离合器和分离合器。 主离合器安装在发动机和变速器之间的飞轮壳内, 它是传动系力流的枢纽,其主要用途是临时切断动力, 使变速器能顺利挂档和换档,利用打滑保护传动系统避 免过载。 离合器的分类 ①根据离合器的工作原理,离合器可分为摩擦式、液力式和 电磁式等几种。广泛使用的是摩擦式离合器。 ②根据从动摩擦盘片数可分为:单片、双片和多片等。 ③根据摩擦片的工作条件又可分为:干式和湿式(在油中工 作)。 ④按照离合器压紧弹簧的数目和布置方式,离合器分为周布 弹簧式、中央弹簧式、膜片弹簧离合器等。 ⑤ 根据根据离合器的驱动方式可分为机械式、动力式和助 力式等三种。 ⑥根据离合器自然状态下的结合与分离情况,又可分为经常 结合式离合器和非经常结合式离合器。 摩擦式离合器按主、从动元件接合方式,可分为凸爪 式、齿轮式、盘式等。 1、凸爪离合器 凸爪离合器又称牙嵌式离合器 ,当离合器 啮合时,连接两轴而传递动力;而当离合器分 离时,分开两轴而切断动力。这种离合器大多 用于转速不高且不经常进行离合动作之处,它 用于分离合器。 2、齿轮式离合器 如图,带内齿的齿轮2空套 在轴3上,带外齿的齿轮1通过 导向平键或花键安装轴3上,当 右移齿轮1时,则1、2两齿轮的 内外齿正好啮合,动力从轴4经 齿轮5和2传给齿轮1,使轴3旋 转;当左移齿轮1时,则1、2两 齿轮的内外齿便分开,动力被 切断,轴3停止转动。 通常用于变速器的换档齿 轮上,一般称为啮合套或同步 器。极速时时彩app汽车变速箱,换档采用这 种同步器。 上述两种离合器的缺点: 接合动作应在两轴同时不回转或两轴的转速差很小时才能进行,并在接 合时会产生冲击。 3、摩擦式离合器 摩擦式离合器是通过传动件的摩擦力来连接两轴的, 接合动作平稳,同时可以在两轴不停转和不减速的情况下 进行接合或分离动作。 (1)单片式摩擦离合器 1-飞轮;2-曲轴;3-从动盘; 4-摩擦衬片;5-压盘; 6-螺钉;7-离合器盖; 8-压紧弹簧;9-踏板; 10-滑动套;11-从动轴 离合器的组成 ? 主动部分:飞轮、离合器盖、压盘 ? 从动部分:从动盘(带摩擦片)、从动轴 (变速箱输入轴) ? 压紧机构:压紧弹簧 ? 分离机构;踏板、分离拨叉、分离套筒、 分离轴承、分离杠杆 摩擦式离合器的工作原理 ? ⑴分离过程: 踏板踩下,△经 拉杆使分离轴承前 移,因而克服了弹 簧力后移,结果出 现分离状态,动力 被分离。 ? ⑵结合过程: 踏板松掉,在 弹簧作用下,压盘 前移,将从动盘紧 压在飞轮上,结果 出现结合状态 分离状态 接合状态 摩擦式离合器的结构 摩擦离合器的工作特点 ? ? ? ? 汽车离合器处于经常啮合的状态; 弹簧压紧使主从动件结合,利用摩擦传递动力; 当分离时,踩下踏板,克服弹簧压紧力?; 再结合时,松开踏板,弹簧作用:开始时,主从 动件转速不同,离合器处于打滑状态,随着结合 程度的增加,二者转速相等,完全结合; ? 离合器传递的最大转矩取决于摩擦面间的最大静 摩擦力矩(对一定的离合器是一定值,输入转矩 超过此值,离合器即打滑,从而防止了超载); ? 影响离合器最大转矩的因素:压紧力、摩擦系数、 摩擦面数目、摩擦面尺寸。 ? 主动部分 飞轮、压盘,传 动片 ? ? ? 从动部分 从动盘 压紧机构 16个螺旋弹簧 传力路线)飞轮、摩擦 片、从动片; (2)飞轮、8个 螺钉、离合器盖、 四组传动片、压 盘、摩擦片、从 动片 ? 操纵机构 踏板、分离叉、分 离轴承、分离杠杆 内端、外端、压盘 后移 离合器的调整 ? 离合器的间隙 正常结合时,分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时,在分离轴承与分离杠 杆内端应留有的一定量的间隙△(3-4mm)。 ? 离合器踏板的自由行程 从踩下离合器踏板到消除自由间隙所对应的踏板行程是自由行程(3040mm)。 ? 离合器踏板的工作行程 消除自由间隙后,继续踩下离合器踏板,将会产生分离间隙,此过程所对应的踏板行程是 工作行程。 ? 间隙的调整 离合器在使用过程中,从动盘会因磨损而变薄,使自由间隙 变小,最终会影响离合器的正常接合,所以离合器使用过一段时 间后需要调整。 离合器调整的目的是保证合适的自由间隙;离合器调整的部 位和方法依具体车型而定(如拧动分离拉杆上的调整螺母,以改 变拉杆的有效长度)。 jxtz (2)双片式摩擦离合器 结构特点:主动部 分增加了一个中间 压盘;从动部分采 用两个从动盘。 性能特点:可传递 较大的扭矩;难于 彻底分离;结构复 杂、散热差。 双 片 弹 簧 离 合 器 ? 特点:双压盘、双从动盘,限位螺钉 (2)多片式摩擦离合器 多片式摩擦离合器由数量较多的摩擦盘组成,由于摩擦面较多,故传递的扭 矩较大。履带式推土机上常用作转向离合器。 1-主动盘;2-压紧弹簧;3-弹簧座;4-锁片;5-弹簧杆;6-螺帽;7-主动鼓;8-从动 鼓;9-从动盘;10-松放圈;11-接盘;12-短半轴;13-分离轴承;14-轴承座; 15-销子;16-压盘 膜片弹簧式离合器 ? 工作原理: 根据摩擦原理,通过薄弹簧钢板制成的带有锥度的膜片式压紧 弹簧将与变速器连接的从动盘和与发动机连接的主动盘压紧在一起, 从而以摩擦的形式传递发动机的转矩。 ? 优点: ⑴膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用,使得离合器结 构大为简化质量减小,并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。 ⑵膜片弹簧与压盘以整个圆周接触,使压力分布均匀,摩擦片的 接触良好,磨损均匀。 ⑶膜片弹簧具有非线性的弹性,所以在从动盘磨损后,仍能可靠 地传递发动机的转矩,而不产生滑磨。此外,在使离合器分离时,还 能使离合器踏板操纵轻便,减轻驾驶员的劳动强度。 ⑷ 膜片弹簧是一种旋转对称零件,平衡性好。另外,在高速下, 其压紧力降低很少。 ⑸散热通风良好。 结构图如下 工作原理 1、减振弹簧 2、阻尼片 膜片 弹簧 式离 合器 结构 图 3、花键轴套 4、曲轴 5、限位铆钉 6、波形片 7、摩擦片 8、口▲=○▼压盘 9、传动钢带 10、飞轮 11、飞轮齿圈 膜片弹簧离合器的结构 膜片弹簧式离合器的结构 外端圆孔,可 防止应力集中。 弹性杠杆 径向切槽 材料:优质弹簧钢板; 形状:碟状(冲压)。 膜片弹簧的弹性特性 磨损量 分离量 ? 螺旋弹簧具有线性特征,膜片弹簧具有非线性特征。 膜片弹簧离合器的优缺点 1.膜片弹簧离合器的优点 ? 传递的转矩大且较稳定; ? 分离指刚度低; ? 结构简单且紧凑; ? 高速时平衡性好,冲击噪声小; ? 散热通风性能好; ? 摩擦片的使用寿命长。 2.膜片弹簧离合器的缺点 ? 制造难度大; ? 分离指刚度低,分离效率低; ? 分离指根易出现应力集中; ? 分离指舌尖易磨损。 非经常结合式离合器 ? 特点: 可以长期处于分离状态;压紧力不是由弹簧 产生,而是由弹性杆件系统来施加;弹性杆件系 统既是压紧机构,又是分离机构。 a)基本结构(结合位置);b)不稳定位置;c)分离位置 推土机主离合器 ? 由主动、被动、压紧、 分离、调整、制动、 操纵七部分组成 ? 主动部分:飞轮6、 主动盘4、后压盘5 ? 从动部分:从动盘3、 从动轮毂2、离合器 轴1 ? 特点:湿式多片,液 压助力操纵。 压紧、分离机构组件 1-后压盘;2-离合 器壳;3-施压盘;4 -固定板;5-固定螺 母;6-固定螺钉;7 -分离架;8-拨叉; 9-分离弹簧;10-螺 柱;11-调整盘;12 -重锤杠杆;13-滚 轮;14-连杆;15- 分离滑套;A-螺纹连 接处 离合器的操纵机构 作用: 驾驶员借以使离合器分离,而后又使之柔和结合 的一套机构。 组成: 包括离合器踏板到离合器壳内的分离轴承及中间 的传动部件。 分类: (1)人力式:机械式操纵机构、液压式操纵机构 (2)气压助力式:气压助力式机械操纵机构、 气压助力式液压操纵机构 传动系主要部件之 变速器 ? 功用 ⑴改变汽车的行驶速度和牵引力 ⑵改变行驶轮的旋转方向 ⑶使动力与驱动轮脱离 ? 分类1 按传动比的变化分为三种: – 有级变速器:采用齿轮传动具有若干个定值传动比, 具有结构简单、易于制造、工作可靠、传动效率高 等优点 – 无级式变速器:传动比在一定的数值范围内可连续 变化 – 综合式变速器:由液力变扭器和行星齿轮式变速器 组成的液力机械式变速器 ? 分类2(按轮系型式分) 定轴式变速箱:所有齿轮都有固定的旋转轴线,其换 档方式有机械式换档和动力换档。 行星式变速箱:有些齿轮的轴线也在旋转,即自转与 公转;输入轴与输出轴同心;只有动力换档一种方式。 ? 分类3 (按操纵方式分) 机械式换挡变速箱:人力通过操纵机构拨动齿轮或结 合套进行换档。 动力换挡变速箱:利用液压系统操纵换挡离合器等元 件进行换挡;特点是操纵轻便,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;但结构复杂, 传动效率较低。 机械式换挡变速箱 中齿轮与 轴 的 连接方式: 固定连接,表示齿 轮与轴固定连接。一般 用键或花键连接在轴上 ,并轴向定位,不能轴 向移动。 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。 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。 动力换档工作原理: 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。 利用不同齿数的齿轮对相互啮 合,以改变变速器的传动比。 主动轮1 i12=n1/n2=z2/z1 z1 ,n1 为主动齿轮的参数。 z2 ,n2 为从动齿轮的参数。 i= 从动轮2 从动齿轮齿数 主动齿轮齿数 倒档的工作原理 通 过 增 加 齿 轮 传 动 的 对 数, 以 实 现 倒 档。 ? 前进档时,动力由第一轴直接传给第二轴,只经过一对齿轮传动,两轴 转动方向相反。倒档时,动力由第一轴传给倒档轴、再由倒档轴传给第 二轴,经过两对齿轮传动,第一轴与第二轴转动方向相同。 1、机械变速器 利用齿轮传动进行工作的。 在齿轮传动中,互相啮合的 两个齿轮的转速与它们的齿 数成反比,因此,齿轮传动 的传动比为: n1 z2 i? ? n2 z1 n1、n2——主、从动齿轮 的转速;z1、z2——主、从动 齿轮的齿数。 递的扭矩是随着传动比的加 大而提高,而转速则是随着 传动比的加大而降低。变速 器工作时,利用齿数不同的 齿轮啮合传动,来改变其传 动比,从而达到变速和变矩 的目的。 多级齿轮传动 : 所传 ? 三轴式变速器:三轴是指车辆前进时,传递动力 的轴有第一轴、中间轴和第二轴(除直接档外); 用于FR车型 。 ? 二轴式变速器:两轴是指车辆前进时,传递动力 的轴只有第一轴和第二轴,用于FF型和RR型轿车 与轻型货车。 ? 换档方式:用人力拨动齿轮(或啮合套、或同步 器),进行变速或换向。 三轴式五档位变速器 三轴五档位变速器结构简图 推 土 机 变 速 箱 传动路线 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 前进一档:Z1—Z5—Z4—Z11—Z16—Z10 前进二档:Z1—Z5—Z4—Z11—Z15—Z9 前进三档:Z1—Z5—Z4—Z11—Z14—Z8 前进四档:Z1—Z5—Z4—Z11—Z13—Z6 前进五档:Z3—Z7 倒退一档:Z2—Z12—Z16—Z10 倒退二档:Z2—Z12—Z15—Z10 倒退三档:Z2—Z12—Z14—Z8 倒退四档:Z2—Z12—Z13—Z6 变速器的操纵机构 ? 功用: 保证驾驶员根据使用条件,将 变速器换入某个挡位. ? 要求: ⑴设有自锁装置,防止变速器自 动换档和自动脱档。 ⑵设有互锁装置,保证变速器不 会同时换入两个档,否则会产生 运动干涉,甚至会损坏零件。 ⑶设有倒档锁,防止误换倒档。 否则会损坏零件或发生安全事故。 ? 排档图: N:表示空档;R:表示倒档;数 字:表示前进档。 常见的换档方式 ? 利用滑动齿轮换档 ? 利用接合套换档 ? 利用同步器换档 利用摩擦作用, 使结合套与待啮 合齿圈迅速同步, 以缩短换档时间, 同时防止啮合时 齿间冲击。 工程机械一般采用动力换挡: 可不切断动力直接换挡。 2、液力传动 用液力变矩器代替了主离合器,与之对应的变速器 一般为行星变速器。 液力传动 ? 主要靠液体的流动来传递动力,传动装置 有液力耦合器和液力变矩器。 液力耦合器工作原理 液力变矩器 工作时,工作液在三个轮内作环形运动。在环形运动中,由于 导向轮3的影响,使涡轮输出的扭矩大于泵轮输入的扭矩,以实现变 矩作用。涡轮的总扭矩等于泵轮扭矩和导轮反作用扭矩之和。 MT = -(MB + MD) 1-泵轮;2-涡轮;3-导轮; 4-工作轮内环; 5-涡轮槽 液力变矩器的工作原理 ? 依据液流方向将工作轮按泵轮→涡轮→导轮展开,得 到下图 : 液力变矩器的工作原理 ? 当nw=0时,Mw=Mb+Md,涡轮受力大于泵轮; ? 随着nw的增加,u增加,使v的方向改变,当涡轮流出的液流正好沿 导轮出口方向冲向导轮时,Md=0,Mw=Mb; ? 随着nw的继续增加,u增加为u′,v的方向改变为v′,Mw=Mb-Md; ? 当nw=nb时,工作液在循环圆中的循环流动停止,将不能传递动力。 u表示在涡轮出口处,液体沿圆周方向的牵连速度;ω 表示液体沿叶片 方向的相对速度;v表示液体冲向导轮叶片的绝对速度。 两相 三级 单级 几种典型的液力变矩器 1)三元件综合式液力变矩器 即由泵轮、涡轮和导轮三个主要元件组成。 单向离合器 ① 滚柱式单向离合器 导轮逆时针旋转 时,滚柱向外座圈和 内座圈形成的楔形槽 的宽槽处滚动,滚柱 与外座圈(包括导轮) 一起绕内座圈滚动。 导轮顺时针旋转时, 滚柱向楔形槽窄槽处 滚动,从而阻止外座 圈(包括导轮)的滚 动。 ② 楔块式单向离合器 作用是只允许导轮单向 旋转,不允许其逆转。 为什么要使用单向离合器? ? 当涡轮转速较低时,从涡轮流出的液流 冲击导轮叶片,力图使导轮沿单向离合 器的逆方向旋转,导轮转不动。此时, 涡轮扭矩增大,变矩器正常工作。 ? 当涡轮转速增大到一定程度时,液流对 导轮的冲击力反向,得以使导轮沿单向 离合器的正方向旋转,即与涡轮同向转 动。此时,变矩器进入偶合器状态,传 动效率较高。 2)四元件综合式液力变矩器 四元件综合式液力变矩器比三元件液力变矩器多 了一个导轮,两个导轮分别装在各自的单向离合器上。 四元件综合式液力变矩器的特性是两个变矩器特性和一个耦合器特性的综 合。在传动比θ ~i1区段,两个导轮固定不动,二者的叶片组成一个弯曲程度更 大的叶片,以保证在低传动比工况下获得大的变矩系数。在传动比i1~iK=1区 段,第一导轮脱开,变矩器带有一个叶片弯曲程度较小的导轮工作,因而此时 可得到较高的效率。当传动比为iK=1时,变矩器转入耦合器工况,效率按线)带锁止离合器的液力变矩器 特点: 汽车在变工况 下行驶时(如起步、 经常加减速),锁 止离合器分离,相 当于普通液力变矩 器;当汽车在稳定 工况下行驶时,锁 止离合器接合,动 力不经液力传动, 直接通过机械传动 传递,变矩器效率 为1。 4)双涡轮液力变矩器 ? 结构特点:两级涡轮,其中第一级涡轮的 输出支承在单向离合器上。 ? 工作过程:涡轮转速较低时,单向离合器 处于楔紧状态,两个涡轮一起工作;涡轮 转速升高后,单向离合器分离,动力只由 第二涡轮输出。 ? 性能特点:高效区较宽。 ? 应用机型:国产ZL系列装载机上常用。◆●△▼● 3、动力换挡变速箱 ? 组成: ? 液力变矩器、定轴 或行星变速器、换档执 行机构、换档操纵控制 机构。 ? 排档: P:停车位;R:倒档; N:空档;D:高速档; L:低速档;数字:前进 档(传动比为一范围)。 1)定轴式动力换挡变速器 美国CLAKE R1800 传 动 路 线 ? ? ? ? ? ? 前进一档:Z3—Z7—Z8—Z10—Z11 前进二档:Z2—Z6—Z8—Z10—Z11 前进三档:Z2—Z6—Z9—Z10—Z11 倒退一档:Z1—Z4—Z5—Z6—Z2—Z3—Z8—Z10—Z11 倒退二档:Z1—Z4—Z5—Z8—Z10—Z11 倒退三档:Z1—Z4—Z5—Z6—Z9—Z10—Z11 换档离合器 由施压油缸(压紧分离)与片式离合器(传动)两部分组成 1—输入齿轮轴;2—滚针轴承;3—后板挡圈;4—后板;5—被动摩擦片;6— 主动摩擦片;7—内油封;8—外油封;9—活塞;10—前进挡离合器与鼓轮组件; 11—活塞环;12—堵头;13—弹簧隔圈;14—碟形弹簧;15—弹簧挡圈 特点:离合器采用阶梯液压缸,压力油先通至液 压缸小腔v,然后通过圆柱配合面缝隙,流至油缸大 腔V。油缸小腔是用来消除离合器片间间隙的,油缸 大腔用来压紧。由于油从小腔进入大腔经过节流,因 此大腔的油压上升比较缓慢,离合器的压紧力是逐渐 增加的,这样可实现离合器平顺结合。 离合器摩擦片 a)被动摩擦片; 从动摩擦 片为平钢 片,外圈 为外花键 b)主动摩擦片 主动摩擦片内圈为内花键。在主动 摩擦片上烧结有一定厚度的粉末冶金衬 面,在粉末冶金衬面上开有径向油槽, 通油后,起破坏油膜、冷却和冲刷磨屑 作用,且能促进摩擦片的分离。 2)行星式动力换挡变速器 行星变速器的工作原理 ? 结构参数 α=Z2/Z1=r2/r1 r3=(r2+r1)/2 =r1(1-α )/2 ? 力矩方程 M1=F1r1 M2=F2r2=αF1r1 M3=F3r3=-(1+α)F1r1 ? 特性方程 M1ω 1+M2ω 2+M3ω 3=0 n1+αn2-(1+α)n3=0 单排行星变速器的传动比 单排行星减速器的传动比 (1)太阳轮1为主动件,行星架3为从动件,齿圈2固定 i13=n1/n3=1+α =1+z2/z1 (2)齿圈2为主动件,行星架3为从动件,太阳轮1固定 i23=n2/n3=(1+α )/α =1+z1/z2 (3)太阳轮1为主动件,齿圈2为从动件,行星架3固定 i12=n1/n2= -α =-z2/z1 (4)如果使三元件中的任何两个元件连为一体,则必有 n1 =n2 =n3 i=1 (直接档) 复合式行星齿轮机构的工作原理 1)辛普森式 其特点是由两排行星齿轮机构共用一个太阳轮组 成的复合式行星齿轮机构,可以获得3个前进档和1个 倒档。 2)拉威挪(Ravigneaux)式 其特点是两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个 行星架。行星架上的长行星轮与前排行星齿轮机构的 大太阳轮啮合,同时还与后排行星齿轮机构的短行星 轮相啮合。短行星轮还与小太阳轮啮合。可以组成3个 前进档和1个倒档的行星齿轮变速器。 拉威挪式行星齿轮机构的结构紧凑,所用构件少, 相互啮合的齿较多,可传递较大转矩,但结构较复杂, 传动效率略低。 低档:后行星排工作, 齿圈制动,太阳轮输入, 行星架输出,i=1+α 高档:直接档,i=1 倒档:前行星排工作, 行星架制动,太阳轮输入, 齿圈输出,i=-α 1—变矩器第一涡轮输出轴; 2—第二涡轮输出轴;3—第 一涡轮和输出轴减速齿轮副; 4—第二涡轮输出轴增速齿 轮副;5—变速箱输入轴; 6—变速箱壳体;7—前行星 排;8—后行星排;9—变速 箱输出轴;10—离合器从动 鼓;11—中间轴输出齿轮; 12—离合器;13—离合器油 缸体;14—齿轮;15—齿套; 16—前输出轴;17—输出轴 齿轮;18—后输出轴;19— 滑套;20—后行星排制动器 ZL50装载机变速器 TY220 推土机 变速器 两个行星 变速器串联 而成,每个 变速器有两 个行星排; 前变速器换 向,后变速 器变速。 传动系之 万向传动装置 ? 组成:万向节、传动轴 ? 功用:能在轴间夹角及相互位置经常发生变化的转轴之 间传递动力 1、万向节的类型 ? 按速度特性分 万向节在扭转 方向没有弹性、 – 普通万向节:又称十字轴式刚性万向节,应用广 泛且允许相邻两轴最大交角为15°~20° 动力靠零件的铰 链式连接传递 – 准等速万向节:根据等速原理制成。常见有双联 式和三销式 – 等速万向节:常见有球笼式、组合式 ? 按刚度大小分 – 刚性万向节 万向节在扭转 – 柔性万向节 方向有一定弹性、 动力靠弹性零件 十字轴式刚性万向节 传递、且有缓冲 减振作用 2、普通万向节 十字轴式刚性万向节结构 1- 套筒;2-十字轴;3-传动轴叉;4-卡环; 5-轴承外圈;6-套筒叉 十字轴式刚性万向节工作演示 ?速度特性: (1)十字轴万向节传动具有不等速性, 主动轴等角速传动而从动轴忽快忽慢; (2)主从动轴的平均转速是相等的,主 动轴转一周从动轴也转一周; (3)两轴夹角愈大,不等速性愈严重。 两个特殊位置 ? 主动叉平面在垂直位置, w1 且十字轴平面与主动轴 轴线垂直 从动轴转速大于主动 轴转速 w2 vA= w1r=w2rcosa ? 主动叉平面在水平位置, 且十字轴平面与从动轴 w1 轴线垂直 从动轴转速小于主动 轴转速 w2 vB= w1rcosa=w2r ? 单个十字轴式刚性万向节在输入轴和 输出轴有夹角的情况下,其两轴的角 速度是不相等的; Φ 2φ 1, 先减速后 加速。 ? 两轴夹角α 越大,转角差(Φ 1-Φ 2) 越大,万向节的不等速特性越严重。 ? 即使主动轴以等速旋转,从动轴是转 动也是时快时慢; ? 主从动轴的平均转速相等。 φ 2φ 1, 先加速后 减速。 实现两轴间等角速度传动措施 采用双万向节实现等速: 1)第一万向节两轴间夹角a1与第二万向节两轴间夹角a2 相等。 2)第一万向节从动叉与第二万向节主动叉处于同一平 面内。 3、准等速万向节 原理: 双万向节等速传动 两个在同一平面 内的万向节叉 (1)双联式万向节 当a1 = a2 时,轴1 和轴2的角速度相等 双联叉 万向节叉轴 传动轴长度缩减 至最短 优点:允许有较大的轴间夹角(最大50°),轴承密封性好、效率高、 制造工艺简单、加工方便、工作可靠等。多用于越野汽车。 (2)三销轴式万向节 叉孔中心线与叉 轴中心线垂直但 不相交 特点: 允许相邻两 轴有较大的交 角(45°) ,提 高了机动性; 但所占空间较 大。用于一 主动偏心轴叉 些越野车的 转向驱动桥。 从动偏心轴叉 三销轴 轴承座 止推垫片 (3)三枢轴—球面滚轮式等速万向节 ? 沿圆周等分的三个球面滚轮轴线近似位于两轴夹角的 等分面上。 ? 轴间夹角可达43 ° 4、等速万向节 原理: 传力点永远位于两轴交点O的平分面上 (1)球叉式等速万向节 ? 钢球中心P(即传力点)始终位于两轴交 角的平分面内。 ? 圆弧滚道型:最大夹角33°,同时有两 个相对的钢球传力,钢球与凹面槽间单 位压力较大、磨损较快,磨损后会破坏 传动是等速性,用于越野车转向驱动桥。 ? 直槽滚道型:最大夹角20°,两叉间允 许有轴向滑动,用于断开式驱动桥。 (2)球笼式等速万向节 ? 特点:有六个钢球同时传力,承载能力 强,结构紧凑,拆装方便,两轴最大交 角为47°。 ? 型式:固定型球笼式万向节(RF节) 、 伸缩型球笼式万向节(VL节) 固定型球笼式等速万向节(RF节) 结构: 主动轴 外罩 星形套(内滚道) 钢球(6个) 球笼(保持架) 球形壳 (外滚道) 固定型球笼式万向节的等速性 星形套 内滚道 球滚动时,同时以A、 B为球心滚动,所以 CA=CB 外滚道中心A与内滚 道中心B分别位于万 向节中心O的两侧, 且到O点的距离相等。 球笼(保持架) 主、从动轴 夹角平分面 球形壳 (外滚道) 伸缩型球笼式等速万向节(VL节) ? 特点:在传递转矩的过程中,主从动轴 之间不仅能相对转动,而且可以产生轴 向位移。 ? RF节和VL节广泛应用于采用独立悬架的 轿车转向驱动桥,如红旗、桑塔纳、捷 达、宝来、奥迪等轿车的前桥。 ? 其中RF节用于靠近车轮处,VL节用于靠 近驱动桥处。 5、传动轴和中间支承 传动轴的组成 传动轴、花键轴、滑动叉、中间支承 和万向节叉等共同组成了传动轴。 为了减少摩擦和磨损,有些汽车在花 键槽内设置了滚动元件。 传动系之驱动桥 ? 指变速箱或传动轴之后,驱动轮之前的所 有传动机构。 ? 功用:将万向传动装置输出的动力经降速 增扭,▲●改变传动方向以后,分配给左右驱 动轮,且允许左右驱动轮以不同转速旋转。 ? 类型: 整体式驱动桥、断开式驱动桥;轮式驱 动桥(转向驱动桥)、履带驱动桥。 整体式驱动桥 当车轮采用非独立悬架时,驱动桥采用 非断开式。 其特点是半轴套管与主减速器壳刚性连 成一体,整个驱动桥通过弹性悬架与车架相 连,两侧车轮和半轴不能在横向平面内做相 对运动。非断开式驱动桥也称整体式驱动桥。 整 体 式 驱 动 桥 半轴套管与主减速器壳 刚性连接;两侧的半轴 与驱动轮在横向平面内 无相对运动 1-后桥壳;2-差速器壳;3-差速器行星齿轮;4-差速器 半轴齿轮;5-半轴; 6-主减速器从动齿轮齿圈;7-主 减速器主动小齿轮 断开式驱动桥 当驱动轮采用独立悬架时,两侧的驱动轮分 别通过弹性悬架与车架相连,两车轮可彼此独立 地相对于车架上下跳动。 结构特点是,主减速器壳固定在车架上,半 轴与传动轴通过万向节铰接,传动轴又通过万向 节与驱动轮铰接,这种驱动桥称为断开式驱动桥。 轮式驱动桥 组成: 桥壳、主减速器、差速器和半轴 1—桥壳;2—主传动器; 3—差速器;4—半轴;5— 轮毂;6—轮边减速器 转 向 驱 动 桥 履带驱动桥 1、主减速器 功用: 1)降低转速,增大转矩; 2)改变转矩旋转方向; 分类: 1)按参加减速传动的齿轮副数目分, 有单级主减速器和双级主减速器; 2)按主减速器传动比档数分,有单速 式和双速式; 3)按齿轮副结构形式分,有圆柱齿轮 式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式。 常用的齿轮型式 1)斜齿圆柱齿轮 特点是主从动齿轮轴线)曲线齿锥齿轮(螺旋锥齿轮、等高齿锥齿轮) 特点是主从动锥齿轮轴线)准双曲面锥齿轮 特点是主从动锥齿轮轴线垂直但不相交, 有轴线偏移,主动锥齿轮轴线低于或高于从动 锥齿轮。 优点:同时啮合齿数多,传动平稳,强度 大。 缺点:啮合齿面的相对滑动速度大, 齿面 压力大,齿面油膜易被破坏。应采用专用含防 刮伤添加剂的双曲面齿轮油。 准双曲面锥齿轮与螺旋锥齿轮的比较 特 点 运动平稳性 弯曲强度 接触强度 抗胶合能力 滑动速度 效率 对安装误差的敏感 度 双曲面锥齿轮 螺旋锥齿轮 优 提高30% 高 较弱 大 约0.98 良 较低 较低 强 小 约0.99 轴承负荷 取决于支承刚度和 取决于支承刚度和 刀盘直径 刀盘直径 小齿轮轴向力较大 小齿轮的轴向力较 小 润滑油 用防刮伤添加剂的 特种润滑油 普通润滑油 准双曲面锥齿轮的螺旋方向与轴线偏移 ? 齿轮旋转方向的判断 从齿轮小端向大端看,齿面向左旋为左旋 齿轮,右旋为右旋齿轮,一对准双曲面锥齿轮 互为左右旋。 ? 上下偏移的判断 将小齿轮置于大齿轮右侧,小齿轮轴线在 大齿轮轴线下方为下偏移,反之,为上偏移。 ? 轴线偏移的作用 在驱动桥离地间隙h不变的情况下,可以 降低主动锥齿轮的轴线位置,从而使整车车身 及重心降低。 单级主减速器 构造: 主减 速传动 是由一 对齿轮 传动完 成的。 叉形凸缘 从动锥齿轮 支承螺柱 差速器壳 主动锥齿轮 半轴 半轴齿轮 桑塔纳轿车的主减速器 从动锥齿轮 差速器齿轮 主动锥齿轮 行星齿轮 差速器壳 行星齿轮轴 圆锥轴承 结构 1)主动锥齿轮的支承型式 跨置式: 主动锥齿轮前后方均有轴承支承,支承刚 度较大。 悬臂式: 主动锥齿轮只在前方有支承,后方没有, 支承刚度较差。◇•■★▼ 2)主减速器的调整装置 装置:调整垫片、波形套(主动锥齿轮) 调整螺母、调整垫片(从动锥齿轮) 3、主减速器的调整 ? 主减速器的特点 1)主从动锥齿轮要有正确的相对位置,可以通过改 变齿轮轴的轴向位置进行调整,以啮合印迹和齿侧间隙 来检查; 2) 要求有较高的支承刚度,以确保传递转矩的过程 中主从动锥齿轮正确的相对位置不发生改变; 3) 要用圆锥滚子轴承支承,以承受锥齿轮传动的轴 向力; 4) 圆锥滚子轴承的预紧度可调。 ? 主减速器的调整 原始调整是指一对新齿轮的调整,包括新车使用的 新齿轮和旧车成对更换的一对新齿轮,要求保证合适的 齿侧间隙和正确的啮合印迹; 使用调整是指齿轮和轴承磨损,齿轮相互位置发生变 化时所进行的调整,只要求保证正确的啮合印迹。 当齿侧间隙过大时,就要成对更换主从动锥齿轮。 ? 调整的内容 1)小齿轮轴承预紧度; 2)大齿轮轴承预紧度; 3)小齿轮位置; 4)大齿轮位置; 调整的部位和方法依车不同而不同。 ? 调整的装置 调整垫片、波形套(主动锥齿轮) 调整螺母、调整垫片(从动锥齿轮) 双级主减速器 功用: 主动锥齿轮轴 主动锥齿轮 第二级主动齿轮 为了获得较大的减 速比,且保证汽车的最 小离地间隙足够大,以 提高汽车通过性。 中间轴 传动方式: 第一级:锥齿轮传动 第二级:圆柱斜齿轮传动 半轴 从动锥齿轮 第二级从动齿轮 双级主减速器工作情况 2、差速器 功用: 使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或 直线行驶。 将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴, 使两侧的车轮驱动力相等。 分类: 1、轮间差速器 轴间差速器 2、▲●…△普通差速器 防滑差速器 从汽车转向时驱动轮的运动示意图可以看出,转向时外侧车轮 滚过的路程长,内侧车轮滚过的路程短,要求外侧车轮转速快于内 侧车轮,即希望内外侧车轮转速不同。 普通差速器 构造 对称式行星锥齿轮差速器 桑塔纳轿车差速器分解图 差速器工作情况 行星齿轮运动: 1、公转 2、自转 特点: 差速不差力 内摩擦力矩很小的对称式锥齿轮差速器的运动学和动力学特性可以概括为 “差速但不差转矩”,即可以使两侧驱动轮以不同转速转动,但不能改变传给 两侧驱动轮的转矩。 差速器工作原理 A、运动特性: 直线=nk 转弯时 △P 由于自转力矩的产 生,行星齿轮与行 星齿轮轴之间产生 摩擦力矩。 △P △P 路面对车轮的附加 力△P使行星齿轮受 力不平衡,产生自 转力矩。 △P 由于行星齿轮的公转与自转同时发生,转弯时外 轮快转,内轮慢转,两轮产生差速。 B、扭矩特性 右转弯时,行星齿轮自转,产生摩擦转矩M4,使 转速快的半轴1的转矩减小,使转速快的半轴2的 转矩增大,但由于M4很小,半轴1、2的转矩几乎 不变,近似为平均分配: M1=(M0-M4)/2 直线行驶时,行 星齿轮没有自转, 转矩平均分配给 左、右半轴: M1= M2= M0/2 M2= (M0+M4)/2 锁紧系数 K=(M2M1)/M0 =M4/M0 直线行驶时的差速器 转弯行驶时的差速器 致命缺点:在坏路面上的通过能力太差。 防滑差速器(LSD) 1、强制锁住式差速器 在路况不好时,通过使用差速锁,使两根 半轴连成一体,防止一侧车轮打滑使另一侧车 轮不能驱动。 斯堪尼亚LT110型汽车强制锁止式差速器的 特点:外接合器与半轴通过花键相连,内接合 器与差速器壳体通过花键相连。 当内外接合器相互接合时,将半轴齿轮与 差速器壳体连为一体,差速器失去差速功能, 传给两侧驱动轮的转矩可以不同。 自锁式差速器 在两半轴转速不等时,行星齿轮自转,差 速器所受摩擦力矩与快转半轴旋向相反,与慢 转半轴旋向相同,故能够自动地向慢转一 方多分配一些转矩。 防滑差速器按其工作原理可分为转矩敏感 式防滑差速器、转速敏感式限滑差速器和主控 制式防滑差速器。 托森差速器 ? 利用蜗轮蜗杆传动的不可逆性原理和齿 面高摩擦条件,使差速器根据其内部内 摩擦力矩大小而自动锁死或松开,即: 两轴转速差较小时起差速作用,转速转 矩差较大时自动锁死。 ? 托森差速器常被用于全轮驱动轿车的中 央轴间差速器,后驱动桥的轮间差速器, 但通常不用于转向驱动桥的轮间差速器。 3、轮边减速器 功用: 为了获得更大 的离地间隙和主传 动比,将第二级减 速齿轮机构制成两 外齿圈 套相同,安装在靠 近两侧驱动轮位置。 应用: 行星齿轮 重型货车 越野车 大型客车 行星架 半轴管套 半轴 圆锥轴承 中心齿轮 传动比: i=(外齿圈齿数/半轴齿轮齿数)+1 4、驱动半轴 ? 结构:驱动半轴内端与差速器的半轴齿轮连接,外 轮与驱动轮的轮毂相连 ? 作用:将扭矩从差速器传到驱动轮上 ? 支承型式 – 全浮式:易于拆装,广泛运用 – 半浮式:结构紧凑,质量小,受力复杂且拆装不方便, 多用于轿车 半浮式半轴 ? 特点:半轴外端通过轴承支承在桥壳上,作用在车轮 的力都直接传给半轴,再通过轴承传给驱动桥壳体。 半轴既受转矩,又受弯矩。常用于轿车、微型客车和 微型货车。 ? ? 图示半浮式半轴的结构特点:外端以圆锥面及键与轮 毂相固定支承在一个圆锥滚子轴承上,向外的轴向力 由圆锥滚子轴承承受,向内的轴向力通过滑块传给另 一侧半轴的圆锥滚子轴承。 ? 图示半浮式半轴的结构特点:半轴用可承受轴向力的 向心推力球轴承支承。 全浮式半轴 ? 特点:半轴外端与轮毂相连接,轮毂 通过圆锥滚子轴承支承在桥壳的半轴 套管上,作用在车轮上的力通过半轴 传给轮毂,轮毂又通过轴承将力传给 驱动桥壳;半轴只受转矩,不受弯矩。 用于轻型、中型、重型货车、越野汽 车和客车上。 ? 特点:半轴外端通过花键与凸缘盘相连,凸缘 盘再与轮毂连接。 5、桥壳 ? 用来安装主减速器、差速器、半轴、轮毂等部 件的基础体。 ? 整体式桥壳 : 强度、刚度较大,便于主减速器的安装维 修。应用普遍。 ? 分段式驱动桥壳: 宜于铸造,加工简便,但装车后不便于驱 动桥的维修。 履带底盘驱动桥 思考题 1、传动系统的各零部件总成有何功用? 2、履带传动系统与轮式传动系统相比有何特点? 3、★-●△▪️▲□△▽液力机械传动系统有何优缺点? 4、解释变矩器的工作原理、特性参数和常用型式? 5、针对各种型式的传动系统说明其动力传递路线、解释十字轴万向节的运动特点? 7、差速器有何结构特点、性能特点? 8、工程机械用变速箱有哪些类型?各有何特点? 9、摩擦式离合器的工作原理、功用、结构特点? 10、说明普通机械变速器的型式、各档的传动路线和 齿轮与轴的连接方式? 再见!