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1、工程机械底盘 第1节工程机械底盘的基本构造 略 第2节传动系统的功用及组成第3节主离合器第4节机械变速器第5节液力机械变速系统第6节驱动桥第7节车架与行驶系统 第1节工程机械底盘的基本构造 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 传动系行走系转向系制动系 第1节工程机械底盘的基本构造 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 根据动力传递形式分为机械式 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
2、械式传动系统 在挖掘机上采用全液压式传动系统较多 为什么 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 但尚未全面推广应用 450kw 第1节工程机械底盘的基本构造 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 第1节工程机械底盘的基本构造 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
3、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 第1节工程机械底盘的基本构造 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 紧急 制动装置以及辅助制动装置 轨行式工程机械的制动装置与机车车辆的制动装置类似 第2节传动系统功用及组成 传动系统的功用动力装置和驱动轮之间的所有传动部件总称为传动系统 工程机械为什么需要传
4、动系统 由于柴油机或汽油机的输出特性具有转矩小 转速高和转矩 转速变化范围小的特点 这与工程机械运行或作业时所需的大转矩 低速度以及转矩 速度变化范围大之间存在矛盾 所以不能把柴油机或汽油机与驱动轮直接相连接 传动系统的功用 将发动机的动力按需要适当降低转速 增加转矩后传到驱动轮上 使之适应工程机械运行或作业的需要 此外 传动系统还具有切断动力的功能 以满足发动机不能有载起动和换档的要求 第2节传动系统功用及组成 机械式传动系统的组成 轮式工程机械传动系统简图1 主离合器 2 变速器 3 万向节 4 驱动桥 5 差速器 6 半轴 7 主传动器 8 传动轴 第2节传动系统功用及组成 机械式传动系
5、统的组成主离合器 位于发动机和变速器之间 由驾驶员操纵 可根据机械运行作业的实际需要切断或接通传递给变速器总成的动力 以满足机器起步 换档以及不熄火停车的需要 变速器 可以改变机器的行驶速度 或改变方向 万向传动装置 变速器动力输出轴与其他装置的动力输入轴不共线 而且其相对位置在行驶过程中也是变化的 万向传动装置可以满足这个场合的需要 主传动器由一对或两对齿轮组成 除了进一步降低转速 增大扭矩外 还将动力方向改变90度 传递给差速器 差速器 连接两个半轴 实现左右轮不等速滚动 主传动器 差速器和半轴装在同一壳体内 形成一个整体 称为驱动桥 第2节传动系统功用及组成 传动系统的组成机械式传动系统
6、的组成 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 第2节传动系统功用及组成 液力机械式传动系统液力机械式传动系统愈来愈广泛地用在工程机械上 目前 国产ZL系列装载机全部采用液力机械式传动系统 液力机械式传动系统与机械式传动系统相比 主要有以下几个优点 能自动适应外阻力的变化 使机械能在一定范围内无级调节输出轴的转矩和转速 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 液体工作介质能吸收来自内燃机以及外部的冲击和
7、振动 从而提高了机械的寿命 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 第2节传动系统功用及组成 液力机械式传动系统的组成 ZL50装载机传动系统简图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 第2节传动系统功用及组成 全液压式传动系统全液压传动具有结构简单 布置方便 操纵轻便 工作效率高 容易改型换代等优点 近年来 在公路工程机械上应用广泛 例如 具有全液压式传动系统的挖掘机 目前已基本取代了机械式传动系统的挖掘机 第2节传动系统功用及组成 全液压式传动系统的组成
8、 全液压式传动系示意图1 辅助齿轮泵 2 双向变量柱塞泵 3 齿轮箱 4 行走轮 5 减速器 6 柱塞式液压马达 7 齿轮式液压泵 8 分动箱 9 柴油机 第3节主离合器 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两种 主离合器安装在发动机和变速器之间的飞轮壳内 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 按主 从动元件接合情况的不同 可分为凸爪式 齿轮式 摩擦式和液力式四种 第3节主离合器 凸爪离合器又称牙嵌式离合器 大多用于转速不高且不经常进行离合动作之处 常用于分离合器 细节 主从动轴的结构可否互换 第3节主离合
9、器 齿轮式离合器带内齿的齿轮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 第3节主离合器 摩擦式离合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 摩擦式离合器通过传动件的摩擦力来连接两轴 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 因此 在传动中使用较广泛 在工程机械上使用较普遍的摩擦
10、离合器有单片式和多片式两种 第3节主离合器 1 单片式摩擦离合器单片式摩擦离合器多用作主离合器 它是连接于发动机的第一道传动装置 单片式摩擦离合器工作原理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 第3节主离合器 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 故传递的扭矩较大 多片式摩擦离合器原理与单片式摩擦离合器相同 传递扭矩的大小与摩擦片的数量成正比 但摩擦片数量过多将不利于离合器的彻底分类 多片式摩擦离合器1 主动盘 7 主动鼓 8 从动鼓 9 从动盘 10 松放圈 11 接盘 12 短
11、半轴 13 分离轴承 15 销子 16 压盘 第4节机械变速器 变速器的作用及工作原理主要作用 改变机械的牵引力和行驶速度 以适应外界负荷变化 在发动机旋转方向不变的情况下 使机械前进或后退行驶 在发动机不熄火时 使发动机和传动系保持分离 机械变速器是利用齿轮传动进行工作的 齿轮传动的传动比为 式中 n1 n2 主 从动齿轮的转速 z1 z2 主 从动齿轮的齿数 第4节机械变速器 为了增加齿轮传动的传动化 通常采用多级齿轮传动 其总传动比等于各从动齿轮齿数的连乘积和各主动齿轮齿数的连乘积之比 如图所示的两级齿轮传动中 其总传动比为 第4节机械变速器 动力换档变速器 通过相应换档离合器分别将不同
12、档位的齿轮和轴连接 从而实现换档 一般靠液压操纵 换档动力由发动机提供 所以称为动力换档 优点 切断动力时间短 换档快 操纵轻便 并且可以带负荷不停车换档 从而提高生产率 缺点 结构复杂 传动效率低 但是其优点非常适合工程机械换档频繁的复杂工况 第4节机械变速器 动力换档变速器 定轴式动力换档变速器 离合器3 4都处于分离状态 空档 离合器3闭合 齿轮2和齿轮10配合输出动力 同时带动齿轮5 6 7 8空转 离合器4闭合 切换至另一档位 第4节机械变速器 行星式动力换档变速器 第4节机械变速器 第5节液力机械变速系统 液力传动原理 液力传动实际上是一个离心泵 涡轮机系统 离心泵 将发动机的机械
13、能转化为液体的动能 涡轮机 将液体的动能转会为涡轮轴的机械能 第5节液力机械变速系统 优点 非机械连接 允许有转速差 输出转速和扭矩范围广 发动机不易熄火 变速器结构简化 吸收和减少振动及冲击 故起停平稳 工作舒适 随着外界负荷的变化 可以自动调节其扭矩 目前使用较多的液力传动元件有液力偶合器和液力变矩器两种 第5节液力机械变速系统 液力偶合器 由固定在主动轴上的泵轮3 主动轮 和固定在从动轴上的涡轮2 从动轮 两大部分组成 两轮成碗状 其径向排列有许多叶片 两轮面对面地连接安装 并有3 4mm的间隙 环形空腔 循环圆 液力偶合器及其装配图 a 外貌图 b 原理图1 主动轴 2 涡轮 3 泵轮
14、 4 从动轴 5 接盘 第5节液力机械变速系统 工作原理工作液既绕泵轮轴做圆周运动 同时又在离心力的作用下从叶片的内缘向外缘流动 外缘压力高于内缘 压力差取决于泵轮的半径和转速 泵轮转速大于涡轮转速时 液体的流向 流动路线是个螺旋线 环流运动 传递动能 只能用来传递扭矩 不能改变扭矩的大小 故目前工程机械的传动系中应用很少 第5节液力机械变速系统 液力变矩器 三个轮的内腔共同构成一个液体循环路线 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 液力变矩器输出的扭矩与
15、输入的扭矩之比称为变矩系数 通常用 K 来表示 液力变矩器简图1 泵轮 2 涡轮 3 导向轮 第6节驱动桥 轮胎式万向传动装置 万向节 传动轴主传动器差速器履带式转向离合器制动器及其操纵机构终传动 第6节驱动桥 轮胎式 一 万向传动装置1 作用及组成变速器都被固定在车架上 主传动器的后桥是通过钢板弹簧与车架连接的 万向节传动装置的作用1 变速器 2 万向传动装置 3 驱动桥 4 后悬架 5 车架 变速器的第二轴1与主传动器主动轴2不在同一轴线上 而有一定的交角 由于钢板弹簧的弹性变形 这个交角及变速器与主传动器之间的距离还要经常变化 如果变速器与主传动器之间用一根整体轴刚性的连接 显然是不行的
16、 因此 必须采用万向传动装置 第6节驱动桥 轮胎式 2 万向传动装置构造及工作原理万向传动装置是由万向节和可伸缩的传动轴组成 前者解决角度变化的问题 后者解决轴距变化的问题 普通万向节示意图1 主动轴 2 4 万向节叉 3 十字轴 5 从动轴 十字轴刚性万向节结构图 15 20度 第6节驱动桥 轮胎式 1 万向节一个万向节传动中 当主动叉等速度旋转时 从动叉是不等速的 角速度周期性变化 引起扭转振动 第6节驱动桥 轮胎式 为了达到等速传动的目的 可采用两个万向节串联安装的方法 在两个万向节2和3之间用传动轴将其连接 理论和实践证明 只要传动轴两端的万向节叉位于同一个平面 并且主动轴和从动轴与传动轴的夹角相等 那么就可以使从动轴和主动轴的角速度相等 双向万向节等速传动布置图1 3 主动叉 2 4 从动叉 第6节驱动桥 轮胎式 2 传动轴转速相当高的长轴 一般制成空心 钢板卷制焊接 动平衡 贴焊平衡片 平衡精度 离心力 最简单的传动轴 由一根可伸缩传动轴和两个万向节组成 直接选用汽车传动轴 贵阳WL 60型挖掘机 解放CA141型汽车的传动轴总成 第6节驱动桥 轮胎式 2 传动轴计算 强度
