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1、第四章 工程机械常用基本机构与装置,（基本机构与原理介绍）,重点：1. 钢丝绳滑轮组机构 2. 钢丝绳卷筒机构 3. 制动器 4. 液力变矩器 5. 驱动桥,（理解基础上的记忆）,4.1 钢丝绳滑轮组机构,组成：钢丝绳、滑轮、吊钩。,目的：改变提升重物的力或速度。,分类：,构造形式：单联或双联。 工作原理：省力或增速。,单联或双联,增速,4.2 钢丝绳滑轮组机构特性,4.2.1 滑轮组的倍率,滑轮组的倍率：悬挂重物的钢丝绳分支数与引 入卷筒的钢丝绳分支数的比值。,分支数: Z,倍率: ,对于单联滑轮: = Z,对于双联滑轮: = Z2,4.2.2 滑轮组的效率,计算过程：,考虑每一个滑轮的效率
2、,对于滑动轴承 ，对于滚动轴承,。,4.2.1 滑轮组的机构特性,（1）输入输出作用力特性,（2）输入输出运动特性,（3）输入输出功率特性,4.2 钢丝绳滑轮组机构设计要点,4.2.1 滑轮,（1）动滑轮、定滑轮、铸造滑轮、焊接滑轮。,（2）承载不大的实体滑轮 D350，材料Q235或HT150。,（3）承载较大的滑轮（铸造带筋或带轮辐）350D800， 材料球铁或铸钢QT42或ZG230。,（4）大型滑轮 D800，型钢焊接结构。,（5）承载不大，滑轮直接安装在心轴上；受力较大，低速， 滑动轴承；承载大，高速，滚动轴承。,（6）滑轮公称直径的设计 Dhd。,4.2.2 钢丝绳,（1）钢丝绳设
3、计计算的两种静力计算方法,1）最大工作静拉力确定钢丝绳直径,2）安全系数选择直径（破断拉力）,（2）失效方式,金属反复弯曲与挤压的疲劳破坏,4.3 钢丝绳卷筒机构,4.3.1 输入输出特性,卷筒的输入参数：Mi，Pi，ni,卷筒的输出参数：F0，P0，v0,求：系统输入与输出 参数之间的关系。,解：,假设卷筒计算直径为Dj，效率为D，则有,由机械效率的定义推导得到：,4.3.2 钢丝绳卷筒机构的设计计算,几何尺寸设计：,L0为车螺旋槽部分长度。,实际卷筒有单联和多联之分，双联卷筒 一般为单层卷绕，单联卷筒有单层和多 层卷绕之分。,卷筒长度分析：,卷绕钢丝绳长度（绕绳量l）的计算：,解：设m层卷
4、绕，每层为n圈，则有,卷筒的强度计算：,当 L03D 时，忽略弯曲和扭转应力,钢，塑性材料,铸铁，脆性材料,当 L03D 时，考虑弯曲和扭转应力， 属于弯扭组合变形。,钢，塑性材料,铸铁，脆性材料,钢丝绳允许偏角：,推荐在4060之间，实际选用不大于50,单层有槽卷筒，绳偏离槽两端的角度不大于 3.50；无槽卷筒和多层卷筒，偏离卷筒轴垂 直平面的角度不大于20。,当卷筒长度确定，导向轮与卷筒距离要满足 要求。（对于光面卷筒 20）,4.4 三角形机构,几何关系：,4.5 制动器,分类：,1.机械式制动器。 2.电磁式制动器。 3.液体式制动器。,1、带制动器 (band brake) 2、块制
5、动器 (block brake) 3、鼓式制动器(drum brake) 4、圆盘制动器 (plate brake) 5、碟式制动器(disk brake),4.5.1 带式制动器,原理：制动带压紧制动轮产生摩擦力来实现制动。,R,4.5.2 块式制动器,4.5.3 鼓式制动器（汽车制动器）,4.5.3 盘式制动器（汽车制动器）,4.6 制动器在汽车工程中的应用,功用: 使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车; 在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速; 使汽车可靠地停在原地或坡道上。,行车制动装置 驻车制动装置 应急制动装置 辅助制动装置,制动系应满足如下要求： 1）足够的制动能力。 2）工作可靠
6、。 3）不应当丧失操纵性和方向稳定性。 4）防止水和污泥进入制动器工作表面。 5）热稳定性良好。 6）操纵轻便，并具有良好的随动性。 7）噪声尽可能小。 8）作用滞后性应尽可能短。 9）摩擦衬片（块）应有足够的使用寿命。 10）调整间隙工作容易。 11）报警装置。,制动器的结构方案分析,分领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向增力式、双向增力式等几种,（1）鼓式制动器,鼓式 盘式 带式-中央制动器,磨擦副结构,摩擦式 液力式 -缓速器 电磁式,主要区别： 蹄片固定支点的数量和位置不同; 张开装置的形式与数量不同; 制动时两块蹄片之间有无相互作用。,制动器效能:制动器在单位输入压力或力
7、的作用下所输出的力或力矩。 制动器效能因数:在制动鼓或制动盘的作用半径R上所得到摩擦力（M/R）与输入力F0之比，,制动器效能的稳定性: 效能因数K对摩擦因数f的敏感性（dK/df）。,1）领从蹄式,每块蹄片都有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的同一端。,凸轮或楔块式,张开装置:,活塞轮缸（液压驱动）,平衡凸块式,楔块式,平衡式,非平衡式,制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游 ;两蹄衬片磨损不均匀，寿命不同。,2）双领蹄式,两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不同端。,每块蹄片有各自独立的张开装置，且位于与固定支点相对应的一方。,制动器的制动效能相当高; 倒车制
8、动时，制动效能明显下降; 两蹄片磨损均匀，寿命相同; 结构略显复杂。,3）双向双领蹄式,两蹄片浮动，始终为领蹄。,制动效能相当高，而且不变，磨损均匀，寿命相同。,4）双从蹄式,两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不同端。,制动器效能稳定性最好，但制动器效能最低。,5）单向增力式,两蹄片只有一个固定支点，两蹄下端经推杆相互连接成一体,制动器效能很高，制动器效能稳定性相当差,6）双向增力式,制动器效能很高，制动器效能稳定性比较差,两蹄片端部各有一个制动时不同时使用的共用支点，支点下方有张开装置，两蹄片下方经推杆连接成一体,（2）盘式制动器,钳盘式(点盘式制动器 ),全盘式(离合器式
9、制动器 ),固定钳式,滑动钳式,摆动钳式,浮动钳式,盘式制动器有如下优点：,热稳定性好；水稳定性好；制动力矩与汽车运动方向无关；易于构成双回路制动系；尺寸小、质量小、散热良好；衬块磨损均匀；更换衬块容易；缩短了制动协调时间；易于实现间隙自动调整。,制动器主要参数的确定,（1）鼓式制动器主要参数的确定,1）制动鼓内径D,轿车：D/Dr=0.640.74 货车：D/Dr=0.700.83,ZBT24 005-89制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸 系列,2）摩擦衬片宽度b和包角,包角一般不宜大于120。,制动衬片宽度尺寸系列见ZB T24 005-89。,3）摩擦衬片起始角0,4）制动器中心到张开力
10、F0作用线的距离e,使距离e尽可能大, 初步设计时可暂定e=0.8R左右。,5）制动蹄支承点位置坐标a和c,使a尽可能大而c尽可能小。初步设计时，也可暂定a=0.8R左右。,(2) 盘式制动器主要参数的确定,1) 制动盘直径D 通常选择为轮辋直径70%79% 2) 制动盘厚度h 实心制动盘厚度可取为1020mm; 通风式制动盘厚度取为2050mm; 采用较多的是2030mm 3) 摩擦衬块外半径R2与内半径R1 外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5 4) 制动衬块面积A 1.63.5kg/cm2,制动器的设计与计算,一、鼓式制动器的设计计算,对于紧蹄的径向变形1和压力p1为：,两个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律:,1.压力沿衬片长度方向的分布规律,一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律：,表面的径向变形和压力为：,新蹄片压力沿摩擦衬片长度的分布符合正弦曲线规律,2.计算蹄片上的制动力矩,法向力,制动力矩,对于紧蹄,对于松蹄,液力驱动,自锁条件,领蹄表面的最大压力,不会自锁,凸轮驱动,二、盘式制动器的设计计算,单侧制动块加于制动盘的制动力矩,单侧衬块加于制动盘的总摩擦力,有效半径,m值一般不应小于0.65。,平面度允差为0.012mm，表面粗糙度为Ra 0.71.3m，两摩擦表面的平行度不应大于0.05mm，制动盘的端面圆跳动不应大于0.03mm。,
