【正文】 12 l im 22 590 472 M P a 410 328 M P aNFFFNFFFYSYS?????? ? ??? ? ? 1 1 1 1 . 2 5 4 3 5 6 5 . 1 2 . 6 5 1 . 5 90 . 8 5 ( 1 0 . 5 ) 0 . 8 5 4 8 6 ( 1 0 . 5 0 . 3 )tF F SRKF YYbm? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? P a F??? 222 1 2112 . 1 8 1 . 8 09 0 . 5 3 8 4 . 3 M P a [ ]2 . 6 5 1 . 5 9FSF F FFSYYYY? ? ??? ? ? ? ?? 滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。mm 各軸轉(zhuǎn)速 選擇提供給履帶行駛速度為 1m/s，此時(shí) 4 710611 0 0 060 41 ?? ?????? ?? dvn r/min 014?n ， 1228 ?????? naan r/min ???? inn A r/min 881 12 25 ??? na an r/min， 44025 ?? innB r/min。mm 各軸的轉(zhuǎn) 速 0258 0002 ??? inn A 電 r/min 12 018 ??? inn A r/min ? ? 2 8141 ????? naann r/min 由 ? ?aainnA ??? 212 11得 ?a ? ? 2 2 143181615 ??????? nannn r/min 此時(shí)變速箱輸出功率為 AAA MP ?? 由 33 1021060 ?????? ddnv AA ?? 可得 ?? rad/s 所以 5 2 4 35 ?????? ?AAA MP ? W 車輛繞一側(cè)履帶中心轉(zhuǎn)向時(shí) 轉(zhuǎn)矩分析 1122 222 1 ?? dBGLGfiaaM B ???????? ??? 帶入數(shù)據(jù)得 10BM ??N 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 第 4 章 動(dòng)力差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 各傳動(dòng)比的選擇 變速箱在履帶推土機(jī)工作時(shí)提供傳動(dòng)比選擇 8?i ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 2020?電n r/min 則 Anni 電? 即 25082020 ??An r/min 變速箱輸入端錐齒輪的傳動(dòng)比選擇 i 1? ，傳動(dòng)簡圖如圖 所示。 為方便計(jì)算，我們可以借鑒經(jīng)驗(yàn)公式： 4oGLM ?? 式中： ? ——轉(zhuǎn)向阻力矩系數(shù)； oL ——履帶接地長度。 RZDdxRdxRF iDLDLyi ii ??? ?? ???? )4(co s 22m in39。 由上式解得 ?? ?????????s i n)c o s (c o s)]c o s (c o s1[2c o s2?????? ZCZR s （ ） 由于 R 是 ? 的函數(shù)， R 的最小值 Rmin 對(duì)應(yīng)著一定的 ? 值，在此 ? 值時(shí)地面破壞，故側(cè)面推土阻力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向阻力矩為 iyiDiLoi DFx d xRdxxRM 39。通過對(duì)差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率的分析，充分了解差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能。 MA 的數(shù)值和方向也不同。 由于左右兩側(cè)輸入轉(zhuǎn)矩的差異、機(jī)械將不嚴(yán)格繞其自身中心回轉(zhuǎn)。 由公式 ()、 ()知行星排 Ⅱ 不參與傳動(dòng) 。此時(shí)行星排 Ⅰ 參與傳動(dòng)、動(dòng)力經(jīng)行星輪 7 傳遞給齒圈 6。 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 解此聯(lián)立方程組并整理得 BA Mia aMiaaM 21 11221 11 ???? （ ） BA Mia aMiaaM 21 112214 11 ???? （ ） BA MiMiaaM 212211 1 ??? （ ） ? ?14112 221 MMia aM A ??? （ ） ? ?14121 121 MMia aM B ??? （ ） ? ?141228 2 1 MMaaM ??? （ ） ? ?141224 2 1 MMaaM ??? （ ）外轉(zhuǎn)矩分析 01121141 ?????? MMiMiMM BA （ ） 式中 1111 MM ??? (行星排 Ⅲ 齒圈與殼體固定連接處的轉(zhuǎn)矩 ) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)各種工況分析 （ 1） 行駛動(dòng)力源單獨(dú)工作 當(dāng)變速箱輸入轉(zhuǎn)矩 M1，而轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)無轉(zhuǎn)矩輸入 (即 MB 0? )時(shí)、行走裝置直線行駛?？梢娨簤厚R達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向決定了推土機(jī)轉(zhuǎn)向的方向。 如果兩側(cè)地面阻力不同，則兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的負(fù)荷不同，通過行星排 I 可將動(dòng)力轉(zhuǎn)矩從一側(cè)轉(zhuǎn)換至需要?jiǎng)恿^多的另一側(cè)。差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用液壓馬達(dá)的功率輸入來增加一側(cè)履帶的速度，同時(shí)減小另一側(cè)履帶的速度，結(jié)果導(dǎo)致兩側(cè)履帶產(chǎn)生速度差，使推土機(jī)轉(zhuǎn)向。 本文主要工作 本文首先對(duì)動(dòng)力差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的工作原理進(jìn)行分析，了解該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的工作過程。若液壓馬達(dá)不工作，只有來自變速箱的功率流，車輛作直線行駛；若只有來自液壓馬達(dá)的功率流，車輛可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向半徑為零的原地轉(zhuǎn)向；若同時(shí)輸入兩路功率流，由于液壓馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)控制，因此車輛兩側(cè)履帶驅(qū)動(dòng)論轉(zhuǎn)速差可以有無窮多個(gè)，可得到無窮多個(gè)轉(zhuǎn)向半徑，既可實(shí)現(xiàn)無級(jí)轉(zhuǎn)向，駕駛員只要操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)液壓裝置，就可使車輛穩(wěn)定地沿一定的圓弧行使。研究開發(fā)性能優(yōu)良的機(jī)械 液壓連續(xù)無級(jí)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、優(yōu)化匹配該類轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)是目前車輛工程領(lǐng)域的重點(diǎn)課題。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)半徑范圍的無級(jí)變化。純液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)通過泵的正反兩向無級(jí)變量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)雙功率流傳動(dòng)轉(zhuǎn)向路 到匯流行星排間的無級(jí)變化的傳動(dòng)比，最終實(shí)現(xiàn)車輛向左右兩側(cè)的轉(zhuǎn)向半徑可連續(xù)無級(jí)變化。隨著機(jī)電液壓及人機(jī)工程技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)必將會(huì)在大功率拖拉機(jī)、推土機(jī)等工程車輛上遭到淘汰。 單功率轉(zhuǎn)向的缺點(diǎn)是明顯，車輛僅有 幾個(gè)固定的轉(zhuǎn)向半徑，按非規(guī)定的轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向時(shí)，要靠摩擦元件的滑磨來實(shí)現(xiàn)，難以得到穩(wěn)定準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向半徑；其次是在轉(zhuǎn)向過程中摩擦元件的劇烈滑磨會(huì)帶來發(fā)熱和磨損，使傳動(dòng)效率降低，特別是在較大功率的轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)下，會(huì)存在較大的功率損失，以致常需降速轉(zhuǎn)向；另外，劇烈的摩擦也使機(jī)構(gòu)容易損壞，導(dǎo)致工作可靠性差，壽命降低。因此這種差速器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)現(xiàn)在幾乎不再使用。 單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)一般構(gòu)造方法是在變速機(jī)構(gòu)后串聯(lián)某種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成履帶車輛轉(zhuǎn)向傳動(dòng)的最為簡單的方法。純液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)通過泵的正反兩向無級(jí)變量調(diào)節(jié) ,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力流經(jīng)雙功率流傳動(dòng)轉(zhuǎn)向路到匯流行星排間的無級(jí)變化的傳動(dòng)比 ,最終實(shí)現(xiàn)推土機(jī)向左右兩側(cè)的轉(zhuǎn)向半徑可連續(xù)無級(jí)變化。 20 車輛 繞一側(cè)履帶中心轉(zhuǎn)向 20 車輛直線行駛 19 第 4 章 動(dòng)力差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) Ⅰ Abstract 履帶式工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)普遍采用單功率流的轉(zhuǎn)向離合器和制動(dòng)器，兩者相配合，使兩側(cè)履帶以不同速度行駛，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 Automation Class： 077 Supervisor： Associate Professor Chen Shuhai Heilongjiang Institute of Technology 202006該機(jī)構(gòu)具有差速的同時(shí)，還具有差速鎖的效果，并具有降速增扭的功能，大大提高了履帶車輛行駛通過性和轉(zhuǎn)向性能。 1 履帶車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀 9 轉(zhuǎn)矩分析 30 行星排 Ⅱ 的設(shè)計(jì) 它將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率流在多檔變速箱的輸入軸上分流，一路流經(jīng)由液壓泵、液壓馬達(dá)組成的轉(zhuǎn)向調(diào)速系統(tǒng)；另一路流經(jīng)多檔變速箱，最后在行星排上合流，然后經(jīng)行星排中的某一部件傳到車輛的終傳動(dòng)軸上。因此對(duì)性能優(yōu)良的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究一直是車輛工程領(lǐng)域的重要課題。但由于其操縱性差、生產(chǎn)效率低、能耗較大 ,隨著履帶車輛功率的不斷增大，轉(zhuǎn)向離合器的應(yīng)用將會(huì)受到一定的限制。操作行星機(jī)構(gòu)上的制動(dòng)器可以改變兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力矩大小使車輛轉(zhuǎn)向。擋位越低，得到的轉(zhuǎn)向半徑越小；擋位越高，得到的轉(zhuǎn)向半徑越大。若液壓馬達(dá)不工作，只有來自中央傳動(dòng)的功率流，車輛作直線行駛；若只有來自液壓馬達(dá)的功率流，車輛可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向半徑為零的原地轉(zhuǎn)向；若同時(shí)輸入兩路功率流，由于液壓馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)控制 ，因此車輛兩側(cè)履帶驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速差可以有無窮盡多個(gè)，可得到無窮多個(gè)轉(zhuǎn)向半徑，既可實(shí)現(xiàn)無級(jí)轉(zhuǎn)向，駕駛員只要操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)液壓裝置，就可使車輛穩(wěn)定地沿一定的圓弧行使。 雙泵雙馬達(dá)方案 此方案是解決液壓元件功率不足最直接、最簡單的方案，其性能與純液壓轉(zhuǎn)向相同，但兩套液壓元件并聯(lián)使該機(jī)構(gòu)體積重量較大，效率仍較低。 機(jī)械液壓連續(xù)無級(jí)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 機(jī)械液壓連續(xù)無級(jí)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在簡單液壓機(jī)械分流傳動(dòng)原理的基礎(chǔ)上，采用不同的機(jī)械機(jī)構(gòu)參數(shù)組合，并與液壓元件配合的一種最新型的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 行星排Ⅰ 行星排Ⅱ 行星排Ⅲ 圖 12 動(dòng)力差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 卡特公司 D8N 推土機(jī)的動(dòng)力 差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)克服了離合器式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的上述缺點(diǎn) , 使推土機(jī)的轉(zhuǎn)向靈活性 、 可 控性得到明顯改善 , 大大提高了轉(zhuǎn)向效率和行走機(jī)構(gòu)的使用壽命 。該機(jī)構(gòu)利用多自由度的行星差速器把發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率分為液壓的和機(jī)械的兩股 ―功率流 ‖，利用液壓功率流的可控性，使這兩股功率流在重新匯合時(shí)可無級(jí)調(diào)節(jié)總的輸出轉(zhuǎn)速。本文以卡特彼勒 D8N 型履帶推土機(jī)為例，對(duì)差速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的組成 ,原理和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析做一介紹。 當(dāng)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的負(fù)荷不相同時(shí)，動(dòng)力經(jīng)行星輪 7 仍進(jìn)入兩個(gè)方向 (齒圈 6 和太陽輪16)，通過行星排 I 將轉(zhuǎn)矩從一側(cè)轉(zhuǎn)換至另一側(cè)，左、右端輸出軸轉(zhuǎn)矩不相等，但旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)速 保持相等。 根據(jù)行星傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性方程，建立運(yùn)動(dòng)特性方程組如下 ? ? 01 214118 ???? nanan （ ） ? ? 01 826216 ???? nanan （ ） ? ? 01 13311315 ???? nanan （ ） 式中： 1 8 1 6 1 5 8 4 1 2 6, , ,ABn n n n n n n n n n? ? ? ? ? ?， 1314 nn ? 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 解此聯(lián)立方程組并整理得 ? ?21121 11 aa nanan BA?? ??? （ ） ? ?? ?? ? )1(1 11213212114 aaa naanaan BA ??? ???? （ ） ? ?1322 28 1 nna an ??? （ ） ? ?1322 24 1 nna an ??? （ ） 當(dāng)變速箱輸入動(dòng)力至差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，而轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)無輸入動(dòng)力時(shí) , nB=0，此時(shí)若取 a 1= a 3，代入公式 ()、公式 ()，則有 n1=n14，可見只要將 Ⅰ 和 Ⅲ 行星排 參數(shù)設(shè)計(jì)相等，則可保證僅有變速箱輸入動(dòng)力時(shí)，機(jī)械直線行駛。 由機(jī)構(gòu)中