【文章內(nèi)容簡介】 強，大部分可采用標(biāo)準(zhǔn)件選配，維護性北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 較好，且成本低，但不足之處是其傳動比固定，其位置布置在尺寸和空間上有些限制。 （ 3）兩方案的比較 方案一技術(shù)先進，可實現(xiàn)較高的自動化程度，其傳動比可由控制液壓油流量和液壓來調(diào)節(jié)，這是方案一比方案二有顯著優(yōu)勢的地方，但若從經(jīng)濟性和維護可靠性方面看，方案二不及方案一。方案一設(shè)計成本及維護成本都較高，其傳動鏈環(huán)節(jié)較多，出現(xiàn)漏洞 的可能性（如密封不嚴(yán)出現(xiàn)漏油，在低溫或高溫環(huán)境下油壓不穩(wěn)等等）較大，而方案一設(shè)計簡單，且傳動效率高，其傳動鏈環(huán)節(jié)少，出現(xiàn)故障可以很快查出并更換損壞件，對于維護人員技術(shù)要求低，降低了管理運營成本。方案二也可通過改變發(fā)動機輸出功率和變速箱不檔位來實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的傳動比（轉(zhuǎn)速）的調(diào)節(jié)，部分地彌補了這方面的不足，而在可靠性，操作維護性及成本上方案一比方案二更有優(yōu)勢，而且中燕公司所采用大多是以方案二為主 的傳動系統(tǒng)，所以本設(shè)計確定選擇第二套取力傳動系統(tǒng)方案。 分析 經(jīng)取力裝置獲取的動力，即它所輸出的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩一定要與用該動力驅(qū)動的齒輪泵、柱塞泵、水泵等專用裝置的使用特性相匹配。因此在進行取力裝置的設(shè)計計算時，首先應(yīng)考慮以下幾方面的問題： 北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 ①大多數(shù)采用二類底盤的專用汽車，經(jīng)取力器驅(qū)動的專用裝置所需的功率較小，與底盤發(fā)動機的正常工作狀態(tài)很不匹配，造成油耗高、效率低。因此對于動力輸出功率小，工作時間較長的專用汽車，要合理地選擇動力裝置的傳動比，以滿足專用裝置額定工作轉(zhuǎn)速的要求。同時，應(yīng)注意提高發(fā)動機的負(fù)荷率，降低發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機盡可能地工作在最傳狀態(tài)。避免發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷的狀態(tài)下工作。 ②根據(jù)所需功率的大小和轉(zhuǎn)速要求，以及整車的布置，確定采用何種取力方式。 ③確定傳動系動力輸出，端輸出軸頭或輸出法蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸。 ④確定取力裝置操縱桿的位置和操縱機構(gòu)的形式。 ⑤取力裝置的潤滑方式和安裝位置。 取力器由專門廠家提供，可根據(jù)需要進行選型，一般來說選取力器要考慮一下幾方面： 首先是取力形式，有變速器取力，發(fā)動機取力，離合器取力、分動器取力等等。再選擇取力器的型號。這需要知道取力器轉(zhuǎn)速（即與發(fā)動機轉(zhuǎn)速 nmot 對應(yīng)的取力器轉(zhuǎn)速 nNA）、取力器旋向、取力器功率、取力器扭矩，輸出端型式及尺寸（包括花鍵軸、花鍵套、法蘭盤直徑等）、使用條件（分駐車使用、行車使用及二者兼有等）、工況（包括連續(xù)運轉(zhuǎn)、短時運轉(zhuǎn)及間隔運轉(zhuǎn)等）以及使用汽車底盤型號等。 以下是調(diào)研時中燕公司提供的技術(shù)資料，與他們設(shè)計生產(chǎn)北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 23 的高壓沖洗車上選取的取力器相關(guān)的。 中燕公司直接選用的是東風(fēng)公司設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)取力器： 底盤型號 EQ1141G7DJ 系列 取力器型號 4205N31020 變速器總成生產(chǎn)廠家 大同齒輪廠 速比 輸出旋轉(zhuǎn)方向 與發(fā)動機相反 最大輸出功率（ KW） 操縱方式 遠距離電控氣操縱 在整車上的輸出方式 法蘭 其中 EQ1141G7DJ 系列汽車底盤變速器取力齒輪參數(shù)如下： 齒數(shù) 法向模數(shù) 壓力角 螺旋角 徑向變徑系數(shù) 螺旋方向 齒寬 28 5 20176。 0176。 右旋 25 （ 1） 水泵的演進 1）最初時代：底盤為 EQ140KS100，發(fā)動機為 EQ6100 最大功率為 99kw/3000rpm，水泵為臨沂消防器材廠 BS24 中置泵，主軸額定轉(zhuǎn)速 3240rpm 功率 。 BS24 采用變速箱上取力水泵自 身也沒有變速箱，主軸額定轉(zhuǎn)速既為輸入轉(zhuǎn)速。根據(jù)北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 24 功率扭矩?fù)Q算公式計算（ nNM ?? 9549 ）此時的輸入扭矩為 m。 2）自制泵時代：底盤為 EQ1092F，發(fā)動機仍為 EQ6100 最大功率為 99kw/3000rpm，水泵為自制泵，主軸額定轉(zhuǎn)速3680rpm 功率 ，采用變速箱側(cè)取力，水泵自身設(shè)有變速箱速比 主軸額定轉(zhuǎn)速為輸入轉(zhuǎn)速的 2 倍。此時輸入轉(zhuǎn)速為1840 rpm 根據(jù)功率扭矩?fù)Q算公式計算（ nNM ?? 9549 ）輸入扭矩為 m 在這一系統(tǒng)中開始使用湖北齒輪廠的PT021/273PQ3 系列的取力器。 3）威龍泵時代： 99 年使用杭州威龍水泵廠的 80QZB60/62水泵代替自制泵 . 80QZB60/62 水泵主軸額定轉(zhuǎn)速 2900rpm 功率16kw，采用變速箱側(cè)取力，水泵自身設(shè)有變速箱速比 主軸額定轉(zhuǎn)速為輸入轉(zhuǎn)速的 2 倍。此時輸入轉(zhuǎn)速為 1450rpm根據(jù)功率扭矩?fù)Q算公式計算（ nNM ?? 9549 ）輸入扭矩為 m 在這一系統(tǒng)中仍然使用湖北齒輪廠的 PT021/273PQ3 系列的取力器。底盤為 EQ1092FJ，發(fā)動機仍為 EQ6100 最大功率為99kw/3000rpm。 4）加大時代：開始時間不祥到目前為止均為此配置，以杭州威龍水泵廠的 80QZB60/90 水泵代替 80QZB60/62，水泵的結(jié)構(gòu)形式均相同但功率有 16kw 加大為 由此帶來輸入扭矩加大到 148 N m系統(tǒng)中其他環(huán)節(jié)皆未發(fā)生改變。 （ 2）取力器破壞分析與改進 北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 25 1）明確 PT021/273PQ3 系列的取力器可以提供的最大功率和扭矩：通過向湖北齒輪廠咨詢 PT021/273PQ31BA 取力器的總速比為 適用工況為間斷工況，最 大瞬間扭矩 300 N m/1000 rpm 最大輸出功率 30kw，可承載的扭矩隨轉(zhuǎn)速提高而降低（因為最大輸出功率不變）。最大輸出情況指在發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速 3000rpm 時推算輸出軸轉(zhuǎn)速 2570rpm 可承載扭矩為 N m。標(biāo)準(zhǔn)情況在發(fā)動機轉(zhuǎn)速 1692rpm 時推算輸出軸轉(zhuǎn)速 1450rpm可承載扭矩為 m。 2）水泵的需求： 80QZB60/90 水泵流量 60m3揚程 90m功率 輸入轉(zhuǎn)速為 1450rpm輸入扭矩為 148N m使用過程中隨著輸入轉(zhuǎn)速的提高所需要的扭矩和功率也隨之提高。在標(biāo)準(zhǔn) 狀況下可以滿足取力器匹配要求。 3）實際使用狀況：在實際使用中水泵是處于超載使用狀況。從海淀環(huán)衛(wèi)隊了解到在使用過程中平均每車灑水時間為 15分鐘總出水量 9 噸左右，折合流量 36 m3/h。灑水車單噴頭設(shè)計流量 m3/h（ 80%流動效率）雙噴頭同時工作出水量 m3/h。由此可以看出實際出水量為設(shè)計出水量的 倍，要達到這個效果必須提高水泵輸入轉(zhuǎn)速以提高水路系統(tǒng)壓力來達到增大流量的使用效果從而導(dǎo)致了傳動系統(tǒng)超載使用。 4）結(jié)論：取力器的損壞是由于超功率的向水泵傳動引起取力器主動軸造成的。具體過程 是軸承超載首先損壞，造成齒輪無法定位發(fā)生移動進而齒輪定位被破壞齒頂部在旋轉(zhuǎn)中被擊碎。 5） 改進對策： 北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 26 a）由于 PT021/273PQ31BA 取力器已不能適應(yīng)現(xiàn)在的使用狀況所以應(yīng)考慮更換為可適應(yīng)連續(xù)工況的前夾鉗飛輪取力器。但有可能使水泵安裝位置發(fā)生變化，如此要重新設(shè)計水路。 b ）改用 80QZB60/62 水 泵 ， 此 水 泵 的 消 耗 功 率 比80QZB60/90 水泵少 扭矩要求少 43N m。通過消減載荷來緩解軸承的受力情況以延長壽命。但在高速運轉(zhuǎn)時能否安全杜絕損壞尚不能絕對保證。 第四章 萬向節(jié)傳動裝置分析與 計算 萬向節(jié)傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成，有時還加裝中間支承。它主要用來在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋傳運動。萬向節(jié)傳動在汽車上應(yīng)用比較廣泛。在發(fā)動機前置后輪或全輪驅(qū)動的汽車上，由于彈性懸架的變形，變速器或分動器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸的軸線相對位置經(jīng)常變化，所以普遍采用十字軸萬向傳動軸。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，內(nèi)外半軸之間的夾角隨行駛需要而變，這時多采用等速萬向傳動軸。當(dāng)后驅(qū)動橋為獨立懸架時，也必須采用萬向節(jié)傳動。 萬向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性，可分為剛性萬向節(jié)和撓性 萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)是靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞動力的，可分成不等速萬向節(jié)（如十字軸式），準(zhǔn)等速萬向節(jié)（如雙聯(lián)式，凸塊式，三銷軸式等）和等速萬向向節(jié)（如球叉式、球籠式北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 27 等）。撓性萬向節(jié)是靠彈性零件傳遞動力的，具有緩沖減振作用。 不等速萬向節(jié)是指萬向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時，輸出軸和輸入軸之間 以 變化的瞬時角速度比傳遞運動，但平均角速度比為 1 的萬向節(jié)。準(zhǔn)等速萬向節(jié)是指在設(shè)計角下工作時以等于 1的瞬時角速度比傳遞運動，而在其它角度下工作進瞬時角速度比近似等于 1 的萬向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于 1 的瞬時角速度比傳遞運動的萬向節(jié)，稱之為等速萬向節(jié)。 萬向節(jié)傳動設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求： 1)保證所連接的兩軸相對位置在預(yù)計范圍內(nèi)變動時， 能可靠地傳遞動力。 2)保證所連接兩軸盡可能等速運轉(zhuǎn)。由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)。 3)傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。 本設(shè) 計中選取的是不等速十字軸萬向節(jié)傳動方式，如下將重點分析計算。 ： 當(dāng)被連接的兩根軸不在同一直線上而采用一個十字軸萬向節(jié)傳動時，從動軸旋轉(zhuǎn)的角速度是不均勻的。這可從下面簡單十字軸萬向節(jié)傳動的運動學(xué)分析中看出。 北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 28 如圖 41 所示，設(shè)萬向節(jié)傳動的輸入軸Ⅰ（主動軸）與十字軸的 BB0 軸連接，輸出軸Ⅱ（從動軸）與十字軸的 AA0 軸連接。當(dāng)Ⅰ、Ⅱ軸旋轉(zhuǎn)時，與萬向節(jié)叉相連的 BB0 軸與 AA0 軸的軌跡都應(yīng)是圓平面，而其間夾角為 ? 。設(shè)主動 軸萬向節(jié)叉 B 點轉(zhuǎn)至 B1時，從動軸萬向節(jié)叉 A點轉(zhuǎn)至 A1點，它們轉(zhuǎn)過的角度分別為，φ 1和φ 2。 φ 1角與φ 2角是不相等的，它們之間保持一定的三角函數(shù)關(guān)系，這一關(guān)系可以用把兩個萬向節(jié)叉的運動軌跡投影到同平面上的方法找出。 圖 41 剛性十字軸萬向節(jié)運動原理圖 如果正對著輸入軸看， BB0 的旋轉(zhuǎn)軌跡是個圓， AA0 軌跡在此圓平面上的投影是個橢圓（圖 61， b），由于 OA 與 OB 是十字軸的兩臂，始終互相垂直，按投影原理，它們在同一平面內(nèi)的投影也始終互相垂直，因此 ∠ A1OB1 為 90176。直角，而 ∠ AOA1=∠BOB1=φ 1。但 是作為從動的萬向節(jié)叉由 A 轉(zhuǎn)至 A1 時，實際轉(zhuǎn)過的角度，應(yīng)將投影面 AA0轉(zhuǎn)過小角與 BB0重合后求得。 北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 29 當(dāng) OA 轉(zhuǎn)到 OC 位置， ∠ COD 即為所求的從動軸 Ⅱ的實際轉(zhuǎn)角φ 2，由圖 61， b)可知： ODDAtg 11 ?? , ODCDtg ?2? , ODDAtgtg 121 ?? ?? 由圖中可知 ?cos1 ?CDDA ∴ ??? cos21 ?? tgtg (41) 這就是用簡單十字軸萬向節(jié)傳動的輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)角隨兩軸夾角而變化的關(guān)系式。從上式（ 41）可看出，當(dāng)兩軸夾角? =0176。、 180176。、 360176。時，即輸入軸Ⅰ與輸出軸Ⅱ在同一直線上時， cos? =1, tgφ 1=tgφ 2,輸入軸轉(zhuǎn)角與輸出軸轉(zhuǎn)角相等。若? 為其他值時，φ 2 與φ 1 不相等，因而如果輸入軸等速旋轉(zhuǎn)，輸出軸的角速度將一時快一 時慢。圖 42 表示在不同 ? 時，φ 2 與φ 1之差隨φ 1的變化關(guān)系。 圖 42 剛性十字軸萬向節(jié)所連兩軸旋轉(zhuǎn)角之差變化曲線 從圖 42 中可看出，當(dāng)φ 1 為 0176。、 90176。、 180176。、 360176。時，φ 1=φ 2這表明軸Ⅰ轉(zhuǎn)過 90176。，軸Ⅱ轉(zhuǎn)過 90176。；軸Ⅰ轉(zhuǎn)過一周，軸Ⅱ也轉(zhuǎn)過一周，所以Ⅰ、Ⅱ軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的。 北京機械工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 30 但從動軸的瞬時角速度是變化的，當(dāng)從動軸每轉(zhuǎn)一圈時，有兩個加速時期與兩個減速時期，且從動軸的這一不等速運動的程度，隨 ? 角的加大而加 大。從動軸的不等速運動，將導(dǎo)致傳動系的振動與噪聲，甚至引起傳動系的損壞。 從動軸不等速旋轉(zhuǎn)的不均勻程度，還可用輸入軸角速度 1w與輸出軸角速度 2w 的比值來表示。如果我們把Ⅰ、Ⅱ軸轉(zhuǎn)角中φ 1和φ 2對時間求導(dǎo)數(shù)，微分公式（ 41）可得： dtddtd 222112 c osc osc os 1 ????? ??? 軸Ⅰ和軸Ⅱ的角速度為： dtdw 11 ?? , dtdw 22 ?? 由此得： 222112 c o sc o sc o s1 ww ??? ??? ??? c os1c osc os 12 2212 ??ww （ 42） 從公式 ??? cos21 ?? tgtg 得 ??? cos12 tgtg ?