【文章內(nèi)容簡介】 要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作中的運動速度和負載的變化規(guī)律，這是滿足主機規(guī)定的動作要求和承載能力所必需具備的，而確定主要參數(shù)是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。再就是擬訂液壓系統(tǒng)草圖，即從作用原理上和結(jié)構(gòu)組成上具體體現(xiàn)設(shè)計任務(wù)中提出的各項要求。它包含三項內(nèi)容：確定系統(tǒng)類型，選擇液壓回路和拼搭液壓系統(tǒng)。繼而選擇液壓元件包括液壓泵、閥類元件、油管及油箱等，最后要對液壓系統(tǒng)性能進行如下四方面驗算：回路壓力損失驗、發(fā)熱溫升驗算、沖擊消震驗算、動態(tài)性能驗算等。要設(shè)計出液壓式取力傳動系統(tǒng)，就得按以上流程逐步考慮計算。此方案的優(yōu)點是其傳動比較大并且轉(zhuǎn)速可調(diào)，又由于油管的傳輸動力，其布置可不受空間結(jié)構(gòu)限制，可靈活布置。但顯然其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復雜，涉及到液壓元件的結(jié)構(gòu)與工作原理、液壓回路及安裝、調(diào)試等多方面內(nèi)容，且成本較高。（2）方案二：純機械傳動系統(tǒng)此傳動系統(tǒng)主要包括傳動軸， 十字軸式剛性調(diào)節(jié)及彈性柱銷職軸節(jié)等，屬于傳統(tǒng)機械設(shè)計內(nèi)容，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，傳動效率高，可靠性強，大部分可采用標準件選配，維護性較好，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。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，首先應考慮以下幾方面的問題：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，應注意提高發(fā)動機的負荷率，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)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公司設(shè)計的標準取力器：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28520176。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。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)功率扭矩換算公式計算（）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，采用變速箱側(cè)取力。此時輸入轉(zhuǎn)速為1840 rpm根據(jù)功率扭矩換算公式計算（）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。此時輸入轉(zhuǎn)速為1450rpm根據(jù)功率扭矩換算公式計算（）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， Nm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/，最大瞬間扭矩300 Nm/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）。 Nm。m。2）水泵的需求：80QZB60/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。在標準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。 m3/h（80%流動效率） m3/h。，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：a）由于PT021/273PQ31BA取力器已不能適應現(xiàn)在的使用狀況所以應考慮更換為可適應連續(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/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)是靠零件的鉸鏈式連接傳遞動力的，可分成不等速萬向節(jié)（如十字軸式），準等速萬向節(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)計應滿足如下基本要求：1)保證所連接的兩軸相對位置在預計范圍內(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)傳動的運動學分析中看出。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，φ1和φ2。 φ1角與φ2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=φ1。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，應將投影面AA0轉(zhuǎn)過小角與BB0重合后求得。當OA轉(zhuǎn)到OC位置，∠COD即為所求的從動軸Ⅱ的實際轉(zhuǎn)角φ2，由圖61， b)可知：,由圖中可知 ∴ (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, tgφ1=tgφ2,輸入軸轉(zhuǎn)角與輸出軸轉(zhuǎn)角相等。若為其他值時，φ2與φ1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，φ2與φ1之差隨φ1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φ1為0176。、90176。、180176。、360176。時，φ1=φ2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。但從動軸的瞬時角速度是變化的，當從動軸每轉(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與輸出軸角速度的比值來表示。如果我們把Ⅰ、Ⅱ軸轉(zhuǎn)角中φ1和φ2對時間求導數(shù)，微分公式（41）可得：軸Ⅰ和軸Ⅱ的角速度為：,由此得：