【正文】 and existing building ponents only once during a given operation. This is different from current spatial conflict detection approaches in which the course of motion is subdivided into time steps and spatial conflicts between actual pieces of equipment and building ponents are identified at each time step.Generation of equipment workspace requirements involves (1) breaking down a piece of equipment into its parts according to the kinematics of the equipment and defining a sequence of geometric transformations of a piece of equipment, (2) creating workspace polyhedrons of each part and materials attached to a piece of equipment, and (3) aggregating the workspaces in a hierarchical spatial data structure based on geometric transformation for faster spatial conflict detection.Based on an implementation of the approach, the equipment workspaces generated can be used to identify spatial conflicts ac。以ZL50 裝載機液力變矩器為例，分析討論了裝載機的實用調(diào)速特性、發(fā)動機與液力變矩器共同工作的輸入、輸出特性，并對實際匹配曲線進(jìn)行了分析討論，得出匹配合理的結(jié)論；針對實際需要，設(shè)計了動力換擋變速器，詳細(xì)討論了新的動力換擋變速器的傳動方案圖及擋位、速比、齒輪模數(shù)等主要參數(shù)的選擇和確定過程。(7)原傳動系一擋最大牽引力為 146kN；新傳動系一擋最大牽引力為 kN；(8)原液力變速器為機械換擋；新液力變速器為電液操縱動力換擋，減輕了操縱強度。(5)原傳動系變速器為前二后一三擋行星傳動變速器；新傳動系屬變速器前四后四八擋定軸式動力換擋變速器。(3)原傳動系變矩器零速變矩比K0 =；新傳動系變矩器零速變矩比K0 =。新老傳動系的主要不同點如下：(1)原傳動系屬液力—機械串聯(lián)的復(fù)合傳動；新傳動系屬純液力傳動。由于采用了單級、單向向心渦輪變矩器，最高效率高于其他形式的變矩器，實測最高效率值為 ，且高效工作區(qū)較寬；最大的特點是零件易于加工制造。但由于液力變矩器采用了雙渦輪，功率損失大，造成有效牽引功率、效率較低，高效區(qū)范圍較窄；超越離合器受力狀況和潤滑條件較差，可靠性差；尺寸鏈較長，不易保證，造成變速器噪音較大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件加工制造困難，維修不方便。與之相配的變速器為有兩個行星排構(gòu)成的行星傳動動力變速器，通過三個操作件，即兩個制動器和一個離合器，來實現(xiàn)前二后一共三個擋位。采用的雙渦輪變矩器，屬于將液力變矩器與機械傳動元件組合起來的功率內(nèi)分流的力機械變矩器，在高速輕載工況下，自由輪機構(gòu)脫開，第一渦輪空轉(zhuǎn)，動力自第二渦輪單獨傳遞；在低速重載工況下，自由輪機構(gòu)鎖緊，兩個渦輪共同傳遞功率，從而使變矩系數(shù)加大，K0 =，最高效率高。但由于液力變矩器具有自適應(yīng)性，可以無級變速，能免去機械變速等造成的損失，同時也簡化了操作，故其損失掉的功率可相應(yīng)得到補償。而加上液力變矩器以后，無論是拋物線負(fù)載還是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在任何工況點都是穩(wěn)定的。柴油機單獨工作時，工作機轉(zhuǎn)速低于柴油機的最低轉(zhuǎn)速時，柴油機就會熄火，而加上變矩器后，由于變矩器泵輪是柴油機的直接負(fù)載，所以即使工作機轉(zhuǎn)速很低甚至為零，變矩器處于制動工況，但柴油機仍然帶動變矩器泵輪轉(zhuǎn)動，即柴油機不會熄火。比較柴油機加上液力變矩器的傳動特性與單獨使用(即不加變矩器)的動力特性，可得：①發(fā)動機加上液力變矩器后使其工作范圍大大地擴大了。②啟動工況(i=0)時，啟動轉(zhuǎn)矩越大越好，即最好通過內(nèi)燃機的最大轉(zhuǎn)矩點。η渦輪功率5（KW）渦輪扭矩（Nm）圖46 ZL50裝載機與YJ320液力變矩器共同工作輸出特性發(fā)動機一變矩器匹配的特征參數(shù)如下：最大輸出扭矩(Nm): 最大輸出功率(kw)/對應(yīng)轉(zhuǎn)速(rpm)：最高效率工況輸出功率(kw)/對應(yīng)轉(zhuǎn)速(rpm) ：平均輸出功率(kw) ： 由此可以看出，最大輸出功率工況對應(yīng)的功率及轉(zhuǎn)速與變矩器最高效率工況對應(yīng)功率及轉(zhuǎn)速，這兩個工況比較接近，說明發(fā)動機的功率得到充分利用，即匹配比較合理。由圖45可知，液力變矩器與發(fā)動機共同工作的工況點基本符合最大功率點和最大力矩點，其工作區(qū)包括范圍廣，符合要求，故可進(jìn)行下一步復(fù)選。相應(yīng)的可在發(fā)動機外特性曲線圖上做出泵輪在不同傳動比下的轉(zhuǎn)矩曲線，如圖45所示。nB2再根據(jù)公式MB=ρD5 (式中g(shù)=，ρ=103kggmin－1，時動力機傳給液力變矩器泵輪的轉(zhuǎn)矩。若滿足，進(jìn)行復(fù)選:若不滿足，則排除。 λb隨i的變化而變化，在液力變矩器的特性曲線上，我們可以選取不同的i值，從而對應(yīng)有不同的λb值。對可透性的變矩器來說，因為λb隨i的變化較大，所以不同傳動比的負(fù)載拋物線相距就較遠(yuǎn)，它們所包括的工況區(qū)就較寬。這種關(guān)系可以用變矩器和發(fā)動機共同工作的輸入特性表示。②發(fā)動機的外特性曲線。所以，無論是選擇還是設(shè)計一個液力變矩器都必須進(jìn)行與發(fā)動機共同工作的校驗，以評定液力變矩器的特性和有效直徑是否合適，能否使整機獲得良好的性能。根據(jù)發(fā)動機的主要參數(shù)考慮采用第二種方法對發(fā)動機特性曲線進(jìn)行擬合，采用MATLAB得到圖43所示發(fā)動機的扭矩擬合曲線:圖43 發(fā)動機扭矩曲線 液力變矩器與發(fā)動機共同工作的輸入輸出特性液力變矩器與發(fā)動機聯(lián)合進(jìn)行工作后，牽引車使用性能的好壞，除與液力變矩器的特性有關(guān)外，更主要的則取決于兩者的合理配合。由于在裝載機的工作過程中，轉(zhuǎn)向泵與變速泵和工作泵相比使用頻率相對較少，計算中可以忽略。在變矩器與發(fā)動機匹配的計算中，通常使用發(fā)動機凈扭矩曲線，即扣除功率分流裝置消耗功率之后的凈扭矩特性曲線。第二種方法是給定額定功率及對應(yīng)轉(zhuǎn)速、最大扭矩及對應(yīng)轉(zhuǎn)速，在此情況下，外特性區(qū)段用二次拋物線近似，而在調(diào)速區(qū)段近似用直線表示，如公式42。如果己知特性曲線上的若干離散點(，Mei)(i=l，2，…)，采用分段最小二乘擬合，曲線方程如公式41：≤時: Me= a0+a1ne+a2ne2 ＞時: Me= b0+b1ne (41) 式中：Me, ne分別為發(fā)動機扭矩及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速；為外特性曲線與調(diào)速特性交點對應(yīng)的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速；a0, al, a2, b0, b1分別為待定系數(shù)。外特性段為單凹曲線，可以近似用二次曲線表示。在給定外特性實驗數(shù)據(jù)的情況，用數(shù)值方法進(jìn)行匹配計算，需要將沒有函數(shù)關(guān)系的發(fā)動機扭矩特性曲線以擬合的方式用解析式表示，以便求解發(fā)動機凈外特性曲線與變矩器輸入特性曲線(有解析表達(dá)式)的交點，即二者共同工作點。 初步選型首先根據(jù)發(fā)動機的額定輸出功率粗選YJ320液力變矩器，再根據(jù)發(fā)動機的外特性曲線(轉(zhuǎn)矩曲線)和所選變矩器的輸入特性曲線（即負(fù)載拋物線束）所共同包圍的區(qū)域來確定其共同工作工況。要使發(fā)動機與液力變矩器有一個最佳、最合理的匹配，應(yīng)滿足以下基本原則。因此，在牽引車上加裝液力變矩器，我們可以通過在現(xiàn)有的類型系列中選擇一臺經(jīng)過考驗的、性能良好的、己經(jīng)成熟的液力變矩器，并使液力變矩器和發(fā)動機能合理地匹配，從而使?fàn)恳囆阅艿玫礁纳?。ZL50裝載機發(fā)動機主要性能指標(biāo)見表42?？辙D(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速工況：一般=(~) ，對應(yīng)的M,N接近與零。廣泛應(yīng)用的萬有特性以轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，以平均有效壓力為縱坐標(biāo)，在圖上畫出許多等比燃油消耗量曲線和等功率曲線，等比燃油消耗量是根據(jù)不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性曲線做出來的. 發(fā)動機典型工況及主要性能指標(biāo)發(fā)動機最大功率工況： (額定功率), (額定轉(zhuǎn)速)。 柴油機的萬有特性速度特性、負(fù)荷特性只能表示某一齒條位置時，發(fā)動機參數(shù)間的變化規(guī)律，而對于工況變化大的發(fā)動機要分析各種工況下的性能，就需要在一張圖上全面表示出內(nèi)燃機性能的特性曲線。 發(fā)動機的特性 柴油機速度特性柴油機的速度特性是指當(dāng)噴油泵的油量調(diào)節(jié)機構(gòu)(油門拉桿或齒條)位置固定不動時，柴油機的輸出轉(zhuǎn)矩T、功率及比燃油消耗量等性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化而變化的關(guān)系。泵輪轉(zhuǎn)矩MB隨渦輪轉(zhuǎn)速的增大而增大，這種性能稱為負(fù)透性（見表4lc）。 MT=MT()，MB=MB()，η=η() 當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速變化時，能保持泵輪轉(zhuǎn)矩MB不變或大致不變時，稱這種液力變矩器具有不透穿的性能，即不透性(見表41b)。圖42 液力變矩器的無因次特性曲線 液力變矩器的輸出特性 液力變矩器的輸出特性是表示輸出參數(shù)之間關(guān)系的曲線。根據(jù)相似理論，可以建立以變矩器傳動比i為自變量，泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)λ、變矩系數(shù)K和變矩器效率η 隨i變化而變化的函數(shù)關(guān)系，即：λ＝λ(i),k=k(i), η=η(i)。(a) (b)圖41 液力變矩器的輸入特性(a) 可透性液力變矩器 (b)不可透性液力變矩器 原始特性曲線無因次特性，又稱原始特性，是表示在循環(huán)圓內(nèi)液體具有完全相似穩(wěn)定流動現(xiàn)象的若干變矩器之間共同特性的函數(shù)曲線。隨著透穿性系數(shù)(即泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)λ)的減小，輸入特性圖上的拋物線將相互靠近。D5 及液力變矩器的原始特性參數(shù)，可以計算MB隨的變化規(guī)律是通過原點的二次拋物線。λB 利用公式 MB=ρ研究液力變矩器和發(fā)動機共同工作的目的就在于確定它們共同工作的特點和工況點，借以分析比較它們的匹配工況，為液力變矩器的尺寸選擇以及分析研究發(fā)動機液力變矩器工作機系統(tǒng)的工況提供依據(jù)。但是發(fā)動機作為一種動力裝置，變矩器作為一種傳動裝置，它們各自又有獨立的工作特性。接觸疲勞強度校核(1)接觸應(yīng)力計算：在此只計算一擋輸出齒輪： (39)式中：齒數(shù)比=、工況系數(shù)=、動載系數(shù)=、端面載荷分布系數(shù)=、齒向載荷分布系數(shù)=、節(jié)點區(qū)域系數(shù)=、彈性系數(shù)=、重合度系數(shù)=。當(dāng)變速器掛擋傳動時，只能有一個自由度，需閉合兩個離合器即一個方向擋、一個速度擋得到一個擋位。該變速器共有五根軸，分別為輸入軸、過渡軸、輸出軸和兩根水平對稱布置的平行軸，其中輸入軸、兩根水平對稱布置的平行軸上各有兩個離合器，輸入軸上的離合器分別為前進(jìn)、倒退離合器，兩根平行軸上分別為一、二、三、四擋離合器。(3)從制造工藝性考慮，變速箱內(nèi)各擋齒輪模數(shù)應(yīng)盡可能一致，最多兩種。(2)應(yīng)將傳動比盡量多分給后面的傳動部件，以降低傳動元件的尺寸和重量。初選兩對輸出齒輪模數(shù)為6，其余為5。據(jù)此，求得： (37) (38)上述經(jīng)驗公式主要用于對機械傳動變速器的設(shè)計。由此可初步確定中間擋位的傳動比并得出初步確定的變速器速比為： (34) 變速器齒輪模數(shù)的初選在傳動系的齒輪設(shè)計中，可以參考同類型工程機械的齒輪設(shè)計的經(jīng)驗公式初選齒輪的模數(shù)。按照速度連續(xù)原則確定變速器中間擋的傳動比時，應(yīng)使各擋位的傳動比成等比數(shù)列。擋位多，可以使發(fā)動機經(jīng)常工作在最大功率附近的轉(zhuǎn)速工作，而且使發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化范圍小，發(fā)動機平均功率高，可提高汽車的動力性；同時，也增加了發(fā)動機在低油耗區(qū)工作的可靠性，因而提高了車輛的燃料經(jīng)濟性。按照變矩器高速區(qū)的最高轉(zhuǎn)速和設(shè)計高擋最高行駛車速40km/h、確定了傳動系的最高擋傳動比、最低擋傳動比。擋位與電磁閥的組合關(guān)系如表21所示。換擋通過電控開關(guān)控制電磁閥的吸合來實現(xiàn)的，其輸出的擋位與電磁閥的組合關(guān)系如下表21所示。 動力換擋控制油路的設(shè)計圖22 動力換擋控制油路原理圖控制油路由液壓泵、濾清器、換擋控制閥、控制離合器的電磁閥、單活塞液壓缸組成。由于一、二擋離合器和三、四擋離合器對稱分布，考慮實際使用工況，一、三擋離合器扭矩容量按一擋需傳遞的最大扭矩進(jìn)行設(shè)計，二、四擋離合器扭矩容量按二擋離合器需傳遞的最大扭矩進(jìn)行計算。該變速器與單級、單相、三元件液力變矩器相匹配，可用于 ZL40/50 裝載機傳動系。變速器前進(jìn)擋通過三對齒輪嚙合傳動，倒退擋則通過四對齒輪嚙合傳動，傳動效率較高。在所有離合器分離的條件下，有三組獨立旋轉(zhuǎn)的零件，即有三個自由度。輸出輸入圖21 新ZL50定軸式變速器傳動原理簡圖變速箱的傳動路線如圖21 所示。純液力傳動和液力機械串聯(lián)的復(fù)合傳動相比，有以下幾點優(yōu)點：(1)純動液傳動的平均有效功率、效率值高于液力機械串聯(lián)的復(fù)合傳動；(2)效率曲線寬而平，高效工作范圍區(qū)寬；(3)結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造和維修。針對原裝載機的以上問題，為了提高車速及牽引效率等，研制開發(fā)了新的液力變矩器。第2章 動力換擋變速箱的設(shè)計 概 述目前國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠家 ZL50 裝載機所采用的液力變速器由雙渦輪液力機械變矩器和前二后一行星式變速器組成?；谝陨涎芯块_發(fā)了前進(jìn)四擋、后退四擋的定軸式動力換擋變速器，并