【正文】 后退IV擋●●第3章 動(dòng)力換擋變速箱主要參數(shù)設(shè)計(jì) 車輛總傳動(dòng)比的確定對(duì)于液力傳動(dòng)，變速器輸入轉(zhuǎn)速即為變矩器渦輪的轉(zhuǎn)速。 傳動(dòng)系最高擋傳動(dòng)比 (31)傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比 (32)由傳動(dòng)系總傳動(dòng)比等于變速器、驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)、輪邊傳動(dòng)等傳動(dòng)比之積，即，由此可初步確定得變速器最高擋和最低擋的傳動(dòng)比:變速器最高擋傳動(dòng)比為：()=變速器最低擋傳動(dòng)比為：()= 變速器的擋位和傳動(dòng)比的分配變速器擋位數(shù)多少對(duì)車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。對(duì)于液力傳動(dòng)的輪式裝載機(jī)，一般進(jìn)退均有34個(gè)擋位。確定所設(shè)計(jì)的變速器由四個(gè)擋位，可計(jì)算出相鄰擋傳動(dòng)比公比為： (33)對(duì)于傳動(dòng)系為液力傳動(dòng)時(shí)，—。前進(jìn)倒退擋齒輪 其中K=1 (35)輸出齒輪 (36)式中——變矩器的渦輪最大輸出扭矩， ——變速器的一擋傳動(dòng)比 ——變速器的傳動(dòng)效率，取=對(duì)液力傳動(dòng)，變速器最大輸入扭矩即為變矩器渦輪最大輸出扭矩。對(duì)于液力傳動(dòng)，由于變矩器對(duì)外沖擊和載荷的吸收，變速器得到了很好的保護(hù)，大大降低了載荷對(duì)變速器的沖擊，因而實(shí)際選取齒輪模數(shù)時(shí)可略微減小。 變速器傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)變速器傳動(dòng)方案和配齒時(shí)應(yīng)考慮以下原則：(1)于裝載機(jī)有 30%的時(shí)間在倒擋工作，前進(jìn)、倒退擋換擋頻繁，為了減輕換擋操縱強(qiáng)度和提高前進(jìn)、倒退擋離合器的平均壽命，將前進(jìn)倒退換向離合器布置在轉(zhuǎn)速較高的輸入軸上。但過高增速會(huì)使高擋時(shí)變速器軸承工作轉(zhuǎn)速過高及齒輪圓周速度過大，也是不合理的?；谝陨显瓌t，參照和借鑒德國 ZF 公司、日本小松、TCM 等公司生產(chǎn)的動(dòng)力換擋變速器的結(jié)構(gòu)，經(jīng)反復(fù)試算，最后得出傳動(dòng)方案如圖 31 所示。在所有離合器分離的條件下，有三組獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的零件，即有三個(gè)自由度。輸出輸入1圖31 變速器傳動(dòng)方案圖 齒輪強(qiáng)度校驗(yàn)齒輪強(qiáng)度校核以前進(jìn)一擋工況進(jìn)行校驗(yàn)，表中列出變速箱前進(jìn)一擋時(shí)工作齒輪的有關(guān)系數(shù)。計(jì)算結(jié)果如下表31所示：表31 計(jì)算所得各參數(shù)值齒數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩(Nm)分度圓直徑d(mm)齒寬b(mm)計(jì)算應(yīng)力有限壽命疲勞極限有限壽命安全系數(shù)SH分度圓周力Fe(N)失效概率%[SH]526127286481057176042846226127121481620176042846(2)接觸疲勞極限計(jì)算： (310)取齒輪接觸疲勞極限值：，取潤滑系數(shù)=，光潔度系數(shù)=，速度系數(shù)=，表面硬度系數(shù)=，壽命系數(shù)=(3)彎曲強(qiáng)度校核：彎曲應(yīng)力計(jì)算: (311) 式中：工況系數(shù)=，動(dòng)載系數(shù)=，端面載荷分布系數(shù)=1，齒形系數(shù)=，齒向載荷分布系數(shù)=1，重合度系數(shù)=計(jì)算結(jié)果如下表32所示：表32 計(jì)算所得各參數(shù)數(shù)值齒數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩(Nm)分度圓直徑d(mm)齒寬b(mm)分度圓周力Fe(N)相應(yīng)節(jié)圓線速度V(m/s)計(jì)算彎曲應(yīng)力彎曲壽命疲勞極限有限壽命安全系數(shù)SH52612728648428465302261271214842846530 軸的強(qiáng)度校驗(yàn)在此只對(duì)輸出軸進(jìn)行校核:為軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩 (312)彎矩 轉(zhuǎn)矩 所以：危險(xiǎn)斷面的合成應(yīng)力為： (313)輸出軸的材料為40Cr，屈服極限為所以安全系數(shù)S=750/=第4章 液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的共同工作特性當(dāng)液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)聯(lián)合工作時(shí)，它們可以被看成是某種對(duì)外輸出功率并具有一定的扭矩和速度調(diào)節(jié)范圍以及燃油經(jīng)濟(jì)性的復(fù)合動(dòng)力裝置。因此，當(dāng)兩者共同工作時(shí)，它們的特性之間必將存在著一定的相互制約關(guān)系，這種相互制約關(guān)系直接反映了整機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 液力變矩器特性 輸入特性曲線 液力變矩器的輸入特性是以泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)λ作為參數(shù)而繪制的泵輪轉(zhuǎn)矩MB與轉(zhuǎn)速函數(shù)關(guān)系的曲線。gnB2當(dāng)工況變化時(shí)λ值也變化，于是可得一簇拋物線，（見圖41(a)）。對(duì)于絕對(duì)不透的液力變矩器，由于λ= 常數(shù)，輸入特性圖上只有一條拋物線，（見圖41(b)）。所謂完全相似流動(dòng)現(xiàn)象指兩個(gè)變矩器中液體穩(wěn)定流動(dòng)的幾何（空間）相似、時(shí)間相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。以上三式就是變矩器的無因次特性，它代表了一組相似的變矩器群在任何轉(zhuǎn)速下的輸出特性（見圖42）。通常是使泵輪轉(zhuǎn)速保持不變，在此工況下求取以渦輪轉(zhuǎn)速為自變量的各輸出特性曲線見表41所示。 泵輪轉(zhuǎn)矩MB隨渦輪轉(zhuǎn)速的增大而減小，這種性能稱為正透性（見表4la）。表41 具有不同透穿性的液力變矩器的輸出特性 液力變矩器的自動(dòng)適應(yīng)性對(duì)于任何一種液力變矩器，渦輪的最大輸出轉(zhuǎn)矩均在啟動(dòng)工況點(diǎn)獲得，且隨轉(zhuǎn)速比的增大而減小，從特性曲線上看，它是一條單調(diào)下降的曲線，由于復(fù)合轉(zhuǎn)矩MZ與渦輪輸出轉(zhuǎn)矩MT的交點(diǎn)就是液力變矩器的工作點(diǎn)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)液力變矩器的工作點(diǎn)隨之變化，渦輪輸出轉(zhuǎn)速，隨負(fù)載轉(zhuǎn)速的增大而自動(dòng)下降，隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩的減小而自動(dòng)升高，此為液力變矩器的自動(dòng)適應(yīng)性的重要特性，渦輪轉(zhuǎn)速的變化隨負(fù)載的變化是無極的。 柴油機(jī)的負(fù)荷特性柴油機(jī)的負(fù)荷特性是指當(dāng)柴油機(jī)保持某一轉(zhuǎn)速不變時(shí)，移動(dòng)噴油泵的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(油門拉桿或齒條)位置，改變每循環(huán)供油量b時(shí)，比燃油消耗量隨功率變化而變化的關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)的多參數(shù)特性稱為萬有特性。發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩工況： (最大轉(zhuǎn)矩), (最大轉(zhuǎn)矩工況下的轉(zhuǎn)速)。空載最低轉(zhuǎn)速工況：此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)矩值接近于零。表42 ZL50裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)特征參數(shù)表額定功率額定轉(zhuǎn)速最大扭矩最大扭矩應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)最低轉(zhuǎn)速162200085014002200650 發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配設(shè)計(jì)一臺(tái)效率高、性能良好的液力變矩器往往需要經(jīng)過多次反復(fù)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、修改之后才能獲得。 匹配原則所謂合理匹配就是指如何選擇液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的工況(亦即確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性和液力變矩器輸入特性在共同工作輸入特性圖上的相對(duì)位置)，以保證兩者的共同工作能獲得最佳的效果。①在液力變矩器的工作范圍內(nèi)，應(yīng)能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的最大有效功率，使得液力變矩器的高效范圍處于發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率點(diǎn)附近；②從經(jīng)濟(jì)角度考慮，液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作范圍應(yīng)處于發(fā)動(dòng)機(jī)單位功率燃油消耗量的最低值，在同等功率的條件下，柴油機(jī)的燃油消耗量應(yīng)盡可能地減少；③液力變矩器在啟動(dòng)及低轉(zhuǎn)速時(shí)獲得最大轉(zhuǎn)矩，滿足牽引作業(yè)要求；④柴油機(jī)不至于因負(fù)載突然增大而熄火，負(fù)載拋物線中的任何一條與凈力矩曲線的交點(diǎn)，應(yīng)在熄火點(diǎn)以右；⑤高效工作區(qū)寬一些，因?yàn)檎{(diào)速范圍增加，有利于提高工作機(jī)的適應(yīng)性。 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線的處理發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線的處理分兩種方法：第一是發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線由發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)獲得，可用 ()或 ()兩條曲線表示。發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩特性曲線分為外特性段和調(diào)速特性。調(diào)速特性段為直線，可用直線方程表示。并采用了拋物線二次插值，使這些離散數(shù)據(jù)得到光滑處理和格式統(tǒng)一，并保留其原有變化特性?！軙r(shí): = ()()2/()2＜＜時(shí)：= ()/() (42)式中: ,——發(fā)動(dòng)機(jī)任意轉(zhuǎn)速,及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩；,——發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率工況時(shí)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；,——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩工況時(shí)的轉(zhuǎn)速和扭矩；——發(fā)動(dòng)機(jī)最大空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。對(duì)于裝載機(jī)，在挖掘和裝載作業(yè)中，工作泵往往要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)很大一部分轉(zhuǎn)矩和功率，約占額定功率的35%～40%，為了兼顧其他作業(yè)的需要，可以扣除20%的發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)矩和功率作為消耗在工作泵上的轉(zhuǎn)矩和功率進(jìn)行與變矩器的匹配?？鄢兯俦煤凸ぷ鞅孟牡呐ぞ睾凸β屎?，得到發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)用外特性再與液力變矩器進(jìn)行匹配。很可能液力變矩器的原始特性很理想，但因直徑等選得不合適，致使其共同工作的特性很不好(即匹配得不好)而導(dǎo)致牽引車的使用性能差。研究兩者共同工作的己知條件是：①液力變矩器結(jié)構(gòu)形式以及它的無因次特性曲線,液力變矩器的有效直徑D。當(dāng)液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作時(shí)，在變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)的特性之間存在一定的相互制約關(guān)系。根據(jù)公式，ρ、g、D為常數(shù)，故，轉(zhuǎn)矩曲線是一條二次拋物線。不可透的變矩器情況就有所不同，λb基本上不隨i的變化而變化，它們所包括的工況區(qū)范圍和可透的變矩器相比就顯得相當(dāng)狹窄。選定一個(gè)i值后，又對(duì)應(yīng)有不同的值，這樣在一個(gè)i值下，可以得到一組Mb的值，在發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性曲線上，用光滑曲線將這些Mb值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接起來，考查其與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)是否滿足匹配的要求。MBg圖44 YJ320液力變矩器原始特性曲線由圖44可查出i=0~，公稱轉(zhuǎn)矩MBg是指當(dāng) =1000r首先根據(jù)公式λB=MBg/ρ10002m3，D=)，計(jì)算出λb的值。gD5取 =1400,1600,1800,2000,2200,2400,2600,2800,3000九個(gè)值，計(jì)算可得出九組不同轉(zhuǎn)速下的值。由圖中共同包圍的區(qū)域大致可知發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作工況。i=i=i=0轉(zhuǎn)矩 800700600500400300200100600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 轉(zhuǎn)速 圖45 ZL50裝載機(jī)與YJ320液力變矩器共同工作輸入特性 液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸出特性 經(jīng)MATLAB計(jì)算繪圖，得到液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸出特性曲線如圖46所示。 匹配設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題①額定工況點(diǎn)應(yīng)在內(nèi)燃機(jī)的功率最大點(diǎn)。③共同工作要求有較寬的高效區(qū)，即nt2/nt1的值越大越好，而且在高效區(qū)范圍內(nèi)，要有較低的比燃油消耗，即柴油機(jī)在該區(qū)間運(yùn)行有較好的經(jīng)濟(jì)性。②液力變矩器與柴油機(jī)組合后，可提高柴油機(jī)穩(wěn)定工作的轉(zhuǎn)速范圍。③雖然柴油機(jī)單獨(dú)工作時(shí)，對(duì)拋物線性負(fù)載在任何工況點(diǎn)都是穩(wěn)定工況點(diǎn)，但對(duì)恒轉(zhuǎn)矩性負(fù)載則可能出現(xiàn)不穩(wěn)定工況。④加上液力變矩器后，雖然使工作范圍有較大的拓寬，但由于液力變矩器本身效率不太高，所以通過液力變矩器以后輸出的功率要比柴油機(jī)功率有所下降。第5章 新傳動(dòng)系的參數(shù)及特點(diǎn) ZL50輪式裝載機(jī)主機(jī)和傳動(dòng)系的基本參數(shù)1）輪距：2240 mm軸距：2760 mm 輪胎：～25輪胎氣壓：前輪：～ MPa, 后輪：～動(dòng)力半徑：前輪： mm， 后輪： mm滾動(dòng)阻力系數(shù)：額定載重量：5000 kg各擋行駛速度要求：VF1= 0～ km/h VF2= 0～12 km/hVF3= 0～22 km/h VF4= 0～40 km/h驅(qū)動(dòng)形式：全橋四輪驅(qū)動(dòng)2) 發(fā)動(dòng)機(jī)原始參數(shù)：額定轉(zhuǎn)速：2200 r/min額定功率：154 KW最大輸出扭矩：771 ～1500r/min3）液力變矩器設(shè)計(jì)參數(shù)：最高輸入轉(zhuǎn)速： 2600 r/min最大輸入扭矩： 640 循環(huán)圓直徑： D=355mm渦輪制動(dòng)工況最大輸出扭矩： 零速變矩比：K0=進(jìn)口壓力：～ MPa出口壓力：～ MPa4）變速箱采用前進(jìn)四擋、倒退四擋，各擋速比為：iF1=，iF2=，iF3=，iF4= iR1=，iR2=，iR3=，iR4=總傳動(dòng)效率為：η=5）附件（工作泵、轉(zhuǎn)向泵、變速泵）變速泵型號(hào)：BCB1352 齒輪泵，排量q 1為 63 ml / r，工作壓力為 ～ MPa轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵型號(hào)：CBG2080 齒輪泵，額定流量 150L/min,工作壓力為 工作泵型號(hào)：CBG3160，排量q 2為 160 ml / r，工作油壓為 MPa 新傳動(dòng)系的特點(diǎn)在傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)中，采用了一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)，與原傳動(dòng)系相比較主要有下列不同：1）總體來說，原 ZL50 裝載機(jī)從傳動(dòng)系形式來看，屬于液力—機(jī)械串聯(lián)的復(fù)合傳動(dòng)。由于雙渦輪作用，其變矩系數(shù)曲線由兩段不同斜率的曲線組成，因此隨著外載荷變化時(shí)變矩器本身可進(jìn)行一定量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。該液力變速器自上世紀(jì)六十年代為各主機(jī)廠家廣為使用，成為國內(nèi) ZL40/50 裝載機(jī)的通用型配置。新傳動(dòng)系的液力變矩器為單級(jí)、單相、三元件向心渦輪變矩器，制動(dòng)工況變矩系數(shù)K0 不小于 ，具有正透性，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，渦輪的轉(zhuǎn)速減小，循環(huán)圓流量增加，使泵輪負(fù)荷增加，反之亦然，這樣利于充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然，該變矩器的起動(dòng)工況（i=0）的變矩系數(shù)K0 較之原雙渦輪變矩器小，但因?yàn)榕渲昧怂俦确秶^大的前四后四動(dòng)力換擋變速器，同樣獲得了較大的速比范圍，不僅滿足了裝載機(jī)高速時(shí)的小速比和作業(yè)時(shí)的大速比要求，且能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，制造工藝性較好，維修性較方便；配上電液操縱，在一定范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。(2)原傳動(dòng)系變矩器為雙渦輪加超越離合器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；新傳動(dòng)系變矩器屬單級(jí)、單向、三元件，結(jié)構(gòu)簡單。(4)原傳動(dòng)系變矩器最高效率 ；新傳動(dòng)系變矩器最高效率 。(6)原傳動(dòng)系最高車速為 37 km/h；新傳動(dòng)系最高車速為 40 km/h（實(shí)測值為 ）。 本章小結(jié)本章對(duì)液力變速器進(jìn)行了研究。最后就新傳動(dòng)系統(tǒng)與原系統(tǒng)系的區(qū)別進(jìn)行了闡述