车辆底盘构造与设计复习资料.docx
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车辆底盘构造与设计复习资料
概述
*汽车的总体构造:
发动机,地盘,车身,电气设备。
工程车辆还有工作装置和液压系统
*地盘的功用:
将动力装置的动力进行适当的转换盒传递。
由传动系统,形式系统,转向系统和制动系统
*传动系统有机械传动,液里机械传动,液压传动,电传动4种
*传动系统的功用:
1.降低转速,增大转矩。
2.实现变速,是车辆的牵引力和行驶速度能有较大的变化范围。
3.通过传动系统中的变速箱实现车辆的反向行驶。
4.使用主离合器切断动力传递。
5.实现左右驱动车轮间的差速。
*机械传动系统组成:
离合器,变速箱,万向传动装置,驱动桥等
*机械传动优点:
结构简单,工作可靠,价格低廉,质量轻,传动效率高,可以利用发动机运动零件的惯性进行作业
*机械传动缺点:
1.工作阻力急剧变化的工况下,内燃机容易过载熄火。
2.采用人力换挡时,换挡动力中断时间长。
3.外载荷急剧变化,通过传动系统传到动力装置,降低了动力装置和传动系统中各零件的使用寿命。
*液力机械传动:
比机械传动多了液力元件。
*液力机械的优点:
1.能在规定范围内根据外界阻力的变化,自动进行无极变速。
这不仅提高了内燃机的功率利用率,而且大大减少换挡次数,降低驾驶员的劳动强度。
2.由于变矩器的自动变速能力,对于同样的变速范围,可减少变速箱的档位数,简化变速箱的结构。
3.由于变矩器利用液体作为传递动力的介质,输出轴和输入轴之间没有刚性的机械联系,因而减小了传动系统及发动机零件的冲击载荷,提高车辆的使用寿命。
4.由于变矩器具有自动无极变速的能力,因而车辆起步平稳,并可得到任意小的形式速度。
*液力机械传动缺点:
于机械传动相比,传动效率低,不能利用飞轮的动能起步,不能利用发动机制动。
*电动轮:
车轮和直流电动机(包括减速器)装成一体
第一章:
离合器
*主离合器功用:
1.在车辆起步时可以使发动机与传动系统柔和地结合起来,是车辆平稳起步。
2.换挡时能将发动机与传动系统迅速,彻底地坟里,以减小换挡时齿轮产生的冲击,换挡后,在平顺地结合起来。
3.当传动系统受到过大的载荷时,主离合器又能打滑,以保护传动系统免遭损坏。
4.分离主离合器,不仅便于发动机启动,还可使车辆短时间停车。
*主离合器分类:
1.根据离合器的工作原理,离合器可分为摩擦式主离合器,液力耦合器和电磁离合器等。
目前广泛使用的是摩擦式主离合器。
2.根据从动摩擦盘片数,离合器可分为单片式,双片式和多片式三种。
3.根据摩擦片的工作条件,离合器又可分为干式和湿式。
4.按照离合器压紧弹簧的数目和布置方式,离合器分为周布弹簧式,中央弹簧式,膜片弹簧式等。
5.根据离合器的驱动方式,离合器可分为机械式,动力式和助力式等三种。
6.根据离合器自然状态下的结合与分离情况,离合器又可分为经常结合式离合器和非经常结合式离合器。
*踏板完全放松的条件下,离合器的摩擦转矩必须大于发动机的最大转矩,以保证可靠地传递转矩
*自由行程:
离合器结合时,分离套筒被回位弹簧拉向最右方的位置,在止推轴承与分离杠杆内段的螺钉之间,留有3-4mm的间隙,使从动盘的摩擦片在正常磨损以后,压盘仍能向飞轮压紧而保证离合器完全结合。
因此在踩踏板时,首先要消除上述间隙,然后才能分离离合器,消除此间隙所需踏板行程,其数值为35-45mm
*膜片弹簧优点:
1.膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用,使离合器结构大为简化,质量减小,并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。
2.由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触,使压力分布均匀,摩擦片的接触良好,磨损均匀。
3.由于膜片弹簧具有非线性的弹性特性,能在从动盘摩擦片磨损后,仍能可靠地传递发动机转矩,而不产生滑磨。
离合器分离是,离合器踏板操纵轻便,减轻驾驶员的劳动强度。
4.膜片弹簧式一种旋转对称零件,平衡性好,在高速下,其压紧力降低很少。
*离合器的操纵机构是驾驶员用来控制离合器的结合于分离的机构
*离合器分类:
1.按结构特点分为机械式,液压式,气压式。
2.按分离离合器时的能量来源分为人力式操纵,助力操纵和动力操纵。
*非经常结合式离合器特点:
压紧力不是由弹簧产生,而是由弹性杆件系统来施加,而且弹性杆件系统既是压紧机构又是分离机构。
*液压助力机构特点:
1.轴承外端面装有密封装置,用来防止润滑油的溢出和泥水的侵入2.主轴中心开有油道,用来润滑相应的润滑点。
3.轮缘的内侧制成槽形,收集润滑油。
4.沿圆周钻有若干个径向小孔,用来润滑主,从动盘。
5.从动盘表面形成有4个波峰波谷的凹凸表面,降低压紧机构的刚度,增加了离合器的柔和性,离合器分离时,能使各摩擦盘均匀地分开,达到离合器的彻底分离。
5.从动盘的摩擦表面上开有螺旋和径向沟槽,离合器结合时破坏摩擦表面的大块油膜,提高摩擦系数。
离合器分离是,使有流畅通,对摩擦面起到冷却和排泄作用。
*摩擦衬片大量磨损之后会发热,功耗增大,而且不能正常工作。
*液力传动的优点:
1.能自动适应外阻力的变化,使车辆能在一定范围内无级地变化器输出的转矩和转速。
当阻力增大时,则自动降低转速,增大转矩,从而提高了车辆的平均速度和生产率。
2.提高了车辆的使用寿命。
液力变矩器是以油液为动力传递的介质,泵论与涡轮之间无刚性连接,具有缓冲减震的特点,有利于提高车辆上各零件的使用寿命。
3.简化了车辆的操纵,由于变矩器相当于一个无级变速箱,可减少变速箱挡位和换挡次数,故可简化变速箱的结构和减轻驾驶员的劳动强度。
*液力传动缺点:
传动效率低,结构复杂,使车辆的经济性降低,成本提高。
*液力耦合器实现传动的必要条件是工作液在泵论和涡轮之间有循环流动。
循环流动的产生,是由两个工作轮转速不等,使两轮叶片的外缘产生液压差所致。
*液力耦合器的优点:
1.泵论与涡轮之间允许有很大的转速差,因此装用夜里耦合器可以保证汽车平稳地起步和加速。
2.能够衰减传动系统中扭转振动,并防止传动系统过载,从而延长传动系统和发动机各部件的寿命。
3.显著减少了需要换挡的次数,甚至在暂时停车时不脱开传动系统也能维持发动机怠速运转。
*液力耦合器的缺点:
1.不能完全免除操纵离合器的动作,还会使整个传动系统的质量增大,纵向尺寸增加。
2.由于液力耦合器中存在液流损失,传动系统效率比单用离合器时要低。
*液力耦合器只传递转矩不改变转矩大小。
液力变矩器可以改变转矩大小
*液力变矩器有原始特性,输入特性和外特性
*液力变矩器的透穿性:
泵论转速nB不变时,载荷变化引起泵论转矩MB变化的性能
正透性不透性反透性
液力变矩器和柴油机匹配原则:
1.将转换到变矩器输入轴上的发动机调整特性作为合理匹配的基础。
2.保证涡轮轴具有最大输出功率,保证最大牵引功率,变矩器最高效率工况的负荷抛物线通过发动机的额定功率点。
3.为使工程车辆有较高的作业生产率,希望在夜里变矩器的整个工作范围内,能充分利用柴油机的最大功率。
要求最高效率时的负荷抛物线通过柴油机最大功率的标定扭矩点MeH
4.为使工程车辆具有良好的燃料经济性,希望工作的范围处于柴油机的比燃料消耗量最低值gemin的工况附近。
*三元件综合式液力变矩器优点:
结构简单,工作可靠,性能稳定,最高效率达92%。
在转为耦合器工作时,高传动比去的效率可达96%。
*带锁止离合器的液力变矩器:
可以根据路况改变传动方式。
*双涡轮液力变矩器:
在较大的传动比范围内效率较高,即高效区较宽。
挡位较少,简化结构。
变速箱
*变速箱的功用:
1.改变传动比,扩大驱动轮的转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,如起步,加速,上坡等。
同时使发动机在有利的工况下工作。
2.实现倒档,在发动机旋转方向不变的前提下,使车辆能前进和倒退行驶。
3.实现空挡,可切断传动系统的动力传递,以使发动机能够启动,怠速,并可在发动机运转的情况下,车辆长时间停车,便于变速箱换挡和动力输出。
*变速箱分类:
1.按操纵方式分:
有机械式换挡和动力换挡(换挡操纵轻便,换挡快,换挡时切断动力时间很短,可以实现带负荷不停车换挡。
缺点是结构较复杂,传动效率较低)。
2.按轮系形式分:
有定轴式变速箱和行星式变速箱(只有动力换挡,具有组织紧凑,质量轻,结构刚度大,输入轴和输出轴同心以及便于实现动力换挡等优点)。
3.按传动比的变化方式分:
分为有级,无级和综合式。
*普通齿轮变速箱组成部分:
变速传动机构。
换挡操纵机构。
*防自动脱档的结构:
1.花键毂齿端切薄。
2.斜面齿式
*同步器的作用:
1.使结合套与待啮合的齿圈迅速同步,缩短换挡时间。
2.防止在同步前啮合而产生结合齿之间的冲击和噪声,保证换挡迅速,平顺。
*变速箱操纵机构满足的要求:
1.所有啮合套(或滑动齿轮)的移动,用尽量少的(一根或两根)操纵杆来操纵。
2.应保证变速箱不会因车辆振动等原因而自动挂档或自动脱档。
3.挂档时滑动齿轮或结合套的行程能保证全齿长能进入啮合成套合。
4.不能同时挂上两个档。
5.如用一根操纵杆来操纵所有挡位时,应有防止驾驶员误挂倒档的装置。
*直接操纵式变速箱操纵机构:
变速杆,拨块,拨叉,拨叉轴,以及安全锁定装置等
*动力换挡变速箱:
采用了液压缸操纵的换挡离合器。
与液力变矩器组成液力机械传动,操作时不必预先切断动力,可以直接换挡,有定轴式和行星式。
*自动倒控球阀作用:
使离合器快速分离,平顺结合。
*克拉克5000与R18000变速箱比较。
5000系列变速箱离合器布置在箱体外,给离合器维修带来方便,更换离合器可以不拆卸变速箱,压力油管与润滑油管外置式,结构简单。
R18000系列变速箱的离合器布置在箱体内,结构紧凑,轴承受力情况得到改善,变速箱形状规整,有利于总体布置。
油管内置,在支撑轴内打油孔结构工艺复杂。
*行星式动力换挡变速箱特点:
结构紧凑,载荷容量大,传动效率高,齿间负荷小,结构刚度好,输入输出轴同心以及便于实现动力与自动换挡等优点。
同时结构复杂,零件多,制造精度高,维修困难等缺点。
*双排行星齿轮转速计算:
1.基本方程nt1+a1nq1-(1+a1)nj1=0
nt2+a2nq2-(1+a2)nj2=0
2.连接方程:
nj1=nj2,nt2=nq1
3.输出方程:
ni=nq1,n0=nq2
4.操纵方程:
nt1=0
*脱桥机构可以使后桥驱动切断和结合。
*复合分流式是外分流式和内分流式的综合。
发动机功率首先传给单排行星齿轮机构,由此,一部分功率直接经太阳轮传给变矩器的输出轴,另一部分经泵轮,第二涡轮传至输出轴,此即外分流部分。
除此之外,当功率由泵轮传经第一涡轮时,有一部分功率传至单排行星齿轮机构后又返回泵轮,使泵轮转矩增大,此即内分流部分。
这种复合分流式液力机械传动与内分流式相比,具有较高的变矩系数,较高的效率值和较宽的高效率范围。
*定压阀:
保证进入变矩器的油压能保持在一定的范围内。
*机械控制变速阀:
变速,换向,切断三个阀组成。
第四章万向传动装置
*十字轴刚性万向节构造:
一个十字轴,两个万向节叉,滚针轴承等
*十字轴万向节具有不等速性的运动特性。
*双万向节等速传动的条件:
1.三轴在同一平面内。
2.第一万向节连接的两轴间夹角a1和第二万向节连接的两轴间夹角a2相等。
3.第一万向节从动叉和第二万向主动叉在同一平面内。
*准等速万向节:
双联式万向节,三销轴式万向节,球面滚轮式万向节。
*等速万向节原理:
万向节传力点在主,从动轴夹角变化时始终位于两轴的角平分面上。
有球叉式万向节和球笼式万向节。
*挠性万向节:
依靠其中弹性件的弹性变形来保证在相交两轴间传动时不发生机械干涉。
一般用于两轴间夹角不大于50和只有微量轴向位移的万向传动场合。
具有结构简单,无需润滑,能吸收传动系统中的冲击载荷和衰减扭转振动等优点
*传动轴特点:
1.广泛采用空心传动轴。
因为传递相同转矩情况下,空心轴具有更大的刚度和强度,而且质量轻。
2.为了避免离心力引起剧烈振动,要求传动轴的质量沿圆周均匀分布,通常不用无缝钢管,而是用钢板卷制对焊成管形圆轴。
3.传动轴有花键连接部分,传动轴一端焊有花键接头轴,与万向节滑动叉的花键套结合。
这样传动轴允许伸缩。
*空心轴临界转速nc=
*对于长轴距汽车的传动轴,分段时需在两根传动轴之间加装中间支承。
第五章万向传动装置驱动桥
*驱动桥是指变速箱或传动轴之后,驱动轮之前的所有传动机构的总称。
是传动系统的最后一个总称。
分为轮式驱动桥和履带式驱动桥。
*驱动桥的功用:
1.通过主传动锥齿轮降低转速,增大转矩,并且改变动力传递方向。
2.通过差速器解决左右车轮的差速问题,并将动力分配给左右半轴。
3.通过半轴将动力传给驱动轮。
4.轮边减速器的作用是进一步降低转速,增大转矩。
5.桥壳还起承重和传力的作用。
*轮式驱动桥由主传动器(主减速器),差速器,半轴,驱动桥桥壳等
*履带式驱动桥:
主传动器,转向装置,最终传动三部分
*主减速器功用:
将输入的动力降低转速,增大转矩,并将转矩的旋转轴线由纵向变为横向后经差速器或转向离合器传出。
*主减速器分类:
1.按参加减速传动的齿轮副数目分。
单级主减速器,双级主减速器。
2.按主减速器主传动比挡数分。
单速式,双速式。
3.按齿轮副结构形式分:
直齿锥齿轮,零度圆弧锥齿轮,螺旋锥齿轮,准双曲面锥齿轮,延伸外摆线锥齿轮。
4.按主,从动锥齿轮轴线的相互位置分:
两轴垂直相交,两轴垂直但不相交,两轴相交但不垂直。
5.按主动锥齿轮的支承形式分为悬臂式和跨置式。
*螺旋锥齿轮的正确啮合是通过增减垫片调整纵向滚子轴承的轴向间隙,通过调整螺母调整横向滚子轴承的轴向间隙。
*正确啮合的状态:
先在主动锥齿轮齿上涂以红色颜料,然后用手使主动锥齿轮往复运动,若从动轮轮齿正转和逆转工作面上的印迹位于其齿高的中间偏于小端,并占齿面宽度的60%以上,则正确啮合。
*轮边减速器的功用:
进一步降速增扭,同时由于可以相应减小主传动器和变速箱速比,降低了这些零部件传递的转矩,减小了它们的结构尺寸。
*履带车辆上常用的最终传动装置有平行轴式圆柱齿轮传动和行星齿轮传动
*差速器的功用:
使车辆转弯或在不平路面行驶时,能自动地使两个驱动轮差速滚动,并且将主减速器传来的动力分配给两侧车轮。
*对称式锥齿轮差速器。
*差速器的工作原理:
来自主减速器的动力传给差速器壳,经行星齿轮轴传给行星轮。
若行星轮只公转不绕行星齿轮轴自转时,将推动两侧半轴齿轮以与差速器壳相同的转速转动。
半轴齿轮以其内花键孔连接着各自的半轴以驱动该驱动车轮。
当行星齿轮既有公转又有自转时,左右两半轴将以不同的转速转动。
*转速关系:
n1+n2=2n0
*转矩关系:
M1=1/2(M0-MT)M2=1/2(M0+MT)内摩擦力矩MT
*驱动桥壳的功用:
1.支承并保护主减速器,差速器和半轴等,使左右驱动轮的轴向相对位置固定;2.与从动桥一起支承车架及其上各总成的质量。
3.车辆行驶时,承受由车轮传来的路面反作用力和力矩,并经悬架传给车架。
第六章轮式行驶系统
*行驶系统的主要功用:
支持整车的重量和载荷,并保证车辆行驶和进行各种作业。
*车架是车辆的骨架,车辆的所有总成和部件都固定在车架上,并使所有组成部分保持一定的相互位置。
要有足够的强度和刚度。
有铰接式和整体式。
*转向桥的功用:
通过操纵机构使转向车轮可以偏转一定的角度,以实现转向。
除承受垂直反力外,还受制动力和侧向力以及这些力引起的力矩。
*转向轮定位:
转向车轮,转向节和轴之间的相对位置。
1.主销后倾角γ(2°-3°)使车辆保持直线行驶。
2.主销内倾角β(不大于8°)使操纵转向轮偏转的力矩减小,同时在转向轮受到地面冲击和制动时可减小转向轮传到方向盘的冲击。
也有保持车轮直线行驶稳定性的效果。
3.转向轮外倾角α(1°左右)减轻了外端小轴承及轮毂锁紧螺母的负荷,并且可防止车轮从轴上脱出。
同时还可避免满载时转向从动桥的变形而导致车轮出现严重的内倾现象。
进一步减少了阻止转向轮偏转的力矩。
使转向操纵轻便。
4.转向轮前束δ(2-12mm)避免转向轮前端有向外张开,减小轮毂外轴承的压力。
避免车轮边滚边滑,减少磨损。
*8.00V-20轮辋:
轮辋宽度为8英寸,轮缘高度44.45mm,平底轮辋,轮辋名义直径为20英寸。
“X“代表深式轮辋
*轮胎的功用:
1.吸收和缓和地面不平所产生的冲击和振动。
2.表面花纹可以提高车辆的附着能力。
3.承受汽车的重力
*高压轮胎,1.D*B,如34*7表示轮胎外径34英寸,断面宽度B为7英寸。
R代表子午胎,还有斜交胎。
2.低压轮胎B-d,如9.00-20表示断面宽度9英寸,轮辋直径20英寸。
*悬架的功用:
1.连接车桥和车架。
2.传递二者之间的各种作用力和力矩。
3.吸收和缓冲由于地面不平而引起的冲击和振动,保持车身和车轮之间正确的运动关系。
4.对于行驶速度较高的汽车,其悬架的性能对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性有很大的影响。
*悬架由弹性元件,导向装置和减振器等组成。
分为非独立悬架和独立悬架。
第七章履带行驶系统
*履带行驶系统包括车架,行走装置和悬架。
*行走装置:
驱动轮,支重轮,张紧轮,托链轮,履带(四轮一带)台车架,张紧装置。
*履带式与轮式行驶系统相比特点:
1.支承面积大,接地比压小。
因此履带适合在松软或泥泞场地进行作业,下陷度小,滚动阻力小,通过性能较好。
2.履带支承面上有履刺,不易打滑,牵引附着性能好,有利于发挥较大的牵引力。
3.结构复杂,质量大,运动惯性大,缓冲性能差,“四轮一带“磨损严重,造价高,寿命短。
行驶速度不能太高,机动性能差。
*半刚性悬架主要用在履带式推土机和装载机等铲土运输机械上。
刚性悬架用于行驶速度很低的机械,如履带式挖掘机和履带式起重机等
*履带的功用:
支承车辆的质量,并保证车辆发出足够的驱动力。
要求有足够的强度,刚度和耐磨性,并且质量还应尽可能的轻。
*履带链轮的齿距一般为履带节距的一半,若驱动轮齿数为偶数,仅有一半齿参加啮合。
若驱动轮齿数为奇数,则其齿轮轮流参加啮合,可延长驱动轮的使用寿命。
*组合式驱动轮便于制造,维修,保养。
*浮动油封:
结构简单,效果良好的端面密封,适合在低速重在,作业条件恶劣的车辆上使用,可保证良好的密封效果而平时无需保养
*支重轮:
传递车辆的质量给履带。
沿履带的轨面滚动,夹持履带,转向时,又要迫使履带在地面上横向滑动。
有单边和双边两种。
*拖链轮:
托住履带,防止履带下垂过大,以减小履带在运动中的振跳现象,同时引导上部履带的运动方向,并防止侧向滑落。
*导向轮:
支承履带和引导履带正确卷绕,同时与张紧装置一起使履带保持一定的张紧度,并缓和道路传来的冲击力,减少履带在运动过程中的振跳现象,脱落现象。
第八章转向系统
*转向系统的功用:
保证车辆能按照驾驶员的意志而进行转向行驶。
*转向系统分类:
1.按转向能源的不同,分为机械转向系统和动力转向系统。
2.按车辆行驶系统的不同,分为轮式车辆转向系统和履带式车辆转向系统。
3.按车架的结构形式可分为偏转车轮转向和铰接车架转向以及差速(滑移)转向方式等多种
*偏转车轮转向方式:
1.偏转前轮转向2.偏转后轮转向3.全轮偏转转向
*对转向系统的要求1.形成统一的转向中心。
转角关系cotα-cotβ=B/L(β内转向轮偏转角,α外转向轮偏转角,B主销轴线延长线与地面交点之间的距离,L车辆轴距)。
2.工作可靠3.操纵轻便4.结构简单,维修,调整方便。
*转向器的角传动比:
方向盘的转角为Φ,转向垂臂相应的转角为θ,Φ/θ为转向器的角传动比
*转向器效率及可逆性:
转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器的传动效率。
将路面情况反应到方向盘上的能力叫转向器的可逆性。
分为可逆式,不可逆式,极限可逆式。
*转向器分为齿轮齿条式转向器和循环球式转向器及蜗杆曲柄指销式转向器
*齿轮齿条式:
结构简单,紧凑,质量轻,刚性大,转向灵敏,制造容易等
*循环球式:
正传动效率高,操纵轻便,使用寿命长。
但其逆效率高。
*液压助力转向是在机械转向的基础上,在纵拉杆处加装转向助力器。
*转向离合器的工作原理与主离合器的工作原理一样。
动力大很多。
*单片作用式离合器:
采用湿式,多片,铜基粉末冶金摩擦衬面,弹簧压紧,油压分离
*双作用式转向离合器
第九章制动系统
*制动系统的功用:
1.使车辆相当迅速地减速,以至停车。
2.防止车辆在下坡时超过一定的速度。
3.使车辆稳定停放而不致溜滑。
*领从蹄式制动器优点:
1.结构简单可靠2.制动鼓正反转制动效能相同。
3.磨损后调整方便
*双领蹄式制动器,双向双领蹄式制动器,单向自增力式制动器。
*双向自增力式制动器特点:
制动效能很高,但随操纵力的增加而增加的过猛。
制动蹄受力不平衡。
使衬片磨损不均匀,制动力矩对摩擦系数的变化很敏感。
*带式制动器优点结构简单,容易布置等。
分为单端拉紧式,双端拉紧式和浮动式三种。
*人力制动系统分为机械制动系统,液压制动系统。
*动力制动系统分为气压式,液压式,气液综合式。
第一章工程车辆的行驶理论及牵引计算
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