工程机械设计复习题-例题.

2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 2020年4月8日12时9分 1 1画出在给定工况下 图l所示 地面对轮胎的作用力 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 1 2 某双桥全轮驱动牵引车拖拽一台拖车在水平直道路上以 34 4km h的速度等速行驶 此时柴油机转速n 3000r min 输出功率Pe 50kw 变速器挂 挡 传动系传动比i l7 1 机械效率 m 0 83 设道路的滚动阻力系数f 0 03 牵引车整车重G0 45KN 前桥载荷G1 18KN 后桥载荷G2 27KN 前轮动力半径rd1 0 515m 后轮动力半径rd2 0 53m 拖车整车重G3 80KN 求路面对车轮的作用力 解 1 滑移 故产生负的牵引力 滑转 产生牵引力 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 2 作受力图 由 得 由 得 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 1 3某轮式机械采用双桥驱动 其整机重量Gs 360KN 前桥负荷W 187 2KN 后桥负荷W 2172 8KN 它以 31 7km h的速度在水平直线道路上等速行驶时 原动机功率Pe 219kW 转速ne 2140r min 机械传动系传动比i 235 传动效率 M 0 84 道路的滚动阻力系数f 0 035 设该机前车轮动力半径rd1 920mm 后轮动力半径rd2 930mm 问 1 在此工况行驶时有循环功率产生吗 2 计算在此工况行驶时 地面对轮胎的作用力大小 前轮 31 58 km h 产生滑移 故存在循环功率 31 93 km h 滑转 产生牵引力 2 由 得 解 1 受力图略 后轮 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 1 4某翻斗车为前桥驱动 轴距L 1 6m 满载总重G 20kN 重心高h 0 4m 到前桥距离L1 0 75m 计入回转质量的转换系数 0 1 03 问 翻斗车能以a 0 9m s2的加速度上 15 f 0 05 0 7的坡道吗 若不能 它能上坡的最大加速度是多少 解 作受力图 对后轮取距 则得前桥所受垂直地面载荷 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 故该翻斗车不能以a 0 9m s2的加速度上 15 f 0 05 0 7的坡道 取 对后轮取距 则得前桥所受垂直地面载荷 它能上坡的最大加速度是0 0647m s2 2020年4月8日12时9分 2 1某轮式工程车 整车重G 80kN 轴距L 3 3m 重心高h 1 3m 重心到后桥距离L2 1 5m 后桥驱动 驱动轮动力半径rd 0 47m 柴油机最大输出转矩Memax 343Nm 采用机械传动系 传动系效率 m 0 84 若要求工程车最大爬坡度为0 35 试确定翻斗车I挡传动比 已知作业场地f 0 04 0 65 已知 tg 0 35 则sin 0 33 cos 0 94 解 作受力图 由力的平衡 解得 N1 23 78KN N2 51 42KN 由 取 2020年4月8日12时9分 2 2翻斗车满载重G 20kN 重心高h 0 4m 重心到后桥距离L2 1m 轴距L 1 7m 前桥驱动 驱动轮动力半径rd 0 4m 柴油机最大输出转矩Memax 134Nm 采用机械传动系 传动系效率 m 0 85 若要求翻斗车最大爬坡度为0 26 试确定翻斗车I挡传动比 已知作业场地f 0 05 0 7 解 tg 0 26 14 6 作受力图 由力的平衡 得 满足行驶要求 由 取 23 2020年4月8日12时9分 3 1简述主离合器蝶形弹簧其工作点是如何确定的 答 选择蝶形弹簧结构参数H h0在范围内的蝶形弹簧 其弹力与形变关系曲线如图所示 初选工作点B在S P之间 fb 0 65 0 8 H 要求 Pb与要求的弹簧压紧力F相符 更新前 离合器弹簧工作点为A fa fb Z m 要求 Pa Pb 彻底分离时 弹簧的工作点为C fc fb Z 为摩擦副之间的间隙 要求C点尽量靠近t点 满足上述三个要求的fb对应的B点即为压紧弹簧工作点的位置 2020年4月8日12时9分 5 1图A 1 图A 2所示定轴式动力换档变速器传动简图 均可实现二进二退 若要求变速器的档位传动比iF 3 2 iF 1 6 iR 2 4 iR 1 2 且M 1 5Mi 问 简要说明应采用哪一个传动方案简图 解 图A 1为二自由度 含倒顺 故 故不能采用 图A 2为三自由度 取 则 对V 不含倒顺 故只可采用图A 2所示的传动方案 2020年4月8日12时9分 5 2图示定轴式动力换档变速器传动简图 Z1 43 Z2 20 Z3 32 Z4 35 Z5 40 Z6 55 Z7 50 变速器输入轴转速ni 1400r min 计算各档传动比 试问在何种工况下 哪个换档离合器空转相对转速最大 且 解 该传动简图为三自由度变速器 将其分为两个二自由度变速器 第二轴为前变的输出轴 也是后变的输入轴 对前变 为前进 倒退变速器 2020年4月8日12时9分 对后变 为速度变速器各档传动比 对前变 对后变 所以 F离合器接合时 R离合器空转相对转速最大 且 2020年4月8日12时9分 5 3图示的定轴式动力换挡变速器传动简图 图中各齿轮齿数为 Z1 53 Z2 29 Z3 30 Z4 48 Z5 66 Z6 72 Z7 79 Z8 43求 1 各挡的传动比 2 设输入转速ni 问挡位接通时哪个离合器相互配合相对转速最高 并计算出该离合器的相对转速值 解 1 该传动简图为三自由度变速器 将其分为两个二自由度变速器 第二轴为前变的输出轴 也是后变的输入轴 对前变 2020年4月8日12时9分 后变 2 对前变 对后变 故接合 离合器时 离合器的主从片相对转速最大或接合 离合器时 离合器的主从片相对转速最大 其值均为1 27ni 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 5 4图示定轴式动力换档变速箱传动简图 已知 Z1 30 Z2 25 Z3 20 Z4 50 Z5 Z7 55 Z6 60 Z8 45 试问在何种工况下 哪个换档离合器空转相对转速最大 且 设输入转速ni 2000r min 解 此为二自由度的传动方案 可知 A接合时 D离合器空转相对转速最大 或 C接合时 B离合器空转相对转速最大 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 所以 掛倒 档时 B离合器空转相对转速最大 6 1欲用二自由度行星变速器档位传动比iF1 1 67 iF2 1 iR 2 问能否保证变速器内旋转构件的最高转速不超过2 5ni 解 作转速平面图 iF2 1用闭锁离合器实现 知 当挂R档时 F1构件的转速最高 故不能保证变速器内旋转构件的最高转速不超过2 5ni 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 6 2 某行星变速器传动简图如图所示 求 各挡传动比 若行星变速器输入转矩Mi 90Nm 确定各操纵元件的计算载荷 试计算行星变速器F 档位传动效率 解 1 变速器分为两个二自由度变速器 前变 C接合 由 后变 由 由 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 前 后变传动比交叉相乘 得总传动比 3 所以 x 1 2 前变 由 C接在B1与输出轴之间 后变 3 B2接合 FII档由C B2接合 C接合 B2接合 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 6 3判断图示行星变速器传动简图是否存在循环功率的工况 若存在则计算Nu值 解 此变速器为二自由度 共有四个档位 B2制动和B3制动这两个档位 为单排传动 故不存在循环功率 B1制动时 为双排传动 作受力分析 知输入轴除受Mi外 还受两个方向相同的转距 故亦不存在循环功率 接合有可能产生Nu 作力分析 知输出轴除受Mo外 还受两个方向相反的转距 故存在循环功率 解 此变速器为二自由度 共有四个档位 2020年4月8日12时9分 6 4计算图示行星变速器各档传动比 并判断该传动简图是否存在循环功率的工况 若存在则计算Nu值 解 写出转速方程式 B1制动 n1 0 B2制动 n2 0 B3制动 n3 0 2020年4月8日12时9分 制动器B1接合时为单排传动 不产生循环功率 制动器B2 B3接合时为双排传动 可能产生循环功率 制动器B2时作图 输出轴上作用了三个力矩 除输出力矩外另两个力矩方向相反 变速箱中产生循环功率 Nu Nq1 Nt2 制动器B3时作图 输出轴上作用了三个力矩 除输出力矩外另两个力矩方向相同 变速箱中不产生循环功率 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 7 1某矿用自卸汽车全桥驱动 前 后桥均设普通差速器 整车空载重G 160KN 桥荷等分配 传动系 档传动比i 104 7 传动效率 m 0 82 驱动轮动力半径rd 0 66m 该自卸车空载拖带一台总重G1 1200KN的大型平板车 路面f 0 04 i 0 04 0 80 但自卸车后桥有一侧车轮陷入泥泞地面 f 0 06 0 40 问这种情况下 若自卸汽车柴油机最大输出转距Memax 876N m 传动系挂 档 能拖动大型平板车吗 i tg sin 解 拖动大型平板车需牵引力Pk为 Pk G1 i f 1200 0 04 0 04 96 KN 由原动机条件确定的矿用自卸汽车最大有效牵引力 为 由附着条件决定的自卸汽车最大有效牵引力 因 矿用自卸汽车发出的最大有效牵引力为 又因为 Pk 所以矿用自卸汽车拖不动大型平板车 2020年4月8日12时9分 工程机械设计例题讲解 7 2某轿车采用后置前驱动总体布置方案 变速箱三进一退采用二轴式机械变速箱 驱动桥主传动器为单级 双曲面锥齿轮传动 差速器为普通园锥差速器 试画全该传动简图 若柴油机输出轴旋转方向如图 试用图示意小锥齿轮的螺旋角旋向 小锥左旋 下偏置 2020年4月8日12时9分 一 填空题1 摩擦型离合器的储备系数 应 大于 1 若要求离合器的使用寿命越长 则选择的 值亦 越大 若要求离合器的体积越小 选择的 值亦 越小 2 机械式变速器传动简图 以轴的型式及其布置 可以有 两轴式传动方案 平面三轴式传动方案 和 空间三轴式传动方案 三种型式 3 双万向节传动装置 为使处于同一平面的输入轴与输出轴等速旋转 应满足 主动轴 从动轴 分别与中间轴的夹角 相等 同中间轴相连的两个万向节节叉布置在 同一平面内 4 欲设计定轴式动力换档变速器 若要求换档离合器转矩 空转时主 从片相对转速 则对不含倒顺的变速器其速比范围D应 C1C2 1 对含倒顺的变速器其速比范围D应 C1C2 1 5 用行星行星排实现三个旋转构件的如下转速1 5n3 2n1 0 5n2 0 则构件 2 为太阳轮 构件 3 为齿圈 构件 1 为行星架 该行星排特征系数 为 3 6 图1所示主传动器双曲面齿轮传动中 采用 下 偏移 此时小锥齿轮的螺旋角方向是 左旋 大锥齿轮的螺旋角方向为 右旋 7 当 3 时 行星轮 是行星排中最小齿轮 8 以柴油机为动力的自行式工程机械传动系的类型有 机械传动 液力机械传动 液压传动 和 电传动 9 轮式机械驱动轮上作用驱动力矩MK 车轮动力半径rd 地面情况摩擦系数为f 附着系数为 地面支承反力R 当车轮速度时 地面对车轮提供水平方向力为 即力的方向与运动方向 相反 10 传动系各档传动比iK iK iKM应按 几何级数 排列 11 普通园锥齿轮差速器 若差速器壳角速度为 0 两半轴角速度为 1和 2 则有 0 1 2 若差速器接受的转矩为M0 两半轴对差速器反作用转矩为M1 M2 差速器的内摩擦力矩为Mr 则有 r 2 1 和 0 1 2 2020年4月8日12时9分 二 判断正误题1 作匀速直线运动的自行式机械 其从动轮的滑转率恒等于零 2 自行式机械起步加速时 惯性阻力与所挂档位无关 只与整机质量和加速度有关 因惯性阻力为整机质量与加速度的乘积 3 惯性力的作用将使单桥驱动的轮式机械发出的牵引力发生变化 4 为了减小传动系中的动载荷