工程机械设计复习题例题

1、1 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院机械与材料学院 2018年10月7日10时45分 工程机械设计 例题讲解 2 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45分 1.1画出在给定工况下(图l所示)，地面对轮胎的作用力。 图 vv 3 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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34.4 kmh 的速度等速行驶，此时柴油机转速n3000 rmin，输出功率Pe50 kw，变速器挂挡，传动系传动比il7.1，机械效率m0.83。设道 路的滚动

2、阻力系数f0.03，牵引车整车重G045KN，前桥载荷G118 KN，后桥载荷G227 KN，前轮动力半径rd10.515 m，后轮动力半径 rd20.53m，拖车整车重G380KN。求路面对车轮的作用力? vhkm i rn v de t /06.34 1 .17 515. 03000 377. 0377. 0 1 1 ? ? ? ? 解解：（1） 滑移，故产生负的牵引力。 vhkm i rn v de t /05.35 1 .17 53. 03000 377. 0377. 0 2 2 ? ? ? ? 滑转，产生牵引力。 4 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日

3、10时45分 工程机械设计例题讲解 （2）作受力图。 由由 ，得：，得： 由由 ，得： 。 KNfGp KNfGp KNfGp f f f 4 . 2 :81 . 0 ;54 . 0 00 22 11 ? ? ? metk Pvp? 22 KN v P p t me k 26 . 4 6 . 3 2 2 ? ? ； 02112fffkk ppppp? KNpk51. 0 1 ? 5 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院机械与材料学院 2018年10月7日10时45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

4、2172.8KN，它以31.7kmh的速度在水平直线道路上等速 行驶时，原动机功率Pe219 kW，转速ne2140 rmin，机械传动系传动 比i235，传动效率M0.84，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? ? ? i rn v de t 377. 0 1t v 5 . 23 92 . 0 2140 377. 0 ? ? 00038. 0 1 1 ? ? ? t t v vv ? 5 .23 93. 02140 377. 0

5、2 ? ? t v )(552. 62 .187035. 0 11 KNfWp f ? )(048 . 6 8 .172035 . 0 22 KNfWp f ? KN v P p t me k 8 .206 . 3 2 2 ? ? 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（解（1 1）受力图略）受力图略 后轮 22tkme vpP? 6 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45分 工程机械设计例题讲解 NfGfQp sf 93.965cos? )(141. 8 2121 K

6、Npppp ffkk ? ，得由 2112ffkk pppp? 1.4 1.4 某翻斗车为前桥驱动，轴距L1.6 m，满载总重G20 kN，重心高h 0.4 m，到前桥距离L10.75 m，计入回转质量的转换系数01.03。问： 翻斗车能以a0.9ms2的加速度上15，f0.05，0.7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， NGp s 38.5176sin? ? Na g G p s j 1854 0 ? 对后轮取距，则得前桥所受垂直地面载荷 N L hphLLG G js 4 . 8505 )sincos)( 1 ? ? ? ? ? NGp5954? ? ? 7

7、首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院机械与材料学院 2018年10月7日10时45分 工程机械设计例题讲解 ? pNppp fj ?31.7996 0? j p )(8969 )sincos)( 1 N L hLLG G s ? ? ? ? ? 故该翻斗车不能以a0.9ms2 2的加速度上15，f0.05，0.7的坡道 取 ，对后轮取距，则得前桥所受垂直地面载荷， )( 3 .6278 NGp? ? ? ，由 fjk pppp? ? ）（解得：N136 j p 2 0 m/s0647. 0 s j G pg a ? ? ? ? 它能上坡的最大加速度是0.0647 m/s2。 8 首页

8、上页 下页 末页 结束 机械与材料学院机械与材料学院 2018年10月7日10时45分 2.1某轮式工程车，整车重G80 kN，轴距L3.3m，重心高h 1.3 m，重心到后桥距离L21.5 m，后桥驱动，驱动轮动 力半径rd0.47 m，柴油机最大输出转矩Memax343 Nm，采 用机械传动系，传动系效率m0.84。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f0.04， 0.65。 已知：tg=0.35,则 sin=0.33,cos=0.94. 解：作受力图。 由力的平衡： hGLNLG?sincos 12 21 cosNNG? 解得：解得：N N123.78

9、KN23.78KN，N N251.42KN51.42KN， ,3cosKNGfPf? KNGP4 .26sin? ? KNNPKNPPP fR 42.33;4 .29 2 ? ? me d me dR M rG i M rP ? ? ? ? maxmax ? ? ? ? 52.5448? ? i 由由 取取 49? ? i 9 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45分 2.2 翻斗车满载重G20 kN，重心高h0.4 m，重心到后桥距离L21 m， 轴距L1.7m，前桥驱动，驱动轮动力半径rd0.4 m，柴油机最大输出转 矩Memax134 Nm，采用机械

10、传动系，传动系效率m0.85。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f0.05， 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 ? ppR? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? KNN KNN GNN LGhGLN 2 . 9 2 .10 cos cossin 2 1 21 21 ? ? KNGNNfppp fR 6sin)( 21 ? ? KNNGp14. 7 1 ? ? ? ? ? ? me d me dR M r i M rp ? ? ? ? maxmax G 4 . 2507.21? ? i 取

11、 ? i23。 10 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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SP之间， fb(0.650.8)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， fafbZm。要求：PaPb。 彻底分离时，弹簧的工作点为 C，fcfbZ。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。 222 0 ? h H 11 首页 上页

12、下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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iF3.2，iF=1.6, iR-2.4，iR=-1.2，且 M1.5Mi， ，问：简要说明应采用哪一个传动方案简图？ 解： BA C D A-1A-2 DC n0 ni A B ni n0 67. 2 2 . 1 2 . 3 min max ? i i D 图A-1为二自由度，含倒顺。故 D CCD ? ? 2 125 . 11 21max 故不能采用。 图A-2为三自由度： F、R V 取 ， max 3 . 1D i i

13、 D R FFR ?则 。 05. 2? FR V D D D 对V，不含倒顺， V DCCD?4125 . 11 21max 故只可采用图A-2所示的传动方案。 i x nn2? ? 12 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45分 5.2图示定轴式动力换档变速器传动简图， Z143，Z2 20，Z332，Z435，Z540，Z655，Z750。 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

14、是后变的输入轴。 对前变：为前进、倒退变速器 max )( x n? ;75. 1,25. 1 2 4 3 5 ? Z Z i Z Z i RF 13 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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， 。 25. 1,57. 1 5 7 4 6 ? ? Z Z i Z Z i 56. 1,96. 1? ?FF ii 71. 1,75. 2? ?RR ii min/33604 . 2) 1()( max rn i i i n nn i F R iR

15、 iF R x ? ? i F i i n i n n8 . 0 max ? i i ix n i i i n nn13. 0) 1()( max max ? ? ? ? ? ? min/3360)( max rn x ? ? 14 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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

16、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： 906. 0 53 48 1 4 1 ? Z Z i 483.2 29 72 2 6 2 ? Z Z i 15 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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。 ,633. 2 30 79 3 7 3 ? Z Z i652. 0 66 43 5 8 4 ? Z Z i 总传动比? 5

17、9. 0,62. 1,38. 2,54. 6 41423132 ?iiiiiiiiiiii i i i i n i i i n i i i n n7 . 0) 1() 1( 1 2 2 ? i i i i n i in i i i n n64 . 0 ) 1( 1 ) 1( 2 1 ? iii ninn1 . 1/ 1 ? ii i i i ii i i i nn i i i n i i i n n nn i i i n i i i n n 27. 1154. 1) 1() 1( 27. 1154. 1) 1() 1( 3 4 4 4 3 3 ? ? 16 首页 上页 下页 末页 结束 机械与

18、材料学院机械与材料学院 2018年10月7日10时45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：Z130、 Z225、 Z320、Z450、Z5Z755、 Z660、Z845，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ni2000 r/min） DC z8 BA z1 z2 z3 n4 n5 z6 z7 max )( x n? ,67. 1 1 4 ? z z i A , 2 . 2 2 5 ? z z i B , 9 . 1 6 4 3 8 ? z z z z i c 。25 . 2 7 5 3 8 ? z z z z i D

19、解：此为二自由度的传动方案。解：此为二自由度的传动方案。 可知A接合时，接合时，D离合器空转相对转速最大；或离合器空转相对转速最大；或C接合时，接合时，B离合器离合器 空转相对转速最大。空转相对转速最大。 17 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45分 工程机械设计例题讲解 min/5 .20861 67. 1 25. 2 20 45 2000 1)( 1 max r i i i n n xi ix ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? min/43161 9 . 1 2 . 2 1 )( 2 ma

20、x r n n ix ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 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? i R O F1 0.6 1 -0.5 1 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。 iii ii R R nnn n i n ii i n 5 . 27 . 2 267. 0 267. 1 1 11 1 11 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? 故不能保证变速器内旋转构件的最高转速不超过2.5

21、ni。 18 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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Mi90Nm，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 ， 1? c i B1B2B3 C 232 io 0)1 ( 0111 ?nnn i ? 0 1 ?n 5 . 1 1 1 1 1 ? ? ? ? ? o i b n n i ? ? ? ? ? 0)1 ( 0)1 ( 03332

22、0222 nnn nnni ? ? 0 2 ?n 41 22 ? o i b n n i 0 3 ?n 51 323 ? o i b n n i 19 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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： 5; 5 . 7; 4; 6 331221 ? bcRIIbbRIbcFIIbbFI iiiiiiiiiiii ,1 ik k b MiM?,451 11 NmMiM i ? NmiMM bic 451 1 ? NmMiM ibi 135 1 ? ,1 ik k b MiM? NmMiM ib 4051 2

23、2 ? NmMiM ib 8101 33 ? 1 1 ? 2 2 2 1 1 2 ? ? ? ? ? ? ? x i i 0 1 1ln 22 ? ? ? ?i 98. 098. 0 31 97. 031 212 ，? ? ? （3） ， ，所以，所以，x1， （2 2）前变：由）前变：由 C C接在B B1 1与输出轴之间，与输出轴之间， 后变： ， （3） ，B2接合， F FII档由C C、B B2接合，C C接合， B B2接合， 20 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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

24、的工况， 若存在则计算Nu值？ B3B1B2 ? ? B1B3B2 ? B1B3B2 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。 33qqu MN? itq MMM? 3333 ? iq ? 3 iiiu NMN 33 ? 解：此变速器为二自由度，共有四个档位。 21 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时

25、45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：解：写出转速方程式： . 0)1 ( , 0)1 ( , 0)1 ( 1333 1222 111 ? ? ? nnn nnn nnn o i io ? ? ? B1制动，n10， 25. 0 1 1 1 1 ? ? ? ? i o B3B2B1 i 2.31 2.87 3 B2制动，n20， 32. 0 )1)(1 ( 1 121 2 2 ? ? ? ? ? ? i B3制动，n30， 81. 0 )1)(1 ( 1 31 311 3 ? ? ? ? ? ? i 2

26、2 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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。 NuNq1Nt2， ioq MiMM 2111 ? 1 2 2 2 2 1 1 1 1 qjt MMM ? ? ? ? iiittu NM i MN29. 0 )1 ( 2 21 22 ? ? ? ? ? ? ? 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。

27、23 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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G160KN，桥 荷等分配，传动系档传动比i104.7，传动效率m0.82，驱动轮动力半 径rd0.66m，该自卸车空载拖带一台总重G11200KN的大型平板车，路面f 0.04，i0.04， 0.80，但自卸车后桥有一侧车轮陷入泥泞地面，f0.06， 0.40。问这种情况下，若自卸汽车柴油机最大输出转距Memax876Nm，传动 系挂档，能拖动大型平板车吗？（itgsin） )( 1max fiG r iM PPPP d

28、me fkkp ? ? ? ? ? ? 解：拖动大型平板车需牵引力解：拖动大型平板车需牵引力P Pk k为 为 P kG1(if)1200（0.040.04）96（KN） 由原动机条件确定的矿用自卸汽车最大有效牵引力 kp P 为 )(15.101)04. 004. 0(10160 66. 0 82. 07 .104876 3 KN? ? ? 由附着条件决定的自卸汽车最大有效牵引力 kp P KNPPPP fkp 2 .83)04. 004. 0(160)4 . 0 2 160 8 . 0 2 160 ( ? ? ? ? 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

29、卸汽车拖不动大型平板车。 kp P kp P kp P KNPkp2 .83? 24 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院机械与材料学院 2018年10月7日10时45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。 小锥左旋小锥左旋下偏置。下偏置。 25 首页 上页 下页 末页 结束 机械与材料学院 2018年10月7日10时45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（C1C21），对含倒顺的变速器