第二章 底盘构造

1、2009.7大连理工大学机械学院苗明 0411-8470983021 发动机简介n发动机是发出动力的机器，发动机是发出动力的机器，是底盘的心是底盘的心脏和底盘脏和底盘的动力装置，是将一种能量转的动力装置，是将一种能量转变为机械能的装置。变为机械能的装置。n目前的发动机都是将燃料的化学能转变目前的发动机都是将燃料的化学能转变为热能，再由热能转变为机械动力，并为热能，再由热能转变为机械动力，并通过底盘的传动系和行驶系驱动工程机通过底盘的传动系和行驶系驱动工程机械行驶。械行驶。一、发动机的定义和分类：1、凡是将燃料燃烧所释放的热能转变为机械功的装置热力发动机，简称为发动机。蒸汽机、汽轮机、活塞式内燃

2、机、燃气轮机等。 2、类型：按其能量转换型式不同可以分为内燃机和外燃机 。内燃机凡是燃料燃烧后的产物直接推动机械装置作功的发动机。如活塞式內燃机。 外燃机利用燃料对中间介质进行加热,再利用中间物质所产生的气体推动机械装置做功。如蒸汽机,汽轮机等。按运动规律: 往复运动和旋转运动两大类。二、内燃机的优缺点及应用范围u往复活塞式内燃机内燃机。u经一百年多的历史相当完善。u在工作可靠性和经济性上比其它热机具有很大的优越性。u主要优点是：1.经济性好， 热效率高。蒸气机e=4%-8% 中型汽轮e = 10%-20%大型汽轮机e=18%-38% 燃气轮机e =1832% 内燃机e=20%-46%2.外形

3、尺寸小，质量轻，便于移动 。比质量(有效功率所占的质量)0.22KG/KW22KG/KW 范围内小得多；3.功率范围广 。从几千瓦上万千瓦 (单机)4.启动迅速。正常启动只需几秒，并很快达到全负荷。5.水的消耗量少，冷却作用。（风冷不需水）6.维护简单、 操作方便。u一些缺点：1.燃料限制直接使用液体或气体燃料2.废气中的有害成分-大气污染的主要来源3.噪声大，内燃机噪声城市噪声的主要来源。4.低速时难以获得大扭矩，当内燃机转速低于标定转速1/3-1/4时，不能保证正常工作，必须设置变速装置。5.不能换向。必须设置换向装置。6.不能带载起动。u应用范围广泛: 交通运输，工程机械，农业机械 ，矿

4、山，石油，发电，船舶等。发动机总体构造发动机总体构造n两个机构：两个机构： 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 配气机构配气机构n五个系统：五个系统： 供给系供给系 润滑系润滑系 冷却系冷却系 点火系（汽油机）点火系（汽油机） 起动系起动系三、车用内燃机的要求和基本类型（一）作为车辆的动力，其性能的好坏对使用车辆的性能有极大影响。因此必需满足以下要求：1.经济性好 燃油消耗率 。2.外廓尺寸要小，质量要轻。3.工作可靠。4.起动性与加速性好。5.废气污染少，噪声低。6.使用、维护、保养简便。7.成本低,寿命长（二）基本类型 ：u按所用燃油的不同：汽油机 柴油机 使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机； 使用柴

5、油机为燃料的内燃机称为柴油机汽油机对于柴油机的主要优点: 1.尺寸、质量都小；转速高。2.扭矩特性好（扭矩是变化的）；起动加速性能好。3.运转噪声小，工作较柔和。4.制造成本低。柴油机与汽油机相比主要优点：1. 燃油消耗率低在较大的负荷变化范围内取得较低的燃油消耗率 。2.柴油闪点高运输贮存安全 。3.废气中有害成份含量小 。 汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。u 按气体循环与曲柄连杆机构运动的对应关系可以分为四冲程与二冲程内燃机 (进气、压缩、作功、排气)u四冲程：汽缸中气体完成一个工作循

6、环，活塞在汽缸中进行了四个行程(曲轴转720)。u二冲程：活塞在汽缸中进行两个行程 (曲轴旋转360)，工作可靠性和经济性不如四冲程，所以四冲程应用更广泛。u按进气方式：可分成非增压(自然进气)和增压(强制进气)内燃机。增压内燃机比非增压内燃机在相同结构参数条件下，可提高功率。增压措施主要柴油机大型载重汽车。u按冷却方式可分成水冷内燃机和风冷内燃机。各具优点(我国情况看水冷居多) u按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸

7、、八缸发动机如: 红旗、奥迪、广州标致，4缸直立； 夏利，3缸直立 。 空燃比= ； 1 稀， Mf 时，打滑！这就限制了传递系所受力矩，起到防止过载的作用。要求：应满足两个基本性能的要求 a.分离彻底； b.接合柔和； c.从动部分的转动惯量要尽可能的小以减轻换档时轮齿间的冲击；d. 散热良好；（频繁离合、越柔和产生的热量越大） 型式：a.按摩擦片数分：单片、双片和多片b.摩擦片的工作条件分：干式、湿式2、变速器因内燃机的转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求有相当大的变化范围。设置变速器。功用：a.改变传动比（变速）； b.换向（前进或后退） ；c.利用空挡中断动力传递（怠速） ；

8、组成：两大部分a.变速传动机构；b.操纵机构；型式：a.有级式、无级式、综合式液压和齿轮式组合的液力机械式。b.按轴数分：二轴式、平面三轴式、空间三轴式和多轴式c.按变速操纵机构分：机械式换档（滑动齿轮、接合器）、动力换档（换档离合器）d.按轮系型式分：定轴式、行星轮式换档型式： a.机械式换档： 滑动齿轮： 双联滑动齿轮a、b用花键与轴连接，可沿轴1轴向移动。左拨动bb啮合，右拨动aa啮合，从而改变传动比，即换档（b 、a 齿轮与轴固接）b.接合套式：齿轮a、b 与轴固接，aa、bb 为常啮合，齿轮a、b通过轴承装在轴上属转连接，接合套与轴固连，通过拨动接合套的齿圈，实现换档。c.动力换档：

9、通过离合器，一般为液压换档。优点：切断动力时间 短，换档快， 操作轻便，可 带载换档。3、万向传动轴：汽车在行驶中，因路面因素或载荷因素使车架变形，因此在车辆上不能采用刚性的轴连接，出现了万向节。主要用于汽车工作过程中相对位置不断改变的两主要用于汽车工作过程中相对位置不断改变的两根轴之间的动力传递。根轴之间的动力传递。 十字架的中心与两轴交点相重合， P1 轴和P2轴的速比为1，但其瞬时传动比随其位置而变化；若P1轴以等角速度转动时，P2 轴则作周期性的变角速度转动。其变化情况如下： 原动轴P1 的叉面垂直于纸面，设：P1 的角速度为1 ，P2轴在此位置时的为2 ，两轴夹角为 当十字架视为与P

10、2 一起转动时，A点的速度为VA-2。 VA-2 = 2 r 当十字架视为与P1轴一起转动时，A点的速度VA-1 =1 r cos。此时A点的切向线速度只能有一个，即：VA-2 =VA-1 2 = 1 cos当两轴转过90时，图b ,同理取B点为参考点， VB-1 =1 r VB-2 =2 r cos， VB-1 = VB-2 , 所以 2 = 1/cos 所以，每转动90 ，2 就从2 变到2 因此 1cos 2 S内（距离）；若一根轴，则外侧边滚动边滑移，内侧边滚动边滑转。V0，0时滑转；V0，0时滑移；b.不平路面直线行驶； c.两侧轮胎直径不等（制造、充气、受载不同） 滑动加速轮胎的磨

11、损；增加汽车的动力消耗；导致转向性能恶化； 1245M1M2 差速器工作原理： 差速器壳与行星齿轮轴连成一体行星架；差速器壳又与从动齿轮固连主动件；其角速度设为0 ，半轴齿轮为从动件，其角速度设为1 和2 。 A、B两点为行星轮与两半轴的啮合点，行星轮的中心为C点，A、B、C到差速器的轴线距离为r 。当行星轮随行星架绕差速器轴公转时，处于同一半径r上的A、B、C三点圆周速度相等，为0 r ，这时120 ； 不起差速作用；行星齿轮除公转外，还绕本身的轴5以角速度4 自转，啮合点A的圆周速度为1 r0 r +4 r4； 啮合点B的圆周速度为2 r0 r 4 r4 这样就起到了差速作用。A4r4B4

12、r4C0rr44（2）差速器工作时）差速器工作时 物理意义：物理意义： 左右半轴齿轮之转速和等左右半轴齿轮之转速和等于差速器壳体转速的于差速器壳体转速的2倍，且倍，且与行星齿轮转速无关。与行星齿轮转速无关。A点：点：VA = 0r +4r B点：点：VB = 0r 4r相加，有运动方程：相加，有运动方程： 1 + 2 =20推论：推论：1.若若n1（n2） = 0 则：则：n2（n1）= 2n0 2. 若若n0 = 0 则：则：n1 = n2 (反向反向)于是：1 r +2 r 20 r 1 +2 20 运动特性方程；u上式表明：左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，而与行星轮转速

13、无关，因此在转弯时，借助于行星轮的自转，使两侧车轮滚动而无滑动。 n从上式中还可以得知： 一侧车轮不转（0）时，另一侧的转速为差速器壳转速的两倍。当0 0时，两侧车轮转速相等，方向相反。快速半轴增加的转速等于慢速半轴减少的转速。当2 0时，则1 20 相当于1 轮陷入泥泞中，差速器成为速比为2 的行星齿轮传动。五、转向系五、转向系彩图彩图 二、组成：转向器、转向传动装置、动 力转向装置；u 对于履带式：依靠转向离合器和转向制动 器转向；u 对于轨道式：依靠车轮轮缘转向；三、要求：1、工作可靠；2、零件应有足够的强度，刚度和寿命；3、操作轻便； 作用力要小；手动方向盘：中型载重 360 N ；重

14、型 450N方向盘的回转圈数要少； 前外轮偏转角。 这是依靠梯形机构来完成的。 23 工程机械用柴油机的特点一、工程机械的工作特点：1、工程机械的速度与载荷特性。a.速度稳定、受载均匀的机械：搅拌机、钻孔机等；最大载荷与平均载荷之比约占1.11.5。b.速度变化大，且有一定振动的机械：碎石机、偏心振动筛、振动器等； 最大载荷与平均载荷之比为1.52.0。c.载荷变化大，经常有急剧振动的机械：铲运机、装载机等。最大载荷与平均载荷之比为1.62.0。d.有急剧的冲击载荷，速度经常变化，载荷变化大的机械：单斗挖掘机、推土机、松土机等。最大载荷与平均载荷之比为23。e.冲击作用的机械：凿岩机、打桩机等；这类机械要求发动机与工作机构之间不能采用刚性连接。2.工程机械的应用地域广泛，应能适应各种恶劣的气候条件。3.工程机械一般工作在野外，环境恶劣，灰尘、风沙很大。二、工程机械用柴油机的特点：1、柴油机型式：多以水冷四冲程式为主要型式。少数用风冷。u水冷式结构坚固，使用可靠，冷却效果好，工艺性