工程机械设计复习题-例题

*工程机械设计

例题讲解

*1.1画出在给定工况下(图l所示),地面对轮胎的作用力。

*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υ＝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Ⅳ挡,传动系传动比i∑＝l7.1,机械效率ηm＝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。

*工程机械设计例题讲解（2)作受力图。

由

，得：

由

，得：

。

;*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υ＝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∑Ⅱ＝235,传动效率ηM＝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)

>υ滑转,产生牵引力。

（2)由,得解（1)受力图略后轮*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δ0＝1.03。问:翻斗车能以a＝0.9m／s2的加速度上α＝15°，f＝0.05，φ＝0.7的坡道吗?若不能，它能上坡的最大加速度是多少?解:⑴作受力图，对后轮取距,则得前桥所受垂直地面载荷*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α＝15°,f＝0.05,φ＝0.7的坡道。

⑵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。*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ηm＝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,φ＝0.65。

已知:tgα=0.35,则sinα=0.33,cosα=0.94.解:作受力图。

由力的平衡:解得:N1＝23.78KN，N2＝51.42KN，由取

*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ηm＝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，φ＝0.7。

解:tgα=0.26,α=14.6°。作受力图。

由力的平衡，得

，满足行驶要求。

由

取＝23。*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：⑴Pb与要求的弹簧压紧力F相符;⑵更新前，离合器弹簧工作点为A，fa＝fb－Z·△m。要求：Pa≈Pb。⑶彻底分离时，弹簧的工作点为C，fc＝fb＋Z·δ。δ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。

*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iFⅠ＝3.2，iFⅡ=1.6,iRⅠ＝-2.4，iRⅡ=-1.2，且Mφ≤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。*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。

⑴

计算各档传动比;

⑵

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：⑴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*对后变:为速度变速器各档传动比:，

。⑵

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，

。

*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：*

后变：（2)对前变：

对后变：故接合Ⅰ、Ⅳ离合器时Ⅲ离合器的主从片相对转速最大或接合Ⅰ、Ⅲ离合器时Ⅳ离合器的主从片相对转速最大，其值均为1.27ni。

*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①A接合时，D离合器空转相对转速最大;或②C接合时，B离合器空转相对转速最大。

*工程机械设计例题讲解所以,掛倒Ⅱ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。

*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：⑴各挡传动比?⑵若行星变速器输入转矩Mi＝90Nm，确定各操纵元件的计算载荷。⑶试计算行星变速器FⅡ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

，*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,*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。

φ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。

*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,*

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。

*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Ⅰ档传动比i∑Ⅰ＝104.7，传动效率ηm＝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Ⅰ档，能拖动大型平板车吗？（i＝tgα≈sinα)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。

*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，⑴试画全该传动简图;⑵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。*一、填空题1.摩擦型离合器的储备系数β应（大于）1。若要求离合器的使用寿命越长，则选择的β值亦（越大）；若要求离合器的体积越小，选择的β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Ⅰ、从动轴Ⅱ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α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（α<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φ，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iKⅠ、iKⅡ、…、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ω0，两半轴角速度为ω1和ω2，则有（ω0＝ω1+ω2）；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（Ｍr＝Ｍ2－Ｍ1）和（Ｍ