工程机械底盘理论与性能

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长安大学工程机械发动机与底盘理论

1.柴油发动机的主要特性有哪些，分别有什么含义？（P73）负荷特性：发动机转速一定时，其它性能指标随负荷变化的关系；速度特性：发动机油量调节机构位置一定时，其主要性能指标随转速变化的关系；调速特性：根据负荷的变化，自动调节循环供油量，使发动机的转速保持在一定范围内稳定运转的特性；万有特性：综合反映各参数变化的特性曲线。

2.柴油机根据使用的不同分为3种工况：固定式工况，螺旋桨工况，面工况。

（P72）3.柴油机安装调速器作用：为了保持发动机的工作稳定性，防止怠速熄火和高速飞车（P86）4.动态荷载对发动机性能的影响（P130）发动机在变负荷下工作时，曲轴转速的波动不利于发动机燃烧过程的形成和发展；进排气过程中气流的惯性，发动机零件的热慢性以及供油和调速系统的惯性改变了发动机工作过程的合理结构；变负荷工况也影响润滑系统的正常工作，使发动机零件承受附加的动荷载作用，从而加大了发动机的机械损失。

所有这些，最终都将使发动机动力性和经济性下降。

5.什么是轮式车辆的附着性能？（P45）车轮在坚硬的地面上滚动时，切线牵引力主要由轮胎与地面之间的摩擦所产生；车轮在松散的地面上滚动时，轮胎花反嵌入土壤，切线牵引力主要来自于土壤的抗剪切反力。

地面对车轮产生抗剪切反力或切线牵引力作用的同时，车轮对地面产生相对滑转，滑转程度用滑转率来表示。

显然，当切线牵引力一定时，滑转率越小地面抗滑转能力越高，地面的这种抗滑转能力称为附着性能。

6.影响轮式机械附着性的因素（P46）：土壤条件，路面条件，附着重力，轮胎尺寸，轮胎充气压力，轮胎结构，轮胎花纹。

7.影响履带车辆附着性能的因素有哪些，怎样比较附着性能的好坏？（P35）因素：土壤的性质，车辆的重量以及履带的接地面积，长宽比及履刺的性能，滑转率和切线牵引力，履带的几何形转。

当滑转率相同时，切线牵引力大的附着性能好或者在地面能够提供相等的切线牵引力时滑转率较小的附着性能好。

为了使不同重量的机械具有可比性，引入无因次滑转曲线的概念。

工程机械底盘理论课件--牵引性能参数的合理匹配

但是当Mc增至一定程度后，发动机偏离调速特性的程度愈大。于是，在某一负载程度下可获得最大的平均输出功率。这一最佳负载程度下的发动机扭矩Mepmax和最大平均输出功率Pemax可以用最佳扭矩负载系数kz0和最佳功率输出系数kpo来表示：
Mepmax=KzoMeH Pmax=KPoPeH
当发动机的负载程度达到这一最佳值时，发动机的平均输出功率将随着负载程度的增大而下降，负载程度达到某一极限时，发动机将不稳定工作。从图中还可以看到，当发动机具有最大输出功率时，发动机的平均输出比油耗也接近它的最佳值。
第一节牵引性能
行走机构的牵引效率ηx可以由滚动效率ηf与滑转效率ηδ的乘积来表示，——履带式行走机构的牵引效率是ηfηδ和ηr三者的乘积。由于履带驱动段效率，ηr可近似地认为是一常量，所以为简化讨论起见未予计入，但这并不影响问题讨论的实质。亦即：
x
f
F F Ff
(1 )
（6-3）
Q ＝ f (F KP, v)
第一节牵引性能
由于在行走机构与地面相互作用中，有效牵引力FKP与实际行驶速度v之间存在着某种制约关系，即FKP的增大将伴随着v的下降。因此，在滑转曲线上总可以找到某一工况点，当机器在这一工况下工作时，牵引力和实际速度两方面因素作用的综合结果可使机器的生产率达到最大值。这一工况称为行走机构的最大生产率工况。
第一节牵引性能
为了实现上述两项要求，最简单的方法是适当地配置发动机的最大输出功率在行走机构滑转曲线上的位置。正确地配置这一位置不仅能保证发动机在作业过程中不会强制熄火，而且还可以利用行走机构的滑转来保护发动机不致于过分超载，从而保证发动机经常处在调速区段上工作。对于工作阻力急剧变化的铲土运输机械来说，这一点对发动机动力性和经济性得到充分的发挥将产生积极的影响。因此，正确地配置发动机的最大输出功率在行走机构滑转曲线上的位置将是解决牵引性能参数合理匹配的一个重要问题。

工程机械底盘理论课件--液力变矩器及其与发动机共同工作的性能

在这种情况下，转换至变矩器泵轮轴上发动机调速特性即为发动机本身的调速特性。很显然，发动机与变矩器共同工作的必要条件是：
M e M 1 ne n1
Me,ne—发动机的有效扭矩与转速；图4-4发动机与变矩器的串联连接
M1,n1—变矩器泵轮轴上的输入扭矩与转速。
a)-直接连接；
第二节液力变矩器与发动机共同工作的输入输出特性
如果在变矩器输入特性上同时绘出发动机的调速特性［图4-
5a)］，那么满足上述条件的发动机与变矩器共同工作的全部可能
工况就可清楚地表现出来。实际上这些工况是由发动机调速特性
和变矩器输入特性共同包含的区域来确定的，即［图4-5a)中
A1C1C2A7所包围的区域。由此可见，如将变矩器的输入特性
与转换至泵轮轴上的发动机调
发动机转速的增大而增大［见图4-5b］。
功率输出轴所消耗的转矩取决于所驱动的工作装置的类型，
情况很复杂。在近似的计算中，
通常可按一定的百分比在发动机的
总功率中将其扣除。
按照前面所述的方法，利用关
系式(4-5)、(4-6)和(4-7)，不难
作出转换至泵轮轴上的发动机调
速特性。据此，即可绘制出变矩
器与发动机共同工作的输入特性。
第二节液力变矩器与发动机共同工作的输入输出特性
由于上述原因，所以在共同工作的输入特性上也常常用发动机的通用特性代替调速特性。图4-5b)上可以清楚地表示出在变矩器与发动机共同工作的全部工况下，发动机的燃料经济性，并阐明发动机最经济的燃料消耗区是否被充分利用。
图4-5液力变矩器与发动机共同工作的输入特性 b)发动机通用特性；
一、液力变矩器的输出特性
液力变矩器的输出特性是表示输出参数之间关系的曲线。通常是使泵轮轴的转速保持不变，在此工况下求取以涡轮轴转速n2 为自变量的各输出特性曲线(参看图4-1)。

工程车辆底盘基础理论

第１章工程车辆底盘基础理论
• １.１绪论 • １.２底盘的行驶原理 • １.３行走机构运动学与动力学 • １.４附着性能 • １.５牵引性能参数的合理匹配
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１.１绪论
• 底盘是工程车辆可靠性运行的关键部件,也是工程机械产品设计的重点, 掌握工程车辆底盘的基础理论,对研究工程车辆运行动力和改进车辆设计具有重要意义
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1. 3行走机构运动学与动力学
• 2.履带式行走机构的动力学
• 履带车辆工作时，其上作用有抵抗车辆前进的各种外部阻力和推动车辆前进的驱动力—切线牵引力，而切线牵引力本身则由驱动链轮上的驱动力矩所产生。
• 当履带车辆在等速稳定工况下工作时，存在以下两种平衡关系。 • (1)外部阻力与切线牵引力的平衡关系 • 履带车辆上的各种外部阻力与切线牵引力的平衡关系为
• 对车辆来说, 拉力Ｆｔ是内力，它力图把接地段从支重轮下拉出，致使土壤对接地段的履带板产生水平反作用力，这些反作用力的合力ＦＫ称作履带式底盘的驱动力或切线牵引力，履带式底盘就是在驱动力ＦＫ的作用下行驶的。
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１.２底盘的行驶原理
• 由于动力从驱动轮经履带驱动段传到接地段时，中间有动力损失，若此损失用履带驱动段效率ηr表示，则Fx可表示为
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1. 3行走机构运动学与动力学
• 由于这些摩擦损失的存在，驱动力矩在形成切线牵引力时必然消耗一部分力矩用来克服行走机构内部的摩擦损失。也就是说，在驱动力矩中必须扣除一部分力矩后才能与切线牵引力相带行走机构内部摩擦中的驱动力矩，称为换算的履带行走机构内部摩擦力矩。
一方面，地面所产生的驱动力F大于或等于滚动阻力
与
作业阻力

工程机械底盘理论

• 二、车轮运动学 • 先讨论刚性车轮在刚性水平地面上运动的情况，如图所示。车轮和地面的接触部分是轮缘圆周与地面的切线，在图中用O1表示， ω 为车轮的角速度。
• 当车轮作纯滚动时，地面和车轮接触处没有相对运动，O1即为车轮运动的瞬心，这时车轮的运动速度，即其几何中心轴线O的移动速度称为理论速度。 • 当O的移动速度＞理论速度时，设其瞬心为 O2，在Ol之下。这时车轮上和地面接触的线 Ol相对地面沿着车轮运动方向向前滑动，这种滑动称为车轮的滑移。当车轮滑移时，地面对车轮的作用力方向和车轮的运动方向相反，因此这时的车轮为从动轮。
• 车轮在水平地面上运动时，其几何中心轴线O的速度方向平行地面，其瞬时转动轴线在通过OOI的垂直平面上。 • 为便于讨论，把弹性车轮在土壤上的运动看作半径为 OOI的刚性车轮（图中点划线所示），在变形后的路面（也看作刚性）上的运动。 OOI称为车轮的动力半径用， rK表示。
• 当车轮的几何中心轴线O的速度V=rKω时，看作车轮作纯滚动，OI为其瞬时转动轴线，这时的速度称为理论速度用VT表示。 • 当O的速度V> VT时，瞬时转动轴线在O1 之下。滚动半径r=v/ω>vT，车轮滑移，为从动轮。 • 当O的速度V＜ VT 时，瞬时转动轴线在 OI与O之间，车轮滑转，为驱动轮。
铲土运输机械轮式铲运机专业资料拖式铲运机专业资料拖式铲运机施工专业资料推土机专业资料专业资料装载机专业资料平地机专业资料自卸汽车专业资料3工程起重机专业资料4压实机械专业资料5桩工机械专业资料6钢筋机械7混凝土机械专业资料混凝土输送车专业资料混凝土泵车专业资料8装修机械9路面机械专业资料摊铺机专业资料10凿岩机械与气动工具专业资料凿岩台车专业资料11军工专用工程机械12叉车与工业车辆专业资料专业资料13铁道线路机械清筛机专业资料捣固车专业资料14基建与市政设施机械15建筑仪器16其它个用工程机械专业资料架桥机专业资料专业资料盾构专业资料专业资料?二工机组成?动力底盘工作装置控制系统

工程机械底盘_行驶理论(完整)

2、驱动轮动力学
驱动轮在水平地面上作等速直线滚动时，其受力如图所示。 MK—驱动转矩
FX 0 FY 0
PKP P ZK Q
Mo 0 M K Z K a PKP rd MK a Z K PKP PK Pf PKP rd rd
驱动轮驱动车辆前进的条件为：
2、影响滚动阻力的因素
（3）作用在车轮上垂直地面的载荷当作用在车轮上的垂直载荷增大时，轮胎变形和轮辙深度都要增加，因此滚动阻力也增大。（4）轮胎的尺寸在松软土壤上，增大轮胎的宽度和直径都能增大轮胎支承面积、减小轮辙深度，从而减小滚动阻力。
3、整机滚动阻力计算
目前，在工程机械设计中广泛采用基于试验数据的简单公式来计算滚动阻力：
2、影响滚动阻力的因素
（1）土壤的性质土壤的种类，它的含水量和密实程度对车轮的滚动阻力有显著的影响。土壤越松软则轮辙越深，滚动阻力也越大。（2）轮胎的充气压力车轮在土壤上滚动时，其滚动阻力由轮胎和土壤两者的变形所引起。在松软土壤上，土壤变形起主要影响，这时，降低轮胎充气压力可增大轮胎支承面积，从而降低对土壤的比压减小轮辙深度，最终减小滚动阻力。当轮胎充气压力降到一定数值后，滚动阻力反随压力的降低而增大。这是因为增大了的轮胎变形对滚动阻力起主要影响的缘故。因此，在一定条件下有一个对应最小滚动阻力的最佳充气压力。在坚实地面上滚动时，滚动阻力主要是轮胎变形引起的，这时，增加轮胎的充气压力将减小轮胎的变形，从而减小滚动阻力。
第三节附着性能
二、附着力及附着系数
实验表明：轮胎与地面的摩擦系数值
1、随摩擦面相对速度的增大而增大，对驱动轮来说即随δ的增大而增大。故当轮胎支承面及垂直载荷一定时，PKμ增大则δ亦增大。 2、随比压ρ的增大而减小。所以，切线牵引力PK 将随滑转率δ的增大而增大。一般可以认为当δ=100% ，达到“打滑界限”时，PK值达到最大。

工程机械底盘理论课件--变负荷工况下发动机的性能

工业拖拉机负荷特点反映在动态测试数据上，其特点是：负荷变化与司机对工作装置的有意识操纵之间存在着某种规律性的联系。土壤的非均质性和司机操纵的随机性，使动态测试数据包含着某种确定性分量和随机分量，称为非平稳机数据(见图3-6)。研究表明，消除了趋势项后的试验数据在时间域内是一种均值为零的平稳随机数据。
图3-6 推土机切线牵引力在工作循环中的变化情况
第二节负荷工况对发动机性能的影响
图3-7是发动机扭矩在切土、运土、卸土工序中的变化情况。
从图中可以看到，在切入和集土阶段，发动机扭矩频频出现短时间
的峰值载荷，这种峰值载荷在集土阶段末尾可超出发动机额定扭矩
20～30%。在卸土
时，常常由于铲刀深深切
入以前推集的土壤之中而
一、现代工程机械用柴油机的特点二、发动机的选型
第四节本章重点
第一节柴油机的特性
柴油机的动力性和经济性对于工程用车辆来说，反映发动机动力性和经济性最基本的特性曲线是发动机的速度特性。速度特性表示的是油泵齿条置于一定的供油位置时，发动机输出(有效)功率、扭矩、小时油耗随转速而变化的关系。齿条在最大供油位置时(齿条与油量限止器相接触)的速度特性，称为发动机的外特性。齿条在部分供油位置时的速度特性则称为部分速度特性。
K
s P
Pem Pesm
s ge
g em
g
s em
式中：Pem—发动机实际的平均输出功率； gem—发动机实际的比油耗。
第二节负荷工况对发动机性能的影响
发动机额定功率的实际利用程度用发动机功率输出系数KB来评价，它等于发动机实际的平均输出功率Pem与额定功率PeH之比：
KB
Pem PeH
显然，在Kp、Ksp与KB以及γge 、γsge和 γB之间存在着以下

工程机械底盘工作原理介绍

履带式由机架、履带架和四轮一带等组成。
轮式由机架、悬架、桥壳与轮胎、轮辋等组成。
轨行式由机架、转向架和轮对等组成。
步行式由机架和步行装置等组成。
3、转向系
转向系用以保证工程机械行走时改变行走方向。
履带式工程机械由操纵传动系中转向离合器和转向制动器实现转向，或由分别操纵左右两侧履带的传动实现转向。
为此，传动系统的功用就是将发动机的动力按需要适当降低转
速增加转矩后传动驱动轮上，使之适应工程机械运行或作业的需要。
此外，还具有切断动力、倒行、变速和差速的功能。
增扭减速
2、传动系统的分类、组成
机械传动；液力机械传动；液压传动；电传动。
（1）机械传动
• 轮式：发动机→主离合器→变速箱→传动轴→ 主传动器、差速器→ 轮边减速器；
安全，故设有主制动装置、停放制动装置。
轨行式工程机械的制动装置与制动系统与机车车辆的制动装置与制动系统类似。
传动系统概述
1、传动系统的功用
工程机械的动力装置和驱动轮之间的传动部件总称为传动系统。
内燃机特性与作业机械之间的矛盾：内燃机的输出特性：转矩小、转速高和转矩、转速变化范围小工程机械的作业要求：大转矩、低速度；转矩、速度变化范围大。
• 履带式：发动机→主离合器→变速箱→ 主传动器（中央传动）→终传动装置；
优点：结构简单，工作可靠，价廉，传动效率高，可利用惯性作业等。
缺点：①当外阻力变化剧烈时易熄火； ②换档时动力中断时间长； ③机械循环作业时频繁换档劳动强度大； ④传动系零部件受到的冲击载荷大； ⑤机械变速箱档位较多，结构复杂。
⑵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。
⑶膜片弹簧具有非线性的弹性，所以在从动盘磨损后，仍能可靠地传递发动机的转矩，而不产生滑磨。此外，在使离合器分离时，还能使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。

底盘理论

1、工程机械从牵引性能可分为哪几类，工程机械底盘理论与性能主要研究哪一类，其典型的代表机种有哪些？牵引型和非牵引型工程机械在牵引性能、负荷特点、作业质量要求、速度控制原理各方面有什么异同？（1）分类：牵引型机械、运输型机械、驱动型工作型机械（2）工程机械底盘理论与性能主要研究自行式牵引型工程机械，典型代表：挖掘机械、铲土运输机械、路面机械以及起重运输机械中的某些机种等。

（3）牵引：功率大外传动平稳被动生产率、动力性、经济性恒功率非牵引：小内振动主动质量恒速度2、当总加热量（燃油量）不变时，定容加热量和定压加热量的不同分配比例对柴油机（混合加热）理论循环热效率有什么影响，为什么？（1）当总加热量一定时，定容加热部分部分越大，即压力升高比λ越大，则热效率越高ηt越高，在压力升高比最大，预胀比等于1时，即全部热量都在定容下加入，则热效率最高。

而在预胀比最大，压力升高比等于1时，即全部热量都在定压下加入，则热效率最低。

（2）两者影响不一样。

3、柴油机供油提前角的大小有什么作用，最佳的供油提前角应达到什么效果？(1)（2）4、说明当履带的接地面积相同时，履带长宽比L|b对履带车轮的滚动阻力，牵引性能和转向性能各产生什么影响？车辆附着力与履带长宽比无关，L|b对牵引性能的影响体现在哪里？（1）影响滚动阻力：当接地面积一定时，长而窄的履带比短而宽的履带滚动阻力要小；牵引性能：当接地面积一定时，长而窄的履带比短而宽的履带有更大的切线牵引力，长而窄的履带滑转率小，不易打滑，功率损耗小；转向性能：面积一定，增加履带接地长度L会使转向阻力矩Mμ增大，于转向不利，增加轨距B，可加大转向力矩Mᴢ，对转向有利（2）5、汽油和柴油标号各表示什么指标值，这些指标各与什么使用性能指标有关？（1）汽油：标号表示辛烷值，与汽油的抗爆性能有关。

（2）柴油：标号表示凝点，与柴油的低温流动性能有关。

6、什么是柴油机的负荷特性、速度特性、调速外特性和万有特性，试画出其简图。

工程机械底盘理论与性能5

试验时需要测定的物理量
有效牵引力F 有效牵引力Fkp 试验车实际行驶距离L 试验车实际行驶距离L 通过这一距离所用的时间t 通过这一距离所用的时间t 相应的燃料消耗量G 相应的燃料消耗量Gkp 左、右驱动轮的转速n 左、右驱动轮的转速nKL，nKR 发动机的转速n 发动机的转性能
加速度曲线参看图5 参看图5-10
时间时间-速度曲线
参看图5 参看图5-12
行程行程-速度曲线
参看图5 参看图5-13
三、爬坡能力
机器的爬坡能力受限于： 1、发动机动力； 2、地面条件； 3、机器的稳定性。
二、牵引力平衡和牵引功率平衡
(二)牵引功率平衡方程
Pe = PBa + PPTO + Pm + Pr + Pδ + Pf + Pi + PKP
Pe—发动机有效功率 PPTO—功率输出轴驱动系统的效率 Pba－驱动辅助装置消耗的功率 Pf－滚动阻力消耗的功率 Pkp－车辆的有效牵引功率 Pm—传动系的功率损失 Pi－克服坡道阻力消耗的功率 Pr－驱动段的功率损失 Pδ—滑转引起的功率损失
道路阻力系数ψ 道路阻力系数ψ ：
ψ = f × cos α ± sin α
参看图５－９
一、速度性能
速度性能通常用机器的最高运输速度来评价。这一速度可以很方便地利用动力特性来确定。实际上，如果在动力特性图上绘上道路阻力曲线ψ=ψ(v)，则最高档的动力因路阻力曲线ψ=ψ(v)，则最高档的动力因数曲线D=D(v) 数曲线D=D(v)
第五章车辆的牵引性能、动力性能和燃料经济性
§5-1牵引力平衡和牵引功率平衡 §5-2牵引特性 §5-3试验牵引特性 §5-4动力特性

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• 国内市场
• 国际市场
• 交通运输业 • 能源工业 • 原料工业 • 农林水利 • 城乡建设 • 国防建设
1.国内市场
2.国际市场
• 东南亚市场； • 中东市场； • 非洲市场； • 拉丁美洲市场； • 发达国家的部分特殊的要求市场。
五.工程机械目前存在的问题
• 可靠性稳定性； • 品质问题； • 关键技术关键零件的创新研究不够； • 创新的开发研究不够，基础研究匮乏； • 制造技术的革新； • 实验技术的革新；
工程机械底盘理论与性能
绪论
1. 工程机械的定义 2. 工程机械的分类 3. 工程机械的性能 4. 工程机械的市场发展前景 5. 工程机械目前存在的问题 6. 工程机械专业所用到的学科 7. 本门课程的研究内容 8. 学习目的
一.工程机械的定义
工程机械是指在房屋建筑筑路水利农林矿山港口等基本建设工程中以代替或者协助人来进行施工与作业的机械设备的总和。
• 主要内容： 1.车辆的行驶理论； 2.工程车辆用发动机的动态性能； 3.工程车辆的牵引性能及评价； 4.车辆的转向理论； 5.车辆的稳定性。
八.学习目的
• 了解工程车辆的形式与工作原理； • 解决工程车辆设计中总体参数的匹配与计算问题； • 评价工程车辆的使用性能，为进一步研究新型车辆提供理论依据。
三.工程车辆的性能
1.技术性能
工作安全性；保养维修的方便性；可靠性；耐久性；操纵轻便型；舒适性等。
2.使用性能
牵引性能；动力性能；燃料经济性能；稳定性能；通过性能；转向性能等。
四.工程机械的市场发展前景
• 随着人类社会的发展，工程机械具有广阔的发展空间，尤其是我国是一个发展中国家，基础建设规摸巨大，当前我的基础设施建设；西部大开发；城镇化；缩小农村人口规模；可持续发展等。都奠定了工程机械具有很广阔的市场发展空间。

二.工程机械的分类
1.
按用途分类
2.
按施工作业运动形式分类
（一）按用途分类
１.挖掘机械 2.铲土运输机械 3.工程起重机械 4.压实机械 5.桩土机械 6.钢筋混凝土机械 7.路面机械 8.凿岩与风动机械
（二）按施工作业运动形式分类
1.
固定式施工作业机械
2.
拖式施工作业机械
3.
自行式施工作业机械
六.工程机械专业所用到的学科
• 机构运动学动力学的研究成果； • 动态强度刚度有限元方法等； • 地面力学的研究成果； • 摩察学的研究成果； • 信息技术的研究成果； • 人体科学的研究成果； • 计算机的研究成果。
七.本门课程的研究内容
• 本课程是研究铲土运输机械发动机－底盘－工作装置之间相互联系，相互制约的关系，从这种相互作用的关系中来考察工程机械的使用性能，以及这些性能与各总成参数之间的关系，并讨论这些参数之间的合理匹配。