1、轮式挖掘机底盘简介轮式挖掘机底盘简介汇报人：潘为健汇报人：潘为健20132013年年4 4月月设计轮式挖掘机设计轮式挖掘机结构不同点结构不同点行走模式要求行走模式要求挖掘模式要求挖掘模式要求履带式底盘（四轮履带式底盘（四轮一带）一带）履带式行走履带式行走履带式挖掘履带式挖掘 概概 述述 1.11.1整机图片整机图片 1.31.3整机后侧图片整机后侧图片 1.21.2整机前侧图片整机前侧图片 1.41.4整机侧面图片整机侧面图片 2.12.1行走时行走时 xingzoumoshixingzoumoshi 2.22.2挖掘时挖掘时 wajuemoshiwajuemoshi动力如何由动力如何由发动机
2、传递发动机传递给轮胎？给轮胎？如何转向？如何转向？车速如何车速如何控制？控制？如何刹车？如何刹车？高低速如何高低速如何实现？实现？如何倒车？如何倒车？履带式如何履带式如何实现上述功实现上述功能？能？汽车如何实汽车如何实现上述功能？现上述功能？一、传动系统一、传动系统 目目 录录 三、制动系统三、制动系统 二、行驶系统二、行驶系统 四、转向系统四、转向系统一、传动系统一、传动系统 一、传动系统一、传动系统 1.11.1 履带式挖掘机传动简图履带式挖掘机传动简图装载机与挖掘机同属土装载机与挖掘机同属土方机械方机械,它又是轮式的它又是轮式的,它是如何传动的它是如何传动的?一、传动系统一、传动系统 1
3、.21.2 装载机传动简图装载机传动简图轮式挖掘机底盘也要有类似装载机轮式挖掘机底盘也要有类似装载机的桥箱，但是它还要回转挖掘。发的桥箱，但是它还要回转挖掘。发动机在上架，同时要回转，动力如动机在上架，同时要回转，动力如何传到底盘何传到底盘?一、传动系统一、传动系统 1.31.3 轮式挖掘机传动简图轮式挖掘机传动简图 一、传动系统一、传动系统 1.41.4 确定传动件思路确定传动件思路从行走上来讲从行走上来讲,履履带式与轮式输出指带式与轮式输出指标有什么不同标有什么不同?1.1.行走速度行走速度:2.2.牵引力牵引力(爬坡能力爬坡能力):):GB/T9139GB/T9139 规定轮挖爬坡能力不
4、小于规定轮挖爬坡能力不小于35%(2035%(20度度),履带挖不小于履带挖不小于50%(2750%(27度度)1.51.5 确定组成元件参数确定组成元件参数 一、传动系统一、传动系统 1.61.6 组成元件连接三维简图组成元件连接三维简图 一、传动系统一、传动系统 1.71.7 各组成元件结构各组成元件结构 1.7.11.7.1 行走马达行走马达(变量变量)一、传动系统一、传动系统 一、传动系统一、传动系统工程机械上常见变速箱分为人力换档变速箱、动力换档变速箱（定轴式、行星式）1.7.11.7.1 变速箱变速箱 动力换档变速箱的优点：人力换档变速箱进行换档时，必须分离主离合器，所以换档过程中
5、机器是靠惯性向前运行的。低速重载的机器在这一过程中速度会降低很多，甚至停止前进。工程机械采用了人力换档变速箱后，有时会出现挂低档发动机功率未充分发挥，而挂高档机器又难以起步的情况。无论采用哪一种换档方式，人力变速箱都有时候会挂不上档。动力换档变速箱是采用离合器将变速箱中的换档齿轮和其轴结合（定轴式），或采用制动器将各行星排的齿圈制动实现换档（行星式）。定轴式定轴式:换换档离合器接档离合器接合合,则齿轮则齿轮 与轴一起旋与轴一起旋转转;换档离换档离合器分离合器分离,则齿轮在轴则齿轮在轴上空转。上空转。行星式行星式:行星轮与行星轮与行星架固定，动力行星架固定，动力输出。制动器制动输出。制动器制动齿
6、圈时，输出齿圈时，输出1 1档；档；制动器不制动齿圈制动器不制动齿圈时，输出时，输出2 2档。档。一、传动系统一、传动系统ZFZF变速箱内部结构变速箱内部结构 一、传动系统一、传动系统 ZFZF变速箱换档原理变速箱换档原理 一、传动系统一、传动系统停车时:在弹簧力的作用下，离合器使齿圈与太阳轮连成一体，制动器使齿圈固定不动。这样外力通过行星架输入时，由于太阳轮、齿圈是一体，制动器制动齿圈的同时制动太阳轮，也就使行星轮固定不动，从而使整机不运动。低速档时：在输入油压的作用下，离合器脱开，齿圈与太阳轮脱开，此时制动器保持制动齿圈状态。动力由太阳轮输入，太阳轮带动行星轮、行星架，再经齿轮输出到驱动桥
7、。高速档时：在输入油压的作用下，制动器脱开,离合器接合,太阳轮、齿圈此时连为一体。动力由太阳轮输入,行星轮围饶太阳轮公转的同时,还在齿圈的带动下自转,从而在太阳轮输入转速相同的情况下,行星轮的输出转速要比低速档时快。一、传动系统一、传动系统 1.1.空档如何实现？空档如何实现？既然变速箱进油口都既然变速箱进油口都不通油时，实现驻车制动不通油时，实现驻车制动 ；进油口分别；进油口分别通油时，实现高低速；那么进油口同时通油时，实现高低速；那么进油口同时通油时，是否可以实现空档？通油时，是否可以实现空档？2.2.车辆损坏无法启动时，车辆损坏无法启动时，如何实现牵引？如何实现牵引？一、传动系统一、传动
8、系统 1.7.21.7.2 驱动桥驱动桥 驱动桥一般由主传动器、差速器、半轴、驱动桥桥壳等组成。有些车辆还有轮边减速器。主传动锥齿轮：降低转速，增大转矩，改变动力传递方向；差速器：解决左右车轮的差速问题；差速器+半轴：将动力分传给驱动轮；轮边减速器：进一步降低转速，增大转矩；桥壳：承重和传力。一、传动系统一、传动系统 这是什么结构这是什么结构?起什么作用起什么作用?驱动桥两侧的驱动轮若用一根整驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接轴刚性连接,则两轮只能以相同则两轮只能以相同的角速度旋转。这样的角速度旋转。这样,当车辆转当车辆转向行驶时向行驶时,由于外侧车轮要比内侧由于外侧车轮要比内侧车轮移过的
9、距离大车轮移过的距离大,将使外侧车轮将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖。在滚动的同时产生滑拖。车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃油消耗，还会使汽增加功率和燃油消耗，还会使汽车转向困难、制动性能变差。车转向困难、制动性能变差。动力由件动力由件1717传入，件传入，件3232、3131、2626、2323、2222为一体，为一体，2222带动带动2424转动，转动，动力输出。动力输出。一、传动系统一、传动系统差速器原理差速器原理车辆直线行驶时：动力由传动轴车辆直线行驶时：动力由传动轴传入，带动差速器壳体转动。此传入，带动差速器壳体转动。此时，行星齿随同差速器壳体一起
10、时，行星齿随同差速器壳体一起公转，带动半轴齿转动，半轴齿公转，带动半轴齿转动，半轴齿带动半轴转动，实现车轮转动。带动半轴转动，实现车轮转动。车辆向左转弯时：左侧驱动轮相对车辆向左转弯时：左侧驱动轮相对产生更大的阻力。产生更大的阻力。假设假设左侧半轴齿左侧半轴齿轮由于此阻力不能转动，此时传动轮由于此阻力不能转动，此时传动轴动力输入不变，行星齿依然随同轴动力输入不变，行星齿依然随同差速器壳一起公转。但此种状态下差速器壳一起公转。但此种状态下行星齿公转的同时自转，带动右侧行星齿公转的同时自转，带动右侧半轴齿轮加速转动。半轴齿轮加速转动。一、传动系统一、传动系统 差速器在转弯时，行星齿的运动符合差速器
11、在转弯时，行星齿的运动符合“最小最小能耗原理能耗原理”（把一颗黄豆放入一个碗中，它（把一颗黄豆放入一个碗中，它最终状态一定是在碗底，因为在碗底比在碗最终状态一定是在碗底，因为在碗底比在碗壁上消耗的能量少）。那么如果出现某一侧壁上消耗的能量少）。那么如果出现某一侧车轮陷入泥坑或被架空，那么此侧车轮的阻车轮陷入泥坑或被架空，那么此侧车轮的阻力相对于另一侧会很小，此时行星轮会带动力相对于另一侧会很小，此时行星轮会带动此侧车轮以此侧车轮以2 2倍的差速器壳速度转动。必然造倍的差速器壳速度转动。必然造成另一侧车轮完全不转动。即出现成另一侧车轮完全不转动。即出现“打滑打滑”。此种问题如何设置机构解决？此种
12、问题如何设置机构解决？二、行驶系统二、行驶系统 二、行驶系统二、行驶系统（1）支承整机的总重量；（2）通过驱动轮与地面之间的附着作用，产生驱动力，以保证机器正常行驶；（3）传递并承受路面作用于车轮上的各种反力及其所形成的力矩；（4）尽可能的缓和不平路面对机身造成的冲击和振动。2.12.1 行驶系统要求行驶系统要求 2.22.2 行驶系统表现行驶系统表现-通过性通过性（1）最小离地间隙；（2）接近角、离去角；（3）纵向通过半径、横向通过半径；（4）最大涉水深度。2.32.3 行驶系统组成行驶系统组成 车架、车桥、车轮、悬挂等。二、行驶系统二、行驶系统 2.42.4 各组成元件结构各组成元件结构
13、2.4.12.4.1 车架车架 行走式工程机械的车架，可以分为整体式和铰接式两种基本类型。2.4.22.4.2 悬挂悬挂 工程机械的悬挂大致可以分为刚性悬挂和弹性悬挂两类。一、刚性悬挂 应用工况：负荷变化大，对工作时的稳定性要求较高的工况1、简单刚性悬挂2、摆动桥 将一个车桥与车架铰接起来，使他们之间相互摆动，这样可以保证四个车轮始终良好着地。摆动桥可以是前桥，也可以是后桥。一般来说，为提高机器稳定性，应该把摆动对工作装置影响较小的那个桥作为摆动桥。通常，应该将摆动桥的摆动范围限制在（8度-10度）左右。二、行驶系统二、行驶系统3、液压悬挂 用于轮胎较多的工程机械或机架高度需要经常调整的机械。
14、二、弹性悬挂 应用工况:高速行驶的机械(一般时速大于40)。弹性悬挂一般由弹性元件、导向装置、减振装置组成。弹性元件：传递垂直载荷和缓和车轮的冲击；导向装置：决定车轮相对于车架的运动特征，传递牵引力、制动力、侧 向力以及由它们形成的力矩；减振装置：迅速衰减由于地面不平所引起的车架和车桥之间的振动。2.4.32.4.3 转向桥转向桥 2.4.42.4.4 车轮、轮胎车轮、轮胎 二、行驶系统二、行驶系统 2.52.5 行走装置的结构形式行走装置的结构形式 2.5.12.5.1 无支腿，全轮驱动，转台布置在两轴的中间，两轴轮距相同无支腿，全轮驱动，转台布置在两轴的中间，两轴轮距相同 优点：省去了支腿
15、，结构简单，便于在狭窄工地上工作，机动性好。缺点：挖掘机行走时转向桥负载大，转向操作费力或需要设置液压助力装置。2.5.22.5.2 双支腿，全轮驱动双支腿，全轮驱动,转台偏于固定轴转台偏于固定轴(后桥后桥)一边一边 特点：1.减轻了转向桥的负载,使转向操作较轻便;2.支腿装在固定轴一边,保证了挖掘机作业时的稳定性。2.5.32.5.3 四支腿，单轴驱动四支腿，单轴驱动,转台远离中心转台远离中心 优点：1.驱动轮的轮距较宽，而转向轮的轮距较小，转向时绕垂直轴转动;2.由于车轮形成三支点布置，受力较好，无须悬挂摆动装置，行走 时转向半径小，作业时四支腿支撑，稳定性好。缺点：在松软的地面上行驶会形
16、成三道轮辙，行驶阻力增大，而且三支点 底盘的横向稳定性差。二、行驶系统二、行驶系统 2.5.42.5.4 四支腿，全轮驱动，转台接近固定轴（后桥）一边四支腿，全轮驱动，转台接近固定轴（后桥）一边 特点：前轴摆动，由于重心偏后，因而转向时阻力小，易操作，并且通过采 用大型轮胎和低压轮胎，因而对地面要求较低。前摆动桥前摆动桥+液液压悬挂压悬挂(摆动摆动范围范围7 7度度)后桥刚性后桥刚性连接连接 前支腿前支腿+后推土后推土铲铲+转台接近后转台接近后桥一边桥一边挖掘作业时,是否允许前桥摆动?如此布置,轴荷如何分布?前转向桥满足轻松转向,负荷分配率多少合适?三、制动系统三、制动系统 三、制动系统三、制
17、动系统 3.13.1 制动系统要求制动系统要求（1）车辆行驶过程中,遇到障碍物、弯道、紧急情况时，车辆能够降速甚至停车（行车制动）；（2）车辆停止尤其是停在坡道上时，车辆应该能够可靠的驻留原地不动，不致溜车（驻车制动）。动力动力-终传动终传动制动实质上就是切制动实质上就是切断这两者的联系就断这两者的联系就可以了可以了?3.23.2 履带式挖掘机制动系统原理履带式挖掘机制动系统原理车辆停止时车辆停止时:此制动此制动弹簧制动马达弹簧制动马达,使车使车辆保持原地不动辆保持原地不动,达达到驻车制动到驻车制动行车制动行车制动=切断动力路线切断动力路线+制动车辆惯性制动车辆惯性?三、制动系统三、制动系统车
18、辆行驶时车辆行驶时:正常行驶正常行驶:假设假设B B口进油，油液推动阀芯口进油，油液推动阀芯如左图。此时油液打开驻车制动弹簧如左图。此时油液打开驻车制动弹簧,解除解除对马达的制动对马达的制动;同时驱动马达旋转同时驱动马达旋转,从从A A口回口回油，达到正常行驶状态。油，达到正常行驶状态。下坡行驶：下坡行驶：车辆下坡行驶时，马达超速车辆下坡行驶时，马达超速旋转，此时旋转，此时B B口由泵来的油液会不及时，口由泵来的油液会不及时，B B口压力下降，主阀芯下移，阀口开度变小，口压力下降，主阀芯下移，阀口开度变小，使使A A口压力上升。这样就会产生一个阻止口压力上升。这样就会产生一个阻止马达旋转的力，
19、防止马达超速。马达旋转的力，防止马达超速。车辆制动时车辆制动时:切断动力路线：切断动力路线：控制阀停止动作控制阀停止动作,马马达达A A、B B口无压力，此时口无压力，此时B B口无油液推动口无油液推动马达继续旋转；马达继续旋转；制动车辆惯性：制动车辆惯性：车辆由于惯性还回继车辆由于惯性还回继续往前走，这时马达由减速带动，把机续往前走，这时马达由减速带动，把机械能转化为液压能，起到泵的作用。此械能转化为液压能，起到泵的作用。此时，油液在马达的吸力下，会从时，油液在马达的吸力下，会从B B口往口往A A口流动。但是由于主阀芯关闭，口流动。但是由于主阀芯关闭，A A口的压口的压力会逐渐升高。这样就
20、在高压区产生一力会逐渐升高。这样就在高压区产生一个阻止马达惯性旋转的力，使马达最终个阻止马达惯性旋转的力，使马达最终停止转动；停止转动；驻车制动生效：驻车制动生效：制动油液缓慢通过制动油液缓慢通过阻尼孔，制动弹簧复位，实现驻车。阻尼孔，制动弹簧复位，实现驻车。三、制动系统三、制动系统 3.33.3 汽车制动系统原理汽车制动系统原理在履带底盘结构中，马在履带底盘结构中，马达相当于动力源，液压达相当于动力源，液压制动只是制动了动力源，制动只是制动了动力源，如果终传动也制动，效如果终传动也制动，效果会如何果会如何?发动机发动机离合器离合器变速箱变速箱驱动桥驱动桥轮胎轮胎动力源动力源终传动终传动脚刹脚
21、刹如何制动?制动制动制动 三、制动系统三、制动系统鼓式制动器结构结构:不制动时不制动时,制制动底板带动轮胎旋动底板带动轮胎旋转转,其余件不动。其余件不动。制动蹄、摩擦片一制动蹄、摩擦片一体。体。司机踩下脚踏板司机踩下脚踏板通过油液通过油液(气体气体)推动制动油缸推动制动油缸(凸轮凸轮)制动蹄、摩擦片制动底板制动蹄、摩擦片制动底板底板带动轮胎停止旋转底板带动轮胎停止旋转此种方式制动必然会有此种方式制动必然会有大量热量产生大量热量产生,且由于制且由于制动器封闭动器封闭,热量无法及时热量无法及时散出。散出。有没有结构能及有没有结构能及时将制动热散出时将制动热散出?三、制动系统三、制动系统盘式制动器司
22、机踩下脚踏板司机踩下脚踏板活塞向左运动活塞向左运动活动制动块左移活动制动块左移活动制动块与制动盘压紧活动制动块与制动盘压紧油压进一步升高，制动盘不动油压进一步升高，制动盘不动制动盘推动制动钳体右移制动盘推动制动钳体右移 固定制动块与制动盘压紧固定制动块与制动盘压紧制动结束后制动结束后,制动钳如何制动钳如何回位回位?三、制动系统三、制动系统 发动机制动发动机发动机离合器离合器变速箱变速箱驱动桥驱动桥轮胎轮胎 司机松开油门后，发动机转速迅速由2200rpm降到900rpm,但是这时车辆的速度不会立即降。此时，由于惯性，动力会经驱动桥、变速箱反传到发动机，欲使发动机还是按照2200rpm的速度旋转,
23、但是发动机飞轮的动量足够大,使得发动机不会在反力的作用下加速旋转,反而会由于相互作用力的原因,给驱动桥施加一个反作用力,使车辆制动。(发动机反拖)3.43.4 轮挖制动系统原理轮挖制动系统原理发动机发动机主泵主泵主阀主阀行走马达行走马达变速箱变速箱驱动桥驱动桥轮胎轮胎动力源动力源终传动终传动脚刹脚刹制动(参照汽车)制动制动参照履带挖 三、制动系统三、制动系统 行走马达制动车辆制动时车辆制动时:切断动力路线：切断动力路线：主阀停止动作主阀停止动作,马马达达A A、B B口无压力，此时口无压力，此时B B口无油液推动口无油液推动马达继续旋转；马达继续旋转；制动车辆惯性：制动车辆惯性：车辆由于惯性还
24、回继车辆由于惯性还回继续往前走，这时马达由减速带动，把机续往前走，这时马达由减速带动，把机械能转化为液压能，起到泵的作用。此械能转化为液压能，起到泵的作用。此时，油液在马达的吸力下，会从时，油液在马达的吸力下，会从B B口往口往A A口流动。但是由于主阀芯关闭，口流动。但是由于主阀芯关闭，A A口的压口的压力会逐渐升高。这样就在高压区产生一力会逐渐升高。这样就在高压区产生一个阻止马达惯性旋转的力，使马达最终个阻止马达惯性旋转的力，使马达最终停止转动停止转动.原理同履原理同履带式马达带式马达 驱动桥制动靠什么机靠什么机构控制构控制?和和履带一样履带一样设置脚阀设置脚阀?除了汽车上用的鼓式除了汽车
25、上用的鼓式和盘式制动和盘式制动,有没有有没有其他的制动终传动的其他的制动终传动的结构结构?三、制动系统三、制动系统湿式多盘制动原理制动时:刹车弹簧刹车弹簧刹车油缸刹车油缸相对板相对板摩擦片摩擦片缸体缸体驱动轴驱动轴马达壳体马达壳体 三、制动系统三、制动系统旋转时:缸体缸体驱动轴驱动轴摩擦片摩擦片相对板与摩擦相对板与摩擦片分离片分离行走马达的制动是无油行走马达的制动是无油压时制动生效压时制动生效,有无结有无结构可以在无油压时制动构可以在无油压时制动失效失效,有油压时制动生有油压时制动生效效?主减速器主减速器差速器差速器半轴半轴太阳轮太阳轮行星轮行星轮轮毂轮毂摩擦片摩擦片有油压有油压无油压无油压制
26、动不制动结合分离 三、制动系统三、制动系统 3.53.5 制动距离计算制动距离计算 对于轮胎式挖掘机制动距离应符合GB/T 21152-2007土方机械 轮胎式机器 制动系统的性能要求和试验方法。试验条件：应以80%机器最大水平速度或32km/h进行制动性能试验。制动距离（试验机器不带有效载荷）：V*V/150+0.2*（V+5）将V=32km/h带入公式，制动距离为14.23m。a=a=2.782.78m/sm/s2 2行车制动EC 71/320要要求求a1.5 三、制动系统三、制动系统驻车制动试验要求：GB/T 21152-2007规定:停车制动系统在切断动力时,机器在坡度为20%的情况下
27、保持停车不动。驻车制动制动驻车制动制动变速箱输入轴变速箱输入轴EC 71/320要求要求H18%如果液压泵发生故障如果液压泵发生故障或发动机突然熄火或发动机突然熄火,如何紧急制动如何紧急制动?三、制动系统三、制动系统 紧急制动 无动力源时,可以仿效履带式挖掘机,采用蓄能器作为紧急动力源。初步选定蓄能器初始压力为150bar,容积1L。国家标准要求：车辆以每分钟4次的速率制动12次后,制动供给的压力不能低于第一次操作压力的70%。大于大于150X70%=105bar150X70%=105bar四、转向系统四、转向系统 四、转向系统四、转向系统 4.14.1 转向方式转向方式（1）按整机转向形式分
28、:偏转车轮转向、折腰式转向；（2）按传动方式分：机械式、液压助力、液压式、气压助力；（3）按转向轮位置分：前轮转向、后轮转向、全转向。4.24.2 转向原理转向原理车辆转向时，内外侧车辆转向时，内外侧车轮均绕一个瞬时中车轮均绕一个瞬时中心做纯滚动。心做纯滚动。ctg-ctg=B/L其中其中:-外侧轮转向角 -内侧轮转向角 B-转向中心距离L-轴距 四、转向系统四、转向系统 4.34.3 轮挖转向器件轮挖转向器件发动机发动机转向泵转向泵转向器转向器前桥转向油缸前桥转向油缸车轮车轮方向盘方向盘 4.44.4 转向器原理转向器原理阀芯左右移动阀芯左右移动,从而使前桥从而使前桥油缸左右侧进油油缸左右侧进油,实现车辆实现车辆左右转向。左右转向。
