機械畢業(yè)設計30河北工程大學裝載機總體設計

河北工程大學設計說明書 (論文 ) 1 第一章 緒 論 1.1 設計 目的 畢業(yè)設計是學生理論聯(lián)系實際的重要課題，是學生綜合運用，鞏固基礎理論，專業(yè)技術和專業(yè)知識的機會。 通過畢業(yè)設計，能夠檢查學生對所學知識掌握的程度，能夠提高學生解決實際問題的能力和獨立工作的能力，并掌握機械設計的一般方法，步驟。所以，畢業(yè)設計是學生獲得知識的重要環(huán)節(jié)。 裝載機屬于鏟土運輸機械類，是一種通過安裝 在前端一個完整的鏟斗支撐結構和連桿，隨機器向前運動進行裝載或挖掘 ，以及提升，運輸和卸載的自行式履帶或輪胎機械。它廣泛應用于 公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設。裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此成為工程建設中土石方施工的主要機種之一，對于加快工程建設速度，減輕勞動程度，提高工程質量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機械化施工中不可缺少的裝備之一。 因此， 要求設計者 在設計過程中必須端正態(tài)度，嚴格認真，盡可能多的參看有關書籍，資料，刻苦鉆研，對比分析，取長補短，大膽創(chuàng)新，以便做出高質量高水平的設計成果 1.2 設計 步驟 及方法 本次設 計說明書分為四部分，是對整個設計過程的描述和總結。第一部分：設計概述；第二部分：裝載機總體設計，它為變速箱設計提供條件參數(shù)；第三部分：變速箱設計，此部分為變速箱設計的最主要部分；第四部分：參考文獻。 這次設計主要采用傳統(tǒng)的以人工計算為主的設計方法，類比國內外現(xiàn)有成熟機型，從中選優(yōu)，以便能更好地設計要求，本次設計的重點為 ZL50 行星變速箱設計，由于本人知識水平有限，設計中必定存在不少錯誤，請老師和同學指正。 1.3 設計背景 在經(jīng)歷了 5060 年的發(fā)展，到 20 世紀 90 年代中末期國外輪式裝載機技術已達到相 當高的技術水平?；谝簤杭夹g、微電子技術和信息技術的各種智能系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于裝載機的設計、計算操作控制、生產經(jīng)營和維修服務等各個方 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 2 面，使國外輪式裝載機在原來的基礎上更加精制，其自動化程度也得以提高，從而進一步提高了生產率，改善了司機的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性，降低了噪聲、振動，保護了環(huán)境，最大的簡化維修、降低作業(yè)成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能都達到了很高的水平。 主要有以下幾點現(xiàn)狀：產品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發(fā)展；采用新結構、新技術，產品性能日趨完善；發(fā)展多種工作裝 置，不斷滿足市場需求；易于維修保養(yǎng)，注重環(huán)保。 綜合上述現(xiàn)狀和未來市場需求，國外輪式裝載機在其未來技術發(fā)展中將廣泛應用微電子技術與信息技術，完善計算機輔助駕駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)；采用單一吸聲材料、噪聲抑制方法降低機器噪音；通過不斷改進電噴裝置，進一步降低柴油發(fā)動機的尾氣排放量；研制無污染、經(jīng)濟型、環(huán)保型的動力裝置；提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性和靈敏性，提高整機機電信一體化水平；在控制系統(tǒng)方面，將廣泛采用電子監(jiān)控和自動報警系統(tǒng)、自動換檔變速裝置；普遍安裝 GPS 定位于質量自動稱量裝置。 而 我國輪式裝載機起步較晚，其制造技術是陸續(xù)從德國、美國和日本等國家引進的。目前，我國國內輪換式裝載機生產廠家群雄并立，并且有增無減，但國內的企業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新能力較弱，工藝裝備水平和生產能力低，機器的可靠性，故障率，使用壽命，機、電、液一體化水平，外觀質量，操作的靈活性和舒適性方面與先進國家產品相比差距較大。目前我國輪式裝載機正在從低水平、低質量、低價位、滿足功能型向高水平、高質量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡，各主要廠家也不斷進行技術投入，采用不同的技術路線，在關鍵部件及技術上創(chuàng)新，擺脫目前產品設計雷同，無自己 特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，正在從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機行業(yè)的領先者。其發(fā)展體現(xiàn)出以下一些趨勢：大型化和小型化裝載機，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求量的限制；各生產廠家根據(jù)實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化各項性能指標，強化結構件的強度和剛度，以使整機可靠性得到提高；優(yōu)化系統(tǒng)結構，提高系統(tǒng)性能；利用電子技術及負荷傳感技術來實現(xiàn)變速箱的自動換檔及液壓變量系統(tǒng)的應用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機的作業(yè)成本；提高安全性、舒適性；降低噪聲和排放，強化環(huán)保指標。 我想隨著我國的科技力量的不 斷進步，我們的裝載機 發(fā)展將在不久的將來趕上甚至超過國際 先進水平。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 3 第二章 裝載機總體設計 裝載機的總體設計是根據(jù)其主要用途，作業(yè)條件及生產情況，合理地選擇機型、各總成結構形式、性能參數(shù)及整體尺寸等并進行合理布置。由于任務書已對部分結構進行規(guī)定，再通過對現(xiàn)有機型 類比、分析， ZL50 裝載機總體設計確定如下： 2.1 確定機型及總成部件結構形式 2.1.1 行走裝置的選擇 從作業(yè)條件與對象，作業(yè)效率與成本，以及駕駛員的工作條件等因素出發(fā)，行走裝置選擇輪胎式。 輪胎式裝載機與履帶式裝載機相比 有如下優(yōu)點： a)自重輕，行走速度快，機動性好，作業(yè)循環(huán)時間短，作業(yè)效率高，運輸及修理費用低。 b)輪胎式裝載機在碎石硬路面作業(yè)時因輪胎有緩沖作用對機器沖擊振動較小，可延長機器壽命，減輕駕駛員疲勞等。 2.1.2 傳動形式的選擇 此次裝載機傳動系的設計采用液力機械傳動系， 因為它與機械傳動系相比有具有以下優(yōu)點： a)在保持一定插入力的同時舉升動臂或轉動鏟斗以減少鏟掘阻力，縮短作業(yè)循環(huán)時間。 b)可隨外載荷的變化 而自動調整車速，因而可減少變速箱換檔，簡 化變速結構與操作。 c)液力機械傳動配有動力換檔變速箱，其可在不停車情況下?lián)Q檔，操作輕便、動力換檔時間短、生產率高。 d)變矩器的可透性小，當運行阻力變化時發(fā)動機的轉速變化小。 2.1.3 變矩器形式的 選 擇 由于裝載機作業(yè)時牽引力和車速的變化范圍大 ，并且變化急劇、頻繁，工作條件苛酷，因此要求所選用的變矩器因具有較大的變換系數(shù) B?？紤]到裝載機 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 4 工作條件和工作特點以及變矩器的結構簡單、可靠和便于制造，因此選用 內功率分流 二級渦輪變矩器。 1-第一渦輪軸 2-第二渦輪軸 3-泵輪 4-第一渦輪 5-導輪 6-第二渦輪 圖 2-1 變矩器傳動簡圖 2.1.4 變速箱 形式的選擇 根據(jù)設計要求和現(xiàn)代裝載機的工況，選擇行星動換檔變速箱。它與定軸式變速箱相比有如下優(yōu)點： 零件加工精度高、傳動效率高、受力分散、齒輪模數(shù)小、齒輪、軸承工作條件好。重量輕、結構緊湊，采用制動器不產生離心力，無須旋 轉密封、作用可靠。 2.1.5 轉向方式的選擇 由于在重量的要求，選取鉸接轉向方式，它與其它幾種轉向方式相比有如下優(yōu)點： a)車輪無需相對車身偏轉，可采用大尺寸寬基面低壓輪胎以發(fā)揮更大的牽引力。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 5 b)轉向半徑小，機動性好，有利于提高生產率高。 c)容易保持前后橋上合理 分配，保持較好的穩(wěn)定性，減少駕駛員的疲勞強度。 d)通過性好，前后橋零件基本通用，結構簡單，簡化制造工藝成本低。 2.1.6 制動系的選取 一個完整的制動系應包括三部分：行車制 動器、停車制動器和緊急制動器。 裝載機是循環(huán)作業(yè)并連續(xù)工作的機器，它制動頻繁、制動強度比較高、作業(yè)條件惡劣，經(jīng)常與水泥路面打交道，因而對制動器的要求除了考慮制動效能、效率外還有如下要求： 1）在附有泥、水等惡劣的使用條件下，應保證有比較穩(wěn)定的制動性能。 2）為適應頻繁制動和確保下坡連續(xù)制動的安全，制動器散熱要快。 3)壽命要長，便于調整和維修。 由于鉗盤式制動器與蹄式制動器相比有如下優(yōu)點 : a)制動性能穩(wěn)定，有較好的沾水復原性 ，即不會因沾有泥水而導致之動力矩急劇下降。制動器圓盤外露于空間，有自動清除 泥水的功能，容易干燥。 b)耐熱衰減性好 ,不會因摩擦生熱是摩擦系數(shù)減少而導致之動力矩的明顯下降。散熱條件好，保證了頻繁制動時的可靠性。 c)制動器無增力作用，制動力矩的增長平穩(wěn)。 d)維修方便，摩擦片磨損后可自動調整間隙。更換摩擦片方便，不需要拆卸輪胎輪邊減速裝置，可減少機器停工時間。 故采用鉗盤式制動器。 2.1.7 輪胎的選擇 因為裝載機多在松軟、潮濕或干硬的地面上工作。為了降低比壓，增加輪胎支承面積，改善附著性能和緩沖性能。 故采用低壓寬基輪胎。 參考同類型機器，此次設計選用的輪胎規(guī)格為 23.5-25輪胎，其半徑為762mm。 2.2 總體參數(shù)的確定 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 6 此次設計的是 ZL50 型裝載機 及其動力變速箱 ，則裝載機的額定載重量為：Q=5（ t） 2.2.1 基本 參數(shù) 確定 ： 發(fā)動機飛輪功率： Ne=(28.614Q+63.62)=155(KW) 鏟斗最小 卸載高度： H=H1 +0.2B=3.064(m) 裝載機自重： G=4.057Q 1.97=18.3（ t） 最小轉彎半徑： R=0.226Q+6.33=7.46(m) 裝載機全長 ： L=0.502Q+4.53=7.04(m) 裝載機寬度： B=0.128Q+1.73=2.82(m) 裝載機高度： H=0.128Q+1.73=3.78(m) 額定斗容量： VH=Q/=(3000 10)/（ 20 1000） =2.5 3m 卸載距離： S=1/3B+ b=1.34m 最小離地間隙一般小于 350mm，參考同類型取 450mm 上翻 角取 49. 卸載角取 50 此參數(shù)的其 確定是 參考文 獻 1 2.2.2 裝載機的附著重量及牽引力 裝載機作業(yè)時 要發(fā)揮大的插入力，必須要求機器有足夠的自重，增加附著重量能夠改善機械的附著性能，但機器的自重增加，將會導致裝載機運行阻力的增加，動力性能變差，材料和燃料消耗增加，輪胎壽命縮短，以及造價提高。對于一般土壤，如附著重量增加，當其比壓超過某一極限而破壞土壤結構時，甚至使附著性能反而變壞。因此在設計時應在保證一定替丁附著牽引力的前提下盡量使機器的自重 降低。具有同樣作業(yè)能力和壽命的機器，其自重越小，往往說明其總體布置、材料利用和部件設計的合理性，一般用單位自重功率或單位斗容量來反映，它是機械技術性能的重要比較指標之一。 對于全輪驅動的裝載機附著重量即為機器自重 則 G=G=18.3（ t） 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 7 牽引力 PH PKP=PH 而 PH=G 取 =0.5 （ 2.1） 則 PH= G =18000 10 0.5=90（ KN） 2.2.3 發(fā)動機功率 裝載機作業(yè)時，發(fā)動機凈功率消耗于兩部分，即 f 牽引功率 N1 和驅動液壓泵功率 N2 牽引功率 N1=PKVT/3600 式中 ： PK 額定輪緣切線牽引力。 PK= PH+Pf （ 2.2） P=Gfcos VT- 裝載機插入料堆的理論作業(yè)速度，對于輪式的取 3km/h 傳動系總效率，對于液力機械傳動：取 =0.75 其中 ： f=0.06 =0 參考文獻 1 表 1-1 則 ： PK=102600（ N） 則 ： N1= PKVT/3600=（ 102600 3） /（ 3600 0.75） =114(kw) 因此 油泵功率 ： N2= Ne N1=155-114=31(kw) 2.2.4 檔位 和車速 輪式裝載機的速度變化范圍大，他要適應在工地作業(yè) 的要求，又要滿足運輸轉移的要求。為了能使功率利用好、燃料經(jīng)濟性好，需要有合適的檔位。 由于 ZL50 裝載機屬于中小型裝載機，同時參考同類型機器。初步確定其 檔位數(shù)及各檔理論行駛速度如下： 前進檔 V =8 km/h 前進檔 V =30 km/h 倒退 R 檔 VR =10 km/h 2.2.5 軸距和輪距的確定 軸距和輪距的大小直接影響到裝載機的很多使用性能，是總體設計的重要參數(shù)。 因為它不但影響輪式裝載機的 整體布置，而且直接影響裝載機的 轉向半經(jīng)及 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 8 其通過性能，所以選擇其參數(shù)是十分重要的。 （ 1） 軸距 -它的改變會影響到以下幾方面的整車性能： 影響前后橋的載荷分配，當各總成相對前軸的前后位置不變時，軸距的改變會使前后軸上的載荷發(fā)生變化；影響裝載機的縱向穩(wěn)定性。軸距增大，有利于提高整車的縱向穩(wěn)定性。還可以減少裝載機在行駛中的前后顛簸，提高行駛平穩(wěn)性，減少司機的疲勞；軸距增大，最小轉彎半徑 增大；影響裝載機的自重。軸距增大使裝載機的自重增大。參考同類型機器，初步確定軸距為 3300 。 （ 2）輪距 -它的改變會影響到以下幾方面的整車性能： 輪距的增加，可提高整機的橫向穩(wěn)定性，但最小轉彎半徑將會增加，影響機動性。輪距的大小受鏟斗寬度和交通運輸?shù)南拗?。在設計中應盡可能減少輪距，它往往受動力傳動系結構布置所限制。參考同類型機器初步擬定輪距為 2200 。 2.3 裝載機的總體布置 總體布置的合理與否，直接影響整車的使用性能與即使經(jīng)濟指標，使總體設計的主要任務之一。 各部件在 車上布置基準的選擇：選取前后車橋中心連線作為上下位置的基準；通過前橋軸線垂直地面的平面為前后位置的基準；左右位置則以縱向對稱軸線為基準。 2.3.1 發(fā)動機與傳動系的布置 選擇發(fā)動機、變矩器和變速箱三者為一體的方案。其優(yōu)點是：軸向尺寸短，便于軸距短的機器總體布置；三部件可組裝成一個總成一次安裝，使總裝工序簡化，可減少部件間的郵路管道， 增加可靠性。 裝載機發(fā)動機和變矩器 布置簡圖 如下： 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 9 1-變 速箱 2-變矩器 3-發(fā)動機 裝 圖 2-2 發(fā)動機、變矩器及變速箱的連接方式 2.3.2 鉸接點和傳動萬向節(jié)的布置 選取鉸接點布置在軸距的中點。車輛行駛時前后輪的軌跡始終相同。一次可得到以下優(yōu)點： 后輪始終沿著前輪壓過的車轍運動，減少運動阻力，其車轍的轉向半徑最小，可通過狹小難走的路段；前橋內外側輪的轉速和等于后橋內外側輪的轉速和，當雙軸驅動時，前后軸間屋轉速差，減少了輪胎的磨損。 2.3.3 擺動橋的布置 將裝載機的 后橋作為擺動橋。 此類布置可使裝載機作業(yè)時駕駛員隨前車架一起擺動，因而易于體會鏟斗刃口與水平面的傾角，可以正確的進行水平鏟掘工作。 2.3.4 工作裝置的布置 工作裝置布置在整機前端，在滿足東臂在最高位置時的卸載要求和動臂在最低位置時鏟斗不干涉的前提下動臂支點盡量向后布置，這樣可以提高整機穩(wěn)定性， 便于機構設計和提臂液壓缸的布置。同時，在考慮工作裝置不妨礙司機視線 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 10 和確保司機的作業(yè)安全前提下，盡量使動臂和車架鉸點位置提高。 2.3.5 駕駛室的布置 駕駛室的布置應使操縱用的傳動機構簡單，操作省 力、方便，以保證駕駛員具有良好視野和舒適，安全的工作環(huán)境。 在駕駛室位置相對前后橋距離一定的條件下，鉸接式裝載機的駕駛室的布置主要有以下兩種方案：一、駕駛室布置在前車架后端；二、駕駛室布置在后車架前端。 結合以上兩種方案的優(yōu)缺點，初步擬定駕駛室布置在后車架的前端。 此布置形式可使前后視野良好，駕駛員能直接了解裝載機的折腰程度 ，增加安全感，降低疲勞強度，同時 構造簡單 ，有利于加工制作 ，提高工作效率。 2.3.6 轉向系的布置 由于鉸接裝載機轉向所需功率比車架偏轉車輪轉向方式大，故轉向 油缸獨立布置。同時，為了使結構緊湊避免由于中間傳動環(huán)節(jié)的間隙所引起的不穩(wěn)定，將轉向器與控制閥組成一體。 將轉向液壓缸布置在前車架上，兩個 轉向液壓缸在平面內稱“八”字形布置。 2.3.7 裝載機的軸荷分配 裝載機的軸荷分配是否合理，直接影響裝載機很多使用性能。如牽引性、 通過性 和穩(wěn)定性等。另外，還會影響零部件尺寸選擇和強度計算。 由于鉸接式裝載機的軸距不整體式車架的軸距長，在保證同樣穩(wěn)定性前提下軸距增加即可減少后橋軸荷，這樣即可減少配重，降低車重，而且提高整機穩(wěn)定性。因此初步確定軸荷分配為： 空載時前橋軸荷占整機重 45%-50% 滿載時前橋軸荷占整機重 65%-75% 2.4 裝載機工作裝置及連桿機構的設計 2.4.1 鏟斗的設計 鏟斗是鏟裝物料的工具，它的斗型與結構是否合理，直接影響裝載機 的生 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 11 產率。參考同類型機器以及根據(jù)機器的作業(yè)要求和斗容的大小，選擇直型帶 齒鏟斗。這種斗具具有較大的插入能力，提高了作業(yè)效率 ， 適宜鏟裝輕質或松散的小粒物料并可利用刀刃作刮平，清理等工作。 2.4.2 連桿機構類型的選擇 按組成連桿機 構的件數(shù)可分為四連桿、六連桿和八連桿。 六連桿、八連桿不需要有框架，故與四連桿相比，可改善視線，增加載重量，同時由于在鏟斗周圍沒有液壓缸和油路，裝載過程中掉下來的物料不會造成事故，比較安全，但該機構不是平行連桿機構，在動臂上升過程中，鏟斗將向后略傾斜。 按連桿機構運動狀態(tài)分正連桿機構和反連桿機構。 為了保持斗在動臂轉動過程中作平移運動的要求，裝載機工作裝置連桿機構要求斗的轉動應與動臂轉向相反，則在以動臂為固定件的連桿機構中，即要求機架與鏟斗的轉向應相同。 從整機布置特點，作業(yè)對象和作 業(yè)方式，以及考慮到結構簡單、合理，維修等因素出發(fā)。選擇反轉六連桿機構。這種機構在機器工作時提高鏟斗的裝滿程度，減少了運輸時的撒料現(xiàn)象，并且易于控制卸料速度，減少了卸料沖擊。同時，由于此機構鏟點較小，使機構簡化，減少了維修時間。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 12 第三章 動力換檔行星變速箱的設計 動力換檔星星變速箱預定軸式變速箱相比由于具有結構緊湊、在和容量大、傳動效率高、齒間符合小、結構剛度好、輸入輸出軸同心以及實現(xiàn)動力與自動換檔等優(yōu)點，所以在工程、礦山、起重等作業(yè)機械上，獲得了廣泛的應用。 故 ，此次設計選用二自由度具有內外嚙合的齒圈式行星機構。 行星式液力機械動力換檔變速箱的最大特點是，裝載機只需要兩個前進檔和一個后退檔，就能實現(xiàn)裝載、行駛、后退的全部變速功能，使裝載機有極強的自動適應外界阻力的調節(jié)功能。當裝載機在正常需要較高的前進和后退的速度時，超越離合器自動分離，讓二級渦輪獨立工作，就是由二級渦輪輸出的動力通過二級輸出齒輪、中間輸入軸將動力傳入各個檔位，使裝載機能實現(xiàn)變速行駛，從而實現(xiàn)物料迅速進行轉移。當裝載機在鏟裝作業(yè)過程中外界阻力突然增大，例如遇到鏟裝大物料時，超越離合器在雙渦輪 變矩器的配合工作下，自動降低轉速、增大轉矩，使車輪產生足夠的動力進行正常的鏟裝工作。而當鏟裝阻力相當大時，超越離合器的結構特點就會更加充分顯示出來，此時的超越離合器會自動 處于完全的楔緊狀態(tài)，即外環(huán)齒輪、內環(huán)凸輪、中間輸入軸形成一個剛體，變矩器一、二級渦輪同時工作，將所有產生的轉矩傳遞給超越離合器，外環(huán)齒輪和中間輸入軸同時給變速箱傳遞動力。裝載機經(jīng)常出現(xiàn)輪邊打滑，一般稱作為 “失速 ”狀態(tài)，就是超越離合器利用雙渦輪變矩器的特點實現(xiàn)的，變矩器泵輪在發(fā)動機高速旋轉的驅動下，而變矩器一、二級渦輪轉速為零，此時輸出的轉 矩為極大值，裝載機輪邊驅動力也就為最大值。一般型裝載機可產生噸以上的推進力。行星式變速箱的超越離合器就是利用自身單向離合作用，配合變矩器外特性實現(xiàn)以上自動適應外界工況的功能。見液力變矩器特性圖和超越離合器工作圖。由液力變矩器外特性圖中看出，渦輪轉速為零時，其轉矩為最大值。 3.1 傳動系總傳動比的分配 傳動系的總傳動比，是根據(jù)發(fā)動機的轉速、技術任務所規(guī)定的排擋數(shù)和速度范圍，以及總布置中初步確定的驅動輪半徑的尺寸算出來的。 首先應確定整車牽引機構傳動路線，動力傳遞路線為：發(fā)動機 液力變矩器 變速箱 傳動軸 主傳動裝置 差速器 傳動半橋 輪邊減速器 輪胎。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 13 3.1.1 裝載機各檔傳動比的確定 輪式裝載機各檔傳動比的計算公式如下： ii=0.377nehrd/vTi（ 3.1） 式中 ： neh-發(fā)動機額定轉速 r/min 參考同克類型機器暫取 neh=2200 r/min rd-驅動輪半徑 762mm vTi-某一檔速度 （ km/h） 代 入數(shù)據(jù)可得各檔的總傳動比如下： i =0.377 2200 r/min 0.762m 8km/h=4.74 i= 0.377 2200 r/min 0.762m 30km/h=1.26 i R=0.377 2200 r/min 0.762m 10km/h=3.48 3.1.2 各檔傳動比的分配 傳動系的總傳動比確定后，就可以進行總傳動比的分配，亦即變速箱各檔傳動比 iki，主傳動或中央傳動比 i0，輪邊減速比 ik=1. 先分配出中央傳動比 i0和輪邊減速比 iB ii= ikii0iB （ 3.2） 對于有直接檔的變速箱結構中，高檔傳動比 iki取值為 1。此次設計中選取前進二檔為直接檔，則選取 ik=1. 則 i0iB = i/ ik=1.26 由此可得各檔變速箱傳動比如下： i k = i /( i0iB )=3.76 ik=1. 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 14 iKR = i R/( i0iB )=2.76 在分配 i0iB 時，力求 使 iB i0，借以減輕輪邊減速比或最終傳動以前的零件受力， 從而有利于減少差速器或轉向離合器的尺寸。 故暫取 iB =1.57 i0=1.20 3.2 變速箱的設計 3.2.1 傳動方案的選擇及傳動簡圖的設計 在分析比較國內外現(xiàn)在同類變速箱以及各檔變速箱傳動比范圍的基礎上 ，參照參考文獻 2中圖 5-40，及表 5-7，圖 5-41，表 5-8 中十三種傳動方案。初步擬定出變速箱傳動的方案簡圖如下 ： 擋位 結合的元件 傳動比公式 F 1 2 i 1k =(1+)=3.76i 2 3 i 2k =i R 1 ikR = -=-2.76i 表 3-1 ZL50 裝載機行星變速箱的傳動特性 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 15 圖 3-3 ZL50 動力換檔行星 變速箱傳動簡圖 1-前排太陽輪 2-前排行星輪 3-前排齒圈 4-后排太陽輪 5-后排行星輪 6-后排齒圈 7-二級渦輪輸出軸主動齒輪 8-二級渦輪輸出軸從動齒輪 9-一級渦輪輸出軸主動齒輪 10-一級渦輪輸出軸從動齒輪 11-輸出主動齒輪 78910T 1T 231 4561112217 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 16 12-輸出從動齒輪 T1 -前排制動器 T2 -后排制動器 Q1 -直接檔離合器 此 變速箱傳動方案，采用參考文獻 2圖 5-40 單排行星傳動方案前進 (1)如圖所示 與后退（ 1） 如圖所示 組合，外加一直接檔。 當制動器 T2 結合時實現(xiàn)前進（ 1）方案，實現(xiàn)變速箱前進 I 檔。當離合器結合時為直接檔，實現(xiàn)變速箱前進檔。當制動 器 T1 結合時為倒退（ 1）方案，實現(xiàn)變速箱倒退擋。 前進（ 1） 0 倒退（ 1） 3.2.2 行星排特性參數(shù)的確定 行星排特性參數(shù)是用來評價行星傳動性能的。它等于同排行星系中齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)之比， 此值也等于齒圈節(jié)圓直徑和太陽輪節(jié)圓直徑之比。即： =Zq/Zt=Dq/Dt（ 3.3） 實踐證明 ：為了縮小結構尺寸及保證構件間安裝的可能性，設計單排行星 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 17 傳動時，應使其參數(shù)處于以下范圍： 4/3 4 （ 3.4） 依據(jù)計算所得各檔變速箱傳動比及上述所選各檔 傳動方案， 參考文獻 2表5-7 可初步確定各行星排特性參數(shù)如下： 1 =2.76 2 =2.76 3.3 變速箱中相關齒輪的計算與校核 行星傳動中齒輪齒數(shù)的確定，不僅應滿足傳動比的要求，同時還應滿足安裝的要求。齒輪的強度還應滿足傳動的要求以及變速箱的使用壽命。 3.3.1 配齒計算 根據(jù)計算前后兩行星排特性參數(shù)， 1 、 2 。在誤差范圍內相等。因此，前后兩行星排參數(shù)相等， 配齒計算直作一次計算，按 1 = 2 =2.76 計算。 1）、確定行星排中最小齒輪 由于前節(jié)計算所得 =2.76 15000h 則軸承的計算壽命大于軸承的設計壽命，所以軸承的強度校核通過。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 38 3.6.5離合器的計算及其校核 離合器是一個傳動部件，它的作用是依照工作的需要將作業(yè)機械的發(fā)動機和傳動系 接通或切斷。離合器接合時，動力裝置和 傳動系的聯(lián)系就被切斷，期間的動力 傳動就被中斷。從而保證作業(yè)機械的正常工作 。 一個完整的離合器不件，通常包括兩個 組成部分：離合器本身和它的操縱機構，而離合器 本身則由主動部分，從動部分與壓緊機構三部分構成。 按其經(jīng)常的工作 狀態(tài)來劃分，離合器 有經(jīng)常結合式和非經(jīng)常結合式之分。在經(jīng)常結合式 離合器中，其摩擦元件經(jīng)常處于壓緊 力作下而保持可以傳遞運動和力矩的狀態(tài)，亦即不操作操縱機構時，離合器總處于結合 情況。非經(jīng)常結合式離合器則依靠操縱機構 對摩擦元件施加壓力后，離合器才結合， 才能傳遞扭距，要斷開它也要進行操作。 按照離合器 中從動摩擦盤數(shù)量數(shù)量可 劃分為：單盤的，雙盤的和多盤的 。 而動力換檔行星 變速箱的離合器采用多盤式多片結構，這是由于多組摩擦副間形成較大的工作面，因而可以傳動較大的工作扭矩，且通過增減摩擦面對數(shù)和施壓力的大小，在不改變其它結構尺寸的條件下，即 可以調節(jié)工作扭矩的大小，故它的通用性好。 3.6.5.1 確定離合器有關的各個尺寸的參數(shù) 參考同類型的參數(shù)及其內部尺寸來確定 1） 根據(jù)變速箱的內部尺寸離合器的摩擦面外徑 R2 =150mm,內徑R1 =120mm,油缸外徑 r2 =150mm,內徑 r1 =50mm. 2） 則： 摩擦力等效半徑 Rd=)(3)(221223132RRRR =0.136mm 3） 靜油壓力 PzH =1.5 105 4） 彈簧恢復力 Ptan=1000N 5） 作用在摩擦片上的發(fā)祥壓緊力 P= PzH - Ptan=1.49 105 N/m2 6） 壓緊力的修正系數(shù) K=0.98 7） 摩擦副的靜摩擦系數(shù) =0.3 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 39 8） 摩擦面的接觸面數(shù) Z=4 3.6.5.2 計算離合器的許用扭矩 MH= P RdZK=23974Nm M Max=2458Nm 3.6.5.3 計算離合器的平均比 壓 p=CRRP)( 2122 p （ 3.33） 1） 取摩擦面利用系數(shù) C=0.8 2） 選擇鋼對燒結金屬 p =12 105 N/m2 3） 則 p=CRRP)( 2122 =7.5 105 N/m2 p 由上面的計算結果可知離合器的各個效合都滿足要求，所設計的離合器可用。 3.7 裝載機液壓換檔操縱油路 ZL50 輪式裝載機動力換檔變速箱的液壓控制系統(tǒng)。 從油泵排出的油經(jīng)過濾油器至換檔操縱閥組， 該閥組一方面將油通至換檔離合器，另一方面將油通人變矩器， 再經(jīng)過冷卻器，背壓閥流回油箱。 變矩器的補償由冷卻器的液流阻力及背壓閥建立。為了防止變矩器循環(huán)圓中壓力過高， 系統(tǒng)中在變矩器進口還設有壓力閥。 由背壓閥所形成的壓力油， 還供液力變矩器和變速箱壓力潤滑使用。 液 力機械傳動系統(tǒng)操縱油路包括變速箱的換檔操縱油路，變矩器的補償冷卻油路，變速箱、變矩器中齒輪、軸承、離合器摩擦的壓力潤滑油路。 變速箱換檔操縱油路的功用是，按車輛換檔之要求，提供離合器結合所要求的壓力特性。 變矩器補償冷卻油路的功用為，提供一定的循環(huán)油流量，并通過冷卻器保持油溫不超過正常允許值，同時還使變矩器中的油液保持一定的高于液體氣化壓力之補償壓力，以排除葉輪中可能產生的氣隙作用的影響。 變矩器和變速箱潤滑油路的功用是，向齒輪、軸承、離合器摩擦副等部位提供一定流量和壓力的潤滑油液。 調試包括調整和測試。調整是針對液壓系統(tǒng)的可調元件進行壓力、流量、工作位置等的調整，以使元件或系統(tǒng)達到規(guī)定的技 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 40 術指標；測試是在調整的基礎上具體檢測元件或系統(tǒng)的各項技術指標是否達到了規(guī)定的要求，并對調整進行指導。 液壓系統(tǒng)的調試主要包括液壓元件的調試和液壓系統(tǒng)整體的調試。對液壓元件的調試，要在調試設備完善、環(huán)境良好的實驗室或車間內進行，以保證調整和測試的準確性和可靠性。對液壓系統(tǒng)整體的調試，通常要在具體的機械上進行，以充分利用機械原有的裝置與設備，同時，保證液壓系統(tǒng)整體調試的針對性。 為保證測 試工作的順利進行，應購置一定的調試設備或按本文中的測試系統(tǒng)原理圖自制。 空載調試的目的是檢查各液壓元件在系統(tǒng)中工作是否正常，并將各個液壓元件的參數(shù)在系統(tǒng)中調整到規(guī)定的技術要求，使整機工作性能穩(wěn)定可靠。 調試時，先空載啟動液壓泵，以標定轉速運轉，檢查液壓系統(tǒng)傳動裝置是否有異常響聲，同時，觀察儀表盤上的油壓及油溫表示數(shù)是否正常，一切正常后，再進行下面的操作。 確定液壓泵工作正常后，依次操縱各操縱桿，使各執(zhí)行元件分別在空載下運行，速度由慢到快，行程也要逐漸增加，直到低速全程運行以排除系統(tǒng) 中存在的空氣。接著在空載條件下，使各執(zhí)行元件在正常的工作程序下進行無負荷運行。檢查各動作的正確性和協(xié)調性，檢查各動作啟動、停止、速度轉換時的平穩(wěn)性，檢查是否有誤動作和 “爬行 ”、沖擊現(xiàn)象。一般空載運行 1 2h 后，再檢查油壓、油溫、泄漏等情況是否符合要求。 雖然在元件調試過程中進行了各種參數(shù)的調整與測試，在空載調試過程中，還要合理地調整系統(tǒng)中各個調壓元件的壓力值，以保證整個系統(tǒng)工作正常、穩(wěn)定。因為系統(tǒng)壓力值調整不當既會造成液壓能的損耗，使油溫升高，又會影響動作的協(xié)調性，直至使機械產生運行性故障。調節(jié) 壓力值要按使用技術規(guī)定或按實際使用條件，同時要結合實際使用的各類液壓元件的具體結構、數(shù)量和管路情況作具體分析來確定調壓范圍。 以上三個油路中變速箱的換檔操縱油路較為復雜，此次設計著重分析該油路。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 41 下圖是 ZI50輪式裝載機變速箱換檔操縱系統(tǒng)圖 圖 3-6 變速箱換檔操縱系統(tǒng)圖 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 42 第四章 結 論 將近四個 月的畢業(yè)設計即將 接近尾聲了， 而 畢業(yè)設計是整個大學生活的一個總結， 是畢業(yè)生對大學期間所學的專業(yè)課知識的一次全面的檢驗 ，也 是我們 畢業(yè)生在踏入社會，走上崗位前的一次綜合訓練。它使我們在大學里學 到 的 專業(yè) 理論知識在實踐中的得到了很大的鍛煉，為我們在將來的工作中有著 巨大的 積極作用 。 本次設計主要是輪式裝載機動力行星換檔變速箱的 設計， 兼顧輪式裝載機的總體設計。輪式裝載機是一種 多功能多用途的施工設備，在 現(xiàn)代 建設中越來越占有重要地位。 設計的第一階段主要是熟悉課題的內容，調研，查資料，確定總 體設計方案；第二階段，我進行總體設計計算，詳細的分析了行星變速箱 的整個運動過程 ， 以及動力換檔行星變速箱的各個元件 設計，計算和校合； 第三階段是 CAD 制圖及手工畫圖， 編寫說明書。通過這幾個階段的設計無疑 大大的 鍛煉了我們獨立分析問題，查閱資料和 計算 設計的 能力，很好的在理論實際結合中得到充分的鍛煉。與此同時，在外文文選方面也投入了一定的精力，初步了解了國內外關于機械設計方面的發(fā)展與形式，也拓寬了我們的專業(yè)視野，尤其是在查閱外文文選能力方面有了長足的進步，也進一步提高了自己在外文方面的能力。 本次設計進行了大量思 考與動手，大大提高了我多方面的能力，其收益是很大的，期間，侯紅娟 老師的嚴格要求使得本次設計能夠向著更實際，更專業(yè) 的方向進行。同時 ，也在她的幫助下，才能是我的整個畢業(yè)設計得以順利完成 ，我再次向她 表示 深切的 感謝 。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 43 參 考 文 獻 1 黃錫朋，宋德潮，王先哲，李邦祿。 鏟土運輸機械 J 中國建筑工業(yè)出版設。 1987 2 諸文農，陸植，劉士賢，崔福生，張家勵等。 底盤設計 J 吉林工業(yè)大學。 械工業(yè)出版社。 3 孫桓，陳作模。 機械原理 J 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室，高等教出版社。 2001。 4 濮良貴，紀明剛。 機械設計 J 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室，高等教出版社。 2001。 5 顏榮慶，李自光，賀尚紅。現(xiàn)代工程機械液壓與液力系統(tǒng) 基本 原理、故障分析與排除 J人民交通出版社。 2004。 6 楊占敏，王志明，張春秋等。 輪式裝載機 J 化學工業(yè)出版社，工業(yè)裝備與信息工程出版中心。 2006。 7 余恒睦，查獻元，陳漢星，耿萬奎。 工程機械 J 武漢水利電力學院，中國水利水電出版社。 1989。 8 何正忠。 裝載機 J 冶金工業(yè)出版社。 1999。 9 顏榮慶，李自光，賀尚紅。 現(xiàn)代工程機械液壓與液力系統(tǒng) 基本原理、故障分析與排除 J 人民交通出版社。 2004。 10 蔡春源，楊文通。 機械零件設計手冊（第三版） 東北大學機械零件設計手冊編寫組，冶金工業(yè)出版社。 1994。 11 成大先，王德夫，姜勇，李長順，韓學銓。 機械設計手冊（第三版 .第3卷） 化學工業(yè)出版社。 1999。 12 鄭玉華，秦四成。 典型機械產品構造 科學出版社。 2004。 13 陳家瑞，蔣興閣，張寶生，林明芳，馬淑芝等 。汽車構造 吉林工業(yè)大學，機械工業(yè)出版社。 2001。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 44 致 謝 本文是在侯紅娟 ， 孫正軍等老師 的悉心指導下完成的 。論文完成之際 ,我首先要感謝我尊敬的 各位指導 老師 。 他們 淵博的學 識、嚴謹求實的治學作風、一絲不茍 的科學態(tài)度、誨人不倦的師者風范和敏銳的洞察力給我留下了極為深刻的印象。在畢業(yè)設計進展的各個階段 ,尤其是在每當出現(xiàn)問題或遇到困難時 ,總能得到指導老師準確而及時的指點 ,糾正了出現(xiàn)的錯誤，讓我少走了很多彎路。 尤其在論文最后的修改過程中 ,更給予了我精心的指導 ,使得論文水平 及專業(yè)知識 有了很大 程度的 提高。 最后讓我的畢業(yè)設計得以全面地完成。 我還要感謝學院領導和本組全體成員 ,在我進行本次畢業(yè)設計期間 ,他們給我很多無私的幫助和支持 ,我所取得的每一點成績和進步 ,都離不開他們的殷殷支持。 感謝我的家人多年對我學業(yè)的 理解和支持 ,感謝所有關心、幫助過我并且給予我支持和方便的老師和同學 ,感謝所有參考文獻的作者 ， 感謝他們用自己的點滴付出充實了我的頭腦，充實了 我的生活。 感謝我們學校為我們提供了舒適的學習環(huán)境以及學習專業(yè)知識的機會。 我再次深深地感謝所有的人，所有幫助過我的人。 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 45 外文資料 英文 : The automatic gearbox in shifts gear the exclusion of the big breakdown in impact (1) break down the phenomenon Hour of start, choose the file hand handle to hang from P or Ns persons D or of R, the car vibration is big;Drive the inside, the automatic gearbox rises the file to produce the vibration in a twinkling. Launch the machine soon over high;The solar division door pulls wires or the solar division door position spreads to feel the machine adjusts not appropriate, the main oil road is hydraulic-pneumatic high;Rise the file over late;The soft tube in vacuum in powerful family in solar division in type in vacuum is damaged;The main oil road adjusts to press the valve breakdown, making main oil road hydraulic-pneumatic over high;Reduce to flap the machine piston stick to, doing not rise to reduce to invigorate to use;The single direction valve ball leaks to pack, the system moves machine or clutches joined together quick;Shifting gear the module beats slippery;The hydraulic-pneumatic electromagnetism valve breaks down;The electricity controls the unit breakdown. (3) expel the method The check launches the machine soon;Check, adjust the solar division door pulls wires to spreads to feel with solar division a position 河北工程大學設計說明書 (論文 ) 46 machine;The soft tube in vacuum of the check vacuum type solar division powerful family.The road tries the automatic gearbox in check rises the file whether over late, rise the file over the late is to shift gear the big and familiar reason in impact. The main oil in examination road is hydraulic-pneumatic.If dai soon the hour main oil road is hydraulic-pneumatic high, explain the main oil road adjust to press valve or solar division powerful families exsits breakdown;If the is soon hydraulic-pneumatic normal, but the start pounds at big, the elucidation goes forward the clutch and pour the file and upscale clutch of into oil single direction valve damage or leak to pack. The main oil road is hydraulic-pneumatic when check shift gear.The normal circumstance is next, shifting gear the main oil road is hydraulic-pneumatic to should have the descent in a moment.If have no descent, the elucidation reduces to flap the machine piston sticks to, should dismantle the valve with reduce to flap the machi