拖拉機變速箱畢業(yè)設計

1、引言小四輪拖拉機是廣大農(nóng)民廣泛使用的機械，但隨著農(nóng)村現(xiàn)代化建設、小型施工及裝卸機械化的發(fā)展，需要通過小四輪拖拉機的改進，進一步拓展小四輪拖拉機的功能，是一種顯著的節(jié)本增效的工程技術，具有很強的實用性。農(nóng)業(yè)的大發(fā)展，農(nóng)業(yè)基礎設施的改善與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要條件，農(nóng)業(yè)機械在這個發(fā)展過程中將具有決定性的作用。自20 世紀90 年代以來，國外農(nóng)業(yè)機械進入了一個新的發(fā)展時期，在廣泛應用新技術的同時，不斷涌現(xiàn)出新結構和新產(chǎn)品。同時，繼完成提高整機可靠性任務后，技術發(fā)展的重點在于增加產(chǎn)品的電子信息技術含量和智能化程度，努力完善產(chǎn)品的標準化、系列化和通用化，改善駕駛人員的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方

2、向發(fā)展。隨著微電子技術向農(nóng)業(yè)機械的滲透，現(xiàn)代大功率農(nóng)用拖拉機日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展。目前，我國農(nóng)業(yè)機械化在調整和反哺中快速、健康地發(fā)展進入了快速發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期。國內一些大型企業(yè)，不斷學習國外的先進經(jīng)驗和技術，加大技術改造和升級換代力度，推進了國產(chǎn)農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品質量的提高，但我國的制造水平與上述發(fā)達國家存在著較大的差距。因此，了解發(fā)達國家動力機械的特點與優(yōu)勢，尋找差距，發(fā)揮自己的長處是我國拖拉機制造業(yè)的當務之急。隨著變型運輸拖拉機和農(nóng)用運輸車的發(fā)展，原來依靠農(nóng)村運輸業(yè)發(fā)展起來的小四輪拖拉機逐步轉向田間地頭。然而，目前小四輪拖拉機田間作業(yè)能力差，又沒有很多配套的農(nóng)業(yè)機械，農(nóng)忙季節(jié)短，致使

3、大量小四輪拖拉機一年中作業(yè)時間短，被迫長期閑置著。這影響了農(nóng)村專業(yè)戶的作業(yè)效益，也造成了不應該有的資源浪費。針對這些情況，我們在原有小四輪拖拉機的基礎上稍微作些改動，使它的功能延伸。譬如可在原來小四輪拖拉機的基礎上，改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運裝置或裝載裝置而成。本次畢業(yè)設計是對機械專業(yè)學生在畢業(yè)前的一次全面訓練，目的在于鞏固和擴大學生在校期間所學的基礎知識和專業(yè)知識，訓練學生綜合運用所學知識分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學生獨立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設計要求每個學生在工作過程中，要獨立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)造的分析

4、、解決技術問題。通過畢業(yè)設計，使學生掌握改造方案的擬定、比較、分析及進行必要的計算。1.拖拉機變速箱的發(fā)展現(xiàn)狀隨著農(nóng)村水利建設及小型施工、裝卸場所機械化的發(fā)展，挖掘機、鏟運機、裝載機等工程機械被普遍采用。由于工程機械價格較高。農(nóng)民紛紛購買由小四輪拖拉機改裝而成的挖掘機、鏟運機。這些機型結構簡單， 價格較低， 可在原來小四輪拖拉機的基礎上.改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運裝置或裝載裝置而成。1.1 拖拉機發(fā)展狀況1.1.1 結構型式的發(fā)展1）前輪小、后輪大、前輪轉向輪式拖拉機這種標準型輪式拖拉機在歐美獲得最廣泛使用。在美國主要采用后輪驅動

5、，大型拖拉機采用雙排驅動輪胎，但四輪驅動也逐漸增多， 主要帶后懸掛具作業(yè)。多數(shù)四輪驅動機型上可選裝前懸掛裝置和前動力輸出軸， 可以前后都懸掛機具進行復式作業(yè)。2）平臺式四輪驅動拖拉機和自走底盤為了在拖拉機上能安裝播種、施肥、施藥的機具，有的四輪驅動拖拉機的駕駛室偏前布置，后部有一平臺可以安裝機具； 有的為四輪驅動自走底盤， 發(fā)動機臥置在駕駛室下面，可以在駕駛室前部和后部的梁架上安裝機具。3）前后輪相同，折腰轉向四輪驅動拖拉機在美國這種結構型式用于特大型一般用途拖拉機上，采用前后雙排輪胎。在西歐，這種結構型式適用于中小型果園拖拉機。4）橡膠履帶拖拉機歐美金屬履帶拖拉機農(nóng)業(yè)用量很少，1987年后相

6、繼出現(xiàn)了橡膠履帶拖拉機和折腰轉向履帶拖拉機采用4 個三角形橡膠履帶裝置代替驅動輪胎，這種機型的最高運輸速度為30千米每小時。俄羅斯也在研究采用三角形橡膠履帶驅動型式的大功率拖拉機。1.1.2 各系統(tǒng)的技術發(fā)展1）發(fā)動機 大中功率拖拉機發(fā)動機普遍采用直噴燃燒室，標定轉速一般為22002500轉每分鐘哪個采用不同缸徑、缸數(shù)和自然吸氣、增壓或增壓中冷達到的標定功率范圍。2）傳動系 （1）變速箱。在大中型拖拉機變速箱中，比較經(jīng)濟的結構方案是采用主變速（3 擋4 擋） 加倒擋器，嚙合套換擋，可選裝兩擋動力換擋和爬行擋。較完善的方案采用主變速4 擋動力換擋和副變速4擋8擋同步器換擋，具有嚙合套或液壓離合器

7、換擋的倒擋器和可選裝爬行擋。更完善的采用全動力換擋16+4擋或18+8擋。動力換擋裝置有行星式和定軸齒輪式，可利用液壓離合器換接。（2）驅動橋。大中型拖拉機前后驅動橋普遍采用濕式盤式制動器和行星最終傳動。前驅動橋采用摩擦式自鎖差速器或液壓差速鎖，后驅動橋大多采用液壓差速鎖，以提高牽引附著性能，前輪驅動離合也采用液壓操縱。（3）動力輸出軸。美國生產(chǎn)的拖拉機，其后動力輸出軸是按不同功率采用540，540/1000轉每分鐘或單獨1000轉每分鐘標準轉速和相應型軸頭。西歐生產(chǎn)的拖拉機廣泛采用變速后動力輸出軸，前動力輸出軸為1.2.3型軸頭。大中型拖拉機動力輸出普遍為全獨立式，與變速箱動力換擋裝置相對應

8、，也采用液壓離合器換擋。3）行走轉向系 在大中型拖拉機上采用寬斷面的子午線輪胎約占2/3。四輪驅動拖拉機一般前輪最大轉角達50度。前驅動液壓轉向普遍采用穿心油缸， 即轉向油缸和橫拉桿合成一體。4）液壓懸掛系統(tǒng) （1）在大中型拖拉機上，載荷傳感的閉心液壓系統(tǒng)已被普遍應用，變量泵供油壓力和流量可按工況需要自動適應。"許多新研制生產(chǎn)的系列拖拉機已廣泛采用電子液壓懸掛系統(tǒng)。（2）前后三點懸掛，普遍采用快速掛接裝置。5）駕駛室 密封、隔聲駕駛室裝有空調設備。轉向盤的傾角和高低以及減振座椅的位置可按駕駛員身材調整，所有傳動、液壓懸掛的操縱全部集中在右側操縱臺上（有的可隨座椅一起轉動），均用按鈕或

9、旋鈕操縱。在儀表板上除了有多種常規(guī)的溫度、壓力、電流、燃油量等和各種操縱狀態(tài)（前輪驅動、制動、動力輸出軸、燈光等）的顯示或警示信號外，還可通過機載計算機數(shù)顯重要性能參數(shù)。1.2 變速箱的發(fā)展狀況雖然目前國際市場上5速、6速甚至7速自動變速箱價格昂貴且結構復雜，但是改善燃油經(jīng)濟性和降低排放污染的優(yōu)點正在驅使汽車廠商日益對其加以重視。  現(xiàn)在擺在廠商面前的難題就是如何降低成本。相比之下無級變速箱(CVT)也存在同樣困難。盡管CVT在市場上已經(jīng)非常普遍，但是其可靠性仍然存在一定問題。  很長一段時間內大多數(shù)自動變速箱均采用三擋或四擋，美國市場上僅有極少數(shù)用于高

10、檔轎車的五擋和六擋自動變速箱?，F(xiàn)在由于傳輸發(fā)動機和變速箱間信號的電控技術不斷進步，已經(jīng)為五擋或更多擋位的自動變速箱準確調整換擋時間提供了可能。從而在降低有害排放的同時改進了加速性、平順性和燃油經(jīng)濟性。  據(jù)有關咨詢機構預測，汽車廠商可能今后會跳過五速變速箱而直接應用六速自動變速箱，并在短時間內使其成為行業(yè)標準。  數(shù)據(jù)顯示，德國主要變速箱制造商ZF的六速變速箱產(chǎn)量正在日益增加，2003年共計生產(chǎn)25萬臺，而今年公司預計銷售90萬臺。   技術文件表明，擁有先進技術的通用、福特六速變速箱將使兩個公司同時擁有超越其他競爭對手的產(chǎn)

11、品。通用動力系統(tǒng)部副總裁卻認為，其實消費者根本不會考慮其購買的變速箱到底有多少擋位，他們真正關注的是車輛是否可以保持始終如一的燃油經(jīng)濟性，是否能夠保證每次發(fā)動機都能夠正常啟動，是否每次駕駛時感受到平穩(wěn)而安靜，是否每次超車或并道時感受到安全。而汽車廠商的任務就是滿足他們的愿望，同時還要保證把成本和價格降到最低。  2.奔牛150拖拉機變速箱的結構組成關系2.1 變速箱的結構奔牛150拖拉機主要有6個前進檔和1個倒檔，小四輪拖拉機變速箱的傳動結構如圖2.1所示：1一軸齒輪2.副變速高速齒輪3.副變速低速齒輪4.副變速雙聯(lián)滑移齒輪5. 二，五檔齒輪6.四、六檔齒輪7. 一、三檔齒

12、輪8.二、五檔滑移齒輪9.一、三、四、六檔雙聯(lián)滑移齒輪圖2.1 小四輪拖拉機變速箱傳動示意圖其變速箱內的各軸之間的關系如圖2.21.一軸 2. 二軸 3.二軸 4.五軸 5.四軸圖2.2 小四輪拖拉機變速箱結構示意圖2.2 各檔位的傳動路線一檔：12 3 7 1011 1213二檔：12 3 58 1011 1213三檔：12 3 7 1011 1213四檔：12 3 6 1011 1213五檔：12 3 58 1011 1213六檔：12 2 6 1011 1213倒檔：12 38 1011 12132.3 其各檔位的傳動比及其速度2.3.1 各檔位的傳動比2.3.2 各檔位的速度拖拉機的車

13、輪標準為7.5-16，則其直徑為750mm，則各檔位的速度為： =4.5Km/h =4.89 Km/h =13.6 Km/h =11.8 Km/h =15.29 Km/h =35.4 Km/h =5.04 Km/h3.變速箱的變形設計及其應用針對我國農(nóng)村小四輪拖拉機大量閑置的實際情況和農(nóng)用小型機械裝備的配套要求，我們對拖拉機的變速箱進行改進設計。這種變形設計把拖拉機由牽引型變?yōu)檗r(nóng)用小型機械配套型，拓展了拖拉機的用途。隨著變型運輸拖拉機和農(nóng)用運輸車的發(fā)展，原來依靠農(nóng)村運輸業(yè)發(fā)展起來的小四輪拖拉機逐步轉向田間地頭。然而，目前小四輪拖拉機田間作業(yè)能力差，又沒有很多配套的農(nóng)業(yè)機械，農(nóng)忙季節(jié)短，致使大量

14、小四輪拖拉機一年中作業(yè)時間短，被迫長期閑置著。這影響了農(nóng)村專業(yè)戶的作業(yè)效益，也造成了不應該有的資源浪費。針對這些情況，我們在原有小四輪拖拉機的基礎上稍微作些改動，使它的功能延伸。譬如可在原來小四輪拖拉機的基礎上，改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運裝置或裝載裝置而成。3.1 小四輪拖拉機主要部件的變型設計把普通牽引型拖拉機改制成易于安裝其它農(nóng)用機械裝備的變型拖拉機，需要把原拖拉機牽引板拆去，并在此位置處加裝后置發(fā)動機架，將發(fā)動機后移至該架上，發(fā)動機排氣管及油門控制線稍加改裝后，就可在原發(fā)動機位置處安裝所需農(nóng)用小型機械設備。3.1.1 后置發(fā)

15、動機架的設計與安裝后置發(fā)動機架由主梁、連接板和支撐等部件組成。兩根主梁平行放置，焊接在連接板上，用于安裝發(fā)動機，主梁下邊加支撐與連接板焊合在一起。與拖拉機配合安裝時，先把拖拉機牽引板拆下，連接板安裝在原拖拉機牽引板位置處與拖拉機變速箱連接，用原6只螺栓把該架緊固，然后再把柴油發(fā)動機從前部移至機架上固定牢固，機架改制和安裝即完成。3.1.2 發(fā)動機排氣管及油門控制線的改裝 原發(fā)動機排氣管為L形設計，發(fā)動機后置以后，拖拉機離合器V帶輪位置不變，V形帶由發(fā)動機向前傳動，這時，發(fā)動機排氣管與V形帶相互干涉，排氣管就需要改裝了。我們把排氣管設計成向上傾斜型，以避開V形帶，再將柴油機油門控制線改向后方。這

16、樣，一臺變型拖拉機改制完成。3.2 變型拖拉機與農(nóng)用小型機械的配套方法 變型拖拉機可以與碾米機、飼草粉碎機、噴藥機、噴灌機、裝載機、液壓升降臺等多種農(nóng)用小型機械裝備方便連接。應用于農(nóng)副產(chǎn)品加工、植保、抗旱、農(nóng)田水利、果園管理及短途搬運等行業(yè)。3.2.1 與小型農(nóng)副產(chǎn)品加工機械的配套與小型農(nóng)副產(chǎn)品加工機械的配套方法是把需要的機械安裝在拖拉機原柴油機位置上，由拖拉機左置動力輸出軸輸出動力，帶動加工機械運轉，必要時，可加裝V形帶張緊輪離合，以分離動力傳動。由于各種加工機械設備的安裝尺寸不盡相同，需要設計專用機架。應用中，我們把常用加工機械的安裝尺寸孔預先在機架上鉆出，把專用機架改造成通用機架，預先安

17、裝在拖拉機原柴油機位置上，便于各種加工機械的互換。該機架也可同時合理布局安裝多臺加工機械，變成農(nóng)副產(chǎn)品的“流動加工廠”。當通用機架上安裝的加工機械重量較輕時，必須增加配重，以防止變型拖拉機后傾及轉向失控。3.2.2 與植保、抗旱機械的配套與植保、抗旱類機械配套的主要是噴藥機、噴霧機、噴灌機、水泵等。可利用前述通用機架方便安裝。在進行噴藥、噴霧時，有時需要操作人員與機同行，這時要注意合理布置藥箱和操作人員的位置，注意操作人員安全。3.2.3 安裝農(nóng)田水利作業(yè)機械 安裝農(nóng)田水利作業(yè)機械主要指安裝裝載機、挖掘機等。首先應根據(jù)拖拉機動力及機架的規(guī)格參數(shù)設計出合適的液壓機械，固定在拖拉機前端機架上。然后

18、把液壓泵安裝在側動力輸出軸上，在便于操作的位置固定好多路換向閥，連接高壓油管即可。安裝挖掘機時要加固機架，并安裝液壓支撐支承地面。它可用于農(nóng)田挖溝取土、礦場、基建、道路修筑等作業(yè)。3.2.4 安裝液壓升降臺升降臺可用于果園管理、摘果等作業(yè)。其安裝方法與裝載機基本一致，區(qū)別只在于把裝載機變?yōu)樯蹬_，采用液壓升降，平臺上設置防護欄。3.2.5 安裝簡易車廂 安裝簡易車廂可用于田間地頭與家庭之間的短距離輕量運輸，減輕農(nóng)民的勞動量。只需按拖拉機機架尺寸用角鋼等材料焊一個長方形箱體固定于機架上就行了，制作相當簡便。 由普通牽引型拖拉機改制成易于安裝農(nóng)用機械裝備的變型拖拉機，不需改動拖拉機底盤，結構簡單，

19、成本低，適應性強，拓展了小四輪拖拉機的功能，是一種顯著的節(jié)本增效的工程技術，具有很強的實用性。適用于農(nóng)村專業(yè)戶流動性作業(yè)，在農(nóng)忙季節(jié)，還可以隨時根據(jù)需要轉換成原來的配置，不耽誤耕作、播種、收獲，真正實現(xiàn)一機多用，成為農(nóng)民致富的得力助手。4.倒開式改進方案的確定小四輪拖拉機是廣大農(nóng)民廣泛使用的機械，但隨著農(nóng)村現(xiàn)代化建設、小型施工及裝卸機械化的發(fā)展，需要通過小四輪拖拉機的改進，進一步拓展小四輪拖拉機的功能，是一種顯著的節(jié)本增效的工程技術，具有很強的實用性?，F(xiàn)通過對奔牛150拖拉機的變速箱改進設計，實現(xiàn)小四輪拖拉機變成倒開式，適應多種用途。4.1 改進的具體方案具體實現(xiàn)將奔牛150拖拉機變速箱中6個

20、前進檔，1個倒擋改成3個前進檔和2個倒擋的設計。實現(xiàn)變速箱的結構設計。4.2 改進設計及使用注意事項(1) 二軸按照836×32×6 花鍵軸設計，兩端安裝軸承處的尺寸不變。(2) 圖3 中檔齒輪(6a)和檔齒輪(7a)的安裝位置與圖1 中IV，檔齒輪(6)和，檔齒輪(7)分別對齊，中間用隔套分開，以保證原變速箱操縱機構不變。(3) 倒I、倒檔靠副變速桿控制，這時I、倒I、倒檔滑移齒輪(8)必須與倒、倒檔齒輪(5)嚙合，即主變速桿放在原，V 檔位置處。(4) 檔和倒檔共用一個齒輪，即、倒檔齒輪(3)。在使用檔時，一定要先把副變速桿放在、倒檔的位置上，然后再把主變速桿放在檔的位

21、置上。4.3 改進設計后的效果經(jīng)過改進后的倒開式小四輪拖拉機增加了2 個前進檔，改變了原來只有1 個前進速度的狀況，其3個前進速度分別為5.04km/h 、8.96km/h 和15.28km/h，能夠滿足小型挖掘機、鏟運機、裝載機等工程機械的使用要求。同時，該改進設計具有結構改動小、改造費用低、安裝使用方便等特點，可以把現(xiàn)有閑置的小四輪拖拉機改裝成小型挖掘機、鏟運機、裝載機等工程機械，最大限度地發(fā)揮小四輪拖拉機的使用效能，滿足廣大農(nóng)村水利建設及小型施工、裝卸場所機械化的需要。5.機械部分設計計算 本章主要介紹的是機械部分的改進設計計算，設計計算的方法是從技術基礎課程本身的性質出發(fā)通過一種基本的

22、方法去掌握設計計算的基本理論和技能。本章中主要是根據(jù)變速箱的原始尺寸和改進以后的要求對變速箱內的軸以及齒輪進行改進設計計算，軸主要是設計其直徑以及它的結構尺寸，齒輪是對其分度圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑以及齒輪寬度的設計計算。并對軸和齒輪進行校核計算。5.1 發(fā)動機的基本參數(shù)型號：ZH1100 額定功率：11KW（15馬力）額定轉速：2200r/min 發(fā)動機的輸出轉矩由4根B-2240型V帶傳送到變速箱，發(fā)動機V帶輪和離合器V帶輪的基準直徑分別為130mm和228mm，則帶傳動的傳動比為。5.2 變速箱的參數(shù)確定 變速箱的參數(shù)主要包括齒輪的齒數(shù)，傳動路線，各檔位的傳動比，各檔位的速度以及各

23、軸在不同檔位時的轉速。確定這些參數(shù)用來進行改進設計。則各軸的轉速為:=32.2r/min =33.9r/min =96.5 r/min =83.6 r/min =104.5 r/min =250.8 r/min =34.8 r/min5.3 具體改進的辦法從圖2.1和圖2.2中可以看出，在不改變變速箱結構的情況下，把IV , VI檔齒輪(6)和I . Il檔齒輪(7)從三軸上卸下，再安裝在二軸上，就能夠達到增加前進檔的目的。由于二、三軸結構不同，同時三、四軸之間和二、四軸之間的中心距也不相同，所以必須重新配對設計這兩對齒輪和二軸，才能夠使齒輪順利安裝進去。改進后的倒開式小四輪拖拉機變速箱傳動結

24、構如圖5.3所示。改進后的變速箱有3個前進檔和2個倒檔。原來前進檔改變?yōu)榈笽、倒I檔的齒輪未變，速度就是原來的前進I檔和V檔，速度分別為4. 89km/h和15.29km/h;原來的一個倒檔改變?yōu)楝F(xiàn)在的前進檔，其速度為5.04km/h;最后剩下2個前進檔速度未定，可以根據(jù)改進后倒開式拖拉機的用途來設計這兩個前進檔。這時，2個前進檔的速度分別為8. 96km/h和15.28km/h。1.一軸齒輪 2.倒二檔齒輪 3.一，倒一檔齒輪 4.倒一，倒二檔雙聯(lián)滑移齒輪5.倒一，倒二檔齒輪 6a.二檔齒輪 7a.三檔齒輪 8.一，倒一、倒二檔滑移齒輪9a.二、三檔雙聯(lián)滑移齒輪 10、11、12、13等變速

25、齒輪圖5.3 倒開式小四輪拖拉機變速箱傳動示意圖5.4 改進后的參數(shù)設計一軸的轉速為: =N/=2200/1.754=1254r/min5.4.1 改進后各檔位的速度 根據(jù)一軸的速度和輪胎的直徑可求得各檔位的速度如下：一檔：=5.04Km/h 二檔：=8.96Km/h 三檔:=15.28 Km/h 倒一：= 4.89Km/h 倒二:=15.29 Km/h 5.4.2 各檔位的輸出轉速 一檔時：=35.6r/min 二檔時：=63.4r/min 三檔時：=108.1r/min 倒一檔時：=34.6 r/min 倒二檔時：=108.2 r/min 5.4.3 各檔位的傳動路線和總傳動比 1）傳動路

26、線一檔：12 38 1011 1213二檔：12 6a 1011 1213三檔：12 7a 1011 1213倒一：12 3 58 1011 1213 倒二：12 2 58 1011 1213 2）傳動比的計算： 一檔時：=/=35 二檔時：=19.7 三檔時：=11.6 倒一檔時：=36.2 倒二檔時：=11.65.4.4 分配各檔傳動比，設計6，7兩個齒輪1）齒輪的齒數(shù) =36 =22 =17 =31 =30 =28 =34 =29 =15 =21 =16 =54 =16 =762）分配后各檔的傳動比為 ：3）齒輪的分度圓直徑計算，見下表5.1：編號齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑mm121363236

27、1083226617513193530906a28847a34102829871545216310164811541621216481376228表5.1 齒輪的分度圓直徑4）根據(jù)齒輪的齒數(shù)，查表得齒輪的其他參數(shù)查表得，齒頂高系數(shù)， 壓力角，d為分度圓直徑，為齒頂高，為齒根高，h為齒全高，為齒頂圓則有：齒頂圓直徑 ： 齒根圓直徑：基圓直徑： 各齒輪的具體參數(shù)如下表5.2編號齒數(shù)模數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑基圓直徑12136955.559.5236114100.5101.53227258.562175743.547.93199115.587.45309682.584.66a289076.578.97

28、a345743.547.98299379.581.8155137.542.3216952.559.210165440.545.11154168154.5152.212165440.545.11376236220.5214.2表5.2 齒輪的具體參數(shù)齒距基圓齒距齒厚 齒槽寬 頂隙 由上可知，所有齒輪的如下參數(shù)相同：5）確定中心距一軸和二軸：mm二軸和三軸：mm三軸和四軸: mm二軸和四軸: mm四軸和五軸：mm6）確定齒寬由拖拉機設計手冊中查得，拖拉機變速箱內的齒輪寬度設計公式為B=46m,并根據(jù)機械設計理論得齒輪的寬度，齒輪的寬度見下表5.3編號齒寬（mm）12021232020125126a

29、157a1581520201020111512201315表5.3 齒輪的寬度7）改進后兩對齒輪的參數(shù)計算6a：齒形角=20°,6a和嚙合角=21.5°，原中心距為=74.1mm，現(xiàn)中心距為a=73.5mm節(jié)圓直徑：中心距變動系數(shù)：齒頂高變動系數(shù)：齒根圓直徑：齒頂圓直徑：齒頂高： 齒根高：改進后兩對齒輪的參數(shù)如下表5.4：名稱符號6a7a變位系數(shù)x0.050.050.150.15節(jié)圓直徑84.810363.345.5嚙合角21.521.521.521.5齒根高3.63.63.33.3齒頂高3.153.153.453.45齒頂圓直徑90.3108.369.951.9齒根圓直徑

30、76.894.856.438.4中心距a74.174.1中心距變動系數(shù)y0.20.20.20.2齒頂高變動系數(shù)0000分度圓直徑d841026345表5.4 改進后兩對齒輪的參數(shù)5.4.5各齒輪的結構設計1）6齒輪的結構如圖5.1圖5.1 6齒輪的結構2）7齒輪的結構如圖5.2圖5.2 7齒輪的結構3）9齒輪的結構如圖5.3圖5.3 9齒輪的結構5.4.6 軸的參數(shù)設計1）各軸的轉速一軸：二軸：三軸：當2和嚙合時： 當3和嚙合時：四軸：當3和8嚙合時： 當5和8嚙合時： 當6a和嚙合時， 當7a和嚙合時，同理，4軸和5軸只有齒輪10和齒輪11嚙合，5軸的轉速為則5軸的轉速有：164.5，815

31、.1，271.9，289.1，246.42）各軸的功率計算：查表得，皮帶傳動的效率，齒輪傳動的效率為一軸：二軸：三軸：四軸：五軸：3）各軸的最小直徑的確定軸的直徑：有機械設計表15-3查得；=100為保證各軸在運行中的強度要求，在不同的檔位上，轉速n取較小值，功率p取較大值，則各軸的p, n, 值如下表5.5：序號轉速n(r/min)功率P(kw)最小直徑(mm)實際取值(mm)1125410.5620252731.810.2424303518.89.9426.7304555.29.9426.1305164.59.6438.840表5.5 軸的p, n, 值5.4.7 軸的結構設計根據(jù)變速箱的

32、結構以及齒輪之間的位置關系，設計二軸的結構如圖5.4：圖5.4 二軸的結構5.4.8 軸承的選定根據(jù)軸的最小直徑，選定軸承為深溝球軸承，GB/T276-94，軸承的參數(shù)如表3.6：軸號軸承代號孔徑d(mm)大徑D(mm)寬度B(mm)個數(shù)160052547122260063055132360063055132460063055132560084068152表3.6 軸承的參數(shù)5.5 校核計算5.5.1齒輪校核計算按照齒面接觸疲勞強度設計大小齒輪按，查文獻1得， =1.076 因為設計為直齒，故=0，=1.076 查文獻1得， ， ， 試選 設計為不對稱結構，取齒寬系數(shù)，節(jié)點區(qū)域系數(shù)：標準直齒輪

33、，查文獻1得， 按無限壽命計算：，取，u=，許用接觸應力 取小值代入，查文獻1得： ，所以計算=64.054 mm確定齒輪模數(shù) m=3.0mmD齒根彎曲疲勞強度計算大小齒輪： 由公式知，查得機械設計圖10-20 C得,小齒輪的彎曲疲勞極限 , 大齒輪的彎曲疲勞極限 ; 查圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 故可以計算彎曲疲勞許用應力，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由式 得，計算載荷系數(shù)K：查取齒形系數(shù)：查表10-5查得 應力校正系數(shù)：查表10-5得 計算大小齒輪的并加以比較 ， 010153小于0.01678，大齒輪的數(shù)值大。故取大齒輪的數(shù)值代入得： mm對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)

34、小由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關，可取彎曲強度算得的2.133并就近圓整為標準值m=3.0mm，算出小齒輪齒數(shù) ，。這樣設計的齒輪傳動既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊避免浪費。5.5.2軸的校核計算軸的計算通常是初步完成結構設計后進行校核計算，計算的法則是滿足軸的強度和剛度要求，必要時還要校核軸的振動穩(wěn)定性。軸的強度校核計算 進行軸的強度校核計算時，應根據(jù)軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應力。對僅僅需要承受扭矩的軸，應按扭轉

35、強度條件進行計算，對于只承受彎矩的軸，應按彎曲強度進行計算，對于既承受彎矩又承受扭矩的軸，應按彎扭合成強度條件進行計算，需要時還要按疲勞強度進行精確的校核。此外，對于瞬時過載很大或應力循環(huán)不對稱較為嚴重的軸，還應按峰尖載荷校核其靜剛度，以免產(chǎn)生過量的塑性變形。 按扭矩強度校核這種方法是只按照軸所受的扭矩來計算軸的強度，如果還受又不大的彎矩時，則用降低許用扭轉切應力的辦法予以考慮，軸的扭轉強度條件為式中: -扭轉切應力，單位為Mpa T-軸所受的扭矩，單位為 -軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 n-軸的轉速，單位為r/min p-軸傳遞的功率，單位為kW d-計算截面處的軸的直徑，單位為mm -許用扭轉

36、切應力，單位為Mpa由前面計算可得： d=25mm由機械設計查表15-3得；軸的許用轉切應力為3355Mpa則有則軸滿足扭轉強度條件。6.倒開式變速箱的結構設計變速箱是拖拉機傳動系中的重要部件，履帶拖拉機變速箱安裝在萬向傳動裝置與后橋之間。6.1變速箱的功用與工作原理6.1.1 功用（1)減速增轉矩即以減小轉速的方式來增大發(fā)動機的傳遞轉矩(2)變速變轉矩在發(fā)動機轉矩、轉速不變的情況下，通過變速箱的換檔，使傳動系的傳動比發(fā)生改變，從而改變拖拉機的驅動力和行駛速度。(3)實現(xiàn)空檔在發(fā)動機不熄火的情況下可以長時間停車，同時也為發(fā)動機順利起動創(chuàng)造條件(4)實現(xiàn)倒檔使拖拉機能夠倒退行駛6.1.2 工作原

37、理拖拉機變速箱采用齒輪傳動，齒輪傳動減速增轉矩作用，相互嚙合的兩個齒輪靠輪齒傳遞轉矩，即主動齒輪的一個齒推動從動齒輪的一個齒.從而把動力逐級傳遞下去。東方紅-150型拖拉機變速箱該型號拖拉機的變速箱和東方紅一75型拖拉機變速箱的整體結構基本相同，用于變速和傳遞動力的軸有五根，也分別稱為第一軸、第二軸、第四軸、第五軸和倒檔軸。其中第一軸l有一個齒輪、第二軸上有四個齒輪、倒檔軸上有三個齒輪、第四軸上有四個齒輪、第五軸上有1個齒輪，通過這些齒輪的相互嚙合，從而可以獲得3個前進檔和2個倒檔。6.2 操縱機構的組成操縱機構主要由換檔機構、鎖定機構和互鎖機構組成換檔機構換檔機構的主要功用是撥動滑移齒輪，使

38、其處于掛檔或空檔位置以實現(xiàn)拖拉機的速度變換、倒檔或空檔停車。它主要由變速桿和撥叉等部分組成。奔牛-150型拖拉機主要是靠撥叉撥動滑移齒輪4、8、9來實現(xiàn)它的3個前進檔和2個倒檔。6.3 改進后奔牛-150拖拉機的特點 改進后的拖拉機主要用于一些小型的工程機械，它主要有以下幾個特點： (1)為適應農(nóng)田作業(yè)質量和速度的要求增大了各檔的傳動比和牽引力，而速度略有降低。 (2) 增加了一個倒檔，從而能實現(xiàn)小型工程機械的要求。能用于除農(nóng)業(yè)耕種之外的更多場合。其總裝配結構如圖6.1所示。6.4 變速箱使用時應注意的事項 (1)離合器分離后若掛檔困難，這是因為變速箱內滑移齒輪的輪齒正好對著另一齒輪的輪街，此

39、時應把離合器踏板稍松一下，待齒輪轉過一定的角度后再把踏板踏到底，使離臺器分離后重新掛檔切不可強行掛檔，以免打壞齒輪 (2)當拖拉機越過障礙或在顛簸不平的路面上行駛時，一定要減速行駛，以免零件受沖擊負荷影響而損壞 (3)拖拉機行駛中應注意變速箱的溫度、漏油、亂檔、脫檔和響聲等異?，F(xiàn)象，如有異常應立即停車檢查，找出原因后妥善處理，以免造成重大事故圖6.1 奔牛150拖拉機改進后的總裝配7.總 結經(jīng)過改進后的倒開式小四輪拖拉機增加了2 個前進檔，改變了原來只有1 個前進速度的狀況，其3個前進速度分別為5.04km/h 、8.96km/h 和15.28km/h，能夠滿足小型挖掘機、鏟運機、裝載機等工程

40、機械的使用要求。同時，該改進設計具有結構改動小、改造費用低、安裝使用方便等特點，可以把現(xiàn)有閑置的小四輪拖拉機改裝成小型挖掘機、鏟運機、裝載機等工程機械，最大限度地發(fā)揮小四輪拖拉機的使用效能，滿足廣大農(nóng)村水利建設及小型施工、裝卸場所機械化的需要。有效地拓寬了農(nóng)用小四輪的應用領域，能解決了農(nóng)用小四輪閑置的現(xiàn)象。致謝畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新日異，變速箱已經(jīng)成為當今機械應用中空前活躍的領域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握機械改造及開發(fā)技術是

41、十分重要的。 回顧起此次變速箱改造畢業(yè)設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在這些日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻

42、，掌握得不夠牢固，比如說機械設計技術，機械的設計以及定位通過這次畢業(yè)設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。 這次畢業(yè)設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多技術問題，最后在張東生老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在張老師的身上我學得到很多實用的知識，在此我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！參考文獻1 孫 桓,陳作模. 機械原理第六版M.北京：高等教育出版社，2001.頁碼1-300 .2 濮良貴,紀名剛. 機械設計第七期M.北京：高等教育出版社，2006.頁碼1-200.3 吳宗國,羅圣國. 機械設計課程設計手冊第二版M. 北京：高等教育出版社，19

43、98.頁碼1-180.4 濮良貴,紀名剛. 機械設計第七版M.北京：北京高等教育出版社，2000.頁碼7-250.5 陳權，劉樹春，楊莉等. 機械制圖第三版M.北京：中國建材工業(yè)出版社.2001.頁碼93-100.6 牛鳴歧,王保民,王振甫. 機械原理課程設計手冊第一版M,重慶: 重慶大學出版社,2001.頁碼4-50.7 錢炳舉.倒開式小四輪拖拉機變速箱的改進設計J.農(nóng)機化研究,2005(2):頁碼37-41.8 基于虛擬樣機技術的圓柱齒輪減速器的設計研究山東科技大學碩士論文20069多級圓柱齒輪減速器參數(shù)化設計大連鐵道學院碩士論10機械運動方案及機構設計 姜琪 主編 高等教育出版社 199

44、111 李曉慶,張仲民,蔣增福等.拖拉機構造M.北京:機械工業(yè)出版社,2001.頁碼1-214.12 郎桂實.用線圖法確定拖拉機組成式變速箱擋位排列J.拖拉機1992(2):頁碼28-29.13 李金和.EM7手扶拖拉機變速箱第6軸的設計方案及應用J.山東農(nóng)機1999(6):頁碼4-5.14 周紀良,周天悅.關于有級變速拖拉機工作速度的合理擋數(shù)J.拖拉機2002(4):頁碼8-10.15 張曉梅,錢炳舉.小四輪拖拉機的變形設計及其應用J.農(nóng)業(yè)裝備技術2003(6):頁碼29-30.16 C.H.Suh,C.W.Radciffe.Kinematics and Mechanisms Design,

45、new work:John Wiley & Sons,Inc.197817 Study on dynamic model of tractor system for automated navigation applications FENG Lei & HE Yong School of Bio-system Engineering and FoodScience, Zhejiang University, Hangzhou , China.2004外文翻譯：關于拖拉機系統(tǒng)動態(tài)模型的研究為自動化的航海應用馮磊 何勇 (中國杭州，浙江大學，生物系統(tǒng)工程與食品科學學院)電子郵件:

46、 hzfenglei摘要: 此文研究的是瞄準使用拖拉機系統(tǒng)一個動態(tài)模型支持導航系統(tǒng)設計，為一臺自動地被引導的農(nóng)業(yè)拖拉機。這樣, 包括拖拉機系統(tǒng)的自行車模型, 被施加了在MATLAB 環(huán)境里和被開發(fā)了根據(jù)了約翰Deere 拖拉機。模仿結果從這個MATLAB 模型被確認了通過領域航海測試。彈道估計的準確性由拖拉機的壟斷的僵硬的決心強烈影響。在這模仿, 拖拉機側偏剛度分析被辨認了在模仿分析期間使用MATLAB 塑造根據(jù)記錄的彈道數(shù)據(jù)。被獲得的數(shù)據(jù)被使用了在模仿分析用于各種航海操作在興趣領域。分析在領域檢驗測試結果表明, 被開發(fā)的拖拉機系統(tǒng)能準確地估計拖拉機系統(tǒng)的輪子以各種各樣的速度經(jīng)營在農(nóng)業(yè)領域。結

47、果并且表明, 被開發(fā)的系統(tǒng)能準確地確定拖拉機在彎曲領域拖拉機速度和支點偏轉角度。關鍵詞: 拖拉機, 側偏剛度，自動化航海, 模仿,全球定位系統(tǒng)介紹農(nóng)業(yè)拖拉機自動教程有被學習結束過去幾年。自動化的農(nóng)業(yè)拖拉機的好處包括增加生產(chǎn)力, 增加應用準確性, 和改進的操作安全. 各種各樣的教導技術, 包括機械教導, 機器視覺教導, 收音機航海, 和超音波教導。在拖拉機動力學的多數(shù)以前的工作考慮了拖拉機單獨在企圖調查它的乘駕特征。但是, 有少數(shù)農(nóng)業(yè)貫徹不被使用的思想。在最近幾年, 農(nóng)業(yè)拖拉機研究進行的研究包括機架作用在拖拉機乘駕振動, 但結果是令人不滿，在研究拖拉機系統(tǒng)的行動中，Bukta 和al.(2002

48、) 調查了關于的自由三點栓聯(lián)結系統(tǒng)的作為源泉，農(nóng)業(yè)拖拉機的非線形性系統(tǒng)的研究。伊利諾伊研究員大學成功地有被開發(fā)的和被展示，可能進行自治種植的拖拉機并且在農(nóng)業(yè)領域耕種。實時運動學( RTK )， 全球定位系統(tǒng)和光纖陀螺儀被用來提供拖拉機位置,航速和航向. 除了在操縱,發(fā)動機油門,傳送速度, 與3點拴聯(lián)結立場自動控制經(jīng)區(qū)域網(wǎng)絡總線外地.，雙方預期拖拉機道路,并取得理想的拖拉機功能(如行走速度, 故障的位置)被展現(xiàn),然后裝入導航計算機前場開始行動. 韓先生和張先生( 2001 )介紹了繪圖的方法,用于實施自治區(qū)外勤業(yè)務的農(nóng)用拖拉機. 機械跨領域連續(xù)耕作活動,尤其是在曲線的整齊,準確的橫向控制的拖拉機

49、-實施單位要求由于連續(xù)的空間只有76厘米. 橫向控制拖拉機實施往往需要估計輪胎側滑角及橫向速度, 這是難以直接測量的。 研究數(shù)據(jù)表明進行估計偏剛度為導向的車輛必須在在道路上進行研究. sienel ( 1997 )表明如何偏剛度可通過測量車輛動態(tài)參數(shù),如側向加速度和偏航率.凱特哈曼和撒凱( 2000 )給出了標準化偏剛度的測量方法,主導汽車的督導反應. bevly et al . ( 2001 )綜合采用慣性導航系統(tǒng)( INS )傳感器與全球定位系統(tǒng)速度測量估算輪胎偏剛度. 本研究的主要目的是：利用拖拉機系統(tǒng)動態(tài)模型為導航系統(tǒng)的設計一個自動引導臺農(nóng)用拖拉機。 這一動態(tài)模式包含了自行車型號的拖拉

50、機. 本文說明如何估計偏剛度系統(tǒng)以及如何利用估計結果在拖拉機導航中的應用。 材料和方法 定義 U是流速拖拉機;V,橫向速度拖拉機; ,偏航率; m ,大規(guī)模拖拉機; M , 滾動時刻; Iz ,轉動慣量; a,前軸至拖拉機的距離 ; b ,后軸至拖拉機的距離 ; L,距前輪到后輪; d,車輪基點; , C戰(zhàn)線偏剛度; , rc后方偏剛度; f ,前面偏角; r , 后排偏角; fr , x ,縱向隊后輪; y ,側向力前輪;,y側向力后輪; x ,縱向隊前輪; ,轉向角. 發(fā)達拖拉機系統(tǒng)模型是一種通用模型的輪式拖拉機. 它擁有獨立的制造者,類型和規(guī)模。為了簡化建模過程,一種輪式拖拉機模型被使用

51、。 線性兩自由度自行車模型,占左和右輪胎將足以使簡單的操縱在拖拉機在平地時的方程。示范實施 這個動態(tài)模型拖拉機導航系統(tǒng)已推行了 。圖2是模式的系統(tǒng)方框圖表明這一模型包含六大要素: 參數(shù)輸入座側向力計算塊、一個偏航和橫向加速度模型座、擺動和橫向速度模式座、標題角度塊和重心的拖拉機彈道模型塊。 參數(shù)輸入座投入兩種類型的參數(shù):器具參數(shù)及設備參數(shù)。有效實施的因素,包括拖拉機轉向角和拖拉機轉速。這套參數(shù)模型的控制變量估計拖拉機系統(tǒng)的反應后預期的軌跡。 另一套所需參數(shù)為機械參數(shù),其中包括大量的拖拉機偏剛度，拖拉機前/后排車輪轉動慣量，拖拉機車軸到重心的距離和拖拉機車輪的大小。 第二座是側向力計算座. 它計

52、算的側向力兩個輪子的機器系統(tǒng)參數(shù),側向速度,以及偏航率，偏航和橫向加速度塊是用來計算的橫向加速度、偏航加速度的，拖拉機基于機械系統(tǒng)參數(shù)及橫向力。經(jīng)過橫向和偏航速度計算積分, 下一兩座推算拖拉機航向; 中央和車輪的軌跡的,分別計算拖拉機的幾何尺寸,過去兩年是在Matlab實現(xiàn)模型的。 硬件 這個MATLAB模型是拖拉機系統(tǒng)的實地試驗結果。圖3是信號流程圖的測試系統(tǒng)。 測試平臺是基于7700型拖拉機. 提供的測試數(shù)據(jù), 動態(tài)定位技術與全球定位系統(tǒng)天線安裝于頂部的拖拉機帽(重心拖拉機) 。這種動態(tài)定位系統(tǒng)與當?shù)貐⒖颊究梢蕴峁蚀_的靜態(tài)和動態(tài)定位和速度信息。與此同時(橫向精度2厘米的垂直精度3厘米在20 Hz與潛伏期 少于20毫秒) ，一個lp801 亞米(亞米工程學,美國) 它可以用來衡量線性位置或位移達1.2米( 48 " ) ,輸出0-5 v安裝于右側前輪. 108fd光纖陀螺