畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、提供全套畢業(yè)論文，各專(zhuān)業(yè)都有學(xué) 號(hào) 2010071106密 級(jí) _哈爾濱工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院（系）名稱(chēng)：機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 生 姓 名：指 導(dǎo) 教 師： 哈爾濱工程大學(xué)2014年6月履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 王顯義 哈爾濱工程大學(xué)學(xué) 號(hào) 2010071106密 級(jí) _履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)The Design of the Transmission System of Crawler Bulldozer學(xué) 生 姓 名：院（系）名稱(chēng)：機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指 導(dǎo) 教 師： 職 稱(chēng)：教 授所 在 單 位：哈爾濱工程

2、大學(xué)論文提交日期：2014年6月12日論文答辯日期：2014年6月21日學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)摘 要隨著新世紀(jì)的前進(jìn)，我國(guó)在市政工程、道路交通、農(nóng)田水利、能源礦上等對(duì)高性能機(jī)械產(chǎn)品的需求迅速增長(zhǎng)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，對(duì)其性能要求也越來(lái)越嚴(yán)格。作為工程機(jī)械的重要組成部分推土機(jī)，隨著工況條件的復(fù)雜與艱難，對(duì)其工作可靠性、維修性、安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性也提出了更高的要求，而這些要求均與推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。本設(shè)計(jì)在了解工程機(jī)械人力換擋變速器的基本原理、特點(diǎn)、及國(guó)內(nèi)外最新發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作結(jié)構(gòu)，使其實(shí)現(xiàn)5個(gè)前進(jìn)擋和4個(gè)倒退擋。本設(shè)計(jì)采用的是機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，主要完成了以

3、下工作：對(duì)各擋分配傳動(dòng)比；對(duì)擋位之間布置進(jìn)行安排；確定齒輪傳動(dòng)方式，及各齒輪參數(shù)、軸布置及軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)換擋機(jī)構(gòu)鎖銷(xiāo)式同步器；對(duì)支承傳動(dòng)齒輪的箱體進(jìn)行大致的設(shè)計(jì)；并且，與此同時(shí)使用PRO/E軟件工具進(jìn)行三維模型繪制和裝配關(guān)系分析，對(duì)重要受力構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度分析，能夠?qū)崿F(xiàn)目的、滿(mǎn)足基本要求，運(yùn)用CAD繪制二維裝配圖與零件圖。 通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，了解和掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和方法。并經(jīng)過(guò)三維CAD系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析軟件的建模和分析練習(xí)，掌握了先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理論，提高了實(shí)踐能力。關(guān)鍵詞：高性能機(jī)械產(chǎn)品、推土機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、人力換擋變速器、同步器ABSTRACTWith the

4、 century of progress, the need of high-performance machinery products for munioipal engineering, road traffic, irrigation and water conservancy, energy and mines and so forth is rapidly increasing. Opportunity is always standing by dekaron, the performance of which is increasingly strict. As the sig

5、nificant member of construction machinery, the buildozer has to improve its working reliability, maintainability, safety, fuel economy to adapt to the more complex and difficult environment, which is closedly related to the transmission system of the buildozer.After having a knowledge of theory, fea

6、ture, the latest condition at home and abroad about the human transmission, I designed the transmission of the buildozer, which has five forward gears and four reverse gears. The plan adopted to mechnical transmission system. The main work finished is as follow: distrubute gear ratio to every gear,

7、arrange the configuration of each other gear, comfirm the driving mode of gear wheel, including parameter the arrangement and structure of shafts, design the lockpin synchroizer and the box; As well, I used the PRO/E to draw three-dimensional mode and analysis weighted, finding it reasonable, then d

8、raw its X-Y scheme. Through the progress, I have a deep congnition of my profissional knowledge and grasp the way of mechanical system design. At the same time, with the practice of the three-mode CAD system and kinesiology, I mastered the advanced design technique and theory , and improved my pract

9、ical ability. Key words：High-performance machinery products, Earthmover, Transmission system, Human transmission, Lockpin synchronizer目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc24562 第1章 緒論 PAGEREF _Toc24562 1 HYPERLINK l _Toc17536 1.1 課題背景、目的及意義 PAGEREF _Toc17536 1 HYPERLINK l _Toc27081 1.2 國(guó)內(nèi)外各種傳動(dòng)系統(tǒng)研究狀況 PAG

10、EREF _Toc27081 1 HYPERLINK l _Toc22083 1.3 本論文的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc22083 3 HYPERLINK l _Toc15428 第2章 履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc15428 5 HYPERLINK l _Toc1698 2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo) PAGEREF _Toc1698 5 HYPERLINK l _Toc30295 2.2 履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc30295 5 HYPERLINK l _Toc12025 2.3 傳動(dòng)比確定 PAGEREF _Toc12025 7 HYPE

11、RLINK l _Toc20798 2.3.1 概述 PAGEREF _Toc20798 7 HYPERLINK l _Toc7075 2.3.2 總傳動(dòng)比確定 PAGEREF _Toc7075 7 HYPERLINK l _Toc10185 2.3.3 總傳動(dòng)比校核 PAGEREF _Toc10185 9 HYPERLINK l _Toc1156 2.3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的分配 PAGEREF _Toc1156 9 HYPERLINK l _Toc24898 2.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc24898 10 HYPERLINK l _Toc20202 第3章 變速箱關(guān)鍵構(gòu)件結(jié)構(gòu)

12、方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20202 11 HYPERLINK l _Toc9275 3.1 概述 PAGEREF _Toc9275 11 HYPERLINK l _Toc2968 3.2 變速箱結(jié)構(gòu)方案的選擇 PAGEREF _Toc2968 11 HYPERLINK l _Toc6403 3.2.1 平面和空間三軸式變速箱 PAGEREF _Toc6403 12 HYPERLINK l _Toc31214 3.2.2 齒輪安排 PAGEREF _Toc31214 12 HYPERLINK l _Toc151 3.2.3 換擋結(jié)構(gòu)形式 PAGEREF _Toc151 13 HYPER

13、LINK l _Toc24974 3.2.4 變速箱主參數(shù)確定 PAGEREF _Toc24974 13 HYPERLINK l _Toc19527 3.3 變速箱軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19527 19 HYPERLINK l _Toc24046 3.3.1 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 PAGEREF _Toc24046 19 HYPERLINK l _Toc880 3.3.2 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc880 20 HYPERLINK l _Toc21431 3.3.3 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc21431 21 HYPERLINK l _Toc28652 3.

14、3.4 輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc28652 23 HYPERLINK l _Toc17890 3.4 同步器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17890 23 HYPERLINK l _Toc3886 3.4.1 鎖銷(xiāo)式同步器工作過(guò)程分析 PAGEREF _Toc3886 24 HYPERLINK l _Toc12528 3.4.2 同步器主要參數(shù)確定 PAGEREF _Toc12528 24 HYPERLINK l _Toc29993 3.5 運(yùn)動(dòng)可行性分析模擬 PAGEREF _Toc29993 27 HYPERLINK l _Toc1201 3.6 本章小結(jié) PAGERE

15、F _Toc1201 27 HYPERLINK l _Toc30572 第4章 變速箱關(guān)鍵構(gòu)件的校核計(jì)算 PAGEREF _Toc30572 30 HYPERLINK l _Toc22902 4.1 變速箱齒輪強(qiáng)度計(jì)算 PAGEREF _Toc22902 30 HYPERLINK l _Toc27159 4.1.1 齒輪損壞原因及形式 PAGEREF _Toc27159 30 HYPERLINK l _Toc9124 4.1.2 計(jì)算斜齒輪的彎曲應(yīng)力 PAGEREF _Toc9124 30 HYPERLINK l _Toc17822 4.1.3 計(jì)算斜齒輪的接觸應(yīng)力 PAGEREF _Toc1

16、7822 32 HYPERLINK l _Toc252 4.2 變速箱軸的校核計(jì)算 PAGEREF _Toc252 35 HYPERLINK l _Toc21787 4.2.1 輸入軸的校核 PAGEREF _Toc21787 35 HYPERLINK l _Toc12535 4.2.2 中間軸的校核 PAGEREF _Toc12535 37 HYPERLINK l _Toc22267 4.3 檢驗(yàn)軸承的壽命 PAGEREF _Toc22267 42 HYPERLINK l _Toc29590 4.4 校核鍵的強(qiáng)度 PAGEREF _Toc29590 43 HYPERLINK l _Toc32

17、639 4.5 箱體外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及初步建模 PAGEREF _Toc32639 44 HYPERLINK l _Toc19850 4.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc19850 45 HYPERLINK l _Toc2378 結(jié)論 PAGEREF _Toc2378 46 HYPERLINK l _Toc13015 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc13015 47 HYPERLINK l _Toc29815 攻讀學(xué)士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果 PAGEREF _Toc29815 49 HYPERLINK l _Toc13999 致 謝 PAGEREF _Toc13999 50第1

18、章 緒論1.1 課題背景、目的及意義近些年以來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展與國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要的成功實(shí)施，能源礦山、農(nóng)田水利、市政工程、道路交通等對(duì)高性能機(jī)械產(chǎn)品需求和要求等迅速增長(zhǎng)與增加，使得我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)抓住了難得的歷史機(jī)遇，順勢(shì)地不斷快速發(fā)展、成長(zhǎng)與壯大，同時(shí)也遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。“十一五”期間，工程機(jī)械行業(yè)規(guī)模總量、銷(xiāo)售收入均躍居世界首位，成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一1。京滬高鐵總投資2200億元，其中基建占到1000億元，工程機(jī)械采購(gòu)規(guī)模大約為209億元，平均每年的采購(gòu)額約為42億元，不言而喻高鐵對(duì)工程機(jī)械的需求量是非常大的。據(jù)報(bào)道，“十二五”期間，國(guó)家投在交通

19、運(yùn)輸上的資金將達(dá)10萬(wàn)億元，高鐵、城鐵、地鐵、高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將極大地帶動(dòng)工程機(jī)械行業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展2。工程機(jī)械將再一次面對(duì)發(fā)展的。作為工程機(jī)械里的重要組成部分推土機(jī)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與工程機(jī)械行業(yè)的快速進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外對(duì)其需求量與日俱增，但是所謂機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，工作條件的更加復(fù)雜與艱難化，人們對(duì)其工作可靠性、可維修性、安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性也就提出了更高的要求3。另外，作為牽引式工程機(jī)械的典型代表履帶推土機(jī)，較一般的推土機(jī)能夠適應(yīng)更多的工況，它追求的是速度與負(fù)荷之間的自適應(yīng)能力、降低比油耗、提高作業(yè)生產(chǎn)率，充公利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，即追求最大的作業(yè)生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性，也就是說(shuō)能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得

20、到充分發(fā)揮，使傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有較高的效率，使整機(jī)有較好的作業(yè)生產(chǎn)率，而這一切的關(guān)鍵之一，推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)地位著舉重若輕4。因此本設(shè)計(jì)的意義也就體現(xiàn)出來(lái)了。履帶推土機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)5個(gè)前進(jìn)擋和4個(gè)倒退擋，并可通過(guò)轉(zhuǎn)向差速器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，此課題的目的就是在了解工程機(jī)械人力換擋變速器的基本原理、特點(diǎn)、及國(guó)內(nèi)外最新發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)5進(jìn)4退，并且用PRO/E軟件工具進(jìn)行三維模型繪制和裝配關(guān)系分析，后期可用相關(guān)軟件對(duì)重要受力構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度模擬分析。本課題屬于在現(xiàn)有傳動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行改進(jìn)和部分創(chuàng)新，比如現(xiàn)在的推土機(jī)一般是3前進(jìn)擋3倒退擋的，而我通過(guò)改進(jìn)使其實(shí)現(xiàn)5進(jìn)4退的

21、。1.2 履帶推土機(jī)國(guó)內(nèi)外各種傳動(dòng)系統(tǒng)研究狀況目前當(dāng)下，現(xiàn)有推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)一般主要有四種，分別是機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電傳動(dòng)系統(tǒng)。從而，按推土機(jī)的傳動(dòng)方式可以把推土機(jī)大體分為機(jī)械式推土機(jī)、液力機(jī)械式推土機(jī)、靜液壓推土機(jī)與電傳動(dòng)推土機(jī)。根據(jù)對(duì)推土機(jī)的使用性能要求，無(wú)論推土機(jī)使用何種傳動(dòng)方式，其最終的目的都只有一個(gè)，那就是最大限度地提高推土機(jī)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，保證推土機(jī)有最大生產(chǎn)率。然而，由于各種傳動(dòng)形式系統(tǒng)，具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在不同的使用條件下側(cè)重點(diǎn)不一樣，使得采用不同傳動(dòng)形式的推土機(jī)也是各有千秋5。機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)主要由主離合器、人力換擋變速箱或液壓動(dòng)力換擋變速箱組成。機(jī)

22、械式系統(tǒng)中離合器是關(guān)鍵部分，一般為了延長(zhǎng)它的使用壽命，常采用濕式離合器。并且，為了使人們?cè)谟玫臅r(shí)候能夠不用費(fèi)多大的力氣，用主離合器，就經(jīng)常采用液壓動(dòng)力來(lái)進(jìn)行控制它，這與采用濕式離合器不謀而合，極大地便于布置；人力換擋變速箱，顧名思義，就是采用嚙合套，通過(guò)人的力量來(lái)控制換擋裝置?？偠灾?，此傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)其它幾種來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，而且價(jià)格也比較可觀，燃料消耗量同時(shí)也比較低，更好的是傳動(dòng)效率高；但是話(huà)說(shuō)回來(lái)其人力換擋操縱相當(dāng)費(fèi)力，對(duì)駕駛操作者的能力要求較高，且其變速屬于有級(jí)變速，對(duì)可能遇見(jiàn)的各種載荷的適應(yīng)性能力不是很好，這點(diǎn)不能充分利用功率。液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)下屬又可以分為三類(lèi)形式：第一種是由變矩器和

23、動(dòng)力換擋變速箱組合而得。其中變矩器的優(yōu)點(diǎn)比較明顯。它的轉(zhuǎn)速能夠隨著阻力自動(dòng)變化，從而使得換擋過(guò)程較柔和，能高效率的利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，不容易熄火，且整機(jī)牽引性能也得到一定程度的改善，但是仍存在一定的換擋沖擊6。因此，為了更好地解決在換擋時(shí)，在其中存在的碰撞、打擊等問(wèn)題，動(dòng)力換擋變速箱的液壓操縱系統(tǒng)中一般都會(huì)安裝一種裝置，那就是平穩(wěn)結(jié)合閥。液壓動(dòng)力換擋操縱輕便，對(duì)駕駛者要求不是很高，性能好。其缺點(diǎn)也很明顯，主要是變矩器高效率的地段非常非常的狹小，它在工作的時(shí)候經(jīng)常位于75%以下的這種效率相當(dāng)相當(dāng)?shù)托〉牡胤?，由此?dǎo)致整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)整個(gè)的傳動(dòng)效率非常小，較大能量被浪費(fèi)在沒(méi)有用的地方。第二種是在上一種的基

24、礎(chǔ)上的變矩器加上一個(gè)閉鎖離合器，可以認(rèn)為是第一種的第二代系統(tǒng)，其為了克服第一代變矩器效率低的缺點(diǎn)，目前主要有以下的解決措施：(1) 利用很多東西整合在一起的變矩器。當(dāng)變矩器進(jìn)入效率相當(dāng)小的地方工作時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)換為耦合器工作情況，從而能夠提升效率；(2) 利用幾條路子的方向，把總的總功率分成幾路，使其中的一路或者幾路功率經(jīng)過(guò)變矩器；(3) 采用帶閉鎖離合器的變矩器，當(dāng)載荷變化小、作業(yè)工況平穩(wěn)時(shí)，將變矩器閉鎖，變?yōu)闄C(jī)械傳動(dòng)，一定程度上傳動(dòng)系統(tǒng)的效率得到提高。第三種又是在第二種的基礎(chǔ)上改進(jìn)，將其中的換擋變速箱改為自動(dòng)，具體辦法是在帶閉鎖離合器的變矩器和動(dòng)力換擋變速箱基礎(chǔ)上加上電子自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)，該裝

25、置能根據(jù)負(fù)荷變化進(jìn)行自動(dòng)換擋，與此同時(shí)采用電子控制調(diào)壓閥（ECMV）進(jìn)行換擋的品質(zhì)控制，使換擋更加趨于平穩(wěn)，沖擊振動(dòng)更加小7。但是其中用到的電子控制系統(tǒng)技術(shù)上較復(fù)雜，沒(méi)有達(dá)到熟練掌握的程度，目前還處于起步階段，因而這種技術(shù)也就不常用到。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)功率所有都是用來(lái)使用到的那些液壓機(jī)構(gòu)部件、裝置。該傳動(dòng)系統(tǒng)主要由變量泵和變量馬達(dá)組成，顯然這使得整個(gè)液壓傳動(dòng)傳動(dòng)裝置占地面積變得相對(duì)小一些，重量不會(huì)太重，從而便于人們安排推土機(jī)的總體規(guī)劃。另外使用此種傳動(dòng)系統(tǒng)能夠輕易實(shí)現(xiàn)左右兩邊的履帶可以左邊運(yùn)動(dòng)右邊不動(dòng)或是右邊運(yùn)動(dòng)左邊不動(dòng)或是兩邊都工作、可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)位置就能夠轉(zhuǎn)彎以致改變方向和通過(guò)開(kāi)動(dòng)機(jī)器

26、利用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，以便液壓推土機(jī)更加適應(yīng)各種不同的、復(fù)雜的作業(yè)的工況需求。馬達(dá)與泵的組合方式不一樣，推土機(jī)獲得的牽引的特征、性質(zhì)也會(huì)不一樣；在改變速度與行走運(yùn)動(dòng)方面，可以簡(jiǎn)單、快捷地實(shí)現(xiàn)推土機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速和微動(dòng)行駛，使推土機(jī)開(kāi)動(dòng)起來(lái)不是那么的強(qiáng)烈，并且可以很快的該變速度的大小和沒(méi)有強(qiáng)烈的碰撞、震顫的情況下輕而易舉地變化行走的方向。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有自動(dòng)無(wú)級(jí)變速功能，可以根據(jù)外界載荷、推土機(jī)的行駛速度大小變化自動(dòng)改變現(xiàn)在的速度來(lái)達(dá)到最佳狀態(tài)。不僅有液力機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，還有機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，綜合起來(lái)就是能夠充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，生產(chǎn)率高。最后一種傳動(dòng)系統(tǒng)是電傳動(dòng)系統(tǒng)，即先把內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)動(dòng)的

27、機(jī)械能通過(guò)一些運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之后轉(zhuǎn)化成電能，再通過(guò)傳達(dá)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的電能來(lái)傳遞需要的動(dòng)力，由電能最后再轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的傳動(dòng)系統(tǒng)。電力傳動(dòng)的總體概念與靜液壓傳動(dòng)是相似的，不同的地方是用發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電纜取代了液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓管道。其優(yōu)點(diǎn)是：電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間用柔性電纜連接，通過(guò)比較顯然可知，鋪設(shè)電纜線(xiàn)明顯比液壓管道更為方便；調(diào)節(jié)的特性好，和微電子技術(shù)的關(guān)聯(lián)程度非常高，可以得到很多不同的牽引特性曲線(xiàn)，可以方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遙控，具有較好地發(fā)展前景；能使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利工況下穩(wěn)定運(yùn)行，油耗低、排放污染小、壽命長(zhǎng)。其缺點(diǎn)是：?jiǎn)挝恢亓抗β拭芏缺惹叭N傳動(dòng)方式都小，電機(jī)尺寸與重量都比同功率液壓組件大得多，

28、目前結(jié)構(gòu)比較笨重；耗用有色金屬和其它特殊材料較多，價(jià)格較高，從而使得整機(jī)成本也提高了；由于是電控，抗干擾和電磁兼容等問(wèn)題解決起來(lái)相對(duì)比較困難。電力傳動(dòng)裝置很早就用于柴油機(jī)電動(dòng)船舶和內(nèi)燃機(jī)車(chē)上，后又用于大噸位礦用載重汽車(chē)和某些大型工程機(jī)械（包括推土機(jī)）上8。以上所介紹的各傳動(dòng)系統(tǒng)之間還能相互組合以利用，這里不再贅述。從以上對(duì)各形式傳動(dòng)系統(tǒng)的描述可知，最有前景的一種是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，而目前我國(guó)大部分推土機(jī)是液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)式，此項(xiàng)技術(shù)比較成熟，而使用液壓傳動(dòng)就相對(duì)較少，且技術(shù)不完整，核心技術(shù)還沒(méi)有掌握，且問(wèn)題較多。而在國(guó)外，有部分企業(yè)，比如利勃海爾、卡特彼勒，它們?cè)缫蜒兄瞥黾夹g(shù)相當(dāng)成熟的液壓傳動(dòng)推土

29、機(jī)，并成功使用在中小型推土機(jī)上9。1.3 本論文的主要內(nèi)容本課題為履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)5個(gè)前進(jìn)擋與4個(gè)倒退擋。首先是確定總體傳動(dòng)方案，然后再進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容如下：(1) 了解現(xiàn)有履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)都有哪些，了解國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合課題設(shè)計(jì)要求確定至少兩個(gè)履帶推土機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)方案，最終通過(guò)比較選擇比較合理的設(shè)計(jì)方案，并繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。(2) 根據(jù)所選方案，對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，主要包括變速箱的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)齒輪、軸、軸承進(jìn)行必要的校核、驗(yàn)算，并繪制相應(yīng)的彎矩圖、扭矩圖，最后繪制裝配圖。(3) 設(shè)計(jì)支撐整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的箱體結(jié)構(gòu)。(4) 按照最新制圖標(biāo)準(zhǔn)，手工繪制零號(hào)裝配圖并用計(jì)算機(jī)

30、繪制各個(gè)主要部件零件圖。(5) 應(yīng)用三維制圖軟件PRO/E，進(jìn)行主要零件三維實(shí)體建模，裝配及運(yùn)動(dòng)仿真。第2章 履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)在大方向上將從第一章中所論述的幾大類(lèi)傳動(dòng)系統(tǒng)中選擇選擇一種實(shí)現(xiàn)5個(gè)前進(jìn)擋、4個(gè)倒退擋，由于要實(shí)現(xiàn)的擋位比較多，因此大類(lèi)傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括主離合器和人力換擋變速箱，履帶式驅(qū)動(dòng)橋（中央傳動(dòng)、轉(zhuǎn)向制動(dòng)、輪邊減速），而主離合器、履帶式驅(qū)動(dòng)橋大部分機(jī)件標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，比如：輪邊減速其實(shí)就是一個(gè)二級(jí)減速器，轉(zhuǎn)向制動(dòng)主要是轉(zhuǎn)向離合器屬于離合器范疇、中央傳動(dòng)就是一對(duì)傘齒傳動(dòng)，

31、因而這些不是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，后期有時(shí)間再改進(jìn)。而本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是人力換擋變速箱。人力換擋變速箱主要包括箱體和箱體內(nèi)的設(shè)計(jì)。2.2 履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)由于此處需實(shí)現(xiàn)多個(gè)擋位的前進(jìn)與后退，根據(jù)國(guó)內(nèi)履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展情況及其各類(lèi)傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求。輸出 機(jī)械式履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用發(fā)動(dòng)機(jī)-離合器-變速箱-驅(qū)動(dòng)橋-驅(qū)動(dòng)輪，既可以滿(mǎn)足要求，其中驅(qū)動(dòng)橋包括中央傳動(dòng)與最終傳動(dòng)。擬有兩套變速箱總體方案如圖2.1所示：(a)方案1(b)方案2圖2.1 總體方案方案(1)：如圖2.1(a)示:1至15均屬于齒輪，主要是通過(guò)四根同平面的軸，支承各齒

32、輪；其中換擋主要是通過(guò)移動(dòng)齒輪換擋，倒擋的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)移動(dòng)齒輪11，使其與輸入軸上的雙聯(lián)齒輪之2嚙合上，從而改變齒輪旋轉(zhuǎn)方向，即實(shí)現(xiàn)倒擋。方案(2)：如圖2.1(b)示：116都是齒輪，17是同步器，通過(guò)十六個(gè)齒輪與四個(gè)同步器就能夠?qū)崿F(xiàn)5個(gè)前進(jìn)擋，4個(gè)倒擋。該方案中所有傳動(dòng)齒輪均是常嚙合的。倒擋是通過(guò)換擋裝置使中間軸與齒輪12聯(lián)接固定，從而把運(yùn)動(dòng)傳遞出去，就能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向變換了。方案(1)與方案(2)相互比較：結(jié)構(gòu)布置比較：方案(1)采用四根同平面軸，占用空間，且其中出現(xiàn)了懸臂梁，傳動(dòng)不穩(wěn)定，且會(huì)直接導(dǎo)致后期箱體的設(shè)計(jì)復(fù)雜化，而方案(2)采用三根軸直接支承在箱體的兩端，剛度較好，其次是利用空間布

33、置使得空間利用率明顯高于方案(1)；換擋方式比較：方案(1)利用移動(dòng)齒輪換擋，沖擊會(huì)比較嚴(yán)重，且效率低，噪音大，耐久性不長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性不高；而方案(2)利用嚙合套或是同步器換擋，能夠輕便實(shí)現(xiàn)換擋，沖擊小，效率高，不易損壞，只是相對(duì)比較復(fù)雜。經(jīng)過(guò)上述比較，本設(shè)計(jì)擬采用方案(2)。下面把其各擋傳遞路線(xiàn)詳細(xì)地列在如下表2.1中：基本原理就是通過(guò)不同齒輪的組合得到不同的擋位，其中用到同步器之后，大大減表2.1 擋位傳遞路線(xiàn)前 進(jìn)一Z1-Z5-Z4-Z11-Z16-Z10二Z1-Z5-Z4-Z11-Z15-Z9三Z1-Z5-Z4-Z11-Z14-Z8四Z1-Z5-Z4-Z11-Z13-Z6五Z3-Z7倒 退

34、一Z2-Z12-Z16-Z10二Z2-Z12-Z15-Z9三Z2-Z12-Z14-Z8四Z2-Z12-Z13-Z6少齒輪數(shù)量。而這些傳動(dòng)用到的齒輪主要是通過(guò)三根軸支承在箱體上。本設(shè)計(jì)就是要確定這16個(gè)齒輪、3根軸、同步器、箱體及它們的相互位置關(guān)系。2.3 傳動(dòng)比確定2.3.1 概述本設(shè)計(jì)只有一個(gè)要求實(shí)現(xiàn)5個(gè)前進(jìn)擋、4個(gè)倒退擋，為了能夠把設(shè)計(jì)進(jìn)行下去，在此參照T180系列推土機(jī)，根據(jù)其最終擋位速度計(jì)算出本設(shè)計(jì)中需要的變速箱擋位速度進(jìn)行設(shè)計(jì)。表2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)擋位及其速度（km/h）擋位12345前進(jìn)擋2.63.54.7710.3倒退擋3.34.56.19.1表3.2 所選發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)

35、型號(hào)額定功率額定轉(zhuǎn)速最大扭矩參數(shù)G128ZG2132.4kW1850r/min854Nm2.3.2 總傳動(dòng)比確定對(duì)于履帶式機(jī)械，傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比按下式計(jì)算： （2-1）式中：履帶圍繞驅(qū)動(dòng)輪一周需要履帶板數(shù)，此處； :履帶板節(jié)距，工程常用173、203、216（mm），此處選203mm；1、前進(jìn)擋傳動(dòng)比確定對(duì)于前進(jìn)擋 (km/h)，由公式（2-1）可得最低擋總傳動(dòng)比： 最高擋總傳動(dòng)比： 中間擋總傳動(dòng)比確定：由研究已知知道，為了達(dá)到最佳轉(zhuǎn)換規(guī)律，相臨傳動(dòng)比之間滿(mǎn)足： （2-2）式中q為公比級(jí)數(shù)，一般取1.4-1.8；由變速箱有5個(gè)前進(jìn)擋，則： 得： 于是前進(jìn)擋中間傳動(dòng)及其高低擋分別為： 39、55

36、.146、77.976、110.259、155.906 （從39依次推算而得） 156、110.325、78.024、55.179、39.023 （從156依次推算而得）綜上可得前進(jìn)5擋傳動(dòng)比分別為：156、110、78、55、392、倒退擋傳動(dòng)比確定對(duì)于倒退擋 (km/h)，同理由公式（2-1）可得最低擋總傳動(dòng)比： 最高擋總傳動(dòng)比：中間擋總傳動(dòng)比確定：同理可求得公比：從45依次計(jì)算得45、63、88.2、123.48從123依次計(jì)算得123、87.857、62.755、44.825綜上可得各傳動(dòng)比依次為：123、88、63、452.3.3 總傳動(dòng)比校核這里只需校核最低擋就行了，因?yàn)橹挥凶畹蛽?/p>

37、滿(mǎn)足要求其它擋位就能滿(mǎn)足使用要求。為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，最低擋總傳動(dòng)比應(yīng)滿(mǎn)足的條件是：對(duì)于履帶機(jī)械 （2-3）式中：為發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩；為發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輔助裝置（油泵、風(fēng)扇等）消耗的轉(zhuǎn)矩；前進(jìn)1擋傳動(dòng)系統(tǒng)效率；為車(chē)輛的附著力；為驅(qū)動(dòng)鏈輪的節(jié)圓半徑。其中，代入公式（2-3）計(jì)算得N顯然是滿(mǎn)足要求的。2.3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)比分配即是在傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比確定之后，把總傳動(dòng)比合理地分配到變速箱、中央傳動(dòng)和輪邊減速器三個(gè)部件中去的過(guò)程。傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比等于整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中的各個(gè)部分的傳動(dòng)比之積： （2-4）式中：為變速箱傳動(dòng)比；為中央主傳動(dòng)傳動(dòng)比；為輪邊減速器的傳動(dòng)比。各部件傳動(dòng)比確定的原則

38、是：為了減小傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)部件的載荷，根據(jù)功率由前向后傳動(dòng)的方向，越向后部件應(yīng)取越來(lái)越大的傳動(dòng)比10。一般，首先確定，然后確定，最后根據(jù)式（2-4）確定。除此之外，在確定這三個(gè)部件傳動(dòng)比的過(guò)程中，需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：值盡量取大，但不能影響整機(jī)寬度，且要使輪邊傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)上能夠包容。值也要盡量取大，但要注意中央傳動(dòng)的最小離地間隙的限制。當(dāng)和取值較大或過(guò)大時(shí)，變速箱中最高擋的傳動(dòng)比就要小于1，出現(xiàn)增速現(xiàn)象。雖然增速是被允許的，但須演算高速軸承、齒輪、傳動(dòng)軸等零件的轉(zhuǎn)速是否在允許的范圍之內(nèi)。借鑒現(xiàn)有的機(jī)械： 取 再由： 分別計(jì)算得變速箱的：前進(jìn)5擋分別為：2.45、1.73、1.23、0.

39、86、0.61倒退4擋分別為：1.93、1.38、0.99、0.712.4 本章小結(jié)本章主要介紹了履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成部分，并確定了履帶推土機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案原理圖，明確變速箱擋位路線(xiàn)，及所要完成的基本內(nèi)容。除此之外還確定了傳動(dòng)系統(tǒng)中各部件的傳動(dòng)比及其變速箱內(nèi)各擋的傳動(dòng)比,并對(duì)總傳動(dòng)比進(jìn)行了驗(yàn)算?？倐鲃?dòng)比的確定是依據(jù)理論速度及其相關(guān)的參數(shù)計(jì)算而得，中間各擋的總傳動(dòng)比則是在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)其與最高擋和最低擋之間的關(guān)系來(lái)確定；變速箱中各擋傳動(dòng)比則是依據(jù)總傳動(dòng)比分配原則及其一些客觀條件而得。第3章 變速箱關(guān)鍵構(gòu)件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)3.1 概述變速箱有動(dòng)力換擋變速箱和非動(dòng)力換擋變速箱兩大類(lèi)，此處

40、所要設(shè)計(jì)的變速箱屬于第二類(lèi)。非動(dòng)力換擋變速箱又被稱(chēng)為人力換擋變速箱或機(jī)械式變速箱，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，傳動(dòng)效率高。變速箱的主要功用11是：(1)變速變扭。發(fā)動(dòng)機(jī)的變速變矩能力較差，或者說(shuō)幾乎沒(méi)有，不能夠滿(mǎn)足對(duì)車(chē)輛牽引力和速度變化范圍的需求，因此需要通過(guò)變速箱來(lái)解決部分矛盾，以滿(mǎn)足部分要求。(2) 降速增扭。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，需要通過(guò)變速箱等部件來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，同時(shí)增大驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩，以便滿(mǎn)足對(duì)車(chē)輛牽引力和速度的要求。(3) 實(shí)現(xiàn)空擋。第一，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要空載；第二，當(dāng)車(chē)輛較長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)而又不希望發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，這兩項(xiàng)要求均需要變速箱掛空擋切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力或切斷車(chē)輛的負(fù)載而實(shí)現(xiàn)

41、。(4) 實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的進(jìn)退。不管是運(yùn)輸工況，還是牽引工況，車(chē)輛隨時(shí)都面臨需要變換方向的可能，但因發(fā)動(dòng)機(jī)不能夠反向旋轉(zhuǎn)，只能一直朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，因此車(chē)輛的前進(jìn)、倒退只能依靠變速箱換擋以改變轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)現(xiàn)。 對(duì)變速箱的要求，除一般便于制造、使用、維修以及質(zhì)量輕、尺寸緊湊外。主要還有以下幾點(diǎn)：(1) 換擋操縱輕便、靈活、準(zhǔn)確。(2) 要求變速箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，噪聲小，傳動(dòng)效率高。(3) 變速箱要有足夠的擋位數(shù)，包括空擋和倒擋，以保證車(chē)輛具有良好的生產(chǎn)率、動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。(4) 要避免自動(dòng)脫擋、跳擋、運(yùn)動(dòng)干涉等不良現(xiàn)象的發(fā)生。3.2 變速箱結(jié)構(gòu)方案的選擇目前，推土機(jī)上采用的變速箱結(jié)構(gòu)多種多樣，這是由于各

42、種類(lèi)型的推土機(jī)的使用要求不同，也是由于各國(guó)推土機(jī)的使用、制造、修理等條件所決定的。各種結(jié)構(gòu)形式都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這些優(yōu)缺點(diǎn)隨著主觀和客觀條件變化而變化。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)深入實(shí)際，收集資料，調(diào)查研究，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較，并盡可能考慮到產(chǎn)品系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，最后決定較合適的方案12。3.2.1 平面和空間三軸式變速箱倒擋軸：此處沒(méi)有設(shè)計(jì)單獨(dú)的倒擋軸，主要是因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中是通過(guò)在中間軸上布置倒擋齒輪從而實(shí)現(xiàn)倒擋，因而在這里需要解決一個(gè)問(wèn)題，空間三軸的位置關(guān)系確定問(wèn)題，通過(guò)下圖所示： 1-輸入軸；2-輸出軸；3-中間軸圖3.1 過(guò)渡軸的布置通過(guò)圖3.1的簡(jiǎn)單受力分析可知，由圖看去輸入軸順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)

43、，過(guò)度軸布置應(yīng)布置在右邊更合理一些。平面三軸式變速箱三軸處于同一個(gè)平面上，占用空間大，且不易實(shí)現(xiàn)多個(gè)倒退擋，而空間三軸式變速箱，顧名思義就是輸入軸、輸出軸和中間軸在空間成三角形布置；在輸入軸與中間軸之間布置有換向惰輪，從而能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)前進(jìn)擋和多個(gè)倒退擋。根據(jù)上述所講的原則，及其綠色設(shè)計(jì)的理念，本設(shè)計(jì)決定選用空間三軸式變速箱：輸入軸：前端采用雙列球面滾柱軸承支承，不僅可以調(diào)心，而且還能承受軸向力；后端用滾柱軸承支承，主要承受徑向力。軸中部有常嚙合齒輪和直接擋齒輪。中間軸：前端采用雙列球面滾柱軸承支承，有與輸入軸常嚙合的齒輪，各擋齒輪用雙金屬滑動(dòng)軸承支承在花鍵軸上形成空套聯(lián)接，后端用滾柱軸承支承。

44、輸出軸：前端采用雙列球面滾柱軸承支承，與中央傳動(dòng)錐齒輪做成一體，上有各擋被動(dòng)齒輪，通過(guò)花鍵與輸出軸聯(lián)接。3.2.2 齒輪安排各齒輪副的安裝對(duì)于變速箱整機(jī)的布置影響大，因此對(duì)于其安排要注意以下幾方面：(1)為提高傳動(dòng)效率，普遍采用有直接擋的傳動(dòng)方案。(2)注意齒輪的受載情況，由于本設(shè)計(jì)采用斜齒輪，因此需注意旋向的安排。(3)齒輪的布置要有利于減小軸的撓度，改善支承受力。(4)充分利用空間，盡量減小軸向尺寸和變速箱外形尺寸。(5)相臨擋要相互靠近，便于換擋。(6)盡可能多地采用公用齒輪、公用軸、減少零件成本，降低造價(jià)成本。(7)低擋齒輪靠近支承，一般情況是從右到左、從低擋到高擋依次排列。3.2.3

45、 換擋結(jié)構(gòu)形式目前，履帶推土機(jī)的換擋形式主要有三種：(1) 移動(dòng)齒輪換擋。通常采用直齒輪滑動(dòng)換擋，也有斜齒輪滑動(dòng)換擋的。移動(dòng)直齒輪換擋的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、制造簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是換擋時(shí)齒面間承受巨大的沖擊，會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)早損壞，且工作噪聲大13。斜齒輪換擋雖在工作時(shí)較平穩(wěn)，但仍然不能避免過(guò)大的沖擊，因此在變速箱中移動(dòng)齒輪換擋越來(lái)越少見(jiàn)了。(2) 嚙合套換擋。使用嚙合套換擋，可用構(gòu)成一定傳動(dòng)比的齒輪副制造成常嚙合的斜齒輪，在斜齒輪的側(cè)邊做一個(gè)易結(jié)合的結(jié)合齒，一般采用花鍵齒，用來(lái)與嚙合套嚙合。這樣避免了在一兩個(gè)齒之間有大沖擊，在結(jié)合時(shí)，嚙合套齒與結(jié)合齒共同承受沖擊力，大大地減弱了沖擊，且此種換擋還具

46、有斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。因此，比較適合用于對(duì)換擋要求不是很高的大型機(jī)器中，比如推土機(jī)。(3) 同步器換擋。這是嚙合套換擋的改進(jìn)，能夠減輕結(jié)合時(shí)，結(jié)合齒間的沖擊，結(jié)合齒之間在嚙合之前有一個(gè)同步的過(guò)程，因而結(jié)合比較輕柔，比較適合用于汽車(chē)之類(lèi)追求速度的機(jī)器中。本設(shè)計(jì)采用同步器換擋，其中同步機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)鎖銷(xiāo)式同步器。具體設(shè)計(jì)詳見(jiàn)后文。3.2.4 變速箱主參數(shù)確定1、變速箱擋位數(shù)及各擋傳動(dòng)比在第2章已經(jīng)確定：前進(jìn)5擋分別為：2.45、1.73、1.23、0.86、0.61倒退4擋分別為：1.93、1.38、0.99、0.712、中心距中心距是決定變速箱外形尺寸的重要參數(shù)，在滿(mǎn)足其他條件下要盡可能的小。中間軸

47、與輸出軸之間的距離A1可按下式14計(jì)算： （3-1） 式中：軸距系數(shù)，一般=13.416，此處取=15； ：變速箱1擋需傳遞的最大轉(zhuǎn)矩；又：（Nm） (mm) 這是初選中心距。3、推土機(jī)中齒輪的模數(shù)計(jì)算齒輪模數(shù)是決定齒輪幾何尺寸的主要參數(shù)，與齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度、重疊系數(shù)、及其傳動(dòng)平穩(wěn)性有關(guān)。一般情況下，在滿(mǎn)足齒輪強(qiáng)度要求的前提下，可以取得小一些。同一變速箱中，為了加工方便，所有齒輪均使用同一模數(shù)。推土機(jī)中齒輪的模數(shù)一般可按下式計(jì)算： （3-2）式中是模數(shù)系數(shù)，此處取0.48，則： 4、推土機(jī)中齒輪的寬度計(jì)算齒輪寬度直接影響齒輪的強(qiáng)度。齒寬過(guò)大、過(guò)小都不行，因此，在保證齒輪強(qiáng)度的情況下，齒寬不宜

48、過(guò)大。由于采用的是斜齒輪，其寬度計(jì)算經(jīng)驗(yàn)式為： （mm） （3-3）5、推土機(jī)中齒輪的壓力角選取齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角是20，且變速箱中齒輪多采用標(biāo)準(zhǔn)壓力角，故本設(shè)計(jì)也采用標(biāo)準(zhǔn)壓力角。6、推土機(jī)中斜齒輪的螺旋角選取齒輪的嚙合性能、強(qiáng)度和軸向力主要決定了斜齒輪的螺旋角的選取。過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸向力過(guò)大，軸承的工作條件惡化，導(dǎo)致傳動(dòng)效率下降，因此不宜過(guò)大，一般。7、同步器嚙合套參數(shù)計(jì)算與選取同步器嚙合套與漸開(kāi)線(xiàn)花鍵一樣，采用漸開(kāi)線(xiàn)齒形。由于制造工藝等原因，在同一變速箱中的幾個(gè)嚙合套，往往采用同一模數(shù)。嚙合套模數(shù)按下式初步計(jì)算： （3-4）式中：是嚙合套齒數(shù)；是嚙合套所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩；為模數(shù)系數(shù)，當(dāng)齒面工作寬

49、度時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。這里先暫時(shí)停一下，后期再與鎖銷(xiāo)式同步器一起設(shè)計(jì)。8、推土機(jī)中斜齒輪的配齒計(jì)算由前已知變速箱各傳動(dòng)比分別為：前進(jìn)擋： 倒退擋： 傳動(dòng)系簡(jiǎn)圖如圖3.2示：圖 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 齒序數(shù)安排從左到右，從上到小依次排列為Z1到Z16。由圖3.2可知，變速箱由換向機(jī)構(gòu)與變速機(jī)構(gòu)兩部分組成。前進(jìn)14擋由換向機(jī)構(gòu)中的兩對(duì)齒輪和變速機(jī)構(gòu)中的一對(duì)齒輪共三對(duì)齒輪同時(shí)傳遞動(dòng)力，前進(jìn)第5擋僅需一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力；倒退14擋由換向機(jī)構(gòu)中的一對(duì)齒輪和變速機(jī)構(gòu)中一對(duì)齒輪共兩對(duì)齒輪同時(shí)傳遞動(dòng)力，根據(jù)這一情況，除前進(jìn)5擋可以利用前面的公式直接計(jì)算齒輪的齒數(shù)之外，其他齒輪的齒數(shù)都不能直接計(jì)算。首先需要把變速箱傳動(dòng)

50、比分配到每一對(duì)齒輪副中，然后才能計(jì)算齒輪齒數(shù)，傳動(dòng)比分配如下：前進(jìn)擋： 式中：為換向機(jī)構(gòu)中常嚙合齒輪副的傳動(dòng)比， 分別表示變速機(jī)構(gòu)中14擋齒輪副的傳動(dòng)比，其中 ，前進(jìn)5擋齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比：。倒退擋： 式中：為換向機(jī)構(gòu)中常嚙合齒輪副傳動(dòng)比，。 (1) 確定 我們知道，前進(jìn)擋是工作擋，需要低速度大牽引力；倒退擋是非工作擋，倒退擋的牽引力比前進(jìn)擋的牽引力要小，體現(xiàn)在傳動(dòng)比上面就是各前進(jìn)擋的傳動(dòng)比要比對(duì)應(yīng)的倒退擋的傳動(dòng)比大。根據(jù)對(duì)推土機(jī)變速箱的統(tǒng)計(jì)，換向機(jī)構(gòu)中的等于1左右，/等于1.3左右。在變速機(jī)構(gòu)中，當(dāng)=1.3時(shí)，1擋齒輪副需要實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為： ；取1,4擋齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為：。(2) 分析變

51、速箱中分度圓最大、最小的齒輪：1) 在換向機(jī)構(gòu)中，倒退擋常嚙合齒輪實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為1，說(shuō)明主、被動(dòng)齒輪的分度圓直徑比較接近；前進(jìn)擋兩對(duì)常嚙合齒輪實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為1.3，平均每一對(duì)齒輪實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為1.14，說(shuō)明主、被動(dòng)齒輪的分度圓直徑相差不大，故換向機(jī)構(gòu)中不存在最大、最小的齒輪問(wèn)題。2) 在變速機(jī)構(gòu)中，1擋齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為1.885，說(shuō)明被動(dòng)齒輪Z10的分度圓直徑比主動(dòng)齒輪Z16的分度圓直徑要打1.885倍；4擋齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為0.662，說(shuō)明主動(dòng)齒輪Z13的分度圓直徑比被動(dòng)齒輪Z6的分度圓直徑大1.8倍，故分度圓最大、最小的齒輪出現(xiàn)在換向機(jī)構(gòu)的1擋和4擋的齒輪副中。 根據(jù)1擋和4擋齒輪副

52、速比1.885和1.9比較接近的情況，假設(shè)：1擋和4擋齒輪副中的齒輪模數(shù)相等；1擋齒輪副中的主動(dòng)小齒輪與4擋齒輪副中的被動(dòng)小齒輪分度圓直徑相同；1擋齒輪副中的被動(dòng)大齒輪與4擋齒輪副中的主動(dòng)大齒輪分度圓直徑相同。 根據(jù)以上假設(shè)，可以得到結(jié)構(gòu)緊湊的變速箱。1擋和4擋齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：把代如上式得： 所以，各齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為：； ；。(3) 確定斜齒輪齒數(shù)對(duì)于斜齒輪，其齒輪副總齒數(shù)計(jì)算式為：； (3-5) 齒輪副中主動(dòng)輪齒數(shù)計(jì)算式為： (3-6)被動(dòng)輪齒數(shù)計(jì)算式為： ； (3-7)實(shí)現(xiàn)的兩對(duì)齒輪齒數(shù)根據(jù)已知中心距試湊。根據(jù)以上原理計(jì)算各齒輪副中各齒輪的齒數(shù)如下：； ； ； ； ；

53、 對(duì)于第5擋，根據(jù)傳動(dòng)比試取，則： 由(4) 修正中心距由 （3-8）代入上文所計(jì)算得的齒數(shù)，最終得輸入軸與輸出軸之間的中心距=184mm，中間軸與輸出軸之間的中心距=190mm。 (5) 斜齒輪旋向確定由于變速箱中采用的是常嚙合的斜齒輪，有螺旋角，會(huì)產(chǎn)生一定的軸向力，為了盡可能減小軸所承受的壓力，可以使輪與輪之間產(chǎn)生的軸向力相互抵消一部分。如果同一軸上既有齒輪輸入動(dòng)力又有齒輪輸出動(dòng)力時(shí)，同時(shí)工作的兩個(gè)輪齒的傾斜方向應(yīng)相同，這樣才能抵消一部分軸向力。如圖3.3所示：圖3.3 斜齒輪旋向布置根據(jù)以上原則，再結(jié)合圖3.2可設(shè)計(jì)出最佳齒輪旋向布置，綜上得各齒輪齒數(shù)及旋向如表3.1、表3.2所示：表3

54、.1 換向齒輪齒數(shù)及旋向換向齒輪Z1Z5Z4Z11Z12Z2齒數(shù)253126323331旋向左右右左左右表3.2 換擋齒輪齒數(shù)及旋向擋位數(shù)12345齒輪Z16Z10Z15Z9Z14Z8Z13Z6Z3Z7齒數(shù)21372731312736223521旋向左右右左右左左右左右3.3 變速箱軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩854Nm，軸承傳動(dòng)效率為0.98，齒輪傳動(dòng)效率為0.97。 發(fā)動(dòng)機(jī)軸： =132.4kW，=1850 r/min，=854 Nm 輸入軸： =0.98132.4kW=129.8 kW r/min Nm 中間軸： =0.970.98129.8kW=123.4kW r

55、/min Nm 輸出軸： 對(duì)于14擋： =0.970.98123.4kW=117.3kW 對(duì)于第5擋： =0.97129.8kW=125.9kW 一擋： r/min Nm 二擋： r/min Nm 三擋： r/min Nm 四擋： r/min Nm 五擋： r/min Nm由于對(duì)應(yīng)的倒擋比前進(jìn)擋小，因此此處就不用計(jì)算倒擋的轉(zhuǎn)矩了。3.3.2 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、軸傳遞的扭矩 Nm2、選取軸的材料以及熱處理方式輸入軸采用40Cr，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)15查得：抗拉強(qiáng)度：MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限：MPa屈服點(diǎn)：MPa 彎曲疲勞極限：MPa軸的許用彎曲應(yīng)力：MPa MPa3、初步確定軸的最小直徑一般在設(shè)計(jì)

56、軸時(shí)，先要確定軸的最小直徑，才能進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)。此處，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，依據(jù)公式： （3-9）式中：軸徑；許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa；軸傳遞的功率，kW；軸的轉(zhuǎn)速，r/min；由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。軸的材料選取是決定軸承載能力的的重要因素，本設(shè)計(jì)中采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)所選軸材料，查表得，此處選取100。因此，可以根據(jù)式（3-9）確定變速箱輸入軸的最小直徑范圍： mm 4、輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于輸入軸的設(shè)計(jì)，第一是要明確該軸上的裝配關(guān)系，確定裝配方案。軸上主要的零件由離合器、萬(wàn)向節(jié)盤(pán)、軸承壓蓋(左)、軸承(左)、齒輪、同步器、軸承(右)向左端裝配。由以上分析可得，輸入軸的設(shè)計(jì)需要根據(jù)軸向定位的

57、要求，來(lái)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 (1) 安裝萬(wàn)向接盤(pán)、軸承透蓋、軸段A：d1=43mm l1=30mm。該段參數(shù)的確定主要是有所設(shè)計(jì)的軸承透蓋直徑及其萬(wàn)向接盤(pán)的尺寸確定的。(2) 左端軸承段B：d2=50mm l2=109mm。這段軸徑由雙列調(diào)心滾子軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定。由于選用的滾子軸承是2000C/W型，其尺寸是dDB=5011040，故d2=50mm，至于l2確定，出了根據(jù)軸承的寬度之外，需要根據(jù)后期的關(guān)系來(lái)確定。(3) 齒輪段C：此段由于要安裝三個(gè)斜齒輪及其嚙合套，因此采用花鍵軸形式，由于選擇矩形花鍵中系列NxdxDxB=8566510，長(zhǎng)度l3=526mm。(4) 右端滾柱軸承D段：

58、d4=45mm l4=321mm。該段軸徑由所選滾柱軸承的內(nèi)徑確定，因選用的滾柱軸承是N209E，dDB=509020，故d4=50mm，l4確定依賴(lài)于整體的尺寸。關(guān)于軸上零件的周向固定，齒輪采用花鍵固定，嚙合套套轂與花鍵軸花鍵聯(lián)接，嚙合套外圈與其轂通過(guò)花鍵套聯(lián)接，同時(shí)為了保證滾動(dòng)軸承與軸配合有良好對(duì)中性，滾動(dòng)軸承與軸采用過(guò)渡配合H6/n6。軸肩處的圓角半徑R=1mm，軸端倒角1。(5) 繪制輸入軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 根據(jù)以上的計(jì)算，將各個(gè)軸段的直徑和長(zhǎng)度得出輸入軸的簡(jiǎn)圖如下圖3.4所示：圖3.4 輸入軸3.3.3 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)中有多個(gè)擋位，但在設(shè)計(jì)時(shí)不用考慮所有擋，可以只需考慮要求最高的

59、一擋就行，因此在接下來(lái)的設(shè)計(jì)中，均已要求最高的前進(jìn)第一擋作為首要滿(mǎn)足條件。1、計(jì)算軸的扭矩Nm2、選取軸的材料以及熱處理方式經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)軸所受到的力均較大，因此選材時(shí)盡量選能滿(mǎn)足的。在設(shè)計(jì)之前先使用性能較好地40Cr，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)15查得：抗拉強(qiáng)度：MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限：MPa屈服點(diǎn)：MPa 彎曲疲勞極限：MPa軸的許用彎曲應(yīng)力：MPa MPa3、初步確定軸的最小直徑依據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定：，查表得，所以中間軸最小直徑范圍為： mm 4、中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于中間軸的設(shè)計(jì)，第一同樣是要明確該軸上的裝配關(guān)系，確定裝配方案。軸上主要的零件由調(diào)心滾子軸承、前進(jìn)倒退主動(dòng)齒輪4、3、2、1擋變速主動(dòng)齒輪

60、及其其間的嚙合套(右)向左端裝配。由于中間軸上的齒輪均需要與軸形成空套，只有在該擋工作時(shí)，才會(huì)與軸連接，所以本設(shè)計(jì)中間軸采用花鍵軸形式。由于選擇矩形花鍵中系列NxdxDxB=8566510，長(zhǎng)度L2=830mm。左端部分選用軸承同輸入軸，因此d1=50mm,L1=80mm；右端部分選用N210E型號(hào)軸承，dxDxB=509020，故d3=50mm，L3=50mm。關(guān)于軸上零件的周向固定，齒輪采用花鍵固定，嚙合套套轂與花鍵軸花鍵聯(lián)接，嚙合套外圈與其轂通過(guò)兩個(gè)180滑鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證滾動(dòng)軸承與軸配合有良好對(duì)中性，滾動(dòng)軸承與軸采用過(guò)渡配合H6/n6。軸肩處的圓角半徑R=1mm，軸端倒角1。5、繪