ZL50輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ZL50輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［摘要］本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為ZL50裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，大致上分為主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，差速器的設(shè)計(jì)，半軸的設(shè)計(jì)，最終傳動(dòng)的設(shè)計(jì)四大部分。其中主傳動(dòng)錐齒輪采用35°螺旋錐齒輪，這種類型的齒輪的基本參數(shù)和幾何參數(shù)的計(jì)算是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在。將齒輪的幾個(gè)基本參數(shù)，如齒數(shù)，模數(shù)，從動(dòng)齒輪的分度圓直徑等確定以后，用大量的公式可計(jì)算出齒輪的所有幾何參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行齒輪的受力分析和強(qiáng)度校核。了解了差速器，半軸和最終傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和工作原理以后，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，合理選擇它們的形式及尺寸。本次設(shè)計(jì)差速器齒輪選用直齒圓錐齒輪，半軸采用全浮式，最終傳動(dòng)采用單行星排減速式。［關(guān)鍵詞］ZL50裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)ThedesignofZL50wheelloaderdrivenbridgeThedesignofZL50wheelloaderdrivenbridgeAbstract:ThedesignofZL50wheelloaderdrivenbridge,whichismainlyseparatedintofourparts,maintransmissiondevicedesign,thedifferentialmechanismdesign,axleshaftdesign,andthedesignofthefinaldrive.Themaintransmissiondrivegearadopts35°spiralbevelgear,thebasicparametersandthegeometricparametersofthistypeofgearisthekeypointofthisdesign.Afterafewbasicparametersofgear,suchasnumberofteeth,modulesandthesub-drivengearcirclediameterwasestablished,withaplentyofformulatocalculateallthegeometricparametersofgear,andthengearstressanalysisandstrengthcheck.Knowthestructureandworkingprincipleofdifferentialdevice,half-shaftthefinaldrive,combiningwiththedesignrequirements,areasonablechoiceoftheirformandsizes.Thedifferentialdevicegearadoptsstraightbevelgears,axleshaftadoptsfullfloating,andultimatelydrivesinglerowslowdownplanetsform.Keywords:ZL50loaderdriverbridge目錄TOC\o"1-5"\h\z1主傳動(dòng)器設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 3\o"CurrentDocument"齒數(shù)的選擇 3\o"CurrentDocument"1.1.2從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑d的選擇 32螺旋錐齒輪的強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤!未定義書簽。齒輪材料的選擇 錯(cuò)誤!未定義書簽。錐齒輪的強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤!未定義書簽。2差速器設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。圓錐直齒輪差速器基本參數(shù)的選擇 錯(cuò)誤!未定義書簽。差速器球面直徑的確定 錯(cuò)誤!未定義書簽。差速器齒輪系數(shù)的選擇 錯(cuò)誤!未定義書簽。差速器直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書簽。齒輪材料的選取 錯(cuò)誤!未定義書簽。齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3行星齒輪軸直徑d的確定 錯(cuò)誤!未定義書簽。z3 半軸設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。3.1半軸計(jì)算扭矩M的確定 錯(cuò)誤!未定義書簽。j半軸桿部直徑的選擇 錯(cuò)誤!未定義書簽。半軸強(qiáng)度驗(yàn)算 錯(cuò)誤!未定義書簽。4 最終傳動(dòng)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。行星排行星輪數(shù)目和齒輪齒數(shù)的確定 錯(cuò)誤!未定義書簽。行星輪數(shù)目的選擇 錯(cuò)誤!未定義書簽。行星排各齒輪齒數(shù)的確定 錯(cuò)誤!未定義書簽。同心條件校核 錯(cuò)誤!未定義書簽。裝配條件的校核 錯(cuò)誤!未定義書簽。4.1.5相鄰條件的校核 錯(cuò)誤!未定義書簽。4.2齒輪變位 錯(cuò)誤!未定義書簽。4.2.1太陽(yáng)輪行星輪傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（t-x）錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.2行星輪與齒圈傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（x-q）錯(cuò)誤！未定義書簽。齒輪的幾何尺寸 錯(cuò)誤！未定義書簽。齒輪的校核 錯(cuò)誤！未定義書簽。齒輪材料的選擇 錯(cuò)誤！未定義書簽。接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。彎曲疲勞強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤！未定義書簽。行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。軸承的選擇 錯(cuò)誤！未定義書簽。5各主要花鍵螺栓軸承的選擇與校核 錯(cuò)誤!未定義書簽?；ㄦI的選擇及其強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤！未定義書簽。主傳動(dòng)中差速器半軸齒輪花鍵的選擇.錯(cuò)誤！未定義書簽。輪邊減速器半軸與太陽(yáng)輪處花鍵的選擇錯(cuò)誤！未定義書簽。主傳動(dòng)輸入法蘭處花鍵的選擇與校核.錯(cuò)誤！未定義書簽。螺栓的選擇及強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤！未定義書簽。驗(yàn)算輪邊減速器行星架、輪輞、輪轂聯(lián)接所用螺栓的強(qiáng)度 錯(cuò)誤！未定義書簽。從動(dòng)錐齒輪與差速器殼聯(lián)接螺栓校核.錯(cuò)誤！未定義書簽。軸承的校核 錯(cuò)誤！未定義書簽。作用在主傳動(dòng)錐齒輪上的力 錯(cuò)誤！未定義書簽。軸承的初選及支承反力的確定.......錯(cuò)誤！未定義書簽。軸承壽命的計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。致謝 錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書簽。裝載機(jī)是工程機(jī)械的重要機(jī)種之一，是用機(jī)身前端的鏟斗進(jìn)行鏟、裝、運(yùn)、卸作業(yè)的施工機(jī)械。分為輪式和履板式裝載機(jī)。輪式裝載機(jī)主要功能是對(duì)松散物料進(jìn)行鏟裝及短距離運(yùn)輸作業(yè)，質(zhì)量輕、速度快、機(jī)動(dòng)靈活、應(yīng)用廣泛，但不適于崎嶇路面，且爬坡度不好，所以其傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和質(zhì)量直接影響著裝載機(jī)的各項(xiàng)工作性能。在國(guó)際市場(chǎng)，引領(lǐng)裝載機(jī)技術(shù)潮流的是歐、美傳統(tǒng)工業(yè)強(qiáng)國(guó)。國(guó)外輪式裝載機(jī)比我國(guó)起步早且發(fā)展較快，上世紀(jì)90年代其研究及制造技術(shù)已達(dá)到比較高的水平，大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展也使其設(shè)計(jì)及制造技術(shù)水平的發(fā)展如虎添翼。裝載機(jī)產(chǎn)品制造技術(shù)更加精細(xì)，在自動(dòng)化程度、駕駛室環(huán)境及控制操作、隔噪、減振等方面都有了很好的改善，同時(shí)在性能、使用壽命和人性化操作方面也有較大幅度的提高。我國(guó)國(guó)內(nèi)裝載機(jī)的研究和使用已近五十多個(gè)年頭，主要經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：1966-1977年為起步階段，在這期間裝載機(jī)生產(chǎn)研制主要是仿制摸索模式．先后成功研制了Z450型鉸接式輪式裝載機(jī)，ZL20、ZL30型。1978-1993年為發(fā)展階段，這段時(shí)期掀起了大規(guī)模技術(shù)引進(jìn)高潮，各廠家在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，自身的設(shè)計(jì)研發(fā)能力以及制造技術(shù)也得到了極大的提高，具有承前啟后的歷史意義。1994-2000年為發(fā)展高速階段，產(chǎn)品更新速度快，產(chǎn)能大增而市場(chǎng)容量下降，導(dǎo)致了激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，銷售開始由計(jì)劃向市場(chǎng)營(yíng)銷轉(zhuǎn)變，銷售模式逐步由直銷向代理轉(zhuǎn)，使該待業(yè)進(jìn)行了一次大整合。2000-2013年為超高速發(fā)展階段，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)不同作業(yè)條件的裝載機(jī)．裝載機(jī)重要配件如車橋、傳動(dòng)箱、液壓油缸、發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，在這期間我國(guó)成為世界上最大的裝載機(jī)產(chǎn)銷國(guó)。發(fā)展趨勢(shì)：國(guó)產(chǎn)輪式裝載機(jī)正在從低水平、低質(zhì)量、低價(jià)位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價(jià)位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用型過(guò)渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過(guò)渡，各主要廠家不斷進(jìn)行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)雷同，無(wú)自己特色和優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)狀，從低水平的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的怪圈中脫穎而出，成為裝載機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。大型和小型輪式裝載機(jī)，在近幾年的發(fā)展過(guò)程中，受到客觀條件及市場(chǎng)總需求量的限制。競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來(lái)越快。根據(jù)各生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，優(yōu)化各項(xiàng)性能指標(biāo)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度，使整機(jī)可靠性得到大步提高。細(xì)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如動(dòng)力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工作裝置的性能指標(biāo)優(yōu)化及各鉸點(diǎn)的防塵、工業(yè)造型設(shè)計(jì)等。利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)變速箱的自動(dòng)換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機(jī)作業(yè)成本。提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPS&ROPS功能，駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。降低噪聲和排放，強(qiáng)化環(huán)保指標(biāo)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，降低裝載機(jī)噪聲和排放的工作已迫在眉捷，現(xiàn)在許多大城市已經(jīng)制定機(jī)動(dòng)車的噪聲和排放標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)機(jī)械若不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，將要限制在該地區(qū)的銷售。廣泛利用新材料、新工藝、新技術(shù)，特別是機(jī)、電、液一體化技術(shù)，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。最大限度地簡(jiǎn)化維修盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時(shí)間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機(jī)排除問(wèn)題的方法。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的最后一門功課，其目的是綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)知識(shí)，鞏固所學(xué)內(nèi)容，提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)工作打好基礎(chǔ)。作為機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)生，選擇此課題能使我盡早地接觸到工作實(shí)踐當(dāng)中，掌握機(jī)器傳動(dòng)的基本知識(shí)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更好的應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，為日后工作打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為我國(guó)裝載機(jī)的研究發(fā)展略盡綿薄之力。1主傳動(dòng)器設(shè)計(jì)主傳動(dòng)器的功用是改變傳力方向，并將變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)矩降低，扭矩增大。本次設(shè)計(jì)的ZL50型裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋采用單級(jí)主傳動(dòng)形式，主傳動(dòng)齒輪采用35°螺旋錐齒輪，這種齒輪的特點(diǎn)是：它的齒形是圓弧齒，工作時(shí)不是全齒長(zhǎng)突然嚙合，而是逐漸地從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，因此運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，減小了噪音，并且由于螺旋角的關(guān)系重合系數(shù)增大，在傳動(dòng)過(guò)程中至少有兩對(duì)以上的齒同時(shí)嚙合，相應(yīng)的增大了齒輪的負(fù)荷能力，增長(zhǎng)了齒輪的使用壽命，螺旋錐齒輪的最小齒數(shù)可以減少到6個(gè)，因而與直齒錐齒輪相比可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比。螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算齒數(shù)的選擇選擇齒數(shù)時(shí)應(yīng)使相嚙合的齒輪齒數(shù)沒(méi)有公約數(shù)，以便使齒輪在使用過(guò)程中各齒能相互交替嚙合，起到自動(dòng)研磨作用，為了得到理想的齒面接觸，小齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量選用奇數(shù)，大小齒輪的齒數(shù)和應(yīng)不小于40。根據(jù)以上選擇齒數(shù)的要求，參考吉林大學(xué)諸文農(nóng)主編《底盤設(shè)計(jì)》第233頁(yè)表6-4，結(jié)合本次設(shè)計(jì)主傳動(dòng)比范圍i=I=5?5.5,選取主動(dòng)小錐齒輪齒數(shù)Z=7，所以從動(dòng)大錐01齒輪齒數(shù)Z=Zi=37°(i=5.286)21001.1.2從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑d2的選擇2(1)螺旋錐齒輪計(jì)算載荷的確定按發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸出扭矩最大變速箱一檔時(shí)從動(dòng)大錐齒輪上的最大扭矩計(jì)算：1Mp2-2MeH?i0?ik1?"m (1.1)式中：M 從動(dòng)大錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N?Mp2M 發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，M=70嚴(yán)eH=7024X500=2508.57N?MeH eHn 1400eHi 驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)比，已知i=5.28600i 變速箱一檔傳動(dòng)比，知液力變矩器渦輪高效區(qū)最高轉(zhuǎn)速 n=2496k1Tmaxr/min

所以該ZL50型裝載機(jī)一檔總傳動(dòng)比為:rn二0.377』Tmax(1.2)為1 VTminV為一檔時(shí)裝載機(jī)的前進(jìn)速度，網(wǎng)上查資料可知，一般情況下V=10km/hTmin Tminrd為車輪的動(dòng)力半徑可由式：rd二0.0254[d+旦(1-九)?B]2B計(jì)算：r 車輪動(dòng)力半徑，mdd 輪輞直徑，英寸H/B---輪胎斷面高寬比入 車輪變形系數(shù)B 輪胎斷面寬度，英寸由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書可知輪胎規(guī)格為：23.5—25(B—d),目前裝載機(jī)廣泛采用低壓寬基輪胎H/B=0.5?0.7,取H/B=0.7。查相關(guān)資料可得入=0.1?0.16，取入=0.12。將其代入上式可得：r=0.652md所以可求出i=50.895。工1又因?yàn)閕=i?i?ii為最終傳動(dòng)的傳動(dòng)比，由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書可知i=4.0?S1k10f f f4.5，初取i=4.3,?？汕蟪鰅=2.239f k1n 變矩器到主減速器的傳動(dòng)效率°n=n?nn為變速箱的效率取m mk0k0.96，主減速器效率取n=0.96。計(jì)算得n=0.920mZ 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，Z=2所以可以計(jì)算出：M=14336.13N?Mp2此時(shí)主動(dòng)小錐齒輪的轉(zhuǎn)矩可由以下公式計(jì)算：M==14336.13二2825N?Mp1i0n0 5.286x0.96按驅(qū)動(dòng)輪附著扭矩來(lái)確定從動(dòng)大錐齒輪的最大扭矩，即：GaGaerd

ifn(1.3)式中：G 滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋上的載荷(水平地面)a? 附著系數(shù)，輪式工程車輛?=0.85?1.0,履帶式工程車輛?=1.0?1.2，所以取?=0.85

r 驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑，前面已求出r=0.622ddi 從動(dòng)圓錐齒輪到驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)比（輪邊傳動(dòng)比）初取i=4.3ffn 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目，n=2由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書可知：額定載重為50KN，取車輛工作重量為17.5t所以G=17500X9.8=171500Na即可求出：M；即可求出：M；廠晉ff171500x0.85x0.6524.5x2二10776N?M計(jì)算中取以上兩種計(jì)算方法中較小值作為從動(dòng)直齒輪的最大扭矩，此扭矩在實(shí)際使用中并不是持續(xù)扭矩，僅在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力。所以該處的計(jì)算轉(zhuǎn)矩?。篗=10776N?Mp按常用受載扭矩來(lái)確定從動(dòng)錐齒輪上的載荷輪式裝載機(jī)作業(yè)工況非常復(fù)雜，要確定各種使用工況下的載荷大小及其循環(huán)次數(shù)是困難的，只能用假定的當(dāng)量載荷或平均載荷作為計(jì)算載荷。對(duì)輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)器從動(dòng)齒輪推薦用下式確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩：MfG*r(f+0.30)ad i*n(N?M)(1.4)式中：MfG*r(f+0.30)ad i*n(N?M)(1.4)式中：f 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)。f=0.020?0.035,取f=0.03I 最終傳動(dòng)速比n 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目rd所以Mf2 輪胎滾動(dòng)半徑G*r(f+0.30)adi*n41