輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋的部件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工程專(zhuān)業(yè)

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1、輪式裝載機(jī)歸運(yùn)土運(yùn)輸機(jī)械類(lèi)，普遍用來(lái)礦山、修筑、鐵道、海港、水電和公路等建筑工事的一種工程機(jī)器；輪式裝載機(jī)是當(dāng)代機(jī)器化工程運(yùn)輸中不可或缺的車(chē)輛之一，該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是效率高、作業(yè)速度快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，能夠加速工程建設(shè)的進(jìn)度，削弱工作的強(qiáng)度，提升施工質(zhì)量，減低低施工的成本都施展著十分重要的作用；因此，最近幾年來(lái)，無(wú)論是境內(nèi)或者海外，裝載機(jī)質(zhì)量得到了迅速地提升，已為施工車(chē)輛的核心產(chǎn)物；隨著重型工業(yè)發(fā)展的需求，海外已經(jīng)不停出現(xiàn)創(chuàng)新大輸出、載重大的輪式裝載機(jī)發(fā)展趨向。 輪式裝載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能和轉(zhuǎn)速傳遞給裝載機(jī)的的驅(qū)動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)輪。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的牽引力經(jīng)過(guò)車(chē)輛的離合器、變速器、傳動(dòng)軸

2、等部件輸出給裝載機(jī)的車(chē)軸，再通過(guò)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)橋來(lái)帶動(dòng)正常行駛。因此，一般情況下輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的好壞往往決定了它的性能。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)輸入到驅(qū)動(dòng)軸車(chē)輪上的牽引力能夠克服裝載機(jī)外部阻力的時(shí)候，輪式裝載機(jī)才能正常地啟動(dòng)、駕駛和作業(yè)，通過(guò)查詢(xún)資料可知，就算裝載機(jī)以均勻地低速行駛在平直的路面上時(shí)，也要克服大約相當(dāng)于裝載機(jī)自身總重量百分之一點(diǎn)五的滾動(dòng)阻力。當(dāng)我們假設(shè)將驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與自身的發(fā)動(dòng)機(jī)直接相連接時(shí)，此時(shí)裝載機(jī)的速度將達(dá)到每小時(shí)數(shù)百公里，但是這么高的速度既不實(shí)際也很不安全，所以這是不可能真正實(shí)現(xiàn)的，反之若果裝載機(jī)受到的牽引力無(wú)法克服外部作用于其上的阻力時(shí)候，裝載機(jī)根本無(wú)法正常啟動(dòng)。所以我們?yōu)榱私鉀Q上述問(wèn)題

3、，須使裝載機(jī)車(chē)輛具備增加扭矩并降低其運(yùn)行的速度功能，即將車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)輪得到的轉(zhuǎn)速減低為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的好多分之一，而相應(yīng)地裝載機(jī)車(chē)輪將得到的扭矩會(huì)增加到發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的若干倍。這就是驅(qū)動(dòng)橋所需要來(lái)實(shí)現(xiàn)的作用。 由以上所述我們知道裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋既要有一定的傳動(dòng)比，又要能夠承受車(chē)輪和車(chē)身所傳遞的各種作用力，同時(shí)因?yàn)檐?chē)橋位于兩個(gè)輪胎之間，離地間隙有一定的限制，所以為了保證裝載機(jī)能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，具有較好得地面通過(guò)性能，車(chē)橋的結(jié)構(gòu)不能過(guò)大。 在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋部件的過(guò)程中，在于差速器的選擇及分配其傳動(dòng)比就顯示得及其重要。 對(duì)于裝載機(jī)這種工程用車(chē)來(lái)說(shuō)，要求其具有較大牽引力，較小的相對(duì)車(chē)速即要保證裝載機(jī)所 需要的

4、傳動(dòng)比要遠(yuǎn)小于其他一般的工程用車(chē)的設(shè)計(jì)制造要求。輪式裝載機(jī)的傳動(dòng)比大小由驅(qū)動(dòng)軸車(chē)橋上的主減速器和輪邊減速器還有變速器和變矩器共同來(lái)決定。 到目前為止，國(guó)內(nèi)外的裝載機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展到如今，技術(shù)比較成熟的主減速器單級(jí)錐齒輪減速器以及雙級(jí)齒輪減速器，而對(duì)于雙級(jí)齒輪減速器來(lái)說(shuō)第一級(jí)通常為圓柱斜齒輪型的減速機(jī)構(gòu)，第二級(jí)通常是螺旋錐齒輪型的減速機(jī)構(gòu) 在設(shè)計(jì)輪邊減速器時(shí)，一般選擇用行星齒輪型的減速器，將其放置于車(chē)輪的輪毅之中，由于受到空間限制，所以如何合理地分配傳動(dòng)比去保證輪式裝載機(jī)具有一定的傳動(dòng)比的同時(shí)又能滿(mǎn)足減速器各部件的要求成為了設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：輪式裝載機(jī)；驅(qū)動(dòng)橋；總體構(gòu)造；用

5、途；輪邊傳動(dòng)系 作為輪式裝載機(jī)里最重要的部分，將發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的轉(zhuǎn)速以及動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪即是驅(qū)動(dòng)橋的作用，一輛裝載機(jī)的性能好壞與驅(qū)動(dòng)橋的好壞有著不可分割的關(guān)系。傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)裝載機(jī)的動(dòng)力性能啟著十分重要的影響。 發(fā)動(dòng)機(jī)所輸出動(dòng)力經(jīng)由離合器、變速器和傳動(dòng)軸等傳遞給驅(qū)動(dòng)橋，再由驅(qū)動(dòng)橋傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，以便裝載機(jī)能夠正常行駛。 只有牽引力能夠克服外界對(duì)裝載機(jī)的阻力時(shí)，裝載機(jī)方能正常起步及行駛。使傳動(dòng)系統(tǒng)具有增扭減小速度的功用，亦使裝載機(jī)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速降為發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)速的幾之一，再讓車(chē)輪取得的扭矩增大到原始的扭矩的幾多倍，這就是驅(qū)動(dòng)橋的作用。驅(qū)動(dòng)橋的另一個(gè)作用是在車(chē)架和車(chē)輪之間傳遞各種作用力。 橋殼將車(chē)架及載荷

6、的重量傳遞到車(chē)輪上，同時(shí)將作用在車(chē)輪上的各種作用力通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋傳遞到車(chē)架上。 由上述可知既要保證裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋完成一定的傳動(dòng)比、同時(shí)也要承受車(chē)輪和車(chē)架所傳遞過(guò)來(lái)的作用力， 因?yàn)檐?chē)橋位于兩個(gè)輪胎之間，離地的高度有限，所以為了保證輪式裝載機(jī)的順利通過(guò)地形的性能， 所以車(chē)橋要保證不具有過(guò)大的結(jié)構(gòu)，裝載機(jī)的車(chē)橋結(jié)構(gòu)不能過(guò)大。目前海內(nèi)外對(duì)輪式裝載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)多聚焦于變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的研究，傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)性能取決于發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的匹配是不是合適合理。 我在設(shè)計(jì)時(shí)，盡力做到3點(diǎn)： 1）在驅(qū)動(dòng)橋各部件安全可靠且具有較長(zhǎng)使用壽命的前提下，將驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)得輕，尺寸小和有足夠的離地間隙 2)在保證裝載

7、機(jī)有做狗的牽引力下，根據(jù)其實(shí)際工作環(huán)境及其他車(chē)輛參數(shù)，設(shè)計(jì)比較合理合適的傳動(dòng)比。 3)在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，制造方便，成本較低，易于修理與保養(yǎng)。 裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋作為底盤(pán)主要傳動(dòng)系，將車(chē)輛引擎輸出的扭矩再次增大，以恰切輪子克服阻力所必要的扭矩，同時(shí)改變扭矩的方向再傳遞給車(chē)輪就是裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋的功用。 一般的裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成中，驅(qū)動(dòng)橋主要由主緩速器、差速器、半軸、輪邊減速器和外殼等構(gòu)成。主緩速器在驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)能夠?qū)⑴ぞ睾娃D(zhuǎn)動(dòng)速度改變的機(jī)構(gòu)。基本功能是將來(lái)自傳動(dòng)裝置的扭矩進(jìn)一步擴(kuò)大，并減小轉(zhuǎn)動(dòng)速度并轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩的傳送方位。 動(dòng)力由主動(dòng)齒輪輸入經(jīng)從動(dòng)齒輪輸出，差速器是使左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎或坑洼

8、的路面上行駛時(shí)能以不一樣的角速度回旋，半軸也叫驅(qū)動(dòng)軸，是差速器與車(chē)輪之間傳送扭矩的軸， 半軸的作用是將扭矩從差速器傳遞到輪邊減速裝置裝載機(jī)的重量通過(guò)橋殼傳到車(chē)輪上并將作用在車(chē)輪上的各種力傳遞到車(chē)架上，與此同時(shí)驅(qū)動(dòng)橋外殼又是主傳動(dòng)器、差速器、半軸等構(gòu)件的外殼。 對(duì)輪式裝載機(jī)這種特殊車(chē)型，要求有較大的牽引力，且減速比較一般的汽車(chē)要大。為了滿(mǎn)足自身的重量，常采取全驅(qū)模式，即車(chē)橋都是驅(qū)動(dòng)橋，而小型和重型汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋減速比相對(duì)較小。這般大的減速比當(dāng)我們采用雙級(jí)減速傳動(dòng)器時(shí)也不可能實(shí)現(xiàn)，所以現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中，科學(xué)家通常采用單級(jí)減速主減速器及最終傳動(dòng)裝置。單級(jí)行星傳動(dòng)式具有較小的結(jié)構(gòu)尺寸卻能獲得較大的傳動(dòng)比，以

9、為尺寸小所以能夠放在輪毅里，便于整機(jī)合理設(shè)計(jì)與布置，因此在本行中取得普遍的應(yīng)用。 在分配減速比時(shí)，輪邊減速裝置安裝得下的條件下，為減小主減速器從動(dòng)齒輪、差速器及半軸所傳遞的扭矩，科學(xué)家將減速比盡量得分配給最終傳動(dòng)，使各零部件的長(zhǎng)度減小，結(jié)構(gòu)緊湊。 在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)采用鉸接式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，使得前后驅(qū)動(dòng)橋能夠通用，使得產(chǎn)品的通用性進(jìn)一步增強(qiáng)，所以在大多裝載機(jī)上都使用鉸接式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。然而也有不同的設(shè)計(jì)，如國(guó)產(chǎn)ZL35裝載機(jī)則采用四輪驅(qū)動(dòng)，后輪轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)形式。 以保證平穩(wěn)地傳遞動(dòng)力和轉(zhuǎn)向。 輪邊減速器終傳動(dòng)是減速增扭的裝置，使得裝載機(jī)能夠正常行駛并作業(yè)，且采用單排行星傳動(dòng)， 使用輪邊減速器的裝載機(jī)可在總

10、傳動(dòng)比不變的狀況下，將主減速器，差速器及半軸等部件的載荷進(jìn)一步減少， 尺寸減小以及獲得較大的離地間隙等作用。中心輪、齒圈、行星架受到的各作用力將組成一轉(zhuǎn)矩，而且還互相平衡，因此對(duì)于軸的損傷很小， 易于出現(xiàn)全嚙合而不致像外嚙合那樣呈現(xiàn)部分偏載的現(xiàn)象，行星式輪邊減速器大多以太陽(yáng)輪為主動(dòng)件，從動(dòng)件是行星架，而固定件為齒圈。 這使方案能獲得最大傳動(dòng)比和較高的功效。 輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋的半軸采用全浮式半軸，是一根兩頭帶有花鍵的實(shí)心軸所組成，采用40Cr作為材料。而其功效是將傳動(dòng)器傳來(lái)的扭矩傳遞給輪邊減速器，由于半軸只受到扭矩的影響，而不受彎矩作用，所以裝配樣式受力的狀態(tài)最好，故得到普遍的使用。 齒輪變

11、位的目的有以下幾種: 第一點(diǎn)，一對(duì)嚙合的規(guī)范牙輪，由于小齒輪齒根厚度小，導(dǎo)致其強(qiáng)度較低，且工作次數(shù)又較高，因此比較容易損壞，影響了牙輪的使用壽數(shù)。 第二點(diǎn)，若標(biāo)準(zhǔn)牙輪中心大于現(xiàn)實(shí)需要的中心距時(shí)，就無(wú)法裝配上，就失去了齒輪的作用；若標(biāo)準(zhǔn)牙輪中心小于實(shí)際需要的中心距，雖然可以裝配，但是會(huì)產(chǎn)生較大間隙，導(dǎo)致重合度降低，以致傳動(dòng)失去平穩(wěn)。 最后一種，若滾齒切制的標(biāo)準(zhǔn)牙輪齒數(shù)小于17，則會(huì)發(fā)生根切的情況，影響使用壽命。 為了平衡大小齒輪的強(qiáng)度，并能增強(qiáng)兩齒輪的強(qiáng)度和靈活選擇齒數(shù)，提升齒輪承載能力，牙輪變位的高度變位基于減弱大牙輪的強(qiáng)度從而加強(qiáng)小牙輪的強(qiáng)度。 故本設(shè)計(jì)采用角度變位。 為了增大表面

12、碰觸強(qiáng)度，應(yīng)按最大嚙合角選總變位，取嚙合角 材料選用20CrMnTi，此種材料經(jīng)過(guò)熱處理滲碳淬火后深度可達(dá)0.8~1.3mm,而齒輪表面硬度為HRC58~62，心部硬度320HBC 輪毅與半軸之間的軸承主要后才能守徑向載荷所以選用單列圓錐滾針軸承，該軸承設(shè)有套保護(hù)的滾針。 滾針軸承的滾針直徑通常不小于齒輪內(nèi)孔的10%且保持在2-3mm之間，此處可取直徑3mm。 輪邊減速器的半軸與太陽(yáng)輪花鍵所要承受的扭矩非常大，且連接是否精密對(duì)其他結(jié)構(gòu)比較重要，所以選用漸開(kāi)線(xiàn)花鍵。因?yàn)榘胼S桿部的半徑要求不大于半軸的花鍵底面半徑，這樣才能保證半軸各構(gòu)件符合其強(qiáng)度要求。 傳遞動(dòng)力與制定的關(guān)鍵在于輪邊減速器，輪轂和星星連接架所使用的螺栓，所以對(duì)這些位置的螺栓強(qiáng)度有特殊且必須的要求。 8