畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-ZL50輪式裝載機(jī)行星式動(dòng)力換擋變速箱設(shè)計(jì)

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1、 摘 要 ZL50型裝載機(jī)所使用的是行星式動(dòng)力換擋變速箱。1.對(duì)行星式動(dòng)力換擋變速箱進(jìn)行分析，計(jì)算變速箱的總體參數(shù)；2.確定出變速箱各檔傳動(dòng)比；3.對(duì)行星式變速箱齒輪進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，并畫(huà)出變速箱總體布置圖；4.針對(duì)行星式變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是這次設(shè)計(jì)中最為重要的地方，通過(guò)計(jì)算出傳動(dòng)比，設(shè)計(jì)出變速箱的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，然后進(jìn)行配齒的計(jì)算，可以計(jì)算出齒圈、行星輪和太陽(yáng)輪的齒數(shù)，并校核這些零部件的合理性。最后進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)；5.對(duì)變速箱中軸承、軸、離合器的選擇和設(shè)計(jì)。行星式有著比較顯著的特點(diǎn)：運(yùn)用到船底動(dòng)力時(shí)可以實(shí)現(xiàn)功率分流：輸入軸和輸出軸具有同軸性采用合理的內(nèi)嚙合等，這都使變速箱體積減小。它可

2、以作速度的增、減和變化運(yùn)動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)的合成和分解。這些功能對(duì)現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)有著較為重要的意義。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)ZL50型裝載機(jī)匹配了雙渦輪液力變矩器。因?yàn)樗母咝Х秶^寬，所以可以使設(shè)計(jì)的變速箱檔位數(shù)減少，并簡(jiǎn)化變速箱結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：輪式裝載機(jī)、行星式變速箱 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582  Abstract The type ZL50 loader uses a planetary power shift gearbox. 1. of the planetary power shift gearbox was analyzed, the overall

3、 parameter calculation of the gearbox; 2. to determine overall gear ratio was 3.; the layout design of planetary gear box, and draw the general layout of the gearbox; 4. for planetary gear box structure design, this is the most important in this design, by calculating the transmission ratio, transmi

4、ssion gearbox design diagram, calculation and tooth matching, can calculate the number of teeth gear, planetary gear and sun gear, and check the rationality of these parts. Finally, the gear design; 5. pairs of transmission bearings, shaft, clutch selection and design. Planetary has a more prominent

5、 feature: the use of power to the bottom of the ship can achieve power diversion: the input shaft and output shaft are coaxial, using a reasonable internal meshing, which all reduce the volume of the gearbox. It can act as a speed increase, subtraction, and change movement, as well as the synthesis

6、and decomposition of motion. These functions are of great importance to modern mechanical transmission. When designing, the ZL50 loader is matched with a dual turbine torque converter. Because of its wide range of efficiency, the design can reduce the number of transmission gear boxes and simplify t

7、he transmission structure. Keywords: wheel loader; planetary gearbox 　　　　　　　　　　　　　　　 目 錄 1 緒論 1 1.1 動(dòng)力換擋行星變速箱 1 1.2 設(shè)計(jì)程序和公用歸納 2 2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2.1 傳動(dòng)比的確定 3 2.2 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì) 7 2.3 簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)的原則 7 2.4 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的選擇 8 2.5 傳動(dòng)路線 8 3 行星機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3.1 配齒計(jì)算 9 3.2 選配齒輪 10 3.3 齒寬選取

8、11 3.4 可由上述的D和m的值計(jì)算出齒圈齒數(shù) 12 3.5 同心條件校核 12 3.6 計(jì)算各檔行星構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 13 4 輪的強(qiáng)度校核 14 4.1 太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)矩 14 4.2 受力分析 15 4.3 校核齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 15 4.4 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 16 5 離合器設(shè)計(jì) 16 5.1 確定換檔離合器的結(jié)構(gòu)型式 16 5.2 確定主要參數(shù) 16 5.3 片式離合器的摩擦力矩的計(jì)算 19 5.4 離合器滑磨功驗(yàn)算 19 5.5 片式離合器油缸計(jì)算 20 6 齒輪設(shè)計(jì) 20 6.1 計(jì)算載荷的確定 20 6.2 齒輪

9、的變位和修正 21 6.3 行星排各齒輪的幾何尺寸 22 6.4 齒輪的強(qiáng)度驗(yàn)算 22 6.4.1 驗(yàn)算太陽(yáng)輪與行星輪傳動(dòng)的強(qiáng)度 22 6.4.2 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 23 6.4.3 驗(yàn)算行星輪與內(nèi)齒圈傳動(dòng)的強(qiáng)度 24 6.4.4 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 25 6.5 齒輪的材料，加工精度和形狀 26 7 軸的設(shè)計(jì) 26 7.1 選擇材料 26 7.2 初選軸徑 27 7.3 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 27 7.4 軸的剛度驗(yàn)算 29 8 軸承的選擇計(jì)算 31 8.1 軸承的選擇原則 31 8.2 軸承的強(qiáng)度校核及壽命計(jì)算 31 致 謝 34

10、 參考文獻(xiàn) 35 1 緒論 1.1 動(dòng)力換擋行星變速箱 ZL50裝載機(jī)是較大型以裝卸散狀物體為主的工程機(jī)械，由于具有工作速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)加快建設(shè)速度，減輕工作強(qiáng)度，提高工作質(zhì)量，降低使用成本都發(fā)揮著比較重要的作用，所以是現(xiàn)代機(jī)械化施工中較為重要的工程機(jī)械。 在工程機(jī)械中，ZL50型裝載機(jī)廣泛應(yīng)用于建筑、礦山、道路、水電和國(guó)防建設(shè)等國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)方面，可以對(duì)散裝堆積的物品可以進(jìn)行裝、運(yùn)、卸等作業(yè)，還能對(duì)巖石和硬土作業(yè)進(jìn)行輕度挖掘工作。 ZL50行星式裝載機(jī)屬于ZL的系列，通常采用液力機(jī)械傳動(dòng)系、液力機(jī)械傳動(dòng)系、輪式行走系，鉸接

11、式車架工作裝置機(jī)構(gòu)使用的是液壓操縱。此系列的裝載機(jī)具有機(jī)動(dòng)性好、方向轉(zhuǎn)動(dòng)鍋比較靈活、生產(chǎn)效率高和操縱輕便的特點(diǎn)，多數(shù)的后橋布置為擺動(dòng)橋，可以增加穩(wěn)定性，故安全性好。 ZL50輪式裝載機(jī)屬于四輪驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)，工作時(shí)用全輪驅(qū)動(dòng)，空車進(jìn)行跑動(dòng)的時(shí)候，為了避免出現(xiàn)功率損耗，只讓裝載機(jī)的前輪驅(qū)動(dòng)，這樣后橋進(jìn)行傳動(dòng)用嚙合套脫開(kāi)。本設(shè)計(jì)的裝載機(jī)使用的是液壓與液力機(jī)械傳動(dòng)方式，工作時(shí)效率高、無(wú)級(jí)變速、傳動(dòng)比大和變速平穩(wěn)等特點(diǎn)，使用范圍比較廣泛。設(shè)計(jì)的裝載機(jī)采用行星齒輪變速器，實(shí)現(xiàn)換檔操作的方式時(shí)間液壓式。它的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：動(dòng)力方面使用雙渦輪變矩器、工作時(shí)有兩個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒退檔的雙行星排的動(dòng)

12、力換檔變速器，還能使變速箱以實(shí)現(xiàn)脫起動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)轉(zhuǎn)向，排氣制動(dòng)這樣的“三合一”機(jī)構(gòu)。 裝載機(jī)按照行走方式分為輪胎式和履帶式兩種，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和使用的大多數(shù)是輪胎式裝載機(jī)（簡(jiǎn)稱輪式裝載機(jī)）。 行星式齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體還包括行星輪系以及差動(dòng)輪系等。但是，這種漸開(kāi)線行星齒輪的傳動(dòng)種類有很多，依照裝載機(jī)齒輪的嚙合方式來(lái)分，可以被分為很多種型號(hào)。由于所使用行星齒輪的傳動(dòng)擁有著功率分流和動(dòng)軸線這樣的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，和它內(nèi)嚙合原理的合理運(yùn)用，讓之與定軸線齒輪傳動(dòng)相比，有著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的很多優(yōu)點(diǎn)。我們都知道，它的特點(diǎn)是：重量輕、體積小；可進(jìn)行合成與分解；工作時(shí)運(yùn)動(dòng)比價(jià)平穩(wěn)、發(fā)出的噪聲較??；低速軸轉(zhuǎn)矩與

13、重量之往往比較大；同時(shí)它的嚙合功率要小于要傳遞時(shí)的功率，工作時(shí)的功率損失小，且效率比較高。所以常常被人們用來(lái)代替普通齒輪傳動(dòng)作為增、減和變速傳動(dòng)機(jī)械中的裝置。產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)一些相關(guān)的統(tǒng)計(jì)指出，世界上已經(jīng)存在將近50多種漸開(kāi)線式行星式齒輪傳動(dòng)系列的設(shè)計(jì)，還在這些基本系列的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)了多種形式的組合式變速器、減速器和差速器等一些產(chǎn)品，在根據(jù)工程機(jī)械的發(fā)展要求需，新型的行星式齒輪傳動(dòng)組合形式將不斷的發(fā)展和創(chuàng)新。 工程機(jī)械變速箱的類型較多，按其換擋操作方式分類，可分為人力換擋和動(dòng)力換擋。人力換擋變速箱同時(shí)也被稱為機(jī)械式變速箱，它的齒輪嚙合或嚙合套通過(guò)人力來(lái)拔動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速箱的換擋。而動(dòng)力換擋則

14、是通過(guò)液壓控制機(jī)械中的離合器的分離和結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋的，與人力換擋變速新相比的話，它有著操作換擋時(shí)動(dòng)力切斷的時(shí)間可降低到最低限度，有利于工作成產(chǎn)率的提高，輕便簡(jiǎn)單、換擋快，可以實(shí)現(xiàn)有載荷時(shí)不停車換擋的特點(diǎn)。如果依照變速箱分類中的輪系型式分，可分把變速箱劃分為定軸式和行星式變速箱兩種。在工程機(jī)械的使用中，行星類型的變速箱具有傳動(dòng)效率高、載荷容量大、結(jié)構(gòu)合理緊湊以外，還具有便于自動(dòng)換擋或工作實(shí)現(xiàn)動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。所以，行星式變速箱在實(shí)際使用的工程機(jī)械底盤(pán)中獲得大部分廠商的廣泛應(yīng)用。動(dòng)力換擋行星變速箱在實(shí)際的使用是比較廣泛、同時(shí)它的技術(shù)上也相對(duì)成熟，但是一些買(mǎi)家反應(yīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)某些行星式變速箱會(huì)出現(xiàn)比較多的實(shí)際

15、問(wèn)題。以國(guó)內(nèi)的輪式裝載機(jī)來(lái)說(shuō)的話，主要生產(chǎn)公司有山東臨工、徐州裝載機(jī)場(chǎng)、柳工集團(tuán)以及宜工、煙工、廈工等企業(yè)。調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，它們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)的輪式裝載機(jī)行星式變速箱會(huì)出現(xiàn)某些問(wèn)題，其中一些則為用戶在使用中出現(xiàn)的不應(yīng)當(dāng)操作引起的，也有一些問(wèn)題是生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)造成的，綜合發(fā)現(xiàn)一個(gè)比較重要的問(wèn)題就是轉(zhuǎn)載的性能不怎么出色。所以，對(duì)動(dòng)力換擋變速箱出現(xiàn)的問(wèn)他進(jìn)行系統(tǒng)的研究有著非常重要意義。 在設(shè)計(jì)裝載機(jī)動(dòng)力換擋變速箱的時(shí)候，與總體設(shè)計(jì)必須使其相協(xié)調(diào)，同時(shí)要充分考慮在不同機(jī)型之間實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化的一些問(wèn)題。要保證所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品保證工作時(shí)，裝載機(jī)具有比較優(yōu)良的生產(chǎn)性和經(jīng)濟(jì)性，就是設(shè)計(jì)注意排檔數(shù)目，用來(lái)讓工程機(jī)

16、械可以有合適的牽引力與速度去完成各種作業(yè)。需要注意的是，應(yīng)當(dāng)以操縱輕便，制造與維修比較方便，工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊作為設(shè)計(jì)的著重點(diǎn)。 1.2 設(shè)計(jì)程序和公用歸納 行星式動(dòng)力換檔變速箱的設(shè)計(jì)程序是： 1.查閱資料后，依據(jù)方案設(shè)計(jì)來(lái)計(jì)算變速箱的變速器檔數(shù)和各檔位的傳動(dòng)比值，查看國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有ZL50型的變速箱的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出符合要求的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，并確定所設(shè)計(jì)變速器各行星排的重要參數(shù) 。 2.根據(jù)行星排的參數(shù) ，確定各行星排的最小齒輪，并按照相鄰條件、同心條件、裝配條件確定各行星排太陽(yáng)輪、齒圈、行星輪的齒數(shù)。 3.完成配齒的計(jì)算工作后，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比的計(jì)

17、算公式，可以精確得出變速箱中各檔傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率和行星排參數(shù)。 4.運(yùn)用行星傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，計(jì)算變速器在各檔工作時(shí)各行星排構(gòu)件的轉(zhuǎn)速、閉鎖離合器中主被動(dòng)片間相對(duì)轉(zhuǎn)速。把得出的最終數(shù)據(jù)列表，可以方便在后期的選擇換檔離合器、軸承和確定閉鎖離合器的結(jié)構(gòu)尺寸。 5.對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的行星機(jī)構(gòu)受力校核計(jì)算，變速器在三個(gè)檔位工作時(shí)各行星排綜合所承受的扭矩與所受的圓周力；閉鎖制動(dòng)器、離合器上的摩擦力矩，把最后的計(jì)算結(jié)果列成表，這是對(duì)系統(tǒng)強(qiáng)度計(jì)算的根據(jù)。 6.計(jì)算傳動(dòng)中制動(dòng)器和離合器傳遞的力矩，得出它的幾何尺寸、需要的摩擦片數(shù)、液壓油缸的尺寸。 7.制作變速器總體結(jié)構(gòu)的草圖，計(jì)算

18、和確定所需的零件主要尺寸，對(duì)其中的齒輪、軸和軸承等重要部件，進(jìn)行壽命、力和強(qiáng)度的校核計(jì)算。 8. 用CAD制圖軟件畫(huà)出裝配圖和所需的零件圖。 9.寫(xiě)出所需要的典型零件的加工、裝配和校核的有關(guān)技術(shù)文件。 變速箱的功用可歸納為以下三點(diǎn)： 1.使作業(yè)機(jī)械的牽引力與行駛速度能在一個(gè)所要求的范圍內(nèi)變化。 2.使機(jī)械能倒退行駛。 3.能夠做到裝載機(jī)運(yùn)動(dòng)行走時(shí)可以切斷動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)輸出動(dòng)力的情況中，裝載機(jī)可以保持較長(zhǎng)時(shí)間的停放車輛，這樣可以使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)比較方面同時(shí)也能保證裝載機(jī)在停車狀態(tài)下的的安全系數(shù)。 行星變速箱與定軸變速箱兩種類型相比較時(shí)，行星變速

19、箱的傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、齒輪使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)剛度大的優(yōu)點(diǎn)就凸顯出來(lái)了；但是存在它的缺點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，維修拆裝和制造也會(huì)較麻煩。行星傳動(dòng)按自由度數(shù)可分為二自由度和三自由度兩種。二自由度的類型中，只需與一個(gè)摩擦元件結(jié)合就可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，但另一個(gè)類型的也就是三自由度變速箱，如果實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的話，就必須與兩個(gè)摩擦元件配合?，F(xiàn)在的實(shí)際生產(chǎn)中，多采用的類型則為二自由度和三構(gòu)件齒圈式行星傳動(dòng)的模式。 裝載機(jī)通常是在循環(huán)的工作方式，前進(jìn)、倒退、裝料、卸料等工序組成，檔位的變動(dòng)比較頻繁。會(huì)形成裝載機(jī)工作情況的多樣性的情況下，經(jīng)常出現(xiàn)短時(shí)間的滿載荷工作、超負(fù)荷、工作的轉(zhuǎn)動(dòng)件滑轉(zhuǎn)，甚至發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)制性停

20、止工作。有很大的區(qū)別的工序會(huì)有較大的工作阻力，需要實(shí)現(xiàn)不同的工作速度這時(shí)則要變速器通過(guò)變換檔位來(lái)滿足了，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)要進(jìn)行優(yōu)化和改善，這樣能夠適應(yīng)在不同工作情況的要求。當(dāng)前的形式中工程機(jī)械用發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)單獨(dú)成為一類種類來(lái)發(fā)展，大多數(shù)的ZL40/50裝載機(jī)會(huì)匹配直噴式直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，它的額定轉(zhuǎn)速會(huì)穩(wěn)定在1800~2200r/min，而且具有調(diào)速的特性。事實(shí)表明，只有保持不變的載荷，而且載荷值與發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)才能輸出額定功率。但實(shí)際情況是裝載機(jī)在工作的載荷是不固定的是隨時(shí)在變化的，因而可以針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的變載荷特性和調(diào)速特性進(jìn)行完善、系統(tǒng)的專業(yè)合理的實(shí)驗(yàn)和研究。 2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

21、設(shè)計(jì) 2.1 傳動(dòng)比的確定 行星輪系可以看作由定軸輪系轉(zhuǎn)化而來(lái)。單看其中的行星排的話，可以把行星排中的太陽(yáng)輪、齒圈、行星輪全部當(dāng)成在行星架上支撐運(yùn)動(dòng)的的齒輪。兩者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系為當(dāng)把行星架固定時(shí)就是一個(gè)定軸輪系，當(dāng)行星架正常繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)則可以看成是一個(gè)行星輪系。 總的來(lái)說(shuō)，行星排的運(yùn)動(dòng)就是行星架帶著行星架上的齒輪以行星架運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速作整體運(yùn)動(dòng)，這樣是成為牽連運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中各個(gè)運(yùn)動(dòng)的齒輪不產(chǎn)生嚙合，同時(shí)行星架上互相嚙合的齒輪是相對(duì)于星架來(lái)說(shuō)是作嚙合運(yùn)動(dòng)，這樣則是相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 如果說(shuō)只有牽連運(yùn)動(dòng)時(shí)，那么它的整個(gè)行星排會(huì)發(fā)生整體性的轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)生這種情況時(shí)被稱為閉鎖傳動(dòng)；如果只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)那么

22、系統(tǒng)就變成變軸傳動(dòng)。 當(dāng)我們只研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么會(huì)發(fā)現(xiàn)各輪傳動(dòng)就和定軸輪系一樣，會(huì)有一定的轉(zhuǎn)速關(guān)系，當(dāng)我們針對(duì)行星變速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析，最重要的方面還是對(duì)轉(zhuǎn)速研究。要求出一檔、二擋和倒檔的情況下，行星變速器中所有的構(gòu)件和所有的行星輪的轉(zhuǎn)速。 行星齒輪式變速箱由基本行星機(jī)構(gòu)組合而成。對(duì)于行星機(jī)構(gòu)多數(shù)是單排內(nèi)、外嚙合類型的行星機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為行星排，可以分為單行星和雙行星兩種類型，如下圖所示是一個(gè)單行星排。行星排由三個(gè)基本元件組成：太陽(yáng)輪、齒圈、行星架?？梢苑謩e用字母t、q、j來(lái)表示，另外行星輪用字母x表示。 圖2-1 單行星輪單行星排傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 由以上的圖形可知，如果行星架不運(yùn)動(dòng)的時(shí)候

23、，行星排則成為了一個(gè)定軸輪系，如果行星架能夠繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)則可以看成是一個(gè)行星輪系?？偟膩?lái)說(shuō)，行星排的運(yùn)動(dòng)就是行星架帶著行星架上的齒輪以行星架運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速作整體運(yùn)動(dòng)，這樣是成為牽連運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中各個(gè)運(yùn)動(dòng)的齒輪不產(chǎn)生嚙合，同時(shí)行星架上互相嚙合的齒輪是相對(duì)于星架來(lái)說(shuō)是作嚙合運(yùn)動(dòng)，這樣則是相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)以相對(duì)運(yùn)動(dòng)為參考時(shí)： 式中： 太陽(yáng)輪相對(duì)行星架的轉(zhuǎn)速； 齒圈相對(duì)行星架的轉(zhuǎn)速； 齒圈齒數(shù)和太陽(yáng)輪齒數(shù)之比； 稱行星排特性參數(shù)。 對(duì)于單行星，太陽(yáng)輪和齒圈旋轉(zhuǎn)方向相

24、反，值前取負(fù)號(hào)；雙行星則取正號(hào)。故對(duì)于單行星的三個(gè)基本元件的轉(zhuǎn)速關(guān)系式為： 上面的方程可以得到：行星排運(yùn)動(dòng)時(shí)的三個(gè)基本零件的轉(zhuǎn)速之間會(huì)存在這樣一個(gè)轉(zhuǎn)速方程的關(guān)系，所以稱他為一個(gè)二自由度機(jī)構(gòu)。如果讓其中任意兩個(gè)基本元件之間存在比較固定的轉(zhuǎn)速關(guān)系，這樣的話還必須額外再加一個(gè)關(guān)系式；我們要使這個(gè)方程中三個(gè)系數(shù)相加等于零，所以方程的解是，也就是隨意使兩個(gè)原件轉(zhuǎn)速相等的時(shí)候，第三個(gè)原件的轉(zhuǎn)速亦與其他兩個(gè)原件的轉(zhuǎn)速必須是相等，此時(shí)整個(gè)行星排系統(tǒng)形成一體轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)現(xiàn)象稱為“閉鎖”。 運(yùn)動(dòng)中行星輪相對(duì)與行星架的轉(zhuǎn)速可用公式求得： 這個(gè)式子中分別代表太陽(yáng)輪、齒圈和行星輪的齒數(shù)。 當(dāng)我們對(duì)整個(gè)行星

25、變速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析時(shí)，研究的主要是轉(zhuǎn)速方面的分析。求三個(gè)檔位下，行星變速箱中每一個(gè)構(gòu)件和每一個(gè)行星輪的轉(zhuǎn)速。 掛一檔時(shí) 由單行星排轉(zhuǎn)速特征方程可知 我進(jìn)行裝載機(jī)牽引力方面的計(jì)算中，往往能先確定了它的傳動(dòng)系統(tǒng)中。我們知道各檔的總傳動(dòng)比的數(shù)值比往往是比較大的，因此通常在機(jī)械傳動(dòng)或液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，都要經(jīng)過(guò)多級(jí)減速才能實(shí)現(xiàn)。 式中： 變速箱在某個(gè)檔位的傳動(dòng)比 主傳動(dòng)器的傳動(dòng)比 輪邊傳動(dòng)的傳動(dòng) 對(duì)于上面的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)該選取里面的盡可能比較大的，和選取較大的

26、，最終結(jié)果來(lái)得出所需要各個(gè)檔位所需要傳動(dòng)比，不過(guò)在考慮傳動(dòng)比具體分配的時(shí)候，要重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)： 1.當(dāng)選用較大的和時(shí)，的最小值是有要求的，即主傳動(dòng)器輸入軸軸承、傳動(dòng)軸、變速箱軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速和齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的最大圓周速度的限制，所以所選的不能太小。 2.傳動(dòng)比分配會(huì)影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)布置的合理性和可能性。例如，我為了考慮到整個(gè)裝載機(jī)的寬度，所需要的傳動(dòng)比往往會(huì)受到辦輞直徑因素的限制，大圓錐齒輪運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)受到最小離地間隙因素的限制，所以最終的其傳動(dòng)比不能選取過(guò)大的數(shù)值等。 計(jì)算車輪動(dòng)力半徑 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得計(jì)算公式 式中： 車輪動(dòng)力半徑（

27、mm） 輪輞直徑（英寸） 車輪變形系數(shù) 輪胎斷面寬度 帶入數(shù)據(jù)求得： 計(jì)算各檔總傳動(dòng)比：、和 整個(gè)裝載機(jī)在正常要求下，他的主傳動(dòng)傳動(dòng)比一般要求是4～6，另外，輪邊傳動(dòng)的傳動(dòng)比的范圍一般會(huì)選擇為3～5。 根據(jù)各檔位的總傳動(dòng)比=66.35、=17.46傳動(dòng)比的分配。取主傳動(dòng)傳動(dòng)比5.286、輪邊減速傳動(dòng)比4.4則變速箱的各檔位傳動(dòng)比分別為： 可以根據(jù)所求出的總傳動(dòng)比，來(lái)計(jì)算出變速箱三個(gè)檔位的傳動(dòng)比： 變速箱Ⅰ檔： 變速箱Ⅱ檔： 變速箱倒擋： 2.2

28、 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì)是極為重要，它直接關(guān)系到變速器性能的好壞，查閱參考書(shū)并參照同類機(jī)型即可擬訂出行星變速箱的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。變速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示： 圖2-2變速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.3 簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)的原則 合理的變速器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖須滿足下列條件： 1.能實(shí)現(xiàn)所須的檔位數(shù)及傳動(dòng)比 2.此行星排的參數(shù)必須在1.5∽4的范圍中，制動(dòng)方式的選擇的話，應(yīng)該盡量使用齒圈進(jìn)行制動(dòng)，然后在考慮行星排中的行星架制動(dòng)。如果說(shuō)要想要實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪制動(dòng)的話，那么在結(jié)構(gòu)上往往很難把他得到實(shí)現(xiàn)，在多行星排的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更難實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪的制動(dòng)。 3.各檔傳動(dòng)效率高，尤其是常用檔位。一

29、般倒檔用得很少，即使象推土機(jī)那樣頻繁應(yīng)用，但倒退時(shí)一般不作業(yè)，傳遞功率小，故允許效率稍低，一般不低于0.88 4.應(yīng)盡量避免在行星排工作中出現(xiàn)功率循環(huán)的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)時(shí)，所設(shè)計(jì)的前進(jìn)檔均不能存在功率循環(huán)，而設(shè)計(jì)倒車檔位時(shí)允許存在少量的循環(huán)功率出現(xiàn)。 5.裝載機(jī)上發(fā)現(xiàn)各構(gòu)件的實(shí)際轉(zhuǎn)速小，比較要注意的是行星輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速是要小，而制動(dòng)器上面的摩擦元件中的主被動(dòng)片之間相對(duì)的轉(zhuǎn)速也是比較小的。 6.摩擦元件上傳遞的力矩小。 2.4 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的選擇 1.按自由度分 我們把兩自由度只結(jié)合變速箱的一個(gè)離合器，這樣的話變速箱變成了一個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)，我

30、們可以得到一個(gè)檔位。 當(dāng)選擇三自由度來(lái)結(jié)合變速箱的兩個(gè)離合器，這時(shí)變速箱會(huì)成為一個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)，我們可以得到第二個(gè)檔位。 如果考慮采用多自由度的方案的話，也就是采用多變速箱相互串聯(lián)的選擇，不僅能減少所使用離合器的數(shù)量，也可以把空轉(zhuǎn)的離合器數(shù)目減少。本次設(shè)計(jì)的動(dòng)力換擋變速箱則采用了三自由度的方案。 2.從換檔方式來(lái)看可分為全部動(dòng)力換檔和動(dòng)力人力混合換檔兩種。 該設(shè)計(jì)的變速箱的設(shè)計(jì)為二個(gè)前進(jìn)檔，和一個(gè)后退檔，如果考慮到實(shí)際使用的工作情況中，那么快慢檔之間有較少的變換機(jī)會(huì)，前進(jìn)Ⅱ檔多用在運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移場(chǎng)地。所以一般我們會(huì)采用嚙合套讓從Ⅰ到Ⅱ檔進(jìn)行檔位的轉(zhuǎn)化，這樣的

31、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以節(jié)省了機(jī)構(gòu)的兩個(gè)離合器，同時(shí)也有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的優(yōu)勢(shì)。 3.變速器中換檔離合器有不同的分布位置來(lái)看，可以把他分為離合器分布在變速箱的箱體外和箱體內(nèi)兩種類型。 當(dāng)我們選擇把離合器布置在變速箱的箱體外，將會(huì)使變速箱的結(jié)構(gòu)變得比較復(fù)雜，而且也會(huì)出現(xiàn)零件支承時(shí)出現(xiàn)情況不良等缺點(diǎn)，所以最終的設(shè)計(jì)方案確定為把離合器布置在變速箱的箱體內(nèi)。 2.5 傳動(dòng)路線 ZL50裝載機(jī)的變速箱的傳動(dòng)見(jiàn)圖見(jiàn)草圖。該變速箱兩個(gè)行星排間有兩個(gè)連接件，故屬于二自由度變速箱。因此，只要結(jié)合一個(gè)操縱件即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)排檔；現(xiàn)在有兩個(gè)制動(dòng)器和一個(gè)閉鎖離合器，共可實(shí)現(xiàn)三個(gè)檔。經(jīng)過(guò)計(jì)算可以初步確定所

32、設(shè)計(jì)的兩個(gè)行星排的特征參數(shù)。那么具體傳動(dòng)路線如下所述： 圖2-3ZL50裝載機(jī)的變速箱的傳動(dòng)見(jiàn)草圖 前進(jìn)一檔：利用液壓系統(tǒng)，使一檔活塞發(fā)生左移，此時(shí)的一檔摩擦片之間結(jié)合，制動(dòng)器使一檔內(nèi)齒圈進(jìn)行制動(dòng)，那么動(dòng)力經(jīng)太陽(yáng)輪將傳給二排行星架上的一檔行星輪。動(dòng)力在通過(guò)直接檔連接盤(pán)傳到受壓盤(pán)，最后由輸出齒輪傳給輸出軸作為一檔動(dòng)力輸出。 前進(jìn)二檔：利用液壓系統(tǒng)，使兩個(gè)制動(dòng)器的摩擦片之間結(jié)合，制動(dòng)器同時(shí)使一檔內(nèi)齒圈和倒擋行星架進(jìn)行制動(dòng)，那么動(dòng)力經(jīng)太陽(yáng)輪將直接傳給輸出齒輪傳給輸出軸作為二擋動(dòng)力輸出。 倒退檔：利用液壓系統(tǒng)，使活塞發(fā)生右移，此時(shí)的倒擋的行星架上的摩擦片之間結(jié)合，制

33、動(dòng)器使倒擋行星架進(jìn)行制動(dòng)，那么動(dòng)力經(jīng)太陽(yáng)輪將傳給一排行星架上的齒圈。動(dòng)力在通過(guò)直接檔連接盤(pán)傳到受壓盤(pán)，最后由輸出齒輪傳給輸出軸作為倒擋動(dòng)力輸出。 3 行星機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 配齒計(jì)算 確定變速箱行星排的參數(shù)（、） ，， 故 ， 根據(jù)同心條件確定行星排中的最小齒輪 當(dāng)時(shí), ，機(jī)構(gòu)中的太陽(yáng)輪齒數(shù)最?。? 當(dāng)時(shí), ，行星架上行星輪的齒數(shù)最??； 選取齒數(shù)較小的時(shí)候要不允許出現(xiàn)根切的現(xiàn)象并考慮軸和軸承的布置位置。通常的使用中，行星輪最小齒數(shù)要大于，同時(shí)要考慮到計(jì)算的軸的尺寸，選取的太陽(yáng)輪的最小齒數(shù)應(yīng)取得多一些。 因?yàn)?/p>

34、、都小于3，故兩排都是行星輪最小?？紤]到零件的工藝性要求，我們?nèi)「鳈n排齒圈齒數(shù)相同。同時(shí)取行星輪齒數(shù)最小，并取兩行星排參數(shù)相同。 初取。 3.2 選配齒輪 齒輪考慮到制造和管理，應(yīng)該使所有行星排中兩個(gè)齒圈的參數(shù)變得相同。已知齒圈分度圓直徑、模數(shù)m即可標(biāo)出齒數(shù)。已知各行星排的值，可標(biāo)出太陽(yáng)輪的齒數(shù)。制造的齒輪的齒數(shù)必須是整數(shù)，所以最終求得的齒數(shù)我們還要進(jìn)行圓整，經(jīng)圓整后實(shí)際的值會(huì)有變化，但是不能和實(shí)際設(shè)計(jì)中的值的差距過(guò)大。 m和兩個(gè)參數(shù)，決定了所設(shè)計(jì)變速箱的實(shí)際橫斷面的尺寸，我們一般會(huì)采用查資料和類比的方法來(lái)確定初選數(shù)值。當(dāng)然為減少實(shí)際零件的品種數(shù)量，允許在確定的功率范圍

35、可以采用不同功率相同的一些參數(shù)。 我們最終選取行星輪的齒數(shù)為22 ，在行星架中的行星分布數(shù)量為3。 根據(jù)公式 得: 圓整為34 由配齒條件 將N=34代入得 故 、、 實(shí)際參數(shù) 經(jīng)過(guò)查閱資料和參照同類產(chǎn)品，取變速箱的模數(shù)m為3,在進(jìn)行行星架中零件的計(jì)算和設(shè)計(jì)后，得出行星輪是實(shí)際模數(shù)、齒數(shù)、配齒條件和的參考值和實(shí)際值，將以上數(shù)據(jù)可列入變速箱參數(shù)表，如下表所示 表3-1 行星參數(shù)表 行星排 行星輪數(shù) 模數(shù) 齒數(shù) 配齒條件 參考值 實(shí)際值 1

36、 3 3 29 73 22 29+2x22=73 (73+29)/3=34 2.401 2.517 2 3 3 29 73 22 29+2x22=73 34 2.401 2.517 3.3 齒寬選取 我們知道在確定的范圍內(nèi)，齒寬越大那么強(qiáng)度就高。但是，設(shè)計(jì)的變速箱整體尺寸和整體的重量就會(huì)增加，所選擇齒寬如果尺寸過(guò)大的話，會(huì)使齒輪沿齒寬方向的各個(gè)方面的負(fù)荷的不均勻性變得比較大，而所看重的齒輪承載的能力會(huì)變得比較價(jià)低。 即 內(nèi)齒圈的齒數(shù) 太陽(yáng)輪的齒數(shù)

37、 行星輪的齒數(shù) 設(shè)計(jì)時(shí)確定本變速箱的齒輪采用直齒柱，所選取的齒寬的范圍為4.4～11、=17.6～28，選取小齒輪時(shí)，因?yàn)榭紤]到齒輪齒寬應(yīng)相應(yīng)加寬5～10mm。所以設(shè)計(jì)的變速箱中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪和載荷相對(duì)比較大的低檔齒輪，決定最終的齒寬系數(shù)往往應(yīng)該取較大值。本設(shè)計(jì)中取行星輪的齒寬b=10×4=40mm。在取值其余齒輪的齒寬就能參照行星輪的齒寬為依據(jù)了，同時(shí)綜合考慮相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸，最后可以具體給出所計(jì)算的參數(shù)。 3.4 可由上述的D和m的值計(jì)算出齒圈齒數(shù) 我們確定行星架上齒圈的齒數(shù)后能得出，確定太陽(yáng)輪齒數(shù)時(shí)所選取的 不能過(guò)少，因?yàn)槲覀兛紤]到一個(gè)重要的因素就

38、是：避免齒輪之間發(fā)生根切以及在變速箱的結(jié)構(gòu)上不能布置軸和軸承的現(xiàn)象發(fā)生。 3.5 同心條件校核 在考慮太陽(yáng)輪和齒圈的配合時(shí)，太陽(yáng)輪和齒圈之間的的旋轉(zhuǎn)中心要重合，同時(shí)太陽(yáng)輪和行星輪的中心距要和系統(tǒng)中齒圈與行星輪之間的中心距相等。 即： 為變速箱一檔所傳遞的扭矩 為扭矩系數(shù)。 是在傳動(dòng)時(shí)一檔需要傳遞的轉(zhuǎn)矩被稱為系統(tǒng)的扭矩系數(shù)，查閱資料后知道其取值范圍為，本設(shè)計(jì)中取值為。 根據(jù)上面所選定變速箱的一檔扭矩和我們選定的值，可以算出它的中心距，以及裝載機(jī)中所需要的傳遞轉(zhuǎn)矩最大處的中心距。設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考

39、慮到其他軸的中心距是有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)確定的。此時(shí)我們得出這個(gè)中心距只是一個(gè)初選的值，它的作用是在草圖布置和在選配齒輪用的。只有在齒輪的齒數(shù)確定后，才能得出中心距的精確值。然后對(duì)齒輪強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，檢查中心距是否合理。這次的設(shè)計(jì)里，參考所計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的參數(shù)和他們的共同作用曲線，知道了在一檔是扭矩，當(dāng)高度變位時(shí)的傳動(dòng)和發(fā)生等嚙合角的角度變位。 3.6 計(jì)算各檔行星構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 閉鎖離合器中主被動(dòng)片間的相對(duì)轉(zhuǎn)速 前進(jìn)1檔時(shí) 前進(jìn)2檔時(shí) 倒退檔時(shí) 表3-2 各個(gè)零件的轉(zhuǎn)速 Ⅰ

40、 0.26 0.26 0.74 Ⅱ 0 IR -0.33 -0.33 1.33 太陽(yáng)寫(xiě)出各行星輪轉(zhuǎn)速方程式 第一排 第二排 求各行星輪轉(zhuǎn)速另一點(diǎn)坐標(biāo)，因?yàn)楦餍行禽嗈D(zhuǎn)速線是過(guò)（1，0）點(diǎn)的直線。當(dāng)時(shí) 所以過(guò)（0.26，-1.1） 當(dāng)時(shí)， 過(guò)（0，-1.1） 有以上公式可得轉(zhuǎn)速平面圖，見(jiàn)下圖3-1 圖3-1轉(zhuǎn)速平面圖 4 輪的強(qiáng)度校核 4.1 太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)矩 經(jīng)分析克制，工作過(guò)程中太陽(yáng)輪的使用率最高，同時(shí)承擔(dān)一檔和倒擋的傳動(dòng)任務(wù)，并且同時(shí)承受正向和逆向的剪切力

41、作用，故首選太陽(yáng)輪進(jìn)行校核，同時(shí)還有其他嚙合的行星齒輪。 采用靜定法：并用于基于經(jīng)驗(yàn)的許用應(yīng)力值來(lái)計(jì)算傳動(dòng)系中各傳動(dòng)零件的強(qiáng)度，計(jì)算出轉(zhuǎn)矩取一下公式中最小值。 4.2 受力分析 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得公式 ： 式中： ----------行星齒輪所受的圓周力： 太陽(yáng)輪的扭矩： 太陽(yáng)輪分度圓直徑。 行星輪轉(zhuǎn)速為 4.3 校核齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 由公式 使用系數(shù)，選=1.25； 動(dòng)載系數(shù)，選取=1.2； 齒向

42、載荷分布系數(shù)，選取=1.0； 齒間載荷分布系數(shù)，選取=1.17. 則 齒形系數(shù)。查得=2.36，=2.366； 齒根應(yīng)用修正系數(shù)。查得=1.68，=1.715； 重合度系數(shù)。=0.68. 齒輪的許用應(yīng)力 式中 校驗(yàn)齒輪的疲勞強(qiáng)度極限。1=428，2=375； 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)。1 =1，2 =1； 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)。一般取=1.由此得

43、 所以兩齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度合格。 4.4 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 式中： 彈性系數(shù)。=189.7； 接觸強(qiáng)度重合系數(shù)。=0.86； 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)。=2.5。則有 而查得 ，所以齒輪的齒面強(qiáng)度足夠。 5 離合器設(shè)計(jì) 5.1 確定換檔離合器的結(jié)構(gòu)型式 按離合器組成可分為：?jiǎn)坞x合器、雙離器、雙作用離合器等于兩個(gè)單離合器連接在一起。 如果是按照連接方式來(lái)劃分：輸入軸和離合器的內(nèi)鼓連接、傳輸?shù)凝X輪和離合器的外鼓連接、輸入軸和離合

44、器外鼓連接、傳輸齒輪和離合器內(nèi)鼓連接。 按壓緊方式分：活塞壓緊和液壓缸壓緊。 參考同類機(jī)型，采用雙離合器的結(jié)構(gòu)，兩離合器制成一件齒輪與離合器內(nèi)鼓相連，軸與離合器外鼓焊接成一體，壓緊方式為活塞壓緊；布置一個(gè)交大的螺旋彈簧在結(jié)構(gòu)中央，然后可以利用離合器內(nèi)鼓空間就可以用來(lái)布置這個(gè)螺旋彈簧，同時(shí)也不用增加布置的離合器軸向尺寸。 5.2 確定主要參數(shù) 1.摩擦片及參數(shù) 在選取摩擦片及參數(shù)的時(shí)候，注意到了有些同類機(jī)型會(huì)選取主動(dòng)片數(shù)為5片，同時(shí)選取的被動(dòng)片數(shù)為6片。在摩擦片的材質(zhì)上，會(huì)在主動(dòng)摩擦片的表面渡上的銅基粉末合金，所使用的被動(dòng)片可以選用65Mn的材料。需要

45、注意的是，離合器筒、結(jié)合的齒輪以及所使用的離合器殼上要布置冷卻油孔，因?yàn)閺纳崞鲿?huì)出來(lái)一些冷卻的油，這些油在經(jīng)過(guò)傳油孔的路徑能通往各組的摩擦片，同時(shí)可以起到潤(rùn)滑和冷卻作用。 根據(jù)離合器和制動(dòng)器所傳遞力矩，確定其幾何尺寸，所須摩擦片的數(shù)目，油缸尺寸。 片式離合器的容量和主要參數(shù)的確定： 摩擦力矩 對(duì)于制動(dòng)器 由結(jié)構(gòu)布置確定取 ZL50裝載機(jī) 所以 所以 摩擦表面系數(shù) 修正系數(shù) 壓緊力 壓緊力計(jì)算和校核后滿足工程機(jī)械的要求 對(duì)于離合器 b

46、=-=40mm 壓緊力 所以 滿足要求 片式離合器所包含的重要的參數(shù)為：摩擦片的外徑之比、片數(shù)、單位比壓及儲(chǔ)備系數(shù)、所選的摩擦片的外徑等?，F(xiàn)在我恩根據(jù)實(shí)際要求和使用尺寸，可以初定出所使用離合的外徑尺寸應(yīng)不大于320mm，那么可以根據(jù)所選離合器的扭矩的容量，就能確定所需摩擦片的數(shù)量，這時(shí)倒擋離合器初定的參數(shù)如下所示： 摩擦片數(shù)n：每離合器內(nèi)主、從動(dòng)摩擦片數(shù)各5或6片： 摩擦片的外徑：300mm 摩擦片的內(nèi)徑：230mm 活塞外徑：350mm 活塞內(nèi)徑：295mm 摩擦片的摩擦系數(shù)：因?yàn)樗褂玫氖菨袷姐~基粉

47、末冶金的鋼鐵，這樣可以取值0.08 排列和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的變速箱可以確定轂體的殼外徑尺寸不大于318mm，此時(shí)花鍵參數(shù)為：,,壓力角為20° 得到各離合器需傳遞的扭矩要根據(jù)變速箱結(jié)構(gòu)是實(shí)際布置，同時(shí)能計(jì)算出各離合器所需要的儲(chǔ)備系數(shù)。不過(guò)經(jīng)過(guò)計(jì)算后，一擋離合器的儲(chǔ)備系數(shù)是較正常值偏低，所以考慮到變速箱的倒擋工作換擋較為頻繁，為了機(jī)械的可靠性，選擇對(duì)離合器參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)些的的調(diào)整。 考慮到干式摩擦片較濕式摩擦片易磨損，摩擦表面的摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，采用了濕式摩擦片，傳遞扭矩大：因該離合器直接交大，為了使摩擦片分離的更徹底，降低滑摩擦熱量的產(chǎn)生，提高摩擦片的壽命，采用波形彈簧代替了柱形彈簧：

48、摩擦片采用銅基粉末冶金片。 一檔和二檔的摩擦片參照此過(guò)程設(shè)計(jì)。 5.3 片式離合器的摩擦力矩的計(jì)算 動(dòng)力換擋變速箱的核心是離合器，離合器屬摩擦傳動(dòng)，其可靠性將會(huì)直接影響最后的變速箱質(zhì)量和壽命。根據(jù)離合器的功能，它主要有下列要求： 1.離合器要具有較為合適的儲(chǔ)備能力，不止能保證傳遞時(shí)的最大扭矩，同時(shí)也可以短時(shí)間內(nèi)避免傳動(dòng)系過(guò)載； 2.接合是平順、柔和； 3.奮力迅速、徹底，便于換擋和啟動(dòng)； 4.具有良好的散熱能力。因?yàn)樵陔x合器使用的過(guò)程中，主摩擦片和從動(dòng)摩擦片之間會(huì)發(fā)生部分相對(duì)的滑轉(zhuǎn)，所以在使用頻繁的時(shí)候，離合器的結(jié)合部分會(huì)產(chǎn)生大量

49、的熱量。當(dāng)這些熱量得不到及時(shí)散出，將會(huì)嚴(yán)重影響離合器的使用壽命以及離合器的可靠性； 5.操作輕便，以減輕換擋操縱力； 6.要使離合器的從動(dòng)部分的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，盡量減輕換擋時(shí)發(fā)生的沖擊。 7.液壓離合器式用油壓推動(dòng)活塞加壓，而且摩擦片浸在工作油中工作的離合器。它由離合器的殼體即轂體殼、潤(rùn)滑部分、彈簧分離機(jī)構(gòu)、活塞壓緊部分、主動(dòng)摩擦片、從動(dòng)摩擦片等的組成。當(dāng)離合器需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞時(shí)，需要控制液壓部分的高壓油進(jìn)入活塞室從而使活塞發(fā)生移動(dòng)，在活塞的作用下，使離合器的主動(dòng)片和被動(dòng)摩擦片貼近，同時(shí)倆摩擦片中進(jìn)入工作油，然后就可以傳遞動(dòng)力了。當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)需要把動(dòng)力傳遞切斷的

50、時(shí)候，這時(shí)活塞室內(nèi)的液壓油壓進(jìn)行卸壓，此時(shí)的活塞在復(fù)位彈簧的作用下回位，同時(shí)離合器的主動(dòng)片和從動(dòng)片則進(jìn)入脫離的狀態(tài)。我們發(fā)現(xiàn)這種多片式離合器的實(shí)際摩擦面積可以增多，所以離合器能傳遞的動(dòng)力的能力是比較大的。而且控制液壓系統(tǒng)的油壓就是相當(dāng)于在控制扭矩容量。 5.4 離合器滑磨功驗(yàn)算 在裝載機(jī)實(shí)現(xiàn)起步或換檔的時(shí)候，正在工作的離合器會(huì)出現(xiàn)滑磨而導(dǎo)致離合器里的摩擦片發(fā)生磨損和燒傷，工作時(shí)要避免離合器片發(fā)生快速的損壞，所以在設(shè)計(jì)中必須要進(jìn)行離合器滑磨驗(yàn)算和滑磨時(shí)間。 但是，計(jì)算滑磨功比較復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)中經(jīng)?？梢杂每刂票葔汉湍Σ疗南鄬?duì)線速度去調(diào)節(jié)離合器片發(fā)生的相對(duì)轉(zhuǎn)速。

51、 在2檔起步時(shí)會(huì)使相對(duì)轉(zhuǎn)速最大，此時(shí)閉鎖離合器，主摩擦片和從動(dòng)摩擦片間的相對(duì)轉(zhuǎn)速是最大的。 此時(shí) 離合器片外徑 相對(duì)轉(zhuǎn)速 滿足要求 5.5 片式離合器油缸計(jì)算 制動(dòng)器：，通常取，行程 閉鎖離合器：通常取，行程 需提供的壓緊力 對(duì)于ZL50裝載機(jī) 所以對(duì)于制動(dòng)器 因?yàn)椋?，? 對(duì)于離合器 所以取 6 齒輪設(shè)計(jì) 由配齒計(jì)算確定齒輪的主要參數(shù)，可選擇一對(duì)齒輪驗(yàn)算。材料為20CrMnTi。 6.1 計(jì)算載荷的確

52、定 1.液力變矩器輸入的實(shí)際力矩為： 2.地面的附著力會(huì)使變速箱輸入力矩確定： 地面附著力 作業(yè)時(shí)的滾動(dòng)阻力 最大切線牽引力： 在之前的設(shè)計(jì)中已經(jīng)知車輪的動(dòng)力半徑 所以驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力矩為 最大附著力時(shí)，總傳動(dòng)比為57.32，由公式 取由液力變矩器的輸入力矩還有地面附著力共同決定的裝載機(jī)輸入力矩的較小值。所以，可以取計(jì)算載荷為 6.2 齒輪的變位和修正 齒輪變位修正的目的在于： 1．改善齒輪的嚙合條件，從而提高齒輪的使用強(qiáng)度。 2．湊所需傳動(dòng)比。 3．不允

53、許是因?yàn)辇X輪的齒數(shù)少，而產(chǎn)生齒輪的根切現(xiàn)象，要使所設(shè)計(jì)的變速箱里的齒輪不存在根切的現(xiàn)象，同時(shí)需要注意，實(shí)際的傳動(dòng)比和理論傳動(dòng)比不能產(chǎn)生太大的差異，要保證嚙合的條件較好。 雖然我們?cè)诖_定二周零件太陽(yáng)輪、行星輪和齒圈的實(shí)際齒數(shù)都不小于17，加工的過(guò)程中也并不會(huì)出現(xiàn)齒輪的根切現(xiàn)象，但是為了整體使齒輪副的磨損情況得到改善，承載的能力得到提高，那么就需要對(duì)齒輪的變位進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在采用高度變位的齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常嚙合齒輪副中的小齒輪采用正變位（x>0），大齒輪采用負(fù)變位（x<0），內(nèi)齒輪的變位系數(shù)與其嚙合的外齒輪的變位系數(shù)相同。 查《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》選擇變位系數(shù)，得 太陽(yáng)輪

54、變位系數(shù)為 行星輪的變位系數(shù)為 齒圈的變位系數(shù)為 6.3 行星排各齒輪的幾何尺寸 表6-1行星排各齒輪參數(shù)表（單位：mm） 名稱 代號(hào) 計(jì)算公式 太陽(yáng)輪 行星輪 齒圈 模數(shù) m 3 3 3 3 壓力角 a 分度圓直徑 d 87 66 219 齒頂高 2.1 3.9 3.9 齒根高 4.65 2.85 2.85 齒全高 h 6.75 6.75 6.75 齒頂圓直徑 93 72 213 齒根圓直徑 77.7 60.3 224.7 基圓直

55、徑 81.8 62 205.9 齒距 p 9.42 9.42 9.42 齒厚 s 4.71 4.71 4.71 齒槽寬 e 4.71 4.71 4.71 頂隙 c 0.75 0.75 0.75 注： 1.表內(nèi)為齒頂高系數(shù)（1）；為頂隙系數(shù)（0.25） 2.在行星輪各零件的表內(nèi)有符號(hào)“±”或“”的地方，如果是外嚙合，則需要使用上面的符號(hào)，如果是內(nèi)嚙合，則需要使用下面的符號(hào)。 6.4 齒輪的強(qiáng)度驗(yàn)算 我們隊(duì)行星排的第二行星排上的公用的太陽(yáng)輪、行星架上的行星輪和配對(duì)齒輪要作出強(qiáng)度方面的驗(yàn)算。 6.4.1 驗(yàn)

56、算太陽(yáng)輪與行星輪傳動(dòng)的強(qiáng)度 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 驗(yàn)算齒根危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力： 式中： 齒輪的載荷系數(shù)（，是使用系數(shù)，是動(dòng)載系數(shù)，在齒輪間的載荷的系數(shù)，則是齒向載荷的分配系數(shù)） 齒輪所受的圓周力 齒形系數(shù)， 應(yīng)力校正系數(shù) B 齒寬 M 模數(shù) 太陽(yáng)輪節(jié)圓半徑為 太陽(yáng)輪所受的圓周力為 查表得： ， 把上面的數(shù)據(jù)代入原式，可得 許

57、用彎曲應(yīng)力 所以 故齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 6.4.2 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力。 式中: 齒輪的載荷系數(shù)（，是使用系數(shù)，是動(dòng)載系數(shù)，在齒輪間的載荷的系數(shù)，則是齒向載荷的分配系數(shù)） 齒輪所受圓周力 齒輪的區(qū)域系數(shù) 彈性影響系數(shù) 將上述參數(shù)值代入上式得 許用接觸應(yīng)力 所以 故接觸疲勞強(qiáng)度也滿足要求。 進(jìn)行上面的計(jì)算后，最后齒輪的材料選用2

58、0CrMnTi合金鋼，滿足系統(tǒng)的使用要求，而且20CrMnTi是屬于低碳合金鋼，價(jià)格方面會(huì)相對(duì)比較便宜點(diǎn)，能有較好的經(jīng)濟(jì)性，也能降低設(shè)計(jì)變速箱所需要的成本。 6.4.3 驗(yàn)算行星輪與內(nèi)齒圈傳動(dòng)的強(qiáng)度 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 驗(yàn)算齒根危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力： 式中： K 載荷系數(shù)（，是使用系數(shù)，是動(dòng)載系數(shù)，在齒輪間的載荷的系數(shù)，則是齒向載荷的分配系數(shù)） 齒輪的圓周力 齒形系數(shù)， 應(yīng)力校正系數(shù) 齒寬

59、 模數(shù) 通過(guò)查詢《機(jī)械手冊(cè)》，確定式中的各個(gè)參數(shù) 行星輪節(jié)圓半徑為 行星輪所受的圓周力為 查表得=2.53 =1.62 把上面的數(shù)據(jù)代入原式，可得 許用彎曲應(yīng)力 所以 故齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 6.4.4 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力。 式中: K 載荷系數(shù)（，是使用系數(shù)，是動(dòng)載系數(shù)，在齒輪間的載荷的系數(shù)，則是齒向載荷的分配系數(shù)）

60、 齒輪所受圓周力 -----齒輪的區(qū)域系數(shù) ----彈性影響系數(shù) 將上述參數(shù)值代入上式得 許用接觸應(yīng)力 所以 故接觸疲勞強(qiáng)度也滿足要求。 進(jìn)行上面的計(jì)算后，最后齒輪的材料選用20CrMnTi合金鋼，滿足系統(tǒng)的使用要求，而且20CrMnTi是屬于低碳合金鋼，價(jià)格方面會(huì)相對(duì)比較便宜點(diǎn)，能有較好的經(jīng)濟(jì)性，也能降低設(shè)計(jì)變速箱所需要的成本。 6.5 齒輪的材料，加工精度和形狀 齒輪的材料采用20CrMnTi，進(jìn)行滲碳淬火，表面強(qiáng)度HRC58～64，心部硬度HRC

61、31～48，淬硬層深度0.8～1.3mm，齒側(cè)精度為8—7—7，表面粗糙度Ra不大于2.5μm，齒側(cè)間隔為Dc。選擇齒輪的結(jié)構(gòu)時(shí)，選擇了幅板式結(jié)構(gòu)的齒輪結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@樣的齒輪的齒數(shù)較少時(shí)，它的輪緣與輪轂合可以結(jié)合為一體結(jié)構(gòu)。而且齒輪的齒數(shù)較多時(shí)，開(kāi)孔的結(jié)構(gòu)能減輕齒輪的總體重量，齒輪的幅板和輪轂的寬度如果與齒面對(duì)稱的話，運(yùn)動(dòng)時(shí)輪齒和花鍵會(huì)受力比較均勻，這樣在齒面點(diǎn)蝕時(shí)能夠翻轉(zhuǎn)著使用齒輪，能延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。但是這樣有時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)被限制，同時(shí)這樣結(jié)構(gòu)的齒輪也不可能做成對(duì)稱的形式，也不能把輪轂縮到輪緣里面，會(huì)使齒輪的表面的加工比較困難。齒輪幅板如果能對(duì)稱齒面的話，可以減少熱處理時(shí)齒輪的變形。 7

62、 軸的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)軸的時(shí)候，考慮到了要設(shè)計(jì)軸的外形和軸的全部結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算時(shí)主要是針對(duì)變速箱軸的強(qiáng)度和剛度方面的一些計(jì)算。當(dāng)設(shè)計(jì)的變速箱在不同的檔位的時(shí)候，軸上所受的扭矩值和它的彎矩也是不一樣的。當(dāng)軸上所受的扭矩最大時(shí)，上面的彎矩不一定是最大的。所以，在設(shè)計(jì)軸的時(shí)候，最好在軸的最危險(xiǎn)截面來(lái)進(jìn)行校核方面的驗(yàn)算。 7.1 選擇材料 選用20CrMnTi,進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度HB241~286。 7.2 初選軸徑 軸的直徑可根據(jù)所傳遞的功率幾轉(zhuǎn)速按下式初估： --------因材料和受載情況而定的系數(shù)。查表得A=100 .

63、 液力變矩器的輸出的最大功率為 最大功率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，n=2600rpm 7.3 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，我們只進(jìn)行輸入軸在前進(jìn)的一檔工作時(shí)的驗(yàn)算情況，因?yàn)榇藭r(shí)輸入軸上所受到的彎矩值以及扭矩的值都是最大，在這個(gè)情況下如果軸的強(qiáng)度經(jīng)過(guò)計(jì)算滿足要求，那么在其他的其他情況軸的強(qiáng)度都能得到滿足。 軸的結(jié)構(gòu)草圖： 圖7-1輸入軸受力簡(jiǎn)圖 其中 ， 由力矩平衡方程 得到： 由力平衡方程 圖7-2垂直彎矩圖 圖7-3輸入軸所受扭矩 圖中扭矩只有在

64、A-B段存在 圖7-4軸所受扭矩圖 求當(dāng)量彎矩公式為 此處 圖7-5當(dāng)量彎矩圖 下面進(jìn)行危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度驗(yàn)算 式中W——軸的抗彎截面系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》得知 所以此軸滿足強(qiáng)度要求 7.4 軸的剛度驗(yàn)算 在軸的剛度中，為了確保運(yùn)動(dòng)的齒輪能夠得到正確嚙合，而此時(shí)會(huì)對(duì)變速箱軸的剛度的要求變得比較高了，根據(jù)規(guī)定，所有位于齒輪嚙合處的軸的計(jì)算中，合成撓度不超過(guò)之間。 對(duì)變速箱中間傳動(dòng)軸進(jìn)行撓度驗(yàn)算： 當(dāng)變速箱工作在Ⅰ檔時(shí)中間傳動(dòng)軸的當(dāng)量直徑為： 式中 — 階梯軸段的

65、長(zhǎng)度；— 階梯軸段的直徑； L— 兩支撐之間的長(zhǎng)度； 中間傳動(dòng)軸的當(dāng)量直徑為： 中間傳動(dòng)軸的截面慣性矩： 中間傳動(dòng)軸的撓度： 圖7-6水平面內(nèi)的受力 此軸的彈性模量 分析軸的左嚙合處： 軸的中點(diǎn)處： 軸的右嚙合處： mm 中間傳動(dòng)軸在垂直面內(nèi)的受力分析： 圖7-7垂直面內(nèi)的受力 軸的左嚙合處： 軸的中點(diǎn)處： 軸的右嚙合處： 將上面的撓度合成分別求軸在各點(diǎn)處的合

66、成撓度： 軸的左嚙合處： 軸的右嚙合處： 軸的中點(diǎn)處： 變速箱在Ⅱ檔時(shí)軸的受力分析與變速箱在Ⅰ檔時(shí)的受力相同，故變速箱Ⅱ檔時(shí)此軸的撓度與Ⅰ檔時(shí)的相同。 經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，軸在各個(gè)受力集中的要點(diǎn)處的撓度均沒(méi)有超過(guò)規(guī)定的撓度，可以得出軸的剛度是滿足要求的。 8 軸承的選擇計(jì)算 8.1 軸承的選擇原則 選擇滾動(dòng)軸承通常已知載荷的大小，方向及性質(zhì)；軸頸的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)座圈（內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是外圈轉(zhuǎn)動(dòng)）；軸承的使用壽命（小時(shí)）；機(jī)器或傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)對(duì)軸承的要求等。 選擇滾動(dòng)軸承的時(shí)候要注意有兩個(gè)方面：一是確定所需要的軸承的尺寸（型號(hào)）和類型；二是對(duì)支承部位的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 滾動(dòng)軸承的類型可參照以下原則進(jìn)行選擇： 1.考慮軸承所受載荷的方向。一般的情況下，當(dāng)軸上的軸承僅承受徑向載荷的時(shí)候，選用向心軸承（0～5類）是較適合的；當(dāng)僅承受純軸向載荷時(shí)，選用推力軸承（8類）比較合適；當(dāng)既承受徑向載荷又承受軸向載荷的時(shí)候，我們會(huì)選用向心推力軸承（6，7類）或推力向心軸承（9類）比較合適。 2.軸承的轉(zhuǎn)速