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太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 1 - 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 ZL50 裝載機(jī)定軸式動(dòng)力換擋變速箱設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 : 學(xué) 號(hào) : 院 系 : 專 業(yè) :機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 : 填寫日期 : 目錄 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 2 - 摘要 .......................................................- 4 - ABSTRACT ........................................................- 5 - 第 1章 輪式裝載機(jī)底盤構(gòu)造簡(jiǎn)述 ............................- 6 - 1.1 裝載機(jī)的總體構(gòu)造 ............................................- 6 - 1.2 傳動(dòng)系統(tǒng) ....................................................- 6 - 第 2章 發(fā)動(dòng)機(jī) 變矩器匹配計(jì)算 ............................- 8 - 2.1 參考課程設(shè)計(jì)任務(wù)書得到相關(guān)數(shù)據(jù) ..............................- 8 - 2.2發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性 ...............................................- 9 - 2.3發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配計(jì)算 ................................- 13 - 2.4裝載機(jī)各擋總傳動(dòng)比的確定 ....................................- 17 - 2.5裝載機(jī)整機(jī)性能分析 ..........................................- 18 - 第三章定軸式動(dòng)力換擋變速箱的設(shè)計(jì) ..........................- 22 - 3.1變速箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析 ....................................- 22 - 3..2確定變速箱的主要參數(shù)和配齒計(jì)算 .............................- 23 - 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 3 - 3.3軸的設(shè)計(jì) ....................................................- 30 - 3.4換擋離合器的設(shè)計(jì) ............................................- 31 - 第四章 變速箱主要零件的校核和軸承壽命計(jì)算 .................- 33 - 4.1齒輪強(qiáng)度和計(jì)算 ..............................................- 33 - 4.2 軸的強(qiáng)度校核 ...............................................- 35 - 4.3輸出軸軸承的校核 ............................................- 43 - 4.4軸承壽命計(jì)算 ................................................- 46 - 參考文獻(xiàn) ..................................................- 49 - 致 謝 .....................................................- 50 - 附 錄...................................................... - 54 - 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 4 - ZL50裝載機(jī)定軸式動(dòng)力換擋變速箱設(shè)計(jì) 摘要 ZL50 裝載機(jī)的傳動(dòng)系中采用雙渦輪液力變矩器，這種結(jié)構(gòu)型式的變矩器在小傳動(dòng)比范 圍內(nèi)具有較大的變矩系數(shù)和較高的效率。因此，能夠改善裝載機(jī)的作業(yè)效率。另外，裝載機(jī) 在輕載高速時(shí)，變矩器只有二級(jí)渦輪工作；在低速重載時(shí)，變矩器的一、二級(jí)渦輪同時(shí)工作， 這樣，變矩器在自身速度轉(zhuǎn)換時(shí)，相當(dāng)于兩擋速度，并隨外界負(fù)荷的變化自動(dòng)變化，因此， 可以減少變速箱的擋位數(shù)，簡(jiǎn)化變速箱的結(jié)構(gòu)?；谶@個(gè)原因，定軸式動(dòng)力換擋變速箱只有 三個(gè)前進(jìn)擋，三個(gè)倒退擋。該變速箱具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，剛性大，傳動(dòng)效率高，操縱輕便 可靠，齒輪及摩擦片離合器壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵字： 雙渦輪變矩器，動(dòng)力換擋，定軸變速機(jī)構(gòu)。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 5 - ZL50 loader fixed shaft power shift transmission design Abstract ZL50loader power transmission system used in the double turbine torque converter, this structure type of converter in small drive is larger than the scope of the change pitch coefficient and high efficiency, which can improve the loaders efficiency of operations. Moreover, when the loader in high-speed, torque converter has the second-level turbine wheel work; in heavy, the first-level and the second-level turbine wheel also works, like this, when torque converter changes own speeds, it is equal to have two speeds, and along with outside load change it automatic change its speed. Therefore, it may reduce the gear boxs speeds and simplifies gear boxs structure. For this reason, the power shifts planetary gears the gearbox has only two forward and a setback stalls, which has the simple structure, compact, high transmission efficiency , simple to operation, gear and friction disk clutch life long ,and so on. Keyword ：Power shift, Planetary Line, Planetary transmission 第 1章 輪式裝載機(jī)底盤構(gòu)造簡(jiǎn)述 1.1 裝載機(jī)的總體構(gòu)造 裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、礦山、建筑、水電、港口等工程的土石方工程施工 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 6 - 機(jī)械，其外形如圖 1.1 所示。它的作業(yè)對(duì)象主要是各種土壤、砂石料、灰料及其它筑路用散 狀物料等，主要完成鏟、裝、卸、運(yùn)等作業(yè)，也可對(duì)巖石、硬土進(jìn)行輕度鏟掘作業(yè)。由于它 具有作業(yè)速度快、效率高、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因而裝載機(jī)在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展，成為土、 石方工程施工的主要機(jī)種之一。 裝載機(jī)以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置，行走裝置為輪胎或履帶，由工作裝置來(lái)完成 土石方工程的鏟挖、裝載、卸載及運(yùn)輸作業(yè)。如圖 1.1 所示，輪胎式裝載機(jī)是由動(dòng)力裝置、 車架、行走裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和工作裝置等組成。 1.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 輪胎式裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 1.2 所示，其動(dòng)力傳遞路線為：發(fā)動(dòng)機(jī)液力變矩器變速 箱傳動(dòng)軸前、后驅(qū)動(dòng)橋輪邊減速器車輪。 (1) 液力變矩器 裝載機(jī)采用雙渦輪液力變矩器，能隨外載荷的變化自動(dòng)改變其工況，相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)變 速箱，提高了裝載機(jī)對(duì)外載荷的自適應(yīng)性。變矩器的第一和第二渦輪輸出軸及其上的齒輪將 動(dòng)力輸入變速箱。在兩個(gè)輸入齒輪之間安裝有超越離合器。 圖 1.1 輪胎式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1-柴油機(jī)；2-傳動(dòng)系統(tǒng)：3-防滾翻與落物保護(hù)裝置；4-駕駛室；5-空調(diào)系統(tǒng)；6- 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；7-液壓系統(tǒng)；8-前車架；9-工作裝置；10-后車架；11-制動(dòng)系統(tǒng)；12-電 器儀表系統(tǒng)；13-覆蓋件 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 7 - 當(dāng)二級(jí)齒輪從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速高于一級(jí)齒輪從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速時(shí)，超越離合器將自動(dòng)脫開， 此時(shí)，動(dòng)力只經(jīng)二級(jí)渦輪及二級(jí)齒輪傳入變速箱。隨著外載荷的增加，渦輪的轉(zhuǎn)速降低，當(dāng) 二級(jí)齒輪從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速低于一級(jí)齒輪從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速時(shí)，超越離合器楔緊，則一級(jí)渦輪軸 及一級(jí)齒輪與二級(jí)渦輪軸與二級(jí)齒輪一起回轉(zhuǎn)傳遞動(dòng)力，增大了變矩系數(shù)。 (2) 變速箱 變速箱為定軸式動(dòng)力換檔變速箱，由兩個(gè)制動(dòng)器和一個(gè)閉鎖離合器實(shí)現(xiàn)三個(gè)擋位。前進(jìn) 擋和倒擋分別由各自的制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)換檔；前進(jìn)擋（直接擋）通過(guò)結(jié)合閉鎖離合器實(shí)現(xiàn)。 (3) 驅(qū)動(dòng)橋 采用雙橋驅(qū)動(dòng)，主傳動(dòng)采用一級(jí)螺旋錐齒輪減速器，左右半軸為全浮式。輪邊減速器為 行星傳動(dòng)減速。 定軸式 動(dòng)力換 擋變速 箱 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 8 - 第 2 章 發(fā)動(dòng)機(jī)變矩器匹配計(jì)算 2.1 參考課程設(shè)計(jì)任務(wù)書得到相關(guān)數(shù)據(jù) 2.1.1 液力變矩器 所選用的液力變矩器均為單級(jí)四元件雙渦輪液力變矩器其結(jié)構(gòu)型式參考有關(guān)資料。 表 2.1 變矩器主要參數(shù) i 0.0 0.1 0.2 0.3 0.42 5 0.5 0.55 0.61 0.73 0.76 5 0.85 k 4.1 3 3.45 2.9 5 2.5 1.91 8 1.5 8 1.36 4 1.11 5 1.02 7 1.0 0.93 5 0.0 0.34 5 0.5 9 0.7 5 0.81 5 0.7 9 0.75 0.68 0.75 0.76 5 0.79 5 10B433. 4 33.6 34. 4 35. 6 34.8 35. 2 35.7 36.4 33.6 32.8 230. 4 0.95 0 1.00 0 1.08 2 0.85 6 0.80 5 0.69 3 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 9 - 0.81 3 0.80 5 0.75 27.4 25.4 14.4 2.1.2 整機(jī)參數(shù) 表 2.2 機(jī)重及橋荷分配 整機(jī)重 橋荷分配（） 空載（噸） 滿 載（噸） 空載 滿載 前橋 后橋 前橋 后橋 18 23 35.1 64.9 64.8 35.2 表 2.3 油泵工作參數(shù) 變 速 泵 轉(zhuǎn) 向 泵 工 作 泵 壓 力 （MPa） 流量 （l/min） 壓 力 （MPa） 流 量 （1/min） 壓 力 （MPa） 流 量 （l/min） 1.2 120 12 76 10 325 表 2.5 傳動(dòng)比分配 主 傳 動(dòng) 比 輪 邊 減 速 比 6.167 4.4 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率/轉(zhuǎn)速--162/2200 kW/r/min 最大扭矩/轉(zhuǎn)速--800/1300Nm/r/min 傳動(dòng)系的機(jī)械效率（變矩器除外）均取 n=0.88 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 10 - 2.2發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書已知：發(fā)動(dòng)機(jī)（6135k） =2200 轉(zhuǎn)/分， =162KW，Hne HNe9549*162/073.154ehehNMmn 最大扭矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 800N m /1300 轉(zhuǎn)/分。 由于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定功率均為 1 小時(shí)功率 ，但未扣除發(fā)動(dòng)機(jī)附件所消耗的功率。 發(fā)動(dòng)機(jī)附件所消耗的可按照發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的 10%計(jì)算，所以發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給變矩器的有效功 率有額定功率的 90%。 發(fā)動(dòng)機(jī)的原始特性曲線可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出不同轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，然 后選擇合適的比例在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線。 （2.1）22maxe )()(xAeHeaxX nnMM 式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（N m） ； 發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩（N m） ；maxe e 對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速 的扭矩（N m） ； 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)；x H 最大扭矩對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速(r/min)； 對(duì)應(yīng)扭矩 的轉(zhuǎn)速(r/min)；An xnxM 不同轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩列于下表： 表 2.6 發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性數(shù)據(jù) Memax ( N m) eH ( N m) ne （rpm ） A （rpm ） x （rpm ） e ( N m) 800 703.154 2200 1300 800 770.1092 800 703.154 2200 1300 1000 789.2393 800 703.154 2200 1300 1200 798.8043 800 703.154 2200 1300 1400 798.8043 800 703.154 2200 1300 1600 789.2393 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 11 - 800 703.154 2200 1300 1800 770.1092 800 703.154 2200 1300 2000 741.4141 800 703.154 2200 1300 2200 703.154 800 703.154 2200 1300 2400 655.3288 發(fā)動(dòng)機(jī)用在裝載機(jī)上時(shí)，除其附件外，還要帶整機(jī)的輔助裝置，如工作裝置油泵、轉(zhuǎn)向 油泵、變速操縱及變矩器補(bǔ)償冷卻油泵和氣泵等。在繪制發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器共同工作輸入特性 曲線時(shí)，必須根據(jù)裝載機(jī)的具體工作情況，扣除帶動(dòng)這些輔助裝置所消耗的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。這 些油泵在裝載機(jī)作業(yè)過(guò)程中，并不是同時(shí)滿載工作的。計(jì)算時(shí)通常取油泵的空載壓力為 0.30.5 兆帕，這里取為 0.5 兆帕。 發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的匹配，一般分為兩種方案，即全功率匹配和部分功率匹配。 全功率匹配：以滿足裝載機(jī)在作業(yè)時(shí)對(duì)插入力的要求為主，就是說(shuō)此時(shí)變速操縱泵與變 矩器共同工作，而轉(zhuǎn)向泵和工作裝置油泵空轉(zhuǎn)，變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的全部功率進(jìn)行匹配。 此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變矩器的力矩 為：ezM ( N m) （2.2）czgz 式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩（N m） ；e 、 分別為工作裝置油泵和轉(zhuǎn)向油泵空轉(zhuǎn)時(shí)消耗的扭矩（N m） ，gMz 變速操縱泵消耗的扭矩；c 部分功率匹配：考慮工作裝置油泵所需的功率，預(yù)先留出一定的功率，就是說(shuō)這時(shí)工作 裝置油泵、變速操縱泵與變矩器共同工作，而轉(zhuǎn)向泵空轉(zhuǎn)，變矩器不是與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的全部 功率進(jìn)行匹配，而是與部分功率進(jìn)行匹配，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變矩器的力矩 為：ezM (N m） （2.3）czgez MM 式中： 工作裝置油泵工作時(shí)消耗的扭矩，一般約占發(fā)動(dòng)機(jī)功率的 4060%；g 為轉(zhuǎn)向油泵空轉(zhuǎn)時(shí)消耗的扭矩（N m） ；z 變速操縱泵消耗的扭矩；c 調(diào)查相關(guān)資料可知，變速泵的工作壓力為 1.2 Mpa，工作流量為 120l/min；轉(zhuǎn)向泵的變 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 12 - 速泵的工作壓力為 12 Mpa，工作流量為 76l/min；工作裝置油泵的工作壓力為 10Mpa，工作 流量為 325l/min。 各油泵在不同工作狀態(tài)消耗的扭矩按下式進(jìn)行計(jì)算： （2.4）AbMiTnQp210 3 式中： 為油泵的工作壓力（ MPa） ，油泵空轉(zhuǎn)時(shí)壓力取為 0.5 MPa；ip 油泵的理論流量（l/min） ；TiQ 油泵的在不同轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)應(yīng)的流量；Abin 油泵的機(jī)械效率，一般取 0.750.85，這里取 0.85；bMi 油泵的轉(zhuǎn)速 (rpm)； 發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（rpm） ；An 計(jì)算結(jié)果如下： )(109.58.2013 mNMZ )(37..3g )(465.28.02513 mNg )(..3Mc 然后根據(jù)式（2.3）和式（2.4）計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的不同匹配時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)向變矩器 傳遞的有效扭矩，所得數(shù)據(jù)列于下表： 表 2.7 發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的扭矩?cái)?shù)據(jù) 單位(N m) n （r/m in） gg cezMez ez 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 13 - 800 276.746 5 13.83 7 12.26 2 770.10 9 5.10 9 475.991 5 738.90 1 1000 276.746 5 13.83 7 12.26 2 789.23 9 5.10 9 495.121 5 758.03 1 1200 276.746 5 13.83 7 12.26 2 798.80 4 5.10 9 504.686 5 767.59 6 1400 276.746 5 13.83 7 12.26 2 798.80 4 5.10 9 504.686 5 767.59 6 1600 276.746 5 13.83 7 12.26 2 789.23 9 5.10 9 495.121 5 758.03 1 1800 276.746 5 13.83 7 12.26 2 770.10 9 5.10 9 475.991 5 738.90 1 2000 276.746 5 13.83 7 12.26 2 741.41 4 5.10 9 447.296 5 710.20 6 2200 276.746 5 13.83 7 12.26 2 703.15 4 5.10 9 409.036 5 671.94 6 2400 276.746 5 13.83 7 12.26 2 655.32 9 5.10 9 361.211 5 624.12 1 根據(jù)表（2.7）選擇合適的比例在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線，作出發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線。(見(jiàn)圖 2.1) 2.3發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配計(jì)算 2.3.1 初步選擇液力變矩器的有效直徑 D 全功率匹配時(shí)變矩器有效直徑 按下式確定1 （m） （2.5）521HBezrnM 式中： 該狀態(tài)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變矩器的最大有效力矩（N m）;ezM 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 14 - 所選變矩器最高效率時(shí)泵輪力矩系數(shù)；B r 工作液壓的重度（N/ ）;3m 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（rpm） ；Hn524108.31769D （m） 部分功率匹配時(shí)變矩器有效直徑 按下式確定2 （m） （2.6）52 2HBezrnMD 式中： 該狀態(tài)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變矩器的最大有效力矩（N m）;ezM 所選變矩器最高效率時(shí)泵輪力矩系數(shù)；B R 工作液壓的重度（N/ ）;3m 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（rpm） ；Hn524208.316D (m)49.0 裝載機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，工作裝置油泵不是經(jīng)常滿負(fù)荷工作，因而，為了兼顧兩種工況的 要求，使所選變矩器的有效直徑 應(yīng)該是 ;并使變矩器在 工況之負(fù)荷拋物線3D132Dmaxi 與 （全功率匹配）相交于接近額定扭矩點(diǎn)的調(diào)速特性區(qū)段，與 （部分功率匹配）相ezM ezM 交于額定扭矩點(diǎn)的外特性區(qū)段。因此初步確定變矩器有效直徑 =0.540m。3 2.3.2 做出發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作的輸入特性曲線。 變矩器的輸入特性是分析研究變矩器在不同工況 i 時(shí)，變矩器與柴油機(jī)共同工作的轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速變化的特征。不同轉(zhuǎn)速比時(shí)，泵輪轉(zhuǎn)據(jù) 隨泵輪轉(zhuǎn)速的變化而變化。BM 已知泵輪轉(zhuǎn)矩 為： ( N m) （2.7）BM52DgnB 對(duì)于透穿性液力變矩器，變矩器直徑 D 一定，用給定的工作液體（ 一定） ，但是泵輪 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 15 - 力矩系數(shù) 隨不同工況 i 而變化，故變矩器的輸入特性曲線是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一束拋物線。根B 據(jù)式（2.7）計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的不同匹配時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器共同工作的泵輪轉(zhuǎn)矩 ，BM 并合適的比例在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線，作出發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線。(見(jiàn)圖 2.1)。 對(duì)液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作時(shí)輸入特性圖分析。 （1）高效工況：最大效率 =0.815 時(shí)，傳動(dòng)比 i*=0.425，接近最大功率，允許最低max 效率 t=0.75 時(shí)，傳動(dòng)比 i=0.3 和 i=0.73 兩條負(fù)載拋物線包括了最大功率范圍。 （2）所得的負(fù)載拋物線絕大部分兼顧了作業(yè)工況和運(yùn)輸工況的要求，即在穩(wěn)定工作區(qū)段 內(nèi)。 （3）起動(dòng)工況 i=0 其負(fù)載拋物線與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線的交點(diǎn)在穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)。液力變矩器 直徑 D=540mm 合適。 圖 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器共同輸入特性曲線 2.3.3、作出發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作的輸出特性曲線 從共同工作輸入特性曲線上，找出各速比 i=0、0.1、、1.2 時(shí)的共同工作的轉(zhuǎn)矩 MB和轉(zhuǎn)速 nB。再根據(jù)各速比 i,由原始特性曲線查出對(duì)應(yīng)的變矩系數(shù) k 和效率 ，按公式 ，,)(inTi ， ，可得到發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作輸出iBiTiKM )1047.(3TiiTi nMN 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 16 - 時(shí)的轉(zhuǎn)矩 、轉(zhuǎn)速 和功率 值，將計(jì)算數(shù)值，按一定比例，以 為橫坐標(biāo)，其他參數(shù)TMTnTNTn 為坐 標(biāo)進(jìn)行繪圖，即得到發(fā)動(dòng)機(jī)和液力變矩器共同工作時(shí)的輸出特性曲線。 圖 2.2 全功率匹配發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作輸出特性 EXCEL數(shù)據(jù)表截圖 圖 2.3全功率匹配發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作輸出特性曲線 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 17 - 2.4裝載機(jī)各擋總傳動(dòng)比的確定 2.4.1車輪動(dòng)力半徑的確定 所選用的輪胎規(guī)格為：21-24 從鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)P202 表 6-1 查得： 輪胎自由半徑 r=0.885m，輪胎斷面寬度 b=0.590m； 動(dòng)力半徑可按下面公式求得近似值： (m) (2.8)brk.0 式中：r k為車輪動(dòng)力半徑； 為輪胎自由半徑；0 b為輪胎斷面寬度； 系數(shù)，對(duì)于鏟土運(yùn)輸機(jī)械用的低壓輪胎，在松軟土壤上： =0.080.1；在密實(shí)土壤上， =0.120.15；對(duì)于載重汽車使用的 高壓輪胎 =0.10.12；這里 取 0.1。 （m）826.059.18.0.0 brk 2.4.2低擋傳動(dòng)比計(jì)算 在液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作輸出特性曲線中確定高效區(qū)的最高渦輪轉(zhuǎn)速 ,已知Bn =2228.475r/min, =7km/h，求得最低擋位傳動(dòng)比：BnminTV （2.9）min37.0TBKIVr136.9475.28. 2.4.3最高擋傳動(dòng)比計(jì)算 如果在液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作輸出特性中確定高效區(qū)內(nèi)最高渦輪轉(zhuǎn)速 ，已知Bn =2228.475r/min, VTmax=36km/h，求得最高擋位傳動(dòng)比：Bn （2.10）max37.0TBKIVnri 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 18 - 915.282475.86.037 2.4.4倒檔傳動(dòng)比計(jì)算 在液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作輸出特性曲線中確定高效區(qū)的最高渦輪轉(zhuǎn)速 ,已知Bn =2228.475r/min, =8.5km/h，求得最低擋位傳動(dòng)比：BnminTV （2.11）TxBKIVnri37.0641.85.8472. 2.4.5中間擋位數(shù)確定 若規(guī)定在各中間擋工作時(shí)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍 ,則可用下式計(jì)算必須的擋位數(shù) M。當(dāng)AnB 然，這時(shí)得到的 M 不一定為整數(shù)，應(yīng)加以圓整。 +1 (2.12)ABmIn iilgl26974.1125.803679.l.l89 通過(guò)上式可確定，該動(dòng)力換擋變速箱有 3 個(gè)前進(jìn)擋，3 個(gè)倒退擋。 2.5裝載機(jī)整機(jī)性能分析 2.5.1 作牽引工況的理論牽引特性分析 要求在同一坐標(biāo)紙上繪出滑轉(zhuǎn)率，及各擋實(shí)際速度、牽引效率、牽引功率變矩器渦輪轉(zhuǎn) 速、變矩器渦輪功率隨牽引力變化的關(guān)系曲線。 (1) 實(shí)際牽引力的計(jì)算： （2.13）NfGPf 15780.8923 式中： 車輛的滾動(dòng)阻力 (kN)；f 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 19 - 整機(jī)使用重量(kg)；sG f滾動(dòng)阻力系數(shù)，從車輛地盤設(shè)計(jì)P170 表 2-1-1 取得，松散土路上 的 f=0.07； （2.14）fkpP 式中： 整機(jī)實(shí)際牽引力（KN） ；kpP 整機(jī)理論牽引力，從表 2-10 中查?。↘N） ； 車輛的滾動(dòng)阻力，根據(jù)式 2.13 計(jì)算得到(kN)；f (2) 滑轉(zhuǎn)率 的計(jì)算： （2.15）nBA 式中： , 整機(jī)使用重量（KN） ；SkpGP A、B、n由輪胎充氣壓力及土壤性質(zhì)決定的系數(shù)，這里取 A=0.11,B=12.31,n=6 (3) 實(shí)際速度 的計(jì)算：iV （2.16）irnVkT37.0 式中： 整機(jī)理論速度（m/s） ；T n渦輪轉(zhuǎn)速（rpm） ； 各擋對(duì)應(yīng)總傳動(dòng)比；i （2.17）)1(iTV 式中： 整機(jī)實(shí)際速度（m/s） ；iV 整機(jī)理論速度（m/s） ；T 各擋對(duì)應(yīng)滑轉(zhuǎn)率，由公式（2.15）計(jì)算得到； (4) 牽引功率及牽引效率的計(jì)算： 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 20 - （2.18）iKPVN 式中： 整機(jī)實(shí)際牽引功率 （kw） ；KP 整機(jī)實(shí)際牽引力（KN） ；kp 整機(jī)實(shí)際速度（m/s） ；iV （2.19）%10TKPN 式中： 整機(jī)實(shí)際牽引效率； 整機(jī)實(shí)際牽引功率，由（式 2-24）計(jì)算得到（kw） ； KPN 整機(jī)理論牽引功率, 由表 2-10 取得（kw） ；T 按公式（2.132.19） ，可得到裝載機(jī)各擋位對(duì)應(yīng)的實(shí)際牽引力 、滑轉(zhuǎn)率 、 整機(jī)kpPiV 實(shí)際速度 、整機(jī)實(shí)際牽引功率 和整機(jī)理論牽引功率 和整機(jī)實(shí)際牽引效率 值，所得iVKPNTN 數(shù)據(jù)列于下表： 表 2.10 一擋二檔及倒擋理論牽引特性數(shù)據(jù) 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 21 - 2.5.2運(yùn)輸工況動(dòng)力特性分析 裝載機(jī)的動(dòng)力特性反映的是工程車輛在不同坡度的路面上行駛時(shí)的加速度性能和所能達(dá) 到的最大車速及爬坡性能。動(dòng)力性能影響到作業(yè)生產(chǎn)率，尤其是對(duì)運(yùn)輸為主的工程車輛。用 動(dòng)力性能圖來(lái)分析裝載機(jī)的動(dòng)力性能。 根據(jù)公式 ， 進(jìn)行分析計(jì)算，其中 為車輪上的驅(qū)jiwfKPPgdtuGwkkP 動(dòng)力， 為滾動(dòng)阻力， 為空氣阻力， 為坡道阻力， 為加速阻力。令 為車輛的f i jPGwk 動(dòng)力因數(shù)并用符號(hào) D 表示，工程車輛在各擋位時(shí)的動(dòng)力因數(shù)與對(duì)應(yīng)車速的關(guān)系曲線稱為動(dòng)力 特性曲線。 空氣阻力按下面公式計(jì)算 (KN) (2.20)2TwKSVP 式中： K空氣阻力系數(shù)，與車輛外形有關(guān)，由試驗(yàn)確定，這里取 0.0006 N/(cm2km2h-2)； S車輛迎風(fēng)面積，S= =2.75。3.44=9.46( )；b2m 整機(jī)理論速度（m/s） ；TV SWG PDk 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 22 - （2.21） 式中： D動(dòng)力特性因數(shù)； 為空氣阻力（KN） ；wP 整機(jī)使用重量（KN） ；SG 整機(jī)理論牽引力，從表 2-10 中查取（KN） ；k 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 23 - 第三章定軸式動(dòng)力換擋變速箱的設(shè)計(jì) 3.1變速箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析 圖 3.1 前三后三變速箱簡(jiǎn)圖 檔位 接合的離合器 傳動(dòng)比 前進(jìn) F 852176ZiFl 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 24 - F 942106ZiFl F 9621iFl R 85174ZiFl R 9120iFl 后退 R 96124ZiFl 3.1. 1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-變速箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析 定軸式動(dòng)力換擋變速箱的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工與裝配精度容易保證，造價(jià)低。缺點(diǎn)是尺 寸大，全部采用摩擦離合器換擋，比行星變速器采用制動(dòng)器換擋的 工作條件要惡劣，因而影響變速器的使用壽命。 定 軸 式 動(dòng) 力 換 擋 變 速 器 按 自 由 度 F 可分為二，三和四自由度三種，要獲得一個(gè)檔 位需要結(jié)合（ F-1） 個(gè)離合器。本設(shè)計(jì)采用三自由度變速箱，需結(jié)合兩個(gè)離合器獲得一個(gè)檔位 。 在結(jié)構(gòu)上，離合器裝在箱體內(nèi)部，較離合器在箱體外受力情況較好，但維修不如后者方便， 變速箱內(nèi)有五個(gè)離合器，分為倒，順，一二三四檔離合器。離合器裝在軸中間，改善了支撐 和軸的受了條件減少了軸的變形，提高了離合器的使用壽命。 3..2確定變速箱的主要參數(shù)和配齒計(jì)算 變速箱主要參數(shù)包括中心距 A，齒輪模數(shù) m，齒寬 b，螺旋 角及選配齒 輪齒數(shù) z。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 25 - 設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用統(tǒng)計(jì)和類比的方法初步確定變速器的主要參數(shù)。首先，找現(xiàn)有的同 類機(jī)型，同一等級(jí),結(jié)構(gòu)類型相似的變速器作為參考,分析，對(duì)比新 的變速器與參考變速器,在結(jié)構(gòu)和工況上的差異正確選擇參數(shù)。 3.2.1中心距 A 中心距 A 的大小直接影響到變速箱的緊湊性。因此在保證傳遞最大扭拒，齒輪足夠接 觸強(qiáng)度的前提下，盡可能采収較小的中心距.另外還要考慮軸承能否布置得下，應(yīng)保證變速 箱殼體上必要的壁厚。 可按下面經(jīng)驗(yàn)公式初選變速箱中心距（頭檔傳動(dòng)齒輪的中心距） )(3mMKAI 式中： ：發(fā)動(dòng)機(jī)頭檔被動(dòng)齒輪所傳遞的扭矩（ ， 為發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩，I IehIiMehi ： I 檔輸出齒輪的傳動(dòng)比。） AK ：中心距參數(shù)，參考相似機(jī)型選取。 由上計(jì)算的頭檔傳動(dòng)齒輪的中心距 A=153824.190=213.930mm 取 A46=214mm 3.2..2齒輪模數(shù) m m 是直接決定齒輪大小與幾何參數(shù)的主要因素，直接決定著齒輪彎曲強(qiáng)度，模數(shù)的大小 與下列因素有關(guān)。 齒輪上所受力的大小。作用力大，模數(shù)也要大。 1 材料、加工質(zhì)量、熱處理的好壞。材料好、齒輪制造精度和熱處理質(zhì)量高，有可能采 2 用小一些的模數(shù)，使齒輪的齒數(shù)相對(duì)多些，可增大齒輪的重疊系數(shù)，改善齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性。 按下面經(jīng)驗(yàn)公式初選模數(shù)。 31MKm 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 26 - 初選 m=0.33 3824.1590= 4.7 取 m=5（注:所取模數(shù)均勻且在推薦范圍內(nèi)。） 3.2.3 齒寬 b 齒寬 b 的大小直接影響齒輪強(qiáng)度。在一定范圍內(nèi)，齒寬大強(qiáng)度就高，但變速箱的軸向尺 寸和重量亦大，齒面的載荷步均勻性也會(huì)增大，反而使齒輪的承載能力降低。所以，保證必 要的強(qiáng)度條件下齒寬不宜過(guò)大。 對(duì)于斜齒輪齒寬系數(shù)為（78.6） 中心距和模數(shù)一定時(shí)，齒寬 b 可用來(lái)調(diào)節(jié)齒所受應(yīng)力，根據(jù)各對(duì)齒輪上受力不同選取不 同齒寬，以減少變速箱的軸向尺寸和重量。齒寬系數(shù)應(yīng)選大些，使接觸線的長(zhǎng)度增加，接觸 應(yīng)力降低，一提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。 初選 b=85=40mm 3.2.4 齒輪壓力角 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20。因此變速箱普遍采用 20壓力角。 3.2.5 斜齒輪螺旋角 確定斜齒輪螺旋角 0時(shí)，主要是從它對(duì)齒輪的嚙合性能、強(qiáng)度影響，以及軸向力平衡等 方面綜合考慮。 增大，齒輪嚙合的重疊系數(shù)增大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲下降。但 0過(guò)大時(shí)，不 僅使軸向力增大，且導(dǎo)致傳動(dòng)效率降低，使軸承工作條件惡化。試驗(yàn)證明，隨 的增大，齒 輪的強(qiáng)度也相應(yīng)提高，但是與之相應(yīng)的直齒輪比較，當(dāng)螺旋角大于 30時(shí)，其彎曲強(qiáng)度驟然 下降，而接觸強(qiáng)度繼續(xù)上升。因此，從提高低檔的齒輪彎曲強(qiáng)度出發(fā)，不希望 0過(guò)大。 當(dāng)一根軸上有兩個(gè)嚙合齒輪工作時(shí)，選擇軸上斜齒輪的螺旋角時(shí)，應(yīng)使同時(shí)工作的兩組斜 齒輪布置恰當(dāng)，所產(chǎn)生的軸向力相互抵消或者抵消一部分。為達(dá)到軸向力的相互抵消或者抵 消一部分，應(yīng)使同一軸上的同時(shí)工作的兩斜齒輪螺旋方向應(yīng)是相同的，因?yàn)橐瑫r(shí)工作，一 個(gè)是從動(dòng)齒輪，一個(gè)是主動(dòng)齒輪，因此，軸向力要相反。螺旋角按同類機(jī)型選取 016 3.2.6 選配齒輪由總體計(jì)算公式確定所需各檔傳動(dòng)比如下： 1fi 40.129 0.3770.598178010 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 27 - 2fi28.6640.3770.5981780143fi 11.803 0.3770.5981780341ri 40.129 0.3770.5981780102ri 28.664 0.3770.5981780143ri 11.803 0.3770.598178034 初步確定了傳動(dòng)系統(tǒng)各檔的總傳動(dòng)比，但其數(shù)值很大，在傳動(dòng)系統(tǒng)中要經(jīng)過(guò)多級(jí)減速才能 實(shí)現(xiàn) 式中 為總傳動(dòng)比， Ki為變速箱的傳動(dòng)比， 0i主傳動(dòng)器的傳動(dòng)比， fi最終傳動(dòng)的fokii 傳動(dòng)比。 最終求的變速箱的各檔傳動(dòng)比： 1fi 1.842 40.129222fi 1.303 28.664223fi 0.536 11.803221ri 1.842 40.12922 2ri1.303 28.664223ri 0.536 11.80322 同時(shí)由分析已知各檔位傳動(dòng)比: 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 28 - 1fi= 2fi= 3fi=Z6Z7Z12Z2Z5Z8 Z6Z7Z12Z2Z5Z8 Z6Z7Z12Z2Z5Z81ri = 2ri= 3ri= Z6Z7Z12Z2Z5Z8 Z6Z7Z12Z2Z5Z8 Z6Z7Z12Z2Z5Z8 由前面計(jì)算已知 A46= 214mm，斜齒輪的螺旋角一般為 0=8o20o，這里取 06，當(dāng)中心 距，模數(shù)和螺旋角已知時(shí)，則總齒數(shù)為 Z= = = 2Acosmn 2Acosmn 2214cos165 83 即 Z1+Z6=83 又取 = 1.12 從而算的 2Z=40, 6=43;從而 A46= 16cos2Zmn= 9625.083217 Z6Z2 圓整為 217mm 修正 =arcosAmn26=17.04s2nZd = 3.510.74；mmn2.6.co6 ； 有上面所有已知條件和分析結(jié)果，從而以確定各配對(duì)齒輪齒數(shù)為： 1Z =19； 2=40； 3Z=20； 4=23； 5Z=44； 6=437 =51； 8=38； 9=67； 10=31； 1=27； 12=53； 齒頂高： mxhmnana 齒根高： Cf 5.605. 從而確定各個(gè)中心距，取 020 45A2cos43Zmn= 2cos35=114.361mm 修正： = 947.16.0ar43An 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 29 - cos3nmZdm.38106947.52haa .3 dff 83925638.102cos4nmZm.4097.hdaa 3.1253124 ff 8409640. 取 02056AmZmn 23.710cos295cos213 修正： = 95..ar13Ancos1nmZdm.064952.haa 3.101 dff 564838.6 取 01634AmZmn .5691cos29416cos275 修正： = 2..2ar75Ancos5nmZdm.0819.4275n.57.6hdaa 08.12408125 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 30 - mhdff 708.152708.125 aa 47ff .6. 取 01012AmZmn .983041cos2567cos19 修正: = 0.1.ar9Ancos9nmZdm47.30.156712n 1.269.mhdaa 47.350247.309 ff 9.62aa 1.1.1mhd ff 8025.47302 最終確定變速箱各檔傳動(dòng)比 1fi = =2.598; 2fi= =1.146; 3fi= =0.540 Z6Z7Z12Z2Z5Z8 Z6Z7Z12Z2Z5Z8 Z6Z7Z12Z2Z5Z81ri = =2.598; 2ri= =1.146; 3ri= =0.540 Z6Z7Z12Z2Z5Z8 Z6Z7Z12Z2Z5Z8 Z6Z7Z12Z2Z5Z8 齒輪材料選用 20crMnTi，滲碳淬火后，表面硬度 58-62HRC，芯部硬度 300HB5，齒輪精度為 8-8-7，表面粗糙度 Ra 值不大于 2.5 微米。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 31 - 3.3軸的設(shè)計(jì) 初步計(jì)算軸的直徑 軸的直徑可以按扭距強(qiáng)度法進(jìn)行估算，即 d 35tT 軸的材料選用 40Cr，【iT】/MPa35-55， 0A為 112-97.1d 315tT= m875.3945601; mKNT61;取 1d=40mm;2 32t; Z.231 2d;=42.579mm;取 2=45mm;3d 35tT; = mKN50.7926; 3=42.878mm;取 3d=45mm;4 34t; = Z3.8573 ; 4d=45.041mm;取 4=45mm;5d 35tT; = mKN2.96410; 5=47.364mm;取 5d=50mm;6 36t; = Z.759125 ; 6d43.804mm;取 6=45mm; 以上確定的軸頸為軸的最小軸頸，根據(jù)軸上零件的受力，安裝，固定及加工要求再確定 軸的各段徑向尺寸。軸上零件用軸間定位的相鄰軸頸一般相差 5-10mm。當(dāng)滾動(dòng)軸承用軸向定 位是、時(shí)，其軸間直徑由滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)中查取。為了軸上零件裝拆方便或加工要求，相鄰軸 段直徑之差應(yīng)取 1-3mm。軸上裝滾動(dòng)軸承，傳動(dòng)件和密封件等處的軸段直徑應(yīng)取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 值。 軸上安裝個(gè)零件的各段長(zhǎng)度，根據(jù)相應(yīng)零件的輪廓寬度和其他結(jié)構(gòu)的需要來(lái)確定，不安 裝零件的各段軸長(zhǎng)度可以根據(jù)軸上零件相對(duì)位置來(lái)確定。用套筒固定軸上零件時(shí)，軸端面與 套筒端面或輪轂斷面之間應(yīng)留有 2-3mm 間隙，以防止加工誤差是零件在軸向固定不牢靠。軸 段在軸承孔內(nèi)的結(jié)構(gòu)與軸承的潤(rùn)滑方式有關(guān)，軸承采用油潤(rùn)滑，軸承的端面距箱體內(nèi)壁的距 離為 3-5mm。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 32 - 3.4換擋離合器的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)變速箱內(nèi)有五個(gè)離合器 3.4.1離合器的結(jié)構(gòu) 1.連接方式 齒輪和離合器的內(nèi)鼓相連，外雇宇宙，液壓缸布置在軸上，液壓缸的壓力油從軸上孔 道中來(lái)。 2.壓緊方式 液壓缸軸向固定不動(dòng)，通過(guò)活塞軸向移動(dòng)來(lái)壓緊。 3.分離彈簧形式 一個(gè)大的螺旋彈簧布置在中央，利用離合器內(nèi)鼓的徑向空間來(lái)布置此螺旋彈簧，這樣布 置增加離合器的軸向尺寸。 4.采用自動(dòng)到控球閥消除離心壓力。 3.4.1離合器片數(shù)的確定 由離合器摩擦轉(zhuǎn)矩 的計(jì)算公式：mModmzkPRM 式中 :儲(chǔ)備系數(shù) :傳遞轉(zhuǎn)矩 ：摩擦系數(shù)P ：壓緊力dR ：摩擦力作用等效半徑z ：摩擦副數(shù)量ok ：壓緊力損失系數(shù) 其值可以由下列公式計(jì)算： 12oZ (對(duì)于干式摩擦離合器一般可?。?0.3.1。對(duì)于濕式摩擦離合器一般可取0.8.6 ) 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 33 - 以 2124,dpDqRc 代入上式得 3216m oMcqzk 式中 q：許用比壓2D ：摩擦片外徑1 ：摩擦片內(nèi)徑 ：摩擦片面積利用系數(shù)（螺旋槽為 0.6-0.65 徑向油槽為 0.8-0.9） 經(jīng)計(jì)算得 離合器外徑 93mm，離合器內(nèi)徑 83mm; 依次求得 I 檔，II 檔，III 檔的離合器片數(shù)。 I 檔時(shí)，主動(dòng)片數(shù) 9，從動(dòng)片數(shù) 8。 II 檔時(shí)，主動(dòng)片數(shù) 11，從動(dòng)片數(shù) 10。 III 檔位時(shí)，主動(dòng)片數(shù) 9，從動(dòng)片數(shù) 8 注明：離合器的外徑與內(nèi)徑根據(jù)裝配大小進(jìn)行確定，各離合器片數(shù)為初選。 3.4.3換檔離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.傳動(dòng)部分 外鼓為整體結(jié)構(gòu)，外鼓和外片一般采取漸開式花鍵或矩形槽相連，本設(shè)計(jì)采用矩形花鍵 連接。 內(nèi)鼓和內(nèi)片也采用矩形花鍵，外鼓和軸花鍵連接。內(nèi)鼓和齒輪制成一體。為了讓冷卻油 更好的流過(guò)摩擦片，內(nèi)外孔上都開有幾排孔，每排孔都應(yīng)錯(cuò)開，使每對(duì)摩擦面都均勻流暢有 通過(guò)潤(rùn)滑油。 摩擦襯面采用銅基粉末冶金，燒結(jié)在鋼的底板上，且在摩擦襯面上開有溝槽，底板采用 65 錳鋼，摩擦片總厚為 2mm,光片材料也選取 65 錳鋼，百度為 3mm,片上花鍵采用 30 度壓力 角漸開紅，花鍵齒的配合應(yīng)有足夠的側(cè)隙，心避免摩擦片卡死，摩擦片兩段部壓板應(yīng)有足夠 的風(fēng)度，否則變形后將使摩擦片各處不能均勻壓緊，導(dǎo)致摩擦片打滑。 2壓緊分離部分 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 34 - 液壓缸由鋼或可鍛鑄鐵制成，活塞由中碳鋼制成，配合面表面粗糙度值不大于 0.8 微米， 液壓缸壁應(yīng)有一定厚度，否則會(huì)因剛度不足而變形，影響活塞移動(dòng)和引起漏油?；钊谝簤?缸中移動(dòng)應(yīng)有足夠的導(dǎo)向長(zhǎng)度（一般為 20mm）,活塞與液壓缸有兩個(gè)配合面，宜采用活塞內(nèi) 孔處配合為 2-3 級(jí)滑動(dòng)配合，其中心定位作用?；钊鈴教幣浜弦溯^松些，具有 0.25- 0.50mm 的間隙，心便裝配方便。 活塞的行程由離合器摩擦面的分離間隙來(lái)決定，摩擦現(xiàn)分離間隙過(guò)小，則相對(duì)空轉(zhuǎn)時(shí)摩 擦阻力矩過(guò)大，功率損失過(guò)大，但摩擦片分離間隙過(guò)大，則活塞行程大。離合器結(jié)合時(shí)，消 除片間間隙所需的時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)也使離合器的軸向尺寸加長(zhǎng)。 3潤(rùn)滑和密封 （1）：離合器的摩擦片應(yīng)得到可靠地冷卻潤(rùn)滑，冷卻油不足往往引起摩擦片燒結(jié)和摩擦 片翹曲變形，但冷卻油過(guò)多將使離合器空轉(zhuǎn)損失增加，功率損失過(guò)多，且使摩擦片摩擦系數(shù) 有所降低，一般每對(duì)摩擦面冷卻有最小流量為 4327810ms ,最好為43210ms ，不要大于 43201s。 （2）換檔離合器的故障往往是由于漏油引起的，故密封裝置很重要，換檔離合器有兩處 需要密封，進(jìn)入離合器軸處，需采用旋轉(zhuǎn)密封，油缸活塞處，需采用滑動(dòng)密封，油缸密封的 要求是，密封性好，移動(dòng)的摩擦阻力小，較常用的密封形式，一是合金鑄鐵活塞環(huán)，二是唇 口式密封環(huán)。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 35 - 第四章 變速箱主要零件的校核和軸承壽命計(jì)算 4.1齒輪強(qiáng)度和計(jì)算 變速箱齒輪主要破壞形式是疲勞接觸破壞和疲勞彎曲破壞，因此一般變速箱齒輪進(jìn)行疲 勞彎曲強(qiáng)度計(jì)算和疲勞接觸強(qiáng)度計(jì)算。 4.1.1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，可按照下式進(jìn)行： 310FIFMkrbmy 式中：M----計(jì)算扭矩（主動(dòng)齒輪所處的扭矩） （公斤*米） r------主動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（厘米） m------模數(shù)【對(duì)直齒輪為斷面模數(shù)（毫米） ，對(duì)斜齒輪為法面模數(shù)（毫米） 】 b-------齒輪齒寬（厘米） ，大小齒輪齒寬不同時(shí)取較小者y ------齒形系數(shù)（查表 3-3-3，對(duì)短齒，將表中查得的 y乘以 h/2.25m,式中 h 為全齒高） k ------螺旋角系數(shù)，對(duì)斜齒取 0.881I ------工作狀況系數(shù)，對(duì)于輪胎式液力機(jī)械取 1F ------許用彎曲應(yīng)力（當(dāng)齒輪材料為 20CrMnTi,20CrMnMo 時(shí)，許用彎曲應(yīng)力 =2500-3200 公斤/厘米 2） 對(duì)于輸入齒輪 2Z 5nm,b=40, 2Z=40, =17.04dr6.1058.024.7k 對(duì)于輪式推土機(jī)液力傳動(dòng)類型 Ik=1y 查設(shè)計(jì)手冊(cè)取為 0.475 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 36 - 代入以上數(shù)據(jù)，計(jì)算輸入齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度為： ayiH MPrbmKM012.475.40265.1839102 250F aKP3 4.1.2接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力，對(duì)剛齒輪，可按照下式進(jìn)行； 31IHHiMKAb 式中：K------系數(shù)（對(duì)直齒輪取 1070，對(duì)斜齒輪取 925，這是由于斜齒輪傾斜，接觸線 長(zhǎng)增加，重合度增大，因此承載能力有所提高） A------中心距（厘米） i-------傳動(dòng)比， 21Zi M-----小齒輪上的扭矩（公斤厘米） b------齒輪齒寬（厘米） ，大小齒輪齒寬不同時(shí)取較小者K ----角變位修正對(duì)接觸強(qiáng)度影響系數(shù)， sin4012KI -----工作狀況系數(shù)，對(duì)于輪胎式液力機(jī)械取 1H -----許用接觸應(yīng)力（當(dāng)齒輪材料為 20CrMnTi, 20CrMnMo 時(shí)，許用接觸應(yīng)力 =10000-14000 公斤/ 厘米 2） 71.0Z ,A=244mm,b=40mm 小齒輪上的扭矩： mNM7.928.07.32494.86 對(duì)于液力機(jī)械 1,aiK MPaH 1407.96808.175.92.4259 滿足使用要求。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 37 - 4.2 軸的強(qiáng)度校核 4.2.1輸入軸花鍵設(shè)計(jì)及校核 通過(guò)13表 11-29 和10，查得花鍵型號(hào)為：10 x102H7X112H10/f11X16H11/d10 此處引用（式 5-3）和（式 5-4）進(jìn)行校核。 選輸入軸材料為 40Cr，滲碳后表面淬火。這種材料的接觸極限應(yīng)力950HGMPa ，彎曲疲勞極限應(yīng)力 30FGMPa.初取花鍵長(zhǎng)度為 40mm。 1. 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)（式 5-3）帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，得： 310FIkrbmy 經(jīng)計(jì)算 FF4.192 所以滿足彎曲疲勞要求。 2. 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)（式 5-4）帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，得： 31IHiMKAb 經(jīng)計(jì)算 HH4.173 所以滿足要求。 為了更好的減少安裝難度，因此對(duì)花鍵的長(zhǎng)度適當(dāng)增大，最終取為 52mm。 4.2.2 中間軸的校核 1 根據(jù)裝載機(jī)裝配圖，作出中間軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（即力學(xué)模型） F r3Ft3F r2Ft2 BA 圖 4.1 中間軸力學(xué)模型 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 38 - 選取中間軸的材料為 40CrNi,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P355 表 15-1 查得： 彎曲疲 勞極限 1=430（MPa）,剪切疲勞極限 1=210（MPa ） ，許用彎曲應(yīng)力 1=75（MPa） 。 2 對(duì)軸進(jìn)行受力分析，并作出彎矩圖 根據(jù)以前的計(jì)算可知，當(dāng)閉鎖離合器結(jié)合時(shí)，中間軸受載最大，此時(shí)傳遞給中間軸的扭 矩為 1TM=197.9（Nm） 圓周力： 4.92 172dFt =4.28（KN） （8.1） 徑向力： 0tan8tanr =1.558（KN） （8.2） 根據(jù)以前的計(jì)算可知，摩擦片傳遞給中間軸的的扭矩為 3TM=-197.9（Nm） 圓周力： 627 9.13dTFt =0.912（KN） （8.3） 徑向力： 0tan.0tanr =0.332（KN） （8.4） 根據(jù)上述簡(jiǎn)圖及受力分析，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果 分別作出水平面上的彎矩 HM圖和垂直面上的彎矩 VM圖；然后按下式計(jì)算總彎矩并作出 M 圖。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 39 - 圖 4.2 中間軸的載荷分析圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 B 是軸上較為危險(xiǎn)的截面。現(xiàn)將計(jì)算出 的截面 B 處的 HM、 V和 M 的值列于下表： 表 4.1 截面 B所受載荷 水平面 H 垂直面 V 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 - 40 - 載荷 支反力 F KNFHH94.1,305.21 KNF