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工程機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 長(zhǎng)沙學(xué)院 第 1 頁(yè) 共 43 頁(yè)1.緒論 1.1裝載機(jī)概述 裝載機(jī)（Loader）是一種往車(chē)輛或其他設(shè)備裝載散狀物料的自行式裝卸機(jī)械。裝載 機(jī)也可進(jìn)行輕度的鏟掘工作，通過(guò)換裝相應(yīng)的工作裝置，還可進(jìn)行推土、起重、裝卸木 料及鋼管等作業(yè)。廣泛應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、水電、港口、礦山、農(nóng)田基本建設(shè)及 國(guó)防等工程中。它具有作業(yè)速度快、效率高、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，故其對(duì)加快工程建設(shè)速 度、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工程質(zhì)量、降低工程成本有著重要的作用。裝載機(jī)種類(lèi)很多， 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率可分為小型（功率小于 74 千瓦） 、中型（功率在 74147 千瓦間） 、大 型（功率在 147515 千瓦間）和特大型（功率大于 515 千瓦）裝載機(jī) 4 種。根據(jù)行走 系結(jié)構(gòu)可分為輪胎式和履帶式兩種。其中輪胎式裝載機(jī)按其車(chē)架結(jié)構(gòu)型式和轉(zhuǎn)向方式又 可分為鉸接車(chē)架折腰轉(zhuǎn)向、整體車(chē)架偏轉(zhuǎn)車(chē)輪和差速轉(zhuǎn)向裝載機(jī)3種。根據(jù)卸載方式可 分為前卸式（前端式）裝載機(jī)和回轉(zhuǎn)式裝載機(jī)兩種。根據(jù)作業(yè)過(guò)程的特點(diǎn)可分為間歇作 業(yè)式（如單斗裝載機(jī)）和連續(xù)動(dòng)作式（如螺旋式、圓盤(pán)式、轉(zhuǎn)筒式等）裝載機(jī)。裝載機(jī) 裝載物料時(shí)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在很大程度上取決于作業(yè)方式。常見(jiàn)的作業(yè)方式有 I 形作 業(yè)法、V形作業(yè)法和 L形作業(yè)法等 1 。 1.1.1 輪式裝載機(jī)的總體構(gòu)造 輪胎式裝載機(jī)是由動(dòng)力裝置、車(chē)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。輪胎式裝載機(jī)的動(dòng)力是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，大多采用液力變矩器 動(dòng)力、換擋變速箱的液力機(jī)械傳動(dòng)形式（小型轉(zhuǎn)載機(jī)有的采用液壓傳動(dòng)或機(jī)械傳動(dòng)） ， 液壓操縱、鉸接式車(chē)體轉(zhuǎn)向、雙橋驅(qū)動(dòng)、寬基低壓輪胎，工作裝置多采用反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu) 等。 1.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 裝載機(jī)的傳動(dòng)有機(jī)械傳動(dòng)與液力機(jī)械傳動(dòng)兩種方式。機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但傳動(dòng)系 統(tǒng)扭振和沖擊載荷較大，影響使用壽命。液力機(jī)械傳動(dòng)，能吸收沖擊載荷，提高使用壽 命，自動(dòng)適應(yīng)外界阻力的變化，改善裝載機(jī)的使用性能。因此，大中型輪胎式裝載機(jī)多 采用液力機(jī)械傳動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)采用雙渦輪變矩器、動(dòng)力換擋行星變速箱，經(jīng)過(guò)前后傳動(dòng) 軸傳到前后驅(qū)動(dòng)橋，再經(jīng)半軸和 輪邊減速器驅(qū)動(dòng)低壓輪胎。 1.1.2.1變矩器 （1）變矩器的外特性 第 2 頁(yè) 共 43 頁(yè)隨著渦輪轉(zhuǎn)速 N 2 的提高，渦輪力矩T 2 逐漸變小，反之，當(dāng) N 2 下降時(shí)，T 2 增大， 這就是變矩器的自動(dòng)適應(yīng)外阻力變化的無(wú)級(jí)變速功能； 當(dāng) N 2 0時(shí)，渦輪力矩 T 2 最大； 該變矩器效率只有一個(gè)最大值，此時(shí)變矩器損失最小，稱(chēng)為最佳工況，當(dāng) N 2 0時(shí)和N 2 N 2 T max 時(shí)，效率為0，即無(wú)功率輸出。 （2）液力變矩器的類(lèi)型 液力變矩器的類(lèi)型較多，由于結(jié)構(gòu)同輸出特性差異較大。 按工作輪在循環(huán)圓中的排列順序（泵能1，渦輪2，導(dǎo)輪3）可分為123型（正 轉(zhuǎn)正矩器）和132型（反轉(zhuǎn)正矩器）兩種。123型在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，渦輪旋轉(zhuǎn)方向與 泵輪相反。132型是變矩器由于導(dǎo)輪位于渦輪前，導(dǎo)輪改變了進(jìn)入渦輪的液流方向，因 而有可能改變渦能的旋轉(zhuǎn)方向，由于渦輪位于泵輪前，負(fù)荷引起渦輪轉(zhuǎn)速的改變直接影 響著泵輪的入口條件，所以132型可適性大。此外由于液流方向急劇改變，因此這種變 矩器的效率較低。故工程機(jī)械中除個(gè)別采用132型外，多采用123型變矩器。 按照插在其它工作輪翼柵間的渦輪翼柵列數(shù)，液力變矩器可分為單級(jí)、二級(jí)和 三級(jí)，有兩翼柵的渦輪稱(chēng)為二級(jí)，三列翼柵的渦輪稱(chēng)為三級(jí)。單級(jí)變矩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效 率高、工作可靠，但變矩系數(shù)K比多級(jí)變矩器小；多級(jí)變矩器雖然變矩系數(shù)較大，但結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、效率低，故裝載機(jī)多采用單級(jí)變矩器。 按液力變矩器在工作時(shí)可組成幾個(gè)工況可分為單相，二相，三相和四相等。 由、點(diǎn)綜合可將變矩器分為單級(jí)單相，單級(jí)兩相，單級(jí)三相，單級(jí)四相等 機(jī)型。 其中，單級(jí)指變矩器只有一個(gè)渦輪，單相指只有一個(gè)變矩器。單級(jí)單相變矩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 效率高，最高效率 m 0.8 但其高效率區(qū)較窄（0.75以上相當(dāng)于 i0.6至0.8） 使它的工作范圍受到限制 2 。輪式裝載機(jī)常用的是雙渦輪單級(jí)兩相變矩器。這種結(jié)構(gòu)形 式的變矩器在小傳動(dòng)比范圍內(nèi)具有較大的變矩器在小傳動(dòng)比范圍內(nèi)具有較大的變矩系 數(shù)和較高的效率。當(dāng)裝載機(jī)在輕載高速時(shí)，變矩器只用二級(jí)渦輪工作，而在重載低速時(shí)， 一、二級(jí)渦輪同時(shí)工作。這樣，變矩器本身在速度轉(zhuǎn)換時(shí)，相當(dāng)于有兩擋速度，并隨外 負(fù)荷自動(dòng)變化，因此，可以減少變速箱的擋數(shù)，簡(jiǎn)化變速箱結(jié)構(gòu)。與其配套的動(dòng)力換擋 行星變速箱又有兩個(gè)前進(jìn)擋，一個(gè)倒擋。 1.1.2.2 行星式動(dòng)力換擋變速箱 行星式動(dòng)力換擋變速箱由箱體、行星齒輪式變速機(jī)構(gòu)、液壓動(dòng)力換擋系統(tǒng)等組成。 第 3 頁(yè) 共 43 頁(yè)其有許多行星排，換擋動(dòng)作主要靠制動(dòng)器制動(dòng)各行星排的齒圈實(shí)現(xiàn)的，只要采用少數(shù)離 合器。同定軸式動(dòng)力換擋變速箱比較，行星式動(dòng)力換擋變速箱的優(yōu)點(diǎn)是： （1）由于同時(shí)有幾個(gè)齒輪傳遞動(dòng)力，可以采用小模數(shù)齒輪； （2）零件受力平衡，軸承、軸、殼體等受力較小，可以設(shè)計(jì)得尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊； （3）結(jié)構(gòu)剛度大，齒輪接觸良好，使用壽命長(zhǎng)； （4）由于換擋主要使用制動(dòng)器，使用固定油缸和固定密封，避免了大量的旋轉(zhuǎn)油 缸和旋轉(zhuǎn)密封，操縱系統(tǒng)的可靠性提高； （5）由于制動(dòng)器布置于變速箱的外周，尺寸大，容量大，而且控制方便； （6）許多常用的行星傳動(dòng)形式效率較高。 其主要缺點(diǎn)是： （1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件多； （2）行星架、內(nèi)齒圈制造工藝難度大，精度要求高； （3）由于行星傳動(dòng)需要滿(mǎn)足的條件較多，設(shè)計(jì)難度大 3 。 1.1.2.3 驅(qū)動(dòng)橋 為了充分利用輪胎式裝載機(jī)的附著重量，以提供較大的牽引力，都采用全橋驅(qū)動(dòng)。 前后驅(qū)動(dòng)橋之間一般都不裝橋間差速器，多在變速箱后裝設(shè)脫橋機(jī)構(gòu)，作業(yè)時(shí)采用全橋 驅(qū)動(dòng)，高速行駛時(shí)利用操縱桿將一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋脫開(kāi)，采用單橋驅(qū)動(dòng)。 由于裝載機(jī)作業(yè)速度低，所以驅(qū)動(dòng)橋的減速比都比汽車(chē)、拖拉機(jī)大的多。為此，在 輪胎式裝載機(jī)上都采用單級(jí)或雙級(jí)行星輪邊減速機(jī)構(gòu)，用較小的結(jié)構(gòu)尺寸得到較大的減 速比。行星輪邊減速機(jī)構(gòu)裝置在驅(qū)動(dòng)橋輪轂內(nèi)，便于拆裝保養(yǎng)。為了保證在鏟裝作業(yè)時(shí) 的穩(wěn)定性，裝載機(jī)因車(chē)速低一般不裝設(shè)彈性懸架，多采用將驅(qū)動(dòng)橋和車(chē)架由縱向銷(xiāo)軸鉸 接，使它能繞縱向銷(xiāo)軸相對(duì)車(chē)架上下擺動(dòng)一定角度，擺角由限位塊限制。擺動(dòng)橋一般布 置在輪胎式裝載機(jī)的后驅(qū)動(dòng)橋上 4 。 1.1.3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 大、 中型輪式裝載機(jī)多采用鉸接式轉(zhuǎn)向方式。 這是由于鉸接式轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向徑小， 機(jī)動(dòng)性好；能使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的布置簡(jiǎn)化，便于標(biāo)準(zhǔn)化和通用化；車(chē)架能擺動(dòng)，使車(chē)輪可適 應(yīng)不平地面，以保證充分利用裝載機(jī)的附著重量，提高裝載機(jī)在惡劣地面條件下的通過(guò) 性；能減小車(chē)架的扭轉(zhuǎn)載荷，提高結(jié)構(gòu)的可靠性，車(chē)輪相對(duì)機(jī)體沒(méi)用相對(duì)運(yùn)動(dòng)，便于采 用大直徑寬基低壓輪胎，以便于提高裝載機(jī)在松軟地面的通過(guò)能力。其主要缺點(diǎn)是裝載 機(jī)的穩(wěn)定性較差。 第 4 頁(yè) 共 43 頁(yè)1.1.4 制動(dòng)系統(tǒng) 一個(gè)完善的制動(dòng)系應(yīng)包括行車(chē)制動(dòng)裝置、停車(chē)制動(dòng)裝置和緊急制動(dòng)裝置三部分。 行車(chē)制動(dòng)裝置廣泛采用鉗接式制動(dòng)器（近年來(lái)多片濕式制動(dòng)器發(fā)展較快，該制動(dòng)器 完全置于殼內(nèi)油中， 防泥沙及自動(dòng)調(diào)整性能很好） 及氣推油的氣液綜合式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 并采用雙管路系統(tǒng)，前后輪的制動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立一般用腳踏板操縱。制動(dòng)器安裝在車(chē)輪的輪 轂內(nèi)。 停車(chē)制動(dòng)裝置多采用帶式或蹄式制動(dòng)器，一般裝在變速器或分動(dòng)器的前輸出軸上， 直接制動(dòng)傳動(dòng)軸。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是機(jī)械式的，用手操縱。 緊急制動(dòng)裝置是用做緊急制動(dòng)或當(dāng)行車(chē)制動(dòng)裝置發(fā)生故障時(shí)使用的。常裝在變速器 外的另一輸出軸上，有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般亦為鉗盤(pán)式。而在中、小型裝載機(jī)上常與 停車(chē)制動(dòng)器合二為一。 1.1.5 工作裝置 工作裝置應(yīng)根據(jù)裝載機(jī)的用途、作業(yè)方式及作業(yè)條件等進(jìn)行選擇。并應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，便于布置。 反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置具有掘起力大，運(yùn)輸狀態(tài)鏟斗后傾角大，不易撒落物料，鏟 斗能自動(dòng)放平等優(yōu)點(diǎn)，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)在輪式裝載機(jī)上采用得較多。正轉(zhuǎn) 連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置較困難，在裝載機(jī)上較少使用 5 。 1.2 國(guó)內(nèi)外輪式裝載機(jī)的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展概況 我國(guó)裝載機(jī)行業(yè)起步于 50 年代末。1958 年，上海港口機(jī)械廠首先測(cè)繪并試制了 67KW（90hp） 、斗容量為1m 3 的裝載機(jī)。這是我國(guó)自己制造的第一臺(tái)裝載機(jī)。該機(jī)采用 單橋驅(qū)動(dòng)、滑動(dòng)齒輪變速。1964年，天津工程機(jī)械研究所和廈門(mén)工程機(jī)械廠測(cè)繪并試制 了功率為 100.57KW（135hp）斗容量為 1.7m 3 的 Z435 型裝載機(jī)。1962 年國(guó)外出現(xiàn)鉸 接式裝載機(jī)后,天津工程機(jī)械化研究所與天津交通局于 1965 年聯(lián)合設(shè)計(jì)了 Z425 型鉸接 式裝載機(jī)。柳州工程機(jī)械廠和天津工程機(jī)械研究所合作，在參考國(guó)外樣機(jī)的基礎(chǔ)上，于 1970 年設(shè)計(jì)試制了功率為 163.9KW(220hp)、斗容量為 3m 3 的 ZL50 型裝載機(jī)。該機(jī)采 用雙渦輪變矩器、動(dòng)力換擋行星變速箱的液力機(jī)械傳動(dòng)方式，Z形連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置 及鉸接轉(zhuǎn)抽，并自行設(shè)計(jì)了“三合一”的機(jī)構(gòu)，以解決液力機(jī)械化傳動(dòng)式裝載機(jī)的拖啟 動(dòng)、熄火轉(zhuǎn)向及排氣制動(dòng)問(wèn)題。ZL50 型裝載機(jī)經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐考核，證明性能良好、 結(jié)構(gòu)先進(jìn)，為后來(lái)我國(guó) ZL 系列裝載機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在 ZL50 的基礎(chǔ)上，后又設(shè) 第 5 頁(yè) 共 43 頁(yè)計(jì)發(fā)展了 ZL100、ZL40、ZL30、ZL20裝載機(jī)系列產(chǎn)品，并在這個(gè)系列的基礎(chǔ)上發(fā)展了 DZL50和 DZL40型供地下礦坑和隧道施工用的地下裝載機(jī)變型產(chǎn)品 6 。通過(guò)近 40 年的 發(fā)展，我國(guó)裝載機(jī)從無(wú)到有，產(chǎn)品種類(lèi)及產(chǎn)量均有較大幅度的提高，已經(jīng)形成獨(dú)立的系 列產(chǎn)品和行業(yè)門(mén)類(lèi)。生產(chǎn)企業(yè)由1980年的20家增至現(xiàn)在的100余家，初步形成了規(guī)格 為0.8-10t 約19個(gè)型號(hào)的系列產(chǎn)品，并已成為工程機(jī)械主力機(jī)種。主要生產(chǎn)廠家為：廈 工、柳工、龍工、徐工、常林、臨工、山工、成工、宜工、鄭工、武林、朝工、山河智 能等，這些廠家有長(zhǎng)時(shí)間的裝載機(jī)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、較強(qiáng)的實(shí)力、較高的市場(chǎng)占有率和較好的 售后服務(wù)，在用戶(hù)心目中一直樹(shù)立著良好的形象，并保持其已有的地位和優(yōu)勢(shì)。其“八 五”、“九五”技改的較大投入已逐漸發(fā)揮效力和作用，使企業(yè)煥發(fā)出生機(jī)和活力。 “十 五”期間，輪式裝載機(jī)行業(yè)出現(xiàn)了井噴式的發(fā)展，2001-2004 年裝載機(jī)銷(xiāo)量增長(zhǎng)率平均 為 46.98%，大大超過(guò)前 25年的均值 17.86%；2006年中國(guó)裝載機(jī) 26家主要企業(yè)共銷(xiāo)售 119895 臺(tái)，同比增長(zhǎng) 13.3%(不含小裝)，占據(jù)世界裝載機(jī)的大半壁江山。中國(guó)市場(chǎng)大幅 增長(zhǎng)，已發(fā)展為世界上最大的市場(chǎng) 7 。國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)廠家所在地更加認(rèn)識(shí)到裝載機(jī)這一產(chǎn) 品的巨大市場(chǎng)和效益，紛紛將其列為支柱產(chǎn)業(yè)加以扶持并在政策上給予優(yōu)惠，像福建龍 巖、山東蒙嶺等一批新成員的加盟，發(fā)展勢(shì)頭迅猛，競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。國(guó)際一流公司小松、 利渤海爾、沃爾沃、卡特彼勒等在國(guó)內(nèi)成立合資或獨(dú)資公司后，更加劇了國(guó)內(nèi)裝載機(jī)市 場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。 近幾年，ZL10(1t)型以下的裝載機(jī)迅速發(fā)展起來(lái)，主要有 ZL04(0.4t)、ZL05(0.5t)、 ZL06(0.6t)、ZL07(0.7t)、ZL08(0.8t)等，其裝載容量也非常小，一般為 0.3 m 3 1.0 m 3 ， 故稱(chēng)之為小型裝載機(jī)。由于這類(lèi)裝載機(jī)發(fā)展時(shí)間非常短，人們對(duì)其還比較陌生，但市場(chǎng) 卻已經(jīng)非常紅火。2002-2006 年，不到 5 年時(shí)間就發(fā)展到了 6 萬(wàn)8 萬(wàn)臺(tái)。目前我國(guó)小 型裝載機(jī)制造企業(yè)已發(fā)展到約 1000 家，已經(jīng)形成頗具規(guī)模的小型裝載機(jī)行業(yè)。這些制 造企業(yè)主要集中在山東，特別是青州和萊州。2005年青州小裝的制造企業(yè)約有 100家， 產(chǎn)銷(xiāo)量在 1 萬(wàn)臺(tái)以上，其中最大的是青州凱豐，2005 年小裝產(chǎn)銷(xiāo) 2000 多臺(tái)。其次是青 州威力、信邦、亞?wèn)|等，2005 年小裝產(chǎn)銷(xiāo)量均超過(guò) 1000 臺(tái)。萊州比青州的規(guī)模更大， 目前萊州有小裝制造企業(yè)約 150 家以上，2005 年產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá) 1.8 萬(wàn)2 萬(wàn)臺(tái)，過(guò)千臺(tái)的企 業(yè)已有近 10家，其中“萊工” 、 “魯工”2005年小裝的產(chǎn)銷(xiāo)量均超 5000臺(tái)。除青州、萊 州外，還有泰安、聊城、濰坊、臨沂、德州、青島等，幾乎遍布山東全省各地。山東臨 沭的“山東常林” ，2005 年小裝產(chǎn)銷(xiāo)量約為 3000 臺(tái)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 2005 年山東全省小 裝的產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到 4 萬(wàn)5 萬(wàn)臺(tái)。第二個(gè)小裝制造大省是河南，主要分布在洛陽(yáng)、鞏義、 第 6 頁(yè) 共 43 頁(yè)鄭州等地，制造企業(yè)也有幾十家，河南小裝產(chǎn)銷(xiāo)量最大的洛陽(yáng)一拖， 2005年一拖的小裝 產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá) 3000 多臺(tái)。其它小裝產(chǎn)銷(xiāo)量比較集中的還有安徽、江蘇、福建、河北等省。 據(jù)小裝行業(yè)人士的估計(jì)，2007 年我國(guó)小裝行業(yè)的形勢(shì)還要好，預(yù)計(jì) 2007 年我國(guó)小裝的 產(chǎn)銷(xiāo)量可達(dá) 12萬(wàn)臺(tái)以上 8 。 我國(guó)小型裝載機(jī)制造業(yè)當(dāng)前正處于發(fā)展時(shí)期， 有一定的盈利空間， 小裝技術(shù)水平低、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零配件充足齊全，進(jìn)入門(mén)檻低。因此目前仍有大批企業(yè)進(jìn)入小裝行業(yè)，在這 種情況下，盡管市場(chǎng)“突飛猛進(jìn)” ，但產(chǎn)能增長(zhǎng)更快，因此今后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)必然殘酷而 激烈，低水平的價(jià)格戰(zhàn)也在所難免。另外，我國(guó)小型裝載機(jī)還有很多需要改進(jìn)的地方， 如：傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)水平太低，司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，能耗高、作業(yè)效率低，與國(guó)家提倡的節(jié) 能降耗、安全環(huán)保等不一致；在傳動(dòng)方面應(yīng)該向雙變(變矩器變速箱)或全液壓方向發(fā) 展；當(dāng)前廣泛采用的單缸柴油機(jī)功率偏小，噪聲、振動(dòng)、能耗都偏大；從發(fā)展的角度看， 在成本增加不大的情況下，應(yīng)盡量采用雙缸或 4缸柴油機(jī)；同時(shí)在液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方面最 好采用優(yōu)先全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，變速操縱應(yīng)由機(jī)械換擋變?yōu)橐簤簞?dòng)力換擋等。我想這些都 是今后小裝技術(shù)發(fā)展的方向。目前已經(jīng)有一些常規(guī)裝載機(jī)大廠開(kāi)始生產(chǎn)小裝，如廈工集 團(tuán)所屬的“廈工新宇”、徐工集團(tuán)所屬的”徐特“、柳工所屬的“江蘇柳工”等 9 。我 認(rèn)為大廠進(jìn)入小裝行業(yè)并不會(huì)對(duì)他們產(chǎn)生威脅，但會(huì)有助于行業(yè)的發(fā)展。 我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)高漲，城市化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加速，勞動(dòng)力的需求越 來(lái)越緊缺，勞動(dòng)力成本也越來(lái)越高，裝載機(jī)作為一種既機(jī)動(dòng)靈活，又價(jià)廉物美的機(jī)器設(shè) 備，將取代高成本、低效率的手工勞動(dòng)，特別是西部大開(kāi)發(fā)，這類(lèi)產(chǎn)品將有廣闊的潛在 市場(chǎng)。所以，小型裝載機(jī)將具有良好的開(kāi)發(fā)前景 。 1.2.1.1 國(guó)產(chǎn)輪式裝載機(jī)現(xiàn)狀分析 （1）3t 以下裝載機(jī) 3t以下產(chǎn)品主要有ZL04、ZL05、ZL06、ZL07、ZL08、ZL10、ZL15、ZL16等，主 要零部件均采用一般性能及質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋、變速箱、液壓件。技術(shù)較先進(jìn)的靜液 壓傳動(dòng)產(chǎn)品，液壓件國(guó)內(nèi)不易配套，一定程度上制約了該類(lèi)產(chǎn)品的發(fā)展。 （2）ZL30裝載機(jī) ZL30裝載機(jī)主要生產(chǎn)廠家有成工、常林、徐工、宜工、山工等。該產(chǎn)品零部件配 置較零亂，生產(chǎn)廠家具有自制的橋箱，風(fēng)格各具特色，質(zhì)量及性能上相對(duì)穩(wěn)定，技術(shù)先 進(jìn)性一般。徐工開(kāi)發(fā)的ZL30F裝載機(jī)，采用電換擋變速箱，使3t級(jí)裝載機(jī)技術(shù)上有新的 突破。 第 7 頁(yè) 共 43 頁(yè)（3）ZL40ZL50裝載機(jī) ZL40ZL50裝載機(jī)，主要裝載機(jī)生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品幾十年來(lái)沿續(xù) 至今，全國(guó)幾乎使用同一套圖紙，有些技術(shù)力量薄弱的廠家，仍把其當(dāng)作主導(dǎo)產(chǎn)品推向 市場(chǎng)。第二、三代產(chǎn)品主要是對(duì)工作裝置進(jìn)行優(yōu)化，改變外觀造型。如柳工 ZL40B ZL50C、徐工 ZL40EZL50E。第四代產(chǎn)品是在第三代的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化整機(jī)的性 能及配置，電控箱、濕式制動(dòng)器等新技術(shù)得到應(yīng)用，并形成了各企業(yè)的專(zhuān)有技術(shù)及專(zhuān)利 技術(shù)，使產(chǎn)品以嶄新的面目推向市場(chǎng)。 （4）ZL60及6 t 以上裝載機(jī) 6 t 以及6t 以上的裝載機(jī)，這是國(guó)內(nèi)潛在市場(chǎng)最大的產(chǎn)品，1998年以前大多數(shù)生產(chǎn) 廠家均開(kāi)發(fā)了 ZL60裝載機(jī)， 但由于受傳動(dòng)件的制約， ZL60裝載機(jī)沒(méi)能成功地推向市場(chǎng)。 之后，各廠家陸續(xù)推出了新的一代 ZL60裝載機(jī)，多數(shù)廠家選擇柳州 ZF合資生產(chǎn)的箱 或橋，液壓元件也有新配置，發(fā)動(dòng)機(jī)選用斯太爾或上柴6121(Cat3306)，整機(jī)可靠性上 得到很大提高，給國(guó)內(nèi)大噸位裝載機(jī)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇 10 。 1.2.1.2 國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)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(mǎn)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(kāi)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。 （1）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； （2）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； （3）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； （4）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； （5）提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPS和ROPS功能，駕駛室內(nèi)環(huán)境將向 汽車(chē)方向靠攏，方向盤(pán)、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； （6）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(chē)的噪聲和排放標(biāo)準(zhǔn)，工程 第 8 頁(yè) 共 43 頁(yè)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(xiāo)售； （7）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； （8）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)，提供給司機(jī)排除問(wèn)題的方法 11 。 1.2.2 國(guó)外輪式裝載機(jī)的發(fā)展概況 國(guó)外輪式裝載機(jī)最早出現(xiàn)在第二次工業(yè)革命時(shí)期，其發(fā)展到今天，無(wú)論是技術(shù)、設(shè) 計(jì)、制造還是銷(xiāo)售、服務(wù)等都已經(jīng)非常成熟。國(guó)外輪式裝載機(jī)著名的生產(chǎn)廠家有卡特彼 勒、山貓、凱斯、約翰迪爾、利勃海爾、特雷克斯、沃爾沃、小松、JCB 、現(xiàn)代、日 立等。 2000年在中國(guó)市場(chǎng)真正搞活以前，輪式裝載機(jī)全球需求量約為74500臺(tái)。其中，中 國(guó)(32%)是最大的地區(qū)市場(chǎng)，其后依次是歐洲(30%)、北美洲(20%)和日本(12%)。到 2005 年，市場(chǎng)環(huán)境急劇變化: 全球需求量幾乎增長(zhǎng)一倍，達(dá)14.2萬(wàn)臺(tái)，中國(guó)市場(chǎng)大幅增長(zhǎng) 為世界上最大的市場(chǎng)。歐洲和北美洲彼此的市場(chǎng)規(guī)模非常相近，但其市場(chǎng)構(gòu)成卻存在根 本差別: 在歐洲低于59.7kW(80hp)的小型機(jī)械更受偏愛(ài)(但僅限于某些國(guó)家， 尤其是德 國(guó))。這類(lèi)產(chǎn)品占該地區(qū)需求量的40%，與之相比在北美洲只占12%。英國(guó)工程機(jī)械咨詢(xún) 有限公司估計(jì)約有20家國(guó)際(即非中國(guó)的)輪式裝載機(jī)制造商年產(chǎn)量超過(guò)500臺(tái)，合計(jì) 年產(chǎn)約為6萬(wàn)臺(tái)。2005年卡特彼勒、小松、沃爾沃、CNH 和迪爾的總產(chǎn)量占該年總產(chǎn) 量的75%，而10年前5大制造商只占54%，目前這5大制造商在國(guó)際市場(chǎng)中所占份額的 總和仍在增加 12 。因此，國(guó)際市場(chǎng)掌握在少數(shù)制造商的手里。 國(guó)外輪式裝載機(jī)一方面往大型化發(fā)展，如：卡特彼勒公司 90 年代初推出 Cat966F 輪式裝載機(jī)，時(shí)隔1年又推出 Cat980F輪式裝載機(jī)，它增加了斗容和功率，改善了性能、 提高了可靠性。不久又推出更大的 Cat994 輪式裝載機(jī)，根據(jù)物料體積質(zhì)量不同而選配 18-30m 3 的鏟斗、機(jī)重170t；德雷塞（Dresser）公司90年代初推出4000型輪式裝載機(jī)， 斗容10-30m、機(jī)重 151.8t。目前，全世界約有 400 臺(tái)（功率大于 750kw）大型輪式裝 載機(jī)應(yīng)用在露天礦山和建筑工程，與大型自卸汽車(chē)配套使用。另一方面，小型輪式裝載 機(jī)以機(jī)動(dòng)靈活、效率高、多功能和價(jià)格低廉贏得市場(chǎng)，發(fā)展甚快。如：日本古河公司生 產(chǎn)的 FL30-1型輪式裝載機(jī)斗容0.34m、 機(jī)重2.3t； 小松公司的 WA30-l型斗容0.34m、 柴油機(jī)功率20kw；豐田織機(jī)公司的斗容0.17m、機(jī)重 1t 等。這些微型裝載機(jī)適用于建 筑工地和地下礦山挖溝、平地、堆料等。國(guó)外小型裝載機(jī)及小型多功能裝載機(jī)，包括挖 第 9 頁(yè) 共 43 頁(yè)掘裝載機(jī)在內(nèi)，市場(chǎng)份額已相當(dāng)大，美國(guó)的山貓牌小型多功能裝載機(jī)車(chē)銷(xiāo)量在5萬(wàn)臺(tái)左 右，還有美國(guó)的凱斯、約翰迪爾、卡特彼勒、英國(guó)的JCB等公司的挖掘裝載機(jī)及小型 多功能裝載機(jī)年銷(xiāo)量都在萬(wàn)臺(tái)以上。 1.2.3 輪式裝載機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì) 工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)有：廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)與信息技術(shù)，完善計(jì)算機(jī)輔助駕 駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)；采用單一吸聲材料、噪聲抑制方法等消除或降 低機(jī)器噪音；通過(guò)不斷改進(jìn)電噴裝置，進(jìn)一步降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放量；研制無(wú)污 染、經(jīng)濟(jì)型、環(huán)保型的動(dòng)力裝置；提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性與靈敏 性，提高整機(jī)的機(jī)電信一體化水平；在控制系統(tǒng)方面，將廣泛采用電子監(jiān)控和自動(dòng) 報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)換擋變速裝置；用于物料精確挖（鏟） 、裝、載、運(yùn)作業(yè)的工程機(jī)械將 安裝GPS定位與重量自動(dòng)稱(chēng)量裝置；開(kāi)發(fā)特種用途的“機(jī)器人式”工程機(jī)械等。輪式裝 載機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)具體如下： （1）系列化、特大型化 系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢(shì)，系列化是輪式裝載機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)。國(guó)外著 名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同 時(shí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。所謂特大型，是指其裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率超過(guò) 1000HP，主要用于大型露天礦山或大型水電工程工地。產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，研制與 生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，投資大市場(chǎng)容量有限，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要集中少數(shù)幾家公司。目前僅有馬拉 松勒?qǐng)D爾勒、卡特彼勒和小松德雷塞這三家公司能夠生產(chǎn)特大型裝載機(jī)。 （2）多用途、微型化 為了全方位地滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求，國(guó)外裝載機(jī)在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展 的同時(shí)，已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。推動(dòng)這一發(fā)展的因素首先源于液壓技術(shù)的發(fā) 展通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，使得工作裝置能夠完成多種作業(yè)功能；其次，快速可 更換聯(lián)接裝置的誕生安裝在工作裝置上的液壓快速可更換聯(lián)接器，能在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)完成 各種附屬作業(yè)裝置的快速裝卸及液壓軟管的自動(dòng)聯(lián)接，使得更換附屬作業(yè)裝置的工作在 司機(jī)室通過(guò)操縱手柄即可快速完成。一方面，工作機(jī)械通用性的提高，可使用戶(hù)在不增 加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能 地用機(jī)器作業(yè)替代人力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場(chǎng)所以及在貨棧、碼頭、 倉(cāng)庫(kù)、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型輪式裝載 機(jī)有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場(chǎng)，各生產(chǎn)廠商都相繼推出了多 第 10 頁(yè) 共 43 頁(yè)用途、小型和微型輪式裝載機(jī)。如卡特彼勒公司生產(chǎn)的 IT 系列綜合多用機(jī)、克拉克公 司生產(chǎn)的“山貓”等。 （3）電子化與信息化互動(dòng) 以微電子、Internet 為重要標(biāo)志的信息時(shí)代，不斷研制出集液壓、微電子及信息技 術(shù)于一體的智能系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械的產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的性 能及高科技含量。Letourneau集成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)便是一例。通過(guò)顯示在機(jī)載計(jì)算機(jī)屏幕 的出錯(cuò)信息，提示司機(jī)出錯(cuò)原因，并采用三級(jí)報(bào)警燈光信號(hào)（藍(lán)、淡黃、紅）表示發(fā)動(dòng) 機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣和電子系統(tǒng)的各種狀態(tài)。目前，該系統(tǒng)已安裝在 L1350型礦用裝載 機(jī)上。 （4）不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如裝載機(jī)的工作裝置已不再采用單一的“Z 型”連桿機(jī)構(gòu)，繼出現(xiàn)了八桿平行結(jié)構(gòu) 和TP連桿機(jī)構(gòu)之后，卡特彼勒公司于1996年首次在礦用大型裝載機(jī)上采用了單動(dòng)臂鑄 鋼結(jié)構(gòu)的特殊工作裝置，即所謂的“Ve r s a L i n k 機(jī)構(gòu)”。這種機(jī)構(gòu)替代綜合多用機(jī)上的 八桿平行舉升機(jī)構(gòu)和傳統(tǒng)的“Z 型” 連桿機(jī)構(gòu)，可承受極大的扭矩載荷和具有卓越的 可靠性（耐用性） ，駕駛室前端視野開(kāi)闊。OK 公司研制的創(chuàng)新 LEAR 連桿機(jī)構(gòu)，專(zhuān) 為小型裝載機(jī)而設(shè)計(jì)。Schaeff 公司于 2000 年 3 月在 Intermat 展覽會(huì)上展出的高卸位式 SKL873 型輪式裝載機(jī)的可折疊式創(chuàng)新連桿機(jī)構(gòu)工作裝置，進(jìn)一步增加了輪式裝載機(jī)的 工作裝置的種類(lèi)。 （5）安全、舒適、可靠 駕駛室將逐步實(shí)施 R O PS 和 FO PS 設(shè)計(jì)方法，配裝冷暖空調(diào)。全密封及降噪處理 的“安全環(huán)保型”駕駛室，采用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的司機(jī)座椅可全方位調(diào)節(jié)，以及功能集 成的操縱手柄、 全自動(dòng)換擋裝置及電子監(jiān)控與故障自診斷系統(tǒng)， 以改善司機(jī)的工作環(huán)境， 提高作業(yè)效率。大型裝載機(jī)安裝有閉路監(jiān)視系統(tǒng)以及超聲波后障礙探測(cè)系統(tǒng)，為司機(jī)安 全作業(yè)提供音頻和視頻信號(hào)。微機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了機(jī)器的 維修程序，縮短了維修時(shí)間。如卡特彼勒公司的 F 系列裝載機(jī)日常維修時(shí)間只需 3.45 min。目前，大型裝載機(jī)的使用壽命達(dá)2.05萬(wàn)小時(shí)，最高可達(dá)2.5萬(wàn)小時(shí)。 （6）節(jié)能與環(huán)保 為提高產(chǎn)品的節(jié)能效果和滿(mǎn)足日益苛刻的環(huán)保要求，國(guó)外裝載機(jī)公司主要從降低發(fā) 動(dòng)機(jī)排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面入手。目前，卡特彼勒公司生產(chǎn)功率 為 1510150kM 的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。其中 6 缸、7.2 升、自重 588kg、功率為 131205KW 第 11 頁(yè) 共 43 頁(yè)的 3126B 型環(huán)保指標(biāo)最好，滿(mǎn)足 EPATier 和 EUStage 排放標(biāo)準(zhǔn)?？ㄌ乇死?3516B 型發(fā)動(dòng)機(jī)裝有電子噴射裝置及 ADEM 模塊，可提高 22的噴射壓力，便于燃油完全、 高效燃燒，燃燒效率可提高 5，NoX 下降 40，扭矩增加 35。個(gè)別廠家生產(chǎn)的裝 載機(jī)產(chǎn)品，機(jī)外品噪聲已降至 72dB（A） 13 。 1.3 輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋概述 驅(qū)動(dòng)橋是組成裝載機(jī)的重要部件之一，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響到裝載機(jī)的動(dòng)力 性和燃料經(jīng)濟(jì)性等。輪式裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋分為前橋和后橋，前橋剛性固定，后橋采用中 心擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，使后橋擺動(dòng)中心與動(dòng)力輸入中心重合，減少了附加力引起的轉(zhuǎn)矩對(duì)傳動(dòng)系 統(tǒng)的沖擊，延長(zhǎng)了驅(qū)動(dòng)橋的使用壽命，提高了駕駛員的舒適性，同時(shí)也降低了整機(jī)重心， 增加了整機(jī)的穩(wěn)定性。前橋的主動(dòng)螺旋錐齒輪為左旋，后橋則為右旋。驅(qū)動(dòng)橋由殼體、 主傳動(dòng)器、半軸、輪邊減速器及輪胎、輪輞等組成。殼體安裝在車(chē)架上，承受車(chē)架傳來(lái) 的載荷并將其傳遞到車(chē)輪上，同時(shí)又是主傳動(dòng)器、半軸、輪邊減速器的安裝殼體。 驅(qū)動(dòng)橋的基本功能有三個(gè)方面，一是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生牽引 力，并將動(dòng)力合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪；二是通過(guò)差速器使機(jī)械在彎道行駛時(shí)左右驅(qū) 動(dòng)輪有合理的轉(zhuǎn)速差，使車(chē)輪既不產(chǎn)生滑移也不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)，而是在地上保持純滾動(dòng)；三 是承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直立、 縱向力和橫向力， 并通過(guò)懸架將牽引力、 制動(dòng)力傳給車(chē)架 14 。 1.3.1 驅(qū)動(dòng)橋的分類(lèi) 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為兩大類(lèi)，即非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式 驅(qū)動(dòng)橋。 1.3.1.1 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋也稱(chēng)為整體式驅(qū)動(dòng)橋，其半軸套管與主減速器殼均與軸殼剛性地相 連一個(gè)整體梁，因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪相關(guān)地?cái)[動(dòng)，通過(guò)彈性元件與車(chē)架相連。它由 驅(qū)動(dòng)橋殼1，主減速器（圖中包括6、7） ，差速器（圖中包括2、3、4）和半軸5組成。 第 12 頁(yè) 共 43 頁(yè)1-后橋殼； 2-差速器殼； 3-差速器行星齒輪； 4-差速器半軸齒輪； 5-半軸； 6-主減速器從動(dòng)齒輪齒圈； 7-主減速器主動(dòng)小齒輪 圖 1.1 整體式驅(qū)動(dòng)橋 1.3.1.2 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 驅(qū)動(dòng)橋采用獨(dú)立懸架，即主減速器殼固定在車(chē)架上，兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪能在橫向 平面相對(duì)于車(chē)體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的則稱(chēng)為斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。 為了與獨(dú)立懸架相配合，將主減速器殼固定在車(chē)架（或車(chē)身）上，驅(qū)動(dòng)橋殼分段并 通過(guò)鉸鏈連接，或除主減速器殼外不再有驅(qū)動(dòng)橋殼的其它部分。為了適應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪獨(dú)立上 下跳動(dòng)的需要，差速器與車(chē)輪之間的半軸各段之間用萬(wàn)向節(jié)連接。 1-主減速器；2-半軸；3-彈性元件；4-減振器；5-車(chē)輪；6-擺臂；7-擺臂軸 第 13 頁(yè) 共 43 頁(yè)圖 1.2 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 1.3.2 驅(qū)動(dòng)橋的組成 驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。 1.3.2.1 主減速器 主減速器一般用來(lái)改變傳動(dòng)方向，降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，保證機(jī)械有足夠的驅(qū)動(dòng)力 和適當(dāng)?shù)乃俣?。主減速器類(lèi)型較多，有單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙 級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。 （1）單級(jí)主減速器 由一對(duì)減速齒輪實(shí)現(xiàn)減速的裝置，稱(chēng)為單級(jí)減速器。由于單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用在主減速比 i07.6 的各種中、 小型裝載機(jī)上。單級(jí)主減速器都是采用一對(duì)螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪，也有采用蝸輪傳 動(dòng)的。 （2）雙級(jí)主減速器 對(duì)一些載重較大的裝載機(jī)，要求較大的減速比，用單級(jí)主減速器傳動(dòng)，則從動(dòng)齒輪 的直徑就必須增大，會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙，所以采用兩次減速。通常稱(chēng)為雙級(jí)減速 器。雙級(jí)減速器有兩組減速齒輪，實(shí)現(xiàn)兩次減速增扭。為提高錐形齒輪副的嚙合平穩(wěn)性 和強(qiáng)度，第一級(jí)減速齒輪副是螺旋錐齒輪。二級(jí)齒輪副是斜齒因拄齒輪。主動(dòng)圓錐齒輪 旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)圓銀齒輪旋轉(zhuǎn)，從而完成一級(jí)減速。第二級(jí)減速的主動(dòng)圓柱齒輪與從動(dòng) 圓錐齒輪同軸而一起旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)從動(dòng)圓柱齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行第二級(jí)減速。因從動(dòng)圓柱齒 輪安裝于差速器外殼上，所以，當(dāng)從動(dòng)圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)差速器和半軸即驅(qū)動(dòng)車(chē)輪 轉(zhuǎn)動(dòng)。 1.3.2.2 差速器 差速器用以連接左右半軸，可使兩側(cè)車(chē)輪以不同角速度旋轉(zhuǎn)同時(shí)傳遞扭矩。保證車(chē) 輪的正常滾動(dòng)。有的多橋驅(qū)動(dòng)的裝載機(jī)，在分動(dòng)器內(nèi)或在貫通式傳動(dòng)的軸間也裝有差速 器，稱(chēng)為橋間差速器。其作用是在裝載機(jī)轉(zhuǎn)彎或在不平坦的路面上行駛時(shí)，使前后驅(qū)動(dòng) 車(chē)輪之間產(chǎn)生差速作用。 第 14 頁(yè) 共 43 頁(yè)1-軸承；2-左外殼；3-墊片；4-半軸齒輪；5-墊圈； 6-行星齒輪； 7-從動(dòng)齒輪；8-右外殼；9-十字軸；10-螺栓 圖 1.3 差速器 目前各類(lèi)裝載機(jī)大多都采用了行星齒輪式差速器，普通錐齒輪差速器由兩個(gè)或 四個(gè)圓錐行星齒輪、行星齒輪軸、兩個(gè)圓錐半軸齒輪和左右差速器殼等組成。 1.3.2.3 半軸 半軸是將差速器傳來(lái)的扭矩再傳給車(chē)輪，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)整機(jī)行駛的實(shí)心軸。 由于輪轂的安裝結(jié)構(gòu)不同，而半軸的受力情況也不同。所以，半軸分為全浮式、半浮式、 34浮式三種型式。 （1）全浮式半軸 一般大、中型裝載機(jī)均采用全浮式結(jié)構(gòu)。 半軸的內(nèi)端用花鍵與差速器的半軸齒輪 相連接，半軸的外端鍛出凸緣，用螺栓和輪轂連接。輪轂通過(guò)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的圓錐滾子 軸承支承在半軸套管上。半軸套管與后橋殼壓配成一體，組成驅(qū)動(dòng)橋殼。用這樣的支承 形式，半軸與橋殼沒(méi)有直接聯(lián)系，使半軸只承受驅(qū)動(dòng)扭矩而不承受任何彎矩，這種半軸 稱(chēng)為“全浮式”半軸。所謂“浮”意即半軸不受彎曲載荷。全浮式半軸，外端為凸緣盤(pán) 與軸制成一體。但也有一些載重類(lèi)把凸緣制成單獨(dú)零件，并借花鍵套合在半軸外端。因 而，半軸的兩端都是花鍵，可以換頭使用。 （2）半浮式半軸 半浮式半軸的內(nèi)端與全浮式的一樣，不承受彎扭。其外端通過(guò)一個(gè)軸承直接支承在 半軸外殼的內(nèi)側(cè)。這種支承方式將使半軸外端承受彎矩。因此，這種半袖除傳遞扭矩外， 還局部地承受彎矩，故稱(chēng)為半浮式半軸。 圖示驅(qū)動(dòng)橋的半軸內(nèi)端不受彎矩，而外端卻要 承受全部彎矩，所以稱(chēng)為半浮式支承。 第 15 頁(yè) 共 43 頁(yè)1-止推塊；2-半軸；3-圓錐滾子軸承；4-鎖緊螺母；5-鍵；6-輪轂；7-橋殼凸緣 圖 1.4 半浮式半軸 （3）34浮式半軸 34浮式半軸是受彎短的程度介于半浮式和全浮式之間。 此式半軸目前應(yīng)用不多。 1.3.2.4 橋殼 （1）整體式橋殼 整體式橋殼因強(qiáng)度和剛度性能好，便于主減速器的安裝、調(diào)整和維修，而得到 廣泛應(yīng)用。整體式橋殼因制造方法不同，可分為整體鑄造式、中段鑄造壓入鋼管式和鋼 板沖壓焊接式等。 （2）分段式驅(qū)動(dòng)橋殼 分段式橋殼一般分為兩段，由螺栓1將兩段連成一體。分段式橋殼比較易于鑄造和加工 15 。 第 16 頁(yè) 共 43 頁(yè)1、4半軸殼 2-左橋殼 3-右橋殼 5-鋼板彈簧座 6-突緣 7-半軸套管 8-后橋殼 9-殼蓋 圖 1.5 分段式驅(qū)動(dòng)橋殼 1.4 課題內(nèi)容及任務(wù) 裝載機(jī)是最具代表性的工程機(jī)械，在交通、能源、水利、電力等各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛 的應(yīng)用。 通過(guò)該機(jī)的設(shè)計(jì)，可對(duì)本專(zhuān)業(yè)所學(xué)課程和知識(shí)進(jìn)行一次全面的復(fù)習(xí)和應(yīng)用，得到系 統(tǒng)全面的鍛煉。設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的選型、液力機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)、變速箱設(shè)計(jì)、焊接件、 鑄造件、鍛造件的設(shè)計(jì)等。 主要內(nèi)容有：裝載機(jī)總體方案設(shè)計(jì)，總體參數(shù)計(jì)算確定（發(fā)動(dòng)機(jī)選型、變速箱傳動(dòng) 方案、各擋速度、鏟掘力、卸載高度與卸載距離） ，驅(qū)動(dòng)橋總成（主傳動(dòng)、差速器、半 軸、橋殼等）及零件設(shè)計(jì)。 本課題的任務(wù)是掌握工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法、基本技巧和基本過(guò)程,熟悉計(jì) 算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和技術(shù)文件的寫(xiě)作方法.掌握小型輪式裝載機(jī)及驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)與計(jì)算， 以及主要零部件的設(shè)計(jì)技巧，并完成0.5m 3 小型輪式裝載機(jī)及驅(qū)動(dòng)橋總成的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和 本機(jī)的連接關(guān)鍵零、部件設(shè)計(jì)。 2、裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.1 總體方案設(shè)計(jì) 2.1.1 總體設(shè)計(jì) 2.1.1.1 機(jī)型選擇 參照現(xiàn)有機(jī)型及型號(hào)，定型號(hào)為 ZL10 2.1.1.2 動(dòng)力選擇 選擇柴油機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源 2.1.1.3 傳動(dòng)系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)液力變矩器變速箱驅(qū)動(dòng)橋輪邊減速器車(chē)輪 第 17 頁(yè) 共 43 頁(yè)2.1.1.4 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 采用鉸接式轉(zhuǎn)向 2.1.1.5 制動(dòng)系統(tǒng) 行車(chē)制動(dòng)裝置采用鉗盤(pán)式制動(dòng)器，前后輪的制動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立，用腳踏板操縱。制動(dòng)器 安裝在車(chē)輪的輪轂內(nèi)。駐車(chē)制動(dòng)裝置采用蹄式制動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是機(jī)械式的，用手操 縱。 2.1.1.6 液壓系統(tǒng) 2.1.1.7 工作裝置 采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)，該種機(jī)構(gòu)具有掘起力大，運(yùn)輸狀態(tài)鏟斗后傾角大，不易撒落 物料，鏟斗能自動(dòng)放平等優(yōu)點(diǎn)。 2.1.2 主要參數(shù)的確定 2.1.2.1額定斗容 V H 額定斗容又稱(chēng)堆裝斗容。由設(shè)計(jì)所給定的條件為小型輪式裝載機(jī)，選擇額定斗容為 V H 0.5 m 3 2.1.2.2 額定載重量 P Q 額定載重量是指裝載機(jī)本身具有標(biāo)準(zhǔn)裝備重量，在硬而光滑的水平面上，以不超過(guò) 每小時(shí)6.4 KM 的速度運(yùn)行，但仍具有必要的穩(wěn)定性時(shí)所能運(yùn)載的重量。按所取物料 密度為2 t/ m 3 來(lái)估算，可得 P Q 2 t/m 3 0.5m 3 1 t 2.1.2.3 選取各總體參數(shù) 參照中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T3688.1-96中對(duì)輪胎鉸接轉(zhuǎn)向式裝載機(jī)基本 參數(shù)的相關(guān)規(guī)定，見(jiàn)表2-1 表 2-1 輪胎式裝載機(jī)基本參數(shù)（鉸接轉(zhuǎn)向式） 第 18 頁(yè) 共 43 頁(yè)同時(shí)參照現(xiàn)有機(jī)型的相關(guān)參數(shù)，選取各總體參數(shù)如下： 鏟斗容量 V H 0.5 m 3 額定載重量(5)P Q 1 t 自重 G M 3.2 t 卸載高度 H P 2.7 m 發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率 N e 38 kw 2.1.2.4 輪胎規(guī)格 由載重量，自重，橋荷分配確定尺寸，寬基低壓輪胎滿(mǎn)載時(shí)輪胎承受的最大載荷為 Q max （G M + P Q ） 1.5/N （2-1） 式中： G M -自重； P Q -額定載重量； N 輪胎個(gè)數(shù)。 代入數(shù)據(jù)得： Q max （3200+1000）1.5/41575 按國(guó)標(biāo) Q max Q，選用青島雙星集團(tuán)下屬企業(yè)雙星輪胎工業(yè)有限公司生產(chǎn)的7.50-20 型輪胎，其具體參數(shù)如表2-2： 第 19 頁(yè) 共 43 頁(yè)表 2-2 輪胎具體參數(shù) 規(guī) 格 簾布層數(shù) 輪胎花紋 最大負(fù)荷 相應(yīng)氣壓（KPa） 7.50-20 12 HP040 1775 740 標(biāo)準(zhǔn)輪輞 允許使用輪輞 充氣后胎外直 徑D1.2% （mm） 充氣后斷面高 B 3.5%（mm） 6.0 6.00T、6.50T 935 215 斷面形狀近似圓形，高度比1 寬度為215mm 2.1.2.5 掘起力 掘起力又稱(chēng)鏟起力，是指具有標(biāo)準(zhǔn)使用重量的裝載機(jī)停放在堅(jiān)硬的水平表面上，鏟 斗斗刃底部平行于地面，上下的偏差不超過(guò)0.025m的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)斗或提臂時(shí)，后輪 不準(zhǔn)離地或即將離地，作用在鏟斗斗刃（或斗齒尖）后面100mm處的最大垂直向上的 力。掘起力可以根據(jù)額定載重量近似地用下式確定 P z 20.37+1.97 P Q +3.03 10 -2 P Q 2 -1.17 10 -4 P Q 3 KN （2-2） P Q 1t1000 Kg 代入得 P z 22.37 KN 2.1.2.6 動(dòng)臂提升、下降及鏟斗前傾時(shí)間 動(dòng)臂提升時(shí)間受到工作裝置油泵功率的限制，而動(dòng)臂下降及鏟斗前傾速度太大，會(huì) 產(chǎn)生較大的沖擊，且使油缸上腔產(chǎn)生真空。因此動(dòng)臂提升時(shí)間一般為5-9.5秒，動(dòng)臂下 降時(shí)間一般為3-6秒，鏟斗前傾時(shí)間一般為1.2-3.0秒。參照現(xiàn)有同類(lèi)機(jī)型，選取各值 如下： 動(dòng)臂提升時(shí)間：5.5秒 動(dòng)臂下降時(shí)間：4秒 鏟斗前傾時(shí)間：3秒 2.1.2.7 鏟斗后傾角及卸角 動(dòng)臂在最低位置時(shí)，鏟斗后傾角 1 為40至 50,取45。運(yùn)輸位置時(shí)，鏟斗的 后傾角 2 為45至50，取45。動(dòng)臂最大舉升高度時(shí)，鏟斗的最大后傾角 3 為60 至65，取60。后傾角過(guò)小或過(guò)大都會(huì)引起物料撒落。鏟斗在任何卸載高度時(shí)的 第 20 頁(yè) 共 43 頁(yè)卸載角 應(yīng)不小于45，否則會(huì)影響物料卸凈。最大卸載高度時(shí)的卸載角取50。 2.1.2.8 鏟斗的最大卸載高度 H max 與卸載距離 S 鏟斗最大卸載高度是動(dòng)臂在最大舉升高度時(shí)鏟斗的卸載高度，該高度與配合作業(yè)的 運(yùn)輸車(chē)輛有關(guān)，可以按下式確定 H max H+0.2B m （2-3） 式中：H-運(yùn)輸車(chē)輛車(chē)箱側(cè)臂離地高度（m） ， B-車(chē)箱寬度(m） ， 取 H2.2 m，B2 m，代入公式算得 H max 2.6 m 通常用最大卸載高度時(shí)鏟斗斗尖與裝載機(jī)前外廓的水平距離表示卸載距離參數(shù)，該參數(shù) 可以按下式計(jì)算 S 0.5B+0.3 m （2-4） 取 B2 m，代入公式算得 S1.3，取1.3 2.1.2.9 最小離地間隙 h min 最小離地間隙表示裝載機(jī)無(wú)碰撞地越過(guò)障礙物的能力，通常離地間隙應(yīng)大于0.25 m 5 。 2.2 底盤(pán)設(shè)計(jì) 2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)選型 參照現(xiàn)有機(jī)型及已選定的主要參數(shù)范圍，選擇北京北內(nèi)柴油機(jī)有限責(zé)任公司（購(gòu)買(mǎi) 了德國(guó)道依茨公司 B/FL912/913/C系列風(fēng)冷柴油機(jī)的生產(chǎn)許可證）生產(chǎn)的 F3L912型的 柴油機(jī)，該系列柴油機(jī)為直列三缸四沖程風(fēng)冷柴油機(jī)，采用直接噴射的燃燒方式，功率 范圍25 KW-35 KW，轉(zhuǎn)速1800轉(zhuǎn)/分到2500轉(zhuǎn)/分。F3L912系列發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)合 理，操作簡(jiǎn)便，易于維修和保養(yǎng)的特點(diǎn)，并且該系列風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化了復(fù)雜的水冷系統(tǒng)， 同時(shí)增加了抵御干旱、高溫、高寒等多種惡劣環(huán)境的能力。其性能參數(shù)如表2-3： 表 2-3 F3L912 型柴油機(jī)性能參數(shù) 最大功率 38 KW 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 1500-2500 r/min 最大扭矩 170 N.m 第 21 頁(yè) 共 43 頁(yè)最大扭矩轉(zhuǎn)速 16000 r/min 排放 歐 II 型號(hào) F3L912 缸數(shù) 3 吸氣系統(tǒng) 自然進(jìn)氣 排量 2.828 L 缸徑及沖程 100120 mm 點(diǎn)火順序 1-2-3 冷卻劑 空氣 噴射方式 直噴 壓縮比 17:1 旋向 順時(shí)針(從風(fēng)扇端看) 長(zhǎng) 730 mm 寬 673 mm 高 815 mm 注：最終尺寸取決于完整的發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格； 僅為估算、無(wú)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置、飛輪、飛輪殼和起動(dòng)馬達(dá)的重量。 2.2.2 液力變矩器的選擇 為了使發(fā)動(dòng)機(jī)容易有載起動(dòng)和較大的克服外負(fù)載能力，希望起動(dòng)工況（i0）變矩 器系數(shù) K 0 較大。小噸位的裝卸機(jī)械適用的變矩器 K 0 3，考慮到本次設(shè)計(jì)的裝載機(jī)噸位 較小,成本要求低等特點(diǎn),故選擇 123型,單級(jí)單相液力變矩器.結(jié)合分配情況，選用天津 鼎盛工程機(jī)械廠生產(chǎn)的 YJ26502型液力變矩器，其參數(shù)如表2-4： i0時(shí)，k3.35,0，M B 24.7 i0.99時(shí)，k0.36,0.36，M B 8 表 2-4 YJ26502 型液力變矩器參數(shù) 有效直徑/mm 公稱(chēng)力矩/N.M 轉(zhuǎn) 速 r/min 功率/KW 265 25 2400 48 變矩器工作在 iT 1 與 iT 2 之間，經(jīng)查 iT 1 0.312，iT 2 0.897。 2.2.3 變速箱的設(shè)計(jì)及傳動(dòng)比的分配 分析輪式轉(zhuǎn)載機(jī)的作業(yè)循環(huán)過(guò)程可知，一般以擋速度接近料堆，以一擋作業(yè)速度 第 22 頁(yè) 共 43 頁(yè)插入料堆（松散物料可以采用擋） ，待鏟斗裝滿(mǎn)后，即以倒擋速度后退，駛離料堆， 然后又以前擋駛向卸料地點(diǎn)，卸料后以倒擋后退，再重復(fù)上述循環(huán)。 輪式裝載機(jī)在運(yùn)輸轉(zhuǎn)移時(shí)應(yīng)有兩個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒退擋，高速擋用于空載在平地行 使，低速擋用于起動(dòng)、爬坡。運(yùn)輸?shù)退贀跻部梢耘c作業(yè)擋合并使用。由上述裝載機(jī)的 工作特點(diǎn)可知，輪式裝載機(jī)要求至少有3-4個(gè)前進(jìn)擋位和兩個(gè)倒退擋位。 前進(jìn)擋的速度常取3-4 km/h,超過(guò)以上速度則駕駛員來(lái)不及操縱。前進(jìn)擋的速 度常取 10-12 km/h，為縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，一般要求作業(yè)時(shí)的回程速度比前進(jìn)速度高 25%-40%，故后退擋的最高速度可以取12-15 km/h。 裝載機(jī)車(chē)架一般為非彈性懸架，車(chē)速不宜過(guò)高，故運(yùn)輸?shù)淖罡哕?chē)速應(yīng)小于40 km/h。 2.2.3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定 （1）由已選發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及變矩器的工作區(qū)間可求得渦輪的輸出速度范圍，運(yùn)用公式 NT 1 NeH 1 iT 1 （2-5） NT 2 NeH 2 iT 2 （2-6） 代入數(shù)據(jù)得： NT 1 15000.312468 NT 2 25000.8972242.5 （2）以高效區(qū)的渦輪最高轉(zhuǎn)速NT 2 ，求得最高擋總傳動(dòng)比 I H （ 0.377 (R d NT 2 )）/ V tmax （2-7） 式中：R d -驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑，R d 0.935/20.4675 m V tmax -最高行駛速度 ，一般情況下 V tmax 30-40 km/h 取30 km/h，代入求得： I H 0.377(0.46752242.5)/3013.22 （3）以高效區(qū)內(nèi)的渦輪的最低轉(zhuǎn)速 NT 1 求得最低擋總傳動(dòng)比 I L 0.377 (R d NT 1 )/ V tmin （2-8） 式中：V tmin -最低行駛速度，一般情況下 V tmin 3-4 km/h，取4 km/h， 代入求得 第 23 頁(yè) 共 43 頁(yè)I L 20.62 2.2.3.2 各部件傳動(dòng)比的確定 （1）由公式 i i k i o i f （2-9） 式中：i k -變速箱傳動(dòng)比； i o -主減速器傳動(dòng)比； i f 輪邊減速傳動(dòng)比 由此可知，為求得 i k 只需確定 i o 與 i f 。按一般原則，后面的部件取大的傳動(dòng)比， 先取盡可能大的 i f ，再取 i o ，最后由已知的 i 確定 i k （2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn) i o 3.6-6.87 i f 3.78-5.6 取 i o 3 i f 4 （3）參照現(xiàn)有機(jī)型 W90-3型裝載機(jī)、變速箱、確定為三個(gè)前進(jìn)擋，三個(gè)后退擋，其結(jié) 構(gòu)形式如圖2-1所示 圖 2.1 變速箱結(jié)構(gòu)示意圖 2.2.3.3 變速箱齒輪齒數(shù)的確定 （1）運(yùn)用公式： i k i /（i o i f ） （2-10） 將 i H 13.22、i L 20.62、i o 3、i f 4代入求得 i KL 1.72、 i KH 1.101 第 24 頁(yè) 共 43 頁(yè)（2）確定齒數(shù) 參照現(xiàn)有機(jī)型 W90-3 型裝載機(jī)、變速箱、由其結(jié)構(gòu)圖可知： Z 3 +Z 6 Z 4 +Z 7 Z 5 +Z 9 Z 2 +Z 4 Z 1 +Z 3 Z 9 Z 8 +Z 10 另外，結(jié)合以上算得的傳動(dòng)比，i K 與 i KH 值 選定各齒輪齒數(shù)如下： Z 1 23 Z 2 20 Z 3 26 Z 4 23 Z 5 21 Z 6 23 Z 7 26 Z 8 25 Z 9 28 Z 10 27 Z 11 30 反求傳動(dòng)比 i (Z 10 / Z 8 )(Z 9 / Z 5 )(Z 3 / Z 1 )1.628 i (Z 10 / Z 8 )/(Z 7 / Z 4 )(Z 3 / Z 1 )1.380 i ( Z 10 / Z 8 )(Z 6 / Z 3 )(Z 3 / Z 1 )1.08 i 倒 (Z 10 / Z 8 )(Z 9 / Z 5 )(Z 4 / Z 11 )(Z 11 / Z 2 )1.656 i 倒 (Z 10 / Z 8 )(Z 7 / Z 4 )(Z 4 / Z 11 )(Z 11 / Z 2 )1.404 i 倒 (Z 10 / Z 8 )(Z 6 / Z 3 )(Z 4 / Z 11 )(Z 11 / Z 2 )1.097 （3）反求得行駛速度 V 前 0.377(R d NT 1 )/ I L 4.222 km/h V 前 0.377(R d NT 2 )/ I H 30.497 km/h V 倒 4.151 km/h V 倒 30.024 km/h 3 驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì) 輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、輪邊減速器和半軸組成。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足如下基本要求： 1.選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車(chē)具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性； 第 25 頁(yè) 共 43 頁(yè)2.外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙； 3.齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小； 4.在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率； 5.在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以 改善機(jī)械平順性； 6.與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)； 7.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。 3.1 主減速器的設(shè)計(jì) 3.1.1 主減速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 3.1.1.1 主減速器的減速型式 主減速器一般用來(lái)改變傳動(dòng)方向，降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，保證機(jī)械有足夠的驅(qū)動(dòng)力 和適當(dāng)?shù)乃俣?。本次設(shè)計(jì)采用分開(kāi)式雙級(jí)主減速器，它的第一級(jí)減速機(jī)構(gòu)設(shè)置在驅(qū)動(dòng)橋 的中部，稱(chēng)為中央減速器；二級(jí)設(shè)置在輪邊，稱(chēng)為輪邊減速器。雙級(jí)主減速器因采用兩 級(jí)減速，所以在保證合適的離地間隙的同時(shí)可以獲得大的傳動(dòng)比（達(dá)7-12） 。 3.1.1.2 主減速器齒輪的類(lèi)型 在現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。在雙級(jí)主 減速器中，通常還要加一對(duì)圓柱齒輪（多采用斜齒圓柱齒輪） ，或一組行星齒輪。在輪 邊減速器中則常采用普通平行軸式布置的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)或行星齒輪傳動(dòng)。 螺旋錐齒輪其主、從動(dòng)齒輪軸線相交于一點(diǎn)。交角可以是任意的，但在絕大多數(shù)的 驅(qū)動(dòng)橋上，主減速齒輪副都是采用 90交角的布置。由于輪齒端面重疊的影響，至少有 兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此，螺旋錐齒輪能承受大的負(fù)荷。加之其輪齒不是在齒的 全長(zhǎng)上同時(shí)嚙合，而是逐漸地由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另端，使得其工作平穩(wěn)， 即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噪聲和振動(dòng)也是很小的。 本次設(shè)計(jì)中主減速器采用螺旋錐齒輪傳動(dòng)，主減速齒輪副采用兩軸垂直相交布置， 輪邊減速器中則采用行星齒輪傳動(dòng)。 3.1.1.3 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式 在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式及安置方法， 對(duì)其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確嚙合并具有較高使用壽命的重要因素之一。 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式有以下兩種： （1）懸臂式：齒輪以其輪齒大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對(duì)軸承上。為了增 第 26 頁(yè) 共 43 頁(yè)強(qiáng)支承剛度，應(yīng)使兩軸承支承中心間的距離比齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長(zhǎng)度大兩倍以上， 同時(shí)比齒輪節(jié)圓直徑的 70%還大，并使齒輪軸徑大于等于懸臂長(zhǎng)。當(dāng)采用一對(duì)圓錐滾子 軸承支承時(shí)，為了減小懸臂長(zhǎng)度和增大支承間的距離，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向 朝內(nèi)，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強(qiáng)支承剛度。 （2）騎馬式：齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱(chēng)兩端支承式。騎馬式 支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承 的 130 以下而主