資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 外文翻譯： 關(guān)于拖拉機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的研究為自動(dòng)化的航海應(yīng)用 馮磊 何勇 (中國(guó)杭州，浙江大學(xué)，生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院) 電子郵件: hzfenglei@mail.hz.zj.cn 摘要: 此文研究的是瞄準(zhǔn)使用拖拉機(jī)系統(tǒng)一個(gè)動(dòng)態(tài)模型支持導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為一臺(tái)自動(dòng)地被引導(dǎo)的農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)。這樣, 包括拖拉機(jī)系統(tǒng)的自行車模型, 被施加了在MATLAB 環(huán)境里和被開發(fā)了根據(jù)了約翰?Deere 拖拉機(jī)。模仿結(jié)果從這個(gè)MATLAB 模型被確認(rèn)了通過(guò)領(lǐng)域航海測(cè)試。彈道估計(jì)的準(zhǔn)確性由拖拉機(jī)的壟斷的僵硬的決心強(qiáng)烈影響。在這模仿, 拖拉機(jī)側(cè)偏剛度分析被辨認(rèn)了在模仿分析期間使用MATLAB 塑造根據(jù)記錄的彈道數(shù)據(jù)。被獲得的數(shù)據(jù)被使用了在模仿分析用于各種航海操作在興趣領(lǐng)域。分析在領(lǐng)域檢驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明, 被開發(fā)的拖拉機(jī)系統(tǒng)能準(zhǔn)確地估計(jì)拖拉機(jī)系統(tǒng)的輪子以各種各樣的速度經(jīng)營(yíng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。結(jié)果并且表明, 被開發(fā)的系統(tǒng)能準(zhǔn)確地確定拖拉機(jī)在彎曲領(lǐng)域拖拉機(jī)速度和支點(diǎn)偏轉(zhuǎn)角度。 關(guān)鍵詞: 拖拉機(jī), 側(cè)偏剛度，自動(dòng)化航海, 模仿,全球定位系統(tǒng) 介紹 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)自動(dòng)教程有被學(xué)習(xí)結(jié)束過(guò)去幾年。自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)的好處包括增加生產(chǎn)力, 增加應(yīng)用準(zhǔn)確性, 和改進(jìn)的操作安全. 各種各樣的教導(dǎo)技術(shù), 包括機(jī)械教導(dǎo), 機(jī)器視覺教導(dǎo), 收音機(jī)航海, 和超音波教導(dǎo)。在拖拉機(jī)動(dòng)力學(xué)的多數(shù)以前的工作考慮了拖拉機(jī)單獨(dú)在企圖調(diào)查它的乘駕特征。但是, 有少數(shù)農(nóng)業(yè)貫徹不被使用的思想。在最近幾年, 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)研究進(jìn)行的研究包括機(jī)架作用在拖拉機(jī)乘駕振動(dòng), 但結(jié)果是令人不滿，在研究拖拉機(jī)系統(tǒng)的行動(dòng)中，Bukta 和al.(2002) 調(diào)查了關(guān)于的自由三點(diǎn)栓聯(lián)結(jié)系統(tǒng)的作為源泉，農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)的非線形性系統(tǒng)的研究。伊利諾伊研究員大學(xué)成功地有被開發(fā)的和被展示，可能進(jìn)行自治種植的拖拉機(jī)并且在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域耕種。實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)( RTK )， 全球定位系統(tǒng)和光纖陀螺儀被用來(lái)提供拖拉機(jī)位置,航速和航向. 除了在操縱,發(fā)動(dòng)機(jī)油門,傳送速度, 與3點(diǎn)拴聯(lián)結(jié)立場(chǎng)自動(dòng)控制經(jīng)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線外地.，雙方預(yù)期拖拉機(jī)道路,并取得理想的拖拉機(jī)功能(如行走速度, 故障的位置)被展現(xiàn),然后裝入導(dǎo)航計(jì)算機(jī)前場(chǎng)開始行動(dòng). 韓先生和張先生( 2001 )介紹了繪圖的方法,用于實(shí)施自治區(qū)外勤業(yè)務(wù)的農(nóng)用拖拉機(jī). 機(jī)械跨領(lǐng)域連續(xù)耕作活動(dòng),尤其是在曲線的整齊,準(zhǔn)確的橫向控制的拖拉機(jī)-實(shí)施單位要求由于連續(xù)的空間只有76厘米. 橫向控制拖拉機(jī)實(shí)施往往需要估計(jì)輪胎側(cè)滑角及橫向速度, 這是難以直接測(cè)量的。 研究數(shù)據(jù)表明進(jìn)行估計(jì)偏剛度為導(dǎo)向的車輛必須在在道路上進(jìn)行研究. sienel ( 1997 )表明如何偏剛度可通過(guò)測(cè)量車輛動(dòng)態(tài)參數(shù),如側(cè)向加速度和偏航率.凱特哈曼和撒凱( 2000 )給出了標(biāo)準(zhǔn)化偏剛度的測(cè)量方法,主導(dǎo)汽車的督導(dǎo)反應(yīng). bevly et al . ( 2001 )綜合采用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)( INS )傳感器與全球定位系統(tǒng)速度測(cè)量估算輪胎偏剛度. 本研究的主要目的是：利用拖拉機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型為導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)引導(dǎo)臺(tái)農(nóng)用拖拉機(jī)。 這一動(dòng)態(tài)模式包含了自行車型號(hào)的拖拉機(jī). 本文說(shuō)明如何估計(jì)偏剛度系統(tǒng)以及如何利用估計(jì)結(jié)果在拖拉機(jī)導(dǎo)航中的應(yīng)用。 材料和方法 定義 U是流速拖拉機(jī);V,橫向速度拖拉機(jī); γ,偏航率; m ,大規(guī)模拖拉機(jī); M , 滾動(dòng)時(shí)刻; Iz ,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; a,前軸至拖拉機(jī)的距離 ; b ,后軸至拖拉機(jī)的距離 ; L,距前輪到后輪; d,車輪基點(diǎn); , Cα戰(zhàn)線偏剛度; , rcα后方偏剛度; αf ,前面偏角; αr , 后排偏角; fr , x ,縱向隊(duì)后輪; y ,側(cè)向力前輪;,y側(cè)向力后輪; x ,縱向隊(duì)前輪; δ,轉(zhuǎn)向角. 發(fā)達(dá)拖拉機(jī)系統(tǒng)模型是一種通用模型的輪式拖拉機(jī). 它擁有獨(dú)立的制造者,類型和規(guī)模。為了簡(jiǎn)化建模過(guò)程,一種輪式拖拉機(jī)模型被使用。 線性兩自由度自行車模型,占左和右輪胎將足以使簡(jiǎn)單的操縱在拖拉機(jī)在平地時(shí)的方程。 示范實(shí)施 這個(gè)動(dòng)態(tài)模型拖拉機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)已推行了 。圖2是模式的系統(tǒng)方框圖表明這一模型包含六大要素: 參數(shù)輸入座側(cè)向力計(jì)算塊、一個(gè)偏航和橫向加速度模型座、擺動(dòng)和橫向速度模式座、標(biāo)題角度塊和重心的拖拉機(jī)彈道模型塊。 參數(shù)輸入座投入兩種類型的參數(shù):器具參數(shù)及設(shè)備參數(shù)。有效實(shí)施的因素,包括拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向角和拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速。這套參數(shù)模型的控制變量估計(jì)拖拉機(jī)系統(tǒng)的反應(yīng)后預(yù)期的軌跡。 另一套所需參數(shù)為機(jī)械參數(shù),其中包括大量的拖拉機(jī)偏剛度，拖拉機(jī)前/后排車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，拖拉機(jī)車軸到重心的距離和拖拉機(jī)車輪的大小。 第二座是側(cè)向力計(jì)算座. 它計(jì)算的側(cè)向力兩個(gè)輪子的機(jī)器系統(tǒng)參數(shù),側(cè)向速度,以及偏航率， 偏航和橫向加速度塊是用來(lái)計(jì)算的橫向加速度、偏航加速度的，拖拉機(jī)基于機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)及橫向力。經(jīng)過(guò)橫向和偏航速度計(jì)算積分, 下一兩座推算拖拉機(jī)航向; 中央和車輪的軌跡的,分別計(jì)算拖拉機(jī)的幾何尺寸,過(guò)去兩年是在Matlab實(shí)現(xiàn)模型的。 硬件 這個(gè)MATLAB模型是拖拉機(jī)系統(tǒng)的實(shí)地試驗(yàn)結(jié)果。圖3是信號(hào)流程圖的測(cè)試系統(tǒng)。 測(cè)試平臺(tái)是基于7700型拖拉機(jī). 提供的測(cè)試數(shù)據(jù), 動(dòng)態(tài)定位技術(shù)與全球定位系統(tǒng)天線安裝于頂部的拖拉機(jī)帽(重心拖拉機(jī)) 。 這種動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)與當(dāng)?shù)貐⒖颊究梢蕴峁?zhǔn)確的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位和速度信息。與此同時(shí)(橫向精度2厘米的垂直精度3厘米在20 Hz與潛伏期 少于20毫秒) ，一個(gè)lp801 亞米(亞米工程學(xué),美國(guó)) 它可以用來(lái)衡量線性位置或位移達(dá)1.2米( 48 " ) ,輸出0-5 v安裝于右側(cè)前輪. 108fd光纖陀螺儀(日本航空電子,日本東京)一個(gè)角速度傳感器,即產(chǎn)出相對(duì)角度0.01度誤差為0.5度/小時(shí)漂移安裝于兩邊的前輪.這兩個(gè)傳感器都用得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向角. 從督導(dǎo)校正角度分析,這發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤有效值轉(zhuǎn)向夾角,校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)誤差為0.0165 ,平均誤差為0.5922度. 均方根誤差在左邊為0.0155度 , 偏轉(zhuǎn)平均誤差為0.4560度。相應(yīng)的最大誤差是：左邊為1.3402度，右邊為1.5378度.兩個(gè)最大的錯(cuò)誤被發(fā)現(xiàn)時(shí),執(zhí)行該大轉(zhuǎn)(約30度) . 汽車控制筆是作為一個(gè)數(shù)據(jù)采集板,由167單板機(jī),發(fā)送數(shù)據(jù)到PC機(jī)通過(guò)RS232串行接口. 電腦配備了1 GHz的英特爾奔騰III CPU和256 MB記憶體. 為了提供有代表性的彈道模式,以驗(yàn)證模型 一連串u輪流(或左或右轉(zhuǎn))與不同的轉(zhuǎn)彎半徑,在不同的速度,進(jìn)行了研究。為控制變量的模型估計(jì)拖拉機(jī)系統(tǒng)的反應(yīng), 在拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向角檢測(cè)光纖陀螺電位傳感器拖拉機(jī)速度測(cè)試特林布爾750毫秒動(dòng)態(tài)定位。在拖拉機(jī)的重心，動(dòng)態(tài)定位接收機(jī)還被用來(lái)把拖拉機(jī)的精確定位系統(tǒng)作為參考彈道計(jì)算出來(lái)的。 拖拉機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的模型驗(yàn)證研究表明,這MATLAB模型可以預(yù)測(cè)車輪的軌跡,以合理的準(zhǔn)確性. 自從一套初步測(cè)得的數(shù)據(jù),從測(cè)試場(chǎng)供定轉(zhuǎn)彎期間剛度,其準(zhǔn)確性車輪軌跡預(yù)測(cè)可以改善。 結(jié)果與討論 圖4顯示了理論和實(shí)際軌跡拖拉機(jī)發(fā)電,同時(shí)制作了10右轉(zhuǎn)(一個(gè)完整的圓轉(zhuǎn)折) 在2.5英里的一個(gè)典型場(chǎng)所的研究。在這一評(píng)價(jià)中,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù),包括拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向角(如時(shí)間序列數(shù)據(jù)) , 拖拉機(jī)在格式定位經(jīng)度和緯度的度數(shù),錄在實(shí)地操作. 這種測(cè)試是確定一套合適的車輪側(cè)偏剛度值為具體行動(dòng)的條件。一連串左和右圈旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)各種旅行速度為完成這一目的。 對(duì)本單位的具體情況，10右轉(zhuǎn)向角和2.5英里的速度行駛在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的合作, 據(jù)發(fā)現(xiàn)適當(dāng)偏剛度值20700 次/ 轉(zhuǎn)拖拉機(jī)前輪40700 次/轉(zhuǎn)拖拉機(jī)后輪. 用這一套剛度值模擬,估計(jì)軌跡匹配的實(shí)際軌跡相當(dāng)不錯(cuò)。 從誤差分析, 發(fā)現(xiàn)的均方根誤差的估計(jì)和實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡在0.02米拖拉機(jī)發(fā)電. 相應(yīng)的最大誤差分別約0.51米的拖拉機(jī)發(fā)電. 兩者最大的錯(cuò)誤為0.51米,當(dāng)發(fā)現(xiàn)拖拉機(jī)開始進(jìn)行運(yùn)動(dòng).最大誤差可能引起的反應(yīng)較慢拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的仿真模型,因?yàn)槟Ｐ筒⒉徊扇《綄?dǎo)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)考慮. 得輪胎側(cè)偏剛度拖拉機(jī)一連串的一個(gè)完整的圓輪流(或左或右輪流)在不同速度( 2.5公里/小時(shí), 350公里/小時(shí), 4.5公里/小時(shí), 5.5英里/小時(shí)) ,在不同的轉(zhuǎn)向角( 5度, 10度15度，20度， 30度)的運(yùn)動(dòng)。 那么,隨著動(dòng)態(tài)模型的產(chǎn)生,基于規(guī)格7700拖拉機(jī) 偏剛度可調(diào)諧范圍,使拖拉機(jī)彈道模型適合真正的領(lǐng)域. 因此,側(cè)偏剛度陣線與后輪可估計(jì)基于不同速度和轉(zhuǎn)向角度 。 圖5顯示了拖拉機(jī)理論和實(shí)際軌跡，拖拉機(jī)是典型的運(yùn)動(dòng)機(jī)械,在實(shí)地操作(直線導(dǎo)線連接端領(lǐng)域向左或向右轉(zhuǎn)u )可變的速度在典型的場(chǎng)所， 在此特定情況下,行駛速度介于2.5至6.5英里, 而督導(dǎo)角是要么+20 °(右轉(zhuǎn))或-20°(左轉(zhuǎn))。基于基準(zhǔn)測(cè)試所得數(shù)據(jù)完整的周轉(zhuǎn)。如上所述, 適當(dāng)偏剛度值均是用于20700次 /轉(zhuǎn)和58200 次 / 轉(zhuǎn)拖拉機(jī)前輪, 用于40700次 /轉(zhuǎn)和42700次 /轉(zhuǎn)拖拉機(jī)后輪. 用上述偏剛度值在MATLAB模型, 與輸入實(shí)際轉(zhuǎn)向角和車速拖拉機(jī)的模型, 估計(jì)軌跡的拖拉機(jī)匹配的測(cè)試數(shù)據(jù)比較好. 從誤差分析 發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤有效值之間的估計(jì),實(shí)際的軌跡是0.01米,在拖拉機(jī)發(fā)電. 拖拉機(jī)發(fā)電相應(yīng)的最大誤差是1.56米。當(dāng)發(fā)現(xiàn)拖拉機(jī)正在交替時(shí)，這么大的誤差可能造成的簡(jiǎn)化模型,因?yàn)橥侠瓩C(jī)的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)實(shí)施的是基于一個(gè)假設(shè),小角度轉(zhuǎn)向,與20°之交明顯偏離這個(gè)假設(shè). 而拖拉機(jī)執(zhí)行制度是最大誤差小于0.20米,即使有積累導(dǎo)向誤差。 結(jié)論 動(dòng)態(tài)模型拖拉機(jī)系統(tǒng)的研制提供的手段來(lái)預(yù)測(cè)車輪軌跡，支持導(dǎo)航控制的自動(dòng)引導(dǎo)臺(tái)農(nóng)用拖拉機(jī)。在這種拖拉機(jī)的系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上制定了約翰迪爾拖拉機(jī)7700中足夠多細(xì)節(jié)而不喪失共性。這種模式,由一個(gè)自行車型號(hào)的拖拉機(jī)分制。模擬結(jié)果,從這個(gè)MATLAB模型中,驗(yàn)證了各領(lǐng)域的導(dǎo)航測(cè)試。結(jié)果驗(yàn)證研究結(jié)果顯示,準(zhǔn)確彈道估計(jì)是極限測(cè)定偏剛度的輪子。由于其價(jià)值受到很大影響,土壤特性與車輪互動(dòng),車輪偏剛度在這個(gè)模擬分析決定在野外試驗(yàn)和模擬的環(huán)境狀況，所得偏剛度是用于模擬分析各種航行作業(yè)的感興趣的領(lǐng)域。分析實(shí)地驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明,發(fā)達(dá)國(guó)家拖拉機(jī)系統(tǒng),能夠準(zhǔn)確估計(jì)車輪軌跡(最大誤差 0.20米)的拖拉機(jī)系統(tǒng),同時(shí)以不同的速度和轉(zhuǎn)向角度.經(jīng)營(yíng)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域 。 參考資料 1. 博利. ,舍爾單 , 歌登 , 2001 .《傳感器與全球定位系統(tǒng)速度測(cè)量連續(xù)估算汽車側(cè)滑與輪胎側(cè)偏剛度》.美國(guó)控制會(huì)議。 2.卜歌達(dá) , 1998年.《 非線性動(dòng)力學(xué)行調(diào)撥執(zhí)行體制所產(chǎn)生的聯(lián)系》.。 日本社會(huì)農(nóng)機(jī)60 （p45 – p53）. 3韓先生,張先生, 2001年.《 圖型控制功能自治區(qū)拖拉機(jī)》. 美國(guó)農(nóng)業(yè)工程師學(xué)會(huì)的國(guó)際會(huì)議, p.011191 . 4.張先生, ,迪克森, 2000 .《 農(nóng)業(yè)自動(dòng)制導(dǎo)研究在北美》. 《計(jì)算機(jī)和電子產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)方面》p155-p167 . 5.撒凱, 2000 . 《實(shí)驗(yàn)分析非線性動(dòng)力學(xué)與混沌彈跳拖拉機(jī)》. 農(nóng)業(yè)機(jī)械,p62-70 6.撒凱 1994年. 《非線性振動(dòng)在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)實(shí)施》. P465–p470 . 7.1997 年.《 估計(jì)的輪胎偏剛度及其應(yīng)用活躍的汽車方向盤》. 《電氣和電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)議的決策和控制》 8. 張先生, 1999年《自動(dòng)導(dǎo)引控制農(nóng)用拖拉機(jī)使用冗余的傳感器》. P27-p31 . 附A:外文資料 第10頁(yè) 共10頁(yè) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題來(lái)源、類型 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型。 二、選題的目的及意義 農(nóng)業(yè)的大發(fā)展，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的改善與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要條件，農(nóng)業(yè)機(jī)械在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中將具有決定性的作用。自20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時(shí)，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。同時(shí)，繼完成提高整機(jī)可靠性任務(wù)后，技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量和智能化程度，努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)向農(nóng)業(yè)機(jī)械的滲透，現(xiàn)代大功率農(nóng)用拖拉機(jī)日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化在調(diào)整和反哺中快速、健康地發(fā)展進(jìn)入了快速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期。國(guó)內(nèi)一些大型企業(yè)，不斷學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，加大技術(shù)改造和升級(jí)換代力度，推進(jìn)了國(guó)產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的提高，但我國(guó)的制造水平與上述發(fā)達(dá)國(guó)家存在著較大的差距。因此，了解發(fā)達(dá)國(guó)家動(dòng)力機(jī)械的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，尋找差距，發(fā)揮自己的長(zhǎng)處是我國(guó)拖拉機(jī)制造業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。 隨著變型運(yùn)輸拖拉機(jī)和農(nóng)用運(yùn)輸車的發(fā)展，原來(lái)依靠農(nóng)村運(yùn)輸業(yè)發(fā)展起來(lái)的小四輪拖拉機(jī)逐步轉(zhuǎn)向田間地頭。然而，目前小四輪拖拉機(jī)田間作業(yè)能力差，又沒(méi)有很多配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，農(nóng)忙季節(jié)短，致使大量小四輪拖拉機(jī)一年中作業(yè)時(shí)間短，被迫長(zhǎng)期閑置著。這影響了農(nóng)村專業(yè)戶的作業(yè)效益，也造成了不應(yīng)該有的資源浪費(fèi)。針對(duì)這些情況，我們?cè)谠行∷妮喭侠瓩C(jī)的基礎(chǔ)上稍微作些改動(dòng)，使它的功能延伸。譬如可在原來(lái)小四輪拖拉機(jī)的基礎(chǔ)上，改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機(jī)變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運(yùn)裝置或裝載裝置而成。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生在工作過(guò)程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)造的分析、解決技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算。 三、本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) (一)拖拉機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 1 結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展 1）前輪小、后輪大、前輪轉(zhuǎn)向輪式拖拉機(jī)這種標(biāo)準(zhǔn)型輪式拖拉機(jī)在歐美獲得最廣泛使用。在美國(guó)主要采用后輪驅(qū)動(dòng)，大型拖拉機(jī)采用雙排驅(qū)動(dòng)輪胎，但四輪驅(qū)動(dòng)也逐漸增多， 主要帶后懸掛具作業(yè)。多數(shù)四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)型上可選裝前懸掛裝置和前動(dòng)力輸出軸， 可以前后都懸掛機(jī)具進(jìn)行復(fù)式作業(yè)。 2）平臺(tái)式四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)和自走底盤為了在拖拉機(jī)上能安裝播種、施肥、施藥的機(jī)具，有的四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的駕駛室偏前布置，后部有一平臺(tái)可以安裝機(jī)具； 有的為四輪驅(qū)動(dòng)自走底盤， 發(fā)動(dòng)機(jī)臥置在駕駛室下面，可以在駕駛室前部和后部的梁架上安裝機(jī)具。 3）前后輪相同，折腰轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)在美國(guó)這種結(jié)構(gòu)型式用于特大型一般用途拖拉機(jī)上，采用前后雙排輪胎。在西歐，這種結(jié)構(gòu)型式適用于中小型果園拖拉機(jī)。 4）橡膠履帶拖拉機(jī)歐美金屬履帶拖拉機(jī)農(nóng)業(yè)用量很少，1987年后相繼出現(xiàn)了橡膠履帶拖拉機(jī)和折腰轉(zhuǎn)向履帶拖拉機(jī)采用4 個(gè)三角形橡膠履帶裝置代替驅(qū)動(dòng)輪胎，這種機(jī)型的最高運(yùn)輸速度為30千米每小時(shí)。俄羅斯也在研究采用三角形橡膠履帶驅(qū)動(dòng)型式的大功率拖拉機(jī)。 2 各系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展 1）發(fā)動(dòng)機(jī) 大中功率拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用直噴燃燒室，標(biāo)定轉(zhuǎn)速一般為2200~2500轉(zhuǎn)每分鐘哪個(gè)采用不同缸徑、缸數(shù)和自然吸氣、增壓或增壓中冷達(dá)到的標(biāo)定功率范圍。 2）傳動(dòng)系 （1）變速箱。在大中型拖拉機(jī)變速箱中，比較經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案是采用主變速（3 擋~4 擋） 加倒擋器，嚙合套換擋，可選裝兩擋動(dòng)力換擋和爬行擋。較完善的方案采用主變速4 擋動(dòng)力換擋和副變速4擋~8擋同步器換擋，具有嚙合套或液壓離合器換擋的倒擋器和可選裝爬行擋。更完善的采用全動(dòng)力換擋16+4擋或18+8擋。動(dòng)力換擋裝置有行星式和定軸齒輪式，可利用液壓離合器換接。（2）驅(qū)動(dòng)橋。大中型拖拉機(jī)前后驅(qū)動(dòng)橋普遍采用濕式盤式制動(dòng)器和行星最終傳動(dòng)。前驅(qū)動(dòng)橋采用摩擦式自鎖差速器或液壓差速鎖，后驅(qū)動(dòng)橋大多采用液壓差速鎖，以提高牽引附著性能，前輪驅(qū)動(dòng)離合也采用液壓操縱。（3）動(dòng)力輸出軸。美國(guó)生產(chǎn)的拖拉機(jī)，其后動(dòng)力輸出軸是按不同功率采用540，540/1000轉(zhuǎn)每分鐘或單獨(dú)1000轉(zhuǎn)每分鐘標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速和相應(yīng)型軸頭。西歐生產(chǎn)的拖拉機(jī)廣泛采用變速后動(dòng)力輸出軸，前動(dòng)力輸出軸為1.2.3型軸頭。大中型拖拉機(jī)動(dòng)力輸出普遍為全獨(dú)立式，與變速箱動(dòng)力換擋裝置相對(duì)應(yīng)，也采用液壓離合器換擋。 3）行走轉(zhuǎn)向系 在大中型拖拉機(jī)上采用寬斷面的子午線輪胎約占2/3。四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)一般前輪最大轉(zhuǎn)角達(dá)50度。前驅(qū)動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向普遍采用穿心油缸， 即轉(zhuǎn)向油缸和橫拉桿合成一體。 4）液壓懸掛系統(tǒng) （1）在大中型拖拉機(jī)上，載荷傳感的閉心液壓系統(tǒng)已被普遍應(yīng)用，變量泵供油壓力和流量可按工況需要自動(dòng)適應(yīng)。"許多新研制生產(chǎn)的系列拖拉機(jī)已廣泛采用電子液壓懸掛系統(tǒng)。（2）前后三點(diǎn)懸掛，普遍采用快速掛接裝置。 5）駕駛室 密封、隔聲駕駛室裝有空調(diào)設(shè)備。轉(zhuǎn)向盤的傾角和高低以及減振座椅的位置可按駕駛員身材調(diào)整，所有傳動(dòng)、液壓懸掛的操縱全部集中在右側(cè)操縱臺(tái)上（有的可隨座椅一起轉(zhuǎn)動(dòng)），均用按鈕或旋鈕操縱。在儀表板上除了有多種常規(guī)的溫度、壓力、電流、燃油量等和各種操縱狀態(tài)（前輪驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、動(dòng)力輸出軸、燈光等）的顯示或警示信號(hào)外，還可通過(guò)機(jī)載計(jì)算機(jī)數(shù)顯重要性能參數(shù)。 四、本課題主要研究?jī)?nèi)容 本課題主要研究?jī)?nèi)容是： 1.擬定DF12型手扶拖拉機(jī)傳動(dòng)箱的傳動(dòng)方案，要求所選的方案要能夠?qū)崿F(xiàn)拖拉機(jī)各種理論檔位所要求的速度，傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)合理、而且應(yīng)該易于實(shí)現(xiàn)、操縱方便成本低廉； 2.在擬定的方案中合理選取滿足設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)系統(tǒng)總成方案，合理地分配各傳動(dòng)比。 3.確定DF12型手扶拖拉機(jī)變速箱和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和幾何參數(shù)，對(duì)各主要零件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力相關(guān)設(shè)計(jì)，對(duì)所選的傳動(dòng)方案主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度、壽命、潤(rùn)滑等必要的計(jì)算、校核； 4.完成DF12型手扶拖拉機(jī)傳動(dòng)箱裝配圖一份，完成DF12型手扶拖拉機(jī)主要零件的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核以及零件工作圖的繪制，要求總圖量0#2.5張以上）； 5.完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份，其內(nèi)容應(yīng)包括總體傳動(dòng)方案的擬定，方案的可行性以及所選方案優(yōu)缺點(diǎn)分析，相關(guān)計(jì)算以及說(shuō)明應(yīng)全面、詳細(xì)、公式出處等應(yīng)該詳細(xì)標(biāo)明，注明各個(gè)參數(shù)含義，論文書寫認(rèn)真、規(guī)范； 6.完成文獻(xiàn)綜述一份，文獻(xiàn)綜述應(yīng)該細(xì)致全面描述拖拉機(jī)行業(yè)的發(fā)展概況、發(fā)展趨勢(shì)、發(fā)展中存在問(wèn)題、可能存在的解決方案等； 7.完成翻譯相關(guān)資料一份（大于2000單詞量），題材必須和機(jī)械結(jié)構(gòu)相關(guān)； 8.參考文獻(xiàn)15篇以上，其中外文參考文獻(xiàn)不少于3篇。 五、完成論文的條件和擬采用的研究手段（途徑） 本課題要求完成DF12型手扶拖拉機(jī)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先通過(guò)查閱相關(guān)參考資料，綜合各種輪系的特點(diǎn)，確定出滿足要求的傳動(dòng)方案。其次根據(jù)已知?jiǎng)恿?shù)確定變速傳動(dòng)比及其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)，結(jié)合相關(guān)尺寸大致確定出傳動(dòng)件的主要尺寸，并進(jìn)行傳動(dòng)零件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和校核，充分考慮各輪系中傳動(dòng)零件的互換性，確定出傳動(dòng)零件的主要尺寸，進(jìn)行輪系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪制齒輪系的裝配圖，最后繪制畫零件圖 。 六、本課題進(jìn)度安排、各階段預(yù)期達(dá)到的目 2012．10．8—2012.11.5 查閱資料，并收集整理相關(guān)資料，提出若干種方案，并確定最終方案。完成外文文獻(xiàn)的翻譯。 2010．11．6—2012.11.25 完成各輪系運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算，傳動(dòng)零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成各輪系結(jié)構(gòu)參數(shù)，尺寸參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 2012.11.26—2012.12.10 完成裝配圖及主要部件零件圖的繪制 2010.12.11—2012.12.25 完成文獻(xiàn)綜述和設(shè)計(jì)說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯。 七、指導(dǎo)教師意見 對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 八、所 在 專 業(yè) 審 查 意 見 負(fù)責(zé)人： 本 科 畢 業(yè) 設(shè)計(jì) 題目：DF12型手扶拖拉機(jī)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 摘 要 隨著變型運(yùn)輸拖拉機(jī)和農(nóng)用運(yùn)輸車的發(fā)展，原來(lái)依靠農(nóng)村運(yùn)輸業(yè)發(fā)展起來(lái)的小四輪拖拉機(jī)逐步轉(zhuǎn)向田間地頭。然而，目前小四輪拖拉機(jī)田間作業(yè)能力差，又沒(méi)有很多配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，農(nóng)忙季節(jié)短，致使大量小四輪拖拉機(jī)一年中作業(yè)時(shí)間短，被迫長(zhǎng)期閑置著。這影響了農(nóng)村專業(yè)戶的作業(yè)效益，也造成了不應(yīng)該有的資源浪費(fèi)。針對(duì)這些情況，我們?cè)谠行∷妮喭侠瓩C(jī)的基礎(chǔ)上稍微作些改動(dòng)，使它的功能延伸。譬如可在原來(lái)小四輪拖拉機(jī)的基礎(chǔ)上，改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機(jī)變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運(yùn)裝置或裝載裝置而成。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生在工作過(guò)程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)造的分析、解決技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算。 關(guān)鍵字：齒輪 操縱機(jī)構(gòu) 軸 軸承 鎖定機(jī)構(gòu) DESING of a CERTAIN TYPE of TRACTOR GEARBOX With variant transport tractors and agricultural the development of carriage car, depends on rural transportation industry to develop the small four-wheel tractor to field edge of a field. However, at present, small four-wheel the tractor field work ability is poor, and not many ancillary agricultural machinery, busy season is short, resulting in a large number of small four-wheel tractor year short operation time, forced long-term idle. The influence of rural specialist work benefit, also cause should not be some waste of resources. In light of these circumstances, we in the original small four-wheel tractor based on slightly to make some changes, make it functional extension. For example, in the original small four-wheel tractor based on, change seats, steering wheel, clutch, throttle, brake position, the tractor into inverted open, in a gearbox installed after digging device, lifting device or a loading device. The graduation design is about mechanical speciality students before graduation and a comprehensive training, purpose is to consolidate and expand the students learn the basic knowledge and professional knowledge, training students' comprehensive use of the knowledge the ability to analyze and solve problems. Is training, training students the ability to work independently and the spirit of innovation is the best means. Graduation design requirements of each student in the course of the work, we need to think independently, study assiduously, create somewhat analysis, solving technical problems. Through the graduation project, so that students master the transformation plan formulation, comparison, analysis and necessary calculation. Key words: Gear Manipulation of body Axis Bearing Locking mechanism 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................ ..1 1.1 變速箱概述..............................................................................................1 1.1.1 變速箱的功用.......................................................................................1 1.1.2 變速箱的類型....................................................................................1 1.1.3 變速箱的工作原理............................................................................2 2 變速箱設(shè)計(jì)要求及初始數(shù)據(jù)........................................................................3 2.1 變速箱設(shè)計(jì)要求...................................................................................3 2.2 變速箱設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)...........................................................................3 3 變速箱設(shè)計(jì)過(guò)程........................................................................................... 4 3.1 變速箱的設(shè)計(jì)步驟...............................................................................4 3.2 變速箱結(jié)構(gòu)的選擇............................................................................... 4 3.3 根據(jù)總體計(jì)算確定擋位數(shù)與各檔傳動(dòng)比...........................................4 3.4 根據(jù)總體布置要求確定變速箱外形尺寸允許范圍...........................5 3.5 草擬變速箱的傳動(dòng)方案.......................................................................5 3.6 變速箱主要參數(shù)的確定.......................................................................6 3.6.1 齒輪模數(shù)的確定......................................................................6 3.6.2 齒輪壓力角的確定..................................................................6 3.6.3 齒寬的確定..............................................................................6 3.6.4 相齒合齒輪的齒數(shù)和.........................................................8 3.7 選配齒輪.....................................................................................8 3.8 變速箱主要零件的計(jì)算.............................................................................9 3.7.1 齒輪的計(jì)算....................................................................................9 3.7.2 軸的計(jì)算......................................................................................12 3.7.3 軸承的計(jì)算...................................................................................16 4 主要零件的布置要點(diǎn)及倒檔和減速器的布置方案............................... .. 18 4.1 變速箱主要零件的布置要點(diǎn).................................................................18 4.2 倒檔和減速器的布置方案.....................................................................18 4.2.1 倒檔布置方案.............................................................................18 4.2.2 減速器布置方案.........................................................................19 5 變速箱殼和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).......................................................................19 5.1 變速箱殼的設(shè)計(jì)....................................................................................19 5.2 變速箱操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)........................................................................19 5.2.1換擋機(jī)構(gòu)................................................................................. ..20 5.2.2鎖定機(jī)構(gòu)......................................................................................20 參考文獻(xiàn).............................................................................................................21 致 謝........................................................................................................... .. 22 1 緒 論 選題的目的及意義 （1) 農(nóng)業(yè)的大發(fā)展，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的改善與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要條件，農(nóng)業(yè)機(jī)械在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中將具有決定性的作用。自20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時(shí)，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。同時(shí)，繼完成提高整機(jī)可靠性任務(wù)后，技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量和智能化程度，努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)向農(nóng)業(yè)機(jī)械的滲透，現(xiàn)代大功率農(nóng)用拖拉機(jī)日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化在調(diào)整和反哺中快速、健康地發(fā)展進(jìn)入了快速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期。國(guó)內(nèi)一些大型企業(yè)，不斷學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，加大技術(shù)改造和升級(jí)換代力度，推進(jìn)了國(guó)產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的提高，但我國(guó)的制造水平與上述發(fā)達(dá)國(guó)家存在著較大的差距。因此，了解發(fā)達(dá)國(guó)家動(dòng)力機(jī)械的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，尋找差距，發(fā)揮自己的長(zhǎng)處是我國(guó)拖拉機(jī)制造業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。 （2) 隨著變型運(yùn)輸拖拉機(jī)和農(nóng)用運(yùn)輸車的發(fā)展，原來(lái)依靠農(nóng)村運(yùn)輸業(yè)發(fā)展起來(lái)的小四輪拖拉機(jī)逐步轉(zhuǎn)向田間地頭。然而，目前小四輪拖拉機(jī)田間作業(yè)能力差，又沒(méi)有很多配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，農(nóng)忙季節(jié)短，致使大量小四輪拖拉機(jī)一年中作業(yè)時(shí)間短，被迫長(zhǎng)期閑置著。這影響了農(nóng)村專業(yè)戶的作業(yè)效益，也造成了不應(yīng)該有的資源浪費(fèi)。針對(duì)這些情況，我們?cè)谠行∷妮喭侠瓩C(jī)的基礎(chǔ)上稍微作些改動(dòng)，使它的功能延伸。譬如可在原來(lái)小四輪拖拉機(jī)的基礎(chǔ)上，改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機(jī)變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運(yùn)裝置或裝載裝置而成。 （3) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生在工作過(guò)程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)造的分析、解決技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算。 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) （4) (一)拖拉機(jī)發(fā)展?fàn)顩r （5) 1 結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展 （6) 1）前輪小、后輪大、前輪轉(zhuǎn)向輪式拖拉機(jī)這種標(biāo)準(zhǔn)型輪式拖拉機(jī)在歐美獲得最廣泛使用。在美國(guó)主要采用后輪驅(qū)動(dòng)，大型拖拉機(jī)采用雙排驅(qū)動(dòng)輪胎，但四輪驅(qū)動(dòng)也逐漸增多， 主要帶后懸掛具作業(yè)。多數(shù)四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)型上可選裝前懸掛裝置和前動(dòng)力輸出軸， 可以前后都懸掛機(jī)具進(jìn)行復(fù)式作業(yè)。 （7) 2）平臺(tái)式四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)和自走底盤為了在拖拉機(jī)上能安裝播種、施肥、施藥的機(jī)具，有的四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的駕駛室偏前布置，后部有一平臺(tái)可以安裝機(jī)具； 有的為四輪驅(qū)動(dòng)自走底盤， 發(fā)動(dòng)機(jī)臥置在駕駛室下面，可以在駕駛室前部和后部的梁架上安裝機(jī)具。 （8) 3）前后輪相同，折腰轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)在美國(guó)這種結(jié)構(gòu)型式用于特大型一般用途拖拉機(jī)上，采用前后雙排輪胎。在西歐，這種結(jié)構(gòu)型式適用于中小型果園拖拉機(jī)。 （9) 4）橡膠履帶拖拉機(jī)歐美金屬履帶拖拉機(jī)農(nóng)業(yè)用量很少，1987年后相繼出現(xiàn)了橡膠履帶拖拉機(jī)和折腰轉(zhuǎn)向履帶拖拉機(jī)采用4 個(gè)三角形橡膠履帶裝置代替驅(qū)動(dòng)輪胎，這種機(jī)型的最高運(yùn)輸速度為30千米每小時(shí)。俄羅斯也在研究采用三角形橡膠履帶驅(qū)動(dòng)型式的大功率拖拉機(jī)。 （10) 2 各系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展 （11) 1）發(fā)動(dòng)機(jī) 大中功率拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用直噴燃燒室，標(biāo)定轉(zhuǎn)速一般為2200~2500轉(zhuǎn)每分鐘哪個(gè)采用不同缸徑、缸數(shù)和自然吸氣、增壓或增壓中冷達(dá)到的標(biāo)定功率范圍。 （12) 2）傳動(dòng)系 （1）變速箱。在大中型拖拉機(jī)變速箱中，比較經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案是采用主變速（3 擋~4 擋） 加倒擋器，嚙合套換擋，可選裝兩擋動(dòng)力換擋和爬行擋。較完善的方案采用主變速4 擋動(dòng)力換擋和副變速4擋~8擋同步器換擋，具有嚙合套或液壓離合器換擋的倒擋器和可選裝爬行擋。更完善的采用全動(dòng)力換擋16+4擋或18+8擋。動(dòng)力換擋裝置有行星式和定軸齒輪式，可利用液壓離合器換接。（2）驅(qū)動(dòng)橋。大中型拖拉機(jī)前后驅(qū)動(dòng)橋普遍采用濕式盤式制動(dòng)器和行星最終傳動(dòng)。前驅(qū)動(dòng)橋采用摩擦式自鎖差速器或液壓差速鎖，后驅(qū)動(dòng)橋大多采用液壓差速鎖，以提高牽引附著性能，前輪驅(qū)動(dòng)離合也采用液壓操縱。（3）動(dòng)力輸出軸。美國(guó)生產(chǎn)的拖拉機(jī)，其后動(dòng)力輸出軸是按不同功率采用540，540/1000轉(zhuǎn)每分鐘或單獨(dú)1000轉(zhuǎn)每分鐘標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速和相應(yīng)型軸頭。西歐生產(chǎn)的拖拉機(jī)廣泛采用變速后動(dòng)力輸出軸，前動(dòng)力輸出軸為1.2.3型軸頭。大中型拖拉機(jī)動(dòng)力輸出普遍為全獨(dú)立式，與變速箱動(dòng)力換擋裝置相對(duì)應(yīng)，也采用液壓離合器換擋。 （13) 3）行走轉(zhuǎn)向系 在大中型拖拉機(jī)上采用寬斷面的子午線輪胎約占2/3。四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)一般前輪最大轉(zhuǎn)角達(dá)50度。前驅(qū)動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向普遍采用穿心油缸， 即轉(zhuǎn)向油缸和橫拉桿合成一體。 （14) 4）液壓懸掛系統(tǒng) （1）在大中型拖拉機(jī)上，載荷傳感的閉心液壓系統(tǒng)已被普遍應(yīng)用，變量泵供油壓力和流量可按工況需要自動(dòng)適應(yīng)。"許多新研制生產(chǎn)的系列拖拉機(jī)已廣泛采用電子液壓懸掛系統(tǒng)。（2）前后三點(diǎn)懸掛，普遍采用快速掛接裝置。 （15) 5）駕駛室 密封、隔聲駕駛室裝有空調(diào)設(shè)備。轉(zhuǎn)向盤的傾角和高低以及減振座椅的位置可按駕駛員身材調(diào)整，所有傳動(dòng)、液壓懸掛的操縱全部集中在右側(cè)操縱臺(tái)上（有的可隨座椅一起轉(zhuǎn)動(dòng)），均用按鈕或旋鈕操縱。在儀表板上除了有多種常規(guī)的溫度、壓力、電流、燃油量等和各種操縱狀態(tài)（前輪驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、動(dòng)力輸出軸、燈光等）的顯示或警示信號(hào)外，還可通過(guò)機(jī)載計(jì)算機(jī)數(shù)顯重要性能參數(shù)。 （16) 四、本課題主要研究?jī)?nèi)容 （17) 本課題主要研究?jī)?nèi)容是： （18) 1.擬定DF12型手扶拖拉機(jī)傳動(dòng)箱的傳動(dòng)方案，要求所選的方案要能夠?qū)崿F(xiàn)拖拉機(jī)各種理論檔位所要求的速度，傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)合理、而且應(yīng)該易于實(shí)現(xiàn)、操縱方便成本低廉； 2.在擬定的方案中合理選取滿足設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)系統(tǒng)總成方案，合理地分配各傳動(dòng)比。 （19) 3.確定DF12型手扶拖拉機(jī)變速箱和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和幾何參數(shù)，對(duì)各主要零件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力相關(guān)設(shè)計(jì)，對(duì)所選的傳動(dòng)方案主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度、壽命、潤(rùn)滑等必要的計(jì)算、校核； （20) 4.完成DF12型手扶拖拉機(jī)傳動(dòng)箱裝配圖一份，完成DF12型手扶拖拉機(jī)主要零件的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核以及零件工作圖的繪制，要求總圖量0#2.5張以上）； （21) 5.完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份，其內(nèi)容應(yīng)包括總體傳動(dòng)方案的擬定，方案的可行性以及所選方案優(yōu)缺點(diǎn)分析，相關(guān)計(jì)算以及說(shuō)明應(yīng)全面、詳細(xì)、公式出處等應(yīng)該詳細(xì)標(biāo)明，注明各個(gè)參數(shù)含義，論文書寫認(rèn)真、規(guī)范； （22) 6.完成文獻(xiàn)綜述一份，文獻(xiàn)綜述應(yīng)該細(xì)致全面描述拖拉機(jī)行業(yè)的發(fā)展概況、發(fā)展趨勢(shì)、發(fā)展中存在問(wèn)題、可能存在的解決方案等； （23) 7.完成翻譯相關(guān)資料一份（大于2000單詞量），題材必須和機(jī)械結(jié)構(gòu)相關(guān)； （24) 8.參考文獻(xiàn)15篇以上，其中外文參考文獻(xiàn)不少于3篇。 1.1.1 變速箱的功用 變速箱的功用是： （25) 改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作； （26) 實(shí)現(xiàn)倒檔，在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使車輛能前進(jìn)和倒退行駛； （27) 實(shí)現(xiàn)空擋，可切斷傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠啟動(dòng)，怠速，并可在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，車輛長(zhǎng)時(shí)間的停車，便于變速箱換擋和動(dòng)力輸出。 1.1.2 變速箱的類型 (1)按傳動(dòng)比變化分 　　按傳動(dòng)比變化方式來(lái)分：可分為有級(jí)式變速器，無(wú)級(jí)式變速器和綜合式變速器。 　　有級(jí)式變速器　是目前使用最廣的一種。它采用齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。按所用輪系型式不同，有軸線固定式變速器(普通變速器)和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器(行星齒輪變速器)兩種。 無(wú)級(jí)式變速器　其的傳動(dòng)比在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可按無(wú)限多級(jí)變化，常見的有電力式和液力式(動(dòng)液式)兩種。電力式無(wú)級(jí)變速器的變速傳動(dòng)部件為直流串激電動(dòng)機(jī)。動(dòng)液式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)部件為液力變矩器。 　　綜合式變速器 是指由液力變矩器和齒輪式有級(jí)變速器組成的液力機(jī)械式變速器，其傳動(dòng)比可在最大值與最小值之間的幾個(gè)間斷的范圍內(nèi)作無(wú)級(jí)變化，目前應(yīng)用較多。 　　(2)按操縱方式分 　　按操縱方式來(lái)分：可分為強(qiáng)制操縱式變速器，自動(dòng)操縱式變速器和半自動(dòng)操縱式變速器。 　　強(qiáng)制操縱式變速器　是靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。 　　自動(dòng)操縱式變速器　其傳動(dòng)比選擇和換檔是自動(dòng)進(jìn)行的，所謂“自動(dòng)”，是指機(jī)械變速器每個(gè)檔位的變換是借助反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車速的信號(hào)系統(tǒng)來(lái)控制換檔系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實(shí)現(xiàn)的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。 　　半自動(dòng)操縱式變速器　有兩種型式：一種是常用的幾個(gè)檔位自動(dòng)操縱，其余檔位則由駕駛員操縱；另一種是預(yù)選式，即駕駛員預(yù)先用按鈕選定檔位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時(shí)，接通一個(gè)電磁裝置或液壓裝置來(lái)進(jìn)行換檔。 　　(3)按使用方法分 　　按使用方法分類：可分為手動(dòng)變速器，自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí)變速器。 　　手動(dòng)變速器（MT） 　　手動(dòng)變速器，也稱手動(dòng)擋，即用手撥動(dòng)變速桿才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的。踩下離合時(shí)，方可撥得動(dòng)變速桿　 自動(dòng)變速器（AT） 　　自動(dòng)變速器，利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。 　　無(wú)級(jí)變速器（CVT） 　　無(wú)級(jí)變速器是由兩組變速輪盤和一條傳動(dòng)帶組成的. (4) 按輪系形式分 按輪系形式分：可分為定軸式變速箱和行星式變速箱。 定軸式變速箱：變速箱中所有齒輪都有固定的旋轉(zhuǎn)軸線。按其換擋式有機(jī)械式換擋和動(dòng)力式換擋。 行星式變速箱：變速箱中有些齒輪的軸線在旋轉(zhuǎn)，這種軸線旋轉(zhuǎn)的齒輪有兩種，即自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。行星式變速箱只有動(dòng)力換擋一種方式。 1.1.3 變速箱的工作原理 變速箱是由裝在變速箱殼體內(nèi)各軸上不同齒數(shù)的齒輪和操縱機(jī)構(gòu)組成的。根據(jù)需要將不同軸上不同齒數(shù)的齒輪嚙合在一起，進(jìn)行變速和改變從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，達(dá)到改變扭矩，轉(zhuǎn)速和行駛方向的目的。 2 變速箱設(shè)計(jì)要求及初始數(shù)據(jù) 2.1 變速箱設(shè)計(jì)要求 1. 六個(gè)前進(jìn)檔，兩個(gè)倒退檔，各檔的傳動(dòng)比須符合作業(yè)對(duì)速度和牽引力的要求。 2. 換擋方便，不允許出現(xiàn)同時(shí)掛兩個(gè)檔，自動(dòng)脫檔和跳擋的現(xiàn)象。 2.2 變速箱設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù) 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率（馬力）：12馬力= 8.82KW（1馬力=0.735千瓦） 最大扭矩：（公斤·米）5換算為50Nm； 空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（最大/最?。?；2300/600 （r/min） 驅(qū)動(dòng)輪輪胎規(guī)格6.00—12/2 理論行駛速度（公里/小時(shí)）：Ι、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、倒Ⅰ、倒Ⅱ檔：1.40、2.50、4.10、5.30、9.40、15.30、1.00、3.80 傳動(dòng)箱：前進(jìn)檔6個(gè)，倒檔2個(gè)。 驅(qū)動(dòng)橋中央傳動(dòng)型式：直齒圓柱齒輪 理論行駛速度 （公里/小時(shí)） 檔次 數(shù)據(jù) Ⅰ 1.40 Ⅱ 2.50 Ⅲ 4.10 Ⅳ 5.30 Ⅴ 9.40 Ⅵ 15.30 倒Ⅰ 1.00 倒Ⅰ 3.80 根據(jù)公式TI=9550×PI/nI 求得發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速nI=9550×PI/TI =1684.62 r/min 3 變速箱設(shè)計(jì)過(guò)程 3.1 變速箱的設(shè)計(jì)步驟 （1） 根據(jù)工作特點(diǎn)選擇變速箱的結(jié)構(gòu)形式； （2） 根據(jù)總體計(jì)算確定擋位數(shù)與各檔傳動(dòng)比； （3） 根據(jù)總體布置要求確定變速箱外形尺寸允許范圍； （4） 草擬變速箱的傳動(dòng)方案； （5） 確定變速箱的主要參數(shù)； （6） 根據(jù)變速箱的傳動(dòng)比選配齒輪，確定各檔齒輪的齒數(shù)； （7） 進(jìn)行齒輪，軸，軸承等零件的壽命計(jì)算或強(qiáng)度，剛度計(jì)算； （8） 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖和零件圖。 3.2 變速箱結(jié)構(gòu)的選擇 選擇輸入軸，輸出軸，中間軸都在同一平面內(nèi)的平面型組成式變速箱。 3.3 根據(jù)總體計(jì)算確定擋位數(shù)與各檔傳動(dòng)比 拖拉機(jī)的車輪標(biāo)準(zhǔn)為6.00—12/2，則其直徑為600mm，則各檔位的速度為： 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1684.62r/min 由于變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)之間還需要V帶鏈接（或鏈傳動(dòng)）進(jìn)行減速， 取V帶（或鏈傳動(dòng)）的傳動(dòng)比為i=1.735537 n帶=481 r/min nw=60×1000V/πD 根據(jù)設(shè)計(jì)速度=1.40Km/h =2.50Km/h =4.10Km/h =5.30Km/h =9.40 Km/h =15.0Km/h 1=1.00 Km/h 2=3.80 Km/h 可以得出： n1=12.385 r/min n2=25.3559 r/min n3=36.27 r/min n4=46.886r/min n5=83.156 r/min n6=132.696 r/min n倒1=8.846 r/min n倒2=33.6164r/min 各檔位的傳動(dòng)比 3.4 根據(jù)總體布置要求確定變速箱外形尺寸允許范圍 中心距的確定 中心距是影響變速箱大小和重量的決定因素，應(yīng)盡量縮小，但受齒輪強(qiáng)度，軸承壽命以及由軸的尺寸所確定的齒輪最小直徑的限制。通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選中心距： Ａ＝ （mm) （3-1） 式中 ——變速箱輸出軸計(jì)算扭矩; ——中心系數(shù)。 則A==34.9×=147.5 mm 3.5 草擬變速箱的傳動(dòng)方案 根據(jù)檔數(shù)，速度變化范圍和各檔傳動(dòng)比及總體布置的要求，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案，繪制出傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖（3-1）所示。 3.6 變速箱主要參數(shù)的確定 3.6.1 齒輪模數(shù)的確定 在直徑，寬度一定時(shí)，齒輪的彎曲強(qiáng)度隨模數(shù)減小而降低，而接觸強(qiáng)度并不降低，反而因齒數(shù)和重合度的增加而有所改善。所以在滿足彎曲強(qiáng)度的前提下應(yīng)盡量采用較小模數(shù)。本設(shè)計(jì)為使制造方便，采用一種模數(shù),且m=5. 3.6.2 齒輪壓力角的確定 我國(guó)和許多國(guó)家都把齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角規(guī)定為，因此變速箱普遍采用壓力角。取=。 3.6.3 齒寬的確定 齒寬b=m.齒寬系數(shù)一般取4—6，平均可取5.主要工作檔取較大值。 變速箱內(nèi)各齒輪的齒寬為： 齒輪 計(jì)算式 齒寬（mm) 常吻主動(dòng)齒輪 b=m=8.6×5 43 常吻從動(dòng)齒輪 b=m=4.4×5 22 二速主動(dòng)齒輪 b=m=4.6×5 23 二速滑動(dòng)齒輪 b=m=4.4×5 22 四速滑動(dòng)齒輪 b=m=4.2×5 21 四速主動(dòng)齒輪 b=m=4.2×5 21 五速主動(dòng)齒輪 b=m=4.4×5 22 五速滑動(dòng)齒輪 b=m=4.2×5 21 三速滑動(dòng)齒輪 b=m=4.4×5 22 三速主動(dòng)齒輪 b=m=4.4×5 22 一速主動(dòng)齒輪 b=m=4.4×5 22 一速及倒速滑動(dòng)齒輪 b=m=4.6×5 23 倒速主動(dòng)齒輪 b=m=5.4×5 27 輸力傳動(dòng)中間齒輪 b=m=4.0×5 20 倒速中間齒輪 b=m=6.4×5 32 3.6.4 相齒合齒輪的齒數(shù)和 =2/m. (3-2) 當(dāng)算出的太小而不能滿足速度變化比值的要求時(shí)，可增大,相應(yīng)縮小模數(shù)或適當(dāng)增大中心距。 =2/m=2×147.5÷5=59 3.7 選配齒輪 選配齒輪就是確定各檔齒輪的齒數(shù)。 （1） 選定中心距。由之前的中心距計(jì)算知：Ａ=147.5mm. （2） 確定常嚙合齒輪副與快Ⅰ檔換擋齒輪的傳動(dòng)比，，取=2.11，則=3.09÷2.11=1.46。取常吻主動(dòng)齒輪的齒數(shù)為19，則常吻從動(dòng)齒輪的齒數(shù)為1.46×19=40.一速主動(dòng)齒輪的齒數(shù)為:59÷(1+1.46)=24,一速及倒速滑動(dòng)齒輪的齒數(shù)為：59-24=35.以此類推，可得各齒輪的齒數(shù)見下表： 齒輪 常吻主動(dòng)齒輪 常吻從動(dòng)齒輪 二速主動(dòng)齒輪 二速滑動(dòng)齒輪 四速滑動(dòng)齒輪 齒數(shù) 20 39 27 32 31 齒輪 四速主動(dòng)齒輪 五速主動(dòng)齒輪 五速滑動(dòng)齒輪 三速滑動(dòng)齒輪 三速主動(dòng)齒輪 齒數(shù) 37 41 17 39 20 齒輪 一速主動(dòng)齒輪 一速及倒速滑動(dòng)齒輪 倒速主動(dòng)齒輪 輸力傳動(dòng)中間齒輪 倒速中間齒輪 齒數(shù) 24 35 18 25 31 第4章 主運(yùn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=4KW,電動(dòng)機(jī)軸與Ⅰ軸之間的降速比為1440/800=1.8，即帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為。兩班制工作，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)10年。 4.1.1 確定計(jì)算功率 由參考文獻(xiàn)[3]表8-7查得工作情況系數(shù)取1.3，故 （4-1） 4.1.2 選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，由參考文獻(xiàn)[3]圖8-10選A型帶。 4.1.3 驗(yàn)算帶速和確定帶輪直徑 4.1.3.1 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 由參考文獻(xiàn)[3]表8-6和表8-8，取小帶輪基準(zhǔn)直徑。 4.1.3.2 驗(yàn)算帶速 按參考文獻(xiàn)[3]式（8-13） 驗(yàn)算帶速 （4-2） 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； -小帶輪直徑，mm； 因?yàn)?，故帶速合適。 4.1.3.3 計(jì)算大帶輪的直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]式（8-15a），計(jì)算大帶輪直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表8-8，圓整為224。 4.1.4 確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 設(shè)中心距為,則 （4-3） 于是244.3a698,初取中心距為。 帶長(zhǎng) （4-4） 查參考文獻(xiàn)[3]表8-2取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，。 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距 （4-5） 4.1.5 驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。 （4-6） 合適。 4.1.6 確定帶的根數(shù) 4.1.6.1 計(jì)算單根V帶的額定功率 由=125mm和n=1440r/min,查參考文獻(xiàn)[3]表8-4a得。 根據(jù)n=1440r/min，和A型帶，查參考文獻(xiàn)[3]表8-4b得。 查參考文獻(xiàn)[3]表8-5得，表8-2得，于是 其中： ——時(shí)傳遞功率的增量； ——按小輪包角，查得的包角系數(shù)； ——長(zhǎng)度系數(shù)； 4.1.6.2 計(jì)算V帶的根數(shù)z （4-7） 為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10，取 4.1.7 計(jì)算單根V帶初拉力的最小值 由參考文獻(xiàn)[3]表8-3得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量,所以 （4-8） 其中： -帶的傳動(dòng)功率,KW； v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m； v = 1440r/min = 9.42m/s。 4.1.8 計(jì)算壓軸力 （4-9） 4.1.9 帶輪的結(jié)構(gòu) 小帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)見附圖。大帶輪采用孔板式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)略。 4.2 確定計(jì)算轉(zhuǎn)速 4.2.1 主軸 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為主軸從最低轉(zhuǎn)速算起，第一個(gè)1/3轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，即： （4-10） 4.2.2 各傳動(dòng)軸 軸Ⅲ可從主軸按的傳動(dòng)副找上去，似應(yīng)為。但由于軸Ⅲ上的最低轉(zhuǎn)速經(jīng)傳動(dòng)組c可使主軸得到37和兩種轉(zhuǎn)速。要傳遞全部功率，所以軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為；軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按傳動(dòng)副b推上去，得；軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為。 4.2.3 各齒輪 傳動(dòng)組c中，只需計(jì)算的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為； 只需計(jì)算的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為；傳動(dòng)組b計(jì)算的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為；傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為。 4.2.4 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 （4-11） 所以合適。 4.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定 4.3.1 傳動(dòng)組a 4.3.1.1 計(jì)算a傳動(dòng)組各齒輪模數(shù) 先計(jì)算24齒齒輪的模數(shù)： （4-12） 其中: ； ； -電動(dòng)機(jī)功率；； -齒寬系數(shù)； -齒輪傳動(dòng)許允應(yīng)力; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；取 ， 取,安全系數(shù)。 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取，取， 。 取。 按齒數(shù)30的計(jì)算，，可取m =3； 按齒數(shù)36的計(jì)算，, 可取m =3。 于是傳動(dòng)組a的齒輪模數(shù)取，。 4.3.1.2 計(jì)算a傳動(dòng)組各齒輪直徑 軸Ⅰ上齒輪的直徑： 。 軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： 4.3.2 傳動(dòng)組b 4.3.2.1 計(jì)算b傳動(dòng)組各齒輪模數(shù) 確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。 按22齒數(shù)的齒輪計(jì)算： 可得 取。 按42齒數(shù)的齒輪計(jì)算： 可得 ； 于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為。 4.3.2.2 計(jì)算b傳動(dòng)組各齒輪直徑 軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的直徑分別為： 軸Ⅲ上與軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為： 4.3.3 傳動(dòng)組c 4.3.3.1 計(jì)算c傳動(dòng)組各齒輪模數(shù) 取m =4。 4.3.3.2 計(jì)算c傳動(dòng)組各齒輪直徑 軸Ⅲ上兩聯(lián)動(dòng)齒輪的直徑分別為： 軸Ⅳ上兩齒輪的直徑分別為： 4.3.4 換向齒輪 4.3.4.1 換向齒輪各齒輪模數(shù) 取。 4.3.4.2 換向齒輪各齒輪直徑 4.4 確定各軸最小直徑 4.4.1 Ⅰ軸的直徑 4.4.2 Ⅱ軸的直徑 4.4.3 Ⅲ軸的直徑 4.4.4 主軸的直徑 4.5 主軸組件設(shè)計(jì) 4.5.1 主軸直徑的初選 根據(jù)機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率查參考文獻(xiàn)[2]表5-12，可以確定主軸前軸頸應(yīng)為,初選,后軸頸取。故選前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于臥式車床內(nèi)孔直徑與外徑之比約為，選內(nèi)孔直徑。 4.5.2 主軸組件的前懸伸和跨距 根據(jù)結(jié)構(gòu),參照參考文獻(xiàn)[2]表5-14定懸伸長(zhǎng)度。 4.5.3 主軸組件最佳跨距選擇 考慮機(jī)械效率 主軸最大輸出轉(zhuǎn)距 （4-13） 床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的,取即,故半徑為。 切削力 （4-14） 背向力 （4-15） 故總的作用力 （4-16） 總作用力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半, 故主軸軸端受力為 先假設(shè) 前后支撐分別為 根據(jù) （4-17） 由參考文獻(xiàn)[1]圖10-24主軸最佳跨距圖查。 4.5.4 主軸組件的選擇 4.5.4.1 軸承的選用 選用軸承時(shí)，首先要選擇軸承類型，合理選用軸承類型所應(yīng)考慮的因素主要有一下幾點(diǎn)： 軸承的載荷 軸承承受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。 軸承的轉(zhuǎn)速 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對(duì)類型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才會(huì)有比較顯著的影響。 軸承的調(diào)心性能 當(dāng)軸的中心線和軸承座中心線不重合而有角度誤差時(shí)，或因軸受力而彎曲或傾斜時(shí)，會(huì)造成軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜。 軸承的安裝和拆卸 便于安裝，便于拆卸也是在選擇軸承類型時(shí)應(yīng)該考慮的一個(gè)因素。 4.5.4.2 軸承尺寸的選擇，選擇軸承尺寸時(shí)主要注意以下幾點(diǎn) 動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷 動(dòng)軸承的壽命 動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 接觸球軸承和圓錐滾子軸承的徑向載荷與軸向載荷 綜合以上因素，經(jīng)過(guò)分析和計(jì)算得出以下結(jié)果： 主軸采用三支承 前支承：NN3020K; 中支承：N219E; 后支承：NN3016K 3.8 變速箱主要零件的計(jì)算 3.8.1 齒輪的計(jì)算 常吻主動(dòng)齒輪的計(jì)算如下： (1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式： (3-3) 式中 ——接觸應(yīng)力； ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)； ——材料系數(shù)； ——重合度系數(shù)； ——齒數(shù)比； ——主動(dòng)齒輪的分度圓直徑； ——齒寬； ——載荷系數(shù)，且 = ——主動(dòng)齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，且 =9.55×× (3-4) ——主動(dòng)齒輪傳遞的功率； ——主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速。 假定離合器的效率為=0.98，滾動(dòng)軸承效率為=0.99，聯(lián)軸節(jié)的效率為=0.99.則傳遞到常吻主動(dòng)齒輪的效率為： ==0.94 =4.103×0.94=3.86kw =1500r/min 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得則 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得而則有 而許用接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)力為： （3-5） 式中 ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限比； ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)； ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)。 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：則 故兩齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足條件。其它各對(duì)齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度類似計(jì)算。 (2) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為： （3-6） 式中 ——彎曲應(yīng)力； ——齒根危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力； ——應(yīng)力校正系數(shù)； ——齒形系數(shù)； ——重合度系數(shù)； ——模數(shù)。 由上面的齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算可知：又而又查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：對(duì)于常吻主動(dòng)齒輪，由于齒數(shù)為19，查表得對(duì)于常吻從動(dòng)齒輪，由于齒數(shù)為40，查表得 則常吻主動(dòng)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度為： 常吻從動(dòng)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度為： 許用彎曲疲勞強(qiáng)度應(yīng)力為： （3-7） 式中 ——試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)； ——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取 ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)。 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 則 由于所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足條件。其它各對(duì)齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度類似計(jì)算。 3.8.2 軸的計(jì)算 當(dāng)變速箱的檔位為快Ⅰ檔時(shí)，第二軸上的齒輪只有一，倒速滑動(dòng)齒輪參與傳動(dòng)。計(jì)算此時(shí)第二軸的強(qiáng)度。 按彎扭合成應(yīng)力校核該軸的強(qiáng)度。 ①求作用在齒輪上的力 <1>求作用在一，倒速滑動(dòng)齒輪上的力 先求出與一，倒速滑動(dòng)齒輪相嚙合的一速主動(dòng)齒輪上的力和。 假定齒輪嚙合效率為0.97，則從發(fā)動(dòng)機(jī)傳到一速主動(dòng)齒輪上的效率為： <2>求作用在圓弧錐齒輪上的力 圓弧錐齒輪齒面上的法向力可分為圓周力，垂直節(jié)錐母線的力 和沿節(jié)錐母線的力，且 （3-8） 式中 ——主動(dòng)齒輪的計(jì)算扭矩； ——主動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑。 （3-9） （3-10） 主動(dòng)錐齒輪徑向力為： （3-11） 主動(dòng)錐齒輪軸向力為： （3-12） 式中 ——中點(diǎn)螺旋角； ——法向壓力角； ——節(jié)錐角； 。則 而。代入（3-9），（3-10），（3-11），（3-12）得： ②求作用在軸上的力 水平面內(nèi)支反力： 解得： 垂直面內(nèi)支反力： 解得: ③求出總彎矩 水平面的彎矩: 垂直面的彎矩: 總彎矩: （3-13） 代入相關(guān)數(shù)據(jù)得： ④求出扭矩 扭矩 （3-14） 式中 ——第二軸的輸出扭矩； ——考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特性差異系數(shù)。 查手冊(cè)得。則 ⑤對(duì)彎矩，扭矩進(jìn)行合成 （3-15） ⑥校核軸的強(qiáng)度 （3-16） 式中 ——軸的抗彎截面模量。且 （3-17） 最危險(xiǎn)截面的校核： 而查表得：。為軸的許用彎曲應(yīng)力。所以。故安全。 3.8.3 軸承的計(jì)算 變速箱中采用滾動(dòng)軸承。徑向球軸承由于價(jià)格便宜，能承受一定的軸向力，對(duì)軸的變形不敏感，應(yīng)用最廣，但其額定負(fù)荷較小。因而在載荷大，尺寸受限時(shí)往往采用圓柱滾子軸承，其支承剛度較大，但對(duì)軸的變形較敏感，且不能承受軸向力。當(dāng)要求承載能力大且須承受小量軸向力時(shí)，采用雙列向心球面滾子軸承。圓錐滾子支承由于價(jià)格較貴且需調(diào)整，一般只用在輸出軸以承受中央傳動(dòng)的軸向力。 （1）滾動(dòng)軸承的疲勞壽命計(jì)算 對(duì)第二軸上的圓柱滾子軸承進(jìn)行壽命校核。軸承的壽命()公式為： (3-18) 式中 ——溫度系數(shù)； ——軸承的轉(zhuǎn)速； ——滾動(dòng)軸承的基本額定負(fù)荷； ——壽命指數(shù)； ——當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷。 查表得：。 式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速； ——傳動(dòng)比。 則 對(duì)于只能承受純徑向負(fù)荷的向心圓柱滾子軸承： 式中 ——負(fù)荷系數(shù)； ——軸承所承受的徑向負(fù)荷。 查表得：。 則 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：。而。為預(yù)期計(jì)算壽命。