ZL50輪式裝載機行星式動力換擋變速箱設(shè)計含8張CAD圖.zip,ZL50,輪式,裝載,行星,動力,換擋,變速箱,設(shè)計,CAD 論述汽車齒輪動力換檔變速器新的控制理念 雅各布森 機器和車輛設(shè)計，查爾姆斯理工大學(xué)，SE-412 96，瑞典 摘要：動力換擋變速器，例如 自動變速器傳統(tǒng)上通過脫離屬于齒輪A的離合器和接合屬于齒輪B的離合器而從齒輪A切換到B。本文嘗試使用第三離合器的想法。 實際上，這樣的第三離合器可以是傳統(tǒng)上僅用于其它齒輪的離合器之一。 這意味著新概念只能在普通變速箱中使用控制軟件更新。 在傳統(tǒng)控制理念中體現(xiàn)的舒適與穿戴之間的貿(mào)易變得不那么麻煩。 磨損或不適可以減少到對應(yīng)于傳統(tǒng)控制的升檔的大約一半。 這項工作是在升檔中使用屬于高于高檔的檔位的額外離合器的最大潛力。 理論研究是用一般簡單的模型進(jìn)行的，但是使用更詳細(xì)的現(xiàn)有變速箱模型來增加一個模擬實例。 關(guān)鍵詞：動力換檔，自動變速箱，控制，檔位質(zhì)量，舒適度，磨損 符號 A, B 驅(qū)動電阻表達(dá)式常量 c 離合器容量，即數(shù)量 離合器中施加外力的比例 D 定義為時間的衍生物（無量綱）的扭矩 J 時刻質(zhì)量慣性 m 質(zhì)量 P 功率 S 跨度，即兩檔比 T 扭矩 W 磨損離合器，定義為能量耗散（無量綱） ε 小正值 ω 轉(zhuǎn)速（角度/時間） 下標(biāo) e 發(fā)動機 in, out 變速箱輸入輸出軸 Ip ，tp 慣性和扭矩相位 L,H,X 用于較低和較高的齒輪檔位和額外的離合器 trad, new 傳統(tǒng)，新傳統(tǒng)和新的控制理念 0 無量綱（不用于W） 1 峰值，如圖3所示的CH01 1 背景 動力換檔變速器的優(yōu)點是能夠在不中斷機械功率的情況下?lián)Q擋。這個概念自第二十世紀(jì)初就一直在汽車上使用。大多數(shù)的動力換檔變速器已經(jīng)實現(xiàn)了傳統(tǒng)的自動變速器液力變矩器和液壓驅(qū)動離合器和剎車安裝在齒輪傳動行星式。 功率轉(zhuǎn)換的機械現(xiàn)象在例如參考文獻(xiàn)[1]和[2]中有很好的描述。 例如參考文獻(xiàn)[3]?[6]已經(jīng)研究了如何設(shè)計變速器的控制。 然而，這些措施除了離合器A和B之外，還要考慮使用更多的離合器，這些離合器被定義為屬于變速前和變速器后齒輪的離合器。 2 這項工作的驅(qū)動力和目的 自動變速箱的可能發(fā)展包括： （a）消除轉(zhuǎn)爐，以提高燃油經(jīng)濟性并減輕重量和成本; （b）引入更多的齒輪，以提高燃油經(jīng)濟性，排放和駕駛性能。 通過對離合器的更復(fù)雜的控制，即控制和計算機工程和執(zhí)行器技術(shù)來支持這一發(fā)展。 還有傳感器技術(shù)，例如 為了估計離合器中的滑動速度是有意義的，即使這具有意味著更多成本的缺點。 目前的工作目的是研究使用更多的齒輪箱離合器在換檔時的潛力，而不僅僅是用于較低檔位的低檔和離合器的離合器。 這是一個例子，說明如何使用改進(jìn)的控制可能性來利用所涉及的機械部件的潛力。 這項工作是概念性的，它具有以下限制： 1、沒有實際的驗證。 2、假設(shè)用于低檔的離合器以完美的時機被控制。 這可以被認(rèn)為是使用單向離合器，這消除了對外部控制的需要。 3、只有正確的功率流，即沒有發(fā)動機制動的升檔才能被仔細(xì)分析。 降檔在附錄1定性討論。 4、理論討論使用一般化簡單的系統(tǒng)模型，即恒定的發(fā)動機扭矩（發(fā)動機扭矩不隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速而變化，而在換擋期間不會降低），恒定的底盤速度，無轉(zhuǎn)換器和無彈性。 （仿真實例更加現(xiàn)實;見第6節(jié)） ?主要思想是，僅使用一個控制（cH），兩個控制目標(biāo)（舒適度和低磨損）無法實現(xiàn)，但增加一個控制（cX）可以使目標(biāo)脫鉤，從而減少權(quán)衡。 這在圖1中可視化。 圖1目前工作主體思想的可視化 3傳統(tǒng)移位概念及其權(quán)衡 在本節(jié)中，將如何進(jìn)行傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)移將被描述。該演示文稿只會進(jìn)入盡可能多的細(xì)節(jié)，需要令人信服的舒適和磨損之間的權(quán)衡，并找到一種方法來量化它在圖（見圖4）。一個加速，一個較低的齒輪離合器和一個更高的齒輪離合器接合。由于變速器通常是由行星齒輪設(shè)計的，所以離合器不是指每個齒輪都不是很明顯。然而，參考[ 1 ]顯示了一種以無量綱形式寫出方程的方法。然后，方程可以解釋為更簡單的系統(tǒng)如圖2所示。然后，它更直觀地清楚，移位，主要是，只是一個分支的電源開關(guān)的問題，它可以通過操作所涉及的兩個離合器。假設(shè)恒定的底盤速度，ω_out0 = 1常數(shù)和ω_out0 = 1，這幾乎是在大多數(shù)的變化。同時，假設(shè)恒定的發(fā)動機扭矩，t_e0 = 1constant和t_e0 = 1，這是一個更嚴(yán)重的簡化，但它不會改變轉(zhuǎn)變的主要控制難點。圖2的底部版本可能看起來是一個特殊的情況，但參考[ 1 ]表明，它涵蓋了所有合理的齒輪箱布局，除了與反向動力的情況下，即發(fā)動機制動，在較低的齒輪。這臺發(fā)動機制動箱覆蓋無量綱方程參考[ 1 ]，但不能給出簡單的物理解釋圖2。然而，目前的工作并不聲稱覆蓋發(fā)動機制動箱。 升檔時，離合器L應(yīng)釋放，離合器H應(yīng)接合。 離合器L應(yīng)該被完全控制，即當(dāng)開始以錯誤的方向承受扭矩負(fù)載時釋放。 這可以用離合器L作為單向離合器來實際設(shè)計，這消除了對其進(jìn)行控制的需要。 如果離合器L不是單向離合器，則在適當(dāng)?shù)臅r間點分離時會出現(xiàn)實際的問題，這將導(dǎo)致“聯(lián)結(jié)”或“擴張”。 這些現(xiàn)象在參考文獻(xiàn)[1]和[2]中有所討論，但在現(xiàn)在的工作中沒有考慮到這些現(xiàn)象。 搭接是當(dāng)離合器過多時，會迫使發(fā)動機降速。 耀斑是另一回事。 總體控制目標(biāo)是將ωin和Tout從圖A中的點A轉(zhuǎn)到點B。 首先，控制系統(tǒng)增加cHO，最終達(dá)到cHO = 1。 在此階段，扭矩相位離合器L由離合器H卸載，最終承受整個負(fù)載。 然而，傳動速度仍然保持在低檔。 圖2概括和簡化。 上部：具有行星齒輪嚙合的齒輪箱的可能布局。 較低：作為普通齒輪嚙合的解釋，基于參考文獻(xiàn)[1]的無量綱方程， 圖3基于傳統(tǒng)控制概念的參考換檔僅使用離合器L和H.離合器L被假定以完美的時序進(jìn)行控制。 離合器H被控制以避免在Tout中的步驟并且保持dTout / dt的一定絕對幅度D，以便 為了改變速度，僅具有一個舒適度。離合器H進(jìn)一步接合到值cHO>1。 然后發(fā)動機飛輪右側(cè)的扭矩Tino變?yōu)? 1，這樣使發(fā)動機飛輪減速。 該階段稱為慣性階段，當(dāng)離合器H達(dá)到零滑動速度時，該階段結(jié)束。 如圖所示。 如圖3所示，假設(shè)離合器H以這樣的方式被控制，使得在換檔期間，Tout的導(dǎo)數(shù)的絕對值在D處保持恒定。 減少了完全定義班次所需的參數(shù)數(shù)量。 斜坡D將用作不適的度量。 實際上，難以找到cHO 的定時，當(dāng)慣性階段結(jié)束時，cHO的定時正好是1。 相反，當(dāng)這種情況發(fā)生時，必須確保cHO略高于1，即cHO = 1 +ε，這導(dǎo)致Tout從cHO / s =（1 +ε）/ s到1 / s的不連續(xù)變化 慣性相結(jié)束。 Tout的這種突然下降有助于不適，但是由于可以通過良好的時機消除它，因此不包括在研究中。 這也是一個不能使用新的控制概念的現(xiàn)象。 在第6節(jié)中更逼真的仿真實例中，在扭矩階段結(jié)束時假設(shè)完美的時序。 兩種措施的“不適”和“磨損”可以在圖1中確定。 確切地說，如何量化不適是有爭議的，但大多數(shù)人應(yīng)該同意，牽引扭矩的快速變化或大步驟會導(dǎo)致不良的舒適度。 因此，不適定義為扭矩變化的大?。? 類似地，磨損現(xiàn)象是非常復(fù)雜的，但是對于這種類型的離合器，或多或少地認(rèn)為離合器襯套中的熱釋放是主要的問題。 對于某個變速箱在某種換檔操作中，實際上發(fā)現(xiàn)磨損隨著滑動時間而增加，即熱能而不是熱功率是良好的磨損量度。 從這個推理，使用以下磨損定義： 由于使用單個參數(shù)D來描述移位，因此對于每個D值，將找到一定的W。由于模型簡單，并且cHO的控制被假設(shè)為在時間上是分段線性的，因此可以找到以下分析表達(dá)式 ： 這意味著像圖 4可以繪制。 在這里，在舒適和穿著之間的折中，增加一個增加了另一個，反之亦然。 也可以找到總移位時間的表達(dá)式： 總移位時間也繪制在圖1中。 由于正常班次，在類似換檔操作期間考慮乘用車需要大約0.5秒，D和W的實際合理值非常大致為D = 5.5和W = 0.2，應(yīng)該注意與 第5節(jié)中的新移位概念。 應(yīng)該提到的是，使用傳統(tǒng)的離合器L而不是單向離合器L開啟了新的可能性，因為在轉(zhuǎn)矩階段中，Tout不必一直減少到1 / s。 然而，這涉及困難的控制問題，其中在條件下發(fā)動機慣性必須平衡，即兩個離合器在正方向上滑動的情況。 這些解決方案在本文中沒有得到解決。 在圖 5，一個額外的離合器被拉出，離合器X.在這一部分，將發(fā)現(xiàn)如果離合器X需要齒輪X 圖4：使用傳統(tǒng)的控制理念換高檔換乘不便和磨損。 繪制跨度s = 1.75和無量綱慣性J0 = 1 圖5概括和簡化如圖1所示。但也使用額外的離合器X 8 ZL50裝載機動力換擋變速箱設(shè)計開題報告 1. 課題論證 1.1 課題研究的目的與意義 ZL50裝載機是較大型以裝卸散狀物體為主的工程機械，由于具有工作速度快、效率高、機動性好、操作方便等優(yōu)點，在對加快建設(shè)速度，減輕工作強度，提高工作質(zhì)量，降低使用成本都發(fā)揮著比較重要的作用，所以是現(xiàn)代機械化施工中較為重要的工程機械。 在工程機械中，ZL50型裝載機廣泛應(yīng)用于建筑、礦山、道路、水電和國防建設(shè)等國家基礎(chǔ)建設(shè)方面，可以對散裝堆積的物品可以進(jìn)行裝、運、卸等作業(yè)，還能對巖石和硬土作業(yè)進(jìn)行輕度挖掘工作。 ZL50行星式裝載機屬于ZL的系列，通常采用液力機械傳動系、液力機械傳動系、輪式行走系，鉸接式車架工作裝置機構(gòu)使用的是液壓操縱。此系列的裝載機具有機動性好、方向轉(zhuǎn)動鍋比較靈活、生產(chǎn)效率高和操縱輕便的特點，多數(shù)的后橋布置為擺動橋，可以增加穩(wěn)定性，故安全性好。 ZL50輪式裝載機屬于四輪驅(qū)動裝載機，工作時用全輪驅(qū)動，空車進(jìn)行跑動的時候，為了避免出現(xiàn)功率損耗，只讓裝載機的前輪驅(qū)動，這樣后橋進(jìn)行傳動用嚙合套脫開。本設(shè)計的裝載機使用的是液壓與液力機械傳動方式，工作時效率高、無級變速、傳動比大和變速平穩(wěn)等特點，使用范圍比較廣泛。設(shè)計的裝載機采用行星齒輪變速器，實現(xiàn)換檔操作的方式時間液壓式。它的主要特點有以下幾個方面：動力方面使用雙渦輪變矩器、工作時有兩個前進(jìn)檔和一個倒退檔的雙行星排的動力換檔變速器，還能使變速箱以實現(xiàn)脫起動，發(fā)動機熄火時轉(zhuǎn)向，排氣制動這樣的“三合一”機構(gòu)。 裝載機按照行走方式分為輪胎式和履帶式兩種，目前國內(nèi)生產(chǎn)和使用的大多數(shù)是輪胎式裝載機（簡稱輪式裝載機）。 行星式齒輪傳動機構(gòu)，具體還包括行星輪系以及差動輪系等。但是，這種漸開線行星齒輪的傳動種類有很多，依照裝載機齒輪的嚙合方式來分，可以被分為很多種型號。由于所使用行星齒輪的傳動擁有著功率分流和動軸線這樣的運動特點，和它內(nèi)嚙合原理的合理運用，讓之與定軸線齒輪傳動相比，有著經(jīng)濟和技術(shù)上的很多優(yōu)點。我們都知道，它的特點是：重量輕、體積小；可進(jìn)行合成與分解；工作時運動比價平穩(wěn)、發(fā)出的噪聲較?。坏退佥S轉(zhuǎn)矩與重量之往往比較大；同時它的嚙合功率要小于要傳遞時的功率，工作時的功率損失小，且效率比較高。所以常常被人們用來代替普通齒輪傳動作為增、減和變速傳動機械中的裝置。產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，根據(jù)一些相關(guān)的統(tǒng)計指出，世界上已經(jīng)存在將近50多種漸開線式行星式齒輪傳動系列的設(shè)計，還在這些基本系列的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)了多種形式的組合式變速器、減速器和差速器等一些產(chǎn)品，在根據(jù)工程機械的發(fā)展要求需，新型的行星式齒輪傳動組合形式將不斷的發(fā)展和創(chuàng)新。 工程機械變速箱的類型較多，按其換擋操作方式分類，可分為人力換擋和動力換擋。人力換擋變速箱同時也被稱為機械式變速箱，它的齒輪嚙合或嚙合套通過人力來拔動實現(xiàn)變速箱的換擋。而動力換擋則是通過液壓控制機械中的離合器的分離和結(jié)合來實現(xiàn)換擋的，與人力換擋變速新相比的話，它有著操作換擋時動力切斷的時間可降低到最低限度，有利于工作成產(chǎn)率的提高，輕便簡單、換擋快，可以實現(xiàn)有載荷時不停車換擋的特點。如果依照變速箱分類中的輪系型式分，可分把變速箱劃分為定軸式和行星式變速箱兩種。在工程機械的使用中，行星類型的變速箱具有傳動效率高、載荷容量大、結(jié)構(gòu)合理緊湊以外，還具有便于自動換擋或工作實現(xiàn)動力等優(yōu)點。所以，行星式變速箱在實際使用的工程機械底盤中獲得大部分廠商的廣泛應(yīng)用。動力換擋行星變速箱在實際的使用是比較廣泛、同時它的技術(shù)上也相對成熟，但是一些買家反應(yīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)某些行星式變速箱會出現(xiàn)比較多的實際問題。以國內(nèi)的輪式裝載機來說的話，主要生產(chǎn)公司有山東臨工、徐州裝載機場、柳工集團以及宜工、煙工、廈工等企業(yè)。調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，它們在實際生產(chǎn)的輪式裝載機行星式變速箱會出現(xiàn)某些問題，其中一些則為用戶在使用中出現(xiàn)的不應(yīng)當(dāng)操作引起的，也有一些問題是生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)造成的，綜合發(fā)現(xiàn)一個比較重要的問題就是轉(zhuǎn)載的性能不怎么出色。所以，對動力換擋變速箱出現(xiàn)的問他進(jìn)行系統(tǒng)的研究有著非常重要意義。 在設(shè)計裝載機動力換擋變速箱的時候，與總體設(shè)計必須使其相協(xié)調(diào)，同時要充分考慮在不同機型之間實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化的一些問題。要保證所設(shè)計的產(chǎn)品保證工作時，裝載機具有比較優(yōu)良的生產(chǎn)性和經(jīng)濟性，就是設(shè)計注意排檔數(shù)目，用來讓工程機械可以有合適的牽引力與速度去完成各種作業(yè)。需要注意的是，應(yīng)當(dāng)以操縱輕便，制造與維修比較方便，工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊作為設(shè)計的著重點。 1.2 行星式動力變速箱特點 1.在作業(yè)中往往需要不斷變換行駛方向，后退檔位數(shù)和前進(jìn)檔位數(shù)基本相同 2.作業(yè)中牽引力和車速變化范圍大，檔位數(shù)多 3.變速器要考慮到通用化和系列化，在設(shè)計師要考慮變檔位數(shù)。 1.3串聯(lián)組成式行星式變速箱設(shè)計原則 采用串聯(lián)組成式變速箱可減少行星排數(shù)和操縱元件數(shù)，改善了各行星排元件之間的連接，可降低制動器摩擦片的相對轉(zhuǎn)速。從傳動效率來看，串聯(lián)組成可減少空轉(zhuǎn)的操縱元件的數(shù)目，從齒輪嚙合傳動效率來看，齒輪嚙合傳動損失是要增加的。 但是串聯(lián)組成帶來的缺點是：兩個檔位之間互相轉(zhuǎn)換時，必須同時分離兩個操縱元件和同時結(jié)合連個操縱元件，換擋操縱較復(fù)雜。 1.4行星式變速箱傳動方案的選擇 1.盡可能少的行星排數(shù)實現(xiàn)所需的檔位數(shù) 2.在合適的α值下，能較準(zhǔn)確的實現(xiàn)各檔傳動比 3.各檔行星輪的轉(zhuǎn)速不得過高，行星輪轉(zhuǎn)速太高，軸承承受不了行星輪受負(fù)荷時，空轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速允許超過5000r/min，但也不能太高。 4.各檔的操作件空轉(zhuǎn)相對轉(zhuǎn)速不能過高， 5.各檔嚙合傳動效率要高。 6.結(jié)構(gòu)簡單，制動器布置：齒圈為制動件最好，其次為行星架，太陽輪為制動件最不好。結(jié)構(gòu)連接：最好相鄰兩行星排各構(gòu)件相連，即：太陽輪和太陽輪相連，行星架與行星相連。 7.太陽輪和行星架受力不要過大。 1.5注意存在的問題 在裝載機中行星式液力機械動力換檔變速箱的最大特點是，裝載機只需要兩個前進(jìn)檔和一個后退檔，就能實現(xiàn)裝載、行駛、后退的全部變速功能，使裝載機有極強的自動適應(yīng)外界阻力的調(diào)節(jié)功能。當(dāng)裝載機在正常需要較高的前進(jìn)和后退的速度時，超越離合器自動分離，讓二級渦輪獨立工作，就是由二級渦輪輸出的動力通過二級輸出齒輪、中間輸入軸將動力傳入各個檔位，使裝載機能實現(xiàn)變速行駛，從而實現(xiàn)物料迅速進(jìn)行轉(zhuǎn)移。當(dāng)裝載機在鏟裝作業(yè)過程中外界阻力突然增大，例如遇到鏟裝大物料時，超越離合器在雙渦輪變矩器的配合工作下，自動降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩，使車輪產(chǎn)生足夠的動力進(jìn)行正常的鏟裝工作。 1.6 設(shè)計思路 如上圖所示，行星齒輪機構(gòu)就具有三個彼此可以相對旋轉(zhuǎn)的運動件：太陽輪、行星架和齒圈。它可以實現(xiàn)四種不同組合的擋位①低擋太陽輪主動，行星架被動，齒圈不動；②中擋太陽輪不動，行星架被動，齒圈主動；③高擋（超速擋）太陽輪不動，行星架主動，齒圈被動；④倒擋太陽輪主動，行星架不動，齒圈被動。所有運動件都不受約束時，變速器處于空擋。?? ??行星齒輪變速器通常由兩組到三組行星齒輪機構(gòu)組成，并用多片離合器控制上述運動件的組合，實現(xiàn)不同的擋位。 1.7設(shè)計參數(shù) 1.額定載重量：50 KN； 2.整機操作質(zhì)量：16800 KG； 3.最高車速：前進(jìn)檔 38 km/h 倒檔 24 km/h 4.最大牽引力： 159 KN； 5.發(fā)動機：額定功率 158 KW 額定轉(zhuǎn)速 2200 rpm 最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 872/1500 1.8 進(jìn)度安排 時間 設(shè)計任務(wù)及要求 第1-2周 分析,背景,查閱行星式變速箱相關(guān)資料,工作原理等相關(guān)知識 第3-4周 總體方案設(shè)計，并進(jìn)行行星式變速箱設(shè)計的有關(guān)計算，對行星式變速箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，確定主要參數(shù)。 第5周 繪制行星式變速箱結(jié)構(gòu)草圖，計算并校核有關(guān)尺寸。 第6-8周 繪制液壓控制圖 第9周 繪制一張Ａ0行星式變速箱的裝配圖。 第10周 手繪一張Ａ1的圖。 第11周 檢查設(shè)計，修改設(shè)計。 第12周 整理編寫設(shè)計說明書，交指導(dǎo)老師審定，查錯，設(shè)計定稿，打印，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯。 第13周 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計答辯。 1.9參考文獻(xiàn) [1]吳永平等. 工程機械設(shè)計機. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007. 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[14]唐德修，徐燕. 汽車機械機構(gòu)與基礎(chǔ). 四川：西南交通大學(xué)出版社，2014. 2、答辯組論證結(jié)論 （1）方案可行，技術(shù)路線清晰 □ （2）方案可行，技術(shù)路線基本清晰 □ （3）方案基本可行，技術(shù)路線不很清晰 □ （4）方案和技術(shù)路線不很清晰 □ （5）方案和技術(shù)路線不清晰 □ 3、指導(dǎo)教師意見： 教研室主任意見： 指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）： 年 月 日 年 月 日 注：(1) 開題報告是用文字體現(xiàn)的設(shè)計（論文）總構(gòu)想，篇幅不必過大，但要把計劃設(shè)計的課題、如何設(shè)計、理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀等主要問題說清楚； (2) 字?jǐn)?shù)不少于3000字，參考文獻(xiàn)不少于6篇，印刷字符在10萬印刷符以上。 摘 要 ZL50型裝載機所使用的是行星式動力換擋變速箱。1.對行星式動力換擋變速箱進(jìn)行分析，計算變速箱的總體參數(shù)；2.確定出變速箱各檔傳動比；3.對行星式變速箱齒輪進(jìn)行布置設(shè)計，并畫出變速箱總體布置圖；4.針對行星式變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這是這次設(shè)計中最為重要的地方，通過計算出傳動比，設(shè)計出變速箱的傳動簡圖，然后進(jìn)行配齒的計算，可以計算出齒圈、行星輪和太陽輪的齒數(shù)，并校核這些零部件的合理性。最后進(jìn)行齒輪設(shè)計；5.對變速箱中軸承、軸、離合器的選擇和設(shè)計。行星式有著比較顯著的特點：運用到船底動力時可以實現(xiàn)功率分流：輸入軸和輸出軸具有同軸性采用合理的內(nèi)嚙合等，這都使變速箱體積減小。它可以作速度的增、減和變化運動，以及運動的合成和分解。這些功能對現(xiàn)代機械傳動有著較為重要的意義。設(shè)計時對ZL50型裝載機匹配了雙渦輪液力變矩器。因為它的高效范圍較寬，所以可以使設(shè)計的變速箱檔位數(shù)減少，并簡化變速箱結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：輪式裝載機、行星式變速箱  Abstract The type ZL50 loader uses a planetary power shift gearbox. 1. of the planetary power shift gearbox was analyzed, the overall parameter calculation of the gearbox; 2. to determine overall gear ratio was 3.; the layout design of planetary gear box, and draw the general layout of the gearbox; 4. for planetary gear box structure design, this is the most important in this design, by calculating the transmission ratio, transmission gearbox design diagram, calculation and tooth matching, can calculate the number of teeth gear, planetary gear and sun gear, and check the rationality of these parts. Finally, the gear design; 5. pairs of transmission bearings, shaft, clutch selection and design. Planetary has a more prominent feature: the use of power to the bottom of the ship can achieve power diversion: the input shaft and output shaft are coaxial, using a reasonable internal meshing, which all reduce the volume of the gearbox. It can act as a speed increase, subtraction, and change movement, as well as the synthesis and decomposition of motion. These functions are of great importance to modern mechanical transmission. When designing, the ZL50 loader is matched with a dual turbine torque converter. Because of its wide range of efficiency, the design can reduce the number of transmission gear boxes and simplify the transmission structure. Keywords: wheel loader; planetary gearbox 　　　　　　　　　　　　　　　 目 錄 1 緒論 1 1.1 動力換擋行星變速箱 1 1.2 設(shè)計程序和公用歸納 2 2 傳動機構(gòu)設(shè)計 3 2.1 傳動比的確定 3 2.2 傳動簡圖的設(shè)計 7 2.3 簡圖設(shè)計的原則 7 2.4 傳動簡圖的選擇 8 2.5 傳動路線 8 3 行星機構(gòu)設(shè)計 9 3.1 配齒計算 9 3.2 選配齒輪 10 3.3 齒寬選取 11 3.4 可由上述的D和m的值計算出齒圈齒數(shù) 12 3.5 同心條件校核 12 3.6 計算各檔行星構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 13 4 輪的強度校核 14 4.1 太陽輪的轉(zhuǎn)矩 14 4.2 受力分析 15 4.3 校核齒輪的彎曲疲勞強度 15 4.4 校核齒面接觸疲勞強度 16 5 離合器設(shè)計 16 5.1 確定換檔離合器的結(jié)構(gòu)型式 16 5.2 確定主要參數(shù) 16 5.3 片式離合器的摩擦力矩的計算 19 5.4 離合器滑磨功驗算 19 5.5 片式離合器油缸計算 20 6 齒輪設(shè)計 20 6.1 計算載荷的確定 20 6.2 齒輪的變位和修正 21 6.3 行星排各齒輪的幾何尺寸 22 6.4 齒輪的強度驗算 22 6.4.1 驗算太陽輪與行星輪傳動的強度 22 6.4.2 接觸疲勞強度計算 23 6.4.3 驗算行星輪與內(nèi)齒圈傳動的強度 24 6.4.4 接觸疲勞強度計算 25 6.5 齒輪的材料，加工精度和形狀 26 7 軸的設(shè)計 26 7.1 選擇材料 26 7.2 初選軸徑 27 7.3 軸的強度驗算 27 7.4 軸的剛度驗算 29 8 軸承的選擇計算 31 8.1 軸承的選擇原則 31 8.2 軸承的強度校核及壽命計算 31 致 謝 34 參考文獻(xiàn) 35 1 緒論 1.1 動力換擋行星變速箱 ZL50裝載機是較大型以裝卸散狀物體為主的工程機械，由于具有工作速度快、效率高、機動性好、操作方便等優(yōu)點，在對加快建設(shè)速度，減輕工作強度，提高工作質(zhì)量，降低使用成本都發(fā)揮著比較重要的作用，所以是現(xiàn)代機械化施工中較為重要的工程機械。 在工程機械中，ZL50型裝載機廣泛應(yīng)用于建筑、礦山、道路、水電和國防建設(shè)等國家基礎(chǔ)建設(shè)方面，可以對散裝堆積的物品可以進(jìn)行裝、運、卸等作業(yè)，還能對巖石和硬土作業(yè)進(jìn)行輕度挖掘工作。 ZL50行星式裝載機屬于ZL的系列，通常采用液力機械傳動系、液力機械傳動系、輪式行走系，鉸接式車架工作裝置機構(gòu)使用的是液壓操縱。此系列的裝載機具有機動性好、方向轉(zhuǎn)動鍋比較靈活、生產(chǎn)效率高和操縱輕便的特點，多數(shù)的后橋布置為擺動橋，可以增加穩(wěn)定性，故安全性好。 ZL50輪式裝載機屬于四輪驅(qū)動裝載機，工作時用全輪驅(qū)動，空車進(jìn)行跑動的時候，為了避免出現(xiàn)功率損耗，只讓裝載機的前輪驅(qū)動，這樣后橋進(jìn)行傳動用嚙合套脫開。本設(shè)計的裝載機使用的是液壓與液力機械傳動方式，工作時效率高、無級變速、傳動比大和變速平穩(wěn)等特點，使用范圍比較廣泛。設(shè)計的裝載機采用行星齒輪變速器，實現(xiàn)換檔操作的方式時間液壓式。它的主要特點有以下幾個方面：動力方面使用雙渦輪變矩器、工作時有兩個前進(jìn)檔和一個倒退檔的雙行星排的動力換檔變速器，還能使變速箱以實現(xiàn)脫起動，發(fā)動機熄火時轉(zhuǎn)向，排氣制動這樣的“三合一”機構(gòu)。 裝載機按照行走方式分為輪胎式和履帶式兩種，目前國內(nèi)生產(chǎn)和使用的大多數(shù)是輪胎式裝載機（簡稱輪式裝載機）。 行星式齒輪傳動機構(gòu)，具體還包括行星輪系以及差動輪系等。但是，這種漸開線行星齒輪的傳動種類有很多，依照裝載機齒輪的嚙合方式來分，可以被分為很多種型號。由于所使用行星齒輪的傳動擁有著功率分流和動軸線這樣的運動特點，和它內(nèi)嚙合原理的合理運用，讓之與定軸線齒輪傳動相比，有著經(jīng)濟和技術(shù)上的很多優(yōu)點。我們都知道，它的特點是：重量輕、體積??；可進(jìn)行合成與分解；工作時運動比價平穩(wěn)、發(fā)出的噪聲較??；低速軸轉(zhuǎn)矩與重量之往往比較大；同時它的嚙合功率要小于要傳遞時的功率，工作時的功率損失小，且效率比較高。所以常常被人們用來代替普通齒輪傳動作為增、減和變速傳動機械中的裝置。產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，根據(jù)一些相關(guān)的統(tǒng)計指出，世界上已經(jīng)存在將近50多種漸開線式行星式齒輪傳動系列的設(shè)計，還在這些基本系列的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)了多種形式的組合式變速器、減速器和差速器等一些產(chǎn)品，在根據(jù)工程機械的發(fā)展要求需，新型的行星式齒輪傳動組合形式將不斷的發(fā)展和創(chuàng)新。 工程機械變速箱的類型較多，按其換擋操作方式分類，可分為人力換擋和動力換擋。人力換擋變速箱同時也被稱為機械式變速箱，它的齒輪嚙合或嚙合套通過人力來拔動實現(xiàn)變速箱的換擋。而動力換擋則是通過液壓控制機械中的離合器的分離和結(jié)合來實現(xiàn)換擋的，與人力換擋變速新相比的話，它有著操作換擋時動力切斷的時間可降低到最低限度，有利于工作成產(chǎn)率的提高，輕便簡單、換擋快，可以實現(xiàn)有載荷時不停車換擋的特點。如果依照變速箱分類中的輪系型式分，可分把變速箱劃分為定軸式和行星式變速箱兩種。在工程機械的使用中，行星類型的變速箱具有傳動效率高、載荷容量大、結(jié)構(gòu)合理緊湊以外，還具有便于自動換擋或工作實現(xiàn)動力等優(yōu)點。所以，行星式變速箱在實際使用的工程機械底盤中獲得大部分廠商的廣泛應(yīng)用。動力換擋行星變速箱在實際的使用是比較廣泛、同時它的技術(shù)上也相對成熟，但是一些買家反應(yīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)某些行星式變速箱會出現(xiàn)比較多的實際問題。以國內(nèi)的輪式裝載機來說的話，主要生產(chǎn)公司有山東臨工、徐州裝載機場、柳工集團以及宜工、煙工、廈工等企業(yè)。調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，它們在實際生產(chǎn)的輪式裝載機行星式變速箱會出現(xiàn)某些問題，其中一些則為用戶在使用中出現(xiàn)的不應(yīng)當(dāng)操作引起的，也有一些問題是生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)造成的，綜合發(fā)現(xiàn)一個比較重要的問題就是轉(zhuǎn)載的性能不怎么出色。所以，對動力換擋變速箱出現(xiàn)的問他進(jìn)行系統(tǒng)的研究有著非常重要意義。 在設(shè)計裝載機動力換擋變速箱的時候，與總體設(shè)計必須使其相協(xié)調(diào)，同時要充分考慮在不同機型之間實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化的一些問題。要保證所設(shè)計的產(chǎn)品保證工作時，裝載機具有比較優(yōu)良的生產(chǎn)性和經(jīng)濟性，就是設(shè)計注意排檔數(shù)目，用來讓工程機械可以有合適的牽引力與速度去完成各種作業(yè)。需要注意的是，應(yīng)當(dāng)以操縱輕便，制造與維修比較方便，工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊作為設(shè)計的著重點。 1.2 設(shè)計程序和公用歸納 行星式動力換檔變速箱的設(shè)計程序是： 1.查閱資料后，依據(jù)方案設(shè)計來計算變速箱的變速器檔數(shù)和各檔位的傳動比值，查看國內(nèi)外現(xiàn)有ZL50型的變速箱的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計出符合要求的傳動簡圖，并確定所設(shè)計變速器各行星排的重要參數(shù) 。 2.根據(jù)行星排的參數(shù) ，確定各行星排的最小齒輪，并按照相鄰條件、同心條件、裝配條件確定各行星排太陽輪、齒圈、行星輪的齒數(shù)。 3.完成配齒的計算工作后，經(jīng)過傳動效率和傳動比的計算公式，可以精確得出變速箱中各檔傳動比、傳動效率和行星排參數(shù)。 4.運用行星傳動運動學(xué)分析，計算變速器在各檔工作時各行星排構(gòu)件的轉(zhuǎn)速、閉鎖離合器中主被動片間相對轉(zhuǎn)速。把得出的最終數(shù)據(jù)列表，可以方便在后期的選擇換檔離合器、軸承和確定閉鎖離合器的結(jié)構(gòu)尺寸。 5.對轉(zhuǎn)動的行星機構(gòu)受力校核計算，變速器在三個檔位工作時各行星排綜合所承受的扭矩與所受的圓周力；閉鎖制動器、離合器上的摩擦力矩，把最后的計算結(jié)果列成表，這是對系統(tǒng)強度計算的根據(jù)。 6.計算傳動中制動器和離合器傳遞的力矩，得出它的幾何尺寸、需要的摩擦片數(shù)、液壓油缸的尺寸。 7.制作變速器總體結(jié)構(gòu)的草圖，計算和確定所需的零件主要尺寸，對其中的齒輪、軸和軸承等重要部件，進(jìn)行壽命、力和強度的校核計算。 8. 用CAD制圖軟件畫出裝配圖和所需的零件圖。 9.寫出所需要的典型零件的加工、裝配和校核的有關(guān)技術(shù)文件。 變速箱的功用可歸納為以下三點： 1.使作業(yè)機械的牽引力與行駛速度能在一個所要求的范圍內(nèi)變化。 2.使機械能倒退行駛。 3.能夠做到裝載機運動行走時可以切斷動力，發(fā)動機持續(xù)輸出動力的情況中，裝載機可以保持較長時間的停放車輛，這樣可以使發(fā)動機起動比較方面同時也能保證裝載機在停車狀態(tài)下的的安全系數(shù)。 行星變速箱與定軸變速箱兩種類型相比較時，行星變速箱的傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、齒輪使用壽命長、結(jié)構(gòu)剛度大的優(yōu)點就凸顯出來了；但是存在它的缺點就是結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，維修拆裝和制造也會較麻煩。行星傳動按自由度數(shù)可分為二自由度和三自由度兩種。二自由度的類型中，只需與一個摩擦元件結(jié)合就可以實現(xiàn)傳動，但另一個類型的也就是三自由度變速箱，如果實現(xiàn)實現(xiàn)傳動的話，就必須與兩個摩擦元件配合?，F(xiàn)在的實際生產(chǎn)中，多采用的類型則為二自由度和三構(gòu)件齒圈式行星傳動的模式。 裝載機通常是在循環(huán)的工作方式，前進(jìn)、倒退、裝料、卸料等工序組成，檔位的變動比較頻繁。會形成裝載機工作情況的多樣性的情況下，經(jīng)常出現(xiàn)短時間的滿載荷工作、超負(fù)荷、工作的轉(zhuǎn)動件滑轉(zhuǎn)，甚至發(fā)生發(fā)動機的強制性停止工作。有很大的區(qū)別的工序會有較大的工作阻力，需要實現(xiàn)不同的工作速度這時則要變速器通過變換檔位來滿足了，發(fā)動機的負(fù)荷狀態(tài)要進(jìn)行優(yōu)化和改善，這樣能夠適應(yīng)在不同工作情況的要求。當(dāng)前的形式中工程機械用發(fā)動機已經(jīng)單獨成為一類種類來發(fā)展，大多數(shù)的ZL40/50裝載機會匹配直噴式直列6缸發(fā)動機，它的額定轉(zhuǎn)速會穩(wěn)定在1800~2200r/min，而且具有調(diào)速的特性。事實表明，只有保持不變的載荷，而且載荷值與發(fā)動機的額定轉(zhuǎn)矩相等時，發(fā)動機才能輸出額定功率。但實際情況是裝載機在工作的載荷是不固定的是隨時在變化的，因而可以針對發(fā)動機的變載荷特性和調(diào)速特性進(jìn)行完善、系統(tǒng)的專業(yè)合理的實驗和研究。 2 傳動機構(gòu)設(shè)計 2.1 傳動比的確定 行星輪系可以看作由定軸輪系轉(zhuǎn)化而來。單看其中的行星排的話，可以把行星排中的太陽輪、齒圈、行星輪全部當(dāng)成在行星架上支撐運動的的齒輪。兩者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系為當(dāng)把行星架固定時就是一個定軸輪系，當(dāng)行星架正常繞太陽輪旋轉(zhuǎn)運動時則可以看成是一個行星輪系。 總的來說，行星排的運動就是行星架帶著行星架上的齒輪以行星架運動的轉(zhuǎn)速作整體運動，這樣是成為牽連運動，在運動中各個運動的齒輪不產(chǎn)生嚙合，同時行星架上互相嚙合的齒輪是相對于星架來說是作嚙合運動，這樣則是相對運動。 如果說只有牽連運動時，那么它的整個行星排會發(fā)生整體性的轉(zhuǎn)動，發(fā)生這種情況時被稱為閉鎖傳動；如果只有相對運動那么系統(tǒng)就變成變軸傳動。 當(dāng)我們只研究相對運動，那么會發(fā)現(xiàn)各輪傳動就和定軸輪系一樣，會有一定的轉(zhuǎn)速關(guān)系，當(dāng)我們針對行星變速機構(gòu)的運動學(xué)進(jìn)行分析，最重要的方面還是對轉(zhuǎn)速研究。要求出一檔、二擋和倒檔的情況下，行星變速器中所有的構(gòu)件和所有的行星輪的轉(zhuǎn)速。 行星齒輪式變速箱由基本行星機構(gòu)組合而成。對于行星機構(gòu)多數(shù)是單排內(nèi)、外嚙合類型的行星機構(gòu)，簡稱為行星排，可以分為單行星和雙行星兩種類型，如下圖所示是一個單行星排。行星排由三個基本元件組成：太陽輪、齒圈、行星架?？梢苑謩e用字母t、q、j來表示，另外行星輪用字母x表示。 圖2-1 單行星輪單行星排傳動簡圖 由以上的圖形可知，如果行星架不運動的時候，行星排則成為了一個定軸輪系，如果行星架能夠繞太陽輪旋轉(zhuǎn)運動時則可以看成是一個行星輪系?？偟膩碚f，行星排的運動就是行星架帶著行星架上的齒輪以行星架運動的轉(zhuǎn)速作整體運動，這樣是成為牽連運動，在運動中各個運動的齒輪不產(chǎn)生嚙合，同時行星架上互相嚙合的齒輪是相對于星架來說是作嚙合運動，這樣則是相對運動。 當(dāng)以相對運動為參考時： 式中： 太陽輪相對行星架的轉(zhuǎn)速； 齒圈相對行星架的轉(zhuǎn)速； 齒圈齒數(shù)和太陽輪齒數(shù)之比； 稱行星排特性參數(shù)。 對于單行星，太陽輪和齒圈旋轉(zhuǎn)方向相反，值前取負(fù)號；雙行星則取正號。故對于單行星的三個基本元件的轉(zhuǎn)速關(guān)系式為： 上面的方程可以得到：行星排運動時的三個基本零件的轉(zhuǎn)速之間會存在這樣一個轉(zhuǎn)速方程的關(guān)系，所以稱他為一個二自由度機構(gòu)。如果讓其中任意兩個基本元件之間存在比較固定的轉(zhuǎn)速關(guān)系，這樣的話還必須額外再加一個關(guān)系式；我們要使這個方程中三個系數(shù)相加等于零，所以方程的解是，也就是隨意使兩個原件轉(zhuǎn)速相等的時候，第三個原件的轉(zhuǎn)速亦與其他兩個原件的轉(zhuǎn)速必須是相等，此時整個行星排系統(tǒng)形成一體轉(zhuǎn)動，這個現(xiàn)象稱為“閉鎖”。 運動中行星輪相對與行星架的轉(zhuǎn)速可用公式求得： 這個式子中分別代表太陽輪、齒圈和行星輪的齒數(shù)。 當(dāng)我們對整個行星變速機構(gòu)的運動學(xué)進(jìn)行分析時，研究的主要是轉(zhuǎn)速方面的分析。求三個檔位下，行星變速箱中每一個構(gòu)件和每一個行星輪的轉(zhuǎn)速。 掛一檔時 由單行星排轉(zhuǎn)速特征方程可知 我進(jìn)行裝載機牽引力方面的計算中，往往能先確定了它的傳動系統(tǒng)中。我們知道各檔的總傳動比的數(shù)值比往往是比較大的，因此通常在機械傳動或液力機械傳動系統(tǒng)中，都要經(jīng)過多級減速才能實現(xiàn)。 式中： 變速箱在某個檔位的傳動比 主傳動器的傳動比 輪邊傳動的傳動 對于上面的機械傳動系統(tǒng)，應(yīng)該選取里面的盡可能比較大的，和選取較大的，最終結(jié)果來得出所需要各個檔位所需要傳動比，不過在考慮傳動比具體分配的時候，要重點考慮以下幾點： 1.當(dāng)選用較大的和時，的最小值是有要求的，即主傳動器輸入軸軸承、傳動軸、變速箱軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速和齒輪轉(zhuǎn)動的最大圓周速度的限制，所以所選的不能太小。 2.傳動比分配會影響到整個結(jié)構(gòu)布置的合理性和可能性。例如，我為了考慮到整個裝載機的寬度，所需要的傳動比往往會受到辦輞直徑因素的限制，大圓錐齒輪運動時也會受到最小離地間隙因素的限制，所以最終的其傳動比不能選取過大的數(shù)值等。 計算車輪動力半徑 查設(shè)計手冊得計算公式 式中： 車輪動力半徑（mm） 輪輞直徑（英寸） 車輪變形系數(shù) 輪胎斷面寬度 帶入數(shù)據(jù)求得： 計算各檔總傳動比：、和 整個裝載機在正常要求下，他的主傳動傳動比一般要求是4～6，另外，輪邊傳動的傳動比的范圍一般會選擇為3～5。 根據(jù)各檔位的總傳動比=66.35、=17.46傳動比的分配。取主傳動傳動比5.286、輪邊減速傳動比4.4則變速箱的各檔位傳動比分別為： 可以根據(jù)所求出的總傳動比，來計算出變速箱三個檔位的傳動比： 變速箱Ⅰ檔： 變速箱Ⅱ檔： 變速箱倒擋： 2.2 傳動簡圖的設(shè)計 傳動簡圖的設(shè)計是極為重要，它直接關(guān)系到變速器性能的好壞，查閱參考書并參照同類機型即可擬訂出行星變速箱的傳動簡圖。變速箱傳動簡圖如圖所示： 圖2-2變速箱傳動簡圖 2.3 簡圖設(shè)計的原則 合理的變速器設(shè)計簡圖須滿足下列條件： 1.能實現(xiàn)所須的檔位數(shù)及傳動比 2.此行星排的參數(shù)必須在1.5∽4的范圍中，制動方式的選擇的話，應(yīng)該盡量使用齒圈進(jìn)行制動，然后在考慮行星排中的行星架制動。如果說要想要實現(xiàn)太陽輪制動的話，那么在結(jié)構(gòu)上往往很難把他得到實現(xiàn)，在多行星排的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更難實現(xiàn)太陽輪的制動。 3.各檔傳動效率高，尤其是常用檔位。一般倒檔用得很少，即使象推土機那樣頻繁應(yīng)用，但倒退時一般不作業(yè)，傳遞功率小，故允許效率稍低，一般不低于0.88 4.應(yīng)盡量避免在行星排工作中出現(xiàn)功率循環(huán)的現(xiàn)象，在設(shè)計時，所設(shè)計的前進(jìn)檔均不能存在功率循環(huán)，而設(shè)計倒車檔位時允許存在少量的循環(huán)功率出現(xiàn)。 5.裝載機上發(fā)現(xiàn)各構(gòu)件的實際轉(zhuǎn)速小，比較要注意的是行星輪相對于行星架的轉(zhuǎn)速是要小，而制動器上面的摩擦元件中的主被動片之間相對的轉(zhuǎn)速也是比較小的。 6.摩擦元件上傳遞的力矩小。 2.4 傳動簡圖的選擇 1.按自由度分 我們把兩自由度只結(jié)合變速箱的一個離合器，這樣的話變速箱變成了一個自由度的機構(gòu)，我們可以得到一個檔位。 當(dāng)選擇三自由度來結(jié)合變速箱的兩個離合器，這時變速箱會成為一個自由度的機構(gòu)，我們可以得到第二個檔位。 如果考慮采用多自由度的方案的話，也就是采用多變速箱相互串聯(lián)的選擇，不僅能減少所使用離合器的數(shù)量，也可以把空轉(zhuǎn)的離合器數(shù)目減少。本次設(shè)計的動力換擋變速箱則采用了三自由度的方案。 2.從換檔方式來看可分為全部動力換檔和動力人力混合換檔兩種。 該設(shè)計的變速箱的設(shè)計為二個前進(jìn)檔，和一個后退檔，如果考慮到實際使用的工作情況中，那么快慢檔之間有較少的變換機會，前進(jìn)Ⅱ檔多用在運輸和轉(zhuǎn)移場地。所以一般我們會采用嚙合套讓從Ⅰ到Ⅱ檔進(jìn)行檔位的轉(zhuǎn)化，這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)可以節(jié)省了機構(gòu)的兩個離合器，同時也有結(jié)構(gòu)簡單緊湊的優(yōu)勢。 3.變速器中換檔離合器有不同的分布位置來看，可以把他分為離合器分布在變速箱的箱體外和箱體內(nèi)兩種類型。 當(dāng)我們選擇把離合器布置在變速箱的箱體外，將會使變速箱的結(jié)構(gòu)變得比較復(fù)雜，而且也會出現(xiàn)零件支承時出現(xiàn)情況不良等缺點，所以最終的設(shè)計方案確定為把離合器布置在變速箱的箱體內(nèi)。 2.5 傳動路線 ZL50裝載機的變速箱的傳動見圖見草圖。該變速箱兩個行星排間有兩個連接件，故屬于二自由度變速箱。因此，只要結(jié)合一個操縱件即可實現(xiàn)一個排檔；現(xiàn)在有兩個制動器和一個閉鎖離合器，共可實現(xiàn)三個檔。經(jīng)過計算可以初步確定所設(shè)計的兩個行星排的特征參數(shù)。那么具體傳動路線如下所述： 圖2-3ZL50裝載機的變速箱的傳動見草圖 前進(jìn)一檔：利用液壓系統(tǒng)，使一檔活塞發(fā)生左移，此時的一檔摩擦片之間結(jié)合，制動器使一檔內(nèi)齒圈進(jìn)行制動，那么動力經(jīng)太陽輪將傳給二排行星架上的一檔行星輪。動力在通過直接檔連接盤傳到受壓盤，最后由輸出齒輪傳給輸出軸作為一檔動力輸出。 前進(jìn)二檔：利用液壓系統(tǒng)，使兩個制動器的摩擦片之間結(jié)合，制動器同時使一檔內(nèi)齒圈和倒擋行星架進(jìn)行制動，那么動力經(jīng)太陽輪將直接傳給輸出齒輪傳給輸出軸作為二擋動力輸出。 倒退檔：利用液壓系統(tǒng)，使活塞發(fā)生右移，此時的倒擋的行星架上的摩擦片之間結(jié)合，制動器使倒擋行星架進(jìn)行制動，那么動力經(jīng)太陽輪將傳給一排行星架上的齒圈。動力在通過直接檔連接盤傳到受壓盤，最后由輸出齒輪傳給輸出軸作為倒擋動力輸出。 3 行星機構(gòu)設(shè)計 3.1 配齒計算 確定變速箱行星排的參數(shù)（、） ，， 故 ， 根據(jù)同心條件確定行星排中的最小齒輪 當(dāng)時, ，機構(gòu)中的太陽輪齒數(shù)最小； 當(dāng)時, ，行星架上行星輪的齒數(shù)最?。? 選取齒數(shù)較小的時候要不允許出現(xiàn)根切的現(xiàn)象并考慮軸和軸承的布置位置。通常的使用中，行星輪最小齒數(shù)要大于，同時要考慮到計算的軸的尺寸，選取的太陽輪的最小齒數(shù)應(yīng)取得多一些。 因為、都小于3，故兩排都是行星輪最小?？紤]到零件的工藝性要求，我們?nèi)「鳈n排齒圈齒數(shù)相同。同時取行星輪齒數(shù)最小，并取兩行星排參數(shù)相同。 初取。 3.2 選配齒輪 齒輪考慮到制造和管理，應(yīng)該使所有行星排中兩個齒圈的參數(shù)變得相同。已知齒圈分度圓直徑、模數(shù)m即可標(biāo)出齒數(shù)。已知各行星排的值，可標(biāo)出太陽輪的齒數(shù)。制造的齒輪的齒數(shù)必須是整數(shù)，所以最終求得的齒數(shù)我們還要進(jìn)行圓整，經(jīng)圓整后實際的值會有變化，但是不能和實際設(shè)計中的值的差距過大。 m和兩個參數(shù)，決定了所設(shè)計變速箱的實際橫斷面的尺寸，我們一般會采用查資料和類比的方法來確定初選數(shù)值。當(dāng)然為減少實際零件的品種數(shù)量，允許在確定的功率范圍可以采用不同功率相同的一些參數(shù)。 我們最終選取行星輪的齒數(shù)為22 ，在行星架中的行星分布數(shù)量為3。 根據(jù)公式 得: 圓整為34 由配齒條件 將N=34代入得 故 、、 實際參數(shù) 經(jīng)過查閱資料和參照同類產(chǎn)品，取變速箱的模數(shù)m為3,在進(jìn)行行星架中零件的計算和設(shè)計后，得出行星輪是實際模數(shù)、齒數(shù)、配齒條件和的參考值和實際值，將以上數(shù)據(jù)可列入變速箱參數(shù)表，如下表所示 表3-1 行星參數(shù)表 行星排 行星輪數(shù) 模數(shù) 齒數(shù) 配齒條件 參考值 實際值 1 3 3 29 73 22 29+2x22=73 (73+29)/3=34 2.401 2.517 2 3 3 29 73 22 29+2x22=73 34 2.401 2.517 3.3 齒寬選取 我們知道在確定的范圍內(nèi)，齒寬越大那么強度就高。但是，設(shè)計的變速箱整體尺寸和整體的重量就會增加，所選擇齒寬如果尺寸過大的話，會使齒輪沿齒寬方向的各個方面的負(fù)荷的不均勻性變得比較大，而所看重的齒輪承載的能力會變得比較價低。 即 內(nèi)齒圈的齒數(shù) 太陽輪的齒數(shù) 行星輪的齒數(shù) 設(shè)計時確定本變速箱的齒輪采用直齒柱，所選取的齒寬的范圍為4.4～11、=17.6～28，選取小齒輪時，因為考慮到齒輪齒寬應(yīng)相應(yīng)加寬5～10mm。所以設(shè)計的變速箱中長時間運轉(zhuǎn)的齒輪和載荷相對比較大的低檔齒輪，決定最終的齒寬系數(shù)往往應(yīng)該取較大值。本設(shè)計中取行星輪的齒寬b=10×4=40mm。在取值其余齒輪的齒寬就能參照行星輪的齒寬為依據(jù)了，同時綜合考慮相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸，最后可以具體給出所計算的參數(shù)。 3.4 可由上述的D和m的值計算出齒圈齒數(shù) 我們確定行星架上齒圈的齒數(shù)后能得出，確定太陽輪齒數(shù)時所選取的 不能過少，因為我們考慮到一個重要的因素就是：避免齒輪之間發(fā)生根切以及在變速箱的結(jié)構(gòu)上不能布置軸和軸承的現(xiàn)象發(fā)生。 3.5 同心條件校核 在考慮太陽輪和齒圈的配合時，太陽輪和齒圈之間的的旋轉(zhuǎn)中心要重合，同時太陽輪和行星輪的中心距要和系統(tǒng)中齒圈與行星輪之間的中心距相等。 即： 為變速箱一檔所傳遞的扭矩 為扭矩系數(shù)。 是在傳動時一檔需要傳遞的轉(zhuǎn)矩被稱為系統(tǒng)的扭矩系數(shù)，查閱資料后知道其取值范圍為，本設(shè)計中取值為。 根據(jù)上面所選定變速箱的一檔扭矩和我們選定的值，可以算出它的中心距，以及裝載機中所需要的傳遞轉(zhuǎn)矩最大處的中心距。設(shè)計時已經(jīng)考慮到其他軸的中心距是有結(jié)構(gòu)設(shè)計來確定的。此時我們得出這個中心距只是一個初選的值，它的作用是在草圖布置和在選配齒輪用的。只有在齒輪的齒數(shù)確定后，才能得出中心距的精確值。然后對齒輪強度進(jìn)行驗算，檢查中心距是否合理。這次的設(shè)計里，參考所計算發(fā)動機與液力變矩器的參數(shù)和他們的共同作用曲線，知道了在一檔是扭矩，當(dāng)高度變位時的傳動和發(fā)生等嚙合角的角度變位。 3.6 計算各檔行星構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 閉鎖離合器中主被動片間的相對轉(zhuǎn)速 前進(jìn)1檔時 前進(jìn)2檔時 倒退檔時 表3-2 各個零件的轉(zhuǎn)速 Ⅰ 0.26 0.26 0.74 Ⅱ 0 IR -0.33 -0.33 1.33 太陽寫出各行星輪轉(zhuǎn)速方程式 第一排 第二排 求各行星輪轉(zhuǎn)速另一點坐標(biāo)，因為各行星輪轉(zhuǎn)速線是過（1，0）點的直線。當(dāng)時 所以過（0.26，-1.1） 當(dāng)時， 過（0，-1.1） 有以上公式可得轉(zhuǎn)速平面圖，見下圖3-1 圖3-1轉(zhuǎn)速平面圖 4 輪的強度校核 4.1 太陽輪的轉(zhuǎn)矩 經(jīng)分析克制，工作過程中太陽輪的使用率最高，同時承擔(dān)一檔和倒擋的傳動任務(wù)，并且同時承受正向和逆向的剪切力作用，故首選太陽輪進(jìn)行校核，同時還有其他嚙合的行星齒輪。 采用靜定法：并用于基于經(jīng)驗的許用應(yīng)力值來計算傳動系中各傳動零件的強度，計算出轉(zhuǎn)矩取一下公式中最小值。 4.2 受力分析 機械設(shè)計手冊查得公式 ： 式中： ----------行星齒輪所受的圓周力： 太陽輪的扭矩： 太陽輪分度圓直徑。 行星輪轉(zhuǎn)速為 4.3 校核齒輪的彎曲疲勞強度 由公式 使用系數(shù)，選=1.25； 動載系數(shù)，選取=1.2； 齒向載荷分布系數(shù)，選取=1.0； 齒間載荷分布系數(shù)，選取=1.17. 則 齒形系數(shù)。查得=2.36，=2.366； 齒根應(yīng)用修正系數(shù)。查得=1.68，=1.715； 重合度系數(shù)。=0.68. 齒輪的許用應(yīng)力 式中 校驗齒輪的疲勞強度極限。1=428，2=375； 彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)。1 =1，2 =1； 彎曲疲勞強度計算的最小安全系數(shù)。一般取=1.由此得 所以兩齒輪彎曲疲勞強度合格。 4.4 校核齒面接觸疲勞強度 式中： 彈性系數(shù)。=189.7； 接觸強度重合系數(shù)。=0.86； 節(jié)點區(qū)域系數(shù)。=2.5。則有 而查得 ，所以齒輪的齒面強度足夠。 5 離合器設(shè)計 5.1 確定換檔離合器的結(jié)構(gòu)型式 按離合器組成可分為：單離合器、雙離器、雙作用離合器等于兩個單離合器連接在一起。 如果是按照連接方式來劃分：輸入軸和離合器的內(nèi)鼓連接、傳輸?shù)凝X輪和離合器的外鼓連接、輸入軸和離合器外鼓連接、傳輸齒輪和離合器內(nèi)鼓連接。 按壓緊方式分：活塞壓緊和液壓缸壓緊。 參考同類機型，采用雙離合器的結(jié)構(gòu)，兩離合器制成一件齒輪與離合器內(nèi)鼓相連，軸與離合器外鼓焊接成一體，壓緊方式為活塞壓緊；布置一個交大的螺旋彈簧在結(jié)構(gòu)中央，然后可以利用離合器內(nèi)鼓空間就可以用來布置這個螺旋彈簧，同時也不用增加布置的離合器軸向尺寸。 5.2 確定主要參數(shù) 1.摩擦片及參數(shù) 在選取摩擦片及參數(shù)的時候，注意到了有些同類機型會選取主動片數(shù)為5片，同時選取的被動片數(shù)為6片。在摩擦片的材質(zhì)上，會在主動摩擦片的表面渡上的銅基粉末合金，所使用的被動片可以選用65Mn的材料。需要注意的是，離合器筒、結(jié)合的齒輪以及所使用的離合器殼上要布置冷卻油孔，因為從散熱器會出來一些冷卻的油，這些油在經(jīng)過傳油孔的路徑能通往各組的摩擦片，同時可以起到潤滑和冷卻作用。 根據(jù)離合器和制動器所傳遞力矩，確定其幾何尺寸，所須摩擦片的數(shù)目，油缸尺寸。 片式離合器的容量和主要參數(shù)的確定： 摩擦力矩 對于制動器 由結(jié)構(gòu)布置確定取 ZL50裝載機 所以 所以 摩擦表面系數(shù) 修正系數(shù) 壓緊力 壓緊力計算和校核后滿足工程機械的要求 對于離合器 b=-=40mm 壓緊力 所以 滿足要求 片式離合器所包含的重要的參數(shù)為：摩擦片的外徑之比、片數(shù)、單位比壓及儲備系數(shù)、所選的摩擦片的外徑等?，F(xiàn)在我恩根據(jù)實際要求和使用尺寸，可以初定出所使用離合的外徑尺寸應(yīng)不大于320mm，那么可以根據(jù)所選離合器的扭矩的容量，就能確定所需摩擦片的數(shù)量，這時倒擋離合器初定的參數(shù)如下所示： 摩擦片數(shù)n：每離合器內(nèi)主、從動摩擦片數(shù)各5或6片： 摩擦片的外徑：300mm 摩擦片的內(nèi)徑：230mm 活塞外徑：350mm 活塞內(nèi)徑：295mm 摩擦片的摩擦系數(shù)：因為所使用的是濕式銅基粉末冶金的鋼鐵，這樣可以取值0.08 排列和結(jié)構(gòu)，設(shè)計的變速箱可以確定轂體的殼外徑尺寸不大于318mm，此時花鍵參數(shù)為：,,壓力角為20° 得到各離合器需傳遞的扭矩要根據(jù)變速箱結(jié)構(gòu)是實際布置，同時能計算出各離合器所需要的儲備系數(shù)。不過經(jīng)過計算后，一擋離合器的儲備系數(shù)是較正常值偏低，所以考慮到變速箱的倒擋工作換擋較為頻繁，為了機械的可靠性，選擇對離合器參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)些的的調(diào)整。 考慮到干式摩擦片較濕式摩擦片易磨損，摩擦表面的摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，采用了濕式摩擦片，傳遞扭矩大：因該離合器直接交大，為了使摩擦片分離的更徹底，降低滑摩擦熱量的產(chǎn)生，提高摩擦片的壽命，采用波形彈簧代替了柱形彈簧：摩擦片采用銅基粉末冶金片。 一檔和二檔的摩擦片參照此過程設(shè)計。 5.3 片式離合器的摩擦力矩的計算 動力換擋變速箱的核心是離合器，離合器屬摩擦傳動，其可靠性將會直接影響最后的變速箱質(zhì)量和壽命。根據(jù)離合器的功能，它主要有下列要求： 1.離合器要具有較為合適的儲備能力，不止能保證傳遞時的最大扭矩，同時也可以短時間內(nèi)避免傳動系過載； 2.接合是平順、柔和； 3.奮力迅速、徹底，便于換擋和啟動； 4.具有良好的散熱能力。因為在離合器使用的過程中，主摩擦片和從動摩擦片之間會發(fā)生部分相對的滑轉(zhuǎn)，所以在使用頻繁的時候，離合器的結(jié)合部分會產(chǎn)生大量的熱量。當(dāng)這些熱量得不到及時散出，將會嚴(yán)重影響離合器的使用壽命以及離合器的可靠性； 5.操作輕便，以減輕換擋操縱力； 6.要使離合器的從動部分的實際轉(zhuǎn)動慣量要小，盡量減輕換擋時發(fā)生的沖擊。 7.液壓離合器式用油壓推動活塞加壓，而且摩擦片浸在工作油中工作的離合器。它由離合器的殼體即轂體殼、潤滑部分、彈簧分離機構(gòu)、活塞壓緊部分、主動摩擦片、從動摩擦片等的組成。當(dāng)離合器需要實現(xiàn)動力的傳遞時，需要控制液壓部分的高壓油進(jìn)入活塞室從而使活塞發(fā)生移動，在活塞的作用下，使離合器的主動片和被動摩擦片貼近，同時倆摩擦片中進(jìn)入工作油，然后就可以傳遞動力了。當(dāng)傳動系統(tǒng)需要把動力傳遞切斷的時候，這時活塞室內(nèi)的液壓油壓進(jìn)行卸壓，此時的活塞在復(fù)位彈簧的作用下回位，同時離合器的主動片和從動片則進(jìn)入脫離的狀態(tài)。我們發(fā)現(xiàn)這種多片式離合器的實際摩擦面積可以增多，所以離合器能傳遞的動力的能力是比較大的。而且控制液壓系統(tǒng)的油壓就是相當(dāng)于在控制扭矩容量。 5.4 離合器滑磨功驗算 在裝載機實現(xiàn)起步或換檔的時候，正在工作的離合器會出現(xiàn)滑磨而導(dǎo)致離合器里的摩擦片發(fā)生磨損和燒傷，工作時要避免離合器片發(fā)生快速的損壞，所以在設(shè)計中必須要進(jìn)行離合器滑磨驗算和滑磨時間。 但是，計算滑磨功比較復(fù)雜，因此在設(shè)計中經(jīng)?？梢杂每刂票葔汉湍Σ疗南鄬€速度去調(diào)節(jié)離合器片發(fā)生的相對轉(zhuǎn)速。 在2檔起步時會使相對轉(zhuǎn)速最大，此時閉鎖離合器，主摩擦片和從動摩擦片間的相對轉(zhuǎn)速是最大的。 此時 離合器片外徑 相對轉(zhuǎn)速 滿足要求 5.5 片式離合器油缸計算 制動器：，通常取，行程 閉鎖離合器：通常取，行程 需提供的壓緊力 對于ZL50裝載機 所以對于制動器 因為，所以，取 對于離合器 所以取 6 齒輪設(shè)計 由配齒計算確定齒輪的主要參數(shù)，可選擇一對齒輪驗算。材料為20CrMnTi。 6.1 計算載荷的確定 1.液力變矩器輸入的實際力矩為： 2.地面的附著力會使變速箱輸入力矩確定： 地面附著力 作業(yè)時的滾動阻力 最大切線牽引力： 在之前的設(shè)計中已經(jīng)知車輪的動力半徑 所以驅(qū)動輪上的驅(qū)動力矩為 最大附著力時，總傳動比為57.32，由公式 取由液力變矩器的輸入力矩還有地面附著力共同決定的裝載機輸入力矩的較小值。所以，可以取計算載荷為 6.2 齒輪的變位和修正 齒輪變位修正的目的在于： 1．改善齒輪的嚙合條件，從而提高齒輪的使用強度。 2．湊所需傳動比。 3．不允許是因為齒輪的齒數(shù)少，而產(chǎn)生齒輪的根切現(xiàn)象，要使所設(shè)計的變速箱里的齒輪不存在根切的現(xiàn)象，同時需要注意，實際的傳動比和理論傳動比不能產(chǎn)生太大的差異，要保證嚙合的條件較好。 雖然我們在確定二周零件太陽輪、行星輪和齒圈的實際齒數(shù)都不小于17，加工的過程中也并不會出現(xiàn)齒輪的根切現(xiàn)象，但是為了整體使齒輪副的磨損情況得到改善，承載的能力得到提高，那么就需要對齒輪的變位進(jìn)行設(shè)計。 在采用高度變位的齒輪傳動時，通常嚙合齒輪副中的小齒輪采用正變位（x>0），大齒輪采用負(fù)變位（x<0），內(nèi)齒輪的變位系數(shù)與其嚙合的外齒輪的變位系數(shù)相同。 查《行星齒輪傳動設(shè)計》選擇變位系數(shù)，得 太陽輪變位系數(shù)為 行星輪的變位系數(shù)為 齒圈的變位系數(shù)為 6.3 行星排各齒輪的幾何尺寸 表6-1行星排各齒輪參數(shù)表（單位：mm） 名稱 代號 計算公式 太陽輪 行星輪 齒圈 模數(shù) m 3 3 3 3 壓力角 a 分度圓直徑 d 87 66 219 齒頂高 2.1 3.9 3.9 齒根高 4.65 2.85 2.85 齒全高 h 6.75 6.75 6.75 齒頂圓直徑 93 72 213 齒根圓直徑 77.7 60.3 224.7 基圓直徑 81.8 62 205.9 齒距 p 9.42 9.42 9.42 齒厚 s 4.71 4.71 4.71 齒槽寬 e 4.71 4.71 4.71 頂隙 c 0.75 0.75 0.75 注： 1.表內(nèi)為齒頂高系數(shù)（1）；為頂隙系數(shù)（0.25） 2.在行星輪各零件的表內(nèi)有符號“±”或“”的地方，如果是外嚙合，則需要使用上面的符號，如果是內(nèi)嚙合，則需要使用下面的符號。 6.4 齒輪的強度驗算 我們隊行星排的第二行星排上的公用的太陽輪、行星架上的行星輪和配對齒輪要作出強度方面的驗算。 6.4.1 驗算太陽輪與行星輪傳動的強度 齒輪的彎曲疲勞強度計算： 驗算齒根危險斷面處的彎曲應(yīng)力： 式中： 齒輪的載荷系數(shù)（，是使用系數(shù)，是動載系數(shù)，在齒輪間的載荷的系數(shù)，則是齒向載荷的分配系數(shù)） 齒輪所受的圓周力 齒形系數(shù)， 應(yīng)力校正系數(shù) B 齒寬 M 模數(shù) 太陽輪節(jié)圓半徑為 太陽輪所受的圓周力為 查表得： ， 把上面的數(shù)據(jù)代入原式，可得 許用彎曲應(yīng)力 所以 故齒輪的彎曲疲勞強度足夠。 6.4.2 接觸疲勞強度計算 驗算節(jié)點處的接觸應(yīng)力。 式中: 齒輪的載荷系數(shù)（，是使用系數(shù)，是動載系數(shù)，在齒輪間的載荷的系數(shù)，則是齒向載荷的分配系數(shù)） 齒輪所受圓周力 齒輪的區(qū)域系數(shù) 彈性影響系數(shù) 將上述參數(shù)值代入上式得 許用接觸應(yīng)力 所以 故接觸疲勞強度也滿足要求。 進(jìn)行上面的計算后，最后齒輪的材料選用20CrMnTi合金鋼，滿足系統(tǒng)的使用要求，而且20CrMnTi是屬于低碳合金鋼，價格方面會相對比較便宜點，能有較好的經(jīng)濟性，也能降低設(shè)計變速箱所需要的成本。 6.4.3 驗算行星輪與內(nèi)齒圈傳動的強度 齒輪的彎曲疲勞強度計算： 驗算齒根危險斷面處的彎曲應(yīng)力： 式中： K 載荷系數(shù)（，是使用系數(shù)，是動載系數(shù)，在齒輪間的載荷的系數(shù)，則是齒向載荷的分配系數(shù)） 齒輪的圓周力 齒形系數(shù)， 應(yīng)力校正系數(shù) 齒寬 模數(shù) 通過查詢《機械手冊》，確定式中的各個參數(shù) 行星輪節(jié)圓半徑為 行星輪所受的圓周力為 查表得=2.53 =1.62 把上面的數(shù)據(jù)代入原式，可得 許用彎曲應(yīng)力 所以 故齒輪的彎曲疲勞強度足夠。 6.4.4 接觸疲勞強度計算 驗算節(jié)點處的接觸應(yīng)力。 式中: K 載荷系數(shù)（，是使用系數(shù)，是動載系數(shù)，在齒輪間的載荷的系數(shù)，則是齒向載荷的分配系數(shù)） 齒輪所受圓周力 -----齒輪的區(qū)域系數(shù) ----彈性影響系數(shù) 將上述參數(shù)值代入上式得 許用接觸應(yīng)力 所以 故接觸疲勞強度也滿足要求。 進(jìn)行上面的計算后，最后齒輪的材料選用20CrMnTi合金鋼，滿足系統(tǒng)的使用要求，而且20CrMnTi是屬于低碳合金鋼，價格方面會相對比較便宜點，能有較好的經(jīng)濟性，也能降低設(shè)計變速箱所需要的成本。 6.5 齒輪的材料，加工精度和形狀 齒輪的材料采用20CrMnTi，進(jìn)行滲碳淬火，表面強度HRC58～64，心部硬度HRC31～48，淬硬層深度0.8～1.3mm，齒側(cè)精度為8—7—7，表面粗糙度Ra不大于2.5μm，齒側(cè)間隔為Dc。選擇齒輪的結(jié)構(gòu)時，選擇了幅板式結(jié)構(gòu)的齒輪結(jié)構(gòu)，因為這樣的齒輪的齒數(shù)較少時，它的輪緣與輪轂合可以結(jié)合為一體結(jié)構(gòu)。而且齒輪的齒數(shù)較多時，開孔的結(jié)構(gòu)能減輕齒輪的總體重量，齒輪的幅板和輪轂的寬度如果與齒面對稱的話，運動時輪齒和花鍵會受力比較均勻，這樣在齒面點蝕時能夠翻轉(zhuǎn)著使用齒輪，能延長齒輪的使用壽命。但是這樣有時結(jié)構(gòu)會被限制，同時這樣結(jié)構(gòu)的齒輪也不可能做成對稱的形式，也不能把輪轂縮到輪緣里面，會使齒輪的表面的加工比較困難。齒輪幅板如果能對稱齒面的話，可以減少熱處理時齒輪的變形。 7 軸的設(shè)計 在設(shè)計軸的時候，考慮到了要設(shè)計軸的外形和軸的全部結(jié)構(gòu)尺寸，計算時主要是針對變速箱軸的強度和剛度方面的一些計算。當(dāng)設(shè)計的變速箱在不同的檔位的時候，軸上所受的扭矩值和它的彎矩也是不一樣的。當(dāng)軸上所受的扭矩最大時，上面的彎矩不一定是最大的。所以，在設(shè)計軸的時候，最好在軸的最危險截面來進(jìn)行校核方面的驗算。 7.1 選擇材料 選用20CrMnTi,進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度HB241~286。 7.2 初選軸徑 軸的直徑可根據(jù)所傳遞的功率幾轉(zhuǎn)速按下式初估： --------因材料和受載情況而定的系數(shù)。查表得A=100 . 液力變矩器的輸出的最大功率為 最大功率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，n=2600rpm 7.3 軸的強度驗算 軸的強度驗算時，我們只進(jìn)行輸入軸在前進(jìn)的一檔工作時的驗算情況，因為此時輸入軸上所受到的彎矩值以及扭矩的值都是最大，在這個情況下如果軸的強度經(jīng)過計算滿足要求，那么在其他的其他情況軸的強度都能得到滿足。 軸的結(jié)構(gòu)草圖： 圖7-1輸入軸受力簡圖 其中 ， 由力矩平衡方程 得到： 由力平衡方程 圖7-2垂直彎矩圖 圖7-3輸入軸所受扭矩 圖中扭矩只有在A-B段存在 圖7-4軸所受扭矩圖 求當(dāng)量彎矩公式為 此處 圖7-5當(dāng)量彎矩圖 下面進(jìn)行危險截面的強度驗算 式中W——軸的抗彎截面系數(shù) 由《機械設(shè)計》得知 所以此軸滿足強度要求 7.4 軸的剛度驗算 在軸的剛度中，為了確保運動的齒輪能夠得到正確嚙合，而此時會對變速箱軸的剛度的要求變得比較高了，根據(jù)規(guī)定，所有位于齒輪嚙合處的軸的計算中，合成撓度不超過之間。 對變速箱中間傳動軸進(jìn)行撓度驗算： 當(dāng)變速箱工作在Ⅰ檔時中間傳動軸的當(dāng)量直徑為： 式中 — 階梯軸段的長度；— 階梯軸段的直徑； L— 兩支撐之間的長度； 中間傳動軸的當(dāng)量直徑為： 中間傳動軸的截面慣性矩： 中間傳動軸的撓度： 圖7-6水平面內(nèi)的受力 此軸的彈性模量 分析軸的左嚙合處： 軸的中點處： 軸的右嚙合處： mm 中間傳動軸在垂直面內(nèi)的受力分析： 圖7-7垂直面內(nèi)的受力 軸的左嚙合處： 軸的中點處： 軸的右嚙合處： 將上面的撓度合成分別求軸在各點處的合成撓度： 軸的左嚙合處： 軸的右嚙合處： 軸的中點處： 變速箱在Ⅱ檔時軸的受力分析與變速箱在Ⅰ檔時的受力相同，故變速箱Ⅱ檔時此軸的撓度與Ⅰ檔時的相同。 經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)，軸在各個受力集中的要點處的撓度均沒有超過規(guī)定的撓度，可以得出軸的剛度是滿足要求的。 8 軸承的選擇計算 8.1 軸承的選擇原則 選擇滾動軸承通常已知載荷的大小，方向及性質(zhì)；軸頸的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動座圈（內(nèi)圈轉(zhuǎn)動還是外圈轉(zhuǎn)動）；軸承的使用壽命（小時）；機器或傳動裝置的結(jié)構(gòu)對軸承的要求等。 選擇滾動軸承的時候要注意有兩個方面：一是確定所需要的軸承的尺寸（型號）和類型；二是對支承部位的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。 滾動軸承的類型可參照以下原則進(jìn)行選擇： 1.考慮軸承所受載荷的方向。一般的情況下，當(dāng)軸上的軸承僅承受徑向載荷的時候，選用向心軸承（0～5類）是較適合的；當(dāng)僅承受純軸向載荷時，選用推力軸承（8類）比較合適；當(dāng)既承受徑向載荷又承受軸向載荷的時候，我們會選用向心推力軸承（6，7類）或推力向心軸承（9類）比較合適。 2.軸承的轉(zhuǎn)速比較快，所以要注意軸承的旋轉(zhuǎn)精度，并且要求是比較高的，當(dāng)機械