525 履帶拖拉機變速器改進設(shè)計Ⅰ（有cad圖）,525,履帶拖拉機變速器改進設(shè)計Ⅰ（有cad圖）,履帶,拖拉機,變速器,改進,改良,設(shè)計,cad 履帶拖拉機變速器改進設(shè)計Ⅰ 摘 要 變速箱的結(jié)構(gòu)對拖拉機的動力性、經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、工作噪聲等都有直接影響。變速箱主要用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍工作，設(shè)有空檔和倒檔，并設(shè)有動力輸軸。 為適應(yīng)農(nóng)業(yè)耕作的復雜工況，要求變速箱采用多檔位,以使變速箱有較寬的速比范圍，以使拖拉機能高效率高質(zhì)量地完成各種作業(yè)。該變速器采用手動嚙合套換檔機構(gòu)，空間三軸布置方式，結(jié)構(gòu)緊湊。 本次設(shè)計按照傳統(tǒng)設(shè)計方法，本著半經(jīng)驗半理論的設(shè)計原則通過類比法確定方案，參照已有變速箱結(jié)構(gòu)，最后以機械零件的強度和剛度理論對確定的形狀和尺寸進行必要的計算和校核，以滿足約束條件，進而縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本。 關(guān)鍵詞：拖拉機，變速箱，嚙合套，改進設(shè)計 IMPROVED DESIGNⅠOF TRACTOR TRANSMISSION ABSTRACT The structure of the transmission has direct effect on the tractor’s traction performance and economy performance as well as its reliability, working noise and so on. Transmission is mainly used to change the engine torque and speed reached on the driving wheel, the aim is to acquire different traction and speed in various driving conditions like starting, climbing, turning and accelerating. At the same time the engine can work in optimum condition. The transmission has reverse gear ，zero gear and power transmission shaft. To meet the complex farming conditions, the transmission should have a multi-gear so that the transmission speed ratio can be changed in a wide scope. Then the tractor can complete all kinds of operation efficiently and high-quality. The transmission adopts the manual shift meshing sets, triaxial space layout. And its structure is compact. The design of transmission uses the traditional design method. Based the semi-empirical and semi-theoretical design principles, the drive scheme is determined by analogy. In order to meet the conditions, shorten the design cycle and reduce design costs, the shape and size of transmission are calculated and checked by the mechanical parts strength and stiffness theory. Key words: tractor, transmission, meshing sleeve, improved design 符 號 說 明 A 變速箱中心距 mm m 齒輪模數(shù) G 重量 N T 轉(zhuǎn)矩 Nm f 摩擦系數(shù) D 軸的直徑 mm Z 齒數(shù) B 齒輪寬度 D 直徑 E 彈性模量 傳動比 發(fā)動機最大輸出扭矩 機械效率 齒輪齒數(shù) 節(jié)點處壓力角 彎曲應(yīng)力 接觸應(yīng)力 圓周力 徑向力 軸向力 I 慣性矩 目 錄 第一章 前言.......................................1 第二章 變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計.............................2 §2.1概述........................................2 §2.2變速器布置方案分析..........................2 §2.2.1 變速器傳動機構(gòu)的方案分析...............2 §2.2.2 變速器零部件結(jié)構(gòu)分析...................4 第三章 變速器基本參數(shù)的確定.......................5 §3.1傳動比的確定................................5 §3.2 中心距計算.................................5 §3.3齒輪參數(shù)...................................5 第四章 齒輪的設(shè)計和計算...........................8 §4.1齒輪的設(shè)計思想..............................8 §4.2 齒輪設(shè)計及變位計算.........................9 第五章 齒輪的強度校核............................15 §5.1校核二軸一擋齒輪...........................15 §5.2 校核一軸一擋齒輪..........................16 第六章 軸的校核..................................18 §6.1軸的受力分析...............................18 §6.2 軸剛度校核................................18 §6.2.1 一軸剛度校核..........................18 §6.2.2 二軸剛度校核..........................19 §6.3 軸強度校核................................20 §6.3.1 一軸強度校核..........................20 §6.3.2 二軸強度校核..........................23 第七章 軸承選擇的壽命計算........................25 第八章 鍵的選擇及校核...........................27 第九章 變速器操縱機構(gòu)............................29 第十章 結(jié)論......................................33 參考文獻..........................................34 致謝..............................................36 第一章 前言 東方紅履帶拖拉機6+2擋變速器設(shè)計，由于原來的變速器采用滑動齒輪換擋，拖拉機行駛時，因變速器內(nèi)各轉(zhuǎn)動齒輪有不同的角速度，所以用軸向滑動直齒齒輪方式換擋，會在輪齒的端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨噪聲。不僅使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。除此之外，直齒滑動齒輪換擋，換擋行程很長，現(xiàn)在除一擋和倒擋外已經(jīng)很少采用。而且由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的提高，齒輪工作時的嚙合線速度及固定在第二軸上的各擋被動齒輪的齒頂圓線速度均大幅度的提高，容易造成變速箱噪聲大，油溫偏高。 改進后采用移動嚙合套換擋，不僅使換擋行程短，同時因承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，不會過早的損壞，而且增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力距增大。 改進型變速箱采用常嚙合圓柱齒輪傳動，嚙合套換擋。各擋速度按順序排列，區(qū)段之間速度沒有交叉。由于變速箱各擋速比與拖拉機的理論速度成反比，因此，變速箱速比范圍的大小，排擋數(shù)及各擋速比分配是否合理是評價變速箱性能的重要指標。在設(shè)計拖拉機變速箱時應(yīng)力求在每種作業(yè)速度范圍內(nèi)排列較多的擋次，以求拖拉機能高效率高質(zhì)量的完成各種作業(yè)。 設(shè)計內(nèi)容包括傳動比的選取，齒輪計算及強度校核，軸的設(shè)計及校核，鍵的選擇及校核，軸承的選擇及壽命強度計算，換擋結(jié)構(gòu)的選擇，操縱機構(gòu)外殼的形狀及各零部件的安裝等。 第二章 變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 §2.1 概述 變速器的功用是在不同的使用條件下，改變發(fā)動機傳到驅(qū)動橋軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使汽車得到不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機盡可能在最有利的工作范圍內(nèi)工作。此外，應(yīng)保證汽車能倒退行使和在停車時使發(fā)動機傳動系保持分離。需要時還應(yīng)有動力輸出裝置。 為保證變速器具有良好的工作性能，對變速器有如下要求： （1）正確選擇變速器的檔位數(shù)和傳動比，使之與發(fā)動機參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證汽車具有良好的動力性和經(jīng)濟性。 （2）設(shè)置空檔以保證汽車在必要時能將發(fā)動機與傳動系長時間的分離，設(shè)置倒檔使汽車可以倒退行使。 （3）操縱簡單、迅速、省力。 （4）傳動效率高、工作平穩(wěn)、無噪聲。 （5）體積小、質(zhì)量輕、承載能力強、工作可靠。 （6）制造容易、成本低、維修方便、使用壽命長 （7）貫徹零件標準化，部件通用化及總成系列化等設(shè)計要求，遵守有關(guān)標準規(guī)定。 （8）需要時應(yīng)設(shè)計動力輸出裝置。 §2.2 變速器布置方案的分析 §2.2.1變速器傳動機構(gòu)的方案分析 有極變速器與無極變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，具有較高的傳動效率，因此在各種類型的汽車上均得到了廣泛的應(yīng)用。 在選定發(fā)動機的情況下，變速器的檔位數(shù)的增多可以提高發(fā)動機的效率，提高汽車的燃油經(jīng)濟性及平均車速，從而可提高汽車的運輸效率，降低運輸成本。但檔位數(shù)的增多也使變速器的尺寸及質(zhì)量增大，結(jié)構(gòu)復雜，制造成本提高，操縱也復雜?？刹捎檬謩拥臋C械式操縱機構(gòu)實現(xiàn)迅速，無聲換檔，對于多于五個前進檔的變速器來說是困難的。且根據(jù)實際的情況 及同類型的拖拉機參考所得。 根據(jù)軸的型式不同，分為固定式和旋轉(zhuǎn)軸式（常嚙合行星齒輪傳動）兩大類。而前者又分為兩軸式，中間軸式，雙中間軸式和多中間軸式變速器。采用兩軸式變速器，它的特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，當發(fā)動機縱置時，主減速器可用螺旋圓錐齒輪式雙曲面齒輪。而發(fā)動機橫置時用圓柱齒輪，因而簡化了制造工藝，除倒檔傳動常用滑動齒輪外，其他檔位均采用常嚙合齒輪傳動，和換檔同步器或嚙合套多數(shù)裝在輸出軸上，這是因為一檔主動齒輪的尺寸太小，同步器裝在輸入軸上有困難。而高檔同步器可以裝在輸入軸的后端，與中間軸式相比，兩軸式變速器具有結(jié)構(gòu)簡單，中間檔的傳動效率高，噪聲小等特點。但同時還必須指出：若低檔傳動比較大，則結(jié)構(gòu)尺寸增大，不再具有上述優(yōu)點，因而只有在傳動比小的條件下才能用此方案，而且兩軸式變速器沒有直接擋，在高檔工作時，齒輪和和軸承均承載，因此齒輪噪聲大，易損壞，綜上所述可得，本次設(shè)計的變速器，擋數(shù)多，傳動比不大，抵擋需要較大的傳動比，對噪聲要求不高，是拖拉機的變速器裝配雙作用的離合器，故采用多中間軸式的變速器。結(jié)構(gòu)圖如下： 圖2-1變速器傳動方案 §2.2.2變速器零部件結(jié)構(gòu)分析 一、齒輪型式 變速器用斜齒和直齒齒輪，斜齒圓柱齒輪雖然制造時稍復雜，工作時有軸向力，但其使用壽命長，噪聲小，被廣泛使用，變速器中一般只有倒擋會使用直齒圓柱齒輪，但在本次設(shè)計中，齒輪的線速度很低，對噪聲要求也很小，故采用直齒圓柱齒輪。 二、換檔結(jié)構(gòu)型式 本設(shè)計的變速器的擋數(shù)多，而且車速不是很高，換檔頻繁，不需要迅速換檔，沖擊噪聲小，故采用嚙合套換檔，使汽車的換檔與操縱技術(shù)的熟練程度有關(guān)。 三、軸承型式 本次設(shè)計使用的都是直齒圓柱齒輪，不產(chǎn)生軸向力，采用深溝球軸承，但為了保證軸承有足夠的壽命，也可選用一部份能承受一定軸向力的，圓柱滾子軸承。 四、其他注意問題 由于考慮到變速器在抵擋工作時，作用有較大的力，所以抵擋布置在靠近軸的后支承處，然后大致按照從抵擋到高檔順序布置各擋位的齒輪。如此使它有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。一軸上的齒輪外徑，設(shè)計得到殼體前壁軸承孔的尺寸大小，以便經(jīng)過該孔拆裝。 第三章 變速器基本參數(shù)的確定 §3.1傳動比的確定 本次設(shè)計中的發(fā)動機采用額定功率106KW，額定轉(zhuǎn)速2300r/min車輪半徑346mm，車重7500Kg，主離合器形式：雙作用離合器。擋位數(shù)：（6+2）擋。各擋的傳動比基本按等比數(shù)列分配，但為了使拖拉機的發(fā)動機工作在最有利的范圍，經(jīng)過修改，并驗算了最高車速，最大爬坡度，動力因素等參數(shù)，最后確定如下： =2.95 =2.389 =2.05 =1.832 =1.48 =0.876 =3.41 =2.421 §3.2中心距計算 初選中心距： A=K (3-1) 式中： K為中心距系數(shù)，對拖拉機K=8.6-9.6，取K=9.5 T為變速器一擋時，第二軸輸出的轉(zhuǎn)矩 T=T.i.y T為發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩 i為變速器一擋傳動比 y為變速器的傳動效率，取0.96 A=155mm §3.3 齒輪參數(shù) （1）齒輪模數(shù) 選取齒輪的模數(shù)，要保證齒輪有足夠的強度，同時兼顧它對噪聲和質(zhì)量的影響。減少模數(shù)，增加齒寬會使噪聲降低，反之則能減輕變速器的質(zhì)量.我設(shè)計的是履帶式拖拉機，齒輪傳動負荷較大，由經(jīng)驗公式 : M=k (3-2) M取4mm 和5mm 從齒輪強度觀點出發(fā)，每對齒輪應(yīng)有各自的模數(shù)，而從工藝觀點看，全部齒輪應(yīng)選用一中模數(shù)是合理的。一般拖拉機齒輪模數(shù)取4或5。 (2) 壓力角 采用國家規(guī)定的齒輪標準壓力角20，一般的，變速器齒輪普遍的采用以上標準。 (3) 齒寬 齒寬滿足既能減輕變速器的質(zhì)量，同時又能保證齒輪的工作平穩(wěn)的要求。齒寬太小，會使齒輪的工作應(yīng)力過大。為了使工作應(yīng)力不過大，必須增加中心距，結(jié)果就又使變速器的質(zhì)量增加。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小選定齒寬，K取 6.0-8.5，考慮兩嚙合齒輪之間應(yīng)符合等接觸強度的原則，同時考慮工藝性，變速器所有嚙合齒輪，大齒輪齒寬取26mm，小齒輪取30mm. (4) 齒輪變位系數(shù)的選擇 采用變位齒輪，可以避免齒輪產(chǎn)生干涉，根切和湊配中心距。因為變速器不同擋位的齒輪在彎曲強度，接觸強度，使用平穩(wěn)性，耐磨損及抗膠合能力等方面有不同的要求，采用齒輪變位就能分別予以兼顧，齒輪變位是提高齒輪壽命的有效方法。 變速器齒輪是連續(xù)工作的，各擋使用條件不同，齒輪經(jīng)常承受循環(huán)負荷，有時還承受沖擊負荷，使用表明，變速器齒輪大多數(shù)是因齒面剝落和疲勞斷裂損壞的，因此，變位系數(shù)主要應(yīng)按提高接觸強度，彎曲強度，和耐磨性來選擇，對于常用的高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，應(yīng)保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為了提高接觸強度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大些，如此兩齒輪的齒廓漸開線基圓較遠，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于抵擋齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，加之傳遞載荷較大，有時會出現(xiàn)小齒輪齒根斷裂的現(xiàn)象。為了提高小齒輪的彎曲強度，應(yīng)根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇大，小齒輪的變位系數(shù)。此時小齒輪的變位系數(shù)大于零。為了提高耐磨性及抗膠合能力，應(yīng)使兩輪齒齒根處的滑動系數(shù)。并使兩輪齒齒根的滑動系數(shù)相平齊。 第四章 齒輪的設(shè)計和計算 §4.1齒輪的設(shè)計思想 正確的選擇變位系數(shù)（包括選定X以及將X 分配為X和X），是設(shè)置變位齒輪的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)所設(shè)計的齒輪傳動的具體工作要求認真考慮，如果變位系數(shù)選擇不當，也可能出現(xiàn)齒頂變尖，齒廓干涉等一系列的問題，破壞正常的嚙合，因此，選擇變位系數(shù)應(yīng)在如下基本限制的條件得到保證的條件下，在進一步考慮其他的要求。 (1)不產(chǎn)生根切； (2)不產(chǎn)生輪廓干涉； (3)有足夠的齒頂厚度，通常S（0.25—0.4）m； (4)有足夠的重合度，通常>1.1—1.2； 現(xiàn)在有許多變位系數(shù)表和線圖所推薦的的方案都是在滿足上述基本限制條件下分別側(cè)重一些傳動性能指標的改善，下面是一種比較簡明的外嚙合漸開線齒輪變徑系數(shù)的選擇圖線。它在滿足基本的限制條件下，提供了根據(jù)各種具體的工作條件改動傳動性能多方面的可能性，而且按這種發(fā)法選擇變位系數(shù)，不會產(chǎn)生輪齒不完全切削的現(xiàn)象，因此，對與標準滾刀切削的齒輪不需要進行齒數(shù)和模數(shù)的驗算。 具體操作是： (1)先按估算，初選a，求出齒數(shù)和Z (2)由變位后的中心距， acos=a’cos (4-1) (3) 根據(jù)工作的情況算出 X=(inv-inv) (4-2) (4) 分配變位系數(shù)：依照參考文獻[4]由圖23.2-8（減速），圖23.2-9（增速）分配：X 和X。 說明： 圖23.2-7中P6-P9為齒根彎曲及齒面接觸承載能力較高的區(qū)域，P3-P6為重合度較大的區(qū)域，P9以上的特殊應(yīng)用區(qū)“是具有嚙合角而重合度相應(yīng)減少的區(qū)域”。P1以下的特殊應(yīng)用區(qū)是具有較小的嚙合角而重合度相應(yīng)增大的區(qū)域。 圖23.2-8 用于減速器傳動，圖23.2-9 用于增速傳動23.2-8，23.2-9 中的變位系數(shù)分配線L1-L17及S1-S13是根據(jù)兩齒輪的齒根彎曲強度近似相等，主動輪齒頂?shù)幕瑒铀俣壬源笥趶膭虞嘄X頂?shù)幕瑒铀俣?，避免過大的滑動比的條件而繪出的 圖23.2-8 ，23.2-9的使用方法：以X/2，Z/2為坐標，在圖上找一點，并沿L線（S線）過該點做射線，以Z與Z為橫坐標，相對線上的縱坐標便是X和X。 §4.2 齒輪的設(shè)計及變位計算 第三章變速器主要的參數(shù)的選擇中，初選的中心距為155，取A’=155來計算。 (1) 1擋齒輪的設(shè)計 A=158 m=4 Z=2A/m=79 i==2.95 選擇Z=59，Z=20 變位計算： A’=155 =A’cos/A=16.68=1640’ 由公式（4-2）得： X=(inv-inv) =(0.00892-0.014904) =-.696 y=(A’-A)/m=0.75 y=X-y=0.06 分配變位系數(shù)：由圖23.2-8（減速），分配： X=-0.41 X=-0.28 （2）2擋齒輪設(shè)計 A=152.5 m=5 Z=2A/m=61 i==2.389 選擇 Z=43 Z=18 變位計算： A’=155 =A’cos/A=22.4=2225’ 由公式（4-2）得： X=(inv-inv) =(0.021266-0.014904) =0.53 y=(A’-A)/m=0.5 y=X-y=0.03 分配變位系數(shù)：由圖23.2-8（減速），分配： X=0.33 X=0.2 (3) 3擋齒輪設(shè)計 A=152.5 m=5 Z=2A/m=61 i==2.05 選擇 Z=41 Z=20 變位計算： A’=155 =A’cos/A=22.4=2225’ 由公式（4-2）得： X=(inv-inv) =(0.021266-0.014904) =0.53 y=(A’-A)/m=0.5 y=X-y=0.03 分配變位系數(shù)：由圖23.2-8（減速），分配： X=0.37 X=0.16 （4）4擋齒輪設(shè)計 1. 常嚙合齒輪設(shè)計 由O軸和O軸的中心距為132.5mm， O軸和O軸的中心距為130mm O軸與O軸的中心距為140mm 可知： 常嚙合齒輪Z,Z,Z i=..=1.832 由O軸和O軸中心距132.5 m=5 得出 Z= Z+ Z=53 設(shè)計 =2.117 選擇Z=17，Z=36 O軸和O軸的中心距為130mm m=5 得出 Z= Z+ Z=52 Z=16產(chǎn)生根切需要高度變位傳動，實際中心距等于標準中心距，齒頂高不需要降低，從強度觀點出發(fā)考慮等強度原則，一般小齒輪采用正變位，而大齒輪采用負變位。因大小齒輪都需要保證無根切 X==0.06 因X=0, 且X=-X0 所以X=-0.06 X=0.06 2. 四擋齒輪設(shè)計 由O軸與O軸的中心距為140mm，m=5 Z=56 =1.947 選擇 Z=19 Z=37 (5) 5擋齒輪設(shè)計 中心距是A=155, m=5, Z=Z+Z=62 i==1.48 選擇 Z=37 Z=25 (6) 6擋齒輪設(shè)計 由O軸與O軸的中心距為140mm，m=5 Z=56 i=..=0.876 由于 .=0.941 =0.931 選擇 Z=27 Z=29 (7) 1倒擋齒輪設(shè)計 由O軸和O軸的中心距147.5mm, m=5 可得 Z=59 由 i=.=3.41 =2.1176 =1.681， Z=37 所以 Z=22 (8) 2倒擋齒輪設(shè)計 由O軸和O軸的中心距147.5mm, m=5 i= .=2.421 =1.143 選擇 Z=32 Z=28 實際中心距A為150mm 需要變位： =A’cos/A=17.1=1710’ 由公式（4-2）得： X=(inv-inv) =（0.009299-0.014904） =-0.46 y=(A’-A)/m=-0.5 y=X-y=0.04 分配變位系數(shù)：由圖23.2-8（減速），分配 X=-0.24 X=-0.22 下面是根據(jù)機械設(shè)計和機械原理的有關(guān)齒輪設(shè)計的公式計算出的各個齒輪的技術(shù)參數(shù) 表4-3 全部齒輪主要參數(shù) 齒輪 齒數(shù)模數(shù) 節(jié)圓直徑 (mm) 齒頂高 (mm) 齒根高 (mm) 齒頂圓直徑 (mm) 壓力角 （度） Z1 4 77 3.85 6.35 87.7 16.68 Z2 4 233 3.92 6.1 237.84 16.68 Z3 5 87 6.5 4.6 100 22.25 Z4 5 223 5.85 5.25 234.7 22.25 Z5 5 103 6.7 4.4 104.4 22.25 Z6 5 207 5.65 5.45 218.3 22.25 Z7 5 95 5 6.25 105 20 Z8 5 165 5 6.25 175 20 Z9 5 125 5 6.25 135 20 Z10 5 135 5 6.25 145 20 Z11 5 145 5 6.25 155 20 Z12 5 156.9 3.65 7.2 164.2 17.1 Z13 5 180 4.6 6.55 189.2 20 Z14 5 110 5 6.25 120 20 Z15 5 147.5 3.7 7.1 154.9 17.1 Z16 5 80 4.76 6.55 89.52 20 Z17 5 85 4.76 6.55 94.52 20 第五章 齒輪強度校核 §5.1 校核二軸一擋齒輪 因為是變速器齒輪，所以選用以下公式對其強度進行校核， (1) 接觸強度校核： =0.418 （5-1） 式中： 為齒輪的接觸應(yīng) F為齒面法向力 E為材料的彈性模量 B為齒輪接觸的實際寬度 P P---主從齒輪節(jié)點出的曲率半徑 P=rsin=20.72 P=rsin=61.13 B=26mm E=2.1*10mpa F=2Tg/(dcoscos) =10018.6N 由公式(5-1)得： =0.418 =878.3mpa 一擋滲碳齒輪許用接觸應(yīng)力在1900—2000MPa > [], 所以齒輪滿足要求 (2) 彎曲強度校核 直齒輪彎曲強度校核： = （5-2） 式中：F為圓周力 K為應(yīng)力集中系數(shù),可近似取1.65 K為摩擦力影響系數(shù) ，主從動齒輪 在嚙合點上的摩擦力方向不同對彎曲應(yīng)力的影響也不同，主動齒輪K取1.1從動齒輪K取0.9 b為齒寬 y 為齒形系數(shù) 由公式(5-2)得： ==246.1MPa > [], 滿足要求。 §5.2校核一軸一擋齒輪 (1) 接觸強度校核： P=rsin=20.72 P=rsin=61.13 B=26mm E=2.1*10mpa F=2Tg/(dcoscos)=10018.6N 由公式(5-1)得： =0.418 =769.5 mpa 一擋滲碳齒輪許用接觸應(yīng)力在1900—2000MPa < [], 所以齒輪滿足要求 (2) 彎曲強度校核 直齒輪彎曲強度校核： 由公式(5-2)得： = =248.1MPa < [], 滿足要求。 小結(jié)：以上兩個齒輪是一擋上的兩個齒輪，其受力，承載最大，所以只要它們滿足設(shè)計要求，其他齒輪就一定能滿足。 第六章 軸的校核 當變速器掛一擋時，受力較大，所以現(xiàn)校核掛一擋時，各軸的強度。 §6.1軸的受力分析： T==387 N. F==9675N F= F.tan=2899.3N §6.2 剛度校核 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角 §6.2.1一軸剛度校核： 圖6-1一軸受力圖 一、垂直面上內(nèi)的撓度： f= (6-1) F為齒輪齒寬中間平面上的徑向力 E為彈性模量 I為慣性距，對于空心軸I= a b 為齒輪上作用力距支座的距離。 由公式（6-1）得： f= =0.078< [ f] 滿足要求。 二、水平面上的撓度： f= （6-2） 由公式（6-2）得： = =0.062< [ f] 滿足要求 三、轉(zhuǎn)角： = （6-3） 由公式（6-3）得： ==0.00091red 滿足要求。 §6.2.2二軸剛度校核： 圖6-2二軸受力圖 一、垂直面上內(nèi)的撓度： 由公式（6-1）得： f ==0.03< [f] 滿足要求。 二、水平面上的撓度： 由公式（6-2）得： f==0.09< [ f] 滿足要求 三、轉(zhuǎn)角： 由公式（6-3）得： ==0.00046red 滿足要求。 §6.3 強度校核 §6.3.1一軸強度校核： 受力分析： T==387 N.m F==9675N F= F.tan=2899.3N 一、垂直平面： F*368=2899*66 F+F=2899 得F=519N F=2380N M=156.7N.m 二、水平平面： F*368=9676*66 F+F=9676 得F=1735N F=7940N M=523N,m 合成彎矩： M= (6-4) =669.1 N,m = (6-5) =125MPa[] 滿足要求。 彎扭力矩合成圖： 圖6-3一軸彎矩圖 §6.3.2 二軸強度校核： 受力分析： T=1200N.m F==9675N F= F.tan=2899.3N 一、垂直平面： F*376=2899*75 F+F=2899 得F=578N F=2320N M=173.9N.m 二、水平平面： F*376=9676*75 F+F=9676 得F=1930N F=5809N M=580N,m 合成彎矩: 由公式（6-4）得： M=1344 N.m = (6-6) =150MPa< [] 滿足要求。 彎扭力矩合成圖： 圖6-4二軸彎矩圖 第七章 軸承的選擇及壽命計算 §7、1軸承的選擇 由于本次設(shè)計中變速器齒輪沒有產(chǎn)生軸向力，在軸承的選用上，采用了深溝球軸承。在滿足設(shè)計要求的情況下提高了經(jīng)濟性，降低了生產(chǎn)成本。因軸承的校核方法相同，所以只校核二軸軸承。其他各軸軸承的選用根據(jù)經(jīng)驗。 受力分析： 圖7-1一軸承受力圖 §7.2 軸承的計算校核 已知：左端 6210 右端 N309 額定靜負荷Cr27.0KN, Cr90.0KN (1) 計算軸承的徑向載荷： F==2014N F==8085N ( 2 ) 計算兩軸承的當量動載荷： P=1.8 F=3625N P=1.8 F=14553N 因為P> P，按P計算 L=（） (7-1) ==6899h 滿足要求。 第八章 鍵的選擇和校核 §8.1概述 鍵主要用于軸和轂的聯(lián)結(jié)，以實現(xiàn)固定并傳遞動力，本設(shè)計用個軸的花鍵分別為： O軸漸開線花鍵主要尺寸： D= 60 D=55 D=57.5 Z=23 m=2.5 45圓齒根。 O軸漸開線花鍵主要尺寸： D= 50 D=46 D=47.5 Z=19 m=2.5 45圓齒根 O軸漸開線花鍵主要尺寸： D= 50 D=46 D=47.5 Z=19 m=2.5 45圓齒根 O軸漸開線花鍵主要尺寸： D= 50 D=46 D=47.5 Z=19 m=2.5 45圓齒根 §8.2花鍵校核： = (8-2) 為各齒載荷不均系數(shù) Z為齒數(shù) h為工作齒高 L為工作長度 D為工作直徑（漸開線 D=d h=m） （1）一軸花鍵校核： 由公式（8-1）得： ==11.2MPa （2）二軸花鍵校核： 由公式（8-1）得： ==48.7MPa （3）三軸花鍵校核： 由公式（8-1）得： ==14.2MPa （4）四軸花鍵校核： 由公式（8-1）得： ==54.8MPa 以上< []（40—70MPa） 滿足要求。 第九章 變速器操縱機構(gòu) 變速器操縱機構(gòu)的功用，在于保證駕駛員可根據(jù)使用條件的需要，隨時將變速器掛上一個排檔或倒檔。為了使變速器能準確可靠地工作，變速器操縱機構(gòu)必須滿足下述要求： (1) 不允許自動脫檔或自動掛擋 (2) 掛擋后，工作齒輪要以齒的全長嚙合，駕駛員操縱時，對是不是掛倒檔應(yīng)有手感 (3) 保證不會同時掛入兩個擋 操縱機構(gòu)分為直接操縱機構(gòu)和遠距離操縱式操縱機構(gòu)。本設(shè)計因總體布置的關(guān)系，只能選取遠距離操縱機構(gòu)，變速器箱體外伸出來的桿與其到操縱手柄之間的桿重，其本身制造精度要求很低，只要桿重能可靠工作即可。其主要部分位于變速器蓋內(nèi)，包括換檔機構(gòu)，鎖定機構(gòu)，互鎖機構(gòu)。操縱機構(gòu)如圖9-1所示。 圖9-1變速器操縱機構(gòu) (1) 功用 　　用來改變滑動齒輪的位置，使其與相應(yīng)的齒輪嚙合或脫開嚙合，以得到所需排檔或空檔。 　　撥動滑動齒輪時省力。 (2) 結(jié)構(gòu) 汽車上大都采用球支座式換檔機構(gòu)，包括變速桿、壓緊(或支承)彈簧、滑桿(撥叉軸)、撥叉等。變速桿用球頭鉸鏈安裝在變速桿座上(通過彈簧和碗蓋吊裝，彈簧力的方向可以是向上的，也可以是向下的)，可前、后、左、右擺動。當用彎桿時，應(yīng)用止動銷防止桿繞垂直軸線自行轉(zhuǎn)動，但不應(yīng)妨礙擺動。變速桿下端置于滑桿前端凹槽內(nèi)，扳動上端時，下端可撥動滑桿，滑桿上用螺釘固定著撥叉，撥叉卡在滑動齒輪的撥叉環(huán)槽中。這樣，撥動變速桿就可通過撥叉使滑動齒輪移動。 (3) 變速桿在不同檔位的位置由鎖定機構(gòu)和互鎖機構(gòu)確定 撥叉軸一般有三個位置：居中為空檔，向前向后各掛一個檔。為了保證變速器內(nèi)各滑動齒輪處于正確的工作位置或空檔位置，工作時掛檔齒輪全齒長嚙合，空檔時完全脫離嚙合，并且在振動等原因下，保證不會因輕微軸向力自動掛檔、脫檔，應(yīng)將滑桿軸向定位。 定位形式通常有兩種型式，如圖9—2所示。 圖9-2鎖定機構(gòu)圖 彈簧定位銷式：它在滑桿上沿軸向開有三個V形槽，與具有錐頂?shù)逆i銷相嵌合。它鎖定可靠，但結(jié)構(gòu)復雜。錐銷頂角。越大，錐銷愈易頂起，a遠遠大于摩擦角，一般2a＝90°～120°，壓銷彈簧的彈力F＝70°～160N。 　　彈簧鋼球式：它在滑桿上沿軸向開有三個半球形槽，鋼球在彈簧壓力下嵌于某一半球槽中，從而起定位作用，鎖定了撥叉軸的位置。此鎖定形式磨損少、輕便，但磨損后鎖定效果下降，為此R球大于R坑，以防止磨損后不可靠。 　　換檔時變速桿上的軸向操縱力足夠時，克服彈簧壓力，將銷(或球)頂起(壓下)，撥叉軸才能移動，直至嵌入相鄰的凹坑為止。 互鎖機構(gòu)結(jié)構(gòu)，防止同時掛上兩個檔而使運動發(fā)生干涉、亂檔，使發(fā)動機熄火或損壞零件，為此在移動某撥叉軸時，自動鎖止其它所有撥叉軸?；ユi機構(gòu)多采用互鎖銷式。 互鎖銷式兩根撥叉軸間有一桿狀豆形互鎖銷(兩端半球頭)，每個撥叉軸側(cè)面開有鎖槽?？諜n位置時，兩個鎖槽相對：互鎖銷長度等于兩撥叉軸槽底間距離減去一根撥叉軸槽深，使換檔時兩根滑桿不能同時離開中立位置，而只允許一根滑桿移動。 鋼球互鎖銷式：用兩個鋼球代替互鎖銷。 彈簧空心互鎖銷式：此空心互鎖銷長2a＝c+b，如圖9—3所示。 圖9-3互鎖機構(gòu) 　　有些汽車變速器距駕駛員座位較遠，將變速桿布置在轉(zhuǎn)向盤下方的轉(zhuǎn)向管柱上，它們便不能直接用變速桿撥動撥叉換檔，而必須通過機械桿件作遠距離操縱。圖9—4與圖9—5便是這種遠距離操縱示意圖。 圖9-4彈簧空心互鎖銷式圖 　　 圖9-5變速器遠距離操縱機構(gòu) 第十章 結(jié)論 履帶拖拉機適用于在大塊農(nóng)田，農(nóng)場的機械化作業(yè)，特別適合和道路復雜的情況下進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，深耕，播種等不同要求下的工作，這就要求拖拉機的變速器能夠在在松軟的路面上有良好的通過性，和適宜的穩(wěn)定速度，為此在動力性、通過性、傳遞功率，動力輸出等方面對變速器設(shè)計者提出了更高的要求，也是改進設(shè)計的關(guān)鍵。本文在解決關(guān)鍵問題過程中，分析了國內(nèi)、外拖拉機變速器的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢，結(jié)合國內(nèi)變速器的供求情況，找到了一種更為適合我國國情的變速器傳動布置方案空間多軸式軸式變速器！對此進行了較為深入的研究。 這次設(shè)計在徐老師和同的幫助下，按部就班的進行方案的確定，草圖繪制，齒輪的校核，軸、軸承的校核，基本上完成了設(shè)計任務(wù)書的要求，并在規(guī)定的時間內(nèi)完成圖紙的繪制，論文的編寫和英文資料的翻譯工作，使我明白了變速器改進設(shè)計的一般步驟和方法，學會了查閱有關(guān)技術(shù)資料，明白變速器的工作原理和換擋機構(gòu)的操作原理，對變速器的機構(gòu)有了更深層的了解，積累了一定的經(jīng)驗，受益匪淺，為以后的工作和學習打下堅實的基礎(chǔ)。 這次設(shè)計由于是我第一次進行這方面的設(shè)計，經(jīng)驗尤其匱乏，特別需要指出的是本變速器的變速箱換擋嚙合套的位置布置有一定的問題。但我就此積累了一定的經(jīng)驗教訓，未免不是一件好事。 這次設(shè)計一直持續(xù)了兩個多月，在老師，同學的幫助下有苦有甜，不緊在專業(yè)方面有所進步，有所增長，最主要的是鍛煉我的毅力和一絲不茍的工作作風，對我的耐性，責任心的培養(yǎng)是一次很好的鍛煉機會。這是我本次設(shè)計的最大收獲。 參考文獻 [1] 機械電子工業(yè)部洛陽拖拉機研究所 主編.拖拉機設(shè)計手冊(上冊). 機械工業(yè)出版社,1994 [2] 吉林工業(yè)大學，北京農(nóng)機學院，洛陽農(nóng)機學院等 合編．拖拉機底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計圖冊．北京：機械工業(yè)出版社,1974 [3] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究所編．農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊(上、下冊)．北京：中國工業(yè)出版社，1970 [4] 彭文生，李志明，黃華梁 主編．機械設(shè)計．北京：高等教育出版社,2002．8 [5] 梁正強 編．機械零件設(shè)計計算實例．北京：中國鐵道出版社,1986 [6] 吉林大學 王望予 主編．汽車設(shè)計第4版．北京：機械工業(yè)出版社,2004．8 [7] 吉林工業(yè)大學諸文農(nóng) 主編．底盤設(shè)計(上冊)．北京：機械工業(yè)出版社,1981 [8] 清華大學 余志生 主編．汽車理論 第3版．機械工業(yè)出版社,2006 [9] 華中農(nóng)學院 主編．拖拉機汽車學 第四冊 拖拉機理論．北京：農(nóng)業(yè)出版社,1983 [10] 華中農(nóng)學院 主編．拖拉機汽車學 第二冊 拖拉機汽車底盤構(gòu)造．農(nóng)業(yè)出版社,1983 [11] 吉林大學 陳家瑞 主編.汽車構(gòu)造第2版(下冊).機械工業(yè)出版社,2006 [12] 吳宗澤 主編.機械設(shè)計實用手冊.化學工業(yè)出版社,1999 [13] 江蘇工學院 劉星榮 主編．拖拉機構(gòu)造（下冊）．北京：機械工業(yè)出版社,1988 [14] 魯智雄. 底盤構(gòu)造與車輛理論. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005年98-101 [15] 劉小芳等.汽車工程手冊設(shè)計篇.北京：人民交通出版社.2000年 [16] 機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊.3版.北京:機械工業(yè)出版社，2004年 [17] 程悅蓀 主編.拖拉機設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社,1989 致 謝 畢業(yè)設(shè)計是大學生畢業(yè)之前進行的一次系統(tǒng)性的綜合訓練，它對我們的大學學習起到了至關(guān)重要的作用。它能使我們系統(tǒng)地復習和回顧大學的四年里所學的調(diào)和和知識，培養(yǎng)我們綜合運用所學到的知識。對我們大學生綜合素質(zhì)的一次綜合性考察。 本次設(shè)計能夠順利地完成，離不開學院、教研室以及指導教師從始至終地支持。系里為我們提供了良好的設(shè)計工作的地下室，在我們在炎熱的夏季進行枯燥的設(shè)計時給我們提供了一個安靜、清潔、穩(wěn)定的設(shè)計環(huán)境。在整個設(shè)計過程中，系里的領(lǐng)導也給了我們充分的鼓勵和督促，使我們能夠合理的安排好設(shè)計任務(wù)和時間。在這里，我要特別感謝本次設(shè)計的指導老師：徐立友老師、以及院里的指導教師。本次設(shè)計能夠順利的完成，離不開他們的全力指導和幫助。在此，對于給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W以衷心的感謝。 傳感器與自動變速器 傳感器 目前的燃料噴射系統(tǒng)有一個電子控制系統(tǒng)。一些汽車廠家稱之為ECU或是其他名字。一般我們叫它“智能電腦”，因為它與人們的思維有關(guān)。與人的身體相比會讓我們更清楚它的工作原理。“智能電腦”通過人們的視覺、觸覺、嗅覺、和聽覺來獲取信息。因為電腦沒有手、眼、耳、或鼻子。卻又必須接受信息，傳感器就起到了作用。這些傳感器就是ECU的耳和眼。一旦有信息出現(xiàn)，ECU先進行處理，并決定采用何種輸出信息去完成其他任務(wù)。下面是一些輸入傳感器和它們的工作原理。 主氣流傳感器 主氣流傳感器安裝在輸入口位置。它通過檢測整個氣流流量來測量輸入率，它包括ECU 提供電流的高壓電線，當輸入口氣流流動時，高壓電線產(chǎn)生的熱量就會減少。氣流越多，熱量損失就越大。因此在氣流增加時，ECM就必須提供足夠的電流來保持高壓電線溫度。ECM通過電流的改變來檢測氣流。 溫度傳感器 攝入溫度傳感器被安裝在氣管套里，它把探測到的溫度信號傳送給ECM。溫度傳感器使用對溫度的變化十分敏感的熱敏電阻，熱敏電阻的電阻下降，相對應(yīng)的溫度上升。 車軸定位傳感器 車軸定位傳感器控制發(fā)動機速度和活塞位置。輸入到ECU 上的信號用來控制燃料的噴出，定時點火和發(fā)揮其他作用。 冷溫傳感器 發(fā)動機冷溫傳感器被用來檢測發(fā)動機的冷卻E溫度。傳感器改變從ECM里輸出的電壓信號。當冷溫傳感器輸入時，修改過的信號返回到ECM。傳感器采用對溫度敏感的冷溫傳感器，當溫度上升時，電熱調(diào)節(jié)器的電阻會下降。 爆震傳感器 爆震傳感器附在汽缸套上，用壓電元件判斷發(fā)動機的爆震。汽缸套傳出的爆震波被視為流體壓力。這種壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閴弘娦盘?，然后被傳送到電子對抗系統(tǒng)上。 熱氧傳感器 熱氧傳感器安裝在排氣裝置上。它用來檢測相對與外部的空氣排出氣體中的氧氣的含量。這種傳感器是用陶瓷氧化鈷做成的電子管。 節(jié)流傳感器 節(jié)流傳感器隨著加速器踏板發(fā)生變化。這種傳感器是能讓節(jié)流閥轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷旱姆謮河?，輸出的電壓信號傳送到電子對抗系統(tǒng)上。除此之外，傳感器檢測節(jié)流閥的回程速度和閉合速度，電壓信號流入電子對抗系統(tǒng)里。從節(jié)流傳感器接受到的信號決定節(jié)流閥的空轉(zhuǎn)位置。 車輛速度傳感器 車輛速度傳感器安裝在驅(qū)動橋上。它包括給里程計提供交通速度信號的脈沖發(fā)動機。里程計給電子對抗系統(tǒng)發(fā)射信號。 停車傳感器 當司機使用倒車擋時，這個系統(tǒng)自動啟動。小型傳感器固定在車輛的后面，他們發(fā)送并接受減少交通困境的超音波無線電波，并提醒司機危險情況的出現(xiàn)。當司機接近物體時，內(nèi)部的蜂鳴器逐步地頻繁響起來。持續(xù)的響聲表明汽車在離障礙物0.35米的距離。并不是所有的發(fā)動機擁有所有的傳感器。這兒列舉的這些傳感器基于合理的燃料量管理。 自動傳輸 目前，最新的自動傳輸在當今的汽車領(lǐng)域里是最復雜的機械部分。自動傳輸包括機械系統(tǒng)、水壓系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電腦控制。除非出現(xiàn)問題，這些部分的協(xié)調(diào)工作得很好。 什么是動力輸出器？動力輸出器是連在發(fā)動機后面的設(shè)備，并從發(fā)動機輸送電力到方向盤。發(fā)動機在一定時間時間旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)時，電子傳送到車輪上。 在車輛前輪驅(qū)動和后輪驅(qū)動的基礎(chǔ)上，有兩種基本自動傳輸器類型。 后輪駕駛 自動傳輸器通常按在電動機的后面，位于汽油踏板旁的地板中心。主動軸連接著位于后軸輪最終轉(zhuǎn)動的動力傳送器，用于給后車輪傳送電力。這個系統(tǒng)的電力傳送很簡單也很直接，過程為：先通過轉(zhuǎn)矩變換器，再通過動力傳輸器和主動軸，直到到達分開的最終轉(zhuǎn)動部分，然后傳輸?shù)絻珊筝喩稀? 前輪駕駛 動力傳輸器通常安裝在最終轉(zhuǎn)動部分，形成所謂的驅(qū)動橋。前輪驅(qū)動車的發(fā)動機通常設(shè)在車輛的側(cè)面，驅(qū)動橋安裝在汽車后面的發(fā)動機一邊的下面。前車軸直接和驅(qū)動橋連接，并給前輪提供動力。在這個例子中，動力通過轉(zhuǎn)矩變換器從電動器中傳送出來，并把動力通過180度的旋轉(zhuǎn)傳送到電動機旁邊的動力傳輸器的鏈條上。在那里，動力通過動力傳輸器傳送到分開的最終轉(zhuǎn)動部分，并通過駕駛車軸傳送到兩個前車輪上。 動力傳輸器部分 現(xiàn)代自動傳輸器包含了許多組件和系統(tǒng)，它們的設(shè)計能使那些靈巧的機械、液壓、 電子技術(shù)等協(xié)調(diào)工作，這些電氣技術(shù)經(jīng)歷了多年的演變，以致許多機械人士認為它成了一種藝術(shù)。組成自動動力傳輸器的部分包括： 行星齒輪組 這是提供前輪比率和反比率的機械體系。 氣壓系統(tǒng) 為了控制行星齒輪組，氣壓系統(tǒng)使用一種由油泵低壓傳送的特殊的動力傳輸器流度，通過真空管來控制離合器和波段。 封條和墊圈 被用來保證油的一定含量，也防止油的泄露。 轉(zhuǎn)矩變換器 它相當與離合器的作用，當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，也可以讓車輛停下來。 未來的汽車 未來的汽車和現(xiàn)在的汽車截然不同，比如說2005型的汽車開起來很省油，有環(huán)保作用，有電腦操作的自動系統(tǒng)，還有即使是身懷絕技的賽車者都不會發(fā)生意外事故的安全設(shè)施。這些將借助于二氧化碳奔跑運行，同時排出草莓香味的氧氣。 未來汽車模式可能有以下幾種： 自動化和通訊 日前，有少數(shù)的汽車可以上網(wǎng)，將來的汽車多會實現(xiàn)寬帶上網(wǎng)。另外，凡是手提電腦上有的功能汽車上都會有，包括接收電子郵件、聽音樂、看電影等無線通訊。當穿越大峽谷的過程中，如果孩子們感到疲乏厭倦，他們就可以從網(wǎng)絡(luò)上獲得大峽谷的知識，或收看電視。每個乘客有平板顯示器和視聽器，汽車會及時告知出現(xiàn)的問題，并帶你到最近的經(jīng)銷商那兒進行修理。 導航系統(tǒng)和自動駕駛 未來每輛車都會