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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(zhuān) 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 1 摘 要 隨著變型運(yùn)輸拖拉機(jī)和農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)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(zhuān)業(yè)戶(hù)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(pán) 離合 油門(mén) 剎車(chē)的方位 把拖拉機(jī)變成倒開(kāi)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(zhuān)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(zhuān)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) 2 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 3 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(lèi)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 Z 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 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 5 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(chē)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(zhuān)業(yè)戶(hù)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(pán) 離合 油門(mén) 剎車(chē)的方位 把拖拉機(jī)變成倒開(kāi)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(zhuān)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(zhuān)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(pán)為了在拖拉機(jī)上能安裝播種 施 6 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(pán) 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(pán)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(pán)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) 7 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(shū)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(shū)寫(xiě)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(chē)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(chē)輛長(zhǎng)時(shí)間的停車(chē) 便于變速箱換擋和動(dòng)力輸出 1 1 2 變速箱的類(lèi)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) 8 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(jiàn) 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(chē) 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(chē) 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(kāi) 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(lèi) 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(chēng) 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(mén) 踏 板 程 度 和 車(chē) 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(chē) 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(pán) 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 9 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 50N m 空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 最大 最小 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) 倒 倒 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 檔次 數(shù)據(jù) 1 40 2 50 理論行駛速度 公里 小時(shí) 4 10 10 5 30 9 40 15 30 倒 1 00 倒 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(chē)輪標(biāo)準(zhǔn)為 6 00 12 2 則其直徑為 600mm 則各檔位的速度為 11 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 D 根據(jù)設(shè)計(jì)速度 1 40Km h 2 50Km h 4 10Km h 5 30Km h 1V2V3V4V 9 40 Km h 15 0Km h 1 1 00 Km h 2 3 80 Km h56倒 倒 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 12 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 mm 3 1 AK3jM 式中 變速箱輸出軸計(jì)算扭矩 j 中心系數(shù) A 則 A 34 9 147 5 mm K3jM374 5 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 13 3 1 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 20 壓力角 取 20 20 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 14 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 15 3 6 4 相齒合齒輪的齒數(shù)和 Z 2 m 3 2 ZoA 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 Z 模數(shù)或適當(dāng)增大中心距 2 m 2 147 5 5 59 ZoA 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 147 5mm 2 確定常嚙合齒輪副與快 檔換擋齒輪的傳動(dòng)比 取 2 11 則0i10i 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1i 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(lèi)推 可得各齒輪的齒數(shù)見(jiàn)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 16 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 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) 8 1 i 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 AK 4 1 kWPAca 2 543 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 1d 由參考文獻(xiàn) 3 表 8 6 和表 8 8 取小帶輪基準(zhǔn)直徑 md125 4 1 3 2 驗(yàn)算帶速 按參考文獻(xiàn) 3 式 8 13 驗(yàn)算帶速 106 ndv 4 2 其中 小帶輪轉(zhuǎn)速 r min 1n 小帶輪直徑 mm d smv 42 9106254 3 因?yàn)?故帶速合適 sms 0 5 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 2d518 12 mid 根據(jù)參考文獻(xiàn) 3 表 8 8 圓整為 224 17 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0a 4 3 2 7 21021 dda 于是 244 3 a 698 初取中心距為 m5 帶長(zhǎng) 4 4 0 212104 2addaLd m53 5 4 352 查參考文獻(xiàn) 3 表 8 2 取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL160 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距 4 5 mLad 5 235020 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 1 120 693 5780121 ad 4 6 合適 4 1 6 確定帶的根數(shù) z 4 1 6 1 計(jì)算單根 V 帶的額定功率 rP 由 125mm 和 n 1440r min 查參考文獻(xiàn) 3 表 8 4a 得 1d kWP92 10 根據(jù) n 1440r min 和 A 型帶 查參考文獻(xiàn) 3 表 8 4b 得8 1 i kWP5 0 查參考文獻(xiàn) 3 表 8 5 得 表 8 2 得 于是9 0aK9 0 LK kWLr 12 8152 0 其中 時(shí)傳遞功率的增量 p i 18 按小輪包角 查得的包角系數(shù) k 長(zhǎng)度系數(shù) L 4 1 6 2 計(jì)算 V 帶的根數(shù) z 4 7 59 201 rcaPp 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3 z 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mkgq 10 2min0 5 2 vvZpFca 4 8 其中 cap 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 NFzp 9062 1sin6 532sin 21m0 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(jiàn)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 NF 6 1542 90 98 052 34 950 19 4 10 min 10r4 37n321zmi IV 4 2 2 各傳動(dòng)軸 軸 可從主軸 按 的傳動(dòng)副找上去 似應(yīng)為 但由i 10r8 2 i 4 于軸 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)n4 n280r 速 要傳遞全部功率 所以軸 的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為 軸 的min 280r i 1 計(jì)算轉(zhuǎn)速可按傳動(dòng)副 b 推上去 得 軸 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min 40r mi 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 72 1818 z in 20r 只需計(jì)算 的齒輪 計(jì)算轉(zhuǎn)速為 傳動(dòng)組 b 計(jì)算 的30 630 z in 0r2 z 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in 4r 4z min 8r 4 2 4 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 min 16073 42 36 24 1540 r 實(shí) in6rn標(biāo) 54 0160 10 標(biāo) 標(biāo)實(shí) 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) 321 1 68jmdnzN 4 12 其中 公 比 2 電動(dòng)機(jī)功率 dNkwNd4 齒寬系數(shù) m 齒輪傳動(dòng)許允應(yīng)力 20 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 取jn min 80rnj 取 安全系數(shù) SKNlim MPa6li 1 S 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取 取 90 1 S aN540lim 9 28248 163 取 3 m 按齒數(shù) 30 的計(jì)算 可取 m 3 50 2 按齒數(shù) 36 的計(jì)算 可取 m 3 13 于是傳動(dòng)組 a 的齒輪模數(shù)取 b24 4 3 1 2 計(jì)算 a 傳動(dòng)組各齒輪直徑 軸 上齒輪的直徑 mdmdmd aaa 72439031083621 軸 上三聯(lián)齒輪的直徑分別為 aaa 18164 3 2 1 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 上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù) 32 1 168jmdnzN 按 22 齒數(shù)的齒輪計(jì)算 i 40 2rj 可得 74 30548 2 1 163822 m 21 取 4 m 按 42 齒數(shù)的齒輪計(jì)算 可得 m43 2 于是軸 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 兩聯(lián)齒輪的直徑分別為 mdmdbb 1684282421 軸 上與軸 兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為 bb6 2 1 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 上兩聯(lián)動(dòng)齒輪的直徑分別為 mdmdcc 2406721842 軸 上兩齒輪的直徑分別為 cc 13 2 1 4 3 4 換向齒輪 4 3 4 1 換向齒輪各齒輪模數(shù) 取 3 m 4 3 4 2 換向齒輪各齒輪直徑 mdmdmd 102341204360221 4 4 確定各軸最小直徑 4 4 1 軸的直徑 in 80 96 11rn mnPd2480 9144 22 4 4 2 軸的直徑 min 40 92 098 12 rn nPd 8 414 4 4 3 軸的直徑 min 140 9 098323 rn nPd 68 144 4 4 4 主軸的直徑 min 37 85 09 0434 r nPd1 1944 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m1057 md901 12 85 07 dd m702 承為 NN3020K 后軸承為 NN3016K 據(jù)統(tǒng)計(jì) 對(duì)于臥式車(chē)床內(nèi)孔直徑與外徑之比約為 選內(nèi)孔直徑6 d40 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 ma701 4 5 3 主軸組件最佳跨距選擇 考慮機(jī)械效率 0 85 主軸最大輸出轉(zhuǎn)距 4 13 NPT3619085 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 m80 23 m09 切削力 4 14 NFC3610 背向力 4 15 CP855 0 故總的作用力 4 16 NFCP40362 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 2018 先假設(shè) mlal73 前后支撐 分別為BARNlaFlB67321082291 根據(jù) 4 17 9 1 08 10cos 39 izldKarrv 3 2 7 8 6291 ABaBaAvv zizlml NF NKB 104cos128 06739 69539 01 702 1075 16932 94 805 6 63 46 aKEI mmdAeBA 24 由參考文獻(xiàn) 1 圖 10 24 主軸最佳跨距圖查 mlal 21037 3 0 與 原 假 設(shè) 相 符 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(lèi)型 合理選用軸承類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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rFa 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 26 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 ubdKTZEH21 式中 接觸應(yīng)力 H 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z 材料系數(shù) E 重合度系數(shù) Z 齒數(shù)比 u 主動(dòng)齒輪的分度圓直徑 1d 齒寬 b 載荷系數(shù) 且K KVA 主動(dòng)齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩 且1T 9 55 3 4 1601np 主動(dòng)齒輪傳遞的功率 1p 27 主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速 1n 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1 2 率為 0 99 則傳遞到常吻主動(dòng)齒輪的效率為 3 0 94321 9 0 9803 4 103 0 94 3 86kw p1 1500r minn11TmN 24571086 35 9 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 則 2 1 1 KKVA 376 25 KV 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 而 90 8 1 ZZEH 則有243 10 umbd ubdKTZEH21 MPa69 0433576 29 0815 22 而許用接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)力為 3 5 NHPZSminl 式中 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限比 limH 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) NZ 接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) minHS 28 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 則limH 150MPa NZ 1 minHS 2 MPaP150 HP 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(lèi)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 YmbdKTYsaFsaF102 式中 彎曲應(yīng)力 F 齒根危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力 0 應(yīng)力校正系數(shù) saY 齒形系數(shù) Fa 重合度系數(shù) Y 模數(shù) m 由上面的齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算可知 又 2457 36 1mNTK 而 又查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 對(duì)于常吻主動(dòng)齒輪 43 10bd 5 8 0 Y 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 4 1 8 2 SaFaY 40 查表得 67 0 SFaY 則常吻主動(dòng)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度為 29 MPaF 21 68 05418 25104376 2 常吻從動(dòng)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度為 F 4 7 許用彎曲疲勞強(qiáng)度應(yīng)力為 3 7 NFSTPYminl 式中 試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 limF 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) NY 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取 ST 02 STY 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) minF 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 則 8 1 0 460minlim FNFSYMPa FP510 8 1246 由于 所以?xún)升X輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足條件 其 FPFP 它各對(duì)齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度類(lèi)似計(jì)算 3 8 2 軸的計(jì)算 當(dāng)變速箱的檔位為快 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 求作用在齒輪上的力 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 1tF r 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 30 NFdTmnp rnkwptrt 2930a8415 9in 5 72 0 938 48 0 67 rtt1 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npmp 和沿節(jié)錐母線的力 且rpap 3 8 jmrM 式中 主動(dòng)齒輪的計(jì)算扭矩 jM 主動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑 jr 3 9 mnrp costa 3 10 at 主動(dòng)錐齒輪徑向力為 11sincorppary 3 11 sin ts11rmnm 主動(dòng)錐齒輪軸向力為 11cossinrpparx 31 3 12 cosins tacos11rrpmnm 式中 中點(diǎn)螺旋角 n 法向壓力角 na 節(jié)錐角 1r 則mrNMjj 5 84 7540 pm3 96 8 而 代入 3 9 3 10 3 11 3 0217 0 rn 12 得 Npr24 36a0py43 1 Nx8 97 求作用在軸上的力 水平面內(nèi)支反力 0 37 30 154370 212 HmttHRpFR 解得 NH1486 21 垂直面內(nèi)支反力 0 37 30 154370 212 VyrrVRPFR 解得 NV5 8 921 32 求出總彎矩 水平面的彎矩 mNMmNHH 2693 4621 垂直面的彎矩 VV 8 4 9821 總彎矩 3 13 2VH 代入相關(guān)數(shù)據(jù)得 mNM 3 2851046 求出扭矩 扭矩 3 14 T 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0 1 mNT 7540 對(duì)彎矩 扭矩進(jìn)行合成 3 15 2Mca mNcac a 75403 8924 5631 校核軸的強(qiáng)度 3 16 wMca 式中 軸的抗彎截面模量 且 33 3 17 Dzbddw32 24 最危險(xiǎn)截面的校核 147543298 6 461 3 2 MPaca87925 而查表得 為軸的許用彎曲應(yīng)力 所以 b10 b1 bca1 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 hL 3 18 601pcfnLth 式中 溫度系數(shù) tf 軸承的轉(zhuǎn)速 n 滾動(dòng)軸承的基本額定負(fù)荷 c 壽命指數(shù) 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 p 34 查表得 3 0 1 tf in 式中 發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 0 傳動(dòng)比 i 則 min 57 48 1902435 10rn 對(duì)于只能承受純徑向負(fù)荷的向心圓柱滾子軸承 RfP 式中 負(fù)荷系數(shù) f 軸承所承受的徑向負(fù)荷 R 查表得 5 1 Pf NRHV 15764805 222 則 N3647 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 c0 而 為預(yù)期計(jì)算壽命 hLh 192867 23645 1 7 48603 hL20 L 所以 故滿足條件 h 2 極限轉(zhuǎn)速校核 對(duì)第二軸上的圓柱滾子軸承進(jìn)行極限轉(zhuǎn)速校核 校核的條件為 3 lim21axfn 19 式中 滾動(dòng)軸承的最大工作轉(zhuǎn)速 ax 滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速 limn 35 負(fù)荷系數(shù) 1f 負(fù)荷分布系數(shù) 2f 查表得 0 1 21 ff 當(dāng)檔位為快 檔時(shí) 傳動(dòng)比最小 則此時(shí)滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速最大 則 min 17248 05minaxr 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 所以 故滿足條件 i 63li limaxn 4 主要零件的布置要點(diǎn)及倒檔和減速器的布置方案 4 1 變速箱主要零件的布置要點(diǎn) 1 將輸入軸 輸出軸布置在同一平面內(nèi)以縮小橫向尺寸 2 在空擋時(shí)換擋齒輪間的軸向間隙 2 3mm 3 齒輪斷面距不加工的殼體內(nèi)壁不小于 5mm 4 為減少軸的變形 將受力大的齒輪布置在靠近軸承處 5 為防止倒檔時(shí)齒輪干涉齒輪的頂圓不應(yīng)相交及相切 6 合理安排齒輪 縮小軸向長(zhǎng)度 4 2 倒檔和減速器的布置方案 4 2 1 倒檔布置方案 倒檔一般布置在主變速部分 為了得到倒檔 一般須增加兩個(gè)專(zhuān)用齒輪 本設(shè)計(jì)拖拉機(jī)變速箱倒檔布置方案如圖 4 1 所示 圖中 O1 O2 O3 分別表 示主變速部分的主動(dòng)軸 從動(dòng)軸和倒檔軸 A B 為兩個(gè)專(zhuān)用齒輪 將 A B 分別 設(shè)置在主動(dòng)軸和倒檔軸上 36 O2CAB1O3 4 4 2 2 減速器布置方案 當(dāng)兩級(jí)變速組成的組成式變速箱難以滿足大的速度變化比值要求時(shí) 往往 需另加一個(gè)減速器以降低速度 當(dāng)變速箱變速箱之前后有足夠空間時(shí) 可以在 該處裝減速器 如該處沒(méi)有足夠空間 則安裝在變速箱的側(cè)面 鐵牛 55 的減 速器由于在變速箱變速箱之前后沒(méi)有足夠空間 將減速器安裝在變速箱的側(cè)面 5 變速箱殼和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 1 變速箱殼的設(shè)計(jì) 輪式拖拉機(jī)變速箱一般都與傳動(dòng)殼體做成一體 但也可以是分開(kāi)的 當(dāng)變 速箱殼和中央傳動(dòng)殼是兩體時(shí) 設(shè)計(jì)時(shí)必須有可靠的定位裝置和足夠的連接螺 釘以保證中央傳動(dòng)錐齒輪的正確齒合 定位裝置可以用 a 軸承外圈 定位精 度高而剛度較差 b 軸承座 定位精度較差 c 車(chē)出大止口 后橋殼加工較 困難 剛度也受影響 d 定位銷(xiāo) 定位精度差 變速箱材料是 HT20 40 壁厚 8mm 箱殼外壁應(yīng)平整 加強(qiáng)筋鑄在內(nèi)壁 筋 的布置應(yīng)考慮箱體上的載荷方向 并應(yīng)注意不妨礙油液流動(dòng) 箱殼上部開(kāi)口處 做成收口 以提高箱體的剛度 為制造方便 應(yīng)盡量減少箱體內(nèi)部的隔墻和臺(tái) 座 箱體的尺寸應(yīng)盡量縮小 箱體清砂后涂以防止殘砂在使用中掉出 本設(shè)計(jì)將變速箱殼與傳動(dòng)殼體做成一體 殼體的主要位置精度要求如下表所示 37 精 度 名 稱(chēng) 精度范圍 中間軸對(duì)輸入軸 或輸出軸 軸線不平行度 0 035 0 07 倒檔軸對(duì)輸入軸 或輸出軸 軸線不平行度 0 02 0 05 同一軸線上各孔的不同軸度 0 02 0 05 端面對(duì)相關(guān)中心線不垂直度 0 03 100 0 05 100 平面不平度 0 1 0 15 變速滑桿孔對(duì)滑動(dòng)齒輪軸孔軸線不平行度 0 05 100 0 07 100 5 2 變速箱操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 2 1 換擋機(jī)構(gòu) 換擋機(jī)構(gòu)包括變速桿 變速滑桿和拔叉 變速桿采用直徑為 30 50mm 的 球支座 用彈簧將變速桿上的球緊壓在球座上 當(dāng)變速桿是彎桿時(shí) 須在支座 上裝銷(xiāo)子以防止變速桿繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng) 普遍采用兩根變速桿以分別操縱主 副變速箱 但也可用一桿操縱 當(dāng) 用一桿操縱時(shí) 為了拔動(dòng)副變速齒輪 必須先把主變速齒輪拔到空擋 如果擋位 的排列是插花換擋而不是順序換擋 操縱較麻煩 如果是順序換擋 則只有個(gè) 別檔換擋麻煩 此設(shè)計(jì)采用彎桿變速桿一桿操縱 5 2 2 鎖定機(jī)構(gòu) 鎖定機(jī)構(gòu)用以將滑桿和拔叉鎖定在一定的位置 以防止自動(dòng)掛檔和自動(dòng)脫 檔 一般用一個(gè)受有 9 16kgf 彈簧力壓緊的鋼球或銷(xiāo)來(lái)夾緊 換擋時(shí)須施加一 定的軸向力才能移動(dòng)齒輪 由于花鍵和齒輪加工不準(zhǔn)確以及軸的變形 齒輪受力后在花鍵上處于輕微 歪斜狀態(tài) 造成花鍵各個(gè)齒上傳力不均 又由于轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中有局部的相對(duì)移動(dòng) 因摩擦而引起軸向力 另外由于齒面磨損不均出現(xiàn)斜度也會(huì)引起軸向力 當(dāng)軸 向力達(dá)到一定值時(shí) 就會(huì)自動(dòng)脫檔 常用的防止脫檔辦法有 1 加大鎖定彈簧的力 但這會(huì)使操縱力增加 2 采用和離合器踏板聯(lián)動(dòng)的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu) 3 采用所謂不等厚花鍵 使花鍵側(cè)面形成 0 1 0 3mm 高的臺(tái)階以阻止齒 38 輪移動(dòng) 4 從根本上減少軸向力的措施是提高軸和花鍵孔的制造精度 減少定位 表面的徑向間隙 減少齒輪和花鍵的齒向誤差 減少輪轂在熱處理時(shí)的收縮不 均 鎖 定 機(jī) 構(gòu) 包 括 自 鎖 機(jī) 構(gòu) 互 鎖 機(jī) 構(gòu) 和 聯(lián) 鎖 機(jī) 構(gòu) 本 拖 拉 機(jī) 變 速 箱 設(shè) 計(jì) 了 互 鎖 機(jī) 構(gòu) 和 聯(lián) 鎖 機(jī) 構(gòu) 1 互鎖機(jī)構(gòu) 用于防止同時(shí)掛兩個(gè)檔 有的在變速桿球頭下裝置帶缺槽的導(dǎo)向框板 有 的采用使兩變速滑桿不能同時(shí)離開(kāi)中立位置的互鎖銷(xiāo) 本設(shè)計(jì)采用在變速桿球 頭下裝置帶缺槽的導(dǎo)向框板 2 聯(lián)鎖機(jī)構(gòu) 聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)是一種防止自動(dòng)脫檔和離合器未徹底分離就進(jìn)行掛檔的機(jī)構(gòu) 參考文獻(xiàn) 1 林幕義 張福生主編 車(chē)輛底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社 2007 2 拖拉機(jī)編輯部主編 拖拉機(jī)設(shè)計(jì)和計(jì)算 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版 1979 3 朱龍根主編 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 11 4 吉林工業(yè)大學(xué) 北京農(nóng)機(jī)學(xué)院 洛陽(yáng)農(nóng)機(jī)學(xué)院等合編 拖拉機(jī)地盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1974 5 化學(xué)工業(yè)部人事教育司 化學(xué)工業(yè)部教育培訓(xùn)中心組織編寫(xiě) 公差與配合 化學(xué)工業(yè)出版社 1996 6 楊明忠 朱家誠(chéng)主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 武漢理工大學(xué)出版社 2001 7 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)主編 拖拉機(jī)汽車(chē)學(xué) 農(nóng)業(yè)出版社 1988 8 劉惟信主編 汽車(chē)設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 2006 9 牡丹江林業(yè)學(xué)校主編 汽車(chē)拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)原理 中國(guó)林業(yè)出版社 1979 10 天津拖拉機(jī)制造廠編 鐵牛 型拖拉機(jī)零件目錄 農(nóng)業(yè)出版社 1977JD5 11 拖拉機(jī)研究所主編 拖拉機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè) 中國(guó)工業(yè)出版社 1970 39 12 天津拖拉機(jī)廠 北京內(nèi)燃機(jī)廠編繪 鐵牛 55 拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)圖冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1976 13 李沃夫斯基等主編 拖拉機(jī)傳動(dòng)裝置 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 1977 14 鄭文緯 鄭克堅(jiān)主編 機(jī)械原理 高等教育出版社 1996 15 拖拉機(jī)編輯部主編 拖拉機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 1980 致 謝 轉(zhuǎn)眼間 大學(xué)四年就要過(guò)去了 在這段人生最重要的歲月里 我學(xué)到了很 多東西 感謝學(xué)校給了我這么好的學(xué)習(xí)環(huán)境 感謝老師的辛勤輔導(dǎo) 感謝家人 給我創(chuàng)造如此寶貴的機(jī)會(huì) 感謝同學(xué)們給予我慷慨的幫助 畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成 十分感謝老師至始至終對(duì)我無(wú)私的幫助 早在上學(xué)期 末 她就將畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容發(fā)給我們 方便我們提早查閱資料 為后來(lái)的畢業(yè)設(shè) 計(jì)做好準(zhǔn)備 在工廠實(shí)習(xí)期間 老師抽空便去工廠指導(dǎo)我們 給我們提出了很 多寶貴意見(jiàn) 在我們?cè)O(shè)計(jì)期間 她也會(huì)在百忙中給我們開(kāi)會(huì) 對(duì)我們進(jìn)行耐心 的指導(dǎo) 這使的我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 再次向老師表示衷心的感謝 和崇高的敬意 40