ZL20裝載機(jī)動(dòng)力換擋變速箱設(shè)計(jì)說明書

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1、 . . . 摘要 本設(shè)計(jì)為ZL20裝載機(jī)行星式動(dòng)力換擋變速箱，此變速箱具有結(jié)構(gòu)緊湊、載荷容量大、傳動(dòng)效率高、齒間負(fù)荷小、結(jié)構(gòu)剛度好、輸入輸出軸同心以與便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與自動(dòng)換擋等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件多、制造精度高、維修困難等缺點(diǎn)。隨著制造加工精度的提高，這種變速箱不僅在工程車輛上得到了廣泛應(yīng)用，在汽車上的應(yīng)用也日益廣泛。 首先通過發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配設(shè)計(jì)計(jì)算，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得到充分利用，進(jìn)而改善裝載機(jī)牽引性能，然后選擇裝載機(jī)的傳動(dòng)方案，變速箱有前進(jìn)兩個(gè)檔位，后退一個(gè)檔位，通過操縱兩個(gè)換擋離合器即可實(shí)現(xiàn)換擋。離合器類型為雙離合器，換

2、擋迅速平穩(wěn)。 最后進(jìn)行了變速箱主要參數(shù)的確定和配齒計(jì)算，通過主要零部件的強(qiáng)度計(jì)算以與軸承壽命驗(yàn)算，變速箱滿足了設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：輪式裝載機(jī)，行星式變速器，動(dòng)力換擋 Abstract The design for the ZL20 loader planetary power shift transmission, the gearbox has a compact, load capacity, transmission efficiency, the load between teeth small, the structure stiffness, input and ou

3、tput shaft concentric and easy to implement dynamic and automaticshift, etc., but also a complex, multi-part, high precision manufacturing, maintenance problems and other shortcomings. As the manufacturing process to improve the accuracy of such transmission-type vehicles not only in engineering has

4、 been widely used in automotive applications are increasingly widespread. First, by matching the engine and torque converter design and calculation, the engine power are fully utilized, Loader in order to improve traction performance, and then select the loader transmission scheme, transmission h

5、as two forward gears, back a gear, shifting through the manipulation of the two clutch shift can be realized. Clutch type dual clutch, shift quickly and smoothly. Finally, to determine the main parameters of the transmission and distribution gear calculation, calculated by the intensity of the ma

6、in components and checking the bearing life, transmission to meet the design requirements. Keywords: wheel loaders, planetary transmission, power shift . 目錄 摘要I ABSTRACTI 1.引言1 1.1裝載機(jī)的總體構(gòu)造1 1.2整機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 2.傳動(dòng)系總體方案設(shè)計(jì)3 2.1總體方案設(shè)計(jì)3 2.2行星式動(dòng)力換擋變速箱的設(shè)計(jì)步驟3 3.發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配分析與其變速箱各檔傳動(dòng)比的確定4 3.1匹

7、配相關(guān)數(shù)據(jù)4 3.1.1液力變矩器4 3.1.2整機(jī)參數(shù)4 3.1.3其他數(shù)據(jù)5 3.2發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器原始特性5 3.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性曲線5 3.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作的輸入特性曲線7 3.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作的輸入特性曲線。10 3.2.4根據(jù)液力變矩器的容量來確定機(jī)器克服滾動(dòng)阻力時(shí)液力變矩器輸出軸的最高轉(zhuǎn)速。11 3.3各檔傳動(dòng)比、主傳動(dòng)比與終傳動(dòng)比的確定12 3.3.1主傳動(dòng)比與終傳動(dòng)比的確定12 3.3.2變速箱最大傳動(dòng)比與最小傳動(dòng)比確定13 4.變速箱方案設(shè)計(jì)與參數(shù)確定15 4.1變速箱方案設(shè)計(jì)15 4.2行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)

8、算17 4.3初算行星部分齒輪的主要參數(shù)17 4.3.1齒輪材料的選擇18 4.3.2變速箱計(jì)算扭矩的確定18 4.3.3按齒面接觸強(qiáng)度初算最小齒輪(行星輪)分度圓直徑d118 4.3.4按齒根彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù)m19 4.3.5齒輪變位方式與系數(shù)的選擇20 4.3.6行星排各齒輪的幾何尺寸21 4.4行星齒輪傳動(dòng)裝配條件的驗(yàn)算22 4.5計(jì)算行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效率24 4.6初算定軸傳動(dòng)部分齒輪參數(shù)24 4.6.1計(jì)算扭矩的確定24 4.6.2齒輪材料的選擇25 4.6.3主要尺寸的初步確定25 5.箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和非標(biāo)準(zhǔn)件強(qiáng)度計(jì)算28 5.1變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28 5

9、.2行星傳動(dòng)的強(qiáng)度校核29 5.2.1齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算30 5.2.2齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算32 5.3行星傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34 5.4定軸傳動(dòng)齒輪強(qiáng)度校核35 5.4.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度36 5.4.2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度37 6.變速箱換擋操縱元件設(shè)計(jì)與計(jì)算39 6.1離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39 6.1.1離合器部分39 6.1.2施壓油缸部分40 6.2片式離合器的容量和主要參數(shù)的確定40 6.3換擋制動(dòng)器的容量和主要參數(shù)確定41 7.軸的設(shè)計(jì)、各主要花鍵與軸承的選用與校核42 7.1軸的設(shè)計(jì)42 7.1.1輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與軸承的選用42 7.1.2輸出軸設(shè)計(jì)

10、與軸承的選用42 7.1.3中間軸設(shè)計(jì)與軸承的選用43 7.1.4前輸出軸設(shè)計(jì)與軸承的選用43 7．2花鍵的選擇與與其強(qiáng)度校核43 7.2.1輸入軸花鍵與輸出軸花鍵的設(shè)計(jì)與校核44 7.2.2后行星排行星架、閉鎖離合器的從動(dòng)鼓之間的花鍵設(shè)計(jì)與校核45 7.2.3前輸出軸、后輸出軸與法蘭盤連接花鍵設(shè)計(jì)與校核47 7.2.4前輸出軸齒輪與前輸出軸連接花鍵設(shè)計(jì)與校核48 7.2.5脫橋機(jī)構(gòu)處花鍵設(shè)計(jì)與校核49 7.3主要軸承的校核50 7.3.1輸入軸軸承的校核50 7.3.2輸出軸軸承的校核53 7.3.3前輸出軸軸承的校核56 結(jié)論59 參考文獻(xiàn)60 致61 附錄

11、62 1圖紙清單62 2科技論文與其翻譯62 89 / 94 1.引言 1.1裝載機(jī)的總體構(gòu)造 裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機(jī)械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對(duì)礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級(jí)公路施工中，裝載機(jī)用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場(chǎng)的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度

12、快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一。 裝載機(jī)以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置，行走裝置為輪胎或履帶，由工作裝置來完成土石方工程的鏟挖、裝載、卸載與運(yùn)輸作業(yè)。如圖1-1所示，輪胎式裝載機(jī)是由動(dòng)力裝置、車架、行走裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和工作裝置等組成。 圖1.1輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1—柴油機(jī) 2—傳動(dòng)系統(tǒng) 3—防滾翻與落物保護(hù)裝置4—駕駛室 5—空調(diào)系統(tǒng) 6—轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 7—液壓系統(tǒng) 8—前車架 9—工作裝置 10—后車架11—制動(dòng)系 12—電器儀表系統(tǒng) 1.2整機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.2

13、所示，其動(dòng)力傳遞路線為：發(fā)動(dòng)機(jī)——液力變矩器——變速箱——傳動(dòng)軸——前、后驅(qū)動(dòng)橋——輪邊減速器——車輪。 圖1.2輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 1.液力變矩器 裝載機(jī)采用雙渦輪液力變矩器，能隨外載荷的變化自動(dòng)改變其工況，相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)變速箱，提高了裝載機(jī)對(duì)外載荷的自適應(yīng)性。變矩器的第一和第二渦輪輸出軸與其上的齒輪將動(dòng)力輸入變速箱。在兩個(gè)輸入齒輪之間安裝有超越離合器。 當(dāng)二級(jí)齒輪從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速高于一級(jí)從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速時(shí)，超越離合器將自動(dòng)脫開，此時(shí)，動(dòng)力只經(jīng)耳機(jī)渦輪與二級(jí)齒輪傳入變速箱。隨著外載荷的增加，渦輪的轉(zhuǎn)速降低，當(dāng)二級(jí)齒輪從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速低于一級(jí)齒輪傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速時(shí)，超越離合器楔緊，則一

14、級(jí)渦輪軸與一級(jí)齒輪于二級(jí)渦輪軸與二級(jí)齒輪一起回轉(zhuǎn)傳遞動(dòng)力，增大了變矩系數(shù)。 2.變速箱 變速箱是行星式動(dòng)力換擋變速箱，由兩個(gè)制動(dòng)器和一個(gè)閉鎖離合器實(shí)現(xiàn)三個(gè)檔位。前進(jìn)Ⅰ檔和倒檔分別由各自的制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)換擋；前進(jìn)Ⅱ檔（直接檔）通過結(jié)合閉鎖離合器實(shí)現(xiàn)。 3.驅(qū)動(dòng)橋 采用雙橋驅(qū)動(dòng)，主傳動(dòng)采用一級(jí)螺旋錐齒輪減速器，左右半軸為全浮式。輪邊減速器為行星傳動(dòng)減速。 2.傳動(dòng)系總體方案設(shè)計(jì) 2.1總體方案設(shè)計(jì) 參照同類機(jī)型，ZL20總體傳動(dòng)方案采用液力機(jī)械傳動(dòng)，如圖1.2，其中采用雙渦輪液力變矩器，變速箱采用行星式動(dòng)力換擋變速箱，主傳動(dòng)采用一級(jí)螺旋錐齒輪，輪邊減速采用單行星排行星齒輪

15、傳動(dòng)。 2.2行星式動(dòng)力換擋變速箱的設(shè)計(jì)步驟 （1）具體了解行星式動(dòng)力換擋變速箱的結(jié)構(gòu)，清晰設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)參數(shù)和已知數(shù)據(jù)與其參考機(jī)型。 （2）發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配。 （3）根據(jù)總體計(jì)算確定檔位數(shù)與各各檔傳動(dòng)比。 （4）根據(jù)總體布置要求確定變速箱外形尺寸允許圍。 （5）草擬變速箱的傳動(dòng)方案。 （6）確定變速箱的主要參數(shù)，包括中心距A，齒輪模數(shù)m，齒寬b等。 （7）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)。 （8）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，換擋離合器等的計(jì)算。 （9）進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖和零件圖。變速箱的設(shè)計(jì)必須與總體設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，并充分考

16、慮在各機(jī)型間實(shí)現(xiàn)系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。 最后,本設(shè)計(jì)為ZL20裝載機(jī)行星式動(dòng)力換檔變速箱，結(jié)構(gòu)緊湊、載荷容量大、傳動(dòng)效率高、齒間負(fù)荷小、結(jié)構(gòu)剛度好、輸入輸出軸同心以與便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與自動(dòng)換檔等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件多、制造精度高、維修困難等缺點(diǎn)。 3.發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配分析與其變速箱各檔傳動(dòng)比的確定 3.1匹配相關(guān)數(shù)據(jù) 3.1.1液力變矩器 所選用的液力變矩器均為單級(jí)四元件雙渦輪液力變矩器其結(jié)構(gòu)形式與其有關(guān)資料。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5版第4卷表24.4-3，初選YJSW310型液力變矩器，其公稱特性見圖24.4-39,即表3.1 表3.1YJSW310型

17、液力變矩器參數(shù) i K η MB(1000)/N·m 0 4.964 0 76.9 0.1 4.28 0.428 82.0 0.2 3.40 0.680 80.0 0.305 2.60 0.794 77.3 0.4 1.85 0.740 79.0 0.448 1.521 0.682 79.2 0.5 1.45 0.725 77.8 0.6 1.303 0.782 73.8 0.7 1.151 0.806 65.6 0.77 1.054 0.812 61.5 0.8 1.006 0.805 59.0

18、 0.846 0.937 0.793 54.5 0.95 0.732 0.695 27.0 1.015 0.44 0.446 16.1 3.1.2整機(jī)參數(shù) 與匹配有關(guān)但未在任務(wù)書中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)[13]如下： 表3.2液壓系統(tǒng)相關(guān)參數(shù) 變速泵 轉(zhuǎn)向泵 工作泵 壓力（MPa） 流量（L/min） 壓力（MPa） 流量（L/min） 壓力（MPa） 流量（L/min） 1.1 90 10 65 6 200 3.1.3其他數(shù)據(jù) 其他相關(guān)數(shù)據(jù)，可見畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書——主要技術(shù)參數(shù)。 3.2發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器原始特性 3.2.1發(fā)動(dòng)

19、機(jī)原始特性曲線 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書已知：發(fā)動(dòng)機(jī) =2000r/min， =60KW， 最大扭矩與相應(yīng)轉(zhuǎn)速=300Nm/1600r·p·m。 扭矩計(jì)算公式[13] （3-1） （3-2） 計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性曲線相關(guān)參數(shù)，見表3.3 表3.3發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性曲線相關(guān)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速n（r/min） 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩M（N·m） 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率P(KW) 1400 296.6 43.47 1500 299.1

20、 46.98 1600 300 50.26 1700 299.1 53.25 1800 296.6 55.90 1900 292.1 58.12 2000 286 60 參照相關(guān)資料，發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速區(qū)（1.1~1.2）, 取1.2=1.2x2000=2400r/min 將上面數(shù)據(jù)以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩

21、M為縱坐標(biāo)畫在圖3.1發(fā)動(dòng)機(jī)與雙渦輪液力變矩器共同輸入曲線上。 由于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定功率均為1小時(shí)功率，但未扣除發(fā)動(dòng)機(jī)附件所消耗的功率。發(fā)動(dòng)機(jī)附件所消耗的可按照發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的10%計(jì)算，所以發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給變矩器的有效功率有額定功率的的90%。 發(fā)動(dòng)機(jī)的原始特性曲線可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)箅出不同轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，然后選擇合適的比例在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線。 發(fā)動(dòng)機(jī)用在裝載機(jī)上時(shí)，除其附件外，還要帶整機(jī)的輔助裝置，如工作裝置 油泵、轉(zhuǎn)向油泵、變速操泵與變矩器補(bǔ)償冷卻油泵和氣泵等。在繪制發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器共同工作輸入特性曲線時(shí)，必須根據(jù)裝載機(jī)的具體工作情況，扣除帶動(dòng)這些輔助裝置所消耗的發(fā)動(dòng)機(jī)

22、扭矩。這些油泵在裝載機(jī)作業(yè)過程中，并不是同時(shí)滿載工作的。 發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的匹配，一般分為兩種方案，即全功率匹配和部分功率匹配。 全功率匹配：以滿足裝載機(jī)在作業(yè)時(shí)對(duì)插入力的要求為主，就是說此時(shí)變速操縱泵與變矩器共同工作，而轉(zhuǎn)向泵和工作裝置油泵空轉(zhuǎn)，變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的全部功率進(jìn)行匹配。 部分功率匹配：考慮工作裝置油泵所需的功率，預(yù)先留出一定的功率，就是說這時(shí)工作裝置油泵、變速操縱泵與變矩器共同工作，而轉(zhuǎn)向泵空轉(zhuǎn)，變矩器不是與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的全部功率進(jìn)行匹配，而是與部分功率進(jìn)行匹配。 兩種匹配方案，對(duì)于小型裝載機(jī)，為滿足對(duì)插入力的要求，用全功率匹配為宜。對(duì)大中型機(jī)，因其儲(chǔ)備功率較大，為提高其生

23、產(chǎn)率，采用部分功率匹配較好。而ZL20裝載機(jī)屬于小型機(jī)，故采用全功率匹配為宜。發(fā)動(dòng)機(jī)輸入液力變矩器的凈功率Nec用如下公式[4]計(jì)算： (3-3) 式中——扣除輔助裝置和工作油泵消耗后的發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率，KW； ——發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)確定的標(biāo)定功率； ——消耗在驅(qū)動(dòng)輔助裝置上的發(fā)動(dòng)機(jī)功率； ——消耗在驅(qū)動(dòng)工作液壓泵的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 一般發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)都不帶風(fēng)扇、空氣過濾器、消音器、發(fā)電機(jī)和空壓機(jī)等附件，它們所消耗的功率約為發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率的5%-10%,按10%計(jì)算。 各工作液壓泵所消耗的功率可按下式[4]確定： （3-4） 式中

24、：p——油泵的輸出壓力，MPa； Q——油泵的流量，L/min； η——油泵的效率，取η=0.75～0.85,取0.80 根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，變速泵的壓力工作1.1Mpa，工作流量為90 1/min；轉(zhuǎn)向泵的工作壓力為10Mpa，工作流量為651/min；工作裝置油泵的工作壓力為6Mpa，工作流量為200 1/min。 根據(jù)式（3-3）和式（3-4）計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的全功率匹配時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在額定工時(shí)給變矩器傳遞的有效功率為Nec=52KW,再由式（3-2）計(jì)算出此時(shí)的扭矩Mec=248N·m，將發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性曲線按一定比例往縱坐標(biāo)方向下移，使其通過點(diǎn)(n,M)=（20

25、00,248），此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線即為發(fā)動(dòng)機(jī)凈輸出特性曲線，見圖3.1發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸入曲線。時(shí)的扭矩Mec=248N·m，將發(fā)動(dòng)機(jī)原始特性曲線按一定比例往縱坐標(biāo)方向下移，使其通過點(diǎn)(n,M)=（2000,248），此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線即為發(fā)動(dòng)機(jī)凈輸出特性曲線，見圖3.1發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸入曲線。 3.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作的輸入特性曲線 變矩器輸入特性是分析研究變矩器在不同工況i時(shí)，變矩器與柴油機(jī)工作的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化的特征。不同轉(zhuǎn)速比時(shí)，泵輪轉(zhuǎn)矩MB隨泵輪轉(zhuǎn)速的變化而變化。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P24～66可知，對(duì)于每一i值從變矩器的公稱特性曲線上查相應(yīng)的,。

26、給出一系列泵輪轉(zhuǎn)速…根據(jù)式,和計(jì)算得相應(yīng)一系列,…,…,…值。 由公式與表3.1 YJSW310型液力變矩器參數(shù)可算得每一i值不同轉(zhuǎn)速下的泵輪的扭矩MB，相關(guān)數(shù)據(jù)見表3.4 表3.4每一i值不同轉(zhuǎn)速下的 i M n 0 0.1 0.2 0.448 0.5 0.6 0.7 0.77 0.8 0.846 0 .95 1.015 1400 150 161 157 155 152 145 129 121 116 107 53 32 1500 173 185 180 178 175 166 148 138 133

27、123 61 36 1600 197 210 205 203 199 189 168 157 151 140 69 41 1700 222 237 231 229 225 213 190 178 170 158 78 47 1800 249 266 259 257 252 239 213 199 191 177 88 52 1900 278 296 289 286 281 266 237 222 213 197 98 58 2000 307 328 320 317 311

28、295 262 246 236 218 108 64 2100 339 362 353 349 343 325 289 271 260 240 119 71 2200 372 397 387 383 377 357 318 298 286 264 131 78 2300 406 434 423 419 412 390 347 325 312 288 143 85 2400 443 472 461 456 448 425 378 354 340 314 156 93 對(duì)于透穿性液

29、力變矩器，變矩器直徑D—定，用給定的工作液體（p―定），但是泵輪力矩系數(shù) 隨不同工況i而變化，故變矩器的輸入特性曲線是過坐原點(diǎn)的一束拋物線。根據(jù)式計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的不同匹配時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器共同工作的泵輪轉(zhuǎn)矩MB，并取合適的比例在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線，作出共同輸入曲線如圖3.1。 圖3.1發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸入特性曲線 對(duì)液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作時(shí)輸入特性圖分析。 1.高效工況：最大效率 = 0.812時(shí)，傳動(dòng)比= 0.77，接近最大功率，允許最低效率 =0.70時(shí)，傳動(dòng)比=0.2和=0. 92兩條負(fù)載拋物線包括了最大功 率 圍。 2.所得的負(fù)載拋物線絕大部分

30、兼顧了作業(yè)工況和運(yùn)輸工況的要求，即在穩(wěn)定工作區(qū)段。 3.起動(dòng)工況=0其負(fù)載拋物線與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線的交點(diǎn)在穩(wěn)定工作區(qū)。使用YJSW310雙渦輪液力變矩器合適 4.由共同輸入特性曲線可知，=0時(shí)，=255N·m,則變矩器輸出的最大扭矩 =4.964×255=1266 N·m.此時(shí)=1820r/min。 3.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作的輸入特性曲線。 從共同工作輸入特性曲線上，找出各速比=0、0.1、…、1.2時(shí)的共同工作的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。再根據(jù)各速比，由原始特性曲線査出對(duì)應(yīng)的變矩系數(shù)和效率,按公式你、nTi=（nBi*i），MTi=MBi.Ki，NTi=0.1047x10-3.MTi.

31、nTi，可得到發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩MT、轉(zhuǎn)速nT和功率值，所得數(shù)據(jù)列于下表3.5： 表3.5發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸出數(shù)據(jù) nB(r/min) MB(N·m) K nT(r/min) MT(N·m) NT(KW) 0 1820 255 4.964 0 1266 0 0.1 1775 258 4.28 177 1104 20.5 0.2 1790 257 3.40 358 874 32.8 0.4 1800 256 1.85 720 474 35.7 0.5 1810

32、 256 1.45 905 371 35.2 0.6 1855 254 1.303 1113 331 38.6 0.7 1955 250 1.151 1369 288 41.3 0.77 2005 246 1.054 1544 259 41.9 0.8 2015 240 1.006 1612 241 40.7 0.846 2035 226 0.937 1722 212 38.2 0.95 2200 130 0.732 2090 95 20.8 1.015 2275 84 0.44 2309

33、37 8.9 以表3.5數(shù)據(jù)，選取合適的比例在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線，畫出圖3.2發(fā)動(dòng)機(jī)與YJSW310雙渦輪液力變矩器共同輸出特性曲線。 圖3.2發(fā)動(dòng)機(jī)與YJSW310雙渦輪液力變矩器共同輸出特性曲線 3.2.4根據(jù)液力變矩器的容量來確定機(jī)器克服滾動(dòng)阻力時(shí)液力變矩器輸出軸的最高轉(zhuǎn)速。 輪式裝載機(jī)的匹配：輪式裝載機(jī)上液力變矩器并聯(lián)有提供工作裝置動(dòng)力的液壓系統(tǒng)。動(dòng)力機(jī)的功率按作業(yè)所需發(fā)揮的最大功率選取，而轉(zhuǎn)移工地行駛時(shí)功率有富裕，發(fā)動(dòng)機(jī)處于部分載荷下運(yùn)轉(zhuǎn)。因此液力變矩器與燃機(jī)的匹配容量是根據(jù)最高車速的要求選擇，而根據(jù)作業(yè)時(shí)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的允許下限值校核。 液力

34、變矩器的容量[1] （3-5） 式中：——相應(yīng)泵輪轉(zhuǎn)速1000r/min時(shí)，=0.7～0.8（高轉(zhuǎn)速比區(qū)）泵輪力矩（N·m）; ——車輪與地面的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，由《鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)》P24表2-1輪胎在各種路面上的滾動(dòng)阻力系數(shù)f和附著系數(shù)φ，本機(jī)型采用12.5-20輪胎，輪胎氣壓0.3MPa,取f=0.06,φ=0.75; ——機(jī)器所受的重力（空載）（KN）,由設(shè)計(jì)任務(wù)書=68KN; ——最高車速，由設(shè)計(jì)任務(wù)書=34km/h; ——傳動(dòng)系機(jī)械效率，由變速箱效率,主傳動(dòng)效率，輪邊減速器傳動(dòng)效率構(gòu)成，即，參照[4]知=0.96,=0.98, 知=0.98;

35、——相應(yīng)動(dòng)力機(jī)標(biāo)定功率的轉(zhuǎn)速（r/min），由設(shè)計(jì)任務(wù)書=2000r/min； ——相應(yīng)最高車速行駛時(shí)液力變矩器的效率，取0.812； 將數(shù)據(jù)代入式(3-5)得MB(1000)=61.5N·m,與《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P24-136圖24.4-39知，當(dāng)=0.77時(shí)MB(1000)=61.5N·m,由表3.6發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸出數(shù)據(jù)知=0.77時(shí)液力變矩器泵輪轉(zhuǎn)速=2005r/min，則機(jī)器克服滾動(dòng)阻力時(shí)液力變矩器輸出軸的最高轉(zhuǎn)速 =0.77×2005=1544r/min. 3.3各檔傳動(dòng)比、主傳動(dòng)比與終傳動(dòng)比的確定 3.3.1主傳動(dòng)比與終傳動(dòng)比的確定 參照同類機(jī)型與課程設(shè)計(jì)任務(wù)

36、書表1.5[13]傳動(dòng)比確定主傳動(dòng)比與終傳動(dòng)比，如下表3.6 表3.6主傳動(dòng)比與終傳動(dòng)比 主傳動(dòng)比 1.923 終傳動(dòng)比 6.84 3.3.2變速箱最大傳動(dòng)比與最小傳動(dòng)比確定 變速箱最大傳動(dòng)比與最小傳動(dòng)比由下式[12]確定： (3-6) (3-7) 式中：——作業(yè)機(jī)械最大牽引力（N），由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書知 —驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑（m），由課程設(shè)計(jì)任務(wù)書P4式動(dòng)力半徑rd=0.0254[d/2+b(1-λ)],式中：d—輪輞直徑，in,1in=0.0254m;b—輪胎斷面寬度，i

37、n;λ=0.12～0.16取λ=0.12，由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書知輪胎選用12.5-20，求得rk=0.5334m,由《車輛底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P164式（2-1-1）得rd=(1-λ)rd,輪式裝載機(jī)的額定滑轉(zhuǎn)率在30%～35%，取δ=30%,得rk=0.5334×(1-30%)=0.374m； ——發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)變矩器的最大輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）,由前面發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配可知 ==1266N·m; ——主傳動(dòng)傳動(dòng)比，由表3.6知=1.923; ——終傳動(dòng)傳動(dòng)比，由表3.6知=6.84; 、、——分別為變速箱效率,主傳動(dòng)效率,輪邊減速器傳動(dòng)效率，參照《車輛底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P173

38、知=0.96,P250知=0.98,P243表2-3-1知=0.98; ——機(jī)器克服滾動(dòng)阻力時(shí)變矩器輸出軸的最高轉(zhuǎn)速（r/min），由發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配得=1544r/min; ——車輛最高行駛速度(km/h), =34km/h; 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（3-6）、式（3-7）得 最大傳動(dòng)比=1.3782 最小傳動(dòng)比=0.4868 4.變速箱方案設(shè)計(jì)與參數(shù)確定 4.1變速箱方案設(shè)計(jì) 參照同類機(jī)型，ZL20裝載機(jī)采用行星式動(dòng)力換擋變速箱，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖見圖4.1。該行星式動(dòng)力換擋變

39、速箱由行星傳動(dòng)部分和一對(duì)定軸傳動(dòng)齒輪組成，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)后退檔；行星傳動(dòng)部分有兩個(gè)行星排，兩行星排的太陽輪、行星輪和齒圈的特性參數(shù)都相等，即辛普森輪系。設(shè)兩行星排的特性參數(shù)均為p,前進(jìn)Ⅰ檔采用圖4.2方案，其傳動(dòng)比；前Ⅱ檔采用閉鎖離合器直接傳動(dòng)，此時(shí)整個(gè)行星傳動(dòng)部分則變成為一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)，其傳動(dòng)比iⅡ=1,為直接檔；倒檔傳動(dòng)采用圖4.3方案，其傳動(dòng)比。定軸傳動(dòng)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，設(shè)其傳動(dòng)比為。則該行星式動(dòng)力換擋變速箱的傳動(dòng)比由下式確定： (4-1) 式中：——變速箱傳動(dòng)比； ——定軸部分傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)比； ——對(duì)應(yīng)每一檔行星傳動(dòng)

40、部分傳動(dòng)比。 ⑴前Ⅱ檔時(shí)，i=iⅡ=1，且ik=imin=0.4868,將其帶入式（4-1）得倒檔傳動(dòng)比id=0.4868; ⑵前Ⅰ檔時(shí)，imax=1.3782,id=0.4868,帶入式（4-1）得iⅠ=1+p=2.8311; ⑶倒檔時(shí)，iR=-p=-1.8311。 圖4.1 ZL20裝載機(jī)行星式動(dòng)力換擋變速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 圖4.2 2Z—X(A) 圖4.3 2Z—X(A) 4.2行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算 根據(jù)前Ⅰ檔來計(jì)算，由iⅠ=2.8311并初選行星輪個(gè)數(shù)np=3,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五版第2卷表9.2-4查得與iⅠ=2.8311相近的傳動(dòng)比ip=2.812

41、5,對(duì)應(yīng)的各齒輪齒數(shù)：Za=32 Zc=13 Zb=58 傳動(dòng)比誤差==0.67%<4%,符合要求。 4.3初算行星部分齒輪的主要參數(shù) 以下所用公式與其相關(guān)參數(shù)如無特別說明則都參照[2] 在計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，可將各種傳動(dòng)類型的行星齒輪傳動(dòng)分解成其對(duì)應(yīng)的若干個(gè)相互嚙合的齒輪副。然后，再將每個(gè)嚙合齒輪副視為單個(gè)的齒輪傳動(dòng)。再設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，其主要參數(shù)（小輪分度圓直徑和模數(shù)等）可先按類比法，即參照已有的一樣類型的行星齒輪傳動(dòng)來進(jìn)行初步確定；或者根據(jù)具體的工作條件、結(jié)構(gòu)尺寸和安裝條件等來確定。較常用的辦法是按齒面接觸強(qiáng)度的初算公式（4-2）確 定齒輪副中小輪的直徑，然后再進(jìn)行彎

42、曲強(qiáng)度的校核計(jì)算。對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，一般只按齒輪彎曲強(qiáng)度的初算公式（4-3）確定齒輪模數(shù)值，再增大10%~20%。在上述主要尺寸確定之后，原則上應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核驗(yàn)算。對(duì)于低精度的、不重要的齒輪傳動(dòng)或安全系數(shù)較低的齒輪，也可以不進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。在此，應(yīng)該指出：對(duì)于具有短周期間斷工作方式的齒輪傳動(dòng)，可按齒根彎曲強(qiáng)度的初算公式（4-3）來確定齒輪模數(shù)，且可以不進(jìn)行接觸強(qiáng)度校核計(jì)算。 對(duì)于2Z—X(A)型傳動(dòng)，當(dāng)特性參數(shù)p>3時(shí)，其最少齒數(shù)的齒輪為太陽輪a；而且當(dāng)特性參數(shù)p≤3時(shí)，其最少齒數(shù)的齒輪為行星輪c。 將2Z—X(A)傳動(dòng)類型分解為兩個(gè)（a—c）和（c—b）嚙合齒輪副，見圖4.4 圖

43、4.4 2Z—X(A)型嚙合齒輪副 4.3.1齒輪材料的選擇 初選太陽輪、行星輪和齒圈均采用35CrMo,調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為46～55HRC 4.3.2變速箱計(jì)算扭矩的確定 ⑴由發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作決定的最大牽引力為Fmax=56KN,此時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變速箱的扭矩為TTmax=1266N·m; ⑵由地面附著條件決定的最大牽引力，由《鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)》p29式（2-17）Pφ=φ·Gφ式中：φ為附著系數(shù)，由《鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)》P24表2-1輪胎在各種路面上的滾動(dòng)阻力系數(shù)f和附著系數(shù)φ，本機(jī)型采用12.5-20輪胎，輪胎氣壓0.3MPa,取φ=0.75; Gφ為機(jī)器的附著

44、重量，由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書可知 Gφ=88KN；得Pφ=66KN 可見由發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作決定的最大牽引力為Fmax小于由地面附著條件決定的最大牽引力Pφ，所以發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變速箱的扭轉(zhuǎn)為TTmax=1266N·m。 4.3.3按齒面接觸強(qiáng)度初算最小齒輪(行星輪)分度圓直徑d1 小齒輪分度圓直徑的初算公式[2]為 =（） （4-2） 式中——算式系數(shù)，對(duì)于鋼對(duì)鋼配對(duì)的齒輪副，直齒輪傳動(dòng)=768； ——嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，N·m；應(yīng)是功率分流后的值，由公式T1=Ta/np式中Ta—太陽輪a所傳遞的轉(zhuǎn)矩，由發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配知Ta=1266 N·

45、m，np—行星排行星輪個(gè)數(shù)為3，則T1=422 N·m ——使用系數(shù)，見表（6-7），KA=1.50； ——綜合系數(shù)，見表（6-5），=1.8～2.4取1.8，； ——計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪載荷分布不均勻系數(shù)，見第七章第三節(jié)，=1.15； ——小齒輪齒寬系數(shù)，見表6-6，φda≤0.75,取0.75 ——齒數(shù)比，即=Z2/Z1=32/13=2.4615; ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，N/；按圖6-11~圖6-15選取；且取和中較小值,==1500N/mm2。 式中，“+”號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于嚙合。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4-2）得d1=79.08mm, 圓整d1=80mm

46、。 由公式d1=mz1知m=6.15, 查《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》p85表4-1，取m=6。 4.3.4按齒根彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù)m 齒輪模數(shù)的初算公式[2]為m= （4-3） 式中——算式系數(shù)，對(duì)于直齒輪傳動(dòng)=12.1； ——綜合系數(shù)，見表6-5，取1.6； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪載荷分布不均勻系數(shù)，取1.225； ——小齒輪齒形系數(shù)，見表6-22，取2.62； ——齒輪副中小齒輪齒數(shù)，Z1=1； ——試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，/；按圖6-26~圖6-30選取；且取和中較小值，=460N/mm2,=415.6 N/mm2。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（

47、4-3），得m=4.622, 查《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》p85表4-1，取m=5。 上述公式（4-2）（4-3）適用于2Z-X型行星齒輪傳動(dòng)中的各個(gè)類型，在一般工況下，兩式應(yīng)同時(shí)計(jì)算，且取其中較大值,但參照同類機(jī)型取m=5。 4.3.5齒輪變位方式與系數(shù)的選擇 當(dāng)ha*=1,а=20°時(shí)，不發(fā)生根切的最小齒數(shù)為Zmin=17,因Zb=13

48、x2±x1>0時(shí)稱正傳動(dòng)，當(dāng)xΣ=x2±x1<0時(shí)稱負(fù)變位。 此次變位采用高度變位，在行星齒輪傳動(dòng)中，采用高度變位的主要目的是要在于：可以避免根切，減小機(jī)構(gòu)的尺寸和質(zhì)量；還可以改善齒輪副的磨損情況以與提高其承載能力。 由于嚙合齒輪副中的小齒輪采用正變位（x1>0）,當(dāng)其齒數(shù)比= Z2/Z1一定時(shí)，可以使小齒輪的齒數(shù)Z10），大齒輪采用負(fù)變位（x2<

49、0）。齒輪的變位系數(shù)與其嚙合的外齒輪一樣，即x2=x1。對(duì)于2Z-X(A)型傳動(dòng)如圖4.2，當(dāng)傳動(dòng)比ibax<4時(shí),太陽輪a可采用負(fù)變位，行星輪c和齒圈b均采用正變位，其變位系數(shù)關(guān)系為 xc=xb=-xa>0 由當(dāng)а=20時(shí)，x1+x2=0,與z1+z2=58,再由= Z2/Z1=2.4615 查《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》P100圖4-4選擇變位系數(shù)，得x1=0.3,x2=-0.3。 即 太陽輪的變位系數(shù)為xa=-0.3 行星輪的變位系數(shù)為xc=0.3 齒圈的變位系數(shù)為xb=0.3 4.3.6行星排各齒輪的幾何尺寸 表4.1 高度變位圓柱直齒輪傳

50、動(dòng)的幾何尺寸 (長(zhǎng)度：mm) 序號(hào) 名稱 計(jì)算公式 a-c齒輪副 c-b齒輪副 1 模數(shù) m 5 2 壓力角 а 20° 3 分度圓直徑d d1=mz1 65 65 d2=mz2 160 290 4 齒頂高 ha 外嚙合 6.5 3.5 嚙合 6.5 3.18 5 齒根高h(yuǎn)1 4.75 4.75 7.75 7.75 6 齒高h(yuǎn) 11.25 11.25 11.25 10

51、.93 7 齒頂圓直徑 78 78 167 283.6 8 齒根圓直徑 55.5 55.5 144.5 305.5 9 基圓直徑 61.08 61.08 150.35 272.51 10 中心距a 112.5 11 齒頂圓壓力角 38.46 38.46 25.80 16.10 12 重合度ε 端面重合度 1.4987 1.5138 縱向重合度 0 總重合度 1.4987 1.5138 注：1.表有符號(hào)“±”或“”處，外嚙合用上面的符

52、號(hào)，嚙合用下面的符號(hào)。 2.表序號(hào)2公式中的系數(shù)是為了避免過渡曲線干涉所需減少的齒頂高系數(shù)；當(dāng)，時(shí)，。 4.4行星齒輪傳動(dòng)裝配條件的驗(yàn)算 （1）傳動(dòng)比條件 在行星齒輪傳動(dòng)中，各齒輪齒數(shù)的選擇必須確保實(shí)現(xiàn)所給定的傳動(dòng)比的大小 （2）鄰接條件 在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，為了進(jìn)行功率分流，而提高其承載能力，同時(shí)也是為了減少其結(jié)構(gòu)尺寸，使其結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)常在太陽輪a與齒輪b之間，均勻的，對(duì)稱的設(shè)置幾個(gè)行星輪c。為了使各行星輪不產(chǎn)生碰撞，必須保證它們齒頂之間在其連心線上有一定的間隙，即兩相鄰的行星輪的頂圓半徑之和應(yīng)小于其中心距Lc，即 （4-4

53、） 式中、——分別為行星輪c的齒頂圓半徑和直徑， ——行星輪個(gè)數(shù)，； ——a、c齒輪嚙合副的中心距，=112.5； ——相鄰兩個(gè)行星輪中心之間的距離。 代入數(shù)據(jù)得<=194.86，所以符號(hào)相鄰條件。 間隙=-的最小允許值取決于行星齒輪減速器的冷卻條件和嚙合傳動(dòng)時(shí)的潤(rùn)滑油攪動(dòng)損失。實(shí)際使用中，一般應(yīng)取間隙值≧0.5m，m為齒輪的模數(shù)。 （3）同心條件 所謂同心條件就是由中心輪a、b與行星輪c的所有嚙合齒輪副的實(shí)際中心距必須相等。換言之，其三個(gè)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線必須與主軸線相重合。 對(duì)于不變位或高度變位的嚙合傳動(dòng)，2Z-X(A)型行星傳動(dòng)的同心條件 ，而=32+2×13=58=

54、，所以符合同心條件。 （4）安裝條件 所謂安裝條件就是安裝在轉(zhuǎn)臂x上的個(gè)行星輪均勻的分布在中心輪的周圍時(shí)，各輪齒數(shù)應(yīng)滿足的條件。對(duì)于2Z-X(A)型行星傳動(dòng)，個(gè)行星輪在兩個(gè)中心輪a和b之間要均勻分布，而且，每個(gè)行星輪c能同時(shí)與兩個(gè)中心輪a和b相嚙合而沒有錯(cuò)位現(xiàn)象（見圖3-2）。需滿足（整數(shù)）即兩中心輪a和b的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪數(shù)的倍數(shù)。 ,符合安裝條件。 4.5計(jì)算行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效率 參照《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》p299表11.12Z-X(A)型行星排的傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率： ⑴ 前Ⅰ檔采用傳動(dòng)方案1，其傳動(dòng)比,所以p=1.8125,傳動(dòng)效率一般，所以。 ⑵ 后退檔采用傳動(dòng)方案5，, ，傳

55、動(dòng)效率。 4.6初算定軸傳動(dòng)部分齒輪參數(shù) 4.6.1計(jì)算扭矩的確定 定軸傳動(dòng)部分傳動(dòng)簡(jiǎn)圖見圖4.5 圖4.5定軸傳動(dòng)部分傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 分析變速箱可知，傳給定軸部分小齒輪的轉(zhuǎn)矩： （4-5） 式中：—定軸傳動(dòng)部分小齒輪所受扭矩（N·m）; —定軸傳動(dòng)部分傳動(dòng)比，由前面計(jì)算可知=0.4868 —行星傳動(dòng)部分前Ⅰ檔傳動(dòng)比，=2.8125 η—效率，由行星傳動(dòng)效率與定軸傳動(dòng)效率組成，即0.974×0.98 —變速箱輸入軸所受扭矩（N·m），=1266 N·m. 將數(shù)據(jù)代

56、入式（4-5）得=1655 N·m。 4.6.2齒輪材料的選擇 大小齒輪均采用35CrMo,調(diào)質(zhì)處理后表面淬火，硬度46～55HRC。 4.6.3主要尺寸的初步確定 1、按齒面接觸強(qiáng)度初算最小齒輪分度圓直徑d4 小齒輪分度圓直徑d4的初算公式[2]為 （） （4-6） 式中——算式系數(shù)，對(duì)于鋼對(duì)鋼配對(duì)的齒輪副，直齒輪傳動(dòng)=766； —定軸傳動(dòng)部分小齒輪所受扭矩（N·m） K——載荷系數(shù)，見表8.2-39，KA=1.50； ——小齒輪齒寬系數(shù)，=0.8 ——齒數(shù)比，即 —許用接觸應(yīng)力（N/mm2）,簡(jiǎn)化計(jì)算中近似取,式中為實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限為1500 N

57、/mm2，計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)取1.1，則=682 N/mm2。 將數(shù)據(jù)代入式（4-2）得d4=155mm,結(jié)合變速箱的機(jī)構(gòu)取d4=258mm。 初選小齒輪的齒數(shù)=43， 由與參照標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值，得m=6; 由，得=88。. 2、定軸傳動(dòng)部分齒輪幾何尺寸[1]見表4.2 表4.2外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒輪幾何尺寸 (長(zhǎng)度：mm) 序號(hào) 名稱 計(jì)算公式 值 1 模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 6 2 壓力角α 取標(biāo)準(zhǔn)值 20° 3 分度圓直徑 528 258 4 齒頂高 6 5 齒根高 = 7.5 6 全齒高 13

58、.5 7 齒頂圓直徑? 540 270 8 齒根圓直徑 513 243 9 基圓直徑 496.158 242.441 10 中心距a 393 11 齒頂圓壓力角 23.25° 26.11° 12 重 合 度 端面重合度 1.7829 縱向重合度 =0 0 總重合度 = 1.7829 5.箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和非標(biāo)準(zhǔn)件強(qiáng)度計(jì)算 5.1變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參照同類機(jī)型，ZL20裝載機(jī)的行星動(dòng)力換擋變速箱結(jié)構(gòu)見圖5.1 圖

59、5.1 ZL20裝載機(jī)的行星動(dòng)力換擋變速箱結(jié)構(gòu) 該變速箱由行星傳動(dòng)部分和一對(duì)定軸傳動(dòng)齒輪組成，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)后退檔。行星部分有兩個(gè)行星排，兩行星排的太陽輪、行星輪、齒圈的齒數(shù)相等。兩個(gè)行星排的太陽輪制成一體，通過花鍵和輸入軸連接，輸入軸則通過兩個(gè)滾珠軸承支撐在箱體上，每個(gè)滾珠軸承限制一個(gè)方向的軸向位移。太陽輪又通過花鍵和閉鎖離合器的主動(dòng)軸相連接。前行星排齒圈、后行星排行星架、閉鎖離合器的從動(dòng)鼓相互之間通過花鍵連成一體，是行星變速部分的輸出軸。后行星排行星架和太陽輪之間有一個(gè)滾珠軸承支承；前行星排行星架通過一個(gè)滾珠軸承支承載輸入軸上。前行星排行星架和后行星排齒圈上分別設(shè)有制動(dòng)器。

60、前排行星架上的制動(dòng)為倒檔制動(dòng)器，后排齒圈上的制動(dòng)器為低檔制動(dòng)器，它們通過花鍵齒與制動(dòng)的旋轉(zhuǎn)摩擦片相連接。制動(dòng)器的固定摩擦片，通過固定在變速箱殼體上的銷釘導(dǎo)向，并傳力給殼體，制動(dòng)器摩擦片的壓緊靠油缸活塞。制動(dòng)器分離時(shí)的活塞回位靠沿圓周布置的分離彈簧。 閉鎖離合器的主動(dòng)摩擦片有兩片，它們與離合器主動(dòng)軸通過螺釘相連接。主動(dòng)片為彈性片，允許變形的軸向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)合和分離。閉鎖離合器的被動(dòng)鼓分為前、后兩塊，和主動(dòng)傳動(dòng)齒輪三者用螺釘連成一體，通過兩個(gè)滾珠軸承支承在殼體上，兩個(gè)滾珠軸承各限制一個(gè)方向的移動(dòng)。 離合器從動(dòng)片只有一片，因?yàn)閺膭?dòng)鼓的一側(cè)和離合器的壓緊活塞都作為被動(dòng)摩擦片來傳力。被動(dòng)片通過銷

61、釘導(dǎo)向，并傳力給被動(dòng)鼓。離合器靠油壓推動(dòng)活塞來壓緊結(jié)合，分離時(shí)活塞靠碟形分離彈簧分離。 變速箱前輸出軸通過兩個(gè)滾珠軸承支承在殼體上，每個(gè)軸承限制一個(gè)方向的移動(dòng)。軸上通過花鍵固定著被動(dòng)傳動(dòng)齒輪。后輸出軸一端支承在輸出軸的端孔滑動(dòng)軸承上，另一端支承在滾珠軸承上，滾珠軸承起定位作用，限制兩個(gè)方向的軸向移動(dòng)。后輸出軸上有滑套，移動(dòng)滑套可以使后橋驅(qū)動(dòng)切斷和結(jié)合，該機(jī)構(gòu)稱為脫橋機(jī)構(gòu)。 5.2行星傳動(dòng)的強(qiáng)度校核 在對(duì)各基本構(gòu)件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，就應(yīng)該對(duì)該行星齒輪傳動(dòng)的各個(gè)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。在驗(yàn)算行星齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度時(shí)，其基本的原始參數(shù)為：齒輪的材料與其力學(xué)性能和熱處理，齒數(shù)比;幾何參數(shù)、、、和等。

62、行星齒輪傳動(dòng)的承載能力一般是由其齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度條件來決定的。軟齒面（HB≤350）鋼制齒輪的承載能力主要取決于齒面的接觸強(qiáng)度，故通常先按齒面接觸強(qiáng)度，即先按其初算公式（4-2）確定其主要幾何參數(shù)；然后按齒根彎曲強(qiáng)度公式（5-10）進(jìn)行驗(yàn)算。而硬齒面（HB>350）鋼制齒輪的承載能力主要取決于齒面的彎曲強(qiáng)度，故通常先按齒面彎曲強(qiáng)度，即先按其初算公式（4-3）計(jì)算齒輪的模數(shù)；然后按齒根接觸強(qiáng)度條件公式（5-6）進(jìn)行驗(yàn)算。 對(duì)于長(zhǎng)期工作的行星齒輪傳動(dòng)，應(yīng)對(duì)其各個(gè)嚙合齒輪副分別按公式（5-6）驗(yàn)算其齒面接觸強(qiáng)度和按公式（5-10）驗(yàn)算其齒根彎曲強(qiáng)度。而對(duì)于具有短期間斷工作特點(diǎn)的行星齒輪傳

63、動(dòng)，僅需按公式（5-10）進(jìn)行其齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算。 5.2.1齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算 齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算時(shí)，取節(jié)點(diǎn)和單對(duì)齒嚙合區(qū)界點(diǎn)的接觸應(yīng)力中的較大值，而小齒輪和大齒輪的許用接觸應(yīng)力要分別計(jì)算。下列公式適用于斷面重合度<2.5的齒輪副。 1、 齒面接觸應(yīng)力 在行星齒輪傳動(dòng)的嚙合齒輪副中，其齒面接觸應(yīng)力可按下式[3]計(jì)算，即 （5-1） （5-2） b e s Z Z Z Z E H = H0 （5-3

64、） 式中——?jiǎng)虞d系數(shù)，由式（6-57）算得1.07； ——使用系數(shù)，由表6-7，取1.5 ——計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，取1； ——計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，查表6-9，取1； ——計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)，由表7-1取1.15；——計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值（N/mm2）； ——端面分度圓上的名義切向力，，可按公式（6-2）式中——嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，422N·m，—小齒輪分度圓直徑65mm，求得=12985N; ——小齒輪分度圓直徑，,查本次說明書表4.1為65mm; ——工作齒寬，值齒輪副中的較小齒寬，,取60mm; ——齒數(shù)比，；其中a

65、-c齒輪副=32/13=2.4615, b-c齒輪副=58/13=4.4615 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),由公式（6-61）與圖6-9，取2.5； ——彈性系數(shù)，，查表6-10取189.82 mm N ； ——重合度系數(shù)，查圖6-10取0.92； ——螺旋角系數(shù)，直齒輪=1，=0； 式中，“+”用于嚙合，“-”用于嚙合。 將相關(guān)數(shù)據(jù)分別代入式（5-1）（5-2）（5-3）得： c齒輪副=1171.5, b-c齒輪副。 2.許用接觸應(yīng)力 許用接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算，即 = (5-4) 式中 ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，/，查圖6-14（a）取M

66、Q線，得=1500/； ——計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，查表6-11取1.1； ——計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，查表6-12，a-c齒輪副、b-c齒輪副均取1； ——潤(rùn)滑劑系數(shù)，——速度系數(shù)，——粗糙度系數(shù)，查表6-14取三者之積0.92； ——工作硬化系數(shù)，由式（6-68）得1.13； ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，查表6-15取1。 將數(shù)據(jù)代入式（5-4）得許用接觸應(yīng)力。 3、強(qiáng)度條件 校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件：大、小齒輪的計(jì)算接觸強(qiáng)度應(yīng)力中的較大值均應(yīng)不大于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力，即≤ （5-6） 所以符合齒面接觸強(qiáng)度要求。 5.2.2齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算 1、 齒根應(yīng)力 在行星齒輪傳動(dòng)的嚙合齒輪副中，其齒根應(yīng)力可按下式計(jì)算，即 = （5-7） (5-8) 式中、——意義同前； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，由式（6-60）得1； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，查表6-9得