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I 摘要 現(xiàn)代新型挖坑機(jī)的研發(fā)主要向系列化、多功能和高性能方向發(fā)展。本植樹(shù)挖坑 機(jī)采用懸掛式與拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛式聯(lián)接，即鉆頭在懸掛支臂的一端，支臂的另一端 置于拖拉機(jī)懸掛支點(diǎn)上。 本挖坑機(jī)主要是對(duì)傳統(tǒng)的懸掛式植樹(shù)挖坑機(jī)的傳動(dòng)部分和挖掘部分的改進(jìn)。在 主軸箱設(shè)計(jì)方面，合理的設(shè)計(jì)錐齒輪的傳動(dòng)比以及強(qiáng)度計(jì)算等。在總體設(shè)計(jì)方面， 盡量簡(jiǎn)化挖坑機(jī)的結(jié)構(gòu)，減少其零件數(shù)目，以降低成本。對(duì)于雙螺旋葉片設(shè)計(jì)，其 直徑由下往上逐漸減小，其螺旋夾角也由下往上逐漸減小，以避免鉆頭工作時(shí)與塘 壁發(fā)生碰撞和摩擦等情況，提高了工作穩(wěn)定性。 關(guān)鍵詞：挖坑機(jī)；懸掛；雙螺旋葉片 II Abstract Modern research and development of new major development digging machine to the series, versatile and high-performance orientation. The tree planting digging machine adopts hanging type connection with a tractor three-point suspension that drill at one end of the suspension arm, the other end of the arm is placed on the tractor fulcrum. The main part of the digging machine to improve the traditional hanging tree planting and digging digging machine transmission parts. In headstock design, as well as the strength of the transmission ratio rational design bevel gear calculation. In terms of overall design, try to simplify the structure of digging machines, reducing its number of parts to reduce costs. For the double helix blade design, its diameter decreases gradually upward from the lower its upward spiral angle also decreased from the next, in order to avoid the pond wall collision occurred when the drill work and friction, etc., to improve the working stability. Key words: Digging machine; Suspension; Double helix leaves 1 目 錄 摘要 ........................................................................................................................................I ABSTRACT ........................................................................................................................II 第一章 引言 .........................................................................................................................1 1.1 本課題的設(shè)計(jì)意義 ................................................................................................1 1.2 我國(guó)園林機(jī)械的介紹 ............................................................................................1 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀 ........................................................................................2 1.4 課題由來(lái)及設(shè)計(jì)條件 ............................................................................................4 1.5 課題設(shè)計(jì)思路 ........................................................................................................4 第二章 總體方案設(shè)計(jì) .........................................................................................................6 2.1 對(duì)拖拉機(jī)設(shè)計(jì)的要求 .............................................................................................6 2.2 拖拉機(jī)形式的選擇 ................................................................................................7 2.3 拖拉機(jī)整機(jī)參數(shù)的確定 ........................................................................................7 2.4 拖拉機(jī)總體布置 ..................................................................................................13 第三章 傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) .......................................................................................................15 3.1 變速箱部件設(shè)計(jì)..................................................................................................15 3.1.1 變速箱設(shè)計(jì)要求.........................................................................................15 3.1.2 變速箱設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)...............................................................................15 3.1.3 變速箱的設(shè)計(jì)步驟...................................................................................15 3.1.4 根據(jù)總體計(jì)算確定擋位數(shù)與各檔傳動(dòng)比...............................................16 3.1.5 根據(jù)總體布置要求確定變速箱外形尺寸允許范圍...............................17 3.1.6 草擬變速箱的傳動(dòng)方案...........................................................................17 3.1.7 變速箱主要參數(shù)的確定...........................................................................18 3.1.8 選配齒輪...................................................................................................19 3.1.9 變速箱主要零件的計(jì)算...........................................................................20 3.2 主要零件布置方案 ..............................................................................................28 3.2.1 變速箱主要零件的布置要點(diǎn).....................................................................28 3.2.2 倒檔和減速器的布置方案..........................................................................28 3.3 變速箱殼和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .............................................................................29 3.3.1 變速箱殼的設(shè)計(jì).........................................................................................29 3.3.2 變速箱操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).............................................................................30 3.4 離合器設(shè)計(jì) ...........................................................................................................31 3.4.1 離合器的功用、要求和類(lèi)型.....................................................................31 3.4.2 離合器主要參數(shù)校核.................................................................................31 3.4.3 離合器操縱機(jī)構(gòu)的行程及操縱力計(jì)算.....................................................32 3.5 主傳動(dòng)系部件校核 ...............................................................................................34 3.6 終傳動(dòng)系各部件校核 ..........................................................................................36 3.7 傳動(dòng)軸校核 ..........................................................................................................38 3.8 輪轂、輪胎 ..........................................................................................................38 第四章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................................................................................41 4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用、類(lèi)型和要求 ...........................................................................41 4.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計(jì)算載荷 ..........................................................................................41 4.2.1 轉(zhuǎn)向油缸參數(shù)計(jì)算.....................................................................................41 4.2.2 轉(zhuǎn)向器參數(shù)計(jì)算.........................................................................................42 2 4.2.3 總功率計(jì)算及泵的確定...............................................................................43 第五章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................................................................................44 第六章 結(jié)論 .......................................................................................................................47 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................48 致 謝 .................................................................................................................................49 1 第一章 引言 1.1 本課題的設(shè)計(jì)意義 我設(shè)計(jì)的是一臺(tái)植樹(shù)挖穴機(jī)用于植樹(shù)造林及其他的小型挖坑作業(yè)?，F(xiàn)有的挖穴 機(jī)多為手提式挖穴機(jī)，起工作效率不高，使用條件不便，穩(wěn)定性能不太理想，因此， 本課題設(shè)計(jì)的植樹(shù)挖穴機(jī)要求工作穩(wěn)定，工作效率高。隨著地球環(huán)境的日益惡化， 需要大量植樹(shù)造林，改善環(huán)境，因此，研制經(jīng)濟(jì)高效的植樹(shù)挖穴機(jī)將深受廣大人名 群眾的歡迎。 1.2 我國(guó)園林機(jī)械的介紹 隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)于生活品質(zhì)的要求越來(lái)越高，隨之發(fā)展 的就是城市的草坪業(yè)和綠化建設(shè)。要想擁有好的綠化建設(shè)，園林機(jī)械是必不可少的。 像油鋸、高枝鋸、綠籬機(jī)、割草機(jī)、地鉆、新型挖坑機(jī)械等等，都是不可或缺的。 但是，由于草坪業(yè)和城市綠化建設(shè)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)的園林機(jī)械根本就跟不上 這樣的發(fā)展節(jié)奏。 我國(guó)目前園林機(jī)械主要存在著以下問(wèn)題。 第一，園林機(jī)械的核心技術(shù)跟不上。園林機(jī)械技術(shù)的核心是發(fā)動(dòng)機(jī)，國(guó)外進(jìn)口 的園林機(jī)械一般噪音小，節(jié)能性好，經(jīng)久耐用，而我國(guó)的產(chǎn)品由于技術(shù)不過(guò)關(guān)，往 往其發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲和耗油量都很大，還容易損壞，所以，相較之下，由于發(fā)動(dòng)機(jī)檔 次的差距，很多國(guó)內(nèi)園林機(jī)械的生產(chǎn)商就選擇了進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增 加，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于不利位置。 第二，國(guó)產(chǎn)園林機(jī)械工作質(zhì)量欠佳。國(guó)產(chǎn)園林機(jī)械在質(zhì)量上與進(jìn)口機(jī)械的差距 主要表現(xiàn)在：割草機(jī)在修剪之后，草皮高低不平；移植機(jī)切邊不整齊，起草速度慢， 連續(xù)工作能力差等。因此，雖然進(jìn)口機(jī)價(jià)格高，但許多人愿意買(mǎi)。 第三，人們的消費(fèi)觀(guān)念還未改變。 然國(guó)產(chǎn)的園林機(jī)械在不斷完善，相較之前 的已經(jīng)越來(lái)越好。但是，人們的觀(guān)念還未轉(zhuǎn)變，總認(rèn)為進(jìn)口的總比國(guó)產(chǎn)的好，即使 價(jià)格要昂貴一點(diǎn)，仍舊愿意選擇進(jìn)口的。 針對(duì)這三種制約我國(guó)園林機(jī)械發(fā)展的因素，面對(duì)進(jìn)口園林機(jī)械強(qiáng)大的市場(chǎng)沖擊， 2 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)沒(méi)有坐以待斃，而是在努力搶占市場(chǎng)，樹(shù)立自己的品牌。只不過(guò)由于 受諸多因素的影響，園林機(jī)械國(guó)產(chǎn)化不可能一蹴而就。目前，一些國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)通 過(guò)改進(jìn)技術(shù)手段、樹(shù)立企業(yè)形象等方式，提升自身水平，并正逐步被消費(fèi)者所接受。 我國(guó)園林機(jī)械產(chǎn)品正在向多樣化、規(guī)?；⑾盗谢较虬l(fā)展。最初國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)生 產(chǎn)的園林機(jī)械品種只限于移植機(jī)、割草機(jī)等少數(shù)高利潤(rùn)產(chǎn)品，而現(xiàn)在市場(chǎng)上各種用 途的園林機(jī)械已是琳瑯滿(mǎn)目。專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年，國(guó)產(chǎn)園林機(jī)械將在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占 據(jù)主動(dòng)，并逐步打入國(guó)際市場(chǎng)。 按照使用場(chǎng)合分類(lèi)，園林工具包括園藝工具和園林工具；按照使用對(duì)象分類(lèi)， 還能夠分成家用工具和專(zhuān)業(yè)工具；按照動(dòng)力不同，又分為引擎類(lèi)和電動(dòng)類(lèi)，引擎類(lèi) 使用 2 沖程或 4 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，本田或 BS 的是高端產(chǎn)品的首選；電動(dòng)類(lèi)又細(xì)分為交 流類(lèi)和直流類(lèi)。 園藝工具主要有：園林剪刀、花卉工具（園林花具，小套花具） 。園林剪刀主 要產(chǎn)品有高枝剪、整籬剪（籬笆剪） 、剪枝剪（整枝剪、修枝剪） 、多用剪、摘果剪、 剪花剪、剪草剪等；田園組套花卉工具（園林花具，小套花具）包括花鍬、花鏟、 花耙、花鋤、花叉等等，具體有兩頭鋤（兩頭花鋤） 、平鋤、平耙、三齒花鋤、三 齒花耙、鋤耙、鋤鎬、大花鏟、小花鏟、三字花鏟、一字花叉、六齒花耙等。 園林機(jī)具主要有：植樹(shù)挖坑機(jī)、草坪修剪機(jī)、割灌割草機(jī)、綠籬修剪機(jī)、油鋸、 水泵、打孔機(jī)、起草皮機(jī)、打藥機(jī)及各款園林工具。 隨著國(guó)內(nèi)這幾年城市建設(shè)的發(fā)展，城市綠化已經(jīng)形成很大一個(gè)產(chǎn)業(yè)，日常的養(yǎng) 護(hù)便依賴(lài)這些工具來(lái)完成。我們?nèi)粘？匆?jiàn)的大多是汽油機(jī)動(dòng)力的園林工具，如植樹(shù) 挖坑機(jī)、割草機(jī)、修枝剪、打草機(jī)、修邊機(jī)、割灌機(jī)等。 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀 中國(guó)挖坑機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題中，許多情況不容樂(lè)觀(guān)，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、 產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要 素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源 破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 我國(guó)植樹(shù)造林機(jī)具現(xiàn)狀我國(guó)植樹(shù)造林機(jī)械赴較晚，主要在南方為種植橡膠實(shí)現(xiàn) 產(chǎn)業(yè)化，有為東方紅-75、熱特-25 型拖拉機(jī)配套的挖穴機(jī)，而北方地區(qū)為栽植果樹(shù) 3 和防護(hù)林，也研制了為中型輪式拖拉機(jī)如上海-50、神牛-25 型拖拉機(jī)配套的開(kāi)溝機(jī)、 挖穴機(jī)，這種機(jī)具既可以挖植樹(shù)穴坑，也可以挖梯形溝槽用于果樹(shù)施溝肥。對(duì)大面 積的機(jī)械植樹(shù)造林，多采用鏵式系歹開(kāi)溝機(jī)，如 1K-40、1K-50 和 1K-60 型開(kāi)溝機(jī)。 我國(guó)植樹(shù)造林機(jī)械雖有多個(gè)品種，但由于栽種樹(shù)苗多在山地、坡地，土質(zhì)條件復(fù)雜， 影響了機(jī)械的使用效果，基本上用人工挖坑栽苗，生產(chǎn)的挖穴機(jī)批量較小。近幾年 來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)林的興起以及國(guó)家為防治水土流失，退耕還林、種草種樹(shù)已引起各有 關(guān)部門(mén)的普遍重視，并加大了植樹(shù)造林機(jī)械的投入，取得了良好的效果。 挖穴機(jī)為了適應(yīng)不同土壤、不同作業(yè)條件的要求，國(guó)外生產(chǎn)的不同動(dòng)力配套的 造林用挖穴機(jī)，有手提式、背負(fù)式、手扶拖拉機(jī)式和拖拉機(jī)式 4 種。 A.手提式挖穴機(jī)，分為單人式與雙人式。日本多用單人手提式，歐洲各國(guó)則多 采用雙人手提式。手提式挖穴機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一般為 1.3--3.7kw，多采用油鋸和割 灌機(jī)的單缸風(fēng)冷汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力。單人和雙人手提式挖穴機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)經(jīng)離心 式離合器和減速箱，將轉(zhuǎn)數(shù)降低到 100--200r/min，再傳到挖穴鉆頭。由于減速比很 大，多采用蝸輪蝸桿或擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便減少機(jī)器的質(zhì)量。由于雙人手 提式挖穴機(jī)質(zhì)量可以大一些，有的采用多段直齒輪減速機(jī)構(gòu)。有的挖穴機(jī)為了使挖 穴機(jī)鉆頭能自動(dòng)地由地中拔出，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中裝有逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。國(guó)外所用的挖穴鉆頭 多為螺旋片型，挖穴時(shí)自穴中向上排土的性能好，螺旋片型有單螺旋和雙螺旋兩種。 山地造林時(shí)，挖穴的直徑和深度為 25--30 厘米，因此多采用 1.5--2 個(gè)節(jié)距的螺旋片。 為了提高螺旋片型挖穴機(jī)的切根性能，有的將螺旋邊緣做成缺口狀。國(guó)外所用挖穴 機(jī)鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)都不太高，以免將穴中的土壤甩得過(guò)遠(yuǎn)，一般周邊速度為 3 米/秒左右， 鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)為 200--300r/min。裝有逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的挖穴機(jī)在拔出鉆頭時(shí)，土壤會(huì)向相反方 向旋轉(zhuǎn)，不會(huì)從穴中拋出。手扶拖拉機(jī)式挖穴機(jī)的功率為 3.7--7.3kw，輪式拖拉機(jī) 挖穴機(jī)的功率為 36.8--73.6kw。 B.懸掛式挖穴機(jī)主要用于栽植大樹(shù)苗時(shí)的挖穴作業(yè)，挖穴直徑為 50--80 厘米， 挖穴深度為 60 厘米，挖穴機(jī)懸掛在 25.7--58.8kw 拖拉機(jī)上。挖穴機(jī)由縱吊桿、帶 安全裝置的萬(wàn)向傳動(dòng)軸、減速器和不同直徑的挖穴鉆頭組成。減速器由一對(duì)直齒錐 齒輪組成，更換不同直徑的挖穴鉆頭時(shí)，要更換不同的錐齒輪，可換挖穴鉆頭有 3 種，直徑分別為 80、60、30 厘米。鉆頭由空心鉆桿、葉片和切土刀片組成，鉆桿 下端有定心尖。工作時(shí)，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作部件完成 挖穴作業(yè)，利用液壓裝置控制鉆頭升降。 4 C.液壓式挖穴機(jī)在發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍推廣。由于液壓技術(shù)的普及推廣，發(fā)達(dá)國(guó)家 在挖穴機(jī)上已采用液壓傳動(dòng)裝置，主要用在液壓輸出能力較強(qiáng)的拖拉機(jī)或挖掘機(jī)的 機(jī)型上，用液壓泵驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)。DANUSER 液壓挖穴機(jī)裝有高效、轉(zhuǎn)向 密封性能好的液壓馬達(dá)，可調(diào)節(jié)機(jī)械鏈條與齒輪，使扭距增大 4 倍。采用液壓驅(qū)動(dòng) 比用萬(wàn)向節(jié)套管傳動(dòng)更靈活方便，當(dāng)遇到障礙物時(shí)能起到安全緩沖作用。 1.4 課題由來(lái)及設(shè)計(jì)條件 A.設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)植樹(shù)挖坑機(jī)用于植樹(shù)造林。主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容有： 1)總體設(shè)計(jì) :設(shè)計(jì)總體方案。繪制挖坑總圖； 2)零部件設(shè)計(jì):根據(jù)挖坑機(jī)總圖，設(shè)計(jì)齒輪箱等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； 繪制傳動(dòng)軸、齒輪、 齒輪箱體、鉆頭等零件圖；有關(guān)計(jì)算、校核等。 B.設(shè)計(jì)依據(jù) 1）柴油機(jī)：額定功率 ，額定轉(zhuǎn)速 ，扭矩最大值105ePKw?210/minenr? =565N.m，燃油消耗率 ；maxT23/gh?? 2）變速箱：（7+1）×2 ，即 14F+2R，同時(shí)無(wú)超速檔； 3）分動(dòng)箱：有 2 個(gè)速比，低速比為 1.88，高速比為 1.0571； 4）中間減速箱：速比 1.6842； 5）終傳動(dòng)箱：有 2 個(gè)速比，低速比為 1.8636，高速比為 1.2069； 6）前橋：速比 16.122； 7）后橋：速比 20.52； 1.5 課題設(shè)計(jì)思路 在開(kāi)始該機(jī)設(shè)計(jì)前，參考對(duì)比了一系列已有的植樹(shù)挖坑機(jī)，例如懸掛式挖坑機(jī)， 手提式挖坑機(jī)，液壓式挖坑機(jī)等，總結(jié)發(fā)現(xiàn)他們都要用到由一對(duì)齒輪傳動(dòng)組成的減 速箱，而本課題采用的是懸掛式挖坑機(jī)的方式，一種與小四輪拖拉機(jī)配套的懸掛式 挖坑機(jī)，由懸掛架、帶安全裝置的萬(wàn)向傳動(dòng)軸、減速箱、雙螺旋葉片型鉆頭等構(gòu)成； 懸掛架兩端分別與拖拉機(jī)和減速箱鉸合連接，雙螺旋型鉆頭固定在減速箱的輸出軸 5 上；工作時(shí)，拖拉機(jī)的提升臂拖帶懸掛架進(jìn)行升降，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)萬(wàn)向傳 動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作部件完成挖穴作業(yè)；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作業(yè)質(zhì)量好、效率高、移動(dòng) 及通過(guò)性能靈活的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于植樹(shù)造林、施肥集水、埋設(shè)樁柱等作業(yè)。 6 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 對(duì)拖拉機(jī)設(shè)計(jì)的要求 農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開(kāi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，拖拉機(jī)是農(nóng)業(yè)機(jī)械化 的主要機(jī)械。最早的拖拉機(jī)只是代替畜力拉曳農(nóng)機(jī)具，還要能帶懸掛農(nóng)機(jī)具，而且 能輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。從作業(yè)種類(lèi)上，由耕、耙、播擴(kuò)大到收獲、中耕、栽植、噴霧、 打捆、運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)方面，并且對(duì)作業(yè)的質(zhì)量（如耕深均勻性） 、和駕駛輕便性、安 全性等提出了新的要求，這樣對(duì)拖拉機(jī)設(shè)計(jì)也必然提出更高的要求；從拖拉機(jī)的使 用來(lái)看，已超出了農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)的范疇。 在對(duì)拖拉機(jī)設(shè)計(jì)提出的眾多要求中，可概括為使用和制造方面的要求，制造是 為了使用，因此，從根本上說(shuō)，首先應(yīng)該是滿(mǎn)足使用需要，即具有良好的使用性能。 一、使用方面對(duì)拖拉機(jī)設(shè)計(jì)的要求 （一）農(nóng)業(yè)技術(shù)性能 它反映拖拉機(jī)對(duì)農(nóng)業(yè)要求的適應(yīng)性，包括： 1）牽引附著能力。 2）通過(guò)性，包括潮濕松軟土壤通過(guò)性，行間通過(guò)性和障礙通過(guò)性。 3）操縱性，它是按駕駛員意愿，沿任意路線(xiàn)行使的能力，包括最小轉(zhuǎn)向半徑。 4）對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞性。 （二）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性 它反映拖拉機(jī)使用的經(jīng)濟(jì)效果，包括： 1）生產(chǎn)率，其影響因素有掛鉤功率、牽引力、速度、檔位配置、耕深控制方 式、動(dòng)力輸出軸的型式以及農(nóng)機(jī)具掛接方便性等。 2）經(jīng)濟(jì)性，包括燃油消耗率、機(jī)油消耗率、維護(hù)修理費(fèi)用和綜合利用情況等。 （三）一般技術(shù)性能 1）可靠性和耐久性 耐久性是指主要零部件的壽命；可靠性是指在規(guī)定的壽命期間內(nèi)，正常工作不 7 發(fā)生故障的概率，具體用一定期間中的故障出現(xiàn)次數(shù)、種類(lèi)及其嚴(yán)重程度來(lái)衡量。 2）工作安全性 它包括穩(wěn)定性、翻車(chē)后的防護(hù)措施以及制動(dòng)性能（制動(dòng)距離和制動(dòng)不跑偏） 。 3）勞動(dòng)保護(hù)性 它包括乘座平順性和舒適性，低耳旁噪聲，操作輕便性（操縱力的大小和操縱 行程、操作頻繁程度、視野、駕駛室的防風(fēng)雨、防日曬、防灰塵、防廢氣、防寒、 防高溫性能以及清除泥污、掛接農(nóng)機(jī)具、維修保養(yǎng)的方便程度） 。 二、制造方面對(duì)拖拉機(jī)設(shè)計(jì)的要求 設(shè)計(jì)時(shí)不能只考慮使用要求，還必須考慮制造方面的要求，拖拉機(jī)是結(jié)構(gòu)相當(dāng) 復(fù)雜的機(jī)械，生產(chǎn)規(guī)模如果不大，成本勢(shì)必很高。在設(shè)計(jì)工作中貫徹“三化” ，即“產(chǎn) 品系列化、零部件通用化、零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化”。 2.2 拖拉機(jī)形式的選擇 選擇拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)類(lèi)型時(shí)應(yīng)考慮的因素是：使用地區(qū)的自然條件、作業(yè)項(xiàng)目和作 業(yè)要求、用戶(hù)對(duì)現(xiàn)有拖拉機(jī)的反映，制造的技術(shù)難度、制造能力、制造成本、用戶(hù) 的購(gòu)買(mǎi)力、市場(chǎng)的需要量、同類(lèi)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力、使用人員的技術(shù)水平等。 綜合考慮選用 130 馬力四輪驅(qū)動(dòng)農(nóng)用拖拉機(jī)，根據(jù)拖拉機(jī)型號(hào)定義規(guī)則，定義 型號(hào)為 1304 型。四輪驅(qū)動(dòng)提高了牽引性和通過(guò)性，一般情況下能承擔(dān)各種沉重的 作業(yè) 2.3 拖拉機(jī)整機(jī)參數(shù)的確定 在設(shè)計(jì)過(guò)程中選定拖拉機(jī)機(jī)型以后，要確定主要的整機(jī)參數(shù)，包括牽引力、速 度、功率、質(zhì)量、質(zhì)心坐標(biāo)、軸距、輪距、離地間隙等。 一、拖拉機(jī)的額定牽引力 1304 型拖拉機(jī)的主要目的是為了獲得較高的額定牽引力和提升能力，滿(mǎn)足用戶(hù) 在配套大型農(nóng)機(jī)具時(shí)對(duì)功率的要求，1304 拖拉機(jī)配套的農(nóng)具為鏵式犁 1L-530 型和 1L-535 型，旋耕機(jī)為 1GQN-360S 等。以適應(yīng)不同工況的需要，提高拖拉機(jī)的使用 范圍和生產(chǎn)效率。 對(duì)于農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)來(lái)說(shuō)，犁耕是經(jīng)常而又沉重的作業(yè)，拖拉機(jī)的額定牽引力 FTN 8 首先應(yīng)滿(mǎn)足犁耕的需要，考慮到地面不平、土壤比阻不均等因素會(huì)引起牽引阻力短 期增大，計(jì)算時(shí)須加 10%的儲(chǔ)備，即： 1.TNtFZbhK? -犁鏵個(gè)數(shù) -單體犁鏵寬度 (m) 11 - 耕深 (m) -土壤比阻 (kPa)t t 1304 拖拉機(jī)應(yīng)能在多數(shù)地區(qū)獲得較高的生產(chǎn)率，耕得深，因此，選定其配帶的 旱地犁有鏵式犁 1L-535，工作幅寬為 175cm，以適應(yīng)不同情況的需要。根據(jù)調(diào)查資 料，我國(guó)多數(shù)地區(qū)的土壤比阻在 40-70KPa，在此比阻范圍內(nèi)，要獲得農(nóng)藝上一般必 須的 18-30cm 的耕深，則要求拖拉機(jī)能發(fā)揮 的牽1.750.2863.4TNPKN??? 引力( 土壤比阻取 60KPa，耕深取 28cm)即可滿(mǎn)足配套的要求。 類(lèi)似計(jì)算表明：有這樣大牽引力的拖拉機(jī),配帶水田犁耕水田時(shí)，或配帶各種耙 耙地時(shí)，都能滿(mǎn)足使用要求。 故確定 1304 拖拉機(jī)的額定牽引力： 32.4TNFK? 二、拖拉機(jī)的工作速度 機(jī)械傳動(dòng)系一般以齒輪傳動(dòng)為主體，結(jié)構(gòu)成熟、工作可靠、傳遞轉(zhuǎn)矩的能力大、 傳動(dòng)效率高以及成本較低，因而在拖拉機(jī)上占主導(dǎo)地位。傳動(dòng)系中將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳 給驅(qū)動(dòng)輪的部分，稱(chēng)為主傳動(dòng)系，此外還有動(dòng)力輸出軸傳動(dòng)系。由于作業(yè)項(xiàng)目增多， 要求增加拖拉機(jī)檔位數(shù)和擴(kuò)大速度范圍。目前，中大功率拖拉機(jī)往往有 12～16 個(gè) 前進(jìn)檔。不同作業(yè)要求不同的速度，輪式拖拉機(jī)一些作業(yè)的理論速度分為五種： 1）基本工作速度：在 6～11km/h 范圍內(nèi)，此范圍內(nèi)一般不少于 3～4 檔，用于 主要田間作業(yè)及推土、鏟運(yùn)等土方工程作業(yè)。 2）運(yùn)輸速度：通常在田間道路上為 15～20km/h，在公路上為 20～30km/h。 3）慢性速度：一般為 2～5km/h，用于旋耕、收獲等作業(yè)。 4）爬行速度：此速度用于特殊需要，如挖溝、栽植、鋪設(shè)電纜等，約為 0.1～2.0km/h。由于此時(shí)所要求的傳動(dòng)比很大，實(shí)現(xiàn)較困難，而非每臺(tái)拖拉機(jī)都需 要此速度。 5）倒使速度：一般兩速，低速（2～4km/h） ，用于掛接農(nóng)機(jī)具，高速 （4～12km/h）用于空擋倒使以節(jié)省倒車(chē)時(shí)間。 9 6）動(dòng)力輸出軸速度：一般兩速,540r/min 和 1000r/min，主要用于旋耕。 。 根據(jù)拖拉機(jī)的速度要求和市場(chǎng)上現(xiàn)有成熟的汽車(chē)變速箱、減速箱，首先選用七 檔變速箱，實(shí)現(xiàn) 14 個(gè)前進(jìn)檔和 2 個(gè)倒檔，按作業(yè)要求分為 2 個(gè)低速檔、7 個(gè)耕作檔、 5 個(gè)運(yùn)輸檔、2 個(gè)倒檔；其次為了布置的需要，選用 2 個(gè)減速箱，實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)動(dòng)力輸 出軸轉(zhuǎn)速。1304 拖拉機(jī)選用的柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 2100 轉(zhuǎn)/分，其各檔的工作速度見(jiàn) 下表： 表 2-1 各檔工作速度 前進(jìn)檔 倒退檔 動(dòng)力輸出 軸 （r/min）檔次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 1 2 1. 7 8 2. 7 5 3. 1 6 5 4. 2 6 4. 8 9 3 6. 0 7 2 7. 5 7 5 8. 9 6 1 1 0. 7 9 8 1 2. 9 9 1 1 5. 9 3 7 1 6. 9 2 7 2 3. 1 0 4 3 0. 1 0 5 1. 8 6 3. 3 0 6 54 0 100 0 V e (k m /h ) 低1 低2 高1 低3 高2 低4 高3 低5 高4 低6 高5 低7 高6 高7 倒1 倒2 移栽 開(kāi)溝 旋耕 收獲 犁耕、中耕、 田間轉(zhuǎn)移 推土鏟運(yùn)、耙 地、滅茬 道路運(yùn)輸 倒車(chē) 旋耕、抽 水脫粒發(fā) 電等 三、發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率應(yīng)能保證在基本耕作速度 時(shí)發(fā)揮出額定牽引力 。設(shè)此時(shí)eVTbF 所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率為所需功率為 ，則eP??/3.6eTbjTPFV??? 式中： —發(fā)動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù) 1.5?? —額定牽引力 Tb 324TbFKN —基本耕作檔發(fā)揮額定牽引力時(shí)的實(shí)際速度jV ??1je??? —基本耕作檔速度 7.5/eVkmh? 10 —滑轉(zhuǎn)率 ?0.12??????17.5.67/jeVkmh???? —牽引效率，旱地T?T? 經(jīng)計(jì)算得： 馬力9213eNKw? 在此基礎(chǔ)上， 還應(yīng)加上氣泵、液壓提升油泵等消耗的功率。同時(shí)由經(jīng)驗(yàn)可知e 130 馬力足夠滿(mǎn)足 1GQN-360S 旋耕機(jī)所需的功率，故選用 105kW 的發(fā)動(dòng)機(jī)作為本 拖拉機(jī)的動(dòng)力是適宜的。同時(shí)要求發(fā)動(dòng)機(jī)有較大的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù) μ、較低的燃油消 耗率 ，并且要求燃油消耗率曲線(xiàn)在 的 60%以上的部分負(fù)荷工況增長(zhǎng)不大，還EngeNP 希望發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速不高于標(biāo)定轉(zhuǎn)速的 75%。根據(jù)以上要求，確定發(fā)動(dòng)機(jī)為： 額定功率 105kW，額定轉(zhuǎn)速 2100r/min， ， ，最大扭矩點(diǎn)18%??20/EngKwh? 轉(zhuǎn)速為 1500r/min。 四、拖拉機(jī)質(zhì)量參數(shù)的初步確定 拖拉機(jī)質(zhì)量有結(jié)構(gòu)質(zhì)量與使用重量之分。 1）結(jié)構(gòu)質(zhì)量 結(jié)構(gòu)質(zhì)量是無(wú)駕駛員、未加油和水、無(wú)隨車(chē)工具、無(wú)配重時(shí)的質(zhì)量。只要具有 所必需的強(qiáng)度和壽命，結(jié)構(gòu)質(zhì)量就應(yīng)力求減輕。 經(jīng)布置 1304 拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量確定為：5570kg 2）最小使用質(zhì)量 minsG 拖拉機(jī)的最小使用質(zhì)量，由結(jié)構(gòu)質(zhì)量、燃油、潤(rùn)滑油、冷卻水、電瓶液，隨 車(chē)工具及駕駛員重量組成，1304 拖拉機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)為燃油 150kg，發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油 20kg，底盤(pán)潤(rùn)滑油 20kg，冷卻水 20kg，電瓶液 10kg，液壓油 80kg，隨車(chē)工具 25kg，駕駛員質(zhì)量 64kg（ 460kg） 。 =5570+(150+20+20+20+10+80+25+64)=5959kg 取 5960kg minsG 3）最大使用質(zhì)量 最大使用質(zhì)量是保證拖拉機(jī)發(fā)揮標(biāo)定牽引力所需的使用質(zhì)量，是最小使用質(zhì)量 與配重之和。 11 四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)計(jì)算公式為： ??max/9.8sTbGFf???? 式中： —最大使用質(zhì)量axs —額定牽引力TbF3240TbFN? —附著系數(shù)，取?.6? f—滾動(dòng)阻力系數(shù) ，取 f=0.08 計(jì)算得： ??max3240/9.860.346sGkg???? 取 67skg 4）配重質(zhì)量 pmaxin305967pssGkg???? 前配重為：770kg ；后配重為： 0kg。 五、輪胎選擇 1）后輪胎：根據(jù)國(guó)內(nèi)外用戶(hù)的要求，并考慮到輪胎的承載能力，選用 18.4- 38R1 12PR 輪胎。 2）前輪胎：前輪采用 12.4-28R1 10PR 輪胎。 六、輪距的選定 考慮整機(jī)橫向穩(wěn)定性和最小轉(zhuǎn)向圓半徑，同時(shí)為了適應(yīng)耕作時(shí)的各種行距 要求，輪距應(yīng)能調(diào)節(jié)，確定前后輪輪距如下： 1）后輪其輪距分布為： 1730、1838、1946、2042、2150（5 級(jí)可調(diào)）mm 2）前輪其輪距分布為： 1823、1913、1953、2043、2153（5 級(jí)可調(diào)）mm 七、軸距： 考慮整機(jī)的縱向穩(wěn)定性和最小轉(zhuǎn)向圓半徑，經(jīng)布置確定： 軸距為 L=2680mm。 12 八、道路地隙 最小離地間隙為： 435mm 九、質(zhì)心坐標(biāo) 對(duì)兩輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)來(lái)說(shuō)，水田時(shí)前輪靜態(tài)載荷應(yīng)占總重的 40%～50% ，方能 獲得良好的穩(wěn)定性，而旱地作業(yè)要求在拖拉機(jī)發(fā)揮額定牽引力時(shí)，前輪仍有不低于 總重 20%的負(fù)載，才能不失去操縱性,確定旱地前輪靜載荷 50%,水田前輪靜載荷 48%。 運(yùn)輸和耕作作業(yè)都要求重心低，穩(wěn)定性好。經(jīng)實(shí)測(cè), 質(zhì)心高度坐標(biāo)為 h=1300mm， 質(zhì)心縱向坐標(biāo)為 a=1128mm。 十、操縱性校核 整機(jī)作業(yè)提升 31000N 時(shí)要求必須帶著至少 770kg 的前配重，對(duì)作業(yè)時(shí)不失去 操縱性條件進(jìn)行核算受力如下： 計(jì)算公式： ????1min1csnrFxLGlL???? 式中： —前輪上的附著重量 cr —拖拉機(jī)的最小使用重量mins min5960skg? λ—最小使用重量下后輪承載比例 λ=3450/5960=57.9% l—懸掛提升軸水平后 610mm 處至后驅(qū)動(dòng)輪中心的水平距離 l=1810mm —懸掛提升軸上的額定載荷nG31nGKN? L—軸距 L=2680 —作業(yè)時(shí)前配重質(zhì)量 距前軸1F170Fkg0 xm 各數(shù)據(jù)代入后得： 40.87crN? ????min1/4./67309.821.5%0sGF????? 當(dāng)后置農(nóng)具時(shí)，1304 拖拉機(jī)不會(huì)失去操縱性。 牽引功率： （94.5×75%≈70.88）70.8qPKw 滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)。313216.5n N???? 13 當(dāng) —懸掛提升軸上的額定載荷 時(shí)nG18.62nGKN? 設(shè) —作業(yè)時(shí)前配重質(zhì)量1F10F 則 ＝（5960×9.8×(1-57.9%)×2680- 18620×1810)/2680≈12014Ncr??min/204/596.82.6%sG??? 即：當(dāng)拖拉機(jī)機(jī)組后部懸掛重量小于 18620N 時(shí)機(jī)組不要掛前配重。 2.4 拖拉機(jī)總體布置 總布置是把各個(gè)部件協(xié)調(diào)地組裝在一起，其中最主要的是發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的布 置，但也決不可輕視任何一個(gè)次要部件的安排，蓄電池、燃油箱、液壓油泵、氣泵、 貯氣筒等。 發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的各部件布置關(guān)系為：發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱輸出、輸入軸同軸，為 行走提供動(dòng)力，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)提供終傳動(dòng)輸出的動(dòng)力源和一個(gè)液壓輸出口，發(fā)動(dòng)機(jī)、 傳動(dòng)系和其他部件均安裝在機(jī)架上。 方案確定后，各部件布置具體如下： 1）前橋：前橋的高度取決于離低間隙的要求，根據(jù)軸距布置，前橋在發(fā)動(dòng)機(jī) 的下方。 2）發(fā)動(dòng)機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)的位置前后、高低對(duì)離地間隙和垂直載荷在前后輪上分配 影響很大。為了盡量降低整機(jī)質(zhì)心高度，發(fā)動(dòng)機(jī)選用寬且扁平的油底殼。 3）傳動(dòng)系：傳統(tǒng)的拖拉機(jī)是從發(fā)動(dòng)機(jī)往后布置離合器、變速箱；由驅(qū)動(dòng)輪往 前布置最終傳動(dòng)、中央傳動(dòng)，但本次設(shè)計(jì)的拖拉機(jī)布置為：一是發(fā)動(dòng)機(jī)為行走提供 動(dòng)力，即從發(fā)動(dòng)機(jī)后布置離合器、傳動(dòng)軸、變速箱、分動(dòng)箱和后橋，分動(dòng)箱往前布 置傳動(dòng)軸、前橋；二是發(fā)動(dòng)機(jī)為終傳動(dòng)提供動(dòng)力，即從發(fā)動(dòng)機(jī)往后布置傳動(dòng)軸、中 間箱、傳動(dòng)軸和終傳動(dòng)箱。 4）機(jī)架：傳統(tǒng)的拖拉機(jī)采用無(wú)架式或小半架式。該拖拉機(jī)采用有架式，傳動(dòng) 系及其它部件都布置在機(jī)架上。 5）轉(zhuǎn)向系：轉(zhuǎn)向盤(pán)軸線(xiàn)與水平面的夾角一般為 50°～60° ，轉(zhuǎn)向垂臂在直線(xiàn)行 使?fàn)顟B(tài)時(shí)的位置不應(yīng)是垂直的，其下端應(yīng)往后偏 10°～25° 。該拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向盤(pán)軸線(xiàn) 與水平面的夾角為 50°，轉(zhuǎn)向垂臂下端后偏 18°。 14 6）工作裝置：懸掛桿件、牽引掛鉤、動(dòng)力輸出軸按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)布置。懸掛桿件 中下拉桿的懸掛點(diǎn)最低點(diǎn)距地面 200mm，提升范圍為 703mm，鉸點(diǎn)距后橋中心 450mm；牽引掛鉤距地面 522.5mm，距后橋中心 975mm；動(dòng)力輸出軸距地面 732mm，距后橋中心 575mm。 7）覆蓋件：覆蓋件包括擋泥板、機(jī)罩、駕駛室。擋泥板與車(chē)輪之間的間隙為 120mm 的間隙，擋泥板固定在駕駛室上，機(jī)罩一端固定在機(jī)架上，另一端固定在駕 駛室上，駕駛室又安裝在操縱臺(tái)架的上平面上。 8）操縱臺(tái)架：是操縱系統(tǒng)和覆蓋件的安裝平臺(tái)。 9）輔助裝置：從整機(jī)后面看，柴油箱安裝在機(jī)架右側(cè)、操縱臺(tái)架下方；液壓 油箱安裝在機(jī)架左側(cè)、操縱臺(tái)架下方；電瓶裝在機(jī)架最前端；儲(chǔ)氣筒裝在機(jī)架的下 方、水箱后下方；加力泵安裝在機(jī)架上、提升器的左側(cè)；為了發(fā)揮前輪的驅(qū)動(dòng)作用， 在機(jī)架的前端加配重 480kg（每塊 48kg，共十塊） ，配重最大重量為 770kg；為了發(fā) 動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)散熱，在發(fā)動(dòng)機(jī)前方放置水箱（散熱面積為 35mm）和油散（散熱 面積 7mm） ，水箱安裝在機(jī)架上，油散安裝在水箱上；轉(zhuǎn)向油箱安裝在水箱上；其 它操縱、液壓等部件也都安裝在機(jī)架或操縱臺(tái)架上。 15 第三章 傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 3.1 變速箱部件設(shè)計(jì) 3.1.1 變速箱設(shè)計(jì)要求 1. 十個(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。 3.1.2 變速箱設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù) 1）變速箱輸出扭矩為 75740N mm；? 2） 檔次 抵擋 高檔 Ⅰ 1.37 6.32 Ⅱ 1.69 7.76 Ⅲ 2.15 9.90 Ⅳ 3.52 16.20 Ⅴ 4.82 22.30 理論行駛速度 （公里/小時(shí)） 倒Ⅰ 1.03 4.74 3）發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率：4.103 kw; 4)發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速：1500 r/min。 3.1.3 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； 16 （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。 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。 3.1.4 根據(jù)總體計(jì)算確定擋位數(shù)與各檔傳動(dòng)比 由變速箱設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)知擋位數(shù)為十個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒退檔；各檔傳動(dòng)比為： 檔 次 計(jì) 算 式 傳 動(dòng) 比 慢Ⅰ 296.89÷（53÷13×72÷14） 14.16 慢Ⅱ 241.29÷（53÷13×72÷14） 11.51 慢Ⅲ 189.96÷（53÷13×72÷14） 9.06 慢Ⅳ 115.54÷（53÷13×72÷14） 5.51 慢Ⅴ 84.41÷（53÷13×72÷14） 4.03 快Ⅰ 64.73÷（53÷13×72÷14） 3.09 快Ⅱ 52.31÷（53÷13×72÷14） 2.50 快Ⅲ 41.18÷（53÷13×72÷14） 1.96 快Ⅳ 25.05÷（53÷13×72÷14） 1.20 快Ⅴ 18.30÷（53÷13×72÷14） 0.87 倒Ⅰ 295.88÷（53÷13×72÷14） 14.12 倒Ⅱ 85.83÷（53÷13×72÷14） 4.09 17 3.1.5 根據(jù)總體布置要求確定變速箱外形尺寸允許范圍 中心距的確定 中心距是影響變速箱大小和重量的決定因素，應(yīng)盡量縮小，但受齒輪強(qiáng)度，軸 承壽命以及由軸的尺寸所確定的齒輪最小直徑的限制。通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選中心 距： Ａ＝ （mm) （3-1）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 K3j374.5 3.1.6 草擬變速箱的傳動(dòng)方案 根據(jù)檔數(shù)，速度變化范圍和各檔傳動(dòng)比及總體布置的要求，選擇合理的結(jié)構(gòu)方 案，繪制出傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖（3-1）所示。 （ 3-1） 18 3.1.7 變速箱主要參數(shù)的確定 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(mǎn)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。 2 齒輪壓力角的確定 我國(guó)和許多國(guó)家都把齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角規(guī)定為 ，因此變速箱普遍采用 壓?20?20 力角。取 = 。??0 3 齒寬的確定 齒寬 b= m。齒寬系數(shù) 一般取 4—6，平均可取 5。主要工作檔 取較大值。??? 變速箱內(nèi)各齒輪的齒寬為： 齒輪 計(jì)算式 齒寬（mm) 常吻主動(dòng)齒輪 b= m=8.6×5?43 常吻從動(dòng)齒輪 b=m=4.4×5 22 二速主動(dòng)齒輪 b= m=4.6×5?23 二速滑動(dòng)齒輪 b= m=4.4×5 22 四速滑動(dòng)齒輪 b= m=4.2×5?21 四速主動(dòng)齒輪 b=m=4.2×5 21 五速主動(dòng)齒輪 b= m=4.4×5?22 五速滑動(dòng)齒輪 b= m=4.2×5 21 19 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 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(mǎn)足速度變化比值的要求時(shí)，可增大 ,相應(yīng)縮小模數(shù)?Z 或適當(dāng)增大中心距。 =2 /m=2×147.5÷5=59?ZoA 3.1.8 選配齒輪 選配齒輪就是確定各檔齒輪的齒數(shù)。 （1）選定中心距。由之前的中心距計(jì)算知：Ａ=147.5mm. （2）確定常嚙合齒輪副與快Ⅰ檔換擋齒輪的傳動(dòng)比 ， ，取 =2.11，則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： 20 齒輪 常吻主動(dòng)齒 輪 常吻從動(dòng)齒 輪 二速主動(dòng)齒 輪 二速滑動(dòng)齒 輪 四速滑動(dòng)齒 輪 齒數(shù) 20 39 27 32 31 齒輪 四速主動(dòng)齒 輪 五速主動(dòng)齒 輪 五速滑動(dòng)齒 輪 三速滑動(dòng)齒 輪 三速主動(dòng)齒 輪 齒數(shù) 37 41 17 39 20 齒輪 一速主動(dòng)齒 輪 一速及倒速 滑動(dòng)齒輪 倒速主動(dòng)齒 輪 輸力傳動(dòng)中 間齒輪 倒速中間齒 輪 齒數(shù) 24 35 18 25 31 3.1.9 變速箱主要零件的計(jì)算 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)；? ——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 =KK??VA 21 ——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 ——主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速。n 假定離合器的效率為 =0.98，滾動(dòng)軸承效率為 =0.99，聯(lián)軸節(jié)的效率為1?2? =0.99.則傳遞到常吻主動(dòng)齒輪的效率為： = =0.943? 31??9.0.9803? =4.103×0.94=3.86kw??p1 =1500r/minn1TmN??24571086.35.9 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 則,2.1,.,.1,. ???KKVA 376???KV 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 而.90,8.,5.2??ZZEH 則有1243,10??umbddKTEH21)(??? MPa2691.04332576.9.085. ??? 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 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 則li?,150MPa?NZ,1?minHS,2. MPaP150.??? 22 HP?? 故兩齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)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)；F ——重合度系數(shù)；? ——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