車輛畢業(yè)設(shè)計-28馬力輪式拖拉機變速箱設(shè)計【含CAD圖紙】
車輛畢業(yè)設(shè)計-28馬力輪式拖拉機變速箱設(shè)計【含CAD圖紙】,含CAD圖紙,車輛,畢業(yè)設(shè)計,28,馬力,輪式拖拉機,變速箱,設(shè)計,cad,圖紙
FARM TRACTOR
The history of tractor development is to lang to relate here .Landmarks along the road include the fires use of an internall combustion engine in a tractor in the United States in 1890;the ‘Ivel’tractor of 1901; the American Ford of 1917 , and the International ‘Farmall’ of 1923 . During the 1930s , the use of low-pressure pneumatic tyres soon became popular , and the first Ferguson system tracrors incorporating three-point linkage with hydraulic draught control were introduced .
Classification of tractor types.Tractors as now manufactured can be classified as follows:
A. According to method of securing traction and self-propulsion:
1. Wheel tractors
a. Three tractors
b. Four wheels
2. Track-type tractors
B. According to utility :
1. General-purpose or utility
2. All-purpose or row-crop type
Wheel tractors. The wheel-type tractor is the predomingating type,particularly for agricultural purposes.Wheel tractors are made either with three wheels or with four wheels .The usual arrangement consists of two rear-drive wheels and one or two front steering members.
Track-type tractors. The traction mechanism in the track-type tractor consists essentially of two heavy,endless,metal-linked devices known as tracks themselves by reducing the movement of one track below the speed of the other.
General-purpose or utility tractor.A general-purpose tractor is one ofmore or less conventinal design such as an ordinary four-wheel machine or a track-type machine.This type is also referred to as autility troctor. It is made to perform only the usual tractor jops,including both field and belt work such as plowing ,harrowing,road grading ,combining,feed grinding,and the like.
All-purpose tractors.An all-purpose or row-crop type is a tractor designed to handle practically all the field and belt jops on the average farm,including the planting and intertillage of row crops.
The conventional tractor consists basically of two engine-driwen wheels,usually at the rear, and two support wheels st the front . The type of the engine used to power the heart of the tractor; it is here that the fuel,the chemical potential energy , is converted into the mechanical emergy which causes the wheels to turn.
The difference between n internal and external combustion engine is simply that in an internal combustion engine ,the conversion of potential energy into mechanical energy takes place wholly in the cylinder,whereas with external combustion the fuel is burnt outside the cylinder .A steam engine or a gas turbine is a good example of the latter.
How can liquid fuel be changed into rotational mechaanical energy? This is achieved by accurately mixing the fuel with air and then burning it in controlled condition.When this mixture burns ,it expands and pressure builds up ,forcing the piston to move down the cylinder in a straight line. It is said to rotary motion .This linear motion is converted into rotary motion by a connecting rod and crank arrangement joined to the piston.
To be able to use this energy effectively, the burning and combustion proce and the force of expansion have to be controlled. To do this , the enginemust have :
1. A tube or cylinder closed at one end ,in which the mixture of fuel and air can be compressed and burnt .
2. A piston , which slides freely and yet fits closely in the cylinder ,so that the expanding gas force it down the cylinder ,and do not escape past it .
3. Two passages or ports in the cylinder . One for the mixture of fuel and air to enter the cylinder , the inlet prot , and the other to allow the used gases to escape , the exhaust port.
4. Two valves , the inlet valve to control the the movement of the mixture to the cylinder , and the exhaust valve to control the escape of the used gases . By carefully timing the ignition of the mixture in relation of the opening and closing of the valves and the position of the piston , it is possible to make the piston move up and down the cylinder continuously .
The working of an internal combusition engine , once it is started , involves a sequence or cycle of operations in each cycle and the two-stroke cycle . In the four-stroke cycle , the crankshaft completes two revolutions and the piston four strokes , a stroke being the movement of the piston from one end of the cylinder to the other . In the two-stroke cycle , the crankshaft makes one revolution and the piston two strokes in each cycle .
Your tractor probably has a complete electric system which provides electicuty for the self-starter , for igniting the fuel , and for lights . Insome designs electricity is also used for certain other accessory circuits.
Such complete systems comprise several circuits : (1)generator circuit, (2) starting motor circuit , (3) lighing circuit , (4) ignition circuit . The storage battery may well be considered the basis of the complete system bacause it is connected to and works with all four of these principal circuits .
We must reduce the relatively fast speed of the engine and transmit its power to the driving menbers to obtain suitable speeds and pulling power for the different farm jops. You may want a fst forward speed for hauling form the field or on the highway but a much slower fortions.Aslo,you msut have some means of reversing the direction of rotation of the driving members.
Much of the necessry speed reduction is accomplished by the sliding(speed-changing)gears of the assembly which is ususlly called the “transmission.”Further reduction is secured at the differential and by the final drive pinions and bull gears(Fig.9).
Fig.9
You select the speed you want by shifting one of the sliding gears,which are splined to be transmission shaft.With the gear shift lever,you can move then forward or backward;you can mesh any certain sliding gear with it’s mating gear on the counter-shaft.
In the schematic diagram(Fig.9),gears C,E,G,ang K are sliding gears.Gear A ,at the end of the drive shaft,and gear B,on the ciuntershaft,are in constant mesh.Hence,the countershaft and all it’s rigidly connected gears are in motion whenever the drive shaft revolves.
When you disengage the clutch, all gears are at rest and no power is transmittedto the drive wheels. However, when you move one of the sliding gears, such as C,into mesh with D,then by engaging the clutch,you complete the connection bnetween the engine and the drive wheels.
Contact between gears C and D(as shown ) would give low,or first, speed; engaging gears E and F would give sceond speed; gear G and H would give third speed. When none of the sliding gers is in mesh with it’s countershaft gear, the gears are said to be in “neutral.”
Reverse speed is obtained by the use of a small/pinion R between the countershaft gear I and the sliding gear K ,which causes the transmission drive shaft ti be driven in the opposite direction.
In today’s tractors there are still more gear combingations giving more forward speeds; these are needed for the many operations now performed with farm tractors.
In some tractor models,an additional speed-reducing and toedue-increasing unit is installed between the engine cluth and the transmision driving gear.This unit is controlled with a separate lever near the tractor seat. When the unit incereases the “torque” or pulling force obtained from that speed.
When you use this unit,you get a ratio of about three to two between the engine crankshaft and the transmission drive gear (when you are not using it you have the usual direct ratio between these two parts).
Because this “torque amplifier”is ahead of the regular speed-changing gears, it reduces each speed you obtain from the various gear combinations. So it doubles the number of available speeds,Each speed is reduced about one-third and the torque, or pulling force, from such slower speed is increased by 45 per cent . This is very helpful when plowing through tough spots or diskding through wet spots . You can engage the torque amplifier-reduce speed and increase pull-without stopping.And, when through the heavy pull,you can disengage it and return to normal speed without stopping.
農(nóng)用拖拉機
拖拉機的發(fā)展歷史很長，在這里不再贅述。拖拉機發(fā)展史上的幾個里程碑是：1890年內(nèi)燃機在美國拖拉機上的首次使用；1901年Ivel拖拉機的問世；1917年美國福特拖拉機以及1923年萬國公司Farmall拖拉機的相距出現(xiàn)。30年代，低壓充氣輪胎的應(yīng)用迅速普及，并且推廣了第一批Forguson系統(tǒng)的拖拉機，這種拖拉機配有力調(diào)節(jié)的三點液壓懸掛裝置。
拖拉機的分類。目前制造的拖拉機可分類如下：
A. 按照獲得牽引力及自身推進(jìn)的方法分：
1.輪式拖拉機
1） 三輪拖拉機。
2） 四輪拖拉機。
2．履帶式拖拉機
B. 按照用途分：
1．通用型，即多用型拖拉機。
2．萬能型，即中耕型拖拉機。
輪式拖拉機：輪式拖拉機是主要的拖拉機類型，特別是在農(nóng)用方面。現(xiàn)在制造的輪式拖拉機有三輪的或四輪的。通常的配置是在兩個后驅(qū)動輪及一個或兩個前導(dǎo)向輪。
履帶式拖拉機：履帶式拖拉機的牽引機構(gòu)實質(zhì)上由兩條成為履帶的重型封閉金屬鏈條裝置構(gòu)成。每以條履帶在兩個鐵輪上運轉(zhuǎn)，其中一個鐵輪具有鏈齒，用作驅(qū)動輪，另一個用作惰輪。轉(zhuǎn)向是通過履帶本身來完成的，即通過減慢其中一條履帶的運動速度使之低于另一條的速度的辦法來完成的。
通用型即多用型拖拉機：通用型拖拉機基本上是一種傳統(tǒng)設(shè)計的拖拉機，例如普通的四輪拖拉機或履帶式拖拉機。這種類型也被成為多用型拖拉機，它僅用來完成一般的拖拉機作業(yè)，包括田間作業(yè)和皮帶作業(yè)，例如耕地、耙地、平路、聯(lián)合收獲、飼料粉碎等等。
萬能型拖拉機：萬能型拖拉機即中耕型拖拉機，用來完成一般的農(nóng)場的幾乎所有的田間作業(yè)和皮帶作業(yè)，包括中耕作物的播種和中耕在內(nèi)。
傳統(tǒng)的拖拉機通常有兩個用發(fā)動機驅(qū)動的后輪和兩個支重的前輪。用來為拖拉機提供動力的發(fā)動機類型是內(nèi)燃機。發(fā)動機是拖拉機的心臟。正是在這里燃料的化學(xué)年能被轉(zhuǎn)化為使輪子轉(zhuǎn)動的機械能。
內(nèi)燃機和外燃機的區(qū)別僅僅是在：在內(nèi)燃機力，勢能轉(zhuǎn)化為機械能完全與空氣精確的混合，然后在控制的條件下燃燒。這種混合燃燒時就會膨脹，壓力增大，推動活塞沿著氣缸直線地向下運動。我們就說活塞作直線運動。該直線運動通過與活塞連接的連桿和曲柄機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。
為了能有效地利用這種能量，對燃燒過程和膨脹壓力必須加以控制。為此發(fā)動機必須具有：
1.一端密閉的管子即氣缸，在這里燃油和空氣的混合氣被壓縮和燃燒
2.活塞，它可以在氣缸里只有滑動，但又與氣缸配合嚴(yán)密，這樣，膨脹的氣體就能推動活塞沿著氣缸向下運動而不從周圍漏掉。
3.氣缸的兩個同期道：一個是燃料和空氣的混合氣進(jìn)入氣缸的進(jìn)氣口，另一個是排泄廢氣的排氣口。
4.兩個閥門：控制混合氣進(jìn)入氣缸的進(jìn)氣門和控制廢氣排放的排氣門。根據(jù)閥門的開筆和活塞的位置，使混合氣正時點火，就可以使活塞連續(xù)地在氣缸里上下運動。
內(nèi)燃機一旦運動，其工作過程就是指每個氣缸里所發(fā)生的一系列的動作。一般有兩種不同的循環(huán)：四行程循環(huán)和二行程循環(huán)。在四沖程循環(huán)中，曲柄轉(zhuǎn)兩圈，活塞完成四個行程，一個行程就是指活塞自氣缸的一端運動到另一端。在二行程循環(huán)中，每一個循環(huán)曲柄轉(zhuǎn)一圈，活塞完成兩個行程。
拖拉機大概都有一套完整的電系來為電動機、燃料點火和照明設(shè)備供電。在有些拖拉機的設(shè)計上還要為其它一些輔助線路供電。
一套完整的電系包括下面幾條線路：（1）發(fā)電線路；（2）電起動機線路；（3）照明線路；（4）點火線路。因為蓄電池與所有這四條主要線路連接并為其供電，所以完全可以把它看作是整個電系的基礎(chǔ)。
為了獲得適合各種農(nóng)業(yè)工作的速度和牽引力，我們就必須降低發(fā)動機較快的轉(zhuǎn)速并將其動力傳遞給驅(qū)動裝置。在田間或公路運輸時需要較快的前進(jìn)速度，但在重負(fù)荷田間作業(yè)時需要較慢的前進(jìn)速度和較大的牽引力，此外，還必須有使驅(qū)動裝置反轉(zhuǎn)的某些裝置。
大部分必要的減速通常是通過“傳動箱”總成中的滑動齒輪來完成的。進(jìn)一步的減速則是通過差速器和最終傳動的大、小齒輪來完成的（圖9）。
移動用花鍵連接在傳動軸上的一個滑動齒輪，就可以選擇所需要的某個速度。用變速桿可使各滑動齒輪前后移動，因而能使任何一個化齒輪與中間軸上的和其配對的齒輪嚙合。
在示意圖9中，齒輪C、E、G及K為滑動齒輪。驅(qū)動軸末端的齒輪A與中煎軸上的齒輪B常嚙合。因此每當(dāng)驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，中間軸及固定在該軸上的所有齒輪都將轉(zhuǎn)動。
若將離合器分離時，則將所有齒輪都不動，因而也即沒有動力傳到驅(qū)動輪上去。但是如果移動一個滑移齒輪。例如C,與齒輪D嚙合，那么結(jié)合離合器，就可以把發(fā)動機和驅(qū)動輪連接起來。
齒輪C與D嚙合得低擋，即I速，齒輪E與F嚙合得Ⅱ速，齒輪G與H嚙合得Ⅲ速。當(dāng)所有的滑動齒輪都不與中間軸上的齒輪嚙合時，我們就說這些齒輪處于“空擋”位置。
在中間軸齒輪I和K之間使用了一個小齒輪R，使傳動軸被帶著反轉(zhuǎn)，就獲得倒擋。
在現(xiàn)代的拖拉機中，還有更多的齒輪組合可以提供更多的前進(jìn)速度；這些速度是現(xiàn)在農(nóng)用拖拉機完成許多作業(yè)時所需要的。
在有些型號的拖拉機上，在發(fā)動機離合器和變速箱驅(qū)動齒輪之間增裝了一個減速增扭裝置，它由駕駛座旁邊的一個單獨手柄控制；該裝置工作時，能使任一速擋減速，從而增大該速擋所產(chǎn)生的“扭矩”，或者說牽引力。
當(dāng)使用該裝置時，發(fā)動機曲軸和變速箱驅(qū)動齒輪之間約為3：2（不使用該裝置時，兩部件之間為直接傳動，傳動比不見）。
因為“增扭器”一般裝在變速裝置之前，所以它能減低從不同的齒輪組合所獲得的每一種速度，這樣它就把所能得到的速度增加了一倍。每一個速度均減低約1/3，從而這種減慢了的速度所獲得的扭矩，或者說牽引力，則增大了45％。這在犁地通過堅硬地段或用圓盤耙耙地通過潮濕地段時是很有作用的。不必停車，便可結(jié)合增扭器，減低速度，增大牽引力。當(dāng)通過了這個使用大牽引力的地段以后，不必停車，就可以分離增扭器，恢復(fù)常速。
11
外文譯文
農(nóng)用拖拉機
拖拉機的發(fā)展歷史很長，在這里不再贅述。拖拉機發(fā)展史上的幾個里程碑是：1890年內(nèi)燃機在美國拖拉機上的首次使用；1901年Ivel拖拉機的問世；1917年美國福特拖拉機以及1923年萬國公司Farmall拖拉機的相距出現(xiàn)。30年代，低壓充氣輪胎的應(yīng)用迅速普及，并且推廣了第一批Forguson系統(tǒng)的拖拉機，這種拖拉機配有力調(diào)節(jié)的三點液壓懸掛裝置。
拖拉機的分類。目前制造的拖拉機可分類如下：
A. 按照獲得牽引力及自身推進(jìn)的方法分：
1.輪式拖拉機
1） 三輪拖拉機。
2） 四輪拖拉機。
2．履帶式拖拉機
B. 按照用途分：
1．通用型，即多用型拖拉機。
2．萬能型，即中耕型拖拉機。
輪式拖拉機：輪式拖拉機是主要的拖拉機類型，特別是在農(nóng)用方面?，F(xiàn)在制造的輪式拖拉機有三輪的或四輪的。通常的配置是在兩個后驅(qū)動輪及一個或兩個前導(dǎo)向輪。
履帶式拖拉機：履帶式拖拉機的牽引機構(gòu)實質(zhì)上由兩條成為履帶的重型封閉金屬鏈條裝置構(gòu)成。每以條履帶在兩個鐵輪上運轉(zhuǎn)，其中一個鐵輪具有鏈齒，用作驅(qū)動輪，另一個用作惰輪。轉(zhuǎn)向是通過履帶本身來完成的，即通過減慢其中一條履帶的運動速度使之低于另一條的速度的辦法來完成的。
通用型即多用型拖拉機：通用型拖拉機基本上是一種傳統(tǒng)設(shè)計的拖拉機，例如普通的四輪拖拉機或履帶式拖拉機。這種類型也被成為多用型拖拉機，它僅用來完成一般的拖拉機作業(yè)，包括田間作業(yè)和皮帶作業(yè)，例如耕地、耙地、平路、聯(lián)合收獲、飼料粉碎等等。
萬能型拖拉機：萬能型拖拉機即中耕型拖拉機，用來完成一般的農(nóng)場的幾乎所有的田間作業(yè)和皮帶作業(yè)，包括中耕作物的播種和中耕在內(nèi)。
傳統(tǒng)的拖拉機通常有兩個用發(fā)動機驅(qū)動的后輪和兩個支重的前輪。用來為拖拉機提供動力的發(fā)動機類型是內(nèi)燃機。發(fā)動機是拖拉機的心臟。正是在這里燃料的化學(xué)年能被轉(zhuǎn)化為使輪子轉(zhuǎn)動的機械能。
內(nèi)燃機和外燃機的區(qū)別僅僅是在：在內(nèi)燃機力，勢能轉(zhuǎn)化為機械能完全與空氣精確的混合，然后在控制的條件下燃燒。這種混合燃燒時就會膨脹，壓力增大，推動活塞沿著氣缸直線地向下運動。我們就說活塞作直線運動。該直線運動通過與活塞連接的連桿和曲柄機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。
為了能有效地利用這種能量，對燃燒過程和膨脹壓力必須加以控制。為此發(fā)動機必須具有：
1.一端密閉的管子即氣缸，在這里燃油和空氣的混合氣被壓縮和燃燒
2.活塞，它可以在氣缸里只有滑動，但又與氣缸配合嚴(yán)密，這樣，膨脹的氣體就能推動活塞沿著氣缸向下運動而不從周圍漏掉。
3.氣缸的兩個同期道：一個是燃料和空氣的混合氣進(jìn)入氣缸的進(jìn)氣口，另一個是排泄廢氣的排氣口。
4.兩個閥門：控制混合氣進(jìn)入氣缸的進(jìn)氣門和控制廢氣排放的排氣門。根據(jù)閥門的開筆和活塞的位置，使混合氣正時點火，就可以使活塞連續(xù)地在氣缸里上下運動。
內(nèi)燃機一旦運動，其工作過程就是指每個氣缸里所發(fā)生的一系列的動作。一般有兩種不同的循環(huán)：四行程循環(huán)和二行程循環(huán)。在四沖程循環(huán)中，曲柄轉(zhuǎn)兩圈，活塞完成四個行程，一個行程就是指活塞自氣缸的一端運動到另一端。在二行程循環(huán)中，每一個循環(huán)曲柄轉(zhuǎn)一圈，活塞完成兩個行程。
拖拉機大概都有一套完整的電系來為電動機、燃料點火和照明設(shè)備供電。在有些拖拉機的設(shè)計上還要為其它一些輔助線路供電。
一套完整的電系包括下面幾條線路：（1）發(fā)電線路；（2）電起動機線路；（3）照明線路；（4）點火線路。因為蓄電池與所有這四條主要線路連接并為其供電，所以完全可以把它看作是整個電系的基礎(chǔ)。
為了獲得適合各種農(nóng)業(yè)工作的速度和牽引力，我們就必須降低發(fā)動機較快的轉(zhuǎn)速并將其動力傳遞給驅(qū)動裝置。在田間或公路運輸時需要較快的前進(jìn)速度，但在重負(fù)荷田間作業(yè)時需要較慢的前進(jìn)速度和較大的牽引力，此外，還必須有使驅(qū)動裝置反轉(zhuǎn)的某些裝置。
大部分必要的減速通常是通過“傳動箱”總成中的滑動齒輪來完成的。進(jìn)一步的減速則是通過差速器和最終傳動的大、小齒輪來完成的（圖9）。
移動用花鍵連接在傳動軸上的一個滑動齒輪，就可以選擇所需要的某個速度。用變速桿可使各滑動齒輪前后移動，因而能使任何一個化齒輪與中間軸上的和其配對的齒輪嚙合。
在示意圖9中，齒輪C、E、G及K為滑動齒輪。驅(qū)動軸末端的齒輪A與中煎軸上的齒輪B常嚙合。因此每當(dāng)驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，中間軸及固定在該軸上的所有齒輪都將轉(zhuǎn)動。
若將離合器分離時，則將所有齒輪都不動，因而也即沒有動力傳到驅(qū)動輪上去。但是如果移動一個滑移齒輪。例如C,與齒輪D嚙合，那么結(jié)合離合器，就可以把發(fā)動機和驅(qū)動輪連接起來。
齒輪C與D嚙合得低擋，即I速，齒輪E與F嚙合得Ⅱ速，齒輪G與H嚙合得Ⅲ速。當(dāng)所有的滑動齒輪都不與中間軸上的齒輪嚙合時，我們就說這些齒輪處于“空擋”位置。
在中間軸齒輪I和K之間使用了一個小齒輪R，使傳動軸被帶著反轉(zhuǎn)，就獲得倒擋。
在現(xiàn)代的拖拉機中，還有更多的齒輪組合可以提供更多的前進(jìn)速度；這些速度是現(xiàn)在農(nóng)用拖拉機完成許多作業(yè)時所需要的。
在有些型號的拖拉機上，在發(fā)動機離合器和變速箱驅(qū)動齒輪之間增裝了一個減速增扭裝置，它由駕駛座旁邊的一個單獨手柄控制；該裝置工作時，能使任一速擋減速，從而增大該速擋所產(chǎn)生的“扭矩”，或者說牽引力。
當(dāng)使用該裝置時，發(fā)動機曲軸和變速箱驅(qū)動齒輪之間約為3：2（不使用該裝置時，兩部件之間為直接傳動，傳動比不見）。
因為“增扭器”一般裝在變速裝置之前，所以它能減低從不同的齒輪組合所獲得的每一種速度，這樣它就把所能得到的速度增加了一倍。每一個速度均減低約1/3，從而這種減慢了的速度所獲得的扭矩，或者說牽引力，則增大了45％。這在犁地通過堅硬地段或用圓盤耙耙地通過潮濕地段時是很有作用的。不必停車，便可結(jié)合增扭器，減低速度，增大牽引力。當(dāng)通過了這個使用大牽引力的地段以后，不必停車，就可以分離增扭器，恢復(fù)常速。
4
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
（學(xué)生填表）
院系： 車輛與動力工程學(xué)院 年 4 月 10日
課題名稱
28馬力輪式拖拉機變速箱設(shè)計
學(xué)生姓名
專業(yè)班級
課題類型
工程設(shè)計
指導(dǎo)教師
職稱
課題來源
1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，尤其是卡車工業(yè)的發(fā)展，使得單一功能的拖拉機已不再適應(yīng)社會的需要，但是拖拉機的耕作功能又是卡車不能代替的，為了提高拖拉機的利用率?，F(xiàn)在拖拉機變速箱設(shè)計時更多傾向于高速，使拖拉機同時具備耕作和運輸功能，為了提高經(jīng)濟性，變速箱擋位也越來越多。
變速箱用來改變發(fā)動機傳動驅(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，使拖拉機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內(nèi)工作，變速器設(shè)有空擋和倒擋，還有動力輸出軸。
2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述
進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，機械制造工藝的進(jìn)步，以及社會的需求現(xiàn)狀，目前，在28馬力輪式拖拉機變速箱設(shè)計中，國外已普遍采用多擋位，大功率，機械式自動裝置，如AMT。機械式變速器由于其效率高，成本低，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，獲得廣泛應(yīng)用，對傳統(tǒng)的手動變速器進(jìn)行自動化改造，保留絕大部分總成部件，只將其手動操作機構(gòu)改為自動控制系統(tǒng)，不僅具有原齒輪變速器變速效率高，成本低的優(yōu)點，且結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)繼承性好，改造的投資費用少，而且可以提高機械時傳動車輛的技術(shù)含量，改善其使用性能，因而也成為我國的研究的熱點。
目前，國外先進(jìn)的大功率拖拉機上都普遍采用了電子自動換擋技術(shù)（AMT）。如卡特貝勒公司的Challenger E系列、迪爾公司的8000系列，凱斯公司的Quadtrac等。
3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容
設(shè)計一臺具有6～8個前進(jìn)擋，時速1.5～30km/h的手動機械式變速箱，采用橫置集成式變速箱設(shè)計方案。且裝有動力輸出軸，使拖拉機同時具備耕作和運輸功能。
4. 設(shè)計（或研究）方法
根據(jù)發(fā)動機功率、行駛速度和擋位要求，以及拖拉機總體設(shè)計對變速箱結(jié)構(gòu)的約束條件，確定傳動方案。確定各擋傳動比，然后根據(jù)承載能力確定齒輪副的中心距以及齒輪幾何參數(shù)，最后根據(jù)裝配、制造、使用要求，確定結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
5. 實施計劃
5周：調(diào)研、搜集、分析材料；
6周：全組討論。制定、確定總體方案；
7~10周：完成主要總圖設(shè)計；
11～14周：完成零、部件圖設(shè)計、說明書等；
15周：整理圖紙以及全部設(shè)計文件，最后交卷。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
研究所（教研室）意見
研究所所長（教研室主任）簽字： 年 月 日
28馬力輪式拖拉機變速箱設(shè)計
摘 要
為了獲得適合各種農(nóng)業(yè)工作的不同速度和牽引力，我們就必須通過變速箱來降低從發(fā)動機傳出的較快的轉(zhuǎn)速并將動力傳遞給驅(qū)動裝置來行走或作業(yè)。在田間或公路運輸時要求有較快的行駛速度，但是在田間作業(yè)和工程施工時則需要較慢的速度和較大的牽引力。
為了實現(xiàn)這種目的，大部分必要的減速通常通過變速箱總成中的滑移齒輪來實現(xiàn)，進(jìn)一步的減速則是通過中央傳動和最終傳動的大、小齒輪的嚙合來實現(xiàn)的。在現(xiàn)代的拖拉機中，拖拉機不僅被用來田間作業(yè)，還用來搞運輸、粉碎飼料等。為了滿足不同工況的需要和提高經(jīng)濟性，一般都是多擋位的，本設(shè)計采用8個前進(jìn)擋的設(shè)計方案。
對于拖拉機來說，一般變速箱總成都采用直齒圓柱齒輪以降低成本，則用滑移齒輪前后移動與中間軸上齒輪嚙合以獲得需要的速度。為了滿足拖拉機的中耕和其它作業(yè)需要，例如耕地、耙地、工程施工等。都需要在設(shè)計中設(shè)計動力輸出裝置，通過動力輸出軸將從發(fā)動機傳來的扭矩傳到拖拉機后部，以帶動各種機具工作。
關(guān)鍵詞： 拖拉機， 變速箱， 滑移齒輪， 動力輸出軸
TRANSMISSION DESIGN OF 28 HP TRACTOR
ABSTRACT
We must reduce the relatively fast speed of the engine and transmit its power to the driving menbers to obtain suitable speeds and pulling power for the different farm jops. You may want a fst forward speed for hauling form the field or on the highway but a much slower fortions.Aslo,you msut have some means of reversing the direction of rotation of the driving members.
Much of the necessry speed reduction is accomplished by the sliding(speed-changing)gears of the assembly which is ususlly called the “transmission.”Further reduction is secured at the differential and by the final drive pinions and bull gears.In today’s tractors there are still more gear combingations giving more forward speeds; these are needed for the many operations now performed with farm tractors.
You select the speed you want by shifting one of the sliding gears,which are splined to be transmission shaft.With the gear shift lever,you can move then forward or backward;you can mesh any certain sliding gear with it’s mating gear on the counter-shaft.Live power take-off is an asset with many p.t.o.driven machine .
KEY WORDS： tractor, transmission，sliding gears，power take-off
目 錄
第一章 前 言 1
第二章 結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 2
§2.1 概述 2
§2.1.1變速箱的功用、要求 2
§2.2 布置方案的分析與確定 2
§2.2.1傳動機構(gòu)的方案分析與確定 2
§2.2.2 變速箱零、部件結(jié)構(gòu)分析與確定 3
§2.2.3 發(fā)動機和輪胎選擇 6
第三章 變速器主要參數(shù)的確定 7
§3.1 概述 7
§3.2 變速器主要參數(shù)的確定 7
§3.3 常嚙合齒輪參數(shù)的確定 10
第四章 變速器圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)和設(shè)計 12
§4.1 齒輪的變位 12
§4.2 齒輪的強度計算 13
第五章 中央傳動主要參數(shù)的確定 16
§5.1 概述 16
§5.2 中央傳動主要參數(shù)的確定 16
§5.3 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)與計算 17
§5.4 齒輪強度計算 18
第六章 最終傳動參數(shù)的確定 20
§6.1 概述 20
§6.2 最終傳動主要參數(shù)的確定 20
§6.3 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)與計算 21
§6.4 齒輪強度計算 22
第七章 軸的校核 24
§7.1 概述 24
§7.2 軸的強度計算 24
§7.3 軸的剛度計算 25
第八章 軸承的校核 28
§8.1 概述 28
§8.2 軸承的校核 28
結(jié)論 30
參考文獻(xiàn) 31
致謝 32
第一章 前 言
小四輪拖拉機自80年代初生產(chǎn)至今，全國有近百家生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力達(dá)100多萬臺，不論從產(chǎn)品設(shè)計到制造生產(chǎn)，都有比較成熟的經(jīng)驗。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐的加快，相關(guān)行業(yè)的發(fā)展以及農(nóng)民生活水平的穩(wěn)步提高，帶動了農(nóng)機市場銷售。而農(nóng)民購買拖拉機后，同樣不單單是耕地、種田，還要搞副業(yè)、跑運輸。隨著國內(nèi)加工工藝的進(jìn)步，農(nóng)機走出國門也是市場的需要。
在田間作業(yè)中，隨著拖拉機功率的提高，農(nóng)機具工作幅寬的機組的田間作業(yè)速度都有大幅度的提高，加上聯(lián)合作業(yè)農(nóng)機具的大量采用都對拖拉機的操縱提出了更高的要求。為了獲得拖拉機作業(yè)動力經(jīng)濟性的最佳匹配，要求拖拉機能夠根據(jù)發(fā)動機工況和負(fù)載的變化自動選擇擋位。因此目前在國外先進(jìn)的大功率拖拉機上都普遍采用電子自動換擋技術(shù)，即采用電控機械式變速箱（AMT）。如卡特彼勒公司的Challenger E系列、迪爾公司的8000系列、凱斯公司的Quadtrac\芬特公司的900系列。國內(nèi)的研究也主要集中在汽車上。吉林工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、重慶醫(yī)療機械工業(yè)公司等多家單位均在此方面取得了積極成果。
我的設(shè)計題目是28馬力輪式拖拉機的變速箱設(shè)計，根據(jù)目前國內(nèi)生產(chǎn)水平和市場需要，以及指導(dǎo)老師的建議，本次采用傳統(tǒng)的機械式換擋方式。參考泰山28和東方紅28的變速箱設(shè)計，經(jīng)過分析、討論，經(jīng)過比較，最終確定采用8＋1擋橫置方案。設(shè)計內(nèi)容包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳動比確定、各主要參數(shù)計算、齒輪選擇及校核、軸的設(shè)計與校核、軸承的選擇與計算、換擋及操縱機構(gòu)。
由于準(zhǔn)備時間倉促，水平有限，經(jīng)驗尚淺，又是初次使用CAD畫圖，設(shè)計中難免有些錯漏之處，望各位老師多多指正。
第二章 結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計
§2.1 概述
§2.1.1 變速箱的功用、要求
（1）、變速箱的功用是：
a)變扭變速，以改變傳動系的傳動比，使拖拉機能夠獲得所需的各種行駛速度和牽引力；
b)實現(xiàn)倒擋，使拖拉機能實現(xiàn)倒退行駛；
c)實現(xiàn)空擋，使拖拉機能在發(fā)動機不熄火的情況下長時間停車，同時也便于發(fā)動機的啟動。
此外，還往往通過變速箱引出動力輸出軸，還可以帶動某些農(nóng)機具工作。
(2)、對變速箱的要求是：
a)有一定的排擋數(shù)，以盡量滿足拖拉機的使用要求；
b)各傳動件應(yīng)有足夠的強度、剛度和耐磨性，個相對運動表面應(yīng)保持良好的潤滑，以保證工作可靠和一定的使用壽命；
c)換擋方便；
d）結(jié)構(gòu)簡單，維修方便；
e)工作可靠，拖拉機在行駛過程中，變速器不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生；
f)應(yīng)設(shè)置動力輸出軸，以便必要時進(jìn)行功率輸出。
此外，變速箱還應(yīng)該滿足效率高、噪聲低、體積小、質(zhì)量輕。制造容易、成本低等特點。
§2.2 布置方案的分析與確定
§2.2.1 傳動機構(gòu)的方案分析與確定
目前使用的變速箱中按傳動形式分為簡單式變速箱和組成式變速箱。組成式變速箱通常有兩個簡單式的變速箱組合而成，其中擋數(shù)較多的簡單式變速箱稱為主變速箱，擋數(shù)較少的稱為副變速箱，一般具有6個以上的擋位。采用組合式可使結(jié)構(gòu)非常緊湊，目前我國大部分均采用組成式變速箱。
按軸向車身的相對位置的布置方式不同分為橫置式變速箱和縱置式變速箱?？v置式變速箱既是有兩個簡單式變速箱組成的組成式變速箱，所參照的東方紅20的變速箱布置方式就是這樣布置的，如圖2－a所示，這樣的布置方式結(jié)構(gòu)體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，但是工藝要求高，箱體加工復(fù)雜，且主、副變速箱結(jié)合部受力集中，使用壽命短。另一種方式是橫置式布置方式，如圖2－b、2－c所示，這種布置方式使得變速箱體積較大，成本增加，但是集成程度高，加工工藝簡單，箱體制造方便，拆卸維修方便，將中央傳動和最終傳動集成到變速箱體內(nèi)，使拖拉機整體尺寸降低，整體成本下降，因此是目前大部分生產(chǎn)企業(yè)的所采用的方式。如東方紅系列。
圖b與圖c相比，因為是采用的6+1式的，結(jié)構(gòu)簡單，但是擋位少，根據(jù)經(jīng)驗會產(chǎn)生插花換擋現(xiàn)象，用戶操作起來非常麻煩，效率利用率低。對于圖3，由于采用8＋1擋布置，在Ⅲ軸增加一固定齒輪，在Ⅳ軸上增加以滑移齒輪，導(dǎo)致Ⅲ軸受力增加，但是能夠提高效率利用率，也更能滿足實際需要。
綜上所述，采用橫置式8＋1擋方案較好，較方案1集成程度高，設(shè)計簡單，加工方便，還可以降低整車尺寸和成本，生產(chǎn)后續(xù)性好，另外各中心距可以一樣，通用性好，普遍采用深溝球軸承和直齒輪，成本較低；經(jīng)校核Ⅲ軸雖然比b方案多了一個齒輪，即增加了Ⅴ、Ⅷ擋，但是通過增加軸徑可以達(dá)到設(shè)計要求。同時也解決了插花換擋的問題。這樣就可以耕作時采用低Ⅰ擋起步，運輸時用高Ⅰ擋起步，提高了效率利用率。
§2.2.2 變速箱零、部件結(jié)構(gòu)分析與確定
（1）、齒輪型式
變速器常用斜齒和直齒圓柱齒輪。斜齒圓柱齒輪傳動平穩(wěn)，承載能力高于直齒，常用在轉(zhuǎn)矩大或者線速度高的場合。它需要嚙合套或同步器換擋，當(dāng)軸向力大時常用圓錐滾子軸承支撐，軸承的調(diào)整也較麻煩。對于平穩(wěn)性和舒適性要求不高拖拉機來說，變速箱多采用直齒圓柱齒輪，這種齒輪沒有軸向力，并可以采用滑動齒輪換擋，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
圖2－a 東方紅25馬力8擋型傳動方案
（2）、換擋機構(gòu)型式
換擋機構(gòu)的功用是波動滑動齒輪以進(jìn)行換擋。國產(chǎn)變速箱的換擋機構(gòu)大部分都采用球支座式。它由主、副變速桿、撥叉軸、撥叉等組成。
用主副變速桿來分別操縱主副變速箱。它的優(yōu)點是操縱方便。由于拖拉機對噪聲和穩(wěn)定性要求不高，采用滑動齒輪換擋。
（3）、鎖定機構(gòu)型式
鎖定機構(gòu)的功用是將撥叉軸定位，從而保證工作的齒輪副全齒寬嚙合；不工作的齒寬處于完全脫離嚙合位置；并使拖拉機在工作中不發(fā)生自動脫擋現(xiàn)象。
拖拉機上一般采用鎖球式或鎖銷式兩種鎖定機構(gòu)，本設(shè)計采用鎖球式。它在撥叉軸上沿軸開有3個半球形槽，中間對應(yīng)空擋，前后個對應(yīng)以個擋位；如圖1－d所示，把撥叉軸的軸向位置鎖定，從而起定位作用。換擋時，變速桿上必須施加一定的作用力，首先克服鎖定彈簧的壓力，將鎖球頂起，然后才能使撥叉軸移動。這樣既保證了工作齒輪副恰好完全嚙合，又防止了撥叉軸因震動等原因移動而發(fā)生自動脫擋的現(xiàn)象。
（4）、互鎖機構(gòu)型式
互鎖機構(gòu)的功用是防止變速箱同時掛上兩個擋。目前常用的有框板式和互鎖銷式兩種互鎖機構(gòu)。
本次設(shè)計采用互鎖銷式互鎖機構(gòu)，它限制兩根撥叉軸之間德安運動?；ユi銷裝在凹槽的兩根撥叉軸之間。
（5）、其它注意問題
由于考慮到變速器在低擋工作時Ⅲ軸受作用力大，所以低擋齒輪布置在靠近軸的支撐處，然后大致按從低到高的順序布置各擋齒輪。這樣，保證軸有足夠的剛性，有方便安裝。第一軸上的齒輪齒頂圓直徑比殼體前壁軸承空的直徑尺寸小，以便于經(jīng)過該孔拆裝。
§2.2.3 發(fā)動機和輪胎選擇
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求及變速箱布置方式，選擇發(fā)動機型號為2102，其主要參數(shù)入表2－1所示：
由文獻(xiàn)〔2〕表13－33拖拉機、聯(lián)合收割機驅(qū)動輪輪胎數(shù)據(jù)表，取驅(qū)動輪胎型號為11.2－24，輪胎外徑D=1220mm.
表2－1 發(fā)動機主要參數(shù)
型號
2102
額定功率/KW
20.28
額定轉(zhuǎn)速/r/min
2200
最大扭矩/Nm/r/min
102.8/2000
第三章 變速器主要參數(shù)的確定
§3.1 概述
由文獻(xiàn)〔1〕知：對于拖拉機，根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗，應(yīng)將擋次密集在5～11Km/h的速度區(qū)段內(nèi)，并盡量避免在6～9Km/h速度范圍內(nèi)換擋，避免主變速桿與副變速桿同時操作，即插花換擋。
拖拉機在重載區(qū)（5～11Km/h），級比q可略大于發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，一般發(fā)動機的適應(yīng)系數(shù)為1.15。
定軸傳動變速箱的主要參數(shù)包括中心距、齒數(shù)模數(shù)和齒數(shù)等。
§3.2 變速器主要參數(shù)的確定
減小中心距可減輕變速箱的重量并縮小尺寸，但是受到傳動零件的強度和壽命的限制。由文獻(xiàn)〔3〕，實際中心距（單位為mm）可按下式初選
（1－1）
式中 T——變速箱輸出軸的計算轉(zhuǎn)矩，單位為Nm；
K——系數(shù)，一般 K＝14～17，國產(chǎn)發(fā)動機多為15～16。
本次設(shè)計選K＝16。
中心距選定后，齒輪的彎曲強度隨模數(shù)的減小而降低，但是接觸強度并不降低，反而會有所改善。因為 減小模數(shù)將增加齒數(shù)和，提高相嚙合齒輪的重合度，所以在滿足彎曲強度的前提下應(yīng)選取較小的模數(shù)。直齒圓柱齒輪的模數(shù)m(單位為mm)可按下式選取
（1－2）
式中 K——系數(shù)，K＝0.4～0.6，國產(chǎn)拖拉機多為0.45～0.55。選K＝0.45。
由文獻(xiàn)〔3〕式2－46求得相嚙合齒輪的齒輪數(shù)
Z= （1－3）
對于主副變速都是一對齒輪傳動的結(jié)構(gòu)，由文獻(xiàn)〔3〕式2－48有
＝ （1－4）
式中 ——第i擋時在發(fā)動機標(biāo)定轉(zhuǎn)速下拖拉機的理論速度，單位為km/h；
C——常數(shù)，
——第i擋時變速箱的傳動比；
、——中央傳動和最終傳動的傳動比；
z、——第i擋時主變速主動齒輪和從動齒輪的齒數(shù)；
z、——第i擋時副變速主動齒輪和從動齒輪的齒數(shù)。
由文獻(xiàn)〔3〕式2－7知：
＝ （1－5）
＝212.76Nm
式中 ——中央傳動與最終傳動傳動比之積。
所以
＝95.52mm；
取
＝0.45
＝2.68mm；
圓整后取m=3mm。
則齒數(shù)和 ＝＝66.7；
所以?。?7。
設(shè)計拖拉機＝2200r/min,=0.610.935=0.57m,取，，根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－47
=0.377 （1－6）
=22.997
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，設(shè)計拖拉機的8個前進(jìn)擋的速度范圍如下，單位為km/h:
低擋：3～3.5； 5～5.5； 7～7.5； 8.5～9；
高擋：10～10.5； 15.5～16； 20～20.5； 29～29.5。
根據(jù)條件，制表如下:
表3－1確定組成式變速箱傳動比和齒數(shù)的表格
51/16
50/17
49/18
48/19
47/20
46/21
…
31/36
30/37
52/15
2.08
2.25
2.44
2.62
2.82
3.03
…
7.71
8.18
51/16
2.26
2.45
2.65
2.85
3.07
3.29
…
8.38
8.90
50/17
2.45
2.66
2.88
3.09
3.33
3.57
…
9.10
9.66
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
47/20
3.07
3.33
3.60
3.87
4.16
4.47
…
12.08
12.88
46/21
3.29
3.57
3.86
4.15
4.47
4.79
…
13.04
13.85
45/22
3.52
3.82
4.12
4.43
4.77
5.12
…
14.00
14.86
44/23
3.77
4.10
4.43
4.76
5.12
5.50
…
14.94
15.86
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
41/26
4.56
4.95
5.35
5.75
6.19
6.65
…
16.92
17.97
40/27
4.87
5.29
5.71
6.14
6.61
7.10
…
18.07
19.18
39/28
5.19
5.62
6.08
6.54
7.04
…
19.24
20.43
38/29
5.50
5.97
6.45
6.94
7.47
8.02
…
20.41
21.67
37/30
5.86
6.36
6.87
7.39
7.96
8.54
…
21.74
23.08
36/31
6.21
6.74
7.29
7.84
7.44
9.05
…
23.05
24.47
35/32
6.61
7.18
7.76
8.34
8.98
9.63
…
24.53
26.05
34/33
7.00
7.59
8.21
8.82
9.50
10.20
…
25.96
27.56
33/34
7.43
8.06
8.72
9.37
10.09
10.83
…
27.56
29.27
根據(jù)任務(wù)書要求，再經(jīng)過比較，從表中選出8個速度，相應(yīng)選出主變速和副變速各擋的傳動比和齒數(shù)為
； ； ；
；
§3.3 常嚙合齒輪參數(shù)確定
由文獻(xiàn)〔3〕，實際中心距（單位為mm）可按下式初選
式中 T——變速箱輸出軸的計算轉(zhuǎn)矩，單位為Nm；
K——系數(shù)，一般 K＝14～17，國產(chǎn)發(fā)動機多為15～16。
本次設(shè)計選K＝15。
中心距選定后，齒輪的彎曲強度隨模數(shù)的減小而降低，但是接觸強度并不降低，反而會有所改善。因為 減小模數(shù)將增加齒數(shù)和，提高相嚙合齒輪的重合度，所以在滿足彎曲強度的前提下應(yīng)選取較小的模數(shù)。直齒圓柱齒輪的模數(shù)m(單位為mm)可按下式選取
式中 K——系數(shù)，K＝0.4～0.6，國產(chǎn)拖拉機多為0.45～0.55。選K＝0.45。
由文獻(xiàn)〔3〕式2－46求得相嚙合齒輪的齒輪數(shù)Z=。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－6知
＝102.8
＝157.9Nm
所以
＝82.2mm；
所以取
＝0.45
＝2.46mm；
圓整后取m=2.5mm。
則齒數(shù)和 ＝＝68；
所以取。
第四章 變速器圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)與設(shè)計
§4.1 齒輪的變位
拖拉機變速箱多采用直齒圓柱齒輪，這種齒輪沒有軸向力，并可用滑動齒輪換擋，結(jié)構(gòu)簡單。
為了避免根切和干涉；配湊傳動比和中心距；改善嚙合條件，提高齒的強度，一般要對齒輪進(jìn)行變位。本設(shè)計中采用總變位系數(shù)的角度變位。
由文獻(xiàn)〔3〕式2－49知總變位系數(shù)
（4－1）
取變速箱齒輪的嚙合角,齒輪齒形角，
所以
＝
＝0.47
由文獻(xiàn)〔3〕知小齒輪的變位系數(shù)為
（4－2）
由文獻(xiàn)〔2〕圖9－44(b)查得
＝0.02144 （4－3）
所以 實際中心距 （4－4）
＝
＝101.9
標(biāo)準(zhǔn)中心距
所以 各擋齒輪的變位系數(shù)入表4－1所示
表4－1 各擋齒輪的變位系數(shù)
擋
位
Xi
齒
輪
Ⅰ
Ⅴ
Ⅱ
Ⅵ
Ⅲ
Ⅶ
Ⅳ
Ⅷ
高擋
低擋
倒擋
小齒輪
0.57
0.51
1.49
0.48
0.51
0.48
0.51
大齒輪
－0.1
－0.04
－0.02
－0.01
－0.04
－0.01
－0.04
§4.2 齒輪強度計算
齒輪應(yīng)計算齒面的接觸強度和齒根抗彎強度。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－50知齒輪的計算載荷（單位N）
（4－5）
式中 ——主動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，單位為Nm;
——主動齒輪的節(jié)圓半徑，單位為。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－6知
（4－6）
（4－7）
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－51知接觸強度可按計算節(jié)點處的接觸應(yīng)力（單位為MPa）
（4－8）
式中 b——工作齒寬，單位為mm；
E——彈性模量，E=2.06；
z、z——主動齒輪和從動齒輪齒數(shù)；
——齒形角，取20；
——嚙合角，＝22；
——工作條件系數(shù)，取＝1.2（1.0～1.2）。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－52知齒根彎曲應(yīng)力（單位為MPa）
（4－9）
式中 Y——齒形系數(shù)，從文獻(xiàn)〔3〕圖2－75查?。?
——工作條件系數(shù)，?。?.6（1.5～1.7）。
所以各擋齒輪的計算載荷、接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力入表4－2所示：
表4－2 各擋齒輪的計算載荷、接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力
項
目
齒
輪
/N
/MPa
/MPa
b/mm
Y
/mm
Ⅰ、Ⅴ
7171.9
493.7
381
24
2.25
23
Ⅱ、Ⅵ
5321
563.9
370.2
24
2.21
31
Ⅲ、Ⅶ
4340.8
385.5
297.9
18
2.18
38
Ⅳ、Ⅷ
3547.3
341.9
239
18
2.14
46.5
高擋齒輪
3303.8
331.8
218.4
18
2.10
52
低擋齒輪
5726.7
468.2
402
18
2.23
30
常嚙合齒輪
4262
376.8
283.1
18
2.11
34
倒擋齒輪
5542
455
385.6
18
2.21
31
根據(jù)文獻(xiàn)〔5〕齒輪材料選用20CrMnTi，其＝1100Mpa;
[]=850MPa.
所以以上齒輪均滿足要求。
第五章 中央傳動參數(shù)確定
§5.1 概述
中央傳動之指變速器之后，轉(zhuǎn)向機構(gòu)之前的傳動機構(gòu)。在發(fā)動機橫置的拖拉機上，中央傳動由一對直齒圓柱齒輪組成。它的功用是增扭減速。
§5.2 中央傳動主要參數(shù)的確定
由文獻(xiàn)〔3〕，實際中心距（單位為mm）可按下式初選
式中 T——變速箱輸出軸的計算轉(zhuǎn)矩，單位為Nm；
K——系數(shù)，一般 K＝14～17，國產(chǎn)發(fā)動機多為15～16。
本次設(shè)計選K＝14。
中心距選定后，齒輪的彎曲強度隨模數(shù)的減小而降低，但是接觸強度并不降低，反而會有所改善。因為 減小模數(shù)將增加齒數(shù)和，提高相嚙合齒輪的重合度，所以在滿足彎曲強度的前提下應(yīng)選取較小的模數(shù)。直齒圓柱齒輪的模數(shù)m(單位為mm)可按下式選取
式中 K——系數(shù)，K＝0.4～0.6，國產(chǎn)拖拉機多為0.45～0.55。選K＝0.45。
由文獻(xiàn)〔3〕式2－46求得相嚙合齒輪的齒輪數(shù)Z=。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－6知
＝102.8
＝1155.7Nm
所以
＝147mm；
＝0.45
＝4.72mm；
圓整后取m=5mm。
則齒數(shù)和 ＝＝58.8；
所以?。?9。
設(shè)計拖拉機＝2200r/min,=0.610.935=0.57m,取，，
所以?。?.9。
§5.3 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)與計算
由文獻(xiàn)〔3〕式2－49知總變位系數(shù)
取變速箱齒輪的嚙合角,齒輪齒形角，
所以
＝
＝0.42
由文獻(xiàn)〔3〕知小齒輪的變位系數(shù)為
由文獻(xiàn)〔2〕圖9－44(b)查得
＝0.02124
所以 實際中心距
＝
＝149.5
標(biāo)準(zhǔn)中心距
所以 ；
。
§5.4 齒輪強度計算
齒輪應(yīng)計算齒面的接觸強度和齒根抗彎強度。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－50知齒輪的計算載荷（單位N）
式中 ——主動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，單位為Nm;
——主動齒輪的節(jié)圓半徑，單位為。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－6知
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－51知接觸強度可按計算節(jié)點處的接觸應(yīng)力（單位為MPa）
式中 b——工作齒寬，單位為mm；
E——彈性模量，E=2.06；
z、z——主動齒輪和從動齒輪齒數(shù)；
——齒形角，取20；
——嚙合角，＝22；
——工作條件系數(shù)，?。?.2（1.0～1.2）。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－52知齒根彎曲應(yīng)力（單位為MPa）
式中 Y——齒形系數(shù)，從文獻(xiàn)〔3〕圖2－75查?。?
——工作條件系數(shù)，取＝1.6（1.5～1.7）。
所以中央傳動齒輪的計算載荷、接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力入表4－1所示
表5－1 中央傳動齒輪的計算載荷、接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力
項
目
齒
輪
/N
/MPa
/MPa
b/mm
Y
/mm
中央傳動齒輪
39851.7
613.36
519
65
2.49
29
根據(jù)文獻(xiàn)〔5〕齒輪材料選用20CrMnTi，其＝1100Mpa；
[]=850Mpa。
所以以上齒輪均滿足要求。
第六章 最終傳動參數(shù)確定
§6.1 概述
最終傳動的功用是進(jìn)一步增扭減速，以滿足拖拉機的使用要求。最終傳動大多采用直齒圓柱齒輪，對于橫置式集成式變速箱來說，常用差速器大齒輪與一個小齒輪嚙合，實現(xiàn)最終傳動的功用。
§6.2 最終傳動主要參數(shù)的確定
由文獻(xiàn)〔3〕，實際中心距（單位為mm）可按下式初選
式中 T——變速箱輸出軸的計算轉(zhuǎn)矩，單位為Nm；
K——系數(shù)，一般 K＝14～17，國產(chǎn)發(fā)動機多為15～16。
本次設(shè)計選K＝14。
中心距選定后，齒輪的彎曲強度隨模數(shù)的減小而降低，但是接觸強度并不降低，反而會有所改善。因為 減小模數(shù)將增加齒數(shù)和，提高相嚙合齒輪的重合度，所以在滿足彎曲強度的前提下應(yīng)選取較小的模數(shù)。直齒圓柱齒輪的模數(shù)m(單位為mm)可按下式選取
式中 K——系數(shù)，K＝0.4～0.6，國產(chǎn)拖拉機多為0.45～0.55。選K＝0.45。
由文獻(xiàn)〔3〕式2－46求得相嚙合齒輪的齒輪數(shù)Z=。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－6知
＝102.8
＝5458.6Nm
所以
＝246mm；
＝0.45
＝7.92mm；
圓整后取m=8mm。
則齒數(shù)和 ＝＝61.5；
所以取＝62。
設(shè)計拖拉機＝2200r/min,=0.610.935=0.57m,取，，
所以取＝4.17。
§6.3 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)與計算
由文獻(xiàn)〔3〕式2－49知總變位系數(shù)
取變速箱齒輪的嚙合角,齒輪齒形角，
所以
＝
＝0.438
由文獻(xiàn)〔3〕知小齒輪的變位系數(shù)為
由文獻(xiàn)〔2〕圖9－44(b)查得
＝0.02418
所以 實際中心距
＝
＝251.3
標(biāo)準(zhǔn)中心距
所以 ；
。
§6.4 齒輪強度計算
齒輪應(yīng)計算齒面的接觸強度和齒根抗彎強度。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－50知齒輪的計算載荷（單位N）
式中 ——主動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，單位為Nm;
——主動齒輪的節(jié)圓半徑，單位為。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－6知
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－51知接觸強度可按計算節(jié)點處的接觸應(yīng)力（單位為MPa）
式中 b——工作齒寬，單位為mm；
E——彈性模量，E=2.06；
z、z——主動齒輪和從動齒輪齒數(shù)；
——齒形角，取20；
——嚙合角，＝22；
——工作條件系數(shù)，?。?.2（1.0～1.2）。
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕式2－52知齒根彎曲應(yīng)力（單位為MPa）
式中 Y——齒形系數(shù)，從文獻(xiàn)〔3〕圖2－75查取；
——工作條件系數(shù)，?。?.6（1.5～1.7）。
所以中央傳動齒輪的計算載荷、接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力入表5－1所示
表6－1 中央傳動齒輪的計算載荷、接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力
項
目
齒
輪
/N
/MPa
/MPa
b/mm
Y
/mm
最終傳動齒輪
121302
758.52
808.74
80
2.51
45
根據(jù)文獻(xiàn)〔5〕齒輪材料選用20CrMnTi，其＝1100Mpa；
[]=850Mpa。所以以上齒輪均滿足要求。
第七章 軸的校核
§7.1 概述
軸必須有足夠的強度和剛度。軸的剛度不足會導(dǎo)致齒輪嚙合質(zhì)量變差和軸承壽命降低，變速箱軸的尺寸往往受限于軸的剛度。
§7.2 軸的強度計算
由于各軸單純受扭，只需校核危險斷面的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。對于整個變速箱來說，Ⅲ軸是危險軸。由于軸上支承著齒輪，軸同時受有轉(zhuǎn)矩和彎矩。畫軸的轉(zhuǎn)矩圖和兩個平面的彎矩圖如圖7－a所示，求出當(dāng)量合成彎矩(單位為Nm)
由文獻(xiàn)〔3〕式2－54知
式中 ——軸所受彎矩，,其中和分別為水平面和垂直面的彎矩，單位為Nm；
——根據(jù)轉(zhuǎn)矩變化性質(zhì)而定的校正系數(shù)，?。?.5。
根據(jù)圖6－a，
5838.8N
7059.8N
=1625.97Nm
根據(jù)彎矩圖知Ⅰ擋齒輪右端面為危險斷面，其合成彎曲應(yīng)力（單位為MPa）
式中 ——抗彎斷面系數(shù)，,單位為；
——應(yīng)力集中系數(shù)，參見文獻(xiàn)〔3〕表2－6，選＝1.6。
＝307.37MPa
由文獻(xiàn)〔5〕表12.6知40Cr的 Mpa，所以強度足夠。
圖7－a 軸的受力、彎矩、轉(zhuǎn)矩、撓度、偏轉(zhuǎn)角
§7.3 軸的剛度計算
為了保證齒輪的正確嚙合，要求工作時齒面不能偏斜過大，這通常用齒面中點處軸的撓度y和偏轉(zhuǎn)角來衡量，y和的計算參見文獻(xiàn)〔3〕表2－7。
軸受力如圖7－a所示，則:
； （7－1）
； （7－2）
； （7－1）
； （7－4）
且合成撓度 ； （7－5）
合成偏轉(zhuǎn)角 ； （7－6）
＝
＝0.06036；
＝
＝ －0.000929（與標(biāo)示方向相反） ；
＝
＝0.03143；
＝
＝－0.000338（與標(biāo)示方向相反）；
＝0.09179；
＝－0.001367。
根據(jù)文獻(xiàn)〔6〕表15－5查得
；
。
所以軸的剛度足夠。
第八章 軸承的校核
§8.1 概述
傳動系廣泛采用滾動軸承。其中，向心軸承既能承受徑向力，又能承受一定的軸向力，成本較低，軸向定位方便，故用得最廣。本設(shè)計廣泛采用了深溝球軸承。但其額定載荷較小，所以在外載荷大、尺寸受限制的地方，采用了圓柱滾子軸承。
§8.2 軸承的校核
根據(jù)設(shè)計知Ⅲ軸軸承載荷較大，由于采用了深溝球軸承，且齒輪為直齒圓柱齒輪，其軸向載荷可以忽略不計。即，則X=1,Y=0,在第i擋時，軸承所受的當(dāng)量載荷F。
F== （8－1）
式中 X、Y——系數(shù)，參見軸承手冊。
由文獻(xiàn)〔3〕式2－58平均當(dāng)量動載荷F（單位為N）
（8－2）
式中 ——平均轉(zhuǎn)速，單位為r/min，＝；
——該軸承在第i擋時的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；
F——該軸承在第i擋時的當(dāng)量動載荷，單位為N；
——壽命指數(shù)，球軸承＝3；
——第i擋工作時間占總工作時間的比例，參見文獻(xiàn)〔3〕表2－8。
=2985.8N；
=1018.5r/min。
由文獻(xiàn)〔3〕式2－59知軸承壽命（單位h）
?。? （8－3）
查文獻(xiàn)〔5〕表15－3 知6306軸承的額定動載荷C=20.8KN
=
=5531.9h
5532 h
根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕P85有關(guān)敘述知，傳動系軸承的壽命一般不低于5000h，且
C 。所以軸承合適。
結(jié) 論
在這兩個多月的畢業(yè)設(shè)計過程中，從開始拿到題目到最后的完工，覺的每時每刻都在學(xué)習(xí)中，在這期間，使我更進(jìn)一步認(rèn)識到獨立思考與團(tuán)結(jié)合作的重要性，獨立思考是創(chuàng)新；團(tuán)結(jié)合作是為了整體設(shè)計進(jìn)程的順利開展。通過本次設(shè)計，使我進(jìn)一步加深了對課本理論知識的理解。
本次設(shè)計基本上能按時完成任務(wù)，但是由于經(jīng)驗不足，參考資料有限，本次設(shè)計所參照的方案雖然目前仍有生產(chǎn)，但仍屬傳統(tǒng)的范疇。缺少創(chuàng)新。開始拿到題目時，查找資料顯示，機械式自動變速箱（AMT）是目前研究的方向，而且一些國家已經(jīng)將此項技術(shù)應(yīng)用到拖拉機上。但是進(jìn)一步查看資料發(fā)現(xiàn)以目前的資料和能力是不可能完成的，所以最后就選擇了傳統(tǒng)的變速箱設(shè)計方案。
對此，我覺得平時認(rèn)真學(xué)好理論知識是非常必要的，在學(xué)習(xí)過程中，多多關(guān)注最新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)問題時及時請教，解決問題。另外將所學(xué)功課靈活運用，達(dá)到融會貫通，這樣才能有所創(chuàng)新。
參 考 文 獻(xiàn)
1 周紀(jì)良編著.拖拉機及類似車輛傳動系.北京：機械工業(yè)出版社，1991
2 第一機械工業(yè)部，機械研究院，農(nóng)業(yè)機械研究院編.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊：下冊.北京：機械工業(yè)出版社，1973
3 程悅蓀.拖拉機設(shè)計（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，1990
4 張文春主編.汽車?yán)碚?北京：機械工業(yè)出版社，2005
5 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn).機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：高等教育出版社，1995
6 濮良貴，紀(jì)明剛.機械設(shè)計（第七版）.北京：高等教育出版社 2001
7 王望予.汽車設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2004
8 劉星榮.拖拉機構(gòu)造 . 北京：機械工業(yè)出版社,1986
9 臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造：下冊.北京：機械工業(yè)出版社，2005
10 （日）細(xì)川武志。汽車構(gòu)造圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004
11 劉鴻文.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1991
12 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué).北京：高等教育出版社，1998
13 杜梅先，朱冬梅，蔣繼賢.畫法幾何及機械制圖.北京：高等教育出版社，1997
14 曹泗秋，楊巍.機械原理.武昌：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1984：128～157
15 張宇紅.小四拖拉機8擋變速箱淺析.拖拉機與農(nóng)用運輸車，2001，01，P83-85
致 謝
在設(shè)計過程中，遇到了許多疑難問題，但是在老師和同學(xué)們的熱心幫助下得到了解決，現(xiàn)對他們表示衷心的感謝。
他們是給我精心指導(dǎo)并提供幫助的指導(dǎo)老師郝紅周、張飛茹老師、在設(shè)計過程中經(jīng)常幫我指出錯誤并指正的馮電坡同學(xué)、經(jīng)常與我討論問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的王宇同學(xué)以及所有幫助、關(guān)心我的人。
外 文 翻 譯
FARM TRACTOR
The history of tractor development is to lang to relate here .Landmarks along the road include the fires use of an internall combustion engine in a tractor in the United States in 1890;the ‘Ivel’tractor of 1901; the American Ford of 1917 , and the International ‘Farmall’ of 1923 . During the 1930s , the use of low-pressure pneumatic tyres soon became popular , and the first Ferguson system tracrors incorporating three-point linkage with hydraulic draught control were introduced .
Classification of tractor types.Tractors as now manufactured can be classified as follows:
A. According to method of securing traction and self-propulsion:
1. Wheel tractors
a. Three tractors
b. Four wheels
2. Track-type tractors
B. According to utility :
1. General-purpose or utility
2. All-purpose or row-crop type
Wheel tractors. The wheel-type tractor is the predomingating type,particularly for agricultural purposes.Wheel tractors are made either with three wheels or with four wheels .The usual arrangement consists of two rear-drive wheels and one or two front steering members.
Track-type tractors. The traction mechanism in the track-type tractor consists essentially of two heavy,endless,metal-linked devices known as tracks themselves by reducing the movement of one track below the speed of the other.
General-purpose or utility tractor.A general-purpose tractor is one ofmore or less conventinal design such as an ordinary four-wheel machine or a track-type machine.This type is also referred to as autility troctor. It is made to perform only the usual tractor jops,including both field and belt work such as plowing ,harrowing,road grading ,combining,feed grinding,and the like.
All-purpose tractors.An all-purpose or row-crop type is a tractor designed to handle practically all the field and belt jops on the average farm,including the planting and intertillage of row crops.
The conventional tractor consists basically of two engine-driwen wheels,usually at the rear, and two support wheels st the front . The type of the engine used to power the heart of the tractor; it is here that the fuel,the chemical potential energy , is converted into the mechanical emergy which causes the wheels to turn.
The difference between n internal and external combustion engine is simply that in an internal combustion engine ,the conversion of potential energy into mechanical energy takes place wholly in the cylinder,whereas with external combustion the fuel is burnt outside the cylinder .A steam engine or a gas turbine is a good example of the latter.
How can liquid fuel be changed into rotational mechaanical energy? This is achieved by accurately mixing the fuel with air and then burning it in controlled condition.When this mixture burns ,it expands and pressure builds up ,forcing the piston to move down th
收藏