裝配圖動(dòng)力輸出總成的設(shè)計(jì)（720轉(zhuǎn)-分）（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）
裝配圖動(dòng)力輸出總成的設(shè)計(jì)（720轉(zhuǎn)-分）（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）,裝配,動(dòng)力,輸出,總成,設(shè)計(jì),cad,文獻(xiàn),翻譯
動(dòng)力輸出總成的設(shè)計(jì)（720轉(zhuǎn)/分）
摘 要
動(dòng)力輸出軸是拖拉機(jī)的重要工作部件,動(dòng)力輸出主要用于拖拉機(jī)在行進(jìn)中輸出發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)農(nóng)機(jī)具,如割草機(jī)、噴藥機(jī)等。動(dòng)力輸出總成的設(shè)計(jì)是基于減速增扭的原理。動(dòng)力從變速箱引出，再進(jìn)過(guò)一對(duì)大小齒輪減速，轉(zhuǎn)速減小的同時(shí)，扭矩成比例的增加。動(dòng)力輸出沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)過(guò)程，主要根據(jù)變速器和減速器的設(shè)計(jì)，確定齒輪的傳動(dòng)類(lèi)型、傳動(dòng)關(guān)系、受力分析、建立數(shù)學(xué)模型。依據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，本著半經(jīng)驗(yàn)半理論的設(shè)計(jì)原則通過(guò)類(lèi)比的方法，參考已有車(chē)型的動(dòng)力輸出的設(shè)計(jì)過(guò)程，然后驗(yàn)算零件的強(qiáng)度和機(jī)械應(yīng)力情況，最后確定了采用半獨(dú)立式的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)方案，動(dòng)力直接從發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸引出，這種輸出類(lèi)型現(xiàn)在被廣泛使用，特別受到歐美的青睞。本次設(shè)計(jì)采用的主動(dòng)的直齒滑動(dòng)齒輪嚙合，主動(dòng)齒輪可以在高速軸上滑動(dòng)，以提供嚙合和分離的選擇。這種設(shè)計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝和維修。
而且為了避免動(dòng)力輸出軸頭在高速旋轉(zhuǎn)下危及人身的事故發(fā)生，本次設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了動(dòng)力輸出軸保護(hù)罩，保證外露的高速旋轉(zhuǎn)部件不會(huì)傷害人，提高了使用的安全性。
關(guān)鍵詞：動(dòng)力輸出軸，半獨(dú)立式，主動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪
POWER TAKEOFF SHAFT DESIGN（720r/min）
ABSTRACT
Power take off shaft is an important part of the tractor, PTO shaft provides a means to drive the machines that are being towed by the tractor, Take mower and manure spreaders for example.
The PTO shaft operates on the principle of reducing the PTO shaft speed, before the drive from the transmission is applied. At the same time ,the PTO shaft increases the torque ,for when speed is lost through gears, torque is gained in the same proportion . According to the design of the transmissions in consideration of the simplicity and reliability. According to the traditional mean of design, part experience and theory and analogism. We firstly chose gear type, make selection of the gear parameter, then establish the mathematic model dose the type of the being.
In this thesis, we dose semi-independent type. This type of PTO shaft is popular not only in our country, but also in Europe. The merit of this type is outstanding, We choose spur gear to transmit the drive.the driving gear can be slid along the splines on the internal end of shaft and into mesh with driven gear. The means of this type is easy for fixing and mending.
To avoid the accident of the wound from the revolving of the end of PTO shaft, the shaft and universal joint of PTO should be guarded by commercially available shields ,which cover moving part, so it will improve the softy.
Key words：PTO shaft, semi-independent, driving gear, driven gear
目 錄
第一章 緒論........ .. .. .. .. .. ........................1
§1.1拖拉機(jī)發(fā)展概述............................1
§1.2動(dòng)力輸出總成的概述............................3
§1.3拖拉機(jī)工作速度匹配...........................5
§1.4 動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速配置...........................5
§1.5動(dòng)力輸出軸性能...........................6
第二章 動(dòng)力輸出總成齒輪主要參數(shù)的確定... .. .. .. .. .....8
§2.1 齒輪的概述.... .. .. .. .. .......................8
§2.2 方案一設(shè)計(jì).. .. ................................8
§2.2.1 方案一齒輪計(jì)算 . ................... ......8
§2.2.2 方案一軸設(shè)計(jì)......................... .....9
§2.3 方案二設(shè)計(jì).. ............... .. ...............12
§2.3.1 方案二齒輪設(shè)計(jì)...................... ......12
§2.3.2 齒輪變位設(shè)計(jì)...................... ........ 15
§2.3.3 齒輪重合度的設(shè)計(jì)...................... ....17
第三章 動(dòng)力輸出總成軸承的計(jì)算......................19
§3.1 軸承的概述.. .. .. .. ...........................19
§3.2 軸承的計(jì)算.................................19
第四章 軸的校核計(jì)算................................21
§4.1 高速軸設(shè)計(jì).... .. .. .. .........................21
§4.2 低速軸設(shè)計(jì).... .. ..............................23
第五章 花鍵的計(jì)算...................................26
§5.1 低速軸花鍵設(shè)計(jì). ... ............................26
§5.2 高速軸花鍵設(shè)計(jì).................................27
§5.3 連軸器花鍵設(shè)計(jì)........................ ........ 28
第六章 控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).................................30
§6.1 自鎖彈簧的設(shè)計(jì).... .. .........................30
§6.2 操縱機(jī)構(gòu)位置的設(shè)計(jì).............................31
第七章 動(dòng)力輸出軸的加工方法.......................34
第八章 使用與保養(yǎng)......................35
第九章 結(jié)論.........................................37
參考文獻(xiàn)...............................................38
致謝...................................................40
第一章 緒 論
§1.1 拖拉機(jī)發(fā)展概述
國(guó)外拖拉機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，是廣泛采用高新技術(shù)，提高拖拉機(jī)性能、可靠性、操作方便性、舒適性、安全性及外觀(guān)質(zhì)量等。
1、降低振動(dòng)、噪聲及發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染
拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋采用液壓懸架，以大幅度降低拖拉機(jī)的振動(dòng)；小型拖拉機(jī)采用小缸徑柴油機(jī)代替單缸柴油機(jī)，使柴油機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸縮小、噪聲降低。此外，發(fā)達(dá)國(guó)家還對(duì)拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放規(guī)定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，并分期實(shí)施。
2、完善性能，滿(mǎn)足農(nóng)田與運(yùn)輸作業(yè)要求
如完善拖拉機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，采用先進(jìn)的換擋裝置，滿(mǎn)足農(nóng)機(jī)具不同作業(yè)速度需要；采用前后橋驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)、前后動(dòng)力輸出軸以及可變速的后動(dòng)力輸出軸，以適應(yīng)配置不同農(nóng)具的動(dòng)力配套需要；另外，靜液壓驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)也日趨增多。
3、提高可靠性
如將拖拉機(jī)平均故障時(shí)間(MTBF)提高到300h以上；廣泛采用子午線(xiàn)輪胎，大中型拖拉機(jī)普遍應(yīng)用寬斷面子午線(xiàn)輪胎，較大地提高拖拉機(jī)的附著性能和耐磨性能；完善液壓懸掛系統(tǒng)，提高農(nóng)機(jī)具懸掛的方便性。在大中型拖拉機(jī)上廣泛采用負(fù)荷傳感的閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)、電子液壓懸掛系統(tǒng)；將液壓力輸出增至3-4組，每組單獨(dú)操作；拖拉機(jī)設(shè)置前、后三點(diǎn)懸掛，普遍采用快速掛接裝置等。
4、提高駕駛室的舒適性、安全性和方便性
采用空調(diào)和隔音、密封良好、視野開(kāi)闊的駕駛室；轉(zhuǎn)向盤(pán)的傾角與高度、駕駛座前后位置皆可按駕駛員要求調(diào)整；采用減振座椅；將所有傳動(dòng)、液壓懸掛操縱裝置等全部集中在操縱臺(tái)右側(cè)，以便于駕駛員操作，并改用按鈕或旋鈕操縱；在駕駛室中通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕可隨時(shí)顯示拖拉機(jī)工作狀態(tài)和作業(yè)效率，有的還可通過(guò)駕駛室中的電子儀表顯示農(nóng)機(jī)具的工作參數(shù)與狀態(tài)。
5、提高整機(jī)造型的外觀(guān)質(zhì)量
各國(guó)對(duì)拖拉機(jī)的外觀(guān)設(shè)計(jì)和油漆色彩及牢度都非常重視，拖拉機(jī)總體配置緊湊、線(xiàn)形流暢、沖壓件平整光滑，覆蓋件造型美觀(guān)；油漆的耐磨、耐熱、耐光照和耐腐蝕性好，光澤牢固持久、色彩搭配協(xié)調(diào)，整機(jī)美感。
6、提高自動(dòng)化強(qiáng)度
國(guó)外大型拖拉機(jī)普遍應(yīng)用了先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)。
(1)性能監(jiān)測(cè)、顯示及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。如紐荷蘭Winner系列的Check-Panel電子系統(tǒng)、迪爾Intellitrak電子儀表系統(tǒng)、紐荷蘭8030系列的電子信息系統(tǒng)、道依茲Agrotronic-I電子駕駛操縱系統(tǒng)、福格森Autotronic系統(tǒng)和Datatronic系統(tǒng)等。這些裝置主要控制拖拉機(jī)的常規(guī)參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力和溫度、燃油量、電壓等的電子傳感；液晶圖形顯示及超聲光警示；也控制隨機(jī)工作性能參數(shù)，如實(shí)際行駛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、滑轉(zhuǎn)率、動(dòng)力輸出軸(PTO)轉(zhuǎn)速、作業(yè)面積、作業(yè)效率及工作時(shí)間等。另外這種裝置還有優(yōu)化駕駛操縱方案，故障診斷和報(bào)警，前驅(qū)動(dòng)、差速鎖和動(dòng)力輸出軸(PTO)自動(dòng)控制等功能。
(2)液壓懸掛調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。如迪爾的Prohytronic電-液式懸掛控制系統(tǒng)、紐荷蘭的電液提升器、道依茲的Agrotronic-h電子液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，主要具有反應(yīng)靈敏度，提升下降速率，實(shí)現(xiàn)力、位、混合或浮動(dòng)等方式的自動(dòng)精確控制的功能。
(3)變速箱及傳動(dòng)系控制系統(tǒng)。如紐荷蘭8030拖拉機(jī)系列的Ultra-Command型變速箱等，可實(shí)現(xiàn)增扭器、正倒擋機(jī)構(gòu)，前驅(qū)動(dòng)、差速鎖、PTO等的電-液操縱和自動(dòng)控制。
(4)機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如紐荷蘭“Agrtronic”機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，功能是采集和處理拖拉機(jī)作業(yè)過(guò)程中的各項(xiàng)性能參數(shù)，從而隨時(shí)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)以使拖拉機(jī)和機(jī)具的綜合效率最佳化。這些數(shù)據(jù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、PTO轉(zhuǎn)速、作業(yè)行駛速度、打滑率、作業(yè)面積和油耗等。
7、功能增加
與拖拉機(jī)配套的作業(yè)機(jī)械從掛接方式上主要可分為前懸掛式、后懸掛式、側(cè)面懸掛式和中懸掛式。
(1)前懸掛式的作業(yè)機(jī)械其動(dòng)力多來(lái)自拖拉機(jī)的前動(dòng)力輸出裝置，利用拖拉機(jī)本身的液壓輸出進(jìn)行工作；作業(yè)機(jī)械升降主要靠拖拉機(jī)的前懸掛裝置的升降油缸來(lái)完成。前懸掛式的作業(yè)機(jī)械有折臂伸縮式或可回轉(zhuǎn)式的割草機(jī)、平地機(jī)等，主要用于修整路邊的草地及路面等項(xiàng)作業(yè)。直接的前懸掛式的作業(yè)機(jī)械還有草坪機(jī)械及割草機(jī)械等。
(2)側(cè)掛式與前懸掛式的結(jié)構(gòu)有所不同，作業(yè)裝置多通過(guò)一個(gè)剛性門(mén)架裝置固定于拖拉機(jī)的機(jī)體上，在支架的側(cè)面安裝不同的作業(yè)裝置，作業(yè)裝置多依靠拖拉機(jī)本身的液壓輸出而工作。側(cè)掛式作業(yè)裝置對(duì)拖拉機(jī)的整體結(jié)構(gòu)及液壓輸出要求較高，不便于快速掛接，產(chǎn)品的適應(yīng)性較差。
?。?）中部掛接前置式的作業(yè)機(jī)械，主要有裝載機(jī)、叉車(chē)、推雪裝置等。作業(yè)機(jī)械通過(guò)一個(gè)特殊的門(mén)架固定在拖拉機(jī)的機(jī)體中部。作業(yè)機(jī)械的工作裝置多設(shè)計(jì)為可快速更換式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的用途快速更換不同的工作裝置，如鏟斗、平叉、推雪板等。工作裝置多依靠拖拉機(jī)本身的液壓輸出及控制系統(tǒng)工作，簡(jiǎn)化了操縱與控制。中部掛接前置式的作業(yè)機(jī)械對(duì)拖拉機(jī)的整體結(jié)構(gòu)及液壓輸出系統(tǒng)要求很高，不便于快速掛接，產(chǎn)品的適應(yīng)性較差。
(4)后懸掛式作業(yè)裝置品種較多，除了可以直接掛接的作業(yè)裝置，如割草機(jī)、平地機(jī)等外，更多的是掛接復(fù)合式的作業(yè)裝置，如小型挖掘機(jī)、多功能作業(yè)裝置等。后懸掛式作業(yè)裝置的動(dòng)力輸入有2種形式。一種是利用拖拉機(jī)的后動(dòng)力輸出動(dòng)力，同時(shí)利用拖拉機(jī)的多路液壓輸出連接與控制各工作裝置，進(jìn)行多種復(fù)合式作業(yè)。這種作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小，操縱方式較簡(jiǎn)單便利，缺點(diǎn)是對(duì)拖拉機(jī)的液壓輸出系統(tǒng)要求較高，系統(tǒng)的壓力損失較大，工作效率不高，作業(yè)裝置的安裝與拆卸相對(duì)較繁瑣。另一種作業(yè)裝置是有自己的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置及操縱系統(tǒng)，只是利用拖拉機(jī)的后動(dòng)力輸出帶動(dòng)其油泵工作即可，操縱與控制系統(tǒng)有的通過(guò)軟軸及電纜連接于拖拉機(jī)的駕駛室內(nèi)，有的則直接布置于作業(yè)裝置上并配備有座椅，便于直接操縱與控制。這種獨(dú)立式作業(yè)裝置對(duì)拖拉機(jī)的輸出要求不高，只要有一路動(dòng)力輸出即可，便于快速安裝與拆卸，適用性較強(qiáng)。
§1.2 動(dòng)力輸出總成的概述
動(dòng)力輸出軸主要用于拖拉機(jī)在行進(jìn)中輸出發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)農(nóng)機(jī)具如旋耕機(jī)，噴藥機(jī)械、收割機(jī)，播種機(jī)及帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的掛車(chē)。 也可以與帶輪連接用來(lái)驅(qū)動(dòng)固定的農(nóng)業(yè)機(jī)械，如脫粒機(jī)，飼料粉碎機(jī)，排灌機(jī)械，發(fā)電設(shè)備等。根據(jù)動(dòng)力輸出軸的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，分為常轉(zhuǎn)式和同步式動(dòng)力輸出軸。對(duì)動(dòng)力輸出軸的要求 由于動(dòng)力輸出軸與多種多樣的農(nóng)機(jī)具配套使用，設(shè)計(jì)時(shí)必須符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為此我國(guó)制定了《農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于拖拉機(jī)后部縱向配置的動(dòng)力輸出軸，其要點(diǎn)是：（1）在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為80%至90%的標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)，動(dòng)力輸出軸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速；（2）朝拖拉機(jī)前進(jìn)方向看;動(dòng)力輸出軸順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；（3）動(dòng)力輸出軸的軸頭及聯(lián)結(jié)套型式、尺寸分為三種。
a類(lèi)：標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速540轉(zhuǎn)/min，允許傳遞的最大功率為48KW，伸出端采用公稱(chēng)直徑為35的6齒矩形花鍵。b類(lèi):標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/min ,允許傳遞的最大功率為92kw，伸出端采用公稱(chēng)直徑為35mm的21齒漸開(kāi)線(xiàn)花鍵。C類(lèi)：標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/min,允許傳遞的最大功率為185kw，伸出端采用的是20齒漸開(kāi)線(xiàn)花鍵。
標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速動(dòng)力輸出軸按其傳動(dòng)方式分為非獨(dú)立式的，半獨(dú)立式的和獨(dú)立式的三種獨(dú)立程度不同的動(dòng)力輸出軸對(duì)農(nóng)以滿(mǎn)足情況是不同的，見(jiàn)表1-1。
表1-1不同型式標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速動(dòng)力輸出軸對(duì)農(nóng)藝的滿(mǎn)足情況
農(nóng)藝要求
非獨(dú)立
半獨(dú)立
獨(dú)立式
拖拉機(jī)起步、停車(chē)、換檔時(shí)農(nóng)機(jī)具不停止運(yùn)轉(zhuǎn)
不能
能
能
農(nóng)機(jī)具工作機(jī)構(gòu)起動(dòng)與拖拉機(jī)起步不同時(shí)進(jìn)行
不能
能
能
農(nóng)機(jī)具工作機(jī)構(gòu)起動(dòng)和停止，不必停止拖拉機(jī)
不能
不能
能
（1）非獨(dú)立式：動(dòng)力輸出軸和驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止均由同一個(gè)主離合器控制。主離合結(jié)合時(shí)，由動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的農(nóng)機(jī)具工作機(jī)構(gòu)和拖拉機(jī)同時(shí)工作啟動(dòng),主離合器分離時(shí)，農(nóng)機(jī)具和拖拉機(jī)同時(shí)停止工作。
（2）半獨(dú)立式：通常由聯(lián)動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)的雙重用離合器控制的，離合器的踏板行程分為兩部分，踏下踏板先分離主離合器，驅(qū)動(dòng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)踏下踏板，副離合器才分開(kāi)。因此，在副離合結(jié)合的情況下才能進(jìn)行主離合的離、合操縱。
（3）獨(dú)立式動(dòng)力輸出軸：采用獨(dú)立式操縱機(jī)構(gòu)的雙作用離合器的動(dòng)力輸出軸的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止可獨(dú)立操縱，不受主離合器的影響。
同步式動(dòng)力輸出軸用來(lái)帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速需與拖拉機(jī)行駛速度成正比的農(nóng)機(jī)具，如播種機(jī)，施肥機(jī)和掛車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋等。同步式動(dòng)力輸出軸應(yīng)從變速箱輸出軸或該軸以后的其他軸上引出動(dòng)力，通過(guò)同步齒輪傳動(dòng)。同步式動(dòng)力輸出軸和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速動(dòng)力輸出軸可以共用一個(gè)輸出軸頭，也可以各用各自的軸頭。軸頭可以后置也可以側(cè)置。側(cè)置的同步動(dòng)力輸出軸可利用后橋中某橫置軸伸出殼體外來(lái)實(shí)現(xiàn)。
§1.3 拖拉機(jī)工作速度匹配
a、爬行工作速度0.2～2km/h，主要用于開(kāi)溝、旋耕、收獲等作業(yè)。
b、緩行工作速度2～5km/h主要用于收獲、旋耕等作業(yè)。
c、牽引工作速度（輪式為6～14km/h，履帶式為5～9km/h）主要用于犁、播種、中耕、施肥、等作業(yè)。在這個(gè)速度范圍內(nèi)應(yīng)有一個(gè)相應(yīng)發(fā)揮標(biāo)定牽引力的工作檔。還應(yīng)有低于此工作速度的儲(chǔ)備檔，用于克服阻力短程增大和適應(yīng)使用中發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降情況。
d、運(yùn)輸工作速度（輪式為16～30km/h，履帶式為9～12km/h）主要用于田間和道路運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移。根據(jù)各國(guó)法規(guī)的不同，輪式拖拉機(jī)最高運(yùn)輸速度一般限制在25 km/h或30km/h。
e、倒駛工作速度2～4km/h用于掛接機(jī)具。相鄰兩檔速度之比一般為1.2到1.4之間，在常用的牽引作業(yè)速度之間取較小值，其他工作速度之間可取得較大值。間距范圍小；有利于選擇最佳的工作速度，使得拖拉機(jī)接近滿(mǎn)負(fù)荷，以提高作業(yè)生產(chǎn)效率或處于燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)工作。對(duì)于大功率拖拉機(jī)，功率利用率和燃油經(jīng)濟(jì)性有重要意義，通常檔次安排較密，并相應(yīng)的采用部分或全動(dòng)力換檔裝置。
§1.4 動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速配置
按GB1592-86《農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸》的規(guī)定，動(dòng)力輸出軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速和相應(yīng)允許傳遞的功率。對(duì)于48KW以上的拖拉機(jī)，除裝用1000r/min的動(dòng)力輸出軸外，通常還可以換裝540r/min的動(dòng)力輸出軸。以與較小功率的機(jī)具配合。有些拖拉機(jī)同時(shí)裝備上述兩種轉(zhuǎn)速的標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力輸出軸，以供配套選用。我國(guó)、日本和德國(guó)等某些中小輪式拖拉機(jī)上還可以采用540r/min和1000r/min,540r/min、720r/min和540r/min、720r/min、1000r/min等。 二檔三檔或四檔變速動(dòng)力輸出軸可以裝用一類(lèi)軸頭，540r/min為標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速。這可在部分負(fù)載作業(yè)時(shí)，用較高轉(zhuǎn)速檔，關(guān)小油門(mén)達(dá)到540r/min，以改善燃油經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)也將高轉(zhuǎn)速檔作為非標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速與具有高轉(zhuǎn)速工作部件的機(jī)具配套，或與適應(yīng)行駛速度配合，用以旋耕等作業(yè)，以取得較高的生產(chǎn)效率與作業(yè)質(zhì)量。
§1.5 動(dòng)力輸出軸性能
動(dòng)力輸出軸的性能表示拖拉機(jī)通過(guò)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)機(jī)具的能力，動(dòng)力輸出軸的特性曲線(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性曲線(xiàn)相似，差別在于動(dòng)力輸出軸的效率。
（1-1）
式中：---動(dòng)力輸出軸的功率；---動(dòng)力輸出軸的效率；---動(dòng)力輸出軸的傳動(dòng)效率。
（1）最大動(dòng)力輸出軸的功率與發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速下最大動(dòng)力輸出軸功率
最大動(dòng)力輸出軸的功率是動(dòng)力輸出軸特性曲線(xiàn)上的最大功率點(diǎn)，它通常與發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速下的最大動(dòng)力輸出軸的功率點(diǎn)相似。如果發(fā)動(dòng)機(jī)外特性上，低于標(biāo)定點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)矩上升較快，最大動(dòng)力輸出軸功率將低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到，一般。
（2）標(biāo)定轉(zhuǎn)速下的動(dòng)力輸出軸的功率
與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的動(dòng)力輸出軸的功率表示動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)機(jī)具的能力。動(dòng)力輸出軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速一般在發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速的80%到100%時(shí)達(dá)到。相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，可使得動(dòng)力輸出軸作業(yè)處于較經(jīng)濟(jì)的燃油消耗區(qū)域。而接近發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)，可以得到較高的動(dòng)力輸出功率。
（3）動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)性質(zhì)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)相似，表示拖拉機(jī)適應(yīng)短期超載作業(yè)能力。由于在最大轉(zhuǎn)距點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，因驅(qū)動(dòng)液壓泵等附件功率消耗和傳動(dòng)攪油損失減小，動(dòng)力輸出軸的效率提高，動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)可高于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩3%到5%，一般在1.15到1.4之間。最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速的60%工作速度的配置為了適應(yīng)不同的作業(yè)需要，拖拉機(jī)設(shè)置了相應(yīng)的各種工作速度，以從事多種作業(yè)，保證作業(yè)質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性。
第二章 動(dòng)力輸出總成齒輪主要參數(shù)的確定
§2.1齒輪的概述
齒輪設(shè)計(jì)的要求
（1） 在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)性能方面：噪聲低，振動(dòng)小，傳動(dòng)效率高。
（2） 在承載能力方面：具有所要求的強(qiáng)度和工作壽命，或在規(guī)定的壽命下
得的`可靠度。
（3） 在工藝性能方面：能采用容易得到的刀具加工，齒輪參數(shù)和刀具加工，
齒輪參數(shù)和刀具參數(shù)相協(xié)調(diào)。
（4） 在經(jīng)濟(jì)性方面：在保證使用性能和耐久性的條件下，加工和使用成本
低
總的來(lái)說(shuō)，齒輪設(shè)計(jì)是齒輪使用性，工藝性和經(jīng)濟(jì)性能等方面的矛盾的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。片面強(qiáng)調(diào)單一的方面，都不能設(shè)計(jì)出滿(mǎn)意的齒輪。
齒輪傳動(dòng)可以做成開(kāi)式的、半開(kāi)式的以及閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械，建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動(dòng)沒(méi)有防塵罩和機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。這種齒輪傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，固只用于低速齒輪的傳動(dòng)。當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝置裝由簡(jiǎn)單的防護(hù)罩時(shí)候，有時(shí)還把大齒輪部分的在油池里。則稱(chēng)為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。它的工作條件雖然有所好轉(zhuǎn)，但還不能做到嚴(yán)防外界雜質(zhì)侵入，潤(rùn)滑條件也不算好。拖拉機(jī)等所用的齒輪傳動(dòng)，都是經(jīng)過(guò)精確加工而封閉嚴(yán)密的箱體中，這稱(chēng)為閉式齒輪傳動(dòng)。它和開(kāi)式或半開(kāi)式相比，潤(rùn)滑條件及防護(hù)條件等最好。
§2.2方案一設(shè)計(jì)
§2.2.1方案一齒輪計(jì)算
由任務(wù)書(shū)的發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速為2200轉(zhuǎn)/分功率為12小時(shí)功率45KW 。
可以得到在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的扭矩
其中扭轉(zhuǎn)儲(chǔ)備系數(shù)為20%
由經(jīng)驗(yàn)公式粗算中心距
方案一
a圓整至88mm
由經(jīng)驗(yàn)公式
§2.2.2方案一軸設(shè)計(jì)
軸的強(qiáng)度計(jì)算有三種方法
（1） 按轉(zhuǎn)距估算軸徑
（2） 按當(dāng)量彎矩近似計(jì)算
（3） 安全系數(shù)的精確校核計(jì)算
對(duì)高速軸進(jìn)行校
按許用彎曲應(yīng)力進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核
圖2-1軸的受力簡(jiǎn)圖
軸的受力分析
軸的扭矩圖
圖2-2軸的扭矩圖
受力分析圖
因?yàn)镕r=3.554KN;易得F1=2.847KN ;F2=0.706KN
所以可以做出剪力圖如下
圖2-3軸的彎力圖
繼而可以得出彎矩圖如下：
圖2-3軸的彎矩圖
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表20-13得
實(shí)心軸的最小直徑為-------------------（式1-1）
其中M為合成彎矩；單位為N.?M。
〖〗為許用應(yīng)力；單位為Mpa
為轉(zhuǎn)距和彎矩作用性質(zhì)差異的系數(shù)；
當(dāng)扭剪按脈動(dòng)循環(huán)變化時(shí), =0.6
根據(jù)選用材料為45鋼，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知45鋼的許用應(yīng)力為70 Mpa。
將數(shù)據(jù)帶入公式（1-1）
故高速軸的最小直徑取30mm。
§2.3方案二設(shè)計(jì)
§2.3.1方案二齒輪設(shè)計(jì)
故高速軸的最小直徑取30mm。
選用滑動(dòng)直齒解決齒輪嚙合問(wèn)題由上面計(jì)算得軸的最小直徑為30mm。在方案〖1〗中直齒直徑為48mm；又采用花健連接，齒輪的強(qiáng)度無(wú)法保障，一般加工成齒輪軸的形式。這樣就不能滿(mǎn)足嚙合的要求。重新調(diào)整模數(shù)和齒數(shù)，增加直徑長(zhǎng)度。
m取3.5，小齒齒數(shù)取19；大齒齒數(shù)取58。
滿(mǎn)足傳動(dòng)要求。
齒輪在嚙合過(guò)程中，輪齒根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過(guò)度圓角處有應(yīng)力集中，所以齒輪受到足夠大的載荷作用時(shí)其根部彎曲應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力，輪齒就會(huì)斷裂。在汽車(chē)變速器中這種破壞情況很少發(fā)生，而常見(jiàn)的斷裂是由于在重復(fù)載荷作用下，使齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，而逐漸擴(kuò)展到一定深度而產(chǎn)生折斷其破壞斷面在疲勞裂縫部位呈光滑表面，而突然斷裂部位呈粗粒狀表面。變速器低檔小齒輪由于載荷大而齒數(shù)少多發(fā)生彎曲疲勞斷裂。
齒面點(diǎn)蝕是常見(jiàn)的高檔齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。齒面長(zhǎng)期在脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用下，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。嚙合時(shí)由于齒面的相互擠壓使充滿(mǎn)潤(rùn)滑油的裂縫處有油壓增高導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)展，最后產(chǎn)生剝落，使齒面產(chǎn)生大量的扇形小麻點(diǎn)，即所謂點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕使齒形誤差加大而產(chǎn)生附加動(dòng)載荷。通常是靠近節(jié)圓根部齒面處的點(diǎn)蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點(diǎn)蝕嚴(yán)重，主動(dòng)小齒輪較被動(dòng)大齒輪較嚴(yán)重。在局部高溫，高壓下齒面互相熔焊粘連，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡的損壞形式稱(chēng)為齒面膠合。在一般的汽車(chē)變速器中產(chǎn)生膠合損壞的情況較少。
綜上所述，在汽車(chē)變速器中齒輪的破壞形式主要有彎曲疲勞斷裂和點(diǎn)蝕兩種。應(yīng)對(duì)齒輪的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度進(jìn)行重點(diǎn)校核。
對(duì)齒輪進(jìn)行齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算和齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
（1） 拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸，速度不高，故可以選用7級(jí)精度（GB10095-88）
（2） 由傳動(dòng)分析可得采用直齒傳動(dòng)；
（3） 材料分析
選用20CrMnTi
小齒輪采用滲碳淬火熱處理，硬度可達(dá)到60HRC;
大齒輪采用滲碳淬火熱處理，硬度可達(dá)到60HRC;
【2】按齒面接觸設(shè)計(jì)計(jì)算
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10-9A得
（1） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6查得材料彈性影響系數(shù)
（2） 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖12-12-d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限
（3） 工作壽命15年。每年工作300天。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10-13的計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（4） 計(jì)算載荷系數(shù)
a,計(jì)算齒輪的圓周速度
b，齒寬計(jì)算
c,計(jì)算齒寬于齒高之比b/h
齒高
d,計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)v=7.6m/s;齒輪加工符合7級(jí)精度查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8
查得 動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.12;
由表10-3 查得
由表10-4 查得7級(jí)精度小齒輪相對(duì)非對(duì)稱(chēng)分布時(shí)
由b/h=3.8, 查得《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13 得
故載荷系數(shù)
（5） 按接觸疲勞許用應(yīng)力計(jì)算齒輪的最小分度圓直徑
取失效的概率為1%，安全系數(shù)S=1
帶入公式
選用的齒輪分度圓必須大于62.3，方案二中分度圓滿(mǎn)足要求。
所選用齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。
【3】按齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算所選齒輪
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10-5得彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式
確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
（1）由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖12-24 e查得小齒輪的彎曲疲勞極限
（2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
（4） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.2
（5） 計(jì)算載荷系數(shù)
帶入數(shù)據(jù)的K=1.72。
（6） 計(jì)算齒形系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5得
（7）計(jì)算大小齒輪的
將數(shù)值較大的小齒輪帶入公式得
方案二中的模數(shù)為3.5滿(mǎn)足齒根彎曲強(qiáng)度的要求。
綜合可得方案二中的齒輪綜合力學(xué)性能滿(mǎn)足要求
§2.3.2齒輪變位設(shè)計(jì)
齒輪變位系數(shù)的選擇
1， 齒輪變位的作用
（1）根據(jù)既定的齒輪，模數(shù)，來(lái)使得齒輪副符合于既定的中心距
（2）使得主,從動(dòng)齒輪有較佳的強(qiáng)度平衡，即使的主，從動(dòng)齒輪有基本相同的壽命和可靠度。
（3）通過(guò)齒輪副的變位獲得所需的嚙合角，以提高承載能力。
避免齒根嚙合干涉或加工時(shí)根切一般動(dòng)力輸出的那一對(duì)齒輪從提高齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)選取變位系數(shù)
齒輪主要的失效形式是齒面的接觸疲勞，而使得主動(dòng)小齒輪更易出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕或剝落。齒輪接觸疲勞的薄弱點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)，因而主要考慮如何降低節(jié)點(diǎn)的接觸應(yīng)力。一般采用以下途徑
（1） 使節(jié)點(diǎn)處于兩隊(duì)齒嚙合區(qū)齒面的載荷比單隊(duì)嚙合區(qū)小，從而降低節(jié)點(diǎn)應(yīng)力。
（2） 使節(jié)點(diǎn)不處于嚙合區(qū)，即所謂的節(jié)點(diǎn)外嚙合，使得薄弱點(diǎn)不參加工作。
齒輪接觸疲勞的研究表明，齒輪接觸疲勞起源于單隊(duì)齒嚙合區(qū)的內(nèi)界點(diǎn)，而不是節(jié)點(diǎn)。這是因?yàn)椋簡(jiǎn)侮?duì)嚙合區(qū)內(nèi)界點(diǎn)的齒面接觸應(yīng)力比節(jié)點(diǎn)大；潤(rùn)滑條件比節(jié)點(diǎn)處差。因此，設(shè)計(jì)齒輪副主要應(yīng)考慮如何降低內(nèi)界點(diǎn)的接觸應(yīng)力的，降低主動(dòng)小齒輪的方法有是大嚙合角
為了增強(qiáng)小齒輪的強(qiáng)度和壽命對(duì)齒輪進(jìn)行變位在確定齒輪參數(shù)時(shí)，需要首先選擇齒輪的變位原則。齒輪變位是為了避免齒輪根切配湊中心距，但變位后還會(huì)影響齒輪強(qiáng)度，工作時(shí)的穩(wěn)定性，耐磨性以及抗膠合的能力，甚至使在工作中產(chǎn)生噪聲。齒輪變位主要是高度變位和角度變位。對(duì)直齒采用高度變位選擇合適變位系數(shù)。
由《機(jī)械原理》10-4得
圓整至138mm
由變位齒輪計(jì)算公式
由變位齒輪的公式
帶入數(shù)據(jù)的
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖12-2分配齒輪的變位系數(shù)
；大齒輪的變位系數(shù)為；
由變位系數(shù)公式
；
變位后的大齒輪參數(shù)
齒根圓
齒頂圓
變位后的小齒輪參數(shù)
齒根圓
齒頂圓
§2.3.3齒輪重合度的設(shè)計(jì)
由公式得
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖12-6得
查得
變位齒輪重合度計(jì)算公式：
重合度滿(mǎn)足齒輪的傳動(dòng)要求
第三章動(dòng)力輸出總成軸承的計(jì)算
§3.1軸承的概述
滾動(dòng)軸是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸拉支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，偶動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。
常用的滾動(dòng)軸承絕答多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并有專(zhuān)業(yè)工廠(chǎng)大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等四部分組成。內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配，外圈用來(lái)和軸承座裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可用于外圈回轉(zhuǎn)但內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、圈的滾道間滾動(dòng)。常用的滾動(dòng)體，有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子、非對(duì)稱(chēng)球面滾子等幾種。軸承內(nèi)、外圈上的滾道，有限制滾動(dòng)體側(cè)向位移的作用。
保持架的主要作用是均勻的隔開(kāi)滾動(dòng)體。如果沒(méi)有保持架，則相鄰滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將會(huì)由于接觸處產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)速度而引起的磨損。保持架有沖壓的和實(shí)體的兩種。沖壓保持架一般用低碳鋼板沖壓制成，它與滾動(dòng)體間有較大的間隙。實(shí)體保持架常用銅合金、鋁合金或塑料經(jīng)切削加工制成，有較好的定心作用。
軸承的內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體，一般是用軸承鉻鋼制造的，熱處理后硬度一般的不低于60HRC。由于 一般軸承的這些元件都經(jīng)過(guò)了150攝氏度的回火處理，所以軸承的工作溫度一般不高于120攝氏度。所以通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于120攝氏度時(shí)，元件的硬度不會(huì)下降。
當(dāng)滾動(dòng)體是圓柱體或滾針時(shí)，在某些情況下，也可以沒(méi)有內(nèi)圈，外圈或保持架，這時(shí)的軸徑或軸承座就要起到內(nèi)圈或外圈的作用，因而工作表面具有相應(yīng)的硬度和粗糙度。
§3.2軸承的計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采用直齒傳動(dòng)沒(méi)有軸向力所以采用深溝球軸承這種傳動(dòng)效率較高的滾動(dòng)軸承根據(jù)軸徑選用軸承
低速軸選用6307和6308；高速軸都選用6407。
（1） 高速軸的校核
由以前的受力分析的
由軸承壽命計(jì)算公式得
----------（式3-1）
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表22-31得6407的額定負(fù)荷C=43.8KN,查表可得球軸承
帶入公式公式3-1 符合使用要求
右邊軸承的徑向力比左邊小所以肯定滿(mǎn)足使用條件
（2） 低速軸的時(shí)間校核
對(duì)左邊的軸承校核低速軸的校核
圖3-1 低速軸受力
因?yàn)镕r=2.565KN;易得F1=2.055KN ;F2=0.51KN
由以前的受力分析的
由軸承壽命計(jì)算公式得
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表22-31得6407的額定負(fù)荷C=25.8KN,查表可得球軸承
帶入公式 符合使用要求
因?yàn)樽筮叺膹较蛄Ρ扔疫叺拇螅筮叿弦?，右邊一定符合條件。
第四章 軸的校核計(jì)算
§4.1高速軸設(shè)計(jì)
對(duì)高速軸進(jìn)行校
按許用彎曲應(yīng)力進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核
圖4-1高速軸受力圖
軸的受力分析
軸的扭矩為234.36
受力圖
圖4-2 豎直面受力圖
因?yàn)镕r=2.565KN;易得F1=2.055KN ;F2=0.51KN
所以可以做出剪力圖如下
圖4-3高速軸彎力圖
繼而可以得出彎矩圖如下：
圖4-4 高速軸彎矩圖
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表20-13得
實(shí)心軸的最小直徑為-------------------（式1-1）
其中M為合成彎矩；單位為N.?M。
〖〗為許用應(yīng)力；單位為Mpa
為轉(zhuǎn)距和彎矩作用性質(zhì)差異的系數(shù)；
當(dāng)扭剪按脈動(dòng)循環(huán)變化時(shí), =0.6
根據(jù)選用材料為45鋼，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知45鋼的許用應(yīng)力為70 Mpa。
將數(shù)據(jù)帶入公式（1-1）
高速軸的最小直徑必須大于28mm，最小段直徑取30mm符合強(qiáng)度要求。
§4.2低速軸設(shè)計(jì)
按許用彎曲應(yīng)力進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核
圖4-5低速軸受力簡(jiǎn)圖
軸的受力分析
軸的扭矩為714。7
受力圖
圖4-6豎直面低速軸受力簡(jiǎn)圖
因?yàn)镕r=2.565KN;易得F1=2.055KN ;F2=0.51KN
所以可以做出剪力圖如下
圖4-7 低速軸彎立圖
繼而可以得出彎矩圖如下：
圖4-8 低速軸彎矩圖
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表20-13得
實(shí)心軸的最小直徑為
-------------------（式1-1）
其中M為合成彎矩；單位為N.?M。
〖〗為許用應(yīng)力；單位為Mpa
為轉(zhuǎn)距和彎矩作用性質(zhì)差異的系數(shù)；
當(dāng)扭剪按脈動(dòng)循環(huán)變化時(shí), =0.6
根據(jù)選用材料為40Cr鋼，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知40Cr鋼的許用應(yīng)力為261Mpa。
將數(shù)據(jù)帶入公式（1-1）
高速軸的最小直徑必須大于30.2mm，最小段直徑取35mm符合強(qiáng)度要求
第五章 花鍵的計(jì)算
§5.1低速軸花鍵設(shè)計(jì)
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)較快普通的矩形花鍵不能滿(mǎn)足要求，沒(méi)有對(duì)心功能，所以必須采用漸開(kāi)線(xiàn)花健。按G B3478.1-83規(guī)定直齒漸開(kāi)線(xiàn)花鍵的壓力角有30度和45度兩種。本次設(shè)計(jì)選用30度壓力角，為了加工刀具方便采用平齒根漸開(kāi)線(xiàn)花鍵。
（1） 低速軸花鍵計(jì)算
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-21得選用
m=2.5，Z=15,D=40mm。
根據(jù)表7-19計(jì)算漸開(kāi)線(xiàn)的基本尺寸
mm
作用齒槽最小值
mm
實(shí)際齒槽寬最大值
mm
實(shí)際齒槽寬最小值
作用齒槽寬最大值
mm
外花鍵大徑mm
外花鍵漸開(kāi)線(xiàn)起始圓直徑最大值
其中Db=32.48mm;D=37.5mm
選用5H精度，ESV查表7-28的ESV=0;
帶入公式得
內(nèi)花鍵漸開(kāi)線(xiàn)終止圓直徑最小值
外花鍵小徑基本尺寸
基本齒厚
作用齒厚最大值
實(shí)際齒厚最小值
實(shí)際齒厚最大值
作用齒厚最小值
基圓直徑
§5.2高速軸花鍵設(shè)計(jì)
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-25
mm
作用齒槽最小值
實(shí)際齒槽寬最大值
實(shí)際齒槽寬最小值
作用齒槽寬最大值
外花鍵大徑
外花鍵漸開(kāi)線(xiàn)起始圓直徑最大值
其中Db=30.31mm;D=35mm
選用5H精度，
帶入公式得
內(nèi)花鍵漸開(kāi)線(xiàn)終止圓直徑最小值
外花鍵小徑基本尺寸
基本齒厚mm
作用齒厚最大值
實(shí)際齒厚最小值
實(shí)際齒厚最大值
作用齒厚最小值
基圓直徑
§5.3連軸器花鍵設(shè)計(jì)
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-25
mm
作用齒槽最小值
實(shí)際齒槽寬最大值
實(shí)際齒槽寬最小值
作用齒槽寬最大值
外花鍵大徑
外花鍵漸開(kāi)線(xiàn)起始圓直徑最大值
其中Db=23.811mm;D=27.5mm
選用5H精度，
帶入公式得
內(nèi)花鍵漸開(kāi)線(xiàn)終止圓直徑最小值
外花鍵小徑基本尺寸
基本齒厚mm
作用齒厚最大值
實(shí)際齒厚最小值
實(shí)際齒厚最大值
作用齒厚最小值
第六章 控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
§6.1 自鎖彈簧的設(shè)計(jì)
圖6-1操縱機(jī)構(gòu)圖
根據(jù)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手》
由計(jì)算彈簧的直徑
式子中的參數(shù)
帶入的K=1.23
根據(jù)實(shí)際使用需要一般
帶入上式
根據(jù)《機(jī)械零件手冊(cè)》表25-10選用直徑為2mm的彈簧
其中節(jié)距選用3.51mm，工作極限負(fù)載為212KN，一圈彈簧工作極限負(fù)載下變形。根據(jù)需要選用12mm的鋼球
彈簧的內(nèi)徑為：
彈簧的外徑為：
彈簧的有效圈數(shù)
其中G—切變模數(shù)；有《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表25-5常用材料（摘自GB/T 1239）
查得;
帶入公式； 圓整至6圈
總?cè)?shù)為
自由高度
彈簧的剛度
壓并高度
驗(yàn)算穩(wěn)定性
高徑比
彈簧符合要求
§6.2 操縱機(jī)構(gòu)位置的設(shè)計(jì)
操縱手柄的位置選擇
圖6-1操縱機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉簡(jiǎn)圖
因?yàn)樾↓X輪以直線(xiàn)軌跡運(yùn)動(dòng)如直線(xiàn)BC，而撥桿是圓弧軌跡如,
輪和撥叉之間存在間隙。有三角公式易得OB長(zhǎng)度和的關(guān)系。如下
表6-1操縱機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸表
OB長(zhǎng)度/mm
弧度
弧長(zhǎng)/mm
誤差/mm
10
1.249046
12.49046
6.837722
20
0.982794
19.65587
8.905996
30
0.785398
23.56194
8.786797
40
0.643501
25.74004
8
50
0.54042
27.02098
7.125354
60
0.463648
27.81886
6.334369
70
0.404892
28.34243
5.659848
80
0.358771
28.70165
5.093666
90
0.321751
28.95755
4.618503
100
0.291457
29.14568
4.217371
110
0.266252
29.28773
3.87598
120
0.244979
29.39744
3.5829
140
0.211093
29.55307
3.107662
150
0.197396
29.60933
2.912899
65
0.432408
28.10651
5.98264
第七章 動(dòng)力輸出軸的加工方法
§7.1 低速軸的加工方法
該軸用40Cr 圓鋼直接下料,其工藝流程
加工—調(diào)質(zhì)—金加工—高頻—回火—校直—磨外圓。要求除軸頭螺紋外,花鍵表面及軸的各表面都要求淬硬硬層深度不少于1.12mm ,硬度48～56HRC ,其余部分為25～30HRC。
處理方法
a1 縮短花鍵軸的高頻淬硬區(qū),控制在花鍵有效使用長(zhǎng)度78mm 之內(nèi),使花鍵軸高頻熱影響區(qū)遠(yuǎn)離臺(tái)階,兩次高頻熱影響區(qū)分開(kāi)。
b1 增大臺(tái)階根部的R 角,減少應(yīng)力集中。
c1 拉機(jī)動(dòng)力輸出軸聯(lián)接件盡可能與動(dòng)力輸出軸同心,防止動(dòng)力輸出軸產(chǎn)生很大的彎矩和承受過(guò)大的交變彎曲應(yīng)力。
d1 控制好軸的調(diào)質(zhì)硬度,防止形成其它的斷裂。
注意事項(xiàng)
根據(jù)圖紙要求, 50mm軸頸和40mm 軸表面都應(yīng)淬火,由于兩處直徑不一,所用高頻感應(yīng)圈直徑也不一,成為兩次加熱淬火,造成在臺(tái)階根部?jī)纱螣嵊绊懙倪^(guò)渡區(qū)相連,從而降低了該處表面的硬度和強(qiáng)度。硬度檢測(cè)結(jié)果也說(shuō)明該處硬度很低,高頻淬火過(guò)渡區(qū)的殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力,而拉應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致: ①引起淬火開(kāi)裂; ②和外加拉應(yīng)力迭加產(chǎn)生早期疲勞損壞,兩過(guò)渡區(qū)相連,所產(chǎn)生的拉應(yīng)力則更大。說(shuō)明該軸本身強(qiáng)度就低,而高頻加熱時(shí)熱影響的溫度未能超過(guò)該軸的調(diào)質(zhì)回火溫度,所以軸熱影響區(qū)表面與心部硬度基本一致,但其熱影響形成的拉應(yīng)力依然存在。
b1 該軸的50mm軸頸與花鍵軸形成臺(tái)階,根部形成應(yīng)力集中,根據(jù)使用情況該處大于R3 以上為好。
第八章 使用與保養(yǎng)
§8.1 使用事項(xiàng)
隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展,農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)范圍不斷擴(kuò)大,與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置配套作業(yè)的農(nóng)機(jī)具大量涌現(xiàn),如旋耕機(jī)、噴霧機(jī)、收割機(jī)、氣吸(吹) 式播種機(jī)、打瓜取籽機(jī)以及秸稈粉碎還田機(jī)等。這些機(jī)具的應(yīng)用,不僅減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了作業(yè)質(zhì)量和綜合效益,而且也提高了拖拉機(jī)的利用率。但是由于對(duì)拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置的結(jié)構(gòu)不甚了解,操作方法不甚正確,以致作業(yè)質(zhì)量下降,消耗增加,效率降低,甚至損壞機(jī)件或出現(xiàn)人身事故。統(tǒng)計(jì)資料表明,近年來(lái)因拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置造成的機(jī)械和人身事故呈上升趨勢(shì)。一般情況下,在使用拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置時(shí)應(yīng)特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題。
【1】正確選型
(1) 功率匹配。拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置的輸出功率應(yīng)大于或等于被驅(qū)動(dòng)農(nóng)具所需功
率,否則拖拉機(jī)將超負(fù)荷工作,發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙,轉(zhuǎn)速降低,甚至熄火或損壞有關(guān)零部件。
(2) 參數(shù)匹配。所謂農(nóng)具驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置參數(shù)的匹配,即農(nóng)具
被驅(qū)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速、帶輪直徑、花鍵規(guī)格、離地高度以及旋轉(zhuǎn)方向等應(yīng)與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置相適應(yīng)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定動(dòng)力輸出軸的兩種標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為540 r/ min 和1 000 r/ min ,其旋轉(zhuǎn)方向由拖拉機(jī)后面向前看為順時(shí)針?lè)较?。但?guó)產(chǎn)拖拉機(jī)由于種種原因,其轉(zhuǎn)速有很大差異,使用中要注意。如鐵牛- 55 型拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速為523 r/ min ,上海-50 型拖拉機(jī)為766 r/ min ,東方紅- 802 型拖拉機(jī)為650 r/ min ,東方紅- 1002 型拖拉機(jī)為540 r/ min 和1 000 r/ min 。
【2】正確使用
(1) 使用動(dòng)力輸出軸時(shí),應(yīng)盡量使農(nóng)具驅(qū)動(dòng)裝置軸線(xiàn)與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸軸線(xiàn)一致,偏角不得大于30°。工作中在地頭轉(zhuǎn)彎或倒退時(shí),應(yīng)先切斷動(dòng)力,以免損壞機(jī)具。
(2) 使用非獨(dú)立式動(dòng)力輸出軸時(shí),應(yīng)首先把主離合器分離徹底后,才能操縱動(dòng)力輸出軸操縱手柄,以達(dá)到爪式聯(lián)軸節(jié)的正確接合或分離,否則會(huì)損壞聯(lián)軸節(jié)及其他零件。
(3) 使用半獨(dú)立式動(dòng)力輸出軸時(shí),應(yīng)按以下順序操作。首先把動(dòng)力輸出操縱手柄扳至分離位置;然后用右腳踩
下變速箱上部的分離定位銷(xiāo)踏板,再?gòu)氐追蛛x動(dòng)力輸出軸離合器;把動(dòng)力輸出操縱手柄扳至接合位置;平順地接合離合器,先以低速運(yùn)轉(zhuǎn),檢查動(dòng)力輸出軸和作業(yè)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)情況,確認(rèn)正常后再投入正常作業(yè)。如果不徹底分離動(dòng)力輸出離合器就把動(dòng)力輸出操縱手柄扳至接合位置,易使離合套等零部件損壞,這種錯(cuò)誤操作造成的故障較多,要特別加以注意。
(4) 當(dāng)使用拖拉機(jī)動(dòng)力輸出傳動(dòng)帶輪驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)具工作時(shí),應(yīng)使其旋轉(zhuǎn)方向與被驅(qū)動(dòng)機(jī)具傳動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)方向一致,主、從動(dòng)傳動(dòng)帶輪軸線(xiàn)在同一縱向平面上,輪槽對(duì)正,傳動(dòng)帶松緊度合適;并盡量使傳動(dòng)帶松邊在上邊,以增大包角,減少打滑。
(5) 經(jīng)常檢查傳動(dòng)部分各螺栓的緊固情況,傳動(dòng)軸及傳動(dòng)帶接頭是否牢固可靠,及時(shí)
向萬(wàn)向節(jié)十字軸注油。要特別注意安裝安全防護(hù)裝置,工作時(shí)不要站在傳動(dòng)軸附近。
【3】正確保管
長(zhǎng)期不使用動(dòng)力輸出裝置時(shí),應(yīng)裝好防護(hù)罩,以防銹蝕,并保證安全。
第九章 結(jié) 論
本設(shè)計(jì)是拖拉機(jī)動(dòng)力出輸出總成的設(shè)計(jì),經(jīng)過(guò)查資料和參考以往的設(shè)計(jì),采用半獨(dú)立式的傳動(dòng)方式。通常由聯(lián)動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)的雙作用離合器控制的，離合器的踏板行程分為兩部分，踏下踏板先分離主離合器，驅(qū)動(dòng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)踏下踏板，副離合器才分開(kāi)。它的特點(diǎn)是拖拉機(jī)起步、停車(chē)、換檔時(shí)農(nóng)機(jī)具不停止運(yùn)轉(zhuǎn)，農(nóng)機(jī)具工作機(jī)構(gòu)起動(dòng)與拖拉機(jī)起步不可以同時(shí)進(jìn)行，本次設(shè)計(jì)選用的花鍵都是漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，具有良好的自動(dòng)對(duì)心功能，保障了傳動(dòng)的平穩(wěn)性，和齒輪的公差要求。本設(shè)計(jì)采用的操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單方便，特別是維修成本低，有利于減少用戶(hù)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。本設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是沒(méi)有提供同步式的動(dòng)力輸出形式，使得不能滿(mǎn)足用戶(hù)全方面的要求，值得認(rèn)真研究和改進(jìn)，以便得到其改進(jìn)型。
本次設(shè)計(jì)是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的一次綜合檢驗(yàn)和全面考察。通過(guò)這次設(shè)計(jì)不僅使我加深了對(duì)本專(zhuān)業(yè)理解，也提高了自己獨(dú)立思考解決實(shí)際問(wèn)題的能力。最終在規(guī)定時(shí)間內(nèi)較完整地完成了設(shè)計(jì)任務(wù).由于本人的水平及經(jīng)驗(yàn)有限，在本設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)疏漏和錯(cuò)誤，請(qǐng)各位老師多批評(píng)指正。
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致 謝
此次設(shè)計(jì)，是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的一次全面回顧和掌握的過(guò)程，同時(shí)也是對(duì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的一次鍛煉。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，是我認(rèn)識(shí)到了自己知識(shí)的缺乏，平時(shí)在理論上很優(yōu)美的設(shè)想在實(shí)際生產(chǎn)中其實(shí)是不能是實(shí)現(xiàn)的。這使我明白了在以后工
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