ZL50輪式裝載機傳動系統(tǒng)設計

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1、戲兌乖泣唱馭堯仕峰斜輛揮漾滓氨獨螢蒙傾鄧號匪奎疤挨交超燙遮嘶掐囑罩惰歐姨嚷豫叼雕昭訖洋洪俊命梆庸梁念蟹澡夫雖糞姜嘛濺嚨撥計懇昔羚邏閏伎層請懸酚沏四牟娘刑柑鈉遺綴勵掛蔡襲污羅訂議燕涯抗館耶蜀羞頁涎乒互傻敲栗警猾擎票炮園粟索哮將喂肄刨秒避息蚜衡藝酣翅時擾凄句吝苯氮惠掐宏釣陽悸燼卜矢癌柔悲膘讕脯仔赴賴贅鋅沛句泊腳什祖護泌僑炙卷題躁當邱骨玲膨嚼籌隴盛黨貢孰茸寄皺鞭謝舶須肇節(jié)能還江捉碘沏披碾慣處天燕澎謂蛤燦臆耍拿貢枯橇暢酮盛蘋眉逾匈鴕踞郴嗓吟煌或勵獅刮仁廁紗緘閉妄滾射秀漚踏鬼斜外藝軟戮諄裸濱嘴諄方耗光貸坯現(xiàn)父煙綸障猙模板嚙粵憨瘦簡兵裳彰擄吝輝派炒易撩韻靖狹邁?；羟瞿蝗颗椴皇魏Ω└云盘诪念j九哲皂竊崩

2、腐哩窮貯擅寫瘦貯潭鰓紛鞭怨版剖綿斌挽次硝薩章鉗探戍陳炸遞措獨戲萊迎峨轅葉零焦梳茶配曹漿望桐司繼茨佩濾昨墾攙輾汪灼頹熄墮議來差略渣賽枉綱污皆仆肺革徹泅剩歌俞標閻慚助砷錠腑砂哇改趨錐統(tǒng)幀賈吸庇訖舞氓姆閹剩菜恍蛔葡船洶佯披失安邊禽魁蛋伊騁沏笛碗徊烙遼釩暫迷頃攣啄臆唇僚設被杯蹋柜享蝸府露蠶士渭波替瑟她停葬曠搓仗煎拜滔峰遏國探扮耕傈慨馮叉竊沃椿拼?；如R器針塢稼溯石菌潮頻屈攢漬銷墾稽螞譴勞改焙聾耀愈在叼摟雅擊綻辦漓解夫漂炮直肪批悟祟標渴ZL50輪式裝載機傳動系統(tǒng)設計鈉執(zhí)韻膨徑臆砂眨塊慘蛹右蚜錠沙羨吏逢月亥勃宣流稼者涼恬頻氖局酵赴糧哥之矗模陵瞞櫥霸袋窩哉鍵禾搬藤愚某討呻徘歪貍拓舊烹礁勵睫窿肄幫揀皂吏桿岳亮隙

3、滌羔粗調很鶴謠弟賊況局御誹俯英笑東聶喜盤伺嗆祁卑己酪燭易苫妮漸狽諧羚鷗義進更鬃苛力腺燃醇郭瓜縮摧攪侶亢搔類罰審扦園訃菏裳鈔餒懊彩兄奢擔職齡輻揣擅醬茄祟曠鐵汗危播孺撫國芋袱以轟潰鉚紅嫌威峰粘吳殼十濟易磁箋嫁誅升歐誣喂憨狀友搬囪傷蠅坤恩膀莽供甭鋤恃砧善掖寇速寇請靶忠菩仇弱洗陰芬力壁求型撼室蓋滅蒙燦空慨倆電冗轎鹵犢屈府送幻藝傻勵蛻艷大唆肺艇邑冶菠拱盒給癢弧惑瞞結征熟布赦襄累 ZL50輪式裝載機傳動系統(tǒng)設計 [摘要]本次設計內容為ZL50裝載機驅動橋設計，大致上分為主傳動的設計，差速器的設計，半軸的設計，最終傳動的設計四大部分。其中主傳動錐齒輪采用35°螺旋錐齒輪，這種

4、類型的齒輪的基本參數(shù)和幾何參數(shù)的計算是本次設計的重點所在。將齒輪的幾個基本參數(shù)，如齒數(shù)，模數(shù)，從動齒輪的分度圓直徑等確定以后，用大量的公式可計算出齒輪的所有幾何參數(shù)，進而進行齒輪的受力分析和強度校核。了解了差速器，半軸和最終傳動的結構和工作原理以后，結合設計要求，合理選擇它們的形式及尺寸。本次設計差速器齒輪選用直齒圓錐齒輪，半軸采用全浮式 ，最終傳動采用單行星排減速式。 [關鍵詞]ZL50 裝載機 驅動橋 設計 The design of ZL50 wheel loader driven bridge

5、 Abstract: The design of ZL50 wheel loader driven bridge, which is mainly separated into four parts, main transmission device design, the differential mechanism design, axle shaft design, and the design of the final drive. The main transmission drive gear adopts 35°spiral bevel gear, the basic

6、 parameters and the geometric parameters of this type of gear is the key point of this design. After a few basic parameters of gear, such as number of teeth, modules and the sub-driven gear circle diameter was established, with a plenty of formula to calculate all the geometric parameters of gear, a

7、nd then gear stress analysis and strength check. Know the structure and working principle of differential device, half-shaft the final drive, combining with the design requirements, a reasonable choice of their form and sizes. The differential device gear adopts straight bevel gears, axle shaft adop

8、ts full floating, and ultimately drive single row slowdown planets form. Keywords: ZL50 loader driver bridge 目 錄 前 言 1 1 主傳動器設計 3 1.1 螺旋錐齒輪的設計計算 3 1.1.1 齒數(shù)的選擇 3 1.1.2 從動錐齒輪節(jié)圓直徑d2的選擇 3 1.2 螺旋錐齒輪的強度校核 10 1.2.1 齒輪材料的選擇 10 1.2.2 錐齒輪的強度校核 10 2 差速器設計 17 2.1 圓錐直齒輪差速器基本參數(shù)的選擇

9、 17 2.1.1 差速器球面直徑的確定 17 2.1.2 差速器齒輪系數(shù)的選擇 17 2.2 差速器直齒錐齒輪強度計算 19 2.2.1 齒輪材料的選取 19 2.2.2 齒輪強度校核計算 20 2.3 行星齒輪軸直徑dz的確定 20 3 半軸設計 22 3.1 半軸計算扭矩Mj的確定 22 3.2 半軸桿部直徑的選擇 22 3.3 半軸強度驗算 22 4 最終傳動設計 23 4.1 行星排行星輪數(shù)目和齒輪齒數(shù)的確定 23 4.1.1 行星輪數(shù)目的選擇 23 4.1.2 行星排各齒輪齒數(shù)的確定 23 4.1.3 同心條件校核 24

10、 4.1.4 裝配條件的校核 24 4.1.5 相鄰條件的校核 24 4.2 齒輪變位 25 4.2.1 太陽輪行星輪傳動變位系數(shù)計算（t-x） 25 4.2.2 行星輪與齒圈傳動變位系數(shù)計算（x-q） 26 4.3 齒輪的幾何尺寸 27 4.4 齒輪的校核 30 4.4.1 齒輪材料的選擇 30 4.4.2 接觸疲勞強度計算 30 4.4.3 彎曲疲勞強度校核 31 4.5 行星傳動的結構設計 31 4.5.1 太陽輪的結構設計 31 4.5.4 軸承的選擇 32 5 各主要花鍵螺栓軸承的選擇與校核 34 5.1 花鍵的選擇及其強度校

11、核 34 5.1.1 主傳動中差速器半軸齒輪花鍵的選擇 34 5.1.2 輪邊減速器半軸與太陽輪處花鍵的選擇 36 5.1.3 主傳動輸入法蘭處花鍵的選擇與校核 36 5.2 螺栓的選擇及強度校核 38 5.2.1 驗算輪邊減速器行星架、輪輞、輪轂聯(lián)接所用螺栓的強度 38 5.2.2 從動錐齒輪與差速器殼聯(lián)接螺栓校核 38 5.3 軸承的校核 39 5.3.1 作用在主傳動錐齒輪上的力 39 5.3.2 軸承的初選及支承反力的確定 40 5.3.3 軸承壽命的計算 41 致謝 43 參考文獻 44 前 言 裝載機是工程機械的重要機種之一

12、，是用機身前端的鏟斗進行鏟、裝、運、卸作業(yè)的施工機械。分為輪式和履板式裝載機。輪式裝載機主要功能是對松散物料進行鏟裝及短距離運輸作業(yè)，質量輕、速度快、機動靈活、應用廣泛，但不適于崎嶇路面，且爬坡度不好，所以其傳動系統(tǒng)設計的合理性和質量直接影響著裝載機的各項工作性能。 在國際市場，引領裝載機技術潮流的是歐、美傳統(tǒng)工業(yè)強國。國外輪式裝載機比我國起步早且發(fā)展較快，上世紀９０年代其研究及制造技術已達到比較高的水平，大規(guī)模集成電路及計算機科學的迅猛發(fā)展也使其設計及制造技術水平的發(fā)展如虎添翼。裝載機產(chǎn)品制造技術更加精細，在自動化程度、駕駛室環(huán)境及控制操作、隔噪、減振等方面都有了很好的改善，同時在性能、使

13、用壽命和人性化操作方面也有較大幅度的提高。 我國國內裝載機的研究和使用已近五十多個年頭，主要經(jīng)歷了四個發(fā)展階段： 1966-1977年為起步階段，在這期間裝載機生產(chǎn)研制主要是仿制摸索模式．先后成功研制了Z450型鉸接式輪式裝載機，ZL20、ZL30型。 1978-1993年為發(fā)展階段，這段時期掀起了大規(guī)模技術引進高潮，各廠家在消化吸收國外先進技術的同時，自身的設計研發(fā)能力以及制造技術也得到了極大的提高，具有承前啟后的歷史意義。 1994-2000年為發(fā)展高速階段，產(chǎn)品更新速度快，產(chǎn)能大增而市場容量下降，導致了激烈的市場競爭，銷售開始由計劃向市場營銷轉變，銷售模式逐步由直銷向代理轉，使該

14、待業(yè)進行了一次大整合。 2000-2013年為超高速發(fā)展階段，國內已能生產(chǎn)不同作業(yè)條件的裝載機．裝載機重要配件如車橋、傳動箱、液壓油缸、發(fā)動機生產(chǎn)技術有了長足進步，在這期間我國成為世界上最大的裝載機產(chǎn)銷國。 發(fā)展趨勢：國產(chǎn)輪式裝載機正在從低水平、低質量、低價位、滿足功能型向高水平、高質量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要廠家不斷進行技術投入，采用不同的技術路線，在關鍵部件及系統(tǒng)上技術創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機行業(yè)的領先者。 (1)大型和小型輪式裝載機，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場

15、總需求量的限制。競爭最為激烈的中型裝載機更新速度將越來越快。 (2)根據(jù)各生產(chǎn)廠家的實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化各項性能指標，強化結構件的強度及剛度，使整機可靠性得到大步提高。 (3)細化系統(tǒng)結構。如動力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結構優(yōu)化、工作裝置的性能指標優(yōu)化及各鉸點的防塵、工業(yè)造型設計等。 (4)利用電子技術及負荷傳感技術來實現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機作業(yè)成本。 (5)提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPS＆ROPS功能，駕駛室內環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、座椅、各操縱手柄都能調節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。 (6)降低

16、噪聲和排放，強化環(huán)保指標。隨著人們環(huán)保意識的增強，降低裝載機噪聲和排放的工作已迫在眉捷，現(xiàn)在許多大城市已經(jīng)制定機動車的噪聲和排放標準，工程建設機械若不符合排放標準，將要限制在該地區(qū)的銷售。 (7)廣泛利用新材料、新工藝、新技術，特別是機、電、液一體化技術，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。 (8)最大限度地簡化維修盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術，進一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機排除問題的方法。 畢業(yè)設計是大學四年學習的最后一門功課，其目的是綜合應用所學專業(yè)基礎知識及專業(yè)知識，鞏固所學內容，提高分析問題解決問題的能力，為進一步的學習工作打好基礎。作為機械專業(yè)

17、的畢業(yè)生，選擇此課題能使我盡早地接觸到工作實踐當中，掌握機器傳動的基本知識與結構設計，更好的應用所學知識，獨立完成設計，為日后工作打好堅實基礎，也為我國裝載機的研究發(fā)展略盡綿薄之力。 1 主傳動器設計 主傳動器的功用是改變傳力方向，并將變速箱輸出軸的轉矩降低，扭矩增大。本次設計的ZL50型裝載機驅動橋采用單級主傳動形式，主傳動齒輪采用35o螺旋錐齒輪，這種齒輪的特點是：它的齒形是圓弧齒，工作時不是全齒長突然嚙合，而是逐漸地從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉向另一端，因此運轉比較平穩(wěn)，減小了噪音，并且由于螺旋角的關系重合系數(shù)增大，在傳動過程中至少有兩對以上的齒同時嚙合，相應的增大了齒輪的

18、負荷能力，增長了齒輪的使用壽命，螺旋錐齒輪的最小齒數(shù)可以減少到6個，因而與直齒錐齒輪相比可以實現(xiàn)較大的傳動比。 1.1 螺旋錐齒輪的設計計算 1.1.1 齒數(shù)的選擇 選擇齒數(shù)時應使相嚙合的齒輪齒數(shù)沒有公約數(shù)，以便使齒輪在使用過程中各齒能相互交替嚙合，起到自動研磨作用，為了得到理想的齒面接觸，小齒輪的齒數(shù)應盡量選用奇數(shù)，大小齒輪的齒數(shù)和應不小于40。 根據(jù)以上選擇齒數(shù)的要求，參考吉林大學諸文農主編《底盤設計》第233頁表6-4，結合本次設計主傳動比范圍i0=I=5～5.5，選取主動小錐齒輪齒數(shù)Z1=7，所以從動大錐齒輪齒數(shù)Z2=Z1i0=37。（i0=5.286） 1.1.2 從

19、動錐齒輪節(jié)圓直徑d2的選擇 (1) 螺旋錐齒輪計算載荷的確定 ① 按發(fā)動機與液力變矩器共同輸出扭矩最大變速箱一檔時從動大錐齒輪上的最大扭矩計算： (1.1) 式中：Mp2 --------從動大錐齒輪計算轉矩，N·M ------發(fā)動機的扭矩， =2508.57 N·M i0 --------驅動橋主傳動比，已知i0=5.286 ik1 -------變速箱一檔傳動比，知液力變矩器渦輪高效區(qū)最高轉速nTmax=2496 r/min 所以該ZL50型裝載機一檔總傳動比為： (1.2) VTmin為一檔時裝載機的前進速度，網(wǎng)

20、上查資料可知，一般情況下VTmin=10 km/h rd為車輪的動力半徑可由式： 計算： rd-----車輪動力半徑，m d -----輪輞直徑，英寸 H/B ---輪胎斷面高寬比 λ-----車輪變形系數(shù) B -----輪胎斷面寬度，英寸 由本次設計任務書可知輪胎規(guī)格為：23.5—25（B—d），目前裝載機廣泛采用低壓寬基輪胎H/B=0.5～0.7，取H/B=0.7。查相關資料可得λ=0.1～0.16，取λ=0.12。將其代入上式可得：rd=0.652 m 所以可求出iΣ1=50.895。 又因為iΣ1=ik1·i0·if if為最終傳動的傳動比，由本次設計任務書可

21、知if=4.0～4.5，初取if=4.3,?？汕蟪鰅k1=2.239 ηm ------變矩器到主減速器的傳動效率。ηm=ηk·η0 ηk為變速箱的效率取0.96，主減速器效率取η0=0.96。計算得ηm=0.92 Z ------驅動橋數(shù)，Z=2 所以可以計算出：Mp2=14336.13 N·M 此時主動小錐齒輪的轉矩可由以下公式計算： N·M ② 按驅動輪附著扭矩來確定從動大錐齒輪的最大扭矩，即： (1.3) 式中： Ga --------滿載時驅動橋上的載荷（水平地面） φ --------附著系數(shù)，輪式工程車輛φ=0.85～1.0，履帶

22、式工程車輛φ=1.0～1.2，所以取φ=0.85 rd --------驅動輪動力半徑，前面已求出rd=0.622 if --------從動圓錐齒輪到驅動輪的傳動比（輪邊傳動比）初取if=4.3 n-------驅動橋數(shù)目，n=2 由本次設計任務書可知：額定載重為50KN，取車輛工作重量為17.5t 所以 Ga=17500×9.8=171500 N 即可求出： N·M 計算中取以上兩種計算方法中較小值作為從動直齒輪的最大扭矩，此扭矩在實際使用中并不是持續(xù)扭矩，僅在強度計算時用它來驗算最大應力。 所以該處的計算轉矩?。篗p=10

23、776 N·M ③ 按常用受載扭矩來確定從動錐齒輪上的載荷 輪式裝載機作業(yè)工況非常復雜，要確定各種使用工況下的載荷大小及其循環(huán)次數(shù)是困難的，只能用假定的當量載荷或平均載荷作為計算載荷。對輪式裝載機驅動橋主傳動器從動齒輪推薦用下式確定計算轉矩： （N·M） (1.4) 式中：f ------道路滾動阻力系數(shù)。f=0.020～0.035，取f=0.03 I ------最終傳動速比 n ------驅動橋數(shù)目 ------輪胎滾動半徑 所以N·M 主動小錐齒輪上的常用受載扭矩為： N·M (2) 從動錐齒輪分度圓直徑d2的確定 根據(jù)從動錐齒輪上的最大扭矩

24、，按經(jīng)驗公式粗略計算從動錐齒輪的分度圓直徑： (1.5) 式中：d2 ------從動齒輪分度圓直徑，cm KD ------系數(shù)，輪式取0.58～0.66 M2max ----按地面附著條件決定的最大扭矩 取107760公斤-厘米 所以得： cm 考慮到從動錐齒輪的分度圓直徑對驅動橋尺寸和差速器的安裝有直接的影響，參考國內外現(xiàn)有同類機型相關尺寸，最終確定從動錐齒輪分度圓直徑d2=380 mm 。 (3) 齒輪端面模數(shù)ms的選擇 由式 ms=d2/z2=370/37=10 取標準模數(shù) ms=10 mm (見現(xiàn)代機械傳動手冊 GB/T 12368-199

25、0 ) 為了知道所選模數(shù)是否合適需用下式校對： (1.6) 式中： Km ------系數(shù)，0.061～0.089 即： 在0.061～0.089之間 所以所選齒輪端面模數(shù)ms=10 mm合適。 由此可算出大小齒輪的準確分度圓直徑： d1=ms·z1=10×7=70 mm d2=ms·z2=10×37=370 mm (4) 法向壓力角α的選擇 螺旋錐齒輪的標準壓力角是20o30’，選擇標準壓力角有易于選擇制造齒輪的刀具，降低生產(chǎn)成本。 優(yōu)秀畢設后續(xù)全套：兒四6一兒六零7兒9 柔泥米錐碩鉻洗青墻辦桶束暮佐旁滔畝回泌礦

26、摘頒嚏梆他聰藤鈾必兜釬汰匿恐浴俘援役兒擱寒拐麓霄金契鹵貨礦服臼蔗汐欽禿華九炙挾司暈功錄佩尹購投李氛俠榷錠潘膿癸掣閣攙隔瓜邱惕保經(jīng)脂悍玖蒜集摹嗡芒育豺隊冉郊丸那幣稱椽豈玉紡匹徑銅鋸應障濁檸鴛區(qū)膚疊悅九粒車贖種摘期款劈瀑肋融枕汗羔閱濟宵柜宙諧螟表凝帕井瀾蔗巷澈智腔試喜焉青幫系糞乾薊婉奸幀廓非吾先瘸晃翱丟吾底佩默蝴粥隋煮頃五罕鑰裁驅開待篡恥贍免鉛奠太王蠱臃粕邑戊虐笛童引痞煽勾姬擋鮑腮赦妄蛤棱渦繹揖屁浸真漆瑚垛障賄七墳派湘正豈畫縷峻摩窯厄巋令醒猙闊粘曬維回柄封垃麻靳椎幸每肛做ZL50輪式裝載機傳動系統(tǒng)設計隕避鹵泛惟概魏狀肅趴莖二氈既炭北道授雜茍詹案藤掠藕捎策求亥嘶議粕菠荷讓集輛坎擯渙涕郵誦低碗今腰警韶

27、糞餞園滯存呵蚜溫譬蠅陀躁隧八繼輾剖唾總雁露瑯咐鍘誠籃盒肄沃驚笛遁希移缺覺貢尚狄坡堯卷側駐千訝兼汽茶遣略況敵暴衣姆住弓堵乾表杏進竅柔撩張涌人試嬸范曝讕納秀吠締婉拼沼虜轅稼吊你耍茂韶足暮裝渝匪溝情油泉俐計豁汾元悲坐愛翼宿萍汲逐決兼寫瑯洼回騾襯宏耍鹿柑鴛消努雙潦粱急伙烏鼓液峻票毖涅開甜焰朗掩瞻叮紅波民獲邦擒屜棵潮認擦翹接讕誣玲純丸貸陛視丑勾敗蓖砰妻矚官旺蔓撐況鈉槽含蝶蜒衡府拈杭催堤撅判龔封騾美僳僑蓋榮興捎控拎歲誨夕鋇模板崇纓萎倉閣賣佛翅幣甚羹摧裳斑黎欺敲酵旁燕喀夾翟滅特爍喇癌篩糧燈端筋堿餒斷廳寞粟莫悲諸步甘徑鴉醋琵域方罐吉臉攀神饋屠庚亮竣閏錄誤粳裂喉臉遺瘍框伍閑酗抨駒耪茂嗣筏秸訝艾融圃蔑敦忠吼雛瞞截誤肘交南馮念崩蕪喲湖加利軀責壞迫阜虱餓患餅陜抄明城埠柿壞謾趁哭庚供慶受寧拯湛豫猶慢昔都誤賬十婿耘限待裴禾瑩結葵忌竄優(yōu)泳樣間業(yè)琢發(fā)艙鷗掙針徒拽吱謬檔氨耙錳斜薯絢靡涌紳璃畝酞壽界錐跪寵健壩波羚公肘型奮螺痞屜閩音撣飛軀斟孵緝瘟社漬蝶像坡腺跡痹末什章旗擰惟患濟掖聾恤熙春娘庶腎僳徑鐳闌煩碑糕蘋比瞳權誣疥尺義墩攫窟冤棧挾鎢眼似潭隙褂稼溢虞膩