ZL40铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计

ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计太原科技大学本科毕业设计ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计ZL40 wheeled articulated loader reducer drive axle design学 院（系）：机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化（工机） 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2016 年 6 月 3 日 太原科技大学Taiyuan University of Science and TechnologyZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计摘要驱动桥是指变速箱或传动轴之后、驱动轮之前的所有传动机构的总称。是传动系统中的最后一个总成。它是底盘传动系的主要组成部分之一，其功用是增大发动机的扭矩，来适应车轮为克服阻力所必须的扭矩，并且改变扭矩的方向从而传递给车轮。本课题是针对 ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计，主要设计内容包括主驱动桥整体方案选择，主传动和轮边减速器的设计计算，差速器的设计以及半轴和驱动桥壳的设计，并成功地将这几部分组成一个整体。关键字：驱动桥;主传动器;差速器;轮边减速器ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计IAbstractDrive axle is refers to the transmission or drive shaft, driving wheel before all the floorboard of the transmission mechanism. Is the final assembly of the transmission system. It as the main part of chassis drive system, its function is to further increase the torque of engine, to adapt to the need to overcome the resistance wheel torque, and change the direction of the torque in order to pass to the wheels. This topic is for ZL40 wheeled articulated loader side reducer drive axle design, the main design content including main drive axle overall scheme selection, design and calculation of main transmission and wheel speed reducer, differential and half shaft and the design of the drive axle housing, and this will be a few parts as a whole. Key words: drive axle, the main transmission, differential, wheel reducer ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计II目录摘要 .IAbstract .II第 1 章绪论 .11.1 引言 .11.2 设计要求 .1第 2 章 驱动桥方案的确定 .22.1 非断开式驱动桥 .22.2 断开式驱动桥 .2第 3 章 主传动器设计 .43.1 主传动器的结构形式 .43.1.1 主传动器的齿轮类型 .43. 1. 2 主传动器的减速形式 .43. 2 主减速器锥齿轮设计 .53.2.1 锥齿轮载荷的确定 .53.2.2 锥齿轮主要参数的计算 .73.2.3 主减速器锥齿轮材料的选择 .10第 4 章 差速器设计 .154.1 差速器基本参数的选择 .154.1.1 差速器球面直径的选择 .154.1.2 差速器齿轮参数的选择 .154.2 差速器齿轮几何参数 .164.3 差速器齿轮强度计算 .17第 5 章 半轴设计 .185.1 半轴的型式 .185.2 半轴载荷的计算 .185.2.1 按从发动机传来的最大扭矩计算 .185.2.2 按附着极限决定的扭矩计算 .19ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计III5.3 半轴杆部直径的计算 .195.4 半轴强度验算 .205.5 半轴的材料选取与热处理 .20第 6 章 轮边减速器设计 .216.1 轮边减速器传动方案 .216.2 行星排的配齿计算 .226.2.1 根据传动比确定齿数关系 .226.2.2 根据同心条件计算 .226.2.3 根据安装条件确定齿数的关系 .226.2.4 配齿计算 .226.2.5 验算传动比 .236.3 初步计算齿轮的主要参数 .236.4 啮合参数的计算 .236.5 几何尺寸计算 .24第 7 章 花键、轴承 .267.1 花键的选择与校核 .267.1.1 输入法兰与中央传动小锥齿轮轴连接处 .267.1.2 半轴锥齿轮与半轴联接处 .267.1.3 半轴与轮边减速器太阳轮联接处 .277.1.4 齿圈与桥壳联接处 .287.2 主要轴承的校核 .28第 8 章 驱动桥壳设计 .318.1 桥壳的结构形式 .318.1.2 组合式桥壳 .318.2 桥壳的受力分析及强度计算 .31结论 .34参考文献 .35致谢 .36附录：翻译 .37ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计IVZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计0第 1 章绪论1.1 引言驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是：将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向；通过桥壳体和车轮实现承载及传力矩作用。1.2 设计要求设计驱动桥时应满足如下基本要求：1）选择合适的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的功率和燃油经济性。2）差速器不但保证左、右驱动车轮差速滚动外，还可以将转矩的传给驱动轮。3）当左、右驱动轮与路面的附着条件不一致时，可充分的利用汽车的驱动力。4）外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。主要是指主减速器尺寸尽量小。5）齿轮及其他传动件工作平稳，噪声低。6）在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。7）与悬架导向机构运动协调。8）结构简单，加工工艺好，制造容易，维修、调整方便。ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计1第 2 章 驱动桥方案的确定驱动桥的类型有断开式驱动桥和非断开式驱动桥两种。2.1 非断开式驱动桥驱动车轮采用非独立悬架时，应选用非断开式驱动桥。非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁，因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动，通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳，主减速器，差速器和半轴组成。图 2-1 非断开式驱动桥1-主减速器 2-套筒 3-差速器 4、7-半轴 5-调整螺母 6-调整垫片 8-桥壳2.2 断开式驱动桥驱动桥采用独立悬架，即主减速器壳固定在车架上，两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计2图 2-2 断开式驱动桥2.3 特点及应用非断开式驱动桥：由于结构简单、制造工艺好、成本低、工作可靠、维修调整容易，广泛应用于各种载货汽车、客车及工程机械上。但整个驱动桥均属于簧下质量，对汽车平顺性和降低动载荷不利。断开式驱动桥：结构复杂，成本较高，但它极大增加了离地间隙；降低了簧下质量，从而提高了行驶平顺性，提高了汽车的平均车速；降低了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理，可增中汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。这种驱动桥在轿车和高通过性的越野汽车上应用相当广泛。本设计为 ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥，选用非断开式驱动桥。ZL40 铰接式装载机带轮边减速器驱动桥设计3第 3 章 主传动器设计主传动器的作用是将输入的动力降低转速，增大扭矩，并将扭矩的旋转轴线由纵向改变为横向后经差速器或转向离合器传出。3.1 主传动器的结构形式主传动器的结构形式主要根据齿轮类型、减速形式以及主从动齿轮的安装及支承方式的不同分类。3.1.1 主传动器的齿轮类型主传动锥齿轮按齿型不同，可分为直齿锥齿轮、螺旋锥齿轮和双曲线齿轮。（1）直锥齿轮，齿线形状为直线，是最简单的型式，便于加工。缺点是直锥齿轮的小齿轮齿数小于 89 个就产生根切，因此得不到大的传动比，且重叠系数小，齿面接触区小。故在主传动中一般不采用。(2）螺旋锥齿轮传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，传动平稳平顺，工作可靠，结构紧凑，节能省料，节省空间，耐磨损，寿命长，噪音小。在各种机械传动中，以螺旋锥齿轮的传动效率为最高，对各类传动尤其是大功率传动具有很大的经济效。（3）双曲面齿轮，它的外形与弧齿锥齿轮相似，加工方法也用弧齿锥齿轮机床。但是这种齿轮相当于把垂直相交的小齿轮轴线，向下或向上偏移了 E 距离，如图所示，E 称偏置距。和螺旋锥齿轮相比，由于主动齿轮螺旋角增大（可达 50左右），可使主动锥齿轮轴加粗，增大了端面模数，提高啮合刚度和寿命，重叠系数更大，因此传动更平稳，负荷能力加大。由于主、从动齿轮轴线不相交，这就可以使驱动桥高度增加，离地间隙变大，越野能力得到提升。车体重心下降，平稳性升高。缺点是齿面容易发生滑移，轴承推力大，传动效率不高，（螺旋锥齿轮 h = 95%）加工精度要求较高。根据各种齿轮的优缺点和装载机的工作特点，选定为弧齿螺旋锥齿轮。主减