DF12型手扶拖拉机变速驱动系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 本 科 毕 业 设计 题目： 手扶拖拉机变速驱动系统设计 学 院 ： 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 指导教师： 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 1 摘 要 随着变型运输拖拉机和农用运输车的发展，原来依靠农村运输业发展起来的小四轮拖拉机逐步转向田间地头。然而，目前小四轮拖拉机田间作业能力差，又没有很多配套的农业机械，农忙季节短，致使大量小四轮拖拉机一年中作业时间短，被迫长期闲置着。这影响了农村专业户的作业效益，也造成了不应该有的资源浪费。针对这些情况，我们在原有小四轮拖拉机的基础上稍微作些改动，使它的功能延伸。譬如可在原来小四轮拖拉机的基础上，改变座位、方向盘、离合、油门、刹车的方位，把拖拉机变成倒开式，在变速箱后安装挖掘装置、铲运装置或装载装 置而成。 本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创造的分析、解决技术问题。通过毕业设计，使学生掌握改造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算。 关键字： 齿轮 操纵机构 轴 轴承 锁定机构 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 2 of a of on to to of a at is is in a of of be of In of we in on to it in in a or a is a is to of to Is to of is of in of we to so of 买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 3 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 4 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 5 目 录 1 绪论 . .速箱概述 . 变速箱的功用 . 变速箱的类型 . 变速箱的工作原理 . 2 变速箱设计要求及初始数据 .变速箱设计要求 .变速箱设计初始数据 . 变速箱设计过程 . 4 变速箱的设计步骤 .变速箱结构的选择 . 4 根据总体计算确定挡位数与各档传动比 .根据总体布置要求确定变速箱外形尺寸允许范围 .草拟变速箱的传动 方案 .变速箱主要参数的确定 . 齿轮模数的确定 . 齿轮压力角的确定 . 齿宽的确定 . 相齿合齿轮的齿数和Z.选配齿轮 .变速箱主要零件的计算 . 齿轮的计算 . 轴的计算 . 轴承的计算 . 主要零件的布置要点及倒档和减速器的布置方案 . . 18 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 6 速箱主要零件的布置要点 .档和减速器的布置方案 . 倒档布置方案 . 减速器布置方案 . 变速箱壳和操纵机构的设计 .速箱壳的设计 .速箱操纵机构的设计 . 换挡机构 . . 锁定机构 .考文献 . 谢 . . 22 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 7 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 8 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 9 1 绪 论 选题的目的及意义 （ 1)农业的大发展，农业基础设施的改善 与农业生产效率的提高是农业发展的必要条件，农业机械在这个发展过程中将具有决定性的作用。自 20 世纪 90 年代以来，国外农业机械进入了一个新的发展时期，在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和新产品。同时，继完成提高整机可靠性任务后，技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度，努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方向发展。随着微电子技术向农业机械的渗透，现代大功率农用拖拉机日益向智能化和机电一体化方向发展。目前，我国农业机械化在调整和反哺中快速、健康地发展 进入了快速发展的战略机遇期。国内一些大型企业，不断学习国外的先进经验和技术，加大技术改造和升级换代力度，推进了国产农业机械产品质量的提高，但我国的制造水平与上述发达国家存在着较大的差距。因此，了解发达国家动力机械的特点与优势，寻找差距，发挥自己的长处是我国拖拉机制造业的当务之急。 （ 2)随着变型运输拖拉机和农用运输车的发展，原来依靠农村运输业发展起来的小四轮拖拉机逐步转向田间地头。然而，目前小四轮拖拉机田间作业能力差，又没有很多配套的农业机械，农忙季节短，致使大量小四轮拖拉机一年中作业时间短，被迫长期闲置着。这影 响了农村专业户的作业效益，也造成了不应该有的资源浪费。针对这些情况，我们在原有小四轮拖拉机的基础上稍微作些改动，使它的功能延伸。譬如可在原来小四轮拖拉机的基础上，改变座位、方向盘、离合、油门、刹车的方位，把拖拉机变成倒开式，在变速箱后安装挖掘装置、铲运装置或装载装置而成。 （ 3)本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中， 要独立思考，刻苦钻研，有所创造的分析、解决技术问题。通过毕业设计，使学生掌握改造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算。 本课题在国内外的研究状况及发展趋势 （ 4)(一 )拖拉机发展状况 （ 5)1 结构型式的发展 （ 6)1）前轮小、后轮大、前轮转向轮式拖拉机这种标准型轮式拖拉机在欧美获得最广泛使用。在美国主要采用后轮驱动，大型拖拉机采用双排驱动轮胎，但四轮驱动也逐渐增多， 主要带后悬挂具作业。多数四轮驱动机型上可选装前悬挂装置和前动力输出轴， 可以前后都悬挂机具进行复式作业。 （ 7)2）平台式四轮驱动拖拉机和自走底盘为了在拖拉机上能 安装播种、施肥、施药的机具，有的四轮驱动拖拉机的驾驶室偏前布置，后部有一平台可以安购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 10 装机具； 有的为四轮驱动自走底盘， 发动机卧置在驾驶室下面，可以在驾驶室前部和后部的梁架上安装机具。 （ 8)3）前后轮相同，折腰转向四轮驱动拖拉机在美国这种结构型式用于特大型一般用途拖拉机上，采用前后双排轮胎。在西欧，这种结构型式适用于中小型果园拖拉机。 （ 9)4）橡胶履带拖拉机欧美金属履带拖拉机农业用量很少， 1987年后相继出现了橡胶履带拖拉机和折腰转向履带拖拉机采用 4 个三角形橡胶履带装置代替驱动轮胎，这种机型的最高运输速度为 30千米 每小时。俄罗斯也在研究采用三角形橡胶履带驱动型式的大功率拖拉机。 （ 10)2 各系统的技术发展 （ 11)1）发动机 大中功率拖拉机发动机普遍采用直喷燃烧室，标定转速一般为 22002500转每分钟哪个采用不同缸径、缸数和自然吸气、增压或增压中冷达到的标定功率范围。 （ 12)2）传动系 （ 1）变速箱。在大中型拖拉机变速箱中，比较经济的结构方案是采用主变速（ 3 挡 4 挡） 加倒挡器，啮合套换挡，可选装两挡动力换挡和爬行挡。较完善的方案采用主变速 4 挡动力换挡和副变速 4挡 8挡同步器换挡，具有啮合套或液压离合器换挡的倒挡器和可选装爬 行挡。更完善的采用全动力换挡 16+4挡或 18+8挡。动力换挡装置有行星式和定轴齿轮式，可利用液压离合器换接。（ 2）驱动桥。大中型拖拉机前后驱动桥普遍采用湿式盘式制动器和行星最终传动。前驱动桥采用摩擦式自锁差速器或液压差速锁，后驱动桥大多采用液压差速锁，以提高牵引附着性能，前轮驱动离合也采用液压操纵。（ 3）动力输出轴。美国生产的拖拉机，其后动力输出轴是按不同功率采用 540， 540/1000转每分钟或单独 1000 转每分钟标准转速和相应型轴头。西欧生产的拖拉机广泛采用变速后动力输出轴，前动力输出轴为 轴 头。大中型拖拉机动力输出普遍为全独立式，与变速箱动力换挡装置相对应，也采用液压离合器换挡。 （ 13)3）行走转向系 在大中型拖拉机上采用宽断面的子午线轮胎约占2/3。四轮驱动拖拉机一般前轮最大转角达 50 度。前驱动液压转向普遍采用穿心油缸， 即转向油缸和横拉杆合成一体。 （ 14)4）液压悬挂系统 （ 1）在大中型拖拉机上，载荷传感的闭心液压系统已被普遍应用，变量泵供油压力和流量可按工况需要自动适应。 许多新研制生产的系列拖拉机已广泛采用电子液压悬挂系统。（ 2）前后三点悬挂，普遍采用快速挂接装置。 （ 15)5）驾驶室 密封、隔声驾 驶室装有空调设备。转向盘的倾角和高低以及减振座椅的位置可按驾驶员身材调整，所有传动、液压悬挂的操纵全部集中在右侧操纵台上（有的可随座椅一起转动），均用按钮或旋钮操纵。在仪表板上除了有多种常规的温度、压力、电流、燃油量等和各种操纵状态（前轮驱动、制动、动力输出轴、灯光等）的显示或警示信号外，还可通过机载计算机数显重要性能参数。 （ 16)四、本课题主要研究内容 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 11 （ 17)本课题主要研究内容是： （ 18) 手扶拖拉机传动箱的传动方案，要求所选的方案要能够实现拖拉机各种理论档位所要求的速度，传动方案设计合理、而且应该易于 实现、操纵方便成本低廉； 理地分配各传动比。 （ 19) 各主要零件进行运动和动力相关设计，对所选的传动方案主要零部件进行强度和刚度、寿命、润滑等 必要的计算、校核； （ 20) 成 算、校核以及零件工作图的绘制，要求总图量 0# （ 21)内容应包括总体传动方案的拟定，方案的可行性以及所选方案优缺点分 析，相关计算以及说明应全面、详细、公式出处等应该详细标明，注明各个参数含义，论文书写认真、规范； （ 22)献综述应该细致全面描述拖拉机行业的发展概况、发展趋势、发展中存在问题、可能存在的解决方案等； （ 23)于 2000 单词量），题材必须和机械结构相关； （ 24)5篇以上，其中外文参考文献不少于 3篇。 速箱的功用 变速箱的功用是： （ 25)改变传动比，扩大驱动轮的转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利的工况下工作； （ 26)实现倒档，在发动机旋转方向不变的前提下，使车辆能前进和倒退行驶； （ 27)实现空挡，可切断传动系统的动力传递，以使发动机能够启动，怠速，并可在发动机运转的情况下，车辆长时间的停车，便于变速箱换挡和动力输出。 速箱的类型 (1)按传动比变化分 按传动比变化方式来分：可分为有级式变速器，无级式变速器和综合式变速器。 有级式变速器 是目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系型式不同，有轴线固定式变速器 (普通变速器 )和轴线旋转式变速器 (行星齿轮变速器 )两种。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 12 无级式变速器 其的传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式 (动液式 )两种。电力式无级变速器的变速传动部件为直流串激电动机。动液式无级变速器的传动部件为液力变矩器。 综合式变速器 是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其 传动比可在最大值与最小值之间的几个间断的范围内作无级变化，目前应用较多。 (2)按操纵方式分 按 操纵方式来分： 可分为 强制操纵式变速器 ， 自动操纵式变速器 和 半自动操纵式变速器 。 强制操纵式变速器 是靠驾驶员直接操纵变速杆换档。 自动操纵式变速器 其传动比选择和换档是自动进行的，所谓 “自动 ”，是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速。 半自动操纵式变速器 有两种型式：一种是常用的几个档位自动操纵，其余档位 则由驾驶员操纵；另一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通一个电磁装置或液压装置来进行换档。 (3)按使用方法分 按 使用方法分类： 可分为 手动变速器，自动变速器和无级变速器。 手动变速器（ 手动变速器，也称手动挡，即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。踩下离合时，方可拨得动变速杆 自动变速器（ 自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵 加速踏板控制车速即可。 无级变速器（ 无级变速器是由两组变速轮盘和一条传动带组成的 . (4)按轮系形式分 按轮系形式分：可分为定轴式变速箱和行星式变速箱。 定轴式变速箱：变速箱中所有齿轮都有固定的旋转轴线。按其换挡式有机械式换挡和动力式换挡。 行星式变速箱：变速箱中有些齿轮的轴线在旋转，这种轴线旋转的齿购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 13 轮有两种，即自转和公转。行星式变速箱只有动力换挡一种方式。 变速箱的工作原理 变速箱是由装在变速箱壳体内各轴上不同齿数的齿轮和操纵机构组成的。根据需要将不同轴上不同齿数的齿轮啮 合在一起，进行变速和改变从动齿轮的转动方向，达到改变扭矩，转速和行驶方向的目的。 2 变速箱设计要求及初始数据 变速箱设计要求 1. 六个前进档，两个倒退档，各档的传动比须符合作业对速度和牵引力的要求。 2. 换挡方便，不允许出现同时挂两个档，自动脱档和跳挡的现象。 变速箱设计初始数据 发动机额定功率（马力）： 12 马力 = 1 马力 =瓦 ） 最大扭矩：（公斤米） 5 换算为 50N m； 空转转速（最大 /最小）； 2300/600 （ r/ 驱动轮轮胎规格 2/2 理论行驶速度（公里 /小时）：、倒、倒档： 传动箱：前进档 6 个，倒档 2 个。 驱动桥中央传动型式：直齿圆柱齿轮 理论行驶速度 （公里 /小时） 档次 数据 买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 14 据公式 550 PI/得发动机工作转速 550 I =r/ 变速箱设计过程 变速箱的设计步骤 （ 1） 根据工作特点选择变速箱的结构形式； （ 2） 根据总体计算确定挡位数与各档传动比； （ 3） 根据总体布置要求确定变速箱外形尺寸允许范围； （ 4） 草拟变速箱的传动方案； （ 5） 确定变速箱的主要参数； （ 6） 根据 变速箱的传动比选配齿轮，确定各档齿轮的齿数； （ 7） 进行齿轮，轴，轴承等零件的寿命计算或强度，刚度计算； （ 8） 进行结构设计，绘制装配图和零件图。 变速箱结构的选择 选择输入轴，输出轴，中间轴都在同一平面内的平面型组成式变速箱。 根据总体计算确定挡位数与各档传动比 拖拉机的车轮标准为 2/2，则其直径为 600各档位的速度为： 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 15 发动机转速 n=于变速箱和发动机之间还需要 V 带链接（或链传动）进行减速， 取 V 带（或链传动）的传动比为 i= n 带 =481 r/0 1000V/ D 根据设计速度1V=h 2V=h 3V=h 4V=h 5V=m/h 6V=h m/h m/h 可以得出： r/ r/r/ r/ r/ n 倒 1=r/n 倒 2=档位的传动比 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 16 根据总体布置要求确定变速箱外形尺寸允许范围 中心距的确定 中心距是影响变速箱大小和重量的决定因素，应尽量缩小，但受齿轮强度，轴承寿命以及由轴的尺寸所确定的齿轮最小直径的限制。通常根据经验公式初选中心距： （ 3 式中 变速箱输出轴计算扭矩 ; 中心系数。 则 A=3 147.5 草拟变速箱的传动方案 根据档数，速度变化范围和各档传动比及总体布置的要求，选择合理的结构方案，绘制出传动简图。 传动简图如图（ 3示。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 17 （ 3 - 1 ）变速箱主要参数的确定 齿轮模数的确定 在直径，宽度一定时，齿轮的弯曲强度随模数减小而降低，而接触强度并不降低，反而因齿数和重合度的增加而有所改善。所以在 满足弯曲强度的前提下应尽量采用较小模数。本设计为使制造方便，采用一种模数 ,且 m=5. 齿轮压力角的确定 我国和许多国家都把齿轮的标准压力角规定为 20 ，因此变速箱普遍采用20 压力角。取 = 20 。 齿宽的确定 齿宽 b= 一般取 4 6，平均可取 取较大值。 变速箱内各齿轮的齿宽为： 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 18 齿轮 计算式 齿宽（ 常吻主动齿轮 b= m=5 43 常吻从动齿轮 b=m=5 22 二速主动齿轮 b= m=5 23 二速滑动齿轮 b= m=5 22 四速滑动齿轮 b= m=5 21 四速主动齿轮 b=m=5 21 五速主动 齿轮 b= m=5 22 五速滑动齿轮 b= m=5 21 三速滑动齿轮 b= m=5 22 三速主动齿轮 b= m=5 22 一速主动齿轮 b= m=5 22 一速及倒速滑动齿轮 b= m=5 23 倒速主动齿轮 b= m=5 27 输力传动中间齿轮 b= m=5 20 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 19 倒速中间齿轮 b= m=5 32 相齿合齿轮的齿数和ZZ=2oA/m. (3当算出的 Z 太小而不能满足速度变化比值的要求时，可增大Z,相应缩小模数或适当增大中心距。 Z=2oA/m=2 5=59 选配齿轮 选配齿轮就是确定各档齿轮的齿数。 （ 1） 选定中心 距。由之前的中心距计算知： =（ 2） 确定常啮合齿轮副与快档换挡齿轮的传动比0i， 1i ，取0i=1i =常吻主动齿轮的齿数为 19，则常吻从 19=59 (1+24,一速及倒速滑动齿轮的齿数为： 59得各齿轮的齿数见下表： 齿轮 常吻主动齿轮 常吻从动齿轮 二速主动齿轮 二速滑动齿轮 四速滑动齿轮 齿数 20 39 27 32 31 齿轮 四速主动齿轮 五速主动齿轮 五速滑动齿轮 三速滑动齿轮 三速主动齿轮 齿数 37 41 17 39 20 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 20 齿轮 一速主动齿轮 一速及倒速滑动齿轮 倒速主动齿轮 输力传动中间齿轮 倒速中间齿轮 齿 数 24 35 18 25 31 第 4 章 主运动部件结构设计 传动设计 电动机转速 n=1440r/递功率 P=4动机轴与轴之间的降速比为1440/800=带传动的传动比为 8.1i 。两班制工作，一天运转 16 小时，工作年数 10年。 定计算功率 由参考文献 3表 8 （ 4 取 根据小带轮的转速和计算功率，由参考文献 3图 8型带。 算带速和确定带轮直径 选小带轮的基准直径1考文献 3表 8小带轮基准直径 251 。 算带速 按参考文献 3式（ 8 验算带速 100060 11 d （ 4 其中 1n r/ 1 060 14 4012 因为 30/5 ，故带速合适。 算大带轮的直径 根据 参考文献 3式（ 8计算大带轮直径2子版图纸， Q 11970985 或 401339828 21 2 2 51 2 根据 参考文献 3表 8整为 224。 定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为0a,则 )(2)(（ 4 于是 a 698,初取中心距为 000 。 带长 02122100 4)()(22 （ 4 125224()224125( 查参考文献 3表 8600。 带传动实际中心距 5 5 31 6 0 05002 00 （ 4 算小带轮的包角 一般小带轮的包角不应小于 120 。 21 a dd （ 4 合适。 定带的根数 z 算单根 V 带的额定功率 由125n=1440r/参考文献 3表 8。 根据 n=1440r/8.1i 和 参考文献 3表 8。 查参考文献 3表 88.0 8K ，于是 r 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 22 其中： 0p 1i 时传递功率的增量； k 按小轮包角 ，查得的包角系数； 长度系数； 算 V 带的根数 z 4 为避免 制根数不大于 10，取 3z 算单根 由参考文献 3表 8型带的单位长度质量 ,所以 2m i 0 0 （ 4 其中： 带的传动功率 , m/s； kg/m； v = 1440r/ s。 算压轴力 0 9s i 1322s i n)(2 1m i （ 4 轮的结构 小带轮采用腹板式结构，结构见附图。大带轮采用孔板式结构，具体结构略。 定 计算 转速 轴 主轴的计算转速为主轴从最低转速算起，第一个 1/3转速范围内的最高一级转速，即： 0 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 23 m 31213zm i n （ 4 传动轴 轴可从主轴 00 r 按 18/72 的传动副找上去，似应为 00 r 。但由于轴 上的最低转速 40 r 经传动组 c 可使主轴得到 37 和 80 r 两种转速。 80 r 要传递全部功率，所以轴的计算转速应为 40 r ；轴的计算转速可按传动副 b 推上去，得 00 r ；轴的计算转速为 00 r 。 齿轮 传动组 72/18 只需计算 18z 的齿轮，计算转速为 00 r ； 30/60只需计算 30z 的齿轮，计算转速为 00 r ；传动组 2z 的齿轮，计算转速为 00 r ；传动组 4z 的齿轮，计算转速为 00 r 。 算主轴转速误差 m i n/1 6 0 730/6042/4236/362 2 4/1 2 51 4 4 0 实 600 标 %5%00160016001607%100- 标标实4 所以合适。 传动组齿轮模数的确定 动组 a 算 a 传动组各齿轮模数 先计算 24齿齿轮的模数： 3 221 )1(1 6 3 3 8m （ 4 其中 : 公比 ； 2 ； ； m 00 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 24 ， 取 ,安全系数 1S 。 由应力循环次数选取 K，取 1S ， M P 5401 i m 。 05 4 02248 4)12(1 6 3 3 8 3 221 m 取 3m 。 按齿数 30的计算， m ，可取 m =3； 按齿数 36的计算， m, 可取 m =3。 于是传动组