轮式装载机的行走系统及其装置设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 /r a d m N m m N m k m h R r 前言 轮胎式 装载机 是一种广泛用于公路、铁路、建筑、 水 电 、港口、码头、煤炭 、矿山、水利、国防等工程和城市建设等场所的铲土运输 机械 。它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。它是工程机械中发展最快、产销量及市场需求最大的机种之一。国民经济的发展与国家基建规模及资金投入的增大，促进了我国装载机行业的迅速发展。生产企业由 1980 年的 20 家增至现在的 100 余家，初步形成了规格为 0t 约 19 个型号的系列产品，并已成为工程机械主力机种。我过装载机起步于50 年代末。 1958 年，上海港口机械厂首先测绘并绘制了 67 90、斗容量为 1 3m 的装载机。这是我国自己制造的第一台装载机。该机采用单桥驱动、滑动齿轮变速。 1964 年，天津工程机械化研究所与天津交通局于 1965 年联合设计了 铰接式装载机。 1 就轮胎式装载机的行走机构而言，按行走装置的不同，装载机分为 轮胎 式和履带式两种，用于支承整机并保证其行驶和作业，即承受整机重量及传动系和操纵系传来的力和力矩，以及承受推动整机的牵引力、停止时的制动力、转向时的横向力和作业时工作机构传来的各种力。 轮式装载机 要求行走系有较好的附着性能和通过性能，且行驶阻力小和行驶平顺性好，以适应各种条件下的行走、爬坡和转弯等作业的需要；有合理的行走速度，既要保证行走的机动灵活，又要保证原动机功率和行走装置的结构尺寸不宜太大；有较大的承载面积，以保证对地的比压小和机器作业的稳定性，当行走装置承载面积不够大时，作业时需设稳车机构；组成 行走系的各零部件，必须有足够的强度和刚度。车轮是支承轮胎式机械的重量；保证与地面有良好的附着性能、传递驱动力矩和制动力矩；改变轮胎式机械的行驶方向，以及与悬架共同缓和底盘在行驶过程中由于不平路面所受到的冲击，并衰减由冲击而引起的振动。 我们首先有必要介绍轮式装载机的构成。如图 1 所示为轮式装载机构成简图，按其功能，轮式装载机一般可以分为行走系统、工作装置系统和液压系统。 装载机的工作装置是由铲斗、动臂、摇臂、连秆、转斗油缸和动臂油缸等构成的连杆机构；动臂与前车架及动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的 升降采用液压驱动。 2 图 1 轮式装载机构成简图 轮式装载机行走机构的组成如图 2： 图 2 轮式装载机行走机构构成框图 式装载机的行走系统一般采用机械传动，铰接式车架，液压转向，钳盘式制动器，为改善牵引性能，一般在发动机与变速箱之间设置液力变矩器，以减少变速箱档位数， 增强自动适应性。 此次毕业设计就将围绕着以上的行走机构的几个部分，重点是围绕变速器、主传动和差速器展开的设计。第一次做这样大的专业设计，不足之处甚多，盼望老师提出宝贵的修改意见 ，鞭策学生不断进步。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1 发动机 由于工程机械的一系列使用特点，以及对其发动机的许多特殊要求，目前工程机械用柴油机已经发展成为一类单独的品种。下面将就次类发动机在结构和性能参数方面的特点作一概要的分析介绍，选出适合本设计用的发动机型号并确定相关参数。 代工程机械用柴油机的特点 油机的型式 工程机械无 论采用何种动力传动方式，都是以内燃机作为动力装置，主要采用柴油机，这是因为工程机械功率较大（如铲土运输机械一般都在 60上，而且逐步向大型发展），柴油机的经济性比汽油机好。 现代工程机械，以装置水冷四冲程柴油机作为动力源的占绝对优势，只有少数几种机型，采用风冷或二冲程柴油机作为动力源。这说明，尽管风冷式柴油机对环境温度的适应性强（其缺水、气温变化幅度大的沙漠及高原地区有显著优点），但是，与其相比，水冷式柴油机在结构坚固性，使用可靠性，冷却效果，以及工艺性 方面都优于风冷式柴油机。因此，现代工程机械在选用动力源时，优先选用的还是水冷式柴油机（风冷式柴油机由于不存在漏水问题，故其多用于振动压路机上）。 由于增压技术的迅速发展，柴油机在升功率、比质量方面的优越性正在日益提高。由此可见，水冷四冲程柴油机用于工程机械上的优势仍将继续保持。 在燃烧室的型式方面，目前的发展趋势以直喷式占主导地位。在 45缸径 95上的工业用柴油机中，大部分采用直喷式燃烧室，直喷式燃 烧室的明显优点是燃料经济性高和起动性能好。 气缸的排列在 6缸以下者，多为直列式， 6缸以上则以 0 90 。气缸直径，对于 45 300发动机，缸径多在 110 140范围内。功率范围内的扩大明显地以发展多缸机和增压为主。行程缸径比（ /部分在 范围内。活塞平均速度为 8 11m /s 。平均有效压力非增压的四冲程柴油机多为 650800 油机的功率 工程机械用柴油机的功率范围一直存在着不断扩大的趋势，目前的功率范围是 45600柴油机的功率主要集中在 45 300间。超过 300拖拉机 常常采用两边履带由两台发动机分别驱动的双排传动系。作为增大柴油机功率的主要手段 扩大排量（主 4 要是发展多缸机）和强化发动机存在着平行发展的趋势。 考虑到工程机械对发动机的可靠性和耐久性有较高的要求，通常在选择额定功率时，适当地留有储备。柴油机装车的额定功率一般定得低于它的工作功率。从有关的数据了解，绝大部分机型取最大 1h 功率的 90% 72%作为它的额定功率。这一数值的下限较低是因为部分机型由于柴油机系列化的关系，而对同一机型的柴油机采取了不同的调整（改变转速 和供油量），以满足几种功率的要求。因而，可以认为装车额定功率至少较最大 1h 功率低 10%是合适的。 油机的转速 由于工程机械的工作速度较低，发动机的转速虽然逐年有所提高，但上升的幅度不大。大约都将发动机的额定转速取为 2000 2400 /间。 动机的选型 设计工程机械时，通常需要在现有的柴油机系列中选择一种适用的机型，或者根据车辆的要求提出设计新的柴油机机型。不论何种情况，发动机的选 型问题总是我们首先需要解决的问题。这里仅就发动机选型时所需考虑的一般问题归纳如下： 1） 在选择何种标定功率作为发动机装车的额定功率时，应适当留有储备，而不能片面地追求发动机的升功率和比质量指标。这样的改善发动机的可靠性和耐久性显然这里宜取 90%的最大 1h 功率或 12h 功率作为发动机是有好处的。装车的额定功率。 2） 发动机的转速不宜过低。过低的转速不仅使发动机的体积庞大，质量增加，而且由于排量增大（与同功率发 动机相比）必然会增加启动上的困难。目前高速柴油机在技术上转速达到 3000 /完全可以的。但是过高的转速会加重传动系的负担。对于工业车辆来说，一般以选择在 1800 2200 /宜。 3） 发动机转矩适应性系数最好能达到 虑达到上述要求在技术上的困难，一般围内也是允许的。但最低不得低于 度适应性系数围内。 4）发动机应该具有较高的结构刚度，能承受冲击、振动，同时还应工作可靠，经久耐用。 5）发动机的冷却系统应对环境温度的变化具有良好的适应能力，能保证在 40 C的条件下可靠工作。 6） 发动机的启动应方便，迅速，可靠。发动机的启动装置应保证在 的低温下能买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 可靠起动。 7） 发动机操纵应简单，维修应方便。 轮式装载机 发动机相关参数确定 3 表 1动机主要技术参数 号 重要技术参数 单位 参数值 1 2 发动机型号 额定功率 - 6135150 3 4 5 发动机气缸数 缸径行程 最大功率 - 6 135 140 162 6 7 8 9 10 最大力矩 轮距 轴距 额定转速 最大行驶速度 “ W”燃烧室 6 2 液力变矩器 自 60 年代以来，工程机械结构设 计方面最重大的变革之一，便是液力机械传动的广泛采用。最常用的形式是在发动机和变速箱之间，插入一个液力变矩器，从而产生以下效果： 1）改善工程机械的牵引性能，使机器随着外负荷的变化，在一定范围内，自动改变其牵引力和速度。 2）可以适当减少变速箱的档数； 3）发动机的扭振不会传动传动系，传动系的过载可不影响发动机。 4）可以方便地实现动力换档，即在传递全部力矩的情况下换档。 5）可以使操作简便，操作省力。 6）可以使保养简便。 液力变矩器的结构和工作原理 液力变矩器（图 2要由三个具有叶片的工作 轮组成，即可旋转的泵轮 4和涡轮3，以及固定不动的导轮 5。各工作轮通常用高强度的轻合金精密铸造，或用钢板冲压焊接而成。泵轮 4通常与变矩器壳体 2连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴 1后端的接盘上。壳体 2做成两半，装配后用螺栓连接或焊成一体。涡轮 3经从动轴 7传动轴传出动力。导轮 5则固定在不动的套管 6上。所有工作轮在变矩器装配好以后，共同形成环形的内腔。图 2力变矩器示意图 123456 78 - 2- 3- 4- 5- 6- - 8- 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 下面将结合图来说明液力变矩器的工作原理。为便于说明，设发动机转速及负荷不变，即液力变 矩器泵轮的转速n为常数， a）当数、 n=0时 b）当数、 n逐渐增加时 图 2液力变矩器工作原理图 a) as n=0 b) n械起步之前，涡轮转速 n为零，此时工况如图 2作液在泵轮叶片带动下，以一定的绝对速度沿图中箭头 1的方向冲向涡轮叶片。因为涡轮静止不动，液流将沿着叶片流出涡轮并冲向导轮，液流方向如图中 2所示。然后液流再从固定不动的导轮叶片沿图中箭头 3所示方向回流入泵轮中。液流流过叶片时，由于受到叶片的作用，方向发生变化。设泵轮、涡轮和导轮对液流的作用力矩分别为图 2示，根据液流受力平衡条件，得 w b M（ 2 由于液流对涡轮的冲击力矩变矩器输出扭矩）与涡轮对液流的作用力矩 此： w b M M （ 2 显然，此时涡轮力矩 M 数值上大于泵轮力矩 液力变矩器起了增大力矩的作用。 当液力变矩器输出的力矩，经传动系传到驱动轮上产生的牵引力足以克服工程机械起动时的阻力时，机械即起步并加速，与之相连系的涡轮转速时液流在涡轮出口 处不仅具有沿叶片方向的相对速度 w ，而且具有沿圆周方向的牵连速度 u ，因此冲 8 向导轮叶片的液流的绝对速度 图 2b）所示。因原来假设泵轮转速不变，故循环圆中液流在涡轮出口处的相对速度 w 不变。因涡轮转速在变化，故牵连速度 u 也起变化。由图可见，冲向导轮叶片的液流的绝对速度 v 将随着牵连速度 u 的增加（即涡轮转速逐渐向左倾斜，使导轮上所受力矩值逐渐减小。当涡轮转 速增大到某一数值，由涡轮流出的液流（如图 2b）所示方向）正好沿导轮出口方向冲向导轮时，由于液流流经导轮其方向不改变，故导轮力矩是泵轮对液流的作用力矩。 若涡轮转速流绝对速度 图中 v 所示方向，液流对导轮的作用反向，形成背压，导轮力矩方向与泵轮方向相反，则涡轮力矩为泵轮与导轮力矩之差，即w b M，这时变矩器输出力矩 当涡轮转速于工作液在循环圆中的循环流动停止， ，不能传递动力。 式装载机液力变矩器的选型及工作原理 液力变矩器按功率是否分流，可分为液力变矩器和液力机械变矩器两大类。 由液力变矩器和二自由度的机械元件组成的双流或多流传动称为液力机械变矩器。它把输入功率分流，然后又总合到输出轴上。 液力机械变矩器按照分流在变矩 器内部实现或外部实现，分为内功率分流和外功率分流两大类。 首先，发动机以一定的速度旋转，输出扭矩，从而带动泵轮发生旋转，泵轮内的叶片搅动轮内工作液，使工作液以离心相对运动的方式自泵轮外流。此时液流具有了较高的速度，发动机的机械能转化为液流的液能。 1） 自泵轮流出后，经入口阀和导轮进入变矩器，由于 载机采用的是变矩器是 双涡轮结构，则高速液流开始冲击一级涡轮和二级涡轮叶片，是涡轮的工作叶片发生被迫性旋转。此时，液流一方面冲击叶片，将液能转化为压能，与涡轮叶片做牵连相对运动，另一方面也在叶片间做离心相对运动 。但此时叶片受到的力矩并非只有流入液体的冲击力矩，还有来自于导轮的阻碍力矩，因为液流自一、二级涡轮油路流出后进入导轮，尽管导轮是固定不动的，但它承受着来自于涡轮的液流扭矩，同时它便反作用于液流一个力矩，使液流的速度和方向发生改变，由于涡轮与导轮旋向相反，导轮便通过液流向涡轮施加了反方向的力矩。因此，涡轮叶片实际上手到了泵轮流出工作液冲击力矩和垃圾于导轮的阻买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 碍力矩的共同作用，这两种力矩共同作用于涡轮叶片，使其旋转，带动了一、二级输出齿轮工作，从而将液能转化为输出齿轮的机械能。 下面我们结合图再深入了解一下。如 图 2双涡轮液力机械变矩器简图。泵轮 1 和主动轴 4 连接。第一涡轮 2 连接，中间轴 5 上装有齿轮 6。第二涡轮 2 装在空心轴 12 上，空心轴上又装有齿轮 11。齿轮 10 固装在从动轴 7 上，与齿轮 11 相啮合。齿轮 8 经超越离合器 9 装在从动轴 7 上，与齿轮 6 相啮合。导轮 3 经套管固定在壳体上。 图 212 2 3456 789101112 -3 - 2 - 2 - 3- 4- 5- 6- - 8- 9- 10- 11- 12- 负荷小时，第二涡轮 2 转速提高，第一涡轮经由齿轮 6、 8 减速，致使齿轮 10 的转速超过齿轮 8 的转速，超越离合器 9 脱开，第一涡轮 2传递扭矩，主动轴 4 经泵轮 1 只通过涡轮 2 、齿轮 11、 10 将动力传给从动轴 7。 负荷增大时，迫使涡轮 2 转速降低，到1，齿轮 10 转速降低到和齿轮 8 转速相同时，超越离合器 9 楔紧，于是涡轮 2 按一定的速比旋转，主动轴传给泵轮的功率流分为两路：一路经涡轮 2 、齿轮 11 和 10 传给从动轴 7；另一路经涡轮 2I、齿轮 6、 8和超越离合器 9 总合到从动轴 7 上。 10 液力变矩器的相关计算 4 我们先由下列公式来确定液力变矩器的传动比： 310 0 . 1 42200n （ 2 确定液力变矩器的变矩系数： 4 （ 2 确定液力变矩器的效率 0 . 1 4 4 . 7 5 0 . 6 8w w wb b n （ 2由 251 1 1M n D（ 2 式中 1M、1n 分别为柴油机的额定扭矩和额定转速； 1 与变矩器最高效率对应的泵轮力矩系数； 变矩器内油液重度； D 变矩器的有效直径。 对于装载机来说，它是依靠整机的牵引力和铲斗的提升力同时作用而完成铲装作业的。此时，在挖掘和装载作业的过程中，工作装置泵往往要消耗发动机很大的一部分转矩和功率，约占额定转矩和功率的 40% 60%，即： 对于铰接式轮式装载机的两种工况，分别代入柴油机额定力矩的 40% 60%，再由 1n=2200（ /；计算出液力变矩器的有效直径为： 15 21=315 （ 2 据统计，装载机装载作业占总作业时间的 90% 96%，所以，确定变矩器有效直径时应着重考虑装载工况而兼顾运轴工况。装载机变矩器有效直径靠近装载工况是合理的 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 3 变 速箱 内燃机的力矩和转速的变化范围都比较小，而工程机械作业和运行时要求牵引力和行驶速度的变化范围很大。工程机械要求进退自如，而内燃机却不能逆转，因此要设置变速箱来满足这两个要求。 详细的说，变速箱的作用是： 1）增扭减速，即降低发动机转速，增大扭矩； 2）变扭变速，工程机械作业时，牵引阻力变化范围大，而内燃机转速和扭矩的变化范围不大，即使用液力机械式传动，采用了液力变矩器也不能满足要求，因此必须通过变换变速箱排档以改变传动系的传动比，改变工程机械的牵引力和运行速度，以适应阻力的变化； 3）实现空档，以利于发 动机起动和发动机不熄火的情况下停车； 4）实现空挡，以改变运行方向。 变速箱主要用于机械传动与液力机械传动的工程机械。它的结构各不相同，但可以归为两类，即人力换档变速箱和动力换档变速箱。 人力换档变速箱多用于机械式传动系。又分滑动齿轮式和套合器式等。 动力换档变速箱又分为定轴式动力换档变速箱和行星式动力换档变速箱。它多用于液力机械式传动系，也可用于机械式传动系，如 12G 型平地机。采用油压操纵的摩擦式离合器或制动器进行换档，操纵轻便，简单迅速，换档不必停车，换档过程动力切断时间很短，使生产率相应提高；但动力换 档变速箱结构复杂，要求制造精度高，否则易发生漏油、发热、咬死等故障。 在现代的工程机械中，轮胎式装载机、铲运机、平地机等多采用动力换档变速箱；单斗挖掘机、履带式装载机、盾构机械、掘进机等多采用液压传动，大型工程用的与矿山用的汽车，以及履带式推土机、轮胎式推土机等多为液力机械传动。因此，人力换档变速箱用的越来越少。 了解了变速箱的概况后，下面我们将详细了解设计的 轮式装载机的行星式动力换档变速箱 5 轮式 装载机变矩器 变速箱的结构图，可简化为图 3简图 可见， 轮式 装载机的变速箱是较简单的行星齿轮变速箱，档数较少，只有两个前进档、一个后退档。 12 图 3式 装载机的变矩器 12 - 一级涡轮； 2 34由轮）； 5 ； 6制动器 ； 789 2 - 2 - of 3- 4- 5- ; 6- ; 7- 8- 9- 变矩器 首先让我们先再次熟悉下轮式 装载机采 用的双涡轮机械变矩器。变矩器 泵轮与发动机飞轮相连，一级涡轮和二级涡轮分别由两根轴将动力传递给变速箱，二级涡轮轴套装在一级涡轮轴上。一级涡轮经一对减速齿轮、再经大超越离合器（自由轮） 4 将动力传给变速箱输入轴。二级涡轮经一对增速齿轮将动力直接传给变速箱输入轴。如图 3 高速轻载时，二级涡轮被动齿轮 的转速，自由轮脱买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 开，一级涡轮空转，二级涡轮单独传递动力。阻力增大，则齿轮 于低速重载状态，当二级涡轮被动齿轮 的转速时，自 由轮接合， A、 B 两齿轮形成一体，一级涡轮与二级涡轮一起传递动力，变矩系数增大。 这种双涡轮变矩器两级涡轮分别传出动力，与超越离合器组合形成自动变速，既可使高效率范围宽（指小传动比时），又可以得到较大的变矩系数， K =般三元件的变矩器 K =实际作用相当于变矩器加上一个二档自动变速箱，随外负荷变化自动换档（不需司机操纵）。因此它弥补了变速箱档数少的不足，变速箱二进一退也就认为满足使用 要求了。 变速箱 参看图 3变速箱由两个行星排 、 制动器 5、制动器 6、离合器 7等组成。两行星排的太阳轮、行星轮、齿圈的齿数都分别相同。两行星排的太阳轮制成一体，经花键与变速箱的输入轴、离合器的主动轴相连，前行星排齿圈、后行星排行星架和离合器的变速箱的输出轴三者经花键等连成一体。在前行星排行星架和后行星排齿圈上分别设制动器 5和6。 前进低速档：制动器 6接合，将后行星排齿圈刹住不转，这时前行星排不起作用，仅后行星排传动。如图 3b）所示。 传动比（速比） t j qq j tn n z Kn n z t j j qn n K n K n ( 1 ) 0t q n K n （ 3 式中 太阳轮转速； 齿圈转速； 行星架转速。 低速档时，将 代入，得传动比 1 4 . 7 5 1 5 . 7 5 （ 3 前进高速档时：如图 3c）所示。离合器接合，输入轴和输出轴直接经离合器连接， 14 前后行星排均不起作用，得直接档， i=1。 后退档：如图 3d）所示。制动器 5接合，将前行星排行星架刹住，此时后行星排不起作用，仅前行星排传动，其传动速比 4 。 轮式装载机变速箱的主要参数 6 如果把行星式动力换档变速箱与定轴式动力换档变速箱相比，其优点是：结构紧凑、尺寸小（因为分散经几个齿轮传动，零件受力平衡，支承轴承和壳体受力小）；可以采用较小模数的齿轮（因几个齿轮传力）和较小尺寸的轴与轴承（因受力平衡）；结构刚度大，因而齿轮接触良好，工作寿命长；在结构上可以多采用制动器代替部分离合器，采用固定油缸和固定密封，尽量避免采用旋转密封和旋转油缸，从而提高了动力换档油压操纵系统的工作可靠性。而且制动器布置在传动系外周，尺寸大，工作容量大，这一点在大功率机械上优越 性特别明显。其缺点是：结构复杂，零件多，制造困难（行星架、齿圈加工都比较复杂），选择传动方案、凑速比等设计工作也比较费事。但从总体而言，应是行星式优于定轴式。 表 3星式动力换档变速箱的结构特征和主要参数 -1 号 结构部件 单位 参数值 1 行星齿轮模数 行星排数 2 3 操纵元件数 其中制动器 其中离合器 3 2 1 4 档数 前进 后退 2 1 5 变速箱速比范围 1 行走速度 前进 前进档 后退 10 0 35 0 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 4 万向节与传动轴 十字轴式万向节的构造与工作原理 工程机械经常需要折线传力，为了使轴线平行或相交的两根轴连接以传递动力，因而就出现了万向节。图 4示为十字 轴万向节的构造。万向节的原理如图 4 图 4向节的构造 图 4向节原理图 1234 56789 - 2- 3- 4- - 6- 7- 8- 9- 使十字架的中心 O 与1P、2，但其瞬时传动比随其位置而随时变化。因此，若轴 对其变化情况分析如下： 如图 4a）所示：设原动轴1动轴21，22，两轴的夹角为 。 当十字架视为与2 22 （ 4 当十字架视 为与 11c o （ 4 在此位置 12（ 4 16 故得 21co s （ 4 两轴转过 90度，至 P 轴的叉面在纸面内，而2图 3b）所示，设 2，同理取 11 22c o 同理因 12 得 12 （ 4 每转 90度， 从 2变到 2，依此类推，因此 112c o s c o s 两轴的传动比 121 c o sc o （ 4 图 4向节原理简图 见，单万向节当两轴夹角 越大，角速度2的变化幅度就越大，因而产生角加速度，产生振动，不利于机器以均匀的速度运行。欲除次弊，就采用了双万向节。其简图如图 4传动轴 动轴 C 的两部分用滑动花键相连，允许自动调节其长度。双万向节可以连接两平行轴（图中 4或两相交轴（ 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 （ a） （ b） 图 4不是说采用了双万向节就解决了瞬时速比始终等于 1的问题。欲使任何瞬时主动轴与被动轴的角速度始终相等，还要满足下列两条件： 1） 间轴 1之间的夹角必须等于中间轴 2之间的夹角，即 12。 2）中间轴 这样，才能得到恒等于 1的传动比。 采用双万向节，使中间轴两端叉面在同意平面内，使中间传动轴与原动轴及从动轴的夹角均相等，是使主、被动轴瞬时角速度始终相等必须具备的三个条件。夹角 仅允许用到 30 ，否则中间传动轴的旋转不均匀度太大。所以 角应尽量小一点，一般不大于 20 。 铰接式车架万向节的布置 7 车架铰点 O 必须布置在纵向中心线上，但究竟是靠近前轴好一点？还是靠近后轴好一点？或者与前后轴等距离好一点？现在看来还没有什么原则性的问题需要考虑，因此可以由总体布置时各机构配置的具体需要来确定。不过铰点如 距前后轴等距离，则转弯时前后轮沿同一车辙滚动，否则就有内轮差，行驶时要注意。另外，也使土方机械运行阻力增加。 如何布置铰点下面的万向节轴？如图 4示，万向节铰点 A 与 B 应与 O 点等距离，这样铰接车架前后部偏转一个角度 时，由于 O，则122（图 4满足瞬时速度相等的传动条件。如不布置在中间而且偏离较大时，则车架偏转时，21 ,不能满足等速传动条件。因此，应从结构上采取措施避免。（如图 4 18 图 4接式车架万向节布置图 12变速箱； 3 - 2 3- 传动轴 传动轴的功用是传递扭矩，将变速箱输出的动力，传给驱动桥。所以总是做成空心的圆形断面。它又是高速旋转构件，所以又要求材质分布均匀。因此，传动轴通常不用无缝钢管，而用钢板卷制对焊而成。这是因为钢板厚度比较均匀，而无缝 钢管厚度并不均匀之故 1)强度计算 传动轴主要是传递扭矩，可按下式计算其扭矩应力 4416 ()（ （ 4 式中 ； ； 考虑动载）（ N ）； 125 定发动机传到传动轴的扭矩和地面附着条件允许传动轴传递的扭矩，二者取其小值。 上式中的 D=80 d=72586 610 N ；则代入上式可得： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 4416()= 1 2 0 ( )M 125()故传动轴的强度足够； 2） 临界转速 传动 轴的转速接近于其自振频率时，出现共振，挠度急剧 加，致使传动轴迅速折断，此转速即为其临界转速。 传动轴一般均为钢板弯成的空心管，其临界转速为 6 2 221 0 . 2 5 1 0 （ r (4式中 r 取两万向节中心到中心的距离（ 上式中的 L= D=9d=8 3 8 7 2 ( / m i n )2200（ 1+80%） =3900（ / 5%，或m a x 1000r 或者0% 80%。 故所求传动轴的临界转速符合条件； 对于工程机械来说，传动轴均不甚长，共振问题不大；对于栽重汽车，随着载重量的增大，要求从变速箱到主传动的距离加大，为了避免传动轴太长出现共振，常做成两根，甚至三根。 20 5 驱动桥 轮胎式工程机械驱动桥的作用是：通过主传动装置圆锥齿轮改变传力方向 ，通过主传动装置和轮边减速装置将变速箱输出轴的转速降低、扭矩增加，通过差速器解决左右轮差速问题 ，通过差速器和半轴将动力分传给左右驱动轮，除传动作用外，驱动桥还是承重装置和行走支承装置。 轮胎式工程机械驱动桥由主传动器（包括差速器）、半轴、轮边减速装置、后桥壳等零部件组成。 主传动器是一极螺旋锥齿轮减速器，接受由传动轴传来的扭矩和运动。 差速器是由两个锥形的直齿半轴齿轮、十字轴及四个锥形直齿行星齿轮、左右差速器 壳组成的行星齿轮传动付。它对左右两车轮的不同转速起差速作用，并将主传动器的扭矩和运动传给半轴。 左、右半轴为全浮式、将从主传动器通过差速器传来的扭矩和运动传给轮边减速器。 轮边减速器为一行星齿 轮机构。内齿圈固定在轮边支承轴上，行星轮架与轮辋固定一起转动，其运动是通过半轴、太阳轮而得到。 8差速器 速器原理 轮胎式机械左右两侧的驱动轮不能由一根整轴驱动，动力由传动轴、主传动圆锥齿轮 对、并经差速器传给左右半轴，因为轮式机械在运行过程中，左右两侧的驱动轮经常需要以不同的角速度旋转。 无论转弯或直线运行，如果左右车轮由同一根轴驱动，轮胎在地面上滚动的同时，必然还发生滑动现象，使轮胎无谓地磨损、功率消耗、燃料浪费，同时使转向困难、转向操纵性变坏。这就是必须设置差速器以自动实现 左右轮差速运动，以不同角速度旋转的理由。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 图 5速器的工作原理 of 图 5差速器壳随大圆锥齿轮以角速度旋转时，行星齿轮轮心的旋转速度为 （ 5 式中 当行星齿轮由差速器壳带动绕车轴中心线公转无自转时，行星齿轮轮齿与左 右半轴齿轮啮合点的旋转线速度1v、2 12v v v r （ 5 如图 3半轴角速度 1=1 (5右半轴角速度 2= 2 由此可见，左右半轴以同一角速度旋转。 当差速器行星轮有自转时，轮齿啮合点的线速度除了速度 要加上行星齿轮自转所产生的相对运动速度 r 。假设机械右转，则有 1v v r(52v v r式中 r 上式即 1r r r （ 5 2 r r r 化简得 1 （ 5 2 两式相加 122 （ 5 两式相减 122 （ 5 22 122 （ 5 从以上公式可见： 1)当左右半轴转速不等，即角速度不等时，行星齿轮除以角速度 公转外，并以角速度 绕自身轴线自转，实现转速； 2)快速半轴增加的转速（或角速度）等于慢速半轴减小的转速（或角速度），快慢半轴转速（或角速度）之和为差速器壳转速（或角速度）的两倍，这一点是由轮 式机械差速器的具体结构决定的，因为左右半轴齿轮齿数相等； 3)当120, ，相当于架修驱动桥时，刹住传动轴，扳动车轮的情况，这时差速器由行星轮系变成了定轴轮系； 4)当210 , 2 ，相当于机械左轮陷入泥泞中，左轮附着系数太小，就以两倍于差速器课的转速旋转，右半轴不转，差速器成为速比为 2的行星齿轮传动。 差速器的设计 普通圆锥齿轮式差速器虽然结构简单、工作平稳可靠，但是在不良地面运行 时，常因左右驱动轮负载不均 匀致使机械的通过性不好。 为了使左右驱动轮能传递附着力确定的全部力矩，有的机械设计了差速锁，必要时将圆锥齿轮式差速器锁住。但是当机械行驶出难行地段后未能及时动开差速锁，则使机械转向操纵困难和机件载荷增大。因此，于是出现了各式各样的“自锁式”差速器，其中以牙嵌式最常见。 1） 差速器球面直径0 球面直径面半径2则为差速器齿轮的 节锥距， 表示差速器的强度。 m 式中 1.3 。 求 取 105（ 于是由上式得 2）差速器齿轮模数 m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 差速器常用压力角为 20 、齿高系数为 隙系数是 选择模数 用下列近似公式： 当行星齿轮数 q=2时 2 2b b xm yz z z（ （ 5 当行星齿轮数 q=4时 2 2b b xm yz z z( 式中 m 并且半轴齿轮齿数6 22，行星齿轮齿数0 12。设计时候应该先行选定行星齿轮数 q。（当 q=3时，