履带式拖拉机变速器的改进设计Ⅲ【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 履带式拖拉机变速器的改进设计 摘 要 变速器用于转变发动机曲轴的转矩，以适应在起步，加速，行驶以克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动轮牵应引力及车速的不同要求。 在我国，由于技术条件的限制，拖拉机所用的变速器都传统的机械式的有级变速器，这种变速器的变速比是几个固定值。它的结构简单，容易制造；缺点是由于各挡的转速不同，换挡时不可避免要产生冲击，对齿轮产生损坏。这要用啮合套来解决，使结构复杂。由于传动比固定，发动机只能够近似的在最加区域工作。本次设计采用这种变速器。 本次设计主要参照东方红 1302R/1302带式拖拉机设计，使用说明书上的基本参数，来完成机械式四轴 6+2 挡变数器设计任务。 适用于水田、旱地及菜园和坡度不大的丘陵地区的农田作业、农业运输等，还可作为农村各种固定作业之动力 。 计算时首先要根据发动机与拖拉机的转速，总传动比，确定变速器各挡的传动比。对于倒挡可采用同样的方法求出。确定传动比后，根据传动比计算各挡所需齿轮的模数，齿数，压力角。所有挡均采用直齿圆柱齿轮。然后对其进行校核。以确定变速器内部结构。 在国外，液压传动，动力传动形式的无级变速已经用于拖拉机，它克服了机械式变速器的 缺点。但它的结构复杂，难于制造。可它有着广阔的前景，通过各种拖拉机的科研工作者的不断努力，无级变速器一定会得到不断的完善。 此次设计的变速器主要针对普通老百姓，本着经济实用的原则来完成本次设计，所以在设计选择材料上和实用上需要避免选用一些较为昂贵的材料和单一的作业，因此本次设计应该较为经济而且在结构布置上也应该较为合理，在市场上应该得到广大农民的欢迎。 关键词 ： 变速器，啮合套，齿轮，传动比 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 F is to to in to of a to In is of is by is to g is is to a to to is is he 302 R/1302RA is is to + 2 of a to of be of of to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 to to a by to of on To In it of is to it by of h to he is at to of to a on is to to on to on 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 符 号 说 明 总 i 从发动机输出轴到计算零件之间的传动比； i 从被计算零件到驱动轴之间的传动比； 从发动机输出轴到计算零件之间的传动效率； 从被计算零件到驱动轴之间的传动效率； n 驱动轮胎数或履带数； 附着系数； Q 驱动轮在胎内压力为 100的承载能力，或单条履带承载量 (N); 齿宽系数； 节点区域系数； 单齿啮合系数； 弹性系 数； u 传动比； 使用系数； H 齿面接触应力； 许用齿根弯曲应力； 根接触疲劳极限； 接触强度的最小安全系数； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 润滑油系数； 粗糙度系数； F 齿根弯曲应力； 弯曲强度计算的锥齿轮系数； 对齿根圆角敏感系数； 弯曲强度计算的尺寸系数； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 目 录 第一章 前言 . 二章 结构设计 . 2 述 速箱的功用 . 变速箱的工作要求 速箱的工作原理 . 速器布置方案的分析 . 纵机构的确定 三章 变速器基本参数的设置 . 7 动比的确定 矩的确定 速箱主要参数的确定 定中心距 . 8 定齿轮端面模数 M 定各档齿轮的齿数 . 9 轮的变位 . . 10 第四章 轴的校核 . 入轴的 校核 . 13 出轴的校核 . 16 第五章 轴承寿命的计算 19 入轴轴承寿命的计算 19 挡轴轴承寿命的计算 1 9 第六章 齿轮强度的校核 21 挡齿轮的校核 . 一挡齿轮的校核 . 速器齿轮材料及热处理 . 七章 总结 . 谢 . 26 参考文献 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第一章 前言 本次设计的课题是履带式拖拉机变速器改进设计，当拖拉机带收割机，播种机，旋耕机等农机具进行作业时不仅要求农机具能够 牵引农机具行驶，还需要拖拉机输出不同的速度以满足不同情况的需要，这部分工作是通过变速器来完成的。 变速器各挡速比与拖拉机的理论速度成反比，因此，变速箱速比范围的大小，排挡数目以及各挡分配是否合理是评价变速箱性能的重要经济指标根据东方红设计书上所列的拖拉机的主要作业速度范围，在设计拖拉机变速箱时应该力求在每种作业的速度范围内排列较多的挡次，以求拖拉机能够高效率高质量地完成各种作业。 在设计改进变速器时应该克服以下不足： （ 1）受结构限制，设计前的变速箱难以实现较大的速比范围，致使拖拉机的工作速度区段较 窄。 (2)由于发动机转速已由 1500r/高到 2300r/以齿轮工作时的啮合线速度以及固定在第二轴上的各挡被动齿轮的齿顶圆线速度均大幅度提高，造成变速箱噪音大，油温偏高。 （ 3）由于采用滑动齿轮换挡，变速箱只能够采用直齿圆柱齿轮换挡，这限制了齿轮传动啮合质量进一步提高的可能性。 所以我以为应该为东方红履带式拖拉机设计一套新的改进的变速箱方案。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 第二章结构设计 述 速箱的功用 1 从传动箱获得的动力一部分通过最终传动装置，传到驱动轮，另一部分传给旋耕机。 2 在发动机转速不变的情况下，可以改变拖拉机行驶速度及旋耕速度。能够适应不同作业的需要。 3 在发动机曲轴旋转方向不变的的情况下，能使拖拉机前进，后退，增加拖拉机的机动性与灵活性。 4 发动机继续工作，拖拉机可以停止行驶，以利于暂时停车及做固定作业。 变速箱的工作要求 1 应有较多的变速挡以满足各种作业的要求。 2 传动效率高，结构要紧凑。 3 工作要可靠，要有足够的强度，刚度及耐磨性。 4 不会自动脱档或自动挂档，不乱档。 5 挂上倒挡及快挡时就不挂其他挡。 6 挂上倒档及快档时，就不能挂犁刀变速档。 7 不能同时挂两个档。 8 换 档轻便。 速箱的工作原理 变速箱完成变速，前进，倒退，停车等动作，主要是利用齿轮传动的基本规律，由一系列齿轮来完成。 1、转速和齿数的关系 手摇卷扬机，主动齿轮的齿数为 15 齿，被动齿轮的齿数为 45 齿，当主买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 动齿轮转 3 圈时，被动齿轮转一圈。由此可以看出： n1/n2=z2/z1=r2/，其中 别表示主动齿轮的转速，齿数和半径； 别表示被动齿轮的转速，齿数和半径； I 表示齿轮的传动比。 从公式可以看到：两个齿轮转速的比等于它们齿数的反比。就是说被动齿轮齿数越多， 转速越低。 2、转速和扭矩的关系 主动齿轮和被动齿轮相互作用，它们的作用力用 p 表示，则主动齿轮的扭矩 m1=作用到被动齿轮的扭矩 m2=于作用力和反作用力大小相等，即 p1= 所以， n1/n2=r2/r1=m2/公式可以看到：被动齿轮转速降低，它的扭矩就增大。也就是说可以通过降低被动齿轮的转速，增大牵引力。 3、旋转的方向 如果在两个齿轮中间再加一只中间齿轮，则主动齿轮与被动齿轮的旋方向相同，而传动比与扭矩的变化规律不因为增加中间齿轮而发生变化。上面介绍的是齿轮传动的基本规律 。实际拖拉机传动速比变化比较大，发动机转速是 2300 转 /分，而驱动轮每分钟只转几十转。考虑到结构的紧凑，每对齿轮传动比不宜过大，必须用一系列的齿轮严密搭配起来才能够完成。 速器布置方案的分析 一、 变速器传动机构的结构和形式选择 有极变速器与无极变速器相比，其结构简单，造价低廉，具有较高的传动效率，因此在各种拖拉机上均得到了广泛的运用。 在选定发动机的情况下，变速器挡位数目的增多可以提高发动机的功率，提高拖拉机的燃油经济性及平均车速，从而可以提高拖拉机的工作效率，降低成本。但挡位的增多也使变速 器的尺寸及质量增大，结构复杂，制造成本提高，操纵也复杂。当采用手动的机械式操纵机构时要迅速，无声换挡，对于 6 个前进挡的变速器来说是困难的。所以本次设计来改造 6+2 挡变速器。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 三轴变速器与四轴式相比，结构简单，紧凑且传动效率高，噪声低等优点。但由于结构限制，本次设计只能够按四轴进行改造。 四轴式变速器的动力由第一轴输入，由第二轴输出，其中第一轴，第四轴是六个前进挡的轴，中间轴上是两个倒挡的轴，这样布置，变速器的齿轮和轴承不承载，变速器的传动效率高，噪声低，齿轮和轴承的磨损少。本次设计的变速器齿轮都是啮合套直接 啮合方式啮合的齿轮传动，前进挡四挡和六挡，倒挡的一，二挡的动力需要通过一轴，中间轴和四轴的两对齿轮传递给二轴然后输出。这样齿轮传动啮合质量进一步提高。 图（ 2速器方案传动图 二、变速器零部件结构分析与形式选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 （ 1）齿轮形式 直齿圆柱齿轮工作时没有轴向力且加工简单，运转平稳，噪音低，寿命长等优点得到广泛采用，其啮合时齿数均匀，转动惯量也比较均匀。 （ 2）轴的结构与分析 变速器轴在工作时承受转矩，轴的明显变形将影响齿轮的正常啮合，产生 较大的噪声，降低使用寿命。轴的形状除应保证其强度与刚度外，还应该考虑到轴的加工工艺。 第一二四轴和中间轴都做成渐开线形花键轴，齿侧之间为动配合。 （ 3）轴承形式 变速器多采用滚动轴承，即使深沟球轴承，和圆柱滚子轴承，根据变速器的结构选定，再验算其寿命。 本次设计都采用深沟球轴承。 （ 4）换挡机构的结构形式与分析 换挡机构的结构形式有同步器，啮合套和直齿滑动齿轮等三种 同步器虽然结构复杂，制造成本高，精度要求严，轴向尺寸大。但可以保证挂挡平顺，使操作简化，减轻驾驶员的劳动强度。 啮合套结构简单，制造容易，维修 方便，换党行程较短，且由于同时承受冲击载荷的结合齿数较多，故冲击和磨损较轻，噪声低，而齿轮又不参与换挡，因此它不会过早产生损坏。 变速器因结合齿端磨损，轴的刚度不足及振动等原因在工作中自动脱档。为防止变速器自动脱档，在结构上可采取如下的措施： （ 1）结合位置时，使结合套的两端超过被结合痴端部约 2 3越程结合；或使两结合齿的结合位置错开 2 3错位结合。 （ 2）将挂挡后处于结合的啮合套座的那个齿圈的受力齿侧切去 厚度，这样如发生脱档时则会被另一齿圈的端面挡住，从而制止自动脱档。 （ 3）将结合齿的工作面加工成斜面，形成倾斜角 倒锥齿侧，使结合面产生阻力，能有效阻止自动脱档，或将结合齿的齿侧加工成台阶形状以防止自动脱档。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 纵机构的确定 变速器的操纵机构有变速杆，拨叉轴，自锁与互锁装置，倒挡安全装置等组合于变速器盖上。应结构简单，操纵安全，挡位清晰，变速器杆的换挡位置合理，挂挡准确，迅速，安全可靠。 按动作原理，变速器操纵机构除采用机械式外还有液压式，气动式，电控式以及它们之间的组合；按变速器的位置机械式的又分为直接操纵与远程操纵。 本次设计采取机械式直接操纵。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 第三章 变速器基本参数设 已知所设计的变速器的参数如下： 拖拉机质量： m=73500 最小转弯半径： r= 变速器总传动比： I 总 = 前进挡速度范围： v= 倒档速度范围： v=发动机额定转速： N=2300 动比的确定 3 7 （ 3 i0=m a xm a = =i i0=m = 037 =挡传动比分配如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 表 3挡传动比 档位 分类 一挡 二挡 三挡 四挡 五挡 六挡 倒一 倒二 常啮合一 常啮合二 传动比I 矩的确定 z Q=Q （ 3 1000 35100（其中 Q= t 总m 1200 中 速箱主要参数的确定 定中心距 (变速箱中心距离即齿轮壳体孔中心距 ) 2 (3式中： k=14 16 取 k=2 2 =K 3 1200 = 定齿轮端面模数 M M=（ 32T (3取 M=5 定各档齿轮的齿数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 已知一挡齿轮齿数计算按如下公式进行： 齿数和 ： Z= =11 (3传动比 ： I = .(3中心距： A 2 =数： M=4 传动比： I=算得： 62 17 其余各挡按此公式计算得到数据如下： 表 3挡齿轮参数 分类 档位 模数 m 主动齿 轮齿数 从动齿 轮齿数 一挡 4 17 62 二挡 5 18 43 三档 5 20 41 四挡 5 19 37 五档 5 25 37 六挡 5 29 27 倒一挡 5 22 37 倒二挡 5 28 32 第一对 常 啮合齿轮 5 36 17 第二对常 啮合齿轮 5 36 16 档齿轮的变位 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 标准中心距 a= 221 实际中心距 c 变位系数和 t a n)(2 2121中心距变动系数 y= (3齿 顶高变动系数 k= 21 (3啮合角 c (3齿顶高 )( *(3齿根高 )( *(3顶圆直径 )222(2 * (3根圆直径 )222(2 * (3分度圆直径 (3 档齿轮的变位 已知 ： a = a = 158， r =20， =到 r= r=r- r=nv r=nv r=2（ + （ r（ /2文献 4 中第 994 页： 选 X 2 = y= （ a +y=度圆 ： 68 248 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 齿顶圆 ： 2ha=m（ 222k） =2m（ 222k） =根圆 ： 2hf=m（ 22C*+2 = 2m（ 22C*+2 ） = 他各挡齿轮变位的计算 以下还有二挡，三挡，四挡，五挡，倒一挡齿轮和两对常啮合齿轮均需要变位，方法如上。其余各挡不需要变位，直接计算即可。最后所得数据如下： 表 3齿轮参数 分类 档位 分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 挡 8 48 36.2 挡 0 03.9 15 08.6 档 00 05 98.6 挡 85 72.5 95 5 2.5 05 五挡 25 38 85 74.5 挡 35 22.5 45 45 32.5 55 倒一挡 10 00.8 23 85 74.5 二挡 40 27.5 50 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 60 47.5 70 第 一 对 常 啮 合 齿 轮 5 80 66.9 二 对 常 啮 合 齿 轮 0 80 四章 轴的校核 档传动轴（输入轴）的校核 （ 1）齿轮上的作用力： 转矩： 1T =T 总 /i 圆周力：1000 1T / 1d 径向力： 11 （ 2）受力简图： 图 4力简图 3374r 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 齿轮上作用力的大小： 转矩： 1T =T 总 /I=1200/M 圆周力：1000 1T / 1d =2000 8=向力： 1=1= 求 轴 承 的 支 反 力 ： 图 4平面受力图 水平面：12L /L=337/371=34/371= 4直面受力图 垂直面：122/L=34/371=11/L=337/371= 画弯矩图： 3374374文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 图 4平弯矩图，垂直面弯矩图，合成弯矩图和转矩图 画计算转矩图： = 0b =c= 22 =M 按弯扭合成应力校核轴的强度 = d ） 3 = 1000/（ 46 ） 3 =b=60374文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 所以强度足够 4档传动轴（输出轴）的校核 1 轴的受 力分析： （ 1）齿轮上的作用力： 转矩： 1T =T 总 /i 圆周力：1000 1T / 1d 径向力： 11 （ 2）受力简图： 图 4力简图 齿 轮上作用力的大小： 转矩： 2T =T 总 /I=1200/M 圆周力：2000 2T /248 =2000 48=向力： 22= 求轴承的支反力： 3329r 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 图 4平面受力图 水平面：2=332/371=39/371= 4直面受力图 垂直面：122/L=39/371=21/L=332/371= 画弯矩图： 3329329文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 图 4平面弯矩图，垂直面弯矩图，合成弯矩图和转矩图 画计算转矩图： = b =c= 22 = M 按弯扭合成应力校核轴的强度 c= =d） 3 =1000/ 56） 3 =b=603294文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 所以强度足够 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 第五章 轴承寿命的计算 5入轴轴承寿命的计算 由前面计算已知：（选用轴承型号为深沟球轴承 6408， d=40， D=110，b=27， 22 11 =22 22 = R1, P=选 p= 轴承的寿命为：（其中 10） 6 （ c ） 3 /60 2300=以符合要求 5档轴轴承寿命的计算 选用轴承型号为深沟球轴承 6408， d=40， D=110， b=27， 5平面受力图 22052文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 水平面支反力： 1直面受力图 垂直面支反力：1 1 22 11 =2 22 22 = 12又 1 2 P=2 选 p= 轴承的寿命为：（其中 10） 6 （ c ） 3 /60 2300=以符合要求。 22052买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 第六章 齿轮强度的校核 挡齿轮的校核（齿轮承载能力的计算） 这里校核常用挡一挡的齿轮 ,齿轮的材料选用： 20 、按齿面接触应力校核 ： H = Z 11 式中： 节点区域系数 Z 弹性系数取 1 Z 螺 旋角系数取 Z =1 1T =1200/000 1T / 1d =2000 8= 1b =28 mm,m=4,u=h=1 1 9 6 = = 11Z 1 其中 =1650 1 ,1vz = 1vz =1650 =H 齿轮 1 按接触强度满足要求 齿轮 2： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 2H =1 8281 7 9 6 = 2H 齿轮 2 按接触强度满足要求 二 、按弯曲强度校核： F = （ Y 其中 28=4 Y= = （ Y F =（ 式 中： =425.0,.1, F F 所以一挡满足弯曲强度要求 一挡齿轮的校核 一 按齿面接触应力校核 ： H = Z 11 上式中： 节点区域系数 Z 弹性系数取 1 Z 螺旋角系数取 Z =1 1T =1200/M 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 1000 1T / 1d =2000 8 =b =24 mm,m=5,u=h=1 1 = = 11Z 1 上式中： =1650 1 1vz = 1vz =1650 =H 齿轮 1 按接触强度满足要求 齿轮 2： 2H =1 = 2H 齿轮 2 按接触强度满足要求 二 按弯曲强度校核： F = （ Y 其中 28=5 Y= = （ Y 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31 F = （ Y 中： =425 =x= F F 所以倒一挡满足弯曲强度要求 6速器齿轮材料及热处理 变速器齿轮的材料是： 20处理要求：渗碳深度 面淬火硬度 部硬度 键表面硬度不低于 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 第七章 总 结 时间过得真快，紧张忙碌的毕业设计即将接近尾声，我的大学生活也即将圆满结束。我不禁感慨万千，但此时此刻我考 虑最多的还是我本次的毕业设计，以及在本次设计过程中所得到的启发与收获。 我的设计任务是拖拉机变速器的设计，变速器要改变发动机传到驱动轮的扭矩和转速，使拖拉机可以在原地起步，正常行驶，爬坡，转弯，加速，减速，倒车及停车止步。变速器在满足这些首要的功能之后还要满足必要的动力性和经济性指数。因此还要协调传动比范围和各挡传动比。 在设计过程中，为了搞好设计，我查阅了关于拖拉机变速器的相关资料，参考了同类拖拉机的技术参数，也看了具体的实物结构以及其与车架的固定与连接情况，很受启发。 但由于我是第一次 搞这方面的设计，没有经验，本次设计中也遇到了很多困难和问题：首先由于所用知识都是以前学的基本的知识，但现实设计中明显感到力不从心，也就是说以前学的很不扎实。另外对于新知识的快速吸收能力还应该提高，由于这些问题浪费了不少时间，虽然一直在努力做，但还是感觉有点盲目。 虽有不足可也有很多收获，比如遇到问题之后如何快速的选择问题的切入点，如何去抓住问题的重点和难点，如何与老师和同学之间进行沟通，讨论和协调，我此次深有体会。此次设计不但使我对以往的知识有了一次很好的具体应用，还通过计算机绘图和写说明书对 运用能力有了很大的提高！ 学习能力，创新能力，协调能力以及