DF12型手扶拖拉机变速驱动系统设计（含全套CAD图纸）
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df12
手扶拖拉机
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系 机械设计 系 主 任 批准日期 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 机械设计 系 机械设计制造及其自动化 专业 班 学生 一、毕业设计 (论文 )课题 手扶拖拉机变速驱动系统设计 二、毕业设计 (论文 )工作自 2012 年 月 日起至 2012 年 12 月 日止 三、毕业设计 (论文 )进行地点 西安理工大学 四、毕业设计 (论文 )的内容要求 拖拉机 是一种 牵引、驱动兼用型的农业 机械， 一般具有结构紧凑，耐用可靠，操纵灵活、马力大、重量轻、油耗低通用性好等特点，并具有乘坐装置，适用于水田、旱地、果园和丘陵地的农田耕作，配备相应的农用机具，可以完成犁地、旋耕、耙地、开沟、播种、收割、运输和其其它作业，还可以为排灌、喷灌、脱粒、磨粉、饲料加工等固定作业提供动力。 本次设计主要针对 拖拉机 变速驱动系统 ，通过对其进行 传动箱 和驱动转向机构 的结构设计以及各主要 零部件 的受力分析与计算 ，强化机械设计 综合应用能力的培养 。 其设计所需原始数据如下： 发动机 额定 功率（马力 ） ： 12 最大扭矩：（公斤米） 5 空转转速（最大 /最小） ； 2300/600 驱动轮 轮胎规格 12/2 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 本次 设计的主要任务及要求： 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 。 手扶拖拉机 变速箱和驱动转向机构的 相关结构参数和几何参数， 对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 ； 手扶拖拉机 传动箱 装配图 一份，完成 手扶拖拉机 主要零件的 设计、 计算、校核以及 零件 工作图 的 绘制，要求总图量 0#以上） ； 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 ； 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 ； 于 2000 单词量） ，题材必须和机械结构相关 ； 5 篇以上，其中 外文参考文献不少于 3 篇。 参考资料： 1 杨成康工程机械发动机与底盘构造北京：机械工业出版社， 1989。 2 王 健工程机械构造北京：中国铁道出版社， 1995。 3 黄声显重型汽车构造与维修北京：人民交通出版社， 1992。 4 何挺继，展朝勇现代公路施工机械北京：人民交通出版社， 1999。 5 吉林工业大学汽车教研室汽车构造北京：人民交通出版社， 2005。 负责指导教师 指 导 教 师 接受设计论文任务开始执行日期 学生签名 毕业设 计（ 论 文） 进度 表 机械设计 系 月 日 周次 任务阶段名称及详细项 目 检查 日期 检 查 结 果 布置任务、熟悉设计内容、要求，查阅，收集，整理和拖拉机传动系统相关的资料，尤其是传动系统总体布置、分配方面； 初步拟定传动方案 ,其初始方案的选取应该在分析比较的基础上并要阐明原因以及 所搜集方案的优缺点； 终拟定传动方案； 终拟定传动方案； 动箱 结构和参数设计； 动箱 结构和参数设计； 手扶拖拉机 传动箱 主要传动部件的设计与计算； 手扶拖拉机 传动箱 主要传动部件的设计与计算； 手扶拖拉机 传动箱 主要传动部件的设计与计算； 手扶拖拉机 传动箱 装配图绘制； 手扶拖拉机 传动箱 装配图绘制； 件零件图绘制； 手扶拖拉机 传动箱 装配图绘制； 件零件图绘制； 指导教师 (签名 ) 学生 (签名 ) 年 月 日 年 月 日 月 日 周次 任务阶段名称及详细项 目 检查 日期 检 查 结 果 件零件图绘制； 准备答辩。 明天下午2点前 出题报告+部分计算说明草稿 后期时间待定 后期的图纸 等内容9 0091 009in A to of ,9, 10, 11. N 3 (2009) 153515470888 2009 on 2, 3, 4,5, 6, 7, or 1. of is we on in Up of is of of of is to or to be as of in as of is to A is to is 2009 of in to in of is on . 67 008in 008is of in is a in to a to of In in of 14. N 3 (2009) 153515471536of 15. 1215 In is of Ork et a in a to in 16. to 17,18. of a to of of is to a to of is of in in to of of a of to a to be is is to 19,20, as a to be on a of 21. It in a of in in is to of NN NN is as in of a is in by to In in 2224, of is to on a to of as as is to 1(a) in to of of is (b). a a 3ac is by a is by to by a As (b), is by a to by on 8 6 on 4 , is on ) 0 is is a in in a be a of b as 2. of in in to be in of in 1215. to if to be a to an in it by is to an is an to is to an to of 12. of by of 13. a N 3 (2009) 15351547 1537. As a 2) in 3.#1#2#3#41. (a) (b) of 22. of a of of 0 01/4)a (1/4)b 511/2)a (1/2)b 513. in N 3 (2009) 153525 to 1) in 1215. of be 1215.(2) 1 to 25,26 in 27. as 2528is a of in a (1)of xi(i 1, 2,y,n), of is of is a It is n be is on 28. of is 2 0of 52on in A 042 a to of of to 200 800an 00as ,12, no to to to . 120Hz 192. to in 24 of f2 f3 of , , of , , (2)n is of in of in a d is of is of a of of in 0as on of is 1=01=(3)in of 4)n 0 0 2 3(3)N 3 (2009) 15351547 15391=1=of in a r is of in is as an is to it 1=01=(7)is on of as an of is 1=1=(8)s(t) is as s(t) |b(t)+iHb(t)|, b(t) is b(t) is of b(t)to B4 in is 1=01=(9)is 1=(10)of is by xi(i 1, 2,y,n) of is by of (11)is of re is of on of a be as 29,30in as j11=is on a 28 of a is 1=, (6)1=(5)is on 6A It is 1= is of pl;c;l; m 1; 2; .; (12)C 3)as 14)of 5)N 3 (2009) 153515471540ac;j1pm;c;j;) ) c1Dc;l;m1Dc;j1pm;) of of is to 5 a pm,c,j, m 1, 2,y,c 1, 2,y,C; j 1, 2,y,J be is c,of of C is of is of In 4, C , 5 of in to is a b一、毕业设计 (论文 )课题来源、类型 本次毕业设计课题来源于教学建设项目，属于结构设计型。 二、选题的目的及意义 由齿轮、轴、轴承和箱体组成的不同类型轮系，是使用量大应用面广的一种传动系统，常用于高速、大功率传动系统中。 复合 式轮系现已逐渐成为新的重点研究领域， 复 合式轮系具有模块化的特点，可实现多重和多种形式的组合。然而其结构复杂，设计计算多采用 反复尝试验算的方法，计算过程复杂，设计周期长。为了满足社会生产的需要，要求轮系的设计制造方法应更完善 ，对轮系的设计提出了更高的要求。 这就需要对轮系进行深入的研究，不断改进设计方法和理论，从而提高轮系设计水平。而科学研究是离不开实验的。因此设计出 能够组合出各种轮系的 组合轮系实验台是很有必要的。 目前已有的组合轮系试验台多为简单开式结构， 可实现轮系类型较少，传动精度低，只适应小负载低效率的实验，不能满足研究的需要，因此，有必要设计传动精度较高 ，传动类型较多的满足实验要求的组合式轮系齿轮箱。 这种试验台可以方便的组合出各种类型轮系 ，为轮系的研究提供了实验基础，必将 促进 轮系研究 的发展。 三、本课题在国内外的研究状况及发展趋 在轮系的工作原理方面；针对周转轮系传动比的计算，国内学者提出了几种新的方法：符炜提出 的 复数矢量法、赖志刚提出 的 三角结构法 、刘宁提出的叠加原理法、张薇提出的运动分析法、刘福贵提出的图论法等， 极大 丰富了传动比的计算理论。 由于各种轮系适用的传动比范围不尽相同，复合轮系传动比向其各部分分配的不同对轮系的 性能有 直接的影响，一些学者研究了传动比选择与分配问题， 周欣讨论了各种不同输入输出形式下差动轮系的有关传动比的选择区域，田稀亮对齿轮减速器的传动比 分配条件进行了分析，并给出齿轮减速器传动比分配的最佳条件。 很多学者对闭式行星 轮系功率流及其判定做了研究，如贾宝贤，段钦华、 王琼英，美国的 。 周欣、韩继光等对闭式周转轮系的功率流 类型 判定 提出了一种较为简明的方法， 杨慧香等采用转换机构法和功率流法相结合推出 了一 种使用方便，具有较高精度的效率计算公式。杨实如、 周欣从不同角度用不同的方法研究了 2封闭行星传动的效率计算 。 朱新军等对封闭行星齿轮内部功率流 与 系统参数 之间的关系进行了研究，通过对闭式行星齿轮传动系统的运动学分析，研究了功率分配系数与系统内部功率流的关系确定了无功率循环的必要条件，建立了功率分配系数与单元传动比的关系表达式，但只考虑了两种具有功率分流形式的行星齿轮传动。 崔亚辉等则在闭式行星传动 动 力 学分析方面深入研究了单环路封闭式行星传动 的动态特性，建立了单环路系统的动力学模型。 而对多级行星传动动力学 的研究的文献很少。 孙智民等 对 封闭行星齿轮传动的动态特性进行了研究，建立了封闭行星齿轮传动系统的动力学模型，用数值解法获得了系统在时变啮合刚度、偏心误差和齿频综合误差激励下的动态响应和动载荷的频域历程 。 目前 轮系正向以下几个方向发展：（ 1）高速大功率以及低速大转矩的复合轮系；（ 2）高效率、小体积、大功率大传动比的复合轮系；（ 3）无级变速轮系；（ 4）复合式行星齿轮传动；（ 5）多自由度多封闭链的复合轮系；（ 6）利用图表理论对新型复合轮系的探索 。 当今世界各国轮系技术发展的总趋势是向高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠 性、高传动效率、标准化、多样化、低成本、低噪声方向发展。 四、本课题主要研究内容 本课题主要研究内容是： 从模块化设计角度出发，在齿轮箱基本结构不变的情况下实现定轴传动（ 13 级）、周转轮系（ 12 种）、复合轮系（ 23种）的设计。具体有以下几个方面：定轴轮系设计； 以三级展开式圆柱齿轮减速器设计为基础，输出轴位置不变，依次以第二轴、第三轴作为输入轴实现二级、一级定轴传动。 周转轮系设计； 实现 2及 2周转轮系。 复合轮系设计：在周转轮系的基础上进行复合轮系的设计。 轮 系箱体的设计； 综 合考虑以上三种轮系从模块化设计角度出发，设计出轮系箱体。 五、完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径） 本课题要求完成组合轮系试验台齿轮箱的结构设计，首先 通过查阅相关参考资料，综合各种轮系的特点，确定出满足要求的传动方案。 其次 根据已知动力参数 确定定轴轮系、周转轮系、复合轮系的传动比及其他运动参数，结合试验台相关尺寸大致确定出轮系的主要尺寸， 并进行传动零件的强度设计和校核， 充分考虑各轮系中传动零件的互换性， 确定出传动零件的主要尺寸 ，进行轮系的结构设计绘制轮系的装配图，最后 绘制 画箱体零件图 。 六、本课题进度安排、各阶段预期达到的目 2010 4 5 查阅资料，并收集整理相关资料，提出若干种方案，并确定最终方案。 完成外文文献的翻译。 2010 4 30 成各轮系 运动参数计算， 传动零件强度设计，结构设计，完成各轮系结构参数，尺寸参数的设计计算。 成装配图及主要部件零件图的绘制及主要零部件受力分析，应力应变分析 。 成文献综述和 设计说明书，准备答辩 。 七 、 指 导 教 师 意 见 对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测 ： 指导教师： 八、所 在 专 业 审 查 意 见 负责人： 陕西理工学院毕业设计论文 第 1 页 共 40 页 引言 小四轮拖拉机是广大农民广泛使用的机械，但随着农村现代化建设、小型施工及装卸机械化的发展，需要通过小四轮拖拉机的改进，进一步拓展小四轮拖拉机的功能，是一种显著的节本增效的工程技术，具有很强的实用性。 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。 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 。 陕西理工学院毕业设计论文 第 2 页 共 40 页 随着农村水利建设及小型施工、装卸场所机械化的发展，挖掘机、铲运机、装载机等工程机械被普遍采用。由于工程机械价格较高 。农民纷纷购买由小四轮拖拉机改装而成的挖掘机、铲运机。这些机型结构简单， 价格较低， 可在原来小四轮拖拉机的基础上 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。 拉机 发展状况 构型式的发展 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。 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。 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。 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。 系统的技术发展 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。 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 陕西理工学院毕业设计论文 第 3 页 共 40 页 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。 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。 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。 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。 速箱的发展状况 虽然目前国际市场上 5速、 6速甚至 7速自动变速箱价格昂贵且结构复杂，但是 改善燃油经济性和降低排放污染的优点正在驱使汽车厂商日益对其加以重视。 现在摆在厂商面前的难题就是如何降低成本。相比之下无级变速箱 (存在同样困难。尽管 是其可靠性仍然存在一定问题。 很长一段时间内大多数自动变速箱均采用三挡或四挡，美国市场上仅有极少数用于高档轿车的五挡和六挡自动变速箱。现在由于传输发动机和变速箱间信号的电控技术不断进步，已经为五挡或更多挡位的自动变速箱准确调整换挡时间提供了可能。从而在降低有害 陕西理工学院毕业设计论文 第 4 页 共 40 页 排放的同时改进了加速性、平顺性和燃油经济性。 据有关咨询机构预测，汽车厂商可能今后会跳过五速变速箱而直接应用六速自动变速箱，并在短时间内使其成为行业标准。 数据显示，德国主要变速箱制造商 2003年共计生产 25万台，而今年公司预计销售 90万台。 技术文件表明，拥有先进技术的通用、福特六速变速箱将使两个公司同时拥有超越其他竞争对手的产品。通用动力系统部副总裁却认为，其实消费者根本不会考虑其购买的变速箱到底有多少挡位，他们真正关注的是车辆是否可以保持始终如一的燃油经济性，是否能够保证每次发动机都能够正 常启动，是否每次驾驶时感受到平稳而安静，是否每次超车或并道时感受到安全。而汽车厂商的任务就是满足他们的愿望，同时还要保证把成本和价格降到最低 。 陕西理工学院毕业设计论文 第 5 页 共 40 页 50拖拉机 变速箱的结构 组成关系 速箱的结构 奔牛 150拖拉机主要有 6个前进档和 1个倒档， 小四轮拖拉机变速箱的传动结构如图 1一轴齿轮 . 二，五 档齿轮 档齿轮 7. 一、三档 齿轮 档滑移齿轮 、四、六 档双联滑移齿轮 图 四轮拖拉机变 速 箱传动示意图 其变速箱内的各轴之间的关系如图 陕西理工学院毕业设计论文 第 6 页 共 40 页 2. 二轴 图 小四轮拖拉机变速箱结构示意图 档位的传动路线 一档： 1 2 3 4 7 9 10 11 12 13 二档： 1 2 3 4 5 8 10 11 12 13 三档： 1 2 3 4 7 9 10 11 12 13 四档： 1 2 3 4 6 9 10 11 12 13 陕西理工学院毕业设计论文 第 7 页 共 40 页 五档： 1 2 3 4 5 8 10 11 12 13 六档： 1 2 2 4 6 9 10 11 12 13 倒档： 1 2 3 8 10 11 12 13 各档位的传动比 及其速度 档位的传动比 9 1 32 4 1 111 3 7 1 0 1 239z zi z z z z z 8 1 32 4 1 121 3 5 1 0 1 237z zi z z z z z 9 1 32 4 1 131 3 7 1 0 1 213z zi z z z z z 9 1 32 4 1 141 3 6 1 0 1 215z zi z z z z z 8 1 32 4 1 151 2 5 1 0 1 212z zi z z z z z 9 1 32 4 1 161 2 6 1 0 1 25z zi z z z z z 8 1 32 1 11 3 1 0 1 236z z z z 倒 档位的速度 拖拉机的车轮标准为 其直径为 750各档位的速度为： 1V=h 2V=m/h 3V=m/h 4V=m/h 5V=m/h 6V=m/h m/h 陕西理工学院毕业设计论文 第 8 页 共 40 页 针对我国农村小四轮拖拉机大量闲置的实际情况和农用小型机械装备的配套要求，我们对拖拉机的变速箱进行改进设计。这种变形设计把拖拉机由牵引型变为农用小型机械配套型，拓展了拖拉机的用途 。 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。 四轮拖拉机主要部件的变型设计 把普通牵引型拖拉机改制成易于安装其它农用机械装备的变型拖拉机，需要把原拖拉机牵引板拆去，并在此位置处加装后置发动机架，将发动机后移至该架上，发动机排气管及油门控制线稍加改装后，就可在原发动机位置处安装所需农用小型机械设备。 置发动机架的设计与安装 后置发动机架 由主梁、连接板和支撑等部件组成。两根主梁平行放置，焊接在连接板上，用于安装发动机，主梁下边加支撑与连接板焊合在一起。与拖拉机配合安装时，先把拖拉机牵引板拆下，连接板安装在原拖拉机牵引板位置处与拖拉机变速箱连接，用原 6只螺栓把该架紧固，然后再把柴油发动机从前部移至机架上固定牢固，机架改制和安装即完成。 动机排气管及油门控制线的改装 原发动机排气管为 动机后置以后，拖拉机离合器 时，发动机排气管与 气管就需要改装了。我们把排气管设 计成向上倾斜型，以避开 将柴油机油门控制线改向后方。这样，一台变型拖拉机改制完成。 型拖拉机与农用小型机械的配套方法 变型拖拉机可以与碾米机、饲草粉碎机、喷药机、喷灌机、装载机、液压升降台等多种农用小型机械装备方便连接。应用于农副产品加工、植保、抗旱、农田水利、果园 陕西理工学院毕业设计论文 第 9 页 共 40 页 管理及短途搬运等行业。 小型农副产品加工机械的配套 与小型农副产品加工机械的配套方法是把需要的机械安装在拖拉机原柴油机位置上，由拖拉机左置动力输出轴输出动力，带动加工机械运转，必要时，可加装 分 离动力传动。由于各种加工机械设备的安装尺寸不尽相同，需要设计专用机架。应用中，我们把常用加工机械的安装尺寸孔预先在机架上钻出，把专用机架改造成通用机架，预先安装在拖拉机原柴油机位置上，便于各种加工机械的互换。该机架也可同时合理布局安装多台加工机械，变成农副产品的“流动加工厂”。当通用机架上安装的加工机械重量较轻时，必须增加配重，以防止变型拖拉机后倾及转向失控。 植保、抗旱机械的配套 与植保、抗旱类机械配套的主要是喷药机、喷雾机、喷灌机、水泵等。可利用前述通用机架方便安装。在进行喷药、喷雾时，有 时需要操作人员与机同行，这时要注意合理布置药箱和操作人员的位置，注意操作人员安全。 装农田水利作业机械 安装农田水利作业机械主要指安装装载机、挖掘机等。首先应根据拖拉机动力及机架的规格参数设计出合适的液压机械，固定在拖拉机前端机架上。然后把液压泵安装在侧动力输出轴上，在便于操作的位置固定好多路换向阀，连接高压油管即可。安装挖掘机时要加固机架，并安装液压支撑支承地面。它可用于农田挖沟取土、矿场、基建、道路修筑等作业。 装液压升降台 升降台可用于果园管理、摘果等作业。其安装方法与装 载机基本一致，区别只在于把装载机变为升降台，采用液压升降，平台上设置防护栏。 装简易车厢 安装简易车厢可用于田间地头与家庭之间的短距离轻量运输，减轻农民的劳动量。只需按拖拉机机架尺寸用角钢等材料焊一个长方形箱体固定于机架上就行了，制作相当简便。 由普通牵引型拖拉机改制成易于安装农用机械装备的变型拖拉机，不需改动拖拉机底盘，结构简单，成本低，适应性强，拓展了小四轮拖拉机的功能，是一种显著的节本增效的工程技术，具有很强的实用性。适用于农村专业户流动性作业，在农忙季节，还可以随时根据 需要转换成原来的配置，不耽误耕作、播种、收获，真正实现一机多用，成为农民致富的得力助手。 陕西理工学院毕业设计论文 第 10 页 共 40 页 小四轮拖拉机是广大农民广泛使用的机械，但随着农村现代化建设、小型施工及装卸机械化的发展，需要通过小四轮拖拉机的改进，进一步拓展小四轮拖拉机的功能，是一种显著的节本增效的工程技术，具有很强的实用性。现通过对 奔牛 150 拖拉机的变速箱改进设计，实现小四轮拖拉机变成倒开式，适应多种用途。 进的具体方案 具体实现将 奔牛 150 拖拉机 变速箱中 6个前进档， 1个倒挡改成 3个前进档和 2个倒挡的设计。 实现变速箱的结构设计 。 进设计及使用注意事项 (1) 二轴按照 8 36 32 6 花键轴设计，两端安装轴承处的尺寸不变。 (2) 图 3 中档齿轮 (6a)和档齿轮 (7a)的安装位置与图 1 中 档齿轮 (6)和，档齿轮 (7)分别对齐，中间用隔套分开，以保证原变速箱操纵机构不变。 (3) 倒 I、倒档靠副变速杆控制，这时 I、倒 I、倒档滑移齿轮 (8)必须与倒、倒档齿轮 (5)啮合，即主变速杆放在原， V 档位置处。 (4) 档和倒档共用一个齿轮，即、倒档齿轮 (3)。在使用档时，一 定要先把副变速杆放在、倒档的位置上，然后再把主变速杆放在档的位置上。 进设计后的效果 经过改进后的倒开式小四轮拖拉机增加了 2 个前进档，改变了原来只有 1 个前进速度的状况，其 3个前进速度分别为 h 、 h 和 h，能够满足小型挖掘机、铲运机、装载机等工程机械的使用要求。同时，该改进设计具有结构改动小、改造费用低、安装使用方便等特点，可以把现有闲置的小四轮拖拉机改装成小型挖掘机、铲运机、装载机等工程机械，最大限度地发挥小四轮拖拉机的使用效能，满足广大农村水 利建设及小型施工、装卸场所机械化的需要。 陕西理工学院毕业设计论文 第 11 页 共 40 页 本章主要介绍的是机械部分的 改进 设计计算，设计计算的方法是从技术基础课程本身的性质出发通过一种基本的方法去掌握设计计算的基本理论 和技能。本章中主要是根据变速箱的原始尺寸和改进以后的要求对变速箱内的轴以及齿轮进行改进设计计算，轴主要是设计其直径以及它的结构尺寸，齿轮是对其分度圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径以及齿轮宽度的设计计算。并对轴和齿轮进行校核计算。 动机的基本参数 型号： 额定功率： 1115马力） 额定转速： 2200r/ 发动机的输出转矩由 4根 带传送到变速箱，发动机 带轮的基准直径分别为 13028带传动的传动比为0 2 2 8 / 1 3 0 1 . 7 5 4i 。 速箱的参数确定 变速箱的参数主要包括齿轮的齿数，传动路线，各档位的传动比，各档位的速度以及各轴在不同档位时的转速。确定这些参数用来进行改进设计。 则各轴的转速为 :1N=N=3N=96.5 r/ 4N=83.6 r/ 5N=104.5 r/ 6N=250.8 r/ 4.8 r/体 改进的 办 法 从图 不改变变速箱结构的情况下，把 6)和 I . 7)从三轴上卸下，再安装在二轴上，就能够达到增加前进档的目的。由于二、三轴结构不同，同时 三 、四轴之间和二、四轴之间的中心距也不相同，所以必须重新配对设计这两对齿轮和二轴，才能够使齿轮顺利安装进去。改进后的倒开式小四轮拖拉机变速箱传动结构如图 改进后的变速箱有 3个前进档和 2个倒档。原来前进档改变为倒 I、倒 度就是原来的前进 档，速度分别为 4. 89km/h;原来的一个倒档改变为现在的前进档，其速度为 h;最后剩下 2个前进档速度未定， 可以根据改进后 陕西理工学院毕业设计论文 第 12 页 共 40 页 倒开式拖拉机的用途来设计这两个前进档 。这时， 2个前进档的速度分别为 8. 96km/h。 一档齿轮 二档双联滑移齿轮 二档齿轮 一、倒二档滑移齿轮 档双联滑移齿轮 10、 11、 12、 13等变速齿轮 图 开式小四 轮拖拉机变速箱传动示意图 进后的参数设计 一轴的 转速为 : 0n=N/0i=2200/254r/ 改进后各档位的速度 根据一轴的速度和轮胎的直径可求得各档位的速度如下： 一档：1V=h 二档：2V=h 三档 :3V=m/h 倒一：4V= h 倒二 :5V=m/h 档位的输出转速 一档时：1N= 二档时：2N= 三档时：3N=倒一档时：4N=34.6 r/ 倒二档时：5N=108.2 r/ 陕西理工学院毕业设计论文 第 13 页 共 40 页 档位的传动路线和总传动比 1） 传动路线一档 ： 1 2 3 8 10 11 12 13 二档 ： 1 2 6a 9a 10 11 12 13 三档 ： 1 2 7a 9a 10 11 12 13 倒一 ： 1 2 3 4 5 8 10 11 12 13 倒二 ： 1 2 2 4 5 8 10 11 12 13 陕西理工学院毕业设计论文 第 14 页 共 40 页 2） 传动比的计算 ： 一档时：1i=0n/1n=35 二 档时：2i= 三档时：3i= 倒一档时 ：4i= 倒二档时：5i= 分配各档传动比，设计 6， 7 两个齿轮 1） 齿轮的齿数 1 21z 2z=36 3z=22 4z=17 4z=31 5z=30 6z=28 7z=34 8z=29 9z=15 9z=21 10z=16 11z=54 12z=16 13z=76 2） 分配后各档的传动比为 ： 8 1 32 1 111 3 1 0 1 236z z z z 9 1 32 1 121 6 1 0 1 220z z z 9 1 32 1 131 7 1 0 1 212z z z z 8 1 32 4 1 141 3 5 1 0 1 237z zi z z z z z 8 1 32 4 1 151 2 5 1 0 1 212z zi z z z z z 3） 齿轮的分度圆直径计算，见下表 编号 齿数 模数 分度圆直径 21 3 63 2 36 108 3 22 66 4 17 51 4 31 93 5 30 90 6a 28 84 7a 34 102 8 29 87 9 15 45 9 21 63 10 16 48 11 54 162 12 16 48 13 76 228 表 齿轮的分度圆直径 陕西理工学院毕业设计论文 第 15 页 共 40 页 4） 根据齿轮的齿数，查表得齿轮的其他参数 查 表得，齿顶高系数 1 , 0 . 2 5 , 3h c m ， 压力角 020 ， 则有： 12 1 3 3a a ah h h m m m 12 ( ) 3 . 7 5f f ah h h c m m m 12 ( 2 ) 6 . 7 5ah h h c m m m 齿顶圆直径 ： ( 2 )a i i ad z h m 齿根圆直径 ： ( 2 2 )f i i ad z h c m 基圆直径 ： c o sb i 各齿轮的具体参数如下表 号 齿数 模数 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 1 21 3 69 36 114 22 72 2 4 17 57 4 31 99 30 96 a 28 90 a 34 57 29 93 9 15 51 9 21 69 0 16 54 1 54 168 2 16 54 3 76 236 齿轮的具体参数 齿距12 3 . 1 4 3 9 . 4 2p m p m m 基圆齿距212 c o s c o s 9 . 4 2 c o s 2 0 8 . 8 5p p p m m 齿厚 12 / 2 4 . 7s s m m m 陕西理工学院毕业设计论文 第 16 页 共 40 页 齿槽宽 12 / 2 4 . 7e e m m m 顶隙 0 . 2 5 3 0 . 7 5c c m 由上可知，所有齿轮的如下参数相同： 3ah 3 fh m m 6 h m m 9 p m m 8 m m 4 e m m m m 5） 确定中心距 一轴和二轴：1 2 1 2( ) / 2 8 5 . 5d m z z 轴和三轴：2 3 3 5( ) / 2 7 8d m z z 轴和四轴 : 3 4 5 8( ) / 2 8 8 . 5d m z z 轴和四轴 : 2 4 7 9( ) / 2 7 3 . 5d m z z 轴和五轴：4 5 1 0 1 1( ) / 2 1 0 5d m z z ） 确定齿宽 由拖拉机设计手册中查得，拖拉机变速箱内的齿轮宽度设计公式为 B=46m,并根据机械设计理论得齿轮的宽度， 齿轮的宽度见下表 号 齿宽（ 1 20 2 12 3 20 4 20 4 12 5 12 6a 15 7a 15 8 15 9 20 9 20 10 20 11 15 12 20 13 15 表 轮的宽度 陕西理工学院毕业设计论文 第 17 页 共 40 页 7） 改进后两对齿轮的参数计算 6a：齿形角 =20 ,69a 啮合角 =原中心距为 a =中心距为 a=圆直径： 66 c o s 2 0 / c o s 2 1 . 5 8 4 . 8d m m 99 c o s 2 0 / c o s 2 1 . 5 6 3 . 6d m m 中心距变动系数： ( ) / 0 . 2y a a m 齿顶高变动系数：12 0y x x y 齿根圆直径：6 6 62 7 6 . 8f a a f ad d h m m 9 9 92 5 6 . 4f a a f ad d h m m 齿顶圆直径 ：6 6 62 9 0 . 3a a a a ad d h m m 9 9 92 6 9 . 9a a a a ad d h m m 齿顶高 ：6 ( 0 . 0 5 ) 3 . 1 5a a ah h m m m 9 ( 0 . 0 5 ) 3 . 4 5a a ah h m m m 齿根高：6 ( 0 . 0 5 ) 3 . 6f a ah h c m m m 9 ( 0 . 0 5 ) 3 . 3f a ah h c m m m 改进后两对齿轮的参数如下表 名称 符号 6a 7a 9a 9a 变位系数 x 圆直径 d 03 合角 根高 顶高 顶圆直径 根圆直径 心距 a 心距变动系数 y 顶高变动系数 y 0 0 0 0 分度圆直径 d 84 102 63 45 表 进后两对齿轮的参数 陕西理工学院毕业设计论文 第 18 页 共 40 页 1） 6齿轮的结构如图 齿轮的结构 2） 7齿轮的结构如图 齿轮的结构 3） 9齿轮的结构如图 陕西理工学院毕业设计论文 第 19 页 共 40 页 图 9齿轮的结构 的参数设计 1） 各轴的转速 一轴：102200 1 2 5 4 / m i 7 5 4 二轴： 1212200 7 3 1 . 8 / m i 7 5 4 1 . 7 1 4 三 轴：当 2 和 4 啮合时：340121 5 5 7 / m i z当 3 和 4 啮合时：340135 1 8 . 8 / m i z四轴：当 3 和 8 啮合时：4820135 5 5 . 2 / m i 当 5 和 8 啮合时：4840252 7 5 1 / m i zi 陕西理工学院毕业设计论文 第 20 页 共 40 页 4840359 1 7 . 7 / m i zi 当 6a 和 9a 啮合 时，4920169 7 5 . 7 / m i 当 7a 和 9a 啮合时，4920178 3 1 . 6 / m i 同理， 4 轴和 5 轴只有齿轮 10 和齿轮 11 啮合， 5 轴的转速为 451110 则 5 轴的转速有：5n 2） 各轴的功率计算 ： 查表得，皮带传动的效率01 ，齿轮传动的效率为12 一轴：1 0 1 1 1 0 . 9 6 1 0 . 5 6dp p k w 二轴：2 0 1 1 2 1 0 . 2 4dp p k w 三轴： 23 0 1 1 2 9 . 9 4dp p k w 四轴： 34 0 1 1 2 9 . 6 4dp p k w 43 9 . 9 4p p k w五轴： 45 0 1 1 2 9 . 3 5dp p k w 35 0 1 1 2 9 . 6 4dp p k w 3） 各轴的最小直径的确定 轴的直径： 30机械设计表 15得；0A=100 为保证各轴在运行中的 强度要求，在不同的档位上，转速 率 陕西理工学院毕业设计论文 第 21 页 共 40 页 则各轴的 p, n, 序号 转速 n(r/功率 P(最小直径实际取值 (1 1254 0 25 2 4 30 3 0 4 0 5 0 表 轴的 p, n, 的结构设计 根据变速箱的结构以及齿轮之间的位置关系，设计 二轴的结构如图 图 轴的结构 承的选定 根据轴的最小直径，选定轴承为深沟球轴承， 276承的参 数如 表 轴号 轴承代号 孔径 d(大径 D(宽度 B(个数 1 6005 25 47 12 2 2 6006 30 55 13 2 3 6006 30 55 13 2 4 6006 30 55 13 2 5 6008 40 68 15 2 表 承的参数 陕西理工学院毕业设计论文 第 22 页 共 40 页 核计算 按照齿面接触疲劳强度设计大小齿轮 2312 1 Z 按1 15Z ，2 34Z ，查文献 1得，1 0 . 0 2 0 5 3 2 0 . 6 5 6 2 0 . 0 1 0 5 4 0 0 . 4 2 1 1 2 =因为设计为直齿，故=0， =r= 查文献 1得， 1K ， ， 试选 设 计为不对称结构，取齿宽系数 ，节点区域系数：标准直齿轮 20 ， ，查文献 1得， 1 8 9 P ， 1 680H L i m ， 2 650H L i m 按无限寿命计算：121，取 3m ， 1， u=21用接触应力 111 6 8 0 1 1 6801H I i m N W 222 6 5 0 1 1 6501H I i m N W 取小值 2H 代入，查文献 1得： ，所以计算 2312 1 Z = 243 2 1 . 1 3 4 9 . 8 1 0 1 . 2 5 1 1 8 9 . 8 2 . 5 0
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