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ZL50装载机总体及变速箱设计(第二行星排)【4张CAD图纸和说明书】

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编号:10415713    类型:共享资源    大小:4.55MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-10 上传人:俊****计 IP属地:江苏
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zl50 装载 总体 整体 变速箱 设计 第二 行星 cad 图纸 以及 说明书 仿单
资源描述:

摘要

Zl50装载机是我国轮式装载机系列中的中型产品,该机是一种较大型的以装卸散状物料为主的工程机械,广泛应用于矿山、基建、道路修筑、港口、货场、煤场等地进行装载、推土、铲挖、起重、牵引等作业。

本设计的步骤简单如下:1.对装载机的总体进行分析,确定总体参数;2.牵引计算,确定出各档及各档传动比;3.对装载机进行整体布置,并绘出总体布置图;4.变速箱的设计,这是本设计中最主要的部分,确定传动比,设计传动简图,配齿计算,得出齿圈、行星轮、太阳轮的齿数,并验算其合理性。然后进行齿轮设计;5.对离合器,轴、轴承的设计及选择。

此设计中,主要任务是设计变速箱及第二行星排,设计中采用了行星式动力换挡变速箱,它具有3个离合器和3根轴,且轴安装在壳体内,使变速箱结构简单、便于维修。变速箱具有两个前进挡和一个后退档,可以产生三个速度。


关键词:    装载机      液力机械传动系统      行星式动力换挡变速箱


ABSTRACT

The loader ZL50 iswheel type and it is more bigger among the series made in our country.It is suitable for loading discharging materials and it applies for mine、capital contuction、road builing 、port、field、coalfield and carries loading 、pushing dust 、diging  rising weight

The design of the simple steps are as follows: 1.the overall loader analysis , to determine the overall parameters; 2. traction calculation, determine the gear and the gear ratio; 3 .to loader for the overall layout, and draw the overall layout; 4.design of gearbox ,and it is the design of the main parts determination of design, transmission ratio, transmission diagram, gear tooth number calculation, the ring gear, a planet wheel, sun wheel, and check the rationality. Then the design of the clutch gear; 5. design and selection of shaft, bearing.

In my design, I adopt counter shaft power shift transmission’s construction is simple and maincenance is easy .the transmission has two forward and one reverse gear ,it can provide three speeds


KEY WORDS:     lorder         liquid  engine  driving  system        

Hydraulic  torque  conventer  power  shift  gearbox



目录

第1章 前言········································································· 1

第2章 总体设计·································································· 2

  2.1 概述··········································································· 2

  2.2 选择确定总体参数··························································· 2

  2.3 装载机底盘部件型式设计·················································· 11

第3章 牵引计算································································ 22

  3.1 柴油机与变矩器联合工作的输入与输出特性曲线······················· 22

  3.2 确定档位及各档传动比···················································· 28

  3.3 运输工况牵引特性曲线···················································· 31

  3.4 求出各档最高车速并分析牵引特性······································· 33

第4章 总体布置································································ 35

  4.1 总体布置草图的基准······················································· 35

  4.2 各组成部件的位置························································· 35

  4.3 计算平衡重·································································· 39

4.4 桥荷的分配································································· 40

4.5 验算轮胎载荷······························································· 42

4.6 总体布置图·································································· 43

第5章 行星式动力换挡变速箱设计········································ 43

5.1 传动比的确定 ······························································ 44

  5.2 传动简图设计 ······························································ 45

  5.3 配齿计算 ··································································· 47

5.4 离合器设计·································································· 53

5.5 齿轮设计····································································· 56

5.6 轴的设计····································································· 59

5.7 轴承的选择计算····························································· 64

第6章 毕业设计小节··························································· 66

参考文献············································································68

毕业实习报告····································································· 69

附:英文翻译

    英文原文

   第1章前言

 ZL50轮式装载机是一种较大型的以装卸散状物料为主的工程机械,因其具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点,所以对于加快工程建设速度,减轻劳动强度,提高工程质量,降低工程成本都发挥着重要的作用,是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。

    ZL50轮式装载机是高效率、用途广泛的工程机械,广泛应用于建筑、矿山、道路、水电和国防建设等国民经济各个部门,不仅对松散的堆积物料可以进行装、运、卸等作业,还可以对岩石、硬土进行轻度挖掘工作。

ZL50轮式装载机属于ZL系列,采用轮式行走系,液力机械传动系,铰接式车架工作装置采用液压操纵。此类装载机具有机动性好、转向灵活、生产率高、操纵轻便等特点,一般后桥布置为摆动桥,增加了整机的稳定性,所以该机的安全性好。

ZL50轮式装载机为四轮驱动装载机,作业时以全轮驱动,空车运输时,为防止寄生功率,仅用前轮驱动,因此后桥的传动可以用啮合套脱开。ZL50装载机采用液压与液力机械传动,具有变速平稳、传动比大、作业效率高和无级变速等特点,应用十分广泛。其变速器采用行星齿轮变速器,换档操纵为液压式。ZL50装载机的主要特点:采用双涡轮变矩器、具有两个前进档一个倒退档的双行星传动动力换档变速器,以及能实现脱起动,内燃机熄火转向,排气制动的“三合一”机构。 


内容简介:
第 I 页 目录 摘要. .V关键词. .V前言. .第一章 变速箱的功用、要求和类型. 11.1 变速箱的功用. . 11.2 对变速箱的要求. 11.3 变速箱的类型. . 1第二章 变速箱的传动方案. . 22.1 变速箱类型选择及传动方案设计 32.1.1 类型选择. . 32.1.2 倒档的形式及布置方案. . 32.2 传动简图方案设计的一般原则. . 52.3 变速箱操纵机构方案分析. . 52.3.1 变速箱操纵机构的功用. . 52.3.2 变速箱操纵机构应该满足如下要求. 62.3.3 操纵机构组成. 62.4 变速箱传动方案的设计. 62.4.1 整体总布置 62.4.2 驾驶员的使用习惯. . 62.4.3 提高平均传动效率. . 72.4.4 改善齿轮受载状况. . 72.4.5 传动方案. . 7第三章 变速箱设计计算. . 103.1 变速箱主要参数的选择. . 10第 II 页 3.1.1 发动机参数选择. 103.1.2 档位数的确定. . 103.1.3 各档位传动比的确定. . 103.1.4 轴的直径. 113.1.5 中心矩 A. . 123.1.6 齿轮参数选择. . 123.1.7 齿轮的强度校核. 193.2变速箱轴的设计计算. 243.2.1 轴的功用及设计要求. . 243.2.2 轴尺寸初选 243.2.3 轴的结构形状. . 253.2.4 轴的受力分析. . 263.2.5 轴的校核. 263.2.6 第一轴的强度与刚度校核. . 273.2.7 第二轴的强度与刚度校核. . 283.2.8 轴上花键的设计计算. . 303.3变速箱轴承的选择. . 313.3.1 几种轴承的特点. 313.3.2 类型的选择 323.4啮合套的设计. 33第四章 变速箱的拆装顺 . 354.1 变速箱的装 顺 . 354.2 变速箱的拆 . 364.3 变速箱总成装 应 的 . 36第 章 合 分析. . 375.1 合 的 组成和分类. . 37第 III 页 5.2 合 的功用. . 375.3 合 设计的 要求. . 37第 章 合 结构尺寸、参数的选择. 386.1 径及 尺寸的确定. 386.1.1 径 D . 386.1.2 径 d . 396.1.3 度 h . .406.1.4 校核 合 选尺寸. . 40第 章 合 的结构选型及设计计算. . 417.1 动 总成. 417.1.1 动 427.1.2 动 . 427.2 和 合 . 447.2.1 设计. . 447.2.2 合 设计. 467.3 合 分 装置的设计. . 477.3.1 分 . 477.3.2 分 轴承及分 套. 497.4 设计. . 507.4.1 结构设计要点. 507.4.2 的currency1及“用应力. . 507.4.3 的计算. . 517.4.4 合 的操纵机构. . 54结. . 56参fi. . 56第 IV 页 fl . 57第 V 页 轮式机 合 及变速箱设计 摘要 设计 对轮式机的 合 及变速箱分析与”的 上 对 合 及变速箱的原、参数、构及分析与对比 设计 满足 要的轮式机的 合 及变速箱 轮 式机的使用特点及要求 设计 用 和 类 的 合 及变速箱 目的 用 的 成 方 设计的 中对变速箱的档位数与传动比、档位的布置、档方式 及 合 的 动 、 、分 装置 结构的 设计满足使用要求的前提下简 机结构 成 的 机操纵员的 强度 满 足对轮式机 效率、 、 定及成 的要求 关键词轮式机 变速箱 合 动 Abstract: This design is on the clutch and gearbox wheeled excavator research and analysis on the basis of clutch, through the working principle, and the gearbox performance parameters, structure and the manufacturing process analysis and comparison, more can satisfy the design better production need now engineering wheeled excavator clutch and transmission. According to the use of wheeled excavator characteristics and requirements of this design USES a and ordinary cars similar clutch and transmission, the purpose is to borrow standard components, reduce automobile manufacturing costs, repair more convenient also. Then in design process on the number and transmission ratio of gear transmission, gear arrangement, shift way and clutch platen, pressure plate, separation device etc optimization design of the structure in the precondition of contented use simplified mechanicalstructure as possible, in order to reduce the costs at the same time, reduced the excavator working strength, manipulating member of still satisfied wheeled excavator working efficiency, safety, stability and cost requirements. Keywords: wheeled excavator Gearbox clutch platen. 前言 轮式机 轮 的机简 轮轮速度 第 VI 页 转场及可 速多种 业装置国 轮的最高 速度大多 2540km/h国的大多 2540km/h贵州詹阳动力的高 速轮 JYL200C 速度甚至达到 51km/h 履带式的速度仅 3 5km/h虽轮 效率如 级的履但与履昂贵的转移费相比频 繁转场 轮具经济 势正 机动、灵活、高效的鲜明特点轮市 政 护 、公交建设及 速抢 物、搬运 方 得到 广泛运用 统计西方发达国家轮求约占机求总的 12强有的 甚至达到 7080应用十分广泛 我国的轮仅 3左右故世界范围 看轮我国的应用有待可 说未来几年继续扩大 扩大 建设发展战略城市及小城镇建设发展战略的大环境决定 我国轮市场的广阔 前景 国 轮企业较多且品种齐如日立、小松、利勃海尔、卡特彼勒、 沃尔沃、JCB、代 这些公司的品 体 当世界轮式机技术发 展的最高水平且很多著名公司都拥有 专有关键技术及元 国轮品 牌、品种上可选择都较少这与国 “百家争鸣”的象形成鲜明对比近年 来虽国轮、品种和技术水平 方 都有 一定的发展比如詹阳 动力 发的高速轮 国 、 驶速度的 大 甚至 比国 类机型 要略高一 但发展 很小技术和 可 满足国 市场的要 关键技术总 国轮与国 的相比相 较 发展 正 如 对轮式机的 合 及变速箱 关键 的”与分析对 提高我国轮整体水平 有很大 的 第 1 页 第一章 变速箱的功用、要求和类型 代轮式机 用的动力装置主要 活 式 机 转矩和转速变 范 围较小 应机各种 下 力变 的要求 传动 中 用 可 改变转速比和传动转矩比的装置 变速箱1变速箱但可 扩大发动 机传到 动 轮上的转矩和转速的变 范围 应机各种 下的 要 且 发动机转动方变的况下 倒 利用 currency1发动机与传动统的动力传使发动机“速运转状 1.1 变速箱的功用 fi1fl改变传动比扩大 动轮转矩和转速的变 范围 应经 变 的 驶 如、速、上 使发动机有利的况下 fi2fl发动机转方变的前提下使机倒驶 fi3fl可currency1传装置的动力fi 档 fl使发动机动力传 装置发动机运转的况下机” 、 发动机动 有利 的 1.2 对变速箱的要求 fi1fl具有足的档位和合 的传动比 满足使用要求使机合 的 力和速度下 具有 的 和 经济 及高的率 fi2fl变速箱应 可 、使用、传动效率高、结构和简、拆 方 fi3fl档应 “ 档 动档和档 象 1.3 变速箱的类型 fi1fl 操纵方式分 1.力档 第 2 页 2.动力档 (2) 轮 型式来分 1.定轴式变速箱 变速箱中 有齿轮都有定的 转轴定轴式变速箱档方式可有种 型式力档和动力档 2.式变速箱 变速箱中有些齿轮的轴 转有转轴的齿轮 轮 有运动 转和公转 我 这类变速箱 齿轮变速箱 变速箱 有动力档一种方式 第二章 变速箱的传动方案 设计一 的变速箱大fl要经 下 1.明确设计要求 机类型使用要求 及 的况确定 设计变 速箱的结构型式 机的使用要求经总体计算 确定 档位数和各档传动比 机总体布置的要求确定 设计变速箱的 形尺寸 “范围 轴 和 轴的相对位置和轴 的 2. 变速箱传动简图方案 3.确定变速箱的主要参数和 齿计算参 类型变速箱和经 统计 确定变速箱主要参数 中心 A齿轮 数 M齿 b 和齿轮的 变速箱的传动比选 齿轮确定各档齿轮的齿数 4.主要 强度和计算确定 参数和尺寸大小 传动 齿轮、轴和轴承的计算 操纵元 核 、档 合 和动 的计算 5.整体机构设计 总装 图 6.各 结构设计 图 第 3 页 2.1 变速箱类型选择及传动方案设计 2.1.1 类型选择 fi1fl档方式 档方式可分 动齿轮档和啮合套档 1fl动齿轮档 点 结构简 少、方 、传动效率高 点 用齿、档、动齿轮档 操纵力大且移动 较fi 齿 fl 啮合 一、齿档 一、齿来承受齿轮 传动齿轮 合齿齿轮 用齿 2fl啮合套档 点 动啮合套 力且移动 小档操 合 整 齿 啮合且 合齿直径小、 速度 “结合可少 可 用齿 提高变速箱 的平 和使 结构 确定 结构些 齿 轮 啮合未上档的齿轮有相对 转故传动效率 轮式机 用到变速箱对传动效率 有要求 选用 啮合套档 fi2fl 传动简图方案分 1fl 组成式变速箱fi 级变速箱fl这种变速箱 度 要结 合一 合元 fi啮合套fl 得到一档位 2fl组成式变速箱fi 串联变速箱fl要结合fi 上fl 合元 才得到一档位组成方法 可 分 1fl轴串联 2fl横串联 2.1.2 倒档的形式及布置方案 倒档使用率高 用直齿动齿轮方案 倒档 传动有些利用 前档的传动中一中传动齿轮的方案 有利用联体齿轮 的方案 第 4 页 图 2.1 见的倒档结构方案有 下几种2 方案 1fi如图 2.1afl 示fl 前档的传动中 一传动使结构简但齿轮“正负交替 对 变 的弯曲应力状下 方案广泛用轿 和型货 的四档 式变速箱中 方案 2fi如图 2.1bfl 示fl 方案的 点 可 利用中轴上一档齿轮 缩短 中轴的度但 档 对齿轮必须 啮合fl使档某些型货 四档变速箱 用 方案 方案 3fi如图 2.1cfl 示fl 方案获得较大的倒档传动比 的 点 档 合 方案 4fi如图 2.1dfl 示fl 方案针对前者的 点 改 经 货 变速箱中使用 方案 5fi如图 2.1efl 示fl 第 5 页 方案中将中轴上一档和倒档齿轮 成一体 齿体、 大 缩短 一些度 方案 6fi如图 2.1ffl 示fl 方案中 用 齿轮副均 啮合齿轮档方 方案 7fi如图 2.1gfl 示fl 充分利用 缩短变速箱轴度有些货 用 方案 点 一档和倒档得各用一 变速箱叉轴使变速箱上 中的操纵机构一些一 般 3、4、5、6、7 种方案用 档变速箱 虑到设计的 轮式机的变速箱的设计变速箱的档并像货 轿 那样频繁对档 合元的要求 会太高 设计 用啮合套 倒档 档方式 点 结构简直齿轮要求太高无轴力成 但档 容发 噪声大短 2.2 传动简图方案设计的一般原则 1.缩短传动 少 轴至 轴传动齿轮啮合对数提高传 动效率 2. 用公用轴少轴数 3. 用公用齿轮少齿轮数目使齿轮 前档传动齿轮 档传动齿轮 4.轴的位置 轴和 轴的位置往往有总体布置确定 5.齿轮轴上的布置 少州的变形用应将受力大的齿轮布置 近轴 承“ 6. 利用结构 少变速箱的轴度 用 叠轴 的方法 2.3 变速箱操纵机构方案分析 2.3.1 变速箱操纵机构的功用 使用 的要驾驶员利用变速箱的操纵机构完成选档和 档 第 6 页 到 档的 2.3.2 变速箱操纵机构应该满足如下要求 fi1fl档 一档位 fi2fl档 应使齿轮齿上啮合 fi3fl防止 动档 动档 fi4fl防止误倒档 fi5fl档 2.3.3 操纵机构组成 机式变速箱的操纵机构一般 变速 、 、叉、变速轴及互锁、 锁和倒档锁装置 主要 组成 依 驾驶员手力完成选档、档 档到 档 手动档变速箱 设计 用的 直 操纵手动档变速箱 2.4 变速箱传动方案的设计 各齿轮副的相对 排位置对整变速箱的结构布置有很大的影响各档 位置的 排应虑 下四方 的要求 2.4.1 整体总布置 整机的总布置对变速箱 轴与 轴的相对位置和变速箱的轮廓形 状 及档机构提要求2.4.2 驾驶员的使用习惯 习惯 档的高 顺 左到右 右到左排列来档如下图 a 和 c值得 的 倒档虽 平 档 列 的一特殊档位 却 决定 列组合方案的 要环节例如四档变速箱中用的 列组合方案 有三种见图 2.2 中 b 和 c 倒档与 列结合的方案 档 先 第 7 页 位再倒档倒档与 列结合与结合者比较前者结构上可 去一叉 和一 变速 者如布置 当则可使变速箱的轴度缩短 图 2.2上的要求 设计的档位布置方案 用方案 C 2.4.3 提高平均传动效率 提高平均传动效率三轴式变速箱中 遍 用具有直 档的传动方案 并可将使用 最多的档位 际成直 档 2.4.4 改善齿轮受载状况 各档齿轮变速箱中的位置 排应虑齿轮的受载状况承受载荷大的 档齿轮一般 置 轴承较近的方 小轴的变形使齿轮的 叠 数 fl下 多变速箱齿轮主要 触应力 高 成表 点蚀 将高 档齿轮 排 支承较 “较 该“ 轴的变形 齿轮的偏转 较小 故齿轮的偏载 小 2.4.5 传动方案 方案一 第 8 页 方案二 第 9 页 方案三 方案一该方案 轴式变速箱 轴和 轴 一直轴式变速 有 结构简、轮廓尺寸小、布置方 、中位传动效率高和噪声 点轴 式变速 设置直 一速比可设计得很大方案 用发动机 前置的轿 虽径尺寸会比较大但 很大 度缩小轴尺寸 合 轿 这样底 比较 的 型 方案二该方案 中轴式变速箱发动机动力经中轴传到 轴且倒档轴 和前档轴共轴 用倒档档位数和前档档位数相近的机但 用 啮合套档如果档位数 多的 候会使得轴尺寸较大 方案三 方案 属中轴式变速箱与方案二 的 前档直 经一对齿 轮传动 倒档齿轮和前档的齿轮可 共用 可 掉很多成 综合 上分析 设计 用方案三的设计方式轮式机的档位数多 传动比 较小并 用的 啮合套档 方案三的方案 最 的 可 小 第 10 页 整体尺寸 且 少 成 传动 1 档 轴啮合套910 2 档 轴啮合套78 3 档 轴啮合套56 4 档 轴啮合套34 倒档 轴1211啮合套128 第三章 变速箱设计计算 3.1 变速箱主要参数的选择 3.1.1 发动机参数选择 虑到设计的要 设计的轮式机参 他机公司品 机的吨位数 6 吨 发动机功率选择 60kW、转速 2200r/min、最大扭矩 214N.m 3.1.2 档位数的确定 请档数的 变速箱有三、四、 档几种 动力 言档位数多 增 发动机发挥最大功率的机会档位数多少 影响到档与档 的传动比比 值比值 大会成档一般认 比值宜大 1.71.8 如最大 传动比与最小传动比 比值愈大档位数 应愈多 设计的 轮式机对档 位的要求并高且驶速度高参市 上轮式机决定 用四前 档和一倒档的设计 3.1.3 各档位传动比的确定 fi1fl首先确定轮式机的最高速度和最 速度轮式机的 第 11 页 速度一般都高大多 2040kW/h 有些可 达到 60kW/h鉴 设计的要选择轮式机的最高速度 32kW/h最 速度 6kW/h 满足 公档 的较高速度 证况 的 定 fi2fl轮 直径的选择直径大 使机的 增高且速度增但 增高 机的及 的 定必会 轮 直径小 恰恰相反 有会太 综合这些 素 及国家 轮 的 格决定 选择轮 的半径 0.42m fi3fl各档传动比的确定 i = 0 377r ? n / v fi31flmax minr 轮 半径=0.42mn 发动机转速 2200r/minv 机速度imax = 0 377? 0 42 ? 2200 ? 6 = 58 058i = 0 377r ? n / vmin maximin = 0 377? 0 42 ? 2200 ? 32 = 10 8858传动比比值? = i maxi = 58 058?108858 = 5 33传动比比值 56 设计值合4?1?= q = 5 3362q= 1 747q 值 1.71.8 满足要求设计经 选择轮边速速比 20 各档传动比 :i1i=i / 20 = 58 058 ?20 = 2 9029max= i/ 20 =10 8858 ?20 = 0 544 4 mini = i / q = 2 9029 ?1 747= 1 66162 1i = i / q = 1 6616 ?1 747= 0 95113 23.1.4 轴的直径 第一轴花键 分直径 d(mm)初选 第 12 页 d =K ? 3Te maxfi32fl式中 K 经 数 K 4.04.6取 K 4.6 T max e 发动机最大转矩fiN?mfl 3 d = 4 6 ? 214= 27 5mmd=27.5mm 取 d30mm 3.1.5 中心矩 A 对中轴式变速 将中轴与第二轴 的 变速 中心 A 初选中心矩 A 可 经 公式计算 A = K ? 3 T ? i ? (33)aKae max 1中心 数gK =8.69.6,取 9.6 ai1g变速 一档传动比 变速 传动效率取 96 g Te max 发动机的最大 转矩位 fiNmfl 3 A = 9 6 ? 214? 2 9 ? 0 96 = 80 78mm3.1.6 齿轮参数选择 fi1fl 数的选择 影响齿轮 数选取的 素很多如齿轮强度、质、噪声、要求 选 取齿轮 数 一般遵循的原则 合少 数增齿 会使噪声 变速 的质应增 数 小齿 方 虑各档齿轮应 选用 一种 数 齿轮强度方 虑各档齿轮应该有 的 数3对轮 式机质比小噪声 要故齿轮应选用大些的 数 初选 数 可参 类型 的齿轮 数确定 可 经 公式确 定 m = K3 T / 10 =? 214/ 10 = 2 78 高档齿轮 K=1 fi34fl n e max第 13 页m = 0 7 ?3 T i /10 = 0 7 ?3 214 ?2 9?0 96 / 10 = 2 73 一档齿轮 fi35fl e max1 g式中 m n 齿轮法 数 m 直齿轮 数 T 发动机最大扭矩 T =214 N? me max e maxi 1变速 一档传动比 变速 传动效率取 g g96 该设计选用 一 数故齿轮法 数取 mn =3 直齿轮 数取 m =3fi2fl 力 的选择 力 较小 合度较大传动平 噪声较 力 较大 可提 高轮齿的抗弯强度和表 触强度对轿 提高 合度 噪声应 用 14.5?15?16?16.5? 小些的 力 对轮式机fi与货 相 fl 提高齿轮的承载力应选用 22.5? 25? 大些的 力 际上 国家 定的 力 20? 变速 齿轮 遍 用的 力 20? fi3fl 选取齿轮的 应 到 对齿轮 噪声轮齿的强度和轴力 有影响齿轮选取大的 齿轮啮合 合度增 平 噪声 随着增大齿的强度 相应提高 当 大 30? 抗弯强度急 剧下 会使轴力及轴承载荷 大 轮式机的与货 变速箱齿 的选择范围相 18?26?初选 = = =0 = = 20 1,2 3,45,67,89,10fi4fl齿 b齿 的选择应 到齿 对变速 的轴尺寸、齿轮 平 、齿强度和齿轮 受力的均匀 度4 数 m fi 直齿b = K m , Km n fl来选择齿 齿 数取 4.58.0c齿b = Km cK 取 6.08.5 c n c小齿轮的齿 计算上认 约 510 有 第 14 页 1、直齿 b =(4.47.0)?=13.221.0(mm)2、齿b =(6.09.5)?=18.028.5(mm)设计 用直齿和齿均 20mmfi5fl各档齿数 Z齿数确定原则各档齿轮齿数比应可 整数, 且各档齿数无公约数1、一档齿轮齿数 fi取 齿 Z=2? A ?cos 9,10 20?flm fi36flh n选取 9 ,10 20?Z h=2?0.78譪os20?3=50.6 取 Z hZk = Z + Z=51= 51 大小齿轮齿数分 使Z / Z= 2 9 的传动比大些 9 10 10 9取Z = 13,Z = 38 9 10 A = m ? Z + Z )/(2譪os)fi37fln 9 10=3?1338)/(2 譪os20?=81.41mm 取 A 82mm 正i1 i 1= Z10/ Z 9=38/13 =2.92 i %=|2.92-2.90|/2.90=0.69%5% (合格) 正 A m ? Z + Z )/fi2譪os fln 1 2得 arccos m ? Z + Z9, 10)/fi2譇fl= 21.1?9, 10 n2、确定二档齿轮齿数fi取15,26 20?fl 第 15 页 Z / Z = i =1.668 7 2 Z + Z =2? A 譪os / m7 8 7,8n=2?2譪os20?3 = 51.36取 Z =19, Z =33(整) 7 8 正 i 2i2 Z8 / Z 733/191.73i2 |1.73-1.66|/1.66?00%4.2%5% (合格) 正 5.6 arccos m (Z + Z)/fi2譇fl=18? fi38fl 7,8 n 7 83、确定三档齿轮齿数fi 5,620?flZ / Z i =0.956 5 3 A m ? Z + Z )/2cos n 5 6 5,6取 5,6 20?得Z Z 2? A 譪os / m5 6 5,6n=2?2譪os20?3=51.36取 Z 27 Z 25fi整fl 5 6 正 i 3i = Z / Z3 6 5=25/27=0.93i3%=|0.93-0.95|/0.95?00%=2.1%5%(合格) 正 5,6 arccos m ?Z + Z)/fi2譇fl 5,6 n 5 6=18?4、确定四档齿轮齿数fi 3,420?flZ / Z i =0.544 3 3第 16 页 A m ? Z + Z )/2cos n 3 4 3,4取 3,4 20?得Z + Z 2? A 譪os / m3 4 3,4n=2?2譪os20?3=51.36取 Z 34 Z 18fi整fl 3 4 正 i 4i = Z / Z3 4 3=18/34=0.53i3%=|0.53-0.54|/0.54?00%=1.9%5%(合格) 正 5, 6 3, 4 arccos m n ? Z 5 +=18?4、确定倒档传动比 倒档的传动 Z Z 6 )/fi2譇flZ Z? Z Z1Z 2 11 12 8Z Z 可 选择 1 2 11 直 传动 他 的传动比都 1 提高传动效率且他 并啮合 可 用直齿齿轮传动 A = m(Z+ Z )/ 21 2fi38flZ / Z = 11 282 = 3?Z+ Z ) / 21 2Z = 27,Z = 28;1 2 正ii = Z / Z2 1=28/27=1.04i3%=|1.04-1|/1?00%=4%5%(合格) Z / Z = 111 8Z11 = 28第 17 页 A = 3? (28+ 28)/ 2 = m (Z + Z )/2cos n 12 8Z8 = 33 Z12 = 20倒档ii = Z / Z8 12=33/20=1.65(5)中轴与倒档轴 的中心 AA= m ? Z + Z )/2fi39fl2 11=3?fi28+28fl/2 =84 取 A=84mm 正 各档的传动比 i 1 =2.92, i 2 =1.73,i 3 =0.93,i 4 =0.53, i r=1.65fi6fl齿轮精度的选择 推荐提高高档位齿轮的取 有齿轮的精度 7 级 fi7fl方 齿轮传扭矩 要轴力故设计 应要求中轴上的轴力平 衡关 的方第一、二轴齿轮 用左这样可使第一、二轴 受的 轴力直 经 轴承 用变速箱壳体上 必经 轴承的档 传 中轴齿轮 用右 啮合的对齿轮轴力方相反轴力可 互相抵消一 分 fi8fl齿轮变位 数的选择及计算 用变位 数除 避免齿轮干涉、 和 中心 变 速箱 档位的齿轮弯曲强度、 触强度、使用平 、耐磨及抗 合力 方 有 的要求 用齿轮变位 分 故齿轮变位 提高齿轮 的有效方法 对 际中心 中心 用高度变位反 用 度变位 度变位可获得 的齿合及传动质,故较多 用. 利用变位 数 图分 变位 数 目前较 的一种方法 比较 综 第 18 页 合 各种 和各种传动质 使用该图分 变位 数可必校核 干涉 齿 变 及合 数 况 表 3.1Z ZZ Z Z ZZ Z Z Z ZZ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Z 27 28 34 18 27 25 19 33 13 38 28 20b 22 20 20 22 20 22 22 20 22 20 20 22 0? 18?18?18?21.1 21.1 0? 18? ?m3.153.153.153.223.223.15 tm333333 na20?20?20?20?20?20?20?20?th333333333333 a h f 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.753.75 3.75d 81 84 107.2 56.8 85.2 78.8 60.0 104.1 41.8 122.2 84 63.1d 87 90 113.2 62.8 91.2 84.8 66 11047.8 128.2 90 69.1a d 73.5 76.5 99.7 49.3 77.7 71.3 52.5 96.5 34.3 114.7 76.555.6ffi1fl直齿齿轮分度直径d=Z (2) 齿齿轮 数 m = m / cos齿 高 ha=mfi h + xflt n分度直径d=Z a* n t齿 高 hf=(ha*c*-Xt) 齿 高h a=mnha*齿 直径da=d+2 a 齿高h=(2 a*+C*) n齿高 h=ha+hf 齿 直径 da=d+2 a第 19 页 齿 高 数 ha*=1.0 齿 高 数 c*=0.25 fi9flcurrency1选择 变速箱的齿轮currency1大 分 用 合 表 的高 度与心 的高 相结合大大提高齿轮的耐磨及抗弯曲 和 触 的力 设计的 齿轮的currency1选用 20CrMnTi 3.1.7 齿轮的强度校核 1、齿轮的形式5 变速箱齿轮的有 下几种形式 fi1fl轮齿 currency1 齿轮啮合 中齿轮表 承受有 中载荷的 用可 齿轮看 轮齿 弯曲应力很大 “ 有应力 中故轮齿 很容发 currency1轮齿 currency1有种况一种 轮齿受到足大的 载荷的 用 fl轮齿currency1一种 受到多 载荷的 用齿 受 的最大应力 currency1扩展到一定度 齿轮 currency1 避免齿轮轮齿 currency1 轮齿的弯曲应力提高齿轮的弯曲强度 用 下列“可提高轮齿的弯曲强度、增大轮齿 齿 、大轮齿 半径 用齿齿轮传动提高 合度使 啮合的轮齿对数增多使齿 及 齿 “提高currency1的“用应力如 用 质 currency1 fi2fl齿 点蚀 齿 点蚀 式齿轮传动经 的一种形式 式齿轮 中 齿 ”受到fi动的 触应力 用会currency1大与齿 成 的小 中 增高使继续扩展最 fl齿 表 一flfl 齿 大的形小点这 齿 点蚀象 提高 触强度的“一方 合选择齿轮参数使 触应力 一 方 提高齿 度如用“用应力大的 currency1 fi3fl齿 合 高速 载齿轮传动、轴平的齿轮传动及曲 齿轮传动 齿 第 20 页 相对动速度大 触应力大使齿 齿 属currency1 直 触 度 高互相”齿 动方形成 这种 形式 合 防止 合的“有一方 用较大 有耐 的 提高 强度使 可 一方 可提高齿 度 啮 合齿轮 用 currency1 2、齿轮弯曲强度计算 fi1fl直齿轮弯曲应力 w =式中 F t K K fbtyW 弯曲应力fiMPafl fi310flF 一档齿轮的 力fiNflF = 2 T / d 中 T 计算载荷fiN? mmfl t t g gd 节直径K 应力 中 数可近 取 1.65 K f 力影响 数主动齿轮取 1.1 动齿轮取 0.9 b 齿 fimmfl取 20t 齿 fimmflt = m y 齿形 数如图 4-1 示第 21 页 齿形 数图 当“倒档 中轴上的计算扭矩 Z ZT = T?11 2? fi311flg e maxZ Z2 1可求得 T g =221.9Nm故 F = 2 T / d 可 得 F再将 得的数 代 公式可得 t g t2T K K w = w 1 =g 3 m zK261 MPfc yafi312fl = = 3085MPw2 w 11 a当计算载荷取 用到变速 第一轴上的最大扭矩 400850MPa 上 计算 选用的直齿轮满足设计要求 fi2fl齿轮弯曲应力 wF t K T e max 齿轮的弯曲应力 w =btyK fi313fl 式中 K 合度影响 数 取 2.0 他参数均与直齿轮 相 3 K = 1.50 选择齿形 数 y 当 数 zn = z / cos 齿轮 力2T gF t=dfi314fl 齿轮参数计算公式可得一档齿轮F t9 = 10239NF t 10 = 10157 N齿轮 9 的当齿数 zn3= z / cos =15.67可上表得 y = 0 153 第 22 页齿轮 10 的当齿数 zn =故可求得二档齿轮F t 7 = 7133 NF t 8 = 6832 N齿轮 7 的当齿数 z n = z3z / cos =45.8可上表得 y = 0 162 w 9 = 242 2 MPa w 10 = 249 6 MPa3/ cos =61.5可表得 y = 0 158 齿轮 8 的 y故可求得三档齿轮F t 5 = 5023 NF t 8 = 6832 N齿轮 5 的 y齿轮 6 的 y故可求得四档齿轮F t 1 = 5284 NF t 2 = 4099 N齿轮 6 的 y齿轮 4 的 y故可求得= 0 137 w 7 = 163 4 MPa w8 = 198 5 MPa= 0 147= 0 135 w5 = 123 7 MPa w 6 = 201 5 MPa= 0 15= 0 13 w 1 = 127 5 MPa 第 23 页 w2 = 1255MPa当计算载荷取 用到第一轴上的最大扭矩 对 啮合齿轮和高档齿轮“ 用应力 100250MPa 范围 上 对直齿轮和齿轮的计算结果均合弯曲强度要求 fi3fl齿轮currency1 触应力 齿轮 触应力 j = 0.418FE b1 1( + ) fi315fl z b式中 j 齿轮的 触应力fiMPafl F 齿 上的法力fiNfl F = F 1 /(cos cos ) F 1 力fiNfl 节点“的 力 fi?fl 齿轮 fi?fl E 齿轮currency1的 fiMPafl 可取 EB 齿轮 触的 际 度20mm 、 主、 动齿轮节点“的曲率半径fimmfl 3= 190 ?0 MPa z b直齿轮 = r sin fi316flzbz= r sin fi317flb 齿轮 z = (rzsin b = (rbsin 2) cos fi318fl2) cos fi319fl 中rz、rb 分 主 动齿轮节半径fimmfl将 用变速箱第一轴上的载荷 Temax 计算载荷 变速箱齿轮的“用 触应力 j 见下表第 24 页 变速箱齿轮的“用 触应力 j /MPa齿轮齿轮 体 共 齿轮一档和倒档19002000 9501000啮合齿轮和高档 13001400 650700 计算可 得各档齿轮的 触应力分 如下一档 四档 j1=1876.31MPa 二档 =1267.78MPa 倒档 =1425.17MPa 三档 =1313.53MPaj2 j3=1957.45MPa j4 jr对 上表可 设计变速箱齿轮的 触应力合要求 3.2 变速箱轴的设计计算 3.2.1 轴的功用及设计要求 变速箱轴 承受转矩弯矩 应具足的强度和刚度轴的刚 度足负荷 用下轴会 大的变形影响齿轮的正 啮合 大 的噪声并会 齿轮的使用6 设计变速箱轴 主要虑 下几 轴的结构形状、轴的直径、度、 轴的强度和刚度、轴上花键型式和尺寸 轴的结构主要依 变速箱结构布置的要求并虑、装 才 最 确定 3.2.2 轴尺寸初选 变速箱结构方案确定 变数箱轴的度可 初确定轴的度对轴 的刚度影响很大 满足刚度要求轴的度须和直径 一定的 关 轴 的直径 d 与支承度度l 关 可 下式选取第 25 页第一轴及中轴第二轴dLdL=0.160.18fi320fl=0.180.21fi321fl 轴直径与轴传转矩有关 与变速 中心 有一定关 可 下公式 初选轴直径 中轴式变速 的第二轴和中轴最大轴径 d =fi0.450.6fl Afimmfl fi322fl第二轴 d =fi0.450.6fl A =fi0.450.6flX82=36.949.2mm 中轴 d =fi0.450.6fl A =fi0.450.6flX84=37.850.4mm 上计算的值 最大的可取值 中轴 必要去这大和 轴 多 可 中轴取 30mm第二轴取 38mm 3.2.3 轴的结构形状 轴的结构形状应 证齿轮、啮合套及轴承 的 装、定并与要求有 关 三轴式变速箱中第一轴 设计尺寸 可 成齿轮轴前 支承发 动机轮 的轴承上轴径 前轴承 径确定第一轴花键尺寸与 合 动 花键统一虑第一轴的度 合 总成轴尺寸确定确定第 一轴 轴径 轴承 径比第一轴上 啮合齿 径大 装拆第一轴第二轴前轴 轴承 装第一轴 啮合齿 的 受齿轮径尺 寸的 前轴 上 装 短 轴承第二轴 装啮合套齿 的花键 用currency1 花键currency1 花键定 的精度要求比矩形花键 定位 承 载力大花键齿短 小径相应增大可提高轴的刚度选用currency1 花键 大径定心合 第二轴各档齿轮与轴 有相对转运动 无装 针 轴承 套fi动轴承fl 对 直 触轴的表 度均要求很高 应 Ra 0.8表 度应 HRC5863一般况下轴上应 证充分 档的动档齿轮“轴上花键 用矩形花键 档 齿轮须轴动要求定心 动灵活 除要求定心的 径磨 一般键齿 要磨 矩形花键键 磨 比currency1 花键容 第 26 页 变速箱中轴有转式和定式种 定式中轴 轴仅支承 用 刚度 装轴上的 齿轮结 构 证轴和 齿轮 用 针轴承 、短 轴承轴 壳体 中定式中轴用锁 定型 变速 中心 较小壳体上 无足位置设置 动轴承和轴承 多 用定式中轴 转式中轴支承前 动轴承上一般轴力 轴承承受 中轴上一档齿轮尺寸较小 与轴 成一体成 中齿轮轴 高档齿轮 则 键 合与中轴结合 齿轮 设计小型轮式机变速箱 倒档 轮 花键和轴相 合传 动力的 中轴必须 成转式的 3.2.4 轴的受力分析 计算轴的强度、刚度及选择轴承都要首先分析轴的受力和各支承反力这些
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本文标题:ZL50装载机总体及变速箱设计(第二行星排)【4张CAD图纸和说明书】
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