毕业设计（论文）-多锤头破碎机驱动轮及驱动桥设计.pdf

多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计目录1绪论1.1引言.11.2多锤头破碎机现状及发展趋势.11.2.1多锤头破碎机的现状.11.2.2多锤头破碎机的发展趋势.11.3轮式工程机械驱动桥概况.21.3.1国内驱动桥技术现状.21.32.驱动桥的分类.31.3.3驱动桥的组成.41.3.4驱动桥的功能.82多锤头破碎机驱动桥总体设计方案.102.1多锤头破碎机驱动桥整体设计方案.102.2多锤头破碎机驱动桥总体参数.113驱动桥总成设计.123.1驱动桥的设计要求.123.2主减速器的设计.123.3主减速器主要零部件的设计.133.3.1主传动锥齿轮的支承型式133.3.2主减速器从动锥齿轮的支承型式133.3.3主减速器的基本参数选择与设计计算143.3.4差速器设计193.3.5对称式圆锥形星齿轮差速器的设计计算203.3.6普通对称式圆锥形星齿轮差速器的设计计算213.3.7差速器齿轮强度计算263.4半轴型式的选择.273.5半轴的扭矩计算.27多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计3.6半轴的确定.283.7半轴的结构设计及材料.283.8半轴的扭转强度和刚度293.9驱动桥壳的设计.313.10驱动车轮的设计.314总结.33参考文献.34致谢.35附录A开题报告附录B外文翻译及原文多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计多锤头破碎机驱动桥及驱动轮设计多锤头破碎机驱动桥及驱动轮设计摘要多锤头路面破碎机后桥和驱动轮作为整车的关键部件，其产品的质量对整车的安全使用及整车性能的影响是非常大的，因而对破碎机后桥进行有效的优化设计计算是非常必要的。驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于破碎机显得尤为重要。破碎机在工作时低速、振动大，必须搭配一个高效、可靠的驱动桥，而驱动轮则直接用钢轮包橡胶皮。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。本文参照传统驱动桥的设计方法进行了多锤头破碎机的驱动桥的设计。本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对主，从动锥齿轮，差速器圆锥行星齿轮，半轴齿轮，全浮式半轴和整体式桥壳的强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。关键字：驱动桥关键字：驱动桥；驱动轮；驱动轮；主减速器主减速器；差速器差速器；半轴半轴；桥壳桥壳多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计THETHETHETHEDESIGNDESIGNDESIGNDESIGNOFOFOFOFHAMMERHAMMERHAMMERHAMMERCRUSHERCRUSHERCRUSHERCRUSHERDRIVINGDRIVINGDRIVINGDRIVINGAXLEAXLEAXLEAXLEANDANDANDANDDRIVINGDRIVINGDRIVINGDRIVINGWHEELWHEELWHEELWHEELABSTRACTThedrivingaxleanddrivingwheelofhammercrushertakesacompletebikesskeycomponentitsproductsqualitytocompletebikesssafetyhandlingandthecompletebikesperancesinfluenceisverybigthuscarriesontheeffectiveoptimizationdesigncomputationtotheautomobilerearaxleofhammercrusherisveryessential.Thedrivingaxletakesautomobileoneoffourbigunitsitsperancequalityimmediateinfluencecompletebikesperancebutappearsregardingthehammercrusherespeciallyimportant.Crusheratworklowspeedvibrationmustbewithanefficientreliabledriveaxle，mustmatchonehighlyeffectivethereliabledrivingaxle.Thedrivingaxlegenerallybythemaingearboxthedifferentialdevicethewheeltransmissiondeviceandthedrivingaxleshellandsooniscomposed.Thisarticlereferredtothetraditionaldrivingaxlesdesigntocarryonthecrusherdrivingaxlesdesign.ThisarticlefirstdeterminesmajorcomponentsstructurepatternandthemaindesignvariableThenthereferencesimilardrivingaxlesstructuredeterminestheoverallprojectdesignFinallytothehostthedrivenbevelgearthedifferentialdevicecircularconeplanetgeartherearaxleshaftgearthefullfloatingaxleandtheintegral-typebridgeshellsintensitycarriedontheexaminationaswellashascarriedonthelifeexaminationtothesupportingbearing.KKKKeyeyeyeywords:words:words:words:DrivingDrivingDrivingDrivingwheelwheelwheelwheel；DrivingDrivingDrivingDrivingaxleaxleaxleaxle；mainmainmainmaingeargeargeargearboxboxboxbox；differentialdifferentialdifferentialdifferentialdevicedevicedevicedevice；rearrearrearrearaxleaxleaxleaxle；bridgebridgebridgebridgeshellshellshellshell多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第1页共35页1绪论1.1引言目前，众所周知水泥混凝土路面大都采用液压镐（或用挖掘机）讲水泥混凝土路面冲击成500mm左右的版块，再用装载机到自卸车上拉到料场粉碎，进行再利用。1这样的施工方式成本高，效率低。采用多锤头破碎技术能够提高施工效率，降低施工成本，并且破碎后直接进行压实，铺设沥青路面。其中，驱动桥在其中起着举足轻重的作用。本课题驱动桥设计的目的在于使整台机械能够在其作用下行驶走动，能够支撑着机械工作。1.2多锤头破碎机现状及发展趋势1.2.1多锤头破碎机现状目前，国内外常用的水泥混凝土路面破碎的机械很多，各有特色，不同设备在进行水泥混凝土路面破碎施工过程中有着不同的工艺特色和施工效果。2常用的破碎机械有冲击压实机械，小型柴油破碎机，共振破碎机械，多锤头破碎机设备等。31.2.2多锤头破碎机发展趋势路面破碎机的发展时间并不是很长，破碎机是有美、德国首先发明和使用的。我国破碎机行业经过50多年来的不断发展，已经有长足的进步。尤其是进入90年代以后，破碎机产销量增长迅速，加入破碎机生产的企业不断增加，是破碎机制造企业多达千余家，能够生产0.530t震动破碎机、424静碾破碎机和1630t轮胎破碎机等规格品种较为完备齐全的系列产品，基本形成能够自主开发与生产的完整破碎机制造体系，其技术水平与国际先进水平之间的差距正在逐步缩小。4这种高速增长的局面，势必将破碎机配套行业推向一个新的发展时期。总体来看，国内同行业配套件生产技术水平不高但具有明显的价格优势，特别是郑州破碎机具有十分明显的特点。国内近来逐步流行采用优质破碎机系统，采用动力换挡、换向操纵，提高操纵轻便性，驱动桥多为装载机用桥，具有技术先进、通用性高、维修性好等优点，振动轴承、行走轴承采用国产轴承。5工多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第2页共35页程机械价格战已经使得市场可承受心理价格越来越低，这将给许多配套件厂家提出更高的要求，不得不走薄利多销之路。尽管配套件的销售价格和利润指标不断在降低，但与主机的指标相比仍然具有降低成本的空间，国内配套件厂家在进一步降低管理成本、提高生产效率等方面尚有潜力可挖，主机厂家与配套件厂家联合起来，共同制定价格平衡利润，一起开拓国内竞争日益激烈的市场。1.31.31.31.3轮式工程机械驱动桥概况轮式工程机械驱动桥概况轮式工程机械驱动桥概况轮式工程机械驱动桥概况1.3.1国内驱动桥技术现状近几年，多轴越野汽车发展很快，品种不断增加1010全驱动的高性能越野汽车已开始批量生产，有些国家甚至已经开始大量生产12101410的越野汽车，且这些车型全部应用了结构与性能合理的三联驱动桥。目前国内此类车型由于没有现成的三联驱动桥，后驱动桥多用传统的双联驱动桥加一贯通驱动桥（两根完全相同的贯通桥）替代三联桥使用。汽车驱动桥处于传动系的末端，齐基本功能是增大由传动轴或直接由变速箱传动来的转矩，将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能。6同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架之间的铅垂力、纵向力合横向力。目前的越野汽车驱动桥以分动箱为分界点，分为前驱动桥和后驱动桥，后驱动桥有单后驱动桥和双联驱动桥，44车型使用单后驱动桥，66及88等车型使用双联驱动桥10101210及1410等车型，从理论上讲，应该使用三联驱动桥，而目前国内三联驱动桥技术基本上是空白，国外三联驱动桥技术也只有美国、荷兰、俄罗斯等国家具有。当然，符合12121414等车型使用的四联驱动桥几五联驱动桥更是稀有。双联驱动桥的贯通桥轴间差速器扭矩的比例要求必须为1:2左右。显然现有的双联驱动桥不能满足某些多桥驱动车型的使用要求。7开发三联驱动桥的必要性：实践证明，制约多轴越野汽车发展的因素之一是驱动桥是否对车轮进行合理的扭矩分配，因此开发一种能进行合理分配扭矩的三联驱动桥是分成有必要的。理由如下：差速器影响扭矩分配发动机传来的扭矩最终要传到车轮上才对汽车起作用。轴间和轮间差速器能够使发动机的扭矩均匀的分配给汽车各个车轮，而双联驱动桥轴间行星齿轮差速器分配扭矩的比例为1:1.，即分配给自身轮间差速器的扭矩占分动箱传来扭矩的50%，传给后一根桥扭矩占分动箱传来扭矩的50%这样的扭矩分配比例对于6688等车型来说是合理的，但是对1010型等多轴越野汽车多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第3页共35页来说，后驱动桥应该使用三联驱动桥。以国内生产的某1010型越野车为例，由于没有现成的三联桥动桥，只好用传统双联驱动桥加一贯通驱动桥（两根完全相同的贯通桥）替代三联桥使用。从该1010型越野汽车的使用情况看，由于它的驱动桥采用了四个带气控差速锁的轴间差速器和五个轮间差速器，减少了寄功率的产生，避免了简单差速器（不带差速锁）锁存在的不足之处。从该车型在各种路面的试验情况来看，当同一个桥左右轮有一个打滑时，另一个车轮照样可以传递扭矩，根据当时路面情况，可以传递50%以上的扭矩。如果是一般行星齿轮差速器，由于扭矩是平均分配的，所以其他几根桥的输入扭矩也该为零，整个汽车将无法行驶。由于该越野汽车采用带气控差速锁的差速器，就避免了上述缺点，发动机的扭矩照样可以传递到其他没有悬空的车轮上，这样就保证了汽车的正常行驶，大大提高了汽车的通过性，但从理论上来讲，此类后驱动桥第一桥的轴间差速器扭矩的比例要求必须为12左右，即分配给自身的扭矩占分动箱传来扭矩的13，23的扭矩通过贯通轴传给后一个桥（三联桥的第二根桥）。因此双联驱动桥差速器1：1的扭矩分配特性，决定了它替代三联驱动桥差速器来分配扭矩的不合理性。这种做法制约了该类车型进一步拓展的可能性，并使该类车型的开发只具有暂时性。轴荷分配影响扭矩分配影响扭矩分配各桥轴荷的变化，讲引起附着力的改变。通常情况下，如果汽车装有轴间和轮间差速器，而差速器又是普通锥齿轮式差速器，传递各个车桥或车轮的扭矩将受到负荷最小的那个车轮附着力的限制（附着重量的限制），汽车发动机的扭矩不能充分发挥作用对前述1010越野汽车而言，若某一个桥或车轮由于车轮由于轴荷变化附着重量不足，则传给该桥的扭矩就会减少，传给其它车轮的扭矩就会增加，于是产生了间扭矩的再分配。以该1010越野汽车替代三联驱动桥的方法，将引起轮胎过早磨损，无疑会增加燃料消耗率，并使驱动桥过载。8路况影响扭矩分配汽车行驶的路况不同也会引起轮间扭矩的再分配。当路面附着条件不相同时，处于附着条件不好的那个车轮首先发生滑转。如滑转的这个车轮行驶阻力矩大于附着力矩时，该车轮的行驶阻力矩与附着力矩之差就要有其他车轮来克服，从而就产生了轮间扭矩的再分配。如果汽车的各个车轮的滚动半径相同。由于汽车行驶的路面高低不平，此时汽车的各个车轮，在同一时间内所行驶的里程不同，分配给各个车轮的扭矩也将不同，也产生了轮间扭矩的再分配。本文前述1010以传统的双联驱动桥加一贯通桥使用的越野汽车，在多项越野试验路况项目中（如果壕沟、垂直障碍），发现加的这贯通桥承受力最大。复杂的理论计算（略）也表明，该多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第4页共35页贯通桥受力状况恶劣，扭矩的分配极不合理。理论和实践证明，要使车轮取得合理的扭矩分配，开发三联驱动桥具有现实意义和必要性。1.3.2驱动桥的分类驱动桥分非断开式与断开式两大类。9非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁，因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动，通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳，主减速器，差速器和半轴组成。图1-1非断开式驱动桥断开式驱动桥采用独立悬架，即主减速器壳固定在车架上，两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第5页共35页图1-2断开式驱动桥为了与独立悬架相配合，将主减速器壳固定在车架（或车身）上，驱动桥壳分段并通过铰链连接，或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要，差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。1.3.3驱动桥的组成驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。1.主减速器主减速器一般用来改变传动方向，降低转速，增大扭矩，保证汽车有足够的驱动力和适当的速度。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。1）单级主减速器由一对减速齿轮实现减速的装置，称为单级减速器。其结构简单，重量轻，东风BQl090型等轻、中型载重汽车上应用广泛。2）双级主减速器对一些载重较大的载重汽车，要求较大的减速比，用单级主减速器传动，则从动齿轮的直径就必须增大，会影响驱动桥的离地间隙，所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次减速增扭。为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度，第一级减速齿轮副是螺旋锥齿轮。二级齿轮副是斜齿圆柱齿轮。主动圆锥齿轮旋转，带动从动圆锥齿轮旋转，从而完成一级减速。第二级减速多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第6页共35页的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转，并带动从动圆柱齿轮旋转，进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差速器外壳上，所以，当从动圆柱齿轮转动时，通过差速器和半轴即驱动车轮转动。2.差速器差速器用以连接左右半轴，可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车，在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器，称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。1轴承2左外壳；3垫片；4半轴齿轮；5垫圈；6行星齿轮；7从动齿轮；8右外壳；9十字轴；10螺栓图1-3差速器目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。目前大多数汽车采用行星齿轮式差速器，普通锥齿轮差速器由两个或四个圆锥行星齿轮、行星齿轮轴、两个圆锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成。3.半轴半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮，驱动车轮旋转，推动汽车行驶的实心轴。由于轮毂的安装结构不同，而半轴的受力情况也不同。所以，半轴分为全浮式、半浮式、34浮式三种型式。1）全浮式半轴多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第7页共35页一般大、中型汽车均采用全浮式结构。半轴的内端用花键与差速器的半轴齿轮相连接，半轴的外端锻出凸缘，用螺栓和轮毂连接。轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承文承在半轴套管上。半轴套管与后桥壳压配成一体，组成驱动桥壳。用这样的支承形式，半轴与桥壳没有直接联系，使半轴只承受驱动扭矩而不承受任何弯矩，这种半轴称为“全浮式”半轴。所谓“浮”意即半轴不受弯曲载荷。图1-4全浮式半轴全浮式半轴，外端为凸缘盘与轴制成一体。但也有一些载重汽车把凸缘制成单独零件，并借花键套合在半轴外端。因而，半轴的两端都是花键，可以换头使用。2）半浮式半轴半浮式半轴的内端与全浮式的一样，不承受弯扭。其外端通过一个轴承直接支承在半轴外壳的内侧。这种支承方式将使半轴外端承受弯矩。因此，这种半袖除传递扭矩外，还局部地承受弯矩，故称为半浮式半轴。这种结构型式主要用于小客车。图示为红旗牌CA7560型高级轿车的驱动桥。其半轴内端不受弯矩，而外端却要承受全部弯矩，所以称为半浮式支承。多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第8页共35页图1-5半浮式半轴3）34浮式半轴34浮式半轴是受弯短的程度介于半浮式和全浮式之间。此式半轴目前应用不多，只在个别小卧车上应用，如华沙M20型汽车。4.桥壳1）整体式桥壳整体式桥壳因强度和刚度性能好，便于主减速器的安装、调整和维修，而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同，可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。2）分段式驱动桥壳分段式桥壳一般分为两段，由螺栓1将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第9页共35页1、4半轴壳；2左桥壳；3右桥壳；5钢板弹簧座；6凸缘；7半轴套管；8后桥壳；9壳盖图1-6分段式桥壳1.3.4驱动桥的功能驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速胎、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。10驱动桥设计应当满足如下基本要求：1.选择主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。2.外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。主要是指牙包尺寸尽量小。3.齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。4.在各种转速和载荷下具有高的传动效率。5.在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。6.与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动相协调。7.结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第10页共35页2多锤头破碎机驱动桥总成2.1多锤头破碎机驱动桥总体设计方案本机有动力系统，转向系统，液压系统，地盘，破碎装置等组成。动力系统主要有柴油发动机，分动箱，液压泵，转向油缸，举升油缸，液压马达组成。有柴油发动机传出的动力经过分动箱带动液压马达，想液压马达和液压缸提高液压油。11液压马达驱动主动轮行走，转向油缸负责机械转向，举升油缸负值锤的举止。转向系采用通用的油缸加连杆的平行四边形结构。液压系统主要由三组液压泵，管路，阀块，液压马达，转向油缸和举升液压缸组成。12三组液压泵中，一组负责给两侧的两个翼锤油缸供油：一组负责给中间的6个标准油缸供油。每一个油缸可以单独控制：包括停止，油缸的举升速度和举升高度等。有二位二通阀来控制油路的通断，有节流阀的开口面积来调节油缸的举升速度，有电磁继电器控制通有时间或行程开关来控制油量和油缸举升高度。底盘：采用拖拉机底盘改装。2.2多锤头破碎机驱动桥总体参数：长度7600mm提升转速8rmin宽度4500mm锤头最大下落高度1500mm高度3500mm标准锤重量495kg总量26t左右翼锤重量731kg行驶速度0-5kmh锤击宽度-标准锤280mm锤头个数16锤击宽度-翼锤360mm表2-1落锤高度、锤迹间距。这两项指标决定了重锤在原水泥混凝土板平面上的锤击位置分布特性和每个锤击位置上作用的冲击大小。多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第11页共35页落锤高度：增大落锤高度对破碎脱空处版块是有利的，选择落锤高度应该在保证碎石化层顶面强度均匀性的同时，在机械性能允许的范围内取最大值。资料表明，落锤高度可取为152cm。锤迹间距：合适的落锤间距应在保证碎石化层顶面强度均匀性的同时，使其强度尽可能大。选择落锤间距为10cm左右为合适。设备重锤的重量与下落高度：表2-2重锤的锤击频率：重锤的锤击频率是指重锤在单位时间内完成的锤击次数，它和机械的行进速度一起决定了锤击作用位置在原水泥混凝土板块平面上的分布。较慢的行进速度和较高的锤击频率导致锤击位置在板平面上分布集中，相反，较快的行进速度和较低的锤击频率使锤击位置的平面分布相对较为分散。这两个因素也是影响破碎效果的重要原因。机械行进速度在8kmh以下，每个重锤锤击频率是30-35次分钟。整机总长及宽度：由机构分布总成，拖拉机底盘与工作装置构成，两部分的总长大概确定为7600mm和整机宽度为4500mm。水泥标号原水泥混凝土下卧层强度状况强度较高强度一般强度较低32.542.532.542.532.542.5下落高度(m)1.21.21.11.11.01.0锤迹间距（cm）8-126-108-126-108-126-10多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第12页共35页3驱动桥总成设计多锤头破碎机驱动桥的基本功能是通过主传动及轮边减速，降低从变速箱输入的转速，增加扭矩，来满足主机的行驶及作业速度与牵引力的要求。同时，还通过主传动将直线方向的运动转变为垂直的横向方向的运动，从而带动驱动轮旋转，使主机完成沿直线方向行驶的功能。另外，通过差速器完成差速器左右轮胎之间的差速功能，以确保两边行驶阻力不同时仍能正常行驶。多锤头破碎机的驱动桥除完成基本功能外，它还是整机的承重装置、行走轮的支承装置、行车制动器的安装与支承装置等。因此，驱动桥在中多锤头破碎机是一个非常重要的传动部件。3.1驱动桥的设计要求多锤头破碎机驱动桥一般由主减速器、差速器和半轴和桥壳等零部件组成。驱动桥设计必须满足下述要求：1.主减速器与轮边减速器的传动比分配合理，以确保作业机械有足够的离地间隙（一般应大于400mm），并获得最佳的动力性和经济性。132.当左、右驱动轮与地面的附着系数不等时，能使多锤头破碎机发出充足的牵引力；当式、右驱动轮转速不等时，能将扭矩连续地传到车轮上。3.各零部件在具有足够的使用寿命的前提下，应尽可能重量轻，体积小，结构简单，传动效率高。制造容易，维修保养方便。3.2主减速器的设计主减速器按齿轮副的数量分为单级主减速器和双极主减速器两种型式。双极主减速器又分为整体式和分开式两种。分开式双极主减速器的第一级减速机构设置在驱动桥中部，称为中央减速器；第二级设置在轮边，称为轮国减速器。具有两个档位的主减速器称为双速主减速器。这几种主减速器在工程机械上都有应用。单级减速器多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第13页共35页单级减速器通常由一对圆锥齿轮组成，其特点是结构简单，质量小，成本低，但传动比一般不应大于7，否则因从动齿轮的直径太大使离地间隙减小，单级主减速器广泛运用于传达室动比不太大的工程机械中。双极主减速器双极主减速器因采用两极减速速，所以在保证合适的离地间地的同时可以获得的传动比（达7-12），但尺寸和质量都较大，成本较高。双极主减速器使用于传动比大的大型工程机械。本次设计中主减速器采用螺旋锥齿轮传动，主减速齿轮副采用两轴垂直相交布置，轮边减速器中则采用行星齿轮传动。3.3主减速器主要零部件的设计3333.3333.1111主传动锥齿轮的支承型式主传动锥齿轮的支承型式主传动锥齿轮的支承型式主传动锥齿轮的支承型式在壳体结构及轴承型式已定的情况下，主减速器主传动齿轮支承型式及安置方法，对其支承刚度影响很大，这是齿轮能否正确啮合并具有较高使用寿命的重要因素之一。主减速器制动锥齿轮的支承型式有以下两种：悬臂式：齿轮以其轮齿大端一侧的轴颈悬臂式地支承于一对轴承上。为了增强支承刚度，应使两轴承支承中心间的距离比齿轮齿面宽中心的悬臂长度大两倍以上，同时比齿轮节圆直径的70%还大，并使齿轮轴颈大于等于悬臂长。当采用一对圆锥滚子轴承支承时，为了减小悬臂长度和增大支承间中距离，应使两轴承圆锥滚子的小端相向朝内，而大端朝外，以缩短跨距，从而增强支承刚度。骑马式：轮齿前、后两端的轴颈均以轴承支承，故又称两端支承。骑马式支承使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变形大为减小，约减小到悬臂式支承的130以下，而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小到1517，齿轮承载能力较悬臂式可提高10%左右。质量为2t以上的汽车主减速器主动齿轮都采用骑马式支承，但骑马式支承增加了导向轴承支座，使主减速器结构复杂，成本提高。轿车和装载质量小于2t的货车，常采用结构简单、质量较小、成本较低的悬臂式结构。本设计为多锤头破碎机，功率要求很大，通过各方面考虑主减速器主动锥齿轮采用悬臂式支承结构。3.3.23.3.23.3.23.3.2减速器从动锥齿轮的支承型式减速器从动锥齿轮的支承型式减速器从动锥齿轮的支承型式减速器从动锥齿轮的支承型式多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第14页共35页主减速器从动锥齿轮的支承刚度依轴承的型式、支承间的距离和载荷在支承这间的分布稳定。为了增加支承刚度，支承间的距离应尽可能缩小。15两端支承多采用圆锥滚子轴承，安装时应使他们的圆锥滚子的大端向朝内，小端向背朝外。为了防止从动齿轮在轴向载荷作用下偏移，圆锥滚子轴承也应预紧。由于从动圆锥齿轮轴承是装在差速器壳上，尺寸较大，足以保证刚度。球面圆锥滚子轴承具有自动调位的性能，对轴的歪斜的敏感性较小，这一点在主减速器从动齿轮轴承的尺寸比较大时极为重要。向心推力轴承不需要调整，但仅见于某些小排量轿车的主减速器中，只有当采用直齿才可以安装在向心球轴承上。轿车和轻型货车主减速器从动锥齿轮采用无幅式结构并用细牙螺钉以精度较高的紧配合固定在差速器壳的突缘上。这种方法对增强刚性效果较好，中型和重型工程机械主减速器从动锥齿采用幅式结构并有螺栓或镏钉与差速器壳突缘结构。本次设计中的主减速器从动锥齿轮的两端支承采用圆锥滚子轴承，安装时使圆锥滚子的大端相向朝内，小端背朝外。从动锥齿轮采用无幅式结构并采用螺钉以精度较高的紧配合固定在差速器上。3.3.33.3.33.3.33.3.3主减速器的基本参数选择与设计计算主减速器的基本参数选择与设计计算主减速器的基本参数选择与设计计算主减速器的基本参数选择与设计计算3.3.3.1选择精度等级、材料和参数以及相关数据的确定（1）动力经传动轴到半轴需改变传动方向，固选用直齿锥齿轮传动。（2）本次设计的多锤头破碎机，速度要求不高，根据机械设计表10-8选择，所以选用7级精度。16（3）材料选择：根据机械设计书本189-190页的要求，通过机械设计表10-1选择小齿轮为20CrMnTi渗碳后淬火，齿面硬度为58-62HRC，取60HRC；大齿轮用45Cr，调质后表面淬火，齿面硬度为48-55HRC，取52HRC大小齿轮的硬度相差8HRC，符合要求。（4）根据机械设计书本的要求：闭式传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减少冲击振动，以齿数多一些为好，小齿轮齿数可取为Z=20-40。因为多锤头破碎机转速较低，因此热气具体情况取小齿轮数为Z=36，大齿轮齿数（公式）（5）整车总体参数：整车速度为V=0-5kmh车轮半径r取0.6m根据公式(公式)得半轴转转速n=0-22lrmin得(公式).初取主减速器的传动比(公式)可初步确定传动轴多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第15页共35页的输入转速为66.2rmin得(公式).根据转速和整车的行走情况可选柱塞马达型号为NJM-G2其主要参数:排量2mlr、额定压力25MPa、额定转速63rmin、最高转速75rmin、额定转矩T=515Nm、最高转矩（公式）、功率43.8KW。3.3.3.2按齿面接触强度设计由机械设计书上的设计计算公式（10-26）进行试算，即d12.92u5.0132RR2H）（）（KTZE（3-1）（1）确定公式内的各计算数值1）ZE是弹性影响系数，可由机械设计表10-6查得ZE=188.9MP212）选择载荷系数Kt=1.43）R=Rb，称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常R=0.25-0.35，最常用值为R=13。4）由图10.21e按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限Him1=1500MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限2Him=1150MPa5）齿轮的的工作应力循环次数按下式计算：NF=60njLh（3-2）式中：n齿轮的转速，在此分别取nmax1、nmax2j齿轮的工作寿命，本机设计寿命为20年通过计算N1F=60nmax1JLh=67601830020=1.93108N2F=60nmax2JLh=23601830020=6.621076）由图10-19查得小齿轮接触疲劳寿命系数K1HN=0.96；大齿轮接触疲劳寿命系数K2HN=0.987)计算接触疲劳许应力取失效概率为1%，安全系数S=1由式（10-12）得多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第16页共35页H1=K1HN1limS=0.961500MPa=1440PaH2=K2HN2limS=0.981150MPa=1127MPa8)计算小齿轮的转矩转矩从马达到变速箱再经传动轴到小齿轮，齐值有所变小，取T1=600Nm（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径dt1，带入H较小的值。dt12.92mmuKTZRRE2.171)5.01()(3212H=2）计算平均分度圆直径d1m=d1（1-0.5R）=171.2（1-0.53）=142.7mm3）计算大端模数m=d1z1=171.236=4.76mm平均模数：mp=m（1-0.5R）=9.0（1-0.53）=3.96mm4）计算扭矩R=d1212+u（3-3）其中u=3，计算得到R=270.7mm5）计算平均分度圆处的圆周速度VmVm=d1mn（601000）=（142.767）（601000）=0.5ms6）由u=ZzZ1=d2d1=cot1=tan2可以得出1=18.4349、2=71.56517）计算荷载系数K=KAKvKHKF根据v=0.5ms，7级精度，由图10-8按低一级精度查得动载系数Kv=1.06；直齿轮，KH级=K=1；由表10-2查得使用系数K=1.85；多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第17页共35页通过计算可以得到计算荷载系数K=KAKvKHKF=1.751.0611.65=3.068）d1=dt1（KKt）31=171.2（3.061.4）31=222.2mm9）计算模数mnmn=d1z1=222.236=6.17mm10）计算齿轮厚S=m2=9.69mm3.3.3.3按齿根弯曲疲劳强度计算由机械设计中设计计算公式10-24进行计算m32212RR1FSaa1uz5.01KT4Y+）（FY（3-4）（1）确定公式内的各计算数值1）计算荷载系数K=KAKvKHKF=3.062)有图10-20e查出大小齿轮弯曲疲劳强度分别查出大小齿轮弯曲疲劳强度极限2FE=720MPa，1FE=910MPa3）计算弯曲疲劳许用应力由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数K1FN=0.90，K2FN=0.93弯曲疲劳强度系数S=SF=1.251.5，取S=SF=1.4，由式（10-12）得F1=K1FN1FES=0.909101.4=585MPaF2=K2FN1FES=0.937201.4=478MPa4）查取齿形系数由表10-5查得Y1Fa=2.44Y2Fa=2.165）查取应力校正系数多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第18页共35页由表10-5查得Y1Se=1.66Y2Sa=1.80Z1v=Z1cos1=37.95Z2v=Z2cos2=340.9当量齿轮齿数比：uv=z2vZ2v=u2=96）计算大、小齿轮的YFaYSaF并加以比较Y1FaY1SaF1=2.441.66334.28=0.0121Y2FaY2SaF2=2.161.80245.79=0.0158，经比较，大齿轮数值大，故用大齿轮数值计算。（2）设计计算m32212RR11uz5.014+）（KTYYSaFa=4.67mmmn=6.17mm4.67mm：所以计算合理，取标准值m=5.0mm；d1=222.2mm计算小齿轮齿数Z1=d1m=44.4取Z1=44则大齿轮齿数Zz=iZ1取Z2=1323.3.3.4计算大小齿轮的几何尺寸取ha=1、c=0.2（1）计算分锥角前面已经算得：1=18.43492=71.5651（2）计算齿顶高ha=ham=5mm（3）计算齿根高h1=（ha+c）m=1.2m=6mm（4）计算分度圆直径d1=m1z1=5.044=220mm多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第19页共35页d2=m2z2=5.0132=660mm（5）计算齿顶圆直径d1a=d1+2hacos1=229.5mmd2a=d2+2hacos2=229.5mm（6）计算齿根圆直径d1t=d1-2hfcos1=210.5mmd2t=d2-2hfcos2=656.9mm（7）计算锥距R=2121+ud=347.9mm（8）计算齿根角tan1=hrR=0.0172，得1=0.9856（9）计算顶锥角1a=1+f=19.42082a=2+f=72.5507（10）计算跟锥角1f=1-r=17.44932f=2-r=70.5795（11）计算顶隙C=cm=1.0mm（12）计算分度圆齿厚S=m2=7.85mm（13）计算当量齿数Z1v=Z1cos1=46.38Z2v=Z2cos2=416.67多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第20页共35页（14）计算齿宽BR3=115.96mm，圆整后取B=70mm3.3.4差速器设计根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及他们的相互关系表面：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。例如，转弯时外侧车轮的行程总要比内测的长。另外，即使汽车做直线行驶，也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同，或由于左右车轮的轮胎气压、轮胎负荷、轮胎磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求车轮行程不等。由此可见，在转弯行驶和直线行驶时，左右车轮的行程经常有不相等的机会，如果由一根驱动轴以相等的转速传给两侧车轮，必然会引起车轮在地面上滑移或滑转，增加轮胎的磨损、功率的消耗以及燃油消耗的增加，同时还使转向困难，是操纵性变坏。因此，在驱动桥结构中都设置有差速器，是左右驱动轮在转弯或不平道路上行驶时，能以不同的速度旋转。如果车辆上没有差速器，两个车、车轮将不得不固定连接在一起，以同一转速驱动旋转，这会导致工程机械转向困难。轮式车辆转弯时，弯道内侧车轮因转向半径较小而比外侧车轮行驶的距离短。车轮以不同的速度转动，系统内将产生应力，这些应力靠一个或多个车轮在地面上打滑来消除，从而使轮胎和传动系统造成很大的损失，而最后的打滑则能引起操作问题。差速器能防止这些应力的产生。多锤头破碎机在行驶过程中，有很多因素导致左右车轮在行驶过程产生差别，例如：1.在高低不平道路上行驶时，左右车轮实际在地面上所走的行程是不同的。2.转弯时，内侧车轮的行程总比外侧车轮的行程短。3.当左右车轮的轮胎气压不等、磨损不均，因此其实际的滚动半径是不相等的。多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第21页共35页图3-1普通圆锥齿轮差速器工作原理简图差速器结构型式的选择：差速器的结构型式有多种，对于一般的工程机械来说，如果行驶的路面较好，各驱动轮与地面的附着系数变化很小，故只需采用结构简单、工作平稳、制造方便、行驶可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器，作为安装在左、右驱动轮间起差速器作用；对于经常行驶在泥泞、松软土路或无路地区的越野型的机械来说，为了防止因某一侧驱动车轮滑转而陷车，则可采用防滑差速器。后者又分为强制锁止式和自锁式两类自锁式差速器又有多种结构型式，包括磨擦式、自由轮式以及变传动比式。差速器用于轮式工程机械两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴能以不同角速度转动。差速器按结构特征不同有齿轮式、凸轮式、涡轮式和牙嵌自由轮式等防滑差速器。齿轮式差速器有锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。锥齿轮式又可以分为普通锥齿轮差速器，摩擦片式差速器和强制锁住式差速器多种。普通锥齿轮式差速器结构紧凑，质量较小，在工程机械中广泛应用。其他几种属于防滑式差速器，因此左、右半轴的扭距可心相差很大，在不良路面条件下有良好的通过性。因此对工程机械有较好的适应性。普通锥齿轮差速器结构简单、工作平稳、可靠、被工程机械广泛采用。3.3.5对称式贺锥行星齿轮差速器普通的对称圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2个半轴齿轮，4个行星齿轮（少数汽车采用3个行星齿轮，小型，微型汽车多采用2个行星齿轮），行星齿轮轴（不少装4个行星齿轮的差速器采用十字结构），半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。由于其多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第22页共35页结构简单、工作平稳、制造方便、行驶可靠等优点，较广泛的用在中、小型工程机械上。有些越野型工程机械也采用了这种结构，但用到越野工程机械上需要采取防滑措施。例如加进摩擦元件以增大其内摩擦，提高其锁紧系数；或加装可操纵的、能强制锁住差速器的装置差速锁等。由于差速器壳是装在主减速器从动齿轮上，故在确定主减速的从动齿轮尺寸时，应考虑差速器的安装。差速器壳的轮廓尺寸也受到从动齿轮及主动齿轮导向轴承支座的限制。3.3.5.1强制锁住式防滑差速器充分利用牵引力的最简单的一种方法是在普通的圆锥齿轮差速器上加装差速锁，必要时将差速器锁住。此时左、右驱动车轮可以传递由附着力决定的全部转矩。当工程机械驶入较好的路面时，差速器的锁止机构应立即松开，否则将产生与无差速器一样的问题，列入转弯困难、轮胎加速磨损、使传动系零件过载和消耗过多的功率等。由于上述种种原因，强制锁住差速器未得到广泛应用。3.3.5.2自锁式差速器为了充分利用汽车牵引力，保证转矩在驱动车轮间的不等分配以提高抗滑能力，并避免上述强制锁住式差速器的缺点，人们创造了各种类型的自锁式差速器。用以评价自锁式差速器性能的主要参数，是经的锁紧系数。为了提高汽车的通过性，似乎是锁紧系数越大越好，但是过大的锁紧系数如前所述，不但对机械的转向操纵轻便灵活性、行驶的稳定性、传动系的载荷、轮胎磨损和燃料消耗等有不同程度的不良影响，而且无助于进一步提高驱动车轮抗滑能力。应此设计高通过性汽车差速器时，应正确选择锁紧系数值。一般越野工程机械的低压轮胎与地面的附着系数的最大值为0.7-08（在干燥的柏油或混凝土路面上），而最小值为0.1-.2（在开始融化的冰上）。可见相差悬殊的附着系数的最大比值为8.因此，为了充分利用汽车牵引力，差速器的锁紧系数k实际选定为8就已经足够，而工程机械在不好的道路和无路地区行驶的实践表明，各驱动车轮与地面附着系数不同数值之比，一般不超过3-4.因此选取k=3-4是合适的。在这种情况下工程机械的通过性可以得到显著的提高，而其转向操纵等使用性能实际上差不变坏。自锁式差速器有滑块凸轮、蜗轮式、自由轮式等多处形式。考虑到本次设计的多锤头破碎机功率、吨位都较大，工作环境相对比较好，考虑到经济性，我们采用普通的对称式圆锥行星齿轮差速器。多锤头破碎机驱动桥及驱动轮的设计第23页共35页3.3.6通对称式圆锥行星齿轮差速器的设计计算3.3.6.1差速器齿轮的基本参数选择（1）行星齿轮数目n的选择本次多锤头破碎机的锥齿轮差速器采用四个行星齿轮，n=4。（2）行星齿轮球面半径Rb的确定1）行星齿轮球面半径Rb反映了差速器锥齿轮节锥距的大小和承载能力可根据经验公式来确定。Rb=Kb3dT（3-5）式中Kb一行星齿轮球面半径系数，Kb=2.53.0，对于有四个行星齿轮的轿车和公路用货车取小值，对于有两个行星齿轮的轿车及四个行星齿轮的越野车和矿用车取大值，取Kb=2.80：Td差速器计算扭矩（Nm）Td=minTce，Tcs：Rb为球面半径（mm）2）确定Tb的值差速器计算扭矩，即齿轮可能传递的最大扭矩，一般情