毕业设计（论文）-多功能小型拖拉机变速器设计.doc

全套图纸加扣3012250582目 录第一章 绪论1第二章 拖拉机变速箱设计要求和步骤22.1对变速箱的要求22.2变速箱的设计步骤22.3变速箱的分类3第三章 齿轮的设计和计算校核43.1齿轮传动的主要特点43.2齿轮的设计准则43.3齿轮的数据确定及其校核43.3.1齿轮的数据43.3.2齿面接触强度的校核53.3.3齿根弯曲强度的校核5第四章 轴的设计和计算校核74.1轴的设计74.2轴的参数设定与校核74.2.1轴TLJ01-01-1的参数74.2.2轴TLJ01-01-1上的载荷分析84.2.3按弯曲合成应力校核轴的强度84.2.4精确校核轴的疲劳强度8第五章 滚动轴承、花键计算校核115.1滚动轴承的校合115.1.1求两轴承的径向载荷Fr1和Fr115.1.2两轴承的计算轴向力Fa1和Fa2115.1.3轴承当量载荷P1和P2115.1.4验算轴承寿命125.2花键联接的类型、特点和应用125.3具体参数用125.4花键的校核13结束语14致谢15参考文献16全套图纸加扣3012250582第一章 绪论拖拉机是农业机械化生产中主要的动力机械，可装配不同的作业机械以完成耕、耙、播、收、中耕、排灌、施肥、喷药、农副产品加工以及开沟、挖掘、推土和运输等作业。拖拉机可按行走装置和结构形式分为履带式、轮式、船式（机耕船）和手扶式；按发动机功率大小分为大型（74千瓦以上）、中型（15-74千瓦）和小型（15千瓦以下）拖拉机。各种不同形式的拖拉机在结构和性能上虽各有差异，但他们的总体组成部分基本相同，一般均有发动机、底盘和电气设备三部分组成。随着人们生活水平的提高，对蔬菜的要求越来越高，如要求无蔬菜无公害、希望吃到反季节菜等。传统农业难以满足这些要求，而设施农业可以做到无公害生产、反季节栽种，满足人们的要求。因此，近几年我国农业的设施化程度越来越高，规模程度越来越大，特别是近来来出现的大规模温室群。目前国内市场上尚未见专门用于设施农业内作业的拖拉机。一直以来，小型拖拉机在拖拉机行业的占有一定的市场份额，但是，随着农业生产结构的调整和机械化水平的逐渐提高，小型拖拉机的市场发展受到了一定的影响，这可以从最近几年小型拖拉机的使用比例可以看出。但是小四轮拖拉机是一个具有较好性价比和广大农民买得起、用得起的产品，可以作为大型农机具的补充，因此依然有广阔的市场空间。近年来我国小四轮拖拉机的产量在逐年上升，市场份额也在逐渐增加，考虑到小四轮拖拉机的经济性和实用性，广大群众还是偏向于选择小四轮拖拉机。手扶拖拉机是我国农机工业的一个传统产品，随着农机化和农业现代化的发展，其适用范围将逐步缩小，但在近期内仍有一定的市场容量。由此可以看出小型拖拉机的发展前景，设计制造小型拖拉机是很有发展前景的。为满足部分用户的特殊要求，该拖拉机增设有附加减速或增速机构，为用户提供最低速度为2.12km/h的爬行档或最高速度为28.12km/h的最高运输档，公选装。爬行档装置，速度0.41-1.36km/h可用于栽植、开沟等作业；高速运输档主要是为了拖拉机在跑运输过程中，空车返回时，提高车速、节省时间。主副变速箱均为常啮合直齿轮圆柱齿轮、啮合套换挡。第二章 拖拉机变速箱设计要求和步骤2.1 对变速箱的要求 变速箱用以改变拖拉机的行驶速度，方向和驱动力，并能在发动机运转时可较长时间的停车。因此，对变速箱的要求是：（1）有足够的排挡数，各档的传动比应该与所要求的传动比速度相适应，使拖拉机有较高的生产率和经济性。需要有空档，以便于停车；（2）换挡方便，并且能够防止两档同时挂接，防止自行挂档和自行脱档；（3）传动路线短，就是动力流经的齿轮副比较少，传动效率高，结构简单；（4）噪声低，温升小。2.2 变速箱的设计步骤（1）根据拖拉机行驶速度和档数的要求，和拖拉机总体设计对变速箱结构的约束条件，确定传动方案，画出功率流模型。（图2-1） 图2-1 功率流图（2）在功率流模型中的垂直箭头画出齿轮副，在水平就箭头处设置啮合套布置倒档齿轮；画出轴，轴承和变速箱壁，形成结构方案预定。（图2-2）图2-2 预定结构图（3）在传动系统中其他部件（中央传动，最终传动）传动比确定之后，根据发动机标定转速，驱动轮动力半径和要求的拖拉机行驶速度值计算各档的传动比见表2-1。表2-1各档传动比1档2档3档4档5档6档7档8档i总6.8452.7382.3251.6091.2840.8580.6850.516i123.4233.4231.551.0730.8561.0730.8561.55i341.50.81.51.51.50.80.80.8（4）根据承载能力的要求确定齿轮副中心距和计算齿轮几何参数中心距A=k3=100mm；齿轮几何参数见第三章齿轮的设计和计算校核。（5）根据制造，装配和使用的要求，确定结构细节。2.3 变速箱的分类（一）机械式变速箱的分类 机械式变速箱主要指齿轮传动变速箱。按其换挡方式，可分为挂接式变速箱（换挡过程中动力要中断）和动力式变速箱，换挡过程中动力不中断。（二）挂结式变速箱的换挡方式（1）移动外啮合齿轮滑动齿轮挂档（2）移动滑动齿轮内套挂档（3）移动啮合套挂档，齿轮为经常啮合。（4）移动同步器套环挂档，齿轮为经常啮合。（三）动力换挡的换挡方式（1）用机械或液压操纵摩擦元件（离合器/制动器）进行换挡，换挡过程中，一个元件的分离和另一元件的接合的开始和终止时间有严格的要求。（2）用机械或液压操纵摩擦元件（离合器）控制自由轮的接合或分离而进行换挡。第三章 齿轮的设计和计算校核3.1 齿轮传动的主要特点（1）效率高 在经常使用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高1%，也有很大的经济意义。（2）结构紧凑 在相同的使用条件下，齿轮传动所占的空间尺寸一般都比其他机械传动较小。（3）工作稳定，使用寿命长 齿轮设计原理正确合理，维护良好的齿轮，使用起来，工作十分安稳、可靠，寿命可长达一、二十年。这也是齿轮传动相比于其他机械传动所具有的优点。拖拉机在矿井内工作的机器尤为使用齿轮传动。（4） 传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，也就是由于具有这一特点。3.2 齿轮的设计准则 齿轮传动的设计在具体的工作情况下，需要具备足够的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不至于失效。因此，针对上述各种工作情况及失效形式，都应分别确立相应的设计准则。但是对于齿面磨损，塑性变形等，由于尚未能建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。对于高速大功率的齿轮传动（如航空发动机主传动，汽轮发电机组传动等），需要按照保证齿面抗胶合能力的准则计算。至于抵抗其他失效能力，目前虽然一般不进行考虑计算。但应当采取相应的保护措施，以增强轮齿抵抗这些失效的能力。 根据实践得知，在闭式齿轮传动中，通常主要保证齿面的接触疲劳强度。但对于齿面硬度很高，齿芯强度又低的齿轮或材质较脆弱的齿轮，通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。如果两齿轮均为硬齿面且齿面硬度一样高时，则视具体情况而定。 功率较大的传动，例如输入功率超过75kw的闭式齿轮传动发热量大，易于导致润滑不良及轮齿胶合损伤等，为了控制温升，还应作散热能力计算。开式（半开式）齿轮传动，按理应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算，但如前所述，对齿面抗磨损能力的计算方法迄今还尚不够完善，故对开式（半开式）齿轮传动的寿命，可视具体情况需要而将所求得的模数适当增大。3.3 齿轮的数据确定及其校核3.3.1 齿轮的数据齿轮和：Z总=59 （3-1）模数：m=(0.4-0.6) =3.36表3-1齿轮参数123456789101112齿数144523362831322724353326分度圆4815278122961041088282118112883.3.2 齿面接触强度的校核 由于易于生产模数只确定一组，这里只校核传动比最大的第一组齿轮副齿轮号为TLJ01-01-41和TLJ01-01-44。校核步骤如下：（1）试选载荷系数Kt=1.3（2）计算小齿轮的转矩T=47.75 （3）取得齿宽系数d=1（4）由表查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa（5）查表按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳小齿轮强度极限Hlim1=600MPa大齿轮强度极限Hlim2=550MPa（6）计算应力循环 N1=60njLh=4.32109 （3-2） N2=1.35109 （3-3）（7）查得接触疲劳寿命系数 KHN1=0.89KHN2=0.94（8）计算接触疲劳使用应力取失效概率为1%，安全系数S=1H1=303.57MPa （3-4）F2=238.86MPa （3-5） （3-6）P2，所以按轴承2的受力验算Lh=106=1063=252377.59h （5-6）所以轴承符合要求。5.2花键联接的类型、特点和应用 花键联接是由外花键和内花键组成（图5-3）。由此可知，花键联接是平键联接在数目上的发展。但是，由于结构形式和制造工艺的不同，与平键联接比较，花键在强度，工艺和使用方法有下述一些优点：（1） 因为在轴上直接而均匀的制作出较多的齿和槽，故联接受力较为均匀；（2） 因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴的强度削弱较少；（3） 齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；（4） 轴上零件与轴的对中性好；（5） 导向性好。5.3具体参数模数m=2.5-5mm齿形数=30工作齿宽b=5.5-8mm齿顶高ha=0.5mm工作齿高h=m图5-3 花键5.4花键的校核 花键联接的强度计算与键联接相似，首先根据联接的结构特点，使用要求和工作条件选定花键的类型和尺寸，然后进行必要的强度校核计算。由公式可知，花键强度与平均直径有很大的关系，所以这个依然选择TLJ01-01-1上的花键进行校核：103=3.55 （5-7）103=3.55 （5-8）=100-140 =10-20所以花键合格，其他花键亦合格。结束语为期四个月的毕业设计已经结束了，在完成大学里最后一项学习任务毕业设计之后，我的感慨颇深。做完了这个毕业设计，终于认识到大学里所学的一切都是有作用的，我为没有虚度大学四年的光阴而感到高兴。虽然在大学四年里学习的不是很认真，但是对于没有放弃学习而兴奋，毕竟我在大学四年里学到了一些应该掌握的东西，因而拥有了一丝收获的喜悦。四年来，我在学习理论知识的同时，还遵循学校的实践要求而要求自己，积极的培养了自己的实践能力，在综合方面提高自己的能力。虽然这是大学的最后一个阶段，但是我也没有放纵自己，我仍然以端正的学习态度对待自己的可以设计课题，为自己做好时间安排。同时，希望利用这最后一次的毕业设计充分的锻炼自己，使自己的能力进一步提高。 我的毕业设计课题：多功能小型拖拉机变速器设计。在老师的精心指导下，我顺利的完成了任务。整个过程对我来说是充满了意义的。我付出了时间与精力，同时我也得到了一些该得到的。 在做毕业设计的过程中，遇到很多的问题，首先变速器的设计和各部件的校核等问题，花了我相当长的一段时间，查阅了有关的资料和书籍，请教指导老师，最终完成了变速器设计、计算、校核、验算方面的内容。其次，计算部分算出来后，绘图方面也遇到不少的挫折。由于没有实体的印象，所以绘制虚拟的图样出来还是有点困难的，后来专门去拖拉机厂去参观了拖拉机的结构和设计，一点点将这次设计的图样绘制出来。我想在这次设计中，还是需要多多交流和查阅书籍。 由于知识水平的有限，很多知道掌握不够深入，在这次设计中，总是不能避免的出现一些缺点和不足。在实际应用中，这些缺点或不足会慢慢的体现出来，所哟自己还需要进一步完善自己。致 谢 经过半个学期的工作，本次毕业设计已经接近尾声了，作为一个本科生的毕业设计，由于经验匮乏，难免有许多考虑不周的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师庞老师，庞老师平时里工作繁多，但在我们做毕业设计的每个阶段，都认真仔细的帮我们批阅了设计内容，从各个角度帮我们讲解我们设计所出现的问题和错误，整个过程中我们都能感觉到导师给予我的巨大帮助。除了敬佩导师的专业水平外，治学严谨和科学研究的精神也是我们永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。 最后感谢机械工程学院和我的母校三江学院四年对我的大力栽培。参考文献1罗正江，郭秀龙，刘道军.迪尔4450型拖拉机全负载换挡机构的构造与原理.农机使用与维修M.20022郭建新，梁秀丽.小型拖拉机传动系的改进M，20013汪恺主编.机械设计标准应用手册M.北京：机械工业出版社，19964吉林工业大学汽车教研室编著.汽车设计.北京：人民交通出版社，1990