　　轮式装载机属于铲土运输机械类，是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等建设工程的土石方施工机械。具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，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或缺的设备之一。变速器是传动系统中重要的“三大件”之一，它的结构复杂，材质要求高，加工难度大。其功能是改变来自发动机的转矩与转速，使其配合工作人员和工作环境发挥其应有的作用。

　　　本文首先确定变速器主要部件的结构型式和主要设计参数，在分析变速器各部分结构形式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案，采用传统设计方法对变速器各部件齿轮、轴和同步器进行设计计算并完成校核。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。

关键词：轮式装载机；变速器；齿轮；轴；同步器

ABSTRACT　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　Wheel loader shovel soil transportation machinery belongs to, is a widely used in road, railway, construction, water and electricity, ports and mining and other construction engineering conditions construction machinery. With homework speed, high efficiency and convenient operation flexibility good, etc, and to speed up eng-ineering construction speed, reduce labor intensity, improving engineering quality, reduce project costs play an important role in modern mechanical construction, is one of the indispensable equipment.Transmission is transmission system important "3 big", it is one of the complicated structure, and the material of the demand is high, processing is difficult. Its function is to change from engine torque and speed, and make it work environment with staff and play their due role.

　　This paper first determine the transmission of the main parts of structure and main design parameters, and on the analysis of various parts structure, transmission is developing process and the advantages and disadvantages of past form, on the basis of overall design scheme determined, the traditional design method of the transmission parts gear, axis and synchronizer for design calculation and complete checking.Finally using AUTOCAD complete assembly drawings and main component drawing.

Key words: Wheel Loaders; Transmission; Gear; Axis; Synchronizer

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

　　　1.1 选题的背景1

　　　1.2 国内外研究现状1

　　　1.2.1 国外轮式装载机发展现状1

　　　1.2.2 国内轮式装载机发展现状3

　　　1.2.3 国内轮式装载机发展趋势4

　　　1.3 目的、依据和意义5

　　　1.4 变速器的特点和设计要求及内容5

第2章装载机基本参数的选定6

　　　2.1 装载机6

　　　2.1.1 装载机概述6

　　　2.1.2 装载机型号选定6

　　　2.2 装载机发动机7

　　　2.2.1 装载机发动机概述7

　　　2.2.2 装载机发动机型号选定8

　　　2.3 装载机变矩器9

　　　2.3.1 变矩器概述9

　　　2.3.2 变矩器特性参数9

　　　2.3.3 变矩器特性参数选定10

　　　2.4 本章小结10

第3章变速器总体布置设计11

　　　3.1 设计方案确定11

　　　3.2 变速器传动比确定11

　　　3.2.1 最大传动比确定11

　　　3.2.2 最小传动比确定12

　　　3.2.3 变速器传动比分配12

　　　3.3 传动路线确定13

　　　3.3.1齿轮的传动路线13

　　　3.3.2传动比的传动路线13

　　　3.4 本章小结13

第4章齿轮的设计及校核14

　　　4.1配齿及齿轮基本参数的确定14

　　　4.1.1配齿14

　　　4.1.2齿轮的基本参数选定14

　　　4.2齿轮主要参数的确定15

　　　4.3齿轮校核19

　　　4.3.1齿轮材料的选择19

　　　4.3.2计算各轴转矩20

　　　4.3.3齿轮强度计算20

　　　4.4本章小结25

第5章变速器轴和轴承的设计与选择26

　　　5.1变速器轴的设计26

　　　5.2轴的强度计算26

　　　　　5.2.1齿轮和轴上的受力计算27

　　　　　5.2.2轴的强度计算28

　　　　　5.2.3轴的刚度计算31

　　　5.3轴承的选择与校核34

　　　5.3.1Ⅰ轴的轴承选择与校核34

　　　5.3.2Ⅱ轴的轴承选择与校核35

　　　5.3.3Ⅲ轴的轴承选择与校核36

　　　5.3.4Ⅳ轴的轴承选择与校核36

　　　5.3.5Ⅴ轴的轴承选择与校核36

　　　5.4 本章小结37

第6章换挡同步机构的选择与设计38

　　　6.1换挡同步机构的选择与工作原理38

　　　6.2换挡同步机构的设计38

　　　6.2.1摩擦片材料38

　　　6.2.2摩擦偶件数量P39

　　　6.2.3摩擦副Z39

　　　6.2.4摩擦片表面沟槽40

　　　6.2.5摩擦片内外径40

　　　6.2.6花键的设计40

　　　6.2.7摩擦片的厚度40

　　　6.3变速器箱体设计41

　　　6.4本章小结41

结论42

致谢43

参考文献44

附录45

表 2.1 装载机基本参数

基本参数

斗容0.78-1.0m

额定载重量1600kg

额定功率47kw

工作质量5300300kg

最大崛起力625kn

最大牵引力425kn

铲斗外侧469550mm

车轮外侧437050mm

卸高240450mm

卸距86530mm

速度（I II）

前进0~9.9、0~26km/h

后退0~9.7、0~25.5km/h

轮胎

规格16/70-20

层级10

1.1 选题的背景

　　　装载机属于铲土运输机械类，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支承结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式履带或轮胎机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、和矿山等工程建设。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，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或缺的装备之一[8]。

　　　装载机可以用以下的方法来分类：（1）按用途分。分为露天装载机，用于露天作业；地下装载机，用于地下作业。（2）按发动机功率分。分为小型的，功率小于73.55kw；中型的，功率为73.55~147.10kw；大型的，功率为147.10~514.85kw；特大型的，功率大于514.85kw。（3）按行走机构类型分。分为轮胎行走机构（又分带铰接式车架和带有后轮转向的刚性车架两种）；履带行走机构。（4）按铲斗卸载方式分。分为前端式（又分为仅可前卸和既可前卸、又可一侧或两侧卸载两种）；后卸式；既可前卸、又可后卸。（5）按传动形式分。分为机械传动；全液压驱动；液压机械传动；电传动。（6）按发动机类型分。分为柴油机式（内燃式）；汽油机式；电动轮机式。（7）按动臂在卸载时是否回转动分。分为不回转的；半回转的（回转90°）；全回转的（赚栋360°）。目前应用最广泛的是液力机械传动、带有铰接式车架、大型轮胎行走的前卸式装载机。

　　　装载机变速器是装载机的重要部件之一，主要实现装载机在行进过程中变速及倒车功能。它由几十个零件组成，零件之间的装配关系相当复杂。因此变速箱的设计需要较长的时间和反复的实验。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外轮式装载机发展现状

　　　在经历了50～60年的发展后，到20世纪90年代中末期国外轮式装载机技术已到达相当高的水平。基于液压技术、微电子技术和信息技术的各种智能系统已广泛应用于装载机的设计、计算操作控制、检测监控、生产经营和维修服务等各个方面，是国外轮式装载机在原来的基础上更加“精制”，其自动化程度得以提高，从而进一步提高生产效率，改善了司机的作业环境，提高了作业舒适性，降低了噪声、振动和排污量，保护了自然环境，最大限度地简化维修、降低作业成本，使其性能、安全性、可靠性、使用寿命和操作性能都能达到了很高水平。

产品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化发展

　　　产品的系列化、成品化、多品种化成为主流。为了适应市场需求，各厂商加快了产品的更新换代，如以卡特彼勒为代表的美国，以小松公司为代表的日本和装载机生产第三大集团西欧各厂家都加快推出多功能，全面兼顾动力性、机动性与灵活性的新产品，以满足不同用途用户的需要。此外，装载机的大小规格向两头延伸，以适应大型露天煤矿或金属矿和狭窄施工场所，如仓库、货栈、农舍、低下等场所的装载作业。这些产品如美国克拉克公司生产的675型，功率1000W，而日本东阳远搬株式会社生产的310型，斗容量仅0.11功率9.8W。此外，装载机还向高卸位、远距离作业方向发展。如JCB公司开发了伸缩臂式转载机，小松公司也开发了能扩大作业范围带伸出机构的装载机。

采用新结构、新技术，产品性能日趋完善

　　　近年开发的产品普遍采用了高性能发动机和自动换挡变速器、大流量负荷传感液压系统、前后防滑差速器多片湿式盘式制动器、行走颠簸减震等先进技术，并综合液压、微电子和信息技术制造，并应用了很多只能系统。工作装置连杆机构推陈出新，各种自动功能更趋成熟、完善。

发动机

　　　为了解决高作业效率与低燃料消耗的矛盾，近年来开始采用发动机管理系统。发动机管理系统亦称自动控制系统、电脑控制系统等，是电子计算机在工程机械中的应用之一。它能及时地根据装载机的工作负荷要求调节发动机的输出功率，使装载机更有效地利用发动机的动力，减少动力损失，节约燃料，减少废气排量和噪声，同时可使发动机长期在额定点工作，增加发动机的使用寿命。

传动机构

　　　以卡特彼勒公司为代表的轮式装载机采用液力机械传动系统，其G系列装载机采用电子自动换挡系统可自动选择档位传动比，使换档在变速箱最佳效率点进行。换挡离合器采用电子压力控制，行驶和换挡过程平稳，提高了生产率，延长了元件的使用寿命。

液压系统

　　　为了满足铲掘力和快速装卸两方面的要求，装载机工作装置采用多级液压系统。例如小松公司的WA450型装载机设有一只转换泵，切入料堆装载时切断阀自动使该泵卸载，通过向工作装置的也流量减少，使发动机功率更多地通过变矩器传给车轮，增加牵引力。当动臂举升时，转换阀接入，以提高举升速度。

工作装置

　　　20世纪90年代中末期以来装载机的工作装置已不再采用单一的Z型连杆结构，卡特彼勒公司在继IT综合多用机上开发八杆平行举升机构之后，又在其992G、924G等轮式装载机上采用了单铸钢动臂的所谓Versa连杆机构，可承受极大的扭矩载荷，具有卓越的可靠性、耐用性及和平行举升机构相类似的作业性能。

发展多种工作装置，不断满足市场需求

　　　所有厂家的产品都强调一机多用，配有快换装置及多种附件，可以换装几种到几十种甚至上百种不同的作业装置。

易于维修、保养，注重环保

　　　所有产品都充分考虑可维护、维修性，各关键零部件和维护点都预留了足够的通路，保养点集中并可在地面上进行，普遍采用自动集中润滑。大量机罩都采用可展开结构，可整体翻转，有些机型的驾驶室还可整体倾翻。许多产品发动机风扇采用液压驱动。大部分产品设有微机操作信息中心供维修查询。各厂家也都十分注重产品的环保，主要从降低污噪节约能源入手[8]。1.3 目的、依据和意义

　　　变速箱又是装载机传动系组成的重要部分，起的是改变来自发动机的转矩与转速，使其配合工作人员和工作环境发挥其应有的作用。中国民族工程机械正在巩固国内市场和扩大国外市场，内要配合新国四标准实施，外要与（主要欧洲的排放标准）国际标准接轨，变速箱作为传动系的一大部分，它的改动有益于装载机的动力性与环保性，在它的作用下使装载机既能符合排放标准又能完成各个工况的要求。

1.4 变速器的特点和设计要求及内容

　　　本次设计主要是依据给定的ZL15轮式装载机有关参数，通过对变速器各部分参数的选择和计算，设计出一种基本符合要求的前2挡后2挡定轴式变速器。本文主要完成下面一些主要工作：

　　　（1）参数计算。包括变速器传动比计算、中心距计算、齿轮参数计算、各档齿轮齿数的分配；

　　　（2）变速器齿轮设计计算。变速器齿轮几何尺寸计算；变速器齿轮的强度计算及材料选择；计算各轴的扭矩和转速；齿轮强度计算及检验；

　　　（3）变速器轴设计计算。包括各轴直径及长度计算、轴的结构设计、轴的强度计算；

　　　（4）变速器轴承的选择及校核；

　　　（5）同步器的设计选用和参数选择；

　　　（6）变速器箱体的结构设计设计。

　　　ZL15轮式装载机在我国应用十分广泛，而变速器是整车的关键总成之一。其功用是在不同的使用条件下, 改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速, 使汽车得到不同的牵引力和速度, 同时使发动机在最有利的工况范围内工作。通过ZL15轮式装载机变速器的设计，使其变速器性能更好具有一定的实际意义。

　　　本次设计以装载机变速器设计为题。其主要结论为：

变速器的布置形式为前二后二的定轴式动力换挡变速器。

齿轮尺寸参数设计计算和校核，共十一个齿轮，其中主要传动齿轮为Z5与Z8、Z4与Z11,传动比分别为、。

轴尺寸参数设计计算和校核，共五根轴，全部校核合格。

换挡同步机构选择的是湿式多摩擦片离合器。

　　　本次设计使用的是传统的设计方法，由于能力有限和时间的仓促设计中存在一些不足和需要改进的地方，其中没有使用Pro/E、有限元等现代先进的设计方式，为本设计不足。

参考文献

[1] 郭新华. 汽车构造[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 王望予. 汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2000.

[3] 成大先. 机械设计手册[M]．北京:化学工业出版社，2004.

[4] 王黎钦. 机械设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社2008.

[5] 余志生. 汽车理论[M].北京:机械工业出版社，2008

[6] 石允国. 汽车变速器的现状与前景[J].机械研究与应用, 2007.

[7] 王连明. 机械设计课程设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社2005.

[8] 何忠正. 装载机[M].北京：冶金工业出版社，1999.

[9] 韦志林. 汽车变速器轴承寿命的校核计算[J]. 广西工学院学报,2000.

[10] 余志生. 汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2000.

[11] 王春香. 基础材料力学[M].北京：科学出版社，2007.

[12] 杨占敏. 轮式装载机[M].北京：化学工业出版社，2005.

[13] 刘品. 机械精度设计与检测基础[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007

[14] Friedrich Ehrlinger.Comprehensive analysis of transmission system of automobile transmission [J]. Analysis of auto parts,2007.

[15] Yasuo shimizu ,Toshitake kawai. Development of electric power steering [J]. WarrendalePA: SAE paper no,2004.

[16] sebulke a the two-mass flywheel-a torsional vibration damper for the power trainofpassengerdevelopment(SAE870394)[J].warrendalePA:SAEtransaction,2007.

ZL15轮式装载机变速器设计.gif

ZL15装载机变速器装配图.gif

零件图10张.gif

装载机变速器装配图及零件图11张.gif

内容简介：: SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名宇信潼院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆07-09班指导教师姓名王永梅职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称ZL15轮式装载机变速器的设计一、设计（论文）目的、意义 ZL15轮式装载机在我国应用十分广泛，而变速器是整车的关键总成之一。其功用是在不同的使用条件下, 改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速, 使汽车得到不同的牵引力和速度, 同时使发动机在最有利的工况范围内工作。通过ZL15轮式装载机变速器的设计，使其变速器性能更好具有一定的实际意义。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）（一）设计内容本设计所选用的车型为柳工ZL15，基本参数为：发动机功率47KW 最高车速29Km/h转矩 140Nm 总质量 1600 kg额定转速 2400r/min 车轮 16/70-20 利用所选定车型的基本参数，完成变速器结构布置和设计。设计的主要内容有选择所设计发动机参数，确定变速器结构类型，确定操纵机构的结构形式，确定同步器的形式，对变速器中的各级齿轮和轴等零部件进行设计，并对主要零部件进行校核。（二）研究方法1、参考相关资料，对比各种变速器优缺点，初步确定设计方案。2、实地考察相关类型的车，为最终设计方案提供依据。3、利用Autocad软件绘制变速器图纸。三、设计（论文）完成后应提交的成果（一）计算说明部分完成设计说明书1.5万字。其中包括变速器各级齿轮和轴等零部件进行设计及强度校和部分。（二）图纸部分变速器装配图零件图若干张，共计折合4张A0图纸。四、设计（论文）进度安排（1）调研、查阅相关资料、完成开题报告第12周（3月1日3月14日）（2）确定总体方案第34周（3月15日3月28日）（3）对变速器结构进行设计第56周（3月29日4月11日）（4）对变速器尺寸进行设计第78周（4月12日4月25日）（5）建立变速器的零件图及装配模型第911周（4月26日5月16日）（5）书写设计说明书第1213周（5月17日5月30日）（6）设计审核、修改设计说明书第1416周（6月1日6月20日）（7）毕业设计答辩准备及答辩第17周（6月21日6月27日）五、主要参考资料1蒋崇贤，何明辉专用汽车设计武汉工业大学出版社2工程中的有限元方法(第3版)机械工业出版社，20043黄天泽，黄金陵汽车车身结构与设计机械工业出版社，20004孙桓主编.机械设计.机械工业出版社出版5余志生汽车理论M，机械工业出版社，19876陈家瑞主编.汽车构造.人民交通出版社出版7吴镇著.理论力学.上海:上海交通大学出版社，199

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。