ZL30轮式装载机传动系统设计.doc

毕业设计论文 毕业论文 设计 任务书 院 系 机械工程学院 专业班级 学生姓名 一 毕业论文 设计 题 ZL30 轮式装载机传动系统设计 二 毕业论文 设计 工作自 年 月 日 起至 年 月 日止 三 毕业论文 设计 进行地点 校 内 四 毕业论文 设计 的内容要求 设计要求 功率为 350 马力 整机最大牵引力 7 5 103 额定载重量为 3 5t 斗容为 1 5 立方米 最大卸载高度 1600mm 最大卸载高度时卸载距离 600mm 最大爬坡度为 20 采用 四轮驱动方式 行驶时最高速度 35 公里 小时 主要设计内容 传动系统由变速器 驱动桥以及传动轴等部件组成 1 变速器 包括液力变矩器的设计以及动力换档变速器的设计 2 驱动桥 完成前后桥的设计 3 传动轴 设计传动轴参数 成果形式 毕业设计设计说明书 1 份 相关设计图纸若干张 传动系统简图 变矩器装配 图 液压原理图 变速器传动简图 变速器装配图 前后桥总成图及主要零件图 指 导 教 师 系 教 研 室 系 教研室 主任签名 批准日期 接受论文 设计 任务开始执行日期 学生签名 毕业设计论文 I ZL30 轮式装载机的传动系统设计 摘要 本次毕业设计题目为 ZL30 装载机传动系统设计 大致上分为主传动器设计 差速器设计 十字轴结构设计 半轴设计 和桥壳设计五大部分 本说明书将以 驱 动桥设计 为内容 对驱动桥及其主要零部件的结构型式与设计计算作一一介绍 主传动器采用单级锥齿轮传动式 锥齿轮采用螺旋锥齿轮并选用悬臂式支承 将 齿轮的基本参数确定以后 算得齿轮所有的几何尺寸 然后进行齿轮的受力分析和强 度校核 齿轮的基本参数和几何尺寸的计算是此部分设计的重点 在掌握了差速器 半轴 终传动和桥壳的工作原理以后 结合设计要求 合理选择其类型及结构形式 然后进行零部件的参数设计与强度校核 差速器设计采用普通对称式圆锥行星齿轮差 速器 齿轮选用直齿锥齿轮 半轴设计采用全浮式支承方式 关键词 装载机 驱动桥 主传动系统 差速器 毕业设计论文 II ZL30 wheel loader transmission system design Abstract The content of my graduation design is The Design of ZL30 Loader Axles Main Transmission largely at five parts included of the main transmission design differential design the design of the Cross shaft structure half shaft design and design of axle case The design specifications will introduce the structure type and design of the drive axle and the main components in the driving axle design one by one Main drive is adopts a single stage bevel gear and spiral bevel gears use cantilever support After considered of the basic parameters of gear calculate all the geometric parameters of the gear and then analysis gear stress and check its strength The calculation of gear s basic parameters and geometry parameters is the key point of this part After mastered the working principle of differential axle final drive and axle case have a reasonable choice and the structure of its type by combining with the design requirements and then design parts and check strength The differential design adopts ordinary symmetric tapered planetary gear differential and the gear is straight bevel gears The half shaft design uses the full floating axle supporting Keywords loader drive axle main transmission system Differentials 毕业设计论文 第 1 页 共 42 页 目 录 1 1 引言引言 1 1 1 国内轮式装载机发展概况 1 1 2 国外轮式装载机的发展概况 2 1 3 轮式装载机的发展趋势与方向 3 2 2 总体方案论证总体方案论证 5 2 1 整机传动系方案设计 5 2 2 传动比的确定 6 2 3 驱动桥方案设计 7 2 3 1 非断开式驱动桥 8 2 3 2 断开式驱动桥 8 2 3 3 倾斜式驱动桥 9 3 3 主传动器设计主传动器设计 11 3 1 主传动器结构方案分析 11 3 2 主传动器主 从动锥齿轮的支承方案 14 3 3 螺旋锥齿轮计算载荷的确定 15 3 4 主传动器锥齿轮的主要参数选择 17 3 5 主传动器锥齿轮材料的选择及热处理 22 3 6 主传动器锥齿轮的强度校核 22 3 6 1 轮齿的弯曲强度校核 22 3 6 2 轮齿齿面的接触强度校核 24 4 4 差速器设计差速器设计 25 4 1 差速器原理 25 4 2 圆锥直齿轮差速器齿轮参数的选择 27 4 3 差速器直齿锥齿轮强度计算 29 4 4 十字轴结构设计 30 4 4 1 十字轴材料 31 4 4 2 行星齿轮轴直径 z d的确定 31 5 5 半轴设计半轴设计 32 5 1 半轴的方案设计 32 5 1 1 半浮式半轴 32 5 1 2 3 4 浮式半轴 32 5 1 3 全浮式半轴 32 5 2 半轴的材料及热处理 33 5 3 半轴的结构设计 33 5 4 半轴的设计与计算 34 毕业设计论文 第 2 页 共 42 页 5 4 1 半轴计算扭矩 j M 的确定 34 5 4 2 半轴杆部直径 b d 的确定 34 5 4 3 半轴的强度校核 35 6 6 驱动桥壳设计驱动桥壳设计 36 6 1 桥壳的结构型式 36 6 1 1 可分式桥壳 36 6 1 2 整体式桥壳 37 6 2 桥壳的结构设计及强度校核 38 致致 谢谢 40 毕业设计论文 第 3 页 共 42 页 1 1 引言引言 轮式装载机是一种广泛应用于土石方工程施工的工程机械 其主要完成 50 米运距 内的铲 装 卸 运作业 也可进行轻度铲掘作业 由于轮式装载机具有作业速度快 效率高 适应性强 操纵轻便等优点 因而在国内外得到迅速发展 1 11 1 国内轮式装载机发展概况国内轮式装载机发展概况 我国装载机行业起步于 50 年代末 1958 年 上海港口机械厂首先测绘并试制了 67KW 90hp 斗容量为 1m3的装载机 这是我国自己制造的第一台装载机 该机采用 单桥驱动 滑动齿轮变速 1964 年 天津工程机械研究所和厦门工程机械厂测绘并试 制了功率为 100 57KW 135hp 斗容量为 1 7m3 的 Z435 型装载机 1962 年国外出现铰 接式装载机后 天津工程机械化研究所与天津交通局于 1965 年联合设计了 Z425 型铰接 式装载机 柳州工程机械厂和天津工程机械研究所合作 在参考国外样机的基础上 于 1970 年设计试制了功率为 163 9KW 220hp 斗容量为 3m3的 ZL50 型装载机 ZL50 型装载机经过几年的实践考核 证明性能良好 结构先进 为后来我国 ZL 系列装载机 的发展奠定了基础 在 ZL50 的基础上 后又设计发展了 ZL100 ZL40 ZL30 ZL20 装 载机系列产品 并在这个系列的基础上发展了 DZL50 和 DZL40 型供地下矿坑和隧道施 工用的地下装载机变型产品 通过近 40 年的发展 我国装载机从无到有 产品种类及产量均有较大幅度的提高 已经形成独立的系列产品和行业门类 生产企业由 80 年代的 20 家增至现在的百余家 初步形成了规格为 0 8 10t 约 19 个型号的系列产品 并已成为工程机械主力机种 主 要生产厂家为 厦工 柳工 龙工 徐工 常林 临工 山工 成工 宜工 郑工 武林 朝工 山河智能等 这些厂家有长时间的装载机生产经验 较强的实力 较高 的市场占有率和较好的售后服务 在用户心目中一直树立着良好的形象 并保持其已 有的地位和优势 其 八五 九五 技改的较大投入已逐渐发挥效力和作用 使企 业焕发出生机和活力 十五 期间 轮式装载机行业出现了井喷式的发展 2001 毕业设计论文 第 4 页 共 42 页 2004 年装载机销量增长率平均为 46 98 大大超过前 25 年的均值 17 86 2006 年中 国装载机 26 家主要企业共销售 119895 台 同比增长 13 3 不含小装 占据世界装载 机的大半壁江山 中国市场大幅增长 已发展为世界上最大的市场 国内各生产厂家 所在地更加认识到装载机这一产品的巨大市场和效益 纷纷将其列为支柱产业加以扶 持并在政策上给予优惠 像福建龙岩 山东蒙岭等一批新成员的加盟 发展势头迅猛 竞争更加激烈 国际一流公司小松 利渤海尔 沃尔沃 卡特彼勒等在国内成立合资 或独资公司后 更加剧了国内装载机市场的竞争 我国小型装载机制造业当前正处于发展时期 有一定的盈利空间 小装技术水平 低 结构简单 零配件充足齐全 进入门槛低 因此目前仍有大批企业进入小装行业 在这种情况下 尽管市场 突飞猛进 但产能增长更快 因此今后的市场竞争必然残 酷而激烈 低水平的价格战也在所难免 另外 我国小型装载机还有很多需要改进的 地方 如 传动系统技术水平太低 司机劳动强度大 能耗高 作业效率低 与国家 提倡的节能降耗 安全环保等不一致 在传动方面应该向双变 变矩器 变速箱 或全 液压方向发展 当前广泛采用的单缸柴油机功率偏小 噪声 振动 能耗都偏大 从 发展的角度看 在成本增加不 大的情况下 应尽量采用双缸或 4 缸柴油机 同时在液压转向系统方面最好采用 优先全液压转向系统 变速操纵应由机械换挡变为液压动力换挡等 我想这些都是今 后小装技术发展的方向 目前已经有一些常规装载机大厂开始生产小装 如厦工集团 所属的 厦工新宇 徐工集团所属的 徐特 柳工所属的 江苏柳工 等 我认为 大厂进入小装行业并不会对他们产生威胁 但会有助于行业的发展 我国国民经济建设的持续高涨 城市化 城镇化进程的不断加速 劳动力的需求 越来越紧缺 劳动力成本也越来越高 装载机作为一种既机动灵活 又价廉物美的机 器设备 将取代高成本 低效率的手工劳动 特别是西部大开发 这类产品将有广阔 的潜在市场 所以 小型装载机将具有良好的开发前景 1 21 2 国外轮式装载机的发展概况国外轮式装载机的发展概况 从国外发展趋势来看 国外轮式装载机技术已达到相当高的水平 信息技术的飞 速发展又给装载机技术的发展插上了飞跃的翅膀 基于微电子技术和信息技术的计算 机管理系统 司机辅助操作系统 柴油机电脑控制装置 电子计算机监控系统 电子 自动换挡变速控制系统以及网络技术的智能系统已广泛应用于装载机的设计 计算操 毕业设计论文 第 5 页 共 42 页 作控制 检测监控 生产经营和维修服务等各个方面 使国外装载机在原来的基础上 更加 精制 其自动化程度也得以提高 从而进一步提高了生产效率 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 都更上了一层楼 然而 我国装载机行业的主导产品 基本上都是以柳工 70 年代初开发的 ZL50 为 基础发展起来的 属国际 60 年代技术水平 进入 80 年代消化吸收美国 Caterpillar 日本小松等先进技术 逐步开发成功了我国第二代装载机产品 我国的第二代产品与 国际先进产品相比 在机电一体化 操纵舒适度 作业效率等方面有较大差距 差距 最大的是产品可靠性 国产多功能装载机整机可靠性差 平均无故障工作时间不足 400 小时 缺乏核心技术 主要关键部件都依赖进口 产品单一 产品档次低 另一方面 小型轮式装载机以机动灵活 效率高 多功能和价格低廉赢得市场 发展甚快 这些微型装载机适用于建筑工地和地下矿山挖沟 平地 堆料等 国外小 型装载机及小型多功能装载机 包括挖掘装载机在内 市场份额已相当大 美国的山 猫牌小型多功能装载机车销量在 5 万台左右 还有美国的凯斯 约翰 迪尔 卡特彼 勒 英国的 JCB 等公司的挖掘装载机及小型多功能装载机年销量都在万台以上 1 31 3 轮式装载机的发展趋势与方向轮式装载机的发展趋势与方向 如今 部分国外装载机上安装有转速变速集成控制系统 STIC 它取消了传统的 方向盘和变速操作杆 将转向和变速操纵集成在一个操作手柄上 并采用简单的触发 方式控制开关和换挡用的分装式加速按钮 利用肘节的自然动作左右搬动操纵手柄来 实现转向 利用大拇指选择换挡铵钮以实现前进与后退 加速与减速行驶 极大地简 化了操作 卡特彼勒公司 950G 上配用的转向变速集成系统称为命令控制系统 由液压 回路与机械反馈系统构成 转向时 方向盘转动的角度直接与车身铰接角度连接起来 其特点是方向盘转动半圈即可转向