352履带拖拉机－滑动齿轮变速箱设计说明书

1 摘要 履带式拖拉机行驶速度很低，每次切断动力换挡都会导致拖拉机停车。所以变速器采用直齿滑动齿轮换挡，成本低廉，工作可靠，维修方便。由于拖拉机工作环境变化较大，要求其变速器传动比范围也较大，可采用两对齿轮相啮合的三轴式变速器，有利于扩大传动比。同时，拖拉机要求有动力输出装置，可采用中间轴上置兼做动力输出轴，输入轴和输出轴下置。这样可以省去一根轴，在输入轴常啮合齿轮下侧布置一常啮合齿轮用作溅油齿轮。在拖拉机停车工作时溅油润滑。操纵机构采用传统的手动直接换挡，省去长距离换挡机构。换挡齿轮布置在上方的中间轴上，有 利于缩短换挡拔长度，同时在换挡滑轨上设置自锁、互锁装置，以避免变速器工作时脱挡和同时挂上两个挡等操纵失误。一挡、二挡及倒挡扭矩较大，布置在两端靠近支承点处。一挡、倒挡共用一个滑动齿轮。换挡滑动齿轮做成双联齿轮有利于换挡。该变速器所有齿轮均采用模数为 4 的标准直齿齿轮，有利于生产制造。齿轮与轴联接均采用花键联接，由于不受轴向力，采用成本低廉的深沟球轴承。输出轴受到主减速器小锥齿轮轴向力影响采用一对圆锥滚子轴承支承。该变速器大量采用传统成熟技术，成本低廉，工作可靠同时又能满足设计要求。 关键词： 履带式，拖拉机 ，变速器，滑动直齿 2 ABSTRACT The track type tractor driving very low, and cutting off the motive to change to block and will cause tractor parking each time.So the transmission sadoption glide the wheel gear changes to block, the cost is cheap, work dependable, maintain the convenience.Because the tractor work environment variety compare greatly, request it the spreads to move to compare the scope to also compare greatly, can adopt two rightnesses of wheel gears to spread dynamic three stalk type transmission, be advantageous to extension to spread to move the ratio.At the same time, the tractor requests the power output device, can adopt in the center the stalk places and does the power output stalk up, inputting the stalk and outputting the stalk descend place.Can go to a stalk with the province thus, the side arranges a wheel gear to used to splash the oil wheel gear while input the stalk.At the tractor parking the work splash the oil lubrication.Manipulate the traditional hand of the organization adoption moves to change to block directly, the province goes to the long pull to change to block the organization.Change to block the wheel gear to arrange at above of middle stalk up, be advantageous to shorten to change to block to pull out the length, the constitution locks the device from the lock and with each other in changing to block the slippery track at the same time, taking off to block while toing avoid the transmission work and pin up at the same time two block etc. to manipulate the error.While block, two block and pour to block to is compare by dint greatly, arrange to close to pay to accept some place in the both ends.Block while block, pouring total use a glide wheel gear.Change to block to glide the wheel gear to make into a pair of wheel gearses to be advantageous to change to block.All wheel gears of that transmission all adopt the standard wheel gear that mold counts to 4, being advantageous to producing the manufacturing.The wheel gear and the stalk conjunctions all adopt the slippery key conjunction, because of be free from the stalk toward dint, adoption deep ditch ball bearings that cost is cheap.Output the stalk under the influence of lord decelerate the machine denticle axle toward dint 3 adopt a rightness of roll the sub- bearings to pay to accept.Traditional mature technique of a great deal of adoption of that transmission, the cost is cheap, work credibility at the same time again satisfy the design request. KEYWORD: The track type, tractor, transmission, the glide wheel gear 4 目 录 第一章 前言 .1 第二章 传动系概述 .2 2.1 传动系方案 .2 2.2 变速器概述 .3 第三章 变速器传动机构布置方案 .4 3.1 传动 机构布置方案分析 .4 3.2 倒挡的布置方案 .5 第四章 变速器主要参数的确定 .6 4.1 齿轮形式 .6 4.2 换挡机构形式 .6 4.3 变速器轴承 .7 4.4 具体参数确定 .8 第五章 变速器校核 .12 5.1 齿轮校核 .12 5.2 轴的校核 .15 第六章 结论 .21 致谢 .22 参考文献 .23 5 第一章 前言 拖拉机作为一种重要的农用工具，在农业的发展中扮演者重要的角色，它已经成为农业发展不可缺少的支撑力量，包括拖拉机在内的汽车工业发展成为一个国家科学技术发展的在标志之一。 按照获得牵引力及自身推进的方法，拖拉机可分为： 1、 轮式拖拉机 2、履带式拖拉机 轮式拖拉机： 轮式拖拉机是主要的拖拉机类型，特别是在农用方面。现在制造的轮式拖拉机有三轮和四轮的。通常的配置是两个后驱动论及一个或两个前导向轮。 履带式拖拉机：履带式拖拉机的牵引机构实质上由两条称为履带的重型封闭金属链条装置构成。 按用途分可分为通用型和万能型，通用型轮式拖拉机最常用，它仅用于来完成一般的拖拉机作业，包括田间作业和皮带作业，例如耕地、耙地、平路、联合收获、饲料粉碎等等。 拖拉机通常由发动机，底盘、车身组成。 1、发动机 发动机的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力。大多数拖拉机都采用往复式活塞内燃机，它一 般是由机体、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系等部分组成。 2、 底盘 底盘接受发动机的动力，使拖拉机产生运动，并保证拖拉机驾驶员的操纵正常行驶。其中变速箱是最主要的组成部分之一。 3、车身 车身是驾驶员的工作场所，也是载货的场所，车身应为驾驶员提供方便的操作场所，典型的拖拉机包括前板制件、驾驶室、等部件。 我这次毕业设计的题目是 35 马力履带式拖拉机的变速箱部分，我主要参考了东方红 75 拖拉机，并在此基础上进行了调整和改进。 6 第二章 传动系概述 2.1 传动系方案 传动系使 拖拉机底盘的重要组成部分。它的具体任务是：增扭减速、变扭变速、切断动力和平顺接合动力、改变动力旋转方向、改变动力旋转平面等。拖拉机的传动系由机械式和液压式两大类，目前普遍采用机械式传动系。 轮式拖拉机的传动系组成，它包括离合器、变速箱、中央传动、最终传动四个部分。通常将中央传动、最终传动和位于同一壳体内的差速器合称为后桥。离合器接合时，发动机动力便从离合器经变速箱的挂档齿轮副传给中央传动，然后由中央传动大锥齿轮将动力经差速器分配给两边的最终传动，最后传给驱动轮。离合器分离时，动力就切断。 履 带拖拉机的传动系组成，其传动线路与轮式拖拉机基本相同。主要差别在于后桥中没有差速器，而在中央传动与最终传动之间装有左、右两个转向机构。如图 2-1 所示 。 图 2-1 传动系简图 根据传动系的功用、生产和使用等方面的情况，对它提出下列基本要求： 1. 零件要有足够的强度和刚度； 7 2. 零件工作表面要有足够的耐磨性，需要润滑的表面要保证良好润滑； 3. 要有较高的传动效率，尽可能减小传动损失； 4. 结构尽可能简单，操作、装拆和维修要方便。 2.2 变速器概述 变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转 弯，加速等各种行驶工况下，使车辆获得不同的牵引力和速度，同时使发动机再最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。 变速器由变速传动机构和操纵机构组成。 对变速器如下基本要求 . 1）保证车辆有必要的动力性和经济性。 2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。 3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。 4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。 5）换挡迅速，省力，方便。 6）工作可靠。车辆行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡 以及换挡冲击等现象发生。 7）变速器应当有高的工作效率。 8）变速器的工作噪声低。 除此以外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。 满足车辆有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比有关。车辆工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。 在原变速传动机构基础上，再附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器挡数的目的。近年来，变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势。 8 第三章 变速器传动机构布置方案 机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点，故在不同形式的车辆上得到广泛应用 3.1 传动机构布置方案分析 中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支承在发动机飞轮上，第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘，而第二轴的末端花键与万向节连接。根据本次设计的要求我选择了中间轴式传动机构布置方案。图 3-1 中间轴 式五挡变速器传动方案 图 3-1 所示为中间轴式五挡变速器传动方示例。图 3-1a 所示方案中 ， 9 除一、倒挡用直齿滑动齿轮换档外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图 31b、 c、 d 所示方案的各前进挡，均采用常啮合齿轮传动。根据本次设计的要求，由于拖拉机要求有动力输出装置，故中间轴布置在上方，同时做为动力输出轴使用，这样可以省下一根轴。输入轴和输出轴设在下方。根据设计要求采用直齿滑动齿轮换挡，滑动齿轮设在上方的中间轴上，这样可以缩短拨叉的长度，有利于换挡。同时在输入轴常啮合齿轮下方设一溅油常啮合齿轮，用于溅油润滑。 3.2 倒挡的布置方案 因为变速器在一挡和倒挡传动比大，工作时在齿轮上作用的力也增大，并导致 变速器产生较大的挠度和转角，使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出齿轮摩擦加快和工作噪声增加。所以，无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低档与倒挡，都应当布置在靠近轴的支承处，然后按照从低档到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然于一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发本次设计方案把 一挡布置在靠近轴的支撑处，然后再布置倒挡。 倒挡设置在变速器的左侧或右侧，在结构上均能实现，不同之处是挂倒挡时驾驶员移动变速杆的方向改变了。为防止意外挂入 倒挡，一般在挂倒挡时设有一个挂倒挡时需克服弹簧所产生的力，用来提醒驾驶员注意。综合考虑这些情况本设计采用的方案如图 3 2 所示。 10 图 3 2 变速箱结构简图 第四章 变速器主要参数的确定 4.1 齿轮形式 变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。 与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮有时采用 斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。本次设计全部采用直齿齿轮，以满足设计要求。 4.2 换档机构形式 变速器换挡机构有直齿滑动齿轮，啮合套和同步器换挡三种形式。车辆行驶时各挡齿轮有不同的角速度，因此用轴向滑动直齿齿轮的方式换挡，会在轮齿端面产生冲击，并伴随有噪声。这使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。只 11 有驾驶员用熟练的操作技术（如两脚离合器），时齿轮换挡时无冲击，才能克服上述缺点。但 是该瞬间驾驶员注意力被分散，会影响行驶安全性。因此，尽管这种换挡方式结构简单，但除一挡，倒挡外已很少使用，但出于成本考虑，拖拉机上应用较多。 由于变速器第二轴齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态，所以可用移动啮合套换挡。这时，因同时承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多。而轮齿又不参与换挡，它们都不会过早损坏，但不能消除换挡冲击，所以仍要求驾驶员有熟练的操作技术。此外，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性矩增大。 因此，目前这种换挡方法只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。采用啮合套换挡， 与同步器换挡比较有结构简单、制造容易、能够降低制造成本及及减小变速器长度等优点。 使用同步器能保证迅速、冲击、噪声换挡，而与操作技术熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、油经济性和行驶安全性。同上述两种换挡方法比较，虽然它有结构复杂、制造曾成本要求高、向尺寸大等缺点，但仍然等到广泛应用。本次设计全部使用直齿滑动齿轮换挡。 使用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程小。在滑动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更为明显。为了操纵方便，换入不同挡位的变速杆行程要求尽可能一样，利用同步器或啮合套换挡 ，就能很容易实现这一点。 自动脱档是变速器的主要故障之一。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，目前在结构上采取措施比较有效的方案有以下几种： 图 4-1 方案一 图 4-2 方案二 图 4-3 方案三 1）将两接合齿的啮合位置错开，见图 4-1。这样在啮合时，使接合齿 12 端部超过被接合齿约 1 3mm。 接触部分挤压和磨损，因而在接合齿端部形成凸肩，用来阻止接合齿自动脱档。 2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下 0.3 0.6mm ） ，这样，换挡后啮合套的后端面被后 齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱档，见图4-2。 3）将接合齿的工作面加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜 2 3），使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力，见图 4-3。这种方案比较有效，应用较多。 4.3 变速器轴承 变速器轴承常采用圆柱滚子轴承，球轴承，滚针轴承，圆锥滚子轴承，滑动轴套等。至于何处应当采用何种轴承，是受结构限制并随所承受的载荷特点不同而不同。 汽车变速器结构紧凑，尺寸小，采用尺寸大些的轴承结构受限制，常在布置上有困难。如变速器的输出轴前端支承在输入轴常啮合齿轮的内腔中，由于本次设计空间不足 则采用滚针轴承。变速器输入轴前端支承在飞轮的内腔里，因有足够大的空间常采用球轴承来承受向力。作用在输入轴常啮合齿轮上的轴向力，经输入轴后部轴承传给变速器壳体，此处常用轴承外圈有挡圈的球轴承。输出轴后端常采用圆锥轴承，以承受轴向力和径向力。中间轴上齿轮工作时不产生轴向力，原则上由前或后轴承来承受都可以；但当在壳体前端面布置轴承盖有困难的时候，必须由后端轴承承受轴向力，前端采用深沟球轴承来承受径向力，而后端采用外圈有挡圈的球轴承或圆柱滚子轴承。 圆锥滚子轴承因有直径小、宽度较宽，因而容量大，可承受高负荷和通过对 轴承预紧能消除轴向间隙及轴向窜动等优点。 变速器输入轴，输出轴的后部轴承以及中间轴前，后轴承，按直径系列一般选用中系列轴承。轴承的直径根据变速器中心距确定，并要保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于 6 20mm。 滚针轴承，滑动轴套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。滚针轴承有滚动摩擦损失小，传动效率高，径向配合间 13 隙小，定位及运转精度高，有利于齿轮啮合等优点。滑动轴套的径向配合间隙大，易磨损，间隙增大后影响齿轮的定位和运转精度并使工作噪声增加。滑动轴套的优点是制造容易，成本低。本次设计全 部采用滚针轴承。 4.4 具体参数确定 根据设计任务书，挡数可确定为 5 前进挡， 1 倒挡。根据总传动比变速器确定一挡传动比为 i1 6.741， i5 1.333。 按等比级数分配 q 4 6.7411.333 1.5 计算各挡传动比： i1=6.741 i2=4.494 i3=2.996 i4=1.995 i5=1.333 iR=6.741 齿轮选用直齿圆柱齿轮，模数 m 4。 齿宽系数 kc=6,齿宽 b mkc=4 6=24mm. 各挡齿数分配 根据图 2 2 所示： 1 挡：初定齿轮 1 齿数为 19，齿轮 2 为 49。 中心距 A (19 49)2m =136mm. i常 4919 2.579 齿轮 11、 12 传动比为 6.7412.579 2.614 14 所以齿轮 11 齿数 683.614 18.816；取 19，则齿轮 12 齿数为 49。 i1 49 4919 19 6.651 2 挡： i3、 4 4.4942.579=1.743 所以齿轮 3 齿数 682.743 24.790 取 25 则齿轮 4 齿数为 43 i2 49 4319 25 4.436 3 挡： i5、 6 2.9962.579 1.162 齿轮 6齿数为 682.162 31.452 取 31。 则齿轮 5 齿数为 37。 i3 49 3719 31 3.078 4挡： i7、 8 1.99952.579 0.775 齿轮 7齿数为 681.775 38.309 取 39。 则齿轮 8 齿数为 29。 i4 49 2919 39 1.918 5 挡： i9、 10 1.3332.579 0.517 齿轮 10齿数 681.517 44.825 取 45 则齿轮 9 齿数为 23 15 i5 49 2319 45 1.318 R 挡： 确定齿轮 13、 14齿数为 19 iR 49 49 1919 19 19 6.651 溅油齿轮 15 取齿数 19，仅用于溅油润滑。 各挡齿数确定后实际传动比如下： i1=6.651 i2=4.436 i3=3.078 i4=1.918 i5=1.318 iR=6.651 变速器各齿轮参数如表 4-1 所示。 表 4-1 各齿轮参数 模数 齿数 分度圆直径 压力角 变位系数 齿宽 1 4 19 76 20 0 24 2 4 49 196 20 0 24 3 4 25 100 20 0 24 4 4 43 172 20 0 24 5 4 37 148 20 0 24 6 4 31 124 20 0 24 7 4 39 156 20 0 24 8 4 29 116 20 0 24 9 4 23 92 20 0 24 10 4 45 180 20 0 24 11 4 19 76 20 0 24 参 数 齿 轮 16 12 4 49 196 20 0 24 13 4 19 76 20 0 24 14 4 19 76 20 0 24 15 4 19 76 20 0 24 第 五章 变速器校核 5.1 齿轮校核 常啮合齿轮 1、 2 校核： 齿轮 1：查 汽车设计 p17图 3 19 y 0.124 弯曲应力 132 gfcT K Km zK y 32 1 2 3 1 8 2 1 . 6 5 1 . 13 . 1 4 4 1 9 6 0 . 1 2 4 157.4MPa 850MPa 所以满足要求 。 齿轮 2：弯曲应力 17 2 32 gfcT K Km zK y 32 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 0 . 93 . 1 4 4 4 9 6 0 . 1 5 5 103MPa 850MPa 所以满足要求 。 接触应力： j1、 2 110 . 4 1 8 ( )zbFEb 2 1 10 . 4 1 8 ( )c o s s i n s i ngzbTEd b r r 42 1 2 3 1 8 2 2 0 1 0 1 10 . 4 1 8 ( )7 6 2 4 c o s 2 0 9 8 s i n 2 03 8 s i n 2 0 。 。 732.99MPa 1400MPa 所以满足要求 。 齿轮 3、 4 校核： 齿轮 3：弯曲应力： 3 32 gfcT K Km zK y 32 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 1 . 6 5 1 . 13 . 1 4 4 2 5 6 0 . 1 3 5 283.381MPa 850MPa 所以满足要求 。 齿轮 4：弯曲应力： 4 32 gfcT K Km zK y 32 1 2 3 1 8 2 4 . 4 3 6 1 . 6 5 0 . 93 . 1 4 4 4 3 6 0 . 4 5 208.678MPa 850MPa 所以满足要求 。 接触应力： 18 j3、 4 110 . 4 1 8 ( )zbFEb 2 1 10 . 4 1 8 ( )c o s s i n s i ngzbTEd b r r 42 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 2 0 1 0 1 10 . 4 1 8 ( )1 0 0 2 4 c o s 2 0 5 0 s i n 2 0 8 6 s i n 2 0 。 。 。 951.546MPa 1400MPa 所以齿轮 3、 4 满足要求。 齿轮 5、 6： 齿轮 5：弯曲应力： 5 32 gfcT K Km zK y 32 1 2 3 1 8 2 3 . 0 8 7 1 . 6 5 0 . 93 . 1 4 4 3 7 6 0 . 1 4 7 171.709MPa 850MPa 所以满足要求 。 齿轮 6：弯曲应力： 6 32 gfcT K Km zK y 32 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 1 . 6 5 1 . 13 . 1 4 4 3 1 6 0 . 1 4 1 218.808MPa 850MPa 所以满足要求 。 接触应力： j5、 6 110 . 4 1 8 ( )zbFEb 2 1 10 . 4 1 8 ( )c o s s i n s i ngzbTEd b r r 42 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 2 0 1 0 1 10 . 4 1 8 ( )1 2 4 2 4 c o s 2 0 6 2 s i n 2 0 7 4 s i n 2 0 。 。 。=830.969MPa 1400MPa 19 所以齿轮 5、 6 满足要求。 齿轮 7、 8：弯曲应力： 7 = 32 gfcT K Km zK y =32 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 1 . 6 5 1 . 13 . 1 4 4 3 9 6 0 . 1 4 9 =164.586 aMP 850 aMP 8 =32 gfcT K Km zK y =32 1 2 3 1 8 2 1 . 9 1 8 1 . 6 5 0 . 93 . 1 4 4 2 9 6 0 . 1 4 1 =146.998 aMP 850 aMP 接触应力： 78j、 = 110 . 4 1 8 ( )zbFEb = 2 1 10 . 4 1 8 ( )c o s s i n s i ngzbTEd b r r =42 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 2 0 1 0 1 10 . 4 1 8 ( )1 5 6 2 4 c o s 2 0 7 8 s i n 2 0 5 8 s i n 2 0 。 。 。=740.855 aMP 1400 aMP 齿轮 7、 8 满足要求。 齿 轮 9、 10：弯曲应力： 9 =32 gfcT K Km zK y =32 1 2 3 1 8 2 1 . 3 1 8 1 . 6 5 0 . 93 . 1 4 4 2 3 6 0 . 1 3 2 =131.721 aMP 850 aMP 10 =32 gfcT K Km zK y =32 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 1 . 6 5 1 . 13 . 1 4 4 4 5 6 0 . 1 5 2 20 =139.826 aMP 850 aMP 接触应力： 910j 、 = 110 . 4 1 8 ( )zbFEb = 2 1 10 . 4 1 8 ( )c o s s i n s i ngzbTEd b r r =42 1 2 3 1 8 2 2 . 5 7 9 2 0 1 0 1 10 . 4 1 8 ( )1 8 0 2 4 c o s 2 0 9 0 s i n 2 0 4 6 s i n 2 0 。 。 。=724.495 aMP 1400 aMP 齿轮 9、 10 满足要求。 5.2 轴的校核 第一轴常啮合齿轮副，因距离支承点近，负荷又小，通常挠度不大，故可以不必计算。如图 5 1 所示 。 图 5 1 轴受力简图 轴在垂直面内挠度： 2 2 2 212 t a n 2 0 = t a n 2 033 sc F a b F a b fE I L E I Lf 。 。 21 轴在水平面内挠度 2223c F a bEILf 转角11 41( ) 1 2 8 ( ) t a n 2 033F a b b a T a b b aE I L d E d L 。 圆周力1 212tTFFd 径向力1 1212t a n t a n 2 0 t a n 2 0rtTF F F Fd 。 。 1T：小齿轮传递的转矩。单位为 Nmm 1d：小齿轮的节圆直径。单位 mm ：啮合角，标准齿轮 20。 所以： 2 2 2 21144112 6 4 t a n 1 2 8 t a n t a n 2 033csT a b T a bffd E L d d E L d 。2 2 2 211442 6 4 1 2 833s T a b T a bf d E L d d E L d1F：齿轮齿宽中间平面上的径向力 N 2F：齿轮齿宽中间平面上的圆周力 N E：弹性模量aMP, 52 .1 1 0aE M PI:惯性矩 4mm ，对于实心轴 464dI d 为轴的直径 mm,花键处按平均直径计算。 a 、 b 为齿轮上的作用力距支座 A、 B 的距离 mm L 为支座间的距离 mm 轴的全挠度 22 0 . 2csf f f m m cf=0.05 0.10mm sf=0.10 0.15mm 0.002rad 一挡时： 中间轴刚度：1 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8T N m md =40mm 22 1 76d mma 360mm b 55mm L 415mm 221 411283sT a bfd E L d22541 2 8 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8 3 6 0 5 53 7 6 2 . 1 1 0 4 1 5 3 . 1 4 4 0 0.0998sf tan 2 0csff 。=0.036cf 2 2 2 20 . 0 9 9 8 0 . 0 3 6 0 . 1 0 6 0 . 2csf f f m m 转角：11 41( ) 1 2 8 ( ) t a n 2 033F a b b a T a b b aE I L d E d L 。 =541 2 8 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8 3 6 0 5 5 ( 3 6 0 5 5 ) t a n 2 03 7 6 2 . 1 1 0 3 . 1 4 4 0 4 1 5 。 =0.000560.002rad 中间轴强度： 垂直面：112 tancTF d 2 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8 t a n 2 076。 3042.85N c ACF b F LcAC FbF L 3042.85 55415 403.27N BcF 2639.58N 23 水平面：112sTF d 2 3 1 7 6 8 6 .3 7 876 8360.168N s AsFb F LsAs FbF L8 3 6 0 .1 6 8 5 5415 1107.97N 2 2 2c s nM M M T 2 2 2( 4 0 3 . 2 7 4 1 5 ) ( 1 1 0 7 . 9 2 4 1 5 ) 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8 55 .8 3 1 0 N m m 332Md 533 2 5 .8 3 1 03 .1 4 4 0 92.83aMP =400aMP所以中间轴满足要求。 输出轴刚度：1 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8T N m m40d mm 1 196d mm315a mm 50b mm 365L mm 221411283sT a bfd E L d22541 2 8 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8 3 1 5 5 03 1 9 6 2 . 1 1 0 3 6 5 3 . 1 4 4 0 24 0.0278sf t a n 2 0 0 . 0 0 9 8 c s cf f f 。 22csf f f 220 . 0 2 7 8 0 . 0 0 9 8 =0.0290.2mm 1 411 2 8 ( ) t a n 2 03T a b b ad E d L 。 541 2 8 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8 3 1 5 5 0 ( 3 1 5 5 0 ) t a n 2 03 1 9 6 2 . 1 1 0 3 6 5 3 . 1 4 4 0 。 =0.000170.002rad 输出轴强度：112 tancTF d 2 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8 t a n 2 0196。 1179.88N 112sTF d 2 3 1 7 6 8 6 .3 7 8196 3241.69N 2 2 2c s nM M M T 2 2 2( 1 1 7 9 . 8 8 5 0 ) ( 3 2 4 1 . 6 9 5 0 ) 3 1 7 6 8 6 . 3 7 8 56 .0 5 9 1 0 N m m 332Md 533 2 6 .0 5 9 1 03 .1 4 4 0 96.48aMP =400aMP所以输出轴满足要求。 25 第六章 结 论 在本次设计中，我设计的是变速器。 变速器要有适当范围的传动比，以满足不同使用工况。同时保证拖拉机的动力性和经济性。齿轮要具有较高的支承刚度，以保证在全齿宽上较好的啮合。另外动力输出装置也满足要求。通过认真准确的计算，本次设计的变速器符合任务书的要求，满足工作条件，同时达到强度要求。变速器有多种方案可供选择，本次选用 传统的三轴式变速器。在以后的设计和运用中将要广泛的应用新技术新知识。 这次设计到现在基本是结束了，但是对于拖拉机传动系统的认识还有待提高，由于过去的理论中缺乏这方面知识的培养，所以对于很多机构的原理认识不是很透彻，这就给设计本身带来了困难，所以设计的变速器系统可能在某些方面有漏洞和不足，但是它是对我自身能力的一种锻炼，从中得到理论知识以外的实践经验，觉得毕业设计收获颇丰。 26 致谢 十几周的毕业设计在紧张而忙碌的气氛中很快就过去了，回想这一段时间的生活我颇有感慨。毕业设计 任务是相当艰巨的，我们在设计的过程中也付出了很大努力。 作为一个将要毕业的大学生，忙点累点没关系。只要能将四年所学的知识应用于实际，我们也就知足了。细想一下我们就会发现，毕业设计是非常重要的，经过这样一次练兵，我们会发现自己自身存在的许多不足之处以及相互合作在工作中的重要性。 在此我要特别提到我的指导老师陈凤涛老师。陈老师在整个设计过程中，孜孜不倦地为我们答疑解惑，耐心地辅导我们，纠正我们设计中的错误。他对我们要求都很严格，这是我们毕业设计能够顺利完成的保证。他治学严谨的做风令我终身难忘。同 时我还感谢同组的同学，多谢他们的积 27 极配合。还要感谢那些给予我帮助和关心的老师和同学。 设计结束了，但由于经验不足，加之能力有限，设计中一定存在很多不足之处，恳请各位指导老师给予指正。 28 参考文献 1 王望予 .汽车设计 .北京：机械工业出版社 ,2004.8 2 臧杰 ,阎岩 .汽车构造 . 北京：机械工业出版社 ,2005.8 3 张文春 .汽车理论 .北京：机械工业出版社 ,2005.7 4 甘永立 .几何量公差与检测 .上海：上海科学技术出版社 ,2004.7 5 张龙勋 .机械制造 工艺学课程设计指导书及习题 .北京：机械工业出版 社 ,1999.11 6 王昆 ,何小柏 .机械设计课程设计 .北京：高等教育出版社 ,1996 7 吉林工业大学拖拉机考研室 .拖拉机构造 .北京：机械工业出版社 ,1972.10 8 苏 李沃夫斯基 .拖拉机传动装置 .北京：中国农业机械出版社 , 1979.3 9 濮良贵 ,纪名刚 .机械设计 .北京：高等教育出版社 ,2001 10 孙桓 ,陈作模 .机械原理 .北京：高等教育出版社 ,2000.8 11 第一机械工业部机械研究院农业机械研究所 .农业机械设计手册 . 北京：机械工业出版 ,1972.2 12 文九巴 .机械工程材料 .北京：机械工业出版社 ,2002.7 13 侯洪生 .机械工程图学 .北京：科学出版社 ,2001 14 刘鸿义 .简明材料力学 .北京：高等教育出版社 ,1997 15 徐清富 .国外汽车最新构造图册 .北京：机械工业出版社 ,1996 16 日 小田沛浩三 .汽车设计 .北京：机械工业出版社 ,1990 17 汽车工程手册编辑委员会 .汽车工程手册设计篇 .北京：人民交 通出版社 ,2001 18 汽车工程手册编辑委员会 . 汽车工程手册基础篇 北京：人民 交通出版社 ,2001 19 徐灏 .机械设计手册 .北京：机械工业出版社 , 1991 20美 Jack Erjavec 著 . 司利增等编译 .汽车底盘及其诊断维修 .北京 电子工业出版社 , 2006 29 更快、更顺畅的变速器 变速箱通常不得不在舒适性和效率之间做出选择，但一种新型的 “犬牙啮合式 ”（ dog engagement）变速箱可以同时改善这两种性能 随着排放法规的日趋严格，汽车制造商为降低排放的努力已不再局限于改善燃烧过程和后期处理。许多公司认为，现代发动机技术已经发展到这样一个阶段：与投入巨额开发成本相比，技术进步带来的收 效却很小。 因此为了改善排放 ,最重要的是要着眼于整车的性能。作为车上第二昂贵的部件，变速箱理所当然地成为第二步改善的目标。 所有变速箱技术中，手动变速箱的效率最高，输出功率可达输入功率的 96。但并不是所有人都能驾驭手动变速箱，也不是所有人都愿意用它。因为用手动变速箱需要踩离合器，这在交通繁忙的时候很不舒服。驾驶员容易疲劳。而由扭矩中断导致的 “点头 ”效应也会使乘客很难受。 由于驾驶员操纵离合器而产生的扭矩中断是手动变速箱的主要缺点。在换档加速时，每升高一档，驾驶员都必须通过松开油门并 踩下离合器来使扭矩暂时中断。完成整个过程大概只需一秒钟，但在这段时间里车辆会暂时停止加速，速度也会降低。 与此截然相反的是传统的自动变速箱。由于采用了变矩器，这种变速箱的换档质量不错但效率相对较差 即使最近有所改进。因此，最近进行了许多研究，试图发现传统自动变速箱的有效替代方案。 30 主要的技术仍是无级变速（ CVT）、双离合器变速（ DCT）和手自一体（ AMT）变速器。它们在不同的方面优于传统的行星齿轮式自动变速器。 无级变速器采用带链或锥盘滚轮来产生无限多种变速比。与传统自动变速器相比 ，其效率和成本都有所改善。之所以有这些优点，是因为它结构简单。这种变速器的零部件很少，通常只有一根橡胶或金属传动带、一个液压作用的驱动带轮、一个机械扭矩感应式驱动带轮、一些微处理器和传感器等。 这种变速器的工作原理是改变两个带轮表面之间的距离。带轮上挂传动带的地方开了 V 形的槽。一侧的带轮沿轴向固定，另一侧的带轮可在液压的作用下移动。 在驱动后，液压缸可增加或减少带轮两侧之间的距离。这样会使传动带在带轮侧壁上的位置上下变动，变动的方式取决于驾驶情况。这样会使变速比发生变化。锥盘滚轮型变速箱的工 作原理与此类似但用的是驱动盘和动力滚轮。 CVT 变速器 “无级 ”的特点对技术人员最有吸引力。因为没有档位， CVT可以使发动机保持在最佳的功率范围内，这样可以使效率提高并在相同的油耗下增加行驶里程。 CVT 可将发动机工作曲线上的每一点转换为其本身工作曲线上相应的点。 这种变速器最受日本汽车制造商的青睐