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履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ.doc

履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ【优秀变速器全套课程毕业设计含2张CAD图纸】

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履带拖拉机 变速器改进 变速器设计 课程毕业设计 履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ
资源描述：

履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ

履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ【优秀变速器全套课程毕业设计含2张CAD图纸】

【带任务书+开题报告+外文翻译】【41页@正文10100字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

任务书履带拖拉机变速器改进设计I.doc

传感器与自动变速器--中英文翻译.doc

履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ.doc

开题报告.doc

总装配合计2张图纸.dwg

摘要目录.doc

英文.doc

任 务 书

设计（论文）题目履带拖拉机变速器改进设计I

主要研

究内容改进设计履带拖拉机变速器，作业速度范围为：前进挡4.5～16km/h，倒车挡4～6km/h。

换挡方式：手动换档操纵啮合套换档；

挡位数：（6＋2）挡；

主离合器形式：双作用式离合器；

发动机额定功率：Ne＝106kW，发动机额定转速：ne=2300r/min。

主要技术指标(或研究目标)绘制变速器总装配图；变速器齿轮、轴零件图；对变速器的各档传动比、装配尺寸链进行计算；对变速器各零部件的强度、刚度进行计算和校核；绘制总量不低于AO号的图纸3张，其中计算机图纸2张；不低于12000字的论文说明书，10000外文字符资料翻译。

   进行步骤：①课题调研，查阅文献资料，明确任务；②方案设计；③总图设计；④

撰写论文：③毕业论文答辩。

进度计划①调查研究，熟悉设计内容，收集文献资料，时间占20％～25％（约2.0～3周）；

②设计任务分析与实施方案的确定，写出开题报告；时间占3％～5％（约1周）；

③实施设计、计算、绘图，论文起草时间占45％～50％（约6周）；

④整理论文，时间占5％～8％（约1.5周）；

⑤毕业论文答辩，时间占3％～5％（约1.5周）。

履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ

摘  要

变速箱的结构对拖拉机的动力性、经济性、操纵的可靠性与轻便性、工作噪声等都有直接影响。变速箱主要用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围工作，设有空档和倒档，并设有动力输轴。

   为适应农业耕作的复杂工况，要求变速箱采用多档位,以使变速箱有较宽的速比范围，以使拖拉机能高效率高质量地完成各种作业。该变速器采用手动啮合套换档机构，空间三轴布置方式，结构紧凑。

本次设计按照传统设计方法，本着半经验半理论的设计原则通过类比法确定方案，参照已有变速箱结构，最后以机械零件的强度和刚度理论对确定的形状和尺寸进行必要的计算和校核，以满足约束条件，进而缩短设计周期，降低设计成本。  

关键词：拖拉机，变速箱，啮合套，改进设计

IMPROVED DESIGNⅠOF TRACTOR TRANSMISSION

ABSTRACT

The structure of the transmission has direct effect on the tractor’s traction performance and economy performance as well as its reliability, working noise and so on. Transmission is mainly used to change the engine torque and speed reached on the driving wheel, the aim is to acquire different traction and speed in various driving conditions like starting, climbing, turning and accelerating. At the same time the engine can work in optimum condition. The transmission has reverse gear ，zero gear and power transmission shaft.

To meet the complex farming conditions, the transmission should have a multi-gear so that the transmission speed ratio can be changed in a wide scope. Then the tractor can complete all kinds of operation efficiently and high-quality. The transmission adopts the manual shift meshing sets, triaxial space layout. And its structure is compact.

The design of transmission uses the traditional design method. Based the semi-empirical and semi-theoretical design principles, the drive scheme is determined by analogy. In order to meet the conditions, shorten the design cycle and reduce design costs, the shape and size of transmission are calculated and checked by the mechanical parts strength and stiffness theory.

Key words: tractor, transmission, meshing sleeve, improved design

目  录

第一章  前言.......................................1

第二章  变速器结构设计.............................2

§2.1概述........................................2

§2.2变速器布置方案分析..........................2

§2.2.1 变速器传动机构的方案分析...............2

§2.2.2 变速器零部件结构分析...................4

第三章  变速器基本参数的确定.......................5

§3.1传动比的确定................................5

§3.2 中心距计算.................................5

§3.3齿轮参数...................................5

第四章  齿轮的设计和计算...........................8

§4.1齿轮的设计思想..............................8

§4.2 齿轮设计及变位计算.........................9

第五章  齿轮的强度校核............................15

§5.1校核二轴一挡齿轮...........................15

§5.2 校核一轴一挡齿轮..........................16

第六章  轴的校核..................................18

§6.1轴的受力分析...............................18

§6.2 轴刚度校核................................18

§6.2.1 一轴刚度校核..........................18

§6.2.2 二轴刚度校核..........................19

§6.3 轴强度校核................................20

§6.3.1 一轴强度校核..........................20

§6.3.2 二轴强度校核..........................23

第七章  轴承选择的寿命计算........................25

第八章  键的选择及校核...........................27

第九章  变速器操纵机构............................29

第十章  结论......................................33

参考文献..........................................34

致谢..............................................36

第一章 前言

东方红履带拖拉机6+2挡变速器设计，由于原来的变速器采用滑动齿轮换挡，拖拉机行驶时，因变速器内各转动齿轮有不同的角速度，所以用轴向滑动直齿齿轮方式换挡，会在轮齿的端面产生冲击，并伴随噪声。不仅使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。除此之外，直齿滑动齿轮换挡，换挡行程很长，现在除一挡和倒挡外已经很少采用。而且由于发动机的转速的提高，齿轮工作时的啮合线速度及固定在第二轴上的各挡被动齿轮的齿顶圆线速度均大幅度的提高，容易造成变速箱噪声大，油温偏高。

改进后采用移动啮合套换挡，不仅使换挡行程短，同时因承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换挡，不会过早的损坏，而且增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性力距增大。

改进型变速箱采用常啮合圆柱齿轮传动，啮合套换挡。各挡速度按顺序排列，区段之间速度没有交叉。由于变速箱各挡速比与拖拉机的理论速度成反比，因此，变速箱速比范围的大小，排挡数及各挡速比分配是否合理是评价变速箱性能的重要指标。在设计拖拉机变速箱时应力求在每种作业速度范围内排列较多的挡次，以求拖拉机能高效率高质量的完成各种作业。

设计内容包括传动比的选取，齿轮计算及强度校核，轴的设计及校核，键的选择及校核，轴承的选择及寿命强度计算，换挡结构的选择，操纵机构外壳的形状及各零部件的安装等。

参考文献

[1] 机械电子工业部洛阳拖拉机研究所 主编.拖拉机设计手册(上册).  机械工业出版社,1994

[2] 吉林工业大学，北京农机学院，洛阳农机学院等 合编．拖拉机底盘结构设计图册．北京：机械工业出版社,1974

[3] 中国农业机械化科学研究所编．农业机械设计手册(上、下册)．北京：中国工业出版社，1970

[4] 彭文生，李志明，黄华梁 主编．机械设计．北京：高等教育出版社,2002．8

[5] 梁正强 编．机械零件设计计算实例．北京：中国铁道出版社,1986

[6] 吉林大学 王望予 主编．汽车设计第4版．北京：机械工业出版社,2004．8

[7] 吉林工业大学诸文农 主编．底盘设计(上册)．北京：机械工业出版社,1981

[8] 清华大学 余志生 主编．汽车理论 第3版．机械工业出版社,2006

[9] 华中农学院 主编．拖拉机汽车学 第四册 拖拉机理论．北京：农业出版社,1983

[10] 华中农学院 主编．拖拉机汽车学 第二册 拖拉机汽车底盘构造．农业出版社,1983

[11] 吉林大学 陈家瑞 主编.汽车构造第2版(下册).机械工业出版社,2006

[12] 吴宗泽 主编.机械设计实用手册.化学工业出版社,1999

[13] 江苏工学院 刘星荣 主编．拖拉机构造（下册）．北京：机械工业出版社,1988

[14] 鲁智雄. 底盘构造与车辆理论. 北京：中国农业出版社，2005年98-101

[15] 刘小芳等.汽车工程手册设计篇.北京：人民交通出版社.2000年

[16] 机械设计手册编委会.机械设计手册.3版.北京:机械工业出版社，2004年

[17] 程悦荪 主编.拖拉机设计.北京：机械工业出版社,1989


内容简介：
1 履 带 拖 拉 机 变 速器 改 进 设计 摘 要 变 速 箱 的 结 构 对 拖 拉 机 的 动 力 性 、 经 济 性 、 操 纵 的 可 靠 性 与 轻 便 性 、 工作 噪 声 等 都 有 直 接 影 响 。 变 速 箱 主 要 用 来 改 变 发 动 机 传 到 驱 动 轮 上 的 转 矩 和转 速 ， 目 的 是 在 起 步 、 爬 坡 、 转 弯 、 加 速 等 各 种 行 驶 工 况 下 ， 使 汽 车 获 得 不同 的 牵 引 力 和 速 度 ， 同 时 使 发 动 机 在 最 有 利 的 工 况 范 围 工 作 ， 设 有 空 档 和 倒档，并设有动力输轴。 为 适 应 农 业 耕 作 的 复 杂 工 况 ，要 求 变 速 箱 采 用 多 档 位 ,以 使 变 速 箱 有 较宽的 速 比 范 围 ， 以 使 拖 拉 机 能 高 效 率 高 质 量 地 完 成 各 种 作 业 。 该 变 速 器 采 用 手动啮合套换档机构，空间三轴布置方式，结构紧凑。 本次设 计 按 照 传 统 设 计 方 法 ， 本 着 半 经 验 半 理 论 的 设 计 原 则 通 过 类 比 法确 定 方 案 ， 参 照 已 有 变 速 箱 结 构 ， 最 后 以 机 械 零 件 的 强 度 和 刚 度 理 论 对 确 定的 形 状 和 尺 寸 进 行 必 要 的 计 算 和 校 核 ，以 满 足 约 束 条 件 ，进 而 缩 短 设 计 周 期 ，降低设计成本。 关键词 ：拖拉机，变速箱，啮合套，改进设计 nts 2 IMP RO VE D D ES IG N OF TR A C TO R TRANSMISS IO N AB STRACT T h e s t r u c t u r e o f t h e t r a n s m is s io n h a s d ir e c t e f f e c t o n t h e t r ac t o r s t r ac t io n p e r f o r m a n c e a n d e c o n o m y p e r f o r m a n c e a s w e l l a s it s r e li a b i l it y , w o r k in g n o is e a n d s o o n . T r a n s m is s io n is m a in ly u s e d t o c h a n g e t h e e n g i n e t o r q u e a n d s p e e d r e a c h e d o n t h e d r iv in g w h e e l, t h e a im is t o a c q u ir e d if f e r e n t t r a c t io n a n d s p e e d in v a r io u s d r i v in g c o n d it i o n s l ik e s t a r t in g , c l im b in g , t u r n in g a n d a c c e l e r a t in g . At t h e s a m e t im e t h e e n g in e c a n w o r k i n o p t im u m c o n d it io n . T h e t r a n s m is s io n h a s r e v e r s e g e a r ， z e r o g e a r a n d p o w e r t r a n s m is s io n s h a f t . To m e e t t h e c o m p le x f a r m in g c o n d it io n s , t h e t r a n s m is s io n s h o u ld h a v e a m u lt i- g e a r s o t h a t t h e t r a n s m is s io n s p e e d r a t io c a n b e c h a n g e d in a w id e s c o p e . T h e n t h e t r a c t o r c a n c o m p l e t e a l l k in d s o f o p e r a t io n e f f ic i e n t ly a n d h ig h - q u a l it y. T h e t r a n s m is s io n a d o p t s t h e m a n u a l s h if t m e s h i n g s e t s , t r ia x i a l s p a c e la y o ut. An d it s s t r u c t u r e is c o m p a c t . T h e d e s ig n o f t r a n s m is s io n u s e s t h e t r a d it io n a l d e s ig n m e t h o d . Ba s e d t h e s e m i- e m p ir ic a l a n d s e m i- t h e o r e t ic a l d e s ig n p r in c ip le s , t h e d r iv e s c h e m e is d e t e r m in e d b y a n a lo g y. I n o r d e r t o m e e t t h e c o n d it io n s , s h o r t e n t h e d e s ig n c y c le a n d r e d u c e d e s i g n c o s t s , t h e s h a p e a n d s iz e o f t r a n s m is s i o n a r e c a lc u la t e d a n d c h e c k e d b y t h e m e c h a n ic a l p a r t s s t r e n g t h a n d s t if f n e s s t h e o r y. Ke y wo r ds : t r a c t o r, t r a n s m is s io n , m e s h in g s le e v e , im p r o v e d d e s ig n nts 3 符 号 说 明 A 变速箱中心距 mm m 齿轮模数 G 重量 N T 转矩 Nm f 摩擦系数 D 轴的直径 mm Z 齿数 B 齿轮宽度 D 直径 E 弹性模量 gi传动比 maxeT发动机最大输出扭矩 机械效率 Z 齿轮齿数 节点处压力角 w弯曲应力 j接触应力 tF圆周力 rF 径向力 aF轴向力 I 惯性矩 nts 4 目 录 第一 章 前言 .1 第二 章 变速 器结构设 计 .2 2.1 概述 .2 2.2 变速器布置方案分析 .2 2.2.1 变速器传动机构的方案分析 .2 2.2.2 变速器零部件结构分析 .4 第三 章 变 速器基本参 数的确定 .5 3.1 传动比的确定 .5 3.2 中 心距计算 .5 3.3 齿轮参数 .5 第四 章 齿 轮的设计和 计算 .8 4.1 齿轮的设计思想 .8 4.2 齿轮设计及变位计算 .9 第五 章 齿轮 的强度校 核 .15 5.1 校核二轴一挡齿轮 .15 5.2 校核一轴一挡齿轮 .16 第六 章 轴的 校核 .18 6.1 轴的受力分析 .18 6.2 轴刚度校核 .18 6.2.1 一轴刚度校核 .18 6.2.2 二轴刚度校核 .19 6.3 轴强度校核 .20 6.3.1 一轴强度校核 .20 6.3.2 二轴强度校核 .23 第七 章 轴 承选择的寿 命计算 .25 第八章 键 的 选 择及 校核 .27 第九 章 变速 器操纵机 构 .29 第 十 章 结论 .33 参考 文献 .34 nts 5 致谢 .36 nts 6 第一章 前言 东 方 红 履 带 拖 拉 机 6+2 挡 变 速 器 设 计 ，由 于 原 来 的 变 速 器 采 用 滑动 齿 轮 换 挡 ，拖 拉 机 行 驶 时 ，因 变 速 器 内 各 转 动 齿 轮 有 不 同 的 角 速 度 ，所 以 用 轴 向 滑 动 直 齿 齿 轮 方 式 换 挡 ，会 在 轮 齿 的 端 面 产 生 冲 击 ，并 伴随 噪 声 。不 仅 使 齿 轮 端 部 磨 损 加 剧 并 过 早 损 坏 ，同 时 驾 驶 员 精 神 紧 张 ，而 换 挡 产 生 的 噪 声 又 使 乘 坐 舒 适 性 降 低 。除 此 之 外 ，直 齿 滑 动 齿 轮 换挡 ，换 挡 行 程 很 长 ，现 在 除 一 挡 和 倒 挡 外 已 经 很 少 采 用 。而 且 由 于 发动 机 的 转 速 的 提 高 ，齿 轮 工 作 时 的 啮 合 线 速 度 及 固 定 在 第 二 轴 上 的 各挡被动齿轮的齿顶圆线速度均大幅度的提高，容易造成变速箱噪声大，油温偏高。 改 进 后 采 用 移 动 啮 合 套 换 挡 ，不 仅 使 换 挡 行 程 短 ，同 时 因 承 受 换挡 冲 击 载 荷 的 接 合 齿 齿 数 多 ，而 轮 齿 又 不 参 与 换 挡 ，不 会 过 早 的 损 坏，而 且 增 设 了 啮 合 套 和 常 啮 合 齿 轮 ，使 变 速 器 旋 转 部 分 的 总 惯 性 力 距 增大。 改 进 型 变 速 箱 采 用 常 啮 合 圆 柱 齿 轮 传 动 ，啮 合 套 换 挡 。各 挡 速 度按 顺 序 排 列 ，区 段 之 间 速 度 没 有 交 叉 。由 于 变 速 箱 各 挡 速 比 与 拖 拉 机的 理 论 速 度 成 反 比 ，因 此 ，变 速 箱 速 比 范 围 的 大 小 ，排 挡 数 及 各 挡 速比 分 配 是 否 合 理 是 评 价 变 速 箱 性 能 的 重 要 指 标 。在 设 计 拖 拉 机 变 速 箱时 应 力 求 在 每 种 作 业 速 度 范 围 内 排 列 较 多 的 挡 次 ，以 求 拖 拉 机 能 高 效率高质量的完成各种作业。 设 计 内 容 包 括 传 动 比 的 选 取 ，齿 轮 计 算 及 强 度 校 核 ，轴 的 设 计 及校 核 ，键 的 选 择 及 校 核 ，轴 承 的 选 择 及 寿 命 强 度 计 算 ，换 挡 结 构 的 选择， 操纵机构外壳的形状及各零部件的安装等。 nts 7 第二章 变速器结构设计 2.1 概述 变 速 器 的 功 用 是 在 不 同 的 使 用 条 件 下 ，改 变 发 动 机 传 到 驱 动 桥 轴上 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 尽可 能 在 最 有 利 的 工 作 范 围 内 工 作 。此 外 ，应 保 证 汽 车 能 倒 退 行 使 和 在停车时使发动机传动系保持分离。需要时还应有动力输出装置。 为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器有如下要求： （ 1） 正 确 选 择 变 速 器 的 档 位 数 和 传 动 比 ， 使 之 与 发 动 机 参 数 优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性和经济性。 （ 2） 设 置 空 档 以 保 证 汽 车 在 必 要 时 能 将 发 动 机 与 传 动 系 长 时 间的分离，设置倒档使汽车可以倒退行使。 （ 3）操纵简单、迅速、省力。 （ 4）传动效率高、工作平稳、无噪声。 （ 5）体积小、质量轻、承载能力强、工作可靠。 （ 6）制造容易、成本低、维修方便、使用寿命长 （ 7） 贯 彻 零 件 标 准 化 ， 部 件 通 用 化 及 总 成 系 列 化 等 设 计 要 求 ，遵守有关标准规定。 （ 8）需要时应设计动力输出装置。 2.2 变 速 器 布置方案的分析 2.2.1 变 速 器 传 动 机 构 的 方 案 分 析 有 极 变 速 器 与 无 极 变 速 器 相 比 ，其 结 构 简 单 ，造 价 低 廉 ，具 有 较高的传动效率，因此在各种类型的汽车上均得到了广 泛 的 应 用 。 在 选 定 发 动 机 的 情 况 下 ，变 速 器 的 档 位 数 的 增 多 可 以 提 高 发 动 机的 效 率 ，提 高 汽 车 的 燃 油 经 济 性 及 平 均 车 速 ，从 而 可 提 高 汽 车 的 运 输效 率 ，降 低 运 输 成 本 。但 档 位 数 的 增 多 也 使 变 速 器 的 尺 寸 及 质 量 增 大 ，结 构 复 杂 ，制 造 成 本 提 高 ，操 纵 也 复 杂 。可 采 用 手 动 的 机 械 式 操 纵 机nts 8 构 实 现 迅 速 ，无 声 换 档 ，对 于 多 于 五 个 前 进 档 的 变 速 器 来 说 是 困 难 的 。且根据实际的情况 及同类型的拖拉机参考所得。 根 据 轴 的 型 式 不 同 ，分 为 固 定 式 和 旋 转 轴 式（ 常 啮 合 行 星 齿 轮 传动 ）两 大 类 。 而 前 者 又 分 为 两 轴 式 ，中 间 轴 式 ，双 中 间 轴 式 和 多 中 间轴 式 变 速 器 。采 用 两 轴 式 变 速 器 ，它 的 特 点 是 ：变 速 器 输 出 轴 与 主 减速 器 主 动 齿 轮 做 成 一 体 ，当 发 动 机 纵 置 时 ，主 减 速 器 可 用 螺 旋 圆 锥 齿轮 式 双 曲 面 齿 轮 。而 发 动 机 横 置 时 用 圆 柱 齿 轮 ，因 而 简 化 了 制 造 工 艺 ，除 倒 档 传 动 常 用 滑 动 齿 轮 外 ，其 他 档 位 均 采 用 常 啮 合 齿 轮 传 动 ，和 换档 同 步 器 或 啮 合 套 多 数 装 在 输 出 轴 上 ，这 是 因 为 一 档 主 动 齿 轮 的 尺 寸太 小 ，同 步 器 装 在 输 入 轴 上 有 困 难 。而 高 档 同 步 器 可 以 装 在 输 入 轴 的后 端 ，与 中 间 轴 式 相 比 ，两 轴 式 变 速 器 具 有 结 构 简 单 ，中 间 档 的 传 动效 率 高 ，噪 声 小 等 特 点 。但 同 时 还 必 须 指 出 ：若 低 档 传 动 比 较 大 ，则结 构 尺 寸 增 大 ，不 再 具 有 上 述 优 点 ，因 而 只 有 在 传 动 比 小 的 条 件 下 才能用此方 案 ，而 且 两 轴 式 变 速 器 没 有 直 接 挡 ，在 高 档 工 作 时 ，齿 轮 和和 轴 承 均 承 载 ，因 此 齿 轮 噪 声 大 ， 易 损 坏 ，综 上 所 述 可 得 ，本 次 设 计的变速器，挡数多，传动比不大，抵挡需要较大的传动比，对噪声要求 不 高 ，是 拖 拉 机 的 变 速 器 装 配 双 作 用 的 离 合 器 ，故 采 用 多 中 间 轴 式的变速器。结构图如下：图 2-1 变速器传动方案 nts 9 2.2.2 变 速 器 零 部 件 结 构 分 析 一、齿轮型式 变 速 器 用 斜 齿 和 直 齿 齿 轮 ， 斜 齿 圆 柱 齿 轮 虽 然 制 造 时 稍 复 杂 ， 工作 时 有 轴 向 力 ，但 其 使 用 寿 命 长 ， 噪 声 小 ，被 广 泛 使 用 ， 变 速 器 中 一般 只 有 倒 挡 会 使 用 直 齿 圆 柱 齿 轮 ，但 在 本 次 设 计 中 ，齿 轮 的 线 速 度 很低，对噪声要求也很小，故采用直齿圆柱齿轮。 二、换档结构型式 本 设 计 的 变 速 器 的 挡 数 多 ， 而 且 车 速 不 是 很 高 ， 换 档 频 繁 ， 不 需要 迅 速 换 档 ，冲 击 噪 声 小 ，故 采 用 啮 合 套 换 档 ，使 汽 车 的 换 档 与 操 纵技术的熟练程度有关。 三、轴承型式 本 次 设 计 使 用 的 都 是 直 齿 圆 柱 齿 轮 ， 不 产 生 轴 向 力 ， 采 用 深 沟 球轴 承 ，但 为 了 保 证 轴 承 有 足 够 的 寿 命 ，也 可 选 用 一 部 份 能 承 受 一 定 轴向力的，圆柱滚子轴承。 四、其他注意问题 由 于 考 虑 到 变 速 器 在 抵 挡 工 作 时 ， 作 用 有 较 大 的 力 ， 所 以 抵 挡 布置 在 靠 近 轴 的 后 支 承 处 ，然 后 大 致 按 照 从 抵 挡 到 高 档 顺 序 布 置 各 挡 位的 齿 轮 。如 此 使 它 有 足 够 大 的 刚 性 ，又 能 保 证 容 易 装 配 。一 轴 上 的 齿轮 外 径 ， 设 计 得 到 壳 体 前 壁 轴 承 孔 的 尺 寸 大 小 ， 以 便 经 过 该 孔 拆 装 。 nts 10 第三章 变速器基本参数的确定 3.1 传动比的确定 本 次 设 计 中 的 发 动 机 采 用 额 定 功 率 106K W， 额 定 转 速 230 0r / min车轮半径 346 m m，车重 75 00K g， 主 离 合 器 形 式 ： 双 作 用 离 合 器 。 挡位 数 ：（ 6+2 ）挡 。各 挡 的 传 动 比 基 本 按 等 比 数 列 分 配 ，但 为 了 使 拖 拉机 的 发 动 机 工 作 在 最 有 利 的 范 围 ，经 过 修 改 ，并 验 算 了 最 高 车 速 ，最大爬坡度，动力因素等参数，最后确定如下： 0i=2.95 1i=2.389 3i=2.05 4i=1.832 4i=1.48 5i=0.876 1ri=3.41 2ri=2.421 3.2 中心距计算 初选中心距： A= K A 31MAXT(3- 1) 式中： K A 为中心距系数，对拖拉机 K A =8.6 - 9.6，取 K A =9.5 Tmax1为变速器一挡时，第二轴输出的转矩 Tmax1=Tmaxe.i.ygTmaxe为发动机的最大转矩 i1 为变速器一挡传动比 yg为变速器的传动效率，取 0.96 A=155mm 3.3 齿轮参数 （ 1）齿轮模数 选 取 齿 轮 的 模 数 ，要 保 证 齿 轮 有 足 够 的 强 度 ，同 时 兼 顾 它 对 噪 声nts 11 和 质 量 的 影 响 。减 少 模 数 ，增 加 齿 宽 会 使 噪 声 降 低 ，反 之 则 能 减 轻 变速 器 的 质 量 .我 设 计 的 是 履 带 式 拖 拉 机 ， 齿 轮 传 动 负 荷 较 大 ， 由 经 验公式 : M=k 3 maxTe (3- 2) M 取 4mm 和 5mm 从 齿 轮 强 度 观 点 出 发 ，每 对 齿 轮 应 有 各 自 的 模 数 ，而 从 工 艺 观 点看 ，全 部 齿 轮 应 选 用 一 中 模 数 是 合 理 的 。一 般 拖 拉 机 齿 轮 模 数 取 4 或5。 (2) 压力角 采 用 国 家 规 定 的 齿 轮 标 准 压 力 角 20 0 ， 一 般 的 ， 变 速 器 齿 轮 普 遍的采用以上标准。 (3) 齿宽 齿 宽 满 足 既 能 减 轻 变 速 器 的 质 量 ，同 时 又 能 保 证 齿 轮 的 工 作 平 稳的 要 求 。齿 宽 太 小 ，会 使 齿 轮 的 工 作 应 力 过 大 。为 了 使 工 作 应 力 不 过大，必须增加中心距，结果就又使变速器的质量增加。 通 常 根 据 齿 轮 模 数 的 大 小 选 定 齿 宽 ， K 取 6 .0 - 8.5， 考 虑 两 啮 合齿 轮 之 间 应 符 合 等 接 触 强 度 的 原 则 ，同 时 考 虑 工 艺 性 ，变 速 器 所 有 啮合齿轮，大齿轮齿宽取 26mm， 小 齿 轮 取 30 m m. (4) 齿轮变位系数的选择 采 用 变 位 齿 轮 ，可 以 避 免 齿 轮 产 生 干 涉 ，根 切 和 凑 配 中 心 距 。因为 变 速 器 不 同 挡 位 的 齿 轮 在 弯 曲 强 度 ，接 触 强 度 ，使 用 平 稳 性 ，耐 磨损 及 抗 胶 合 能 力 等 方 面 有 不 同 的 要 求 ，采 用 齿 轮 变 位 就 能 分 别 予 以 兼顾，齿轮变位是提高齿轮寿命的有效方法。 变 速 器 齿 轮 是 连 续 工 作 的 ，各 挡 使 用 条 件 不 同 ，齿 轮 经 常 承 受 循环 负 荷 ，有 时 还 承 受 冲 击 负 荷 ，使 用 表 明 ，变 速 器 齿 轮 大 多 数 是 因 齿面 剥 落 和 疲 劳 断 裂 损 坏 的 ， 因 此 ， 变 位 系 数 主 要 应 按 提 高 接 触 强 度 ，弯 曲 强 度 ，和 耐 磨 性 来 选 择 ，对 于 常 用 的 高 档 齿 轮 ，其 主 要 损 坏 形 式是 齿 面 疲 劳 剥 落 ，应 保 证 最 大 接 触 强 度 和 抗 胶 合 及 耐 磨 损 最 有 利 的 原则 选 择 变 位 系 数 。为 了 提 高 接 触 强 度 ，应 使 总 变 位 系 数 尽 可 能 取 大 些 ，如 此 两 齿 轮 的 齿 廓 渐 开 线 基 圆 较 远 ，以 增 大 齿 廓 曲 率 半 径 ，减 小 接 触应 力 。对 于 抵 挡 齿 轮 ，由 于 小 齿 轮 的 齿 根 强 度 较 低 ，加 之 传 递 载 荷 较nts 12 大 ，有 时 会 出 现 小 齿 轮 齿 根 断 裂 的 现 象 。为 了 提 高 小 齿 轮 的 弯 曲 强 度 ，应 根 据 危 险 断 面 齿 厚 相 等 的 条 件 来 选 择 大 ，小 齿 轮 的 变 位 系 数 。此 时小 齿 轮 的 变 位 系 数 大 于 零 。为 了 提 高 耐 磨 性 及 抗 胶 合 能 力 ，应 使 两 轮齿齿根处的滑动系数。并使两轮齿齿根的滑动系数相平齐。 nts 13 第四章 齿轮的设计和计算 4.1 齿轮的设计思想 正 确 的 选 择 变 位 系 数 （ 包 括 选 定 X以及将 X 分配为 X1和 X2），是 设 置 变 位 齿 轮 的 关 键 ，应 根 据 所 设 计 的 齿 轮 传 动 的 具 体 工 作 要 求 认真 考 虑 ，如 果 变 位 系 数 选 择 不 当 ，也 可 能 出 现 齿 顶 变 尖 ，齿 廓 干 涉 等一 系 列 的 问 题 ，破 坏 正 常 的 啮 合 ，因 此 ，选 择 变 位 系 数 应 在 如 下 基 本限制的条件得到保证的条件下，在进一步考虑其他的要求。 (1)不产生根切； (2)不产生轮廓干涉； (3)有足够的齿顶厚度，通常 Sa （ 0 .250. 4） m； (4)有足够的重合度，通常 1.11.2； 现在有许多变位系数表和线图所推荐的的方案都是在满足上述基 本 限 制 条 件 下 分 别 侧 重 一 些 传 动 性 能 指 标 的 改 善 ，下 面 是 一 种 比 较简 明 的 外 啮 合 渐 开 线 齿 轮 变 径 系 数 的 选 择 图 线 。它 在 满 足 基 本 的 限 制条 件 下 ，提 供 了 根 据 各 种 具 体 的 工 作 条 件 改 动 传 动 性 能 多 方 面 的 可 能性 ，而 且 按 这 种 发 法 选 择 变 位 系 数 ，不 会 产 生 轮 齿 不 完 全 切 削 的 现 象 ，因此，对与标准滚刀切削的齿轮不需要进行齿数和模数的验算。 具体操作是： (1)先按估算，初 选 a， 求 出 齿 数 和 Zn(2)由变位后的中心距， acos =acos (4- 1) (3) 根据工作的情况算出 X =tgZZ2 21 (inv - in v ) (4- 2) (4) 分配变位系数：依照参考文献 4由图 23.2- 8（ 减 速 ）， 图23.2- 9（增速）分配： X 1n 和 X 2n 。 说明： nts 14 图 23.2- 7 中 P6- P9 为 齿 根 弯 曲 及 齿 面 接 触 承 载 能 力 较 高 的 区 域 ，P3- P6 为 重 合 度 较 大 的 区 域 ， P9 以 上 的 特 殊 应 用 区“ 是 具 有 啮 合 角 而重 合 度 相 应 减 少 的 区 域 ”。 P1 以 下 的 特 殊 应 用 区 是 具 有 较 小 的 啮 合 角而重合度相应增大的区域。 图 23.2- 8 用 于 减 速 器 传 动 ， 图 23.2- 9 用于 增 速 传 动 2 3.2 - 8，23.2- 9 中 的 变 位 系 数 分 配 线 L1- L17 及 S1- S 13 是 根 据 两 齿 轮 的 齿 根 弯曲 强 度 近 似 相 等 ，主 动 轮 齿 顶 的 滑 动 速 度 稍 大 于 从 动 轮 齿 顶 的 滑 动 速度，避免过大的滑动比的条件而绘出的 图 23.2- 8 ， 23.2- 9 的 使 用 方 法 ：以 X /2， Z /2 为坐标，在图上找 一 点 ，并 沿 L 线（ S 线 ） 过 该 点 做 射 线 ，以 Zn与 Z 2R 为 横 坐 标 ，相对 线上的纵坐标便是 X 1 和 X 2 。 4.2 齿 轮 的 设计及变位计算 第三章变速器主要的参数的选择中，初选的中心距为 155，取A=155 来计算。 (1) 1 挡齿轮的设计 A=158 m=4 Zn=2A/m=79 i1g=21zz=2.95 选择 Z 1 =59， Z 2 =20 变位计算： A=155 =Acos/A=16.68 0 =16 0 40 由公式（ 4- 2）得： X =tgZZ2 21 (inv - in v ) =7229.0 79(0.00892 - 0.014904) =- .696 y=(A- A)/ m= 0.75 nts 15 y=X - y=0.06 分配变位系数：由图 23.2- 8（ 减 速 ）， 分 配 ： X1n=- 0.41 X2n=- 0.28 （ 2） 2 挡齿轮设计 A=152.5 m= 5 Zn=2A/m=61 i2g=43zz =2.389 选择 Z4=43 Z3=18 变位计算： A=155 =Acos/A=22.4 0 =22 0 25 由公式（ 4- 2）得： X =342ZZtg(inv - in v ) = 610.7279(0.021266 - 0.014904) =0.53 y=(A- A)/ m=0.5 y=X - y=0.03 分配变位系数：由图 23.2- 8（ 减 速 ）， 分 配 ： X3n=0.33 X4n=0.2 (3) 3 挡齿轮设计 A=152.5 m=5 Zn=2A/m=61 i3g=65ZZ =2.05 选择 Z6=41 Z5=20 变位计算： A=155 =Acos/A=22.4 0 =22 0 25 nts 16 由公式（ 4- 2）得： X =562ZZtg(inv - in v ) = 610.7279(0.021266 - 0.014904) =0.53 y=(A- A)/ m=0.5 y=X - y=0.03 分配变位系数：由图 23.2- 8（ 减 速 ）， 分 配 ： X3n=0.37 X4n=0.16 （ 4） 4 挡齿轮设计 1. 常啮合齿轮设计 由 O1轴和 O3轴的中心距为 132.5mm， O3轴和 O4轴的中心距为 130mm O2轴与 O4轴的中心距为 140mm 可知： 常啮合齿轮 Z16,Z17,Z13i4g=1317ZZ . 1613ZZ . 87ZZ =1.832 由 O1轴和 O3轴中心距 132.5 m=5 得出 Z = Z17+ Z13=53 设计 1317ZZ =2.11 7 选择 Z 17 =17， Z 13 =36 O3轴和 O4轴的中心距为 130mm m=5 得出 Z = Z13+ Z16=52 Z16=16 产 生 根 切 需 要 高 度 变 位 传 动 ， 实 际 中 心 距 等 于 标 准 中 心距 ，齿 顶 高 不 需 要 降 低 ，从 强 度 观 点 出 发 考 虑 等 强 度 原 则 ，一 般 小 齿轮 采 用 正 变 位 ，而 大 齿 轮 采 用 负 变 位 。因 大 小 齿 轮 都 需 要 保 证 无 根 切 X16n= 17 1617=0.06 因 X =0, 且 X1=- X2 0 所以 X 13n =- 0.06 X 17n =0.06 nts 17 2. 四挡齿轮设计 由 O2轴与 O4轴的中心距为 140mm， m=5 Z =56 87ZZ =1.947 选择 Z7=19 Z8=37 (5) 5 挡齿轮设计 中心距是 A=155, m=5, Z =Z8+Z9=62 i5g=89ZZ =1.48 选择 Z8=37 Z9=25 (6) 6 挡齿轮设计 由 O2轴与 O4轴的中心距为 140mm， m=5 Z =56 i6g=1317ZZ . 1613ZZ . 1011ZZ =0.876 由于 1317ZZ . 1613ZZ =0.941 1011ZZ =0.931 选择 Z10=27 Z11=29 (7) 1 倒挡齿轮设计 由 O3轴和 O2轴的中心距 147.5mm, m=5 可得 Z =59 由 i1gr=1317ZZ . 814ZZ =3.41 1317ZZ =2.1176 814ZZ =1.681， Z 8 =37 所以 Z14=22 (8) 2 倒挡齿轮设计 由 O3轴和 O2轴的中心距 147.5mm, m=5 i2gr= 1317ZZ . 1215ZZ =2.421 nts 18 1215ZZ =1.143 选择 Z12=32 Z15=28 实际中心距 A 为 150mm 需要变位： =Acos/A=17.1 o =17 0 10 由公式（ 4- 2）得： X =12 152ZZtg(inv - inv ) = 600.7279（ 0.009299- 0.014904） = - 0.46 y=(A- A)/ m= - 0.5 y=X - y=0.04 分配变位系数：由图 23.2- 8（ 减 速 ）， 分 配 X12n=- 0.24 X15n= - 0.22 下面是根据机械设计和机械原理的有关齿轮设计的公式计算出的各个齿轮的技术参数 nts 19 表 4-3 全部齿轮主要参数 齿轮 齿 数 模数 节 圆 直 径 (mm) 齿顶高 (mm) 齿根高 (mm) 齿 顶 圆 直径 (mm) 压力角 （度） Z1 4 77 3.85 6.35 87.7 16.68 Z2 4 233 3.92 6.1 237.84 16.68 Z3 5 87 6.5 4.6 100 22.25 Z4 5 223 5.85 5.25 234.7 22.25 Z5 5 103 6.7 4.4 104.4 22.25 Z6 5 207 5.65 5.45 218.3 22.25 Z7 5 95 5 6.25 105 20 Z8 5 165 5 6.25 175 20 Z9 5 125 5 6.25 135 20 Z10 5 135 5 6.25 145 20 Z11 5 145 5 6.25 155 20 Z12 5 156.9 3.65 7.2 164.2 17.1 Z13 5 180 4.6 6.55 189.2 20 Z14 5 110 5 6.25 120 20 Z15 5 147.5 3.7 7.1 154.9 17.1 Z16 5 80 4.76 6.55 89.52 20 Z17 5 85 4.76 6.55 94.52 20 nts 20 第五章 齿轮强度校核 5.1 校 核 二 轴一挡齿轮 因为是变速器齿轮，所以选用以下公式对其强度进行校核， (1) 接触强度校核： j =0.418 11()zbFEb （ 5 - 1） 式中： j 为齿轮的接触应 F 为齿面法向力 E 为材料的弹性模量 B 为齿轮接触的实际宽度 PZPb-主从齿轮节点出的曲率半径 PZ=rzsin =20.72 Pb=rbsin =61.13 B=26mm E=2.1*10 5 mpa F =2Tg/(dcos cos ) =10018.6N 由公式 (5- 1)得： j =0.418 51 0 0 1 8 . 6 2 . 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1()2 6 2 0 . 7 2 6 1 . 1 3x x x =878.3mpa 一挡渗碳齿轮许用接触应力在 19002 000MP a j j , 所以齿轮满足要求 (2) 弯曲强度校核 直齿轮弯曲强度校核： nts 21 w= 1 fFK Kbty（ 5 - 2） 式中： F1为圆周力 K 为应力集中系数 ,可近似取 1.65 Kf为 摩 擦 力 影 响 系 数 ，主 从 动 齿 轮 在 啮 合 点 上 的 摩 擦 力 方 向 不同对弯曲应力的影响也不同，主动齿轮 Kf取 1.1 从 动 齿 轮 Kf取 0. 9 b 为齿宽 y 为齿形系数 由公式 (5- 2)得： w = 9 6 7 7 1 . 6 5 0 . 9 1 0 0 00 . 0 3 3 . 1 4 4 0 . 1 5 5x x xx x x=246.1MP a w w, 满足要求。 5.2 校核一轴一挡齿轮 (1) 接触强度校核： PZ=rzsin =20.72 Pb=rbsin =61.13 B=26mm E=2.1*10 5 mpa F =2Tg/(dcos co s )= 10018. 6N 由公式 (5- 1)得： j =0.418 51 0 0 1 8 . 6 2 . 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1()3 0 2 0 . 7 2 6 1 . 1 3x x x =769.5 mpa 一挡渗碳齿轮许用接触应力在 19002 000MP a j P1，按 P2计算 nts 31 Lh= 61060n（ cp） 3 (7- 1) = 6 31 0 9 2 0 0()6 0 6 3 0 1 4 5 5 3x=6899h 满足要求。 nts 32 第八章 键的选择和校核 8.1 概述 键 主 要 用 于 轴 和 毂 的 联 结 ，以 实 现 固 定 并 传 递 动 力 ，本 设 计 用 个轴的花键分别为： O1轴渐开线花键主要尺寸： Dee= 60 Die=55 D=57. 5 Z=23 m=2.5 45 0 圆齿根。 O2轴渐开线花键主要尺寸： Dee= 50 Die=46 D=47.5 Z=19 m=2.5 45 0 圆齿根 O3轴渐开线花键主要尺寸： Dee= 50 Die=46 D=47.5 Z=19 m=2.5 45 0 圆齿根 O4轴渐开线花键主要尺寸： Dee= 50 Die=46 D=47.5 Z=19 m=2.5 45 0 圆齿根 8.2 花键校核： jy= 2g g mTZh L D(8- 2) 为各齿载荷不均系数 Z 为齿数 hg为工作齿高 Lg为工作长度 Dm为工作直径（渐开线 Dm=d hg=m） （ 1）一轴花键校核： 由公式（ 8- 1）得： jy= 2 3 8 70 . 8 2 3 2 . 5 0 . 0 3 0 . 0 5 7 5xx x x x=11.2MP a （ 2）二轴花键校核： nts 33 由公式（ 8- 1）得： jy= 2 1 2 0 00 . 8 1 9 2 . 5 0 . 0 2 6 0 . 0 4 8xx x x x=48.7MP a （ 3）三轴花键校核： 由公式（ 8- 1）得： jy= 2 3 5 10 . 8 1 9 2 . 5 0 . 0 3 0 . 0 4 8xx x x x=14.2MP a （ 4）四轴花键校核： 由公式（ 8- 1）得： jy= 2 1 3 6 90 . 8 1 9 2 . 5 0 . 0 2 6 0 . 0 4 8xx x x x=54.8MP a 以上jy jy（ 4070MP a） 满足要求。 nts 34 第九章 变速器操纵机构 变速器操纵机构的功用，在于保证驾驶员可根据使用条件的需要 ，随 时 将 变 速 器 挂 上 一 个 排 档 或 倒 档 。为 了 使 变 速 器 能 准 确 可 靠 地工作，变速器操纵机构必须满足下述要求： (1) 不允许自动脱档或自动挂挡 (2) 挂 挡 后 ， 工 作 齿 轮 要 以 齿 的 全 长 啮 合 ， 驾 驶 员 操 纵 时 ， 对 是 不是挂倒档应有手感 (3) 保证不会同时挂入两个挡 操 纵 机 构 分 为 直 接 操 纵 机 构 和 远 距 离 操 纵 式 操 纵 机 构 。 本 设 计 因总 体 布 置 的 关 系 ，只 能 选 取 远 距 离 操 纵 机 构 ，变 速 器 箱 体 外 伸 出 来 的杆 与 其 到 操 纵 手 柄 之 间 的 杆 重 ，其 本 身 制 造 精 度 要 求 很 低 ，只 要 杆 重能 可 靠 工 作 即 可 。其 主 要 部 分 位 于 变 速 器 盖 内 ，包 括 换 档 机 构 ，锁 定机构，互锁机构。操纵机构如图 9- 1 所 示 。 图 9-1 变速器操纵机构 (1) 功用 用 来 改 变 滑 动 齿 轮 的 位 置 ， 使 其 与 相 应 的 齿 轮 啮 合 或 脱 开 啮 合 ，以得到所需排档或空档。 拨动滑动齿轮时省力。 (2) 结构 nts 35 汽 车 上 大 都 采 用 球 支 座 式 换 档 机 构 ， 包 括 变 速 杆 、 压 紧 (或 支 承 )弹 簧 、滑 杆 (拨 叉 轴 ) 、拨 叉 等 。变 速 杆 用 球 头 铰 链 安 装 在 变 速 杆 座 上 (通过 弹 簧 和 碗 盖 吊 装 ，弹 簧 力 的 方 向 可 以 是 向 上 的 ，也 可 以 是 向 下 的 )，可 前 、后 、左 、 右 摆 动 。当 用 弯 杆 时 ，应 用 止 动 销 防 止 杆 绕 垂 直 轴 线自 行 转 动 ，但 不 应 妨 碍 摆 动 。变 速 杆 下 端 置 于 滑 杆 前 端 凹 槽 内 ，扳 动上 端 时 ，下 端 可 拨 动 滑 杆 ，滑 杆 上 用 螺 钉 固 定 着 拨 叉 ，拨 叉 卡 在 滑 动齿 轮 的 拨 叉 环 槽 中 。这 样 ，拨 动 变 速 杆 就
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本文标题：履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ【优秀变速器全套课程毕业设计含2张CAD图纸】
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