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JX05-023@ZL50装载机总体及变速箱设计(第二行星排)

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JX05-023@ZL50装载机总体及变速箱设计(第二行星排),机械毕业设计全套
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第 I 页目录摘要.V关键词.V前言.第一章 变速箱的功用、要求和类型. 11.1 变速箱的功用. 11.2 对变速箱的要求. 11.3 变速箱的类型. 1第二章变速箱的传动方案. 22.1 变速箱类型选择及传动方案设计. 32.1.1 类型选择. 32.1.2 倒档的形式及布置方案. 32.2 传动简图方案设计的一般原则. 52.3 变速箱操纵机构方案分析. 52.3.1 变速箱操纵机构的功用. 52.3.2 变速箱操纵机构应该满足如下要求. 62.3.3 操纵机构组成. 62.4 变速箱传动方案的设计. 62.4.1 整体总布置. 62.4.2 驾驶员的使用习惯. 62.4.3 提高平均传动效率. 72.4.4 改善齿轮受载状况. 72.4.5 传动方案. 7第三章 变速箱设计计算. 103.1 变速箱主要参数的选择. 10nts 第 II 页3.1.1 发动机参数选择. 103.1.2 档位数的确定. 103.1.3 各档位传动比的确定. 103.1.4 轴的直径. 113.1.5 中心矩A. 123.1.6 齿轮参数选择. 123.1.7 齿轮的强度校核. 193.2 变速箱轴的设计计算. 243.2.1 轴的功用及设计要求. 243.2.2 轴尺寸初选. 243.2.3 轴的结构形状. 253.2.4 轴的受力分析. 263.2.5 轴的校核. 263.2.6 第一轴的强度与刚度校核. 273.2.7 第二轴的强度与刚度校核. 283.2.8 轴上花键的设计计算. 303.3 变速箱轴承的选择. 313.3.1 几种轴承的特点. 313.3.2 类型的选择. 323.4啮合套的设计. 33第四章 变速箱的拆装顺序. 354.1 变速箱的装 顺序.354.2 变速箱的拆 . 364.3 变速箱总成装 应 的 . 36第 章 合 分析. 375.1 合 的 组成和分类. 37nts 第 III 页5.2 合 的功用. 375.3 合 设计的 要求. 37第 章 合 结构尺寸、参数的选择. 386.1 径及 尺寸的确定. 386.1.1 径 D .386.1.2 径 d . 396.1.3 度 h .406.1.4 校核 合 选尺寸. 40第 章 合 的结构选型及设计计算. 417.1 动 总成. 417.1.1 动 . 427.1.2 动 . 427.2 和 合 . 447.2.1 设计. 447.2.2 合 设计. 467.3 合 分 装置的设计. 477.3.1 分 . 477.3.2 分 轴承及分 套 . 497.4 设计. 507.4.1 结构设计要点. 507.4.2 的currency1及用应力. 507.4.3 的计算. 517.4.4 合 的操纵机构. 54结“. 56参. 56nts 第 IV 页fi fl. 57nts 第 V 页轮式 机 合 及变速箱设计摘要 设计 对轮式 机的 合 及变速箱分析与的 ” 上 对 合 及变速箱的 原 、参数、构及 分析 与 对 比 设计满足 要的轮式 机的 合 及变速箱 轮式 机的使用特点及要求 设计 用 和 类 的 合 及变 速 箱 目的 用 的 成 方 设 计 的 中对变速箱的档位数与传动比、档位的布置、 档方式及 合 的动 、分 装置 结构的 设计 满足使用要求的前提下 简 机结构 成 的 机操纵员的 强度 满足 对轮式 机 效率、 、定及成 的要求关键词 轮式 机 变速箱 合 动 Abstract: This design is on the clutch and gearbox wheeled excavator research and analysis on the basis of clutch, through the working principle, and the gearbox performance parameters, structure and the manufacturing process analysis and comparison, more can satisfy the design better production need now engineering wheeled excavator clutch and transmission. According to the use of wheeled excavator characteristics and requirements of this design USES a and ordinary cars similar clutch and transmission, the purpose is to borrow standard components, reduce automobile manufacturing costs, repair more convenient also. Then in design process on the number and transmission ratio of gear transmission, gear arrangement, shift way and clutch platen, pressure plate, separation device etc optimization design of the structure in the precondition of contented use simplified mechanical structure as possible, in order to reduce the costs at the same time, reduced the excavator working strength, manipulating member of still satisfied wheeled excavator working efficiency, safety, stability and cost requirements. ntsKeywords: wheeled excavator Gearbox clutch platen. 前言轮式 机轮 的 机简轮 轮 速度 nts 第 VI 页 场及可 速 多种业装置国 轮 的最高速度大多 2540km/h 国的大多 2540km/h贵州詹阳动力 的高速轮 JYL200C 速度甚至达到 51km/h 履带式的 速度仅 3 5km/h虽 轮 效率 如 级的履 但与履 昂贵的 移费相比频繁 场 轮 具经济 势正 机动、灵活、高效的鲜明特点轮 市政 护 、公交建设及 速抢 物currency1 、搬运 方得到 广泛运用统计 西方发达国家轮 求约占 机求总的12强有的甚至达到7080 应用十分广泛我国的轮 仅 3左右故 世界范围看轮 我国的应用有待 可说 未来几年继续扩大 扩大 ”建设发展战略城市及小城镇建设发展战略的大环境决定 我国轮 市场的广阔前景国 轮 企业较多且品种齐 如日立、小松、利勃海尔、卡特彼勒 、沃尔沃、JCB、 代 这些公司的品 体 当世界轮式 机技术发展的最高水平且很多著名公司都拥有 专有关键技术及元 国轮 品 “牌、品种上可选择都较少这与国 百” 家争鸣的 象形成鲜明对比近年来虽 国轮 、品种和技术水平 方都有 一定的发展比如詹阳动力重 开发 的高速轮 填 国 、 驶速度的重大 甚至比国 类机型 要略高一 但发展 很小技术和 可 满足国 市场的要 重 关键技术总 国轮 与国 的相比相 较 发展 重 正 如 对轮式 机的 合 及变速箱 关键 的nts 与分析对 提高我国轮 整体水平有很大 的nts 第 1 页第一章 变速箱的功用、要求和类型代轮式 机 用的动力装置主要活 式 机 矩和 速 变 范围较小 应 机 各种 下 力变 的要求 传动 中 用可改变 速比和传动 矩比的装置 变速箱1变速箱 但可扩 大 发 动机传到 动 轮上的 矩和 速的变 范围 应 机 各种 下 的要且 发动机 动方 变的 况下 倒 利用 发动机与传动 统的动力传使发动机currency1速运 状“ 1.1 变速箱的功用1改变传动比扩大 动轮 矩和 速的变 范围 应经变 的驶 如fifl、 速、上 使发动机 有利的 况下 2 发动机 方 变的前提下使 机倒驶3 可传 装置的动力 档使发动机动力 传 装置 发动机运 的 况下机 、 currency1发动机fi动有利currency1 的 1.2 对变速箱的要求1具有足的档位和合 的传动比满足使用要求使机合 的”力和速度下 具有的”和 经济及高的 率nts2变速箱应 可 、使用 、传动效率高、结构和简、拆 方 3 档应 档 动档和档 象1.3 变速箱的类型1 操纵方式分1. 力 档nts 第 2 页2. 动力 档(2) 轮 型式来分1. 定轴式变速箱变速箱中 有齿轮都有定的 轴定轴式变速箱 档方式可有种 型式力 档和动力 档2. 式变速箱变速箱中有些齿轮的轴 有 轴的齿轮轮 有运动 和公 我这类变速箱 齿轮变速箱 变速箱有动力 档一种方式第二章变速箱的传动方案设计一 的变速箱大fi要经 下 序1.明确设计要求 机类型使用要求及 的 况确定设计变 速箱的结构型式机的使用要求经总体计算确定 档位数和各档传动比机总体布置的要求确定 设计变速箱的 形尺寸 范围轴 和 轴的相对位置和轴 的 2. 变速箱传动简图方案3.确定变速箱的主要参数和 齿计算参 类型变速箱和经 统计 currency1 确定变速箱主要参数 中心 A齿轮 数 M齿 b 和 齿轮的 变速箱的传动比选 齿轮确定各档齿轮的齿数4.主要 强度和 计算确定 参数和尺寸大小 传动 齿轮、轴和轴承的计算操纵元 核 、 档 合 和动 的计算5. 整体机构设计总装 图6. 各 结构设计 图nts 第 3 页2.1 变速箱类型选择及传动方案设计2.1.1 类型选择1 档方式档方式可分 动齿轮 档和啮合套 档1 动齿轮 档 点结构简 少、方 、传动效率高 点 用 齿、 档 、 动齿轮 档 操纵力大且移动 较 齿 啮合一、齿 档 一、齿来承受齿轮传动齿轮 合齿齿轮 用 齿2啮合套 档 点 动啮合套 力且移动 小 档操 合 整 齿 啮合且 合齿 直径小、 速度 结合可少可 用 齿提高变速箱 的平和使 结构 确定结构 些齿轮啮合未 上档的齿轮有相对 故传动效率 currency1轮式 机 用到变速箱对传动效率有要求选用 啮合套 档2 传动简图方案分1组成式变速箱 级变速箱这种变速箱 度要结 合一 合元 啮合套得到一档位2组成式变速箱 变速箱要结合上 合元 得到一档位组成方 可分1 轴 2 横 2.1.2 倒档的形式及布置方案倒档使用率 高 用直齿 动齿轮方案 倒档 传动有些利用 前档的传动中 一中 传动齿轮的方案 有利用 体齿轮 的方案nts 第 4 页图2.1 见的倒档结构方案有下几种2 方案 1如图 2.1a 示前档的传动中 一传动使结构简 但齿轮currency1正负交替对变 的弯曲应力状“下 方案广泛用currency1轿 和型货 的四档 fl 式变速箱中方案 2如图 2.1b 示方案的 点可利用中 轴上一档齿轮 缩短 中 轴的 度 但档 对齿轮必须 啮合fi使 档 某些型货 四档变速箱 用 方案方案 3如图 2.1c 示方案获得较大的倒档传动比 的 点 档序 合 方案 4如图 2.1d 示方案针对前者的 点 改 经 货 变速箱中使用方案 5如图 2.1e 示nts 第 5 页方案中将中 轴上一档和倒档齿轮成一体 齿体、 大缩短 一些度方案 6如图 2.1f 示方案中 用 齿轮副均 啮合齿轮 档方 方案 7如图 2.1g 示充分利用 缩短变速箱轴 度有些货 用 方案点一档和倒档得各用一变速箱 叉轴使变速箱上 中的操纵机构 一些一般 3、4、5、6、7 种方案用currency1 档变速箱虑到设计的轮式 机的变速箱的设计变速箱的 档并 像货 轿 那样频繁对 档 合元 的要求 会太高 设计用啮合套 倒档 档方式 点结构简 直齿轮 要求 太高无轴 力成 但 档 容 发 噪声大 短2.2 传动简图方案设计的一般原则1. 缩短传动 少 轴至 轴传动齿轮啮合对数提高传 动效率2. 用公用轴少轴数3. 用公用齿轮少齿轮数目使齿轮 前档传动齿轮 档传动齿轮4. 轴的位置 轴和 轴的位置往往有总体布置确定5.齿轮 轴上的布置 少州的变形用应将受力大的齿轮布置近轴 承6.重 利用结构 少变速箱的轴 度 用重叠轴 的方 2.3 变速箱操纵机构方案分析2.3.1 变速箱操纵机构的功用 使用 的要驾驶员利用变速箱的操纵机构完成选档和 档nts 第 6 页到 档的 2.3.2 变速箱操纵机构应该满足如下要求1 档 一档位2 档应使齿轮 齿上啮合3防止 动档 动 档4 防止误 倒档5 档 2.3.3 操纵机构组成机式变速箱的操纵机构一般 变速 、 、 叉、变速轴及互锁、 锁和倒档锁装置 主要 组成依 驾驶员手力完成选档、 档档到 档 手动 档变速箱 设计 用的直 操纵手动 档变速箱2.4 变速箱传动方案的设计各齿轮副的相对 排位置对currency1整变速箱的结构布置有很大的影响各档 位置的 排应虑下四方的要求2.4.1 整体总布置 整机的总布置对变速箱 轴与 轴的相对位置和变速箱的轮廓形 状及 档机构提要求2.4.2 驾驶员的使用习惯习惯currency1档的高 顺序 左到右 右到左排列来 档如 下 图 a 和c值得 的倒档虽 平 档序列 的一特殊档位 却决定序列组合方案的重要环节例如 四档变速箱中 用的 序列组 合 方 案nts 有三种见图2.2 中b 和c 倒档与序列 结合的方案 档 先 nts 第 7 页位再 倒档倒档与序列结合与 结合者比较前者 结构上可 去一 叉和一变速 者如布置 当则可使变速箱的轴 度缩短图 2.2 上的要求 设计的档位布置方案 用方案C 2.4.3 提高平均传动效率提高平均传动效率 三轴式变速箱中 遍 用具有直 档的传动方案 并 可将使用 最多的档位 际成直 档2.4.4 改善齿轮受载状况各档齿轮 变速箱中的位置 排应虑齿轮的受载状况承受载荷大的 档齿轮一般 置 轴承较近的方小轴的变形使齿轮的重叠 数 fi下 多变速箱齿轮主要 触应力高成表点蚀 将高档齿轮 排 支承较 较该 轴的变形fi齿轮的偏 较小 故齿轮的偏载 小2.4.5 传动方案方案一nts 第 8 页方案二nts 第 9 页方案三方案一该方案 轴式变速箱 轴和 轴 一直轴式变速 有结构简 、轮廓尺寸小、布置方 、中 位传动效率高和噪声 点轴式变速 设置直 一速比 可设计得很大 方案 用currency1发动机前置的轿 虽 径 尺寸会比较大但很大度缩小轴 尺寸 合轿 这样底 比较 的 型方案二该方案中 轴式变速箱发动机动力经中 轴传到 轴且倒档轴和前档轴共轴 用currency1倒档档位数和前档档位数相近的机但 currency1用 啮合套 档如果档位数多的 候会使得轴 尺寸较大方案三 方案 属currency1中 轴式变速箱与方案二 的前档直 经一对齿轮传动 倒档齿轮和前档的齿轮可共用 可 掉很多成 nts综合上分析 设计 用方案三的设计方式 轮式 机的档位数 多 传动比 较小并 用的啮合套 档 方案三的方案最 的可小nts 第 10 页整体尺寸且 少 成 传动1 档 轴 啮合套 910 2 档 轴 啮合套 78 3 档 轴 啮合套 56 4 档 轴 啮合套 34 倒档 轴 1211 啮合套 128 第三章 变速箱设计计算3.1 变速箱主要参数的选择3.1.1 发动机参数选择虑到设计的要 currency1设计的轮式 机参 他 机公司品 机的吨位数 6 吨 发动机功率选择 60kW、 速 2200r/min 、最大扭矩 214N.m 3.1.2 档位数的确定 请档数的 变速箱有三、四、 档几种动力言档位数多 增 发动机发挥最大功率的机会档位数多少 影响到档与档 的传动比比值比值大会成 档 一般认 比值 宜大currency11.71.8 如最大传动比与最小传动比 比值愈大档位数 应愈多 设计的轮式 机对档位的要求并 高且驶速度 高参市上轮式 机决定 用四前档和一倒档的设计3.1.3 各档位传动比的确定nts1 首先确定轮式 机的最高 速度和最 速度轮式 机的nts/ min第 11 页速度一般都 高大多 2040kW/h 有些可达到60kW/h鉴currency1 设计的要选择轮式 机的最高 速度 32kW/h最 速度 6kW/h 满足 公档 的较高 速度 证 况 的定2轮 直径的选择直径大 使 机的 增高且 速度增 但 currency1 增高 机的 及 的定必 会 轮 直径小 恰恰相反 有 会太综合这些 素及国家 轮 的 格决定 选择轮 的半径 0.42m 3 各档传动比的确定i =0377r n /v31max minr 轮 半径=0.42mn 发动机 速2200r/minv 机 速度imax =037704222006=58 058i =0377r n/vmin maximin =0377042220032=10 8858传动比比值 =i max i =58 05810 8858 =533传动比比值 56 设计值合 41 =q =53362q=1747q 值 1.71.8 满足要求 设计经 选择轮边速速比 20 各档传动比 :i1i=i / 20 = 58 058 20 = 2 9029max= i / 20 =10 8858 20 = 0 544 4 mini =i /q=290291 747 =166162 1i =i /q=166161 747 =095113 23.1.4 轴的直径第一轴花键 分直径d(mm) 初选nts1 3第 12 页d = K 3 Temax 32式中K 经 数 K 4.04.6取 K 4.6 T max e 发动机最大 矩Nm 3 d =4 6 214 =27 5mmd=27.5mm 取d30mm 3.1.5 中心矩 A 对currency1中 轴式变速 将中 轴与第二轴 的 变速 中心 A 初选中心矩A 可 经 公式计算A =K 3 T i (33)aKae max 1 中心 数gK =8.69.6, 取9.6ai1g 变速 一档传动比 变速 传动效率取 96g Temax 发动机的最大 矩 位 Nm3 A=9 6 2142 90 96 =80 78mm3.1.6 齿轮参数选择1 数的选择影响齿轮 数选取的 素很多如齿轮强度、质、噪声、 要求 选取齿轮 数 一般遵循的原则合 少 数增 齿 会使噪声 变速 的质应增 数 小齿 方虑各档 齿 轮 应选用 一种 数 齿轮强度方虑各档齿轮应该有 的 数3 对 轮式 机质比小噪声重要故齿轮应选用大些的 数初选 数 可参 类型 的齿轮 数确定 可 经公式确定 ntsm = K3 T / 10 = 214/ 10 = 2 78 高档齿轮K=1 34 n emaxnts 第 13 页m = 0 7 3 T i / 10 = 0 7 3214 2 9 0 96 / 10 = 2 73 一档齿轮35 emax 1 g式中m n 齿轮 数m 直齿轮 数T 发动机最大扭矩 T=214 N me max e maxi 1 变速 一档传动比 变速 传动效率取 g g96 用同一模 行,故斜 法向模 取该设计选 数 齿轮 数 mn =3直齿轮 数取 m =32 力 的选择力较小 重合度较大传动平噪声较 力较大可提高轮齿的抗弯强度和表 触强度对currency1轿 提高重合度 噪声应 用14.5,151616.5 小些的 力对轮式 机与货 相 提高齿轮的承载力应选用22.5 25 大些的 力 际上 国家定的 力 20 变速 齿轮 遍 用的 力 20 3 选取 齿轮的应 到 对齿轮 噪声轮齿的强度和轴 力有影响 齿轮选取大的 齿轮啮合重合度增 平噪声 随着增大齿的强度 相应提高 当大currency130 抗弯强度急 剧下 会使轴 力及轴承载荷大轮式 机的与货 变速箱 齿的选择范围相 1826初 选 = = = 0 = = 20 1,2 3,4 5,6 7,8 9,104 齿 b的 , 注意到 速器的 向尺寸、 工作平 行、齿 选择 应 齿 对变 轴 齿轮 齿强度和 工作 受力的均 程度齿轮 匀 4通常根据模数 m 直齿b = K m , Kntsm n 来选择齿 齿 数取4.58.0c齿b = Km cK 取 6.08.5 c n c小齿轮的齿 计算上认 约510 有nts 第 14 页1 、直齿b =(4.47.0)3=13.221.0(mm)2、 齿b =(6.09.5)3=18.028.5(mm)设计 用直齿和 齿均 20mm5 各档齿数Z齿数确定原则各档齿轮齿数比应 可 整数, 且各档齿数无公约数1、一档齿轮齿数 (取 齿Z=2 A cos 9,10 20m 36h n选取 9 ,10 20Z h =280.78cos20/3=50.6 取 Z hZk = Z + Z=51= 51 大小齿轮齿数分 使Z / Z = 2 9 的传动比大些9 10 10 9取Z =13,Z =389 10 A = m (Z+ Z )/(2cos)37n 9 10=3(1338)/(2 cos20)=81.41mm 取 A 82mm 正i1 i 1=Z10 / Z 9=38/13 =2.92 i %=|2.92-2.90|/2.90=0.69%0.75nts 第 31 页Z 花键齿数用 应力 花键 合选择jy jy =0.16MPa机设计手 推荐当 强度合要求jy jy 第一轴上与 合 动 相 花键 用 开花键者齿 定心 动 合第二轴上装啮合套齿 的花键 合较 装 用 证装 精度多 用大 径定心轴上花键大径磨 齿 一般用中 中 合 必 花键大径精度 证第二轴 轴花键用矩形花键者 径 合用 开花键者齿 定心当 用 动齿轮 档 花 键 合应 证 动 如3.3 变速箱轴承的选择3.3.1 几种轴承的特点(1 、 轴承可 承受径 载荷及 的轴 载荷30000 型径 主30000B 型轴 载荷 主 可分 装 可整轴承的 一般成对使用对 装7 (2 、 轴承主要承受径 载荷 承受少 轴 载荷 高速 可用来承受轴 载荷 中 轴偏 8 1 6 力小 速高 结构简 格 宜应用最广泛但承受载荷力较 用currency1高速场合(3 、 触 轴承可 承受径 载荷及 的轴 载荷公 触 有 15 、 25 、40三种 大轴 承载力 大 currency1一轴承承受 的轴 力 一般成对使用对 装 用currency1 速较高 承受径 和轴nts 载 荷 场合4 、针轴承nts 第 32 页径 尺寸 承载力很大格 但 承受轴 载荷数较大 有偏 用currency1径 尺寸受 径 载荷较大的装置中3.2.2 类型的选择选用轴承选择 首先轴承的类型我国用的 轴承共分 种类型 下正确选择轴承类型 应虑的几大 数1 轴承的载荷轴承 受载荷的大小方 和质选择轴承的主要依 载荷的大小选择轴承类型 currency1轴承中主要元 触 宜用currency1承受较大的载荷 承载的变形 较小 轴承中主要 点 触宜用currency1承受较的中 的载荷故 载荷较小 应 先选用 轴承 载荷的方 选择轴承类型 对currency1轴 载荷一般选用推力轴承 对currency1径 载荷一般选用 轴承、轴承针轴承 轴承 承受径 载荷的 有 大的轴 载荷 可选用 轴承 触 大的 触 轴承 轴承当轴 载荷较大 可选用 触较大 触 轴承 轴承者选用 心轴承和推力轴承组合 一fi的结构分别承 径 载荷和轴载荷2 轴承的 速一般 速下 速的高 对类型的选择 发 什影响有 速较高 会有比较显著的影响 速对轴承的要求看可确定下几点1、 轴承与轴承比较有较高的 速故 高速 应 先选用 轴承2、 径相 的 下 径 小则动体 小运 动体 上的 心惯力 小 合currency1 高的 速下 故 高速 宜选用超、特及 列的轴承重及特重 列的轴承用currency1 速重载的场合如用一 列轴承承载力达 到要求 可虑 用 列的轴承者 nts 列的轴承并装 一fi使用3 、 架的currency1与结构对轴承的 速影响 大 体 架比 架nts 第 33 页高一些的 速4、推力轴承的 速均很 当 速高 若轴 载荷 十分大 可 用 触 轴承承受轴 力5、若 速略超样 中 定的 速可用提高轴承的公级 者 当的 大轴承的径 选用循 雾 强对循环的 却 来改善轴承的高速若 速超速较多应选用特的 高速 动轴承3 轴承的心轴承的中心与轴承中心 重合有度误 轴受力弯曲倾 会成轴承的 轴发 倾 这 应 用一定心的心 轴 承心轴承4 轴承的 装和拆 currency1拆装 选择轴承类型 应虑的一 素轴承类型的选择 应虑轴承装置整体设计的要求如轴承的 置使 用要求、 动要求 综合虑上 素 设计三轴都前 用列 轴承支承 用轴承支承前 支承轴 定位防止轴 移动 支承可轴 移动 防止受 膨胀卡死 用列 轴承可动心 轴有较大的相对偏 2对轴偏 fi到 偿用列球面 柱 承初 代 : 轴 选 号 GB/T 288-199
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