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土槽车传动系统设计毕业设计说明书,毕业设计论文
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吉林大学本科毕业设计说明书 1 摘 要 为了实验新的耕作方法，研究设计相应的耕作机械部件及配套农具，探索新理论、新结构，确定合理的设计参数，从而提高耕作机械产品的性能和三化程度，是农机科研部门一项重要且必须的工作。除进行田间试验外，还需进行室内的深入反复试验研究。在国外利用土槽试验是极其普遍的研究手段，其特点是：试验可以不受季节与气候的影响；缩短试验周期；试验重复性好；可以控制有关因素；有较强的对比性；试验精度高，采集的数据准确可靠。 在地面机器系统的研究领域中，无论是对耕作部件与土壤相互作用的研究，探索在耕作部件作用下土壤力学行为的 规律，分析关键部件的运动状态、受力情况、使用寿命等，还是对行走机构在松软地面通过性的研究，都离不开 土槽实验车 试验系统这一重要的科研性试验设施。 土槽实验车 试验系统对于探索农业机具的新原理、新机构、减少耕作能耗和提高作业质量是非常重要的。 关键词 ：农业机械 实验 土槽 车 设计 传动系统 工作装置 Abstract In order to test new farming methods, research and design the appropriate farming machinery parts and matching tools, exploring new theories, new structure, determine a reasonable design parameters so as to enhance the performance of farming machinery products and the degree of three, is an important scientific research departments of Agricultural Machinery And must work. Apart from field trials, the need for indoor in-depth study on repeated tests. In the use of foreign soil trough test is extremely popular research tools, its features are: pilot season and climate can be exempted from the impact of shortening the trial period; test reproducible; can control the relevant factors have a stronger contrast; test accuracy High, the data collected is accurate and reliable. Machinery systems on the ground in the areas of research, both components of farming and the interaction of soil, to explore the role of farming components under the laws of soil mechanics, analysis of key components of the movement, stress, life, or the Walking through the body in soft ground of the study, we can not do without soil trough experimental system to test this important research and testing facilities. Soil slot car nts吉林大学学士学位论文 2 test system of agricultural machines and tools for exploring the new principles, new institutions, to reduce energy consumption and improve farming operations and quality is very important. Agricultural machinery as improve the working efficiency of agricultural production tools, and its operations are mainly land and the growth of field crops, a new type of agricultural machinery research and development work in the fields of soil and its environment are inseparable. Early in the agricultural machinery research and development, we must conduct a series of experiments to test the mechanical properties of agricultural machinery in different environmental conditions can achieve the expected demand, which is mechanical - Soil operating model - agricultural machinery test the soil trough Role. Test soil trough of agricultural machinery in the fields of the simulation, for the development of agricultural machinery to provide accurate and effective data, research and development of agricultural machinery in technological innovation and R & D cost savings is of great significance. Key words： Agricultural machinery test soil tankers design drive system installation work nts目 录 1 目 录 摘 要 - 1 Abstract - 1 目 录 - 5 1.1 本课题的提出及意义 - 5 1.2 本课题所涉及的内容国内外研究现状综述 - 6 1.2.1 国外土槽实验车的研究概况 -6 1.2.2 国内土槽实验车的研究概况 -8 1.3 对课题要求及预期目标的可行性分析 - 9 1.5 本章小结 - 10 第二章 土槽车 传动 系统设计 - 11 2.1 传动需求分析 - 11 2.2 传动方案选定 - 错误 !未定义书签。 2.2.1 总传动比 i -11 2.2.2 传动方式及传动路线 -11 2.3 动力装置的选择与匹配 - 12 2.4 变速箱 的选择 - 13 2.5 减速器 的选择 - 14 2.6 联轴器及制动器 的选择 - 17 2.7 减速器齿轮的设计计算 - 18 2.7.1 齿轮的设计计算 -18 2.7.2 轴的结构设计 -20 2.7.3 设计结果 -28 2.8 本章小结 -30 第三章 土槽车工作装置设计 - 31 3.1 动力装置 设计 - 31 3.2 传动方案 设计 - 31 3.2 移行装置 设计 -32 3.3 锁紧装置 设计 - 错误 !未定义书签。 3.4 本章小结 - 32 第四 章 锁紧装置 连杆的工艺性分析 - 34 4.1 连杆主要结构参数 - 错误 !未定义书签。 4.2 表面加工 - 36 4.2.1 粗车加工 -36 4.2.2 半精车加工 -37 nts吉林大学学士学位论文 2 4.3 内孔加工 -37 4.3.1 钻孔方案 -37 4.3.2 钻孔方式 -38 4.3.3 扩孔 -38 4.3.4 铰孔 -39 4.3 本章小结 - 错误 !未定义书签。 第五 章 结论与心得 - 错误 !未定义书签。 6.1 结论 - 错误 !未定义书签。 6.2 心得 - 错误 !未定义书签。 参 考 文 献 - 错误 !未定义书签。 致 谢 -错误 !未定义书签。 nts第四章 锁紧装 1 第一章 绪 论 1.1 本课题的提出及意义 土槽模拟法 soil tank modeling， 依据相似原理，在室内利用加工后的土质代替介质，在土槽中进行模型实验来 验证一些理论曲线和处理野外资料的方法 。 农机具的试验大部分都是在田间进行的，但田间试验不仅受到诸多白然条件的限制，而且恶劣的实验环境不利于精密仪器仪表的应用，不能很好地将机具的参数和结构优化。这土要是因为 : 1. 田间试验时间受限于气候条件、季节天气和作物栽培情况，常因此而被迫中断，也难以重复再现。 2. 由于田间十壤类型与状态的差异性和农艺条件的复杂性，受含水量、载荷历史、耕作历史、耕作时间等影响，即使是同一块地里，士壤成分也不均匀，致使田间试验理想的测试地点不容易找到，试验结果缺乏可比性。 3. 田间试 验土壤含水量不易控制，而含水量轻微变化均会造成十壤特性的显著变化。 4. 地面斜度与不平度均影响试验结果，因而田间试验工作部件的作业深度很难控制均匀，有较大的随机性。 5. 测试仪器多，搬运费劲，安装调试比较麻烦，存在许多试验误差的内在和外在影响因素，试验成本高。 与田间试验相比，土槽实验台车则能很好地弥补上述田间试验的不足之处，使用 土槽实验车 做试验时，可在室内土槽上可以通过填装不同的土壤，以模仿不同地区的土壤条件，试验不必转移地点，而是就地进行 ;室内测试可以通过耕整机械对土坡进行处理，方便地控制和节十壤性 质和状态，可随时随地进行试验 ;而且士槽中的土壤比田间的土壤条件均匀，能很好地确保进行不同工作参数的对比试验 ;可以严格保证被试验的加工部件在土壤中的作业深度在合适的范围内，这样的准确度在田间是不能达到的 :另外，还可以避免由于田间行走轮的轮辙和其他形式的压实作用的影响而使研究工作复杂化 ;室内测试台车在轨道上能够行驶，运行平稳，并可采取较好的防护措施，因此可以使用较精密和先进的测试和跟踪仪器设备，消除外界的影响，取得的试验数据更为准确 :再者可根据工作需要选择适当的试验时间，必要是可以昼夜连续进行，确保试验过程的连 续性。室内试验是在尽可能短的时间内取得精确数据的方法，为缩短机械的研制和投产，加快试验和定型，促进新产品开和推广有着重要意义。因而国内外为了建设土槽及 土槽实验车 进行了大量研究开发工作。 nts吉林大学学士学位论文 2 1.2 本课题所涉及的内容国内 (外 )研究现状综述 试验是开展科学研究所不可缺少的手段。一项科学研究常常需要经过长时间的、多次的、并具有一定水准的试验，才能获得大量的观测数据和信息，通过对这些数据和信息的科学处理和分析研究，才有可能对所研究的对象的本质、内在规律、相互关系和影响逐步认识，最后得到有用而可靠的结论。由于农机具的试验 尤其是水田作业机械严重地受到土壤和气候等自然条件的限制，使试验人员遇到很多困难，同时，试验结果也往往与实际情况相差很远，不利于农业机械的生产与定型，甚至推广，于是农机研究者就产生了为耕作机械建立砌 ,用室内土槽农业机械模拟测试系统的设想，由于在土槽中进行 1 澎验具有一系列的优点，目前国外已有许多试验用土槽在进行工作，国内也正在积极开发并采用室内模拟测试系统进行研究和试验。 1.2.1 国外 土槽及土槽实验 车的研究与应用 发展概况 国外对农机土糟的应用研究比较早。自 20世纪 30年代以来，某些发达国家如美、日、俄、德等 的研究中心、公司、学校相继建立了不同的土槽试验装置，利用土槽设备对耕作机械的行走机构和工作部件进行室内试验。例如，在关国农业部国家土壤实验室共有 11 个室外土槽，侮个室外土槽长 76m,宽 3.3m ,深 0.6m 或， 5m，可以进行车轮、履带、车辆和耕作机具等的试验。试验时带有被测机具和部件以及测试用仪器等的试验机组在土槽上部的钢轨上行驶，可以测量诸如拉压力、速度、打滑率、转角、耕宽、耕深以及行进距离等工作参数。测试装置和传感器接受的模拟信号，通过电缆与仪器车上的测量仪器相连。它们用专门的机器为各种研究制备各种所 需要的土壤。用一种可以移动的特制喷雾器加水，控制土壤的含水量。 为了解决采用常规田间试验时周期太长、效率低的缺点，国外十分重视农业机械的室内快速试验技术、模拟试验技术和自动化技术在室内实验的应用以及相应手段的发展。 从 20世纪 30年代 起，某些发达国家如美、日、俄、德等开始利用土槽设备对耕作机械的行走机构和工作部件进行室内试验。美国国立耕耘机械实验室拥有九个室外土槽和两个室内土槽。每个室外土槽长 76米、宽 3.3米、深 0.6米或 1.5 米。 各土槽之间用混凝土墙隔开。上部有钢轨，试验时带有被测机具和部件以及测试用 仪器等的试验机组在钢轨上行驶，可以测量诸于拉压力、速度、打滑率、转角、耕宽、耕深以及行过睡巨离等工作参数。通过电缆与仪器车上的测量仪器连接。美国迪尔公司的土槽设施情况nts第四章 锁紧装 3 大同小异，它的测试台车用钢丝绳牵引，试验由安装在地面上的主控制台进行控制，也可以由小型遥控装置进行控制。其他国家如日本等也都设置有类以上述对原型机具或部件进行试验的大土槽设施，至于对机具模型试验或部件的小土槽 也较多 。 日本关东东山农业实验场的室外土梢及东京大学农学部的室内土槽可以根据需要做各种农机部件的试验。它包括测量和处理土壤的机械以及作业轨 道。这个研究中心的大量工作与水田土壤有关。已经研究的内容有 :旋耕机、 铧式 犁等耕作部件，以及车轮、履带、车辆的牵引力及漂浮性能。前苏联全苏农 业机械制造科学研究院的土壤耕作机械实验室的土槽，可用以研究各种 作部件的上作性能以获得土壤耕作机械设计的必要资料。 进入 2 0 世纪 70 年代，室内土梢及其试验设备的设计和研究，作为实验科学的一个重要组成部分，逐步沿着多功能、梢确化和自动化方向迅速发展，同时也促进了新型农业机械的开发研制以及地面机器系统科学向深层发展。 1979年，英国的 R. J. 60DWM等人针对以前某些大型 室内十槽的实验成本昂贵、而某些小型自动化土槽又难以满足多项试验的要求，研制了一套简单适用、用途广泛且尺寸可调的的土槽试验设备。其技术参数如表 1.2.1-1所示。但这套土槽实验设备的自动化程度较低。为了降低成本，采用人 T方法制备和处理土壤，而没有专门的土壤处理设备，因而工作效率较低。 表 1.2.1-1 英国小型土槽设备主要技术参数 长度（ m） 宽度（ m） 深度（ m） 动力源 动力输出装置 速度 （ m/s） 5.013.0 0.82.0 30K 拖拉机 电控气泵 0.12.5 不久，英国 SILSOE 学院研制了一套新型自动化室内土槽设备，除了加大土槽尺寸 (2OmX1 .7mX1.0m)外，在土壤处理设备、自动化控制以及动力装置等方面部采用了更加先进的手段。其技术参数如表1.2.1-2所示。同时，实验室布局、测控系统设计及试验安全性、舒适性方面也提出了新的观点，将土槽试验规模、实验方法推上了新的高度。 表 1.2.1-2 SILSOE 学院土槽设备主要技术参数 土槽尺寸 （长 *宽 *高） 动力源 动力 输出装置 液压 动力源 最大 前进速度 土壤 处理设备 20m*1.7m*1.0m 75kw 柴油机 可调 速 液压系统 6kw 电动机 5m/s 抓斗、刮 板、滚筒 此外 ，巴基斯坦 Tandjam 农业大学，美国伊利诺伊州大学， Deere公司，亚洲技术学院的农业和食品工程部，尼日利亚大学等国外院校nts吉林大学学士学位论文 4 和科研机构也建立了自动化水平比较高的农机室内土槽。 1.2.2 国内土槽及土槽实验车的研究与应用发展概况 我国室内土槽是随着我国农业机械化以及地面车辆系统的发展而建立起来的。早在五十年代，我国洛阳拖拉机研究所建成了国内第一条土槽。限于当时科技发展水平等条件的限制，测试装置比较简陋。用指针式弹簧秤及液压式传感器测力，用 时钟及秒表测速度，用机械转速表与秒表配合测转速。后来随着电子工业水平的发展，逐步采用了应变片式拉压传感器和扭矩传感器、光电与电磁传感器和五轮仪等，有效地提高了测试精度并减轻了劳动强度。 20世纪 80年代初，中国农业机械化科学研究院建立了类似美国农业部的土槽设备 (尺寸为 60mX 3 mX 1.5m) 。这是国内一条具有代表性意义的室内土槽。 此后，江苏工学院、华南农业大学 (土槽尺寸为 50mX 2 .2m X 1 .2m) 、机械部洛阳拖拉机研究所 (土槽尺寸为 17mX 0 .9m X1 .lm )等高校和科研机 构也相继建立了自己的农机室内土槽实验室。这些室内土槽为我国农业机械及地面车辆系统的研究创造了良好的条件 . 80年代起， 北京农业工程大学 余群教授等在地面 车辆系统力学方面进行了大量的深入研究并取得了突出的研究成果，在室内土槽中利用动力学原理和地面测试技术来研究土壤的强度、变形及其规律，以此探求车辆 (机器 )性能与土壤特性间的数学模型，在拖拉机实验室内建立了在当时完整先进的室内土槽系统实验室。 吉林工业大学（今吉林大学）首次将计算机技术应用于室内土槽试验，使土槽实验在试验精度、工作效率及功能多样化方面取得了很大进 步。他们所研制的单轮试验器在水田土壤中的应用，不仅提高了农机测试、特别是水田土壤参数测试的自动化程度，而且缩短了测试的工作周期。此外，吉林工业大学在土槽控制方面的研究也比较多。1994年，吉林工业大学农机系对 土槽实验车 调速系统采用了带双因子的模糊控制器 ;1995年，又提出了 4 参数调整因子和全论域范围内自调整因子的具有自寻优性质的模糊控制，经实践证明，系统响应快、动态过程稳定、超调量小、过度过程时间短，稳态误差小，取得了理想的控制效果。 1997年又提出了速度的复合模糊 PID控制及阻力的二维模糊控制决策，取得了 比较满意的效果。 80年代末，随着改革开放和科技发展，土槽测控系统有了较大的改进。江苏工学院研制了农机土槽的计算机控制和数据采集系统。该系统配置了两台微型计算机，一台为 STD-8US，放置于土槽试验台上，负责土糟台车的速度控制和实现数据采集 ;另一台为 IBM-P(:系统机，安装在控制室内，负责处理实验数据。二者通过 RS-232C串行口进行nts第四章 锁紧装 5 数据通讯。该系统能以不同的采样频率进行数据采集，对所得数据进行了数字滤波，可自动停车，可对数据进行均值和方差计算。此系统以微型计算机为核心，将数据采集与处理有机的结合在一起， 使整个土槽系统融为一体。由于计算机技术的应用 .改善了以往土槽系统控制精度低、数据采集与处理设备零散、中间环节繁多、实验周期长等一系列缺点。而且其性能更好、自动化水平也较高。 华南农业大学工程技术学院的罗锡文、张泰岭 80 年代初建成一条室内水田土槽 (尺寸为 20mX1 .6m X 1 .OM )。并利用水田土槽设备对水 lu 轮行走性能进行了系统分析。该土槽实验设备包括十槽、轨道、试验台车、试验装置、测试系统、控制系统和土壤处理装置。可进行水田农业机械行走机构的原型和模拟试验。随着土壤一机器系统力学研究的进一步深入， 80年代研制的土槽、试验台车和测试手段已经不能满 足需要。为此，华南农业大学工程技术学院又重新设计建造了一条新的土 槽实验室。新土槽 (尺寸为 40mX 2 .0m X 1 .5m )分为水田和早田两部分，可同时进行早田和水田农业机械及土壤特性的实验。 1996年，罗兴吾等在该土梢上研制了一套计算机控制的模拟加载系统。该系统由 土槽实验车 、钮矩测量装置、加载装置以及计算机控制系统组成。测试系统包括 :计算机、 PC-6313计算机接口卜、打印机、各种传感器、信号预处理装置及监控仪器等。 1998年，刘进科对该土槽试验台车牵引 系统进行了改造设计。该系统采用遥控与非遥控相结合的方法，制作了试验台车接收控制系统，实现了整个台车测试系统的单人操作，减轻了操作难度。研制了农机具自动定位系统，解决了土梢台车上农机具升降机构定位精度误差的问题 (精度 2mm)。 JGJKY 01 型台车试验系统是由原吉林工业大学汽车拖拉机工程系设计研制的，并于 2000 年在“ 211 工程建设”项目支持下由吉林大学地面机械仿生教育部重点实验室进行了技术改造，但由于资金和时间问题，系统在计算机控制技术和功能上仍旧存在着可靠性差、操作复杂，控制方式单一、自动化程度低、试验 重复性差等一系列问题，限制了台车试验系统的工作效率和应用范围。 1.3 对课题要求及预期目标的可行性分析 本文主要研究内容 运用机电一体化技术及现代测试与控制技术，设计并建造一台可用于农业机械设计研究及关键部件测试的土槽测试台车。 土槽实验车的主要任务 : 1.犁、开沟器等的牵引阻力、入土性能、翻土开洞能力。 2.施水量、施水位置、水分入渗规律及蒸发过程。 3.播种机、施肥机性能。 nts吉林大学学士学位论文 6 本文开发研究的主要内容为 : 1研究行走式土槽实验车如何满足农业工程技术研究的需求，进行土槽系统设计及 土槽实验车 总体方案设计。 2 研究设计土槽实验车机械系统，重点解决实验车变速问题 :机具连接及受力测最问题。对机械系统组织加工安装。 3 对机械系统、测控系统进行调试，检验土槽实验车各项性能，使其满足预期的设计要求。 1.4 本章小结 本章讨论了课题的研究意义，分析了国内外研究现状，确定课题主要的研究内容和研究方法。 nts第二章 土槽车传动系统设计 7 第二章 土槽车 传动系统设计 2.1 传动需求分析 土槽车模拟的是拖拉机的功能，其工作速度即为拖拉机正常工作时的速度，一般为 6-8km/h,换算成 1.67-2.22m/s。 要有能牵引机具作业的机械及电力设 备 ，包括动力及其 传动装置 。通过资料了解到，其工作阻力 最 大约为 2800N。 基本组成 ： 发动机或者电机 、制动器、变速器、联轴器、减速器等 。 2.2 传动方案选定 2.2.1 总传动比 i 台车行走速度应模拟农机具作业速度，但为了便于测量与控制不应选择速度太高，一般档作业最低速度为 6-8km/h。 3 .1 4 * d * n6 0 * iV 其中， n=1460r/s 驱动轮直径选择 d=0.5m 则总的传动比 i 为： i =（ 3.14X0.5X1460） /60X(1.67-2.22)= 22.47-16.91 2.2.2 传动方式及传动路线 土槽实验车 由 4 个轮支律全部重量，为了提高驱动力，选取全轮驱动的形式，由于前后驱动轮相距较远，应选用链带驱动，便于总体布置及减小传动系统质量 .而链传动比皮带传动具有传动效率高、传动速比准确、寿命长等优点，因而，到驱动轮的最终传动选用链传动。为了节约成本减少设计工作量，电机到链传动中间选用齿轮减速机。其传动路线为 : 动力装置 制动器 变速器 减速器 主动链轮 前后从动链轮 nts吉林大学学士学位论文 8 图 2.2 四轮驱动的链传动示意图 动力通过主动链轮同时带 动前、后两个从动链轮，图 2-2 所示是四轮驱动方式的链传动示意图。链轮通过平键带动车轴转动，车轴再带动安装在车轴上的车轮和绞盘转动，从而使测试台车运动。 2.3 动力装置的选择与匹配 动力装置可以是柴油机或电动机。动力的选配主要考虑动力性、经济性、安全性、可靠性，并且要求安装方便。柴油机占据空间大，操作比较麻烦，且不好进行自动控制，不适合本文设计的小型 土槽实验车 上使用。所以本文采用电动机作为动力装置，电动机又有直流和交流之分，且交流电动机又可分为两相 (220V)和三相 (380V)两种。在它们之中，以 三相交流电动 机体积小、功率大，且易于自动控制，很适合本文设计的大 型 土槽实验车 上使用。选择电动机作为动力源有以下优点 : (1)电动机噪音小，无污染，有利于改善工作环境 : (2)电动机体积小，重量轻，安装方便 ; (3) 电动机转速稳定，适用于匀速工作状态 ; (4) 电动机控制方式简单，容易实现自动控制，实现反转倒车 ; (5) 电动机容易维护，购置费用低，使用费用低。 据 相关资料 机具 的耕作 阻力 平均约为 2800N， 工作速度最大约为 6-8km/h左右 ， 土槽车 消耗的功率为 ： P1= 8000 X 2800 / 3 600=6222.2W 6.3KW Pmax=11000X2800/3600=8555.6W 8.6KW 考虑到传动效率及功率储备的因素，动力采用 10KW 左右的电动机较为合适，经比较，由于 Y 系列三相异步电动机工作可靠，通用性好，起动转矩高，因此 土槽实验车 的动力采用 Y160M-4 型三相异步电动机，其主要技术参数为 : 转速 : n=1460 转 /分 ,额定功率 : P=11KW,电流 =23A，电压 =380V，效率=88%，功率因数 =0.84， 重量 =147KG,噪音 =82Db。 nts第二章 土槽车传动系统设计 9 2.4 变速箱的选择 通过查找资料，根据各种变速器的 参数及 槽车的工作要求选用 NJ130 型变速器。 相关参数如下： 变速箱型式 :4 1 机械式 型号 : NJ130 型 变速箱各档速比： 6.398、： 3.091、： 1.686 ： 1.0 、 R： 7.819 nts吉林大学学士学位论文 10 2.5 减速器的选择 常用减速器的型式和应用 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转炬，以满足工作需要。在某些场合也 用来 增速，称为增速器。 减速器的种类 很 多，按照传动类型可分为齿轮 减速器，蜗杆减速器和行星 减速器以及它们互相 组合起来的减速器；按照传动的级数 可分为单级和多级 减速器 ；按照 齿轮 形状可分为 圆柱齿轮减速器 、 圆锥齿轮减速器 和 圆锥 一 圆柱齿轮减速器 ，扳照传动的命设形式又可分为展开 式、 分流式和 同轴式 。常用的减速器型式及其特点和应用 见表 2.5。 表 2.5 二级圆柱齿轮减速器分类表 当传动比在 8 以下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于 8 时，最好选nts第二章 土槽车传动系统设计 11 用二级 (i=8 40)和二级以上 (i40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将 使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种减速器时应注意： 1)轴的刚度宜取大些； 2)转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀； 3)采用斜齿轮布置，而且受载大的低速级又正好位于两轴承中间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上，故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大 。 圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至 40000kW，圆周速度也可从很低至 60m/s 一 70m s，甚至高达 150m s。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对齿轮副分担载荷，有利于改善受力状况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配，例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外，减速器结构基本相同。传动功率和传动比相同 时，圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比渐开线齿轮减速器 30。 为了减小传动链轮的尺寸，应使最终的链传动传动比比较小，因而当选其传动比为 1 时， 变速箱传动比为 1， 而应使变速器在三档时槽车处于工作速度， 通过安装尺寸、传动功率的选择，最终选用 ZLY 250-20-I JB/T 8853-2001减速器 ，其减速比 i=20。 减速机输出转速： n0=n/i0=1460/20=73r/min 车速为： V1=73X3.14X0.5/60=1.91m/s 即为变速箱传动比为 1 比 1 时的行走速度 ,通过变速器传动比的改动，可以得到 多个作业速度。 按国家标准 JB/T8853-2001 生产的外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速机。广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。 减速机适用范围如下： 1.高速轴转速不大于 1500 转 /分。 2.齿轮传动圆周速度不大于 20 米 /秒。 3.工作环境温度为 -40 45，如果低于 0，启动前润滑油应预热至 0以上，本减速机可用于正反两个方向运转。 特点： 1.齿轮采用高强度低碳合金钢经渗碳淬火而成，齿面硬度达 HRC58-62，nts吉林大学学士学位论文 12 齿轮均采用磨齿工艺，精度高，接触性好。 2.传动效率 高：双级大于 93%。 3.运转平稳，噪音低。 4.体积小，重量轻，使用寿命长，承载能力高。 5.易于拆检，易于安装。 图 2.5 ZLY 250-20-I JB/T 8853-2001 减速器 规格 A B H a i d2（ m6） t2 L2 b2 t2 250 830 450 594 430 20 110 165 380 28 116 表 2.5 ZLY 250-20-I JB/T 8853-2001 减速器规格 nts第二章 土槽车传动系统设计 13 2.6 联轴器及制动器的选择 Y160M-4 型三相交流电动机功率 PW=11kW，转速 n=1460r/min. 理论转矩（主动端）： TA=9550 PW /n =9550X11/1460 =71.95N m。 选用 制动器 及第一个联轴器 时 应使其许用转矩大于 理论转矩 71.95 N m。 制动器主要由立板架、闸瓦、调整杆、弹簧及底座等部分组成。闸瓦与立板架，立板架与底座均由轴销连接，立板架的一边可以安装电磁铁，主弹簧安装在立板架的上方；调整杆的顶端与电磁铁的停挡相近，为了增加闸瓦与制动轮表面的摩擦系数，在闸瓦上装有可更换的石棉刹车带。 当被操纵的电磁铁断电时，由制动器压缩弹簧，保持 制动状态；当电磁铁通电吸合时，产生松闸，使机构可以运转。 为了选用较小型号的制动器和缩小安装位置，制动器应安装在高速传动轴或电机轴上，因该轴的扭矩最小。另外在选择制动器时，其基本参数是制动力矩，它与制动时间成正比，所以在决定和计算制动力矩时不可太大，以满足工作要求为适宜。 为了使制动器在尽可能小的制动力矩下工作，可 以通过节螺母来改变主弹簧的压缩长度，达到需要的弹簧力及制动力矩。 机器设备在安装了制动轮以后，再安装制动器，制动轮必须经动力、静力平衡，其表面粗糙度低于 6，硬度不低于 HB-28。两闸瓦中心连接必 须经制动轮中心偏差不得超过 0.3mm。 TJ2 系列制动器是一种由交流电磁铁操纵的常闭式抱闸制动器，能广泛应用在起重运输机械中，制止物件升降速度以及吸收运动或回转机构运动质量的惯性。 表 2.6 列出的 TJ2-200 技术数据，选用 TJ2-200 制动器 ，符合设计要求。 型号 (JC=25%和 40%) 配用电磁铁型号 制动力矩 （ N*m） 瓦块退距 （ mm） 推 杆 行 程（ mm） 电磁铁力矩（ N*m） TJ-200 MZD1-200 160 0.5 2.5 40 表 2.6 TJ-200 制动器主要技术参数 nts吉林大学学士学位论文 14 图 2.6 TJ2-200 制动器 2.7.减速器 齿轮的设计计算 2.7.1 齿轮的设计计算 .齿轮材料，热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 （ 1）齿轮材料及热处理 大小齿轮材料为 20CrMnTi。齿面渗碳淬火，齿面硬度为 58 62HRC，有效硬化层深 0.5 0.9mm。经查图，取 1500MPa， 500Mpa。 （ 2）齿轮精度 按 GB/T10095 1998，选择级，齿根喷丸强化。 初步设计齿轮传动的主要尺寸 nts第二章 土槽车传动系统设计 15 因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按 齿根弯曲疲劳强度设计，再校核持面接触疲劳强度。 （ 1）计算小齿轮传递的转矩 kNm （ 2）确定齿数 z 因为是硬齿面，故取 z 19， z i z 6.319 120 传动比误差 i u z / z 120/19 6.316 i 0.25 5，允许 （ 3）初选齿宽系数 按非对称布置，由表查得 0.6 （ 4）初选螺旋角 初定螺旋角 15 （ 5）载荷系数 K 使用系数 K 工作机轻微冲击，原动机均匀平稳，所以查表得 K 1.25 动载荷系数 K 估计齿轮圆周速度 v 0.75m/s 查图得 K 1.01; 齿向载荷分布系数 K 预估齿宽 b 40mm 查图得 K 1.17，初取 b/h 6，再查图得 K 1.13 齿间载荷分配系 数 查表得 K K 1.1 载荷系数 K K K K K =1.251.011.11.13 1.57 nts吉林大学学士学位论文 16 2.7.2 轴的结构设计 I轴： 1.选择轴材料 45钢 调质 217255HBS 2.初算轴径 取 A=110 得 因轴上要开键槽，故将轴径增加 4%5%,取轴径为 60mm。 3.拟定轴的布置方案 (如图 ) 选取 31314圆锥滚子轴承 II轴： 1.选择轴材料 45钢 ， 调质 217255HBS 2.初算轴径 取 A=110 得 因键槽影响，故将轴径增加 4%5%,取轴径为 107mm。 3.拟定轴的布置方案 (如图 ) 选取 32222圆锥滚子轴承 nts第二章 土槽车传动系统设计 17 III轴： 1.选择轴材料 45钢 调质 217255HBS 2.初算轴径 取 A=110 得 因键槽影响，故将轴径增加 4%5%,取轴径为 150mm。 3.拟定轴的布置方案 (如图 ) 选取 32032圆锥滚子轴承 轴承寿命校核： I轴：由手册查得 30314 nts吉林大学学士学位论文 18 ，取 (1) 计算附加轴向力 (2)计算轴承所受轴向载荷 I轴右端轴承被 “ 放松 ” (3) 计算当量动载荷 左： 查表知 X=0.40 Y=1.7 则 nts第二章 土槽车传动系统设计 19 右： 查表知 X=1 Y=0 则 (4) 轴承寿命计算 按左轴承计算 所选轴承合格 II轴：由手册查得 32222 ，取(1) 计算附加轴向力 nts吉林大学学士学位论文 20 （二） 第二对轴承 齿轮减速器低速级传递的转矩 具体受力情况见图 3 2 （ 1）轴 II受力分析 齿轮的圆周力 齿轮的径向力 齿轮的轴向力 （ 2）计算轴上的支反力 经计算得垂直面内 水平面内 （ 3）轴承的校核 初选轴承型号为 32928 轻微冲击，查表得冲击载荷系数 nts第二章 土槽车传动系统设计 21 计算轴承 A 受的径向力 轴承 B受的径向力 计算附加轴向力 查表得 3000 型轴承附加轴向力 则轴承 A ，轴承 B 计算轴承所受轴向载荷 由于 ，即 B轴承放松， A轴承压紧 由此得 计算当量载荷 轴承 A e=0.36, 则 , 轴承 B e=0.36, 则 轴承寿命 计算 因 ，按轴承 A计算 nts吉林大学学士学位论文 22 （三）第三对轴承 具体受力情况见图 3 3 （ 1）轴 III 受力分析 齿轮的圆周力 齿轮的径向力 齿轮的轴向力 （ 2）计算轴上的支反力 经计算得垂直面内 水平面内 （ 3）轴承的校核 初选轴承型号为 32938 轻微冲击，查表得冲击载荷系数 nts第二章 土槽车传动系统设计 23 计算轴承 A 受的径向力 轴承 B受的径向力 计算附加轴向力 查表得 3000 型轴承附加轴向力 则
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