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54轮式拖拉机设计计算书 第 1共515151页 25 / 25第二部分 传动系统计算一、 传动系统结构简介与原始参数（一） 简介754拖拉机传动路线图如图2-1所示，由下列部分组成：1 离合器：干式双作用常结合2 变速箱：4（2+1） 组成式、啮合套换挡3 制动器：湿式盘式制动器(单片)4 动力输出轴：后置，转速540、1000、r/min 图 2-1（二） 计算原始参数。见表2-1 原始参数表 表2-1 发动机参数标定功率 NeN(kW)55标定转速 neN(r/min)2200标定扭矩 MeN (Nm)239.5一对齿轮副传动效率一对圆柱齿轮副 n0.98一对圆锥齿轮副 n0.97拖拉机使用质量G (N)35000橡胶驱动轮胎规格13.6-38一个轮胎承载能力 G(N)12950动力半径 rd (m)0.732附着系数0.65（三） 拖拉机各档传动比、理论行驶速度 见表2-1各档传动比与理论速度汇总表 表2-1 档位参数倒倒倒倒变速箱传动比12.99.05.43.82.92.11.20.869.36.43.92.7中央传动比444444444444末端传动比5.65.65.65.65.65.65.65.65.65.65.65.6总传动比28820112285664628192081438760理论速度2.13.05.07.29.213.22231.52.94.27.010.1理论行驶速度计算公式 ： 二、离合器设计计算三、传动系齿轮的设计计算 (一) 齿轮几何参数计算圆柱齿轮几何参数汇总表见表2-8；圆锥齿轮参数汇总见表2-9 (二) 齿轮强度计算1）计算载荷的确定确定原则一方面是从发动机传递给传动系的扭矩，另一方面是从驱动轮按附着能力确定的扭矩，选取两者中较小的值作为计算扭矩a） 按发动机标定扭矩计算(计算结果见表2-10)计算公式M=MeNin (Nm)式中M传动系某轴所受的扭矩i发动机到该轴的传动比(某档时)n发动机到该轴的传动效率(某档时)b) 按附着能力计算 结果见表2-10计算公式： (Nm)式中附着系数G单位承重(N)rd动力半径(m)i某档时该轴到驱动轴的传动比h某档时该轴到驱动轴的传动效率c)各轴上的计算载荷(N.m)，结果见表2-112)齿轮强度计算，结果见表2-12，取表2-10中的小值。圆柱齿轮强度按GB 10095-88校核，圆锥齿轮按GB10062-88校核。传动系统圆柱齿轮参数表 表2-8项目符号1档2档3档4档倒档主从主从主从主从主中齿数Z17502245303714531436模数m3.53.53.53.53.5齿形角0.349 0.349 0.349 0.349 0.3491 中心距a117.25 117.25 117.25 117.25 87.5 实际中心距a118.0 11811811890.78 啮合角0.3660.3660.3660.3660.438中心距系数y0.2140.2140.2140.2140.937Inv()0.01490.01490.01490.01490.0149Inv()0.01730.01730.01730.01730.0302反变位系数0.00510.00510.00510.00510.118变位系数和X0.2190.2190.2190.2191.055变位系数x0.35-0.1310.220-0.0010.150.0690.600-0.3810.6000.455分度圆直径d59.517577157.5105129.549185.549齿顶高ha4.7073.0254.2533.484.0073.7255.5822.1505.1874.68齿顶圆直径da68.91181.0585.505164.46113.02136.9560.165189.859.373135.36齿全高h7.8577.8577.8577.8577.8577.8577.8577.8577.4627.462齿根圆直径de53.2165.369.79148.7497.3121.244.45174.0944.45120.44基圆直径db50.91164.4572.36148.0098.67121.6946.045174.3146.045118.40节圆直径d59.88176.1277.49158.51105.67130.8349.31186.6950.837130.72齿顶压力角a0.6240.4320.5620.4510.5090.4770.6990.4070.6830.506Inv(a)0.0960.0290.0680.0330.0490.0400.1420.0240.1310.048分度圆弧齿厚s6.3895.1656.0585.4965.8805.6747.0264.5287.0266.658齿顶厚sa1.802.802.2122.7082.4572.6070.9952.9011.6322.658重合度1.531.531.581.581.6181.6181.421.421.2651.34774卡齿范围中心角0.4450.3340.3990.3490.3750.3590.5250.3070.5250.411跨齿数k3635453635测量公法线长27.50258.96727.43648.70037.99348.45627.95458.51527.95449.351齿宽b25291817171737311622齿轮转速n2200748220010752200 178422005812200856线速度v6.8596.8598.878.8712.0912.095.645.645.645.64项目符号倒挡反向爬行末端中从主从中央行星齿圈中央行星末端齿数Z36383631182672152669模数m3.53.52.54齿形角0.3491 0.3491 0.3491 0.436 中心距a129.5 117.25 实际中心距a130 118 56.5 83.26 啮合角0.3590.3660.4160.297中心距系数y0.1430.2140.6-0.4Inv()0.01490.01490.0149Inv()0.01630.01730.02580.0090反变位系数0.00210.00510.0570.0280变位系数和X0.1450.2190.657-0.372变位系数x0.460-0.3510.0500.1690.2070.450-0.1650.2070.119-0.511分度圆直径d126133126108.5456518060104276齿顶高ha5.1032.393.83383.6572.8763.6242.088齿顶圆直径da136.206137.78115.66133.3250.75272.248184.1869.57 112.86264.48齿全高h7.8687.8686.59387.865.4835.4835.555齿根圆直径de120.47122.04102.48117.639.7961.28173.07基圆直径db118.40124.98101.48118.4042.2961.08169.15节圆直径d126.49133.51110.4126.8146.2366.7783.02齿顶压力角a0.5170.4340.4780.5070.5860.5630.407Inv(a)0.0520.0300.04040.0400.0780.0680.024分度圆弧齿厚s6.674.705.6255.9294.3044.7453.6275.6725.9344.38齿顶厚sa2.2122.8422.6142.4521.6641.4151.726 重合度1.6381.6381.6191.6191.4221.4222.608卡齿范围中心角0.4120.2990.39550.357 0.4060.4320.336跨齿数k5454348848测量公法线长49.36237.27248.38138.08919.43527.51057.59157.59127.09657.5914齿宽b22232020.5232323524638齿轮转速n22002555581402线速度v5.645.6414.5114.515.1845.184传动系统锥齿轮参数表 表2-9位置后中央1前中央1前中央编号2021齿数1040模数7.67.6类型弧齿锥齿 齿顶高系数0.840.84顶隙系数0.1850.185外锥距156.678156.678 齿全高14.174 14.174 齿顶高9.4623.306 齿根高4.71210.868 齿根角1.723 3.968 分锥角14.0362 75.9638 顶锥角18.0042 77.6864 根锥角12.3136 71.9958 分度圆直径76304刀盘直径12”12”刀号9.59.5中点螺旋角33.14633.146 齿宽4646中点分度圆直径 冠顶距137.885 65.406 轴交角9090 齿制Gleason 精度8C径向变位0.405-0.405切向变位0.25-0.25 分度圆弧齿厚 分度圆玄齿厚 分度圆玄齿高 按发动机标定扭矩和按地面附着力计算的各轴扭矩 单位Nm表2-10计算零件工况按发动机(Nm)按附着力(Nm)计算零件工况按发动机(Nm)按附着力(Nm) 主变速 输入轴挡239 59挡640 158 挡23986 挡439 158 挡239 143主变速挡265 158 挡239198挡挡239 247 挡640659 挡239360输出轴挡430 659 挡239596 挡265 659 挡239858 挡184 659挡799 198 挡2662 659挡549198 挡1828 659 副变速挡331 198 副变速挡1104659挡239198 挡798659挡挡639 659输入轴挡输出轴挡439 659 挡挡265 659 挡239 858 挡888 659后半轴挡5594 1385 后驱动轴挡30076 7445 挡3842 1385 挡20654 7445 挡2320 1385 挡12472 7445挡1677 1385 挡996 7445 挡1343 1385 挡7219 7445 挡9221385 挡4958 7445 挡557 1385 挡2994 7445 挡387 1385 挡2081 7445 传动系各轴计算扭矩 单位Nm 表2-11轴号123456最大扭矩239 640239 659 1385 7445 位置58挡5挡8挡14挡14挡14挡限制发动机发动机发动机附着力附着力附着力齿轮强度计算结果表2-12代号1、5挡2、6挡3、7挡反向副变速中央行星主动齿数17223038141015计算扭矩239 239 239 2392396591385 挡位567881414限制发动机发动机发动机发动机附着力附着力附着力齿宽26161523314647安全系数接触Sh10.98 1.04 1.23 1.41 1.02 0.75 0.83 接触Sh21.00 1.08 1.25 1.38 1.080.750.90弯曲Sf12.111.912.29 2.942.65 1.772.06 弯曲Sf21.961.85 2.272.97 2.40 1.27 2.14 PTO低挡PTO高挡接触Sh1 接触Sh2弯曲Sf1 弯曲Sf2许用Sh0.80.85许用Sf1.40 注：接触疲劳极限Hm=1650，弯曲疲劳强度Fm=465。四 轴及轴承的设计计算（一） 各档工作时间占总工作时间的百分比各档工作时间分配系数 表2-1315%10%15%25%5%5%10%15%(二) 各档工况下各轴强度校核及轴承寿命1. 变速箱一轴1.1 受力分析 Fr Ft Ay Ax By Bx A B 一轴强度计算表 表 2-14挡次啮合齿轮计算扭矩计算转速节圆直径啮合角切向力径向力序号Mj(Nm)n(r/min)dp(mm)( )Pt(N)Pr(N)Z15922001873718Z386 22002137912Z5143 220026361124 Z1239 220076032915Z3239 220059502538Z5239 220044151883 挡次距A端AB距B端反力A端反力a(mm)l(mm)BxByB(N）AxAyA(N)28.5195310113330 15755731676107195135049114378343048871171951821662193887231792828.51951261459134263912326680110719535331286400123198442468117195305011103246146053115541.2 强度计算应力集中在5挡时的啮合处或卡环槽处及6挡时的啮合处花键参数WWDjDKKKA57151143043.5322.21.61.25距A端危险断面啮合处啮合处啮合处弯扭Nm合应MPa扭应MPa挡114560挡247121421.3 轴承验算1.3.1 左端轴承(A) （310 GB276-89）轴承寿命指数 =3 (球轴承=3,滚子轴承=10/3)轴承额定动载荷 C =47500N载荷系数 fF =1.2径向载荷系数 X=1轴向载荷系数 Y=0前进挡时间分配(%)轴承转速(rpm)径向载荷(N)轴向载荷(N)轴承载荷(N)PiPiniqi1522001676167610220088788715220092892825220000522006801680152200246824681022001554155415220000 平均数220040444044 轴承寿命 Lh=5089(小时) 1.3.1 右端轴承(B)（109E GB276-89）轴承寿命指数 =3轴承额定动载荷 C =21000 N载荷系数 fF =1.2径向载荷系数 X=1轴向载荷系数 Y=0前进挡时间分配(%)轴承转速(rpm)径向载荷(N)轴向载荷(N)轴承载荷(N)PiPiniqi152200330330102200143714371522001938193825220000522001342134252200400140011022003246324617220000 平均数220024222422 轴承寿命 Lh=2858(小时) 2. 变速箱二轴 2.1 受力分析 Pt2 Pr1 Pr2 Ay Pt1 By Bx Pr Ax A B C Pt3 二轴强度计算表 表 2- 挡啮合齿轮计算扭矩计算转速节圆直径啮合角切向力径向力次序号Mj(Nm)n(r/min)dp(mm)( )Pt1(N)Pr1(N)Z2158 7481843 707Z415810762100 896 Z6158 178425801101 Z2640 7487455 2859Z4439 10765834 2488Z6265 17844327 1846 挡次啮合齿轮计算扭矩计算转速节圆直径啮合角切向力径向力序号Mj(Nm)n(r/min)dp(mm)( )Pt2(N)Pr2(N)Z8158 7483113 1327Z8158 10763113 1327 Z8158 178431131327Z8184 25553626 1547 档次切向力径向力Pt1(N)Pt2(N)Pt3(N)Pr1(N)Pr2(N)Pr3(N)1843 31132352 707 1327 86021003113 2352 896 1327860258031132352 1101 1327 860002352 008607455002859005834002488004327 001846 0003626 001547 0档次B端反力A端反力F1 距AF2 距AF3距AAB距BxByB（N）AxAyA（N）a(mm)b(mm)c(mm)l(mm)1274249127987601221143831.5207.5242.5231.51426167520007976621036111.5207.5242.5231.51790130722166387741003131.5207.5242.5231.517267391877893897242.5231.51064387113264392344685231.5242.5231.5305711133253270310573089111.5242.5231.52477902263619437092068131.5242.5231.5327511923485429211457207.5242.5231.52.2 强度计算啮合处花键参数WWDjdKKKAmmmm105212104247.501.51.51.25危险断面啮合处啮合处啮合处弯扭Nm合应MPa扭应MPa140251415438143866957417743930354232.3 轴承验算2.3.1 左端轴承(A) （50308 GB277-89）轴承寿命指数 =3 轴承额定动载荷 C=31200载荷系数 f=1.2径向载荷系数 X=1.2轴向载荷系数 Y=1 前进档时间分配(%)轴承转速(rpm)径向载荷(N)轴向载荷(N)轴承载荷(N)15808143814381011771036103615194910031003 25000 5808658265825117730893089 10194920682068 152806457457 平均数125034983498 轴承寿命 Lh=5963(小时) 2.3.2 右端轴承(B) （211 GB276-89）轴承寿命指数 =3轴承额定动载荷 C =33500载荷系数 f =1.2径向载荷系数 X=1轴向载荷系数 Y=0前进档时间分配(%)轴承转速(rpm)径向载荷(N)轴向载荷(N)轴承载荷(N)1580827982798 101177220022001519492216221625000 580811321132 51177325332531019492636263615280634853485 平均数125029412941 轴承寿命 Lh=11405(小时) 3. 副变速主动轴3.1 受力分析 Pr1 Pr2 Pt2 Pr3 Pt3 Ay By Pt1 Ax Bx C A B 副变速主动轴强度计算表 表2-档次啮合计算扭矩转速节圆直径啮合角切向力径向力齿轮Mj(Nm)n(r/min)dp(mm)( )Pt1(N)Pr1(N)Z723962430581304Z723990930581304Z7239147830581304Z7239220039101423Pt2(kN)Pr2(kN)Z919862475433217Z919890975433217Z9198147875433217Z9198220075433217外受力体切向力径向力左距A右距A1B距AAB距Pt3(N)Pr3(N)a(mm)b(mm)c(mm)l(mm)1B3101132589.537.5124.51537.5124.51537.5124.5002589.537.5124.51B12614592589.537.5124.51B376013682589.537.5124.51B305011102589.537.5124.5002589.537.5124.5切向力径向力切向力径向力切向力径向力Pt1(N)Pr1(N)Pt2(N)Pr2(N)Pt3(N)Pr3(N)30581304754332173101133058130475433217135049730581304754332171821663754332171261459376013683050111039101423B端反力A端反力BxByB(N）AxAyA(N)60122061635627209902895580719756134267097128415690193760112420881257557242083609219807212107380138404881321938785285835312511383326919334978213177622687852868353125113733253.2 强度计算低挡主动齿轮参数WWDjdKKKAmmmm71791435845301.61.61.25危险断面啮合处啮合处啮合处弯扭Nm合应MPa扭应MPa挡391109333.3 轴承验算3.3.1 左端轴承(A) （114 GB276-89）轴承寿命指数 =3 轴承额定动载荷 C=29800 N载荷系数 f=1.2径向载荷系数 X=1轴向载荷系数 Y=0前进档时间分配(%)轴承转速(rpm)径向载荷(N)轴向载荷(N)轴承载荷(N)15633289528951092228412841 15152725752575 25220021072107 5633938938 592231253125 10152722682268 15220032263226 平均数152626302630 轴承寿命 Lh=9195(小时) 3.3.2 右端轴承(B) （408 GB277-89）轴承寿命指数 =3轴承额定动载荷 C =50200 N载荷系数 fF=1.2径向载荷系数 X=1轴向载荷系数 Y=0前进档时间分配(%)轴承转速(rpm)径向载荷(N)轴向载荷(N)轴承载荷(N)15633635663561092261346134 15152760116011 25220054175