30马力拖拉机组成式变速箱结构设计-开题报告

本科毕业设计开题报告题 目 30 马力拖拉机组成式变速箱结构设计 来源 工程实际1、研究目的和意义小四轮拖拉机是广大农民广泛使用的机械，但随着农村现代化建设、小型施工及装卸机械的发展，需要通过小四轮拖拉机的改进，进一步扩展小四轮拖拉机的功能是一种显著的节本增效的工程技术，具有很强的实用性。农业的大发展，农业基础设施的改善与农业生产效率的提高是农业发展的必要条件，农业机械在这个发展过程中将具有决定性的作用。自 20 世纪 90 年代以来，国外农业机械进入了一个新的发展时期，在广泛应用新技术的同时不断涌现出新结构和新产品。同时，继完成提高整机可靠性任务后技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，像节能、环保方向发展。目前，我国农业机械化在调整和反哺中快速、健康的发展进入了快速发展的机遇期。国内一些大型企业，不断学习国外的先进经验和技术，加大技术改造和升级换代力度，推进了国产农用机械产品质量的提高，但我国的制造水平与上述发达国家存在较大差距。因此，了解发达国家动力机械的优点和优势，寻找差距，发挥自己的长处是我国拖拉机制造业的当务之急。随着变型运输拖拉机和农用运输车的发展，原来依靠农村运输业发展起来的小四轮拖拉机逐步转向田间地头。然而，目前小四轮拖拉机田间作业能力差，又没有很多配套的农用机械，农忙季节短，致使大量小四轮拖拉机一年中作业时间短，被迫长期闲置着。这影响了农村专业户的作业效率，也造成了不应该有的资源浪费。针对这种情况，我们在原有小四轮拖拉机的基础上稍微做些改动，使它的功能延伸。譬如可在原来小四轮拖拉机的基础上，改变座位、方向盘、离合、油门、刹车的方位，把拖拉机变成倒开式，在变速箱后安装挖掘装置、铲运装置或装载装置而成。2、国内外发展情况(文献综述)朱思洪，朱星星，邓晓亭等在自行研制的动力换挡变速箱试验台上,以 ZF 公司T7336 变速箱为例,对半载运输、四分之三载运输、满载运输和犁耕 4 种工况下液压系统动态特性进行了试验研究.结果发现:在额定输入转速 2 300 rmin-1 下,当变速箱受载情况下,换挡时离合器 A、B、C、D、F 和 G 协调作动,驱动油缸压力呈现跳跃性上升或下降,换挡压力变化过程持续约 710s.在换挡过程中,变速箱输入转速和液压系统的流量基本不变,变速箱输入转矩、输出转矩和变速箱输出转速在换挡时刻有冲击载荷出现,且与换挡离合器驱动油缸压力的上升或下降对应,持续时间约710s 1。李怀刚，周蓓蓓根据拖拉机动力换挡变速箱试验要求,设计了大型拖拉机动力换挡变速箱试验台.设计了装夹装置、驱动装置、加载装置及其能量回馈系统,开发了电子控制单元和电子测量系统.试验结果表明:试验台功率大 ,达 250 kW;实现了能量闭环回馈,重载工况下的节能率高达 80%;检测系统功能全 ,能检测驱动和加载电动机转矩、转速、液压系统压力和流量等 16 个信号.试验台运行平稳,达到设计要求 2。李伯全，王要武对手扶拖拉机变速箱故障层次诊断模型及模糊识别方法进行了理论探讨和试验研究,应用典型实例进行了故障诊断分析.结果表明,采用层次诊断模型及模糊识别方法能有效地应用于手扶拖拉机变速箱复杂系统的故障诊断和模式识别 3。杨福增，杨青为改进传统的轴承类型选择方法,以提高选择的科学性和精确性,根据轴承类型的选择具有很大模糊性这一特点,运用模糊理论中的贴近度原理,把丰收系列拖拉机变速箱轴承的类型选择问题看成是一种模糊模式识别,通过确定工况对轴承承受径向力的能力等 9 个功能评价指标的具体要求,计算出各类型轴承对工况的贴近度,进而由贴近度的最大值选择出与工况最吻合的轴承 4。徐立友，曹青梅，周志立等系统地介绍拖拉机变速箱发展过程的基础上,分析比较了各类变速箱的特点,指出了拖拉机变速箱的发展趋势,提出了我国拖拉机变速箱发展的几点建议,这对拖拉机变速箱的设计研究具有一定的借鉴意义 5。揭琳锋,黄大星,李丽群等讲述了在农业生产中,拖拉机是农业现代化的主要工具.随着科学技术的不断发展,农业机械工业面貌日新月异,农业机械的运转速度越来越高,因此人们对农业机械产品的动态性能提出了愈来愈高的要求.为此,利用运动学和动力学的理论,建立了啮合齿轮副单自由度振动模型,并进行了主要参数分析,为后续编制啮合齿轮副的动力学仿真分析奠定了理论基础 6。钱炳认为由于工程机械价格较高,农民纷纷购买由小四轮拖拉机改装而成的挖掘机、铲运机.这些机型结构简单,价格较低,可在原来小四轮拖拉机的基础上,改变座位、方向盘、离合、油门、刹车的方位,把拖拉机变成倒开式,在变速箱后安装挖掘装置、铲运装置或装载装置而成.为此,论述了小四轮拖拉机改为倒开式拖拉机后,变速箱内传动齿轮变速的设计方法、技术参数、改进注意事项,以及改进后的倒开式拖拉机在实际应用中的良好效果 7。文献8讲述了拖拉机变速箱常见挡位故障的发生原因及排除措施。李怀刚, 周蓓蓓对滑动齿轮换挡拖拉机变速箱改为斜齿轮啮合套换挡结构的设计过程,从传动路线的优化选择,到斜齿轮倒锥齿圈等具体零部件结构设计进行了阐述,通过改进设计提升了拖拉机变速箱性能,使操纵更轻便,同时降低了噪声做了详细的讲述 9。文献10采用数字化、智能化和电功率封闭技术模拟拖拉机动力换挡变速箱的全部工作过程.试验台采用搭积木形式,可根据变速箱结构不同任意组合,充分利用共有资源增加试验台的功能.驱动部分和加载部分组成电功率闭环,加载电动机将产生的电能回馈到电网,达到较好的节能效果,实现电能循环。邢文英, 谢芳, 潘秋生讲解了东方红 1004YZ 轮式拖拉机副变速箱的改进设计方案,以解决挂挡行程长、打齿及脱挡现象 11。罗正江, 郭秀龙, 刘道军阐述了迪尔 4450 型拖拉机全车变速箱是由四部分行星齿轮变速箱组成.它们分别为:主传动液压控制离合器、高低挡行星齿轮变速装置、多级挡位行星齿轮变速装置、输出行星齿轮变速装置 12。王保中,赵晓敏, 祝建保等认为拖拉机变速箱的质量优劣直接影响到整机的质量和销售，为了满足市场低价质优的竞争要求，各生产企业都十分重视节材降耗工作。因此我们以尼龙-66 材料为主，对泰山型小四轮拖拉机变速箱齿轮止推垫零件展开了材料替代研究。差速齿轮止推垫（12.37.147）和半轴齿轮止推垫（12.37.150）位于变速箱差速器中差速齿轮和半轴齿轮的背面，主要起支撑和减磨作用，设计中要求它要具有一定的抗压强度和高的耐磨性 13。刘玉梅, 邢鹏飞, 王治军等讲述了东方红中轮拖变速箱箱体的结构特点和其分离叉轴孔、滑杆孔的工艺要求,并设计了保证加工的工艺方法,经生产实践证明,该工艺不仅生产效率高,而且产品质量稳定 14。李龙意阐述了拖拉机传动系优化设计的国内外研究现状及其意义。在对中型拖拉机主要部件传动系优化设计的基本理论、基本方法研究的基础上，确定了拖拉机传动系的运动参数，建立了有关数学模型并进行优化，在考虑传动系统相比误差的基础上，建立了包括几何参数和动力参数在内的约束条件，以各个变速组的中心距之和最小为目标函数，提出了利用计算机对拖拉机传动系进行优化的方法 15。3、研究/设计的目标设计参数：发动机最大功率 30 马力，发动机最大功率转速 np=2000r/min，满载质量 ma=3120kg，工作阻力 F=17800N，最高车速 vmax=24.88km/h，车轮滚动半径rd=0.57m，主减速比 i0=4.333，最终传动传动比 im=4.692，最大爬坡度 30%，滚动阻力系数 f=0.3。设计 8 挡变速箱。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等方案一（图 1）1-轴承 2-一档主动齿轮 3-2 档主动齿轮 4-3、4 档主动齿轮 5-传动齿轮 6-弓型齿轮 7-从动轴 8-3 档从动齿轮 9-2 档从动齿轮 10-倒挡主动齿轮 11-一档从动齿轮 12-主动轴在方案一中，我们采用的是完全拨动齿轮实现换挡。在这样的设计中，结构能够相对简单，降低了生产成本。在倒退当时，通过齿轮 3 与 10 的啮合改变输出力的转向，从而实现换挡。在前进档中前四档都要通过齿轮 5 到达 6 从而完成输出，后四档通过内啮合齿轮直接传给齿轮 6 完成输出，从而实现变速。方案二 1-三档从动齿轮 2-2 档从动齿轮 3-轴承 4-2 档主动齿轮 5-3、4 档主动齿轮 6-一档主动齿轮 7-传动齿轮 8-轴承 9-倒挡主动齿轮 10-倒挡从动齿轮 11-4 档从动齿轮 12-1 档从动齿轮 13-轴承 14-弓型齿轮 15-从动轴 16-主动轴在方案二中，前进档的前四级的传动分别是：6-12-7-8-14；4-2-7-8-14 ；5-1-7-8-14； 5-11-7-8-14。而在后四级的传动中我们使 8 和 14 分离，而 13 与 14 直接啮合从而直接传给轴 15。倒挡时，我们通过 4 传到 10 实现传动的转向。5、方案的可行性分析在方案一和方案二中，我们的传动 都差不多，但是在方案二中，我们合理的应用了齿轮空套的方法，让发动机输出的功率可以直接的传送给附带机构（如泵、风扇等装置） 。因此，方案二能够很好的减少发动机数量，从而节约成本。6、该设计的创新之处在方案二中，我们很好的创新的应用齿轮空套，为附带的机构提供了充足的动力，合理的应用了发动机的动力。7、设计产品的主要用途和应用领域该产品主要应用与拖拉机、小型货车、汽车等各种驱动力较大的场合。能够很好的改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作；在发动机旋转方向不变情况下，使车辆能倒退行驶；利用空挡，中断动力传递，使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。8、时间进程第 一 周 在校图书馆查阅相关资料第 二 周 进入工厂车间实习第 三 周 对前三周得到的资料进行整理写实习总结第 四 周 查阅资料、收集信息，做机器整体方案的论证、写开题报告第 五 周 30 马力拖拉机组成式变速箱整体方案的确定第 六 周 主要设计参数的确定第 七 周 对机械部分进行设计计算，画出机械草图第 八 周 各主要零部件的选用和强度校核第 九 周 对动力驱动装置进行设计计算、选择动力驱动元件第 十 周 绘制 CAD 整体机械总装配图第十一周 绘制 CAD 整体机械总装配图第十二周 对机械设计部分进行检查、汇总并绘制零件图第十三周 对整个设计进行检查、修改第十四周 整理材料、书写说明书第十五周 对说明书及图纸进行修改第十六周 准备答辩9、参考文献 1 朱思洪，朱星星，邓晓亭等.拖拉机动力换挡变速箱液压系统动态特性试验研究.南京农业大学报.2011-5. 2 李怀刚，周蓓蓓.滑动齿轮换挡拖拉机变速箱的改进设计.江苏：江苏清拖农业装备有限公司A2008-10. 3 李伯全，王要武. 手扶拖拉机变速箱故障层次诊断模型及模糊识别方法的研究农业机械学报.S2.1999-3. 4 杨福增，杨青. 改进传统的轴承类型选择方法.农业机械学报.2000-6. 5 徐立友，曹青梅，周志立等. 拖拉机变速箱发展过程.农机化研究.2009-12. 6 揭琳锋,黄大星,李丽群, 等. 农业机械产品的动态性能.农机化研究.2007-11. 7 钱炳.小四轮拖拉机改为倒开式拖拉机后变速箱的设计方法.农机化研究.2006-2. 8 陶滔. 拖拉机变速箱常见挡位故障论述.农技服务.2007-4. 9 李怀刚, 周蓓蓓 .拖拉机变速箱轴承类型的模糊选择.农机装备与车辆工程.2008-10. 10 刘娅, 王春红.拖拉机变速箱传动路线的选择.拖拉机与农用运输车.2009-5. 11 邢文英, 谢芳, 潘秋生. 东方红 1004YZ 轮式拖拉机副变速箱的改进设计方案.拖拉机与农用运输车.2004-5. 12 罗正江, 郭秀龙,