分动箱.docx

第1章 绪论1.1概述随着我国基础设施建设力度的持续加大，工程机械行业获益匪浅。这其中，任何建设工地，基本上都离不开混凝土机械。特别是规模较大的项目更是为混凝土输送机械的高速发展提供了良好条件。此外，有关部门出台的禁止城市市区内的施工企业在现场搅拌混凝土的政策，更使混凝土泵、混凝土泵车、混凝土运输车和混凝土搅拌站等产品火爆起来。在一些发达国家和地区，民和重工混凝土和车载式混凝土输送泵车已经基本取代了拖式混凝土输送泵，成为市场主流。中国的混凝土也有向这个方向发展的趋势，有专家预测，我国的需求量到2017年将有望突破5万辆。今年两会上李克强总理的政府工作报告中提出积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑工程标准和质量。当前，国家正积极推进新型城镇化建设，不少地方面临拆迁重建，棚户区住房改造，对于建筑建材需求巨大。而传统建材存在用量大、耗能高、污染较严重等问题，已经不能适应市场需要，此时中央提出“积极推广绿色建筑和建材”，为该行业带来巨大商机。市场需求是基础市市 近几年，我国的市场需求显著，增长幅度超过了100%。无论是有较大生产规模的混凝土供应商，还是施工和工程机械租赁企业，混凝土的用户数在不断增加，目前国内的大型用户至少在1000家以上。这些企业起码可以带动7000台的市场需求，此外还有许多没有计算在内的规模较小的用户，再加上已经逐渐兴起的租赁行业，也将带来新的市场需求。我国混凝土机械生产企业技术不断进步成为企业扩大市场份额的关键。短短20余年时间，从无到有，到占据市场主导，我国混凝土泵车行业迈出了坚实步伐。近年来，三一重工、中联重科、九合重工等企业的产品已经成功打开亚洲、非洲、澳大利亚甚至欧美市场的大门。已经与一些国际知名品牌相提并论，取得的进步真是不容小觑的。技术升级正在进行进行如何节能环保是目前我国装备制造业遇到的重大考验，混凝土也不例外。目前，大多数产品的发动机都可满足欧或欧标准。此外，的混凝土冷却装置也是耗能及污染较高的设备，用风冷却替代水冷却，对于企业降低成本、节约用水有很大推动作用。混凝土产品的技术升级非常快，总体来说，大型化是混凝土产品的发展趋势，这主要体现在产品的泵送排量越来越大、臂架越来越长、支腿结构越来越灵活等方面。基由于工程强度和进度的进一步提升，工程对混凝土的泵送排量要求越来越高，特别是在一些大型工程上更是如此。就在几年前，80120立方米/小时泵送排量的还是市场的主流，但近年已经悄然变化为40100立方米/小时。臂架方面的表现更为突出，从25米到29米，再到34米，市场的主流需求变化非常快。许多企业仍在不断研发新产品，世界最长臂架的纪录不断被刷新。为适应不同的作业环境，支腿形式越来越灵活也成为产品发展趋势之一，特别是单边支腿技术的广泛应用，使泵车能够适应更加恶劣或狭小的工作场地。此外，产品操作智能化、可靠性提高也是我国企业不断努力的方向。技术创新是关键以上这些趋势对于产品的影响不仅仅体现在整体设计方面，泵送系统、控制系统、底盘等部件都需要全方位的升级，才能满足产品需求。然而，对于我国企业来说，生产大型混凝土仍存在很多制约问题。大型化使得产品的泵送压力越来越大。这对于混凝土的输送缸及臂架的液压支撑机构设计都提出了更高的要求。臂架长度每延长一米，液压系统所要承受的压力就会大幅提高，单纯的几何式放大是不行的。随着臂架式臂架越做越高，车型越做越大，其使用的输送缸的缸径也越做越大，目前国内使用混凝土输送缸的缸体直径较大的已达260毫米。输送缸越大，带来的工作不稳定性也越高，再受制于整机重量和体积要求，缸体不可能越做越大。如何在有限的条件下提高输送效率，是企业在产品研发中应该关注的重点。升 此外，和许多工程机械产品一样，混凝土的核心零部件已可以实现国产化。比如底盘方面，我国多采用的是国产汽车底盘，像福田，一汽解放等配以国产的驱动装置，相对而言，其故障率已达到进口汽车产品的水准。除此之外，液压件、泵、阀、电器控制系统等产品也已达到国外产品的质量要求。可喜的是，近年来，我国混凝土机械方面所取得的100多项专利技术正是集中在泵及泵送技术、液压结构、电器等方面。勇于从薄弱环节下手，是产品实现突破的关键。级正在进行需求是基础第3章 分动箱零件设计计算3.1 分动箱主要参数的选择已知的设计参数：Typei=T1(Nm)T2(Nm)J(Kg.m2)N1max(rpm)3-4700.69522012000.264515500.81480013300.248021001437014600.221023001.19401515900.199425003.1.3齿轮的设计1. 齿轮的失效形式及原因齿轮的失效形式分三种：轮齿折断、齿面疲劳剥落和移动换档齿轮端部破坏。轮齿折断分两种：轮齿受足够大的冲击载荷作用，造成轮齿弯曲折断；轮齿再重复载荷作用下齿根产生疲劳裂纹，裂纹扩展深度逐渐加大，然后出现弯曲折断。前者在分动箱中出现的很少，后者出现的多。齿轮工作时，一对相互啮合，齿面相互挤压，这是存在齿面细小裂缝中的润滑油油压升高，并导致裂缝扩展，然后齿面表层出现块状脱落形成齿面点蚀。他使齿形误差加大，产生动载荷，导致轮齿折断。用移动齿轮的方法完成换档的抵挡和倒挡齿轮，由于换档时两个进入啮合的齿轮存在角速度茶，换档瞬间在齿轮端部产生冲击载荷，并造成损坏。与其他机械设备使用的分动箱比较，不同用途汽车的分动箱齿轮使用条件仍是相似的。此外，汽车分动箱齿轮所用的材料、热处理方法、加工方法、精度等级、支撑方式也基本一致。如汽车分动箱齿轮用低碳合金钢制造，采用剃齿或齿轮精加工，齿轮表面采用渗碳淬火热处理工艺，齿轮精度不低于7级。2. 传动比时齿轮的设计计算：（1）选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数1 按照传动要求，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为20；2 因为分动箱为一般机构，速度不高，故选用七级精度；3 材料选择：由机械设计表10-1P191，选择主动常啮合圆柱齿轮的材料为20CrMnTi（渗碳后淬火），硬度为58HBC；4 选小齿轮的齿数为=24，大齿轮齿数=240.69=34.7826，取=35。 （2）按齿面接触疲劳强度设计1 由公式（3-4）试算小齿轮分度圆直径，即 (3-4)确定式中的各参数值l K-载荷系数,取K=1.3;l -齿宽系数，由机械设计表10-7取=1；l ZH-区域系数，由机械设计图10-20P203查得ZH=2.5;l 由机械设计式10-9P202计算接触疲劳强度用重合度系数。l -材料的弹性影响系数,由机械设计表10-5查的，取；l 计算接触疲劳许用应力.由机械设计表10-1P191查的小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限都为。N-应力循环次数：, ；由机械设计图10-23P208查取接触疲劳寿命系数；取失效概率为，安全系数S=1，得取中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 2 试算小齿轮分度圆直径（3）调整小齿轮分度圆1 计算实际载荷前的数据准备。l 圆周速度v。l 齿宽b。考虑到齿宽太大，不利于节省材料，不便于安装，且工程机械用分动箱的传动比不大，故重新取齿宽系数，参照表10-7P206，取=0.4则小齿轮的分度圆直径圆周速度v：齿宽b：2 计算实际载荷系数。l 由机械设计表10-2P192查得使用系数。l 根据v=20m/s、7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数。l 齿轮的圆周力：查机械设计表10-3得齿间载荷分配系数。l 由机械设计表10-4P196用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数=1.09。由此，得到实际载荷系数3 由机械设计式10-24P204，可得按实际载荷系数算得分度圆直径及相应的齿轮模数（4） 按齿根弯曲疲劳强度设计1 由机械设计式10-7P200试算模数，即：a. 确定公式中的各参数l 试选载荷系数。l 由式10-5P200计算弯曲疲劳强度用重合系数l 计算。由机械设计图10-17P200查得齿形系数。由机械设计图10-18P201查得齿形系数。由机械设计图10-24cP209查得主动轮和从动轮的齿根弯曲疲劳极限分别为。由机械设计图10-22P208查得弯曲疲劳寿命系数。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由机械设计式10-14P207得：因为大齿轮的大于小齿轮，所以取b. 试算齿轮模数2 调整齿轮模数a. 计算实际载荷系数前的数据准备。l 圆周速度vl 齿宽bl 齿高h及宽高比b/hb. 计算实际载荷系数。l 根据v=7.8770465m/s、7级精度，由机械设计图10-8P194查得动载系数。l 由齿轮的圆周力查机械设计表10-3P195得齿间载荷分配系数。l 由机械设计表10-4P196用插值法查得,结合查机械设计图10-13P197，得。l 则载荷系数为c. 由机械设计式10-13P204，可得按实际载荷系数算得齿轮模数对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数2.89514并就近圆整为标准值=3mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出输入齿轮的齿数，即。取Z1=87，则，取，不是互为质数，而且齿数太多，不利于生产加工，为降低齿数，需要提高模数。为了达到中心距接近235mm的要求，同时参考机械原理表6.2齿轮标准参数P115，在第一序列中，选取5mm,可算出输入齿轮的齿数: 取Z1=52，则,为保证Z1,Z2互质，取Z2=35这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。（5） 几何尺寸计算1 计算分度圆直径2 计算中心距3 计算齿轮宽度 3. 传动比时齿轮的设计计算：（1）选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数5 按照传动要求，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为20；6 因为分动箱为一般机构，速度不高，故选用七级精度；7 材料选择：由机械设计表10-1P191，选择主动常啮合圆柱齿轮的材料为20CrMnTi（渗碳后淬火），硬度为58HBC；8 选小齿轮的齿数为=35，大齿轮齿数，取=42。 （2）按齿面接触疲劳强度设计3 由公式（3-4）试算小齿轮分度圆直径，即 (3-4)确定式中的各参数值l K-载荷系数,取K=1.3;l -齿宽系数，由机械设计表10-7取=1；l ZH-区域系数，由机械设计图10-20P203查得ZH=2.5;l 由机械设计式10-9P202计算接触疲劳强度用重合度系数。l -材料的弹性影响系数,由机械设计表10-5查的，取；l 计算接触疲劳许用应力.由机械设计表10-1P191查的小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限都为。N-应力循环次数：, ；由机械设计图10-23P208查取接触疲劳寿命系数；取失效概率为，安全系数S=1，得取中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 4 试算小齿轮分度圆直径（3）调整小齿轮分度圆4 计算实际载荷前的数据准备。l 圆周速度v。l 齿宽b。考虑到齿宽太大，不利于节省材料，不便于安装，且工程机械用分动箱的传动比不大，故重新取齿宽系数，参照表10-7P206，取=0.4则小齿轮的分度圆直径圆周速度v：齿宽b：5 计算实际载荷系数。l 由机械设计表10-2P192查得使用系数。l 根据v=20m/s、7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数。l 齿轮的圆周力：查机械设计表10-3得齿间载荷分配系数。l 由机械设计表10-4P196用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数=1.09。由此，得到实际载荷系数6 由机械设计式10-24P204，可得按实际载荷系数算得分度圆直径及相应的齿轮模数（6） 按齿根弯曲疲劳强度设计3 由机械设计式10-7P200试算模数，即：c. 确定公式中的各参数l 试选载荷系数。l 由式10-5P200计算弯曲疲劳强度用重合系数l 计算。由机械设计图10-17P200查得齿形系数。由机械设计图10-18P201查得齿形系数。由机械设计图10-24cP209查得主动轮和从动轮的齿根弯曲疲劳极限分别为。由机械设计图10-22P208查得弯曲疲劳寿命系数。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由机械设计式10-14P207得：因为大齿轮的大于小齿轮，所以取d. 试算齿轮模数4 调整齿轮模数d. 计算实际载荷系数前的数据准备。l 圆周速度vl 齿宽bl 齿高h及宽高比b/he. 计算实际载荷系数。l 根据v=7.8770465m/s、7级精度，由机械设计图10-8P194查得动载系数。l 由齿轮的圆周力查机械设计表10-3P195得齿间载荷分配系数。l 由机械设计表10-4P196用插值法查得,结合查机械设计图10-13P197，得。l 则载荷系数为f. 由机械设计式10-13P204，可得按实际载荷系数算得齿轮模数对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关