WJ089-ZL50型装载机液力机械传动系统设计【原创】
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外文出处： 附件 1：外文原文 in as is an of It be to in a of in of in s of a of to in of of NC it is in NC or to to of up is is a s to of is a an of is a of be be to of be to an in to in a in of in s in to to a of as as to s up in of to or of is to of to a or of In a In of is is of in it of a as as a 4 is to of of to in as to of a to be in a to a to as 1. do (of 2. is is of to 3. of is be 4. to is of 5. it to it in 1. As of in of in as of 2. As of be in to is to of do or a of be a on of is is of be In is is of of it to It be in to in of a of is as of by 1. by is to to to of be up A to be as 2. to be by 3. s is to to of a is up a be so to of to is It is an a It be to of to of It is is to do of It in of to a to to as in is of or to up in as is of of a . of in of a of In as of of a a of to of is as as it to of I do of of to (1) in is (2) In in it be to in t be to (3) be to to (4) be in as so (5) (6), as is a of of a to of of a of it be a or to of in or of of in 0th 40, of in a to 50 to to as an in of so on to by of of of of be of in of a or It in to of in to is in or as or of of in do a by as is to as by of is or to by of a of as as so of a of or to to of by is of a in of is a of In as of of a a of to of of of to in it be in NC At a in an of in a or a it to a of is to to to At s to is a of of of of a on of of is 附件 1：外文资料翻译译文 机械手 机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。随着工业自动化的发展 , 出现了数控加工中心 ,它在减轻工人的劳动强度的同时 , 大大提高了劳动生产率。但数控加工中常见的上下料工序 , 通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置。前者费时费 工、效率低 ; 后者因设计复杂 , 需较多继电器 ,接线繁杂 , 易受车体振动干扰 ,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。可编程序控制器 制的上下料机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力 , 保证了系统运行的可靠性 ,降低了维修率 , 提高了工作效率。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 1 工业机械手的概述 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个 不同环境中工作。在工资水平较低的中国，塑料制品行业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土塑料加工厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及为工人交工伤费带来的挑战。 随着我国工业生产的飞跃发展，特别是改革开发以后，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操作钎焊、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业自化，已愈来愈引起 我们重视。 机械手是模仿着人手的部分动作，按给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。 在现实生活中，你是否会发现这样一个问题。在机械工厂里，加工零件装料的时候是不是很烦的，劳动生产率不高，生产成本大，有时候还会发生一些人为事故 ，导致加工者受伤。想想看用什么可以来代替呢，加工的时候只要有几个人巡视一下，且可以二十四个小时饱和运作，人行吗？回答是肯定的，但是机械手可以来代替它。 生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率 ;可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其是 在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中能够代替人进行正常的工作。想到这里我就很想设计一个机械手，来用于生产实际中。 为什么选着设计机械手用气动来提供动力：气动机械手是指以压缩空气为动力源驱动的机械手。用气压驱动与其他能源驱动比较有以下优点： 过之后排入大气，不需要回收和处理，不污染环境。（环保的概念） 路中压力损失也很小（一般气路阻力损失不到油路的千分之一），便于远距离输送。 一般为 4 8 公斤 /每平方厘米 )，因此对动元件的材质和制造精度要求可以降低。 的动作和反应都快，这是气动突出的优点之一。 不会变质，管路不易堵塞。 但是也有它美中不足的地方： 使气动工作的稳定性差，因而造成执行机构运动速度和定为精度不易控制。 出力不可能太大，为了增加输出力，必然使整个气动系统的结构尺寸加大。 用气压驱动与用其他能源驱动比较有以下优点： 空气取之不竭，用过之后排入大气，不需回收和处理，不污染环境。偶然的或少量的泄漏不致对生产发生 严重的影响。 空气的粘性很小，管路中压力损失也就很小，便于远距离输送。 压缩空气的工作压力较低，因此对气动元件的材质和制造精度要求可以降低。一般说来，往复运动推力在 12吨以下采用气动经济性较好。 与液压传动相比，它的动作和反应都快，这是气动的突出优点之一。 空气介质清洁，亦不会变质，管路不易堵塞。 它可安全地应用在易燃、易爆和粉尘大的场合。又便于实现过载自动保护 . 2 机械手的组成 机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。 1. 执行机构 机械手的执行机构，由手、手腕、手臂、支柱组成。手是抓取机构，用来夹紧和松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。手腕是连接手指与手臂的元件，可以进行上下、左右和回转动作。简单的机械手可以没有手腕。支柱用来支撑手臂，也可以根据需要做成移动。 2. 传动系统 执行机构的动作要由传动系统来实现。常用机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等 几种形式。 3. 控制系统 机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动作，简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。 3 机械手的分类和特点 机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机 械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“ 它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 主要特点： (1) 机械手（上下料机械手、装配机械手、搬运机械手、堆垛机械手、助力机械手、真 空搬运机、 真空吸吊机、省力吊具、气动平衡器等）。 (2) 悬臂起重机（悬臂吊、电动环链葫芦吊、气动平衡吊等） (3) 导轨式搬运系统（悬挂轨道、轻型轨道、单梁起重机、双梁起重机） 4 工业机械手的应用 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断 重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如： (1) 机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。 (2) 在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。 (3) 可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。 (4) 可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。 (5) 宇宙及海洋的开发。 (6) 军事工程 及生物医学方面的研究和试验。 助力机械手 :又称平衡器、平衡吊、省力吊具、手动移载机等，是一种无重力化手动承载系统，一种新颖的、用于物料搬运时省力化操作的助力设备 ,属于一种非标设计的系列化产品。针对客户应用需求，量身定制的个案创作。 一种模拟人手操作的自动机械，它可按固定程序抓取 本科毕业设计（论文）手册 学生姓名： 学 号： 专 业： 指导教师： 职 称： 沈阳工业大学教务处 以下各栏： 小三号，仿宋 _文） 不加粗。 请于打印前删除。 1 须 知 1 本手册是学生毕业设计（论文）的任务要求和工作记录，手册由学生妥善保管，毕业设计（论文）期间随时接受查阅。手册丢失要及时补上，没有手册不能参加答辩。 2 手册的第一页和 毕业设计（论文）任务及要求由指导教师在毕业设计（论文）开始前填写，周次按照毕业设计（论文）周次安排填写，跨学期安排毕业设计（论文）应按先后顺序排序（不按校历的教学周次）填写。 3 学生须将每周毕业设计（论文）工作完成情况如实填写在“工作内容及完成情况”栏中（必须手写）。 4 指导教师每周需对学生的毕业设计（论文）工作情况进行检查，在手册中记录检查情况，并签署姓名和日期（必须手写）。 5 校、院、系在对学生毕业设计（论文）情况进行检查后，须在手册的校、院检查记录处签署姓名和日期（必须手写）。 2 毕业设计（论文）题目： 装载机液力机械传动系统设计 课题主要研究内容： 针对 装载机液力机械传动系统进行设计，主要包括选择液力变矩器、变速器、分动器等关键部件的类型，并对液力变矩器、变速器和分动器的结构及参数进行设计，对关键零部件强度进行校核；利用 件绘制液力机械传动系统的装配图及关键部件的零件图。 课题预期达到的目标（主要参数）基本要求： 对 装载机液力机械传动系统进行设计，主要对变速器和液力变矩器等主要部件进行分析与结构设计， 载机主要技术指标如下：额定功率 /对应转速： 162200大扭矩 /对应转速：450高牵引时速 34km/h;最低稳定时速 2km/h. 主要参考资料： 1闻邦椿 第 5 版 )M,2010 2王望予 4 版） M,2011 3陈家瑞 3 版） M,2009 毕业设计（论文）场地：校内 3 周次 起止时间 任务及要求 （在开始前指导教师填写） 工作内容及完成情况 (学生按照进度填写本周的具体工作内容 ) 指导教师检查记录 (纪录检 查情况，签署姓名和日期， ) 校、院检查记录 1 2 月 29 日 至 3 月 4 日 调研、查阅资料、外文翻译 2 3 月 7 日 至 3 月 11 日 进行外文翻译，撰写开题报告 3 3 月 14 日 至 3 月 18 日 撰写开题报告 4 3 月 21 日 至 3 月 25 日 根据设计要求确定总体结构方案，绘制系统传动简图 5 3 月 28 日 至 4 月 1 日 进行总体方案设计，总体布局设计，进行相关结构计算 6 4 月 5 日 至 4 月 8 日 进行关键零部件的设计计算 任务及要求栏：五号，仿宋_文），不加粗。请于打印前删除。 工作内容及完成情况、指导教师检查记录和校、院检查记录要求手写。请于打印前删除。 4 周次 起止时间 任务及要求 （在开始前指导教师填写） 工作内容及完成情况 (学生按照进度填写本周的具体工作内容 ) 指导教师检查记录 (纪录检查情况，签署姓名和日期， ) 校、院检查记录 7 4 月 11 日 至 4 月 15 日 进行关键零部件的计算及校核 8 4 月 18 日 至 4 月 22 日 绘制液力变矩器装配总图 9 4 月 25 日 至 4 月 29 日 绘制液力变矩器装配总图 10 5 月 3 日 至 5 月 6 日 绘制变速箱装配总图 11 5 月 9 日 至 5 月 13 日 绘制变速箱装配总图 12 5 月 16 日 至 5 月 20 日 绘制变速器齿轮零件图 任务 及要求栏：五号，仿宋_文），不加粗。请于打印前删除。 工作内容及完成情况、指导教师检查记录和校、院检查记录要求手写。请于打印前删除。 5 周次 起止时间 任务及要求 （在开始前指导教师填写） 工作内容及完成情况 (学生按照进度填写本周的具体工作内容 ) 指导教师检查记录 (纪录检查情况，签署姓名和日期 ) 校、院检查记录 13 5 月 23 日 至 5 月 27 日 绘制液力变矩器锁止离合器装配图 14 5月 30日 至 6 月 3 日 绘 制液力变矩器导轮零件图 15 6 月 6 日 至 6 月 8 日 撰写说明书 16 6 月 13 日 至 6 月 17 日 撰写说明书 17 6 月 20 日 至 6 月 24 日 检查图纸、修改论文、准备答辩 18 6 月 27 日 至 7 月 1 日 答辩 任务及要求栏：五号，仿宋_文），不加粗。请于打印前删除。 工作内容及完成情况、指导教师检查记录和校、院检查记录要求手写。请于打印前删除。 6 其他记事： 本科生毕业设计（论文）开题报告 论文题目： 装载机 液力机械传动系统 设计 学 院： 机械工程学院 专业班级： 车辆工程 1203 班 学生姓名： 刘旭洋 指导教师： 潘飞 开题时间： 2016 年 3 月 12 日 课题来源 导师课题 课题类别 毕业设计 一、论文资料的准备 装载机是一种用途非常广泛得工程机械，它广泛应用于铲装、搬运、卸载、平整散装物料，也可以对岩石硬土等进 行轻度得铲掘工作。因此，它被广泛应用于建筑、公路、铁路、水电、港口、矿山及国防等工程中。装载机对加快工程建设速度、减轻劳动强度、提高工程质量、降低工程成本具有重要作用。所以装载机在国内外不论是品种还是产量，都有飞速发展，并且成为工程机械的主要品种之一。 我国的轮式装载机是从 20 世纪 70 年代初期发展起来的，与其他机种工程机械相比，轮式装载机的桥、箱、泵、阀及缸等零部件产品配套相对成熟，已经形成了比较完整的配套体系。而且自 90 年代以来，国内外工程机械进入了一个新的发展时期。工程机械产品以信息技术为先导， 在发动机燃料燃烧与电控、液压控制系统、自动操纵、可视化驾驶、精确定位与作业、故障诊断与监控、节能与环保等方面，有了长足的进步。设计人员开发出了许多新结构和新产品。就国内而言， 载机主要生产厂家有成工、常林、徐工、宣工、山工等该系列产品部件配置较凌乱，生产厂家具有自己的桥箱，风格各具特色，质量及性能上相对稳定，技术先进性一般。徐工近年开发的 载机，采用电换挡变速箱，使 3t 级装载机技术上有了新的突破。 从国外发展趋势来看，在经历了五六十年的发展后 , 到 20 世纪 90 年代中末期国外轮 式装载机技术已达到相当高的水平。信息技术的飞速发展又给装载机技术的发展插上了飞跃的翅膀 , 基于微电子技术和信息技术的计算机管理系统、司机辅助操作系统、柴油机电脑控制装置、电子计 算机监控系统、电子自动换挡变速控制系统以及网络技术的智能系统已广泛应用于装载机的设计、计算操作控制、检测监控、生产经营和维修服务等各个方面 , 使国外装载机在原来的基础上更加“精制” ; 其自动化程度也得以提高 , 从而进一步提高了生产效率 ; 改善了司机的作业环境 , 提高了作业舒适性 ; 降低了噪声、振动和排污量 , 保护自然环境 ; 最大限度地 简化维修、降低作业成本 , 使其性能、安全性、可靠性、使用寿命和操作性能都更上了一层楼。 90 年代末国外装载机采用新技术、新结构及其发展可概括如下： 1 微电子技术、信息技术的普及和应用。 2 动臂及工作装置结构的改进。 3 强化辅助操作 。 90 年代中末期 , 部分装载机上安装有转速变速集成控制系统 (, 它取消了传统的方向盘和变速操作杆 , 将转向和变速操纵集成在一个操作手柄上 , 并采用简单的触发方式控制开关和换挡用的分装式加速按钮。利用肘节的自然动作左右搬动操纵手柄来实现转向 , 利用大拇指选择换挡铵 钮以实现前进与后退、加速与减速行驶 , 极大地简化了操作。卡特彼勒公司 950G 上配用的转向变速集成系统称为命令控制系统 (, 由液压回路与机械反馈系统构成。转向时 , 方向盘转动的角度直接与车身铰接角度连接起来 , 其特点是方向盘转动半圈即可转向 , 可提供更快和更精确的控制。据称 , 该系统在一个台(8h) 工作时间内可使转向圈数从 1 万转减少到 1 千转 , 极大地减轻司机的操作疲劳 , 增加舒适性。 所以在整机的设计中变速箱占据比较重要的位置 ， 也是我国目前技术领域较为薄弱的还节因此在设计中尽量汲取国外的 先进技术，与中国的实际技术水平相结合，尽量做到融入机电液一体化和微电子控制技术的变速机构。 我国装载机在设计上存在很多问题，主要集中在可靠性、结构设计强度等方面。而变速箱对于装载机来说又是重中之重，所以变速箱的设计好坏直接影响到装载机的使用寿命以及工作效率。虽然现在市场上的装载机已经日趋成熟，但对其进行改进设计，尤其是对装载机的变速箱进行改进设计，仍有非常重要的意义。 基于上述内容，此设计主要是改进变速箱，设计过程：变速箱行星机构进行运动学和动力学分析，行星变速箱传动方案简图设计，齿轮传动部分设计，换挡制动器和闭锁离合器设计，行星变速箱结构分析。跟紧装载机行业向高档、高技术含量和智能化方向发展的趋势，开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型车用变速器。 二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题） 载机 传动系统 设计 设计，是机械设计制造及其自动化专业学习的一个重要的环节。通过设计提高我们对机构的分析能力，机械构造设计的能力，机电一体化系统设计能力，掌握实践生产过程自动化的设计方法，并锻炼机械类学生的综合素质。通过设计，我们将有关课程（如机械原理，机械设计，理论力学，材料力学 ，液压与气压传动，工程材料，材料成型，自动控制理论，电气控制，测试技术，数控技术，微型计算机原理及应用等）中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用，并使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来。 关键问题：了解装载机的发展状况和结构类型，确定装载机总体参数、总体布置；分析行星机构的运动学和动力学，其中包括运动分析、力矩分析、功率分析；分析行星齿轮变速箱，其包括行星变速箱组成、自由度和档位数分析，行星变速箱转速分析，行星变速箱力矩分析；设计行星变速 箱传动方案简图；设计齿轮传动部分，包括 基本参数的确定、配齿计算、齿轮的几何计算；分析行星变速箱结构，包括行星变速箱中不转动部分的支撑和定位、旋转零件的支撑和定位。编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与液压工程图纸，独立撰写一分毕业论文，并绘制有关图表。 三、主要内容、研究方法、研究思路 主要内容：完成任务书中给出的设计任务，编辑计算书，画出相关图纸。 设计任务主要有： 总体设计： 比的确定，动力换档变速箱型式的选定、论证 变速箱设计（行星变速箱）： 设计确定传动件图； 变速箱操纵液压系统原理图的设计。 研究方法： 通过上网查阅和参考相关书籍，通过实习参照已设计出的同类型产品参数尺寸和所学的课本原理，结合我们要求设计机型的具体要求，采用计算法和类比法综合应用的方法，尽量综合各不同生产企业产品的优点进行设计。 研究思路： 参照设计指导书和相关参考书，首先进行总体设计，选择确定总体参数，确定底盘各部件型式；其次进行总体布置（包括发动机、传动系、工作装置、摆动桥、转向系、驾驶室及桥荷分配等），计算牵引力 ；再次是变速箱行星变速箱的设计，包括行星架行星齿轮等的设计；最后是工作装置的液压系统设计。 四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期） 英文论文翻译 熟悉整理资料并写开题报告 总体方案选择及总体设计 ， 绘制系统传动简图 进行相关结构计算 进 行关键零部件设计计算 进行关键零部件的计算和校核 绘制液力变矩器装配图 绘制变速箱装配图 绘制变速器齿轮零件图 绘制液力变矩器锁止离合器装配图 绘制液力变矩器导轮零件图 撰写说明书 检查图纸，修改论文，准备答辩 答辩 五、主要参考文献 1同济大学主编 . 铲土运输机械 . 北京 : 中国建筑工业出版社 2杨晋生主编 . 铲土运输机械 . 北京 : 机械工业出版社 , 1987 3同济大学主编 . 工程机械底盘构造与设计 . 北京 : 中国建筑工业出版社 , 1987 4诸文农主编 . 底盘设计（上、下） . 机械工业出版社， 1981 年 7 月 5许镇宇 ， 邱 宣怀主编 修订版 )M 人民教育出版社 ， 1981 6吉林工业大学主编 . 工程机械液压与液力传动 . 机械工业出版社， 1979 7东北工学院主编 . 机械零件设计手册 . 冶金工业出版社， 1997 8黄谊主编 . 液压与气压传动（第一版） . 北京：机械工业出版社 , 2000 年 5 月 9成大光主编 . 机械设计手册（第一卷） . 北京：化学工业出版社 , 2003 年 9 月 成大光主编 . 机械设计手册（第二卷） . 北京：化学工业出版社 , 2003 年 9 月 成大光主编 . 机械设计手册（第三卷 ） . 北京：化学工业出版社 , 2003 年 9 月 成大光主编 . 机械设计手册（第四卷） . 北京：化学工业出版社 , 2003 年 9 月 成大光主编 . 机械设计手册（第五卷） . 北京：化学工业出版社 , 2003 年 9 月 10董刚 , 李建功 , 潘凤章主编 . 机械设计 械工业出版社 , 1998 年 7 月 【 11】 刘鸿文主编 . 材料力学（第四版） . 高等教育出版社 , 2004 年 1 月 12路凤仪主编 . 机械原理课程设计 . 北京：机械工业出版社 , 2002 年 6 月 132（ 2005） 82514. 1995 15 , L. r., 1978. 16 R, L, R. in T, in : 1980: 117171986. 1822（ 1993） ， 19 汽车工程手册编辑委员会 M：设计篇 民交通出版社，2001. 20 汽车工程手册编辑委员会 M： 基础篇 民交通出版社，2001. 本科毕业设计（论文） 装载机液力机械传动系统设计 年 级： 学 号： 姓 名： 专 业： 指导老师： 2016年 04月 毕业设计说明书（论文） I 摘 要 机是一种较大型的以装卸散状物料为主的工程机械，广泛应用于矿山、基建、道路修筑、港口、货场、煤场等地进行装载、推土、铲挖、起重、牵引等作业。 用轮式行走系，液力机械传动系统。 该机具有机动性好、转向灵活、生产率 高、操纵轻便等优点 。 本次设计针对 要包括选择液力变矩器、变速器、分动器等关键部件的类型，并对液力变矩器、变速器和分动器的结构及参数进行设计，对关键零部件强度进行校核；利用 关键词 ： 装载机、工程机械、液力机械、传动系统 毕业设计说明书（论文） is of is a to in to to L of of so is of of of of of to AD of 毕业设计说明书（论文） 录 摘 要 . I . 1 章 绪 论 . 1 装载机概述 . 1 装载机简介 . 1 装载机的主要技术性能参数 . 1 内外发展状况 . 3 外状况 . 3 内状况 . 3 第 2 章 传动系统总体方案 . 5 力变矩器的设计计算 . 5 计方法 . 5 择模型 . 6 算循环圆直径 . 8 定线性比例尺设计变矩器 . 10 动器的选型 . 10 第 3 章 变速器的设计 . 12 传动比的确定 . 12 档最大传动比的确定 . 12 档最小传动比的确定 . 12 数和中间档传动比的确定 . 13 毕业设计说明书（论文） 确定变速器各档传动比 . 13 构型式及配齿情况 . 14 键零部件的设计与强度校核 . 18 轮校核 计算 . 18 的强度校核 . 29 档离合器的设计与计算 . 32 承的选型 . 35 致 谢 . 36 参考文献 . 37 毕业设计说明书（论文） 1 第 1 章 绪 论 装载机概述 装载机简介 装载机属于铲土运输机械类，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式履带或轮胎机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程建设。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为 工程建设中土石方施工的主要机种之一，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。 装载机的主要技术性能参数 标志装载机的主要技术性能参数有铲斗容量、额定载重量、发动机额定功率、整机质量、最大行驶速度、最小转弯半径、最大牵引力、最大掘起力、最大卸载高度、卸载距离、工作装置动作三项和等。 （ 1） 铲斗容量 一般指铲斗的额定容量，为铲斗平装容量与堆尖部分体积之和，用 示。 （ 2） 额定载重量 指在保证装载机稳定工作的前提下，铲斗 的最大载重量，单位为 （ 3） 发动机额定功率 发动机额定功率又称发动机标定功率或总功率，是表明装载机作业能力的一项重要参数。发动机功率分为有效功率和总功率，有效功率是指在 29 C 和 7461力情况下，在发动机飞轮上实有的功率（也称飞轮功率）。国产装载机上所标有的功率一般指总功率，即包括发动机有效功率和风扇、燃油泵、润滑油泵、滤清器等辅助设备所消耗的功率。单位为 （ 4） 整机质量（工作质量） 指装载机设备应有的工作装置和随机工具，加足燃油，润滑系统、液压系统 和 毕业设计说明书（论文） 2 冷却系统都加足液体，并且带有规定形式和尺寸的空载铲斗和司机标定质量（ 75的主机质量。它关系到装载机使用的经济性、可靠性和附着性能，单位为 （ 5） 最大行驶速度 指铲斗空载，装载机行驶于坚硬的地面上，前进和后退各档能达到最大速度，它影响装载机的生产率和安排施工方案，单位为 km/h 。 （ 6） 最小转弯半径 指自轮胎中心或后轮外侧或铲斗外侧所构成的弧线至回转中心的距离，单位为 （ 7） 最大牵引力 指装载机驱动轮缘上所产生的推动车轮前进的作用力。装载机的附着质量越大，则可能产生的最大牵引力越大， 单位为 （ 8） 最大掘起力 指铲斗切削刃的底面水平并高于底部基准平面 20，操纵提升液压缸或转斗液压缸在铲斗切削刃最前面一点向后 100 单位为 （ 9） 最大卸载高度 指动壁处于最高位置，铲斗倾角为 45时，从地面到斗刃最低点之间的垂直距离，单位为 （ 10） 卸载距离 一般指在最大卸载高度时，从装载机本体最前面一点（包括轮胎或车架）到斗刃之间的水平距离，单位为 （ 11） 工作装置动作三项和 指铲斗提升、下降、卸载三项时间的总和，单位为 s 。 毕业设计说明书（论文） 3 内外发展状况 外状况 在经历了 5060 年的发展后，到 20 世纪 90 年代中末期国外装载机技术已达到相当高的水平。基于液压技术、微电子技术和信息技术的各种智能系统已广泛应用于装载机的设计、计算操作控制、检测监控、生产经营和维修服务等各个方面，使国外装载机在原来的基础之上更加“精致”，其自动化程度也得以提高，从而进一步提高了生产效率，改善了司机的作业环境，提高了作业舒适性，降低了噪音、振动和排污量，保护了自然环境，最大程度的简化维修、降低作业成本，使其性能、安全性、可靠性、使用寿命和操作性能都达到了很高的水平。 20 世纪 90 年代中末期以来，装载机的工作装置已经不再采用单一的 Z 形连杆机构，卡特彼勒公司在继 合多用机上开发出八杆平行举升连杆机构之后，又在其992G、 924G 等装载机上采用了单铸钢动臂的所谓 杆机构，可承受极大的扭矩载荷，具有卓越的可靠性耐用性及和平行举升机构类似的作业性能。工作装置能以水平位置提升或降下放在托板上的物料，可以配用多种作业装置，最大限度的减少司机由地面到最大高度对铲斗倾角的调整，前面视野更加开阔。沃尔沃公司在 系列装载机上推出了该公司的专利产品 扭矩平行连杆机构（ 在铲斗的整个举升循环中可以提高更大的倾翻力矩以及举升能力，这保证装载机不仅在配用铲斗时，而且在配用叉、吊等其他工作装置时都具有良好的作业能力。德国 O&K 公司为其小型装载机设计有 杆； 司于 2000 年 3 月在 览会上推出了具有可折叠式新型连杆机构的高卸位式 装载机等，进一步增加了装载机工作装置的种类，提高了其作业的多用性和适应性。 内状况 我国装载机行业起步较晚，其制造技术是陆续从美国、德国和日本等国家引进的。目前，我国装 载机的生产技术水平只相当于发达国家 20 世纪 80 年代的生产制造水平。虽然目前国内装载机的生产厂家群雄并立，并且有增无减，但国内的企业自主开发创新能力较弱，产品更新换代以适应市场需求的能力差，不能及时适应市场的需求。在生产制造上，工艺装备水平和生产能力低，造成关键零部件技术不过关，整机的可靠性，故障率，使用寿命，机、电、液一体化水平，外观质量，操纵灵活性和舒适性方 毕业设计说明书（论文） 4 面与先进国家产品相比差距较大。目前，我国装载机的发展有如下一些特点： （ 1） 缺乏高科技含量，产品质量不稳定，档次低 ； （ 2） 设备的灵活性、舒适性较差 ； （ 3） 用途单一 ，产品规格中间大两头小 。 我国生产的装载机所配有的附属作业装置有限，造成装载机使用功能少、用途单一。尽管已能产生出 0t 的装载机产品，但产量主要集中在 15t 范围内，无力生产微型级、大型级产品，造成了产品结构中间大、两头小的格局。 尽管国内装载机的技术发展水平与西方发达国家存在着很大的差距，但也应该考虑到历史和国情的原因。目前国产装载机也正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各个主要厂家也不断进行技术投入，采用不同的技术路线， 在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，正在从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖出来，成为装载机行业的领先者。 毕业设计说明书（论文） 5 第 2 章 传动系统总体方案 装载机有四种传动方式：机械式、全液压式、液力机械式和电传动式（电动轮）。本次设计 装载机 的传动方式为，液力机械式。 一般采用液力机械传动型式的，如 装载机均系这种传动方式。装载机液力机械传动系统的传动路线是： 发动机 液力变矩器 变速箱（包括分动箱） 传动轴 主传动装置 轮边减速器 轮辋 轮胎。下面进行 传动方案简图（图 2 确定 ： 1 轮胎 2 脚制动器 3 前驱动桥 4 变速箱 5 转向油泵 7 变速油泵 8 液力变矩器 9 柴油机 10 后驱动桥 图 2力机械式传动系统图 力变矩器的设计 计算 计方法 液力变矩器是装载机最主要的部件之一，它的性能直接影响到装载机的牵引能力。当确定了发动机的型号的、规格并已知发动机的特性曲线后，下一步就是选择液力变 毕业设计说明书（论文） 6 矩器的类型并按相似原理确定循环圆直径，在必要时，也可重新设计液力变矩 器。重新设计液力变矩器比较麻烦，工作量较大，而按相似原理设计比较简单和易于掌握，新设计的变矩器只要泵轮转速不小于模型变矩器泵轮转速的 40%，则误差在 2%内，所以具有足够的精度，我国目前一般按相似原理设计变矩器。 在现有的液力变矩器中，找一个结构型式与性能满足要求的变矩器作为模型，把各部分几何尺寸按比例的放大和缩小，叶片安装角度不变，便可以得到一个新尺寸的液力变矩器，它的原始特性曲线与作为模型的液力变矩器完全一致。当发动机和变矩器的型式都以选定后，影响共同工作性能的主要因素是变矩器的尺寸是否合理。否则发动机和变矩器本身的性能都很好，装载机的性能仍会由于变矩器的尺寸不合适而不能满足要求。 择模型 液力变矩器的参数是透过性、变矩系数和它的效率，这三者是相互关联的，而且是相互矛盾的。在一系列的现有液力变矩器中，选择性能、结构满足给定条件的液力变矩器，作为模型。我们 通过对 装载机 特性的分析，我们在 选择装载机 的液力变速器时必须考虑相应对策：变矩器必须具有零速工况变矩比大，效率较高，高效范围宽等特性 。 因此我们采用引进国外先进技术生产的单级单相三元件液力变矩器 矩器 （ 循环圆直径 D =355 矩系数 0K =高效率 =作为模型 。 模型确定后，则变矩器的原始特性曲线如下：（ I 为传动比； K 为变矩系数； 为效率； b 为泵轮力矩系数， 710 22 rm/ ） 毕业设计说明书（论文） 7 图 2始特性曲线 参考相关文献得出 变矩器的原始特性参数如下： 表 2矩器的原始特性数据 I b b毕业设计说明书（论文） 8 I K b18 1 1 算循环圆直径 装载机的发动机和变矩器应按部分功率匹配，即变矩器不传递发动机全部功率，因为装载机发动机的一部分功率消耗在驱动辅助设备和油泵上面，由液力变矩器传给行走机构的功率仅是发动机额定功率的一部分。 发动机的外特性曲线力矩 掉发动机辅助设备所消耗的力矩并 减去遥控泵、变速泵和工作泵（辅助泵和转向泵空载）工作所需的力矩得到曲线 1M 。以上作出的曲线 1M 是装载机工作机构不工作时发动机传递到行走机构的力矩，而 2M 曲线是装载机用最大铲取力进行铲掘时，发动机传递到行走机构上的力矩。很显然，当装载机在其他工况工作时，发动机传递到行走机构上的力矩都在 1M 、 2M 曲线之间 。 在同一转速时的1M 、 2M 力矩值相差很大，由材料知道 装载机，在发动机额定转速时， %90， %， %。统计表明，装载机工作机构不工作时，发动机传递到行走机构上（即传递到液力变矩器上）的力矩 1M ，一般占发动 机额定力矩0%而装载机用最大铲取力进行铲掘作业时，发动机传递到行走机构的力矩仅占发动机额定力矩0%这说明工作机构消耗了发动机一半的功率。为了综合考虑这个问题，实际设计中应按 线的某一中间力矩值来确定变矩器与发动机的合理匹配。为此引入当量力矩的概念，所谓当量力矩曲线，就是指在 1M 、 2M 曲线之间的某一 假想力矩曲线（图 2在计算变矩 毕业设计说明书（论文） 9 器循环圆直径时，应是代表变矩器效率最高的那条负荷抛物线 *i 与当n 时相交，如图 2示。这样计算得到的变矩器循环圆直径，使装载机无论在哪种工况工作，均得到较好的 图 2合性能。当量力矩的计算比较复杂，在实际上当K 的方法得到，即使当M= 2 计算变矩器循环圆直径 5 221 （ m） （ 2 式中 发动机额定力矩， 1K 发动机降 功率使用系数。采用工程机械柴油机时， 1K =1； 2K 考虑装载机工况变化和作业范围不同的系数，该装载机作为多种用途 毕业设计说明书（论文） 10 使用取 2K = 工作液体的密度，取 =900 3/ 变矩器最高效率时的泵轮力 矩系数，由所选模型变矩器的原始特性图 上查得，=10 22 / ； 发动机最大功率时，曲轴转速， 2200 r 。 代入数据计算得到 D = 定线性比例尺设计变矩器 计算得到了新设计的变矩器循环圆直径 D，按下式确定线形比例尺 l 模 （ 2 式中 模D 作为模型的循环圆直径，模D= 计算得到 l =比例尺放大新设计的变矩器的各部分 形状，叶片安放角度与原模型相同。因此新设计的变矩器的型号为 循环圆直径 D=365矩系数0K=高效率。 动器的选型 分动器的功用是将变速器输出的动力分配到各驱动桥，并且进一步增大扭矩。分动器也是一个齿轮传动系统，他单独固定在车架上。其输入轴与变速器的输出轴用万向传动装置相连，分动器的输出轴有若干根，分别经万向传动装置与各驱动桥相连。 分动器类型及其特点：从结构和功能来看 ，分动器可分为两大类。一般齿轮式分动器和带轴间差速器的分动器。一般齿轮式分动器分配给前、后桥的转矩比例不定 (随此两桥所受附着力的比例而变 )。这样虽然会增加附着条件较好驱动桥的驱动力，但可能使该桥因超载而损坏。因此，目前采用这类分动器的汽车越来越少。则选取带轴间差速器的分动器。 毕业设计说明书（论文） 11 由于装载机是全轮驱动 ,分动器需要两个输出轴，则选取型号尤尼克 27分动器基本参数如表 表 27分动器基本参数 毕业设计说明书（论文） 12 第 3 章 变速器的设计 传动比的确定 档最大传动 比的确定 倒档最大传动比由装载机的理论最低行驶速度决定。对于轮胎式装载机 由 ： 1i = （ 3 式中 2n 液力变矩涡轮最低转速 ,由液力变矩器输出特性曲线图 根据最低效率 p 值决定， 取 2n =840(r/ 轮胎滚动半径，取 理论最低行走速度，取km/h； 得： 1i = 计算得到 档最小传动比的确定 倒档最小传动比由装载机的最高行驶速度决定。对于轮胎 式装载机 2i = 3 式中 2n 变矩器涡轮允许的最高转速，由液力变矩器输出特性曲线图（图 2据最高效率 2n=1940(r/ 空载 最高行速，取4km/h； 毕业设计说明书（论文） 13 得： 1i = 计算得到 数和中间档传动比的确定 装载机用于多种用途，需要在多工况下工作，因此前进和后退各设置四个档。各档传动比i、i、i、它们构成公比为 q 的几何级数，这样可使发动机的利用功率最大，即使 （ 3 所以 q=档传动比的公比 q 还必须满足下列条件： q=3 k，即小于等于液力变矩器涡轮最高转速2样 才能保证液力变矩器的效率总是大于p值。 定变速器各档传动比 传动系总传动比等于变速箱、主传动、轮边减速器等部件传动比的乘积，确 定了主传动与轮边减速的传动比乘积轮主 =以得到变速器的传动比为传动系传动比与 i 的商值。 档传动比的确定 预取变速器 1i =由滚动阻力 f=N) 换算至变矩器涡轮的转矩1 1WM= = （ 3 毕业设计说明书（论文） 14 式中 N)， m）， i=f=1i =3.5，b=c=据液力变矩器输出特性曲线图（图 2， 得到涡轮的最大转速为：)(23601 w ， 由此求出倒退档空行时的最大行驶速度为： 1 =8 km/h） （ 3 符合要求。 同理根据低高 可求出其它各倒退档位的传动比及相应的最高行驶速度。 倒退时： 1i = v= 2i = v= 3i= v= 4i= v= 符合要求。 进档传动比的确定 装载机前进时需要铲掘物料，要具有比后退更大的牵引力，因此装载机在相同的档位时，前进档要比后退档的传动比略小一些。同理根据低高 可求出其它各倒前进各档位的传动比及相应的最高行驶速度。 前进时： 1i = v= 2i = v= 3i= v= 4i= v=合要求。 构型式及配齿情况 目前变速器的结构型式有定轴 式和行星式两种。定轴式动力换挡变速器以其可靠性高、结构简单、紧凑、零件通用性好、换挡操作简便等一系列优点在工程机械上得 毕业设计说明书（论文） 15 到广泛应用。 载机液力变速系统采用四进四退定轴式变速器，其传动简图，如图所示： 图 3速器传动简图 各档的传动路线和传动比如下表： 表 位 结合离合器 传动路线 传动比 前 进 档 B、 C 2档 B、 E 2档 B、 D 2档 B、 F 2 退 档 A、 C 1档 A、 E 1档 A、 D 1档 A、 F 1保证满足给定传动比和装配条件的要求下， 变速器的配齿情况为： 毕业设计说明书（论文） 16 表 轮 1 2 3 4 5 6 7 齿数 28 42 31 34 24 51 44 齿轮 8 9 10 11 12 13 齿数 33 38 46 22 28 51 变速器的各档传动比和各档最高行驶车速如下表所示： 表 档传动比和最高行驶车速 2 4 2 4 i v （ Km/h） 速器各齿轮为直齿圆柱齿轮，齿轮的模数取 m=5,齿宽根据经验公式取得，压力角取 20 ，各齿 轮的几何要素如下表：分度圆直径 d=顶高 ha=ha*m，齿跟高 c*） m， c*=顶圆直径 da=d+2根圆直径 df=圆直径dd= 毕业设计说明书（论文） 17 表 轮几何要素表 齿轮 齿数z 模 齿宽 压力角/ 分度圆直径d/顶圆直径da/根圆直径df/圆直径dd/m / 1 28 5 52 20 140 150 42 5 46 20 210 220 31 5 60 20 155 165 34 5 48 20 170 180 24 5 60 20 120 130 51 5 48 20 255 265 44 5 46 20 220 230 33 5 72 20 165 175 38 5 50 20 190 200 0 46 5 58 20 230 240 1 22 5 66 20 110 120 2 28 5 64 20 140 150 3 51 5 78 20 255 265 毕业设计说明书（论文） 18 键零部件的设计与强度校核 轮校核计算 知条件 表 进档 后退档 档 档 档 档 档 档 档 档 传动比 矩 数 2354 2275 2205 2150 2360 2290 2270 2150 齿轮各参数见 载机变速器齿轮要素见表 轮要素表。 速器各轴转速和扭矩的计算 以前进一档为例对变速器各轴转速的计算： n=2354（ 【 5】 n=1938（ n=1011（ n = z=654（ 同理可得其他档位时变速器各轴转速 ，计算结果见表 因效率对强度校核的扭矩影响比较小，因而在下面的扭矩计算中不考虑效率的影响以前进一档为例对变速器各轴扭矩计算如下： T T = 毕业设计说明书（论文） 19 T= T=从已知条件看出倒退时各轴的扭矩都比前进时要大，因此作为强度校核只需要计算倒档的各轴扭矩，根据上面的计算方法可得出在各倒档条件下 ,变速器各轴所受扭矩。计算结果见下表： 表 速器各轴所受扭矩 轴 轴 轴 轴 转速 (扭 矩 （ 转速 (扭矩（ N m） 转速 (扭矩（ N m） 转速 (扭矩（ 前 进 2354 938 011 54 227
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