525 履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ（全套CAD图+说明书+翻译）
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履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ
摘 要
变速箱的结构对拖拉机的动力性、经济性、操纵的可靠性与轻便性、工作噪声等都有直接影响。变速箱主要用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围工作，设有空档和倒档，并设有动力输轴。
为适应农业耕作的复杂工况，要求变速箱采用多档位,以使变速箱有较宽的速比范围，以使拖拉机能高效率高质量地完成各种作业。该变速器采用手动啮合套换档机构，空间三轴布置方式，结构紧凑。
本次设计按照传统设计方法，本着半经验半理论的设计原则通过类比法确定方案，参照已有变速箱结构，最后以机械零件的强度和刚度理论对确定的形状和尺寸进行必要的计算和校核，以满足约束条件，进而缩短设计周期，降低设计成本。
关键词：拖拉机，变速箱，啮合套，改进设计
- 内容简介：
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毕 业 设 计（ 论 文 ）任 务 书 （指导教师填表） 填表时间： 2007 年 3 月 16 日 学生姓名 王亚进 专业班级 汽车 05 指导教师 徐立友 课题类型 工程设计 设计（论文）题目 履带拖拉机变速器改进设计 I 主要研 究内容 改进设计 履带拖拉机变速器 ，作业速度范围为：前进挡 16km/h，倒车挡 46km/h。 换挡方式： 手动换档操纵啮合套换档； 挡位数：（ 6 2）挡； 主离合器形式：双作用式离合器； 发动机额 定功率： 106动机额定转速： 2 33 00 00 主要技 术指标(或研究目标 ) 绘制变速器总装配图；变速器齿轮、轴零件图；对变速器的各档传动比、装配尺寸链进行计算；对变速器各零部件的强度、刚度进行计算和校核； 绘制总量不低于张，其中计算机图纸 2张；不低于 12000字的论文说明书， 10000外文字符资料翻译。 进行步骤：课题调研，查阅文献资料，明确任务；方案设计；总图设计； 撰写论文：毕业论文答辩。 进度计划 调查研究，熟悉设计内容，收集文献资料 ，时间占 20 25（约 3周）； 设计任务分析与实施方案的确定，写出开题报告；时间占 3 5（约 1周）； 实施设计、计算、绘图，论文起草时间占 45 50（约 6周）； 整理论文，时间占 5 8（约 毕业论文答辩，时间占 3 5（约 ）。 主要参 考文献 拖拉机底盘结构设计图册；机械设计手册；拖拉机设计；拖拉机理论；拖拉机设计手册。东方红 1302R 1302拉机设计、使用说明书工程机械底盘设 计。 研究所（教研室）主任签字： 2007 年 3 月 16 日 外文资料译文 传感器与自动变速器 传感器 目前的燃料喷射系统有一个电子控制系统。一些汽车厂家称之为是其他名字。一般我们叫它“智能电脑”，因为它与人们的思维有关。与人的身体相比会让我们更清楚它的工作原理。“智能电脑”通过人们的视觉、触觉、嗅觉、和听觉来获取信息。因为电脑没有手、眼、耳、或鼻子。却又必须接受信息，传感器就起到了作用。这些传感器就是 耳和眼。一旦有信息出现， 进行处理，并决定采用何种输出信息去完成其他任务。下面是一些输入传感器和它们的工作原理。 主气流传感器 主气流传感器安装在输入口位 置。它通过检测整个气流流量来测量输入率，它包括 供电流的高压电线，当输入口气流流动时，高压电线产生的热量就会减少。气流越多，热量损失就越大。因此在气流增加时，必须提供足够的电流来保持高压电线温度。 过电流的改变来检测气流。 温度传感器 摄入温度传感器被安装在气管套里，它把探测到的温度信号传送给 度传感器使用对温度的变化十分敏感的热敏电阻，热敏电阻的电阻下降，相对应的温度上升。 车轴定位传感器 车轴定位传感器控制发动机速度和活塞位置。输入到的信号用来控制燃料的喷出 ，定时点火和发挥其他作用。 冷温传感器 发动机冷温传感器被用来检测发动机的冷却 E 温度。传感器改变从 输出的电压信号。当冷温传感器输入时，修改过的信号返回到感器采用对温度敏感的冷温传感器，当温度上升时，电热调节器的电阻会下降。 爆震传感器 爆震传感器附在汽缸套上，用压电元件判断发动机的爆震。汽缸套传出的爆震波被视为流体压力。这种压力转变为压电信号，然后被传送到电子对抗系统上。 热氧传感器 热氧传感器安装在排气装置上。它用来检测相对与外部的空气排出气体中的氧气的含量。这种传感器是用陶 瓷氧化钴做成的电子管。 外文资料译文 节流传感器 节流传感器随着加速器踏板发生变化。这种传感器是能让节流阀转变为输出电压的分压计，输出的电压信号传送到电子对抗系统上。除此之外，传感器检测节流阀的回程速度和闭合速度，电压信号流入电子对抗系统里。从节流传感器接受到的信号决定节流阀的空转位置。 车辆速度传感器 车辆速度传感器安装在驱动桥上。它包括给里程计提供交通速度信号的脉冲发动机。里程计给电子对抗系统发射信号。 停车传感器 当司机使用倒车挡时，这个系统自动启动。小型传感器固定在车辆的后面，他们发送并接受减少 交通困境的超音波无线电波，并提醒司机危险情况的出现。当司机接近物体时，内部的蜂鸣器逐步地频繁响起来。持续的响声表明汽车在离障碍物 的距离。并不是所有的发动机拥有所有的传感器。这儿列举的这些传感器基于合理的燃料量管理。 自动传输 目前，最新的自动传输在当今的汽车领域里是最复杂的机械部分。自动传输包括机械系统、水压系统、电力系统和电脑控制。除非出现问题，这些部分的协调工作得很好。 什么是动力输出器？ 动力输出器是连在发动机后面的设备，并从发动机输送电力到方向盘。发动机在一定时间时间旋转范围内运转时，电 子传送到车轮上。 在车辆前轮驱动和后轮驱动的基础上，有两种基本自动传输器类型。 后轮驾驶 自动传输器通常按在电动机的后面，位于汽油踏板旁的地板中心。主动轴连接着位于后轴轮最终转动的动力传送器，用于给后车轮传送电力。这个系统的电力传送很简单也很直接，过程为：先通过转矩变换器，再通过动力传输器和主动轴，直到到达分开的最终转动部分，然后传输到两后轮上。 前轮驾驶 动力传输器通常安装在最终转动部分，形成所谓的驱动桥。前轮驱动车的发动机通常设在车辆的侧面，驱动桥安装在汽车后面的发动机一边的下面。前车轴直接和驱 动桥连接，并给前轮提供动力。在这个例子中，动力通过转矩变换器从电动器中传送出来，并把动力通过 180 度的旋转传送到电动机旁边的动力传输器的链条上。在那里，动力通过动力传输器传送到分开的最终转动部分，并通过驾驶车轴传送到两个前车轮上。 动力传输器部分 现代自动传输器包含了许多组件和系统，它们的设计能使那些灵巧的机械、液压、 电子技术等协调工作，这些电气技术经历了多年的外文资料译文 演变，以致许多机械人士认为它成了一种艺术。组成自动动力传输器的部分包括： 行星齿轮组 这是提供前轮比率和反比率的机械体系。 气压系统 为了控制行星齿轮组，气压系统使用一种由油泵低压传送的特殊的动力传输器流度，通过真空管来控制离合器和波段。 封条和垫圈 被用来保证油的一定含量，也防止油的泄露。 转矩变换器 它相当与离合器的作用，当发动机运转时，也可以让车辆停下来。 未来的汽车 未来的汽车和现在的汽车截然不同，比如说 2005 型的汽车开起来很省油，有环保作用，有电脑操作的自动系统，还有即使是身怀绝技的赛车者都不会发生意外事故的安全设施。这些将借助于二氧化碳奔跑运行，同时排出草莓香味的氧气。 未来汽车模式可能有以下几种： 自动化和通讯 日前，有少数的汽车可以上网，将来的汽车多会实现宽带上网。另外，凡是手提电脑上有的功能汽车上都会有，包括接收电子邮件、听音乐、看电影等无线通讯。当穿越大峡谷的过程中，如果孩子们感到疲乏厌倦，他们就可以从网络上获得大峡谷的知识，或收看电视。每个乘客有平板显示器和视听器，汽车会及时告知出现的问题，并带你到最近的经销商那儿进行修理。 导航系统和自动驾驶 未来每辆车都会有与全球定位相连的导航系统。激光、超频音响、雷达传感器会使你的汽车紧跟着附近的汽车。在高速公路上，当前面的汽车减速时，它们也随时起作用使之减 速；在城镇里，他们会帮你自动停车，也不会撞着后驶的车辆。在高峰期，在交通阻塞和意外事故中，你可以改换车道行驶；道路边安装的标志线发射器或车内设置的照相机使汽车驾驶自动化成为可能 虽然有些人认为这是三四十年后的事。 环境与汽车排气功 在能源消耗和汽车尾气方面，当今的机动车辆就占据20%和 30%。在未来不久，混合发电设备、小型汽油发动机的作用会使汽车消耗一加仑油而前进高达 50 英里的路程。刹车会在蓄电池里产生电量。从长远来看，外文资料译文 汽车不会再排出废气，一种能转换的燃料电池会把氢气与氧气有机的结合起来产生能量。这样 ，汽车尾气排出的是纯水，事实上未来的汽车零件都是可在利用的。 驾驶体验 未来汽车的仪表板会有少数把手和开关。你可以用自动控音系统，如“温度调的低一些”，“搜寻乡村音乐”；方向租界地发展成短柄或杠杆；更轻吏可靠的电力控制器（节流阀、闸）会代替器械控制器；纤维光缆和发光二极管会用来代替电线和电灯。车内通风效果好，且设有空调。发光二极管元件在阳光明媚的天气里也会使窗内光线暗下来。而且，未来汽车会像飞机一样自由转向。 安全 汽车通过保持行驶安全距离，限制刹车，及检测出昏昏欲睡或醉酒的司机来避免意外的交通事故 。如果你横穿马路时没有使用闪光警戒灯（可能当时很瞌睡），汽车的方向盘回应是迅速伸出一个响声很大的把手去提醒你。 未来汽车设计者还需探索新方法和更具有影响力的设计。在尽力使其设计吏具有吸引力的同时，他们会在设计上更加大胆创新，这通常会产生这样的结果：在尽力使其设计比以前市场上的老样式更标新立异时，汽车的样式也失去了平衡效果的美感。 新的材料不断充斥着汽车领域。传感器可以用来监测汽车在路上行驶的位置，如果发现车辆远离交通要道或行车道，警报器就会响。传感器也会检测出司机的开车状态，追循着司机的眼部运动以查出如果司 机的眼睛闭合将近几秒钟的时间，警报器就会呼以提醒司机。车辆的内部也会随之变得更有益于司机掌握和更自由化、更个性化。式效安置控制器有助于腰部便于调整座位。这会让司机感到舒适，也会减少慢性疾病和不适。 乘客安全已经成为当今汽车工业的重中之重，在未来社会中其重要性会逐渐加强。气囊会得到更加广泛的应用，同时某些特殊形状的气囊所具有的保护作用，在拯救生命方面非常实用有效。在其操作和可靠性上还要做更多的研究和更精确的检测。汽车的多媒体系统将会持续发展，直到乘客们的感觉从“不知身在其中”到“真正的乐在其中”。汽车里配置的 音效也会改进，从而使不同的乘客都能享受到个人空间。采用双耳机插头和多种音效模式的出口，通过不同的插孔，四个不同的收音机电视台都可以立即收听；几种 可以立即播放。 以上这些很可能是未来的汽车模式。 外文资料译文 in a is an it a or we it it it to it a t or to s As CU it to to do by a of It of a is of is by a by is as CM to of as CM by of to a to a is to in of in to to CM to to a to CM as a is to of ae is to a A is as is a to It is t of in to a of to is a of to In 外文资料译文 of to CM of is in t a a to a to is to to is an as A of of is by in s in is a is a is a is of to An at at a PM( it is s to is It of on is or On a ,is to of is in of of to is in is to to on is it is to On a is to is a on a is in it on of of to to n to a a 180 to is to it is to he to in a 外文资料译文 of to be an up an as as a by to in to to it is to be it a to to a in is he s a 2025 be a to be to a on be in in a in of a a re or V if re a to a PS or On ll of in ll At ll in or init to s 30 0 0 0 of s In a an 0 in a or a a it to be be a of 文资料译文 ll it a me to or a be on as an by or If a be to In to In an to to be of in to be in an on if is to be or an if a an to of as to is a in of in to be in to to in we we of be b e at a be at be 1 履带拖拉机变速器 改进设计 摘 要 变 速 箱 的 结 构 对 拖 拉 机 的 动 力 性 、 经 济 性 、 操 纵 的 可 靠 性 与 轻 便 性 、 工作 噪 声 等 都 有 直 接 影 响 。 变 速 箱 主 要 用 来 改 变 发 动 机 传 到 驱 动 轮 上 的 转 矩 和转 速 ， 目 的 是 在 起 步 、 爬 坡 、 转 弯 、 加 速 等 各 种 行 驶 工 况 下 ， 使 汽 车 获 得 不同 的 牵 引 力 和 速 度 ， 同 时 使 发 动 机 在 最 有 利 的 工 况 范 围 工 作 ， 设 有 空 档 和 倒档 ， 并 设 有 动 力 输 轴 。 为 适 应 农 业 耕 作 的 复 杂 工 况 ，要 求 变 速 箱 采 用 多 档 位 ,以 使 变 速 箱 有 较宽的 速 比 范 围 ， 以 使 拖 拉 机 能 高 效 率 高 质 量 地 完 成 各 种 作 业 。 该 变 速 器 采 用 手动 啮 合 套 换 档 机 构 ， 空 间 三 轴 布 置 方 式 ， 结 构 紧 凑 。 本 次 设 计 按 照 传 统 设 计 方 法 ， 本 着 半 经 验 半 理 论 的 设 计 原 则 通 过 类 比 法确 定 方 案 ， 参 照 已 有 变 速 箱 结 构 ， 最 后 以 机 械 零 件 的 强 度 和 刚 度 理 论 对 确 定的 形 状 和 尺 寸 进 行 必 要 的 计 算 和 校 核 ，以 满 足 约 束 条 件 ，进 而 缩 短 设 计 周 期 ，降 低 设 计 成 本 。 关 键 词 ： 拖 拉 机 ， 变 速 箱 ， 啮 合 套 ， 改 进 设 计 2 h e s t r u c t u r e o f t h e t r a n s m i s s i o n h a s d i r e c t e f f e c t o n t h e t r a c t o rs t r a c t i o n p e r f o r m a n c e a n d e c o n o m y p e r f o r m a n c e a s w e l l a s i t s r e l i a b i l i t y , w o r k i n g n o i s e a n d s o o n . T r a n s m i s s i o n i s m a i n l y u s e d t o c h a n g e t h e e n g i n e t o r q u e a n d s p e e d r e a c h e d o n t h e d r i v i n g w h e e l , t h e a i m i s t o a c q u i r e d i f f e r e n t t r a c t i o n a n d s p e e d i n v a r i o u s d r i v i n g c o n d i t i o n s l i k e s t a r t i n g , c l i m b i n g , t u r n i n g a n d a c c e l e r a t i n g . A t t h e s a m e t i m e t h e e n g i n e c a n w o r k i n o p t i m u m c o n d i t i o n . T he t r a n s m i s s i o n r e v e r s e g e a r ， z e r o g e a r a n d p o w e r t r a n s m i s s i o n s h a f t . m e e t t h e c o m p l e x f a r m i n g c o n d i t i o n s , t h e t r a n s m i s s i o n s h o u l d h a v e a m u l t i - g e a r s o t h a t t h e t r a n s m i s s i o n s p e e d r a t io c a n b e c h a n g e d i n a w i d e s c o p e . T h e n t h e t r a c t o r c a n c o m p l e t e a l l k i n d s o f o p e r a t i o n e f f i c i e n t ly a n d h i g h - q u a l i t y. T h e t r a n s m i s s i o n a d o p t s t h e m a n u a l s h i f t m e s h i n g s e t s , t r i a x i a l s p a c e l a y o u t . A n d i t s s t r u c t u r e i s c o m p a c t . T h e d e s i g n o f t r a n s m i s s i o n u s e s t h e t r a d i t i o n a l d e s i g n m e t h o d . B a s e d t h e s e m i - e m p i r i c a l a n d s e m i - t h e o r e t i c a l d e s i g n p r i n c i p l e s , t h e d r i v e s c h e m e i s d e t e r m i n e d b y a n a l o g y. I n o r d e r t o m e e t t h e c o n d i t i o n s , s h o r t e n t h e d e s i g n c y c l e a n d r e d u c e d e s i g n c o s t s , t h e s h a p e a n d s i z e o f t r a n s m i s s i o n a r e c a l c u l a t e d a n d c h e c k e d b y t h e m e c h a n i c a l p a r t s s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s t h e o r y. K e y w o r d s : t r a c t o r, t r a n s m i s s i o n , m e s h i n g s l e e v e , i m p r o v e d d e s i g n 3 符 号 说 明 A 变 速 箱 中 心 距 mm m 齿 轮 模 数 G 重量 N T 转矩 Nm f 摩 擦 系 数 D 轴 的 直 径 齿数 B 齿 轮 宽 度 D 直径 E 弹 性 模 量 比 机 最 大 输 出 扭 矩 机 械 效 率 Z 齿 轮 齿 数 节 点 处 压 力 角 w弯 曲 应 力 j接 触 应 力 力 径 向 力 力 I 惯性矩 4 目 录 第一章 前言 . 二 章 变 速 器 结 构 设 计 . 述 . 速 器 布 置 方 案 分 析 . 速 器 传 动 机 构 的 方 案 分 析 . 速 器 零 部 件 结 构 分 析 . 三 章 变 速 器 基 本 参 数 的 确 定 . 动 比 的 确 定 . 心距计算 . 轮参数 . 四 章 齿 轮 的 设 计 和 计 算 . 轮 的 设 计 思 想 . 轮设计及变位计算 . 五 章 齿 轮 的 强 度 校 核 . 核 二 轴 一 挡 齿 轮 . 核一轴一挡齿轮 . 六 章 轴 的 校 核 . 的 受 力 分 析 . 刚度校核 . 轴 刚 度 校 核 . 轴刚度校核 . 强度校核 . 轴 强 度 校 核 . 轴强度校核 . 七 章 轴 承 选 择 的 寿 命 计 算 . 八 章 键的选择及校核 . 九 章 变 速 器 操 纵 机 构 . 十 章 结论 .考文献 .5 致谢 .一章 前言 东方红履带拖拉机 6+2 挡 变 速 器 设 计 ，由 于 原 来 的 变 速 器 采 用 滑动 齿 轮 换 挡 ，拖 拉 机 行 驶 时 ，因 变 速 器 内 各 转 动 齿 轮 有 不 同 的 角 速 度 ， 6 所以用轴向滑动直齿齿轮方式换挡，会在轮齿的端 面 产 生 冲 击 ，并 伴随 噪 声 。不 仅 使 齿 轮 端 部 磨 损 加 剧 并 过 早 损 坏 ，同 时 驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。除此之外，直齿滑动齿轮换挡 ，换 挡 行 程 很 长 ，现 在 除 一 挡 和 倒 挡 外 已 经 很 少 采 用 。而 且 由 于 发动机的转速的提高，齿轮工作时的啮合线速度及固定在第二轴 上的各挡 被 动 齿 轮 的 齿 顶 圆 线 速 度 均 大 幅 度 的 提 高 ， 容 易 造 成 变 速 箱 噪 声大，油温偏高。 改进后采用移动啮合套换挡，不仅使换挡行程短，同时因承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换挡，不会过早的损坏，而且增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性力距增大。 改进型变速箱采用常啮合圆柱齿轮传动，啮合套换挡。各挡速度按 顺 序 排 列 ，区 段 之 间 速 度 没 有 交 叉 。由 于 变 速 箱 各 挡 速 比 与 拖 拉 机的理论速度成反比，因此，变速箱速比范围的大小，排挡数及各挡速比分配是否合理是评价变速箱性能的重要指标。在设计拖拉机变速箱时应力求在每 种作业速度范围内排列较多的挡次，以求拖拉机能高效率高质量的完成各种作业。 设计内容包括传动比的选取，齿轮计算及强度校核，轴的设计及校 核 ，键 的 选 择 及 校 核 ，轴 承 的 选 择 及 寿 命 强 度 计 算 ，换 挡 结 构 的 选择，操纵机构外壳的形状及各零部件的安装等。 第二章 变速器 结构设计 概述 7 变速器的功用是在不同的使用条件下，改变发动机传到驱动桥轴上的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度，同时使发动机尽可能在最有利的工作范围内工作。此外，应保证汽车能倒退行使和在停车时使发动机传动系保持分离。需要时还应有动力输 出装置。 为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器有如下要求： （ 1） 正 确 选 择 变 速 器 的 档 位 数 和 传 动 比 ， 使 之 与 发 动 机 参 数 优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性和经济性。 （ 2） 设 置 空 档 以 保 证 汽 车 在 必 要 时 能 将 发 动 机 与 传 动 系 长 时 间的分离，设置倒档使汽车可以倒退行使。 （ 3）操纵简单、迅速、省力。 （ 4）传动效率高、工作平稳、无噪声。 （ 5）体积小、质量轻、承载能力强、工作可靠。 （ 6）制造容易、成本低、维修方便、使用寿命长 （ 7） 贯 彻 零 件 标 准 化 ， 部 件 通 用 化 及 总 成 系 列 化 等 设 计 要 求 ，遵守有关标准规定。 （ 8）需要时应 设计动力输出装置。 速 器 布 置 方 案 的 分 析 速 器 传 动 机 构 的 方 案 分 析 有极变速器与无极变速器相比，其结构简单，造价低廉，具有较高的传动效率，因此在各种类型的汽车上均得到了广泛的应用。 在选定发动机的情况下，变速器的档位数的增多可以提高发动机的 效 率 ，提 高 汽 车 的 燃 油 经 济 性 及 平 均 车 速 ，从 而 可 提 高 汽 车 的 运 输效 率 ，降 低 运 输 成 本 。但 档 位 数 的 增 多 也 使 变 速 器 的 尺 寸 及 质 量 增 大 ，结 构 复 杂 ，制 造 成 本 提 高 ，操 纵 也 复 杂 。可 采 用 手 动 的 机 械 式 操 纵 机构 实 现 迅 速 ，无 声 换 档 ，对 于 多 于 五 个 前 进 档 的 变 速 器 来 说 是 困 难 的 。且根据 实际的情况 及同类型的拖拉机参考所得。 根据轴的型式不同，分为固定式和旋转轴式（常啮合行星齿轮传动 ）两 大 类 。而 前 者 又 分 为 两 轴 式 ，中 间 轴 式 ，双 中 间 轴 式 和 多 中 间轴 式 变 速 器 。采 用 两 轴 式 变 速 器 ，它 的 特 点 是 ：变 速 器 输 出 轴 与 主 减 8 速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋圆锥齿轮式双曲面齿轮。而发动机横置时用圆柱齿轮，因而简化了制造工艺，除倒档传动常用滑动齿轮外，其他档位均采用常啮合齿轮传动，和换档同步器或啮合套多数装在输出轴上，这是因为一档主动齿轮的尺寸太 小 ，同 步 器 装 在 输 入 轴 上 有 困 难 。而 高 档 同 步 器 可 以 装 在 输 入轴的后 端 ，与 中 间 轴 式 相 比 ，两 轴 式 变 速 器 具 有 结 构 简 单 ，中 间 档 的 传 动效 率 高 ，噪 声 小 等 特 点 。但 同 时 还 必 须 指 出 ：若 低 档 传 动 比 较 大 ，则结 构 尺 寸 增 大 ，不 再 具 有 上 述 优 点 ，因 而 只 有 在 传 动 比 小 的 条 件 下 才能 用 此 方 案 ，而 且 两 轴 式 变 速 器 没 有 直 接 挡 ，在 高 档 工 作 时 ，齿 轮 和和 轴 承 均 承 载 ，因 此 齿 轮 噪 声 大 ，易 损 坏 ，综 上 所 述 可 得 ，本 次 设 计的 变 速 器 ，挡 数 多 ，传 动 比 不 大 ，抵 挡 需 要 较 大 的 传 动 比 ，对 噪 声 要求 不 高 ，是 拖 拉 机 的 变 速 器 装 配 双 作 用 的 离 合 器 ，故 采 用 多 中 间 轴 式的变速器。结构图如下 ：图 2速 器 传 动 方 案 速 器 零 部 件 结 构 分 析 一、齿轮型式 变 速 器 用 斜 齿 和 直 齿 齿 轮 ， 斜 齿 圆 柱 齿 轮 虽 然 制 造 时 稍 复 杂 ， 工作 时 有 轴 向 力 ，但 其 使 用 寿 命 长 ，噪 声 小 ，被 广 泛 使 用 ，变 速 器 中 一般只有倒挡会使用直齿圆柱齿轮，但在本次设计中，齿轮的线速度很 9 低，对噪声要求也很小，故采用直齿圆柱齿轮。 二、换档结构型式 本 设 计 的 变 速 器 的 挡 数 多 ， 而 且 车 速 不 是 很 高 ， 换 档 频 繁 ， 不 需要 迅 速 换 档 ，冲 击 噪 声 小 ，故 采 用 啮 合 套 换 档 ，使 汽 车 的 换 档 与 操 纵技术的熟练程度有关。 三、轴承型式 本 次 设 计 使 用 的 都 是 直 齿 圆 柱 齿 轮 ， 不 产 生 轴 向 力 ， 采 用 深 沟 球轴承， 但 为 了 保 证 轴 承 有 足 够 的 寿 命 ，也 可 选 用 一 部 份 能 承 受 一 定 轴向力的，圆柱滚子轴承。 四、其他注意问题 由 于 考 虑 到 变 速 器 在 抵 挡 工 作 时 ， 作 用 有 较 大 的 力 ， 所 以 抵 挡 布置在靠近轴的后支承处，然后大致按照从抵挡到高档顺序布置各挡位的 齿 轮 。如 此 使 它 有 足 够 大 的 刚 性 ，又 能 保 证 容 易 装 配 。一 轴 上 的 齿轮外径，设计得到壳体前壁轴承孔的尺寸大小，以便经过该孔拆装。 10 第三章 变速器基本参数的确定 动 比 的 确定 本次设计中的发动机采用额定功率 1 0 6 K W，额定转速 2 3 0 0 r / m i 4 6 m m，车重 7 5 0 0 K g，主离合 器形式：双作用离合器。挡位 数 ：（ 6 +2）挡 。各 挡 的 传 动 比 基 本 按 等 比 数 列 分 配 ，但 为 了 使 拖 拉机的发动机工作在最有利的范围，经过修改，并验算了最高车速，最大爬坡度，动力因素等参数，最后确定如下： 0i=2 . 9 5 1i=2 . 3 8 9 3i=2 . 0 5 4i=1 . 8 3 2 4i=1 . 4 8 5i=0 . 8 7 6 1 . 4 1 2 . 4 2 1 心 距 计 算 初选中心距： A= K A 31- 1) 式中： K A 为 中心距系数 ， 对拖拉机 K A =8 . 6 - 取 K A =9 . 5 第二轴输出的转矩 i . i 1 为变速器一挡传动比 取 0 . 9 6 A = 1 5 5 m m 轮参数 （ 1） 齿轮模数 选取齿轮的模数，要保证齿轮有足够的强度，同时兼顾它对噪声 11 和 质 量 的 影 响 。减 少 模 数 ，增 加 齿 宽 会 使 噪 声 降 低 ，反 之 则 能 减 轻 变速器的质量 轮传动负荷较大，由经验公式 : M = k 3 (3- 2 ) M 取 4 m m 和 5 m m 从齿轮强度观点出发，每对齿轮应有各自的模数，而从工艺观点看 ，全 部 齿 轮 应 选 用 一 中 模 数 是 合 理 的 。一 般 拖 拉 机 齿 轮 模 数 取 4 或5。 (2) 压力角 采用国家规定的齿轮标准压力角 200 ，一般的，变速器齿轮普遍的采用以上标准。 (3) 齿宽 齿宽满足既能减轻变速器的质量，同时又能保证齿轮的工作平稳的 要 求 。齿 宽 太 小 ，会 使 齿 轮 的 工 作 应 力 过 大 。为 了 使 工 作 应 力 不 过大，必须增加中心距，结果就又使变速器的质量增加。 通 常 根 据 齿 轮 模 数 的 大 小 选 定 齿 宽 ， K 取 6 . 0 - 8 . 5， 考 虑 两 啮 合齿轮之间应符合等接触强度的原则，同时考虑工艺性，变速器所有啮合齿轮，大齿轮齿宽取 2 6 m m， 小 齿 轮 取 3 0 m m . (4) 齿轮变位系数的选择 采 用 变 位 齿 轮 ，可 以 避 免 齿 轮 产 生 干 涉 ，根 切 和 凑 配 中 心 距 。因为变速器不同挡位的齿轮在弯曲强度，接触强度，使用平稳性，耐磨损及抗胶合能力等方面有不同的要求，采用齿轮变位就能分别予以兼顾，齿轮变位是提高齿轮寿命的有效方法。 变速器齿轮是连续工作的，各挡使用条件不同，齿轮经常承受循环 负 荷 ，有 时 还 承 受 冲 击 负 荷 ，使 用 表 明 ，变 速 器 齿 轮 大 多 数 是 因 齿面剥落和疲劳断裂 损坏的，因此，变位系数主要应按提高接触强度，弯 曲 强 度 ，和 耐 磨 性 来 选 择 ，对 于 常 用 的 高 档 齿 轮 ，其 主 要 损 坏 形 式是齿面疲劳剥落，应保证最大接触强度和抗胶合及耐磨损最有利的原则选择变位系数。为了提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大些，如此两齿轮的齿廓渐开线基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应 力 。对 于 抵 挡 齿 轮 ，由 于 小 齿 轮 的 齿 根 强 度 较 低 ，加 之 传 递 载 荷 较 12 大 ，有 时 会 出 现 小 齿 轮 齿 根 断 裂 的 现 象 。为 了 提 高 小 齿 轮 的 弯 曲 强 度 ，应根据危险断面齿厚相等的条件来选择大，小齿轮的变位系数。此时小齿轮的变位系数大于零。为了提高耐磨性及抗胶 合 能 力 ，应 使 两 轮齿齿根处的滑动系数 。并使两轮齿齿根的滑动系数相平齐。 13 第四章 齿轮的设计和计算 轮 的 设 计 思 想 正确的选择变位系数（包括选定 X以及将 X 分配为 X 1 和 X 2 ），是设置变位齿轮的关键，应根据所设计的齿轮传动的具体工作要求认真 考 虑 ，如 果 变 位 系 数 选 择 不 当 ，也 可 能 出 现 齿 顶 变 尖 ，齿 廓 干 涉 等一 系 列 的 问 题 ，破 坏 正 常 的 啮 合 ，因 此 ，选 择 变 位 系 数 应 在 如 下 基 本限制的条件得到保证 的条件下，在进一步考虑其他的要求。 ( 1 )不产生根切； ( 2 )不产生轮廓干涉； ( 3 )有足够的齿顶厚度，通常 （ 0 . 2 50 . 4） m； ( 4 )有足够的重合度，通常 1 . 11 . 2； 现 在 有 许 多 变 位 系 数 表 和 线 图 所 推 荐 的 的 方 案 都 是 在 满 足 上 述基本限制条件下分别侧重一些传动性能指标的改善，下面是一种比较简明的外啮合渐开线齿轮变径系数的选择图线。它在满足基本的限制条 件 下 ，提 供 了 根 据 各种具体的工作条件改动传动性能多方面的可能性 ，而 且 按 这 种 发 法 选 择 变 位 系 数 ，不 会 产 生 轮 齿 不 完 全 切 削 的 现 象 ，因此，对与标准滚刀切削的齿轮不需要进行齿数和模数的验算。 具体操作是： ( 1 )先按估算，初选 a，求出齿数和 2 )由变位后的中心距， a co s =ac o s (4- 1) ( 3 ) 根据工作的情况算出 X =1 ( i n v - i n v ) (4- 2) ( 4 ) 分配变位系数： 依照参考文献 4由图 2 3 . 2 - 8（ 减 速 ）， 图2 3 . 2 - 9（ 增 速 ） 分 配 ： 2n。 说明： 14 图 2 3 . 2 - 7 中 9 为齿根弯曲及齿面接触承载能力较高的区域，6 为 重合度较大的区域， 上的特殊应用区“是具有啮合角而重合度相应减少的区域”。 下的特殊应用区是具有较小的啮合角而重合度相应增大的区域。 图 2 3 . 2 - 8 用 于 减 速 器 传 动 ， 图 2 3 . 2 - 9 用于增速传动 2 3 . 2 - 8，2 3 . 2 - 9 中的变位系数分配线 1 7 及 1 3 是根据两齿轮的齿根弯曲强度近似相等，主动轮齿顶的滑动速度稍大于从动轮齿顶的滑动速度，避免过大的滑动比的条件而绘出的 图 2 3 . 2 - 8 ， 2 3 . 2 - 9 的 使 用 方 法 ：以 X /2， Z /2 为 坐 标 ，在 图 上找 一 点 ， 并 沿 L 线（ S 线 ） 过 该 点 做 射 线 ， 以 2R 为 横 坐 标 ， 相对线上的纵坐标便是 X 1 和 X 2 。 轮 的 设 计 及 变 位 计 算 第三章变速器主要的参数的选择中，初选的中心距为 1 5 5 ，取A= 1 5 5 来计算。 (1) 1 挡齿轮的设计 A = 1 5 8 m = 4 2 A / m =7 9 1 . 9 5 选择 Z 1 = 59， Z 2 =2 0 变位计算： A= 1 5 5 =Ac o s / A = 1 6 . 6 8 0 =1 6 0 40 由公式（ 4 - 2）得： X =1 ( i n v - i n v ) =9( 0 . 0 0 8 9 2 - 0 . 0 1 4 9 0 4 ) = - . 6 9 6 y= ( A- A ) / m =0 . 7 5 15 y= X - y= 0 . 0 6 分配变位系数：由图 2 3 . 2 - 8（减速） ，分配： - 0 . 4 1 - 0 . 2 8 （ 2） 2 挡齿轮设计 A = 1 5 2 . 5 m =5 2 A / m =6 1 32 . 3 8 9 选择 3 1 8 变位计算： A= 1 5 5 =Ac o s / A = 2 2 . 4 0 = 2 2 0 25 由公式（ 4 - 2）得： X =342( i n v - i n v ) = 0 . 0 2 1 2 6 6 - 0 . 0 1 4 9 0 4 ) = 0 . 5 3 y= ( A- A ) / m =0 . 5 y= X - y= 0 . 0 3 分配变位系数：由图 2 3 . 2 - 8（ 减 速 ）， 分 配 ： . 3 3 0 . 2 (3) 3 挡齿轮设计 A =1 5 2 . 5 m = 5 A / m = 6 1 5 2 . 0 5 选择 1 2 0 变位计算： A= 1 5 5 =Aco s / A =2 2 . 4 0 =2 2 0 25 16 由公式（ 4 - 2）得： X =562( i n v - i n v ) = 0 . 0 2 1 2 6 6 - 0 . 0 1 4 9 0 4 ) = 0 . 53 y= ( A- A ) / m =0 . 5 y= X - y= 0 . 0 3 分配变位系数：由图 2 3 . 2 - 8（ 减 速 ）， 分 配 ： . 3 7 0 . 1 6 （ 4） 4 挡齿轮设计 1 . 常啮合齿轮设计 由 3轴的中心 距为 1 3 2 . 5 m m， 4轴的中心距为 1 3 0 m m 4轴的中心距为 1 4 0 m m 可知： 常啮合齿轮 17,317 1613 871 . 8 3 2 由 3轴中心距 1 3 2 . 5 m = 5 得出 Z = 3 设计 13172 . 11 7 选择 Z 17 =1 7， Z 13 =3 6 4轴的中心距为 1 3 0 m m m = 5 得出 Z = 2 6 产生根切需要高度变位传动，实际中心距等于标准中心距 ，齿 顶 高 不 需 要 降 低 ，从 强 度 观 点 出 发 考 虑 等 强 度 原 则 ，一 般 小 齿轮 采 用 正 变 位 ，而 大 齿 轮 采 用 负 变 位 。因 大 小 齿 轮 都 需 要 保 证 无 根 切 17 1617=0 . 0 6 因 X =0 , 且 - 0 所以 - 0 . 0 6 . 0 6 17 2 . 四挡齿轮设计 由 4轴的中心距为 1 4 0 m m， m =5 Z = 5 6 871 . 9 4 7 选择 9 3 7 (5) 5 挡齿轮设计 中心距是 A =1 5 5 , m =5 , Z =9=6 2 9 1 . 4 8 选择 7 5 (6) 6 挡齿轮设计 由 4轴的中心距为 1 4 0 m m， m =5 Z = 5 6 317 1613 1011 0 . 8 7 6 由于 1317 1613 0 . 9 4 1 10110 . 9 3 1 选择 7 2 9 (7) 1 倒挡齿轮设计 由 2轴的中心距 1 4 7 . 5 m m , m = 5 可得 Z =5 9 由 317 8143 . 4 1 13172 . 11 7 6 8141 . 6 8 1， Z 8 = 3 7 所以 2 (8) 2 倒挡齿轮设计 由 2轴的中心距 1 4 7 . 5 m m , m = 5 1317 1215 2 . 4 2 1 18 12151 . 1 4 3 选择 3 2 8 实际中心距 A 为 1 5 0 m m 需要变位： =Ac o s / A = 1 7 . 1 o = 1 7 0 10 由公式（ 4 - 2）得： X =12 152( i n v - i n v ) = 0 . 0 0 9 2 9 9 - 0 . 0 1 4 9 0 4） = - 0 . 4 6 y= ( A- A ) / m = - 0 y= X - y= 0 . 0 4 分配变位系数：由图 2 3 . 2 - 8（ 减 速 ）， 分 配 - 0 . 2 4 - 0 . 2 2 下 面 是 根 据 机 械 设 计 和 机 械 原 理 的 有 关 齿 轮 设 计 的 公 式 计 算 出的各个齿轮的技术参数 19 表 4 部 齿 轮 主 要 参 数 齿轮 齿 数 模数 节圆直 径 (齿 顶 高 (齿 根 高 (齿顶圆直径 (压 力 角 （ 度 ） 77 2 4 233 3 5 87 00 4 5 223 5 5 103 6 5 207 7 5 95 5 05 20 165 5 75 20 125 5 35 20 135 5 45 20 145 5 55 20 13 5 180 0 110 5 20 20 16 5 80 0 85 0 20 第五章 齿轮强度校核 核 二 轴 一 挡 齿 轮 因为是变速器齿轮，所以选用以下公式对其强度进行校核， (1) 接触强度校核： j =0 . 4 1 8 11()（ 5 - 1） 式中： j 为 齿轮的接触应 F 为 齿面法向力 E 为 材 料 的 弹 性 模 量 B 为 齿轮接触的实际宽度 PZ=i n = 2 0 . 7 2 Pb=i n = 6 1 . 1 3 B = 2 6 =2 . 1 * 1 0 5 m p a F = 2 T g / ( d c o s c o s ) =1 0 0 1 8 . 6 N 由公式 ( 5 - 1 )得 ： j = 0 . 4 1 8 51 0 0 1 8 . 6 2 . 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1()2 6 2 0 . 7 2 6 1 . 1 3x x x =8 7 8 . 3 m p a 一挡渗碳齿轮许用接触应力在 1 9 0 02 0 0 0 M P a j j , 所以齿轮满足要求 (2) 弯曲强度校核 直齿轮弯曲强度校核： 21 w= 1 5 - 2） 式中： 周力 K 为 应力集中系数 ,可近似取 1 . 6 5 擦力影响系数 ，主 从 动 齿 轮 在啮合点上的摩擦力方向不同对弯曲应力的影响也不同，主动齿轮 . 1 从动齿轮 . 9 b 为 齿宽 y 为 齿形系数 由公式 (5- 2)得： w = 9 6 7 7 1 . 6 5 0 . 9 1 0 0 00 . 0 3 3 . 1 4 4 0 . 1 5 5x x xx x x=2 4 6 . 1 M P a w w , 满足要求。 核 一 轴 一 挡 齿 轮 (1) 接触强度校核： PZ=i n = 2 0 . 7 2 Pb=i n =6 1 . 1 3 B =2 6 m m E =2 . 1 * 1 0 5 m p a F =2 T g / ( d c o s co s ) =1 0 0 1 8 . 6 N 由公式 (5- 1)得： j =0 . 4 1 8 51 0 0 1 8 . 6 2 . 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1()3 0 2 0 . 7 2 6 1 . 1 3x x x =7 6 9 . 5 m p a 一挡渗碳齿轮许用接触应力在 19002 0 0 0 M P a j 31 61060n（ 3 (7- 1) = 6 31 0 9 2 0 0()6 0 6 3 0 1 4 5 5 3x=6 8 9 9 h 满足要求。 32 第八章 键的选择和校核 述 键主要用于轴和毂的联结，以实现固定并传递动力，本设计用个轴的花键分别为： 6 0 5 D =5 7 . 5 Z =2 3 m =2 . 5 4 5 0 圆齿根。 5 0 6 D =4 7 . 5 Z =1 9 m =2 . 5 4 5 0 圆齿根 5 0 6 D =4 7 . 5 Z =1 9 m =2 . 5 4 5 0 圆齿根 5 0 6 D =4 7 . 5 Z =1 9 m =2 . 5 4 5 0 圆齿根 键 校 核 ： 2g g D(8- 2) 为 各齿载荷不均系数 Z 为 齿数 作齿高 作长度 作直径（渐开线 d hg=m） （ 1） 一轴花键校核： 由公式（ 8 - 1）得： 2 3 8 70 . 8 2 3 2 . 5 0 . 0 3 0 . 0 5 7 5xx x x x= 11 . 2 M P a （ 2） 二轴花键校核： 33 由公式（ 8 - 1）得： 2 1 2 0 00 . 8 1 9 2 . 5 0 . 0 2 6 0 . 0 4 8xx x x x=4 8 . 7 M P a （ 3） 三轴花键校核： 由公式（ 8 - 1）得： 2 3 5 10 . 8 1 9 2 . 5 0 . 0 3 0 . 0 4 8xx x x x=1 4 . 2 M P a （ 4） 四轴花键校核： 由公式（ 8 - 1）得： 2 1 3 6 90 . 8 1 9 2 . 5 0 . 0 2 6 0 . 0 4 8xx x x x=5 4 . 8 M P a 以上 （ 407 0 M P a） 满足要求。 34 第九章 变速器操纵机构 变 速 器 操 纵 机 构 的 功 用 ， 在 于 保 证 驾 驶 员 可 根 据 使 用 条 件 的 需要 ，随 时 将 变 速 器 挂 上 一 个 排 档 或 倒 档 。为 了 使 变 速 器 能 准 确 可 靠 地工作，变速器操纵机构必须满足下述要求： ( 1 ) 不允许自动脱档或自动挂挡 ( 2 ) 挂 挡后，工作齿轮要以齿的全长啮合，驾驶员操纵时，对是不是挂倒档应有手感 ( 3 ) 保证不会同时挂入两个挡 操 纵 机 构 分 为 直 接 操 纵 机 构 和 远 距 离 操 纵 式 操 纵 机 构 。 本 设 计 因总体布置的关系，只能选取远距离操纵机构，变速器箱体外伸出来的杆与其到操纵手柄之间的杆重，其本身制造精度要求很低，只要杆重能可靠工作即可。其主要部分位于变速器盖内，包括换档机构，锁定机构，互锁机构。操纵机构如图 9 - 1 所示。 图 9 速 器 操 纵 机 构 (1) 功用 用来改变滑动齿轮的位置，使其与相应的齿轮啮合或脱开啮合，以得到所需排档或空档。 拨动滑 动齿轮时省力。 (2) 结构 35 汽车上大都采用球支座式换档机构，包括变速杆、压紧 (或支承 )弹 簧 、滑 杆 (拨叉轴 )、拨 叉 等 。变 速 杆 用 球 头 铰 链 安 装 在 变 速 杆 座 上 (通
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