拖拉机变速箱的设计【优秀机械毕业设计论文】【有三维图纸】
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先进制造技术在 拖拉机变速箱 制造中的应用 北京航空工艺研究所 刘新亚 陆广 译 摘要 介绍了并行工程、敏捷制造及精良生产等先进制造技术的特点及在 拖拉机变速箱 研制中的应用 ,提出了如何深化和推广这一应用的具体措施。 关键词： 拖拉机变速箱 、并行工程、敏捷制造、精良生产 在机床工业中 ,随着社会对产品要求的不断提高 ,随着市场竞争的不断加剧 ,满足用户要求 ,包括提高产品质量、缩短生产周期、降低成本、改进售后服务已成为赢得市场的突破口。为了达到赢得市场这一目的 ,应当引入现代先进制造技术 :并行工程、 敏捷制造及精良生产 ,以促进 拖拉机变速箱 的发展。 1 并行工程 并行工程又称为同步工程 ,是集成、并行地优化设计产品及其各种相关过程(包括制造及支持 )的系统方法 ,这种方法引导产品开发人员一开始就考虑到产品从概念设计到消亡的整个生命周期中的所有因素 ,包括质量、成本、进度计划和用户需求等。 并行工程最早是作为缩短产品开发周期的一种手段而发展起来的。其特征是将产品的开发、生产中涉及的各种工程行为分解成一系列子任务 ,如市场分析、设计、工艺设计、生产计划和器材外购、加工、质量保证、检测及售后服务等。这些子任务尽可能并行同 步统筹考虑 ,以达到改进设计、缩短周期、提高质量、降低成本、优化设计的目的。它强调集成、协调和并行 ,即 :(1)将管理、设计、生产、服务等所有与项目有关的人员及产品信息集成为一个整体 ,强调各相关部门总体目标及利益的一致 ;(2)采取设置一个称职的项目负责人和有合理人才结构的协同工作小组的管理模式 ,由工作组负责项目中各部分子任务的协调及推进 ;(3)并行处理各阶段的工作。根据项目中不同任务之间关联性的不同 ,各部分子任务的工作过程可以部分重叠或完全重叠。根据这些原则 ,制定一个合理、优化的工作计划 ,并在其中必要的位置设置 考核点 ,由项目工作组具体落实 ,使各子任务并行、有序地向前推进 ,以保证整个项目的顺利实施。 1 1 并行工程与传统工作方式的比较 按传统的工作方式 ,各阶段的工作是连续串行的。在这种产品开发方式中 ,各阶段相互脱节 ,互不关联 ,导致设计错误增多 ,且难及时发现 ,这样造成设计返工多 ,使开发周期拉长 ,成本增加。 采用并行工作方式后 ,将各项工作过程集成起来并行考虑 ,各项工作可重叠进行。有问题时可以及时协调更改 ,以免因遗留到后续阶段而增加改正的难度及费用。因此 ,采用并行工程可明显缩短产品开发周期 ,降低成本 ,很适合 拖拉机变速箱专业的发展。 1 2 应用实例 1 将并行工程的方法应用于产品开发中 ,效果非常显著。 1997 年 3 月 ,北京航空工艺研究所与某摩托车厂签定了设计制造 6 台曲柄加工机床的合同项目 ,要求年 底交货 ,且机床的要求与以往有较大差别。在该项目中采用了并行工程的方法 ,平行、交叉作业 ,大大缩短了设计、制造工期 ,圆满地完成了任务。 拖拉机变速箱 并行开发的具体做法是 : (1)设立一个由多专业人员组成的开发研制工作组。由工作组具体实施项目的各部分工作，工作组成员分工协作 ,各负其责 ,及时协调 ,从而实现优化的设计。如机床的一种夹具要求在 夹紧过程中零件能够浮动 ,如果单独从机械结构方面考虑 ,满足这一要求比较困难 ,夹具的结构也复杂。后来通过与电器控制及液压设计人员协调 ,提出了修正控制程序、改变夹紧动作次序、调整液压压力的解决方案 ,满足了夹紧的要求。 (2)在制定工艺方案、签定合同阶段 ,就初步确定了一些标准部件。 (3)多次多级方案评审。在确定机床总体工艺方案、关键部件总体设计过程中 ,由技术委员会多次对设计方案进行评审 ,并且在投入生产前还要经过用户对设计方案会审。这样 ,就达到从设计一开始就考虑到工艺设计、工装设计、加工制造、装配调试等下游各阶段可 能出现的问题 ,从而大大减少了设计额定更改次数 ,满足了用户要求 ,使设计方案达到最佳。 (4)采用设计预发布的方法。在正式机床总体图出图以前 ,分阶段公布已确定的各部件主要结构及主要数据 ,使工艺设计、工装设计能提前进行。在机床总体设计的同时 ,确定出一些部件如夹具、刀具等的协调尺寸 ,并同时开始设计夹具和刀具 ,另外 ,还同时确定滑台、移动工作台等部件 ,这些部件尽可能选择已有的标准部件 ,在总体设计未完成时就将其投产。在设计中总体与各部件如夹具、刀具之间及时协调 ,有关联的尺寸改动时互相及时协调 ,使其他相关图纸的尺寸得到及时改正。 (5)部件设计中可以将加工周期长的零件如夹具体等铸件尽早定型 ,提前进行工艺设计 ,投入生产。 (6)各部件一完成设计 ,就随时进入工艺设计及生产阶段。所以各部件中的零件也是在车间并行加工的。 采用这一方式 ,工作组 4 人只用了 4 周的时间就在将部分通用部件如滑台、移动工作台和动力头等投产的同时 ,完成了机床的机械设计及外购件订货。机床的生产过程中 ,各个部件在北京航空工艺研究所和几个外协厂家同时进行。在机床的安装和调试时 ,也是几台机床同时进行 ,通过这些工作 ,为机床的按时交付争取了宝贵的时间。 2 敏捷制造 敏捷制 造是美国里海大学在“ 21 世纪制造业战略”的报告中提出的一种全新的制造模式。经过发展 ,美国 究所将其定义为 :“敏捷是指一个公司在 2 连续的不可预测市场变化的竞争环境中发展和繁荣起来的一种能力 ,即对迅速变化的全球市场的快速响应能力 ,是公司用计算机网络与全球生产系统、市场、竞争者连接起来 ,在高质量、高性能、低成本、顾客设定产品配置等用户需求驱动的市场形势下所表现出的一种能力”。其特征是把柔性生产技术、灵活的组织管理和掌握专业技能的人员集成为一个协调、互相关联的系统 ,同时为了实现统一的战略目标 ,把同一行业 的不同企业通过共同的基础结构连结起来 ,将过去你死我活的竞争变为友好合作的竞争 ,从而对瞬息万变的市场作出快捷的响应。因此 ,这种技术很适合 拖拉机变速箱 专业的发展。 (1)敏捷首先是推进产品的模块化 ,反映在 拖拉机变速箱 中就是推行机床功能部件的标准化和系列化。在曲轴加工机床的开发与设计中 ,能大大缩短设计周期 ,并行工程的应用是一个因素 ,大量标准部件、通用部件的应用也是一个关键因素。 (2)在敏捷制造中 ,必须体现人和组织都是最宝贵的财富。在大批量的生产中 ,人们总是把技术当作解决制造和销售问题的关键 ,而在敏捷制造中 ,以最 佳方式利用人则是解决问题的关键 ,技术仅是方法或手段。因此 ,需要推行项目工作组的组织模式 ,提倡爱岗敬业精神 ,充分发挥员工的主观能动性。 3 精良生产 精良生产是 90 年代美国在总结日本丰田汽车公司生产管理方式的基础上总结出来的生产方式。它强调通过改进企业在生产中的包括管理等各项活动的效率 ,并对各种活动进行成本核算 ,以达到以最快的市场响应速度、最低的生产成本、最优的产品设计来设计和制造市场所需要的产品。其特征是以用户为上帝 ,以人为中心 ,以精简为手段 ,以零缺陷为目标。 4 深化及推广先进制造技术的应用 从以上分析可 看出 ,先进制造技术在北京航空工艺研究所的 拖拉机变速箱 的研制中已得到了一些应用 ,但仍需进一步深化和推广这一应用。在以后的工作中 ,应注意以下几个方面 : (1)进一步推行项目工作组的模式 ,实行责任到人 ,由该小组用并行工程的方式负责完成机床从技术方案到设计、制造、调试和交付的工作 ;同时加强员工的知识与技能培训 ,随时跟踪国内外 拖拉机变速箱 行业的最新进展。 (2)研究市场的变化 ,制定预研计划 ;同时保持与用户的密切联系 ,对用户定期回访 ,为用户提供优质的售后服务 ,并了解设备运行情况及用户需求 ,以便改进设计。 (3)以优质的 产品赢得用户。在 拖拉机变速箱 的开发中 ,除了增强质量意识外 ,新技术、新工艺的应用也是占领市场的一个重要手段。现在用户普遍要求机床提高效率、增加柔性 ,并适应小批量、多品种的加工。要提高 拖拉机变速箱 的生产效率 ,在设计中应从提高切削速度、采用先进刀具、集中加工工序 3 个方面进行考虑。 (4)重视开发产品的可重构性 ,实现机床结构的模块化。在设计中 ,可采用成组 3 技术 ,推进 拖拉机变速箱 通用功能模块的开发应用 ,也可采用数控柔性坐标单元的模式。 (5)推行敏捷制造技术的应用 ,建立有效的虚拟联盟的动态合作形式。进一步加强与外购件生 产厂及外协厂的合作。充分利用社会上已有的技术、信息及人员设备等资源 ,实行强 强联合 ,优势互补 ,利用虚拟公司的模式扩大我们的生产能力。 (6)在 拖拉机变速箱 的设计与生产中进一步推广计算机及信息、网络技术的应用。推进 术的应用 ,实现无图设计 ,进而建立 成工程设计的环境。 (7)进一步加强技术合作与交流 ,提高我所 拖拉机变速箱 在行业内的地位及知名度 ,同时积极发掘新的市场及用户。应努力开拓国际市场 ,如向日本丰田汽车制造公司出口用于汽车发动机机体的深孔加工的立式数控双轴深孔钻床 ,为我所的拖 拉机变速箱 进入国际市场开了一个好头。 4 a a of of in of to of n of of in to of a In to it be of in to of 1 is as to to a to to of of is to as a to be by in a of as as as to to It (1) of as a 5 of 2) to of a of of by in of of (3) of to in of of of be or In a in by so in to in an so as to of 1.1 of to of of in a In a at in to a to to be be be so to of of it is of be to 997, a to of of in In a in of of of (1) of a of to By of of of of in of in to of as a in to of if to 6 of of to of to of (2) in of of on a of (3) in in by to in to of a of of to (4) a in a in by of be of In of to as as of at to as as in of be of as to in of so of (5) in of be as as as as to (6) of of a to of is in on of as at of of of in at In at of 2 7 in of 1st in of a be a is in in in of a is a to up in as a by of a in to of in is of (1) in of is in of in of is a of of is a (2) In is In of as of of of is to is a or to 3 is in 990s, s up on of up by It by of in of of to of to of to of by a as a to to 8 4 of an be in in a of to In to (1) on of a to by of of to of of at at of (2) of at of in to (3) to in in to of of in is an to of to of in be of (4) to of be so as to of In of of of be C (5) of of an of of HS of of to (6) In of to of AD of a to 9 (7) to my in of at be to as o., s to of s of NC I a of to a 开题报告 拖拉机变速箱的 设计 系 别： 机械与 汽车 工程系 专业名 称 ： 机械设计制造及自动化 学生姓 名： 学 号： 指导教师姓名、职称 ： 完成日期 2014 年 12 月 29 日 吉林大学珠海学院本科毕业论文（设计）开题报告 选 题 拖拉机变速箱的设计 院 系 机械与拖拉机 工程系 专 业 机械设计制造及自动化 学生姓名 指导教师 本选题的意义及国内外发展状况： 当今社会，特别是在农业方面，拖拉手的应 用非常广泛，在一些特定的工作场合，拖拉机体积小，变速灵活，价格成本低廉很受欢迎，越来越多的农业工作者选择拖拉机作为耕田施肥等等的辅助工具。根据市场调查发现，拖拉机变速箱必须满足当今人们对拖拉机速度调节方面的灵活性操控等需求，能够在不改变发动机的扭矩和转速的情况下，改变拖拉机的驱动力和行驶速度；在发动机曲轴旋转方向不变的情况下，使拖拉机前进或后退；在发动机不熄灭的情况下，可使拖拉机长时间停车或进行固定作业。变速箱有自锁功能（只能挂一个挡）、互锁装置和倒挡锁装置。 目前市面上的拖拉机变速箱大多都是采用传统的变 速结构 ，在 某些特定的区域 ，这种 结构形式的拖拉机变速箱 非常不受欢迎。由于 以往的拖拉机变速箱采用传统的结构形式 ， 这样就造成传动精度不好控制， 保养维护费用较高 ;同时存在一定的安全隐患。 因此，对整机的安全性要求较高，操作时也会给工作人员带来强烈的震动，使得操作很不舒服。虽然 传动的拖拉机传动 效率较高 ，变速效果 较好，但是价格也较昂贵，对于一般的用户难以接受。所以研究一种新式的拖拉机变速箱 势在必行！ 从广义上面来说，现在市场上不同拖拉机所配置的变速箱来看，主要分为：手动变速箱、负载换挡变速箱、自动变速箱。 一 、手动变速箱 ( 手动变速箱：手动变速箱可以采用滑动齿轮、啮合套和同步器换挡等方式。滑动齿轮换挡变速箱的基本结构是主动齿轮在驱动轴上 滑动，使其与从动齿轮相啮合。啮合套换挡是从动轴上的齿轮和主动轴上的空套齿轮经常处于啮合状态，移动主动轴花键上的啮合套，使空套齿轮与主动轴连接。与滑动齿轮相比，其滑动距离小，在圆周速 度低的部位啮合，故换挡较前者容易。以上两类换挡变速箱由于结构简单、加工制造成本低，在拖拉机发展早期，应用较为广泛。但由于这两类变速箱换挡时，两个齿轮的圆周速度不一致，挂挡时噪声大 ，若操作不当甚至会导致齿轮损坏，因此，自上世纪 30 年代同步器问世以来，这两类换挡变速箱在欧美拖拉机上逐步被淘汰。同步器换挡变速箱采用摩擦原理，使相啮合的齿轮的圆周速度迅速地相等后再挂挡，因此，其换挡平顺，减少了齿轮啮合时的互相撞击，延长了齿轮的使用寿命，在拖拉机变速箱发展史上占有重要的地位。 负载换挡变速箱：负载换挡变速箱由于换挡过程简单且动力不中断，改善了拖拉机的操纵性能，提高了工作效率。自 1959 年 司在 拉机上首次成功地应用负载换挡以来，由于这种机构在换挡时所表 现出的明显优点，吸引了许多厂家纷纷效仿。 自动变速箱：自动变速箱的换挡与人无关，以设计时给定的程序为基础，根据拖拉机行驶状态自动地进行变速。按所采取的传动形式不同，可分为液力机械式变速箱、静液压式变速箱和液压机械式变速箱。液力机械式变速箱是液力偶合器或液力变矩器与机械式变速箱串联的传动装置，它可以使拖拉机平稳起步及防止传动系过载，但其最大的缺点是传动效率低。静液压式变速箱由液压传动装置与机械式变速箱串联组成，发动机的功率全部通过液压传动装置。液压机械式变速箱是一种液压传动 装置与机械 式变速箱并联的传动装置，通过差动机构功率合流或分流，这样，发动机功率仅部分通过液压传动装置，必要时又能将液压传动闭锁变为纯机械传动。因此，其总传动效率大大提高了，而且在低速区域可使机械传动输出为零，变为纯液压传动，有利于拖拉机的平稳起步。与液力机械式变速箱相比，它的传动效率高，且高效区宽。 当今拖拉机产业的发展，是非常迅速的，用户对于拖拉机性能的要求是越来越高的。拖拉机变速箱的发展也并不仅限于此，无级变速箱便是人们追求的“最高境界”。无级变速箱最早由荷兰 人范多尼斯（ s）发明。无级 变速系统不像手动变速箱或自动变速箱那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速箱“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速箱称为无级变速箱，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速箱只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速箱有 2 7 个档。而无级变速箱能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。从市场走向来 看，虽然无级变速箱是一个技术分量比较高的部件，但是也已经走进了普通轿车的“身体”之中，广本两厢飞度每个排量都有一款配置了 级变速箱，既方便又省油，且售价也仅在 元。而且奇瑞拖拉机销售公司表示 级变速箱型年底上市。看来无级变速箱在中档车中的运用将越为广泛。 研究内容： 我们知道，拖拉机变速箱的工作原理和齿轮式变速箱一样，箱内装有齿数不等的多组齿轮，由齿轮传递动力。由于配对齿轮的齿数不同，就可改变传动扭矩和转速。小齿轮驱动大齿轮，既降低了大齿轮转速，又增大了大齿轮的扭 矩。两个齿轮传动时，轴的旋转方向相反，若两个齿轮中间再增加一个中间齿轮，则主动轴和从动轴旋转方向相同。其大体方案参考图如下图所示； 本课题 是针对拖拉机变速箱的毕业设计 。具体包括以下内容： (1)查阅各种关于拖拉机变速箱的资料和各种参考文献，确定 拖拉机变速箱 的 结构 原理，以及拖拉机变速箱的传动系统方案与结构。 (2)对确定好 方案 的 拖拉机变速箱 利用 图软件 进行 设计和绘制 ，设计出 拖拉机变速箱 的 装配图和零件图 。 (3)变速箱内齿轮和轴类等等零件的设计和绘制，图纸符合国家标准规范。 (4)编写设 计说明书。 研究方法、手段及步骤： 首先 结合实际 对 拖拉机变速箱 的原理进行 初步 分析和 拟定 ，初步了解并掌握 拖拉机变速箱的原理和结构。 其次对传动原理及 各档位的相关参数 进行计算，确定 结构 类型 以及传动形式。 再次确定 拖拉机变速箱 的传动机构 的布置以及各级传动比的确定。 。 对 拖拉机变速箱 进行 系统传动机构的设计计算，例如齿轮，轴等设计计算与强度校核。 利用绘图软件 制出拖拉机变速箱的装配图和各部分的零件图。 编写设计说明书。 参考文献： 1 徐灏等 计手册 (第 2、 3 册 )M(第二版） 械工业出版社， 2003 2 程悦荪 速箱的 设计 M国农业出版社， 1981 3 周纪良 的设计 M械工业出版社， 1991 4 吉林工业大学拖拉机教研室编 构造 M国农业出版社， 1982 5 成大先主编 减（变）速箱电机与电 箱 M学工业出版社， 1999 6 朱冬梅 M等教育出版社， 2000 7 陈立德 M等教育出版社， 2002 8 陈立德 M等教育出版社， 2002 9 刘劲 M械工业出版社， 2000 10 陈立周 M金工业出版社， 1985 11 拖拉机编辑部主编 速箱的 设计和计算 M海科学技术出版社， 1980 12 周纪良 谱 J1979(2)： 4713 周纪良，孔维恭，于瑞玺 J机械学报， 1988（ 2）： 32 14 高象平，李齐隆等 M东科技出版社， 1987 15 周纪良，孔维恭 J1983（ 3）： 1216 . 998. 17 J. 22 (2009) 567 580 18 . 003. 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 拖拉机变速箱的设计 of 系 别： 机械与汽车工程系 专业名 称 ： 机械设计制造及自动化 学生姓 名： 张三 学 号： 06060001 指导教师姓名、职称 ： 李四 教授 完成日期 2015 年 4 月 20 日吉林大学珠海学院本科毕业论文 i 吉林大学珠海学院毕业设计任务书 姓名 学号 班级 系别 机械与汽车 工程系 专业 机械设计制造及自动化 毕业论文（设计）题目 拖拉机变速箱的设计 指导教师 所在单位 毕业论文（设计）题目简介（包括任务、时间安排、参考资料等） 任务： (1)查阅各种关于拖拉机变速箱的资料和各种参考文献，确定 拖拉机变速箱 的 结构 原理， 以及拖拉机变速箱的传动系统方案与结构。 (2)对确定好 方案 的 拖拉机变速箱 利用 图软件 进行 设计和绘制 ，设计出 拖拉机变速箱的 装配图和零件图 。 (3)变速箱内齿轮和轴类等等零件的设计和绘制，图纸符合国家标准规范。 (4)编写设计说明书。 时间安排： 2015 年 3 月 9 前 (第二学期开学前 ) 查阅资 料，完成毕业设计综述，完成开题报告； 2015 年 3 月 9 日 4 月 19 日 (第一周至第六周 ) 确定总体设计方案； 1） 拖拉机变速箱总体方案设计， 2）设计说明书的草稿编写和相关的理论计算； 2015 年 4 月 20 日 5月 17 日 (第七周至第十周 ) 1）拖拉机变速箱提总成及其内部零件设计； 2）完成总装配图，绘制零件图，要求有零件技术要求 2015 年 6 月 1 日 6 月 14 日 (第十三周至第十四周 ) 修改设计计算说明书及图纸； 修改、定稿、打印、准备答辩 参考资料： 1 徐灏等 第 2、 3 册 )M(第二版） 机械工业出版社， 2003 2 程悦荪 M国农业出版社， 1981 3 周纪良 M械工业出版社， 1991 4 吉林工业大学拖拉机教研室编 M国农业出版社， 1982 5 成大先主编 减（变）速箱电机与电箱 M学工业出版社， 1999 系专家组审核意见： 吉林大学珠海学院机电工程系 年 月 日 吉林大学珠海学院本科毕业论文 要 随着国民经济的持续发展，机械工业也在不断地发展着，各种设备都在不断地发展，创新着。 特别是在农业方面，拖拉机的应用非常广泛，在一些特定的工作场合，拖拉机体积小，变速灵活，价格成本低廉很受欢迎，越来越多的农业工作者选择拖拉机作为耕田施肥等等的辅助工具。根据市场调 查发现，拖拉机变速箱必须满足当今人们对拖拉机速度调节方面的灵活性操控等需求，能够在不改变发动机的扭矩和转速的情况下，改变拖拉机的驱动力和行驶速度；在发动机曲轴旋转方向不变的情况下，使拖拉机前进或后退；在发动机不熄灭的情况下，可使拖拉机长时间停车或进行固定作业。变速箱有自锁功能（只能挂一个挡）、互锁装置和倒挡锁装置。 目前市面上的拖拉机变速箱大多都是采用传统的变速结构 ，在 某些特定的区域 ，这种 结构形式的拖拉机变速箱 非常不受欢迎。由于 以往的拖拉机变速箱采用传统的结构形式 ， 这样就造成传动精度不好控制， 保养维护费用较 高 ;同时存在一定的安全隐患。 因此，对整机的安全性要求较高，操作时也会给工作人员带来强烈的震动，使得操作很不舒服。虽然 传通的拖拉机变速箱传动 效率较高 ，变速效果 较好，但是价格也较昂贵，对于一般的用户难以接受。所以研究一种 新式的拖拉机变速箱 势在必行！ 本文介绍了拖拉机变速箱的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，该拖拉机变速箱的优点是传动链短、效率高、易加工、使用和维护都很方便，较适合在恶劣的环境下工作，最主要的是其传动效率很高。 拖拉机作为农业机械的一种，广泛应用于农业耕作行 业等，适用于耕田、播种、施肥，装运等等各个农业领域。它工作时，发动机通过 V 带传动带动拖拉机变速箱转动，从而间接地带动了拖拉机轮子的转动，这样拖拉机就可以行驶了，通过改变变速箱理论的档位来实现拖拉机的前进、后退、加速、减速等等功能。 关键词： 机械工业 ； 拖拉机变速箱 ； 传动机构；传动效率 吉林大学珠海学院本科毕业论文 of of is a to do to a to or It in to in to in of is to a by of to it is a It is as an to as a of of of is a to on by in to of is we by be be by of 吉林大学珠海学院本科毕业论文 I 目录 1 绪论 . 6 拉机发展现状 . 7 拉机结构形式的发展 . 8 拉机变速箱的发展状况 . 8 2 拖拉机变速箱的总体方案设计 . 10 变速箱的结构形式 . 15 变速箱内部传动系统的布局 . 1 错误 !未定义书签。 3 拖拉机变速箱体传动系统的设计 . 14 速箱内部传动系统的具体结构 . 16 各档位的传动路线的确定 . 18 各档位的传动比及其速度的计算 . 20 各档位的传动比的确定 . 26 各档 位速度确定 . 26 4 变速箱内部传动零件的设计 . 2 错误 !未定义书签。 传动轴的设计计算 . 2 错误 !未定义书签。 传动齿轮的设计计算 . 2 错误 !未定义书签。 5 变速箱内部主要传动零件的强度校核 . 25 传动轴的强度校核 . 25 传动齿轮的强度校核 . 26 轴承强度的校核 . 27 参考文献 . . 28 致谢 . . 29 吉林大学珠海学院本科毕业论文 1 1 绪论 拉机发展现状 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重 要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属 材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造 企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。 吉林大学珠海学院本科毕业论文 2 机械产品的应用。这方 面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研 究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重 叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。 19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业 化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资 源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。 吉林大学珠海学院本科毕业论文 3 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。 19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 综合 再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能 形成互相协同工作的有力集体。 综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。 在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先进技术冲击的同时，与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。拖拉机行业通过行业展会、科研合作等多种途径，不断的提高了自身实力和核心竞争力，缩小与发达国家之间的差距。 在新的 市场需求的驱动下，拖拉机设备的更新和优化升级更加迫切。 国内拖拉机设备生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型环保节能的拖拉机械设备，在我国飞速发吉林大学珠海学院本科毕业论文 4 展的农业从人工作业到机械化的转变中发挥着积极的作用。一般生产大型拖拉机设备的企业对设备传动效率指数上都有严格的要求。各企业在生产设备时，都充分考虑到设备在运行中可能会出现的种种问题，从而减少设备因为振动或者操作不当而引起的噪音大、污染重等现象。 国内 拖拉机 设备的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用主题保持一致。加大拖拉机设备新型多样化的研 发及生产是行业发展的大趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。 拖拉机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前拖拉机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。 拖拉机结构形式的发展 拖拉机的结构形式主要有一下几个方面：首先是发动机，发动机主要是动力来源，工作方式简单的说是，把氧气和柴油混合喷进燃烧室，然后压燃，产生动力通过飞轮传单变速箱。发动机后面是变速箱，变速箱主要是把发动机 输出的单一速度转变成很多个速度级，然后根据不同的作业条件调整速度。原理就是改变传动比来改变行走速度还有需要的扭矩。变速箱后面是液压提升体统，液压提升系统主要是用于挂接所需农具使用，有的农具在使用过程中需要拖拉机把农具背起来作业，液压提升系统就可以。液压系统的工作原理就是利用液体不能压缩的原理工作的，液体动力来源于液压油泵，然后驱动液压油，因为液压油不能压缩，所以必须做功，然后通过改变油路，然后进到不同的油路，推动液压油缸做伸展运动。最后面还有动力输出，也就是拖拉机的二级动力，它是给拖拉机后面挂接的农具输出动 力的，因为有的农具虽然背起来了，但是自己不会工作或者说没有动力源，然后拖拉机在后面给一个输出轴，作为后面农具的动力源，只要挂接传动轴就可以输出动力。 当今社会，拖拉机的发展不断地向着操作灵活，多样型，复合型发展，其具体结构形式的变更最主要的是体现在以下几个方面： 1）前轮小，后轮大。 传统的拖拉机的轮子基本上是一样大，但通过技术创新，改变了传动的结构形式，采用前轮小，后轮大的结构，这样更省力，操作起来也更方便。 2） 拖拉机底盘上面安装有输出轴，可以直接给后面的需要工作的农业挂具提供动力。 3） 橡胶履带式拖 拉机 通常这样类型的拖拉机采用三角带传动，适合大功率，重负载的场合，目前西方资吉林大学珠海学院本科毕业论文 5 本主义国家正在着手研制。 拖拉机变速箱的发展状况 从广义上面来说，现在市场上不同拖拉机所配置的变速箱来看，主要分为：手动变速箱、负载换挡变速箱、自动变速箱。 一、手动变速箱 ( 手动变速箱：手动变速箱可以采用滑动齿轮、啮合套和同步器换挡等方式。滑动齿轮换挡变速箱的基本结构是主动齿轮在驱动轴上 滑动，使其与从动齿轮相啮合。啮合套换挡是从动轴上的齿轮和主动轴上的空套齿轮经常处于啮合 状态，移动主动轴花键上的啮合套，使空套齿轮与主动轴连接。与滑动齿轮相比，其滑动距离小，在圆周速 度低的部位啮合，故换挡较前者容易。以上两类换挡变速箱由于结构简单、加工制造成本低，在拖拉机发展早期，应用较为广泛。但由于这两类变速箱换挡时，两个齿轮的圆周速度不一致，挂挡时噪声大，若操作不当甚至会导致齿轮损坏，因此，自上世纪 30年代同步器问世以来，这两类换挡变速箱在欧美拖拉机上逐步被淘汰。同步器换挡变速箱采用摩擦原理，使相啮合的齿轮的圆周速度迅速地相等后再挂挡，因此，其换挡平顺，减少了齿轮啮合时的互相撞击，延长了 齿轮的使用寿命，在拖拉机变速箱发展史上占有重要的地位。 负载换挡变速箱：负载换挡变速箱由于换挡过程简单且动力不中断，改善了拖拉机的操纵性能，提高了工作效率。自 1959 年 司在 拉机上首次成功地应用负载换挡以来，由于这种机构在换挡时所表现出的明显优点，吸引了许多厂家纷纷效仿。 自动变速箱：自动变速箱的换挡与人无关，以设计时给定的程序为基础，根据拖拉机行驶状态自动地进行变速。按所采取的传动形式不同，可分为液力机械式变速箱、静液压式变速箱和液压机械式变速箱。 液力机械式变速箱是液力偶合器或液力变矩器与机械式变速箱串联的传动装置，它可以使拖拉机平稳起步及防止传动系过载，但其最大的缺点是传动效率低。静液压式变速箱由液压传动装置与机械式变速箱串联组成，发动机的功率全部通过液压传动装置。液压机械式变速箱是一种液压传动 装置与机械式变速箱并联的传动装置，通过差动机构功率合流或分流，这样，发动机功率仅部分通过液压传动装置，必要时又能将液压传动闭锁变为纯机械传动。因此，其总传动效率大大吉林大学珠海学院本科毕业论文 6 提高了，而且在低速区域可使机械传动输出为零，变为纯液压传动，有利于拖拉机的平稳起步。与液力机 械式变速箱相比，它的传动效率高，且高效区宽。 当今拖拉机产业的发展，是非常迅速的，用户对于拖拉机性能的要求是越来越高的。拖拉机变速箱的发展也并不仅限于此，无级变速箱便是人们追求的“最高境界”。无级变速箱最早由荷兰人范多尼斯（ s）发明。无级变速系统不像手动变速箱或自动变速箱那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速箱“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速箱称为无级变速箱，这是错误的。虽然 它们有着共同点，但是自动变速箱只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速箱有 2 7 个档。而无级变速箱能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。从市场走向来看，虽然无级变速箱是一个技术分量比较高的部件，但是也已经走进了普通轿车的“身体”之中，广本两厢飞度每个排量都有一款配置了 方便又省油，且售价也仅在 元。而且奇瑞拖拉机销售公司表示 级变速箱型年底上市。 看来无级变速箱在中档车中的运用将越为广泛。 2 拖拉机变速箱的总体方案设计 变速箱的结构形式 变速箱内部传动系统的布局 拖拉机作为农业机械的一种，广泛应用于农业耕作行业等，适用于耕田、播种、施肥，装运等等各个农业领域。它工作时，发动机通过 V 带传动带动拖拉机变速箱转动，从而间接地带动了拖拉机轮子的转动，这样拖拉机就可以行驶了，通过改变变速箱理论的档位来实现拖拉机的前进、后退、加速、减速等等功能。在拖拉机的几个组成部分里，变速箱是最重要也是最核心的部分，其组成机构及传动系统的布 局图如下图所示： 吉林大学珠海学院本科毕业论文 7 吉林大学珠海学院本科毕业论文 8 3 拖拉机变速箱体传动系统的设计 速箱内部传动系统的具体结构 拖拉机变速箱体内部主要有各档位传动齿轮，各传动轴以及端盖，轴承等等零件组成，通过发动机驱动 V 带传动，从而带动拖拉机内部的传动机构动作，继而实现拖拉机轮子的转动，于是拖拉机就可以行驶了。其具体内部传动结构图如下图所示： 档位的传动路线的确定 吉林大学珠海学院本科毕业论文 9 吉林大学珠海学院本科毕业论文 10 各档位的传动比及其速度的计算 各档位的传动比的确定 根据以上条件可知，该变速箱体主 要有传动齿轮副，传动轴系等等零件组成，各档位的传动比计算如下： 48121310117934121 42121310115834122 吉林大学珠海学院本科毕业论文 11 12121310117934123 16121310116934124 11121310115824125 6121310116924126 40121310113812 各档位速度确定 由于拖拉机的各部分已经标准化了，根据标准，我们选择标准直径为 600车轮，于是各档位的速度分别如下： 53 / 56 /195/ 4 变速箱内部传动零件的设计 传动轴的设计计算 （ 1）初步确定轴的直径 453 556551303 000 （ 根据工作条件，取 90d 2）传动轴受力分析 360 11 mt （ 3 1062222co 4 4co s 1 N （ 2062222s i 4 4062222s i n N （ 吉林大学珠海学院本科毕业论文 12 （ 3）绘制传动轴的受力简图，如图所示，求支座反 力 垂直面支反力： 由 0得： 0257 032 （ 12/3 6 3 12/3 6 023 由 0Y ，得： 图 动轴的受力简图 吉林大学珠海学院本科毕业论文 13 6 3 1 （ 水平面支反力： 由 0得： 032 （ 6 4 423 L 由 0Z ，得： 9 6 3 1 （ （ 4）作弯矩图： 垂直面弯矩 ： C 点 4 9 9 0 8 92 （ 水平面弯矩 ： C 点 8 0 3 6 02 （ 合成弯矩 M 图： C 点 82 2222 （ （ 5）作转矩 T 图： T N 6）校 核轴的强度： 按弯扭合成应力校核轴的强度 校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。由文献 1， 15知，取 ，轴的计算应力 3252232 （ 选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由文献 1表 115 可知， 601 此， 1 故安全。 （ 7）精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面 V 引起的应力集中最严重，而 14 受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面 C 的应力最大，但应力集中不大，故 C 面不用校核。只需校核截面 V。 截面 V 左侧 抗弯截面系数 3 dW （ 抗扭截面系数 5 4 8 8 0 01 4
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