毕业设计（论文）液力传动变速箱的故障诊断毕业设计

第一章绪论11研究的目的和意义研究本课题的主要目的是为了让广大学生能够正确且更好的运用自己在大学里所学的东西，让我们能够自己动脑筋去考虑问题、发现并解决自己在设计中所遇到的各种问题，而且培养了我们自主动手的能力，并为以后的发展打下了坚实的基础。（1）最终开发出一套齿轮箱状态监测与故障诊断通用性软件系统；（2）避免在软件开发方面的很多重复性工作，可快速组建齿轮箱状态监测与故障诊断系统，节省开发、应用时间；（3）降低齿轮箱状态监测与故障诊断系统的开发、应用成本；（4）建立齿轮箱状态监测与故障诊断系统软件平台，在最低成本的前提下实现对各种型号的齿轮箱的状态监测与故障诊断；（5）采用多级动态库技术，使齿轮箱状态监测与故障诊断系统具有更好的可升级性和更低成本的功能扩展性；（6）采用多线程技术，实现离线、在线状态监测与故障分析可以在同一软件系统内同时进行，具有较好的实时性、兼容性和灵活性；实现数据采集与数据分析分离，保证了数据采集的实时性，又可以现场进行各种分析（包括精密分析）；（7）在本软件平台上应用对象可以方便的拓展到其他设备，以最低成本实现更广泛的应用对象的状态监测与故障诊断和应用领域。（1）液力传动变速箱设计是机械工程及自动化专业学生的一次比较完整的某类机械的整体设计。通过设计，培养学生独立的机械整机的分析能力，树立正确的设计思想，掌机电一体化产品设计的基本方法和步骤，为自动化机械设计打下良好的基础。（2通过设计，把有关课题（机械原理、机械设计、液力传动、汽车构造、CAD技术、PRO/E）中获得的理论知识在实际中综合地加以利用，使这些知识得到巩固与发展，使理论知识与生活密切地结合起来。因此，液力传动变速箱的设计是有关专业基础和专业课后综合性的专业设计。（3）通过设计，熟练的应用有关参考资料，计算图表、手册、图册和规范，熟悉有关国家标准，培养学生独立工作与分工合作完成大型设计的能力和在机械整体设计方面所必备的基本技能。（4）本次设计的具体要求进行相关的机械、液力传动以及液压控制等方面的理论与技术研究，开发基于机电一体化的高效、简易、稳定。（5）随着国家经济建设的不断发展,对液力传动变速箱的需求量将逐年大幅度增加，液力传动变速箱用户对性能要求越来越高。本次设计致力于研究出更加实用、合理的液力传动变速箱。12本课题的主要研究内容本次设计的液力传动变速箱是由液力变矩器和具有前进二档、后退二档共四个档位的动力换档变速箱组成的液力传动变速箱。设计的主要任务包括总体方案设计、结构与零部件设计、液压控制部分设计、变速箱的三维建模与运动仿真。液力传动变速箱采用单级二相三工作轮综合式液力变矩器。液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。所采用的换档方式要求带有缓冲阀，使操纵简单、方便，起动平稳，较大地减轻操作者劳动强度。除此之外，还要学会湿式多片式液力离合器的设计方法以及设计液压控制整体的油路。这样，每个部分协调工作，构成完整的液力传动变速箱。并学会用AUTOCAD建造部件的结构图。在设计过程中学会查阅相关技术文献、资料、手册，并进行计算和绘图及编写文本。在解决工程问题时必须有全局观点、生产观点和经济观点，并树立正确的设计思路和严谨的工作作风，熟悉机电液一体化技术工作的一般程序和方法。主要指标与技术参数型号JCMFVD60T相配发动机额定功率KW6481相配发动机额定转速R/MIN20002400传动比前进一档1621前进二档0526后退一档1621后退二档0526主油压力MPA1215变矩器进油压力MPA0507变矩器型号YJH315有效直径MM315零速工况变矩系数315/015最高效率079零速工况泵轮公称力矩NM71/4最高效率工况泵轮公称力矩NM60/3旋转方向（面向输入端）顺时针工作油液6号或8号液力传动油工作油温（度）7095最高工作油温（度）120（不超过5MIN）外形尺寸（长X宽X高）740X580X620净质量KG320通过本次设计，旨在培养学生运用所学知识完成实际工程设计的独立工作能力。通过液力传动变速箱设计的应用，进一步掌握变速箱的基本知识和系统设计的方法，提高工程应用能力。13国内外研究现状131发展概述随着社会经济的飞速发展，液力传动变速箱逐渐取代了机械式的变速箱。据调查，美国ALLISON等液力传动变速箱市场用量很大，但其价格昂贵、结构发杂、修理技术含量高、故障判断难度大，而且还需要检测试验台带动，检测液力传动变速箱的油压、转速、温度等，录取各种技术参数，判断排除故障。20世纪80年代中期，液力传动变速箱在国外得以迅速发展，普及率愈来愈高，除了大排量发动机继续装备液力传动变速箱之外，发动机排量在ZL以下的轿车也大量装备液力传动变速箱，而且不少车型都把它作为标准配置推出。液力传动变速箱在我国一直是处于十分落后状态，除了70年代长春第一汽车制造厂曾为红旗牌轿车配置了液力传动变速箱之后，将近二十多年来，国产轿车从未出现过液力传动变速箱总成。自从20世纪80年代以来，国外大量的现代轿车进人我国市场，特别在一些国际化大都市，装备有液力传动变速箱的进口轿车迅速增长。随着我国改革开放的进一步深入，国家对汽车工业的投资规模日益扩大，国内外汽车生产企业对高质量、高水平、高效率的液力传动变速箱的需求越来越迫切。液力传动变速箱故障诊断在设备故障诊断中的作用和意义，作为机械设备中一种必不可少的传递动力的通用零部件，在金属切削机床、航空、电力系统、农业机械、运输机械、冶金机械等现代工业设备中得到广泛的应用。但由于其本身结构复杂，工作环境恶劣等原因，齿轮箱容易出现损坏和故障。液力传动变速箱的运行状态监测及故障诊断技术是建立在多个学科基础之上的交叉学科，它综合了机械、电子、力学、数学、物理、计算机的精华，具有工程应用性强、技术基础可靠、与高技术发展密切相关的特点。采用这一先进技术对齿轮箱进行状态监测与故障诊断，可实现齿轮箱由事后维修、定期维修到视情维修的根本转变，减少一些不必要的经济损失，具有重大意义。132液力传动变速箱的技术发展趋势随着国内汽车市场的发育成长，液力传动变速箱产品型谱逐步细化，产品的针对性越来越强，因此在保证现有液力传动变速箱生产和改进的同时，要充分认识到加入WTO后良好的合作开发机遇，取长补短，同时更应认识到供方、买方、替代者、产品竞争者的巨大压力。要紧跟重型商用车行业向高档、高技术含量和智能化方向发展的趋势，要紧跟客车低地板化、绿色环保化、城市公交大型化的发展方向，开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型车用液力传动变速箱。第二章总体方案的设计21液力传动变速箱概述液力传动变速箱已有60多年的历史，目前工业车辆普遍使用的是液力传动变速箱。人们经常把液力传动变速箱和无级变速箱两个概念混为一谈。实际上这两种变速箱工作原理完全不同。液力传动变速箱主要利用液力变矩器配合差动轮系齿轮箱实现换挡功能。传动过程中，液力变矩器中液体分子在高压，高速运动中有相对运动。液力传动变速箱档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。图21液力传动变速箱传动简图1、涡轮轴2、弹性联接板3、涡轮4、导轮5、泵轮6、中间齿轮轴7、中间齿轮8、油泵传动齿轮9、油泵总成10、二档齿轮11、摩擦片12、主动片13、锥形板14、垫板15、前进档轴总成16、一档齿轮17、计数齿轮18、一档齿轮19、计数齿轮20、倒档轴总成21、低速档齿轮22、输出法兰23、刹车齿轮24、刹车轴25、刹车总成26、高速档齿轮27、输出轴28、倒档二速齿轮说明前进一档件1涡轮轴件15前进档轴总成件16一档总成件21低速档齿轮件27输出轴件22输出法兰前进二档件1涡轮轴件15前进档轴总成件10一档总成件26高速档齿轮件27输出轴件22输出法兰后退一档件1涡轮轴件15前进档轴总成件17计数齿轮件19计数齿轮件20倒档轴总成件18倒档一档齿轮件21低速档齿轮件27输出轴件22输出法兰后退二档件1涡轮轴件15前进档轴总成件17计数齿轮件19计数齿轮件20倒档轴总成件28倒档二档齿轮件26高速档齿轮件27输出轴件22输出法兰前进、后退离合器均由操纵阀总成控制。油泵总成为内啮合齿轮泵，油泵向系统提供压力油，液力变矩器工作后的油液进入车辆上的散热器后，再进入变速箱润滑摩擦片、轴承及齿轮。本变速箱装有停车制动器。22主要技术参数驱动60吨的液力传动变速箱主要设计参数1）外形尺寸740580620MM2）功率70KW3）转速2200R/MIN4）油压1215MPA5）力矩70NM6）净质量400KG7）变速要求四级23工作原理液力传动变速箱传动简图见图1，液力变矩器通过弹性连接板2有发动机驱动，带动泵轮5旋转，使液流沿叶片方向高速流入涡轮3，推动涡轮旋转。导论4使变矩器产生变矩作用，通过涡轮轴1将扭矩传给液力传动变速箱前进挡轴总成1524结构介绍液力传动变速箱是由变速箱、液力变矩器、油泵总成、主调压阀、溢流阀部件、操纵阀部件和离合器组成。下面逐步介绍各个部件241变速箱本次变速箱设计选用斜齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮因其使用寿命长，传动平稳和噪声小而得到广泛使用。设计要求变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以变速箱的低档布置在靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。轴的设计输出轴上的功率P70KW，转速N2200R/MIN，转距T70NM。242油泵总成0JCMFVD60T、WH100T油泵总成结构图见图。油泵总成主要由油泵箱盖1、泵壳2、主动齿轮3、被动齿轮4等零件组成。油泵箱盖1为铸件，铸有高压腔和低压腔，油泵总成安装在变矩器壳体上，通过变矩器上的齿轮、中间齿轮、泵传动齿轮增速后（传动比07838）将动力传动给主动齿轮3，带动油泵被动齿轮4传动，组成内啮合齿轮泵向泵系统供油。图22油泵总成243离合器0JCMFVD60T、WH100T型液力传动变速箱有两个离合器离合器（前进离合器）、离合器（倒档离合器）离合器结构图见图，离合器有前进挡（倒档）轴12、主动片10、摩擦片11、回拉弹簧18、锥形片15、密封环13（17、26）、各齿轮等零件组成。左、右离合器为湿式多片式液力离合器，左端离合器（低速档）装有相见装配7片摩擦片、6片主动片、1片垫板、1片锥形片，右端离合器装有相间装配7片摩擦片和7片主动片，离合器壳与输入轴焊接在一体，压力油腔控制阀分别进入前进1挡、前进2挡、后退1挡、后退2挡离合器，实现各档位换挡。活塞在回位弹簧18的弹簧力作用下回位，使摩擦片和主动片处在分离状态。换挡使，油压作用于活塞上，使内、外摩擦片互相结合，靠摩擦力把来自变矩器的动力传到各档位齿轮上。图23离合器244液力变矩器YJH315U液力变矩器结构见图。主要由涡轮轴1、泵轮2、导轮3、涡轮4、弹性连接板5等元件组成。泵轮2通过弹性连接板5与发动机飞轮相联结。泵轮将发动机的机械能转变为工作油液的动能，并使液流沿叶片方向高速流入涡轮4推动涡轮旋转，由涡轮轴1输出，并将转速及扭矩传给变速箱。液流由涡轮流出后，进入导轮3当变矩器处于负载较大、涡轮转速较低的变矩阶段时，导轮被单项离合器楔住不能旋转，液流作用于导轮的扭矩通过导轮作用于液流上，液流再经过泵轮增加扭矩，涡轮上的扭矩等于泵轮与导轮的扭矩之和。因而输出扭矩大于输入扭矩，产生自动变矩，当涡轮转速与泵轮之比大于某一值时，导轮脱开自由转动，变矩终止，此状态为偶合状态。YJH315为冲焊型液力变矩器，不可分解。图24YJH315液力变矩器245主调压阀、溢流阀部件主调压阀、溢流阀组件结构图见图，由主调压弹簧、溢流弹簧、活塞、销等组成。主调压阀将离合器油压控制在12MPA15MPA范围内，一部分油液经微动阀进入操纵阀实现换挡；一部分油液进入溢流阀将油压调整在05MPA07MPA范围内，然后进入变矩器工作。图25JCMFVD60T主调压阀、溢流阀结构图246操纵阀部件0JCMFVD60T、WH100T操作阀组件结构图见图。操纵阀组件主要由微动阀1、开关阀2、操纵阀3、储能阀4、测压阀5等零件组成。微动阀杆连接到微动踏板连杆上，当踩下微动踏板时，微动阀杆向里移动，当微动阀杆向里移动4MM时，离合器开始降压，离合器压力降为某一压力时，摩擦片打滑，使车辆达到微动效果；当微动阀杆向里移动105MM时，离合器压力降为0，离合器主动片与摩擦片不能结合，车辆停止走动；当微动阀杆向里移动28MM时，微动阀杆行程终止。开关阀2、储能阀4组成缓冲阀，用于减少离合器结合与分离时的冲击。测压阀便于车辆上测量压力。图26JCMFVD60T操纵阀组件结构图25变速箱使用注意事项变速箱在使用和维修保养时必须注意的几个事项为1、油质检查；影响油质的主要原因是油液温度，油液温度过高，将会使油液粘性下降，性能破坏，堵塞细小量孔，卡滞控制阀门，降低润滑效果，破坏密封部件，进而可能导致变速箱失效；2、油压检查。车辆运行1000公里后有必要进行测压，把所测的压力值列表和标准压力值对照来衡量此时变速箱的工作状况；3、液压控制系统漏油检查；4、换档杆位置检查和调整；5、要用指定的耐高温液压油；6、在行驶中可以自由地切换前进挡；7、长时间停车必须使用手刹，否则会破坏液力变速箱的锁止机构；8、车子停稳后，再挂入倒挡。26本章小结在这一章节里，我们大概了解液力传动变速箱的结构和功能，以及它其中所包含的各个部件的基本情况。对其工作原理也有了初步的认识，此次液力传动变速箱的设计涉及到的知识面很广，涉及到了机械制图，机械原理，材料力学，液压传动，汽车理论，以及PRO/E等方面的知识，可以说是对我大学知识的汇总，也是对我的考验，经过近一个月的努力，通过查资料和询问老师，我已经掌握了液力传动变速箱的设计方法，知道了做什么，怎么去做，并确定了当中的尺寸和参数，不过，由于水平有限，其中在所难免会有些小错误，望各位老师赐教，知道我把这次毕业设计做的更完美。第三章变速箱传动的设计31总体传动方案根据31所示原则及其他相关因素，总体传动方案图31图31总体传动方案图说明前进一档由输入轴经齿轮2和8结合，由输出轴输出前进二档由输入轴经齿轮1和7结合，由输出轴输出后退一档由输入轴经齿轮3和4，过中间轴，又由齿轮5和8，最后有输出轴输出后退二档由输入轴经齿轮3和4，过中间轴，又由齿轮6和7，最后有输出轴输出刹车档由刹车轴，经齿轮8和9，最后控制输出轴32前进档设计321前进挡概述由于汽车变速箱各档齿轮的工作情况是不相同的，所以按齿轮受力、转速、噪声要求等情况，应该将它们分为前进挡工作区和后退档工作区两大类。前进挡工作区在这个区内的工作特点是行车利用率较高，因为它是汽车的经济性档位。在高档工作区内的齿轮转速都比较高，因此容易产生较大的噪声，特别是增速传动，但是它们的受力却很小，强度应力值都比较低，所以强度裕量较大，即使削弱一些小齿轮的强度，齿轮匹配寿命也在适用的范围内。因此，在前进档工作区内齿轮的主要设计要求是降低噪声和保证其传动平稳，而强度只是第二位的因素。以下将具体阐述怎样合理选择设计参数。322前进挡档数的确定档数多少影响到档与档之间的传动比比值。比值过大会造成换档困难。一般认为比值不宜大于1718。因此如最大传动比与最小传动比之比值愈大，档位数也应愈多。对于轿车而言，由于其行驶车速高，比功率大，最高档的后备功率也大，即最高档的动力因素大，所以其最高档与起动档的动力因素间的变化范围较小。重型货车的比功率更小，使用条件也更复杂，所以一般采用六档至十几个档的变速箱，以适应复杂的使用条件，从而使汽车具有足够的动力性和良好的燃油经济性。但本设计为了满足使用要求，挡数设计为前进为二挡323前进挡齿轮设计（1）合理选用模数在现代变速箱设计中，各档齿轮模数的选择是不同的。但为了经济性和用途的要求，初选模数M4。（2）合理选用压力角对于同一分度圆的齿轮而言，若其分度圆压力角不同，基圆也就不同。当压力角越大时，基圆直径就越小，渐开线就越弯曲，轮齿的齿根就会变厚，齿面曲率半径增大，从而可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。（3）合理选用螺旋角为了保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击，所有齿轮都要选择较大的螺旋角，一般都在30左右。（4）分析齿顶宽对于正变位齿轮，随着变位系数的增大，齿顶高也增大，而齿顶会逐渐变尖。所以必须对齿轮进行齿顶变尖的验算。对于汽车变速箱齿轮，一般推荐其齿顶宽不小于02504M。324前进挡轴的设计（A）前进一档A、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1选用圆柱斜齿圆柱齿轮传动。设工作寿命65年（每年工作300天），两班制。2精度等级为七级。3由机械设计书101选择齿轮材料为40GR。硬度为280HBS，齿轮2E材料为45钢（调质），硬度为240HBS。8E4选小齿轮的齿数为27，大齿轮的齿数为1621X274376取28448B、按齿面接触强度设计由机械设计公式（109A）试算33212HEDTZKTD11确定公式内的各计算数值1）试算载荷系数。31TK2）计算小齿轮传递的转矩32MNNPT552510232079093）由机械设计表107选取齿宽系数1D4）由机械设计表106查得，材料的弹性影响系数1898EZ21MPA5）由机械设计图1021D接触疲劳强度极限，H602LIMMPAH08LIM6）99291102647147538NJLN7）由机械设计图1019接触疲劳寿命系数950,82HNHNK8）计算接触疲劳许用应力，失效概率为1，安全系数S1MPASKLIMHNI52095688223331282）计算1）分度圆直径带入中较小的值2ETD2HMDDZKTTTEDT6140843022531896213250321252）计算圆周速度34SMNDT/691106327910623）计算齿宽BTD424）计算齿宽与赤高之比HB模数MZMTT7643279432齿高H5826151/B5）计算载荷系数根据，7级精度，由机械设计图108查得动载系数SM/691VK直齿轮1FAHK由表102查得使用系数A由表104用插值法得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，由，查图1013得，故载荷,417HK41,2HB,3751HK系数689HAVAK6按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径，由式1010A得35MKDTT8103612794332C、按齿根弯曲强度设计，由机械设计公式105得到弯曲强度的设计公式为3632FSADYZKT（1）确定公式内的各计算值、1）由机械设计课本图1020C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极MPAFE502，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。382）由机械设计课本图1018取弯曲疲劳寿命系数0,582FNFNK3计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S14，由式1012得MPASKFENH862341085788224计算载荷系数K371759FVA5）查取齿形系数，由表105查得362,82FAFAY6）查取应力校正系数，由表105查得41SS7）计算大、小齿轮得并加以比较FSAY016488236557082FSAFY大齿轮得数值大。（2）设计计算38MM842016271533可取由弯曲强度算得得模数284，并就近圆整为标准值M3MM，按接触强度得分度圆得直径，算出小齿轮得D2齿数,378102MDZ6095688Z取D、几何尺寸得计算（1）计算分度圆得直径MZD18036782（2）计算中心距A542（3）计算齿轮宽度，取BD2MB16,28（B）前进二档A、选定齿轮得类型、精度等级、材料及齿数1）精度等级选7级精度2）选小齿轮,大齿轮2Z526075271Z3）选取螺旋角为4B、按齿面接触强度设计，按式（1021）试算39327712HEDTTZTK（1）确定公式内得各计算数值1）试选61TK2）由图1030选取区域系数432HZ3）由图1026查得，则850,71605174）许用接触应力MPAHH25327（2）计算1）试算小齿轮分度圆得直径，由公式得TD7MDT941025384526016132372）计算圆周速度310SMNDT/71210694310673）计算齿宽B及模数NTMDT947MZTNT83271COS10COS7MHNT98352619410B4）计算纵向重合度311142TAN27387ZD5）计算载荷系数K已知使用系数，根据，7及精度，由机械设1AKSM/计课本图108查得动载系数，由表104查得，21V3281H由图1013查得8FK由表103查得,故载荷系数为4123182HVA6按实际得载荷系数校正所算得的分度圆得直径，由式（1010A）得312MKDT9513694103377）计算模数NM313ZDN45271COS953COS7C、按齿根弯曲强度设计，由式（1017）314327CSFSADNYKTM（1）确定计算参数1）计算载荷系数1528412FVAK2根据纵向重合度，从图1028查得螺旋角影响系数80Y3）计算当量齿数925614COS73317ZV4）查取齿形系数，由表105查得31,7FFY5查取应力校正系数，由表105查得076SS6计算大、小齿轮得并加以比较FSY01658823714517FSFY大齿轮得数值大。（2）设计计算MMN5201686051274COS532取403COS9,91,77NNMDZD则取652041Z51D、几何尺寸计算（1）计算中心距315MAN7814COS230COS17将中心距圆整为178MM（2）按圆整后得中心距修正螺旋角94619610ARCOS1782350ARCOS2ARCOS17MZN（3）计算大、小齿轮得分度圆得直径MMZDN7239461COS758017（4）计算齿轮宽度BD87圆整后取B30,251（C）用以上方法以及通过从动图中可以得到47597526143ZZ第四章变速箱轴的设计41前进档轴的设计前进档轴输入功率为70KW,轴转速为2200R/MIN。初选轴的材料为45钢，调质处理。1）计算轴的最小直径根据机械设计表153，由于考虑到轴内有孔，故取125。于是得轴的最小直径为MM。0A133MIN0702596PDA2）初选滚动轴承根据轴的最小直径为396MM，又因轴承主要受径向力的作用，且由于轴内油路孔的原因，在这选用深沟球滚动轴承，且直径偏大，型号为6209，其尺寸为。45819DDBM3）轴的其他主要部位直径的设计根据轴上的相关定位关系，定位轴肩1的高度H一般取为H00701D，D为与零件相配处的轴的直径，轴肩处2的过渡圆角半径R必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C,非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的,其高度没有严格的规定,一般3取12MM。故选取传动齿轮处轴直径为50MM。4）轴的零件图结构绘制轴零件图41。图41前进档轴42后退档轴的设计后退档轴与前进档轴在功率、转速、作用力和功用上没有很大的区别，故设计方法与前进档轴一样，零件图42图42后退档轴43输出轴的设计1）求输出轴上的功率和转速为保守起见，应采用前进一档（以此可SPSN保证轴上承受的最大扭矩即功率最大，转速最小），取每级齿轮的传动效率（包括轴承效率在内）097412270967SPKW428213/MINSNRZI2）确定轴的最小直径选轴的材料为45钢，调质处理，取120。0A得4333MIN0679125438SPDA3）初选滚动轴承在这仍可选用深沟球滚动轴承，型号为6209，其尺寸为。4DBM4）根据相关要求设计轴如图43图43输出轴44刹车轴的设计由于齿轮9采用和齿轮2一样的齿轮。考虑到设计的方便，亦选用可选用深沟球滚动轴承，型号为6209，其尺寸为。45819DDBM图44刹车轴第五章油泵总成51绪论（一）内啮合齿轮泵是采用齿轮内啮合原理，内外齿轮节圆紧靠一边，另一边被泵盖上“月牙板”隔开。主轴上的主动内齿轮带动其中外齿轮同向转动，在进口处齿轮相互分离形成负压而吸入液体，齿轮在出口处不断嵌入啮合而将液体挤压输出。由于这种独特结构，所以特别适用于输送粘度大的介质，粘度范围为021000000CP内啮合齿轮泵可反向输送，只要更换电机转向即可；内啮合齿轮泵泵体可转向，进出口位置成直角，便于选配进出口位置；内啮合齿轮泵在泵体、端盖、轴承座间都有连接方便的保温或冷却介质的进出接口。内啮合齿轮泵具有无困油现象、输送平稳、效率高、噪音小，使用寿命厂的优点。（二）内啮合齿轮泵适用于输送石油、化工、涂料、染料、食品、油脂、医药等行业中的牛顿液体或非牛顿液体，输送液体的种类可由轻质、挥发性液体，直至重质、粘稠，甚至半固态液体。（三）内啮合齿轮泵的材质有铸铁，铸钢，不锈钢等（四）国外德国BOSCH生产的支撑块浮动式内啮合齿轮泵，内外齿轮均采用修正渐开线齿形，用活动月牙板将高、低压腔分开，并在径向形成压力补偿，使得内外齿齿顶与月牙板之间形成几无间隙的密封，轴向动补偿盘则保证轴向间隙的良好密封，使得该泵的内泄漏减至最低。低压12MPA、中压21MPA、高压33MPA。此结构容积效率高、结构复杂，制造成本高。他适用于输送各种轻质、挥发性液体，直至重质、粘稠液体，甚至半固态液体。广泛应用于石油、化工、油脂、涂料等行业。目前有泊头市宏誉泵阀有限公司加工生产。52内啮合齿轮泵工作原理在内啮合齿轮泵中，内转子为主动轮，外转子为从动论，内外转子的速比IZ1/Z2。由于内外转子齿数有一齿差，在啮合过程中有二次啮合存在。因此能形成几个独立的封闭包液腔。随着内外转子的啮合旋转，各包液腔的容积发生不同的变化，当包液腔容积由小变大时，包液腔内产生局部真空，在大气压力作用下，液体通过进口管道和泵盖上的环形槽，进入泵腔开始吸液。当包液腔容积达到最大时，吸液过程结束。当包液腔内的容积由大变小时，包液腔内的液体就从另一个环形槽压出，此为泵的排出过程。内啮合齿轮泵在工作过程中，内转子的一个齿转过一周，出现一个工作循环，即完成泵吸液至排液过程。一个转子泵的内转子有个齿，它每旋转一周，必须出现个与上述腔相同的工作循环，内啮合齿轮泵便通过个工作循环连续不断地向外输液，故内外转子绕互相平行的两轴线做不同速度的同向运转时，必发生相对运动，此运动使内外转子间产生不断变化的空间，并与吸液排液道接通，以达到吸排液的目的。53油泵各参数设计531内啮合齿轮传动相关计算已知传动比I07837，通过内啮合齿轮的传动比，根据机械设计第十章齿轮传动，计算出，M510,721E81）两齿差5132）流量齿轮泵的平均排量是两个齿轮齿槽容积的总和。523111120ARCSINARCSINFAFFAFRHHERBQ理论流量（5311112ARCSIARCSIFAFFAFTHRRN3）外齿轮的齿顶圆半径，外齿轮的齿根圆半径，内齿轮的齿顶圆半1AR1FR2AR径内齿轮的齿根圆半径，B齿厚2,FMRHF358TAN59TA1理论流量的近似计算公式312/0FAAFTHREHRNBQ22001632105985861433536L/MIN（54）实际流量MIN/31903LQVTHN为主动齿轮即内齿轮的转速，常取080965V3）模数对近似流量公式中的用模数M来表示，计算出模数M，21,FAFRR再取标注模数。4）分度圆直径（5MZD35715）（5MZD50126）5）中心距MM（573112A7）6）齿顶高系数和齿根高系数61,20FAH7）外齿轮的齿顶圆、齿根圆半径（5MMRA585172018）（5F96619）8）内齿轮的齿顶圆、齿根圆半径（5MCARFA25185791210）（5AF681211）其中为顶隙，取CMC2510250C9）齿厚齿宽系数，取B4B（5DB63112）532齿轮轴的设计1）空心轴的部分定位轴肩的高度H一般取H（00701）D，根据内齿轮的各尺寸，D大致上取，。MD16内D10内MH602921D412）齿轮的部分根据内齿轮的结构尺寸，大致选齿轮的各个参数Z20，M3，。450BDMZ20M603ZDA62F5BB7043）轴承的设计通过机械设计指导手册，MABDMD12,42,4）普通平键的设计已知，查机械制图书，得到L16BH55）花键的设计已知，查机械设计指导手册，MD0。2,3,5,6RCBNMD54壳体的设计通过过度齿轮与变矩器输出啮合来带动齿轮泵，由于变矩器的输出是不断变化的，因此泵的的输出也是变化的。过度齿轮是用来把泵和变矩器的输出轴隔离开来，以方便泵的安装，减小变矩器的尺寸。内啮合齿轮泵的输入轴是和过度齿轮同轴的。为了给过度齿轮和泵的结合设计，很好的保护和防止油液的污染，必须给其装上外壳。起齿轮边界总高度170毫米，为了给油液的运行留下足够的空间和过度齿轮的运转啮合，给它两边都留下20毫米的空间。根据对工作状况的分析，和对油液压力的校核，选择2毫米的锻钢作为机壳。泵的厚度选为20毫米。泵和齿轮被密封在壳体里，可以最大限度的保护泵的工作，并且由于壳体呈扁圆形状，可以很好的节省空间，为变矩器设计的小型化有很大的帮助，该壳体装在变矩器的壳体。55油泵总成的结构如图51所示图51油泵的结构第六章变速箱离合器的设计61离合器概述离合器是用于原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动轴间，在同轴线上实现传递动力或运动，具有接合或分离功能的装置。使机器起动或停止,主、从动轴间同步和相互超越运动，工作机起动和过载保护，以及进行速度变换，控制转矩的大小，满足要求的结合时间等。因此，离合器在机床、汽车、印刷、包装、食品、轻工、石油、冶金、矿山、起重运输机械、发电设备等各类机械中得到广泛的应用。在此变速箱中，采用了液压离合器，即在液体压力作用下具有离合功能的离合器，通常采用052MPA压力油源，传递转矩大，体积小，调整油压可控制输出转矩的大小，离合平稳无冲击。此变速箱中使用了两个液压离合器，但结构相同，故在此只对一个离合器进行设计62离合器的设计621摩擦片参数的选择摩擦片是换档离合器中的核心零件，对整个离和器的性能起着决定性的作用。因此，选择性能良好的摩擦材料和进行合理的结构设计是离合器设计的重要环节。查机械设计手册单行本（联轴器、离合器与制动器）表41确定摩擦片的参数。液力传动换档离合器装在密封着的变速箱内，工作时散热条件差，所以要求摩擦材料要具有良好的导热、耐磨、耐热、耐烧蚀性。叉车在实际作业中换档频繁，要求离合器在结合时应平稳、柔和；而在分离时要迅速彻底。因此，在设计离合器时要求摩擦片具有足够的摩擦系数和稳定性，以保证在给定的条件下可靠工作。由于粉末冶金摩擦材料主要成份为金属，导热性好、强度高，且承受负荷能力比非金属摩擦材料大，故在工程机械、叉车机动力换档离合器中得到了广泛应用。选取摩擦片数量Z8，摩擦片厚度H2，片间间隙07。衬面层厚度1MM（薄层）和4MM（厚层）622扭矩容量的计算摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。（6MAXAXCEMI1）离合器的最大摩擦力矩NMAXC发动机的最大扭矩，NMME一次传动装置的传动比当离合器装在发动机的输出轴上时I1I离合器的储备系数，选择时，应考虑以下几点摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩1要防止离合器滑磨过大。2要能防止传动系过载。3显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；货车总质量越大，也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的值应大于单片离合器。各类汽车口值的取值范围通常为轿车和微型、轻型货车120175中型和重型货车150225越野车、带拖挂的重型汽车和牵引汽车180400故在此选择2而MAX71EMN故得MAX124C623摩擦片的内外径1摩擦片外径D（MM）的确定摩擦片外径D（MM）根据如下经验公式选用62MAXDEKM式中为直径系数，式中，为直径系数，轿车DKDK145；轻、中型货车单片160185，双片DKD135150；重型货车225240。故在此选择15DK故MAX172639DEKMM取D127MM2摩擦片内、外径比C为了计算内径,先要确定内、外径比C在设计摩擦片时，应选择合适的内、外径比C。C值取得过小，摩擦片内径过小，结构布置往往有困难；另外C值小，内、外径差值大，内、外径的圆周速度相差大，滑磨时温升不一致，摩擦片易产生翘曲变形，摩擦片的磨损也不均匀；同时C值小，在外径D不变的情况下，等效半径减小，同样的压紧力下所传递的扭矩将减小。但C值也不能取得过大，在压紧力不变的条件下，C值大将使摩擦片受压面积减少，比压增加且可能超过其允许范围，这也是不希望看到的。一般在053070之间,在此选择C0533确定内径在已知外径和内外径比的情况下,得内径,取D67MM62126390569DDC624离合器的计算1离合器接合所需的轴向压力63214VQDPK式中、摩擦片摩擦面的外径和内径（MM）2摩擦片材料的许用压强（MPA）见机械设计手册单行本（联轴器、离合器与制动器）表2264，在此选取2P速度修正系数，见表51。由于VK在此选取062。64671234017/60MDNMSVK表51滑动速度系数V摩擦面平均圆周速1015202534568101315度MV1/SVK135119108100094086080075068063059055故由公式得22117602137644VQDPKN2）液压缸的外半径65243FGRRP式中密封装置产生的摩擦阻力（N），对“O”形橡胶密封圈，FQ可取003QF故33991NF油液工作压强（MPA）,一般取0520MPA，故选取GPGP1MPAGP密封圈高度（MM）H排油所需压力（MPA），其值与回油路管路阻力有关，为了保证离合器能安全脱开，应满足，一般取00501MPA，1028PNRP在这选取008MPAP离合器转速（R/MIN）N液压缸内半径（MM），根据轴的尺寸，选取60MM3R3R故由公式得662243107623916088FGQRMP3）复位弹簧力0TF式中离合器脱开时，油缸中总的压力损失对活塞的阻力（N）。Q6722043806082531QRPN故28531533991319306NTF4）计算油腔工作压强22431307639108918FGPPMPAR第七章变速箱液力变矩器的设计71液力变矩器概述液力变矩器是车辆上应用的液力传动装置。它对外载荷有自动造应性，能随着外载荷的变化自动进行变矩，由于传递动力的介质是油，所以传动非常柔和、平稳；能减轻外载荷变化对传动系统及发动机的冲击与振动，延长传动系统及发动机的寿命。产品广泛应用于叉车、装载机等工程机械，是工程车辆的重要部件。该产品已经系列化，已根据不同车辆的要求设计、制造出了各种性能、结构要求的液力变矩器，循环圆直径从244至350、传递功率从30KW至160KW，应用于15吨液力叉车及ZL30、ZL50装载机，产品可靠性高，维修方便。液力变矩器的作用有（1）成倍增长发动机产生的转矩。（2）起到自动离合器的作用，传送或断开发动机转矩至变速器。（3）缓冲发动机及传动系的扭转振动。（4）起到飞轮的作用，使发动机平稳转动。（5）驱动液压控制系统的油泵。72液力变矩器的结构及工作原理液力变矩器由泵轮、涡轮、导轮、旋转外罩和导流表面组成。其工作过程为动力输入外罩带动泵轮旋转液体能量（扭矩）进入涡轮液体能量（扭矩），使涡轮旋转带动工作机（输出）工作液流进入导轮（导轮不动），改变扭矩（外面阻力矩传入）液体进入泵轮，继续循环。变矩原理以循环圆流体为研究对象，当在某一稳定工况点运动时，各工作轮对流体的力矩为（70LYM1）即0BYTDYM式中，；BYJJ动力机传给变矩器泵轮的转矩；泵轮的机械效率；BJ涡轮对流体的作用转矩；TYM涡轮的机械效率。J因，且一般点，故有1BJTJ0D1KBTM这就是液力变矩器的变矩原理。73液力变矩器的设计计算已知参数如下型号为YJH315，有效直径为315MM，零速工况变矩系数为315015，高速效率为079，零速工况泵轮公称力矩为714NM，最高效率工况泵轮公称力矩为603NM。旋转方向为顺时针（面向输入端），工作油液为LTSA32GB11120汽轮机油或6号、8号液力传动油。工作油温为7095，最高油温为120（不超过5MIN），由于有效直径已知，故可以直接计算循环圆形状的相对参数。（1）循环圆内径由于直径比，其中为循环圆内径，为D0/MD0D有效直径。对一般启动变矩系数要求不高的变矩器，而对启动变矩0K13M系数要求较高的变矩器，的取值范围为04045。的选取要考虑变矩0K器结构布置等因素，因太小对单向离合器及多层轴套的布置带来困难。在此选择045M故04504531514175MM0D（2）循环圆形状系数A循环圆形状系数AL/L，L为循环圆内环的径121向长度，L为循环圆外环的径向长度。A减小显然会使流道过流断面的面积增大，循环圆内的流量也就相应的增大，从而使泵轮力矩系数增大，一般A的取值范围为043055。A较小虽然会使变矩器的能容增大，但给叶轮设计带来困难，叶片严重扭曲，且内环处叶片的节距减小，使排挤系数减小。另外，流道弯曲大也会使流动损失增加。故在此取A05。故得LDD3151417517325MM，LAL86625MM。2012（3）循环圆的轴向宽度B因为循环圆宽度。式中D为有效/BB直径，一般B的取值范围为B0204故取B03。故得315094DM74液力变矩器的叶轮设计介绍由于变矩器型号均已知，故在此只对叶轮设计方法进行介绍。变矩器叶轮设计是由设计计算及根据经验选定出工作轮各参数值以后，设计出叶轮及绘制出叶片的形状，并最终绘出木模图，以便于铸造或机加制造出工作轮。（1）叶片进出口边的确定变矩器叶轮的进出口边在轴面图上是形状各异的，大部分为直线，也有曲线形状。不论何种形状，均由设计者在叶轮设计时确定。可以将进口边放在同一轴面上，也可以根据保角变换分点把进口放在同一直线上。因进口边形状影响，在进行保角变换时，保角网格上根据前后盖板（内外环）流线及平均流线上叶片进口角来绘制叶片骨线，使之具有较好的叶型来绘制及确定。一般两工作轮进出口边之间要留有23MM的间隙。（2）画出平均流线及辅助流线对于液力变矩器来说，由于循环圆尺寸不是很大，只需有三条流线便可，即内、外环及平均流线。（3）叶片设计的保角方法如果两个无限小的图形，对应的角度相等、特征线又成同一比例，则称这两个图形互为保角变换图形。在液力变矩器工作轮中，平均流面是一个绕中心轴线回转的空间喇叭形曲面。平均流线则在这个流面上。这种空间曲面无法展开为平面图形。但利用保角变换方法后，可将该曲面变换为能展为平面的圆柱面，然后再将该圆柱面展开为平面图形。内外环处的流线也可用此法展开为平面图形。（4）在保角网格上已设计出叶片骨线，而在保角网格上纵线表示夹角为各个轴面。我们在保角网格上可以找到任一轴面与叶片骨线交点的位置。如图71所示，第轴面与AA骨线交于保角分点29处，与BB叶片骨线交于405处，与CC骨线交于59处。这样我们编可以在工作轮轴面图上找到与第轴面交点的位置，并且用光滑曲线将这三点连起来，这就是第轴面与叶片骨线的交线。同理可以求出所有轴面与叶片骨线的交线。（5）检查叶片与内外环之间的夹角及计算叶片圆周及径向厚度一般从减小流动阻力的要求出发，应使叶片与内外环盖板间的夹角大于60。而夹角越大（接近90）这样叶片间的流动性能越好。设叶片与内外环盖板间的夹角为，则的计算公式为721TANCOSGB式中叶片与内环或外环之间的夹角叶片内环流线或外环流线与某一轴面截线之间的夹角内环或外环出叶片在该轴面处的叶片角COSGB对于空间扭曲叶片，其圆周方向厚度为SINJUJ式中工作轮叶片在进出口处的厚度IJ计算叶片圆周方向厚度用的角度，IJ其中，一般90故TANSINGBGB叶片的径向厚度COSR式中轴面截线的垂线与轴垂线之间的夹角所计算的轴面上叶片的厚度（6）检查工作轮平均流线上相对速度及速度矩沿流线长度的变化WUVRBL是否合理一般要求沿叶片长度上相对速度及速度矩均匀变化。对泵轮应均匀递增，而对涡轮则应均匀递减。相对速度沿分布也应尽量UVRUVRB不出现极值点，一般沿取45点计算即可。BL75液力变矩器的冷却设计液力变矩器内的能量损失转变为热能，促使油温升高。一般变矩器内部的工作油温在100左右，过高的油温会引起工作液体产生气泡、氧化、沉淀、粘度降低和密封件老化等，甚至有燃烧的危险。故在此要对工作液体进行冷却。液力变矩器的补偿与冷却系统还同时为动力变速器的操纵和润滑提供油源。因此，在确定系统冷却油量及冷却器容积时，应计算变矩器和动力变速器的发热量。由于工程机械工况的多变性，发热量J/S可用下式近似计算（71FEHP3）式中液力与机械传动平均总效率，一般取07发动机的额定功率，单位为WFEP故107210/HJS第八章主调压阀、液流阀部件81主调压阀主调压阀是将油泵产生的液压调节后形成主油路压力，作为整个液压系统中各阀的基础液压，可通过主油路压力检测口测量出主油路压力。由于主调压阀是为变矩器调压的，而变矩器的进口压力为045MPA07MPA之间的。因此必须在以上的主调压阀的基础上进行适当的改进，就可符合设计要求。根