YL25型轮胎压路机传动系统设计

1、第1章 前言1.1我国压路机的现状及发展前景轮胎压路机因具有独特的柔性压实机理，所以在道路及工程施工中起着非常重要的作用。轮胎压路机除了运用于沥青混凝土路面的平整作业外，也是修筑高等级公路和飞机跑道所必备的配套设备。轮胎压路机是一种通过改变对轮胎充气压力，增减配重二改变轮胎接地比压来适应不同压实工矿，是一种压实产品。而轮胎压路机利用柔性压实机理，使各层见有良好的结合性，进行作业是不会产生虚压，从而保证压实均匀，提高路面压实质量。目前国内轮胎压路机的生产厂家有很多，其中有徐州工程机械制造厂、洛阳建筑机械厂和德州山东公路机械厂等。随着国家对基础设施建设投资力度的不断加大和施工工艺规范的日益严格，轮

2、胎压路机市场发展形势越来越被看到，越来越受到施工单位的青睐，尤其是大吨位轮胎压路机更是市场需求最大的。然而，从国内外轮胎压路机的发展过程来看，轮胎压路机不论是从规格品种上，还是产销数量上都远远落后于振动压路机的增长速度，但轮胎压路机却因其特有的压实性能而成为压路机系列上不可缺少的重要分支。根据压实机械市场信息，国内用户对轮胎压路机的需求对象单胎负荷为2吨以上的轮胎压路机。在国内，轮胎压路机的发展从上世纪80年代初开始，能够生产轮胎压路机只有徐州工程机械厂的几个产品，吨位很简单单一为16t，产量也只有几十台。到90年代初，山东德州路机械厂开始生产轮胎压路机，而且也以16t产品为主，产量也不多。9

3、0年代末，洛阳工程机械厂等企业开始对轮胎辊的生产和销售。就我国轮胎压路机的技术水平而言，还远远处于仅仅能满足基本功能的阶段，传动形式也多为机械式，没有自动集中充气系统，悬架是机也是械摆动。目前国际上著名的工程机械制造商产品已基本是全液压或液压传动。但由于目前我国整体工业水平较低，区域发展不平衡，机械传动轮胎压路机价格低，维护方便，所以目前在我国市场还是占有较大的市场的需求的。放眼国际市场，国际市场上轮胎压路机的主要生产厂家有瑞典DYNAPAC、德国 BOMAG、PROTEC、美国CAT、日本SAKAI等；在我国市场上，能看到的国外品牌的轮胎压路机产品有BOMAG和DYNAPAC两家公司的产品。

4、代表当今国际先进水平的轮胎压路机除产品的可靠性高外，其先进性主要集中在两点：一是自动集中充气系统，二是液压悬浮系统。目前我国还没有哪个厂家能完全掌握这两项技术。目前的轮胎压路机市场呈现出稳步增长的趋势，特别是大吨位轮胎滚轮已成为用户首选，轮胎托辊将有更广阔的市场前景。但随着关税的进一步降低，加入WTO后，国内市场上国外知名公司的影响不容忽视，要想国内轮胎压路机厂家在未来的竞争中立于不败之地，必须进一步加强轮胎压路机的发展，提高产品的可靠性和外观质量，良好的价格满足市场的需求，但也应充分利用WTO给我们带来的机遇，积极扩大出口，增强国际竞争力，为企业的进一步发展作出积极的贡献。表1-1所示为部分

5、国内外轮胎压路机主要厂商及主要产品型号。表1-1 部分国内外轮胎压路机主要厂商及主要产品型号国内外生产厂商主要产品型号BOMAGBW11RH、BW24RDYNAPACCP132、CP221、CP271SAKAITS650C、TS160、TS200、TS600C、TZ700、TZ600、T600C、T2CATERPILLRPS-105B、PS-200B、PS-300B、PF-300B、PF-360B徐州工程机械制造厂YL16C、YL20C、XP160、XP200、XP260（YL25）、XP300山东德州公路机械厂YL16/20C一拖洛阳建筑机械有限公司YL16G、YL25近几年随着“十一五”计

6、划的结束和“十二五”计划的开展，我国轮胎压路机在制造技术上取得了重大突破，不管是造型设计，外观配置，还是内部构造都得到了极大地改善，其中整机动态结构分析技术、虚拟装配以及制造技术也在产品开发过程中得到了很大的发展，从而在很大程度上提高了轮胎压路机在各种工况条件下的适应性，并有效地推动了整个轮胎压路机市场的发展过程。而根据市场需求，我国还继续改进和完善机械传动的轮胎压路机系列，在提高产品可靠性上下功夫，用高性能低价位的产品去赢得用户，占领市场，立足国内，来满足用户需求，随着我国的经济快速发展，我国的道路建设，混凝土路面以及飞机跑道路面的建设会越来越多，同时对路面的要求也越来越高，这就需要对压路机

7、各种技术进行研究突破，来满足国家发展，同时也要缩短与国外压路机的差距。表1-2所示为国内外同类产品技术参数对比。表1-2 国内外同类产品技术参数对比主要技术参数生产厂家及产品型号PROTEC PR24BOMAGBW24RDYNAPCCP271徐工XP260洛建YL25最小工作质量（kg）125001350012400145001600最大工作质量（kg）2400024000270002600024000轴距（mm）38703465-38403630轮距（mm）-4903630理论爬坡能力（%）4039-2020自动集中充气有有有无无摇摆形式机械液压悬浮机械机械机械传动形式液压液压液力机械机械最

8、小转弯半径（mm）4270（内）-9000（外）9000（外）工作速度（km/h）0-80-200-5.80-12.80-250-23前进：6、9.8、16后退：6前进：7.8、3.5、13.2、23后退：3.5前后轮重叠量（mm）6750425050最小离地间隙（mm）270-290-压实宽度（mm）19231986235027502790接地比压（kPa）-301-67250-40200-400发动机功率（kW）9082741151001.2研究目的和意义充气式轮胎压路机是一种静压作用压路机，它是通过改变轮胎内部充气压力，增减配重从而改变轮胎的接地比压，由于充气轮胎对地面具有良好的揉搓作用

9、，这样可以使道路表面更加平整、光滑和致密，从而能够使道路的寿命延长。而这种特有的压实作用是其他压实机械无法取代的。随着“十二五”计划的慢慢展开，加快的国家经济的发展，同时也是企业转型的大时代，所以道路建设，尤其是高等级公路更是处于高速发展的时代，但同时对道路的要求更加高，特别是道路重载、高速车流量大的道路，要求更加严格，所以这就需要压路机技术要求更加严格，尤其是大吨位压路机。而徐工集团目前仅有16t、20t、30t三种机型为主，虽然也在研发生产其他机型，但还是远远满足不了市场需求。为了使徐工集团轮胎压路机系列化，或者说是国家轮胎压路机系列化，开发并研制设计了YL25型轮胎压路机，以满足市场。Y

10、L25型轮胎压路机采用整体式车架，液压驱动，全液压转向。前轮采用机械摇摆式轮胎悬挂装置，实现压实、转向及摆动。后轮与车架刚性连接，由高速马达带行星减速器直接驱动，减速器壳体与车身上的固定悬挂相连。传动系统采用闭式回路、全液压驱动。液压系统 功能齐全，操纵方便，性能可靠。同时可以实现动力换挡，其独特的充气式轮胎对辅层材料以压实作用，对路面也有良好的揉压作用，是路面更致密。1.3设计依据（1）设计依据：JG/T50231992轮胎压路机技术条件、JG/T741999轮胎压路机型式、基本参数与尺寸。（2）基本参数及主要技术性能指标 最小工作质量（kg） 16000 最大工作质量（kg） 25000

11、轴距（mm） 3800 轮距（mm） 490轮胎数量（前+后）（个） 5+6最小离地间隙（mm） 280 前后轮重叠量（mm） 45 爬坡能力 20% 接地比压（kpa） 210-410 最小转弯半径（前轮外侧）（mm） 9000 工作速度（km/h） 前进档 5.5 前进档 10 前进档 21 后退 5 发动机型号 6BT5.9 功率（KW） 110 转速（r/min） 2300（3）成本预算及市场分析YL25型轮胎压路机结构重量14t，成本4.2万元，加工及管理费用约为5万元，外配套件成本8万元，7t铁配重1.3万元，销售费用2万元，估计生产成本20万元，销售价格为32万元。1.4传动系统

12、设计的主要内容及步骤（1）传动方案的设计（2）传动系统的设计1）基本参数确定 2）传动系统的速比分配 3）传动系统的组成1.5小结本节中，我们简述了YL25轮胎压路机的现状及发展趋势，课题来源，技术任务书以及课题研究的主要内容及方法，其中包括方案设计和零部件结构的设计，零部件结构设计是本课题中的重点，设计一定的参数计算和性能设计，在以下章节中会逐一讨论。第2章 传动方案设计2.1传动方案设计原则任何一辆车，传动方案的设计影响产品的工作性能，工作效率和经济性，也是反映设计水平的关键部分，对于YL25型轮胎压路机而言更是如此，也是本课题研究的重点内容。传动机构在工程机械中的作用是：（1）改变动力机

13、输出转矩，以满足工作机的要求（2）把动力机输出的运动转变为工作机所需的形式（3）将一个动力机的机械能传送到数个工作机上，或将数个动力机的机械能传送到一个工作机上。因此，为了保证压路机的安全性，可靠性，机动性，经济性等，在设计传动方案时应遵循以下原则：（1） 为提高大功率或长期连续运转的工程机械的机械传动效率，应将消耗功率较大的传动机构布置在传动系的前部(即靠近发动机)，消耗功率较小的传动机构布置在传动系的后部。因前方传动链短、扭矩较小，功率损失相对较少，同时可以减小传动件的尺寸;蜗杆传动应布置在传动系的高速段，以使蜗杆齿面有较高的相对滑动速度，有利于形成液体动力润滑油膜，提高其传动效率（2）

14、为简化结构、减小传动件尺寸，使传动系结构紧凑，并简化传动件的加工工艺，在满足传动要求的前提下，应尽可能减少传动轴和传动副的数量；将传动能力小或摩擦传动结构布置在传动系的前方；将大多数传动副和制造精度高的高速级传动副布置在传动系的前部，即传动副“前多后少”。将制造精度低的低速级传动副布置在传动系的末端，以减小振动和噪声；将变速传动机构布置在传动系前部，将改变运动形式的机构布置在传动系的末端与工作装置相连接，以使前面的大部分传动件为旋转运动。（3） 为使机械运转平稳，减少振动和嗓声，应将具有减振作用或柔性传动的机构以及运动平稳性较好(如直齿斜齿轮)、动载荷小的传动件，布置在传动系的前部;而将冲击振

15、动较大的机构(如链传动)布置在传动系的后部。若高速段必须采用链传动，则应采用齿形链。（4） 为保证机器停止工作时液压系统仍能正常工作，油泵传动链应布置在主离合器之前。符合上述原则的传动系的布置方案可能有多种，应综合考虑机器总体布局的要求和各种传动系布置方案的综合性能，以及方案实现的可能性和先进性等，确定最终的传动系的布置方案。2.2原传动系统的分析机械式或液力机械式传动的轮式工程机械传动系的布置形式一般为:发动机主离合器(或液力变矩器、液力偶合器)分动器万向传动轴驱动桥(主传动差速器轮边减速器)驱动轮。该轮胎压路机传动系统的组成为发动机输出的动力经由离合器、变速器、换向机构、差速器、左右半轴、

16、左右驱动链轮等传动，最后驱动后轮。如图2-1所示，通过1变速机构实现 变速，通过2大、小伞齿轮实现 换向，通过3差速齿轮实现差速 和通过4制动器实现制动。图2-1 原传动系统简图2.3传动方案的拟定为了确保技术任务书提出的各项技术性能指标满足要求，参考了德国宝泰克公司的PR系列轮胎压路机、德国宝马公司的BW系列轮胎压路机以及瑞典DYNAPAC公司的CP系列轮胎压路机的结构特点和技术性能，同时结合了我国各大工程机械厂现有轮胎压路机的结构特点和技术性能制定了传动方案设计。方案有三种：方案一：采用液压传动，其驱动轮胎组合包括一驱动轮支架，一安装在驱动轮支架左端的支撑座，一安装在驱动轮支架右端的轴承座

17、，一马达，一双轮辐式轮辋，一轮辋，一轴套，一半轴，一制动器，一法兰盘，安装在轴承座上的轴承，安装在双轮辐式轮辋和轮辋上的三个轮胎；所述的轮辋通过轴承与轴承座连接，所述的旋转式减速机安装在支撑座上，所述的双轮辐式轮辋与旋转式减速机用螺栓连接固定，所述的双轮辐式轮辋与半轴连接，所述的轮辋通过法兰盘与半轴连接，所述的制动器通过螺栓和轴套与法兰盘连接固定；马达的动力通过减速机减速增扭后传递给双轮辐式轮辋，再通过半轴将动力传递给轮辋；其优点是：结构装配方便，成本低，结构紧凑，使用可靠。缺点是：操纵繁琐，噪声大，转速较低，负荷较大。方案二：采用液力传动，利用液力变矩器，动力换档变速箱，来带自动差速装置的驱

18、动桥，而采用液力变矩器可使动力换挡变速器与液力变矩器配合使用，可在不切断动力的情况下进行换挡，减轻了驾驶人员的劳动强度，还可以起到保护发动机及传动系统的作用，提高机械的使用效率，其优点有：（1）自动适应性好；（2）操控轻便、舒适性好；（3）可提高机械通过性；（4）较机械传动使用寿命长。缺点是：（1）成本略高于机械传动，机械效率偏低。（2）系统尚不成熟、维修困难。方案三：采用机械传动，增加换挡同步器,增加单独的变速器和驱动桥结构同时,形成一个独立的三档变速器组件传输系统,箱体中可以选择不同的齿轮啮合,可以得到三种不同的速度比,这样可以达到三个不同的速度; 倒顺减速箱具有换向、减速和手制动三项功能

19、;驱动桥行使差速、减速及行车制动的功能;传动轴运动微分速度和行车制动的功能,这种驱动方式来减缓几个微分定向制动等功能分散在三个主要部分,从而实现机器提前回来了三个不同的速度同时,具有制动平稳,结构简单,安全可靠,通用性强的特点它的优点是:(1)单独传输和传动轴,使空间布局更加合理,易于调整和维修。（2）增加同步换档器，使换档轻松，操作舒适。(3)简化了操纵，使变速、倒顺手柄合二为一，自动差速。其缺点是：外载变化对传动系统有冲击现象。通过对以上三种方案对比分析认为：YL25轮胎压路机的主要作业对象是沥青路面的光整作业，外载荷变化较小。（1）方案2采用液力变矩器、动力换档变速箱造价高。(2)方案1

20、已不能满足用户对操作舒适性的要求。鉴于以上分析，确定采用方案3。2.4新技术的应用（1）通过增减配重和轮胎气压调节接地比压，以适应于不同材料的压实。（2）采用康明斯6BTA型发动机，动力强劲，可适用各种施工工况。（3）排放达欧I标准，符合国际环保要求。（4）采用同步换档变速箱，减轻司机劳动强度，提高操作舒适性。（5）前轮采用机械摇摆式悬挂装置，使路面压实均匀，延长道路使用寿命。（6）气顶油增压蹄式制动，制动力矩大，确保人机安全。（7）链轮张紧同步机构，使调节得心应手。（8）膜片式弹簧制动器，使停车制动安全可靠。（9）气路安全互锁功能，确保整机安全运行。（10）视野开阔的全景式驾驶室，具有较好的

21、隔音、减振效果。顶式排风和收放机使驾驶更加舒适。（11）根据用户需要，可装备空调。（12）电动水泵向轮胎表面喷洒润滑剂，使被压实的材料不粘附在轮胎表面上，提高路面平整度，提高压实质量。2.5 小结本节讨论的是YL25轮胎压路机的方案设计，其中包括传动方案设计以及新技术应用。传动方案中提出了三种方案，并进行了比较，最终确定了采用机械传动，增加换档同步器，将变速箱和驱动桥一体的结构分开，形成各自独立的部件的方案。新技术的应用，使本设计更适合现代化要求。第3章传动系统设计3.1基本参数的确定对于基本参数，在确定时应该符合设计任务书的要求，并且满足该轮胎压路机的各项性能要求、使用要求以及标准要求。表3

22、-1所示为YL25型轮胎压路机传动系统的基本参数。表3-1 YL25型轮胎压路机传动系统的基本参数。项目单位基本参数备注重量结构重量kg15200加铁（配重）8000一般情况不拆卸加水（配重）5000最大工作重量25000包括司机、随机备件等外形尺寸（lXbXh）mm4910X2845X3380带驾驶室轴距3800轮距490前后轮重叠量45碾压宽度2790最小离地间隙280加配重铁时最小转弯半径9000爬坡能力40重量分布轮压均匀速度前进速km/h5.5前进速10前进速21后退5轮胎型号12.00-20-16PR气压kPa200800外径（自由直径）mm1070内径508（20）宽度290轮胎

23、布置个前5后63.2传动系统的速比分配(1)传动系中各传动装置的总速比分配传动比是机构中两转动构件角速度的比值，也称速比，而总传动比是整个传动系中各机构和部件形成的各部分传动比的乘积，也称总速比。在一般的工程机械作业中，传动系多数为多级减速运动，所以在分配总传动比时，应遵循“前小后大”（即由高速级向低速级逐渐增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。这是为了减小传动链由于制造精度等而引起的误差，提高中间传动件的转速，以减少中间传动件误差对末端原件的影响。同时传动副也要“前多后少”，这样传动系前部多数传动副的尺寸会较小，结构会更紧凑。（2）各挡位传动比的分配总速比分配完成后，接下来确定各变

24、速装置的速度档数、传动轴和传动副的数量以及布置方式，并对各档和传动副的速比进行分配，在分配时应遵循以下原则：1）能够使机器在各种工况和载荷下都能满足工作速度和能力的要求，尽可能提高生产率。2）从输入到输出的传动，尽量使用依次降速运动。3）尽量采用公用齿轮，减少齿轮数量。4）在满足传动要求的前提下，尽可能缩短传动链。5）一般的工程机械，挡数越多，其对工况和载荷的适应性也就越强，同时工作效率对发动机的利用率也越高。但同样挡数太多，会使变速装置的结构变得复杂，体积会较大，制造成本和难度也会提高，所以一般工程机械的档数不会超过8挡，其中变速器档数一般为4挡，采用主离合器与变速器相连的结构方式，以便简化

25、结构。6）传动副的降速传动比不得超过4，升速传动比不得小于0.5。降速比过大，会使从动轮齿数增多，尺寸也会过大；而升速比过小，会使从动轮齿数过小，转速会过高，齿轮齿面容易疲劳断裂，磨损比较大。根据表1中的参数可以知道行驶速度分为三个挡，即：前进速： 6.5 km/h前进速： 11 km/h前进速： 19 km/h后退： 5 km/h3.2.1总速比的计算i=ne602 ra/（速103） =23006020.5153.14/（5.5103）=81.15同理：i=ne602 ra/（速103）=44.63i=ne602 ra/（速103）=21.25i退= ne602 ra/（v退103）=77

26、.62式中：ne柴油机转速，选用2300r Pm ra轮胎滚动半径，取0.515m3.2.2速比分配轮胎压路机的传动系统主要由离合器、变速箱、倒顺减速箱以及末级传动等组成，各部分的速比分配如下：（1）末级传动采用驱动桥，其速比：i桥=37/6=6.1667（2）减速箱i=32/15=2.133（3）变速箱前进速度： i1=4.594 i2=2.638 i3=1.554后退速度： i退=5.968校核总速比：i= i末i桥i1=2.1336.16674.594=60.427i= i末i桥i2=2.1336.16672.638=34.699i= i末i桥i3=2.1336.16671.554=20

27、.440i退= i末i桥i退=2.1336.16675.968=78.50校核行驶速度：V= ne602 ra/（i103） =23006020.5153.14/（60.427103）=7.39 km/h同理：V= ne602 ra/（i103）=12.86 km/hV= ne602 ra/（i103）=21.84 km/hV退= ne602 ra/（i退103）=5.69 km/h综上计算可得各挡速比分配，表3-2所示为个速比分配。表3-2 各速比分配速比变速箱减速器传动驱动桥传动总速比一速 i14.5942.133616760.427二速 i22.63834.699三速 i31.55420

28、.440后退速度i退5.96878.503.3传动系统的组成根据说明书前面的传动系统设计原则以及传动方案，可以确定传动方式是为：发动机+主离合器+变速箱+倒顺减速箱+末级传动。发动机选择康明斯涡轮增压发动机，可以给压路机提供更好的动力，同时能满足压路机在各种工况下的作业效率；主离合器采用常接合干式单片主离合器，可以更好的传递发动机提供的动力，在传动系统作业发生冲击时，能够减轻各传动部件的撞击；变速箱是一个三速变速箱，通过箱体内不同齿轮的啮合，得到三种不同的速比，从而使压路机获得三种挡位的行驶速度；倒顺减速箱具有减速、换向以及手制动三项功能；驱动桥采用全轮驱动，可以实现减速、差速、分动、直角传动

29、以及行车制动功能。通过这几大部分组成的传动系统，能够使得压路机在工作上更加可靠，安全，制动平稳以及通用性强。以下是传统系统原理见图3-1图3-1压路机传动系统原理图第4章 传动系统设计计算4.1 发动机的选择动力装置是驱动各类工程机械行驶和工作的动力源，其作用是将其他形式的能转变为机械能，动力装置包括电动机和内燃机两种，在本设计中，我选用内燃机，因为内燃机的可靠性和机动性较好，且适用于流动式机械。（1）柴油机的选择目前，以内燃机为动力源的工程机械产品采用的动力装置基本上都是柴油机，而不选择汽油机，因为相比于汽油机，柴油机的优点是：1）经济性较好，对工程机械工况的适应性较好；2）具有较宽的载荷适

30、应范围和较强的超载能力；3）排气污染低，防火安全能力强；4）性能可靠，故障少，使用寿命长。（2）气缸排列方式的选择按气缸排列方式分类，可分为直列式柴油机和V型柴油机。通常直列式柴油机高度轮廓尺寸较大，而宽度轮廓只存较小，V型柴油机的轮廓尺寸正好相反。对于受空间限制的工程机械来说更有利于总体布置设计，对于宽度尺寸受限的工程机械来说，可以选用直列式柴油机。（3）冷却方式的选择按冷却方式分类，可分为水冷柴油机和风冷柴油机。水冷式柴油机通常被应用于工作在城区的工程机械中，风冷式柴油机通常应用于工作在野外的工程机械中。下面是两种柴油机冷却方式特点的比较，见表4-1表4-1 冷却方式比较噪声自重体积可靠性

31、适应性内耗应用（举例）水冷较小较小较小较差较差小城镇风冷较大较大较大较好较好大野外（5） 供气方式的选择按供气方式分类，可分为自吸式柴油机、增压是柴油机和增压中冷式柴油机。增压式柴油机利用增压器将增压后的气体压入进气管道，进入气缸。经增压过后的空气密度增加，气缸充气质量在相同体积下会增加，燃烧质量得到改善，使柴油机功率增加，污染减少。而相对于压路机来说，发动机的功率越大，其动力性能就越好。但如果发动机功率过大，其功率利用率就会降低，燃烧质量也会下降。所以对于压路机发动机的选择应保证压路机能在环境最困难的条件下正常工作，而这种最困难的条件就是在最大上坡的路基上能够滚压松散的碎石物料。所需发动机的

32、功率为：式中：P各种工况下的阻力，N； 传动系统的效率0.743； V相应各工况的压路机速度，m/s。压路机驱动轮上的圆周力（牵引力）必须大于或等于工作时的总阻力，即。压路机在最环境困难条件下工作时会产生运行阻力和上坡阻力；压路机在上坡压实工作中产生的阻力：压路机运行阻力：W1=gfGcosa=9.80.125000cos21.80=22747（N） 式中：f压路机滚动阻力系数，取f=0.1；G压路机质量，G=25000kg；道路坡度，根据交通部公路工程技术标准，各种公路的坡度最大值为11%，即=arctan0.11=6.28；本压路机设计的理论爬坡度为40%，即=arctan0.4=21.8

33、0；上坡阻力：压路机在上坡压实工作中的阻力：压路机在上坡压实工况时的功率：式中: V压路机工作速度，V=5.5km/h；传动系统总效率。（效率由设计手册查找确定）直圆柱齿轮的传动效率，取8级精度；n1圆柱齿轮的啮合对数；锥圆锥齿轮的传动效率，取8级精度；n2圆锥齿轮的啮合对数；滚滚动轴承效率；n3滚动轴承数量；链链条传动效率；n4链条传动对数。转向阻力（弯道阻力）：根据王戈等编著的压实机械一书公式:式中：转向轮上分配载荷； K附加阻力系数，K取0.18。其中: 所以: 阻力矩：式中：为轮胎滚动半径0.515mm。转向功率N2：式中： M 原地转向阻力矩（Nm）；压路机转向角，；A 倍数，偏转轮

34、转向A=2；t完成一次全程转向的时间，一般45s，取t=4s。压路机在上坡工况压实作业时消耗的功率最大，为:通过以上对发动机各参数的计算，我选用东风康明斯B系列6BT5.9涡轮增压发动机，该机油耗222g/kWh，具有良好的经济性和使用性；采用涡轮增压器，在不同地区和不同工况下都能满足要求，具有较强的适应性。燃油排放达到世界欧2标准。柴油机功率为100kW，功率后备系数高达151，功率储备大。其体积小、动力足、质量小、油耗小、功率大，操作轻便可靠。额定功率100kW、转速2300r/min。该发动机适用性强，耐用性强，环境适应性强，可在-12以下轻易起动；增压器装置使其在海拔3000m左右的高

35、原地带作业时运行功率不受影响。图4-1为6BT5.9涡轮增压发动机图4-1 6BT5.9涡轮增压发动机表4-2 6BT5.9涡轮增压发动机主要参数1气缸数 （个）62气缸直径 （mm）1023活塞行程 （mm）1204标定总功率 （Ps）1105转速 （rPm）23006燃油消耗率 （g/psh）2147机油消耗率 （g/psh）48扭矩（不带附件） （kgf.m）61.29最大扭矩时转速 （rPm）150010曲轴转向（面对飞轮端）逆时针11启动方式24V直流电启动12冷却方式水冷13最高空转速 （rPm）220014外形尺寸（长宽高） （mm）15净质量 （kg）6404.2 变速箱的理论

36、设计前面提到该变速箱是一个三速变速箱，通过箱体内各种不同齿轮的啮合，得到三种不同的速比，使压路机获得三种不同挡位的行驶速度。变速箱使用来传递动力，是传动系统的主要组成部分，在设计时我们对技术的要求要更加严格，在传统设计方案的基础上进行优化设计，在满足强度条件下计算强度时，使其体积达到最小，结构紧凑和质量轻便的目的。在借鉴了全液压振动压路机的变速箱设计经验，我们选用了机械换挡即动力换挡变速箱传动，前3后1一共4个挡位，采用锁环式同步器换挡和齿合套换挡，这样在换挡时能够更加柔和、平稳、噪声低、结构紧凑、维修方便、可靠性也高。如图4-2所示是变速箱的传动简图：图4-2 变速箱传动简图4.2.1 变速

37、箱设计过程注意事项（1）由图4-2可知,当齿轮与相挂时,必须空转,这样才能从输出轴3输出3档的速度V3，因为为变位齿轮；当变速齿轮在中位时与Z3啮合时，同时，Z6也必须空转,输出轴3便能输出2档的速度V2；当变速齿轮Z4与Z6相挂时,此时Z6相当于介轮, Z5上的动力通过介轮Z6传递给与变速齿轮Z4,变速齿轮Z4再通过与之相啮合的花键从输出轴3上把1档的速度V1输出；由于Z6与输出轴3之间要相对转动,所以在它们之间要安装耐磨并且耐热的铜合金材料的铜套最为合适,该铜套的位置相对较紧凑,且加工时不但内、外圈直径要分别达到过盈和间隙配合以及满足同轴度要求,而且还应该开导油槽,使箱体内的油能够通过此导

38、油槽润滑铜套从而避免由于磨擦导致温度太高而烧坏铜套。（2）根据设计要求，轴承在选用上也具有一定的特殊性，由于输出轴在径向安装是受到限制，所以输出轴一端可采用滚针轴承，其他无特殊局限全部采用滚动轴承。（3）在设计箱体和排挡箱时,一定要保证同一轴上的孔与安装输入、输出轴的孔在加工时要达到同轴度要求,箱体的上端面与排档箱的盖子之间要有定位销定位,以便调整档位。（4）要防止漏油措施,在进、出口处采用迷宫式油封,在箱体和轴端端盖上开回油槽,使油路通顺。4.2.2 设计步骤与数据计算1.设计步骤：在确定了主传动比和变速器一档的速比以后，变速器除一档和直接档之外，其余各档的速比即为要优化的设计变量，可表示为

39、:X= x1 x2 xmT= ig2 ig3 ign-1T (最高档为直接档时)X= x1 x2 xmT= ig2 ig3 ign-2 ignT (次高档为直接档时)式中: n为变速器的档位数; m为传动比优化设计的变量个数，即m=n-22.目标函数:变速器速比优化的目标函数可采用驱动功率极限发挥率，它反映了发动机所输出的最大功率P在驱动轮上能得到充分利用的极限程度，其定义如下式所示。优化时取最大值。与汽车或货车驱动力损失率相比，驱动力极限发挥功率,考虑到各档不同的使用率，从而能够反映出不同的实际使用条件对速比的要求。对上式中各变量可作如下说明:(1)用v。表示车速，当压路机车速为一档时，vm

40、in为发动机最大扭矩点所对应的发动机转速下的车速km/h；vmax为压路机的最高车速km/h。式中: i0为主传动比；Ti为 I档工作时传动系的传动效率；vi1,vi2为 I档对应的车速积分上、下限，表示为该档驱动轮最大功率车速曲线与相邻档车速曲线的交点所对应的车速；rr为驱动轮的滚动半径。(3) wi是 I档的利用率系数。考虑到压路机各档不同的利用率ui，并在对变速器的不同速比进行分析的基础上，我们发现利用下式反映wi和ui的关系时可以得到更好的速比优化结果:式中：为中的最小值。（4）为所有的均值，即：约束条件：（1）反映相邻档位之间的速比大小关系的约束条件: （2）防止发生动力传递中断的约

41、束条件: 式中: nT为发动机最大扭矩点所对应的转速(r/min)；nemax为发动机最高转速(r/min)齿轮参数的优化:从图4-2中可看出,变速箱可输出三种不同挡位的速度,直接输出挡为III挡,速比为,当变位齿轮与啮合时可输出II档速度,速比为 ,当变位齿轮与相挂时可输出档的速度,速比为;在这里模数可用 、 、表示 ,齿数可用 、 、 、 、表示，齿宽用b 表示，并且都是设计变量,但由于总传动比 、 给定,、又属于公共齿轮；那么我们可以先确定变量、 、,表示为: x = 、 、 、 =、 、 、这里 =。前文提到,在设计时要使该变速箱的体积达到最小,这就是本优化设计在设计计算是所追求的目标

42、函数，也可归结为使变速箱的中心距A达到最小,又因中心距A写成：A= 即： min 小齿轮不发生根切的最小齿数一般为1217,这里我们选17,表示为：动力传动的齿轮模数应大于2mm齿宽系数应满足齿根的弯曲强度和齿面的接触强度都必须满足:即： 其中,输入功率P=145kW,输入转速n= 2300r/min , 根据变速的需要,齿轮采用渐开线直齿圆柱齿轮,材料为20CrMnTi齿轮的许用接触应力 齿轮的许用弯曲应力齿宽系数= 动力载荷系数用惩罚函数法求得中心距A的最小值: 表4-3各齿轮基本参数第一对齿轮 第二对齿轮第三对齿轮模数（m）齿数（z）变位系数（x）模数（m）齿数（z）变位系数（x）模数（

43、m）齿数（z）变位系数（x）42705280.065190.1547310.04400.05通过以上分析与计算，设计出的变速箱其输入端与主离合器相连，输出端可通过万向节与倒顺减速箱相连，利用齿合套和锁环式同步器通过拔叉，实现换挡。4.3减速箱的设计与优化计算减速箱是轮胎压路机的重要组成部分，同时也是传动系统的主要部件。减速箱的主要组成是减速器，而对于减速器的设计，之前做过课程设计，但根据以前的经验和理论知识显然不能达到要求，所以在满足强度要求的前提下，采用了优化设计方案，使其体积达到最小，结构最近凑。这样，减速箱既具有换向作用，同时也具有减速的作用，其输入端与变速箱相连，输出端与驱动桥相连，同

44、时在另一端装有制动器。制动器我采用双蹄内涨式制动器，制动效果好，平稳，可靠。对于减速器，我选用二级齿轮减速器，前文提到减速器的传动比为：i=7.41，同时根据展开式布置，并且考虑润滑条件的前提下，为了使两级高速级大齿轮的直径相近，查手册其传动比为：i1=3.24，则i2=2.294.3.1 传动装置各动力参数的计算（1）各轴转速 1460/2.3634.78r/min634.78/3.24195.92r/min/195.92/2.29=85.55 r/min=85.55 r/min（2）各轴输入功率3.400.963.26kW 23.260.980.953.04kW 23.040.980.95

45、2.83kW24=2.830.980.992.75kW则各轴的输出功率：0.98=3.260.98=3.19 kW 0.98=3.040.98=2.98 kW 0.98=2.830.98=2.77kW 0.98=2.750.98=2.70 kW（3）各轴输入转矩= Nm电动机轴的输出转矩=9550 =95503.40/1460=22.24Nm所以: =22.242.30.96=49.11Nm =49.113.240.960.98=149.68Nm =149.682.290.980.95=319.12Nm =319.120.950.99=300.13 Nm输出转矩：0.98=49.110.98=

46、48.13 Nm 0.98=149.680.98=146.69Nm 0.98=319.120.98=312.74Nm 0.98=300.130.98=294.13 Nm4.3.2齿轮的选用与设计计算一、高速级齿轮的设计计算1.齿轮材料，精度等级及热处理的选用因为此减速器在现场安装和其功率会受到限制，所以大小齿轮我都选用硬齿面渐开线斜齿轮行星传动。在材料上，高速级小齿轮选用45钢调质，280HBS，取齿数Z1=24,；高速级大齿轮选45钢正火，240HBS，Z2=i1Z1=3.2424=77.76，取Z2=78。在精度上按照GB/T10095-1998，选择等级7级，齿根经过喷丸强化。2.对齿轮传动的主要尺寸进行初步设计按齿