轮胎式压路机的传动系统和变速箱的设计

IVXXX本科毕业设计（论文） -PAGE6- 轮胎式压路机传动系统和变速箱设计摘要压路机是一种新型的铺装设备，在高等级公路，铁路，机场等领域有着广阔的应用前景。大坝和体育场馆等重大建设中的充填和碾压施工。以及粘性土，路基稳定土，以及柏油路道面层。保证了该建筑有充足的强度和稳定，可以经受住充足的载荷并具备一定的抗腐蚀性能，不会因为物质质量和周围的环境而受到腐蚀。而在目前的市场中，轮胎式压路机更可以拥有较大的竞争优势。该产品具有良好的压实性，可用于沥青路面，路基，路基和填筑过程中的压实度。大型项目的压实操作。轮胎压路机是一种利用特制的膨胀轮胎来摩擦并压实泥土的静止压路机，以产生光滑、坚固的路面。另外，车轮型压路机弹性大、移动性好、应用面广泛，在今后的压路设备中有着广阔的发展空间；该项目的研究方向是，主要对轮胎式压路机的驱动系统与变速箱展开设计和计算，其中包括了对传动轴和齿轮的选取，并确定其参数，并对其进行校正。关键词：压路机；传动系统；变速箱

目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1对本课题的研究背景 11.2国内外轮胎式压路机的发展现状 11.3轮胎压路机的发展前景 21.4设计目的和意义 2第2章传动方案及其设计参数的拟定 42.1基本参数 42.2压路机传动系统设计 42.2.1传动方案设计准则 42.2.2传动方案设计 5第3章传动系统设计 73.1基本参数的确定 73.2传动系统的速比分配 83.2.1总速比计算 93.3传动系统的构成 113.3.1动力源 113.3.2变速箱 14第4章减速箱设计计算 174.1计算传动装置的运动和动力参数 174.2高速级齿轮的设计 184.3小齿轮设计计算 194.4齿轮强度校核 204.5低速级齿轮设计计算 224.6传动轴承和传动轴的设计 254.6.1传动轴承的设计 254.6.2从动轴的设计 264.6.3键的设计和计算 294.7箱体结构的设计 294.8润滑密封设计 304.9联轴器设计 30总结 32参考文献 33致谢 35保定理工学院本科毕业设计第1章绪论1.1对本课题的研究背景碾压是一种在高等级公路、铁路和机场跑道上，被广泛使用的一种施工机械。大坝、体育场馆等重大建设中的填充与碾压工作。公路与沥青铺装的粘滞特性与粘滞特性、稳定层。使建筑主体具有足够的强度、稳定性和耐蚀性，具有一定的荷载和耐蚀性，不会因材料的自重和环境的影响而发生侵蚀。1.2国内外轮胎式压路机的发展现状该橡胶轮胎压路机具极佳的弹力压缩特性，可得到高质量的压缩构造而不会对压缩构造造成损伤。除对柏油水泥铺面进行整平之外，轮胎碾压也是一种常用设备，也是建设优质道路和跑道不可或缺的工具，是大型工程不可或缺的工具。国家在发展的同时对于大型机械的需求是日益增长，随着我国对基建项目的投入力度的加大，以及对建筑技术标准的逐步严格，因此，对轮胎卷材的需求也在持续增长，因此，它在各项目和施工单位中都得到了广泛的关注，特别是在大型的卷材方面。中国自1970年代初开始研制胎压设备，那时仅有寥寥数个厂家能制造胎压设备，如徐州机械制造厂，产品吨位较小，尤其是16吨压路机。虽然只有几十块，但相信随着我国工业水平的提高，压路机将会有巨大的市场。随着建筑设备的发展与使用者需求的增加，我们对其技术与性能的提升，以及对外观的追求，操作简便，安全方便；此外，对自动化、便利交通等的需求也在不断增长。大多数厂家都在产品的外形和人机界面的设计上做出了大量的贡献，并在这一点上进行了大量的工作，使用了全新设计的超薄玻璃纤维外壳，使整个支架的外观更加美观合理。相应地，推进系统按照人体工程学原理设计，配备空调和机舱内的许多舒适结构，这些方面都取得了显着进步，与其他国家的距离逐渐缩短。1.3轮胎压路机的发展前景该轮胎压路机具有很好的弹性压实性能，能够在不破坏压实骨料和结构的情况下，获得较高的压实体表面硬度。伴随着我国对基础设施建设的持续投入，以及对建筑工程工艺标准的日趋严格，因此对轮胎压路机的市场需求也在慢慢地增长，特别是大型压路机，它越来越受到施工单位和设计人员的青睐！目前，我国的压路机市场正处于稳定增长的态势，特别是在使用中，大型压路机已成了使用者的第一选择，对压路机的市场需求有着良好的预期。但外资公司在我国的地位也不容忽视，国内的支重轮轮胎厂商要想在未来的竞争中占据优势地位，拥有核心竞争力，就需要进一步提高支重轮轮胎的设计和生产水平并提高产品的可靠性。图1.1压路机整体结构图1.4设计目的和意义轮胎压路机属于一种用专门充气轮胎来摩擦压实地面的静止压路机，它可以在多雨的南方和多雪的北方实现平整、压实路面和地表水渗入，不会对路面造成任何损害和变形。地表会随着周围的环境而改变、变形。它特有的紧固作用是其它辊子所不能取代的。多样化、大型化，以此来生产出符合市场需要的轮胎碾压设备；轮胎压路机属于一种超重型自行式静压路机，它具有很好的静压强度和良好的压实特性，适合于沥青路面、路基、路基及填筑工序的压实工作，在各种交通道路、机场、港口；水坝等大型工程的压实中得到了广泛的应用，地表水的渗入。具体有以下目的和意义：1.施工效果好。2.不会破坏已作业的路面。3.适应性强、范围广。图1.２压路机实物图

第2章传动方案及其设计参数的拟定2.1基本参数最小工作质量（kg）15500最大工作质量（kg）28000轴距（mm）4840轮距（mm）490前后轮重叠量（mm）≥45爬坡能力20%接地比压（kpa）200-420最小的转弯半径（前轮外侧）（mm）≤9000前进Ⅰ档6.5前进Ⅱ档11前进Ⅲ档19后退5发动机型号D6114ZG39A功率（KW）120转速（r/min）20002.2压路机传动系统设计（1）传动方案制定（2）传动系统设计2.2.1传动方案设计准则传动系统设计的本质量在于确定相对位置和相关尺寸以及驱动系统各个元件的连接方式。机械工程的种类很多，不同的传动体系也有不同的构造和复杂度。在相同的传输方式下，因传输方式及传输方式的差异，其传输特性、尺寸及形状也不尽相同；加工工艺和零件的连接方式，乃至传动系统的机械效率和综合性能都有可能存在差异，其中的某些部分等是有差异的。为此，为了确保机床及其驱动系统在技术上、经济上、工艺上和质量上都有较好的表现，在传动系统的设计和布置时，应该遵守下列准则：(1)为提高大功率工程机械或长期连续运行的机械传动效率，应将能耗高的传动机构置于变速器前部(即靠近电动机)，能源消耗更少，重量更轻。为了减少机器的负载，将变速器设置在传动系统的后面。（2）为了简化结构、减小传动件尺寸和体积，使得传动系结构更紧密地连接，并简化传动件的加工工艺，在满足传动效率要求的条件下；应当尽可能地减少驱动轴数和驱动配对的数量。传输能力较低或具有摩擦力的传输机构应设置在传输系的前端。在该传动系统的前端安装有一个变速机构，而在该传动系统的末端安装有一个模具移动变化机构，该机构与工作装置连接在一起，并且该机构中的大多数传动部件都可以被旋转。2.2.2传动方案设计为了确保本项目中所规定的技术参数及性能，本人在产品制造过程中，借鉴了德国普力泰公司PR、德国BW两种型号的胎压设备，其结构及技术特征。以瑞典DYNAPAC公司的产品特性为依据，并以BMW公司的CP系列压路机为例，并参考国内现有的各种压路机的主要技术指标，进行了的动力传递曲线图。根据以往的传输体系的设计思路与经验，提出了以下两种传输体系：解决方案1：使用的是机械驱动。这个辊子和齿轮体系是一种古典的构造。传动过程为：发动机+主离合器+变速箱+副齿轮。在这里，齿轮箱是滚筒驱动传动的主要部件。该系统具有四大功能，通过传动元件和系统来完成变速，通过大、小伞齿轮来完成换向，通过差动齿轮来完成差速，通过制动器来完成刹车。解决方案2：使用手动变速箱，提高了齿轮传动系统与传动系统的整体结构，使齿轮传动系统与传动系统成为相互独立的部分。此款变速器是一款三速变速器，只要在变速器中选取一个挡位，就能得到三种不同的转速，从而使压路机获得三种不同的工作速度；倒车档具有倒车、减速和三挡功能及手刹功能；驱动桥在行驶过程中可实现差速、减速制动和停车。通过以上的分析，确定采用方案2设计。图2.1传动系统原理图

第3章传动系统设计3.1基本参数的确定该参数的设定应能达到设计目的，并能符合实际工作条件，还要满足相关标准的要求。表3.1为滚筒驱动系统的基本参数。表3.1基本参数项目单位基本参数备注重量结构重量kg15000加铁（配重）7000一般情况不拆卸加水（配重）4500最大工作重量26000包括司机、随机备件等外形尺寸（lXbXh）mm4910X2845X3380带驾驶室轴距4840轮距490前后轮重叠量45碾压宽度2740最小离地间隙290加配重铁时最小转弯半径≤9000爬坡能力％20重量分布轮压均匀速度前进Ⅰ速km/h6.5前进Ⅱ速11前进Ⅲ速19后退5轮胎型号11.00-20-16PR气压kPa400～800外径（自由直径）mm1070内径508（20″）宽度290轮胎布置个前5后63.2传动系统的速比分配（1）将总齿轮比分配给驱动系统的各个齿轮总齿轮比等于传动系统中每个机构和部件组件的子齿轮比的乘积。现在一般工程机械的运行速度和效率普遍比较低，很多驱动系统都被超越了。分离总速比时，应采用各小速比“前小后多”、减速较慢、齿轮副“多前少后”的原则，使大多数齿轮副的尺寸在前部传动系统可以是更小、更紧凑的结构。（2）分配各档传动比在对总传动比进行解释之后，应该以传动系统图中各个传动机构的形式和规定的传动比为基础，来决定各个传动机构的档位数、传动轴和传动副的数量和布局，并且在每一个齿轮副和变速器中都应该进行分配。各对齿数率。在决定变速器的档位及各个变速器的齿轮齿数率时，通常要遵守如下几点：1、在不同的工作条件和负荷下，以最大的效率，最大限度地提高机械的运转速率和动力。2、为了使电动机的动力得到最大的发挥，最好的动力是恒定的动力。3、尽量让机器在高效率、低油耗的区域工作，这样跑步机更经济。4、合理确定换挡档数。一般来说，档位越多，工作机对工况和负荷的适应性越强，机器的生产率和动力利用率就越高。5、工程机械的转速系统包括等比级数系统、双比例级数系统、算术差级数系统和所谓随机系统，其中各齿轮的转速是根据经验和过程确定的要求.快速梯度太大或低速梯度太小，难以满足规定的工况。此时机器结构可采用双倍比布置。6、每个档位分配一个档位时，尽量避免计划先提速，再减速，再提速。7、传动对的减速率不能超过4倍，加速率不能超过0.5倍。传动机构的减速率太大，传动机构的齿数太多，而且体积太大。加速过低，驱动传动装置过低，转速高，齿面容易磨损、损坏和疲劳。8.在有可能的情况下，尽可能地选择常用的齿轮，并尽可能地减少齿轮个数。即：前进Ⅰ速：6.5km/h前进Ⅱ速：11km/h前进Ⅲ速：19km/h后退：5km/h3.2.1总速比计算iⅠ=ne×60×2raπ/（Ⅰ速×103）=57.97（3-1）iⅡ=ne×60×2raπ/（Ⅱ速×103）=35.28（3-2）iⅢ=ne×60×2raπ/（Ⅲ速×103）=20.43（3-3）i退=ne×60×2raπ/（v退×103）=77.62（3-4）式中：ne—柴油机转速，选用2000rPmra—轮胎滚动半径，取51.5cm（1）速比分配变速箱，倒顺减速箱，驱动桥三个主要部件，每个部件的速度比值分布情况：（2）末端变速器由传动轴组成，其速度比：i桥=37/6=6.1667（3-5）（3）减速箱i=7.41（4）变速箱前进速度：i1=4.594i2=2.638i3=1.554后退速比：i退=5.968校核总速比：iⅠ=i末i桥i1=7.41×6.1667×4.594=60.427（3-6）iⅡ=i末i桥i2=7.41×6.1667×2.638=34.699（3-7）iⅢ=i末i桥i3=7.41×6.1667×1.554=20.440（3-8）i退=i末i桥i退=7.41×6.1667×5.968=78.50（3-9）校核行驶速度：VⅠ=ne×60×2raπ/（iⅠ×103）=2000×60×2×0.515×3.14/（60.427×1000）=6.42km/h（3-10）VⅡ=ne×60×2raπ/（iⅡ×103）=2000×60×2×0.515×3.14/（34.699×1000）=6.42km/h（3-11）VⅢ=ne×60×2raπ/（iⅢ×103）=2000×60×2×0.515×3.14/（20.440×1000）=18.98km/h（3-12）V退=ne×60×2raπ/（i退×103）=2000×60×2×0.515×3.14/（78.50×1000）=4.94km/h（3-13）表3.2为各速比分配。表3.2速比分配速比变速箱减速器传动驱动桥传动总速比一速i14.5947.416．16760.427二速i22.63834.699三速i31.55420.440后退速度i退5.96878.503.3传动系统的构成结合上面的传动系统设计原理及传动方案介绍选择了以下传动方式，传动系统传动方式可分为：发动机+变速箱+倒档，然后是传动轴。该技术传动装置为三档变速箱，变速箱内的​​不同档位通过齿轮配合实现三种不同的速比，从而使压路机实现三种不同的行驶速度。3.3.1动力源电动机是轮胎压路机的动力源和轮胎压路机的关键总成。在引擎的基本形态中，首先应该使用的是汽油机，还是柴油机，其次才是气缸的布置形式以及柴油机的散热方法。（1）工程机械最经常使用的是动力装置是柴油机、与汽油机相比、柴油机等。他们具备以下的几个优点：1）柴油机性能稳定，寿命长，无需点燃，故而出现故障的概率很小；这样才能保持更久的时间。2）它的排气污染很低，不有损环境。（2）气缸排列形式的选取按照汽缸的排布方式，内燃机可分为直列式，V型。直线引擎的结构非常简单，而且运行可靠，造价低廉，易于维护。在发动机的宽度和排量都比较大的时候，直列式发动机的弊端就会显现出来：缸径过大，会影响到工作性能，气缸数过多，导致发动机过大。长度过高，质量也会随之增大。V形压力机较直排压力机有如下优势：①压力机的长度显著减少（25%-30%)；②采用该方法，可使曲柄箱、曲柄轴的刚性增加，从而使扭转振动得到改善。③实现了快速、高功率的紧凑机械的设计。④采用不同汽缸数目的方法，可以使发动机具有较宽的动力变化范围。在空间狭小的建筑机械中，V形机长度缩短更利于总体布置。（3）发动机冷却方式的选取按其降温方法，引擎可分成水冷与风冷两种类型。该水冷马达具有稳定、稳定、可靠的散热特性。另外，该系统具有良好的散热性和低的汽缸变形，对汽缸头和活塞等主要部件的热负载也很低，具有很高的可靠性。可以很好地适应高功率电动机的要求。这对采取措施（如增大水箱，增大水泵容量）以及提高散热器的散热性是有利的。降低噪音。暖气问题不难解决。风冷式发动机冷却系统，维护简单方便；在沙漠、缺水地区、冷热地区性能良好，不会出现发动机过冷、结冰等问题；并可省去耗铜的水箱。有了更高的引擎，就有了更高的强度。但如果动力太大，则会降低引擎动力的利用率，从而降低燃料消耗。电动滚筒的功率必须使滚筒即使在最恶劣的条件下也能正常工作。最艰苦的条件：在最高的上坡路堤上滚动松散的砾石材料。（3-14）式中：P—各种工作状况下的阻力，N；η—传动系统的效率0.743；V—相应各工作状况的压路机速度，m/s。在碾压机械传动车轮上的环向力，也就是牵引力，一定要比工作时的总电阻大或相等，即。压路机在最艰难条件下工作时产生以下阻力：运行阻力；上坡阻力；压路机在上坡压实工作中的阻力：即（3-15）压路机运行阻力：（3-16）公式中：f—压路机滚动阻力系数，取f=0.1；G—压路机整体质量，G=26000kg；η直—圆柱齿轮的传动效率，取8级精度；n1—圆柱形齿轮的啮合对数；η锥—圆锥齿轮的传动效率，一般取8级精度；n2—圆锥齿轮的啮合对数；η滚—滚动轴承工作效率；n3—滚动轴承个数；η链—传动链条传动效率；n4—链条传动的对数。转向阻力：参考王戈等编著的《压实机械》一书公式；（3-17）式中：—转向轮上分配载荷；K—附加阻力系数，K取0.18。其中:（3-18）所以:（3-19）阻力矩：转向功率N2：式中：M—原地转向阻力力矩（N·m）；A—倍数，偏转轮转向A=2；t—完成一次全程转向的时间，一般4～5s，取t=4s。压路机在上坡压实工况时消耗的功率最大，为:（3-20）总之，选用了性能优异的机械增压东风C系D6114ZG发动机，这台发动机的油耗为222g/kW·h。使用经济；并采用J83涡轮增压器，可在2000米高空正常工作，满足不同地域、工况需求，适应性强。该机不仅具有发动机简单紧凑、重量轻的优点，而且具有高负载能力、低排放和低噪音的特点。表3.3D6114ZG39A柴油机技术性能1气缸数量（个）62气缸半径（mm）573活塞行程（mm）1354标定总功率（Ps）1155转速（rPm）20006燃油消耗率（g/psh）≤2227机油消耗率（g/psh）≤28扭矩（不带附件）（kgf.m）61.29最大力扭矩时转速（rPm）1500—160010曲轴转向逆时针11机器启动方式24V电压启动12机器冷却方式水冷13最大空转速（rPm）220014外形尺寸（长×宽×高）（mm）15净质量（kg）6403.3.2变速箱传统的设计方式为给出的条件出发根据经验和理论计算，通过试凑确定主要参数，并对强度、刚度等进行校核，这个办法不能保证得到最好的设计方案。在设计的时候，我们需要采纳优秀的设计方案，这样可以具有换挡柔和平稳、结构紧凑、维修方便、噪声低、可靠性高、的特点。具体设计步骤以下几个方面：在齿轮优化函数的公式中，假设了驱动功率限制的利用程度，反应引擎在驱动轮上的最大动力的极限值，这个值可以用下面的公式来表示。最佳化过程中所取得的最大值。与轿车的齿轮箱损耗率比较，齿轮箱的最大使用率是指各个挡位使用率之间的差别，它可以反应出在现实条件下，对速比有不同的需求。(1)上述公式右侧的分母所代表的区域，表示了不同车辆速度下发动机的最大功率。在最理想的情况下，所有的力量都被传输给驱动轮，这个仪表就是真正的力量，用于牵引的极限。(2)用v代表车速，vmin为挂入一档时与发动机最大扭矩相对应的发动机转速下的车速，以公里/小时为单位。是车辆最大速度，单位是km/hour。式中：i0为主齿轮速比，ηTi为第i档挂入时传动齿轮的效率，vi1、vi2分别为车速按照第i档积分上下限。1档位曲线交点对应的车速（无交点时为相邻两档位较低档位的最大车速）（除第一档和第二档积分下限外）upper最高档位积分上限，分别为Vmin和Vmax)；rr是驱动轮的转弯半径。根据上述设计，在设计时应使齿轮箱体积最小化，这是本次优化设计实现的目标函数，可导致齿轮箱到中心的距离最小，从而使体积最小化。即：（3-21）小齿轮不发生根部切割的最小齿数不能超过17：（3-22）动力传动时的齿轮模数应该大于2.0mm动力负载载系数用惩罚函数法求解得齿轮中心距最小值:综合上面设计的已知条件求得如表3.4中的各参数：表3.4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（m）齿数（z）变位系数（x）4270528＋0.06519＋0.154732＋0.0440－0.05变速箱设计过程中的注意点:(1)图中可以看到是变速齿轮，当变速齿轮与齿轮连接时，必须静止不动才能得到输出轴的三档3、当变速杆处于空档位置时，它也必须继续。1、输出轴3可以输出2档，当齿轮与齿轮连接时，此时相当于中间齿轮，将动力传递给与其连接的齿轮，再从轴3输出通过连接到它的齿轮花键。一档的转速，因为需要相对输出轴3旋转，所以最适合在它们之间安装耐磨耐热铜合金的铜套。此款相对于其他款比较紧凑，考虑到加工此铜套时必须分别选择内外圈直径的游隙、过盈配合和同心度，还需要开导油槽，这样，油盒中的油就能流过和润滑铜外壳了。防止由于磨擦产生的热量而烧毁铜壳。(2)因为轴承结构的特殊性，导致了在输出轴的侧面，在径向上的安装有一定的局限性，所以在输出轴的侧面，一定要对所选择的滚针轴承进行支撑，其余的部分都是使用普通的滚动轴承。(3)整个变速箱和变速箱的结构主要是根据变速箱的生产。，轴上同一平面的孔和安装输入输出轴的孔应按同心度要求加工，箱体和齿轮箱盖的上端应与轴轴线对齐，以方便齿轮比调整。（4）为了预防漏油，进、出口要使用进口迷宫式油封来进行封住，箱体和轴端端盖上流到油槽当中然后就形成流畅的油路。在上述说明的基础上，本设计的齿轮箱具有与主离合器互连的输入，输出的一面要通过万向节与倒顺减速箱相互连接，这样，通过拨叉的方式从而实现换档。

第4章减速箱设计计算由于减速器是压路机驱动系统的关键组成部分，所以，在保证其强度的前提下，必须采用最优设计方法，以最小化为目标，以最小化为目标。该系统在前进时采用3.24倍速，后退时采用2.29倍速，使其既能进行转向又能进行减速。其转速的输出部由一个万向接头连接到齿轮箱上，其输出部由一个驱动桥连接到一个万向接头上，而其反面则由一个松开的刹车装置组成。双衬垫内膨胀式刹车，减速制动时平稳、安全、可靠。设计步骤看下面：由上面计算可得速比分配可知，减速器的传动比为：＝7.41。根据展开式布置，考虑润滑条件，为了让两级大齿轮直径差不多，查图得到高速级传动比为＝3.24，则＝2.29。4.1计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速：＝＝1460/2.3＝634.78r/min（4-1）＝＝634.78/3.24＝195.92r/min（4-2）＝

/

＝195.92/2.29=85.55r/min（4-3）==85.55r/min（2）各轴输入功率：＝×＝3.40×0.96＝3.26kW（4-4）＝×η2×＝3.26×0.98×0.95＝3.04kW（4-5）＝×η2×＝3.04×0.98×0.95＝2.83kW（4-6）＝×η2×η4=2.83×0.98×0.99＝2.75kW（4-7）则各轴的输出功率：

＝×0.98=3.26×0.98=3.19kW（4-8）＝×0.98=3.04×0.98=2.98kW（4-9）＝×0.98=2.83×0.98=2.77kW（4-10）＝×0.98=2.75×0.98=2.70kW（4-11）（3）各轴输入转矩：=××N·m（4-12）电动机轴的输出转矩=9550=95503.40/1460=22.24N·m（4-13）所以：＝×××（4-14）＝49.11×3.24×0.96×0.98=149.68N·m4.2高速级齿轮的设计（1）齿轮材料，热处理及精度由于减速器的功率和工作装置的约束条件，所以无论大齿轮还是小齿轮，都是采用了硬齿面渐开线斜齿轮。

①材料：高速级小齿轮选择45#钢调质，齿面硬度为小齿轮350HBS，选取小齿齿数=24.高速级大齿轮选用45#钢正火，齿面硬度为大齿轮240HBS。取Z=78.②齿轮精确度按照GB/T10095－1998，选择7级精度，齿根要进行喷丸强化。（２）齿轮箱主要尺寸的初步设计按啮合强度设计确定各个参数的数值:①试选=1.6查机械设计手册可知，选取区域系数Z=2.433则②由机械设计手册查得，计算应力值环数N=60nj（4-15）=60×626.09×1×（2×8×300×8）=1.4425×10h③查设计手册可得：K=0.9300K=0.9600④齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:许用接触应力（4-16）4.3小齿轮设计计算（1）小齿轮的分度圆直径d（4-17）=（2）计算圆周速度（4-18）（3）计算齿宽b和模数没计算齿宽bb==49.53mm（4-19）计算摸数m初选螺旋角=14=（4-20）（4）计算齿宽与高之比齿高h=2.25=2.25×2.00=4.50（4-21）==11.01（5）计算纵向重合度=0.318=1.903（4-22）（6）计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度,查设计手册得动载系数K=1.07,由设计手册得K的计算公式:K＝+0.23×10×b（4-23）＝1.12+0.18(1+0.61)×1+0.23×10×49.53＝1.42K＝1.35K＝＝1.2故载荷系数：K＝KAKVKK（4-24）＝1×1.07×1.2×1.42＝1.82（7）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d＝d=49.53×=51.73（4-25）（8）计算模数＝（4-26）（9）齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式得：≥（4-27）4.4齿轮强度校核⑴确定公式内各计算数值①小齿轮传递的转矩T1＝48.6kN·m确定齿数z因为是硬齿面，故取z1＝24，z2＝i21z1＝3.24×24＝77.76传动比误差

i＝u＝z2/z1＝78/24＝3.25Δi＝0.032％≦5％，允许！②计算当量齿数Zv1＝z1/cos3β＝24/cos14＝26.27（4-28）Zv2＝z2/cos3β＝78/cos14＝85.43（4-29）③初始选择齿宽系数为d按照对称布置，查表得d＝1④初始选择螺旋角

初始选定螺旋角β＝14⑤负载系数KK＝KAKvKFαKFαβ=1×1.07×1.2×1.35＝1.73（4-30）⑥检查提取齿形系数YFα和许用应力校正系数YSα查询设计手册得到：齿轮齿形系数YFα1＝2.592YFα2＝2.211

应力校正系数YSα1＝1.596

YSα2＝1.774⑦重合度系数Y端面重合度近似为εα＝[1.88-3.2×（）]（4-31）＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14＝1.655αε＝arctg（tgα/cosβ）（4-32）＝arctg（tg20/cos14）＝20.64690βb＝arctg(tgβcosαε)＝14.07609（4-33）⑧计算齿轮的大小安全系数由设计手册可查得S＝1.250工作时间以两个轮班为基础，通常是八年，相当于一年300个工作日小齿轮许用应力循环次数N1＝60nkt＝60×271.7×8×300×2×8＝6.25×10（4-34）大齿轮许用应力循环次数N2＝N1/u＝6.255×10/3.24＝1.9305×10（4-35）查询设计手册得到弯曲疲劳强度极限

：

小齿轮为大齿轮为查询设计手册得到弯曲疲劳寿命系数:K=0.860K=0.930⑵设计计算①计算模数（4-36）对其进行对比计算，根据齿轮接触面疲劳强度计算的法向模数m应该大于由齿根弯曲的疲劳强度。计算的法向模量根据GB/T1357-1987，标准模量为四舍五入到m=2mm，但是，为了达到接触疲劳强度，就需要对齿数进行计算，因此，d=51.73。

②几何尺寸计算计算中心距：a===109.25（4-37）将中心距圆整为110按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos（4-38）因值改变不多,故参数,,等不必修正.计算大.小齿轮的分度圆直径：d==51.53（4-39）d==166.97（4-40）计算齿轮宽度：B=（4-41）圆整的 4.5低速级齿轮设计计算⑴材料：选用45钢调质的低速级小齿轮，其表面硬度为350HBS取小齿齿数为=30即可选用45钢调质的低速级小齿轮，其表面硬度为350HBSz=2.33×30=69.90圆整取z=70.0即可⑵齿轮精度选用7个级别的精密齿根喷丸材料，根据GB/T1999.1-1988进行表面处理。⑶按齿面接触强度设计①选择K=1.6②查设计手册可得选取区域系数Z=2.45③试选,由设计询手册查得=0.83，=0.88=0.83+0.88=1.71应力循环次数为N=60×n×j×L=60×193.24×1×(2×8×300×8)（4-42）=4.45×10根据机械设计手册查得接触疲劳寿命系数K=0.94K=0.97查手册可以得到：按齿轮表面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限为（2.）计算齿宽b=d=1×65.710=65.710（4-43）（3）计算齿轮宽与齿轮高度之比齿高h=2.250×m=2.250×2.1420=5.4621（4-44）=65.71/5.4621=12.030（4）计算纵向重合度为（4-45）（5）计算负载系数KK=1.120+0.18(1+0.6+0.23×10×b（4-46）=1.12+0.18(1+0.6)+0.23×10×65.71=1.4231使用系数K=1同高速齿轮的设计,查表选取各数值=1.04K=1.35K=K=1.2所以载荷系数K＝=1×1.04×1.2×1.4231=1.7760（4-47）（6）按照实际载荷系数校正所算的分度圆直径为d=20（7）按齿根弯曲强度设计数据①计算小齿轮的转矩T1＝143.3kN·m②确定齿数z因为是本齿轮硬齿面，所以选取z1＝30，z2＝i×z1＝2.33×30＝69.900传动比误差计算i＝u＝z2/z1＝69.9/30＝2.3300（4-48）Δi＝0.032％≦5％,允许。③初步选取齿宽系数∮d按对称布置，由表查得∮d＝1④初选螺旋角

初步选定螺旋角＝12°⑤载荷系数为KK＝KAKvKFaKFβ=1×1.040×1.20×1.35＝1.6848（4-49）⑥当量齿数

Zv1＝z1/cos3β＝30/cos12＝32.0560Zv2＝z2/cos3β＝70/cos12＝74.7970根据设计手册查询得齿形系数YFa和应力修正系数YSa⑦螺旋角系数Y轴向重合度为εβ=bsinβ/πmn=dZ1tgβ/π＝2.030（4-50）Yβ＝1－εββ/120°＝0.797⑧大、小齿轮弯曲疲劳极限的计算。根据设计说明书可知，该齿轮的抗弯疲劳极限为查询设计手册可以得弯曲疲劳寿命系数K=0.900K=0.930S=1.40大齿轮的值比较大，可以通过选择尺寸设计和大齿轮计算得到。对计算的结果进行对比，从齿面疲劳强度所计算出的法向模量m要比从齿根弯曲疲劳强度所计算出的法向模量要大，按照GB/T1357-1987，将标准模量四舍五入，得出m=3mm，但是为了达到疲劳强度，就必须要对齿数进行计算，以接触疲劳强度所计算出的分度轮直径d=72,910。圆整后取 齿轮设计参数详情附表：

1.各个轴转速n表4.1(r/min)(r/min)(r/min)(r/min)626.09193.2484.3884.382.各轴输入功率P表4.2（kw）（kw）（kw）(kw)3.263.042.832.753.各轴输入转矩T表4.3(kN·m)(kN·m)(kN·m)(kN·m)49.79151.770326.980307.5204.6传动轴承和传动轴的设计4.6.1传动轴承的设计⑴计算输出轴上的输出功率P，转速，转矩P=2.830KWn=84.380r/minT=326.980N．m（2）初步确定轴的最小直径为查询设计手册可以得到，选择（4-51）由上可得，计算转矩小于联轴器公称转矩,故查询查《机械设计手册》：选用LT7弹性柱销式耦合器，公称扭矩是500Nm，离合器开度取一半d1=40毫米，那么就取dⅠ-Ⅱ=40毫米，耦合器长度取一半L=112毫米。长轮毂孔径L=84mm。(3)根据轴向定位要求，确定各轴段的直径和长度①保证达到半离合器的轴向位置。轴一—二的右端头为轴肩头，所以直径为II-III。选用半个环套和耦合器，这样环套的末端就会被挤压到离合器的半边表面，而不会被轴套所挤压。最后，第I-II节应该稍微短一点。②因为轴承既要承受径向力又要承受轴向力，因此选择了单列角接触球轴承，按照工作需要选择7010C标准精密角接触球轴承。如下图：表4.4DB轴承代号45851958.873.27209AC45851960.570.27209B451002566.080.07309B50801659.270.97010C50801659.270.97010AC50902062.477.77210C4.6.2从动轴的设计（1）针对选取的单向角接触球轴承其尺寸为,;而。(2)按照说明书，右侧的滚动轴承在轴向上位于轴肩部，轴肩部的高度是7010C。22mm。(3)请选择将传动装置安装到车桥上。由于链轮有75毫米宽，此杆的长度应稍小于轮毂的长度，因此为12。在链轮轴的左端处，可使轴的支承臂，轴臂的高度为3.5，选择14。接下来是宽领，取b=8mm。(4)支承端盖的整体宽度是20mm，以支承端盖的安装和拆卸以及对轴承润滑油的需求为依据，选择了端盖的外端表面到右端表面的距离作为半齿轮的端表面。(5)所述齿轮和所述箱的内壁的距离a为16，所述两个圆柱齿轮的长度c为20.00毫米。在定位过程中，考虑到以后可能出现的铸件误差，因此，在定位过程中，支承轴与内壁之间的距离越小越好。假定s=8.0mm，那么滚动轴承宽度T=已知16.0mm，高速齿轮的轮毂长度为L=50.00mm,即（4-52）（4-53）（4-54）以上设计,已经初步确定了轴的各端直径和长度的数据.（6）计算轴上的载荷在《机械设计手册》第20-149页中，从轴的结构图中，可以得出一个简单的轴的计算公式，然后再确定上轴承的轴心的位置。针对7010C型的角接触球轴承,a=16.70mm。（4-55）（7）按照弯曲扭转合成应力校核轴的强度依据下面公式可得之前我们选择的轴材是经过调质处理的45钢。此轴合理安全可以操作。（8）精确校核轴的疲劳强度①截面Ⅶ左侧。抗弯曲系数W=0.1=0.1=12500（4-56）抗扭转系数=0.1=0.4=25000（4-57）轴的材料选择为45钢，需要调质处理。由设计手册查询得到：2.00=1.310轴性系数为如下：K=1+=1.82（4-58）K=1+（-1）=1.26（4-59）所以综合系数为：K=2.8K=1.62碳素钢的特性系数为选0.10即它是安全的.轴的截面Ⅳ右侧校对抗弯曲系数W=0.1=0.1=12500.00（4-60）抗扭系数为=0.2=0.2=25000.00（4-61）轴截面Ⅳ左侧的弯曲力矩M为M=133560轴的截面上的弯曲应力：截面上的扭转应力如下：即由以上数据可得，综合系数为：K=2.80K=1.620碳素钢的特性系数为：所以轴是安全的.4.6.3键的设计和计算（1）首先选择键联接的类型和尺寸根据d=55d=65查手册取：键宽b=16h=10=36b=20h=12=50（2）校和键联接的强度为在资料手册查询可得工作长度为36-16=20.0（4-62）50.0-20.0=30.0（4-63）（3）键与轮毂键槽的接触高度K=0.5h=5.0K=0.5h=6.0两者都合适。取键标记为：键2：16×36AGB/T1096-1979键3：20×50AGB/T1096-19794.7箱体结构的设计铸造（HT200）制作的减速器的盒体，他采取了剖分式结构，以确保齿轮的良好性能，大端盖分机身采用了基本孔制配合。（1.）机体拥有十足的刚度在机身上加筋，外型呈矩形，从而提高了轴承座的刚性和硬度。（2.）发动机内部零部件的润滑和气密散失还需考虑。由于他的传输段转速低于12米/秒，所以必须要加点润滑油，侵入油液，注意保持油液混合，造成油泥飞溅，顶端与顶端的距离H齿轮距水池底部40mm。为了确保机罩与机器座间的连接牢固性，它的连接凸缘应该预留出充足的宽度，并且连接面应该是平滑的，其表面的粗糙度应该为1.25。（3.）机体结构具有良好的工艺性。该铸造件的壁厚是10，边角半径是3。整体造型简洁漂亮，模具拉拔简便。（4）附件设计视孔盖和窥视孔在引擎罩的上方，有一个观察孔，它能够观察到传动部分的连接区域的工作地点，而且它还有很大的视野，因此，它能够被插入到车身中来进行操作。窥视孔和法兰集成在机体内，更易于在表面承压盖板上工作并加强密封。盖板安装有M6。油螺塞：泄油口设在油罐的底部，在减速器的一侧，不与其它零件相邻，便于放油。螺纹堵头，所以在油孔内的主体外壁必须是一个凸形缺口，以完成电机与堵头支承面的配合，并与油环密封。通气孔：因减速机运行时，机体温度上升，空气压力上升，方便进行排气；将透气装置更换为顶盖上的观察孔，使其内部的压力达到平衡。盖螺钉：启盖螺丝应具有比机盖连接法兰更大的螺纹。钉子的末端应做成圆筒状，以避免螺钉的断裂。吊钩：将吊钩和吊环直接铸造在机器盖子上，用来抬起或搬运重物。表4.5名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M24地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.5~0.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.4~0.5）10视孔盖螺钉直径=（0.3~0.4）8定位销直径=（0.7~0.8）8，，至外机壁距离查机械设计手册342218，至凸缘边缘距离查机械设计手册2816外机壁至轴承座端面距离=++（8~12）50大齿轮顶圆与内机壁距离>1.215齿轮端面与内机壁距离>10机盖，机座肋厚98.5轴承端盖外径+（5~5.5）120（1轴）125（2轴）150（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）125（2轴）150（3轴）4.8润滑密封设计对于二级圆柱减速机，由于传动装置轻，传动速度低，速度远小于半径，采用油润滑，机壳采用SH0357的1.50润滑-92安装在一定高度。油深为H+h，H=30h=34，所以H+h=30+34=64。在高粘度的润滑油中，化学合成的润滑油具有良好的润滑性。在气密性条件下，为了确保盖板和底板的紧密配合，连接法兰必须足够宽，连接面必须平整，并刻出被密封面的粗糙度。另外，法兰连接销之间的距离不宜过大，以150mm为宜。并均匀放置以确保某些表面被密封。4.9联轴器设计（1）类型选择.为隔振、隔震，选择了一种弹性套柱-销式接头.（2）载荷计算.查设计手册查得,选取所以转矩（4-64）因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查找《机械设计手册》选择LT7型弹性套柱销联轴器它的公称转矩是500Nm（3）驱动桥轮式工程机械的传动轴通常由减速齿轮、差速器和轮缘减速齿轮构成。驱动轴应满足以下条件：①最终减速器与齿轮减速器之间的齿数比分配要合理、公平，要确保跑台有充足的间隙（通常超过400mm)，才能达到最好的动力性和经济性。②当两个驱动轮相对于地面有一定的抓地力时，两个驱动轮都有一定的抓地力。当左、右两个主动轮转速不一样时，转矩就能不断地传给轮子。③在保证每个零件具有一定的服役年限的前提下，尽量做到重量轻，体积小，结构简单；高效，易于制造，易于维护。驱动轴锁是一种适用于大型工程车辆的驱动装置。从作用上来说，驱动桥可以划分为刚性驱动桥、转向驱动桥以及贯通桥。按其最后的装配地点，还可以分为普通型、中心型和复合型。在工程机械中，驱动桥不能单独使用，而只能使用原动机，制动器，转向离合器，末端传动装置等组成一个整体。终端采用单对斜齿轮，操纵离合器采用多片式湿法，制动采用多盘式闸或皮带闸，终端采用双级外圆筒；或主要外圆锥齿轮与主要行星轮的结合。驱动桥设计为大模数高速比特制的滚子桥，以比例转矩辅助，自动差速，转矩自动调整；具有较大的转矩储备率，能适应多种复杂操作。总结在经历了将近半年的工作后，这次的设计终于告一段落。在机械工程中，压路机的使用频率很高，而现在，轮胎式压路机更是一种非常受欢迎的机型，本次设计的轮胎压路机，主要从四个方面展开了设计和材料选择：（1）掌握轮胎式压路机的发展过程，对其市场