【正文】 輛具有如下有特點(diǎn)。（1）能自動(dòng)適應(yīng)外阻力的變化，使裝載機(jī)能在一定范圍內(nèi)無極地變更其輸出軸轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速；當(dāng)阻力增加時(shí)，則自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩，從而提高了裝載機(jī)的平均速度與生產(chǎn)率。（2）提高裝載機(jī)使用壽命，液力變矩器是油液傳遞動(dòng)力，泵輪與渦輪之間不是剛性連接，能較好地緩和沖擊，有利于提高裝載機(jī)上各零件的使用壽命。能使其低速行駛和平穩(wěn)起步，并能避免超載時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。（3）簡(jiǎn)化了裝載機(jī)的操縱，變矩器本身就相當(dāng)于一個(gè)無極變速箱，可減少變速箱檔位和換擋次數(shù)，加上一般采用動(dòng)力換擋，從而可簡(jiǎn)化變速箱結(jié)構(gòu)并減輕司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。液力變矩器的缺點(diǎn)是效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)型降低[12]。 變矩器特性參數(shù)（1）變矩比變矩比是渦輪力矩與泵輪力矩之比，即 （）當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速時(shí)的變矩比成為啟動(dòng)變矩比（或失速變矩比），越大說明車輛的啟動(dòng)性能越好。（2）傳動(dòng)比是渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比，即 （）（4） 傳動(dòng)效率 傳動(dòng)效率是渦輪軸上輸出功率與泵輪軸上輸入功率之比，即 （）可見，傳動(dòng)效率又是變矩比與傳動(dòng)比的乘積。 變矩器特性參數(shù)選定裝載機(jī)變矩器選定的類型是單導(dǎo)輪綜合式變矩器。其基本參數(shù)如下表。 變矩器基本參數(shù)基本參數(shù) 本章小結(jié) 本章主要介紹了裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器基本參數(shù)，這是設(shè)計(jì)本課題的前提，為以后的設(shè)計(jì)確定了方向。第3章 變速器總體布置設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案確定在裝載機(jī)的關(guān)鍵部件中，最重要的是傳動(dòng)系統(tǒng)中的變速器、變矩器和差速器，一般稱之為“三大件”。三大件中的變速器和變矩器兩種關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材質(zhì)要求高，加工難度大。輪式裝載機(jī)一般選用機(jī)械式變速器，它采用齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。有軸線固定式變速器（定軸式變速器）和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器（行星齒輪式變速器）兩種。裝載機(jī)的變速器通常有2～4個(gè)前進(jìn)檔和2～4個(gè)倒檔。動(dòng)力換擋定軸變速器由于采用液壓操縱的多片摩擦離合器換擋，而摩擦離合器的軸向尺寸比較大，這樣就不可能在兩軸之間實(shí)現(xiàn)多檔變速。一般在兩軸之間，只能實(shí)現(xiàn)兩檔變速。所以這種變速器和普通人力換擋變速器不同之處在于它是一個(gè)多軸式串聯(lián)變速器，以適應(yīng)目前輪式裝載機(jī)、推土機(jī)等工程機(jī)械提出的多檔前進(jìn)和多擋后退的要求。本文設(shè)計(jì)的是前二擋后二擋的定軸式變速器，換擋部件為濕式摩擦換擋離合器。 變速器傳動(dòng)比確定 最大傳動(dòng)比確定選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)裝載機(jī)的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮、確定。 （）式中：從變矩器到車輪的最大傳動(dòng)比 輪胎滾動(dòng)半徑變矩器渦輪允許的最低轉(zhuǎn)速（1）裝載機(jī)滾動(dòng)半徑 由輪胎型號(hào)16/7020知，輪胎橫截面寬為160mm，扁平率為70﹪，輪輞為20in。 （） （2）變矩器渦輪允許的最低轉(zhuǎn)速 （）泵輪轉(zhuǎn)速（發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速2400r/min）變矩器最小傳動(dòng)比（3）最低穩(wěn)定車速最后得 最小傳動(dòng)比確定 （）式中：從變矩器到車輪最小傳動(dòng)比變矩器允許的最高轉(zhuǎn)速裝載機(jī)空載行駛最高速度（）[8]。（1）變矩器渦輪允許的最高轉(zhuǎn)速 變矩器最大傳動(dòng)比最后得 變速器傳動(dòng)比分配本文設(shè)計(jì)變速器是前二擋后二擋，所以變速器的最大傳動(dòng)比為一檔傳動(dòng)比，最小傳動(dòng)比為而當(dāng)傳動(dòng)比。 （）主減速器傳動(dòng)比（ ）變速器一檔傳動(dòng)比最終傳動(dòng)比（ ） 同理 傳動(dòng)路線確定 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 中心距： 齒輪Z10分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 中心距： 滿足工作條件的要求 不同的工作條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。合理選擇材料配對(duì) 如對(duì)硬度≤350HBS的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在30～50HBS左右。為提高抗膠合性能，大、小輪應(yīng)采用不同鋼號(hào)材料?？紤]加工工藝及熱處理工藝 變速器齒輪滲碳層深度推薦采用下列值：～～～表面硬度HRC58～63；心部硬度HRC33～48對(duì)于氰化齒輪，；表面硬度HRC48～53[12]。對(duì)于大模數(shù)的重型汽車變速器齒輪，可采用25CrMnMO，20CrNiMO，12Cr3A等鋼材，這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細(xì)化材料晶面粒[3]。本文齒輪與軸采用相同材料20CrMnTi滲碳合金鋼。，變矩器變矩比3，各軸均取最大載荷。I軸： ==3= （）II軸： ==31= （）III軸： ==3= （）IV軸： ==3= （）V軸： ==3= （）（1）輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪彎曲應(yīng)力 （）式中：—彎曲應(yīng)力（MPa）； 齒形系數(shù)圖—計(jì)算載荷（）；—應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=；—摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同；主動(dòng)齒輪=，從動(dòng)齒輪=；—齒寬（mm）；—模數(shù)；—齒形系數(shù)，對(duì)于裝載機(jī)齒輪，許用應(yīng)力在320～450MPa范圍。=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa=320～450MPa所有齒輪彎曲應(yīng)力皆滿足要求。（2）齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 （）式中：—輪齒的接觸應(yīng)力（MPa）；—計(jì)算載荷（）；—節(jié)圓直徑(mm)；—節(jié)點(diǎn)處壓力角（176。），—齒輪螺旋角（176。）；—齒輪材料的彈性模量（MPa）；—齒輪接觸的實(shí)際寬度(mm)；、—主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑(mm)，直齒輪、斜齒輪；、—主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑(mm)。將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)。彈性模量=104 Nmm，齒寬　變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋1900～2000950～1000常嚙合齒輪和高擋1300～1400650～700（1）計(jì)算齒輪Z1，Z3和Z10的接觸應(yīng)力=，=，=， ，= = = =1900～2000MPa =1900～2000MPa =1900～2000MPa （2）計(jì)算齒輪Z2，Z11的接觸應(yīng)力=，=， ， = = =1900～2000MPa =1900～2000MPa （3）計(jì)算齒輪Z4，Z6的接觸應(yīng)力=，=， ， = = =1900～2000MPa =1900～2000MPa （4）計(jì)算齒輪Z5，Z8的接觸應(yīng)力=，=， ，= = =1900～2000MPa =1900～2000MPa （5）計(jì)算齒輪Z7，Z9的接觸應(yīng)力=，=， ，= = =1900～2000MPa =1900～2000MPa 所有齒輪接觸應(yīng)力皆滿足要求。 本章首先簡(jiǎn)要介紹了齒輪材料的選擇原則，即滿足工作條件的要求、合理選擇材料配對(duì)、考慮加工工藝及熱處理，然后計(jì)算出各擋齒輪的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)齒形系數(shù)圖查出各齒輪的齒形系數(shù)，計(jì)算輪齒的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。最后計(jì)算出各擋齒輪所受的力，為下章對(duì)軸及軸承進(jìn)行校核做準(zhǔn)備。第5章 變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)與選擇變速器在工作時(shí)承受著轉(zhuǎn)矩及來自齒輪嚙合的圓周力、徑向力和斜齒輪的軸向力引起的彎矩。剛度不足會(huì)引起彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，產(chǎn)生過大的噪聲，降低齒輪的強(qiáng)度、耐磨性及壽命。設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)，其剛度大小應(yīng)以能保證齒輪能有正確的嚙合為前提條件。軸的徑向及軸向尺寸對(duì)其剛度影響很大，且軸長(zhǎng)與軸徑應(yīng)協(xié)調(diào)。變速器I軸、II軸、III軸、IV軸與V軸的最大直徑d可根據(jù)中心距按以下公式初選 （）I軸：=～I(xiàn)I軸：=～I(xiàn)II軸：=～I(xiàn)V軸：=～V軸：=～軸徑的選擇還需根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)布置和軸承與花鍵、彈性擋圈等標(biāo)準(zhǔn)以及軸的剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行修正。如下圖，根據(jù)軸的受力，取I軸、II軸和V軸裝軸承處的直徑為25mm，III軸和IV軸裝軸承處的直徑為30mm；mm，mm，mm，mm，mm，mm，mm，mm，mm，mm。圖 51 齒輪和軸上的受力簡(jiǎn)圖，可計(jì)算出變速器的齒輪和軸上的作用力。I軸： II軸： III軸： IV軸： V軸： 在進(jìn)行軸的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算時(shí)，可將軸看作是鉸接支承的梁。由于轉(zhuǎn)矩相同，所以Ⅰ軸、Ⅱ軸和Ⅴ軸支反力相同，Ⅲ軸與Ⅳ軸相同。I軸支反力（1）在垂直平面內(nèi)的支反力 由得 （） = 由得 = （）（2）在水平面內(nèi)的支反力由得 （） =