【正文】 作裝置能夠完成多種作業(yè)功能；第二 ，快速可更換聯(lián)接裝置的誕生使得更換附屬作業(yè)裝置的工作在司機(jī)室通過 操縱手柄即可快速完成。特 大 型工程機(jī)械，是指其裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率超過 1000H P，主要用于人型露天礦山或人型水電工程工地。司機(jī)室設(shè)計(jì)更加人性化及豪華轎車化，空調(diào)及音響設(shè)備一應(yīng)俱 全，懸浮式座椅上下前后左右隨意調(diào)節(jié)，以滿足操作者小同體態(tài)的要求 。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。 loader。 論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 16 周） 第一部分 開題報(bào)告資料收集及閱讀 ( 2 周 ) 第二部分 主傳動(dòng)器零部件參數(shù)計(jì)算并且建模三維建模 ( 5 周 ) 第三部分 對不同工況的確定以及計(jì)算 ( 2周 ) 第四部分 對主要零件在不同工況下的分析 (4 周 ) 第五部分 論文的編寫及整理 (2 周 ) 評閱及答辯 ( 1 周 ) 備 注 主要參考的書本為 《汽車設(shè)計(jì)叢書 —— 驅(qū)動(dòng)橋》 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》《 Soildworks20xx 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工程范例》 《 工程機(jī)械底盤學(xué) 》 第 III 頁 指導(dǎo)教師： 年 月 日 審 批 人： 年 月 日西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 IV 頁 摘 要 本 設(shè)計(jì) 對工程機(jī)械行業(yè)中的 Zl50 裝載機(jī) 分析 介紹，主要分析它 的 主傳動(dòng)部分 ，通過軟件建模，并且進(jìn)行有限元分析確定主傳動(dòng)器受力，節(jié)省在實(shí)際實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)中的成本，以及減去了在傳統(tǒng)受力實(shí)驗(yàn)中繁復(fù)的過程，分析不受零件的誤差 以及操作誤差的影響， 減少了實(shí)驗(yàn)的誤差，本文對零件建模、裝配以及采用的分析方法都做了相應(yīng)的圖文介紹，對 ZL50 裝載機(jī)的主傳動(dòng)器結(jié)構(gòu)做了優(yōu)缺點(diǎn)比較，確定了不同工況下主傳動(dòng)器的 不同的 力矩情況 并加以分析，采用了靜態(tài)分析和扭轉(zhuǎn)分析兩種方法 ，采用的建模軟件主要是 SoildWorks，有限元分析則采用的是 SoildWorks Simulation。作為驅(qū)動(dòng)橋的重要一部分，它設(shè)計(jì)水平受力的合理性直接影響到作業(yè)性能的好壞，進(jìn)而影響整機(jī)性能如工作效率、作業(yè)質(zhì)量、設(shè)備壽命和其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，因此驅(qū)動(dòng)橋是輪式裝載機(jī)的關(guān)鍵部件。 學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) :實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)器的建模，對主傳動(dòng)器力學(xué)分析以。 主要分析的零件為主傳動(dòng)器中受力復(fù)雜的主傳動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪，得出零件的應(yīng)力圖和變形位移圖從而得到了分析的結(jié)果，再對分析結(jié)果進(jìn)行簡單的說明。 finite element。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一 。 行業(yè) 發(fā)展趨勢 （ 1） 系列化、特 大 型化 系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢。產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，研制與生產(chǎn)周期較長，投資人市場容量有限，市場競爭主要集中少數(shù)兒家公司。 第三， 工作西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁 機(jī)械通用性的提高，可使用廣在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作 。 （ 3） 不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 裝載機(jī)的工作裝置 也不 再采用單一的“ Z 型”連桿機(jī)構(gòu)， 相繼 出 現(xiàn)了八桿平行結(jié)構(gòu)和 TP 連桿機(jī)構(gòu)之后，卡特彼勒公司于 1996 年首次在礦用人型裝載機(jī)上采用了單功臂鑄鋼結(jié)構(gòu)的特殊工作裝置，即所謂的“ Ye rsal ink 機(jī)構(gòu)”。 裝載機(jī)目前的市場需求 我國基礎(chǔ)建設(shè)眾多，國內(nèi)對裝載機(jī)的需求量較大，而且隨著我國裝載機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我國裝載機(jī)出口越來越多。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁 第 2 章 主傳動(dòng)器建模 軟件的介紹 三維建模主要采用的軟件為 SoildWorks 20xx Solidworks 軟件功能 強(qiáng)大，組件繁多。 SolidWorks 在用戶界面做了很大的改進(jìn) 配置管理是SolidWorks 軟件體系結(jié)構(gòu)中 非常獨(dú)特的一部分，通過對不同參數(shù)的變換和組合，派生出不同的零件或裝配體。 也 叫主減速器， 不管變速器在什么檔位上，這個(gè)裝置的傳動(dòng)比都是總傳動(dòng)比的一個(gè)因子。但是其缺點(diǎn)是齒輪副錐頂稍有不吻合就會(huì)使工作急劇變壞，并伴隨磨損增大，噪聲增大，所以為了保證齒輪副的正確嚙合，必須提高剛度，增大殼體剛度。這個(gè)偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距。 蝸桿 — 蝸輪傳動(dòng)簡稱蝸輪傳動(dòng) 在汽車的驅(qū)動(dòng)橋上也得到了一定的應(yīng)用。 主傳動(dòng)器中主、從動(dòng)錐齒輪的支承型 式 主傳動(dòng)器主從、動(dòng)齒輪只有正確的嚙合，才能很好的工作，要保證正確的嚙合，除與齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整及軸承、減速器殼的剛度有關(guān)外，還與齒輪的支承剛度密切相關(guān)?？缰檬街С薪Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是錐齒輪兩端均有軸承支承，支承剛度大大增大，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，齒輪承載能力高于懸臂式。大部分工程車輛都采用這種形式。 在具有大的主傳動(dòng)比和大的從動(dòng)錐齒輪的主減速器中，有齒面上的軸向力形成的力矩使從動(dòng)錐齒輪產(chǎn)生較大的偏移變形，這種變形時(shí)危險(xiǎn)的。 減速 型式 為 單級減速附行星輪邊減速 ，這樣做的好處為：橋中部差速器，半軸體積小，縮短橋中心到傳動(dòng)軸凸緣的距離，行星齒輪結(jié)構(gòu)緊湊，半軸與輸出驅(qū)動(dòng)軸同軸，傳動(dòng)比可達(dá) 12~18。 主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素： （ 1）為了磨合均勻， 1z ， 2z 之間應(yīng)避免有公約數(shù)。 （ 5）對于不同的主傳動(dòng)比， 1z 和 2z 應(yīng)有適宜的搭配。 主、 從動(dòng)錐齒輪齒面寬 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過窄及刀尖圓角過小，這樣不但會(huì)減小了齒根圓角半徑，加大了集中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。 對于從動(dòng)錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐 2A 的 倍，即 22 Ab ? ，而且 2b應(yīng)滿足 tmb 102? ，對于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 Db ? = 407? = 在此取 70mm 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁 一些，通常小齒輪的齒面加大 10%較為合適，在此取 1b =75mm 中點(diǎn)螺旋角 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選 ? 時(shí)應(yīng)考慮它對齒面重合度 ? ，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響， ? 越大，則 ? 也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高， ? 應(yīng)不小于 ，在 ～ 時(shí)效果最好，但 ? 過大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。較為普遍。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋， 從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。的壓力角。 模型的建立 主傳動(dòng)器外殼的建模 11sin2 ?df?西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁 由于 zl50 裝載機(jī)主動(dòng)錐齒輪采用的是跨置式，所以主傳動(dòng)器的外殼比較復(fù)雜，實(shí)物如圖 所示，對零件上的某些部分采取了簡化處理 圖 主減速器外殼實(shí)物圖 建模第一步：先通過 繞軸線轉(zhuǎn)草圖畫出驅(qū)動(dòng)橋外殼球形部分，如圖 。結(jié)果如圖 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 12 頁 圖 新建裝配體 單擊插入零件按鈕 如圖 ， 選擇差速器外殼端蓋 放入視圖框，如圖 。 圖 孔的配合 差速器外殼與從動(dòng)錐齒輪裝配完成。 圖 軸承菜單 圖 軸承參數(shù)選擇 輸入?yún)?shù)， 選用軸承 33215 GB29794 如圖 、 。 如前面插入軸承選用中國國標(biāo)下子菜單下的六角螺栓，如圖 。 aae m a x e m a xae m a x1 m g m g1 6 0 .1 9 5 0 .1 9 5 1 61 0 0 T Tmg0 0 .1 9 5 1 6Tpf???? ???????? ?????當(dāng)當(dāng) （ 32） am —— 滿載時(shí)的總質(zhì)量在此取 20xx0 gK ； 所以 20xx0 ?? =16 ? pf =0 所以 ? ? )(PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? = ? ?2 0 0 0 0 0 0 . 6 5 0 . 0 2 0 . 0 8 03 . 6 0 . 9 1? ???? = ( Nm)? 驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí) 的 工況 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 csT /cs i rT G r i?? ( Nm)? （ 33） 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 26 頁 式中 iG —— 滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，預(yù)設(shè)后橋所承載 20xx00N的負(fù)荷 。 我們主要是對零件分析。 c)面向設(shè)計(jì)者的多場耦合熱 .結(jié)構(gòu)、流體 .結(jié)構(gòu)、多體動(dòng)力學(xué) .結(jié)構(gòu)等多場分析是目前分析中的一個(gè)重要發(fā)展方向，他可以解決非常復(fù)雜的工程問題。 SolidWorks Simulation 憑借著快速解算器的強(qiáng)有力支持，使得 我 能夠使 用個(gè)人計(jì)算機(jī) 快速解決大型問題。 主動(dòng)錐齒輪分析 打開零件在 simulation 菜單卡中單擊算例子菜單下的新算例如圖 ，選擇靜態(tài)如圖 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31 頁 圖 力矩的添加 再在 載荷 菜單中添加溫度 載荷 ，溫度設(shè)為 45 攝氏度后如圖 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 34 頁 圖 主動(dòng)錐齒輪的應(yīng)力圖 分析 結(jié)果 ：在最大扭矩最低傳動(dòng)比的工況下主傳動(dòng)錐齒輪的最大應(yīng)力約為390MPa， 小于材料的許用應(yīng)力 620MPa， 最小應(yīng)力幾乎為 0MP，應(yīng)力最大主要在齒根部位，與實(shí)際受力一致， 應(yīng)力主要分布在中間部分， 在軸端比較細(xì)的部分，應(yīng)力比較大，但是都還是 滿足要求 。 設(shè)置夾具，從動(dòng)錐齒輪與其它連接部分為螺栓連接，因此固定螺栓孔和與差速器外殼接觸面如圖 所示 。從動(dòng)錐齒輪在離接觸齒輪較遠(yuǎn)的部分應(yīng)力比較小 。 圖 從動(dòng)錐齒輪在最大扭矩時(shí)的應(yīng)變圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 39 頁 正常行駛狀況下的 扭曲 分析 正常行駛狀態(tài)時(shí)裝載機(jī)最常見的工況 ，扭曲是螺旋錐齒輪傳動(dòng)時(shí)主要所處狀態(tài)，因此分析此工況分析更好了解零件的狀態(tài)。而相對花鍵部分我們可以看到由于接觸面廣，受力比較均勻，所以在此部分幾乎沒有什么扭曲。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 44 頁 結(jié) 論 本 設(shè)計(jì) 對裝載機(jī)以及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 以及目前市場需求 介紹， 確定 了 論文研究的意義。 不足方面 是分析的零件太少，沒有進(jìn)行整個(gè)主減速器的分析，分析結(jié)果介紹的不太詳細(xì)。選擇最大扭矩最小傳動(dòng)比就是受力最大的情況，在這工況下算出結(jié)果都滿足設(shè)計(jì)要求。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 43 頁 典型工況分析的結(jié)果總結(jié) 工況驅(qū)動(dòng)輪打滑與工況發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出，兩種工況下驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)器的情況所受約束都一樣，這兩者只可能出現(xiàn)一種情況， 因此 分析時(shí)， 取轉(zhuǎn)矩較小的值，而在此為工況發(fā)動(dòng)機(jī)最大時(shí)，取的轉(zhuǎn)矩為 mN? 分析出來其應(yīng)力、位移都主要集