【正文】 r 4.??Ns③、行星排嚙合強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率 P = 73kw，輸入轉(zhuǎn)速 n = 2200r/min，傳動(dòng)比 i = 1~4.(1) 齒輪的基本技術(shù)要求太陽輪：材料：20CrMnTi，齒面須經(jīng)表面滲碳處理，滲碳層深度~，表面硬度 HRC58~64，心部及其余硬度為HRC33~45。②、行星排三元件的齒數(shù)、模數(shù)的確定； 在依照各檔傳動(dòng)比完成變速箱簡圖設(shè)計(jì)，并根據(jù)傳動(dòng)比公式求出各行星排參數(shù)的前提下，方可確定齒輪的齒數(shù)?！∠噜彈l件：設(shè)計(jì)行星傳動(dòng)時(shí)，必須保證相鄰行星輪之間有一定間隙，對(duì)于單行星傳動(dòng)而言，即兩相鄰行星輪的中心距 L 應(yīng)大于它們的齒頂圓半徑之和。39。i?39。其中， “+”、 “—”號(hào)，分別適j?sr??360用于單行星和雙行星傳動(dòng)。也就是說太陽輪上 弧間所包括的齒數(shù)，應(yīng)為整數(shù)。如果想在與行星輪1 相隔 處再裝入行星輪 2，就要j?符合一定的幾何條件，否則會(huì)發(fā)生干涉，圖 4—5 就是因齒的干涉而不能裝配的實(shí)例。　同心條件對(duì)于具有圓柱齒輪的單行星傳動(dòng)，同心條件的含意是：當(dāng)行星傳動(dòng)的每個(gè)行星輪和兩個(gè)或兩個(gè)以上的中心輪(太陽輪和齒圈)嚙合時(shí)，為保證安裝與傳動(dòng)，各中心齒輪的齒數(shù)需要滿足行星輪與各中心輪的中心距相等。t?0 100Mi???理論輸出力矩與輸入力矩之比，稱為理論力傳動(dòng)比，它就等于傳動(dòng)比。對(duì)單行星排 Nρ ＝ （1 ）= （）=?1xx對(duì)雙行星排 Nρ ＝ （1 ）= （）= 3)最后計(jì)算行星排的效率： t????式中 ——輸入功率。 3)行星排全部傳動(dòng)損失是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)中齒輪嚙合損失所引起，而相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的齒輪嚙合損失和定軸傳動(dòng)一樣。而行星傳動(dòng)則不然，相對(duì)運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的嚙合功率可能小于行星機(jī)構(gòu)所傳遞的功率 圖 4—3 所示情況就是這樣。當(dāng) ＜0，即 M (ω ω )〈 0 時(shí)，嚙合功率的流向是從齒圈至太Sc39。SP——太陽輪對(duì)行星輪的圓周力的作用半徑；R——絕對(duì)圓周速度；SV——牽連圓周速度；c——相對(duì)圓周速度，S——絕對(duì)角速度，即太陽輪的轉(zhuǎn)速；?——牽連角速度，即行星架的轉(zhuǎn)速；c——相對(duì)角速度，即太陽輪相對(duì)行星架的轉(zhuǎn)速。相對(duì)運(yùn)動(dòng)所傳遞的功率（一般稱為嚙合功率）為： )(39。39。當(dāng)行星架為固定件時(shí)，變?yōu)槎ㄝS傳動(dòng)，只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，全部功率通過相對(duì)運(yùn)動(dòng)(即齒輪嚙合)來傳遞。行星排三元件之間實(shí)際力矩關(guān)系，隨行星徘運(yùn)動(dòng)狀況，即隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)中太陽輪是主動(dòng)還是被動(dòng)而變。sc 39。scs39。行星排實(shí)際力矩關(guān)系式可按下述程序求得：　　先求出齒圈和太陽輪的力矩關(guān)系。取行星輪為隔離體，由行星輪的平衡條件得：　　行星輪對(duì)太陽輪、齒圈、行星架的圓周力之比為（注：為了推導(dǎo)方便，假設(shè)行星輪與太陽輪、齒圈的嚙合都是標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，變位齒輪推導(dǎo)亦類似，但比較麻煩）： P s：Pr：Pc＝1：1：（一 2）三個(gè)力作用半徑之比為： Rs：Rr： Rc＝1：K： ?則行星輪對(duì)太陽輪、齒圖、行星架的作用力矩之比為： Ms：Mr：Mc = PsRs：PrRr：PcRc = 1：K：（1+K ）或?qū)懗桑???McrS???11對(duì)雙行星可用類似方法求得其理論力矩關(guān)系式為： ??11??KcrS　　行星排理論力矩關(guān)系式，實(shí)際上是兩個(gè)方程式，三個(gè)未知敵，因此只要知道三元件中的一個(gè)力矩，則另二個(gè)就可求出。另外我們分析的是等速運(yùn)動(dòng)工況，各構(gòu)件都作等速旋轉(zhuǎn)，因此可以忽略慣性力矩。 　　方程式的三個(gè)系數(shù)之和等于零，即 ＝ ＝ 為轉(zhuǎn)速方程式的snrc解，這反映了行星排具有閉鎖成一體轉(zhuǎn)動(dòng)的特性?！　≈豢聪鄬?duì)運(yùn)動(dòng)，也就是站在行星架上觀察時(shí)，各輪傳動(dòng)如定軸輪系，存在一定的轉(zhuǎn)速關(guān)系，如下式所示： Ksr???Zncrs式中 ——為太陽輪相對(duì)行星架的轉(zhuǎn)速；csn? ——為齒圈相對(duì)行星架的轉(zhuǎn)速；r　　　K——齒圈齒數(shù)和太陽輪齒數(shù)之比，稱為行星排特性參數(shù) (K＝)。以行星排為例來看，可把太陽輪、齒圈、行星輪都看作是支承在行星架上的齒輪。4　行星排的設(shè)計(jì)　 行星排的基本概念 復(fù)雜的行星齒輪變速箱是由基本行星機(jī)構(gòu)組合而戊，行星齒輪變速箱中所采用的基本行星機(jī)構(gòu)大多數(shù)是單排內(nèi)、外嚙合行星機(jī)構(gòu)，簡稱行星排。這種思路雖然也使得超越離合器擺脫了因?yàn)閺椈墒Ф荒苷９ぷ鞯膯栴}。并且板彈簧提供的彈力均勻的施加在圓柱滾子上，克服了頂銷式或保持架式超越離合器由于滾柱歪斜楔入或旋開造成滾子局部受力過大而變形失效的問題。 頂銷式圓柱滾子超越離合器的每一個(gè)圓柱滾子均由兩個(gè)頂銷支撐，在彈簧的作用下推動(dòng)圓柱滾子與外環(huán)齒輪和內(nèi)環(huán)凸輪滾道面保持接觸。如果圓柱滾子長度過大，外環(huán)齒輪內(nèi)孔、內(nèi)環(huán)凸輪滾道平面的表面粗糙度和不平度對(duì)圓柱滾子的楔入和旋出狀態(tài)就有較大的影響，常常會(huì)造成圓柱滾子不正常楔入而加大磨損，在較大程度上影響超越離合器的使用壽命。但過多的數(shù)目會(huì)導(dǎo)致超越離合器結(jié)構(gòu)變大，對(duì)于輪式裝載機(jī)而言，圓柱滾子數(shù)目一般取經(jīng)驗(yàn)值 Z = 16 ~ 30。但外環(huán)齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸不僅受到超越離合器本身的結(jié)構(gòu)尺寸限制，還受到變速箱里的裝配尺寸限制，過大會(huì)造成裝配困難或根本無法裝配。之間選取。如果 α 過小，圓柱滾子雖然容易楔緊，但是器楔緊力將會(huì)增大，致使圓柱滾子不能自動(dòng)分離。n ：超越離合器最大轉(zhuǎn)速 單位：r/min這個(gè)徑向離心力引起彈簧所需要克服的切向力 Ft根據(jù)其幾何關(guān)系有： Ft = ) = Fl?tan(因此彈簧的預(yù)緊力要大于 Ft，以防止圓柱滾子在離心力的作用下脫離楔緊位置。當(dāng)超越離合器工作時(shí)，圓柱滾子上由于受到離心力的作用，總是力圖從與從動(dòng)件的接觸點(diǎn)向外偏移，為了克服滾柱的偏移，保證超越離合器的正常工作，安裝的彈簧應(yīng)有足夠的壓力來抵消這種偏移力。如果我們?nèi)∧Σ料禂?shù)均相等的話則有圓柱滾子兩處受壓載荷相等（即 F2 = F1） 。由于超越離合器中的圓柱滾子、內(nèi)環(huán)凸輪、外環(huán)齒輪在工作過程中軸線相互平行，并相互接觸受壓。 　 超越離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算 從上面的分析可知超越離合器摩擦副間的接觸強(qiáng)度是影響其工作穩(wěn)定性的重要因素，接觸強(qiáng)度的大小直接影響其使用壽命的長短。（2） ．彈簧的疲勞損壞，彈簧一旦失效，被其支撐的圓柱滾子就不能到達(dá)楔緊位置，如果是一個(gè)滾柱的其中一根彈簧損壞而另一根完好就會(huì)造成圓柱滾子不能均勻楔入和旋出，導(dǎo)致滾柱局部受力而變形失效。因此，超越離合器各零件摩擦副間的接觸應(yīng)力比較大，常常導(dǎo)致構(gòu)成摩擦副的零件因接觸強(qiáng)度不夠而變形失效。（4） ．裝載機(jī)在進(jìn)行鏟料裝載作業(yè)時(shí)，機(jī)器前進(jìn)無力，有時(shí)甚至爬小坡路面也很吃力。超越離合器和液力變矩器配合工作使得裝載機(jī)能自動(dòng)的適應(yīng)各種工況要求，在設(shè)計(jì)時(shí)減少了擋位數(shù)，簡化了變速箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減少了操縱工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，因而超越離合器也就理所當(dāng)然成為了設(shè)計(jì)者們所要考慮的重要項(xiàng)目。此時(shí)，超越離合器內(nèi)環(huán)凸輪的轉(zhuǎn)速 ω A 比外環(huán)齒輪（圖 1—1）的轉(zhuǎn)速 ω B 大，圓柱滾子（圖 1—4）按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)脫開，超越離合器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分離。當(dāng)液力變矩器渦輪速度降到零而泵輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，裝載機(jī)將產(chǎn)生最大的推進(jìn)力，一般來說，國內(nèi) ZL50 系列的裝載機(jī)能產(chǎn)生 14 噸以上的推進(jìn)力。此時(shí)，超越離合器內(nèi)環(huán)凸輪轉(zhuǎn)速比外環(huán)齒輪轉(zhuǎn)速高，超越離合器自動(dòng)分離。超越離合器與雙渦輪液力變矩器配合工作?！　【C上所述，各種超越離合器都存在著其本身的優(yōu)缺點(diǎn)，所以在具體的設(shè)計(jì)工作中要求設(shè)計(jì)者能根據(jù)其使用場合選擇合適的種類。進(jìn)一步影響超越離合器的穩(wěn)定性。再者，保持架容易產(chǎn)生應(yīng)力集中使得早期斷裂，影響工作壽命?！　∵@兩種形式的超越離合器各有優(yōu)缺點(diǎn)。圓柱滾子式超越離合器按照其圓柱滾子的支撐形式又可分為兩種，一種是保持架式，一種是頂銷式。該離合器與減速機(jī)配套常用于皮帶運(yùn)輸機(jī)、斗式提升機(jī)和高溫風(fēng)機(jī)，在冶金、礦山、石油、化工、啤酒設(shè)備及電站設(shè)備上廣泛應(yīng)用?！?超越離合器的種類及其分析比較　　目前，我國國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的超越離合器的分類主要是根據(jù)其外環(huán)齒輪和內(nèi)環(huán)凸輪間的楔形塊形狀不同而定的。而我國目前生產(chǎn)的超越離合器質(zhì)量不穩(wěn)定，使用壽命不高，大約在 2022 小時(shí)到 3000 小時(shí)。對(duì)于行星式變速箱來說，其關(guān)鍵部件——行星排的速比分配參照表 21 進(jìn)行。具體傳動(dòng)路線設(shè)計(jì)見圖 21。從超越離合器中傳出的力矩通過二軸直接傳到換檔行星排的太陽輪中，作為換檔機(jī)構(gòu)的輸入動(dòng)力。但對(duì)于 30 裝載機(jī)已經(jīng)具有相當(dāng)成熟的技術(shù)水平，因此，本設(shè)計(jì)廣泛借助了國內(nèi)各種裝載機(jī)設(shè)計(jì)資料，在總體設(shè)計(jì)上沿襲了許多企業(yè)的裝載機(jī)變速箱設(shè)計(jì)思路。而對(duì)于換檔行星排的設(shè)計(jì)來說，由于行星排是各零件聯(lián)合工作部件，其配齒關(guān)系是設(shè)計(jì)時(shí)所需考慮的最重要的問題。因此我們叫這類變速箱為行星齒輪變速箱?！“摧喯敌褪絹矸诸? ①．定軸式變速箱 變速箱中所有齒輪都有固定的回轉(zhuǎn)軸線。動(dòng)力換檔變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難、要求高、重量重、體積大而且由于換檔元件(離合器或制動(dòng)器)上有摩擦功率損失，傳動(dòng)效率較低。與嚙合套換檔相同之處是齒輪和軸空轉(zhuǎn)連接，不同之處是齒輪和軸的接合和分離不是通過嚙合套而是通過離分器，這個(gè)離合器的分離和接合一般是用油壓操縱的。嚙合套相當(dāng)于一只牙嵌式離合器，當(dāng)嚙合套移至與齒輪 c(或 d)上的牙嵌齒相接合時(shí)，齒輪 c(或 d)便和軸固接一起旋轉(zhuǎn)。 ①撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪換檔，如圖 1—2—1(d)所示。　 輪式裝載機(jī)變速箱的分類現(xiàn)在對(duì)變速箱從總體上進(jìn)行類型分析：　按操縱方式分類(1)人力換檔用人力來撥動(dòng)齒輪或嚙合套進(jìn)行換檔，其工作原理，如圖 1—2—1 所示齒輪與軸連接的幾種情況：圖 1—2—l(c)為固定連接，它表示齒輪與軸固定連接。為了能夠使得上述功用得到應(yīng)用，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)變速箱有如下要求：(1)具有足夠的檔位和合適的傳動(dòng)比，以滿足使用要求，使機(jī)械能在合適的牽引力和速度下工作，具有良好的牽引性和燃料經(jīng)濟(jì)性以及高的生產(chǎn)率。所以，工程機(jī)械行業(yè)中的企業(yè)都非常注重變速箱的設(shè)計(jì)生產(chǎn)。液力變矩器與超越離合器配合工作，使裝載機(jī)能夠根據(jù)具體工況自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出扭矩以適應(yīng)外界阻力的變化。該機(jī)為整體機(jī)架、后橋轉(zhuǎn)向?！?輪式裝載機(jī)變速箱發(fā)展背景　　輪胎式裝載機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、港口、碼頭、煤炭、礦山、水利、國防等工程和城市建設(shè)等場所的鏟土運(yùn)輸機(jī)械。二軸設(shè)計(jì)主要包括超越離合器、換檔行星排及液壓控制等的測算。目 錄　1.　 引言..........................................................1　 輪式裝載機(jī)變速箱發(fā)展背景...................................1　 輪式裝載機(jī)變速箱功能及設(shè)計(jì)要求.............................2　 輪式裝載機(jī)變速箱的分類.....................................3 本課題設(shè)計(jì)難點(diǎn)............................................52　 ZL30 輪式裝載機(jī)變速箱總體設(shè)計(jì) ..................................5　 輪式裝載機(jī)變速箱傳動(dòng)原理概述...............................6　 總體設(shè)計(jì)中的參數(shù)選擇.......................................73　 ZL30 變速箱超越離合器的設(shè)計(jì) ....................................9　 超越離合器概述：...........................................9　 超越離合器的種類及其分析比較...............................9　 超越離合器的工作原理......................................11　 超越離合器的失效分析......................................14　 超越離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算......................................16 超越離合器主要參數(shù)的選擇 ..................................21　 超越離合器設(shè)計(jì)改進(jìn)的幾種新思路簡介：......................234　 行星排的設(shè)計(jì)..................................................24　 行星排的基本概念..........................................24　 行星排的分析..............................................24　 行星排的配齒條件..........................................33　 行星排參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算......................................365　 油路及電氣原理設(shè)計(jì)............................................46　 變速箱控制油路設(shè)計(jì)........................................46　 變速箱控制電氣設(shè)計(jì)........................................476　 三維造型設(shè)計(jì)...................