【正文】 ......... 41 典型工況分析的結(jié)果總結(jié) ......................................................................... 43 結(jié) 論 ..................................................................................................................... 44 致 謝 ..................................................................................................................... 45 參考文獻 ..................................................................................................................... 46 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 1 頁 第 1 章 緒 論 裝載機簡介 裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)換裝不同的輔助工作裝置還可進行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。 國外裝載機發(fā)展的趨勢 裝 載機發(fā)展的總體趨勢：以人為本的設(shè)計思想 貫穿設(shè)計始終 ，普遍采用 易于操作的 電液比例控制技術(shù)、集中潤滑技術(shù)等。國外著名大公司逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。以裝載機為例．目前僅有馬拉松勒圖爾勒、卡特彼勒和小松一德雷塞這二三家公司能夠生產(chǎn)特人型裝載機。 為了盡可能地用機器作業(yè)替代人力勞動，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄工工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農(nóng)舍、建筑物 層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，工程機械開始小型化 ，并得到了較快的發(fā)展。這種機構(gòu)替代綜合多用機上的八桿平行舉升機構(gòu)和傳統(tǒng)的“ Z 型”連桿機構(gòu)，可承受極 大 的扭矩載荷和具有卓越的可靠性 (耐用性 )，駕駛室前端視野開闊。 據(jù)《 年中國裝載機行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報告》 數(shù)據(jù)顯示我國的裝載的銷售增幅較大并預(yù)計 到 20xx 年，我國裝載機行業(yè)銷售量將達到 30 萬臺，其中出口將達到 4 萬臺，我國裝載機行業(yè)前景看好。 Solidworks 功能強大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是 SolidWorks 的三大特點，使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。 SolidWorks 在協(xié)同工作方面比較突出 。有了這個傳動比，可以有效的降低對變速器的減速能力的要求，這樣設(shè)計的好處是可以有效減小變速器的尺寸，使車輛的總布置更加合理。 雙曲面齒輪傳動 其特點是主、從傳動的軸線不相交而成空間交叉。當(dāng)偏移距達到一定程度時，可以使一個齒輪軸從另一個齒輪軸的上面通過。蝸輪相對于螺旋錐齒輪及雙曲面齒輪傳動有一系列的優(yōu)點。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 5 頁 表 11 主減速器類型 減速型式 特 點 應(yīng) 用 單級減速 結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、成本 低、 傳動比一般在 7 以下中小型底盤，如 JS JS2 小反斗 前置錐齒輪雙級減速 可得較大傳動比（ 5~9，最大可達 11）和離地間隙，橋的縱向尺寸大，傳動軸的夾角增大 較長軸距的中、重型底盤，如Q QY8 汽車起重機 上置錐齒輪雙級減速 傳動裝置布置較高，便于傳動軸通 過，車身較高 多橋驅(qū)動底盤， 如上安 QY15（ SH361） PY160 平地機等 單級減速附外嚙合輪邊減速 橋的中央部分、差速器、半軸負(fù)荷減小、尺寸小、提高離地間隙 中、大型底盤，如 Z42 裝載機 單級減速附行星輪邊減速 橋中部差速器，半軸體積小，縮短橋中心到傳動軸凸緣的距離，行星齒輪結(jié)構(gòu)緊湊，半軸與輸出驅(qū)動軸同軸，傳動比可達 12~18 工程機械和重型汽車上廣泛應(yīng)用，如 ZL50、 ZL ZLSH380、 TL160、 CL70 雙級減速附行星輪邊減速 是前兩種結(jié)構(gòu)的組合，減速比很大，增大扭矩，減低重心 超重型多橋底盤如 QD100 汽車起重機 主傳動器中主、從動錐齒輪的支承型 式 主傳動器主從、動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)。另外，因為輪齒大端一側(cè)軸頸支承在兩個相對并排安裝的圓錐滾子上，可縮短主動齒輪軸的長度，布置更加緊湊，并可減小傳動軸夾角，有利于整 車布置。 從動齒輪的支承 從動錐齒輪的支承，其支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。為了減小此變形，可在從動錐齒輪的背面靠近主動齒輪的地方設(shè)計一個輔助支承銷。 而 ZL50 選用 的主傳動錐齒輪采用了 跨置式支承。 （ 2）為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于 40。 根據(jù)以上要求參考 《輪式裝載機設(shè)計 》 [4]中表 61， 取 1z =8,2z =37， 1z +2z =45〉40 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 7 頁 的選擇 對于單級主減速器， 從動錐齒輪的尺寸大小除影響驅(qū)動橋殼的離地間隙外，還影響跨置式主動齒輪前支撐架的位置和差速器的安裝等。此外，安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時載荷集中于輪齒小端，會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。 輪式裝載機上螺旋錐齒輪的平均螺旋角為 35176。 螺旋方向 從錐齒輪頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。 法向壓力角 圓弧錐齒輪的壓力角是以法向截面的壓力角來標(biāo)志的。 螺旋錐齒輪的幾何尺寸的計算 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 9 頁 表 主傳動器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算表 序號 項目 計算公式 計算結(jié)果 1 主動齒輪齒數(shù) 1z 8 2 從動齒輪齒數(shù) 2z 37 3 端面模數(shù) m 11mm 4 齒面寬 b 1b =75mm 2b =70mm 5 工作齒高 mhhag *2? ?gh 6 全齒高 ? ?mchh a *2 ?? h = 7 法向壓力角 ? ? =176。 建模第二步 ： 通過拉伸切除 切除圓球中間部分然后通過拉伸命令 繪制兩邊肋板 ，如圖 。 圖 孔的繪制 圖 底端支承部位的繪制 建模第六步：通過拉伸、旋轉(zhuǎn)切除、孔等命令繪制底部支承部位，然后通過拉伸命令繪制底部的支承板。 圖 插入零部件菜單欄 差速器外殼放入 再次點擊插入零部件選擇從動錐齒輪插入鼠標(biāo)中間 旋轉(zhuǎn)視圖 如圖 。 其他零件的建立及裝配 對主傳動器其它零件的繪制然后裝配 ，完成后裝配體如圖 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 18 頁 圖 軸承 33215 GB29794 通過同心重合等命令， 插入裝配體 同樣方法插入另外一個軸承 如圖 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 20 頁 圖 螺栓國標(biāo)子菜單 圖 六角螺栓子菜單 選用六角頭螺栓 C級 圖 ， 相關(guān)參數(shù)圖 ， 右鍵插入到裝配體 如圖 。 ? —— 輪胎對地面的附著系數(shù)， 輪式工程車輛 ～ ， 履帶式工程車輛取～ ，在此取 ； r—— 車輪的滾動半徑，滾動半徑 為 ； i —— 分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和傳動比， LB? 取 ，輪邊減速器 LBi 取 所以 irGT kics /?? = 20xx00 ??=32500 ( Nm)? 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 和最低傳動比 時的工況 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 Tce m a x0 1 0 /ce e fT K T i i i n?? ? ? ( Nm)? （ 34） 式中 fi —— 發(fā)動機至所計算的主減速器從動錐齒輪之間的傳動系的最低擋傳動比，在此取 ； 1i —— 主減速器的傳動比在此為 ； 0i —— 輪邊減速器，在此為 maxeT —— 發(fā)動機的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 450 ( Nm)? ； ? —— 傳動系上傳動部分的傳動效率，在此取 ； n —— 驅(qū)動橋數(shù)目在此取 1； oK —— 超載系數(shù)，對于一般載重汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動的各類汽車 系數(shù) 一般取 ， zl50 取 由以上各參數(shù)可求 Tce Tce = 1 . 0 4 5 0 4 . 6 2 5 4 . 0 1 3 . 6 0 . 91? ? ? ? ?= ( Nm)? 結(jié)論：正常行駛時轉(zhuǎn)矩較小，而在車輪打滑和發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩與最低傳動比兩者之間去較小的轉(zhuǎn)矩靜力分析。 b)多領(lǐng)域的全面分析 。 但在此我們先不用，主減速器的工況比較復(fù)雜，在實際運用過程中環(huán)境比較惡劣 ，必須考慮復(fù)合材料、材料非線性、高級機械振動、非線性動力學(xué)等高級分析的需求。 SolidWorks SimulationXpress 為 提供了一個容易使用的初步應(yīng)力分析工具 ，節(jié)約了分析改正的時間 。 圖 新建算例 圖 算例類型 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 29 頁 主 動錐齒輪與其它部件的連接主要有兩處軸承支承和一處花鍵連接 ，因此夾具選用的是軸承支撐，和固定幾何體右鍵夾具顯示子菜單圖 ，選擇軸承支撐，選擇主傳動齒輪上的一軸承支撐面， 如圖 。 圖 溫度 載荷 的添加 右擊網(wǎng)格菜單選擇生成網(wǎng)格圖 ， 網(wǎng)格化參數(shù)如圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 32 頁 圖 網(wǎng)格子菜單圖 圖 主動錐齒輪網(wǎng)格化參數(shù) 表 43 網(wǎng)格信息 網(wǎng)格類型 : 實體網(wǎng) 格 所用網(wǎng)格器 : 基于曲率的網(wǎng) 格 自動過渡 : 開啟 光滑表面 : 打 開 雅可比檢查 : 4 Points 單元大小 : 0 mm 公差 : 0 mm 品質(zhì) : 高 單元數(shù) : 180406 節(jié)數(shù) : 257772 主傳動齒輪網(wǎng)格化結(jié)果如圖 。 圖 主動錐齒輪的位移圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 35 頁 分析結(jié)果 ：在最大扭矩最低傳動比的工況下主傳動錐齒輪的最大位移為 位于主動錐齒輪的齒頂 ， 位移最大為接觸的那些齒輪，與實際也相符合。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 36 頁 圖 從動錐齒輪夾具固定 添加力矩 載荷 如圖 。 圖 從動錐齒輪在最大扭矩時的位移圖、 分析結(jié)果 ：從動錐齒輪在最大扭矩最低傳動比的工況下最大位移為 在嚙合齒外端齒頂處 ，但它的軸向偏移大約為 ~ 小于 滿足要求。 主動錐齒輪 扭轉(zhuǎn) 分析 新建算例選擇扭曲子選項，夾具的選擇與上一小節(jié)一樣，力矩 載荷 施加的作用面也與之前分析一致只是大小改為正常行駛狀態(tài)下的扭矩為 mN? 如圖 圖 主動錐齒輪的扭曲分析 將零件網(wǎng)格化，其網(wǎng)格化參數(shù)如圖： 、 。 從錐齒輪分析 設(shè)置夾具，從動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 將其網(wǎng)格化設(shè)置以及網(wǎng)格化參數(shù) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 42 頁 圖 網(wǎng)格化及網(wǎng)格化參數(shù) 圖 從動錐齒輪的扭曲位移 分析 結(jié)果 ：分析從動錐齒輪得出結(jié)論， 扭曲 最大為 0. 50mm， 二從整個圖來看，整個從動錐齒輪的扭曲位移都比較小，幾乎都小于 ，材料基本滿足扭曲要求，而我們可以知道從動錐齒輪不僅有垂直于軸面上的扭轉(zhuǎn)位移還包括沿著軸向的扭曲位移 。重點對 ZL50 裝載機的主減速器結(jié)構(gòu)、分類、工作原理做了詳細(xì)的介紹， 并且分析了各種傳動型式的優(yōu)缺點，然后選擇本論文分析的型式，再計算各種零件的 參數(shù) ，用 SoildWorks 軟件建立主減速器的模型， 做了動畫仿真， 然后運用有限元分 析軟件對其在不同工況下有限元分析，確定了其應(yīng)力云圖 ， 分析主動錐齒輪和從動錐齒輪不同的扭曲的結(jié)果造成的原因 是一者因為位移的疊加二者由于與其它零件不同的連接對從動錐齒輪增強了一定的