【正文】 ential, axle, final drive and axle case, have a reasonable choice and the structure of its type by bining with the design requirements, and then design parts and check strength. The differential design adopts ordinary symmetric tapered plaary gear differential, and the gear is straight bevel gears. The halfshaft design uses the full floating axle supporting. The final drive design uses a single plaary row. Keywords： loader, drive axle main transmission1 引言輪式裝載機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于土石方工程施工的工程機(jī)械，其主要完成 50 米運(yùn)距內(nèi)的鏟、裝、卸、運(yùn)作業(yè)，也可進(jìn)行輕度鏟掘作業(yè)。主傳動(dòng)器采用單級(jí)錐齒輪傳動(dòng)式，錐齒輪采用 35 186。 螺旋錐齒輪并選用懸臂式支承。由于輪式裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，操縱輕便等優(yōu)點(diǎn)，因而在國內(nèi)外得到迅速發(fā)展。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的最后一門功課，其目的是綜合應(yīng)用學(xué)生所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)知識(shí)，鞏固所學(xué)內(nèi)容，提高分析問題、解決問題的能力，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和工作打好基礎(chǔ)。在液力機(jī)械傳動(dòng)中，變速箱常用動(dòng)力換擋變速箱。結(jié)論：根據(jù)以上 4 種傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮裝載機(jī)工作阻力急劇變化、換擋頻繁、速度變化范圍大、要求起步平穩(wěn)、且要求以任意小的速度行駛而獲得較大的牽引力的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用液力機(jī)械傳動(dòng)，其傳動(dòng)系統(tǒng)方案如圖 21 所示： 發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配及傳動(dòng)比的確定根據(jù)現(xiàn)有液力變矩器產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)，并考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率以及本設(shè)計(jì)中裝載機(jī)的速度要求，選用鼎盛天工公司生產(chǎn)的 F30B 型雙渦輪液力變矩器。axTMj?——滾動(dòng)半徑；gr??dr即：先選取盡可能大的終傳動(dòng)比 ，然后再fi選取盡可能大的主傳動(dòng)比 ，最后由總傳動(dòng)比確定變速箱傳動(dòng)比 。因此，前者又稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋；后者稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對于車架作上下擺動(dòng)。由于傾斜式驅(qū)動(dòng)橋多采用了一對錐齒輪及其他零件，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，僅見用對離地間隙有較高要求的車輛。（1）螺旋錐齒輪螺旋錐齒輪傳動(dòng)的齒形是圓弧齒，工作時(shí)，不是全齒上同時(shí)嚙合，而是逐漸地從一端連續(xù)平穩(wěn)地至另一端，并且，由于螺旋角的關(guān)系，在傳動(dòng)過程中至少有兩對以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，制造簡單。 螺旋錐齒輪傳動(dòng)形式，其結(jié)構(gòu)如圖 31 所示： 結(jié)構(gòu)形式按參與傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目，可將主傳動(dòng)器分為單級(jí)式主傳動(dòng)器和雙級(jí)式主傳動(dòng)器、雙速式主傳動(dòng)器、雙級(jí)式主傳動(dòng)器配輪邊減速器等。（1）懸臂式支承懸臂式支承的特點(diǎn)是錐齒輪大端一側(cè)軸頸較長，上面安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小支承跨度尺寸。 按液力變矩器輸出的最大扭矩和傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的最大扭矩的計(jì)算 [6]：圖 主動(dòng)錐齒輪懸臂式支承 （31）NiMKmokoTDGe ?????1max2式中 ——考慮沖擊載荷的過載系數(shù)，對于具有液力變矩器的機(jī)器，取D=；DK——按液力變矩器輸出的最大扭矩和傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)大2GeM錐齒輪的計(jì)算扭矩， ；mNf?由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書可知：裝載機(jī)工作質(zhì)量為 ，額定載重量為 30 ，ZL30 裝tKN載機(jī)滿載時(shí)的橋荷分配為前橋 70％。2GPmNd 齒輪端面模數(shù) 的選擇由 ，代入數(shù)據(jù)得， =～，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =7㎜。減小壓力角可以使齒輪運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)生較低的噪音。[6]。1.最后取 =40㎜。小錐齒輪齒頂高的增大值與大錐齒輪齒頂高的降低值相等。30180。17180。55180。根據(jù)這些特點(diǎn)，主傳動(dòng)器錐齒輪的材料和熱處理應(yīng)滿足如下的要求：a)齒輪具有較高的強(qiáng)度和剛度；b)齒面應(yīng)具有較高的硬度和較低的粗糙度，以提高耐磨性；c)齒輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性，以適應(yīng)沖擊載荷；d)材料的加工性能良好，且適合進(jìn)一步熱處理；e)齒輪材料易于獲得。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前，應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式，以及其影響因素。?——過載系數(shù)，與錐齒輪副運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性有關(guān)。12把以上各參數(shù)代入公式（37）可得： ，??????齒輪材料為滲碳合金鋼 ，經(jīng)滲碳、淬火、回火后， =1100 ，錐齒CrMnTi0 bM輪的許用彎曲應(yīng)力為： [ ] 。????大小錐齒輪的許用接觸應(yīng)力均為：[ ] 。差速器有多種形式。目前，差速器大都采用壓力角 =22186。3180。經(jīng)查表得，變位系數(shù) 。?齒頂角 11,fafa??6186。齒頂角 121,fafa?6186。58180?！胼S齒輪齒數(shù)， =18；2Z2Z——齒面寬， ㎜；?b——彎曲強(qiáng)度幾何系數(shù)，綜合考慮了齒形系數(shù)、載荷作用點(diǎn)位置、輪齒間J的載荷分配、有效齒寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)對彎曲應(yīng)力的影響。 行星齒輪軸直徑 及支承長度 的確定zdL十字軸直徑 可按下式 [6]計(jì)算：z （46）??rnMcz?????.103max式中 ——十字軸直徑，㎜；zd——差速器承受的最大扭矩， ，按從動(dòng)錐齒輪上的最大扭矩計(jì)算，maxMN據(jù)此，通常把半軸分為半浮式、3/4 浮式和全浮式三種。半軸套管與驅(qū)動(dòng)橋壓配成一體，組成驅(qū)動(dòng)橋橋殼總成。 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做得粗些，并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此，花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加，通常取 10～18 齒。mNM?? 半軸桿部直徑 的確定bd桿部直徑 是半軸的主要參數(shù)。????6 終傳動(dòng)設(shè)計(jì)終傳動(dòng)是裝載機(jī)傳動(dòng)系中最后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其功用是進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩，滿足整車的行駛和作業(yè)要求；同時(shí)，降低主傳動(dòng)器和變速箱的傳動(dòng)比，降低了其傳遞的扭矩，減小了其結(jié)構(gòu)尺寸?？纪悪C(jī)型，并考慮裝載機(jī)終傳動(dòng)的受力特點(diǎn)，選取行星輪數(shù)目 =3，3 行星輪均n勻分布。hZa)2(???在實(shí)際設(shè)計(jì)中，相鄰條件多控制： mdAexjtx8~52sin????=2105 125=㎜5 ～8㎜。 齒輪變位標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的性能通常都能得到保證，但隨著齒輪傳動(dòng)更高的要求，標(biāo)準(zhǔn)齒輪暴露出一些缺點(diǎn)，如小齒輪“短命 ”，結(jié)構(gòu)不緊湊，傳動(dòng)不穩(wěn)定等等，于是就需要采用漸開線非標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，即：變位齒輪傳動(dòng)。026?otx?0319??oxq（1）太陽輪與行星輪傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（tx） [2]a)未變位時(shí)，行星輪與太陽輪中心距為：= ㎜??xttxZma???2???b)初算中心距變動(dòng)系數(shù) ：txy?= =????????costxxttxy?????????126cosc）變位后中心距為：= ㎜????????????????圓整取 mm。齒輪精度一般為 7 級(jí)，b?Mpas?pa滲碳深度為 ～?！行禽唫€(gè)數(shù)， =3；nn——太陽輪節(jié)圓直徑， =95mm；td? td?——載荷修正系數(shù)，取 Ω=；?把以上各參數(shù)代入得： 。 行星輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行星輪以螺栓與輪轂連接。齒圈與齒圈支架通過單聯(lián)齒輪聯(lián)軸器相連，然后用卡環(huán)軸向定位。其橋殼制造工藝簡單、主傳動(dòng)器軸承支承剛度好。本設(shè)計(jì)中的橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照同類機(jī)型進(jìn)行設(shè)計(jì) [14]。 主傳動(dòng)輸入法蘭處花鍵的選擇與校核（1）最小軸徑估算主傳動(dòng)小錐齒輪是齒輪軸的形式。p??Mpa70,4?把以上各參數(shù)代入公式(82)，得 [ ]。Mpak10??Mpas90?? 聯(lián)接螺栓的失效分析配合螺栓的主要失效形式有：螺栓桿在連接結(jié)合面被剪斷，螺栓桿與孔壁接觸表面被壓潰，因此，應(yīng)對螺栓配合連接進(jìn)行抗剪強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度計(jì)算。s3（3）確定螺栓直徑 od螺栓桿的抗剪強(qiáng)度條件 [10]為： （86)?????????mdFos24得： （8???s7）式中 ——螺栓桿直徑，㎜；od——螺栓桿受剪面的數(shù)目， 為 1；mm——螺栓的許用剪切應(yīng)力， ；?????Mpa250??把各個(gè)參數(shù)代入得， ㎜。n把各個(gè)參數(shù)代入得， 。???p?所以，此漸開線花鍵強(qiáng)度滿足要求。mind（2）花鍵的選擇與主要參數(shù)的計(jì)算主傳動(dòng)輸入法蘭處花鍵的參數(shù)見表 81：表 81 主傳動(dòng)輸入法蘭處花鍵參數(shù) 長度：mm名稱 公式代號(hào) 數(shù)值模數(shù) m2分度圓壓力角 ?30186。花鍵有多種類型。結(jié)論：根據(jù)論證，本設(shè)計(jì)采用整體式橋殼，用 ZG35 鋼正態(tài)鑄造橋殼，并與調(diào)質(zhì)處理的 40Cr 制成的終傳動(dòng)支承軸焊接而成，其結(jié)構(gòu)如圖 71 所示： 橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核在裝載機(jī)的作業(yè)過程中，橋殼受力比較復(fù)雜。 橋殼的結(jié)構(gòu)型式橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式和整體式。輪轂與半軸外殼間軸承主要以徑向負(fù)荷為主，因此選用單列圓錐滾子軸承。?因 =400Mpa所以，行星排彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。終傳動(dòng)齒輪均為直齒圓柱齒輪，故可用圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式。行星排各齒輪的幾何尺寸如表 61，表 62 所示。qZtZxZ為采用角變位傳動(dòng)，將行星輪齒數(shù)減少 1 齒，即 =22。b?太陽輪齒寬 =95=76㎜。qZtZxZ（1）相鄰條件的校核對于單行星傳動(dòng)而言，相鄰條件即：兩相鄰行星輪的中心距應(yīng)大于它們的齒頂圓半徑之和。圖 61 單排內(nèi)外嚙合行星排終傳動(dòng) 行星傳動(dòng)參數(shù)的選擇 行星輪數(shù)目的選擇行星輪數(shù)目一般為 3～6 個(gè)，最常見的為 3～4 個(gè)。 半軸的強(qiáng)度校核全浮式半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 τ [9]為： (52)3160bjdM????把 = ， =32㎜代入公式(52)可得： = 。 半軸計(jì)算扭矩 的確定jM全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩。35CrMo 經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面高頻淬火、低溫回火后，半軸表面硬度達(dá)HRC52～63，淬硬層厚約為其半徑的 1／3，心部硬度為 HRC30—35，不淬火區(qū)的硬度在HB248～277 范圍內(nèi)?？捎糜谵I車和輕型載貨汽車，但未得到推廣。zL1.?L5 半軸設(shè)計(jì)在輪式裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋中，半軸是連接差速器與終傳動(dòng)太陽輪的實(shí)心軸，其功用是將差速器半軸齒輪的動(dòng)力傳給終傳動(dòng)。 十字軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 十字軸材料十字軸主要受主傳動(dòng)器從動(dòng)錐齒輪傳來的扭矩而產(chǎn)生的剪切應(yīng)力。代入各參數(shù)得， = 。2180。 6186。?=60186。1則 = ==㎜，取 =15㎜。根據(jù)以上要求，取 =10, =18。代入相關(guān)參數(shù)，算得 =～ ，對于采用四行星輪型差速器的車?輛，取較小值，取 =90mm； 差速器齒輪參數(shù)的選擇差速器的球面半徑確定后，差速器齒輪的大小就基本確定下來了。為提高裝載機(jī)在惡劣路面的通過性和充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，裝載機(jī)需要對差速器采取防滑措施。當(dāng)主動(dòng)錐齒輪采用懸臂式支承時(shí)， =～，取 =；mCmK——齒寬，㎜；b——接觸強(qiáng)度幾何系數(shù)，綜合考慮了齒形系數(shù)、載荷作用點(diǎn)位置、輪齒CJ間的載荷分配、有效齒寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)對彎曲應(yīng)力的影響。??KS——彎曲強(qiáng)度幾何系數(shù)，綜合考慮了齒形系數(shù)、載荷作用點(diǎn)位置、輪齒間J的載荷分配、有效齒寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)對彎曲應(yīng)力的影響。JKmS?式中 ——彎曲應(yīng)力， ；??Mpa——齒輪齒寬中點(diǎn)圓周力， ；PNdP3102??式中 大錐齒輪計(jì)算扭矩， ；m此外，為防止齒輪在淬火時(shí)產(chǎn)生較大的變形，可采用壓淬法 [7]。5180。17180。30180。nc此次設(shè)計(jì)的 35 186。 齒高變位系數(shù)的選擇為防止小錐齒輪可能發(fā)生的根切，輪式裝載機(jī)主傳動(dòng)器的螺旋錐齒輪采用短齒和高度修正。通常，小錐齒輪齒面寬 比大錐齒輪齒面寬 約大 10%，以使其在大錐齒輪輪齒兩12b端都超出一些，便于嚙合。螺旋角越大，齒輪重疊系數(shù)增大，錐齒輪傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪音越小，但會(huì)產(chǎn)生較大的軸向力，縮短軸承的壽命 [8]。2d1 法向壓力角 的選擇?螺旋錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角是 20o。max2Mmax2N——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)。 按驅(qū)動(dòng)輪附著扭矩來確定從動(dòng)錐齒輪的最大扭矩計(jì)算 [6]： （32）fdDGSir????2式中 ——按驅(qū)動(dòng)輪附著扭矩來確定的從動(dòng)大錐齒輪的計(jì)算扭矩， ；2GS mN但在錐齒輪參數(shù)選擇時(shí)，可將前兩種方法確定的最大扭矩的較小值作為計(jì)算扭矩，帶入經(jīng)驗(yàn)公式來選擇齒輪參數(shù)。結(jié)論：由于本設(shè)計(jì) ZL30 裝載機(jī)并不屬于必須用跨置式支承的重型機(jī)，而且裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋改進(jìn)設(shè)計(jì)研究 [5]表明：通過拉大懸臂式支承兩個(gè)軸承間的距離，增大主動(dòng)螺旋錐齒輪的安裝直徑和剛度，改進(jìn)鎖緊螺母和預(yù)緊力矩，采用合適的裝配工藝，可以滿足支承剛度的要求，并避免跨置式支承時(shí)齒輪小端軸承的過早破壞，故本設(shè)計(jì)采用懸臂式支承，在設(shè)計(jì)中采取措施提高支承剛度。齒輪的正確嚙合，除了與齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整及軸承精度有關(guān)外，還與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。雙曲面錐齒輪傳動(dòng)適合于傳動(dòng)比大于 ，且輪廓尺寸有限制的場合。 齒輪類型按齒輪副結(jié)構(gòu)型式