【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 面就是各前進(jìn)擋的傳動(dòng)比要比對(duì)應(yīng)的倒退擋的傳動(dòng)比大。根據(jù)對(duì)推土機(jī)變速箱的統(tǒng)計(jì)，換向機(jī)構(gòu)中的等于1左右，/。在變速機(jī)構(gòu)中，當(dāng)=，1擋齒輪副需要實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為： ；取1,4擋齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為：。(2) 分析變速箱中分度圓最大、最小的齒輪：1) 在換向機(jī)構(gòu)中，倒退擋常嚙合齒輪實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為1，說(shuō)明主、被動(dòng)齒輪的分度圓直徑比較接近；，說(shuō)明主、被動(dòng)齒輪的分度圓直徑相差不大，故換向機(jī)構(gòu)中不存在最大、最小的齒輪問(wèn)題。2) 在變速機(jī)構(gòu)中，；，故分度圓最大、最小的齒輪出現(xiàn)在換向機(jī)構(gòu)的1擋和4擋的齒輪副中。 ，假設(shè)：1　 1擋和4擋齒輪副中的齒輪模數(shù)相等；2　 1擋齒輪副中的主動(dòng)小齒輪與4擋齒輪副中的被動(dòng)小齒輪分度圓直徑相同；3　 1擋齒輪副中的被動(dòng)大齒輪與4擋齒輪副中的主動(dòng)大齒輪分度圓直徑相同。 根據(jù)以上假設(shè)，可以得到結(jié)構(gòu)緊湊的變速箱。1擋和4擋齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比應(yīng)滿足以下條件：把代如上式得： 所以，各齒輪副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為：；；；； ；。(3) 確定斜齒輪齒數(shù)對(duì)于斜齒輪，其齒輪副總齒數(shù)計(jì)算式為：； (35) 齒輪副中主動(dòng)輪齒數(shù)計(jì)算式為： (36)被動(dòng)輪齒數(shù)計(jì)算式為： ； (37)實(shí)現(xiàn)的兩對(duì)齒輪齒數(shù)根據(jù)已知中心距試湊。根據(jù)以上原理計(jì)算各齒輪副中各齒輪的齒數(shù)如下：； ； ； ； ； 對(duì)于第5擋，根據(jù)傳動(dòng)比試取，則： 由(4) 修正中心距由 （38）代入上文所計(jì)算得的齒數(shù)，最終得輸入軸與輸出軸之間的中心距=184mm，中間軸與輸出軸之間的中心距=190mm。 (5) 斜齒輪旋向確定由于變速箱中采用的是常嚙合的斜齒輪，有螺旋角，會(huì)產(chǎn)生一定的軸向力，為了盡可能減小軸所承受的壓力，可以使輪與輪之間產(chǎn)生的軸向力相互抵消一部分。如果同一軸上既有齒輪輸入動(dòng)力又有齒輪輸出動(dòng)力時(shí)，同時(shí)工作的兩個(gè)輪齒的傾斜方向應(yīng)相同，這樣才能抵消一部分軸向力。： 斜齒輪旋向布置根據(jù)以上原則，、： 換向齒輪齒數(shù)及旋向換向齒輪Z1Z5Z4Z11Z12Z2齒數(shù)253126323331旋向左右右左左右 換擋齒輪齒數(shù)及旋向擋位數(shù)12345齒輪Z16Z10Z15Z9Z14Z8Z13Z6Z3Z7齒數(shù)21372731312736223521旋向左右右左右左左右左右 變速箱軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩854Nm。 發(fā)動(dòng)機(jī)軸： =，=1850 r/min，=854 Nm 輸入軸Ⅰ： === kW r/min Nm 中間軸Ⅱ： === r/min Nm 輸出軸Ⅲ： 對(duì)于1~4擋： === 對(duì)于第5擋： === 一擋： r/min Nm 二擋： r/min Nm 三擋： r/min Nm 四擋： r/min Nm 五擋： r/min Nm由于對(duì)應(yīng)的倒擋比前進(jìn)擋小，因此此處就不用計(jì)算倒擋的轉(zhuǎn)矩了。 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸傳遞的扭矩 Nm選取軸的材料以及熱處理方式輸入軸采用40Cr，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[15]查得：抗拉強(qiáng)度：MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限：MPa屈服點(diǎn)：MPa 彎曲疲勞極限：MPa軸的許用彎曲應(yīng)力：MPa MPa初步確定軸的最小直徑一般在設(shè)計(jì)軸時(shí)，先要確定軸的最小直徑，才能進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)。此處，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，依據(jù)公式： （39）式中：——軸徑；——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa；——軸傳遞的功率，kW；——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；——由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。軸的材料選取是決定軸承載能力的的重要因素，本設(shè)計(jì)中采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)所選軸材料，查表得，此處選取100。因此，可以根據(jù)式（39）確定變速箱輸入軸的最小直徑范圍： mm 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于輸入軸的設(shè)計(jì)，第一是要明確該軸上的裝配關(guān)系，確定裝配方案。軸上主要的零件由離合器、萬(wàn)向節(jié)盤(pán)、軸承壓蓋(左)、軸承(左)、齒輪、同步器、軸承(右)向左端裝配。由以上分析可得，輸入軸的設(shè)計(jì)需要根據(jù)軸向定位的要求，來(lái)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 (1) 安裝萬(wàn)向接盤(pán)、軸承透蓋、軸段A：d1=43mm l1=30mm。該段參數(shù)的確定主要是有所設(shè)計(jì)的軸承透蓋直徑及其萬(wàn)向接盤(pán)的尺寸確定的。(2) 左端軸承段B：d2=50mm l2=109mm。這段軸徑由雙列調(diào)心滾子軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定。由于選用的滾子軸承是2000C/W型，其尺寸是dDB=5011040，故d2=50mm，至于l2確定，出了根據(jù)軸承的寬度之外，需要根據(jù)后期的關(guān)系來(lái)確定。(3) 齒輪段C：此段由于要安裝三個(gè)斜齒輪及其嚙合套，因此采用花鍵軸形式，由于選擇矩形花鍵中系列NxdxDxB=8566510，長(zhǎng)度l3=526mm。(4) 右端滾柱軸承D段：d4=45mm l4=321mm。該段軸徑由所選滾柱軸承的內(nèi)徑確定，因選用的滾柱軸承是N209E，dDB=509020，故d4=50mm，l4確定依賴于整體的尺寸。關(guān)于軸上零件的周向固定，齒輪采用花鍵固定，嚙合套套轂與花鍵軸花鍵聯(lián)接，嚙合套外圈與其轂通過(guò)花鍵套聯(lián)接，同時(shí)為了保證滾動(dòng)軸承與軸配合有良好對(duì)中性，滾動(dòng)軸承與軸采用過(guò)渡配合H6/n6。軸肩處的圓角半徑R=1mm，軸端倒角1。(5) 繪制輸入軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 根據(jù)以上的計(jì)算，： 輸入軸 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)中有多個(gè)擋位，但在設(shè)計(jì)時(shí)不用考慮所有擋，可以只需考慮要求最高的一擋就行，因此在接下來(lái)的設(shè)計(jì)中，均已要求最高的前進(jìn)第一擋作為首要滿足條件。計(jì)算軸的扭矩Nm選取軸的材料以及熱處理方式經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)軸所受到的力均較大，因此選材時(shí)盡量選能滿足的。在設(shè)計(jì)之前先使用性能較好地40Cr，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[15]查得：抗拉強(qiáng)度：MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限：MPa屈服點(diǎn)：MPa 彎曲疲勞極限：MPa軸的許用彎曲應(yīng)力：MPa MPa初步確定軸的最小直徑依據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定：，查表得，所以中間軸最小直徑范圍為： mm 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于中間軸的設(shè)計(jì)，第一同樣是要明確該軸上的裝配關(guān)系，確定裝配方案。軸上主要的零件由調(diào)心滾子軸承、前進(jìn)倒退主動(dòng)齒輪1擋變速主動(dòng)齒輪及其其間的嚙合套(右)向左端裝配。由于中間軸上的齒輪均需要與軸形成空套，只有在該擋工作時(shí)，才會(huì)與軸連接，所以本設(shè)計(jì)中間軸采用花鍵軸形式。由于選擇矩形花鍵中系列NxdxDxB=8566510，長(zhǎng)度L2=830mm。左端部分選用軸承同輸入軸，因此d1=50mm,L1=80mm；右端部分選用N210E型號(hào)軸承，dxDxB=509020，故d3=50mm，L3=50mm。關(guān)于軸上零件的周向固定，齒輪采用花鍵固定，嚙合套套轂與花鍵軸花鍵聯(lián)接，嚙合套外圈與其轂通過(guò)兩個(gè)180176?；I聯(lián)接，同時(shí)為了保證滾動(dòng)軸承與軸配合有良好對(duì)中性，滾動(dòng)軸承與軸采用過(guò)渡配合H6/n6。軸肩處的圓角半徑R=1mm，軸端倒角1。繪制中間軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖根據(jù)以上的計(jì)算，： 中間軸 輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軸的扭矩計(jì)算產(chǎn)生扭矩最大的擋，即一擋：所以軸傳遞的扭矩最大為： Nm軸結(jié)構(gòu)確定 輸出軸上主要布置前進(jìn)擋換向齒輪，這是一個(gè)雙聯(lián)齒輪，通過(guò)軸承與軸連接，與軸存在相對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)，因此其對(duì)該軸的受力影響不大；又因軸上的受力與中間軸基本相同，故其應(yīng)力也相差不大，只是其扭矩相對(duì)大一些，所以關(guān)于此軸，材料選取同中間軸，只是軸徑需要作相應(yīng)的改動(dòng)，再根據(jù)其上齒輪與中間軸和輸入軸上的齒輪之間的關(guān)系，： 輸出軸 同步器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，變速器要實(shí)現(xiàn)5個(gè)前進(jìn)擋，4個(gè)倒退擋，主要通過(guò)四個(gè)換擋裝置來(lái)執(zhí)行，由于結(jié)構(gòu)空間尺寸限制、所要同步的齒輪尺寸限制及其軸向尺寸的限制，同步器的尺寸會(huì)有所不同，但是原理都是一樣的。我就以設(shè)計(jì)一二擋之間即Z15與Z16之間的換擋裝置的同步器為例子進(jìn)行設(shè)計(jì)。 同步器是改善推土機(jī)變速器換擋性能的重要部件，能有效實(shí)現(xiàn)輕便換擋、避免沖擊、消除噪聲、延長(zhǎng)齒輪壽命，且便于實(shí)現(xiàn)多個(gè)前進(jìn)擋和多個(gè)倒退擋，提高了推土機(jī)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。常見(jiàn)的同步器類(lèi)型有常壓式、慣性式和慣性增力式三種[17]。常壓式同步器的同步性能不夠穩(wěn)定，已經(jīng)很少使用，目前得到廣泛使用的是慣性式同步器。慣性式同步器又分為鎖銷(xiāo)式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式等幾種。其中鎖銷(xiāo)式慣性同步器，由于其摩擦錐面徑向尺寸大、轉(zhuǎn)矩容量大、結(jié)構(gòu)尺寸易于調(diào)整的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)大扭矩等復(fù)雜的推土機(jī)作業(yè)工況，能夠滿足推土機(jī)換擋使用要求。 鎖銷(xiāo)式同步器工作過(guò)程分析鎖銷(xiāo)式同步器有外錐與內(nèi)錐之分，這里設(shè)計(jì)外錐式，：換擋時(shí)，在撥叉軸向推力作用下，推動(dòng)摩擦錐環(huán)的外錐面壓向與被同步齒輪嚙合的摩擦錐盤(pán)的內(nèi)錐面，具有轉(zhuǎn)速差的兩錐面一經(jīng)接觸便產(chǎn)生促使其迅速同步的摩擦力矩，而鎖銷(xiāo)倒角與銷(xiāo)孔端部的倒角相互抵觸( 所示)，阻止接合套繼續(xù)前移，倒角斜面上法向壓緊力N 可分解為軸向力F1 和徑向力F2 ，軸向力F 1產(chǎn)生慣性力矩，徑向力F2 產(chǎn)生拔環(huán)力矩。只有當(dāng)輸入端和輸出端轉(zhuǎn)速相同時(shí)，起鎖止作用的摩擦力矩和慣性力矩才會(huì)消失為零，鎖銷(xiāo)才能轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度與銷(xiāo)孔對(duì)中，于是接合套順利移動(dòng)與被同步齒輪的齒圈接合，實(shí)現(xiàn)換擋。 同步器主要參數(shù)確定同步環(huán)錐面角的確定在同步階段中摩擦力矩隨著同步環(huán)錐面角的減小而增大, 為了增大同步器的容量, 錐面角應(yīng)盡量取小值。但是它的極限值又受錐面角自鎖條件的限制, 為了避免錐面角發(fā)生自鎖,的選取要滿足 （310）式中 為摩擦系數(shù) 。同步環(huán)材料選取銅合金，=，所以≥ ~176。此處取8176。，=。同步環(huán)錐面螺紋和油槽的設(shè)計(jì)為了破壞被同步齒輪內(nèi)錐面上的油膜, 增大同步環(huán)與摩擦錐盤(pán)之間的摩擦力矩, 并在螺紋垂直方向開(kāi)設(shè)排油槽, 油槽的大小及數(shù)量應(yīng)根據(jù)同步環(huán)錐面直徑來(lái)確定。一般油槽寬為2mm～4mm,此處選取3mm， 數(shù)量30 ～40個(gè)，取40。同步環(huán)螺紋齒頂寬對(duì)摩擦系數(shù)的影響較大, 在設(shè)計(jì)時(shí), 一般螺紋齒頂寬為0. 15mm～0. 2mm,， 螺紋牙形角為50176。,螺距為0. 65mm～0. 9mm。1二擋主動(dòng)齒輪；2雙金屬滑動(dòng)軸承；3摩擦錐盤(pán)；4摩擦錐環(huán)；5定位銷(xiāo)；6接合套；7一擋主動(dòng)齒輪；8軸；9鎖銷(xiāo)；10嚙合套轂；11定位鋼球；12彈簧 鎖銷(xiāo)同步器結(jié)構(gòu)3接合套；2鎖銷(xiāo)； 鎖銷(xiāo)運(yùn)作段同步環(huán)錐面直徑和寬度的確定在中間軸結(jié)構(gòu)允許的情況下, 為了增大錐面間的摩擦力矩, 縮短同步時(shí)間, 同步環(huán)錐面直徑應(yīng)盡量取大值。同步環(huán)錐面寬B 與摩擦錐面的發(fā)熱有關(guān), 一般取B= R鎖/ 10～R鎖/ 14 ( R鎖為撥環(huán)半徑)B=9～，此處試取da15=189mm，da16=149mm，與輸出軸距36mm，故先試取同步環(huán)錐面直徑為210mm（平均直徑）。同步環(huán)的材料同步環(huán)的材料，我主要采用銅合金, 通過(guò)精鍛成型后對(duì)其進(jìn)行機(jī)加工。 其強(qiáng)度高, 耐磨性好。銅合金應(yīng)控制其化學(xué)成分,其抗拉強(qiáng)度大于600N/mm2, 屈服強(qiáng)度大于210N/mm2, 硬度為HB150～HB200。同步器鎖止角的確定