【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鏟斗自重和鏟斗中物料重所產(chǎn)生的阻力矩，因此，開(kāi)始轉(zhuǎn)斗時(shí)的總阻力矩Mr為Mr=Ms+(Gb+Gr)lb (Nm)式中 Ms為最大靜力矩(Nm) Gb為鏟斗自重（N） Gr為裝載機(jī)額定載重量（N） lb為鏟斗重心到回轉(zhuǎn)中心的水平距離（m）當(dāng)鏟斗離開(kāi)料堆后，鏟斗只受到自重和物料重所產(chǎn)生的阻力矩。、第三章 ZL50型裝載機(jī)變速箱設(shè)計(jì)目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠家ZL50裝載機(jī)所采用的液力變速器由雙渦輪液力機(jī)械變矩器和前二后一行星式變速器組成。其中雙渦輪變矩器為我國(guó)六十年代末測(cè)繪美國(guó)ALLISION公司的產(chǎn)品，采用單級(jí)、雙相、四元件變矩器，在低速重載工況下，變矩器的兩個(gè)渦輪同時(shí)工作輸出扭矩至變速器，在高速輕載工況下，變矩器僅有一個(gè)渦輪工作輸出扭矩至變速器。與之相配的變速器為有兩個(gè)行星排構(gòu)成的行星傳動(dòng)動(dòng)力變速器，通過(guò)三個(gè)操作件，即兩個(gè)制動(dòng)器和一個(gè)離合器，來(lái)實(shí)現(xiàn)前二后一共三個(gè)擋位，=，=，=。該液力變速器自上世紀(jì)六十年代為各主機(jī)廠家廣為使用，成為國(guó)內(nèi)ZL40/50裝載機(jī)的通用型配置。這種液力變速器的主要問(wèn)題是：由于超越離合器受力狀況和潤(rùn)滑條件較差，從而影響了主機(jī)的可靠性；采用了功率內(nèi)分流式雙渦輪液力變矩器，功率損失大，造成有效牽引功率、效率較低，高效區(qū)范圍較窄；由于尺寸鏈較長(zhǎng)，不易保證，造成變速器噪音較大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件加工制造困難，維修不方便。 針對(duì)原裝載機(jī)的以上問(wèn)題，為了提高車(chē)速及牽引效率等，研制開(kāi)發(fā)了新的液力變矩器。該變速器總成由純液力傳動(dòng)單級(jí)單向三元件變矩器和電液控制動(dòng)力換擋變速器兩部分組成。純液力傳動(dòng)和液力機(jī)械串聯(lián)的復(fù)合傳動(dòng)相比，有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）純動(dòng)液傳動(dòng)的平均有效功率、效率值高于液力機(jī)械串聯(lián)的復(fù)合傳動(dòng)；（2）但效率曲線寬而平，高效工作范圍區(qū)寬；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造和維修。定軸式動(dòng)力換擋變速器較之行星式動(dòng)力換擋變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、可靠性高的特點(diǎn)。同時(shí)定軸式動(dòng)力換擋變速器換擋方便自如、沖擊小、傳動(dòng)比范圍大，在一定范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，對(duì)外載荷的變化具有自適應(yīng)能力，能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和提高經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。如果與電控板、電磁閥、傳感器、電操作開(kāi)關(guān)等配合使用可方便的實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)，甚至全自動(dòng)換擋。因此研制開(kāi)發(fā)定軸式動(dòng)力換擋變速器是一種必然趨勢(shì)和發(fā)展方向。 變速箱的設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，由于液力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算難度偏高，加上這種行星齒輪動(dòng)力換擋變速箱的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，變速箱不做詳細(xì)設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求從各大制造商處選定型號(hào)為本次設(shè)計(jì)所用。選定福建三明齒輪箱有限責(zé)任公司生產(chǎn)的YJSW3156型行星式動(dòng)力換擋變速箱。 基本參數(shù) 表31 變速箱參數(shù)輸入最大功率164KW輸入最大轉(zhuǎn)速2200r/min變矩器型式單級(jí)、二相、四元件（雙渦輪）變矩器最大變矩比≥4變速型式二前一倒/動(dòng)力換檔，行星機(jī)構(gòu)變速箱傳動(dòng)比Ⅰ檔 ； Ⅱ檔 ； 倒檔 操縱油壓~變矩器進(jìn)口油壓~變矩器出口油壓~潤(rùn)滑油壓~變矩器出口最高允許溫度120℃ 結(jié)構(gòu)原理 液力機(jī)械變速器由液力變矩器和動(dòng)力換檔機(jī)械變速箱兩部分組裝而成，其傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖。 變速箱結(jié)構(gòu)原理 液力變矩器 變矩器為單級(jí)、二相、四元件。變矩器主要由泵輪、一級(jí)渦輪、二級(jí)渦輪及導(dǎo)輪組成。泵輪通過(guò)彈性鋼板與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接，泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)循環(huán)園內(nèi)的油液，使之具有一定的動(dòng)能，而油液又推動(dòng)一級(jí)渦輪和二級(jí)渦輪，并通過(guò)與它們連接的輸出齒輪帶動(dòng)變速箱。由于變矩器渦輪扭矩和轉(zhuǎn)速可隨負(fù)載的變化而改變，因而具有自動(dòng)變矩、變速的功能。導(dǎo)輪通過(guò)導(dǎo)輪座固定在變矩器殼體上。 在液力變矩器負(fù)載較小或轉(zhuǎn)速較高時(shí)，二級(jí)渦輪單獨(dú)工作；當(dāng)液力變速器負(fù)荷增大，而使轉(zhuǎn)速降低時(shí)（此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變），變矩器自動(dòng)地變?yōu)橐?、二?jí)渦輪同時(shí)工作。 機(jī)械變速箱 變矩器二級(jí)渦輪的動(dòng)力經(jīng)輸入二級(jí)齒輪傳至中間輸入軸，變矩器一級(jí)渦輪的動(dòng)力傳至輸入一級(jí)齒輪，在傳至大超越離合器外環(huán)齒輪。當(dāng)外負(fù)荷較小時(shí)，因變速箱中間輸入軸比大超越離合器外環(huán)齒輪的轉(zhuǎn)速高，使大超越離合器滾柱空轉(zhuǎn)。此時(shí)二級(jí)渦輪單獨(dú)工作。當(dāng)外負(fù)荷增加時(shí)，迫使變速箱中間輸入軸轉(zhuǎn)速逐漸下降，如中間輸入軸的轉(zhuǎn)速小于大超越離合器外環(huán)齒輪轉(zhuǎn)速時(shí)，滾柱被楔緊，由一級(jí)渦輪傳來(lái)的動(dòng)力經(jīng)滾柱傳至大超越離合器凸輪，由于凸輪與中間輸入軸為螺栓聯(lián)接，故此時(shí)一級(jí)渦輪與二級(jí)渦輪同時(shí)工作。機(jī)械變速箱有二個(gè)前進(jìn)檔、一個(gè)后退檔。 液力變速箱原理圖第4章 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 總體方案論證 裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩,并將動(dòng)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直力力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、半軸、輪邊減速器和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：a)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。b)齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。c)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。d)在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，要求質(zhì)量小。e)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。f)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為兩大類(lèi)，即非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，則應(yīng)該選用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。因此，前者又稱(chēng)為非獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋；后者稱(chēng)為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但可以大大提高車(chē)輛在不平路面上的行駛平順性。 ZL50系列輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋總成 驅(qū)動(dòng)橋形式的設(shè)計(jì)普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，廣泛用在各種工程機(jī)械、多數(shù)的越野汽車(chē)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個(gè)共同特點(diǎn)，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安裝在其中。驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在裝載機(jī)輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級(jí)主減速器不能滿足離地間隙要求，可該用雙級(jí)結(jié)構(gòu)。在雙級(jí)主減速器中，通常把兩級(jí)減速器齒輪放在一個(gè)主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級(jí)減速齒輪作為輪邊減速器。對(duì)于輪邊減速器：越野汽車(chē)為了提高離地間隙，可以將一對(duì)圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直上方；輪式裝載機(jī)的輪邊減速器一般為行星式，以減小其尺寸，獲得大的傳動(dòng)比，且將其安裝在輪轂內(nèi)。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋區(qū)別于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒(méi)有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的剛性整體外殼或梁。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱(chēng)為斷開(kāi)式的。另外，它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配，故又稱(chēng)為獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車(chē)架橫粱或車(chē)廂底板上，或與脊梁式車(chē)架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對(duì)于車(chē)架或車(chē)廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動(dòng)。汽車(chē)懸掛總成的類(lèi)型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車(chē)行駛平順性的主要因素，而汽車(chē)簧下部分質(zhì)量的大小，對(duì)其平順性也有顯著的影響。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸掛相配合，致使驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)的振動(dòng)和車(chē)廂傾斜，提高汽車(chē)的行駛平順性和平均行駛速度，減小車(chē)輪和車(chē)橋上的動(dòng)載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見(jiàn)于對(duì)行駛平順性要求較高的一部分轎車(chē)及一些越野汽車(chē)上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車(chē)或多橋驅(qū)動(dòng)的重型越野汽車(chē)。由于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，而且由于裝載機(jī)工作條件惡劣，所受載荷沖擊比較大，在工作過(guò)程中工作裝置需要一定的平順性，所以本課題選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。 多橋驅(qū)動(dòng)的布置為了提高裝載量和通過(guò)性，有些重型機(jī)械及全部中型以上的越野汽車(chē)都是采用多橋驅(qū)動(dòng)，常采用的有4688等驅(qū)動(dòng)型式。在多橋驅(qū)動(dòng)的情況下，動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋的方式有兩種。相應(yīng)這兩種動(dòng)力傳遞方式，多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)各驅(qū)動(dòng)橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋，需分別由分動(dòng)器經(jīng)各驅(qū)動(dòng)橋自己專(zhuān)用的傳動(dòng)軸傳遞動(dòng)力，這樣不僅使傳動(dòng)軸的數(shù)量增多，且造成各驅(qū)動(dòng)橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對(duì)88汽車(chē)來(lái)說(shuō)，這種非貫通式驅(qū)動(dòng)橋就更不適宜，也難于布置了。為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)都是采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置型式。 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅(qū)動(dòng)橋不是分別用自己的傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接，而是位于分動(dòng)器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸，是串聯(lián)布置的。汽車(chē)前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是，不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各驅(qū)動(dòng)橋零件的相互通用性，并且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。由于裝載機(jī)屬于中置四驅(qū)的車(chē)型，不存在驅(qū)動(dòng)橋貫通，所以本課題選用非貫通式驅(qū)動(dòng)橋。采用雙橋驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際工作中，前橋載荷分配比較大，而且在不工作和載荷比較小的情況下，常常脫開(kāi)后橋，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，以前橋設(shè)計(jì)為主，后橋除多一個(gè)擺動(dòng)架以外結(jié)構(gòu)形式與零件設(shè)計(jì)與前橋相同，只是安裝時(shí)要注意零件的相對(duì)位置在前后橋中的不同。 傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)與校核 已知第三章變速箱各檔位傳動(dòng)比數(shù)據(jù)及車(chē)輪動(dòng)力半徑： Ⅰ檔 Ⅱ檔 倒檔 車(chē)輪的動(dòng)力半徑 760mm根據(jù)徐州美弛174。車(chē)橋廠的C216BQB型ZL50驅(qū)動(dòng)橋?yàn)樵?，進(jìn)行車(chē)速的驗(yàn)算。行駛速度計(jì)算公式其中 R動(dòng)——車(chē)輪動(dòng)力半徑 n0——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 i3i4——驅(qū)動(dòng)橋總傳動(dòng)比 i檔——變速箱傳動(dòng)比（發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出至變速箱 輸出總傳動(dòng)比，包括液力變矩器）。 計(jì)算得若裝美弛174。橋一檔的額定車(chē)速為比預(yù)計(jì)車(chē)速要快，所以此品牌的橋數(shù)據(jù)不能作為本次設(shè)計(jì)直接使用的數(shù)據(jù)，所以根據(jù)第一章規(guī)定的前進(jìn)一檔額定速度，=10km/h計(jì)算得參考i3i4=。，則在本設(shè)計(jì)中自行設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋總傳動(dòng)比=i3i4 = h總i3參考i4參考 = 驗(yàn)算車(chē)速前進(jìn)I檔：在傳動(dòng)軸處的傳動(dòng)效率為h傳= 則實(shí)際前進(jìn)一檔車(chē)速。前進(jìn)II檔： 與設(shè)計(jì)時(shí)速37km/h相差不大，符合要求。倒檔 與設(shè)計(jì)時(shí)速16km/h相差不大，符合要求。 主減速器是車(chē)輛傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的車(chē)輛，其主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。由于車(chē)輛在各種道路上行駛時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上要求必須具有一定的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器后，便可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。 主傳動(dòng)器的減速型式表41 減速型式減速型式特 點(diǎn)應(yīng) 用單級(jí)減速 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、成本低、傳動(dòng)比一般在7 以下中小型底盤(pán)，如JSJS2 小反斗車(chē)、 裝載機(jī)前置錐齒輪雙級(jí)減速可得較大傳動(dòng)比（5~9，最大可達(dá)11）和離地間隙，橋的縱向尺寸大，傳動(dòng)軸的夾角增大較長(zhǎng)軸距的中、重型底盤(pán)，如QQY8 汽車(chē)起重機(jī)上置錐齒輪雙級(jí)減速傳動(dòng)裝置布置較高，便于傳動(dòng)軸通過(guò)，車(chē)身較高多橋驅(qū)動(dòng)底盤(pán)， 如上安QY15（SH361）PY160 平地機(jī)等單級(jí)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(pán)，如Z42 裝載機(jī)單級(jí)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(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工程機(jī)械和重型汽車(chē)上廣泛應(yīng)用，如ZL50、ZLZLSH380、TL160、CL70雙級(jí)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(pán)如QD100 汽車(chē)起重機(jī)由上表選定減速型式為單級(jí)減速附行星輪邊減速。 錐齒輪齒型 （1）直錐齒輪，（a）所示，齒線形狀為直線，是最簡(jiǎn)單的型式，便于加工。缺點(diǎn)是直錐齒輪的小齒輪齒數(shù)小于8～9個(gè)就產(chǎn)生根切，因此得不到大的傳動(dòng)比，且重疊系數(shù)小，齒面接觸區(qū)小。故在主傳動(dòng)中一般不采用。 （2）零度弧齒錐齒輪，即弧齒錐齒輪中，其中點(diǎn)螺旋角b = 0 （（b））。其性能介于直錐齒輪與螺旋錐齒輪之間，同時(shí)嚙合的齒數(shù)比直錐齒輪多，傳遞載荷較大。一般用在載荷較大而軸向力不大的主傳動(dòng)上。 （3）弧齒螺旋錐齒輪，中點(diǎn)螺旋角不等于零的其他弧齒錐齒輪（（c））所示。其優(yōu)點(diǎn)是：不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可為5～6，傳動(dòng)的傳動(dòng)比大；同時(shí)嚙合齒數(shù)較多，重疊 系數(shù)大，在高速和大傳動(dòng)比工作時(shí)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音??；可采用不等的齒側(cè)面曲率半徑，使接觸區(qū)位于輪齒中部，提高傳動(dòng)的耐久性和可靠性。并使齒輪嚙合對(duì)裝配錯(cuò)位不像直齒敏感，從而裝配較容易。 錐齒輪齒形（4） 準(zhǔn)雙曲面齒輪。它的外形與弧齒錐齒輪相似，加工方法也用弧齒錐齒輪機(jī)床。但是這種齒輪相當(dāng)于把垂直相交的小齒輪軸線，向下或向上偏移了E距離，如圖所示，E稱(chēng)偏置距。和螺旋錐齒輪相比，由于主動(dòng)齒輪螺旋角增大（可達(dá)50176。左右），可使主動(dòng)錐齒輪軸加粗，增大了端面模數(shù)，提高嚙合剛度和壽命，重疊系數(shù)更大，因此傳動(dòng)更平穩(wěn)，負(fù)荷能力加大