【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 端面重合度縱向重合度=00總重合度=參照同類機(jī)型， ZL20裝載機(jī)的行星動(dòng)力換擋變速箱結(jié)構(gòu) 該變速箱由行星傳動(dòng)部分和一對(duì)定軸傳動(dòng)齒輪組成，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)后退檔。行星部分有兩個(gè)行星排，兩行星排的太陽(yáng)輪、行星輪、齒圈的齒數(shù)相等。兩個(gè)行星排的太陽(yáng)輪制成一體，通過花鍵和輸入軸連接，輸入軸則通過兩個(gè)滾珠軸承支撐在箱體上，每個(gè)滾珠軸承限制一個(gè)方向的軸向位移。太陽(yáng)輪又通過花鍵和閉鎖離合器的主動(dòng)軸相連接。前行星排齒圈、后行星排行星架、閉鎖離合器的從動(dòng)鼓相互之間通過花鍵連成一體，是行星變速部分的輸出軸。后行星排行星架和太陽(yáng)輪之間有一個(gè)滾珠軸承支承；前行星排行星架通過一個(gè)滾珠軸承支承載輸入軸上。前行星排行星架和后行星排齒圈上分別設(shè)有制動(dòng)器。前排行星架上的制動(dòng)為倒檔制動(dòng)器，后排齒圈上的制動(dòng)器為低檔制動(dòng)器，它們通過花鍵齒與制動(dòng)的旋轉(zhuǎn)摩擦片相連接。制動(dòng)器的固定摩擦片，通過固定在變速箱殼體上的銷釘導(dǎo)向，并傳力給殼體，制動(dòng)器摩擦片的壓緊靠油缸活塞。制動(dòng)器分離時(shí)的活塞回位靠沿圓周布置的分離彈簧。閉鎖離合器的主動(dòng)摩擦片有兩片，它們與離合器主動(dòng)軸通過螺釘相連接。主動(dòng)片為彈性片，允許變形的軸向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)合和分離。閉鎖離合器的被動(dòng)鼓分為前、后兩塊，和主動(dòng)傳動(dòng)齒輪三者用螺釘連成一體，通過兩個(gè)滾珠軸承支承在殼體上，兩個(gè)滾珠軸承各限制一個(gè)方向的移動(dòng)。 離合器從動(dòng)片只有一片，因?yàn)閺膭?dòng)鼓的一側(cè)和離合器的壓緊活塞都作為被動(dòng)摩擦片來(lái)傳力。被動(dòng)片通過銷釘導(dǎo)向，并傳力給被動(dòng)鼓。離合器靠油壓推動(dòng)活塞來(lái)壓緊結(jié)合，分離時(shí)活塞靠碟形分離彈簧分離。變速箱前輸出軸通過兩個(gè)滾珠軸承支承在殼體上，每個(gè)軸承限制一個(gè)方向的移動(dòng)。軸上通過花鍵固定著被動(dòng)傳動(dòng)齒輪。后輸出軸一端支承在輸出軸的端孔滑動(dòng)軸承上，另一端支承在滾珠軸承上，滾珠軸承起定位作用，限制兩個(gè)方向的軸向移動(dòng)。后輸出軸上有滑套，移動(dòng)滑套可以使后橋驅(qū)動(dòng)切斷和結(jié)合，該機(jī)構(gòu)稱為脫橋機(jī)構(gòu)。在對(duì)各基本構(gòu)件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，就應(yīng)該對(duì)該行星齒輪傳動(dòng)的各個(gè)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。在驗(yàn)算行星齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度時(shí)，其基本的原始參數(shù)為：齒輪的材料及其力學(xué)性能和熱處理，齒數(shù)比。幾何參數(shù)、和等。行星齒輪傳動(dòng)的承載能力一般是由其齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度條件來(lái)決定的。軟齒面（HB≤350）鋼制齒輪的承載能力主要取決于齒面的接觸強(qiáng)度，故通常先按齒面接觸強(qiáng)度，即先按其初算公式（42）確定其主要幾何參數(shù)；然后按齒根彎曲強(qiáng)度公式（510）進(jìn)行驗(yàn)算。而硬齒面（HB350）鋼制齒輪的承載能力主要取決于齒面的彎曲強(qiáng)度，故通常先按齒面彎曲強(qiáng)度，即先按其初算公式（43）計(jì)算齒輪的模數(shù)；然后按齒根接觸強(qiáng)度條件公式（56）進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)于長(zhǎng)期工作的行星齒輪傳動(dòng)，應(yīng)對(duì)其各個(gè)嚙合齒輪副分別按公式（56）驗(yàn)算其齒面接觸強(qiáng)度和按公式（510）驗(yàn)算其齒根彎曲強(qiáng)度。而對(duì)于具有短期間斷工作特點(diǎn)的行星齒輪傳動(dòng)，僅需按公式（510）進(jìn)行其齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算。齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算時(shí)，取節(jié)點(diǎn)和單對(duì)齒嚙合區(qū)內(nèi)界點(diǎn)的接觸應(yīng)力中的較大值，而小齒輪和大齒輪的許用接觸應(yīng)力要分別計(jì)算。下列公式適用于斷面重合度。 齒面接觸應(yīng)力在行星齒輪傳動(dòng)的嚙合齒輪副中，其齒面接觸應(yīng)力可按下式[3]計(jì)算，即 （51） （52） besZZZZEH=H0 （53）式中——?jiǎng)虞d系數(shù)，由式（657）；——使用系數(shù)，由表67，——計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，取1；——計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，查表69，取1；——計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)，；——計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值（N/mm2）；——端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，可按公式（62）式中——嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，422Nm，—小齒輪分度圓直徑65mm，求得=12985N。——小齒輪分度圓直徑，,。——工作齒寬，值齒輪副中的較小齒寬，,取60mm?！X數(shù)比，；其中ac齒輪副=32/13=, bc齒輪副=58/13=——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),由公式（661）及圖69，；——彈性系數(shù)，mmN；——重合度系數(shù)，；——螺旋角系數(shù)，直齒輪=1，=0；式中，“+”用于嚙合，“”用于嚙合。將相關(guān)數(shù)據(jù)分別代入式（51）（52）（53）得：c齒輪副=, bc齒輪副。許用接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算，即= (54)式中 ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，/，查圖614（a）取MQ線，得=1500/；——計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，；——計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，查表612，ac齒輪副、bc齒輪副均取1；——潤(rùn)滑劑系數(shù)，——速度系數(shù)，——粗糙度系數(shù)，；——工作硬化系數(shù)，由式（668）；——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，查表615取1。將數(shù)據(jù)代入式（54）得許用接觸應(yīng)力。強(qiáng)度條件校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件：大、小齒輪的計(jì)算接觸強(qiáng)度應(yīng)力中的較大值均應(yīng)不大于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力，即≤ （56）所以符合齒面接觸強(qiáng)度要求。 齒根應(yīng)力在行星齒輪傳動(dòng)的嚙合齒輪副中，其齒根應(yīng)力可按下式計(jì)算，即= （57） (58)式中、——意義同前；——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，由式（660）得1；——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，查表69得1；——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)，由式（712） ；——齒根應(yīng)力的基本值，/，對(duì)大、小齒輪應(yīng)分別確定；——載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)，由圖622知，，；——載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)，由圖624知，，；——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù)，由式（675），；——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)，由式（676）得1；b——工作齒寬，mm，取60mm；將相關(guān)數(shù)據(jù)分別代入式（57）（58）得：c齒輪副太陽(yáng)輪=310，行星輪=305；bc齒輪副行星輪=490，齒圈=411。 許用齒根應(yīng)力可按下式計(jì)算，對(duì)大、小齒輪應(yīng)分別確定。= (59)式中——試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，/,有圖629（a）取MQ線得=420/；——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，采用本書的 值時(shí)，取=——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)，查表616取1；——相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，取1；——相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，；——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的尺寸系數(shù)，；——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，見表611。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（59）得，大、。 強(qiáng)度條件校核齒根應(yīng)力的強(qiáng)度條件為計(jì)算齒根應(yīng)力應(yīng)不大于許用齒根應(yīng)力，即≤ （510）因計(jì)算的最大值=490≤=，所以符合齒根彎曲強(qiáng)度要求。⑴、太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高度變位圓柱直齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸，技術(shù)要求：進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為46～55HRC，材料為35CrMo。⑵、行星輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高度變位圓柱直齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸，技術(shù)要求：進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為46～55HRC，材料為35CrMo。⑶、行星輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用空心軸，材料選用40Cr。行星輪軸主要受剪切應(yīng)力，可用下式[1]計(jì)算： （511）式中：—行星輪軸上的總扭矩， =3560000Nmm；—許用剪切應(yīng)力，40Cr的屈服極限=785MPa，所以=；n—行星齒輪個(gè)數(shù)，為3；—太陽(yáng)輪與行星輪中心距=。將數(shù)據(jù)代入（72）得=，圓整取=16mm。⑷、軸承的選擇行星輪與行星輪軸之間裝有滾針軸承，該滾針軸承選為沒有套保護(hù)的滾針軸承。滾針數(shù)的確定[1]：作為滾針軸承外圈的行星輪內(nèi)孔，滾針直徑一般不小于齒輪內(nèi)孔的10%，在4～5mm之間，此設(shè)計(jì)取d=4mm，則：式中：—實(shí)際行星輪軸計(jì)算直徑，mm；—行星輪軸的直徑，mm；—滾針與行星輪軸之間間隙。所以：=式中：—滾針軸承直徑，mm； d—滾針直徑，mm。所以：=+4=又因：式中：f—，Z—滾針數(shù)，k—正弦系數(shù)。則：=176。所以：z=，取每個(gè)行星輪上的滾針數(shù)z=16。 定軸傳動(dòng)齒輪強(qiáng)度校核分齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。計(jì)算應(yīng)力[1]：小齒輪： （512）大齒輪： （513） 式中：式中——?jiǎng)虞d系數(shù)，；——使用系數(shù)，——接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，取1；——接觸強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，取1；——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，由式（），；——彈性系數(shù)，由式（），；——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)與螺旋角系數(shù)，；——端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，可按公式式中——嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，1655Nm，—小齒輪分度圓直徑258mm，求得=12829N；——齒數(shù)比，；——小齒輪分度圓直徑，,查本次說(shuō)明書表為258mm；b——工作齒寬，值齒輪副中的較小齒寬，,取40mm。將數(shù)據(jù)代入式（512）（513）得大小齒輪的計(jì)算應(yīng)力均為=。許用應(yīng)力： （514）式中：—實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，，取MQ線得1500；—接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，；—潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，；—工作硬化系數(shù)，；—接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，；—最小安全系數(shù)。.將數(shù)據(jù)代入式（514）得=1332。強(qiáng)度條件校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件：大、小齒輪的計(jì)算接觸強(qiáng)度應(yīng)力中的較大值均應(yīng)不大于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力，即≤ 。最大= ≤ =1332，符合齒面接觸強(qiáng)度要求。計(jì)算應(yīng)力 ( 515)式中：—抗彎強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，由式（）；—抗彎強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，；—復(fù)合齒形系數(shù)，；—抗彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)。將數(shù)據(jù)代入式（515）得 =。許用應(yīng)力 （516）式中：—齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，；—抗彎強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，；—相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，,；—相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，；—抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，；—最小安全系數(shù)，；將數(shù)據(jù)代入式（516）=393。強(qiáng)度條件校核齒根應(yīng)力的強(qiáng)度條件為計(jì)算齒根應(yīng)力應(yīng)不大于許用齒根應(yīng)力，即≤ （517）計(jì)算齒根應(yīng)力 =≤ =393，所以符合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。換擋摩擦元件有換擋制動(dòng)器和閉鎖離合器。行星變速箱中直接檔，換擋用閉鎖離合器，其他換擋則用換擋制動(dòng)器。換擋摩擦元件最通用的是片式制動(dòng)器和片式離合器，其有干式和濕式兩種，動(dòng)力換擋采用濕式。⑴、對(duì)摩擦材料的要求：摩擦系數(shù)穩(wěn)定，有一定的強(qiáng)度，導(dǎo)熱性能良好，耐磨損。為達(dá)到上述要求，廣泛采用：外摩擦片通常采用65Mn鋼做成平鋼片，為了耐磨，表面硬度不低于HRC40，厚2～6mm，本次設(shè)計(jì)取4mm；內(nèi)摩擦片用厚2～3mm的45號(hào)鋼或65Mn鋼的鋼片，在其上燒結(jié)鋼基粉末冶金襯面，～,～,本次設(shè)計(jì)取4mm，在粉末冶金襯面上開有網(wǎng)格形油槽。⑵、為了把潤(rùn)滑油通到摩擦片上，在內(nèi)傳動(dòng)鼓上開有許多小孔如圖61，這些小孔應(yīng)按梅花形排列以便向摩擦片均勻供油，同是使摩擦片易于分離。⑶、通常內(nèi)傳動(dòng)鼓與內(nèi)摩擦片是齒形花鍵連接，而外傳動(dòng)鼓與外摩擦片則有的用齒形花鍵連接，有的采用導(dǎo)銷連接，多用在制動(dòng)器的外摩擦片與變速器殼體的連接如圖61，有的是在外傳動(dòng)鼓上開有方形直槽，外摩擦片上有方形突起，嵌在外傳動(dòng)鼓的方形直槽中來(lái)實(shí)現(xiàn)連接，及矩形花鍵。后者因加工簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固且便于排油，故應(yīng)用較多，本次設(shè)計(jì)采用矩形花鍵連接。⑷、壓緊盤和止推盤須較厚，有足夠的剛度，這樣可使摩擦片承壓均勻，且止推盤得中央突起部伸在彈簧卡環(huán)不致松脫。⑸、為了保證分離徹底，有的離合器摩擦片間加螺旋彈簧。⑴、離合器施壓有兩種方式：活塞施壓和油缸施壓；此次設(shè)計(jì)采用活塞施壓。⑵、離合器的分離靠恢復(fù)彈簧，本次設(shè)計(jì)制動(dòng)器采用螺旋彈簧，閉鎖離合器采用碟片彈簧分離。⑶、旋轉(zhuǎn)油缸的結(jié)構(gòu)上必須有防止活塞相對(duì)油缸轉(zhuǎn)動(dòng)的措施。方法是在油缸上裝導(dǎo)銷，活塞靠導(dǎo)銷導(dǎo)引，壓鍵盤與外鼓以矩形花鍵連接。⑷、油缸須有一定厚度，本次設(shè)計(jì)取12mm,如果剛度不足發(fā)生彈性變形，則離合器拖宕困難，且易漏油，此外，活塞上應(yīng)設(shè)有拆卸活塞的工藝孔。⑸、油缸活塞的密封既要密封性好，又要摩擦力小。為此本次設(shè)計(jì)采用矩形橡膠密封圈。⑹、油缸、活塞的材料采用灰鑄鐵HT200，表面光潔度▽7～▽8。.作用在片式離合器上的摩擦力矩[7]： （61）式中：—片式離合器傳遞的最大扭矩，根據(jù)傳動(dòng)系的計(jì)算載荷確定==11266=1266Nm?！獌?chǔ)備系數(shù)，對(duì)液力機(jī)械傳動(dòng)的動(dòng)力換擋變速箱中的換擋離合器可取β=～，取β=；—摩擦片間摩擦系數(shù)，銅基粉末冶金和銅在油中工作取=～，取=；—摩擦片的平均比壓，對(duì)液力機(jī)械傳動(dòng)系而言，銅對(duì)銅基粉末冶金的許用比壓[q]=～，；—摩擦片工作寬度，（、分別為摩擦片外工作半徑和內(nèi)工作半徑），～，,得b=；—摩擦片的摩擦合力作用半徑，