【文章內(nèi)容簡介】 業(yè)設(shè)計 6 第 2 章 裝載機基本參數(shù)的選定 裝載機 裝載機概述 裝載機是一種用途十分廣泛的工程機械，可以用來鏟裝、搬運、卸載、平整散裝物料，也可以對巖石、硬土等進(jìn)行輕度的鏟掘工作。 此外，還可以刮平地面和牽引其他工程機械等作業(yè)。換裝相應(yīng)的工作裝置，裝載機還可以進(jìn)行推土、起重、裝卸木料或鋼管等作業(yè)，其部分可換工作裝置 如下圖 21[8]。 圖 裝載機工作裝載種類 裝載機型號選定 本文設(shè)計所選定的車型為柳工 ZL15。 基本參數(shù)如表 . 圖 裝載機 ZL15 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 表 裝載機基本參數(shù) 基本參數(shù) 斗容 額定載重量 1600kg 額定功率 47kw 工作質(zhì)量 5300? 300kg 最大崛起力 62? 5kn 最大牽引力 42? 5kn 鏟斗外側(cè) 4695? 50mm 車輪外側(cè) 4370? 50mm 卸高 2404? 50mm 卸距 865? 30mm 速度（ I II） 前進(jìn) 0~、 0~26km/h 后退 0~、 0~輪胎 規(guī)格 16/7020 層級 10 裝載機發(fā)動機 3 裝載機發(fā)動機概述 發(fā)動機為裝載機的行走、作業(yè)等提供動力，保證其正常行駛和工作。裝載機廣泛采用柴油機作為動力。柴油機是內(nèi)燃機的一種，是把燃料燃燒后所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變機械能的動力裝置 [12]。 發(fā)動機根據(jù)其活塞運動方式的不同，可分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩類。裝載機多采用往復(fù)活塞式發(fā)動機。往復(fù)活塞式發(fā)動機的分累如下。 按沖程數(shù)：四沖程發(fā)動機、二沖程 發(fā)動機。 按氣缸數(shù)：單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機。 按所用燃料 :柴油機、汽油機、煤油機、特種燃料發(fā)動機、多種燃料發(fā)動機。 按著火方式：點燃式、壓燃式。 按氣缸排列形式：單列式、雙列式。 按冷卻方式：水冷式發(fā)動機、風(fēng)冷式發(fā)動機。 按用途：車用發(fā)動機、工程機械用發(fā)動機、船用發(fā)動機、牽引用發(fā)動機、發(fā)電機用發(fā)動機。 按進(jìn)氣方式：增壓發(fā)動機、非增壓發(fā)動機。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 按輸出額定轉(zhuǎn)速：分為高速、中速和低速等。 裝載機應(yīng)用的柴油機多為往復(fù)式四行程多缸高速柴油發(fā)動機。柴油機經(jīng)濟(jì)性好，它的熱效率一般為 30﹪～ 40﹪，最高可達(dá) 40﹪，在熱機中 它的熱效率是較高的。柴油機的適應(yīng)范圍較廣，能滿足多種不同用途的需要。柴油機結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，體積小，一般平均單位質(zhì)量為（ ～ ） kg/W，因而特別適用于要求局有良好機動性的裝載機。柴油機操作簡便，啟動迅速，工作可靠，不受使用場合的限制。 裝載機用柴油機除了具有一般車用柴油機的普遍要求之外，由于其工作條件的差別，還有一些新要求。 通常裝載機工作沖擊振動大，要求柴油機具有更高的剛度和強度；工作負(fù)荷大，常出現(xiàn)短期超載，要求柴油機有足夠的轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)；施工現(xiàn)場塵土大，要求柴油機空氣、柴油機油、機油 ；裝 載機柴油機經(jīng)常在變速下工作，因而要求他有良好的調(diào)速性能；柴油機應(yīng)能在 30176?！?35176。的斜坡上可靠工作；此外，在嚴(yán)寒、高原、沙漠、炎熱地帶，地下工程、水下工程等特殊條件下工作的工程機械以及軍用工程機械的保暖、防塵、降溫、排氣污染等方面的特殊要求柴油機都應(yīng)能夠滿足 [8]。 裝載機發(fā)動機型號選定 裝載機發(fā)動機型號選用的是 一拖（洛陽）東方紅 YTR4105G69 柴油機。 其基本參數(shù)如下表 22。 圖 柴油機 YTR4105G69 表 柴油機基本參數(shù) 基本參數(shù) 氣缸數(shù)目排列方式 4 缸直列 冷卻方式 水冷 工作循環(huán) 4 沖程 噴射方式 直噴式 額定功率 47kw 額定轉(zhuǎn)速 2400r/min 缸徑 X 行程 4φ 105X120mm 最大扭矩 ? 5%Nm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 裝載機變矩器 變矩器概述 液力傳動裝置利用液體作為工作介質(zhì)來傳遞動力，屬于動液傳動 即通過液體再循環(huán)流動過程中液體動能的變化來傳遞動力，所以通常稱為液力傳動。 液力傳動在近代車輛和工程機械中得到廣泛的應(yīng)用。采用液力傳動的車輛具有如下有特點。 （ 1）能自動適應(yīng) 外阻力的變化，使裝載機能在一定范圍內(nèi)無極地變更其輸出軸轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速；當(dāng)阻力增加時，則自動降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩，從而提高了裝載機的平均速度與生產(chǎn)率。 （ 2）提高裝載機使用壽命，液力變矩器是油液傳遞動力，泵輪與渦輪之間不是剛性連接，能較好地緩和沖擊，有利于提高裝載機上各零件的使用壽命。能使其低速行駛和平穩(wěn)起步，并能避免超載時發(fā)動機熄火。 （ 3）簡化了裝載機的操縱，變矩器本身就相當(dāng)于一個無極變速箱，可減少變速箱檔位和換擋次數(shù)，加上一般采用動力換擋，從而可簡化變速箱結(jié)構(gòu)并減輕司機的勞動強度。 液力變矩器的缺點是效率低， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)型降低 [12]。 變矩器特性參數(shù) （ 1）變矩比 K 變矩比 K 是渦輪力矩 2M 與泵輪力矩 1M 之比，即 21MK M? （ ） 當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速 2 0n? 時的變矩比 0K 成為啟動變矩比（或失速變矩比）， 0K 越大說明車輛的啟動性能越好。 （ 2）傳動比 i 是渦輪轉(zhuǎn)速 2n 與泵輪轉(zhuǎn)速 1n 之比，即 21ni n? （ ） （ 4） 傳動效率 ? 傳動效率 ? 是渦輪軸上輸出功率 2P 與泵輪軸上輸入功率 1P 之比，即 2 2 21 1 1P M n kiP M N? ? ? ? （ ）可見，傳動效率 ? 又是變矩比 K 與傳動比 i 的乘積。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 變矩器特性參數(shù)選定 裝載機變矩器選定的類型是 單導(dǎo)輪綜合式變矩器。其基本參數(shù)如 下 表 。 表 變矩器基本參數(shù) 基本參數(shù) ~ ? ? 2pK? ~ ? ~ ? ? 0 ~ ? ~ ? 本章小結(jié) 本章主要介紹了裝載機發(fā)動機和變矩器基本參數(shù)，這是設(shè)計本課題的前提，為以后的設(shè)計確定了方向。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 第 3章 變速器總體布置設(shè)計 設(shè)計方案確定 在裝載機的關(guān)鍵部件中，最重要的是傳動系統(tǒng)中的變速 器 、變矩器和差速器，一般稱之為 “三大件 ”。三大件中的變速 器 和變矩器兩種關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材質(zhì)要求高，加工難度大。輪式裝載機 一般選用機械式變速器，它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。有軸線固定式變 速器（定軸式變速器）和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器（行星齒輪式變速器）兩種。 裝載機 的 變速器 通常有 2～ 4 個前進(jìn)檔和 2～ 4 個倒檔。 動力換擋定軸變速器由于采用液壓操縱的多片摩擦離合器換擋，而摩擦離合器的軸向尺寸比較大，這樣就不可能在兩 軸 之間實現(xiàn)多檔變速。一般在兩軸之間，只能實現(xiàn)兩檔變速。所以這種變速器和普通人力換擋變速器不同之處在于它是一個多軸式串聯(lián)變速器，以適應(yīng)目前輪式裝載機、推土機等工程機械提出的多檔前進(jìn)和多擋后退的要求。 本文設(shè)計的是前二擋后二擋的定軸式變速器 ，換擋部件為濕式摩擦換擋離合器。 變速器傳動比確定 最大傳動比確定 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)裝載機的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動車輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 2max kTrni v ?? （ ） 式中： maxi 從變矩器到車輪的最大傳動比 kr 輪胎滾動半徑 2n? 變矩器渦輪允許的最低轉(zhuǎn)速 （ 1）裝載機滾動半 徑 由輪胎型號 16/7020 知，輪胎橫截面寬為 160mm，扁平率為 70﹪，輪輞為20in。 2 0 2 5 . 41 6 0 7 0 % 0 . 3 6 62kr m m?? ? ? ? （ ） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 （ 2）變矩器渦輪允許的最低轉(zhuǎn)速 21pn ni? ? （ ） 1n 泵輪轉(zhuǎn)速（ 1n? 發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速 2400r/min） pi 變矩器最小傳動比 2 240 0 960 / m innr? ? ? ? （ 3）最低穩(wěn)定車速 2 3 /Tv km h?? 最后得 max ? 最小傳動比確定 2m in m v ?? （ ） 式中： mini 從變矩器到車輪最小傳動比 2n? 變矩器允許的最高轉(zhuǎn)速 maxv 裝載機空載行駛最高速度（ max 26 /v km h? ）[8]。 （ 1）變矩器渦輪允許的最高轉(zhuǎn)速 21mn n i? ?? mi 變矩器最大傳動比 2 2 4 0 0 0 .8 1 9 2 0 / m innr? ? ? ? 最后得 min ? 變速器傳動比分配 本文設(shè)計變速器是前二擋后二擋，所以變速器的最大傳動比為一檔傳動比，最小傳動比為而當(dāng)傳動比。 max 1z I li ii i? （ ） zi 主減速器傳動比（ 4~6zi ? 5zi? ） 1Ii 變速器一檔傳動比 li 最終傳動比（ 3~4zi ? 4zi? ） 1 m a x/ z li i i i?? 同理 2 m in / z li i i i?? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 傳動路線確定 齒輪的傳動路線 前進(jìn) I 擋路線 ： Z1Z3Z4Z6Z7Z9 前進(jìn) Ⅱ 擋路線： Z1Z3Z5Z8Z7Z9 前進(jìn) I 擋路線： Z2Z11Z10Z3Z4Z6Z7Z9 前進(jìn) Ⅱ 擋路線： Z2Z11Z10Z3Z5Z8Z7Z9 傳動比的傳動路線 各對嚙合齒輪的傳動比 11 3Zi Z?、 62 4Zi Z?、 83 5Zi Z?、 94 7Zi Z?、 115 2Zi Z?、 36 10Zi Z?。 前進(jìn) I 擋路線： 134iii 前進(jìn) Ⅱ 擋路線： 124iii 前進(jìn) I 擋路線： 5634iiii 前進(jìn) Ⅱ 擋路線： 5624iiii Ⅰ 軸、 Ⅱ 軸和 Ⅴ 軸轉(zhuǎn)矩相同，使用同一種 型號濕式摩擦換擋離合器 ， Ⅲ 軸轉(zhuǎn) 矩不同是用另 一 濕式摩擦換擋離合器。 本章小結(jié) 本章首先根據(jù)所學(xué)汽車?yán)碚摰闹R計算出主減速器的傳動比，然后計算出變速器的各擋傳動 ；設(shè)定格擋的傳動路線和多摩擦片離合器的放置位置 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 第 4 章 齒輪 的 設(shè)計及 校核 配齒及齒輪基本參數(shù) 的確定 配齒 在確定布置形式和傳動路線后，要考慮配齒的問題 ，配齒大致要遵守一下原則： （ 1） 一對齒輪的傳動比不要太大，一般不大于 3，否則齒輪大小懸殊，結(jié)構(gòu)不 緊湊。 （ 2）低速擋齒輪副盡量靠近端部支撐 ，以減少軸的繞度。 （ 3）最小齒輪齒數(shù)除了要考慮根切以外，還要考慮結(jié)構(gòu)因素，如安放軸承的可能性。公用齒輪因兩面受力，工作條件較差，所以尺寸要大些。 根據(jù) 以上 條件 配齒計算得： 保證同軸條件： 3 5 4 6Z Z Z Z? ? ? （ ） 保證不接觸條件： 1 3 2 5Z Z Z Z? ? ? （ ） 各對齒輪傳動比初確定： 1 1i? 、 2 ? 、 3 ? 、 4 1i? 、 5 1i? 、 6 1i? 最小齒輪 4Z 齒數(shù)初確定： 195?Z 所有齒輪齒數(shù)得： 1 23Z? 、 2 25Z ? 、 3 23Z? 、 404?Z 、 195?Z 、 216?Z 、 257?Z 、 428?Z 、 259?Z 、2310?Z 、 2511?Z 傳動比修正： 2 ? 、 ?i 齒輪的基本參數(shù) 選定 （ 1）齒輪模數(shù) m 及傳動中心距 A，齒輪模數(shù) m 是決定齒輪大小和幾何參數(shù)的重要參數(shù)，直接影響齒輪抗彎疲勞強度。齒輪模數(shù) m一般根據(jù)變速器輸出軸最大扭矩 ?kM黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 按下式進(jìn)行估算： ?KMm? （ ） 式中： ?kM 變速器 I 擋最大輸出扭