【文章內容簡介】 的所有傳動部件總稱為傳動系統(tǒng) ，其功用是將發(fā)動機的動力按需要傳至驅動輪和其他結構。目前，車輛采用的傳動系統(tǒng)有 4種類型： 機械傳動 機械傳動系統(tǒng)由離合器、變速箱、萬向傳動裝置、驅動橋等機件組成。機械傳動具有結構簡單、工作可靠、傳動效率高，價格低的優(yōu)點，但也存在一系列缺點，如：各種阻力急劇變化的工況下，發(fā)動機易過載熄火；換擋時，動力中斷時間長；傳動系受到的沖擊載荷大等 等。 液力機械傳動 液力機械傳動的特點是傳動系統(tǒng)中裝有液力元件。液力機械傳動能自動根據(jù)外界阻力變化，進行無級變速，提高發(fā)動機功率利用率；能減少變速器檔位數(shù)，簡化變速箱的結構；能減小傳動系零件的沖擊載荷；車輛起步平穩(wěn)，可得到任意小的行駛速度。在液力機械傳動中，變速箱常用動力換擋變速箱。但是，由于采用了液力元件，液力機械傳動傳動效率較低。 液壓傳動 液壓傳動的特點是傳動系統(tǒng)中裝有液壓元件（液壓泵和液壓馬達）。液壓傳動能實現(xiàn)大范圍內的無級變速，且能保持高效率；便于操縱；簡化傳動系統(tǒng)。但是，由于液壓元件制造精度高， 液力傳動存在價格昂貴、可靠性差的缺點。 電傳動 電傳動系統(tǒng)的基本原理是：發(fā)動機帶動發(fā)電機，然后用發(fā)電機輸出的電能驅動裝在車輪中的電機。電傳動的主要缺點是價格高、自重大。目前僅適用于一些大功率的礦用車輛。 結論：根據(jù)以上 4種傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點，考慮裝載機工作阻力急劇變化、換擋頻繁、第 6 頁 共 42 頁 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，本設計采用液力機械傳動，其傳動系統(tǒng)方案如圖 ： （ 1）總傳動比的確定 可由如下公式計算最低檔 總傳 動比 : jm axm axm ax ?TgM rFi ?? （ 21） 式中 ?maxi —— 最低擋總傳動比； maxF —— 整機最大牽引力，依據(jù)設計任務書 maxF = 103N ； maxTM 發(fā)動機最大扭矩 j? 變速器機械效率 gr —— 滾動半徑； ? ? dg rr 1 ??? 式中 ? —— 滑轉率，取 ? =； dr —— 動力半徑， mm； 車輪的動力半徑可由下式計算： ? ??????? ??? ? Hdrd （ 22） 圖 ZL30裝 載機液力機械傳動系統(tǒng)簡圖 第 7 頁 共 42 頁 式中 d —— 輪輞直徑，英寸； H —— 輪胎斷面高度，英寸； ? —— 車輪變形系數(shù)。 由設計任務書可知輪胎規(guī)格為： （ Bd）。 目前裝載機廣泛采用低壓寬基輪胎BH=～ ，取BH=。 查相關資料可知 λ=～ ， 此處 取λ =。 將各參數(shù) 代入 公 式（ 23）可得： dr =。 將有關 參數(shù) 代入可得： gr =。 將相關參數(shù)代入公式（ 22）得： ?maxi = 4??? = （ 2）各部件傳動比的確定 確定各部件傳動比的原則：為了減小傳動系統(tǒng)中各部件的載荷，根據(jù)功率傳遞的方向，后面的 輪邊減速器 部件應取盡可能大的傳動比。即：先選取盡可能大的終傳動比 fi ，然后再選取盡可能大的主傳動比 oi ，最后由總傳動比確定變速箱傳動比 ki 。 但 必須考慮以下幾點： a)fi 的大小受到輪輞直徑的限制； b)ki 的最小值受軸承允許的最高轉速及齒輪最大的允許圓周速度的限制。 根據(jù)以上原則，最終初步確定最低檔的各部件傳動比如下： 1ki =， oi =， fi =。 驅動橋是輪式裝載機底盤傳動系統(tǒng)的重要組成部分，處于傳動系統(tǒng)的末端，主要包括主傳動器、差速器、半軸、 輪邊減速器 、橋殼等部件。其功用是增大傳動扭矩 ,降低轉速；改變力矩的傳動方向；保證左右驅動輪能差速旋轉；并將動力合理地分配、傳遞至左、右驅動輪；橋殼承受作用于路面和車架之間的垂直力和橫向力。 驅動橋設計應當滿足如下基本要求： a)保證裝載機具有較佳的動力性，通過性和燃料經(jīng)濟性； b)保證一定必要的離地間隙； c)齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小，傳動效率高； 第 8 頁 共 42 頁 d)在各種 轉速和載荷下具有高的傳動效率； e)具有足夠的強度、剛度，滿足可靠性要求； f)結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調整方便； g）兼顧整機穩(wěn)定性和轉向性等。 按工作特性可將驅動橋的結構型式分為兩大類，即：非斷開式驅動橋和斷開式驅動橋。當驅動車輪采用非獨立懸架時，應該選用非斷開式驅動橋；當驅動車輪采用獨立懸架時，則應該選用斷開式驅動橋。因此，前者又稱為非獨立懸架驅動橋；后者稱為獨立懸架驅動橋。此外，輪式裝載機還可采用傾斜式驅動橋。 非斷開式驅動橋 非斷開式驅動橋的特點是：橋殼是一根支承在左右 驅動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。由于結構簡單、造價低廉、工作可靠，其廣泛用在各種車輛上。 普通非斷開式驅動橋，由于結構簡單、造價低廉、工作可靠，廣泛用在各種工程機械、多數(shù)的越野汽車。他們的具體結構、特別是橋殼結構雖然各不相同，但是有一個共同特點，即橋殼是一根支承在左右驅動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。 驅動橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在裝載機輪胎尺寸和驅動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齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果 單級主減速器不能滿足離地間隙要求，可該用雙級結構。在雙級主減速器中，通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內，也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對圓柱齒輪構成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方；輪式裝載機的輪邊減速器一般為行星式，以減小其尺寸，獲得大的傳動比，且將其安裝在輪轂內。 斷開式驅動橋 斷開式驅動橋區(qū)別于非斷開式驅動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以 做相對運動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅動橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上，或與脊第 9 頁 共 42 頁 梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅動車輪傳動裝置的質量均為簧上質量。兩側的驅動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應地就要求驅動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應擺動。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質量的大小，對其平順性也有顯著的影 響。斷開式驅動橋的簧下質量較小，又與獨立懸掛相配合，致使驅動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅動橋及與其相配的獨立懸掛的結構復雜，故這種結構主要見于對行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅動的重型越野汽車。 傾斜式驅動橋 傾斜式驅動橋的特點是：主、從動錐齒輪的安裝軸線 并不垂直，而是相差 5176。的偏角，兩個主動錐齒輪中的一個與左邊的從動錐齒輪嚙合，另一個與右邊的從動錐齒輪嚙合，從而使動力傳給左右兩邊的從動錐齒輪，實現(xiàn)減速增扭。 由于采用兩對錐齒輪構成單級主傳動，錐齒輪的負荷就減少一半，錐齒輪、主傳動及橋殼的尺寸就可以大大減小，從而提高整機的離地間隙。這對特別需要提高離地間隙的車輛很有意義。而且，這種主傳動器中差速器動力傳遞過程的特點是：傳動軸傳來的動力線傳給差速器，然后傳至主傳動齒輪。差速器的受力較小，使得差速器的尺寸較小而便于布置。 由于傾斜式驅動橋多采用了一對錐齒輪及其他 零件，結構較復雜，僅見用對離地間隙有較高要求的車輛。 結論：由于非斷開式驅動橋結構簡單、 工作可靠，且本設計總傳動比并不大，主傳動器的傳動比可取小值，容易保證其離地間隙，參照國內相關 ZL30 裝載機的設計 ,本設計最終選用非斷開式驅動橋，其結構如圖 ： 第 10 頁 共 42 頁 圖 非斷開式驅動橋 第 11 頁 共 42 頁 3 主傳動器設計 主傳動器的功用是 改變扭矩傳遞的方向，并降低變速箱輸出軸的轉速，增大 扭矩。由于裝載機在各種路面上行使和作業(yè)時，要求 驅動輪 必須具有一定的驅動力矩和轉速，設置一個主傳動器后，便 可使主傳動器前面的傳動部件如變速箱、萬向傳動裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其結構尺寸及質量減小。 由于差速器的外殼安裝在主傳動器的從動錐齒輪上 ，因此確定從動錐齒輪尺寸時要考慮差速器的安裝，反過來，確定差速器外殼尺寸時， 也 要考慮差速器受主傳動器的限制。 主傳動器 應滿足如下基本要求： a）所選擇的主傳動比應能保證裝載機有較佳的動力性和燃料經(jīng)濟性； b）外型尺寸要小，保證必要的離地間隙； c）齒輪其它傳動件工作平穩(wěn)，噪音小，工 作可靠； d）保證足夠的強度和剛度； e）結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調整 方便。 主傳動器結構方案分析 主傳動器的結構形式 根據(jù)齒輪類型、減速形式的不同而不同。 1） 齒輪類型 按齒輪副結構型式分 類 ，主傳動器的齒輪傳動主要有螺旋錐齒輪傳動、雙曲面齒輪傳動、圓柱齒輪傳動和蝸桿蝸輪式傳動等形式。在發(fā)動機縱置的裝載機驅動橋上，主傳動器往往采用螺旋錐齒輪傳動或雙曲面齒輪傳動。 （ 1） 螺旋錐齒輪 螺旋錐齒輪傳動的齒形是圓弧齒， 其示意圖如下圖 所示。 工作時 ，不是全齒上同時嚙合，而是逐漸地從一端連續(xù)平穩(wěn)地至 另一端，并且，由于螺旋角的關系，在傳動過程中至少有兩對以上的輪齒同時嚙合， 因此傳動平穩(wěn)，承載能力強，制造簡單。螺旋錐齒輪的最小齒數(shù)可以減少到 6個，與直齒錐齒輪相比可以實現(xiàn)較大的傳動比。但是，第 12 頁 共 42 頁 螺旋錐齒輪傳動 工作 噪音大，對嚙合精度很敏感。所以，為了保證齒輪副的正確嚙合，必須提高支撐剛度 ，另外 螺旋錐齒輪 的潤滑方式以及所需的潤滑油都是一般潤滑油 。 圖 螺旋錐齒輪傳動示意圖 （ 2） 雙曲面錐齒輪 雙曲面錐齒輪傳動 工作示意圖如下圖 所示。 與螺旋錐齒輪相比 ， 雙曲面齒輪傳動不僅工作平穩(wěn)性更好，彎曲強度和接觸強度更高，同時還可使 主動齒輪的軸線相對于從動齒輪軸線偏移，可 提高車輛的離地間隙。但 ，雙曲面齒輪傳遞扭矩時，齒面間有較大的相對滑動，且齒面間壓力很大，齒面油膜很容易被破壞，必須采用含防劃傷添加劑的雙曲面齒輪油，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將時齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命。雙曲面錐齒輪傳動適合于傳動比大于 ，且輪廓尺寸有限制的場合 ，另外， 雙曲面錐齒輪 所需要的潤滑油是 雙曲面錐齒輪 潤滑專用油，價格較貴，而且消耗較大，如果不及時更新，還可能會使齒面磨損加劇，壽命降低。 圖 雙曲面齒輪示意圖 結論：參照現(xiàn)有機型的配置，并考慮主傳動器傳動比小 于 3，經(jīng)方案論證，本設計第 13 頁 共 42 頁 主傳動器的齒輪選用 35186。螺 旋錐齒輪傳動形式 。 2） 結構形式 表 各類型減速器特點及其應用 按參與傳動的齒輪副數(shù)目，可將主傳動器分為單級 式 主傳動器和雙級 式 主傳動器、雙速 式 主傳動器、雙級 式 主傳動器配輪邊減速器等。雙級 式 主傳動器應用于大傳動比的中、重型汽車。單級 式 主傳動器應用于轎車和一般輕、中型載貨汽車。單級 式 主傳動器由一對圓錐齒輪組成，具有結構簡單、質量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點。 結論：經(jīng)方案論證，本設計主傳動器采用單級 式 主 傳動 器。 減 速 型 式 特 點 應 用 單級減速 結構簡單、重量輕、體積小、成本低、傳動比一般在 7以下 中小型底盤，如 JS JS2 小反斗車、 3m 裝載機 前置錐齒輪雙級減速 可得較大傳動比（ 5～ 9，最大可達 11）和離地間隙，橋的縱向尺寸大，傳動軸的夾角增大 較長軸距的中、重型底盤，如Q QY8汽車起重機 上置錐齒輪雙極減速 傳動 裝置布置較高，便于傳動軸通過，車身較高 多橋驅動底盤， 如上安 QY15（ SH361） PY160 平地機等 單級減速附外嚙合輪邊減速 橋的中央部分、差速器、半軸負荷減小、尺寸小、提高離地間隙 中、大型底盤，如 Z42 裝載機 單級減速附行星輪邊減速 橋中部差速器，半軸體積小，縮短橋中心到傳動軸凸緣的距離，行星齒輪結構緊湊，半軸與輸出驅動軸同軸，傳動比可達 12～ 18 工程機械和重型汽車上廣泛應用