【導(dǎo)讀】履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。論文提交日期：2020年6月12日。機(jī)械產(chǎn)品的需求迅速增長，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，對其性能要求也越來越嚴(yán)格。安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性也提出了更高的要求，而這些要求均與推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)有著密切的。本設(shè)計(jì)在了解工程機(jī)械人力換擋變速器的基本原理、特點(diǎn)、及國內(nèi)外最新發(fā)展情況。的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作結(jié)構(gòu)，使其實(shí)現(xiàn)5個(gè)前進(jìn)擋和4個(gè)倒退擋。本設(shè)計(jì)采用的是機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，主要完成了以下工作：對各擋分配傳動(dòng)比；對擋位之。機(jī)構(gòu)鎖銷式同步器；對支承傳動(dòng)齒輪的箱體進(jìn)行大致的設(shè)計(jì)；并且，與此同時(shí)使用PRO/E. 軟件工具進(jìn)行三維模型繪制和裝配關(guān)系分析，對重要受力構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度分析，能夠?qū)崿F(xiàn)。目的、滿足基本要求，運(yùn)用CAD繪制二維裝配圖與零件圖。通過本次課題設(shè)計(jì)，進(jìn)一。并經(jīng)過三維CAD系統(tǒng)

　　

【正文】 125189176。242184176。242451114514115141115 由 。可試湊得 3133141212212 ???? Z,Z,.ZZi R (4) 修正中心距 由 ??? co s zzmAn 2121 （ 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 1A =184mm，中間軸與輸出軸之間的中心距 2A =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。如圖 所示： 圖 斜齒輪旋向布置 根據(jù)以上原則，再結(jié)合圖 可設(shè)計(jì)出最佳齒輪旋向布置， 綜上得各齒輪齒數(shù)及旋向如表 、表 所示 ： 表 換向齒輪齒數(shù)及旋向 換向齒輪 Z1 Z5 Z4 Z11 Z12 Z2 齒數(shù) 25 31 26 32 33 31 旋向 左 右 右 左 左 右 履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 表 換擋齒輪齒數(shù)及旋向 擋位數(shù) 1 2 3 4 5 齒輪 Z16 Z10 Z15 Z9 Z14 Z8 Z13 Z6 Z3 Z7 齒數(shù) 21 37 27 31 31 27 36 22 35 21 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， 軸承傳動(dòng)效率為 ，齒輪傳動(dòng)效率為 。 發(fā)動(dòng)機(jī)軸： wP =， wn =1850 r/min， maxeT =854 Nm 輸入軸 Ⅰ ： 1P= wP? ?軸 承 =?= kW 1 1850wnn?? r/min 11 19 5 5 0 9 5 5 0 1 2 9 . 86 7 0 . 11850PT n ?? ? ?Nm 中間軸Ⅱ： 2P = 1P????齒 輪 軸 承 =??= 12 1850 1 2 7 5 .91 .4 5Fnn i? ? ?r/min 22 29 5 5 0 9 5 5 0 1 2 3 . 49 2 3 . 61 2 7 5 . 9PT n ?? ? ?Nm 輸出軸Ⅲ： 對于 1~4 擋： 3P = 2P????齒 輪 軸 承 =??= 對于第 5 擋： 3P = 1P? ?齒 輪 =?= 一擋： 23 . 1 39。1 1 2 7 5 . 97551 .6 9nn i? ? ?r/min 33 . 1 3 . 19550 9 5 5 0 1 1 7 . 3 1 4 8 3 . 7755PT n ?? ? ?Nm 二擋： 23 . 2 39。2 1 2 7 5 . 91 0 7 2 . 21 . 1 9nn i? ? ?r/min 33 . 23 . 29550 9 5 5 0 1 1 7 . 3 1 0 4 4 . 81 0 7 2 . 2PT n ?? ? ?Nm 三擋： 23 . 3 39。3 1 2 7 5 . 91 5 0 1 . 10 . 8 5nn i? ? ?r/min 33 . 3 3 . 39550 9 5 5 0 1 1 7 . 3 7 4 6 . 31 5 0 1 . 1PT n ?? ? ?Nm 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 四擋： 23 . 4 39。4 1 2 7 5 . 92 1 6 2 . 50 . 5 9nn i? ? ?r/min 33 . 4 3 . 49550 9 5 5 0 1 1 7 . 3 5182 1 6 2 . 5PT n ?? ? ?Nm 五擋： 13 . 5 5 1850 3 0 3 2 .80 .6 1nn i? ? ?r/min 33 . 5 3 . 59550 9 5 5 0 1 2 5 . 9 3 9 6 . 53 0 3 2 . 8PT n ?? ? ?Nm 由于對應(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 11 19 5 5 0 9 5 5 0 1 2 9 . 8 6 7 0 . 11850PT n ?? ? ?Nm 選取軸的材料以及熱處理方式 輸入軸采用 40Cr，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn) [15]查得： 抗拉強(qiáng)度： 750b? ? MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限： 1 280?? ? MPa 屈服點(diǎn)： 800s? ? MPa 彎曲疲勞 極限： 1 485? ? MPa 軸的許用彎曲應(yīng)力： ? ?0b 150? ? MPa ? ?1 90b?? ? 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 ： ? ? 6 33 9 .5 5 1 00 .2 Pd n??? （ 39） 式中： d —— 軸徑； ??? —— 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力， MPa； P —— 軸傳遞的功率， kW； n—— 軸的轉(zhuǎn)速， r/min； C —— 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 106 97C ? ～ ，此處選取 100。因此，可以根據(jù)式（ 39）確定履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 變速箱輸入軸的最小直徑范圍： ? ?1 33112 W10 6 97 = 40 4418 50 r /m inPdC n?? ～ ～mm 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對于輸入軸的設(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、萬向節(jié)盤、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 確定軸的各段直徑和長度。 (1) 安裝萬向接盤、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向接盤的尺寸確定的。 (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 2020C/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中性，滾動(dòng)軸承與軸采用過渡配合 H6/n6。軸肩處的圓角半徑 R=1mm，軸端倒角 1 ??45 。 (5) 繪制輸入軸的結(jié)構(gòu)簡圖 根據(jù)以上的計(jì)算，將各個(gè)軸段的直徑和長度得出輸入軸的簡圖如下圖 所示： 圖 輸入軸 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 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 2229 5 5 0 9 5 5 0 1 2 3 . 4 9 2 3 . 69 2 7 5 . 0PT n ?? ? ?Nm 選取軸的材料以及熱處理方式 經(jīng)過計(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)過調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn) [15]查得： 抗拉強(qiáng)度： 750b? ? MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限： 1 280?? ? MPa 屈服點(diǎn)： 800s? ? MPa 彎曲疲勞極限： 1 485? ? MPa 軸的許用彎曲應(yīng)力： ? ?0b 150? ? MPa ? ?1 90b?? ? MPa 初步確定軸的最小直徑 依據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定： ? ? 6 333 9 .5 5 1 0 =C0 .2 PPd nn??? ，查表得 106 97C ? ～ ，所以中間軸最小直徑范圍為： ? ?1 332 m in11 2 3 .4 k W1 0 6 9 7 = 4 4 .5 4 8 .71 2 7 5 .9 r /m inPdC n?? ～ ～mm 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對于中間軸的設(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 其轂通過兩個(gè) 180176。滑鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證滾動(dòng)軸承與軸配合有良好對中性，滾動(dòng)軸承與軸采用過渡配合 H6/n6。軸肩處的圓角半徑 R=1mm，軸端倒角 1 ??45 。 繪制中間軸的結(jié)構(gòu)簡圖 根據(jù)以上的計(jì)算，將各個(gè)軸段的直徑和長度得出輸入軸的簡圖如下圖 所示： 履帶推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 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： 3 . 13 . 129550 9 5 5 0 1 7 3 . 3 1 4 8 3 . 7775PT n ?? ? ?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，通過軸承與軸連接，與軸存在相對圓周運(yùn)動(dòng)，因此其對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，最終初步確定輸出軸的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 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，主要通過四個(gè)換擋裝置來執(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)。 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 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。常見的同步器類型有常壓式、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式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式等幾種。其中鎖銷式慣性同步器，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。 鎖銷式同步器工作過程分析 鎖銷式同步器有外錐與內(nèi)錐之分，這里設(shè)計(jì)外錐式，如圖 示： 換擋時(shí)，在撥叉軸向推力作用下， 銷一起移動(dòng)接合套帶動(dòng)同步器定位 ，推動(dòng)摩擦錐環(huán)的外