【正文】 主動(dòng)片（粉末冶金片）內(nèi)花鍵參數(shù)：Z=45，=，α=20176。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置形式可計(jì)算出各離合器需傳遞的扭矩，從而計(jì)算出各離合器包的儲(chǔ)備系數(shù)。計(jì)算后發(fā)現(xiàn)一檔離合器儲(chǔ)備系數(shù)偏低，考慮到裝載機(jī)的一檔為工作檔位，為了設(shè)計(jì)的可靠性，又對(duì)離合器的參數(shù)作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將該擋離合器內(nèi)摩擦片數(shù)增加到11片，相應(yīng)地改進(jìn)了該擋離合器轂體殼的的花鍵長(zhǎng)度?？紤]到干式摩擦片較濕式摩擦片易磨損，摩擦表面的摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，采用了濕式摩擦片，傳遞扭矩大；因該離合器直徑較大，為了使摩擦片分離地更徹底，降低滑摩熱量的產(chǎn)生，提高摩擦片的壽命，采用波形彈簧代替了柱形彈簧；摩擦片采用銅基粉末冶金片。換擋離合器是動(dòng)力換擋變速器的核心，屬摩擦傳動(dòng)，其可靠性直接影響著變速箱的設(shè)計(jì)質(zhì)量和壽命。根據(jù)離合器的功用，它主要有下列要求：1）具有合適的儲(chǔ)備能力，既能保證傳遞最大扭矩，又能短時(shí)動(dòng)系過(guò)載。2）接合時(shí)平順、柔和。3）分離迅速、徹底，便于換擋和起動(dòng)。4）具有良好的散熱能力。由于在離合器接合過(guò)程中，主、從動(dòng)部分有相對(duì)的滑轉(zhuǎn)，在使用頻繁時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如不及時(shí)散出，會(huì)嚴(yán)重影響其使用壽命和工作的可靠性。5）操縱輕便，以減輕換檔操縱力。6）從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)的沖擊。 液壓離合器是用油壓推動(dòng)活塞加壓，而且摩擦片浸在工作油中工作的離合器。主要由主動(dòng)片、從動(dòng)片、活塞壓緊部分、彈簧分離機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑部分和離合器殼體即轂體殼等組成。當(dāng)需要連接離合器傳遞動(dòng)力時(shí)，控制高壓油進(jìn)入活塞室推動(dòng)活塞移動(dòng)，在活塞的推動(dòng)作用下離合器的主動(dòng)片和從動(dòng)片貼近，并且兩摩擦片之間介入工作油，由此傳遞動(dòng)力。當(dāng)需要切斷動(dòng)力傳遞時(shí)，將活塞室內(nèi)的油壓卸壓，則離合器活塞在其回位彈簧的作用下回位，離合器的主動(dòng)片和從動(dòng)片脫離結(jié)合狀態(tài)。由于這種多片式離合器其摩擦面積可以增多，所以其動(dòng)力傳遞能力很大。而且通過(guò)控制油壓也可以自由控制扭矩容量。由微積分學(xué)可推導(dǎo)一對(duì)摩擦面上能傳遞的摩擦力矩為： 則一個(gè)換檔離合器能傳遞的總摩擦力矩為 式中n為摩擦面數(shù)；n=s+ts為摩擦片主動(dòng)片數(shù)；t為從動(dòng)片數(shù)；μ為摩擦片主被動(dòng)摩擦面間的摩擦系數(shù)，干式，石棉銅絲對(duì)鋼鐵μ=，干式，粉末冶金對(duì)鋼鐵μ=，濕式，粉末冶金對(duì)鋼鐵μ=；為摩擦片的有效平均半徑,為方便計(jì)算，常取，兩者計(jì)算結(jié)果相差很小。在此變速器的設(shè)計(jì)中。k為壓緊力損失系數(shù)?？紤]離合器傳遞扭矩時(shí)，離合器片鍵齒處的摩擦阻力引起串聯(lián)壓緊著的各摩擦片壓緊力的遞減，此系數(shù)隨著摩擦面對(duì)數(shù)增多而減小，且干式值較濕式大。對(duì)一、三擋離合器，摩擦片為11對(duì)，；對(duì)二、四擋離合器，摩擦片為8對(duì)。P為壓在摩擦表面上的總軸向壓力。其中，是由操縱壓力油通過(guò)活塞作用在摩擦片上的作用力，是在離合器結(jié)合時(shí)由壓緊彈簧反抗活塞運(yùn)動(dòng)的彈簧力。在離合器結(jié)合時(shí)，等于活塞有效面積與液壓控制系統(tǒng)操縱油壓之積。，從而得到在離合器結(jié)合的過(guò)程中，是隨著活塞的運(yùn)動(dòng)、彈簧的逐漸壓縮而逐漸增大的，但由于換擋在極短時(shí)間內(nèi)完成，可近似認(rèn)為等于彈簧的彈性系數(shù)與彈簧的行程之積。設(shè)計(jì)彈簧的彈性系數(shù) =630（/）=N/m由于一對(duì)摩擦片間安裝兩片波形彈簧作為一組，由此得到 =2（）=1038 N故壓緊力== N則一、三擋換檔離合器能夠傳遞的總扭矩為 =22 =3600 同理，可計(jì)算出前進(jìn)后退及二四擋換檔離合器的能夠傳遞的摩擦力矩為2676 。為了工藝的方便性，各離合器內(nèi)的活塞尺寸及摩擦片的內(nèi)外徑、轂體殼的內(nèi)花鍵等均采用統(tǒng)一尺寸規(guī)格。為保證摩擦傳動(dòng)元件能長(zhǎng)期可靠地工作，必須使其能傳遞的扭矩大于其所需傳遞的扭矩，使其有一定的儲(chǔ)備系數(shù)。即M=βM式中，為離合器的扭矩容量，即離合器能傳遞的摩擦扭矩； 為離合器的計(jì)算扭矩,即正常情況下所需傳遞的扭矩。 對(duì)各換擋離合器來(lái)說(shuō)， =式中，為變矩器渦輪最大輸出扭矩， ；i為該擋離合器的速比。由于一、二擋離合器和三、四擋離合器對(duì)稱(chēng)分布，考慮實(shí)際使用工況，一、三擋離合器扭矩容量按一擋需傳遞的最大扭矩進(jìn)行設(shè)計(jì)，二、四擋離合器扭矩容量按二擋離合器需傳遞的最大扭矩進(jìn)行計(jì)算。由傳動(dòng)路線可計(jì)算出各擋離合器處的傳動(dòng)比為：F、R擋離合器：1；一、三擋離合器：；二、四擋離合器：。計(jì)算出各擋的儲(chǔ)備系數(shù)為：F、R擋離合器儲(chǔ)備系數(shù)為：2676/1555=；一、三擋離合器：3600/（1555）=；二、四擋離合器：2676/（1555）=。對(duì)于液力機(jī)械傳動(dòng)的換擋離合器，～。β取值過(guò)小，摩擦元件無(wú)法可靠的工作，但β過(guò)大，必須進(jìn)行離合器的發(fā)熱計(jì)算，如果散熱量不夠，離合器溫升過(guò)高，摩擦襯片會(huì)很快磨損、燒壞甚至燒結(jié)成一個(gè)整體。因而對(duì)于濕式離合器，應(yīng)保證單位摩擦面積冷卻油的最小流量為（7～8）.秒,最好是（11～13）.秒。流量過(guò)大，既增加了功率消耗，又會(huì)使摩擦系數(shù)降低。一般定軸式動(dòng)力換擋變速器多是通過(guò)在軸上打深孔來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一方面對(duì)離合器摩擦片進(jìn)行了冷卻，同時(shí)對(duì)空套齒輪的支承球軸承進(jìn)行了潤(rùn)滑。裝載機(jī)在施工過(guò)程中有著兩大典型工況：鏟裝工況和行駛作業(yè)工況。機(jī)器在鏟裝工況下工作時(shí)，需要克服由鏟土而產(chǎn)生的巨大工作阻力，因而要求機(jī)器能發(fā)揮強(qiáng)大的牽引力；當(dāng)機(jī)器在行駛工況下工作時(shí)，它需要克服的僅是數(shù)值不大的行駛阻力，此時(shí)主要要求機(jī)器在運(yùn)輸條件下能具有較高的速度性能。裝載機(jī)的牽引力P和速度V的計(jì)算公式如下： 式中，對(duì)于液力傳動(dòng)系統(tǒng)， 為液力變矩器的制動(dòng)工況下渦輪輸出力矩設(shè)計(jì)值（）； 為液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)速（r/min）； 分別為變速箱的速比、效率； 分別為主傳動(dòng)速比、效率； 分別為輪邊傳動(dòng)速比、效率； 為輪胎滾動(dòng)半徑， m。 對(duì)于為已知設(shè)計(jì)數(shù)值；；；。，各值代入公式，得裝載機(jī)一擋時(shí)的牽引力為：裝載機(jī)四擋時(shí)的最高車(chē)速為： 表31裝載機(jī)的牽引特性 表31裝載機(jī)的牽引特性(續(xù))同樣道理，應(yīng)用MATLAB應(yīng)用程序可計(jì)算出的各擋的牽引力和車(chē)速值，見(jiàn)表31。以牽引力為縱坐標(biāo),車(chē)速為橫坐標(biāo)，繪制出裝載機(jī)的前進(jìn)和倒退擋的牽引特性曲線如圖33所示。 圖33牽引力特性曲線 ZL40輪式裝載機(jī)主機(jī)和傳動(dòng)系的基本參數(shù)1）整車(chē)重量：16400 kg，輪距：2240 mm軸距：2760 mm輪胎：～25輪胎氣壓：前輪：～ MPa,后輪：～動(dòng)力半徑：前輪： mm，后輪： mm滾動(dòng)阻力系數(shù)：額定載重量：5000 kg各檔行駛速度要求：=0～ km/h =0～12 km/h =0～22 km/h =0～40 km/h驅(qū)動(dòng)形式：全橋四輪驅(qū)動(dòng)2)發(fā)動(dòng)機(jī)原始參數(shù)額定轉(zhuǎn)速：2200 r/min額定功率：154 KW最大輸出扭矩：771 ～1500r/min3）液力變矩器設(shè)計(jì)參數(shù):最高輸入轉(zhuǎn)速:2600 r/min最大輸入扭矩:640 循環(huán)圓直徑:D=355mm渦輪制動(dòng)工況最大輸出扭矩: 零速變矩比=進(jìn)口壓力：～ MPa出口壓力：～ MPa4）變速箱采用前進(jìn)四檔、倒退四檔，各檔速比為：=，=，=，==，=，=，=總傳動(dòng)效率為η=5）驅(qū)動(dòng)橋參數(shù)如下：主傳動(dòng)比：，6）附件（工作泵、轉(zhuǎn)向泵、變速泵）變速泵型號(hào)：BCB1352齒輪泵，排量為63 ml/r， ～ MPa轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵型號(hào)：CBG2080齒輪泵，額定流量150L/min, 工作泵型號(hào)：CBG3160，排量為160 ml/r， MPa在傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)中，采用了一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)，與原傳動(dòng)系相比較主要有下列不同：1） 總體來(lái)說(shuō)，原ZL40裝載機(jī)從傳動(dòng)系形式來(lái)看，屬于液力—機(jī)械串聯(lián)的復(fù)合傳動(dòng)。采用的雙渦輪變矩器屬于將液力變矩器與機(jī)械傳動(dòng)元件組合起來(lái)的功率內(nèi)分流的液力機(jī)械變矩器，在高速輕載工況下，自由輪機(jī)構(gòu)脫開(kāi)，第一渦輪空轉(zhuǎn)，動(dòng)力自第二渦輪單獨(dú)傳遞；在低速重載工況下，自由輪機(jī)構(gòu)鎖緊，兩個(gè)渦輪共同傳遞功率，從而使變矩系數(shù)加大,=，最高效率高。由于雙渦輪作用，其變矩系數(shù)曲線由兩段不同斜率的曲線組成，因此隨著外載荷變化時(shí)，變矩器本身可進(jìn)行一定量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。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。但由于液力變矩器采用了雙渦輪，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；超越離合器受力狀況和潤(rùn)滑條件較差，可靠性差；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。新傳動(dòng)系的液力變矩器為單級(jí)、單相、三元件向心渦輪變矩器，具有正透性，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，渦輪的轉(zhuǎn)速減小，循環(huán)圓流量增加，使泵輪負(fù)荷增加，反之亦然，這樣利于充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。由于采用了單級(jí)、單向向心渦輪變矩器，最高效率高于其他形式的變矩器，且高效工作區(qū)較寬；最大的特點(diǎn)是零件易于加工制造。當(dāng)然，該變矩器的起動(dòng)工況（i=0）的變矩系數(shù)K較之原雙渦輪變矩器小，但因?yàn)榕渲昧怂俦确秶^大的前四后四動(dòng)力換擋變速器，同樣獲得了較大的速比范圍，不僅滿足了裝載機(jī)高速時(shí)的小速比和作業(yè)時(shí)的大速比要求，且能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，制造工藝性較好，維修性較方便；配上電液操縱，在一定范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。新老傳動(dòng)系的主要不同點(diǎn)如下：(1)原傳動(dòng)系屬液力—機(jī)械串聯(lián)的復(fù)合傳動(dòng)； 新傳動(dòng)系屬純液力傳動(dòng)。(2)原傳動(dòng)系變矩器為雙渦輪加超越離合器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜； 新傳動(dòng)系變矩器屬單級(jí)、單向、三元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(3)原傳動(dòng)系變矩器零速變矩比=； 新傳動(dòng)系變矩器零速變矩比=。(4)； 。(5)原傳動(dòng)系變速器為前二后一三擋行星傳動(dòng)變速器； 新傳動(dòng)系屬變速器前四后四八擋定軸式動(dòng)力換擋變速器。(6)原傳動(dòng)系最高車(chē)速為37 km/h； 新傳動(dòng)系最高車(chē)速為40 km/h（）。(7)原傳動(dòng)系一擋最大牽引力為146kN； kN；(8)原液力變速器為機(jī)械換擋； 新液力變速器為電液操縱，減輕了操縱強(qiáng)度。 2）經(jīng)選配主減速器和重新設(shè)計(jì)輪邊行星傳動(dòng)后驅(qū)動(dòng)橋的可靠性得到了提高。由于輪邊行星傳動(dòng)中的齒輪采用了不等嚙合角的角度變位，同時(shí)將壓力角由20176。176。，齒輪的接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及承載能力均提高了，齒輪抗膠合和抗磨損的能力也得到了提高。另外在變速器的設(shè)計(jì)中，離合器內(nèi)的分離彈簧采用波形彈簧代替柱形彈簧，使摩擦片分離快速而徹底，減少滑磨熱量的產(chǎn)生；為了避免輸出軸油封處滲油將該處兩端油封封在輸出軸花鍵外側(cè)的光軸處。此外，調(diào)整傳動(dòng)齒輪齒數(shù)，可以得到不同的速比，可用于同等噸位的壓路機(jī)、平地機(jī)、牽引車(chē)上。本章對(duì)液力變速器進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。以設(shè)計(jì)的ZL40/50裝載機(jī)液力變矩器為例，分析討論了裝載機(jī)的使用工況、在裝載機(jī)變負(fù)荷工況下如何求得發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)用調(diào)速特性、發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作的輸入、輸出特性，并對(duì)實(shí)際匹配曲線進(jìn)行了分析討論，得出匹配合理的結(jié)論；針對(duì)工廠實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了動(dòng)力換擋變速器，詳細(xì)討論了新設(shè)計(jì)的動(dòng)力換擋變速器的傳動(dòng)方案圖及擋位、速比、齒輪模數(shù)、離合器等主要參數(shù)的選擇和確定過(guò)程，計(jì)算了各擋離合器的扭矩容量及儲(chǔ)備系數(shù)。以ZL50裝載機(jī)的整機(jī)參數(shù)和新設(shè)計(jì)的液力變矩器和驅(qū)動(dòng)橋參數(shù)對(duì)整機(jī)的各擋牽引力和各擋速度進(jìn)行了計(jì)算并繪制出各擋牽引力—速度曲線圖。液力變速器是與天工所聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，是研、學(xué)、產(chǎn)相結(jié)合的產(chǎn)物，前四后四動(dòng)力換擋變速器是自行設(shè)計(jì)、研制的。最后就新傳動(dòng)系統(tǒng)與原系統(tǒng)系的區(qū)別進(jìn)行了闡述。 結(jié)論 本文以工廠中實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，在分析了當(dāng)前ZL40裝載機(jī)傳動(dòng)系所存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了驅(qū)動(dòng)橋和液力變速器的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法。改進(jìn)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋、動(dòng)力換擋變速器，旨在改善裝載機(jī)的牽引性能和速度性能，提高工作工況的效率和行走工況的機(jī)動(dòng)性，并通過(guò)多種性能試驗(yàn)進(jìn)行論證。具體的研究結(jié)論如下： 基于對(duì)原驅(qū)動(dòng)橋存在問(wèn)題的分析，在對(duì)主減速器選配、輪邊重新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)原驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，使新設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋的承載能力和驅(qū)動(dòng)橋的可靠性得到了提高。在新設(shè)計(jì)的輪邊行星傳動(dòng)中，齒輪采用了不等嚙合角的角度變位，并將嚙合角由20176。176。，齒輪的接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及承載能力均提高。 對(duì)液力變速器進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。以設(shè)計(jì)的ZL40/50裝載機(jī)液力變矩器為例，分析討論了裝載機(jī)的使用工況、在裝載機(jī)變負(fù)荷工況下如何求得發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)用調(diào)速特性、發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作的輸入、輸出特性，并對(duì)實(shí)際匹配曲線進(jìn)行了分析、討論，得出新設(shè)計(jì)的液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配合理的結(jié)論；針對(duì)工廠實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了動(dòng)力換擋變速器，詳細(xì)討論了新設(shè)計(jì)的動(dòng)力換擋變速器的傳動(dòng)方案圖及擋位、速比、齒輪模數(shù)、離合器等主要參數(shù)的選擇和確定過(guò)程，計(jì)算了各擋離合器的扭矩容量及儲(chǔ)備系數(shù)，對(duì)整機(jī)的牽引性能和速度性能進(jìn)行了理論匹配計(jì)算和研究。 致謝 本文的研究工作是在我的導(dǎo)師張?jiān)嚼蠋煹木闹笇?dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在論文選題總體方案的制定，具體研究方法及技術(shù)路線的設(shè)計(jì)以及論文的開(kāi)展和撰寫(xiě)過(guò)程中，得到了張老師的大力支持和耐心細(xì)致的指導(dǎo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，孜孜不倦、開(kāi)拓進(jìn)取的工作作風(fēng)、使我受益終身。在我的學(xué)業(yè)和論文的