【正文】 4 差速器齒輪尺寸名稱代號行星齒輪半軸齒輪齒數(shù)z1018模數(shù)m7齒寬b2530壓力角a176。工作齒高h(yuǎn)0齒全高h(yuǎn)分度圓直徑d70126分錐角d176。176。外錐距Re齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f齒根角qf176。176。頂錐角da176。176。根錐角df176。176。 齒頂圓直徑da分度圓弧齒厚S 半軸設(shè)計(jì) 半軸的功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪，這時半軸將差速器半軸齒輪與輪轂連接起來。裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。 半軸的型式 普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式或受力狀況的不同而分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種。 半浮式半軸（（b））以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以突緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接)。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來的彎矩。由此可見，半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點(diǎn)。 3/4浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除承受全部轉(zhuǎn)矩外，彎矩得由半軸及半軸套管共同承受，即3/4浮式半軸還得承受部分彎矩，后者的比例大小依軸承的結(jié)構(gòu)型式及其支承剛度、半軸的剛度等因素決定。側(cè)向力引起的彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命?？捎糜谵I車和輕型車輛，但未得到推廣。 全浮式半軸（（a））的外端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應(yīng)相向安裝并有一定的預(yù)緊，調(diào)好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結(jié)構(gòu)方案。 由于車輪所承受的垂向力、縱向力和側(cè)向力以及由它們引起的彎矩都經(jīng)過輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，故全浮式半軸在理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。但在實(shí)際工作中由于加工和裝配精度的影響及橋殼與軸承支承剛度的不足等原因，仍可能使全浮式半軸在實(shí)際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應(yīng)力約為5～70MPa。具有全浮式半軸的驅(qū)動橋的外端結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故小型車輛不采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于各種工程機(jī)械。 半軸型式 計(jì)算載荷的計(jì)算 在車輛轉(zhuǎn)彎時，若考慮差速器行星齒輪自轉(zhuǎn)內(nèi)摩擦阻力矩時，一側(cè)半軸會出現(xiàn)最大扭矩，兩半軸齒輪，即兩半軸的轉(zhuǎn)矩分別為：式中 M1 —— 外側(cè)車輪對應(yīng)的半軸（半軸齒輪）傳遞的扭矩，N m； M2 —— 內(nèi)側(cè)車輪對應(yīng)的半軸（半軸齒輪）傳遞的扭矩，N m； M0 —— 差速器受到的扭矩，N m， M0 = Mmax 2 ； K—— 縮緊系數(shù)，K = ~ ，；則 M1 = ， M2 = 0 ，則半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為： Mzmax = 2 = = 180。 = m 由附著里決定的半軸受到的扭矩為：式中 GM —— 裝載機(jī)自重（N ），GM =167000N ； PQ—— 額定載重量（N ），PQ = 50000N ； f —— 附著系數(shù)，輪式裝載機(jī)f = ~ ，； rd—— 動力半徑（m），rd = i4—— 輪邊減速器傳動比，i4 = ；h 4—— 輪邊減速器傳動效率， h 4 = ；計(jì)算得=m 則取上述兩種計(jì)算方法所得的較小值作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩，帶入經(jīng)驗(yàn)公式來選擇主要參數(shù)。則 Mz = M39。zmax = m 半軸桿部直徑的計(jì)算桿部直徑是半軸的主要參數(shù)，可按下式初選：式中 Mz —— 半軸受到的扭矩，kg cm；[t ]—— 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，半軸材料選用40Cr，則[ t] = 5000 ~ 6000 2 kg/cm2,取為[t ] = 5000 kg/cm2； 則d== 圓整后取d = 50mm。 全浮式半軸只傳遞扭矩，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力如下：式中 Mz —— 半軸受到的扭矩，N mm； d —— 半軸桿部直徑，mm；則半軸受到的扭矩為：=424Mpa則t 在500 ~ 600MPa 范圍內(nèi)，半軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度合格，直徑選擇合適。 輪邊減速器的功用是進(jìn)一步降速增扭，滿足整車的行駛和作業(yè)要求；同時由于可以相應(yīng)減少主傳動器和變速箱比，因此降低了這些零部件傳遞的扭矩，減少了它們的尺寸。 輪邊減速器傳動方案輪邊減速器有多種布置方案，各種方案有不同的作用。越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方（)；公共汽車為了降低汽車的質(zhì)心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直下方()；有些雙層公共汽車為了進(jìn)一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時，將主減速器及差速器總成也移到一個驅(qū)動車輪的旁邊。在少數(shù)具有高速發(fā)動機(jī)的大型公共汽車、多橋驅(qū)動車輛和超重型載貨車輛上，有時采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質(zhì)量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優(yōu)點(diǎn)，而且對汽車的總體布置很方便。一般工程車輛大都采用單排內(nèi)、外嚙合行星式輪邊減速器，有兩種方案：（1）太陽論主動（由半軸驅(qū)動）、齒圈用花鍵和驅(qū)動橋殼體固定連接、行星架和車輪輪轂用螺栓連接。這種方案的傳動比為(1+a )。a 為齒圈和太陽輪的齒數(shù)之比。 （2）太陽輪主動（有半軸驅(qū)動）、行星架和橋殼固定連接而齒圈和車輪輪轂連接。這種方案的傳動比為a 。大部分工程車輛采用第一種方案（）。 輪邊減速器傳動型式 行星排的配齒計(jì)算 根據(jù)傳動比確定齒數(shù)關(guān)系對于太陽輪輸入，行星架輸出的行星傳動型式，其傳動比為：i = 1+a = 1+ zq/ z由i = ，則 zq /zt = ； 太陽輪與行星輪的中心距atx 和齒圈與行星輪的中心距 aqx 應(yīng)該相等：式中 atx —— 太陽輪和行星輪的嚙合角； aqx —— 齒圈和行星輪的嚙合角； 對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動、高度變位齒輪傳動 cosatx = cosaqx ,故得 zq zt = 2zx因大部分輪邊減速器齒輪采用角度變位，以方便選擇行星齒輪齒數(shù)，增加輪齒的強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)也采用角度變位，則對于角度變位的齒輪，行星齒數(shù)為： 當(dāng)( ) q t z z 為偶數(shù)時, 1 x Dz = ； 當(dāng)( ) q t z z 為奇數(shù)時, x Dz = 177。 ； 行星輪數(shù)目一般為3～6個，增加行星輪數(shù)可減少輪齒的載荷，但增加了零件數(shù)，降低行星架的強(qiáng)度和剛度，導(dǎo)致齒輪接觸條件的惡化，最常見的為3～4個。本設(shè)計(jì)選行星輪數(shù)為3個。 為使行星排個基本原件上所受徑向力平衡，應(yīng)使各行星輪在圓周上均勻分布或?qū)ΨQ與旋轉(zhuǎn)軸線分布。對于N個行星輪均勻分布，裝配條件是： 配齒計(jì)算 為使減速器尺寸盡可能小，應(yīng)使太陽輪的齒數(shù)盡可能的小，一般為14～22，在這個區(qū)間內(nèi)配齒，選用滿足傳動比和安裝條件的齒數(shù)，并考慮相應(yīng)的強(qiáng)度問題，最終選用： zt = 18 zq = 57則根據(jù)同心條件得：zq zt = 39, 幾何尺寸計(jì)算 對于該行星齒輪傳動可按表45中的計(jì)算公式進(jìn)行其幾何尺寸的計(jì)算。各齒輪副的幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果見表。表45 行星齒輪尺寸 花鍵、軸承、螺栓 花鍵的選擇與校核 輸入法蘭與中央傳動小錐齒輪軸連接處 本花鍵采用漸開線花鍵，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊初選花鍵，參數(shù)如表46：表46 花鍵基本尺寸 半軸錐齒輪與半軸聯(lián)接處此處花鍵承受很大扭矩，聯(lián)接比較重要，選用漸開線花鍵。此處花鍵要求半軸桿部直徑應(yīng)小于等于半軸花鍵小徑，以使半軸各部分達(dá)到等強(qiáng)度。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊初選花鍵，參數(shù)如下表：表47 花鍵尺寸2 半軸與輪邊減速器太陽輪聯(lián)接處 參考半軸錐齒輪與半軸聯(lián)接處花鍵的選擇。 齒圈與橋殼聯(lián)接處 花鍵的選擇 此處花鍵主要手剪切應(yīng)力，靜聯(lián)接可用矩形型花鍵。為了便于軸承安裝花鍵外徑應(yīng)小于最小軸承內(nèi)徑105mm，故選用規(guī)格為10180。92180。102180。11的矩形花鍵。參數(shù)為鍵數(shù)10，小徑92mm，大徑102mm，鍵寬11mm。 主要軸承 中央傳動器中的軸承 作用在主、從動錐齒輪上的力 主動錐齒輪為左旋，從動錐齒輪為右旋，計(jì)算前進(jìn)時的受力，這時從小錐齒輪的小端看，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r針。 主動錐齒輪的軸承支承反力 輪式裝載機(jī)驅(qū)動橋中，小錐齒輪采用三點(diǎn)支承，即分布形式為跨置式。 主動錐齒輪受力示意圖 軸承的選擇與壽命計(jì)算 A、B、C、D、E軸承的選取應(yīng)盡量參考到主傳動 的結(jié)構(gòu)尺寸，以及與軸承的壽命盡量接近，故初選軸承型號如下：A、B初選，圓錐滾子軸承30312 C軸承初選圓柱滾子軸承N2208ED、E軸承初選圓錐滾子軸承30216 輪邊減速器行星輪滾針軸承的選擇 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。 滾針數(shù)確定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% ，此設(shè)計(jì)可設(shè)d=6mm 滾針的長度若取滾針過長，則易磨損，若過短則易使行星輪軸受力不均勻，且易損傷輪軸表面，故取大于齒寬的2/3 ~ 3/4 。則 l = 3/4180。80 = 60mm。 輪邊減速器輪轂與橋殼處軸承 此處軸承根據(jù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度選擇為圓錐滾子軸承32022，和32221。 第5章 裝載機(jī)制動系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 裝載機(jī)制動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 鉗盤式制動器是近年來在輪式裝載機(jī)和汽車上開始廣泛采用的新結(jié)構(gòu)，由于其具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，已形成了取代蹄式制動器的趨勢。在ZL50裝載機(jī)中，制動器主要要考慮到對惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)。這里的鉗盤式制動器安裝在輪轂里面，并有一系列防護(hù)措施，能抵擋雨水、灰塵、泥土、和各種污染液等。在此由于篇幅限制和時間上的一些問題，經(jīng)指導(dǎo)老師批準(zhǔn)，不作詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。 手制動器設(shè)計(jì) 手制動器主要用于使裝載機(jī)在路面或斜坡上停車。各國對手制動器的設(shè)計(jì)，同樣作有規(guī)定。例如有的國家規(guī)定:停車制動器必須能產(chǎn)生相當(dāng)于在25%坡度上停車的制動力， 的減速度，同時要求手柄的操縱力不得大于60 公斤。例如又有一些國家規(guī)定。手制動器的制動力不得小于機(jī)械總重的20%，乎柄操縱力不得超過50 公斤。對重量較大的大型裝載機(jī)，要實(shí)現(xiàn)上述要求，有時會有困難。 蹄式手制動器有各種結(jié)構(gòu)類型口通常用下列方法分類:按照兩個制動蹄在制動時產(chǎn)生的制動力矩是否相等，分為平衡式(兩蹄制動力矩相等)和非乎衡式(兩蹄制動力矩不等)。按照制動鼓正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的總制動力矩是否相等，分為對稱式(制動鼓正反轉(zhuǎn)，制動力矩相等)和非對稱式(制動鼓正反轉(zhuǎn)，制動力矩不等)，按照制動蹄的支點(diǎn)是否固定，分為固定支點(diǎn)式和浮動支點(diǎn)式。此外，還有利用一個制動蹄的制動力，使另一個制動蹄增力的自動增力式制動器。蹄式手制動器較多的是采用自動增力式結(jié)構(gòu)。 計(jì)算制動器制動力矩的目的，是為了確定制動力矩和作用于蹄式端部推力P的關(guān)系，檢驗(yàn)所選制動器類型與結(jié)構(gòu)尺寸，能否滿足設(shè)計(jì)要求以及作為設(shè)計(jì)制動操縱系統(tǒng)的依據(jù)。 蹄式制動器主要參數(shù)的確定 制動鼓內(nèi)徑d 從提高制動效果出發(fā)，在結(jié)構(gòu)布置可得情況下，希望制動鼓內(nèi)徑盡量大。由已知參數(shù)可知輞為25 英寸， d=25= 摩擦片包角 增加包角，可使單位壓力p 減小并提高制動效能。但是232。 過大，使襯片磨損不均，并可能產(chǎn)生“自剎”。同時由于單位壓力位余弦分布，故遠(yuǎn)離最大壓力線的端部起的作用不大，232。 過大反而影響制動鼓的散熱。試驗(yàn)證明，摩擦片包角在90176。100176。范圍內(nèi)，制動鼓的溫度最低，摩擦片磨損均勻，制動效率最高。 232。 =95 176。 摩擦襯片寬度b 和材料摩擦片寬度b 的大小音響面積，亦即影響單位壓力p 的大小，一般b=D鼓摩擦片材料，一般為模壓銅絲石棉類襯片，摩擦系數(shù)取236。 = 。b= 制動器尺寸參數(shù)L、K 制動器尺寸關(guān)系簡圖， ‘ 232。 為摩擦片起始角， ’’ 232。 為摩擦片終止l角，232。 為摩擦片包角， l和h1 為確定蹄片支承銷位置的坐標(biāo)距離。h 為蹄片支承銷與油缸中心的距離，R 為制動鼓半徑。 L、K 的值可統(tǒng)計(jì)同類型結(jié)構(gòu)制動器后確定。確定 時，為使摩擦襯片磨損均勻，最好使襯片等分角線和最大壓力線重合，L ，K . 制動鼓壁厚 制動鼓為鑄造時，一般取壁厚t = 1113mm。它應(yīng)保證擴(kuò)大24 次內(nèi)徑后，仍有足夠剛性。為了提高散熱效果及剛性，可在制動鼓外而加筋。鑄造制動鼓的材料，用低合金巾碳鑄鐵或高碳鑄鐵，后者使制動鼓耐熱裂紋性較好。有些重型車輛的制動鼓，采用鋼背鼓。它是在用鋼板制成的殼體內(nèi)，用離心澆鑄，注人鑄鐵形成內(nèi)壁得到的。這種制