【導(dǎo)讀】作為驅(qū)動(dòng)橋的重要一部分，它設(shè)計(jì)水平受力的合理性直接影響到作業(yè)性能。驅(qū)動(dòng)橋是輪式裝載機(jī)的關(guān)鍵部件。器的總體參數(shù)；；，得出應(yīng)力圖；種工況下的最優(yōu)方案。本設(shè)計(jì)對工程機(jī)械行業(yè)中的Zl50裝載機(jī)分析介紹，主要分析它的主傳動(dòng)部分，形位移圖從而得到了分析的結(jié)果，再對分析結(jié)果進(jìn)行簡單的說明。建模之前對零件的。相應(yīng)計(jì)算，然后對分析的結(jié)果給出合理的解釋，相關(guān)情況出現(xiàn)的原因。

　　

【正文】 轉(zhuǎn)矩 Tce m a x0 1 0 /ce e fT K T i i i n?? ? ? ( Nm)? （ 34） 式中 fi —— 發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)系的最低擋傳動(dòng)比，在此取 ； 1i —— 主減速器的傳動(dòng)比在此為 ； 0i —— 輪邊減速器，在此為 maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 450 ( Nm)? ； ? —— 傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取 ； n —— 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1； oK —— 超載系數(shù)，對于一般載重汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)的各類汽車 系數(shù) 一般取 ， zl50 取 由以上各參數(shù)可求 Tce Tce = 1 . 0 4 5 0 4 . 6 2 5 4 . 0 1 3 . 6 0 . 91? ? ? ? ?= ( Nm)? 結(jié)論：正常行駛時(shí)轉(zhuǎn)矩較小，而在車輪打滑和發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與最低傳動(dòng)比兩者之間去較小的轉(zhuǎn)矩靜力分析。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 27 頁 第 4 章 不同工況下 有限元 分析 所用軟件介紹 由于對 SolidWorks 運(yùn)用比較熟練， 所用有限元分析軟件 為與 SolidWorks 一體的軟件 ： SolidWorks Simulation。 主要分析功能： a)系統(tǒng)及部件級分析 。 我們主要是對零件分析。 b)多領(lǐng)域的全面分析 。 任何一個(gè)產(chǎn)品決計(jì)不能僅考慮靜強(qiáng)度，必須考慮多領(lǐng)域的問題，比如靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度、模態(tài)、疲勞、 參數(shù)優(yōu)化等 。 在此主要采用靜強(qiáng)度分析和扭轉(zhuǎn)分析， 在統(tǒng) 一界面下產(chǎn)品 可以 多領(lǐng)域分析。 c)面向設(shè)計(jì)者的多場耦合熱 .結(jié)構(gòu)、流體 .結(jié)構(gòu)、多體動(dòng)力學(xué) .結(jié)構(gòu)等多場分析是目前分析中的一個(gè)重要發(fā)展方向，他可以解決非常復(fù)雜的工程問題。 但在此我們先不用，主減速器的工況比較復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)用過程中環(huán)境比較惡劣 ，必須考慮復(fù)合材料、材料非線性、高級機(jī)械振動(dòng)、非線性動(dòng)力學(xué)等高級分析的需求。 SolidWorks Simulation 是一個(gè)與 SolidWorks 完全集成的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)。 SolidWorks Simulation 提供了單一 屏幕解 決方案來進(jìn)行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。 SolidWorks Simulation 憑借著快速解算器的強(qiáng)有力支持，使得 我 能夠使 用個(gè)人計(jì)算機(jī) 快速解決大型問題。 SolidWorks SimulationXpress 為 提供了一個(gè)容易使用的初步應(yīng)力分析工具 ，節(jié)約了分析改正的時(shí)間 。 零件的基本信息 主減速器重主要工作零件為主傳動(dòng)齒輪和從動(dòng)錐齒輪，兩零件要求質(zhì)量高，因此主要分析 這兩個(gè)零件。 表 41 齒輪信息 主傳動(dòng)齒輪 從動(dòng)錐齒輪 質(zhì)量 kg kg 體積 3m 3m 主傳動(dòng)齒輪和從動(dòng)錐齒輪 材料都 采 用的是 20CrMnTi， 經(jīng)過滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到 58～ 64HRC，而心部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù) m 〉 8時(shí)為 29～ 45HRC，西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 28 頁 其材料 20CrMnTi 的相關(guān)參數(shù)如表 表 42 材料屬性 屬性名稱 數(shù)值 單位 數(shù)值類型 彈性模量 +011 N/ 2m 恒定 泊松比 NA 恒定 抗剪模量 +010 N/ 2m 恒定 質(zhì)量密度 7700 kg/ 3m 恒定 張力強(qiáng)度 +008 N/ 2m 恒定 屈服強(qiáng)度 +008 N/ 2m 恒定 熱擴(kuò)張系數(shù) /Kelvin 恒定 熱導(dǎo)率 50 W/() 恒定 比熱 460 J/() 恒定 發(fā)動(dòng)機(jī)最大 轉(zhuǎn)矩 與最低傳動(dòng)比時(shí)的 靜態(tài) 分析 工況發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩最低傳動(dòng)比時(shí)轉(zhuǎn)矩 為 ( Nm)? ，根據(jù)這一數(shù)值進(jìn)行分析 。 主動(dòng)錐齒輪分析 打開零件在 simulation 菜單卡中單擊算例子菜單下的新算例如圖 ，選擇靜態(tài)如圖 。 圖 新建算例 圖 算例類型 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 29 頁 主 動(dòng)錐齒輪與其它部件的連接主要有兩處軸承支承和一處花鍵連接 ，因此夾具選用的是軸承支撐，和固定幾何體右鍵夾具顯示子菜單圖 ，選擇軸承支撐，選擇主傳動(dòng)齒輪上的一軸承支撐面， 如圖 。 圖 夾具子菜單 圖 軸承支撐面的添加 同樣的方法選擇主動(dòng)錐齒輪的另外一軸承支撐處，再在夾具處單擊右鍵選擇固定幾何體 圖 ，選擇主動(dòng)錐齒輪與 其它零件接觸的部分，主要是花鍵部分，選擇結(jié)果如圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 30 頁 圖 固定幾何體 添加 載荷 ：在 載荷 菜單單擊右鍵顯示 載荷 子菜單，選擇力矩 如圖 。 圖 載荷 子菜單 選擇主動(dòng)錐齒輪上的一齒輪面作為力矩施加面再選一軸面一確定力矩的施加方向，根據(jù)前面計(jì)算得出的在正常行駛情況下應(yīng)該的力矩值為： ( Nm)? 如圖。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31 頁 圖 力矩的添加 再在 載荷 菜單中添加溫度 載荷 ，溫度設(shè)為 45 攝氏度后如圖 。 圖 溫度 載荷 的添加 右擊網(wǎng)格菜單選擇生成網(wǎng)格圖 ， 網(wǎng)格化參數(shù)如圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 32 頁 圖 網(wǎng)格子菜單圖 圖 主動(dòng)錐齒輪網(wǎng)格化參數(shù) 表 43 網(wǎng)格信息 網(wǎng)格類型 : 實(shí)體網(wǎng) 格 所用網(wǎng)格器 : 基于曲率的網(wǎng) 格 自動(dòng)過渡 : 開啟 光滑表面 : 打 開 雅可比檢查 : 4 Points 單元大小 : 0 mm 公差 : 0 mm 品質(zhì) : 高 單元數(shù) : 180406 節(jié)數(shù) : 257772 主傳動(dòng)齒輪網(wǎng)格化結(jié)果如圖 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 33 頁 圖 主動(dòng)錐齒輪網(wǎng)格化結(jié)果 選擇單擊運(yùn)行按鈕 圖 計(jì)算結(jié)果。 圖 運(yùn)行計(jì)算 在 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最低傳動(dòng)比工況下 下運(yùn)算結(jié)果：應(yīng)力圖圖 、位移圖圖、應(yīng)變圖圖 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 34 頁 圖 主動(dòng)錐齒輪的應(yīng)力圖 分析 結(jié)果 ：在最大扭矩最低傳動(dòng)比的工況下主傳動(dòng)錐齒輪的最大應(yīng)力約為390MPa， 小于材料的許用應(yīng)力 620MPa， 最小應(yīng)力幾乎為 0MP，應(yīng)力最大主要在齒根部位，與實(shí)際受力一致， 應(yīng)力主要分布在中間部分， 在軸端比較細(xì)的部分，應(yīng)力比較大，但是都還是 滿足要求 。 圖 主動(dòng)錐齒輪的位移圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 35 頁 分析結(jié)果 ：在最大扭矩最低傳動(dòng)比的工況下主傳動(dòng)錐齒輪的最大位移為 位于主動(dòng)錐齒輪的齒頂 ， 位移最大為接觸的那些齒輪，與實(shí)際也相符合。最小位移忽略不計(jì)， 但它的軸線最大偏移量大約是 ， 頂端部分位移 較 小，說明了采用 跨置式 的主傳動(dòng)齒輪布置凡是起到了 良好 的作用， 滿足要求 。 圖 主動(dòng)錐齒輪的應(yīng)變圖 從錐齒輪分析 運(yùn)用同樣的方法對從動(dòng)錐齒輪 分析。 設(shè)置夾具，從動(dòng)錐齒輪與其它連接部分為螺栓連接，因此固定螺栓孔和與差速器外殼接觸面如圖 所示 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 36 頁 圖 從動(dòng)錐齒輪夾具固定 添加力矩 載荷 如圖 。 圖 載荷 的添加 從動(dòng)錐齒輪的網(wǎng)格化 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 37 頁 圖 網(wǎng)格化參數(shù) 圖 網(wǎng)格化結(jié)果 計(jì)算結(jié)果 圖 從動(dòng)錐齒輪在最大扭矩時(shí)應(yīng)力圖 分析結(jié)果 ：從動(dòng)錐齒輪在最大扭矩最低傳動(dòng)比的工況下最大應(yīng)力約為 523MPa 小西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 38 頁 于材料的許用應(yīng)力 620MPa， 其應(yīng)力較大部分處于齒輪嚙合時(shí)嚙合齒輪的齒根部分，沒有應(yīng)力突變現(xiàn)象，比較合理， 而從整個(gè)從動(dòng)錐齒輪看來。從動(dòng)錐齒輪在離接觸齒輪較遠(yuǎn)的部分應(yīng)力比較小 。 圖 從動(dòng)錐齒輪在最大扭矩時(shí)的位移圖、 分析結(jié)果 ：從動(dòng)錐齒輪在最大扭矩最低傳動(dòng)比的工況下最大位移為 在嚙合齒外端齒頂處 ，但它的軸向偏移大約為 ~ 小于 滿足要求。它位移的主要部位也為齒輪嚙合處。 其它大部分的位移小于 。 圖 從動(dòng)錐齒輪在最大扭矩時(shí)的應(yīng)變圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 39 頁 正常行駛狀況下的 扭曲 分析 正常行駛狀態(tài)時(shí)裝載機(jī)最常見的工況 ，扭曲是螺旋錐齒輪傳動(dòng)時(shí)主要所處狀態(tài)，因此分析此工況分析更好了解零件的狀態(tài)。 主動(dòng)錐齒輪 扭轉(zhuǎn) 分析 新建算例選擇扭曲子選項(xiàng)，夾具的選擇與上一小節(jié)一樣，力矩 載荷 施加的作用面也與之前分析一致只是大小改為正常行駛狀態(tài)下的扭矩為 mN? 如圖 圖 主動(dòng)錐齒輪的扭曲分析 將零件網(wǎng)格化，其網(wǎng)格化參數(shù)如圖： 、 。 圖 主動(dòng)錐齒輪網(wǎng)格化參數(shù) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 40 頁 圖 網(wǎng)格化結(jié)果 對其運(yùn)行求解： 圖 求解器運(yùn)行求解 運(yùn)行結(jié)果 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 41 頁 圖 從動(dòng)錐齒輪的扭曲分析 分析結(jié)果 ：扭曲分析結(jié)果最大扭曲值為 ， 扭曲 結(jié)果 比較大， 主要處于齒頂部位的扭曲位移，建議對齒輪采取一定的熱處理，增加其剛度，減小扭曲變形。而相對花鍵部分我們可以看到由于接觸面廣，受力比較均勻，所以在此部分幾乎沒有什么扭曲。 從錐齒輪分析 設(shè)置夾具，從動(dòng)錐齒輪與其它連接部分為螺栓連接，因此固定螺栓孔和與差速器外殼接觸面如圖 所示 將其網(wǎng)格化設(shè)置以及網(wǎng)格化參數(shù) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 42 頁 圖 網(wǎng)格化及網(wǎng)格化參數(shù) 圖 從動(dòng)錐齒輪的扭曲位移 分析 結(jié)果 ：分析從動(dòng)錐齒輪得出結(jié)論， 扭曲 最大為 0. 50mm， 二從整個(gè)圖來看，整個(gè)從動(dòng)錐齒輪的扭曲位移都比較小，幾乎都小于 ，材料基本滿足扭曲要求，而我們可以知道從動(dòng)錐齒輪不僅有垂直于軸面上的扭轉(zhuǎn)位移還包括沿著軸向的扭曲位移 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 43 頁 典型工況分析的結(jié)果總結(jié) 工況驅(qū)動(dòng)輪打滑與工況發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出，兩種工況下驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)器的情況所受約束都一樣，這兩者只可能出現(xiàn)一種情況， 因此 分析時(shí)， 取轉(zhuǎn)矩較小的值，而在此為工況發(fā)動(dòng)機(jī)最大時(shí)，取的轉(zhuǎn)矩為 mN? 分析出來其應(yīng)力、位移都主要集中在齒輪嚙合處，無論是主動(dòng)錐齒輪還是從動(dòng)錐齒輪位移變形最大的地方為嚙合處齒頂 處，對于分析的兩個(gè)傳動(dòng)齒輪的應(yīng)力結(jié)果圖我們也可以看出，齒根部位的應(yīng)力較大但都滿足設(shè)計(jì)要求。 對于 正常行駛情況下的工況我們進(jìn)行扭曲分析得到的結(jié)論是主動(dòng)錐齒輪的扭曲位移結(jié)果相對比較大，扭曲位移也集中在齒頂部分 但所不同的是不只是嚙合齒而是所有齒都出現(xiàn)比較大的扭曲， 最大為 ，從這一分析結(jié)果看來 因?yàn)閷χ鲃?dòng)錐齒輪施加的扭矩作用扭曲位移是讓其整個(gè)軸有所位移，并且由于位移的疊加所以其值比較大，情況都還是比較合理 ，從動(dòng)錐齒輪的扭曲位移整體都比較小，幾乎都小于 ，分析這一結(jié)果主要是由于從動(dòng)錐齒輪與差速器外殼連接的連接的接觸點(diǎn)比較多，差速器外殼給了從動(dòng)錐齒輪一定的剛度增加，所以變形較小。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 44 頁 結(jié) 論 本 設(shè)計(jì) 對裝載機(jī)以及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 以及目前市場需求 介紹， 確定 了 論文研究的意義。重點(diǎn)對 ZL50 裝載機(jī)的主減速器結(jié)構(gòu)、分類、工作原理做了詳細(xì)的介紹， 并且分析了各種傳動(dòng)型式的優(yōu)缺點(diǎn)，然后選擇本論文分析的型式，再計(jì)算各種零件的 參數(shù) ，用 SoildWorks 軟件建立主減速器的模型， 做了動(dòng)畫仿真， 然后運(yùn)用有限元分 析軟件對其在不同工況下有限元分析，確定了其應(yīng)力云圖 ， 分析主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪不同的扭曲的結(jié)果造成的原因 是一者因?yàn)槲灰频寞B加二者由于與其它零件不同的連接對從動(dòng)錐齒輪增強(qiáng)了一定的剛度 。選擇最大扭矩最小傳動(dòng)比就是受力最大的情況，在這工況下算出結(jié)果都滿足設(shè)計(jì)要求。 本 設(shè)計(jì) ， 做的好點(diǎn)方面是在建模方面建的比較真實(shí)精細(xì)， 在計(jì)算方面也比較精確分析時(shí)工況做了最大的余量 。 不足方面 是分析的零件太少，沒有進(jìn)行整個(gè)主減速器的分析，分析結(jié)果介紹的不