【正文】 在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作。 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)。 對(duì)液力變速器進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。176。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。 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。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。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)。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。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。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。(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。(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。(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=。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)。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。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。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。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。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。 對(duì)于為已知設(shè)計(jì)數(shù)值；；；。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。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。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。對(duì)于液力機(jī)械傳動(dòng)的換擋離合器，～。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：。 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。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)。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 。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。P為壓在摩擦表面上的總軸向壓力。考慮離合器傳遞扭矩時(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。在此變速器的設(shè)計(jì)中。而且通過(guò)控制油壓也可以自由控制扭矩容量。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)。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。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。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。3）分離迅速、徹底，便于換擋和起動(dòng)。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?？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。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)。摩擦片的外徑：φ180 mm摩擦襯片的內(nèi)徑：φ120 mm活塞外徑：φ188 mm活塞內(nèi)徑： mm折減系數(shù)：根據(jù)濕式摩擦片的對(duì)數(shù)，取k=摩擦系數(shù)：由于采用的是濕式銅基粉末冶金對(duì)鋼鐵，故μ根據(jù)變速箱軸的排列和結(jié)構(gòu)，確定轂體殼外徑尺寸小于φ218，花鍵參數(shù)為Z=79，=，α=20176。 圖32 ZL50裝載機(jī)變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖最終確定的變速箱各擋速比為：=，=，=，==，=，=，=片式離合器的主要參數(shù)是：片數(shù)、摩擦片的外徑、摩擦片的內(nèi)單位比壓及儲(chǔ)備系數(shù)等。在所有離合器分離的條件下，有三組獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的零件，即度。（3）從制造工藝性考慮，變速箱內(nèi)各擋齒輪模數(shù)應(yīng)盡可能兩種。初選兩對(duì)輸出6，其余為5。對(duì)液力傳動(dòng)，據(jù)此，求得：上述經(jīng)驗(yàn)公式主要用于對(duì)機(jī)械傳動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)。前進(jìn)、倒退擋齒輪，其中K=1輸出齒輪，式中，為變矩器的渦輪最大輸出扭矩。確定所設(shè)計(jì)的變速器有四個(gè)擋位，可計(jì)算出鄰擋傳動(dòng)比公比為： 對(duì)于傳動(dòng)系為液力傳動(dòng)時(shí)，～。對(duì)于液力傳動(dòng)的輪式裝載機(jī)，一般進(jìn)退均有3～4個(gè)擋位。變速器最高擋傳動(dòng)比為：（）=變速器最低擋傳動(dòng)比為：（）=變速器擋位數(shù)多少對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。按照變矩器高效區(qū)的最高轉(zhuǎn)速和設(shè)計(jì)高檔最高行駛車(chē)速40km/h、確定了傳動(dòng)系的最高檔傳動(dòng)比、最低擋傳動(dòng)比。5）操縱形式為電液換擋。3）本變速器與各種SAE標(biāo)準(zhǔn)或GB標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)可直接連接，也可以用傳動(dòng)軸相連。2）參照國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的傳動(dòng)路線，力求傳動(dòng)路線短，布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊。行星齒輪式變速器可得到較大的傳動(dòng)比，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件多，制造困難；而定軸式動(dòng)力換擋變速器相比較具有擋位多，速比調(diào)節(jié)范圍大，能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，因此國(guó)內(nèi)外廠家新開(kāi)發(fā)的變速器均以定軸式變速器為主。動(dòng)力換擋變速器是采用離合器將變速箱中的某兩個(gè)換擋元件結(jié)合，換擋是通過(guò)液壓動(dòng)力實(shí)現(xiàn)分離和結(jié)合的，因而操縱輕便，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。把性能相同（有效直徑、變矩系數(shù)和效率），只是透過(guò)性（不透性和可透性）不同的兩臺(tái)液力變矩器和同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸出特性曲線，用同一比例繪制在同一張坐標(biāo)圖上，就可看出，正透性比不透性液力變矩器具有起動(dòng)力矩大、渦輪轉(zhuǎn)速較高、高效率工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)。同樣取一系列轉(zhuǎn)速比，用同樣的方法可得在不同的下的值。具體為：當(dāng)轉(zhuǎn)速比時(shí)，由液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入特性曲線中可得到相應(yīng)的泵輪力矩和泵輪轉(zhuǎn)速，由公式可求得渦輪轉(zhuǎn)速。將這些同名的各點(diǎn)連接成光滑的曲線，即為液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸出特性曲線。而對(duì)于任一轉(zhuǎn)速比，均可由液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸入特性曲線上查得泵輪的轉(zhuǎn)速和泵輪力矩，再由公式 則可求得相應(yīng)的渦輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)矩。另外，液力變矩器與柴油機(jī)共同工作的輸出特性可以根據(jù)其共同工作的輸入特性和液力變矩器的原始特性繪制。液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸出特性曲線，是指它們共同工作時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)矩、渦輪功率、比油耗、液力變矩器效率、泵輪轉(zhuǎn)速隨渦輪轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。從圖31及以上的分析可以看出，匹配后發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器的共同工作點(diǎn)基本集中在發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際標(biāo)定工況附近，這表明匹配是可行的。但由于裝載機(jī)的作業(yè)工況復(fù)雜，阻力矩波動(dòng)很大，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有效功率將會(huì)有所降低，故將發(fā)動(dòng)機(jī)的額定工況配置在變矩器工作效率區(qū)的中部。液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸入特性反映了柴油機(jī)的工作點(diǎn)與變矩器傳動(dòng)比之間的關(guān)系。在發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器匹配時(shí)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)輸給液力變矩器的有效轉(zhuǎn)矩、有效功率，即發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際外特性，即 ， 這樣,以轉(zhuǎn)換到渦輪軸上的發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速外特性與變矩器進(jìn)行匹配，就得到了液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸入特性曲線。研究液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的目的就在于確定它們共同工作的特點(diǎn)和工況點(diǎn)，借以分析比較它們的匹配工況，為液力變矩器的尺寸選擇以及分析研究發(fā)動(dòng)機(jī)液力變矩器工作機(jī)系統(tǒng)的工況提供依據(jù)。但是發(fā)動(dòng)機(jī)作為一種動(dòng)力裝置，變矩器作為一種傳動(dòng)裝置，它們各自又有獨(dú)立的工作特性?？鄢兯俦煤凸ぷ鞅孟牡呐ぞ睾凸β屎?，得到發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)用外特性再與液力變矩器進(jìn)行匹配。，最大輸出功率為154kW。經(jīng)計(jì)算得變速泵消耗扭矩和功率為 對(duì)于裝載機(jī)，在挖掘和裝載作業(yè)中，工作泵往往要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)很大一部分轉(zhuǎn)矩和功率，約占額定功率的35%～40%，為了兼顧其他作業(yè)的需要，可以扣除20%的發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)矩和功率作為消耗在工作泵上的轉(zhuǎn)矩和功率進(jìn)行與變矩器的匹配。ZL40裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的附件如下：變速泵型號(hào)：BCB1352齒輪泵，排量為63 ml/r， ～轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵型號(hào)：CBG2080齒輪泵，額定流量150L/min, 工作裝置液壓系統(tǒng)油泵型號(hào)：CBG3160，排量為160 ml/r， 油泵消耗扭矩和功率為 式中，p為油泵工作壓力（P）； q為油泵理論排量（ml/r）； 為油泵機(jī)械效率，=～；為油泵的額定流量（l/min）。在與變矩器匹配時(shí)，需根據(jù)具體情況從功率或力矩中把這部分功率扣除以確定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出給液力變矩器的有效轉(zhuǎn)矩、有效功率，即發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際外特性，然后再求得變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的共同工作點(diǎn)。但由于裝載機(jī)在工作時(shí)其載荷總是在不斷變化的，因而有必要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性及其在變載荷工況的輸出特性做進(jìn)一步的研究。發(fā)動(dòng)機(jī)裝車(chē)后的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性不僅取決于它本身的特性曲線，與車(chē)輛在使用過(guò)程中的負(fù)荷工況也有很大的關(guān)系。目前工程機(jī)械用柴油機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為一類(lèi)單獨(dú)的品種。由于裝載機(jī)作業(yè)工況的多樣性，在作業(yè)過(guò)程中常常出現(xiàn)短時(shí)間的峰值載荷、超負(fù)荷、行走機(jī)構(gòu)滑轉(zhuǎn)，甚至發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)制性熄火。因此研制開(kāi)發(fā)定軸式動(dòng)力換擋變速器是一種必然趨勢(shì)和發(fā)展方向。同時(shí)定軸式動(dòng)力換擋變速器換擋方便自如、沖擊小、傳動(dòng)比范圍大，在一定范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，對(duì)外載荷的變化具有自適應(yīng)能力，能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和提高經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。純液力傳動(dòng)和液力機(jī)械串聯(lián)的復(fù)合傳動(dòng)相比，有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）純動(dòng)液傳動(dòng)的平均有效功率、效率值高于液力機(jī)械串聯(lián)的復(fù)合傳動(dòng)；（2）但效率曲線寬而平，高效工作范圍區(qū)寬；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造和維修。 針對(duì)原裝載機(jī)的以上問(wèn)題，為了提高車(chē)速及牽引效率等，研制開(kāi)發(fā)了新的液力變矩器。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。其中雙渦輪變矩器為我國(guó)六十年代末測(cè)繪美國(guó)ALLISION公司的產(chǎn)品，采用單級(jí)、雙相、四元件變矩器，在低速重載工況下，變矩器的兩個(gè)渦輪同時(shí)工作輸出扭矩至變速器，在高速輕載工況下，變矩器僅有一個(gè)渦輪工作輸出扭矩至變速器。并按不等嚙合角的角度變位進(jìn)行了配齒，分配了各齒輪的變位系數(shù)，對(duì)輪邊減速進(jìn)行了尺寸計(jì)算，并對(duì)太陽(yáng)輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度進(jìn)行了設(shè)計(jì)校核。齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式 式（）式中，為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，= = 為材料彈性系數(shù)，=μ==則 = == MPa 齒輪強(qiáng)度接觸許用應(yīng)力公式為式中，為試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，查得 =1250 N.；為接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，按照齒根彎曲應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)及太