斗容量2立方米的輪式裝載機(jī)驅(qū)動橋畢業(yè)設(shè)計

1、 摘   要  本次畢業(yè)設(shè)計題目為ZL40裝載機(jī)驅(qū)動橋及主傳動器設(shè)計，大致上分為主傳動器設(shè)計、差速器設(shè)計、半軸設(shè)計、終傳動設(shè)計和橋殼設(shè)計五大部分。本說明書將以“驅(qū)動橋設(shè)計”為內(nèi)容，對驅(qū)動橋及其主要零部件的結(jié)構(gòu)型式與設(shè)計計算作一一介紹。  本次設(shè)計中，ZL40裝載機(jī)傳動采用液力機(jī)械傳動方案，選用雙渦輪液力變矩器和行星動力換擋變速箱，并按以下原則分配傳動比：在終傳動能安裝的前提下，將傳動比盡可能地分配給終傳動，使整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸減小，結(jié)構(gòu)緊湊。 主傳動器采用單級錐齒輪傳動式，錐齒輪采用35º螺旋錐齒輪并選用懸臂式支承。將齒輪的基本參

2、數(shù)確定以后，算得齒輪所有的幾何尺寸，然后進(jìn)行齒輪的受力分析和強(qiáng)度校核。齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸的計算是此部分設(shè)計的重點。在掌握了差速器、半軸、終傳動和橋殼的工作原理以后，結(jié)合設(shè)計要求，合理選擇其類型及結(jié)構(gòu)形式，然后進(jìn)行零部件的參數(shù)設(shè)計與強(qiáng)度校核。差速器設(shè)計采用普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，齒輪選用直齒錐齒輪。半軸設(shè)計采用全浮式支承方式 。終傳動設(shè)計采用單行星排減速形式。關(guān)鍵詞：裝載機(jī);驅(qū)動橋;主傳動器 Abstract The content of my graduation design is The&

3、#160;Design of ZL30 Loader Axles (Main Transmission), largely at five parts, included of the main transmission design, differential design, half-shaft design, the design of the

4、0;final drive and design of axle case .The design specifications will introduce the structure type and design of the drive axle and the main components in the drivin

5、g axle design one by one. In this design, ZL30 loader is adopts hydromechanical transmission, select and uses double turbine hydraulic torque converter and planetary power

6、0;shift transmission, and distribution of the transmission ratio according to the following principles: in the premise of final drive can be installed in the hub, assign 

7、the transmission ratio to final drive as much as possible to  makes the whole structure size decreases and structure terse.  Main drive is adopts a single-stage beve

8、l gear with 35o and spiral bevel gears use cantilever support. After considered of the basic parameters of gear, calculate all the geometric parameters of the gear, 

9、and then analysis gear stress and check its strength. The calculation of gears basic parameters and geometry parameters is the key point of this part.  After mastere

10、d the working principle of differential, axle, final drive and axle case, have a reasonable choice and the structure of its type by combining with the design require

11、ments, and then design parts and check strength. The differential design adopts ordinary symmetric tapered planetary gear differential, and the gear is straight bevel gears. T

12、he  half-shaft design uses the full floating axle s-upporting. The final drive design uses a single planetary row.Keywords： loader, drive axle  main transmission 1.引言裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵

13、路、礦山、建筑、水電、港口等工程的土石方工程施工機(jī)械，它的作業(yè)對象是各種土壤，砂石料、灰料及其他建筑路用散裝物料等。主要完成鏟、裝、卸、運等作業(yè)，也可對巖石、硬土進(jìn)行輕度鏟掘作業(yè)。它具有作業(yè)速度快，效率高，操作輕便等優(yōu)點。 此處設(shè)計的Zl40裝載機(jī)與對與其他中大裝載，即屬工程型裝、運機(jī)具，不僅需要鏟裝塊度較大的松散物料，還需要挖掘I、II級土壤的能力，ZL40裝載機(jī)屬工程輔助型和生產(chǎn)生活服務(wù)型的裝、運料機(jī)具，它的作業(yè)對象是粒度不大的松散物料。 此處的ZL40裝載機(jī)采用的是液力機(jī)械傳動，液力機(jī)械傳動是一種采用變矩器與動力換擋變速器組合傳動裝置，以液力為工作介質(zhì)，利用液體動能來

14、傳遞能量，可隨外阻力變化自動調(diào)整牽引力和速度的一種傳動方式。其與機(jī)械傳動相比有如下優(yōu)點： 1.從設(shè)計上看，液力傳動系統(tǒng)比機(jī)械傳動系統(tǒng)先進(jìn)，其柔性傳動連接更適合裝載機(jī)的鏟裝工況。 2.從使用上看，其換擋、換向操縱比機(jī)械傳動系統(tǒng)的快速、輕巧，因而其單位循環(huán)生產(chǎn)率比機(jī)械傳動型的高。 3.由于變矩器利用液體作為傳遞動力的介質(zhì)，輸入軸與輸出軸之間無剛性的機(jī)械聯(lián)系，因而減小了傳動系及發(fā)動機(jī)零件的沖擊載荷，提高車輛的使用壽命 4能在規(guī)定范圍內(nèi)根據(jù)外界阻力的變化，自動進(jìn)行無級變速，這不僅提高了內(nèi)燃機(jī)的功率利用率，而且大大減少換檔次數(shù)，降低駕駛員的勞動強(qiáng)度。 5

15、.由于變矩器的自動變速能力，對于同樣的變速范圍，可減少變速箱的檔位數(shù)，簡化變速箱的結(jié)構(gòu)。 雖然液力機(jī)械傳動同時存在了諸如成本過高，維修困難等缺點，但是介于如上的優(yōu)點和以人為本的原則我們在此處選用液力機(jī)械傳動。 ZL10的驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，主要有主傳動器、差速器、半軸、輪邊減速器和驅(qū)動橋殼等部件。其基本功能是（1）將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩通過主傳動器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩。（2）通過主傳動器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向。（3）通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證內(nèi)、外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向，將動力合理的分配給左、右驅(qū)動車輪（4）承受

16、作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力。 設(shè)計驅(qū)動橋時應(yīng)滿足如下基本要求： 1)選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 2)差速器除了保證左、右驅(qū)動車輪差速滾動外，還能將轉(zhuǎn)矩連續(xù)平穩(wěn)的傳遞給驅(qū)動輪 3)當(dāng)左、右驅(qū)動輪與路面的附著條件不一致時，能充分的利用汽車的驅(qū)動力 4)外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。 5)齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。6)在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率。 7)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的

17、各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。 8)結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。2.傳動設(shè)計2.1錐齒輪結(jié)構(gòu)形式的選擇2.2計算載荷的選擇2.2.1 最大載荷的計算按驅(qū)動輪與地面之間達(dá)到最大附著力時，計算主傳動器從動錐齒輪上的最大扭矩，查輪式裝載機(jī)設(shè)計P192式6-18： (2.1) 上式中：驅(qū)動橋滿載時的負(fù)載 輪胎與地面的附著系數(shù)，查車輛地盤構(gòu)造與設(shè)計P172表（2-1-2） 取在堅實土路工況上 驅(qū)動輪的動力半徑，查鏟土運輸機(jī)械P31式(3-2): d輪輞直徑，設(shè)計任務(wù)書給定的輪胎規(guī)格為：16-24英尺，則

18、取 d=24英尺； 輪胎按斷面寬度可以分為：標(biāo)準(zhǔn)輪胎（=0.95-1.15)；寬基輪胎或 超寬基輪胎（=0.5-0.7）。取=0.7； 車輪變形系數(shù)（0.12-0.15），取=0.15，則 =0.624m 橋荷分配系數(shù)； 輪邊減速器的傳動比，設(shè)計任務(wù)書給定的輪邊減速傳動比為3.667， 則有 =9733.52 2.2.2發(fā)動機(jī)傳給驅(qū)動橋的扭矩發(fā)動機(jī)傳給驅(qū)動橋的扭矩查輪式裝載機(jī)設(shè)計P191式6-17： （2.2）式中： 發(fā)動機(jī)最大扭矩 發(fā)動機(jī)變矩器的最大變矩比，當(dāng)變矩器的渦輪轉(zhuǎn)速為 0時，泵輪 轉(zhuǎn)矩幾乎不變，渦輪轉(zhuǎn)矩最大。這里為3.24 變速箱檔傳動比，這里為3.85 主傳動比，這里為6.167

19、 驅(qū)動橋數(shù)目則 =15000.80驅(qū)動橋錐齒輪的最大載荷在強(qiáng)度計算中用于驗算最大應(yīng)力，不能作為驗算疲勞強(qiáng)度的依據(jù)，但是在選擇錐齒輪的主要參數(shù)時，為了便于同類車輛的比較，可按上述兩種方法所得較小值作為驅(qū)動橋的計算最大扭矩 所以 =9733.52 2.3 螺旋錐齒輪分度圓直徑參數(shù)2.3.1從動錐齒輪分度圓直徑的選擇就單級主傳動器來說，從動錐齒輪的分度圓對驅(qū)動橋尺寸有直接影響，分度圓直徑小了，影響跨置式主傳動齒輪的前支撐架的布置和差速器的安裝。一般從動錐齒輪的分度圓直徑可以根據(jù)從動錐齒輪上的最大扭矩進(jìn)行初步選定，查輪式裝載機(jī)設(shè)計P184式6-3： 式中： 直徑系數(shù)，查輪式裝載機(jī)設(shè)計P183式6-1得

20、 =0.58-0.66，取0.66 從動錐齒輪上最大的計算扭矩 從動錐齒輪分度圓直徑， =31.56根據(jù)同類型機(jī)型參考：D=3202.3.2齒數(shù)的選擇在選擇齒數(shù)時應(yīng)盡量使相嚙合的齒輪數(shù)沒有公約數(shù)，以便在其使用過程中能相互嚙合，起自動研磨作用，為了得到理想的齒形系數(shù)，小齒輪和大齒輪的齒數(shù)和不小于40，且小齒輪數(shù)應(yīng)盡量選用奇數(shù)。查車輛地盤構(gòu)造和設(shè)計P272表2-4-1，根據(jù)傳動比=6.167 大齒輪的齒數(shù)為小齒輪齒數(shù)乘以傳動比，則 取整后為，滿足上述要求。2.3.3端面模數(shù)的選擇 取整后 但為了知道選用的模數(shù)是否合適，還需用下式進(jìn)行校對： 上式中： 模數(shù)系數(shù)0.061-0.089 錐齒輪大端的端面

21、模數(shù)，和圓柱齒輪的模數(shù)不同，錐齒輪的 大端 端面模數(shù)可以不是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 從動錐齒輪上最大計算扭矩從而得： 在0.061-0.089的范圍內(nèi)，所以，取合適，即分度圓直徑合適。2.4螺旋錐齒輪的幾何參數(shù)確定2.4.1齒面寬b的確定增加齒寬，理論上似乎可以提高齒輪的強(qiáng)度和壽命，但實際上由于齒面過寬，使齒輪小端延長而導(dǎo)致齒間變窄，勢必減小切削刀尖的頂面寬及其棱邊的圓角半徑，這樣一方面使翅根圓角半徑變小，另一方面也降低了道具的使用壽命。通常采用下式確定錐齒輪齒寬： 式中：錐齒輪傳動的節(jié)錐距 62.74同時，b不應(yīng)該超過端面模數(shù)的10倍，即 =1010=100所以取b=60。上述齒寬指的是大齒輪的齒寬，一

22、般小錐齒輪的齒寬比大錐齒輪的齒寬稍大10左右，則： b*=b（1+10）取小齒輪齒寬b*=70。2.4.2法向壓力角的選擇螺旋錐齒輪的壓力角是以法向截面的壓力角來標(biāo)志的。大壓力角可以增加螺旋錐齒輪的強(qiáng)度，減小產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對于小尺寸的齒輪，大壓力角易產(chǎn)生齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使輪齒的齒形重合系數(shù)下降，所以在輕載荷工作的齒輪中一般采用小壓力角，可是齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。螺旋錐齒輪標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，在輪式裝載機(jī)上，為了輪齒的彎曲強(qiáng)度，一般采用22.5°。2.4.3螺旋角的選擇螺旋錐齒輪齒輪的螺旋角是指該齒輪節(jié)錐齒線上的一點的切線和該切點的圓錐曲線之間的夾角。螺旋角

23、應(yīng)足夠大，以便錐齒輪的的軸向重疊系數(shù)超過1.25。越大，傳動越平穩(wěn)，噪音越小。當(dāng)在1.5-2.0之間時，效果最好。螺旋角過大，傳動時軸向力也增大，給支撐結(jié)構(gòu)和設(shè)計帶來了困難。在輪式裝載機(jī)上螺旋角一般為35°-40°，所以采用35°比較靠譜。判斷所選的螺旋角是否合適:查輪式裝載機(jī)設(shè)計P85式6-3： 式中：軸向重疊系數(shù)； 齒面寬對外錐距比值所決定的系數(shù) = =0.395 點中螺旋角； 錐齒輪傳動的節(jié)錐距； 端面模數(shù)；則 =1.748在1.5-2.0之間，所以取35°是合理的。2.4.4螺旋方向的選擇從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜

24、為右旋，或者從齒輪的小端看向大端（即對著齒面看），如果輪齒從小端到大端是順時針方向則稱為右旋齒，否則是左旋,主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時，應(yīng)使主動齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可以使主、從動齒輪有分離趨勢，防止輪齒卡死而損壞。2.4.5齒高系數(shù)選擇對輪式裝載機(jī)主傳動器的螺旋錐齒輪，一般采用短制和高度修正。其目的是為了達(dá)到消除根切，使大小齒輪滑動比接近相等，提高齒輪的強(qiáng)度。高度修正時，小齒輪采用正修正，此時小齒輪齒頂高增加，而大齒輪采用負(fù)修正，齒頂高減少同意數(shù)值。小齒輪高度變位系數(shù)為： 式中: 螺旋錐齒輪副速比, =0.3

25、36 在實際加工中，為了提高精切刀使用壽命，在齒輪粗切時將牙齒深度比計算的齒全高加大一個值，由于本設(shè)計中=8，其值在2.5-11之間，查輪式裝載機(jī)設(shè)計P178的表6-4可知=0.25工作齒高：全齒高：齒頂高：小齒輪： 大齒輪：2.4.6理論弧厚度除了采用高度變位增加小齒輪的強(qiáng)度以外，還采用切向變位修正，使小齒輪的齒厚增加，而相應(yīng)的減少大齒輪的齒厚，大齒輪的齒厚減少量也是，這樣修正以后可以使一對相嚙合的齒輪輪齒強(qiáng)度接近相等。 上式中： 小齒輪的大端端面理論弧齒厚 大齒輪的大端端面理論弧齒厚其中K由輪式裝載機(jī)設(shè)計P188表6-6查的： K=0.25 =7.38 2.4.7齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙是輪齒嚙合

26、時，非工作齒面間的最短法相距離，齒側(cè)間隙過小，運動中噪音大，磨損快，易咬死；齒側(cè)間隙過大，容易造成沖擊。 查輪式裝載機(jī)設(shè)計P188表6-7，選取齒側(cè)間隙： 2.4.8頂錐角、根錐角、齒頂角、齒根角對于等齒頂間隙收縮的圓弧錐齒輪，一個齒輪的齒頂角等于相互嚙合齒輪的齒根角，即： 齒根角： ° ° ° °節(jié)錐角： ° °根錐角： ° °頂錐角： ° ° 表2-1 主傳動器螺旋錐齒輪的幾何尺寸（） 參數(shù) 計算公式 結(jié)果 齒 數(shù) 7 44 模數(shù) 8 齒面寬 60 有效齒高 12.88 全齒高 14,30

27、壓力角 22.5° 軸夾角 90° 節(jié)圓 直徑 56 352 節(jié)錐 角 9.04° 80.96° 節(jié)錐距 178.21 周節(jié) 25.12 齒頂 高 10.28 2.6 齒根 高 4.02 11.70 齒根 角 3.76° 1.30° 根錐 角 7.74° 77.20° 頂錐 角 12.80° 82.26° 側(cè)隙 0.25 高度修正系數(shù) 0.336 理論弧 厚度 17.74 7.38 螺旋方向 小錐齒輪左旋，大錐齒輪右旋2.5螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計算2.5.1驅(qū)動橋錐齒輪的最大載荷確定從前面的計算可知

28、此最大扭矩在實際使用中并不是持續(xù)扭矩，在強(qiáng)度計算中只用它來檢驗最大應(yīng)力。2.5.2輪式裝載機(jī)主傳動器的計算扭矩輪式裝載機(jī)的作業(yè)工況是非常復(fù)雜的，要確定使用中各種工況下的載荷和載荷的作用循環(huán)次數(shù)是很困難的，因此只能用假定的當(dāng)量載荷或平均載荷作為計算載荷。查輪式裝載機(jī)設(shè)計P192式（6-19）： 上式中：G裝載機(jī)滿載時的總重量： G=120000+40000 =160000N輪胎的動力半徑f滾動阻力系數(shù)；查輪式裝載機(jī)設(shè)計表1-1可知f=0.045 最終傳動速比；=3.667 驅(qū)動橋數(shù)目，對于四輪驅(qū)動的輪式裝載機(jī) 4696.592.5.3螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計算齒輪使用壽命是由齒輪材料，加工精度，熱處理

29、形式及工作條件決定的。驅(qū)動橋的齒輪承受的是交變載荷，損壞的主要形式是疲勞破壞。所以螺旋錐齒輪的強(qiáng)度校核計算主要是齒根彎曲強(qiáng)度及彎曲疲勞強(qiáng)度的校核計算和齒面接觸強(qiáng)度及接觸疲勞強(qiáng)度的校核計算。2.5.4齒根彎曲強(qiáng)度校核計算錐齒輪齒根最大彎曲應(yīng)力為，查輪式裝載機(jī)設(shè)計P192式（6-20）： 上式中 P作用在輪齒中點上的計算扭矩，M作用在大齒輪的計算扭矩大齒輪平均分度圓直徑， =320-60sin80.96°=260.75，則 =36023.70 b 齒面寬 大齒輪節(jié)錐角 過載系數(shù)，對輪式裝載機(jī)可取1.25-1.50，這里取1.30 尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性與齒輪尺寸及熱處理有關(guān)，一般當(dāng)

30、模數(shù) m<1.6mm時，取=0.5;m1.6時，=0.75 載荷分配系數(shù)，小齒輪用跨置式支承，Km=1.00-1.10,取=1.05 J計算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，此系數(shù)綜合考慮了齒形系數(shù)載荷作用點 的位置，載荷在齒間分布，有效齒面寬，應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù) 等對彎曲應(yīng)力的影響，對軸交角為90°，壓力角為22.5°，螺旋 角為35°的錐齒輪的彎曲應(yīng)力的計算綜合系數(shù)，查輪式裝載機(jī)設(shè) 計P193圖6-11： J=0.186 =413.07按最大扭矩驗算彎曲應(yīng)力，不超過【】=700 2.5.5接觸強(qiáng)度校核計算錐齒輪齒面接觸應(yīng)力為，查輪式裝載機(jī)設(shè)計P194式（6-21）

31、: 上式中： P作用在小錐齒輪中點的圓周力，P= N 與材料彈性性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，對鋼制的錐齒輪可取 =740 過載系數(shù)，,對輪式裝載機(jī)可取1.25-1.50，這里取1.30 質(zhì)量系數(shù)，=1.0 b有效工作齒寬，b=6cm d小齒輪大端分度圓直徑，d=56 尺寸系數(shù)， 載荷分布系數(shù)=1.05 表面質(zhì)量系數(shù)與表面光潔度、表面處理等有關(guān)，對于制造精度要 求高的齒輪，可取=1.0 J表面接觸強(qiáng)度綜合系數(shù)，考慮到輪齒嚙合面的相對曲率半徑、載 荷作用點位置、輪齒間的載荷分配、有效齒寬及慣性系數(shù)等。查 輪式裝載機(jī)設(shè)計P195圖6-13： J=0.118 =13775.64()上式所得的接觸應(yīng)力不大于1400

32、0，錐齒輪輪齒的齒面接觸強(qiáng)度校核合格。張曉輝！ 2.5.6接觸疲勞強(qiáng)度驗算 用平均載荷作用下錐齒輪受到的扭矩驗算疲勞強(qiáng)度，則錐齒輪輪齒的齒面觸疲勞應(yīng)力為,查 616.4-1 式中 輪齒的齒面接觸疲勞應(yīng)力，MPa； 使用系數(shù)，由5表8-2查得，=1.25； 動載系數(shù)，由前文=1.06； 齒向載荷系數(shù)，當(dāng)有效齒寬>0.85b時，由6表16.4-28查得=1，則=1.5； 端面載荷系數(shù)，由6表16.4-29查得=1.0； 齒寬中點的圓周力，； 小錐齒輪中點分度圓直徑， 齒中部接觸線長度，由6表16.4-27計算得=60.07mm; 齒數(shù)比，u=6; 點區(qū)域系數(shù) 式中是中點端面當(dāng)量圓柱齒輪參數(shù)，

33、由6表16.4-27計算得：當(dāng)量齒輪端面壓力角=；頂圓直徑=65.372mm，=2143.861mm;基圓直徑=46.455mm, =2031.753mm;當(dāng)量齒數(shù)=6.052，=245.658； F由6表16.4-30計算得F1=F2=1.8；則可以計算得=1.263； 節(jié)點區(qū)域系數(shù)， 式中參數(shù)由3表16.4-27計算的當(dāng)量基圓螺旋角=，當(dāng)量齒輪端面壓力角=，則=2.125； 彈性系數(shù)，由5表8-5查得 齒面接觸強(qiáng)度的載荷分配系數(shù)，當(dāng)和時， ，由6表16.4-27，=2.454， 則=0.875； 螺旋角系數(shù)， 錐齒輪系數(shù)，=0.8，（616.4-7）則 則 <，齒面接觸疲勞強(qiáng)度合格。

34、（4）錐齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度驗算錐齒輪輪齒的齒根彎曲疲勞應(yīng)力為： 616.4-11 （3-12）式中 使用系數(shù)，同上； 動載系數(shù)，同上； 齒向載荷系數(shù)，=1.5; 端面載荷系數(shù)，=1.0;圓周力，同上； 復(fù)合齒形系數(shù)，根據(jù)法面當(dāng)量直齒圓柱輪齒數(shù)查圖16.4-2527得： =2.5, =2.07; 抗彎強(qiáng)度的重合度系數(shù)，當(dāng)>1時，=0.625; 齒根抗彎強(qiáng)度的錐齒輪系數(shù)，,由6表16.4-27計算得，齒中接觸線的長度=50.58mm,則=1.01； 載荷分配系數(shù)， 齒寬； 中點法面模數(shù)，由6表16.4-27計算得=8.755； 則 許用彎曲疲勞強(qiáng)度為：=455MPa3 340 則<,&l

35、t;,齒根彎曲疲勞強(qiáng)度合格。3. 差速器的設(shè)計3.1行星齒輪的輪數(shù)選擇車輛在行駛過程中，左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的，例如：在高地不平道上行駛時，左右車輪在地面走過的行程式不同的；轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)側(cè)車輪與外側(cè)車輪的行程不同；左右兩胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的符合不均勻而引起車輪滾動半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行駛阻力不相等。這樣，如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行駛或直線行駛，均會引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。重型作業(yè)機(jī)

36、械均采用四個行星齒輪，采用四個行星齒輪后，每個行星齒輪的牙齒上承載就會減小。輪式裝載機(jī)屬于重型機(jī)械，故本設(shè)計中采用四個行星輪。3.1.1齒數(shù)的選擇根據(jù)差速器的裝配條件，當(dāng)行星輪數(shù)為4時，半軸齒輪的齒數(shù)必須是雙數(shù)，否則差速器將不能安裝。又考慮應(yīng)使小齒輪盡量小，以得到大的模數(shù)，從而提高齒輪的強(qiáng)度。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)之比大概在1.6-2.0之間。查輪式裝載機(jī)設(shè)計：行星齒輪齒數(shù)=10-12半軸齒輪齒數(shù)=14-25根據(jù)上述范圍初選 =10 =20為了保證安全，行星齒輪與半軸齒輪必須滿足下面的公式： 上式中 左半軸齒輪齒數(shù)； 右半軸齒輪齒數(shù)； n 行星齒輪個數(shù)，大、中型工程機(jī)械的行星齒輪數(shù)為4； 任

37、意整數(shù)；取=10 =20。3.1.2差速器球面直徑的確定差速器的大小通常用球面半徑來表征，球面半徑代表了差速器齒輪的節(jié)錐距，因此它表征了差速器的強(qiáng)度。差速器球面直徑可根據(jù)經(jīng)驗公式確定，查輪式裝載機(jī)設(shè)計P201式（16-40） 上式中： 差速器球面直徑 球面系數(shù)，其取值在1,。1-1.3之間，這里取1.2 差速器承受的最大扭矩，按最大輸入扭矩計算 =9733.52 取整 =1203.1.3差速器齒輪參數(shù)的選擇目前差速器大都采用22.5°壓力角，0.8的齒高系數(shù)，本設(shè)計也采用該齒形。行星齒輪節(jié)錐距： =26.57°半軸齒輪節(jié)錐距： =63.43°節(jié)錐圓線長度： =10

38、7.32半軸齒輪大端端面模數(shù)： 圓整之后故行星齒輪大端分度圓直徑： =60 =67.07行星齒輪的齒面寬： 取=22半軸齒輪的齒面寬比行星齒輪少10左右，則 取=20 表3-1差速器齒輪參數(shù) 參數(shù) 計算公式 結(jié)果 齒 數(shù) （行星輪） 10 （半軸齒輪） 20 模數(shù) m 6 齒面 寬 22 20 壓力角 22.5° 齒高系數(shù) 0.8 高度修正系數(shù) 0.405 徑向間隙系數(shù) 0.185 工作齒高 9.6 齒全高 11.82 軸間夾角 90 ° 節(jié)圓 直徑 60 120 節(jié)錐 角 26.57° 63.43° 節(jié)錐母線長度 67.08 周節(jié) 18.84 齒頂 高

39、 7.23 2.37 齒根 高 3.48 8.34 齒根 角 2.96° 7.08° 頂錐 角 29.53° 70.51° 根錐 角 19.49° 60.47° 外圓 直徑 72.94 122.12 3.2差速器齒輪強(qiáng)度計算由于差速器的齒輪比主傳動齒輪的工作條件要好，較少出現(xiàn)點蝕破壞，且只有當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎或一邊打滑時，差速齒輪才會有相對轉(zhuǎn)動，所以，由此可見只進(jìn)行半軸齒輪彎曲強(qiáng)度計算。查輪式裝載機(jī)設(shè)計P203式（6-41）： 上式中： 差速器扭矩 =704.48 主傳動器最大計算扭矩 N差速器行星齒輪數(shù)目 齒寬 J綜合影響系數(shù)，查輪式裝載機(jī)

40、設(shè)計P203 圖（6-22）取 J=0.264 半軸齒輪齒數(shù) m齒輪模數(shù) 尺寸系數(shù)，當(dāng)m1.6時： 載荷分配系數(shù)， =1.0 過載系數(shù)，=1.0 質(zhì)量系數(shù)，=1.0有以上參數(shù)可計算 =459.47 齒輪材料為20CrMnTi其極限應(yīng)力，其許用彎曲應(yīng)力 。所以： 所設(shè)計的差速器齒輪強(qiáng)度滿足要求。 4. 半軸4.1半軸設(shè)計輪式裝載機(jī)驅(qū)動橋的半軸是一根兩端帶有花鍵的實心軸，其功用是將傳動器傳來的動力傳給輪邊減速器，半軸僅受到純扭矩作用，而不受任何彎矩作用，這種半軸的受力形式最好，故應(yīng)用廣泛4.1.1半軸上計算扭矩的確定差速器上的扭矩通過左、右半軸傳給輪邊減速器，在這種結(jié)構(gòu)中半軸只傳遞扭矩，其扭矩的計

41、算查輪式裝載機(jī)設(shè)計P212： 上式中： 半軸扭矩應(yīng)力 半軸的計算扭矩，即半軸傳遞的最大扭矩d半軸根部的直徑半軸的計算扭矩即半軸傳遞的最大扭矩，一般情況應(yīng)按發(fā)動機(jī)傳來的最大扭矩和按地面最大附著條件決定的最大扭矩，取兩者中較小的作為計算扭矩，即： 4.1.2半軸直徑的確定半軸直徑d是半軸的主要參數(shù)，查輪式裝載機(jī)設(shè)計P213 d=(0.0950.097) =43.40取 d=45半軸材料取40強(qiáng)度驗算全浮式半軸只傳遞扭矩，如下 = 544.28 =784，所以半軸強(qiáng)度符合要求 浮動軸的工作條件和工作方式只傳遞扭矩，因此，在剪力作用下表現(xiàn)為扭矩疲勞破壞，因此半軸花鍵部分為了保證不削弱半軸扭矩強(qiáng)度應(yīng)使花

42、鍵底部直徑大于半軸計算直徑，同時，在有直徑變化處有較大的圓角半徑，以減小應(yīng)力集中。5. 輪邊減速器輪式作業(yè)機(jī)械的輪邊減速器終傳動的功用是將傳來的動力再次降低，增大扭矩，之后再傳給驅(qū)動輪。使裝載機(jī)行駛或進(jìn)行作業(yè)大多使用單行星輪排傳動，由于載荷有三個行星輪分擔(dān)，每個齒輪上受的力較小，故可采用較小的模數(shù)和齒寬尺寸。此外太陽輪處在齒圈中而不另占位置，就進(jìn)一步縮減了外廓尺寸，重量亦教外嚙合圓柱齒輪輕。太陽輪、齒圈、行星架所受各力除構(gòu)成扭矩外，互相平衡，軸變形小，以實現(xiàn)全齒嚙合而不致想外嚙合那樣出現(xiàn)局部偏差現(xiàn)象。行星式輪邊減速器大部分以太陽輪為主動件，行星輪為從動件，齒圈固定。一般行星輪取3個，因為3點定

43、一個圓位置，實際設(shè)計中行星輪數(shù)目一般為36個，行星輪數(shù)目不能增多往往是由于受行星架的剛度和強(qiáng)度的限制，因為行星輪數(shù)目增多使行星架連接部分金屬減少，受力后會產(chǎn)生扭曲變形，使齒輪接觸大大惡化。本次設(shè)計參考同類機(jī)型及機(jī)械設(shè)計手冊由任務(wù)書輪邊傳動比if=4.04.5選取行星輪數(shù)目n=3，三行星輪均勻分布。5.1齒輪傳動設(shè)計傳動比：上式中： -終傳動傳動比，任務(wù)書上 =3.667 -齒圈齒數(shù) -太陽輪齒數(shù)， -行星輪齒數(shù)輪邊減速器的傳動效率為： 上式中： 輪邊減速器的傳動比 輪邊減速器中檔行星架固定，定軸輪系的傳動效率= 太陽輪與行星輪的傳動效率，取0.98 行星輪與齒圈的傳動效率，取0.995.1.1

44、模數(shù)的選擇由輪齒的強(qiáng)度決定，在行星機(jī)構(gòu)中，由于內(nèi)齒圈與行星輪嚙合時的綜合曲率半徑較大，齒圈內(nèi)根部分齒厚也較大，通常只考慮太陽輪與行星輪之間的傳動強(qiáng)度，因此行星機(jī)構(gòu)的齒輪模數(shù)可根據(jù)太陽輪與行星輪嚙合傳遞的負(fù)荷大小初選。輸入軸嚙合齒輪的模數(shù)： m=0.58 =取m=55.1.2確定各輪齒數(shù) 設(shè)計任務(wù)書給定的終傳動比=3.667，則： =2.667所以，行星排中太陽輪最小。初選 驗算傳動比： %4%5.1.3 同心條件校核為了使太陽輪與齒圈的旋轉(zhuǎn)中心重合，太陽輪與行星輪的中心距應(yīng)和齒圈與行星輪的中心距相等，即、應(yīng)滿足下列條件： 將 、 代入公式得： 滿足同心條件。為了提高齒輪的承載能力，為采用角變位傳動將行星輪齒數(shù)減少1齒，即： 5.1.4 裝配條件的校核為使行星排各元件上所受徑向力平衡，應(yīng)使各行星輪