拖拉機變速箱畢業(yè)設(shè)計

1、引言小四輪拖拉機是廣大農(nóng)民廣泛使用的機械，但隨著農(nóng)村現(xiàn)代化建設(shè)、小型施工及裝卸機械化的發(fā)展，需要通過小四輪拖拉機的改進，進一步拓展小四輪拖拉機的功能，是一種顯著的節(jié)本增效的工程技術(shù)，具有很強的實用性。農(nóng)業(yè)的大發(fā)展，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的改善與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要條件，農(nóng)業(yè)機械在這個發(fā)展過程中將具有決定性的作用。自20 世紀(jì)90 年代以來，國外農(nóng)業(yè)機械進入了一個新的發(fā)展時期，在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。同時，繼完成提高整機可靠性任務(wù)后，技術(shù)發(fā)展的重點在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量和智能化程度，努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方

2、向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)向農(nóng)業(yè)機械的滲透，現(xiàn)代大功率農(nóng)用拖拉機日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展。目前，我國農(nóng)業(yè)機械化在調(diào)整和反哺中快速、健康地發(fā)展進入了快速發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期。國內(nèi)一些大型企業(yè)，不斷學(xué)習(xí)國外的先進經(jīng)驗和技術(shù)，加大技術(shù)改造和升級換代力度，推進了國產(chǎn)農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品質(zhì)量的提高，但我國的制造水平與上述發(fā)達國家存在著較大的差距。因此，了解發(fā)達國家動力機械的特點與優(yōu)勢，尋找差距，發(fā)揮自己的長處是我國拖拉機制造業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。隨著變型運輸拖拉機和農(nóng)用運輸車的發(fā)展，原來依靠農(nóng)村運輸業(yè)發(fā)展起來的小四輪拖拉機逐步轉(zhuǎn)向田間地頭。然而，目前小四輪拖拉機田間作業(yè)能力差，又沒有很多配套的農(nóng)業(yè)機械，農(nóng)忙季節(jié)短，致使

3、大量小四輪拖拉機一年中作業(yè)時間短，被迫長期閑置著。這影響了農(nóng)村專業(yè)戶的作業(yè)效益，也造成了不應(yīng)該有的資源浪費。針對這些情況，我們在原有小四輪拖拉機的基礎(chǔ)上稍微作些改動，使它的功能延伸。譬如可在原來小四輪拖拉機的基礎(chǔ)上，改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運裝置或裝載裝置而成。本次畢業(yè)設(shè)計是對機械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計要求每個學(xué)生在工作過程中，要獨立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)造的分析

4、、解決技術(shù)問題。通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生掌握改造方案的擬定、比較、分析及進行必要的計算。1.拖拉機變速箱的發(fā)展現(xiàn)狀隨著農(nóng)村水利建設(shè)及小型施工、裝卸場所機械化的發(fā)展，挖掘機、鏟運機、裝載機等工程機械被普遍采用。由于工程機械價格較高。農(nóng)民紛紛購買由小四輪拖拉機改裝而成的挖掘機、鏟運機。這些機型結(jié)構(gòu)簡單， 價格較低， 可在原來小四輪拖拉機的基礎(chǔ)上.改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運裝置或裝載裝置而成。1.1 拖拉機發(fā)展?fàn)顩r1.1.1 結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展1）前輪小、后輪大、前輪轉(zhuǎn)向輪式拖拉機這種標(biāo)準(zhǔn)型輪式拖拉機在歐美獲得最廣泛使用。在美國主要采用后輪驅(qū)動

5、，大型拖拉機采用雙排驅(qū)動輪胎，但四輪驅(qū)動也逐漸增多， 主要帶后懸掛具作業(yè)。多數(shù)四輪驅(qū)動機型上可選裝前懸掛裝置和前動力輸出軸， 可以前后都懸掛機具進行復(fù)式作業(yè)。2）平臺式四輪驅(qū)動拖拉機和自走底盤為了在拖拉機上能安裝播種、施肥、施藥的機具，有的四輪驅(qū)動拖拉機的駕駛室偏前布置，后部有一平臺可以安裝機具； 有的為四輪驅(qū)動自走底盤， 發(fā)動機臥置在駕駛室下面，可以在駕駛室前部和后部的梁架上安裝機具。3）前后輪相同，折腰轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動拖拉機在美國這種結(jié)構(gòu)型式用于特大型一般用途拖拉機上，采用前后雙排輪胎。在西歐，這種結(jié)構(gòu)型式適用于中小型果園拖拉機。4）橡膠履帶拖拉機歐美金屬履帶拖拉機農(nóng)業(yè)用量很少，1987年后相

6、繼出現(xiàn)了橡膠履帶拖拉機和折腰轉(zhuǎn)向履帶拖拉機采用4 個三角形橡膠履帶裝置代替驅(qū)動輪胎，這種機型的最高運輸速度為30千米每小時。俄羅斯也在研究采用三角形橡膠履帶驅(qū)動型式的大功率拖拉機。1.1.2 各系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展1）發(fā)動機 大中功率拖拉機發(fā)動機普遍采用直噴燃燒室，標(biāo)定轉(zhuǎn)速一般為22002500轉(zhuǎn)每分鐘哪個采用不同缸徑、缸數(shù)和自然吸氣、增壓或增壓中冷達到的標(biāo)定功率范圍。2）傳動系 （1）變速箱。在大中型拖拉機變速箱中，比較經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方案是采用主變速（3 擋4 擋） 加倒擋器，嚙合套換擋，可選裝兩擋動力換擋和爬行擋。較完善的方案采用主變速4 擋動力換擋和副變速4擋8擋同步器換擋，具有嚙合套或液壓離合器

7、換擋的倒擋器和可選裝爬行擋。更完善的采用全動力換擋16+4擋或18+8擋。動力換擋裝置有行星式和定軸齒輪式，可利用液壓離合器換接。（2）驅(qū)動橋。大中型拖拉機前后驅(qū)動橋普遍采用濕式盤式制動器和行星最終傳動。前驅(qū)動橋采用摩擦式自鎖差速器或液壓差速鎖，后驅(qū)動橋大多采用液壓差速鎖，以提高牽引附著性能，前輪驅(qū)動離合也采用液壓操縱。（3）動力輸出軸。美國生產(chǎn)的拖拉機，其后動力輸出軸是按不同功率采用540，540/1000轉(zhuǎn)每分鐘或單獨1000轉(zhuǎn)每分鐘標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速和相應(yīng)型軸頭。西歐生產(chǎn)的拖拉機廣泛采用變速后動力輸出軸，前動力輸出軸為1.2.3型軸頭。大中型拖拉機動力輸出普遍為全獨立式，與變速箱動力換擋裝置相對應(yīng)

8、，也采用液壓離合器換擋。3）行走轉(zhuǎn)向系 在大中型拖拉機上采用寬斷面的子午線輪胎約占2/3。四輪驅(qū)動拖拉機一般前輪最大轉(zhuǎn)角達50度。前驅(qū)動液壓轉(zhuǎn)向普遍采用穿心油缸， 即轉(zhuǎn)向油缸和橫拉桿合成一體。4）液壓懸掛系統(tǒng) （1）在大中型拖拉機上，載荷傳感的閉心液壓系統(tǒng)已被普遍應(yīng)用，變量泵供油壓力和流量可按工況需要自動適應(yīng)。"許多新研制生產(chǎn)的系列拖拉機已廣泛采用電子液壓懸掛系統(tǒng)。（2）前后三點懸掛，普遍采用快速掛接裝置。5）駕駛室 密封、隔聲駕駛室裝有空調(diào)設(shè)備。轉(zhuǎn)向盤的傾角和高低以及減振座椅的位置可按駕駛員身材調(diào)整，所有傳動、液壓懸掛的操縱全部集中在右側(cè)操縱臺上（有的可隨座椅一起轉(zhuǎn)動），均用按鈕或

9、旋鈕操縱。在儀表板上除了有多種常規(guī)的溫度、壓力、電流、燃油量等和各種操縱狀態(tài)（前輪驅(qū)動、制動、動力輸出軸、燈光等）的顯示或警示信號外，還可通過機載計算機數(shù)顯重要性能參數(shù)。1.2 變速箱的發(fā)展?fàn)顩r雖然目前國際市場上5速、6速甚至7速自動變速箱價格昂貴且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是改善燃油經(jīng)濟性和降低排放污染的優(yōu)點正在驅(qū)使汽車廠商日益對其加以重視。  現(xiàn)在擺在廠商面前的難題就是如何降低成本。相比之下無級變速箱(CVT)也存在同樣困難。盡管CVT在市場上已經(jīng)非常普遍，但是其可靠性仍然存在一定問題。  很長一段時間內(nèi)大多數(shù)自動變速箱均采用三擋或四擋，美國市場上僅有極少數(shù)用于高

10、檔轎車的五擋和六擋自動變速箱?，F(xiàn)在由于傳輸發(fā)動機和變速箱間信號的電控技術(shù)不斷進步，已經(jīng)為五擋或更多擋位的自動變速箱準(zhǔn)確調(diào)整換擋時間提供了可能。從而在降低有害排放的同時改進了加速性、平順性和燃油經(jīng)濟性。  據(jù)有關(guān)咨詢機構(gòu)預(yù)測，汽車廠商可能今后會跳過五速變速箱而直接應(yīng)用六速自動變速箱，并在短時間內(nèi)使其成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。  數(shù)據(jù)顯示，德國主要變速箱制造商ZF的六速變速箱產(chǎn)量正在日益增加，2003年共計生產(chǎn)25萬臺，而今年公司預(yù)計銷售90萬臺。   技術(shù)文件表明，擁有先進技術(shù)的通用、福特六速變速箱將使兩個公司同時擁有超越其他競爭對手的產(chǎn)

11、品。通用動力系統(tǒng)部副總裁卻認為，其實消費者根本不會考慮其購買的變速箱到底有多少擋位，他們真正關(guān)注的是車輛是否可以保持始終如一的燃油經(jīng)濟性，是否能夠保證每次發(fā)動機都能夠正常啟動，是否每次駕駛時感受到平穩(wěn)而安靜，是否每次超車或并道時感受到安全。而汽車廠商的任務(wù)就是滿足他們的愿望，同時還要保證把成本和價格降到最低。  2.奔牛150拖拉機變速箱的結(jié)構(gòu)組成關(guān)系2.1 變速箱的結(jié)構(gòu)奔牛150拖拉機主要有6個前進檔和1個倒檔，小四輪拖拉機變速箱的傳動結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：1一軸齒輪2.副變速高速齒輪3.副變速低速齒輪4.副變速雙聯(lián)滑移齒輪5. 二，五檔齒輪6.四、六檔齒輪7. 一、三檔齒

12、輪8.二、五檔滑移齒輪9.一、三、四、六檔雙聯(lián)滑移齒輪圖2.1 小四輪拖拉機變速箱傳動示意圖其變速箱內(nèi)的各軸之間的關(guān)系如圖2.21.一軸 2. 二軸 3.二軸 4.五軸 5.四軸圖2.2 小四輪拖拉機變速箱結(jié)構(gòu)示意圖2.2 各檔位的傳動路線一檔：12 3 7 1011 1213二檔：12 3 58 1011 1213三檔：12 3 7 1011 1213四檔：12 3 6 1011 1213五檔：12 3 58 1011 1213六檔：12 2 6 1011 1213倒檔：12 38 1011 12132.3 其各檔位的傳動比及其速度2.3.1 各檔位的傳動比 2.3.2 各檔位的速度拖拉機的

13、車輪標(biāo)準(zhǔn)為7.5-16，則其直徑為750mm，則各檔位的速度為： =4.5Km/h =4.89 Km/h =13.6 Km/h =11.8 Km/h =15.29 Km/h =35.4 Km/h =5.04 Km/h3.變速箱的變形設(shè)計及其應(yīng)用針對我國農(nóng)村小四輪拖拉機大量閑置的實際情況和農(nóng)用小型機械裝備的配套要求，我們對拖拉機的變速箱進行改進設(shè)計。這種變形設(shè)計把拖拉機由牽引型變?yōu)檗r(nóng)用小型機械配套型，拓展了拖拉機的用途。隨著變型運輸拖拉機和農(nóng)用運輸車的發(fā)展，原來依靠農(nóng)村運輸業(yè)發(fā)展起來的小四輪拖拉機逐步轉(zhuǎn)向田間地頭。然而，目前小四輪拖拉機田間作業(yè)能力差，又沒有很多配套的農(nóng)業(yè)機械，農(nóng)忙季節(jié)短，致使大

14、量小四輪拖拉機一年中作業(yè)時間短，被迫長期閑置著。這影響了農(nóng)村專業(yè)戶的作業(yè)效益，也造成了不應(yīng)該有的資源浪費。針對這些情況，我們在原有小四輪拖拉機的基礎(chǔ)上稍微作些改動，使它的功能延伸。譬如可在原來小四輪拖拉機的基礎(chǔ)上，改變座位、方向盤、離合、油門、剎車的方位，把拖拉機變成倒開式，在變速箱后安裝挖掘裝置、鏟運裝置或裝載裝置而成。3.1 小四輪拖拉機主要部件的變型設(shè)計把普通牽引型拖拉機改制成易于安裝其它農(nóng)用機械裝備的變型拖拉機，需要把原拖拉機牽引板拆去，并在此位置處加裝后置發(fā)動機架，將發(fā)動機后移至該架上，發(fā)動機排氣管及油門控制線稍加改裝后，就可在原發(fā)動機位置處安裝所需農(nóng)用小型機械設(shè)備。3.1.1 后置

15、發(fā)動機架的設(shè)計與安裝后置發(fā)動機架由主梁、連接板和支撐等部件組成。兩根主梁平行放置，焊接在連接板上，用于安裝發(fā)動機，主梁下邊加支撐與連接板焊合在一起。與拖拉機配合安裝時，先把拖拉機牽引板拆下，連接板安裝在原拖拉機牽引板位置處與拖拉機變速箱連接，用原6只螺栓把該架緊固，然后再把柴油發(fā)動機從前部移至機架上固定牢固，機架改制和安裝即完成。3.1.2 發(fā)動機排氣管及油門控制線的改裝 原發(fā)動機排氣管為L形設(shè)計，發(fā)動機后置以后，拖拉機離合器V帶輪位置不變，V形帶由發(fā)動機向前傳動，這時，發(fā)動機排氣管與V形帶相互干涉，排氣管就需要改裝了。我們把排氣管設(shè)計成向上傾斜型，以避開V形帶，再將柴油機油門控制線改向后方。

16、這樣，一臺變型拖拉機改制完成。3.2 變型拖拉機與農(nóng)用小型機械的配套方法 變型拖拉機可以與碾米機、飼草粉碎機、噴藥機、噴灌機、裝載機、液壓升降臺等多種農(nóng)用小型機械裝備方便連接。應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品加工、植保、抗旱、農(nóng)田水利、果園管理及短途搬運等行業(yè)。3.2.1 與小型農(nóng)副產(chǎn)品加工機械的配套與小型農(nóng)副產(chǎn)品加工機械的配套方法是把需要的機械安裝在拖拉機原柴油機位置上，由拖拉機左置動力輸出軸輸出動力，帶動加工機械運轉(zhuǎn)，必要時，可加裝V形帶張緊輪離合，以分離動力傳動。由于各種加工機械設(shè)備的安裝尺寸不盡相同，需要設(shè)計專用機架。應(yīng)用中，我們把常用加工機械的安裝尺寸孔預(yù)先在機架上鉆出，把專用機架改造成通用機架，預(yù)先

17、安裝在拖拉機原柴油機位置上，便于各種加工機械的互換。該機架也可同時合理布局安裝多臺加工機械，變成農(nóng)副產(chǎn)品的“流動加工廠”。當(dāng)通用機架上安裝的加工機械重量較輕時，必須增加配重，以防止變型拖拉機后傾及轉(zhuǎn)向失控。3.2.2 與植保、抗旱機械的配套與植保、抗旱類機械配套的主要是噴藥機、噴霧機、噴灌機、水泵等?？衫们笆鐾ㄓ脵C架方便安裝。在進行噴藥、噴霧時，有時需要操作人員與機同行，這時要注意合理布置藥箱和操作人員的位置，注意操作人員安全。3.2.3 安裝農(nóng)田水利作業(yè)機械 安裝農(nóng)田水利作業(yè)機械主要指安裝裝載機、挖掘機等。首先應(yīng)根據(jù)拖拉機動力及機架的規(guī)格參數(shù)設(shè)計出合適的液壓機械，固定在拖拉機前端機架上。然

18、后把液壓泵安裝在側(cè)動力輸出軸上，在便于操作的位置固定好多路換向閥，連接高壓油管即可。安裝挖掘機時要加固機架，并安裝液壓支撐支承地面。它可用于農(nóng)田挖溝取土、礦場、基建、道路修筑等作業(yè)。3.2.4 安裝液壓升降臺升降臺可用于果園管理、摘果等作業(yè)。其安裝方法與裝載機基本一致，區(qū)別只在于把裝載機變?yōu)樯蹬_，采用液壓升降，平臺上設(shè)置防護欄。3.2.5 安裝簡易車廂 安裝簡易車廂可用于田間地頭與家庭之間的短距離輕量運輸，減輕農(nóng)民的勞動量。只需按拖拉機機架尺寸用角鋼等材料焊一個長方形箱體固定于機架上就行了，制作相當(dāng)簡便。 由普通牽引型拖拉機改制成易于安裝農(nóng)用機械裝備的變型拖拉機，不需改動拖拉機底盤，結(jié)構(gòu)簡單

19、，成本低，適應(yīng)性強，拓展了小四輪拖拉機的功能，是一種顯著的節(jié)本增效的工程技術(shù)，具有很強的實用性。適用于農(nóng)村專業(yè)戶流動性作業(yè)，在農(nóng)忙季節(jié)，還可以隨時根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成原來的配置，不耽誤耕作、播種、收獲，真正實現(xiàn)一機多用，成為農(nóng)民致富的得力助手。4.倒開式改進方案的確定小四輪拖拉機是廣大農(nóng)民廣泛使用的機械，但隨著農(nóng)村現(xiàn)代化建設(shè)、小型施工及裝卸機械化的發(fā)展，需要通過小四輪拖拉機的改進，進一步拓展小四輪拖拉機的功能，是一種顯著的節(jié)本增效的工程技術(shù)，具有很強的實用性。現(xiàn)通過對奔牛150拖拉機的變速箱改進設(shè)計，實現(xiàn)小四輪拖拉機變成倒開式，適應(yīng)多種用途。4.1 改進的具體方案具體實現(xiàn)將奔牛150拖拉機變速箱中6

20、個前進檔，1個倒擋改成3個前進檔和2個倒擋的設(shè)計。實現(xiàn)變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計。4.2 改進設(shè)計及使用注意事項(1) 二軸按照836×32×6 花鍵軸設(shè)計，兩端安裝軸承處的尺寸不變。(2) 圖3 中檔齒輪(6a)和檔齒輪(7a)的安裝位置與圖1 中IV，檔齒輪(6)和，檔齒輪(7)分別對齊，中間用隔套分開，以保證原變速箱操縱機構(gòu)不變。(3) 倒I、倒檔靠副變速桿控制，這時I、倒I、倒檔滑移齒輪(8)必須與倒、倒檔齒輪(5)嚙合，即主變速桿放在原，V 檔位置處。(4) 檔和倒檔共用一個齒輪，即、倒檔齒輪(3)。在使用檔時，一定要先把副變速桿放在、倒檔的位置上，然后再把主變速桿放在檔的

21、位置上。4.3 改進設(shè)計后的效果經(jīng)過改進后的倒開式小四輪拖拉機增加了2 個前進檔，改變了原來只有1 個前進速度的狀況，其3個前進速度分別為5.04km/h 、8.96km/h 和15.28km/h，能夠滿足小型挖掘機、鏟運機、裝載機等工程機械的使用要求。同時，該改進設(shè)計具有結(jié)構(gòu)改動小、改造費用低、安裝使用方便等特點，可以把現(xiàn)有閑置的小四輪拖拉機改裝成小型挖掘機、鏟運機、裝載機等工程機械，最大限度地發(fā)揮小四輪拖拉機的使用效能，滿足廣大農(nóng)村水利建設(shè)及小型施工、裝卸場所機械化的需要。5.機械部分設(shè)計計算 本章主要介紹的是機械部分的改進設(shè)計計算，設(shè)計計算的方法是從技術(shù)基礎(chǔ)課程本身的性質(zhì)出發(fā)通過一種基本

22、的方法去掌握設(shè)計計算的基本理論和技能。本章中主要是根據(jù)變速箱的原始尺寸和改進以后的要求對變速箱內(nèi)的軸以及齒輪進行改進設(shè)計計算，軸主要是設(shè)計其直徑以及它的結(jié)構(gòu)尺寸，齒輪是對其分度圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑以及齒輪寬度的設(shè)計計算。并對軸和齒輪進行校核計算。5.1 發(fā)動機的基本參數(shù)型號：ZH1100 額定功率：11KW（15馬力）額定轉(zhuǎn)速：2200r/min 發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩由4根B-2240型V帶傳送到變速箱，發(fā)動機V帶輪和離合器V帶輪的基準(zhǔn)直徑分別為130mm和228mm，則帶傳動的傳動比為。5.2 變速箱的參數(shù)確定 變速箱的參數(shù)主要包括齒輪的齒數(shù)，傳動路線，各檔位的傳動比，各檔位的速度以及

23、各軸在不同檔位時的轉(zhuǎn)速。確定這些參數(shù)用來進行改進設(shè)計。則各軸的轉(zhuǎn)速為:=32.2r/min =33.9r/min =96.5 r/min =83.6 r/min =104.5 r/min =250.8 r/min =34.8 r/min5.3 具體改進的辦法從圖2.1和圖2.2中可以看出，在不改變變速箱結(jié)構(gòu)的情況下，把IV , VI檔齒輪(6)和I . Il檔齒輪(7)從三軸上卸下，再安裝在二軸上，就能夠達到增加前進檔的目的。由于二、三軸結(jié)構(gòu)不同，同時三、四軸之間和二、四軸之間的中心距也不相同，所以必須重新配對設(shè)計這兩對齒輪和二軸，才能夠使齒輪順利安裝進去。改進后的倒開式小四輪拖拉機變速箱傳動

24、結(jié)構(gòu)如圖5.3所示。改進后的變速箱有3個前進檔和2個倒檔。原來前進檔改變?yōu)榈笽、倒I檔的齒輪未變，速度就是原來的前進I檔和V檔，速度分別為4. 89km/h和15.29km/h;原來的一個倒檔改變?yōu)楝F(xiàn)在的前進檔，其速度為5.04km/h;最后剩下2個前進檔速度未定，可以根據(jù)改進后倒開式拖拉機的用途來設(shè)計這兩個前進檔。這時，2個前進檔的速度分別為8. 96km/h和15.28km/h。1.一軸齒輪 2.倒二檔齒輪 3.一，倒一檔齒輪 4.倒一，倒二檔雙聯(lián)滑移齒輪5.倒一，倒二檔齒輪 6a.二檔齒輪 7a.三檔齒輪 8.一，倒一、倒二檔滑移齒輪9a.二、三檔雙聯(lián)滑移齒輪 10、11、12、13等變

25、速齒輪圖5.3 倒開式小四輪拖拉機變速箱傳動示意圖5.4 改進后的參數(shù)設(shè)計一軸的轉(zhuǎn)速為: =N/=2200/1.754=1254r/min5.4.1 改進后各檔位的速度 根據(jù)一軸的速度和輪胎的直徑可求得各檔位的速度如下：一檔：=5.04Km/h 二檔：=8.96Km/h 三檔:=15.28 Km/h 倒一：= 4.89Km/h 倒二:=15.29 Km/h 5.4.2 各檔位的輸出轉(zhuǎn)速 一檔時：=35.6r/min 二檔時：=63.4r/min 三檔時：=108.1r/min 倒一檔時：=34.6 r/min 倒二檔時：=108.2 r/min 5.4.3 各檔位的傳動路線和總傳動比 1）傳動

26、路線一檔：12 38 1011 1213二檔：12 6a 1011 1213三檔：12 7a 1011 1213倒一：12 3 58 1011 1213 倒二：12 2 58 1011 1213 2）傳動比的計算： 一檔時：=/=35 二檔時：=19.7 三檔時：=11.6 倒一檔時：=36.2 倒二檔時：=11.65.4.4 分配各檔傳動比，設(shè)計6，7兩個齒輪1）齒輪的齒數(shù) =36 =22 =17 =31 =30 =28 =34 =29 =15 =21 =16 =54 =16 =762）分配后各檔的傳動比為 ： 3）齒輪的分度圓直徑計算，見下表5.1：編號齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑mm1213632

27、361083226617513193530906a28847a34102829871545216310164811541621216481376228表5.1 齒輪的分度圓直徑4）根據(jù)齒輪的齒數(shù)，查表得齒輪的其他參數(shù)查表得，齒頂高系數(shù)， 壓力角，d為分度圓直徑，為齒頂高，為齒根高，h為齒全高，為齒頂圓則有：齒頂圓直徑 ： 齒根圓直徑：基圓直徑： 各齒輪的具體參數(shù)如下表5.2編號齒數(shù)模數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑基圓直徑12136955.559.5236114100.5101.53227258.562175743.547.93199115.587.45309682.584.66a289076.578.

28、97a345743.547.98299379.581.8155137.542.3216952.559.210165440.545.11154168154.5152.212165440.545.11376236220.5214.2表5.2 齒輪的具體參數(shù)齒距基圓齒距齒厚 齒槽寬 頂隙 由上可知，所有齒輪的如下參數(shù)相同： 5）確定中心距一軸和二軸：mm二軸和三軸：mm三軸和四軸: mm二軸和四軸: mm四軸和五軸：mm6）確定齒寬由拖拉機設(shè)計手冊中查得，拖拉機變速箱內(nèi)的齒輪寬度設(shè)計公式為B=46m,并根據(jù)機械設(shè)計理論得齒輪的寬度，齒輪的寬度見下表5.3編號齒寬（mm）120212320201251

29、26a157a1581520201020111512201315表5.3 齒輪的寬度7）改進后兩對齒輪的參數(shù)計算6a：齒形角=20°,6a和嚙合角=21.5°，原中心距為=74.1mm，現(xiàn)中心距為a=73.5mm節(jié)圓直徑： 中心距變動系數(shù)：齒頂高變動系數(shù)：齒根圓直徑： 齒頂圓直徑：齒頂高： 齒根高：改進后兩對齒輪的參數(shù)如下表5.4：名稱符號6a7a變位系數(shù)x0.050.050.150.15節(jié)圓直徑84.810363.345.5嚙合角21.521.521.521.5齒根高3.63.63.33.3齒頂高3.153.153.453.45齒頂圓直徑90.3108.369.951.9

30、齒根圓直徑76.894.856.438.4中心距a74.174.1中心距變動系數(shù)y0.20.20.20.2齒頂高變動系數(shù)0000分度圓直徑d841026345表5.4 改進后兩對齒輪的參數(shù)5.4.5各齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）6齒輪的結(jié)構(gòu)如圖5.1圖5.1 6齒輪的結(jié)構(gòu)2）7齒輪的結(jié)構(gòu)如圖5.2圖5.2 7齒輪的結(jié)構(gòu)3）9齒輪的結(jié)構(gòu)如圖5.3圖5.3 9齒輪的結(jié)構(gòu)5.4.6 軸的參數(shù)設(shè)計1）各軸的轉(zhuǎn)速一軸：二軸：三軸：當(dāng)2和嚙合時： 當(dāng)3和嚙合時：四軸：當(dāng)3和8嚙合時： 當(dāng)5和8嚙合時： 當(dāng)6a和嚙合時， 當(dāng)7a和嚙合時，同理，4軸和5軸只有齒輪10和齒輪11嚙合，5軸的轉(zhuǎn)速為則5軸的轉(zhuǎn)速有：164.

31、5，815.1，271.9，289.1，246.42）各軸的功率計算：查表得，皮帶傳動的效率，齒輪傳動的效率為一軸：二軸：三軸：四軸： 五軸： 3）各軸的最小直徑的確定軸的直徑：有機械設(shè)計表15-3查得；=100為保證各軸在運行中的強度要求，在不同的檔位上，轉(zhuǎn)速n取較小值，功率p取較大值，則各軸的p, n, 值如下表5.5：序號轉(zhuǎn)速n(r/min)功率P(kw)最小直徑(mm)實際取值(mm)1125410.5620252731.810.2424303518.89.9426.7304555.29.9426.1305164.59.6438.840表5.5 軸的p, n, 值5.4.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)

32、計根據(jù)變速箱的結(jié)構(gòu)以及齒輪之間的位置關(guān)系，設(shè)計二軸的結(jié)構(gòu)如圖5.4：圖5.4 二軸的結(jié)構(gòu) 5.4.8 軸承的選定根據(jù)軸的最小直徑，選定軸承為深溝球軸承，GB/T276-94，軸承的參數(shù)如表3.6：軸號軸承代號孔徑d(mm)大徑D(mm)寬度B(mm)個數(shù)160052547122260063055132360063055132460063055132560084068152表3.6 軸承的參數(shù)5.5 校核計算5.5.1齒輪校核計算按照齒面接觸疲勞強度設(shè)計大小齒輪 按，查文獻1得， =1.076 因為設(shè)計為直齒，故=0，=1.076 查文獻1得， ， ， 試選 設(shè)計為不對稱結(jié)構(gòu)，取齒寬系數(shù)，節(jié)點區(qū)

33、域系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，查文獻1得， 按無限壽命計算：，取，u=，許用接觸應(yīng)力 取小值代入，查文獻1得： ，所以計算=64.054 mm確定齒輪模數(shù) m=3.0mmD齒根彎曲疲勞強度計算大小齒輪： 由公式知，查得機械設(shè)計圖10-20 C得,小齒輪的彎曲疲勞極限 , 大齒輪的彎曲疲勞極限 ; 查圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 故可以計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由式 得，計算載荷系數(shù)K：查取齒形系數(shù)：查表10-5查得 應(yīng)力校正系數(shù)：查表10-5得 計算大小齒輪的并加以比較 ， 010153小于0.01678，大齒輪的數(shù)值大。故取大齒輪的數(shù)值代入得： mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸

34、疲勞強度計算的模數(shù)小由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲強度算得的2.133并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3.0mm，算出小齒輪齒數(shù) ，。這樣設(shè)計的齒輪傳動既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊避免浪費。5.5.2軸的校核計算軸的計算通常是初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后進行校核計算，計算的法則是滿足軸的強度和剛度要求，必要時還要校核軸的振動穩(wěn)定性。軸的強度校核計算 進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對僅僅需要承受

35、扭矩的軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件進行計算，對于只承受彎矩的軸，應(yīng)按彎曲強度進行計算，對于既承受彎矩又承受扭矩的軸，應(yīng)按彎扭合成強度條件進行計算，需要時還要按疲勞強度進行精確的校核。此外，對于瞬時過載很大或應(yīng)力循環(huán)不對稱較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其靜剛度，以免產(chǎn)生過量的塑性變形。 按扭矩強度校核這種方法是只按照軸所受的扭矩來計算軸的強度，如果還受又不大的彎矩時，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮，軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為式中: -扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa T-軸所受的扭矩，單位為 -軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 n-軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min p-軸傳遞的功率，單位為kW d-計算截面處的軸的直徑，單位

36、為mm -許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa由前面計算可得： d=25mm由機械設(shè)計查表15-3得；軸的許用轉(zhuǎn)切應(yīng)力為3355Mpa則有則軸滿足扭轉(zhuǎn)強度條件。 6.倒開式變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計變速箱是拖拉機傳動系中的重要部件，履帶拖拉機變速箱安裝在萬向傳動裝置與后橋之間。6.1變速箱的功用與工作原理6.1.1 功用（1)減速增轉(zhuǎn)矩即以減小轉(zhuǎn)速的方式來增大發(fā)動機的傳遞轉(zhuǎn)矩(2)變速變轉(zhuǎn)矩在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過變速箱的換檔，使傳動系的傳動比發(fā)生改變，從而改變拖拉機的驅(qū)動力和行駛速度。(3)實現(xiàn)空檔在發(fā)動機不熄火的情況下可以長時間停車，同時也為發(fā)動機順利起動創(chuàng)造條件(4)實現(xiàn)倒檔使拖拉機能夠倒退行

37、駛6.1.2 工作原理拖拉機變速箱采用齒輪傳動，齒輪傳動減速增轉(zhuǎn)矩作用，相互嚙合的兩個齒輪靠輪齒傳遞轉(zhuǎn)矩，即主動齒輪的一個齒推動從動齒輪的一個齒.從而把動力逐級傳遞下去。東方紅-150型拖拉機變速箱該型號拖拉機的變速箱和東方紅一75型拖拉機變速箱的整體結(jié)構(gòu)基本相同，用于變速和傳遞動力的軸有五根，也分別稱為第一軸、第二軸、第四軸、第五軸和倒檔軸。其中第一軸l有一個齒輪、第二軸上有四個齒輪、倒檔軸上有三個齒輪、第四軸上有四個齒輪、第五軸上有1個齒輪，通過這些齒輪的相互嚙合，從而可以獲得3個前進檔和2個倒檔。6.2 操縱機構(gòu)的組成操縱機構(gòu)主要由換檔機構(gòu)、鎖定機構(gòu)和互鎖機構(gòu)組成換檔機構(gòu)換檔機構(gòu)的主要功

38、用是撥動滑移齒輪，使其處于掛檔或空檔位置以實現(xiàn)拖拉機的速度變換、倒檔或空檔停車。它主要由變速桿和撥叉等部分組成。奔牛-150型拖拉機主要是靠撥叉撥動滑移齒輪4、8、9來實現(xiàn)它的3個前進檔和2個倒檔。6.3 改進后奔牛-150拖拉機的特點 改進后的拖拉機主要用于一些小型的工程機械，它主要有以下幾個特點： (1)為適應(yīng)農(nóng)田作業(yè)質(zhì)量和速度的要求增大了各檔的傳動比和牽引力，而速度略有降低。 (2) 增加了一個倒檔，從而能實現(xiàn)小型工程機械的要求。能用于除農(nóng)業(yè)耕種之外的更多場合。其總裝配結(jié)構(gòu)如圖6.1所示。6.4 變速箱使用時應(yīng)注意的事項 (1)離合器分離后若掛檔困難，這是因為變速箱內(nèi)滑移齒輪的輪齒正好對

39、著另一齒輪的輪街，此時應(yīng)把離合器踏板稍松一下，待齒輪轉(zhuǎn)過一定的角度后再把踏板踏到底，使離臺器分離后重新掛檔切不可強行掛檔，以免打壞齒輪 (2)當(dāng)拖拉機越過障礙或在顛簸不平的路面上行駛時，一定要減速行駛，以免零件受沖擊負荷影響而損壞 (3)拖拉機行駛中應(yīng)注意變速箱的溫度、漏油、亂檔、脫檔和響聲等異常現(xiàn)象，如有異常應(yīng)立即停車檢查，找出原因后妥善處理，以免造成重大事故 圖6.1 奔牛150拖拉機改進后的總裝配7.總 結(jié)經(jīng)過改進后的倒開式小四輪拖拉機增加了2 個前進檔，改變了原來只有1 個前進速度的狀況，其3個前進速度分別為5.04km/h 、8.96km/h 和15.28km/h，能夠滿足小型挖掘機

40、、鏟運機、裝載機等工程機械的使用要求。同時，該改進設(shè)計具有結(jié)構(gòu)改動小、改造費用低、安裝使用方便等特點，可以把現(xiàn)有閑置的小四輪拖拉機改裝成小型挖掘機、鏟運機、裝載機等工程機械，最大限度地發(fā)揮小四輪拖拉機的使用效能，滿足廣大農(nóng)村水利建設(shè)及小型施工、裝卸場所機械化的需要。有效地拓寬了農(nóng)用小四輪的應(yīng)用領(lǐng)域，能解決了農(nóng)用小四輪閑置的現(xiàn)象。致謝畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，變速箱已經(jīng)成為當(dāng)今機械應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌

41、握機械改造及開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 回顧起此次變速箱改造畢業(yè)設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在這些日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)

42、過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說機械設(shè)計技術(shù)，機械的設(shè)計以及定位通過這次畢業(yè)設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。 這次畢業(yè)設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多技術(shù)問題，最后在張東生老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時，在張老師的身上我學(xué)得到很多實用的知識，在此我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！參考文獻1 孫 桓,陳作模. 機械原理第六版M.北京：高等教育出版社，2001.頁碼1-300 .2 濮良貴,紀(jì)名剛. 機械設(shè)計第七期M.北京：高等教育出版社，2006.頁碼1-200.3 吳宗國,羅圣國. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊第二版M. 北京

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44、高等教育出版社 199111 李曉慶,張仲民,蔣增福等.拖拉機構(gòu)造M.北京:機械工業(yè)出版社,2001.頁碼1-214.12 郎桂實.用線圖法確定拖拉機組成式變速箱擋位排列J.拖拉機1992(2):頁碼28-29.13 李金和.EM7手扶拖拉機變速箱第6軸的設(shè)計方案及應(yīng)用J.山東農(nóng)機1999(6):頁碼4-5.14 周紀(jì)良,周天悅.關(guān)于有級變速拖拉機工作速度的合理擋數(shù)J.拖拉機2002(4):頁碼8-10.15 張曉梅,錢炳舉.小四輪拖拉機的變形設(shè)計及其應(yīng)用J.農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)2003(6):頁碼29-30.16 C.H.Suh,C.W.Radciffe.Kinematics and Mechani

45、sms Design,new work:John Wiley & Sons,Inc.197817 Study on dynamic model of tractor system for automated navigation applications FENG Lei & HE Yong School of Bio-system Engineering and FoodScience, Zhejiang University, Hangzhou , China.2004外文翻譯：關(guān)于拖拉機系統(tǒng)動態(tài)模型的研究為自動化的航海應(yīng)用馮磊 何勇 (中國杭州，浙江大學(xué)，生物系統(tǒng)工程與食

46、品科學(xué)學(xué)院)電子郵件: hzfenglei摘要: 此文研究的是瞄準(zhǔn)使用拖拉機系統(tǒng)一個動態(tài)模型支持導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計，為一臺自動地被引導(dǎo)的農(nóng)業(yè)拖拉機。這樣, 包括拖拉機系統(tǒng)的自行車模型, 被施加了在MATLAB 環(huán)境里和被開發(fā)了根據(jù)了約翰Deere 拖拉機。模仿結(jié)果從這個MATLAB 模型被確認了通過領(lǐng)域航海測試。彈道估計的準(zhǔn)確性由拖拉機的壟斷的僵硬的決心強烈影響。在這模仿, 拖拉機側(cè)偏剛度分析被辨認了在模仿分析期間使用MATLAB 塑造根據(jù)記錄的彈道數(shù)據(jù)。被獲得的數(shù)據(jù)被使用了在模仿分析用于各種航海操作在興趣領(lǐng)域。分析在領(lǐng)域檢驗測試結(jié)果表明, 被開發(fā)的拖拉機系統(tǒng)能準(zhǔn)確地估計拖拉機系統(tǒng)的輪子以各種各樣的

47、速度經(jīng)營在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。結(jié)果并且表明, 被開發(fā)的系統(tǒng)能準(zhǔn)確地確定拖拉機在彎曲領(lǐng)域拖拉機速度和支點偏轉(zhuǎn)角度。關(guān)鍵詞: 拖拉機, 側(cè)偏剛度，自動化航海, 模仿,全球定位系統(tǒng)介紹農(nóng)業(yè)拖拉機自動教程有被學(xué)習(xí)結(jié)束過去幾年。自動化的農(nóng)業(yè)拖拉機的好處包括增加生產(chǎn)力, 增加應(yīng)用準(zhǔn)確性, 和改進的操作安全. 各種各樣的教導(dǎo)技術(shù), 包括機械教導(dǎo), 機器視覺教導(dǎo), 收音機航海, 和超音波教導(dǎo)。在拖拉機動力學(xué)的多數(shù)以前的工作考慮了拖拉機單獨在企圖調(diào)查它的乘駕特征。但是, 有少數(shù)農(nóng)業(yè)貫徹不被使用的思想。在最近幾年, 農(nóng)業(yè)拖拉機研究進行的研究包括機架作用在拖拉機乘駕振動, 但結(jié)果是令人不滿，在研究拖拉機系統(tǒng)的行動中，Bukt

48、a 和al.(2002) 調(diào)查了關(guān)于的自由三點栓聯(lián)結(jié)系統(tǒng)的作為源泉，農(nóng)業(yè)拖拉機的非線形性系統(tǒng)的研究。伊利諾伊研究員大學(xué)成功地有被開發(fā)的和被展示，可能進行自治種植的拖拉機并且在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域耕種。實時運動學(xué)( RTK )， 全球定位系統(tǒng)和光纖陀螺儀被用來提供拖拉機位置,航速和航向. 除了在操縱,發(fā)動機油門,傳送速度, 與3點拴聯(lián)結(jié)立場自動控制經(jīng)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線外地.，雙方預(yù)期拖拉機道路,并取得理想的拖拉機功能(如行走速度, 故障的位置)被展現(xiàn),然后裝入導(dǎo)航計算機前場開始行動. 韓先生和張先生( 2001 )介紹了繪圖的方法,用于實施自治區(qū)外勤業(yè)務(wù)的農(nóng)用拖拉機. 機械跨領(lǐng)域連續(xù)耕作活動,尤其是在曲線的整齊,

49、準(zhǔn)確的橫向控制的拖拉機-實施單位要求由于連續(xù)的空間只有76厘米. 橫向控制拖拉機實施往往需要估計輪胎側(cè)滑角及橫向速度, 這是難以直接測量的。 研究數(shù)據(jù)表明進行估計偏剛度為導(dǎo)向的車輛必須在在道路上進行研究. sienel ( 1997 )表明如何偏剛度可通過測量車輛動態(tài)參數(shù),如側(cè)向加速度和偏航率.凱特哈曼和撒凱( 2000 )給出了標(biāo)準(zhǔn)化偏剛度的測量方法,主導(dǎo)汽車的督導(dǎo)反應(yīng). bevly et al . ( 2001 )綜合采用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)( INS )傳感器與全球定位系統(tǒng)速度測量估算輪胎偏剛度. 本研究的主要目的是：利用拖拉機系統(tǒng)動態(tài)模型為導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計一個自動引導(dǎo)臺農(nóng)用拖拉機。 這一動態(tài)模式包含了自行車型號的拖拉機. 本文說明如何估計偏剛度系統(tǒng)以及如何利用估計結(jié)果在