ZL50輪式裝載機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計

ZL50輪式裝載機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計［摘要］本次設(shè)計內(nèi)容為ZL50裝載機(jī)驅(qū)動橋設(shè)計，大致上分為主傳動的設(shè)計，差速器的設(shè)計，半軸的設(shè)計，最終傳動的設(shè)計四大部分。其中主傳動錐齒輪采用35°螺旋錐齒輪，這種類型的齒輪的基本參數(shù)和幾何參數(shù)的計算是本次設(shè)計的重點(diǎn)所在。將齒輪的幾個基本參數(shù)，如齒數(shù)，模數(shù)，從動齒輪的分度圓直徑等確定以后，用大量的公式可計算出齒輪的所有幾何參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行齒輪的受力分析和強(qiáng)度校核。了解了差速器，半軸和最終傳動的結(jié)構(gòu)和工作原理以后，結(jié)合設(shè)計要求，合理選擇它們的形式及尺寸。本次設(shè)計差速器齒輪選用直齒圓錐齒輪，半軸采用全浮式，最終傳動采用單行星排減速式。［關(guān)鍵詞］ZL50裝載機(jī)驅(qū)動橋設(shè)計ThedesignofZL50wheelloaderdrivenbridgeThedesignofZL50wheelloaderdrivenbridgeAbstract:ThedesignofZL50wheelloaderdrivenbridge,whichismainlyseparatedintofourparts,maintransmissiondevicedesign,thedifferentialmechanismdesign,axleshaftdesign,andthedesignofthefinaldrive.Themaintransmissiondrivegearadopts35°spiralbevelgear,thebasicparametersandthegeometricparametersofthistypeofgearisthekeypointofthisdesign.Afterafewbasicparametersofgear,suchasnumberofteeth,modulesandthesub-drivengearcirclediameterwasestablished,withaplentyofformulatocalculateallthegeometricparametersofgear,andthengearstressanalysisandstrengthcheck.Knowthestructureandworkingprincipleofdifferentialdevice,half-shaftthefinaldrive,combiningwiththedesignrequirements,areasonablechoiceoftheirformandsizes.Thedifferentialdevicegearadoptsstraightbevelgears,axleshaftadoptsfullfloating,andultimatelydrivesinglerowslowdownplanetsform.Keywords:ZL50loaderdriverbridge目錄TOC\o"1-5"\h\z1主傳動器設(shè)計 3\o"CurrentDocument"螺旋錐齒輪的設(shè)計計算 3\o"CurrentDocument"齒數(shù)的選擇 3\o"CurrentDocument"1.1.2從動錐齒輪節(jié)圓直徑d的選擇 32螺旋錐齒輪的強(qiáng)度校核 錯誤!未定義書簽。齒輪材料的選擇 錯誤!未定義書簽。錐齒輪的強(qiáng)度校核 錯誤!未定義書簽。2差速器設(shè)計 錯誤!未定義書簽。圓錐直齒輪差速器基本參數(shù)的選擇 錯誤!未定義書簽。差速器球面直徑的確定 錯誤!未定義書簽。差速器齒輪系數(shù)的選擇 錯誤!未定義書簽。差速器直齒錐齒輪強(qiáng)度計算 錯誤!未定義書簽。齒輪材料的選取 錯誤!未定義書簽。齒輪強(qiáng)度校核計算 錯誤!未定義書簽。2.3行星齒輪軸直徑d的確定 錯誤!未定義書簽。z3 半軸設(shè)計 錯誤!未定義書簽。3.1半軸計算扭矩M的確定 錯誤!未定義書簽。j半軸桿部直徑的選擇 錯誤!未定義書簽。半軸強(qiáng)度驗算 錯誤!未定義書簽。4 最終傳動設(shè)計 錯誤!未定義書簽。行星排行星輪數(shù)目和齒輪齒數(shù)的確定 錯誤!未定義書簽。行星輪數(shù)目的選擇 錯誤!未定義書簽。行星排各齒輪齒數(shù)的確定 錯誤!未定義書簽。同心條件校核 錯誤!未定義書簽。裝配條件的校核 錯誤!未定義書簽。4.1.5相鄰條件的校核 錯誤!未定義書簽。4.2齒輪變位 錯誤!未定義書簽。4.2.1太陽輪行星輪傳動變位系數(shù)計算（t-x）錯誤！未定義書簽。4.2.2行星輪與齒圈傳動變位系數(shù)計算（x-q）錯誤！未定義書簽。齒輪的幾何尺寸 錯誤！未定義書簽。齒輪的校核 錯誤！未定義書簽。齒輪材料的選擇 錯誤！未定義書簽。接觸疲勞強(qiáng)度計算 錯誤！未定義書簽。彎曲疲勞強(qiáng)度校核 錯誤！未定義書簽。行星傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計 錯誤！未定義書簽。太陽輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 錯誤！未定義書簽。軸承的選擇 錯誤！未定義書簽。5各主要花鍵螺栓軸承的選擇與校核 錯誤!未定義書簽。花鍵的選擇及其強(qiáng)度校核 錯誤！未定義書簽。主傳動中差速器半軸齒輪花鍵的選擇.錯誤！未定義書簽。輪邊減速器半軸與太陽輪處花鍵的選擇錯誤！未定義書簽。主傳動輸入法蘭處花鍵的選擇與校核.錯誤！未定義書簽。螺栓的選擇及強(qiáng)度校核 錯誤！未定義書簽。驗算輪邊減速器行星架、輪輞、輪轂聯(lián)接所用螺栓的強(qiáng)度 錯誤！未定義書簽。從動錐齒輪與差速器殼聯(lián)接螺栓校核.錯誤！未定義書簽。軸承的校核 錯誤！未定義書簽。作用在主傳動錐齒輪上的力 錯誤！未定義書簽。軸承的初選及支承反力的確定.......錯誤！未定義書簽。軸承壽命的計算 錯誤！未定義書簽。致謝 錯誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn) 錯誤!未定義書簽。裝載機(jī)是工程機(jī)械的重要機(jī)種之一，是用機(jī)身前端的鏟斗進(jìn)行鏟、裝、運(yùn)、卸作業(yè)的施工機(jī)械。分為輪式和履板式裝載機(jī)。輪式裝載機(jī)主要功能是對松散物料進(jìn)行鏟裝及短距離運(yùn)輸作業(yè)，質(zhì)量輕、速度快、機(jī)動靈活、應(yīng)用廣泛，但不適于崎嶇路面，且爬坡度不好，所以其傳動系統(tǒng)設(shè)計的合理性和質(zhì)量直接影響著裝載機(jī)的各項工作性能。在國際市場，引領(lǐng)裝載機(jī)技術(shù)潮流的是歐、美傳統(tǒng)工業(yè)強(qiáng)國。國外輪式裝載機(jī)比我國起步早且發(fā)展較快，上世紀(jì)90年代其研究及制造技術(shù)已達(dá)到比較高的水平，大規(guī)模集成電路及計算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展也使其設(shè)計及制造技術(shù)水平的發(fā)展如虎添翼。裝載機(jī)產(chǎn)品制造技術(shù)更加精細(xì)，在自動化程度、駕駛室環(huán)境及控制操作、隔噪、減振等方面都有了很好的改善，同時在性能、使用壽命和人性化操作方面也有較大幅度的提高。我國國內(nèi)裝載機(jī)的研究和使用已近五十多個年頭，主要經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：1966-1977年為起步階段，在這期間裝載機(jī)生產(chǎn)研制主要是仿制摸索模式．先后成功研制了Z450型鉸接式輪式裝載機(jī)，ZL20、ZL30型。1978-1993年為發(fā)展階段，這段時期掀起了大規(guī)模技術(shù)引進(jìn)高潮，各廠家在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時，自身的設(shè)計研發(fā)能力以及制造技術(shù)也得到了極大的提高，具有承前啟后的歷史意義。1994-2000年為發(fā)展高速階段，產(chǎn)品更新速度快，產(chǎn)能大增而市場容量下降，導(dǎo)致了激烈的市場競爭，銷售開始由計劃向市場營銷轉(zhuǎn)變，銷售模式逐步由直銷向代理轉(zhuǎn)，使該待業(yè)進(jìn)行了一次大整合。2000-2013年為超高速發(fā)展階段，國內(nèi)已能生產(chǎn)不同作業(yè)條件的裝載機(jī)．裝載機(jī)重要配件如車橋、傳動箱、液壓油缸、發(fā)動機(jī)生產(chǎn)技術(shù)有了長足進(jìn)步，在這期間我國成為世界上最大的裝載機(jī)產(chǎn)銷國。發(fā)展趨勢：國產(chǎn)輪式裝載機(jī)正在從低水平、低質(zhì)量、低價位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要廠家不斷進(jìn)行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。大型和小型輪式裝載機(jī)，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求量的限制。競爭最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來越快。根據(jù)各生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計，優(yōu)化各項性能指標(biāo)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度，使整機(jī)可靠性得到大步提高。細(xì)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如動力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工作裝置的性能指標(biāo)優(yōu)化及各鉸點(diǎn)的防塵、工業(yè)造型設(shè)計等。利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機(jī)作業(yè)成本。提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPS&ROPS功能，駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。降低噪聲和排放，強(qiáng)化環(huán)保指標(biāo)。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，降低裝載機(jī)噪聲和排放的工作已迫在眉捷，現(xiàn)在許多大城市已經(jīng)制定機(jī)動車的噪聲和排放標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)機(jī)械若不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，將要限制在該地區(qū)的銷售。廣泛利用新材料、新工藝、新技術(shù)，特別是機(jī)、電、液一體化技術(shù)，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。最大限度地簡化維修盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機(jī)排除問題的方法。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的最后一門功課，其目的是綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識及專業(yè)知識，鞏固所學(xué)內(nèi)容，提高分析問題解決問題的能力，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)工作打好基礎(chǔ)。作為機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)生，選擇此課題能使我盡早地接觸到工作實(shí)踐當(dāng)中，掌握機(jī)器傳動的基本知識與結(jié)構(gòu)設(shè)計，更好的應(yīng)用所學(xué)知識，獨(dú)立完成設(shè)計，為日后工作打好堅實(shí)基礎(chǔ)，也為我國裝載機(jī)的研究發(fā)展略盡綿薄之力。1主傳動器設(shè)計主傳動器的功用是改變傳力方向，并將變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)矩降低，扭矩增大。本次設(shè)計的ZL50型裝載機(jī)驅(qū)動橋采用單級主傳動形式，主傳動齒輪采用35°螺旋錐齒輪，這種齒輪的特點(diǎn)是：它的齒形是圓弧齒，工作時不是全齒長突然嚙合，而是逐漸地從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，因此運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，減小了噪音，并且由于螺旋角的關(guān)系重合系數(shù)增大，在傳動過程中至少有兩對以上的齒同時嚙合，相應(yīng)的增大了齒輪的負(fù)荷能力，增長了齒輪的使用壽命，螺旋錐齒輪的最小齒數(shù)可以減少到6個，因而與直齒錐齒輪相比可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動比。螺旋錐齒輪的設(shè)計計算齒數(shù)的選擇選擇齒數(shù)時應(yīng)使相嚙合的齒輪齒數(shù)沒有公約數(shù)，以便使齒輪在使用過程中各齒能相互交替嚙合，起到自動研磨作用，為了得到理想的齒面接觸，小齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量選用奇數(shù)，大小齒輪的齒數(shù)和應(yīng)不小于40。根據(jù)以上選擇齒數(shù)的要求，參考吉林大學(xué)諸文農(nóng)主編《底盤設(shè)計》第233頁表6-4，結(jié)合本次設(shè)計主傳動比范圍i=I=5?5.5,選取主動小錐齒輪齒數(shù)Z=7，所以從動大錐01齒輪齒數(shù)Z=Zi=37°(i=5.286)21001.1.2從動錐齒輪節(jié)圓直徑d2的選擇2(1)螺旋錐齒輪計算載荷的確定按發(fā)動機(jī)與液力變矩器共同輸出扭矩最大變速箱一檔時從動大錐齒輪上的最大扭矩計算：1Mp2-2MeH?i0?ik1?"m (1.1)式中：M 從動大錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩，N?Mp2M 發(fā)動機(jī)的扭矩，M=70嚴(yán)eH=7024X500=2508.57N?MeH eHn 1400eHi 驅(qū)動橋主傳動比，已知i=5.28600i 變速箱一檔傳動比，知液力變矩器渦輪高效區(qū)最高轉(zhuǎn)速 n=2496k1Tmaxr/min

所以該ZL50型裝載機(jī)一檔總傳動比為:rn二0.377』Tmax(1.2)為1 VTminV為一檔時裝載機(jī)的前進(jìn)速度，網(wǎng)上查資料可知，一般情況下V=10km/hTmin Tminrd為車輪的動力半徑可由式：rd二0.0254[d+旦(1-九)?B]2B計算：r 車輪動力半徑，mdd 輪輞直徑，英寸H/B---輪胎斷面高寬比入 車輪變形系數(shù)B 輪胎斷面寬度，英寸由本次設(shè)計任務(wù)書可知輪胎規(guī)格為：23.5—25(B—d),目前裝載機(jī)廣泛采用低壓寬基輪胎H/B=0.5?0.7,取H/B=0.7。查相關(guān)資料可得入=0.1?0.16，取入=0.12。將其代入上式可得：r=0.652md所以可求出i=50.895。工1又因為i=i?i?ii為最終傳動的傳動比，由本次設(shè)計任務(wù)書可知i=4.0?S1k10f f f4.5，初取i=4.3,?？汕蟪鰅=2.239f k1n 變矩器到主減速器的傳動效率°n=n?nn為變速箱的效率取m mk0k0.96，主減速器效率取n=0.96。計算得n=0.920mZ 驅(qū)動橋數(shù)，Z=2所以可以計算出：M=14336.13N?Mp2此時主動小錐齒輪的轉(zhuǎn)矩可由以下公式計算：M==14336.13二2825N?Mp1i0n0 5.286x0.96按驅(qū)動輪附著扭矩來確定從動大錐齒輪的最大扭矩，即：GaGaerd

ifn(1.3)式中：G 滿載時驅(qū)動橋上的載荷(水平地面)a? 附著系數(shù)，輪式工程車輛?=0.85?1.0,履帶式工程車輛?=1.0?1.2，所以取?=0.85

r 驅(qū)動輪動力半徑，前面已求出r=0.622ddi 從動圓錐齒輪到驅(qū)動輪的傳動比（輪邊傳動比）初取i=4.3ffn 驅(qū)動橋數(shù)目，n=2由本次設(shè)計任務(wù)書可知：額定載重為50KN，取車輛工作重量為17.5t所以G=17500X9.8=171500Na即可求出：M；即可求出：M；廠晉ff171500x0.85x0.6524.5x2二10776N?M計算中取以上兩種計算方法中較小值作為從動直齒輪的最大扭矩，此扭矩在實(shí)際使用中并不是持續(xù)扭矩，僅在強(qiáng)度計算時用它來驗算最大應(yīng)力。所以該處的計算轉(zhuǎn)矩?。篗=10776N?Mp按常用受載扭矩來確定從動錐齒輪上的載荷輪式裝載機(jī)作業(yè)工況非常復(fù)雜，要確定各種使用工況下的載荷大小及其循環(huán)次數(shù)是困難的，只能用假定的當(dāng)量載荷或平均載荷作為計算載荷。對輪式裝載機(jī)驅(qū)動橋主傳動器從動齒輪推薦用下式確定計算轉(zhuǎn)矩：MfG*r(f+0.30)ad i*n(N?M)(1.4)式中：MfG*r(f+0.30)ad i*n(N?M)(1.4)式中：f 道路滾動阻力系數(shù)。f=0.020?0.035,取f=0.03I 最終傳動速比n 驅(qū)動橋數(shù)目rd所以Mf2 輪胎滾動半徑G*r(f+0.30)adi*n41