机械毕业设计(论文)履带拖拉机变速器改进设计Ⅱ(全套图纸).doc
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1、履带拖拉机变速器改进设计摘 要本次设计任务为:履带拖拉机变速器的改进设计。变速箱的结构对拖拉机的动力性、经济性、操纵的可靠性与轻便性、工作噪声等都有直接影响。变速箱主要用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,目的是在起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利的工况范围工作,设有空档和倒档,并设有动力输轴。 为适应农业耕作的复杂工况,要求变速箱采用多档位,以使变速箱有较宽的速比范围,以使拖拉机能高效率高质量地完成各种作业。该变速器采用手动啮合套换档机构,空间三轴布置方式,结构紧凑。本次设计按照传统设计方法,本着半经验半理论的设计原则通过类比法确定方
2、案,参照已有变速箱结构,最后以机械零件的强度和刚度理论对确定的形状和尺寸进行必要的计算和校核,以满足约束条件,进而缩短设计周期,降低设计成本。 关键词:拖拉机,变速箱,啮合套,改进设计IMPROVED DESIGN OF TRACKED TRACTOR TRANSMISSIONABSTRACTThis design is an improving design of the tractor transmission.The structure of the transmission has direct effect on the tractors traction performance a
3、nd economy performance as well as its reliability, working noise and so on. Transmission is mainly used to change the engine torque and speed reached on the driving wheel, the aim is to acquire different traction and speed in various driving conditions like starting, climbing, turning and accelerati
4、ng. At the same time the engine can work in optimum condition. The transmission has reverse gear ,zero gear and power transmission shaft.To meet the complex farming conditions, the transmission should have a multi-gear so that the transmission speed ratio can be changed in a wide scope. Then the tra
5、ctor can complete all kinds of operation efficiently and high-quality. The transmission adopts the manual shift meshing sets, triaxial space layout. And its structure is compact. The design of transmission uses the traditional design method. Based the semi-empirical and semi-theoretical design princ
6、iples, the drive scheme is determined by analogy. In order to meet the conditions, shorten the design cycle and reduce design costs, the shape and size of transmission are calculated and checked by the mechanical parts strength and stiffness theory. Key words: tractor, transmission, meshing sleeve,
7、improved design 符 号 说 明 发动机标定功率, 发动机标定转速, 传动系总传动比 履带驱动轮半径, 拖拉机理论工作速度, km/h 变速器的传动比 中央传动比 最终传动比 各档之间的公比A 中心距, T 轴及轴所承受的转矩, 最大地面驱动力, 地面支反力, 附着系数 整车总质量, g 重力加速度, 中心距系数m 模数, 弯曲应力, 弯矩, 轴承基本额定寿命用小时来表示, 当量动载荷, 寿命指数,球轴承=3,滚子轴承=10/3目 录第一章 前言.1第二章 变速箱的结构分析.32.1概述.32.2 变速箱的总体结构分析.32.2.1 传动机构布置方案分析 .42.2.2 零、部件
8、机构方案分析.5 2.3 变速箱的总体结构方案的确定.6第三章 变速箱主要参数的确定.73.1传动系传动比的计算.73.1.1 传动系总传动比的计算.73.1.2 总传动比与各部件间传动比的关系.73.2 变速箱各档位传动比的初步确定.83.2.1 理论车速的分段及对应的传动比.83.2.2 变速箱各区段传动比的确定.83.3 中心距和模数的确定.103.3.1 中心距A的确定.113.3.2 模数m的确定.113.4 变速箱各传动齿轮齿数的确定.113.4.1 传动齿轮齿数的初步确定.113.4.2 齿数及传动比的最终确定.133.4.3 8+4档变速箱各档的速比和速度.133.5 本章小结
9、.14第四章 齿轮的设计计算.154.1概述.154.2齿轮主参数的选择.154.2.1 齿轮副中心距.154.2.2 齿形角.154.2.3齿宽系数.154.2.4 齿轮基本参数.154.2.5 变位齿轮参数的确定.174.3 齿轮强度的校核.174.3.1 拖拉机齿轮常用的加工方法.184.3.2许用弯曲应力的确定.184.3.3 轮齿弯曲应力的求解.184.3.4 齿轮齿宽的确定.19第五章 轴的设计计算.205.1轴结构的初步选定.205.2 轴的强度校核.215.2.1轴T1的强度校核.215.2.2轴T2的强度校核.265.2.3轴T3的强度校核.305.3 本章小结.34第六章
10、轴承的选用和寿命计算.356.1轴承的选用.356.2滚动轴承的寿命的计算.356.2.1 轴承的平均转速.356.2.2轴承的基本额定寿命.366.3本章小结.37第七章 结 论.38参考文献.39致谢.40第一章 前 言农业是国民经济的基础,是国家自立、社会安定的基础,发展农业须要得到重视。那么发展农业就离不开农业现代化的发展,提高农业机械化水平就成为必要,不断改进我国的农用拖拉机也就成为须要。而且我国是个农业大国,为了提高农民劳动效率,拖拉机是必不可少的。基于我国地理条件的复杂情况,既有平原、山地,又有水田、旱地,因此既要满足平原山地拖拉机作业的要求又得适应水田旱地拖拉机的作业内容。这就
11、要求我们设计时要全面周到地考虑到农业作业的复杂条件,而且要不断更新技术,以适应需要。在我国农业作业的情况很复杂:旱地耕耙、水田耕耙、凿式犁深松、旋耕、移栽、谷物收获、肥料撒播、装载、道路运输、推土、旋转开沟等等。多种作业环境就要求拖拉机有较宽的速度范围(例如:前进档2km/h15km/h,倒档2.5km/h6km/h),因此对变速箱的要求随之提高了:既要有较宽的速比范围,又得满足整车布置的要求。这就需要较多的档位,以求拖拉机能高效率高质量地完成各种作业。 履带式拖拉机变速箱,档位多,改进难度不小,但基于方便于农民的宗旨,应该本着负责任的态度,认真仔细克服改进设计中的各种问题。国内拖拉机变速器的
12、设计制造水平的代表为中国第一拖拉机制造厂。其中,以东方红-1302R橡胶履带拖拉机变速器为典型。该变速箱继承了以往东方红履带拖拉机产品的诸多优点,跟踪国际先进技术的发展方向,采用了多项新颖结构的设计技术,实现了东方红履拖产品的升级换代,特别适合于我国东北和西北地区大面积农田作业。该变速器为(12+4)档位啮合套换档机械传动变速箱,高、中、低、倒四个换档区域,每个换档区域有四种速度,整个变速箱变速范围大,适应多种农机具耕作要求,工作效率高。国外同类产品的设计水平高、制造技术先进,各种先进技术应用于变速箱,电子、液压技术的应用使拖拉机能高效率高质量地完成各种作业。其中以美国的凯斯的“美洲狮” PU
13、MA195拖拉机配用的变速器为典型。该变速箱堪称最好的全动力换档变速箱之一。标准配置的18x6电子全动力换档变速器,在发动机的飞轮上采用了专利技术的扭矩传感系统,用来测量发动机的转速和扭矩。变速箱根据发动机的转速和负载和行驶速度自动变换档位,确保了拖拉机工作效率的最大化,并减小了燃油消耗。 所以,我国的拖拉机变速箱的设计改进空间较大,对相关工程设计人员来说,既是挑战,又是机遇。第二章 变速箱的结构分析2.1 概述变速箱的设计需要在整车设计的总体原则下结合变速箱要满足的具体功能展开。因此本着好用、好造、好修的总原则,力求产品通用化、标准化、系列化。变速箱用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,使
14、拖拉机获得不同使用工况下合适的牵引力、方向和速度,使发动机在最有利的工况范围下工作;并能在发动机运转时可较长时间的停车。本次设计是针对“东方红履带拖拉机变速箱”进行改进。该拖拉机使用工况复杂:旱地耕耙、水田耕耙、凿式犁深松、旋耕、移栽、谷物收获、肥料撒播、装载、道路运输、推土、旋转开沟等等。多种作业环境就要求拖拉机有较宽的速度范围(前进档2km/h15km/h,倒档2.5km/h6km/h)。所以设计中将围绕以下基本要求:(1)正确选择档数和传动比,保证拖拉机有必要的动力性和较宽的工作速度; (2)设置空档,以使发动机在启动、怠速、换档时切断发动机动力传输;(3)设置倒档,使拖拉机能倒退行驶,
15、实现需要的工作速度;(4)设置动力输出装置,在停车时使发动机和传动系彻底分离,可以安全地进行功率输出;(5)传动路线短,即动力流经的齿轮副少,传动效率高,结构简单;(6)工作可靠,换档省力、方便,不得有跳档、乱档以及较高的换档冲击等现象发生;(7)噪声低,温升小,制造容易,成本低、维修方便等要求。2.2 变速箱的总体结构分析机械式变速箱因为具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点,所以在不同形式的汽车上得到广泛应用。2.2.1 传动机构布置方案分析一、固定轴式变速箱 变速箱传动机构分为固定轴式和旋转轴式两类。固定轴式又分为两轴式、中间轴式和多中间轴式变速箱。固定轴式应用最广泛。两轴
16、式变速箱多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。由于中间轴式变速箱直接档工作时,其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮啮合,且第一,二轴均不承受径向载荷载荷,只起传递转矩的作用。因此直接档的传递效率高,磨损及噪声也较小,另外中间轴式在齿轮中心距较小的情况下仍可获得大的一档传动比,这些是中间轴式变速箱的突出优点。其缺点是除直接档外其他各档位的传动效率低。在通常的三轴式变速箱中,发动机的转矩由第一轴传至第二轴,只经过一根中间轴。这种变速箱在装上转矩高于1200-1300的大功率的柴油机时,其齿轮、轴和轴承都要承受很大的载荷,这会导致过早被损坏。所以对于一些重型汽车,一般采用多中间轴
17、的结构。这种变速箱具有2-3根中间轴,在传递同样转矩的情况下,变速箱齿轮的宽度和质量可分别减少40%和20%,变速箱的整体质量和轴向尺寸也减少很多。二、倒档布置方案倒档一般布置在主变速箱内,这便于在行驶中挂入倒档。若要得到较多的倒档,可将倒档布置在副变速箱内,这对于推土、装载等梭行作业的拖拉机较为方便,每个前进档有相应的倒档。但在前进运输工作中使用倒档时,有的档位需要操纵主副变速杆。为实现倒档传动,有些利用在前进档的传动路线中,加入一个中间传动齿轮的方案,也有利用两个联体齿轮的方案。前者虽然结构简单,但是中间传动齿轮的轮齿,是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作,而后者是在较为有利
18、的单向循环弯曲应力状态下工作,并且使倒档传动比略有增加。变速箱的倒档或一档因传动比大,工作时在齿轮上作用的力也增大,并导致变速箱轴产生较大的挠度和转角,使工作齿轮啮合状态变坏,磨损加快、噪声增大。为此,变速箱的倒、低档都应布置在靠近轴的支承处,然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性,又能保证装配容易。2.2.2 零、部件结构方案分析一、齿轮形式 变速箱使用斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮虽然制造时稍为复杂,且工作时会有轴向力,但因其使用寿命长,传动平稳和噪声小而得到广泛使用,直齿圆柱齿轮多用于低档和倒档。二、换档结构形式变速箱换档机构有直齿滑动齿轮、啮合套
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