zl50装载机主传动器结构建模与分析毕业论文(编辑修改稿)

zl50装载机主传动器结构建模与分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

阔。 还有些公司研制出 LEAR 连杆机构，专为小型装载机而设计。 Sch ae ff公 司 于 20xx 年 3 月在 In te m a t 展览会上展山的高卸位式 SKL873 型轮式装载机的可折叠式创新连杆机构工作装置，进一步增加了轮式装载机的工作装置的种类。 装载机目前的市场需求 我国基础建设众多，国内对装载机的需求量较大，而且随着我国装载机技术的发展，我国装载机出口越来越多。 据《 年中国装载机行业产销需求与投资预测分析报告》 数据显示我国的装载的销售增幅较大并预计 到 20xx 年，我国装载机行业销售量将达到 30 万台，其中出口将达到 4 万台，我国装载机行业前景看好。 “十二五 ”期间我国社会固定资产投资仍将保持较高的增长速度，增长率将在 20%左右，国家将进一步加 大保障性住房建设、水利工程建设、海洋建设工程、铁路、公路、城镇公共交通和基础设施、电力、输气工程、输电工程建设。 这些都是装载机市场看好的重要因素。 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 3 页 第 2 章 主传动器建模 软件的介绍 三维建模主要采用的软件为 SoildWorks 20xx Solidworks 软件功能 强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是 SolidWorks 的三大特点，使得 SolidWorks 成为领先的、主流的三维 CAD 解决方案。 SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。 SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks 在用户界面做了很大的改进 配置管理是SolidWorks 软件体系结构中 非常独特的一部分，通过对不同参数的变换和组合，派生出不同的零件或装配体。 SolidWorks 在协同工作方面比较突出。 主减速器简介 主传动器的 作用 主 传动器 的 个 存在有两个作用，第一是改变动力传输的方向，第二是作为变速器的延伸为各个档位 提供一个共同的传动比。 变速器的输出是一个绕纵轴转动的力矩，而车轮必须绕车辆的横轴转动，这就需要有一个装置来改变动力的传输方向。 也 叫主减速器， 不管变速器在什么档位上，这个装置的传动比都是总传动比的一个因子。 有了这个传动比，可以有效的降低对变速器的减速能力的要求，这样设计的好处是可以有效减小变速器的尺寸，使车辆的总布置更加合理。 主传动器齿轮类型 主减速器的齿轮有螺旋锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。 螺旋锥齿轮传动 螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮的轴线垂直交于一点，轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐有齿的一端连续而平稳的地转向另一端；另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两个以上的轮齿同时啮合，因此可以承受较大的负荷，所以工作平稳，西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 4 页 制造也简单。 但是其缺点是齿轮副锥顶稍有不吻合就会使工作急剧变坏，并伴随磨损增大，噪声增大，所以为了保证齿轮副的正确啮合，必须提高刚度，增大壳体刚度。 双曲面齿轮传动 其特点是主、从传动的轴线不相交而成空间交叉。 其空间交叉角（即将一轴线平移，使与另一轴线相交的交角）也都是采用 90 度夹角。 主 动齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上或者向下的偏移，称为上偏置或下偏置。 这个偏移量称为双曲面齿轮的偏移距。 当偏移距达到一定程度时，可以使一个齿轮轴从另一个齿轮轴的上面通过。 这样就能在每个齿轮两边布置尺寸紧凑的支承。 这对于增强支承刚度，保证齿轮正确啮合从而提高齿轮寿命大有好处。 蜗杆 — 蜗轮传动简称蜗轮传动 在汽车的驱动桥上也得到了一定的应用。 蜗轮相对于螺旋锥齿轮及双曲面齿轮传动有一系列的优点。 首先在结构重量上较小的情况下，采用涡轮传动时单级减速即可到较大的速度比，因此，在超重型汽车上当高速发动机与较低车速和较大 轮胎之间的配合要求有较大的主减速比（通常 i=8~14）时主要采用一级蜗轮传动最为方便。 主传动器的 减速 型式 驱动桥按其减速 型式 分主要有三种：中央单级减速驱动桥，中央双级减速驱动桥和中央单级、轮边减速驱动桥 ，具体如：表 11。 主传动器中主、从动锥齿轮的支承型 式 主传动器主从、动齿轮只有正确的啮合，才能很好的工作，要保证正确的啮合，除与齿轮的加工质量、装配调整及轴承、减速器壳的刚度有关外，还与齿轮的支承刚度密切相关。 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 5 页 表 11 主减速器类型 减速型式 特 点 应 用 单级减速 结构简单、重量轻、体积小、成本 低、 传动比一般在 7 以下中小型底盘，如 JS JS2 小反斗 前置锥齿轮双级减速 可得较大传动比（ 5~9，最大可达 11）和离地间隙，桥的纵向尺寸大，传动轴的夹角增大 较长轴距的中、重型底盘，如Q QY8 汽车起重机 上置锥齿轮双级减速 传动装置布置较高，便于传动轴通 过，车身较高 多桥驱动底盘， 如上安 QY15（ SH361） PY160 平地机等 单级减速附外啮合轮边减速 桥的中央部分、差速器、半轴负荷减小、尺寸小、提高离地间隙 中、大型底盘，如 Z42 装载机 单级减速附行星轮边减速 桥中部差速器，半轴体积小，缩短桥中心到传动轴凸缘的距离，行星齿轮结构紧凑，半轴与输出驱动轴同轴，传动比可达 12~18 工程机械和重型汽车上广泛应用，如 ZL50、 ZL ZLSH380、 TL160、 CL70 双级减速附行星轮边减速 是前两种结构的组合，减速比很大，增大扭矩，减低重心 超重型多桥底盘如 QD100 汽车起重机 主传动器中主、从动锥齿轮的支承型 式 主传动器主从、动齿轮只有正确的啮合，才能很好的工作，要保证正确的啮合，除与齿轮的加工质量、装配调整及轴承、减速器壳的刚度有关外，还与齿轮的支承刚度密切相关。 主动锥齿轮的支承 主动锥齿轮的支承形式可以分为悬臂式支承和跨置式支承两种。 Zl50 选用跨置式支承。 跨置式支承结构的特点是锥齿轮两端均有轴承支承，支承刚度大大增大，又使轴承负荷减小，齿轮啮合条件改善，齿轮承载能力高于悬臂式。 另外，因为轮齿大端一侧轴颈支承在两个相对并排安装的圆锥滚子上，可缩短主动齿轮轴的长度，布置更加紧凑，并可减小传动轴夹角，有利于整 车布置。 但主传动器壳上必须有支承齿轮小端一侧的轴承座，使壳体结构复杂，加工成本高。 齿轮小端一侧的轴承都采用圆柱滚子轴承，仅承受径向力，是易损坏的一个轴承。 大部分工程车辆都采用这种形式。 从动齿轮的支承 从动锥齿轮的支承，其支承刚度与轴承的形式、支承间的距离及轴承之间的分布比例有关。 为了增加支承刚度，两端轴承的圆锥滚子大端向内，以尽量减小 支承间距。 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 6 页 为了使从动锥齿轮背面的差速器壳处有足够空间设置加强筋，提高齿轮强度，并且使两个轴承之间的载荷尽可能均匀分布， 应该从动齿轮齿面到两端支承 尺寸 相当 ，且距离 支承间距 应 不小于从动齿轮大端分度圆直径的 70%。 在具有大的主传动比和大的从动锥齿轮的主减速器中，有齿面上的轴向力形成的力矩使从动锥齿轮产生较大的偏移变形，这种变形时危险的。 为了减小此变形，可在从动锥齿轮的背面靠近主动齿轮的地方设计一个辅助支承销。 阻挡从动齿轮继续变形。 ZL50 装载机主减速器 传动类型 的选择 ZL50 装载机主传动器齿轮类型选择螺旋锥齿的形式，这样能承受交大的载荷，传动也比较平稳，制造简单。 减速 型式 为 单级减速附行星轮边减速 ，这样做的好处为：桥中部差速器，半轴体积小，缩短桥中心到传动轴凸缘的距离，行星齿轮结构紧凑，半轴与输出驱动轴同轴，传动比可达 12~18。 而 ZL50 选用 的主传动锥齿轮采用了 跨置式支承。 有助于其受力的均匀，是其轴偏移较小。 主传动器锥齿轮主要参数的选择 主传锥齿轮 主要 的参数有主、从动齿轮的齿数 1z 和 2z ，从动锥齿轮 的 大端分度圆直径 2D 、端面模数 tm 、主从动锥齿 的 轮齿面宽 1b 和 2b 、中点螺旋角  、法向压力角 等。 主、从动锥齿轮齿数 选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素： （ 1）为了磨合均匀， 1z ， 2z 之间应避免有公约数。 （ 2）为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不小于 40。 （ 3）为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车 1z 一般不小于 6。 （ 4）主传动比 0i 较大时， 1z 尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。 （ 5）对于不同的主传动比， 1z 和 2z 应有适宜的搭配。 根据以上要求参考 《轮式装载机设计 》 [4]中表 61， 取 1z =8,2z =37， 1z +2z =45〉40 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 7 页 的选择 对于单级主减速器， 从动锥齿轮的尺寸大小除影响驱动桥壳的离地间隙外，还影响跨置式主动齿轮前支撑架的位置和差速器的安装等。 一般从动锥齿轮的分度圆直径可以根据从动锥齿轮上的最大扭矩进行初步选定。 2D 可根据经验公式初选，即 式 32 2 cD TKD  （ ） 式中， 2D —— 从动锥齿轮大端分度圆直径 2DK —— 直径系数，一般取 ～ Tc —— 从动锥齿轮的计算转矩为 Tce 和 Tcs 中的较小者 所以 2D =（ ～ ） 3 =（ ～ ） mm 初选 2D =425mm 则 tm = 22/DZ=425/37= 参考《机械设计手册》 [21]表 tm 选取 11所以 2D =407mm 根据 tm = 3 cm TK 来校核 sm =11 选取的是否合适，其中 mK =（ ～ ） 此处， tm =（ ～ ） 3 =（ ～ ），因此满足校核。 主、 从动锥齿轮齿面宽 锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面过窄及刀尖圆角过小，这样不但会减小了齿根圆角半径，加大了集中应力，还降低了刀具的使用寿命。 此外，安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。 另外，齿面过宽也会引起装配空间减小。 但齿面过窄，轮齿表面的耐磨性和轮齿的强度会降低。 对于从动锥齿轮齿面宽 2b ，推荐不大于节锥 2A 的 倍，即 22 Ab  ，而且 2b应满足 tmb 102 ，对于汽车主减速器圆弧齿轮推荐采用： 22 Db  = 407 = 在此取 70mm 一般习惯使锥齿轮的小齿轮齿面宽比大齿轮稍大，使其在大齿轮齿面两端都超出西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 8 页 一些，通常小齿轮的齿面加大 10%较为合适，在此取 1b =75mm 中点螺旋角 螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小，弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选  时应考虑它对齿面重合度  ，轮齿强度和轴向力大小的影响，  越大，则  也越大，同时啮合的齿越多，传动越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高，  应不小于 ，在 ～ 时效果最好，但  过大，会导致轴向力增大。 轮式装载机上螺旋锥齿轮的平均螺旋角为 35176。 ～ 40176。 以采用 35176。 较为普遍。 螺旋方向 从锥齿轮顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。 主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。 螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受的轴向力的方向，当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离的趋势，防止轮齿因卡死而损坏。 所以主动锥齿轮选择为左旋，从锥顶看为逆时针运动，这样从动锥齿轮为右旋， 从锥顶看为顺时针，驱动汽车前进。 法向压力角 圆弧锥齿轮的压力角是以法向截面的压力角来标志的。 加大压力角可以提高齿轮的强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数，但对于尺寸小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮的端面重叠系数下降， 所以在轻载荷工作的齿轮中一般采用小压力角，可使齿轮运转平稳，噪音低，螺旋齿轮标准压力角 20176。 ，在轮式装载机上，为了提高轮齿的弯曲强度，一般采用 176。 的压力角。 螺旋锥齿轮的几何尺寸的计算 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 9 页 表 主传动器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算表 序号 项目 计算公式 计算结果 1 主动齿轮齿数 1z 8 2 从动齿轮齿数 2z 37 3 端面模数 m 11mm 4 齿面宽 b 1b =75mm 2b =70mm 5 工作齿高 mhhag *2 gh 6 全齿高  mchh a *2  h = 7 法向压力角。