履带推土机传动系统设计(编辑修改稿)

履带推土机传动系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

国外，有部分企业，比如利勃海尔、卡特彼勒，它们早已研制出技术相当成熟的液压传动推土机，并成功使用在中小型推土机上 [9]。 本论文的主要内容 本课题为履带推土机传动系统设计，目标是实现 5 个前进挡与 4 个倒退挡。 首先是确定总体传动方案，然后再进行详细设计。 具体内容如下： (1) 了解现有履带推土机传动系统都有哪些，了解国内外发展现状， 并结合课题设计要求确定至少两个履带推土机主传动系统方案，最终通过比较选择比较合理的设计方案，并绘制结构简图。 (2) 根据所选方案，对各部分进行详细设计，主要包括变速箱的设计计算，对齿轮、轴、轴承进行必要的校核、验算，并绘制相应的弯矩图、扭矩图，最后绘制装配图。 (3) 设计支撑整个传动系统的箱体结构。 (4) 按照最新制图标准，手工绘制零号装配图并用计算机绘制各个主要部件零件图。 (5) 应用三维制图软件 PRO/E，进行主要零件三维实体建模，装配及运动仿真。 第 2 章 履带推土机传动系统的总体方案设计 5 第 2 章 履带推土机传动系统的总体方案设计 设计目标 设计履带推土机传动系统，根据课题设计要求，本设计在大方向上将从第一章中所论述的几大类传动系统中选择选择一种实现 5 个前进挡、 4 个倒退挡，由于要实现的挡位比较多，因此大类传动系统采用机械式传动系统，机械式传动系统主要包括主离合器和人力换挡变速箱，履带式驱动桥（中央传动、转向制动、轮边减速），而主离合器、履带式驱动桥大部分机件标准化程度较高，比如：轮边减速其实就是一个二级减速器，转向制动主要是转向离合器属于离合器范畴、中央传动就是一对伞齿传动，因而这些不是本设计的重点，后期有时间再改进。 而本设计 的重点就是人力换挡变速箱。 人力换挡变速箱主要包括箱体和箱体内的设计。 履带推土机传动系统总体设计 履带推土机传动系统由于此处需实现多个挡位的前进与后退，根据国内履带推土机传动系统的发展情况及其各类传动系统的优缺点，本设计采用机械式传动系统实现本设计要求。 机械式履带推土机传动系统采用发动机 离合器 变速箱 驱动桥 驱动轮，既可以满足要求，其中驱动桥包括中央传动与最终传动。 拟有两套变速箱 总体方案如图 所示： (a)方案 1 哈尔滨工程大学学士学位论文 6 (b)方案 2 图 总体方案 方案 (1)：如图 (a)示 :1 至 15 均属于齿轮，主要是通过四根同平面的轴，支承各齿轮；其中换挡主要是通过移动齿轮换挡，倒挡的实现是通过移动齿轮 11，使其与输入轴上的双联齿轮之 2 啮合上，从而改变齿轮旋转方向，即实现倒挡。 方案 (2)：如 图 (b)示： 1~16 都是齿轮， 17 是同步器，通过十六个齿轮与四个同步器就能够实现 5 个前进挡， 4 个倒挡。 该方案中所有传动齿轮均是常啮合的。 倒挡是通过换挡装置使中间轴与齿轮 12 联接固定，从而把运动传递出去，就能实现旋转方向变换了。 方案 (1)与方案 (2)相互比较： 结构布置比较： 方案 (1)采用四根同 平面轴，占用空间，且其中出现了悬臂梁，传动不稳定，且会直接导致后期箱体的设计复杂化，而方案 (2)采用三根轴直接支承在箱体的两端，刚度较好，其次是利用空间布置使得空间利用率明显高于方案 (1)； 换挡方式比较： 方案 (1)利用移动齿轮换挡，冲击会比较严重，且效率低，噪音大，耐久性不长，经济性不高；而方案 (2)利用啮合套或是同步器换挡，能够轻便实现换挡，冲击小，效率高，不易损坏，只是相对比较复杂。 1 2 34 561112 13 14 15 167891017履带推土机传动系统设计 7 经过上述比较，本设计拟采用方案 (2)。 下面把其各挡传递路线 详细地 列 在如 下表 中 ： 基本原理就是通过不同齿轮的组合 得到不同的挡位，其中用到同步器之后，大大减 表 挡位传递路线 前 进 一 Z1Z5Z4Z11Z16Z10 二 Z1Z5Z4Z11Z15Z9 三 Z1Z5Z4Z11Z14Z8 四 Z1Z5Z4Z11Z13Z6 五 Z3Z7 倒 退 一 Z2Z12Z16Z10 二 Z2Z12Z15Z9 三 Z2Z12Z14Z8 四 Z2Z12Z13Z6 少齿轮数量。 而这些传动用到的齿轮主要是通过三根轴支承在箱体上。 本设计就是 要确定这 16 个齿轮、 3 根轴、同步器、箱体及它们的相互位置关系。 传动比确定 概述 本设计只有一个要求 —— 实现 5 个前进挡、 4 个倒退挡，为了能够把设计进行下去，在此参照 T180 系列推土机，根据其最终挡位速度计算出本设计中需要的变速箱挡位速度进行设计。 表 传动系统最终实现挡位及其速度（ km/h） 挡位 1 2 3 4 5 前进挡 7 倒退挡 —— 表 所选发动机参数 发动机 型号 额定功率 额定转速 最大扭矩 参数 G128ZG2 1850r/min 854Nm 总传动比确定 哈尔滨工程大学学士学位论文 8 对于履带式机械，传动系统总传动比按下式计算： Tekt 060 （ 21） 式中 kZ ：履带围绕驱动轮一周需要履带板数，此处 5kZ ； tl :履带板节距，工程常用 17 20 216（ mm） ，此处选 203mm； 前进挡传动比确定 对于前进挡 31062 .V,.V m a xTm inT  (km/h)，由公式 （ 21） 可得 最低挡总传动比： 156998155360010621850510203060060331 ...V m i nTekt 最高挡总传动比： 393 78393 60 0103101 85 05102 0306006033 ...V m a xTektH 中间挡总传动比确定： 由研究已知知道，为了达到 最佳转换规律，相临传动比之间满足： qnniiii BA   3221 （ 22） 式中 q 为公比级数，一般取 ； 由变速箱有 5 个前进挡，则： qiiqiiqiiH 43221 得： 414123915644 1 .iiq H   于是前进挡中间传动及其高低挡分别为： 3 、 、 、 （从 39 依次推算而得） 15 、 、 、 （从 156 依次推算而得） 综上可得前进 5 挡传动比分别为： 15 1 7 5 39 倒退挡传动比确定 履带推土机传动系统设计 9 对于倒退挡 1933 .V,.V m a xTm inT  (km/h)，同理 由公式 （ 21） 可得 最低挡总传动比： 1 2 39 0 71 2 23 6 0 010331 8 5 05102 0 3060060331   ...Vm i nTekt 最高挡总传动比： 4557443600 1019185051020306006033   ...Vm axTektH 中间挡总传动比确定： 同理可求得公比 ： 4139814512333 1 ..iiq H   从 45 依次计算得 4 6 、 从 123 依次计算得 12 、 、 综上可得各传动比依次为： 12 8 6 45 总传动比校核 这里只需校核最低挡就行了，因为只有最低挡满足要求其它挡位就能满足使用要求。 为了防止发动机熄火，最低挡总传动比应满足的条件是： 对于履带机械  m a x 0 1 1ekM M i Pr   （ 23） 式中： maxeM 为发动机最大输出转矩； 0M 为发动机驱动辅助装置（油泵、风扇等）消耗的转矩； 1 前进 1 挡传动系统效率； P 为车辆的附着力； kr 为驱动链轮 的节圆半径。 其中 max 864 N meM ， 0 100N mM ， 1 156i  ， 1  ， 88mmkr  ， 代入公式（ 23） 计算得 10 N 显然是满足要求的。 传动系统总传动比的分配 传动比分配即是在传动系统的总传动比确定之后，把总传动比合理地分配到变速箱、中央传 动和轮边减速器三个部件中去的过程。 传动系统的总传动比等于整个传动系统中的各个部分的传动比之积： fk iiii 0 （ 24） 式中： ki 为变速箱传动比； 0i 为中央主传动传动比； fi 为轮边减速 器的传动比。 各部件传动比确定的原则是：为了减小传动系统中各传动部件的载荷，根据功率由哈尔滨工程大学学士学位论文 10 前向后传动的方向，越向后部件应取越来越大的传动比 [10]。 一般，首先确定 fi ，然后确定 0i ，最后根据式 （ 24） 确定 ki。 除此之外，在确定这三个部件传动比的过程中，需要注意以下几个方面的问题： fi 值尽量取大，但不能影响整机宽度，且要使轮边传动装置结构上能够包容。 0i 值也要尽量取大，但要注意中央传动的最小离地间隙的限制。 当 fi 和 0i 取值较大或过大时，变速箱中最高挡的传动比就要小于 1，出现增速现象。 虽然增速是被允许的，但须演算高速轴承、齿轮、 传动轴等零件的转速是否在允许的范围之内。 借鉴现有的机械： 取33331550071912551250.i.iof 再由： ofk iiii 分别计算得变速箱的 ki ： 前进 5 挡分别为： 、 、 、 、 倒退 4 挡分别为： 、 、 、 本章小结 本章主要介绍了履带推土机传动系统的组成部分，并确定了履带推土机主传动系统总体方案原理图，明确变速箱挡位路线，及所要完成的基本内容。 除此之外还确定了传动系统中各部件的传动比及其变速箱内各挡的传动比 ,并对总传动比进行了验算。 总传动比的确定是依据理论速度及其相关的参数计算而得，中间各挡的总传动比则是在现有研究的基础上，根据其与最高挡和最低挡之间的关 系来确定；变速箱中各挡传动比则是依据总传动比分配原则及其一些客观条件而得。 第 3 章 变速箱关键构件结构方案设计 11 第 3 章 变速箱关键构件结构方案设计 概述 变速箱有动力换挡变速箱和非动力换挡变速箱两大类，此处所要设计的变速箱属于第二类。 非动力换挡变速箱又被称为人力换挡变速箱或机械式变速箱，其结构简单，工作可靠，传动效率高。 变速箱的主要功用 [11]是： (1)变速变扭。 发动机的变速变矩能力较差，或者说几乎没有，不能够满足对车辆牵引力和速度变化范围的需求，因此需要通过变速箱来解决部分矛盾，以满足部分要求。 (2) 降速增扭。 发动机的转速高， 转矩小，需要通过变速箱等部件来降低发动机传递到驱动轮的转速，同时增大驱动轮的转矩，以便满足对车辆牵引力和速度的要求。 (3) 实现空挡。 第一，发动机启动时需要空载；第二，当车辆较长时间停车而又不希望发动机熄火，这两项要求均需要变速箱挂空挡切断发动机的动力或切断车辆的负载而实现。 (4) 实现车辆的进退。 不管是运输工况，还是牵引工况，车辆随时都面临需要变换方向的可能，但因发动机不能够反向旋转，只能一直朝一个方向旋转，因此车辆的前进、倒退只能依靠变速箱换挡以改变转向来实现。 对变速箱的要求，除一般便于制造、使 用、维修以及质量轻、尺寸紧凑外。 主要还有以下几点： (1) 换挡操纵轻便、灵活、准确。 (2) 要求变速箱结构简单，工作可靠，噪声小，传动效率高。 (3) 变速箱要有足够的挡位数，包括空挡和倒挡，以保证车辆具有良好的生产率、动力性与经济性。 (4) 要避免自动脱挡、跳挡、运动干涉等不良现象的发生。 变速箱结构方案的选择 目前，推土机上采用的变速箱结构多种多样，这是由于各种类型的推土机的使用要求不同，也是由于各国推土机的使用、制造、修理等条件所决定的。 各种结构形式都有其各自的优缺点，这些优缺点随着主 观和客观条件变化而变化。 因此，设计时应深入实际，收集资料，调查研究，对结构进行分析比较，并尽可能考虑到产品系列化、通用化和标准化，最后决定较合适的方案 [12]。 哈尔滨工程大学学士学位论文 12 平面和空间三轴式变速箱 倒挡轴：此处没有设计单独的倒挡轴，主要是因。