哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第1章緒論11選題的目的和意義隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們對施工質(zhì)量的不斷提高以及現(xiàn)代環(huán)保意識的不斷增強(qiáng),商品混凝土應(yīng)運(yùn)而生。商品混凝土的發(fā)展從根本上改變了傳統(tǒng)上工地自制混凝土,用翻斗車或自卸車進(jìn)行輸送,就近使用的落后生產(chǎn)方式,建立起一種新的生產(chǎn)方式,即許多施工工地所需要的混凝土,都由專業(yè)化的混凝土工廠或大型混凝土攪拌站集中生產(chǎn)供應(yīng),形成以混凝土制備地點(diǎn)為中心的供應(yīng)網(wǎng)。由于混凝土工廠便于應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù),使用計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn),可以得到精確配比和均質(zhì)拌合的混凝土,使混凝土質(zhì)量大大提高,所以對于整個(gè)施工工程起到良好的促進(jìn)作用。但是混凝土的商業(yè)化生產(chǎn),勢必把混凝土從廠站輸送到各個(gè)需求工地,工地之間的距離不等，有些供應(yīng)點(diǎn)甚至很遠(yuǎn)。當(dāng)混凝土的輸送距離（或輸送時(shí)間）超過某一限度時(shí)，仍然使用一般的運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)行輸送，混凝土就可能在運(yùn)輸途中發(fā)生分層離析，甚至初凝現(xiàn)象，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量，這是施工所不允許的。因此，為適應(yīng)商品混凝土的輸送，發(fā)展了一種混凝土專用運(yùn)輸機(jī)械混凝土攪拌運(yùn)輸車。它兼有載運(yùn)和攪拌混凝土的雙重功能，可在運(yùn)送混凝土的同時(shí)對其進(jìn)行攪拌或攪動(dòng)，因此能保證輸送的混凝土質(zhì)量，允許適應(yīng)延長運(yùn)距（或運(yùn)送時(shí)間）。攪拌運(yùn)輸車主要由底盤、取力器、攪拌筒、攪拌筒驅(qū)動(dòng)裝置（減速器、液壓傳動(dòng)部分）、供水系統(tǒng)、進(jìn)料及出料系統(tǒng)卸料溜槽、卸料振搗器、操縱系統(tǒng)等組成。而攪拌筒驅(qū)動(dòng)裝置是攪拌運(yùn)輸車的核心部件，其工作原理是將液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩，通過減速器平穩(wěn)可靠地以一定轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌筒，對混哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2凝土進(jìn)行攪拌；卸料時(shí)，減速器反轉(zhuǎn)，混凝土被筒內(nèi)螺旋葉片攪動(dòng)，均勻卸出。并且可保證混凝土攪拌運(yùn)輸車滿載預(yù)拌混凝土的攪拌筒在整個(gè)運(yùn)輸過程中都轉(zhuǎn)動(dòng)，且不受汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速變化、以及車輛的行走速度的影響，從而避免運(yùn)輸過程中出現(xiàn)因道路變化而使汽車速度頻繁變化而導(dǎo)致攪拌筒的攪拌速度忽高忽低，筒內(nèi)混凝土流動(dòng)不均勻，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的離析，坍塌度變大，破壞混凝土品質(zhì)。因此，攪拌筒的驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)就尤為重要了。12國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r121從傳動(dòng)方式分析在70年代以前生產(chǎn)的運(yùn)輸車，其攪拌筒的傳動(dòng)幾乎都是采用鏈輪鏈條。因?yàn)檩斔蛙囋诔休d運(yùn)輸時(shí)，用于承載攪拌筒的底盤，會(huì)隨著路面的起伏而產(chǎn)生變形，所以攪拌筒的末級傳動(dòng)就只能柔性連接，才能免除底盤的變形對攪拌筒的影響。但是對于在開式傳動(dòng)的鏈條壽命，在正常使用條件下，一般只有3年左右，而且平時(shí)還必須對其進(jìn)行潤滑和保養(yǎng)，為了對這一薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，80年代初經(jīng)過試驗(yàn)和改革，開始推廣攪拌筒直接驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。即為現(xiàn)在大多數(shù)攪拌車都已經(jīng)采用的液壓傳動(dòng)。目前主要有兩種方式一種是通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵、液壓馬達(dá)，然后直接驅(qū)動(dòng)攪拌筒，而不需要機(jī)械的減速機(jī)購的全液壓驅(qū)動(dòng)方式，另一種也是通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵、液壓馬達(dá)，所不同的是液壓馬達(dá)必須通過機(jī)械的減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式，被稱作液壓機(jī)械傳動(dòng)。從攪拌車的工況特點(diǎn)來看，全液壓系統(tǒng)是最為理想的，它不但可使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和工作性能和工作性能上比較完善，而且由于省去了機(jī)械部分而使結(jié)構(gòu)更加緊湊輕巧。但這種系統(tǒng)因攪拌筒終端驅(qū)動(dòng)所需的低速大扭矩液壓馬達(dá)和相應(yīng)的連接裝置尚未完善解決，暫時(shí)還沒有辦法應(yīng)用。而液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)與全機(jī)械式傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，在結(jié)構(gòu)上更趨合理,所以現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3122從攪拌車產(chǎn)地方面分析現(xiàn)今混凝土攪拌車以產(chǎn)地來區(qū)分，有一下3種類型一是用國產(chǎn)汽車底盤，如山東斯太爾、內(nèi)蒙奔馳、重慶紅巖等重型車底盤，安裝利用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置及國產(chǎn)混凝土貯罐。這樣的配置較低，配件供應(yīng)有保障，修理費(fèi)用也較低，但使用中的故障率較高。二是底盤和驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)口，其他在國內(nèi)生產(chǎn)安裝。這種車型的底盤可以采用日本產(chǎn)三菱、五十鈴、日產(chǎn)、日野、或歐洲產(chǎn)奔馳、沃爾沃、依維柯、等15T級的汽車底盤；驅(qū)動(dòng)裝置的關(guān)鍵部件如液壓泵、液壓閥、液壓馬達(dá)等從國外名牌廠家進(jìn)口；其他如混凝土貯罐等在國內(nèi)生產(chǎn)組裝。這樣的配置價(jià)格高于全國產(chǎn)，但系統(tǒng)的可靠性較高，由國內(nèi)生產(chǎn)廠家提供技術(shù)支援，配件供應(yīng)可以保證，性能價(jià)格比比較高，因此在國內(nèi)得到比較廣泛的采用。三是全進(jìn)口車，質(zhì)量無可非議，但價(jià)格昂貴、配件昂貴、技術(shù)服務(wù)部應(yīng)及時(shí)；還有一些在東南亞拼裝生產(chǎn)的雜牌車則質(zhì)次價(jià)高，配件及服務(wù)均無障礙。雖然上面所述的第二個(gè)產(chǎn)地的混凝土攪拌運(yùn)輸車在國內(nèi)比較受歡迎，但是問題也顯而易見核心部件攪拌筒驅(qū)動(dòng)裝置完全靠進(jìn)口，國內(nèi)企業(yè)缺乏制造和產(chǎn)品的研發(fā)能力，這大大的提高了產(chǎn)品的成本。所以混凝土攪拌運(yùn)輸車的核心部件研發(fā)方面的空白急需彌補(bǔ)，這就是未來幾年的研究方向。13設(shè)計(jì)的要求攪拌筒驅(qū)動(dòng)裝置的具體要求包括首先應(yīng)滿足混凝土攪拌運(yùn)輸車的功能要求，還要滿足工作可靠、傳動(dòng)精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊揍、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。14論文研究的主要內(nèi)容1通過對混凝土攪拌輸送車的市場調(diào)研，了解國內(nèi)外攪拌車傳動(dòng)部分的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）42攪拌車傳動(dòng)部分研究及設(shè)計(jì)。借鑒其他行業(yè)減速器、液壓回路的先進(jìn)技術(shù)，參考同行業(yè)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，通過對液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和減速器的主要實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行對比研究，得出最佳的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并對液壓系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)的匹配設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核以及根據(jù)市場的具體情況對系統(tǒng)各元件進(jìn)行選型。3攪拌筒恒速控制系統(tǒng)研究。通過對比目前存在的各種恒速控制形式，并從控制性能、控制方案可實(shí)現(xiàn)性、性價(jià)比等多個(gè)方面進(jìn)行了對比研究，最終確定出在目前情況下最合適的恒速控制方案。4攪拌車液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的沖擊問題研究。通過測試重點(diǎn)分析了沖擊問題產(chǎn)生的原因以及采取何種措施能夠方便、有效的解決系統(tǒng)的沖擊問題。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5第二章混凝土攪拌運(yùn)輸車簡介混凝土攪拌輸送車是一種用于長距離輸送混凝土的機(jī)械設(shè)備。它是在載貨汽車或?qū)Ｓ眠\(yùn)載底盤上安裝一種獨(dú)特的混凝土攪拌裝置，兼有運(yùn)載和攪拌混凝土的雙重功能，可以在運(yùn)送混凝土的同時(shí)對其進(jìn)行攪拌或攪動(dòng)，以保證混凝土通過長途運(yùn)輸后，仍不致產(chǎn)生離析現(xiàn)象。目前使用的汽車式混凝土攪拌輸送車可以實(shí)現(xiàn)混凝土的攪動(dòng)輸送和混凝土拌和料的攪拌輸送方式。一般的施工工地都設(shè)有混凝土攪拌站，所以多用預(yù)拌混凝土攪動(dòng)輸送的工作方式，攪拌筒做大約13R/MIN的低速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸送的平均運(yùn)距在812KM較為合適，輸送時(shí)間過長，會(huì)使混凝土坍塌度降低過多，出料困難。21攪拌車分類混凝土攪拌輸送車已按裝載容量的大小形成系列，按攪拌筒公稱容量大小而言，攪拌車可區(qū)分為25、4、5、6、7、8、9、10、12M等10個(gè)檔次；相對于攪拌筒的幾何容積來說，混凝土料的充盈率一般為5560。通常，按公稱容積分為一下三種1輕型，公稱容積為25M以下，由翻斗車或普通載重卡車為底盤改裝而成。2中型，公稱容積為46M，由重型載重卡車為底盤改裝而成。3重型，公稱容積為9M以上，由大功率三軸式重型卡車為底盤制成。雖然不同的機(jī)型在結(jié)構(gòu)上有差異，但從基本結(jié)構(gòu)上來看，他們都是有相對獨(dú)立的混凝土攪拌裝置又稱上車和運(yùn)載底盤又稱下車兩大部分組成，因此，按上述兩基本組成部分的主要特征，又可將混凝土攪拌輸送車作如下分類1按運(yùn)載底盤結(jié)構(gòu)形式分，有普通載貨汽車底盤和專用半拖掛式底盤兩種類型。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）62按混凝土攪拌裝置傳動(dòng)形式分，有機(jī)械傳動(dòng)的混凝土攪拌輸送車、液壓傳動(dòng)的混凝土攪拌輸送車和機(jī)械一液壓傳動(dòng)的混凝土攪拌輸送車。從國內(nèi)外資料來看，大量使用的中輕型容量38M攪拌輸送車均為重型載重汽車底盤、機(jī)械一液壓傳動(dòng)的混凝土攪拌輸送車，采用機(jī)械傳動(dòng)的只有3M以下的攪拌輸送車，而采用半拖式專用底盤只有12M3或更大容量的攪拌輸送車。本文設(shè)計(jì)的8M攪拌運(yùn)輸車即采用載重汽車底盤、機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。22攪拌車技術(shù)要求混凝土攪拌輸送車與其它輸送車輛的明顯區(qū)別在于其滿載預(yù)拌混凝土的攪拌筒在整個(gè)運(yùn)輸過程中都必須轉(zhuǎn)動(dòng)，分別完成正轉(zhuǎn)進(jìn)料或反轉(zhuǎn)卸料以及途中攪動(dòng)。輸送車的恒速傳動(dòng)要求實(shí)際上可歸結(jié)為在運(yùn)輸混凝土的途中攪拌筒的轉(zhuǎn)動(dòng)即攪動(dòng)應(yīng)當(dāng)做到“一轉(zhuǎn)二慢三恒速”。轉(zhuǎn)，指的是在整個(gè)運(yùn)輸過程中攪拌筒必須轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌筒如若停轉(zhuǎn)L0MIN甚至更短的時(shí)間，筒內(nèi)的混凝土就會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)、粘結(jié)的情況，如不及時(shí)處理，將可能造成整筒混凝土報(bào)廢。慢，指的是攪動(dòng)轉(zhuǎn)速要慢?；炷翑嚢栎斔蛙嚰夹g(shù)條件QC/T6672000要求輸送車從進(jìn)料到輸送卸料完畢，允許的最長時(shí)間為90MIN，且攪拌筒按規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不大于300轉(zhuǎn)。攪拌行駛時(shí)，最高車速不得超過50KM/H。這里所指的300轉(zhuǎn)是一次輸送全過程中攪拌筒總的轉(zhuǎn)速。它包括了進(jìn)料、途中攪動(dòng)、卸料等多個(gè)工況下攪拌筒相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)。由于講究快速進(jìn)料和卸料，實(shí)際允許途中攪動(dòng)工況的攪拌筒轉(zhuǎn)速就很低了。各個(gè)輸送車制造廠均將自家產(chǎn)品的這一指標(biāo)限定在13R/MIN。籍此即可防止所運(yùn)混凝土攪拌過熟，坍塌度損失過大又可杜絕行駛過程中因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)攪拌筒內(nèi)混凝土造成的對汽車其他部件的損壞，同時(shí)減低在此期間攪拌筒的驅(qū)動(dòng)功率，具有明顯的節(jié)能意義，也有利于發(fā)動(dòng)機(jī)功率偏小的輸送車加速或爬坡。恒速，指的是攪拌筒的攪動(dòng)轉(zhuǎn)速必須恒定，不受汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速變化的影響，與車輛的行走速度無關(guān)，從而避免運(yùn)輸過程中出現(xiàn)因道路情況變化而使汽車速度頻繁變化而導(dǎo)致攪拌筒的攪動(dòng)轉(zhuǎn)速忽高忽低，筒內(nèi)混哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7凝土流動(dòng)不均勻，破壞混凝土品質(zhì)。混凝土攪拌輸送車技術(shù)條件對混凝土均質(zhì)性有所規(guī)定輸送車裝入預(yù)拌混凝土，在規(guī)定的攪動(dòng)轉(zhuǎn)速和輸送時(shí)間運(yùn)送到交貨地點(diǎn)后，混凝土質(zhì)量應(yīng)符合要求，即混凝土中砂漿密度的相當(dāng)誤差之最大允許差值為08；單位體積混凝土中粗骨料質(zhì)量的相對誤差之最大允許差值為5；每罐混凝土的坍塌度差值之最大允許差值為20MM。無疑，慢而恒定的攪動(dòng)有助于直接滿足上述要求。23結(jié)構(gòu)和組成原理混凝土攪拌輸送車由汽車底盤和混凝土攪拌運(yùn)輸專用裝置組成。我國生產(chǎn)的混凝土攪拌輸送車的底盤多采用整車生產(chǎn)廠家提供的二類通用底盤。運(yùn)輸攪拌車主要由底盤、取力器、攪拌筒拌筒、發(fā)動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、裝進(jìn)料及卸出料系統(tǒng)、卸料溜槽、卸料振搗器、操作平臺、操縱系統(tǒng)及防護(hù)設(shè)備組成。液壓泵圖21混凝土攪拌輸送車的結(jié)構(gòu)組成其工作原理通過取力裝置將汽車底盤的動(dòng)力取出，并驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的變量泵，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能傳給定量馬達(dá)，馬達(dá)再驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，由減速機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌裝置，對混凝土進(jìn)行攪拌。因此，要求汽車底盤有足夠的載重能力和強(qiáng)勁的輸出功率一般要求發(fā)動(dòng)機(jī)要有230KW300馬力以上哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8的功率，裝載量為67M的混凝土攪拌輸送車需選用6X4載質(zhì)量為15T級的通用底盤，裝載量為810M的需選用雙前橋8X4載質(zhì)量為20T級的底盤，而裝載量為1012M的則要采用6X4的牽引車加半掛車的方式。24攪拌運(yùn)輸車傳動(dòng)部分簡介混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒驅(qū)動(dòng)裝置主要由行星齒輪減速器、液壓傳動(dòng)部分組成，其工作原理是將液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩，通過減速器平穩(wěn)可靠地以一定轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌筒，對混凝土進(jìn)行攪拌；卸料時(shí)，減速器反轉(zhuǎn)，混凝土被筒內(nèi)螺旋葉片攪動(dòng)，均勻卸出。并且可保證混凝土攪拌運(yùn)輸車滿載預(yù)拌混凝土的攪拌筒在整個(gè)運(yùn)輸過程中都轉(zhuǎn)動(dòng)，且不受汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速變化、以及車輛的行走速度的影響，從而避免運(yùn)輸過程中出現(xiàn)因道路變化而使汽車速度頻繁變化而導(dǎo)致攪拌筒的攪拌速度忽高忽低，筒內(nèi)混凝土流動(dòng)不均勻，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的離析，坍塌度變大，破壞混凝土品質(zhì)。驅(qū)動(dòng)裝置有一套液壓系統(tǒng)，根據(jù)油液循環(huán)的方式不同，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)，雖然開式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但其能耗大，不經(jīng)濟(jì)，油箱容量大且液壓油中容易混入空氣，導(dǎo)致振動(dòng)與噪音，因而使用壽命較短，目前在攪拌車上這類系統(tǒng)已逐步被淘汰?？紤]到攪拌筒旋轉(zhuǎn)功率大，并綜合節(jié)能、控制方便等因素，采用閉式系統(tǒng)是合理的，它結(jié)構(gòu)緊湊、油箱體積小、工作穩(wěn)定，只要保證系統(tǒng)散熱和可靠工作即可。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖22。攪拌筒的驅(qū)動(dòng)直接從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)前端飛輪軸通過取力器獲取動(dòng)力，用哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9斜盤式變量柱塞泵、定量柱塞馬達(dá)和換向閥共同組成閉式液壓調(diào)速、換向回路，通過與攪拌筒接合的減速機(jī)進(jìn)行增扭減速，帶動(dòng)攪拌筒轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌筒轉(zhuǎn)速的改變是通過操縱桿調(diào)節(jié)變量柱塞泵斜盤的角度來實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)帶有補(bǔ)油泵和集成閥塊，補(bǔ)油泵主要負(fù)責(zé)向主回路提供冷卻油液和向主泵伺服變量機(jī)構(gòu)提供低壓控制油，集成閥塊主要是為系統(tǒng)提供高壓溢流保護(hù)，防止損壞泵和馬達(dá)，梭形閥確保工作時(shí)給主油路低壓區(qū)提供一個(gè)溢流通道，并由補(bǔ)油溢流閥保持低壓區(qū)壓力，同時(shí)溢流油流經(jīng)馬達(dá)、泵殼體返回油箱，對泵和馬達(dá)進(jìn)行沖洗和冷卻。本文對液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只是做一般性的研究，研究的重點(diǎn)是對行星車輪減速器的研究。減速器是混凝土攪拌運(yùn)輸車的核心部件,其工作原理是將液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩,通過減速器平穩(wěn)可靠地以一定轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌筒,對混凝土進(jìn)行攪拌；卸料時(shí),減速器反轉(zhuǎn),混凝土被筒內(nèi)螺旋葉片攪動(dòng),均勻卸出。這種專用減速器在外形上與傳統(tǒng)的減速器有較大差別,要求產(chǎn)品外觀簡潔、體積小、維護(hù)簡便,而且由于屬于重載、慢速傳動(dòng)系統(tǒng),工況惡劣,運(yùn)行中易產(chǎn)生振動(dòng)、抖動(dòng)和卡滯現(xiàn)象,因此在產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性、零部件的強(qiáng)度和剛度以及制造精度等方面要求很高。近年來國內(nèi)對混凝土攪拌運(yùn)輸車的需求高速增長,但大部分國產(chǎn)攪拌運(yùn)輸車仍然采用國外的減速器產(chǎn)品。所以本設(shè)計(jì)就顯得尤為重要了。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10圖22哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11第三章減速器設(shè)計(jì)31減速器概述減速器是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。減速器降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。降速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。一般的減速器有斜齒輪減速器包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機(jī)械無級變速機(jī)等等。按傳動(dòng)級數(shù)主要分為單級、二級、多級按傳動(dòng)件類型又可分為齒輪、蝸桿、齒輪蝸桿、蝸桿齒輪等。1蝸輪蝸桿減速器的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。2偕波減速器的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。3行星減速器其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。32液壓泵、液壓馬達(dá)的選擇計(jì)算321攪拌功率的確定1滿載驅(qū)動(dòng)阻力矩的確定因混凝土在攪拌筒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)比較復(fù)雜，目前尚無統(tǒng)一實(shí)用的計(jì)算方法，我們從數(shù)理統(tǒng)計(jì)的角度對收集的一些試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，推導(dǎo)出了攪拌阻力矩與攪拌容積關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12攪拌筒驅(qū)動(dòng)阻力矩與攪拌筒攪拌容量的數(shù)據(jù)表31與圖35。以下攪拌驅(qū)動(dòng)扭矩值均為最大值，并己考慮長時(shí)間行駛后混凝土沉淀，拌筒啟動(dòng)時(shí)的峰值。攪拌筒驅(qū)動(dòng)阻力矩與攪拌筒攪拌容量的數(shù)據(jù)表表31圖31由曲線圖易知，其接近一條直線，因此可設(shè)想MCOCLXV式中M攪拌筒驅(qū)動(dòng)力矩，NM；V攪拌筒裝載客量，M3；求其最小二乘擬合式式中的縮寫哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13解得即M276364533636XV將我們的設(shè)計(jì)參數(shù)攪拌容積V8帶入上式，得M4545452NM由前述可知，此值為攪拌筒的峰值扭矩，它出現(xiàn)在攪拌筒滿載換向時(shí)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此值約為穩(wěn)定工況攪動(dòng)運(yùn)輸?shù)?2倍強(qiáng)，也就是說攪拌筒的穩(wěn)定工況約小于3787877NM。2滿載攪拌功率的確定式中N攪拌筒滿載最大驅(qū)動(dòng)功率，KW；N1攪拌筒最大轉(zhuǎn)速，14RPM；M攪拌筒驅(qū)動(dòng)攪拌筒驅(qū)動(dòng)扭矩，NM；666KW3滿載攪動(dòng)功率的確定式中N攪動(dòng)攪拌筒攪動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率，KW；N2攪拌筒攪動(dòng)轉(zhuǎn)速，3RPM；143KW322液壓馬達(dá)的選取1初選系統(tǒng)壓力根據(jù)上述計(jì)算所得攪拌筒驅(qū)動(dòng)阻力矩，并考慮到攪拌筒需有一定的扭哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14矩裕度，可知本題減速器的最大驅(qū)動(dòng)扭矩為60000NM，減速比類比其他同類產(chǎn)品選為1001。根據(jù)液壓馬達(dá)輸出軸的最大扭矩并綜合考慮系統(tǒng)性、可靠性、安全性等條件，初步選定液壓系統(tǒng)最高持續(xù)工作壓力為30MPA。2馬達(dá)的選取及功率、扭矩校核由減速機(jī)的選取可知式中NMMAX馬達(dá)最大輸出轉(zhuǎn)速；MMMAX馬達(dá)最大輸出扭矩；QMMAX馬達(dá)的最大排量，CC/REV；P馬達(dá)的進(jìn)出口壓差，即所選的系統(tǒng)壓力，MPA；M馬達(dá)的機(jī)械效率，M09；根據(jù)ARK一MESSORI的資料，可以選取MF89,最高轉(zhuǎn)速為2600R/MIN馬達(dá)功率校核式中Q輸入流量，L/MIN；DP馬達(dá)最大壓降，取350BAR；NT總效率，取09；654KW馬達(dá)扭矩校核哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15式中VG排量，CC/REV；DP馬達(dá)壓降，取300BAR；NMH機(jī)械效率，取095；4033NM4確定系統(tǒng)實(shí)際工作壓力由公式得P297MPA323液壓馬達(dá)的選取確定液壓泵的最大工作壓力，液壓泵的工作壓力由負(fù)載的性質(zhì)決定。式中PM液壓馬達(dá)最大工作壓力，取取最大值297MPA；PM液壓泵出口到液壓馬達(dá)的進(jìn)口之間的沿程損失和局部損失之和，取PM05MPA；29705302MPA確定液壓泵的流量Q液壓泵的流量按液壓馬達(dá)的最大工作流量和泄漏量來確定。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16QPKQ式中K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，K11；從而可得選取ARK一MESSORI公司的PV89液壓泵，排量為89CC/REV，最高轉(zhuǎn)速為2600R/MIN。液壓泵功率校核液壓泵扭矩校核由于所選主泵、補(bǔ)油泵和換向閥為集成一體的，故選定了主泵也就將補(bǔ)油泵和換向閥確定了。PV89的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)油泵壓力排量為1803CC/REV，補(bǔ)油壓力為1325BAR，我們?nèi)?8BAR。補(bǔ)油泵功率及扭矩校核式中Q補(bǔ)油泵流量，L/MIN；VG補(bǔ)油泵排量1803CC/REV；NM補(bǔ)油泵機(jī)械效率，取095；N補(bǔ)油泵轉(zhuǎn)速，1400RPM；哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17式中P補(bǔ)油泵功率；D補(bǔ)油泵最大壓降，取18BAR；NT補(bǔ)油泵總效率，取09；P24018/6000908KW從功率流程來看，發(fā)動(dòng)機(jī)液壓泵補(bǔ)油泵736KW液壓馬達(dá)666KW減速器654KW，功率依次遞減，能夠滿足系統(tǒng)各元件的功率要求同樣，從扭矩流程來看，發(fā)動(dòng)機(jī)液壓泵補(bǔ)油泵45543NM液壓馬達(dá)4033NM減速器37888NM，扭矩依次遞減，同樣也是滿足系統(tǒng)要求的。33減速器原始數(shù)據(jù)及傳動(dòng)方案的選擇331本課題減速器的主要參數(shù)和所選車型混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒罐的設(shè)計(jì)容積為8M3,最大安裝角度12,工作轉(zhuǎn)速24R/MIN和14R/MIN卸料時(shí)的反向轉(zhuǎn)速減速器設(shè)計(jì)傳動(dòng)比1001,最大輸出轉(zhuǎn)矩60KNM,要求傳動(dòng)效率高、密封性好、噪聲低、互換性強(qiáng)。選取車型為SY5280GBJ，底盤為日產(chǎn)柴CWB536HM、驅(qū)動(dòng)方式64、整備質(zhì)量12300KG、最大總質(zhì)量28500KG、外形尺寸為哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18834024903700MM、最小離地間隙為240MM，滿載最高車速50KM/H，最大爬坡度36，發(fā)動(dòng)機(jī)型號RG811，發(fā)動(dòng)冷卻方式為四沖程水冷V形8汽缸。332傳動(dòng)方案的確定3321齒輪傳動(dòng)比較和選擇齒輪傳動(dòng)是以主動(dòng)輪的輪齒依次推動(dòng)從動(dòng)輪來進(jìn)行工作的，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛的一種傳動(dòng)形式。齒輪傳動(dòng)可按一對齒輪軸線的相對位置來劃分，也可以按工作條件的不同來劃分。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)與其他傳動(dòng)的比較，具有瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定工作可靠壽命長效率高可實(shí)現(xiàn)平行軸任意兩相交軸和任意兩交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)，適應(yīng)的圓周速度和傳遞功率范圍大但齒輪傳動(dòng)的制造成本高低精度齒輪傳動(dòng)時(shí)噪聲和振動(dòng)較大，不適宜于兩軸間距離較大的傳動(dòng)。3322齒輪傳動(dòng)兩種大的類型輪系可由各種類型的齒輪副組成。由錐齒輪、螺旋齒輪和蝸桿渦輪組成的輪系，稱為空間輪系；而由圓柱齒輪組成的輪系，稱為平面輪系。根據(jù)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪的幾何軸線相對位置是否變動(dòng)，齒輪傳動(dòng)分為兩大類型1普通齒輪傳動(dòng)定軸輪系當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的所有齒輪的幾何位置都是固定不變的，則稱為普通齒輪傳動(dòng)或稱定軸輪系口在普通齒輪傳動(dòng)中，如果各齒輪副的軸線均相互平行，則稱為平行軸齒輪傳動(dòng)；如果齒輪系中含有一個(gè)相交軸齒輪副或一個(gè)相錯(cuò)軸齒輪副，則稱為不平行軸齒輪傳動(dòng)空間齒輪傳動(dòng)。2行星齒輪傳動(dòng)行星輪系當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置不固定，而繞著其他齒輪的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，即在該齒輪系中，至少具有一個(gè)作行星運(yùn)動(dòng)的齒輪，則稱該齒輪傳動(dòng)為行星齒輪傳動(dòng)，即行星輪系。3323定軸輪系和行星輪系的比較哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較，它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它的最顯著的特點(diǎn)是在傳遞動(dòng)力時(shí)它可進(jìn)行功率分流同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸入軸與輸出軸均設(shè)置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)己被人們用來代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)效率高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、起重運(yùn)輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動(dòng)裝置以及需要變速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動(dòng)裝置，行星齒輪傳動(dòng)已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下1體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大。一般，行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動(dòng)的1/21/5即在承受相同的載荷條件下。例如傳動(dòng)比I715，功率為4400KW的行星齒輪減速器與普通定軸齒輪減速器比較如下表32表322傳動(dòng)效率高。在傳動(dòng)類型恰當(dāng)、合理布置的情況下，其效率值可達(dá)097099。3傳動(dòng)比大，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解。只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動(dòng)的類型及配齒方案，便可以用少數(shù)幾個(gè)齒輪而獲得很大的傳動(dòng)比。在哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20僅作為傳遞運(yùn)動(dòng)的行星齒輪傳動(dòng)中，其傳動(dòng)比可以達(dá)到幾千。應(yīng)該指出，行星齒輪在傳動(dòng)比很大的情況下，仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點(diǎn)。4運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。由于采用了數(shù)個(gè)行星輪，均勻的分布在中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡口同時(shí)，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抗沖擊能力和振動(dòng)的能力較強(qiáng)，工作較可靠。總之，行星齒輪傳動(dòng)具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大及效率高類型選用得當(dāng)?shù)葍?yōu)點(diǎn)。行星傳動(dòng)不僅適用于高轉(zhuǎn)速、大功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)裝置上也己獲得了應(yīng)用。它幾乎可適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動(dòng)技術(shù)己成為世界各國機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展的重點(diǎn)之一。從機(jī)構(gòu)的活動(dòng)度來分，有一個(gè)自由度的行星機(jī)構(gòu)、兩個(gè)自由度的行星機(jī)構(gòu)和多自由度的行星機(jī)構(gòu)從結(jié)構(gòu)形式來分，有KHV型、2KH型和3K型行星機(jī)構(gòu)三種基本類型。其它的漸開線行星齒輪機(jī)構(gòu)，都可以分解為這三種基本機(jī)構(gòu)，即可以由這三種基本行星機(jī)構(gòu)復(fù)臺而成。通過上述的比較，結(jié)合要求傳動(dòng)比大、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊及外廓尺寸小等，我們選擇行星齒輪傳動(dòng)作為減速器的傳動(dòng)型式。3324選擇行星機(jī)構(gòu)的類型本課題選取2ZX型漸開線行星齒輪機(jī)構(gòu),這種行星齒輪機(jī)構(gòu)有兩個(gè)中心輪A,B即2Z和轉(zhuǎn)臂X，山此三個(gè)簽本構(gòu)件組成，故用符號2ZX表示。根據(jù)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比端的不同，可分為兩類。當(dāng)I12H0時(shí)，稱為正號機(jī)構(gòu)；I12H350HB的齒較時(shí)可取最后算得之E值如果大于6，則取E6。本題目傳動(dòng)比I1001,該減速器采用3級減速方案,第一級為高速圓柱齒輪傳動(dòng),其余兩級為NGW型行星齒輪傳動(dòng)。其中,第二、三級分別有3個(gè)和4個(gè)中空式行星輪。第一級圓柱齒輪傳動(dòng)比初選為197，那么剩下兩級傳動(dòng)的I總100/1975076,即為以下計(jì)算中的I值。選擇各個(gè)計(jì)算參數(shù)分度圓直徑DB2/DB11120,選120進(jìn)行計(jì)算；行星輪數(shù)C2/C14/3；182，取這比值為2；工作硬化系數(shù)ZW一般可取1；齒面接觸疲勞強(qiáng)度一般可取1；選擇齒寬系數(shù)D，通用減速器A04；D05I1A，根據(jù)計(jì)算I1739在這個(gè)范圍里；D1058310041662取D117；D05I1A，根據(jù)計(jì)算I2556685在這個(gè)范圍里；D2055566850413157取D214；選擇KC為載荷分布系數(shù)KC；第一級行星齒輪為行星輪浮動(dòng)，KC1取11512取117；第二級行星齒輪為太陽輪浮動(dòng)，KC2取11115取112；哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26EAB33964根據(jù)圖36可得出I181176那么I25076/81176623。342齒數(shù)及行星輪數(shù)的確定第一級高速圓柱齒輪齒數(shù)的計(jì)算齒數(shù)比UI1197；初選Z130，則Z2UZ119730591,取Z259；第二級NGW行星齒輪齒數(shù)的計(jì)算初選行星輪數(shù)NW3；確定ZA，依據(jù)公式IABHZA/NWC,計(jì)算中C取整數(shù)；即為81176ZA/3CZA3C/81176C取46則ZA17確定ZB，依據(jù)NGW型行星輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式IABH1ZB/ZA即為811761ZB/17ZB811761171209992取ZB121確定ZC,依據(jù)NGW型行星輪系非角變位傳動(dòng)公式ZCZBZA/2ZC12117/252得出第二級NGW行星齒輪齒數(shù)ZA17,ZB121,ZC52哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27表33行星輪數(shù)與傳動(dòng)比的關(guān)系第三級NGW行星齒輪齒數(shù)的計(jì)算初選行星輪數(shù)NW4；確定ZA，依據(jù)公式IABHZA/NWC,計(jì)算中C取整數(shù)；即為623ZA/4CZA4C/623C取31則ZA20確定ZB，依據(jù)NGW型行星輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式IABH1ZB/ZA即為6231ZB/20ZB6231201036取ZB104確定ZC,依據(jù)NGW型行星輪系非角變位傳動(dòng)公式ZCZBZA/2ZC10420/241得出第三級NGW行星齒輪齒數(shù)ZA20,ZB104,ZC41。343變位系數(shù)的選擇及齒輪幾何尺寸計(jì)算在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中，合理采用變位齒輪可以獲得如下效果獲得準(zhǔn)確的傳動(dòng)比、改善嚙臺質(zhì)量和提高承載能力，在保證所需傳動(dòng)比前提下得到合理的中心即、在保證裝配及同心等條件下使齒數(shù)的選擇具有較大哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28的靈活性。變位齒輪有高變位和角變位，兩者在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中都有應(yīng)用。高變位主要用于消除根切和使相嚙合齒輪的滑動(dòng)比及彎曲強(qiáng)度大致相等。角變位主要用于更靈活地選擇齒數(shù)，拼湊中心距，改善嚙合特性及提高承載能為。由于高變位的應(yīng)用在某些情況下受到限制，因此角變位在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中應(yīng)用更為廣泛。在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中，合理采用變位齒輪可以獲得如下效果獲得準(zhǔn)混凝土攪拌運(yùn)輸車減速器對齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面磨損等要求十分苛刻,因此合理地選擇變位系數(shù)和進(jìn)行修形計(jì)算十分重要。常用行星齒輪傳動(dòng)的變位方法及變位系數(shù)可按參考文獻(xiàn)1表33及圖37,圖38和圖39確定。第一級高速圓柱齒輪變位系數(shù)的計(jì)算及幾何尺寸計(jì)算變位系數(shù)計(jì)算ZZ1Z2305989；從圖37中P9線的上方區(qū)域初選X16；利用圖39可查出Y016；所以YXY16016144；初選模數(shù)M25AX/2YM11485取A115，Y15；根據(jù)圖39求出Y017；XYY15017167在圖38中找出Z/2445，X/20835決定的點(diǎn)，有此點(diǎn)按L射線方向引一射線，取Z130，Z259得出X1078,X2088；齒輪幾何尺寸計(jì)算輸入齒輪D1MZ1302575哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29DAD2HXYM752107825839MMDFD2HCX689MM輸出齒輪D2MZ259251475DAD2HXY1569MMDFD2HCX1419MMA1/2MZ1Z205258911025取中心距A111MM；AB/A0304得出齒寬B39MM；第二級NGW行星齒輪變位系數(shù)的計(jì)算及幾何尺寸計(jì)算變位系數(shù)計(jì)算AC計(jì)算IABH8114，則太陽輪采取正變位，行星輪和內(nèi)齒圈采用負(fù)變位預(yù)計(jì)嚙合角ACCB22計(jì)算未變位時(shí)中心距ADACM/2ZAZC855計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù)YACZAZC/2COS/COSAC1039計(jì)算中心距并取整數(shù)AMZAZC/2YAC8667取88實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)YACAADAC/M05計(jì)算嚙合角COSACADAC/ACOS200923得出AC23計(jì)算總變位系數(shù)XACZAZCINVACINV/2TAN061校核在37中XAC介于曲線P6和P7之間，有利于提高接觸疲勞強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度，表示這對齒輪可用。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30分配變?yōu)橄禂?shù)按圖38分配得XA034,XC0277CB計(jì)算計(jì)算未變位時(shí)中心距ADCBM/2ZBZC855計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù)YCB05計(jì)算嚙合角COSCBADCB/ACOS0923得出BC23計(jì)算總變位系數(shù)XCBZBZCINVACINV/2TAN0617XBXCBXC0894得出XA034,XC0277，XB0894。齒輪幾何尺寸計(jì)算太陽輪計(jì)算初選模數(shù)M3；分度圓直徑DMZ54；齒頂圓直徑DAD2HXYM60MM；齒根圓直徑DFD2HCX45MM；行星輪計(jì)算分度圓直徑DMZ121；齒頂圓直徑DAD2HXYM126MM；齒根圓直徑DFD2HCX111MM；內(nèi)齒圈計(jì)算分度圓直徑DMZ300MM；齒頂圓直徑DAD2HXYM312MM；齒根圓直徑DFD2HCX2934MM；DB/D105，得出齒寬B65MM；哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31第三級行星齒輪變位系數(shù)的計(jì)算及幾何尺寸計(jì)算變位系數(shù)計(jì)算AC計(jì)算IABH6234，則太陽輪采取正變位，行星輪和內(nèi)齒圈采用負(fù)變位預(yù)計(jì)嚙合角JZBZC/ZAZC63/611033所以取AC2430，CB19計(jì)算未變位時(shí)中心距ADACM/2ZAZC122計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù)YACZAZC/2COS/COSAC10977計(jì)算中心距并取整數(shù)AMZAZC/2YAC125988MM圓整后取126MM實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)YACAADAC/M1計(jì)算嚙合角COSACADAC/ACOS20090985得出AC2451計(jì)算總變位系數(shù)XACZAZCINVACINV/2TAN110校核在37中XAC介于曲線P8和P9之間，有利于提高接觸疲勞強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度，表示這對齒輪可用。分配變?yōu)橄禂?shù)按圖38分配得XA0508,XC06CB計(jì)算計(jì)算未變位時(shí)中心距ADCBM/2ZBZC126MM計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù)YCB0計(jì)算嚙合角COSCBADCB/ACOS093969得出BC20計(jì)算總變位系數(shù)XCBZBZCINVACINV/2TAN0XBXCBXC06；得出XA0508,XC06，XB06。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32齒輪幾何尺寸計(jì)算太陽輪計(jì)算初選模數(shù)M4；分度圓直徑DMZ80MM；齒頂圓直徑DAD2HXYM92MM齒根圓直徑DFD2HCX68MM行星輪計(jì)算分度圓直徑DMZ164MM齒頂圓直徑DAD2HXYM1768MM齒根圓直徑DFD2HCX1528MM內(nèi)齒圈計(jì)算分度圓直徑DMZ416MM齒頂圓直徑DAD2HXYM4288MM齒根圓直徑DFD2HCX4048MMAB/D105得出齒寬B82MM344齒輪的強(qiáng)度校核通用行星齒輪減速器齒輪材料主要采用CRMNTI20、TIBMN220、515MNCR、520MNCR、525MNCR、528MNCR。滲碳齒輪表面硬度為HRC6358。心部硬度為HRC4833。值得指出的是，采用噴丸處理、磨齒、加大齒根圓弧半徑和壓力角等措施能使齒輪得到強(qiáng)化。本題中告訴圓柱齒輪選用CRMNTI20，行星齒輪傳動(dòng)中太陽輪選用30CRMNTI，行星輪也選用30CRMNTI，內(nèi)齒圈選用35CRMOVA哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33本節(jié)的齒輪校核以第一級高速圓柱齒輪為例計(jì)算小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩T1T1955106P/N式中P為小齒輪傳遞的功率,即為液壓馬達(dá)輸入的功率P654KWN為小齒輪轉(zhuǎn)速，N141001400則T1955106654MM按齒根彎曲強(qiáng)度核算齒輪模數(shù)M式中YFA為載荷作用于齒頂?shù)凝X形系數(shù)，用以考慮齒廓形狀對齒根彎曲應(yīng)力SF的影響,YFA值可由下圖310查??；哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）34圖310YSA應(yīng)力修正系數(shù),其值可由下圖311查?。籝E重合度系數(shù)，根據(jù)重合度EA計(jì)算，按計(jì)算。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35圖311FP許用彎曲應(yīng)力，MPA；選配各個(gè)系數(shù)載荷系數(shù)KKAKVKK經(jīng)查取KA175，KV12，K11，K10D04；哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）36Z130；YF取197；YS取194；YE取1；計(jì)算模數(shù)2所取的模數(shù)M252,合格。齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為對于外嚙合上式中的U1,取正號；式中U齒數(shù)比，大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)比；ZE材料彈性系數(shù)，按下表34查??；表34哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37圖312ZH節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，考慮節(jié)點(diǎn)處輪廓曲率對接觸應(yīng)力的影響，可由圖312左圖查取。對于標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，A250，ZH25；ZE重合度系數(shù)，考慮重合度對單位齒寬載荷的影響，其值可由圖312右圖查??；FT為齒面上的圓周力；B齒寬；選定各個(gè)參數(shù)U197；選定大小齒輪均為鑄鋼ZE188；ZH25；ZE090；B39MM；FT2T1/D11189656N；哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）38所以107865MPA計(jì)算需用接觸應(yīng)力；HMINZN/SH式中HMIN試驗(yàn)齒輪的齒面解除疲勞極限，取650MPA；ZN接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，按工作15年，每年300天，每天工作12小時(shí)計(jì)算，ZN17；SH接觸強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)。一般取SH10所以HMINZN/SH1105MPA，合格。35軸的設(shè)計(jì)351軸的分類軸是機(jī)器中的重要零件之一，用來支撐軸上的零件，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。根據(jù)軸的承載情況分為轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動(dòng)軸三種。工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸是機(jī)器中最常見的軸。主要是傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或受彎矩很小的軸為傳動(dòng)軸，如汽車的傳動(dòng)軸。用來支撐傳動(dòng)零件且只承受彎矩而不受轉(zhuǎn)矩的軸為心軸。心軸又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸。本題設(shè)計(jì)的減速器使用的就是典型的轉(zhuǎn)軸，減速器齒輪可以與軸設(shè)計(jì)成一體或與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動(dòng)支撐等方式之一與軸連接。352軸的材料哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）39軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價(jià)廉、對應(yīng)力集中敏感性比合金鋼低，應(yīng)用較為廣泛。對重要或承載較大的軸，宜選用35、40、45和50等優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其中以45鋼最為常用，為了提高其機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。對不重要或受力較小的軸，可采用Q235、Q255或Q275等普通碳素鋼制造。合金鋼具有較高的機(jī)械性能和良好的熱處理性能，但價(jià)格較貴且對應(yīng)力集中比較敏感，多用于有特殊要求的軸。常用的合金鋼有20CR、20CRMNTI、38CRMOAL、40CR和40MNB等。對于要求局部表面有較高耐磨性的軸，如與滑動(dòng)軸承配合的高速軸，可采用低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火來提高軸頸的硬度。進(jìn)行表面熱處理和表面強(qiáng)化處理，對提高軸的疲勞強(qiáng)度有顯著的效果。必須指出的是合金元素和熱處理對鋼的彈性模量影響甚微，因此用合金鋼代替碳素鋼或通過熱處理來提高軸的剛度，并無實(shí)效。此外，合金鋼對應(yīng)力集中敏感性較高，因此，設(shè)計(jì)合金鋼軸時(shí)，更應(yīng)注意從結(jié)構(gòu)上設(shè)法減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度，并合理地提高其表面質(zhì)量。軸的毛坯一般采用圓鋼或鍛件。直徑相差不大的階梯軸或光軸，可選用熱軋圓鋼車削而成。對尺寸較大或直徑相差較大的階梯軸，為節(jié)省材料和改善機(jī)械性能，以采用鍛件毛坯為宜。本題中軸材料采用合金鋼20CR，并通過滲碳、淬火、回火提高軸徑硬度，表面粗糙度研磨到R16。查得許用彎曲應(yīng)力為90MPA。353軸的設(shè)計(jì)計(jì)算減速器輸入軸設(shè)計(jì)1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑經(jīng)查表知C10697；哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）40N為小齒輪轉(zhuǎn)速，N141001400R/MIN；P654KW；263296由于需要安裝鍵，必須將軸頸增大35取D135MM2確定各段軸的直徑軸段1直徑最少D135MM；考慮到軸在整個(gè)減速器中的安裝所必須滿足的條件，初定D243MM，D363MM。3確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為49MM，為保證達(dá)到軸與行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個(gè)減速器中所必須滿足的安裝條件，初定L124MM，L215MM，L349MM。按計(jì)算結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖312圖313減速器二軸設(shè)計(jì)1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑經(jīng)查表知C10697，N為小齒輪轉(zhuǎn)速，N2N1/I731/8119013R/MIN取91R/MIN。P654KW325352由于需要安裝鍵，必須將軸頸增大35取D140MM2確定各段軸的直徑哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）41軸段1直徑最少D140MM；考慮到軸在整個(gè)減速器中的安裝所必須滿足的條件，初定D255MM，D320MM。3確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為39MM和70MM，為保證達(dá)到軸與行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個(gè)減速器中所必須滿足的安裝條件，初定L172MM，L270MM，L313MM。按計(jì)算結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖314圖314減速器三軸設(shè)計(jì)1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑經(jīng)查表知C10697，N為小齒輪轉(zhuǎn)速，N2N1/I1400/1979013取91R/MIN。P654KW396447MM由于需要安裝鍵，必須將軸頸增大35MM取D150MM2確定各段軸的直徑軸段1直徑最少D150MM；考慮到軸在整個(gè)減速器中的安裝所必須滿足的條件，初定D258MM。3確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為82MM，為保證達(dá)到軸與行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個(gè)減速器中所必須滿足的安裝條件，初定L183MM，L230MM。按計(jì)算結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖315哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）42圖315354軸的校核本題以二軸為例進(jìn)行軸的校核1計(jì)算第一對圓柱齒輪圓周力、徑向力小齒輪圓周力FT12T1/D12X446121/751189656N小齒輪徑向力FR1FT1XTAN1189656X0364433035N大齒輪圓周力FT2FT11189656N大齒輪徑向力FR2FR1433035N計(jì)算第二對圓柱齒輪圓周力、徑向力計(jì)算轉(zhuǎn)矩T2T2955X106P/N2955X106X654/731854451NMM圓周力FT2FT12T2/D24068814N徑向力FR2FR14068814X03641481048N2在水平面上所有力對A點(diǎn)起矩FT1XL1FT2XL2FB水XL30哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）43解得FB水2503770N由于得到的是負(fù)值，說明與預(yù)設(shè)的方向相反。則FA水FT1FB水FT2375374N由于得到的是負(fù)值，說明與預(yù)設(shè)的方向相反。3在垂直面上所有力對A點(diǎn)起矩FR1XL1FR2XL2FB垂XL30解得FB垂11082225N則FA垂FB垂FR1FR28058605N由于得到的是負(fù)值，說明與預(yù)設(shè)的方向相反。4計(jì)算水平面上的彎矩FA水XL1375374X3011262NMMFB水XL3L2250377X4210516NMM5計(jì)算垂直面上的彎矩FA垂XL18058605X3024174NMMFB垂XL3L211081X424654NMM6計(jì)算合成彎矩26575NMM477NMM7轉(zhuǎn)矩T4461214NMM8當(dāng)量彎矩的計(jì)算當(dāng)（47724462）1/2196NM軸的受力分析如圖9校核強(qiáng)度當(dāng)/W01XD3其中D為承受彎矩最大處軸的軸頸，這里D55，解得76MPA90MPA,故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）44余量。受力分析圖如圖316圖316受力分析圖哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4536軸承的選配361軸承種類的選擇輸入軸軸承選型由工作條件和軸徑初選輸入軸軸承為深溝球軸承，型號為6207。查手冊可得6207CR257KN；COR153KN。二軸軸承選型由工作條件和軸徑初選二軸軸承為圓柱滾子軸承，型號為N208E；滾針軸承，型號為K202410；查手冊可得N208ECR539KN；COR332KN。查手冊可得K202410CR742KN；COR110KN二級行星架軸軸承選型由工作條件和軸徑初選行星架軸軸軸承為深溝球軸承，型號為6206。查手冊可得6206CR195KN；COR113KN。三級行星架軸軸承選型由工作條件和軸徑初選行星架軸軸軸承為圓柱滾子軸承，型號為N213E；查手冊可得N213ECR107KN；COR715KN。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）46362軸承的壽命計(jì)算本題中以二軸圓柱滾子軸承為例進(jìn)行壽命計(jì)算軸承的基本核定壽命1161010THPFCLNFPN軸的轉(zhuǎn)速N931R/MIN；TF溫度系數(shù)，TF1；載荷系數(shù)，15；C基本額定動(dòng)載荷，C539KN；P當(dāng)量動(dòng)載荷，由于此軸承只承受徑向力和圓周力，所以PPR，則PFR2FA21/2。PFR2FA21/288895N則1161010THPFCLNFP898225H已知此減速器使用10年，一年按300計(jì)算，兩班工作制，則預(yù)期壽命為LH823001048000H所以LH89822548000H，合格。37控制方案選擇本體采用常規(guī)的由取力器從變速器上取力，液壓傳動(dòng)方案是通過控制手柄改變液壓泵斜盤的角度，從而使液壓泵實(shí)現(xiàn)雙向無級變量，在液壓泵的斜盤固定的情況下，液壓泵輸出流量與輸入轉(zhuǎn)速成正比。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）47這種方案是目前最普遍采用的方案。這種驅(qū)動(dòng)方式?jīng)]有加裝攪拌筒恒速攪動(dòng)裝置，這主要是因?yàn)樯a(chǎn)廠家有一種錯(cuò)誤的看法。他們認(rèn)為攪拌筒攪動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速很低，反映在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，攪拌筒轉(zhuǎn)速似乎變化不大。如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為650R/MIN時(shí)，拌筒轉(zhuǎn)速為LR/MIN而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000R/MIN時(shí)，拌筒轉(zhuǎn)速增加為3R/MIN。轉(zhuǎn)速增加了3倍多，但攪拌筒轉(zhuǎn)速的絕對值只增加了2R/MIN。他們所采用的減速機(jī)的減速比很大，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變量很小時(shí)，攪拌筒的速度不會(huì)有太大的改變，故也不會(huì)對混凝土的品質(zhì)有較大的改變。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）48結(jié)論攪拌筒驅(qū)動(dòng)裝置是混凝土攪拌運(yùn)輸車的重要組成部分，本題設(shè)計(jì)的產(chǎn)品安全可以滿足運(yùn)輸車使用用途。且結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、故障率相對較低、物美價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn),其性能的好壞對車輛的性能有著直接的影響。本次設(shè)計(jì)通過多方查找資料，并在導(dǎo)師的指導(dǎo)下先后完成了以下工作（1）對減速器的各種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，通過比較分析，最后根據(jù)實(shí)際情況決定采用結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抗沖擊的行星齒輪減速器；（2）對減速器各級齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)并校核，確定齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比；（3）對減速器的軸進(jìn)行設(shè)計(jì)，