1、ZL50輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為ZL50裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，大致上分為主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，差速器的設(shè)計(jì)，半軸的設(shè)計(jì)，最終傳動(dòng)的設(shè)計(jì)四大部分。其中主傳動(dòng)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(jì)算是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在。將齒輪的幾個(gè)基本參數(shù)，如齒數(shù)，模數(shù)，從動(dòng)齒輪的分度圓直徑等確定以后，用大量的公式可計(jì)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(dòng)的結(jié)構(gòu)和工作原理以后，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，合理選擇它們的形式及尺寸。本次設(shè)計(jì)差速器齒輪選用直齒圓錐齒輪，半軸采用全浮式 ，最終傳動(dòng)采用單行星排減速式。關(guān)鍵詞ZL50 裝載機(jī) 驅(qū)

2、動(dòng)橋 設(shè)計(jì)The design of ZL50 wheel loader driven bridge Abstract: The design of ZL50 wheel loader driven bridge, which is mainly separated into four parts, main transmission device design, the differential mechanism design, axle shaft design, and the design of the final drive. The main transmission drive

3、 gear adopts 35°spiral bevel gear, the basic parameters and the geometric parameters of this type of gear is the key point of this design. After a few basic parameters of gear, such as number of teeth, modules and the sub-driven gear circle diameter was established, with a plenty of formula to

4、calculate all the geometric parameters of gear, and then gear stress analysis and strength check. Know the structure and working principle of differential device, half-shaft the final drive, combining with the design requirements, a reasonable choice of their form and sizes. The differential device

5、gear adopts straight bevel gears, axle shaft adopts full floating, and ultimately drive single row slowdown planets form. Keywords: ZL50 loader driver bridge 目 錄前 言11 主傳動(dòng)器設(shè)計(jì)31.1 螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算31.1.1 齒數(shù)的選擇31.1.2 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑d2的選擇31.2 螺旋錐齒輪的強(qiáng)度校核101.2.1 齒輪材料的選擇101.2.2 錐齒輪的強(qiáng)度校核102 差速器設(shè)計(jì)172.1 圓錐直齒輪差速器基本參數(shù)的選擇172

6、.1.1 差速器球面直徑的確定172.1.2 差速器齒輪系數(shù)的選擇172.2 差速器直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算192.2.1 齒輪材料的選取192.2.2 齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算202.3 行星齒輪軸直徑dz的確定203 半軸設(shè)計(jì)223.1 半軸計(jì)算扭矩Mj的確定223.2 半軸桿部直徑的選擇223.3 半軸強(qiáng)度驗(yàn)算224 最終傳動(dòng)設(shè)計(jì)234.1 行星排行星輪數(shù)目和齒輪齒數(shù)的確定234.1.1 行星輪數(shù)目的選擇234.1.2 行星排各齒輪齒數(shù)的確定234.1.3 同心條件校核244.1.4 裝配條件的校核244.1.5 相鄰條件的校核244.2 齒輪變位254.2.1 太陽(yáng)輪行星輪傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（t-x）

7、254.2.2 行星輪與齒圈傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（x-q）264.3 齒輪的幾何尺寸274.4 齒輪的校核304.4.1 齒輪材料的選擇304.4.2 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算304.4.3 彎曲疲勞強(qiáng)度校核314.5 行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)314.5.1 太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)314.5.4 軸承的選擇325 各主要花鍵螺栓軸承的選擇與校核345.1 花鍵的選擇及其強(qiáng)度校核345.1.1 主傳動(dòng)中差速器半軸齒輪花鍵的選擇345.1.2 輪邊減速器半軸與太陽(yáng)輪處花鍵的選擇365.1.3 主傳動(dòng)輸入法蘭處花鍵的選擇與校核365.2 螺栓的選擇及強(qiáng)度校核385.2.1 驗(yàn)算輪邊減速器行星架、輪輞、輪轂聯(lián)接所用螺栓的強(qiáng)度

8、385.2.2 從動(dòng)錐齒輪與差速器殼聯(lián)接螺栓校核385.3 軸承的校核395.3.1 作用在主傳動(dòng)錐齒輪上的力395.3.2 軸承的初選及支承反力的確定405.3.3 軸承壽命的計(jì)算41致謝43參考文獻(xiàn)44前 言裝載機(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(duì)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和質(zhì)量直接影響著裝載機(jī)的各項(xiàng)工作性能。在國(guó)際市場(chǎng)，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(guó)。國(guó)外輪式裝載機(jī)比我國(guó)起步早且發(fā)展較快，

9、上世紀(jì)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(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展也使其設(shè)計(jì)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(dòng)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(shí)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(guó)國(guó)內(nèi)裝載機(jī)的研究和使用已近五十多個(gè)年頭，主要經(jīng)歷了四個(gè)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(shí)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(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，自身的設(shè)計(jì)研發(fā)能力

10、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(chǎng)容量下降，導(dǎo)致了激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，銷售開始由計(jì)劃向市場(chǎng)營(yíng)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(guó)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(dòng)箱、液壓油缸、發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，在這期間我國(guó)成為世界上最大的裝載機(jī)產(chǎn)銷國(guó)。發(fā)展趨勢(shì)：國(guó)產(chǎn)輪式裝載機(jī)正在從低水平、低質(zhì)量、低價(jià)位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價(jià)位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用型過(guò)渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過(guò)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

11、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(jì)雷同，無(wú)自己特色和優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)狀，從低水平的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的怪圈中脫穎而出，成為裝載機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。 (1)大型和小型輪式裝載機(jī)，在近幾年的發(fā)展過(guò)程中，受到客觀條件及市場(chǎng)總需求量的限制。競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來(lái)越快。 (2)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(jì)，優(yōu)化各項(xiàng)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。 (3)細(xì)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如動(dòng)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(jì)等。 (4)利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)變速箱的自動(dòng)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

12、載機(jī)作業(yè)成本。 (5)提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPSROPS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。 (6)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(shí)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(dòng)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。 (7)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。 (8)最大限度地簡(jiǎn)化維修盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時(shí)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(wèn)題的方

13、法。畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)及專業(yè)知識(shí)，鞏固所學(xué)內(nèi)容，提高分析問(wèn)題解決問(wèn)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(dòng)的基本知識(shí)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更好的應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，為日后工作打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為我國(guó)裝載機(jī)的研究發(fā)展略盡綿薄之力。 1 主傳動(dòng)器設(shè)計(jì)主傳動(dòng)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(jì)的ZL50型裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋采用單級(jí)主傳動(dòng)形式，主傳動(dòng)齒輪采用35º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(shí)不是全齒長(zhǎng)突然嚙合，而是逐漸

14、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(dòng)過(guò)程中至少有兩對(duì)以上的齒同時(shí)嚙合，相應(yīng)的增大了齒輪的負(fù)荷能力，增長(zhǎng)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(gè)，因而與直齒錐齒輪相比可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比。1.1 螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒數(shù)的選擇選擇齒數(shù)時(shí)應(yīng)使相嚙合的齒輪齒數(shù)沒(méi)有公約數(shù)，以便使齒輪在使用過(guò)程中各齒能相互交替嚙合，起到自動(dòng)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(jì)第233頁(yè)表6-4，結(jié)合本次設(shè)計(jì)主傳動(dòng)比范圍i0=I=55.

15、5，選取主動(dòng)小錐齒輪齒數(shù)Z1=7，所以從動(dòng)大錐齒輪齒數(shù)Z2=Z1i0=37。（i0=5.286） 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑d2的選擇(1) 螺旋錐齒輪計(jì)算載荷的確定 按發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸出扭矩最大變速箱一檔時(shí)從動(dòng)大錐齒輪上的最大扭矩計(jì)算： (1.1)式中：Mp2 -從動(dòng)大錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·M -發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩， =2508.57 N·M i0 -驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)比，已知i0=5.286 ik1 -變速箱一檔傳動(dòng)比，知液力變矩器渦輪高效區(qū)最高轉(zhuǎn)速nTmax=2496 r/min所以該ZL50型裝載機(jī)一檔總傳動(dòng)比為： (1.2)VTmin為一檔時(shí)裝載機(jī)的前進(jìn)速度，網(wǎng)上查資料可知，一

16、般情況下VTmin=10 km/hrd為車輪的動(dòng)力半徑可由式：計(jì)算：rd-車輪動(dòng)力半徑，md -輪輞直徑，英寸H/B -輪胎斷面高寬比-車輪變形系數(shù)B -輪胎斷面寬度，英寸由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書可知輪胎規(guī)格為：23.525（Bd），目前裝載機(jī)廣泛采用低壓寬基輪胎H/B=0.50.7，取H/B=0.7。查相關(guān)資料可得=0.10.16，取=0.12。將其代入上式可得：rd=0.652 m所以可求出i1=50.895。又因?yàn)閕1=ik1·i0·if if為最終傳動(dòng)的傳動(dòng)比，由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書可知if=4.04.5，初取if=4.3,?？汕蟪鰅k1=2.239m -變矩器到主減速器的傳動(dòng)效

17、率。m=k·0 k為變速箱的效率取0.96，主減速器效率取0=0.96。計(jì)算得m=0.92Z -驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，Z=2所以可以計(jì)算出：Mp2=14336.13 N·M此時(shí)主動(dòng)小錐齒輪的轉(zhuǎn)矩可由以下公式計(jì)算： N·M 按驅(qū)動(dòng)輪附著扭矩來(lái)確定從動(dòng)大錐齒輪的最大扭矩，即： (1.3)式中： Ga -滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋上的載荷（水平地面） -附著系數(shù)，輪式工程車輛=0.851.0，履帶式工程車輛=1.01.2，所以取=0.85 rd -驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑，前面已求出rd=0.622 if -從動(dòng)圓錐齒輪到驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)比（輪邊傳動(dòng)比）初取if=4.3 n-驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目，n=2由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書

18、可知：額定載重為50KN，取車輛工作重量為17.5t所以 Ga=17500×9.8=171500 N即可求出： N·M計(jì)算中取以上兩種計(jì)算方法中較小值作為從動(dòng)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(jì)算時(shí)用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力。所以該處的計(jì)算轉(zhuǎn)矩?。篗p=10776 N·M 按常用受載扭矩來(lái)確定從動(dòng)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(jì)算載荷。對(duì)輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)器從動(dòng)齒輪推薦用下式確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩： （N·M） (1.4)式中：f -道路滾動(dòng)阻力系數(shù)。f=0.0200.035，取f=0.