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陜西理工學(xué)院成人教育學(xué)院
陜西理工學(xué)院成人教育學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
題 目：防爆型有軌運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)變速箱的設(shè)計(jì)
院.系(部)：陜西理工學(xué)院成人教育學(xué)院
專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)05專(zhuān)升本理工班
姓 名：鄒虎
指導(dǎo)教師：
日 期：二零零八年五月
陜西理工學(xué)院成人教育學(xué)院
畢 業(yè) 任 務(wù) 書(shū)
一、 題目：
防爆型有軌運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)變速箱的設(shè)計(jì)
二、指導(dǎo)思想和目的要求：
1、指導(dǎo)思想：
本次對(duì)機(jī)車(chē)變速箱的設(shè)計(jì)是適應(yīng)了當(dāng)前形勢(shì)的需要,它以柴油作為燃料,投資少,效率高,可靠性高,也是一代環(huán)保產(chǎn)品；它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊；工作靈活,方便,適應(yīng)范圍廣。
2、目的要求：
此機(jī)車(chē)的變速箱與其它汽車(chē)的變速箱不同點(diǎn)是：
a) 其它汽車(chē)的變速箱一般只有一個(gè)后退擋；
b) 軌道運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)前進(jìn)擋和后退擋基本相同，速度差不多。
防爆型有軌運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)的變速箱是以防爆柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，通過(guò)帶傳動(dòng)將高速傳入變速箱。高轉(zhuǎn)速在變速箱里通過(guò)撥叉使不同齒數(shù)齒輪合理相嚙合，從而使變速箱的輸出轉(zhuǎn)速達(dá)到前行3～3.2 km/h，6.5～8 km/h和后行3～3.2 km/h， 6.5～8 km/h的不同轉(zhuǎn)速。
三、主要技術(shù)指標(biāo)：
1、動(dòng)力裝置：防爆柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
功 率：18馬力（換算為13.4226 kw）
額定轉(zhuǎn)速：2200 rpm
啟動(dòng)方式：電動(dòng)或手動(dòng)
2、變速方式：機(jī)械式手控變速
3、驅(qū)動(dòng)方式：高速級(jí)為帶傳動(dòng)(傳動(dòng)比為i1=D2/D1=228/132=1.727)經(jīng)變速箱后由鏈輪驅(qū)動(dòng)，鏈輪傳動(dòng)比為i3=Z2/Z1=17/13=1.307
4、車(chē)輪直徑：D=300 mm
5、牽引車(chē)速度：前行 3～3.2 km/h、6.5～8 km/h
后行 3～3.2 km/h、6.5～8 km/h
四：進(jìn)度與要求：
1、資料收集與查閱；
2、設(shè)計(jì)方案的擬訂：應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便靈活，力求創(chuàng)新；
3、變速箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算；
4、裝配圖與零件圖的繪制；
5、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
6、提交資料：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，設(shè)計(jì)圖紙；
7、答辯
五：主要參考書(shū)及參考資料：
[1] .《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，作者：清華大學(xué)曹金榜等，機(jī)械工業(yè)出版社，1987年5月于北京第一版，第一次印刷；
[2] . 《機(jī)械設(shè)計(jì)》，邱宣懷，郭可謙等編，高等教育出版社，1989年10月第3版；
[3] . 《CJ-12型礦用柴油牽引機(jī)車(chē)使用》，浙江省探礦機(jī)械廠。[4] .《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及課程設(shè)計(jì)》，許高艷主編，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社1989年12月第一版；
[5] . 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》,哈兒濱工業(yè)大學(xué)龔 義,潘沛霖主編,高等教育出版社1989年5月第三版;
[6] .《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》，第二版，龔義主編，高等教育出版社出版，1990年4月第二版；
[7] .《拖拉機(jī)地盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖冊(cè)》，吉林工業(yè)大學(xué)，北京農(nóng)機(jī)學(xué)院，洛陽(yáng)農(nóng)機(jī)學(xué)院，湖北農(nóng)機(jī)學(xué)院，鎮(zhèn)江農(nóng)機(jī)學(xué)院，河北工學(xué)院合編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1976年12月北京第一版；
[8] .《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，第1卷，第2卷，第3卷/成大先主編，——3版，——北京，化學(xué)工業(yè)出版社，1997年7月；
[9] . 《材料力學(xué)》，劉鴻文主編，高等教育出版社第三版；
[10].《機(jī)械原理》，孫恒，陳作模主編，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編，
高等教育出版社，1996年5月第5版；
函 授 站： 陜西理工學(xué)院陜飛函授站 班 級(jí)： 05 級(jí)
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生： 鄒 虎
指導(dǎo)教師：
目 錄
1. 機(jī)車(chē)的用途，特點(diǎn)及主要技術(shù)參數(shù) -1-
1.1 機(jī)車(chē)的用途 -2-
1.2 機(jī)車(chē)的特點(diǎn) -2-
1.3 機(jī)車(chē)的主要技術(shù)參數(shù) -2-
2 變速箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) -4-
2.1 傳動(dòng)方案的擬訂 -4-
2.2 齒數(shù)選擇與傳動(dòng)比的分配 -4-
2.3 機(jī)車(chē)牽引速度計(jì)算 -7-
2.4 變速箱各軸最大功率計(jì)算 -7-
2.5 變速箱各軸最大扭矩計(jì)算 -8-
2.6 幾何尺寸計(jì)算 -8-
2.7 各齒輪傳動(dòng)的受力分析 -9-
3 變速箱主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與校核 -9-
3.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 -9-
3.2 齒輪的校核 -10-
3.3 前進(jìn)擋Z1—Z21齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -11-
3.4 前進(jìn)1擋Z31—Z41齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -17-
3.5 前進(jìn)2擋Z32—Z42齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -24-
3.6 前進(jìn)檔Z23—Z33齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -30-
3.7 后退擋Z1—惰輪Z5齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -37-
3.8 后退擋惰輪Z5—Z22齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -43-
3.9 后退檔Z23—Z33齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -50-
3.10 后退1擋Z31—Z41齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -56-
3.11 后退2擋Z32—Z42齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告 -63-
4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 -69-
4.1 傳動(dòng)軸材料的選取 -69-
4.2 初步計(jì)算軸徑 -70-
4.3 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 -70-
4.4 平鍵的強(qiáng)度計(jì)算 -76-
5 軸承的選擇與壽命計(jì)算 -78-
5.1 確定四根軸的軸承 -78-
5.2 軸承的壽命計(jì)算及校核 -78-
6 潤(rùn)滑與密封 -81-
6.1 軸承的潤(rùn)滑與密封 -81-
6.2 齒輪的潤(rùn)滑 -81-
7 檔位控制設(shè)計(jì) -82-
8 結(jié)束語(yǔ) -84-
參考文獻(xiàn) -85-
摘 要
本次對(duì)機(jī)車(chē)變速箱的設(shè)計(jì)是適應(yīng)了當(dāng)前形勢(shì)的需要,它以柴油作為燃料,投資少,效率高,可靠性高,也是一代環(huán)保產(chǎn)品；它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊；工作靈活,方便,適應(yīng)范圍廣。此機(jī)車(chē)的變速箱與其它汽車(chē)的變速箱不同點(diǎn)是：
a) 其它汽車(chē)的變速箱一般只有一個(gè)后退擋；
b) 軌道運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)前進(jìn)擋和后退擋基本相同，速度差不多。
防爆型有軌運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)的變速箱是以常州S195M型18馬力的防爆柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，通過(guò)帶傳動(dòng)將高速傳入變速箱。高轉(zhuǎn)速在變速箱里通過(guò)撥叉使不同齒數(shù)齒輪合理相嚙合，從而使變速箱的輸出轉(zhuǎn)速達(dá)到前行3～3.2 km/h，6.5～8 km/h和后行3～3.2 km/h， 6.5～8 km/h的不同轉(zhuǎn)速。
本設(shè)計(jì)分為七個(gè)主要方面，依次對(duì)機(jī)車(chē)的特點(diǎn)、傳動(dòng)方案、齒輪、軸、軸承、潤(rùn)滑及它的變速的實(shí)現(xiàn)作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。另外，還包括裝配圖的設(shè)計(jì)、零件圖的設(shè)計(jì)和相關(guān)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
關(guān)鍵詞：機(jī)械；防爆；變速箱；齒輪嚙合；撥叉
題目類(lèi)型：工程設(shè)計(jì)類(lèi)□ 工程技術(shù)研究類(lèi)□ 軟件開(kāi)發(fā)類(lèi)□
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1 機(jī)車(chē)的用途，特點(diǎn)及主要技術(shù)參數(shù)
科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)所需求機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來(lái)越合理，其
性能和效率要求也越來(lái)越高。因此，為了適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，提高生產(chǎn)效率，在運(yùn)輸系統(tǒng)上對(duì)運(yùn)輸工具相應(yīng)的提出了高性能，高技術(shù)，高效率的要求。
能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。就我國(guó)煤炭系統(tǒng)目前發(fā)展的狀況而言，在煤礦運(yùn)輸中有三種運(yùn)輸類(lèi)型：有軌運(yùn)輸、無(wú)軌運(yùn)輸和皮帶運(yùn)輸。而有軌運(yùn)輸以其效率高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)在煤礦業(yè)中得到較廣泛的使用。在目前有軌運(yùn)輸中作為動(dòng)力系統(tǒng)的有三種形式：礦井電力、蓄電池和柴油機(jī)。而以防爆柴油機(jī)作為動(dòng)力的軌道運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)以其特有的防爆安全和大功率的特點(diǎn)作為有軌運(yùn)輸?shù)闹髁?。雖然防爆柴油機(jī)軌道運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)目前已在某些礦井使用，但并未普及，而象此次設(shè)計(jì)功率18馬力的牽引機(jī)車(chē)目前還未開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。所以，此設(shè)計(jì)可以說(shuō)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
設(shè)計(jì)軌道運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)的變速箱，就是為了解決過(guò)去運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)變速?gòu)?fù)雜，變速范圍小，效率低等問(wèn)題。該軌道運(yùn)輸牽引技術(shù)的變速箱的工作原理是，防爆柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，通過(guò)帶傳動(dòng)將高轉(zhuǎn)速傳入變速箱。高轉(zhuǎn)速在變速箱里通過(guò)撥叉使不同齒數(shù)齒輪合理相嚙合，從而使變速箱的輸出轉(zhuǎn)速達(dá)到前行3～3.2 km/h、6.5～8 km/h和后行3～3.2 km/h、 6.5～8 km/h的不同轉(zhuǎn)速。
變速箱是軌道牽引機(jī)車(chē)的主要組成部分，同時(shí)變速箱又是由許多不同的部分組成，其中包括一根傳入軸、二根傳遞軸、一根輸出軸和一根惰輪軸、十個(gè)圓柱齒輪和三個(gè)撥叉，此外，還有變速箱殼體、軸承等其他零件。
裝備此次設(shè)計(jì)變速箱的軌道運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)一般選用常州S195M型18馬力柴油機(jī)作為動(dòng)力。牽引機(jī)車(chē)上的照明、喇叭信號(hào)及蓄電池充電都是由柴油機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)發(fā)電來(lái)供給的。本牽引機(jī)車(chē)功率大，燃料消耗率低。此外，機(jī)車(chē)還具有催化器及水洗箱兩極凈化裝置。本次設(shè)計(jì)的變速箱在速度上具有前行和后行共4種不同的速度，使機(jī)車(chē)在不同的情況下采用不同的擋位。所以，此軌道運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)具有節(jié)能、高效、方便、污染少、變速?gòu)V、適用面寬等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛推廣生產(chǎn)使用。但目前這種具有該設(shè)計(jì)變速箱的機(jī)車(chē)正處于研究開(kāi)發(fā)階段。隨著各種技術(shù)的完善，此種大功率牽引機(jī)車(chē)的前景一定輝煌！
1.1 機(jī)車(chē)的用途
就我國(guó)目前而言,此種機(jī)車(chē)有其非常重要的作用,應(yīng)說(shuō)是填補(bǔ)了一項(xiàng)空白,我國(guó)目前還沒(méi)有此類(lèi)型號(hào)的牽引機(jī)車(chē)。它使用于廣大廠礦企業(yè)的貨物、能源、資料、產(chǎn)品等的運(yùn)輸。
1.2 機(jī)車(chē)的特點(diǎn)
此機(jī)車(chē)的設(shè)計(jì)適應(yīng)了當(dāng)前形勢(shì)的需要,它以柴油作為燃料,投資少,效率高,可靠性高,也是一代環(huán)保產(chǎn)品；它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊；工作靈活,方便,適應(yīng)范圍廣。此機(jī)車(chē)的變速箱與其它汽車(chē)的變速箱不同點(diǎn)是：
a) 其它汽車(chē)的變速箱一般只有一個(gè)后退擋；
b) 軌道運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)前進(jìn)擋和后退擋基本相同，速度差不多。
1.3 機(jī)車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)
(1) 動(dòng)力裝置：防爆柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
功 率：P=18 馬力
額定轉(zhuǎn)速：n=2200 rpm
(2) 高速級(jí)帶傳動(dòng)傳動(dòng)比為 i1=D2/D1=228/132=1.727
經(jīng)變速箱后有鏈輪驅(qū)動(dòng)，鏈傳動(dòng)比為 i3=Z2/Z1=17/13=1.307
(3) 車(chē)輪直徑： D=300 mm
(4) 牽引車(chē)速度：前進(jìn) 3～3.2 、6.5～8 km/h
后退 3～3.2 、6.5～8 km/h
(5) 防爆柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：
T = Td = 9.55×106 P/n=9.55×106×18/2200 n·mm
∴ T = Td = 0.07813636364 n·mm
即： T = Td = 78.14×103 n·mm
(6) 變速箱的輸入轉(zhuǎn)速：
n1 = n / i1 = 2200/1.727 rpm
∴ n1 = 1273.88535032 rpm
即： n1 = 1274 rpm
(7) 變速箱輸入軸扭矩：
TI = Td·η01·i1 = 78.14×103×0.95×1.727 n·mm
∴ TI = 128.200391×103 n·mm
即： TI = 128.20×103 n·mm
2 變速箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
2.1 傳動(dòng)方案的擬訂
主變速傳動(dòng)系從動(dòng)力機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近動(dòng)力機(jī)的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較高，傳遞的扭矩較小，尺寸小一些；反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較底，傳遞的扭矩較大，尺寸就較大。因此在擬訂主變速傳動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后面。這符合傳動(dòng)副前多后少原則。在設(shè)計(jì)主變速傳動(dòng)時(shí)，還應(yīng)盡可能做到變速組的傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一直。此外，變速組的降速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過(guò)動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速。上述原則在設(shè)計(jì)主變速傳動(dòng)系時(shí)一般應(yīng)該遵循，也要根據(jù)具體情況加以靈活運(yùn)用。防爆型有軌運(yùn)輸牽引機(jī)車(chē)變速箱為四軸式，具有前行、后行各兩種速度。由于變速箱能以較少的齒輪數(shù)獲得較多的擋位數(shù)和較大的變速范圍，并且變速箱體積較小，所以選用空間型組成式變速箱。擬訂傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。為了使?fàn)恳龣C(jī)車(chē)得到適當(dāng)?shù)能?chē)速以增強(qiáng)運(yùn)輸能力，選擇變速級(jí)數(shù)為兩級(jí)，牽引車(chē)便有前行、后行各兩個(gè)擋位。在Ⅰ-Ⅱ軸間采用滑移齒輪，在Ⅱ-Ⅲ軸間采用雙聯(lián)滑移齒輪。
2.2 齒數(shù)選擇與傳動(dòng)比的分配
由動(dòng)力機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速nw，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：ia = nm/nw
總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比i0 = i1·i2·i3·…·in
傳動(dòng)比分配得合理，可以減小傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、重量，達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、降低成本的目的，還可以得到較好的潤(rùn)滑條件。分配傳動(dòng)比主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
(1) 各級(jí)傳動(dòng)比均應(yīng)在推薦范圍內(nèi)選取，不得超過(guò)最大值。各種傳動(dòng)的傳動(dòng)比常用值參見(jiàn)設(shè)計(jì)手冊(cè)（課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P8頁(yè)2-1表）。
(2) 各級(jí)傳動(dòng)零件應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)，避免相互間發(fā)生碰撞或安裝不便。
(3) 盡量使傳動(dòng)裝置的外廓尺寸緊湊或重量較小。
(4) 在變速箱中，各級(jí)齒輪都應(yīng)得到充分潤(rùn)滑。
高速級(jí)帶傳動(dòng)傳動(dòng)比為 i1=D2/D1=228/132=1.727
經(jīng)變速箱后有鏈輪驅(qū)動(dòng)，鏈傳動(dòng)比為 i3=Z2/Z1=17/13=1.307
(5)由于發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速多在1500rpm以上，目前2000～2500rpm較多，并有提高的趨勢(shì)。所以，變速箱的多數(shù)擋為減速檔，傳動(dòng)比大于1，個(gè)別升速擋的傳動(dòng)比不宜小于0.8單對(duì)齒輪的傳動(dòng)比不宜小于0.6，以避免齒輪轉(zhuǎn)速過(guò)高而增大輪齒上的載荷和增加攪油損失。
(6)要保證拖拉機(jī)工作速度范圍，使變速箱各檔傳動(dòng)比能“拉的開(kāi)”距離。
(7)為了減少零部件的尺寸和質(zhì)量，應(yīng)降低零部件的載荷。為此，應(yīng)盡量使前級(jí)部件的傳動(dòng)比減小，而使最終傳動(dòng)的傳動(dòng)比增大。所以變速箱的傳動(dòng)比以較小為益。
綜合考慮以上各因素制定了以下的傳動(dòng)比分配方案：
表1 變速箱傳動(dòng)比分配
Ⅰ-Ⅱ
Ⅰ-Ⅱ
Ⅱ-Ⅲ
Ⅲ-Ⅳ
Ⅲ-Ⅳ
Ⅰ-Ⅴ
前進(jìn)擋
Z21/Z1
模數(shù)3
Z22/Z1
模數(shù)3
Z33/Z23
模數(shù)4
Z41/Z31
模數(shù)5
Z42/Z32
模數(shù)5
Z5/Z1
模數(shù)3
總傳
動(dòng)比
70/30
61/22
54/18
40/32
30/30
1擋
2.33333
2.77273
3
19.4090909
2擋
2.33333
2.77273
1.25
8.08712121
后退擋
Z22/Z1
65/30
1擋
2.16667
2. 77273
3
18.0227273
2擋
2.16667
2. 77273
1.25
7.5094697
——帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=1.727
——鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=1.307
2.3 機(jī)車(chē)牽引速度計(jì)算
ni=n/I
前進(jìn)
后退
變速箱總傳動(dòng)比
1擋
2擋
1擋
2擋
19.4090909
8.08712121
18.0227273
7.5094697
帶傳動(dòng)傳動(dòng)比
1.727
1.727
1.727
1.727
鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比
1.307
1.307
1.307
1.307
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
2200
機(jī)車(chē)輪軸轉(zhuǎn)速
50.2168609
120.5204663
54.0796964
129.79127
機(jī)車(chē)行駛速度
3.01301166
7.231227976
3.24478178
7.7874763
2.4 變速箱各軸最大功率計(jì)算
kw按前行1擋
鏈傳動(dòng)效率
0.95
帶傳動(dòng)效率
0.95
7級(jí)齒輪傳動(dòng)效率
0.97
發(fā)動(dòng)機(jī)功率KW
13.4226
1擋時(shí)各級(jí)傳動(dòng)比
2.333333333
2.77272727
3
2擋時(shí)各級(jí)傳動(dòng)比
2.333333333
2.77272727
1.25
變速箱1軸功率
12.75147
2軸功率
12.2452366
3軸功率
11.7591007
4軸功率
11.2922644
2.5 變速箱各軸最大扭矩計(jì)算
N.mm按前行1擋
發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩
58266.2864
1擋時(shí)1軸轉(zhuǎn)速
1273.88535
1軸扭矩
95594.58272
2軸轉(zhuǎn)速
545.950864
2軸扭矩
216362.4056
3軸轉(zhuǎn)速
196.900312
3軸扭矩
581916.5244
4軸轉(zhuǎn)速
65.6334373
4軸扭矩
1693377.086
2.6 幾何尺寸計(jì)算
齒數(shù)
模數(shù)
分度圓
直徑
中心距
齒寬
齒頂圓
直徑
齒根圓
直徑
齒形
角α
全齒高
Z1
30
3
90
150
20
96
82.5
20o
6.75
Z21
70
3
210
20
216
202.5
20o
6.75
Z22
65
3
195
與Z5
142.5
20
201
187.5
20o
6.75
Z23
22
4
88
166
35
96
78
20o
8．99
Z33
61
4
244
35
252
234
20o
8．99
Z31
18
5
72
180
35
80
62
20o
11.24
Z41
54
5
270
35
280
257.5
20o
11.24
Z32
32
5
160
180
35
170
147.5
20o
11.24
Z42
40
5
200
35
210
187.5
20o
11.24
惰輪Z5
30
3
90
與Z1
90
20
96
82.5
20o
6.75
2.7 各齒輪傳動(dòng)的受力分析
Z21/Z1
Z33/Z23
Z41/Z31
Z42/Z32
惰輪與Z1
Z22與惰輪
mm
分度圓直徑
90
88
72
160
90
90
N.mm
各軸扭矩
95594.5827
216362.4056
581916.5244
581916.5244
95594.583
92726.74524
圓周力FtN
2T/d
2124.32406
4917.327399
16164.3479
7273.956555
2124.3241
2060.594339
徑向力FrN
2T/d*tg20
773.253958
1789.907173
5883.822636
2647.720186
773.25396
750.0563393
3 變速箱主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與校核
3.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核
齒輪設(shè)計(jì)要考慮以下幾個(gè)方面：
(1)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)性能方面：噪聲低、振動(dòng)小、傳動(dòng)效率高。
(2)承載能力方面：具有所要求的強(qiáng)度和工作壽命，或在規(guī)定壽命下的可靠度。
(3)工藝性方面：能采用容易得到的刀具加工，齒輪參數(shù)與刀具參數(shù)相協(xié)調(diào)。
(4)經(jīng)濟(jì)性方面：在保證使用性能和耐久性的條件下，加工和使用成本低。
所選齒輪一般不產(chǎn)生根切既Zmin≥17，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚一般取δ＞5mm，齒輪的齒寬b=ψ·mn，齒寬系數(shù)的選擇與齒面硬度、齒向精度和支承剛度有關(guān)，它直接影響輪齒的承載能力。對(duì)于變速箱齒輪ψ=5～7，低檔齒輪取大值，高擋取小值。
3.2 齒輪的校核
拖拉機(jī)圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法及有關(guān)系數(shù)的特點(diǎn)，拖拉機(jī)圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法，是在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3480－83《漸開(kāi)線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法》的基礎(chǔ)上，結(jié)合拖拉機(jī)齒輪的具體情況，參照ISO/DP6336《車(chē)輛圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法》標(biāo)準(zhǔn)，吸取國(guó)內(nèi)外齒輪設(shè)計(jì)、制造和使用中的最近技術(shù)和積累的經(jīng)驗(yàn)而提出來(lái)的。
其基本公式為：
(1) 接觸應(yīng)力公式：
(2) 彎曲應(yīng)力公式：
3.3 前進(jìn)擋Z1—Z21齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告
<一>、齒輪設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)
1. 傳遞功率 P 12.62 (kW)
2. 傳遞轉(zhuǎn)矩 T 94.63 (N.m)
3. 齒輪1轉(zhuǎn)速 n1 1273.89 (r/min)
4. 齒輪2轉(zhuǎn)速 n2 545.95 (r/min)
5. 傳動(dòng)比 i 2.33
6. 預(yù)定壽命 H 28000 (小時(shí))
7. 原動(dòng)機(jī)載荷特性 中等振動(dòng)
8. 工作機(jī)載荷特性 中等振動(dòng)
<二>、齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式和布置形式
1. 結(jié)構(gòu)形式 閉式
2. 齒輪1布置形式 非對(duì)稱(chēng)布置(軸剛性較小)
3. 齒輪2布置形式 非對(duì)稱(chēng)布置(軸剛性較小)
<三>、材料及熱處理
1. 齒面類(lèi)型 硬齒面
2. 熱處理質(zhì)量要求級(jí)別 MQ
3. 齒輪 1 的材料及熱處理
材料名稱(chēng) 40Cr
熱處理 表面淬火
硬度范圍 48～55(HRC)
硬度取值 52 (HRC)
接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(H1) 1186 (N/mm^2)
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S(H1) 1.10
彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(F1) 337 (N/mm^2)
彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) S(F1) 1.40
4. 齒輪 2 的材料及熱處理
材料名稱(chēng) 40Cr
熱處理 表面淬火
硬度范圍 48～55(HRC)
硬度取值 52 (HBS)
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S(H2) 1.10
彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(F2) 337 (N/mm^2)
彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) S(F2) 1.40
彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力 [σ](F2) 470 (N/mm^2)
<四>、齒輪基本參數(shù)(mm)
----------------------------------------------------------
項(xiàng)目名稱(chēng) 齒輪 1 齒輪 2
1. 模 數(shù) m 3.00
2. 齒 數(shù) z 30 70
3. 變位系數(shù) x 0.00 0.00
4. 總變位系數(shù) ∑x 0.00
5. 齒 寬 B 20.00 20.00
6. 齒寬系數(shù) φd 0.22 0.10
7. 分度圓直徑 d 90.00 210.00
8. 齒頂圓直徑 da 95.99 215.99
9. 齒根圓直徑 df 82.50 202.50
10. 基圓直徑 db 84.57 197.34
11. 節(jié)圓直徑 d' 90.00 209.99
12. 齒 頂 高 ha 3.00 3.00
13. 齒 根 高 hf 3.75 3.75
14. 全 齒 高 h 6.75
15. 齒 數(shù) 比 u 2.33
16. 標(biāo)準(zhǔn)中心距 A 150.00
17. 實(shí)際中心距 A' 150.00
18. 中心距變動(dòng)系數(shù) y -0.002
19. （端面）嚙合角 α' 20.00 (度）
20. 齒高變動(dòng)系數(shù) △y 0.002
21. 齒頂壓力角 αa 28.23 23.99 （度）
22. 端面重合度 εa 1.73
23. 縱向重合度 εb 0.00
24. 總重合度 ε 1.73
25. 分度圓弦齒厚 s 4.71 4.71
26. 分度圓弦齒高 h 3.06 3.02
27. 固定弦齒厚 sc 4.16 4.16
28. 固定弦齒高 hc 2.24 2.24
29. 公法線跨齒數(shù) K 3 8
30. 公法線長(zhǎng)度 Wk 23.40 69.36
----------------------------------------------------------
<五>、接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果和參數(shù)
①. 齒輪1接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]1 1091.64 (N/mm^2)
②. 齒輪2接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]2 1091.64 (N/mm^2)
③. 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σH 904.51 (N/mm^2) 滿足
④. 齒輪1彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]1 469.68 (N/mm^2)
⑤. 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 284.47 (N/mm^2) 滿足
⑥. 齒輪2彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]2 469.68 (N/mm^2)
⑦. 齒輪2接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 275.47 (N/mm^2) 滿足
1. 圓 周 力 Ft 2102.92 (N)
2. 齒輪線速度 V 6.00 (m/s)
3. 使用系數(shù) Ka 1.75
4. 動(dòng)載系數(shù) Kv 1.27
5. 齒向載荷分布系數(shù) KHβ 1.18
6. 綜合變形對(duì)載荷公布的影響 Kbs 1.05
7. 安裝精度對(duì)載荷分布的影響 Kbm 0.13
8. 齒間載荷分布系數(shù) KHα 1.10
9. 安裝處理方法 一般
10. 是否修形齒輪 0
11. 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Zh 2.49
12. 材料的彈性系數(shù) ZE 189.80
13. 接觸強(qiáng)度重合度系數(shù) Ze 0.87
14. 接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Zb 1.00
15. 重合、螺旋角系數(shù) Zεβ 0.87
16. 接觸疲勞壽命系數(shù) Zn 1.00
17. 是否允許有一定量的點(diǎn)蝕 1
18. 潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) Zlvr 0.97
19. 潤(rùn)滑油粘度（50度） 120.00
20. 工作硬化系數(shù) Zw 1.00
21. 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù) Zx 1.04
22. 齒向載荷分布系數(shù) KFβ 1.18
23. 齒間載荷分布系數(shù) KFα 1.10
24. 抗彎強(qiáng)度重合度系數(shù) Ye 0.68
25. 抗彎強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Yb 1.00
26. 抗彎強(qiáng)度重合、螺旋角系數(shù) Yεβ 0.68
27. 復(fù)合齒形系數(shù) Yfs 4.11 3.98
28. 應(yīng)力校正系數(shù) Ysa 1.62 1.75
29. 壽命系數(shù) Yn 1.00 1.00
30. 齒根圓角敏感系數(shù) Ydr 0.95 0.95
31. 齒根表面狀況系數(shù) Yrr 1.00 1.00
32. 尺寸系數(shù) Yx 1.03 1.03
33. 載荷類(lèi)型 對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷
34. 齒根表面粗糙度 Rz≤16μm
<六>、齒輪精度
----------------------------------------------------------
項(xiàng)目名稱(chēng) 齒輪 1 齒輪 2
1. 第一組精度 7 7
2. 第二組精度 7 7
3. 第三組精度 7 7
4. 上偏差 F F
5. 下偏差 H H
----------------------------------------------------------
<七>、檢驗(yàn)項(xiàng)目
----------------------------------------------------------
項(xiàng) 目 名 稱(chēng) 齒輪 1 齒輪 2
1. 齒距累積公差 Fp 0.05121 0.07348
2. 齒圈徑向跳動(dòng)公差 Fr 0.03979 0.04960
3. 公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差 Fw 0.03097 0.03708
4. 齒距極限偏差 fpt(±) 0.01603 0.01716
5. 齒形公差 ff 0.01213 0.01363
6. 一齒切向綜合公差 fi' 0.01690 0.01847
7. 一齒徑向綜合公差 fi'' 0.02271 0.02428
8. 齒向公差 Fβ 0.01189 0.01189
9. 切向綜合公差 Fi' 0.06333 0.08710
10. 徑向綜合公差 Fi'' 0.05571 0.06944
11. 基節(jié)極限偏差 fpb(±) 0.01507 0.01613
12. 螺旋線波度公差 ffβ 0.01690 0.01847
13. 軸向齒距極限偏差 Fpx(±) 0.01189 0.01189
14. 齒向公差 Fb 0.01189 0.01189
15. x方向軸向平行度公差 fx 0.01189 0.01189
16. y方向軸向平行度公差 fy 0.00595 0.00595
17. 齒厚上偏差 Eup -0.06414 -0.06864
18. 齒厚下偏差 Edn -0.12828 -0.13728
19. 中心距極限偏差 fa(±) 0.03150
----------------------------------------------------------
3.4 前進(jìn)1擋Z31—Z41齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告
<一>、齒輪設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)
1. 傳遞功率 P 11.64 (kW)
2. 傳遞轉(zhuǎn)矩 T 564.57 (N.m)
3. 齒輪1轉(zhuǎn)速 n1 196.90 (r/min)
4. 齒輪2轉(zhuǎn)速 n2 65.63 (r/min)
5. 傳動(dòng)比 i 3.00
6. 預(yù)定壽命 H 28000 (小時(shí))
7. 原動(dòng)機(jī)載荷特性 中等振動(dòng)
8. 工作機(jī)載荷特性 中等振動(dòng)
<二>、齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式和布置形式
1. 結(jié)構(gòu)形式 閉式
2. 齒輪1布置形式 非對(duì)稱(chēng)布置(軸剛性較大)
3. 齒輪2布置形式 非對(duì)稱(chēng)布置(軸剛性較大)
<三>、材料及熱處理
1. 齒面類(lèi)型 硬齒面
2. 熱處理質(zhì)量要求級(jí)別 MQ
3. 齒輪 1 的材料及熱處理
材料名稱(chēng) 40Cr
熱處理 表面淬火
硬度范圍 48～55(HRC)
硬度取值 52 (HRC)
接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(H1) 1186 (N/mm^2)
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S(H1) 0.99
彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(F1) 337 (N/mm^2)
彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) S(F1) 1.40
4. 齒輪 2 的材料及熱處理
材料名稱(chēng) 40Cr
熱處理 表面淬火
硬度范圍 48～55(HRC)
硬度取值 52 (HBS)
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S(H2) 1.10
彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(F2) 337 (N/mm^2)
彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) S(F2) 1.40
彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力 [σ](F2) 457 (N/mm^2)
<四>、齒輪基本參數(shù)(mm)
----------------------------------------------------------
項(xiàng)目名稱(chēng) 齒輪 1 齒輪 2
1. 模 數(shù) m 5.00
2. 齒 數(shù) z 18 54
3. 變位系數(shù) x 0.00 0.00
4. 總變位系數(shù) ∑x 0.00
5. 齒 寬 B 35.00 35.00
6. 齒寬系數(shù) φd 0.39 0.13
7. 分度圓直徑 d 90.00 270.00
8. 齒頂圓直徑 da 99.99 279.99
9. 齒根圓直徑 df 77.50 257.50
10. 基圓直徑 db 84.57 253.72
11. 節(jié)圓直徑 d' 90.00 269.99
12. 齒 頂 高 ha 4.99 4.99
13. 齒 根 高 hf 6.25 6.25
14. 全 齒 高 h 11.24
15. 齒 數(shù) 比 u 3.00
16. 標(biāo)準(zhǔn)中心距 A 180.00
17. 實(shí)際中心距 A' 179.99
18. 中心距變動(dòng)系數(shù) y -0.001
19. （端面）嚙合角 α' 20.00 (度）
20. 齒高變動(dòng)系數(shù) △y 0.001
21. 齒頂壓力角 αa 32.24 25.02 （度）
22. 端面重合度 εa 1.65
23. 縱向重合度 εb 0.00
24. 總重合度 ε 1.65
25. 分度圓弦齒厚 s 7.84 7.85
26. 分度圓弦齒高 h 5.17 5.05
27. 固定弦齒厚 sc 6.94 6.94
28. 固定弦齒高 hc 3.73 3.73
29. 公法線跨齒數(shù) K 2 6
30. 公法線長(zhǎng)度 Wk 23.40 84.97
----------------------------------------------------------
<五>、接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果和參數(shù)
①. 齒輪1接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]1 1291.41 (N/mm^2)
②. 齒輪2接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]2 1291.41 (N/mm^2)
③. 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σH 1284.41 (N/mm^2) 滿足
④. 齒輪1彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]1 456.00 (N/mm^2)
⑤. 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 401.07 (N/mm^2) 滿足
⑥. 齒輪2彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]2 456.00 (N/mm^2)
⑦. 齒輪2接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 357.21 (N/mm^2) 滿足
1. 圓 周 力 Ft 12546.49 (N)
2. 齒輪線速度 V 0.93 (m/s)
3. 使用系數(shù) Ka 1.75
4. 動(dòng)載系數(shù) Kv 1.01
5. 齒向載荷分布系數(shù) KHβ 1.00
6. 綜合變形對(duì)載荷公布的影響 Kbs 1.08
7. 安裝精度對(duì)載荷分布的影響 Kbm 0.14
8. 齒間載荷分布系數(shù) KHα 1.00
9. 安裝處理方法 一般
10. 是否修形齒輪 1
11. 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Zh 2.49
12. 材料的彈性系數(shù) ZE 189.80
13. 接觸強(qiáng)度重合度系數(shù) Ze 0.89
14. 接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Zb 1.00
15. 重合、螺旋角系數(shù) Zεβ 0.89
16. 接觸疲勞壽命系數(shù) Zn 1.09
17. 是否允許有一定量的點(diǎn)蝕 1
18. 潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) Zlvr 0.97
19. 潤(rùn)滑油粘度（50度） 120.00
20. 工作硬化系數(shù) Zw 1.00
21. 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù) Zx 1.02
22. 齒向載荷分布系數(shù) KFβ 1.00
23. 齒間載荷分布系數(shù) KFα 1.00
24. 抗彎強(qiáng)度重合度系數(shù) Ye 0.71
25. 抗彎強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Yb 1.00
26. 抗彎強(qiáng)度重合、螺旋角系數(shù) Yεβ 0.71
27. 復(fù)合齒形系數(shù) Yfs 4.49 4.00
28. 應(yīng)力校正系數(shù) Ysa 1.54 1.72
29. 壽命系數(shù) Yn 1.00 1.00
30. 齒根圓角敏感系數(shù) Ydr 0.95 0.95
31. 齒根表面狀況系數(shù) Yrr 1.00 1.00
32. 尺寸系數(shù) Yx 1.00 1.00
33. 載荷類(lèi)型 對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷
34. 齒根表面粗糙度 Rz≤16μm
<六>、齒輪精度
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項(xiàng)目名稱(chēng) 齒輪 1 齒輪 2
1. 第一組精度 7 7
2. 第二組精度 7 7
3. 第三組精度 7 7
4. 上偏差 F F
5. 下偏差 H H
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<七>、檢驗(yàn)項(xiàng)目
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項(xiàng) 目 名 稱(chēng) 齒輪 1 齒輪 2
1. 齒距累積公差 Fp 0.05121 0.08211
2. 齒圈徑向跳動(dòng)公差 Fr 0.04259 0.05621
3. 公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差 Fw 0.03097 0.03945
4. 齒距極限偏差 fpt(±) 0.01783 0.01940
5. 齒形公差 ff 0.01413 0.01638
6. 一齒切向綜合公差 fi' 0.01918 0.02146
7. 一齒徑向綜合公差 fi'' 0.02521 0.02738
8. 齒向公差 Fβ 0.01370 0.01370
9. 切向綜合公差 Fi' 0.06533 0.09848
10. 徑向綜合公差 Fi'' 0.05963 0.07869
11. 基節(jié)極限偏差 fpb(±) 0.01676 0.01823
12. 螺旋線波度公差 ffβ 0.01918 0.02146
13. 軸向齒距極限偏差 Fpx(±) 0.01370 0.01370
14. 齒向公差 Fb 0.01370 0.01370
15. x方向軸向平行度公差 fx 0.01370 0.01370
16. y方向軸向平行度公差 fy 0.00685 0.00685
17. 齒厚上偏差 Eup -0.07134 -0.07759
18. 齒厚下偏差 Edn -0.14268 -0.15518
19. 中心距極限偏差 fa(±) 0.03600
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3.5 前進(jìn)2擋Z32—Z42齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告
<一>、齒輪設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)
1. 傳遞功率 P 11.64 (kW)
2. 傳遞轉(zhuǎn)矩 T 564.22 (N.m)
3. 齒輪1轉(zhuǎn)速 n1 196.90 (r/min)
4. 齒輪2轉(zhuǎn)速 n2 157.60 (r/min)
5. 傳動(dòng)比 i 1.25
6. 預(yù)定壽命 H 28000 (小時(shí))
7. 原動(dòng)機(jī)載荷特性 中等振動(dòng)
8. 工作機(jī)載荷特性 中等振動(dòng)
<二>、齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式和布置形式
1. 結(jié)構(gòu)形式 閉式
2. 齒輪1布置形式 非對(duì)稱(chēng)布置(軸剛性較大)
3. 齒輪2布置形式 非對(duì)稱(chēng)布置(軸剛性較大)
<三>、材料及熱處理
1. 齒面類(lèi)型 硬齒面
2. 熱處理質(zhì)量要求級(jí)別 MQ
3. 齒輪 1 的材料及熱處理
材料名稱(chēng) 40Cr
熱處理 表面淬火
硬度范圍 48～55(HRC)
硬度取值 52 (HRC)
接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(H1) 1186 (N/mm^2)
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S(H1) 1.10
彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(F1) 337 (N/mm^2)
彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) S(F1) 1.40
4. 齒輪 2 的材料及熱處理
材料名稱(chēng) 40Cr
熱處理 表面淬火
硬度范圍 48～55(HRC)
硬度取值 52 (HBS)
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S(H2) 1.10
彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(F2) 337 (N/mm^2)
彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) S(F2) 1.40
彎曲強(qiáng)度許