527 履帶拖拉機(jī)變速器改進(jìn)設(shè)計(jì)Ⅱ(有cad圖)
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車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
履帶拖拉機(jī)變速器的改進(jìn)設(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)為:履帶拖拉機(jī)變速器的改進(jìn)設(shè)計(jì)?;跂|方紅1002拖拉機(jī)6+2檔、直齒滑動(dòng)齒輪換檔變速箱進(jìn)行改進(jìn)。由于該變速箱受結(jié)構(gòu)的限制,缺少4km/h以下的低速作業(yè)檔;由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速已由1500r/min提高到2300r/min,使齒輪工作時(shí)的嚙合線速度大幅提高,造成變速箱噪聲大、油溫偏高;又由于采用了滑動(dòng)齒輪換檔,限制了齒輪傳動(dòng)嚙合質(zhì)量的提高。所以對(duì)東方紅1002拖拉機(jī)變速箱的改進(jìn)是必要的。
變速箱的結(jié)構(gòu)對(duì)拖拉機(jī)的動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性,操縱的可靠性與輕便性,工作噪聲等都有直接影響。變速箱主要用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,目的是在起步、爬坡等各種行駛工況下,使拖拉機(jī)獲得不同的牽引力和速度,同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍工作。而且因?yàn)槁膸侠瓩C(jī)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),在我國(guó)農(nóng)業(yè)作業(yè)的情況很復(fù)雜:旱地耕耙、水田耕耙、鑿式犁深松、旋耕、移栽、谷物收獲、肥料撒播、裝載、道路運(yùn)輸、推土、旋轉(zhuǎn)開溝等等?;谖覈?guó)地理?xiàng)l件的復(fù)雜情況,既有平原、山地,又有水田、旱地,因此變速箱既要滿足平原山地拖拉機(jī)作業(yè)的要求又得適應(yīng)水田旱地拖拉機(jī)的作業(yè)內(nèi)容。多種作業(yè)環(huán)境就要求拖拉機(jī)有較寬的速度范圍(例如:前進(jìn)檔2km/h—15km/h,倒檔2.5km/h—6km/h),因此對(duì)變速箱的要求隨之提高了:既要有較寬的速比范圍,又得滿足整車布置的要求。這就需要較多的檔位,以求拖拉機(jī)能高效率高質(zhì)量地完成各種作業(yè)。
變速箱的設(shè)計(jì)需要在整車設(shè)計(jì)的總體原則下結(jié)合變速箱要滿足的具體功能展開。因此本著好用、好造、好修的總原則,力求產(chǎn)品通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
設(shè)計(jì)中將圍繞以下基本要求:正確選擇傳動(dòng)比,保證拖拉機(jī)有必要的動(dòng)力性和較寬的工作速度;設(shè)置空檔,以使發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)、怠速、換檔時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳輸;設(shè)置倒檔,使拖拉機(jī)能倒退行駛,實(shí)現(xiàn)需要的工作速度;設(shè)置動(dòng)力輸出裝置,在停車時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系徹底分離,可以安全地進(jìn)行功率輸出;傳動(dòng)路線短,即動(dòng)力流經(jīng)的齒輪副少,傳動(dòng)效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;工作可靠,換檔省力、方便,不得有跳檔、亂檔以及較高的換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生;噪聲低,溫升小,制造容易,成本低、維修方便等要求。
依據(jù)設(shè)計(jì)要求及參考文獻(xiàn),經(jīng)過(guò)變速箱的總體結(jié)構(gòu)分析,確定變速箱的總體結(jié)構(gòu)方案為:8+4檔、主副變速箱一體、空間三軸布置。該結(jié)構(gòu)緊湊,箱體軸向長(zhǎng)度較短,傳動(dòng)軸跨度較小,這樣使得傳動(dòng)軸的剛度好且便于整車布置。經(jīng)過(guò)變速箱的零、部件結(jié)構(gòu)分析,確定變速箱零、部件結(jié)構(gòu)為:齒輪采用直齒形式;嚙合套換檔,不僅換檔行程短,且承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多,承載能力得到提高,同時(shí)使得齒輪傳動(dòng)的嚙合質(zhì)量得到提高;軸承主要采用深溝球軸承,因結(jié)構(gòu)布置的需要,空心軸處采用圓柱滾子軸承。最終確定變速箱結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方案為:空間三軸(花鍵軸傳動(dòng))、主副變速箱(區(qū))一體式、雙變速桿(一個(gè)操縱副變速區(qū)的高、低和倒檔,另一操縱主變速區(qū)的Ⅰ-Ⅳ檔)、手動(dòng)嚙合套換檔。
變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖
對(duì)變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行分析:Z1和Z2為常嚙合齒輪,Z1通過(guò)花鍵與軸T0聯(lián)接;副變速區(qū)的前進(jìn)高、低檔及倒檔分別空套在T1軸,通過(guò)嚙合套傳遞動(dòng)力;主變速區(qū)的Ⅰ-Ⅳ檔的主動(dòng)齒輪均通過(guò)花鍵與空心軸T2聯(lián)接;主變速區(qū)的Ⅰ-Ⅳ檔的從動(dòng)齒輪均空套在T3軸,通過(guò)嚙合套傳遞動(dòng)力。主變速區(qū)的Ⅰ-Ⅳ檔主從齒輪為副變速區(qū)的前進(jìn)高、低、倒檔公用,所以在進(jìn)行傳動(dòng)比分配時(shí)一定要考慮到主變速區(qū)的Ⅰ-Ⅳ檔主從齒輪所確定的傳動(dòng)比應(yīng)作為公比計(jì)算。倒檔的傳動(dòng)布置較為巧妙,通過(guò)Z15、Z16和Z16’、Z17兩對(duì)齒輪將動(dòng)力傳遞到T2軸,其中Z16’通過(guò)內(nèi)花鍵與Z16的加長(zhǎng)齒圈聯(lián)接。
該方案為8+4檔,檔位多,可以滿足多種作業(yè)要求,且可以實(shí)現(xiàn)4km/h以下的低速作業(yè)檔。
本次設(shè)計(jì)按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,本著半經(jīng)驗(yàn)半理論的設(shè)計(jì)原則,通過(guò)類比、詳細(xì)計(jì)算進(jìn)行變速箱傳動(dòng)比的分配。這是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分。首先,根據(jù)理論車速求出傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比范圍,再依據(jù)變速箱傳動(dòng)比與傳動(dòng)系總傳動(dòng)比間的關(guān)系求出變速箱的傳動(dòng)比范圍。然后,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)、變速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)圖,進(jìn)行變速箱傳動(dòng)比的分配。變速箱傳動(dòng)比分配的基本思路為:先初步確定常嚙合齒輪的傳動(dòng)比;之后確定前進(jìn)低檔的傳動(dòng)比范圍,初選該檔副變速區(qū)的傳動(dòng)比,然后確定主變速區(qū)Ⅰ-Ⅳ檔的傳動(dòng)比范圍,且要保證有較小的傳動(dòng)公比(約為1.3);最后以主變速區(qū)Ⅰ-Ⅳ檔的最大和最小傳動(dòng)比為公比,結(jié)合前進(jìn)高檔和倒檔總傳動(dòng)比范圍來(lái)確定副變速區(qū)前進(jìn)高檔和倒檔的傳動(dòng)比。整個(gè)傳動(dòng)比分配過(guò)程中,前后相關(guān),需要反復(fù)細(xì)致地調(diào)整,以確定合適的傳動(dòng)比。
變速箱傳動(dòng)比分配好之后首先要確定變速箱各個(gè)直齒圓柱齒輪的基本幾何參數(shù)。因?yàn)辇X輪采用45鋼,表面淬火,為硬齒面,其主要失效形式為疲勞斷裂,所以主要以滿足齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度的要求來(lái)確定齒寬。
變速箱中各個(gè)齒輪副的傳動(dòng)比分配好而且對(duì)應(yīng)的齒輪的基本幾何參數(shù)確定好之后要解決以下的問題:首先,初步確定傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu):采用通花鍵軸,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,且使得軸上零件的安裝定位較容易。沒有專設(shè)的倒檔軸,通過(guò)輸出軸上一組空套的雙聯(lián)齒輪(通過(guò)內(nèi)外花鍵聯(lián)接)來(lái)實(shí)現(xiàn)倒檔,這樣使箱體結(jié)構(gòu)緊湊。再根據(jù)估算值和經(jīng)驗(yàn)初步確定各軸軸徑。并選擇相應(yīng)的軸承:經(jīng)過(guò)分析該變速箱結(jié)構(gòu)中受力情況,各個(gè)傳動(dòng)軸不承載軸向力,所以軸承均采用徑向軸承,除空心軸T2采用圓柱滾子軸承外都采用深溝球軸承;接著,繪制結(jié)構(gòu)草圖:根據(jù)已經(jīng)計(jì)算好的變速箱齒輪的基本參數(shù)、初選的傳動(dòng)軸軸徑及軸承,再結(jié)合被改進(jìn)的原變速箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行草圖的繪制。草圖繪制中應(yīng)該著重考慮:軸的定位、軸承的定位、軸承及軸承座的安裝與定位、軸上零件的拆裝與定位,齒輪襯套的潤(rùn)滑:采用從齒輪上開徑向孔來(lái)潤(rùn)滑襯套,可使襯套得到良好的潤(rùn)滑。雙聯(lián)齒輪的設(shè)計(jì):在齒輪上加工出加長(zhǎng)齒圈,與另一齒輪的內(nèi)齒配合聯(lián)接;然后,根據(jù)草圖確定的幾何參數(shù)進(jìn)行傳動(dòng)軸彎扭強(qiáng)度的校核及軸承壽命的計(jì)算;最后,經(jīng)過(guò)調(diào)整并計(jì)算,選定合理的傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)及軸承,再調(diào)整并修改總裝草圖,待草圖修改好后,利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算機(jī)繪圖。
變速箱對(duì)整車性能的影響很大,所以合理的設(shè)計(jì)變速箱顯得很重要。履帶式拖拉機(jī)變速箱,檔位多,改進(jìn)難度不小,但基于方便于農(nóng)民的宗旨,應(yīng)該本著負(fù)責(zé)任的態(tài)度,認(rèn)真仔細(xì)克服改進(jìn)設(shè)計(jì)中各種問題。
關(guān)鍵詞:拖拉機(jī),變速箱,嚙合套,傳動(dòng)比,校核,改進(jìn)
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履帶拖拉機(jī)變速器改進(jìn)設(shè)計(jì)Ⅱ(有cad圖)
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