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橡胶履带拖拉机变速器改进设计(有cad图).rar

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    编号:20181016173631997    类型:共享资源    大小:974.24KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    橡胶 履带 拖拉机 变速器 改进 设计 cad
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    1摘 要本文详细介绍了本次设计的主要内容、设计方法、设计理念、设计思路及设计心得体会等与设计有关的方方面面!首先,分析了当今国内外重型车变速器的发展现状、发展趋势及本次设计采用的方案----双中间轴式多档变速器!双中间轴设计先进,结构独特,动力从输入轴输入,然后分流至两个中间轴,最后汇集于主轴输出,然后分流至两个中间轴,最后汇集于主轴输出,实现了箱体内部的功率分流,从而使变速器内每个中间轴及每个齿轮上的载荷减半,大大改善了齿轮轴承和箱体的受力情况,与单中间轴变速器相比,双中间轴变速器受路况,载荷和运能等因素影响要小一些,更适合中国国情。在设计过程中尽力做到有理有据,确定方案之后对整车的动力性和燃油经济性进行了简化计算及评定。接着进行了变速器档数、主减速器传动比、各档传动比及齿轮几何参数的确定。接下来布置草图和变速器总装配图,轴的尺寸确定、换档机构的布置等。对主箱中间轴、主轴进行了强度及刚度的校核计算。而后对每对齿轮进行了弯曲应力和接触应力的计算!本次设计在设计方法上充分运用了计算机技术、机械类设计手册、设计软件。设计思想上秉着:好造、好用、好看的原则,尽力使各零件标准化、系列化、通用化!从而满足变速器产品的系列化设计。从国内重型汽车变速器市场容量来看,有三分之一的产品来自进口,而另外三分之二的产品中有 80%以上源自国外技术,国内自主开发的重型汽车变速器产品销量很小,从而说明国内重型汽车变速器厂家的自主开发能力仍然很薄弱,应对整车新车型配套产品的能力远远不够。为此本次设计的变速器主要是针对重型车而设计,根据当前的市场供求情况本类型变速器有着广阔的市场前景!关键词: 双中间轴 ,强度计算,齿轮应力,变速器2ABSTRACTThis paper describes the design of the current content, design methods, design concept, design ideas and design experience-such as design-related aspects. First, theanalysis of today's heavy-duty truck transmission of the current state of development trends and the current design of the program - the-middle Cylindrical Roller Bearings Transmission! Middle-axis advanced design, unique structure, dynamic input from the input shaft, and then diverted to the two intermediate shafts. Survey spindle in the final output, and then diverted to the two middle axis, in the final pool spindle output achieved a box within the power split, so that each intermediate transmission shaft and the gear each load half, greatly improved bearings and gear box by the edge of the intermediate shaft and single transmission than double by the middle axle transmission traffic. load and can be transported to the impact of factors such as smaller, more suitable for China's national conditions. In the process of designing the legislature should do its best, determining program on the vehicle after the power and fuel economy for a simplified calculation and assessment. Then a few stalls transmission, the transmission ratio main reducer, the stalls and gear transmission ratio of the geometric parameters determined. Next Layout Plan and the total transmission assembly, the axis to determine the size, shifting the layout. Box in the main intermediate shaft, spindle, and the Deputy boxes of the intermediate shaft strength and stiffness is calculated. Then right gear for each of the bending stress and contact stress calculation! The design methods in the design of the full use of computer technology, mechanical design manual design software. Ideologically animated design: create good, useful, interesting, try to make the various parts standardization, serialization, and generalized! Transmission products to meet目录3第一章 前言………………………………………………………1 第二章 1302R 履带拖拉机变速箱的缺点及改进方案…………2§1.1 变速箱存在的问题………………………………………… 2§1.2 变速器的简介……………………………………………… 2§1.2.1 变速器的功用…………………………………………… 2§1.2.2 变速器的类型………………………………………………………………… 3§1.3 变速器传动方方案的确定……………………………………5第三章 变速器的结构参数的计算及零部件的的设计及选择… 6§2.1 确定变速器的外形尺寸…………………………………6§2.2 传动比的确定………………………………………… 7§2.2.1 最低档传动比的确定………………………………….8§2.3 变速箱齿轮设计计算…………………………………10§2.3.1 齿轮的设计准则…………………………………….10.§2.3.2 变速箱各档齿轮基本参数的选择………………… …11§2.3.3 齿轮参数的计算………………………………………12第四章 变速器齿轮的校核…………………………………………16 §3-1 齿轮的损坏形式………………………………………16§3-2 轮齿弯曲强度计算……………………………………16 §3-3 齿轮接触应力计算……………………………………17第五章 变速器轴承的校核 ………………………………………19§4-1 轴承寿命的计算………………………………………16第六章 1302R 操纵机构的设计说明………………………………20§5.1 功用和要求……………………………………………20§5.1.1 换档机构……………………………………………20§5.1.2.锁定机构……………………………………………21.§5.1.3 互锁机构…………………………………………..21第七章 结论……………………………………………………… 24第一章 前言4现代农业生产的发展要求拖拉机能进行愈来愈多的作业,为保证各作业项目的作业质量和适应不同的作业条件,要求拖拉机前进档数愈来愈多。若增加变速箱档数范围,就必然增加的范围,本课题主要研究履带拖拉机的变速器基本结构及设计,改进方法 比如本设计以东方红 1302R 为原形,以其的基本参数为依据,i查阅相关资料,完成履带拖拉机变速器的相关设计履带拖拉机车适用于在大型农场和工作量较大的农村作业,主要应用在深耕,收获谷物,播种等农业生产场合。为此在动力性、通过性、工作稳定速度,可靠性,耐用,等方面对设计者提出了更高的要求!本设计的目的事使拖拉机有较多的档次和较宽的车速选择范围,山路爬坡能力强,平路行驶速度高,两者兼顾,来满足农村及山区运输的要求。为了达到这次变速器的设计要求,本人充分多次到图书馆查阅相关资料,收集资料,并多次向导师请教,细心计算、积极与其他相关系统或总成的设计者沟通与交流。争取做出实用性的拖拉机,而不是为了设计而设计另外,由于这是本人第一次做多档位变速器设计,并且采用了双中间轴。所以有一些错误、不足在所难免,恳请各位老师不吝赐教!批评指正。从而通过此次设计来提高本人的设计水平!第二章 1302R 履带拖拉机变速箱的缺点及改进方案§2.1 1302R 履带拖拉机变速箱存在的问题5东方红 1302R 拖拉机是中国一拖集团有限公司的支柱产品,至今已经有四十多年的生产的历。这些拖拉机有多种型号,变速箱的基本结构大同小异,这次改进的东方红 1302 型拖拉机 6+2 挡变速器的传动方案是,该变速器的传动是四个前进挡是从 O1 轴经过一对齿轮直接传给第二轴,另有两个前进挡从第一轴经过第三,第四轴经过三对齿轮传给第二轴。该传动方案简单可靠,传动效率高,但仍有不足之处。(1)受结构限制,该变速器难已实现较大的速比范围,致使拖拉机的工作区段较窄。东方红拖拉机的六个前进挡的速度范围为 4.59 10.58,两个倒挡的~速度范围为 3.71 5.35Km/h,显然缺少 4Km/h 以下的低速作业范围~(2)由于发电机的转速已经由 1500r/h,提高到 2300r/m,所以齿轮的啮合线速度及固定在第 二轴上的各挡齿轮的线速度均大幅提高,这导致变速箱nhfg的噪音大,油温高的根本原因。 (3)由于采用滑动齿轮换挡,变速器只能采用直齿圆柱齿轮传动,这就限制了啮合质量 §2.2 变速器的简介:§2.2.1 变速器的功用 1)改变传动比,在较大范围内改变汽车的行驶速度和汽车驱动轮上转矩的数值,以适应经常变化的行使条件,同时使发动机在有利的工况下工作。2)在发动机旋转方向不变的前提下,利用倒挡实现汽车倒向行驶。3)在发动机不熄火的情况下,利用空挡中断动力传递,可以使驾驶员松开离合器踏板离开驾驶位置,且便于汽车启动,怠速,换挡和动力输出现代汽车的动力装置,几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有相当多的优点,如体积小,质量轻,工作可靠,使用方便等。但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。如在坡道上行驶时,所需的牵引力往往是发动机所能提供的牵引力的数倍。而且一般发动机如果直接与车轮相连,其输出转速换算到对应的汽车车速上,将达到现代汽车极限速度的数倍。上述发动机牵引力、转速与汽车牵引力、车速要求之间的矛盾,单靠现代汽车内燃机本身是无法解决的。因此就出现了车用变速箱和主减速器。它们的共同努力使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干6倍,同时又可使其转速减小到发动机转速的几分之一。另外,现代汽车的使用条件极为复杂,在不同场合下有不同的要求。往往要受到如载运量、道路坡度、路面好坏及交通是否通畅等条件的影响。这就要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化,以适应使用的要求。在条件良好的平直路面上要能以高速行驶,而在路面不平和一些重型汽车,一般采用多中间轴的结构。这种变速箱具有 2-3 根中间轴,在传递同样转矩的情况下,变速箱齿轮的宽度和质量可分别减少 40%和 20%,变速速箱的多挡位选择就能满足这些需求。此外,发动机在不同工况下,燃油的消耗量也是不一样的。驾驶员可以根据具体情况,选择变速箱的某一挡位,来减少燃油的消耗。在某些情况下,汽车还需要能倒向行驶。发动机本身是不可能倒转的,只有靠变速箱的倒挡齿轮来实现。在车辆中途暂停行驶或停车。§2.2.2 变速器的类型:根据前进挡数的不同,变速箱有三、四、五和多档几种。 根据轴的不同类型,分为固定轴式和旋转轴式两大类。而前者又分为两轴式、中间轴式和多中间轴式变速箱。按传动比变化 变速器可分为有级式,无级式和综合式三种按操纵方式可分为强制操纵式变速器,自动操纵式变速器和半自动式变速器三种现代汽车大多数都采用中间轴式变速箱,而发动机前置前轮驱动的轿车,若变速箱传动比小,则常采用两轴式变速箱。在设计时,究竟采用哪一种方案,除了汽车总布置的要求外,主要考虑以下四个方面:1.结构工艺性:两轴式变速箱输出轴与主减速器主动齿轮做成一体且当发动机纵置时,主减速器可用螺旋圆锥齿轮或准双曲面齿轮,而发动机横置时用圆柱齿轮,因而简化了制造工艺。2.变速箱的径向尺寸:两轴式变速箱的前进挡均为一对齿轮副,而中间轴式变速箱则有两对以上齿轮副。因此,对于相同的传动比要求,中间轴式变速箱的径向尺寸可以比两轴式变速箱小得多。3.变速箱齿轮的寿命:7两轴式变速箱的低挡齿轮副,大小相差悬殊,小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多,因此小齿轮寿命比大齿轮短。中间轴式变速箱的各前进挡,均为常啮合斜齿轮传动,大小齿轮径向尺寸相差较小,因此寿命较接近。在直接挡时,齿轮只是空转,不影响齿轮的寿命。有较大坡度时能提供较大的扭矩。变速箱的低挡齿轮副,大小相差悬殊,小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多,因此小齿轮寿命比大齿轮短。中间轴式变速箱的各前进挡,均为常啮合斜齿轮传动,大小齿轮径向尺寸相差较小,因此寿命较接近。在直接挡时,齿轮只是空转,不影响齿轮的寿命。4.变速箱的传动效率:两轴式变速箱,虽然可以有等于 1 的传动比,但仍要有一对齿轮进行传动,因而有功率损失。而中间轴式变速箱,可将输入轴和输出轴直接相连,得到直接挡,因而传动效率较高,磨损小,噪声也较小。轿车,尤其是微型汽车,采用两轴式变速箱比较多,而中、重型载货汽车则多采用中间轴式变速箱。多中间轴结构:在通常的中间轴式变速箱中,发动机的转矩由第一轴传至第二轴,只经过一根中间轴。这种变速箱在装上转矩高于 1200-1300Nm 的大功率的柴油机时,其齿轮、轴和轴承都要承受很大的载荷,这会导致过早被损坏。所以对于箱的整体质量和轴向尺寸也减少很多。倒挡型式:由于倒挡使用率不高,一般常采用直齿滑动齿轮方案换入倒挡。为实现倒挡传动,有些利用在前进挡的传动路线中,加入一个中间传动齿轮的方案,也有利用两个联体齿轮的方案。前者虽然结构简单,但是中间传动齿轮的轮齿,是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作,而后者是在较为有利的单向循环弯曲应力状态下工作,并且使倒挡传动比略有增加。齿轮型式:变速箱使用斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮虽然制造时稍为复杂,且工作时会有轴向力,但因其使用寿命长,传动平稳和噪声小而得到广泛使用,直齿圆柱齿轮多用于低挡和倒挡。啮合套换挡型式:目前大多数的变速箱都采用同步器换挡。使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换挡,而与操作技术的熟练程度无关,从而提高了汽车的加速性、经济性8和行车安全性。但是它也有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大、同步环使用寿命短等缺点。轴承型式:以前变速箱的支承广泛采用滚珠轴承、滚柱轴承和滚针轴承。现在变速箱的设计趋势是增大其传递功率与质量之比,并要求它有更大的容量和更好的性能,而上述轴承型式已不能满足对变速箱可靠性和寿命所提出的要求,故使用最常见的深沟球轴承。§2.3 变速器传动方案的确定根据题目要求和拖拉机设计的一般经验特提出传动方案图 设计任务要求;已经知道的设计数据,拖拉机的整备质量为 7000kg,履带的滚动半径为 0.372mm, 车速范围为 3 30km/h,换挡方式为手动啮合套换挡,挡位~数为 12+4 挡第三章 变速器的结构参数计及零部件的设计及选择 §3.1 确定变速器的外形尺寸1 变速箱齿轮中心距的确定:9根据地面附着条件系数求变速箱的最大输出扭矩,查表取最大附着系数为φ=0.95Ft= =7000 ×0.95×9.8=65170NZFZ则驱动力矩:Mf=65170×0.372=24243.24 NmMt=Mf/ × =24243.24/12.037×0.85=1711.95(Nm)i总 总Mt= =1711.95 =maxTNmaxM变速箱齿轮的中心距是变速箱很重要的参数,它对变速箱的整体尺寸、体积和质量有很大的影响。通常根据经验公式初选中心距 A(单位 m):式中:k — 中心距系数,对轿车,k=8.99.3,对货车,k=8.69.6;—变速箱在一挡时,第二轴输出的转矩, = · · 单位iemaxMiemaxMea1igNm; —发动机的最大输出转矩,单位 Nm;g—变速箱传动效率,取 0.96。取 k=9, =1711.95Nm,把数据代入得出 A≈150,此外,变速箱的中心距还max要受到齿轮接触强度、几何参数和结构要求等的制约。根据原有的变速器的设计要求,表示多挡自动变速部分的输入轴与输出轴的中心距; 表示多挡自动变速部分的输入轴与中间轴的中心距; 多挡自动变1A 2A速部分的中间 1 轴与输出轴的中心距;A3 中间 2 轴与输出轴的中心距,A4 为倒挡轴与中间轴的中心距根据拖拉机变速器中的齿轮模数设计经验公式 (式 2-10) ,36.04TmtT 表示变速器的输入转矩。代入数据得根据拖拉机变速器中心距设计经验公式(式 2-9) 。并且继续出齿采用用来的生产线,取中心距3jaAKA=142.5mm,取 =135mm, =152.5mm (A 轮的最大模数 m 为 5,其余齿轮的模12A数暂且根据经验来确定。四轴间的中心距要求不变,四轴之间的中心距分别为A1=135,A2=152.5,A3=142.5,A4=133, 。2 变速箱的轴参数确定:根据发动机的技术参数选择轴的尺寸: 输入轴轴的与中间轴的间距为为 A1=135,A2=152.5,A3=142.5 3maxiekA10根据经验公式得出:输入轴花键部分的直径为 D=k ﹡4.53maxTe50所以先取动力输入轴的直径为 5050根据经验公式和原东方红拖拉机的尺寸得出输出轴的尺寸为 60,该方案的传动轴为双中间轴式传动,中间轴和输出轴均为花键轴3 变速箱档数的确定:不同类型的汽车,具有不同的传动系挡位数,其原因在于它们的使用条件不同;对整车性能要求的不同;汽车本身的比功率不同。而传动系的挡位数与汽车的动力性、燃油经济性又有着密切的关系。就动力性而言,挡位数多,增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会,提高了汽车的加速与爬坡能力。就燃油经济性而言,挡位数多,增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性,降低了油耗。所以增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性。挡数多少还影响到挡与挡之间的传动比比值。比值过大会造成换挡困难。一般认为比值不宜大于 1.71.8。因此如最大传动比与最小传动比之比值愈大,挡位数也应愈多。对于轻型货车和中型货车而言,由于比功率小,所以一般采用五挡变速箱。而拖拉机的比功率更小,使用条件也更复杂,所以一般采用六挡至十几个挡的变速箱,以适应复杂的使用条件,从而使汽车具有足够的动力性和良好的燃油经济性。根据设计任务书的要求本变速器的挡位为:12+4 挡变速器§3.2 传动比的确定(1 )最高挡传动比的选择:汽车大多数时间是以最高挡行驶的,即用最小传动比的挡位行驶的。因此最小传动比的选定是很重要的。传动系的总传动比是传动系中各部件传动比的乘积,即 it=ig·i0·ic。式中 ig—变速箱的传动比;i0—主减速器的传动比;ic—分动器或副变速箱的传动比;普通的汽车由于没有分动器或副变速箱,而变速箱的最小传动比通常为 1,所以传动系的最小传动比就是 i0。因此确定最高挡传动比其实就是选择主减速器的传动比 i0。
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