機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-履帶拖拉機(jī)無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)(總體設(shè)計(jì))全套圖紙

1、履帶拖拉機(jī)無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)(總體設(shè)計(jì))摘 要液壓傳動(dòng)可以保證車(chē)輛具有穩(wěn)定最正確的速度，并可準(zhǔn)確控制和隨意地?zé)o級(jí)變化，包括零速和倒擋。以較小體積和重量保證大范圍無(wú)級(jí)變速的條件下，其最大功率可以達(dá)純液壓功率的好幾倍等比連續(xù)式初始段的輸出轉(zhuǎn)速線(xiàn)相對(duì)平緩，也有較大的輸出轉(zhuǎn)矩。單行星排式是由單個(gè)行星排和一個(gè)機(jī)械自動(dòng)變速器組成。本次設(shè)計(jì)采用單行星排形式的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)方案。液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器通過(guò)調(diào)節(jié)液壓元件的相對(duì)排量來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的。液壓功率分流比定義為液壓機(jī)械變速器中的液壓路的輸出功率即經(jīng)由液壓路傳遞倒行星排的輸入功率與變速器總輸出功率的比值不計(jì)功率損失。液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在最小傳動(dòng)比和最大傳動(dòng)比范圍內(nèi)

2、，傳動(dòng)是無(wú)級(jí)的。液壓功率分流比反映了傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種工作狀態(tài)，合理設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)參數(shù)和適當(dāng)匹配變量泵和定量馬達(dá)，可防止出現(xiàn)功率循環(huán)，從而提高傳動(dòng)效率。液壓功率分流比越大，那么整個(gè)系統(tǒng)的效率越低。關(guān)鍵詞:拖拉機(jī)，液壓機(jī)械傳動(dòng)，無(wú)級(jí)變速器，傳動(dòng)方案DESIGN OF CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION OF TRACKED TRACTORSYSTEM DESIGNABSTRACTHydraulic drive vehicles can guarantee stability with the best speed and can accurately control

3、 and no arbitrary level changes including zero-rate and reverse gear. To the smaller size and weight to ensure that the large scope of the CVT conditions, the maximum power can achieve pure hydraulic power several times. The maiden geometric continuous line of the output is relative moderate, but it

4、s also a larger output torque. Single planetary-row is composed of row single planet and a mechanical automatic transmission. The single-row form of planetary hydraulic machinery stepless transmission program is used in this design. Hydraulic machinery CVT can achieve the CVT by adjusting the hydrau

5、lic components of the relative displacement. Hydraulic power split ratio is defined as hydraulic mechanical transmission of hydraulic road output power (that is, by reversing hydraulic transmission path planetary row the input power) and the total output power transmission ratio (excluding power los

6、ses). Within the transmission ratio of hydraulic machinery CVT transmission ratio in the smallest and the largest, transmission is no rank. Hydraulic power split ratio reflects the transmission of the working state, Rational design mechanical transmission parameters and appropriate matching and quan

7、titative variables pump motors, avoiding any power cycle thereby enhancing the efficiency of transmission. Hydraulic power is greater than segregation, then the whole system less efficient. Key words: tractor，hydro-mechanical transmission，stepless transmission，transmission scheme 目 錄第一章 前言.1第二章 液壓機(jī)械

8、傳動(dòng). .22.1 液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)在小型拖拉機(jī)上的應(yīng)用.22.2 重型車(chē)輛開(kāi)展液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)的問(wèn)題.32.3 液壓機(jī)械連續(xù)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)的種類(lèi).42.4 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié).52.5 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)的類(lèi)型.6第三章 傳動(dòng)方案與傳動(dòng)參數(shù)確實(shí)定.83.1 幾種液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)形式.83.2 傳動(dòng)參數(shù)確實(shí)定.9.1 中心矩和各對(duì)齒輪傳動(dòng)比確實(shí)定.9.2 離合器的狀態(tài). . . . . . . .10.3 液壓泵及液壓馬達(dá)的選擇.11第四章 齒輪的校核.134.1 傳動(dòng)比為的齒輪校核. .134.2 倒擋第一級(jí)齒輪傳動(dòng)的校核.164.3 倒擋第二級(jí)齒輪傳動(dòng)的校核.17第五章 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器

9、的特性分析.205.1 無(wú)級(jí)調(diào)速特性.205.2 液壓功率分流比.21第六章 結(jié)論.24參考文獻(xiàn).25致謝.27第一章 前 言目前國(guó)際上大功率履帶拖拉機(jī)以及局部工程車(chē)輛的傳動(dòng)系廣泛采用液力變矩器與動(dòng)力換檔變速箱組合形式，即我們常標(biāo)的動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)。還有局部先進(jìn)機(jī)型采用了全液壓傳動(dòng)技術(shù)，其操縱已由手動(dòng)電液控制向微電腦控制技術(shù)方面開(kāi)展，并取得非常好的效果，大大提高了整機(jī)行駛平順和作業(yè)性能，雖然他們都具有無(wú)級(jí)變速的功能，操縱輕便，整機(jī)動(dòng)力性好，可靠性高，但由于傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率較低，直接影響了整機(jī)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。為此，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)既具有良好的動(dòng)力性，又有較高傳動(dòng)效率的傳動(dòng)系統(tǒng)一直是國(guó)內(nèi)外廣闊工程技術(shù)人員長(zhǎng)期

10、潛心研究攻關(guān)的重點(diǎn)工程。拖拉機(jī)及車(chē)輛的無(wú)級(jí)傳動(dòng)被認(rèn)為是理想的傳動(dòng)形式。無(wú)級(jí)傳動(dòng)系可以根據(jù)面狀況和發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)使拖拉機(jī)獲得最正確的形式性能，使拖拉機(jī)動(dòng)力裝置的動(dòng)力性通過(guò)無(wú)級(jí)變速器后與拖拉機(jī)所需的動(dòng)力特性到達(dá)最正確匹配，進(jìn)而改善拖拉機(jī)換檔過(guò)程中的沖擊，改善拖拉機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，在這能源短缺，環(huán)境污染日益加劇的21世紀(jì)有著重要意義。 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是綜合了機(jī)械傳動(dòng)高效率和液壓傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速兩方面優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)是一種多流傳動(dòng)系統(tǒng)，它將功率分為液壓和機(jī)械兩路傳遞，分流機(jī)構(gòu)分流后液壓馬達(dá)在正向和反向最大速度之間來(lái)回?zé)o級(jí)變速。其每一個(gè)行程和行星齒輪機(jī)構(gòu)的一種工況相配合，最后兩路集合成

11、由假設(shè)干無(wú)級(jí)調(diào)速段相銜接并逐段升高的全程無(wú)級(jí)輸出速度。液壓元件只負(fù)擔(dān)最大功率的一局部，其他功率都由機(jī)械路傳遞。這相當(dāng)于將液壓無(wú)級(jí)變速功率擴(kuò)大，傳動(dòng)總效率相對(duì)于液壓傳動(dòng)也顯著提高，和液力機(jī)傳動(dòng)相比，裝載量最大可提高30%，燃油經(jīng)濟(jì)性最大可提高25%。第二章 液壓機(jī)械傳動(dòng)液壓容積調(diào)速系統(tǒng)是較好的無(wú)級(jí)傳動(dòng)，在各種機(jī)械領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。在地面車(chē)輛傳動(dòng)裝置中，除已經(jīng)較多地應(yīng)用履帶車(chē)輛傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之外，也較早地應(yīng)用履帶和輪式車(chē)輛的變速驅(qū)動(dòng)。近年來(lái)又有行星機(jī)構(gòu)相匹配，取得不少的良好的進(jìn)步。當(dāng)車(chē)輛行使或工作負(fù)荷不穩(wěn)定時(shí)，液壓傳動(dòng)可以保證車(chē)輛具有穩(wěn)定最正確的速度，并可準(zhǔn)確控制和隨意地?zé)o級(jí)變化，包括零速和倒

12、擋。它能傳遞較大的功率和結(jié)構(gòu)較輕小，適用于輕、中型車(chē)輛并逐步開(kāi)展用于重型車(chē)輛。對(duì)于除行使外還要液壓作業(yè)的車(chē)輛，那么更加適用。液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)在小型拖拉機(jī)上的應(yīng)用較早期開(kāi)展的液壓驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，如英國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)工程研究所NIA研制的液壓傳動(dòng)拖拉機(jī)等。1960年美國(guó)Inter公司開(kāi)展與NIA類(lèi)似的輪式拖拉機(jī)。1963年英國(guó)Goes Batson公司試制了59KW的履帶拖拉機(jī)。1964年德國(guó)Elhear公司試制一種液壓履帶拖拉機(jī)并在1966年投放市場(chǎng)。1967年美國(guó)Inter公司和Sandstrand公司共同研制了一種45KW的656型液壓拖拉機(jī)。首先大批量生產(chǎn)的美國(guó)小型3.7-11KW液壓傳動(dòng)拖拉機(jī)，在70年

13、代后已達(dá)年產(chǎn)幾十萬(wàn)臺(tái)。同時(shí)，美國(guó)的其它農(nóng)業(yè)和土建工程用液壓拖拉機(jī)、履帶液壓拖拉機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)的自行聯(lián)合收割機(jī)和搬運(yùn)車(chē)等，年產(chǎn)量也到達(dá)以萬(wàn)計(jì)。80年代后許多國(guó)家的車(chē)輛品種和產(chǎn)量在繼續(xù)開(kāi)展增多。這些不完全統(tǒng)計(jì)標(biāo)志著新一代的先進(jìn)車(chē)輛的開(kāi)展趨勢(shì)。車(chē)輛傳動(dòng)的根本油路可以有多種，主要的如圖2-1所示。圖2-1a最簡(jiǎn)單，用于園藝拖拉機(jī)，僅具有齒輪機(jī)械驅(qū)動(dòng)的類(lèi)似性能；圖2-1b本身具有正反向無(wú)級(jí)變速的性能，代表較合理的根本油路，可用與輪式車(chē)輛的差速器之前代替變速箱；圖2-1c和d有單泵或雙泵驅(qū)動(dòng)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪，輪式和履帶拖拉機(jī)都可能應(yīng)用。假設(shè)用于履帶車(chē)輛，圖2-1c可用閥門(mén)控制兩側(cè)的油路分配，形式成差速輸出。圖2

14、-1d可分別控制兩側(cè)的輸出速度獨(dú)立變化。它們的兩側(cè)馬達(dá)同步變速時(shí)為直使，異速轉(zhuǎn)動(dòng)可使車(chē)輛轉(zhuǎn)向，無(wú)論履帶車(chē)輛的變速或轉(zhuǎn)向半徑都可以到達(dá)無(wú)級(jí)變化的目的。圖2-1e代表一泵多馬達(dá)的輪邊驅(qū)動(dòng)，其輪數(shù)和馬達(dá)數(shù)還可以更多。多驅(qū)動(dòng)輪的輪式車(chē)輛可以像輪式那樣轉(zhuǎn)向，也可以像履帶車(chē)輛那樣滑動(dòng)轉(zhuǎn)向，但二者的液壓油路不同。圖21 車(chē)輛傳動(dòng)的根本油路2.2 重型車(chē)輛開(kāi)展液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)的問(wèn)題在車(chē)輛液壓傳動(dòng)開(kāi)展中存在的一個(gè)重要問(wèn)題，是傳動(dòng)的效率較低。按當(dāng)代技術(shù)水平，一般液壓泵和馬達(dá)在轉(zhuǎn)速和油路都不低也不高的70%-80%左右功率時(shí)，液壓系最高總效率約可達(dá)75%-85%。其他功率是往往只能到達(dá)50%-70%，而起步或小功率時(shí)的

15、效率甚至還更低。車(chē)輛并非固定設(shè)備，必須要求液壓泵和馬達(dá)不過(guò)大和不過(guò)重。這種超高油壓和高轉(zhuǎn)速的變量泵和馬達(dá)的排量愈大，即功率愈大時(shí)，效率和壽命愈難保證，生產(chǎn)愈困難，在市場(chǎng)上較難的到。因此車(chē)輛液壓傳動(dòng)的另一重大問(wèn)題，是缺少超高壓、高速的優(yōu)良大功率泵和馬達(dá)來(lái)開(kāi)展重型高速車(chē)輛的傳動(dòng)裝置。輪式車(chē)輛受到地面比壓限制，一般不會(huì)太重，其轉(zhuǎn)向方式?jīng)Q定車(chē)輪只輸出功率，因此有可能多個(gè)液壓元件進(jìn)行多輪驅(qū)動(dòng)來(lái)解決。重型履帶車(chē)輛不能用多輪驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)向再生功率要切每側(cè)液壓元件的最大功率都比發(fā)動(dòng)機(jī)功率大兩倍以上。十多噸的履帶車(chē)輛要求二三百千瓦的液壓元件尚較易購(gòu)得，但在30-60噸的高速履帶車(chē)輛就難于有選購(gòu)的時(shí)機(jī)。此外，即使取

16、得所需要的大功率液壓元件，經(jīng)常用較小的局部功率直線(xiàn)行使和做大半徑轉(zhuǎn)向時(shí)，其效率卻較低。假設(shè)經(jīng)常損失將近一半的功率，其發(fā)熱量也帶來(lái)一系列較大的問(wèn)題。歐洲一些國(guó)家較早地曾在坦克上試驗(yàn)過(guò)液壓傳動(dòng)，但未能成功地使用。50-60年代國(guó)內(nèi)也曾有在軍用車(chē)輛上嘗試研究而未成功的事例。對(duì)于較重的車(chē)輛的液壓傳動(dòng)，為了克服液壓元件功率不夠大，效率不夠高這兩個(gè)主要問(wèn)題，近30年來(lái)進(jìn)行過(guò)許多的探索和研究工作，取得了巨大的進(jìn)展。盡管對(duì)這些工作進(jìn)程和背景情況了解不多，根據(jù)有限的資料和零星信息進(jìn)行分析研究和驗(yàn)算，并推倒出和建立理論規(guī)律、數(shù)學(xué)模型、參數(shù)選擇和設(shè)計(jì)方法，逐漸將有關(guān)大功率液壓傳動(dòng)的主要開(kāi)展方向液壓機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)，大體

17、融會(huì)貫穿和連成一片，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究以及成功的設(shè)計(jì)研制，初步較全面地掌握了這項(xiàng)高新科技。近30年來(lái)，液壓機(jī)械傳動(dòng)有不少的開(kāi)展。從以上的液壓傳動(dòng)開(kāi)始，車(chē)輛液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)技術(shù)的開(kāi)展，大體有四個(gè)層次：1液壓傳動(dòng)；2液壓機(jī)械分流傳動(dòng)：3液壓機(jī)械連續(xù)無(wú)級(jí)傳動(dòng)；4履帶車(chē)輛的液壓機(jī)械連續(xù)無(wú)級(jí)綜合傳動(dòng)。它們是基于幾方面學(xué)科綜合開(kāi)展的。首先主要是行星齒輪和液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)的深入和靈活運(yùn)用。其次是履帶車(chē)輛行使和轉(zhuǎn)向理論等。此綜合理論應(yīng)用于車(chē)輛，構(gòu)成專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)，也可以應(yīng)用其他各工程領(lǐng)域，特別是需要大功率無(wú)級(jí)變速的地方。它們的特殊優(yōu)點(diǎn)是，以較小體積和重量保證大范圍無(wú)級(jí)變速的條件下，其最大功率可以達(dá)純液壓功率的好幾倍，例如到達(dá)

18、1000KW以上，并提高傳動(dòng)效率到接近機(jī)械傳動(dòng)的高效率，比純液壓傳動(dòng)功率損失減少一倍以上。2.3 液壓機(jī)械連續(xù)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)的種類(lèi)液壓機(jī)械連續(xù)傳動(dòng)的根本特征，是液壓馬達(dá)往返連續(xù)無(wú)極變速的每一行程，各與機(jī)械分路逐行程減少的適當(dāng)傳動(dòng)比值匹配，由正行程和反行程的兩種行星排匯流輸出，得到逐段連續(xù)提高的擴(kuò)大范圍的無(wú)級(jí)變速。所謂連續(xù)，不但指逐段輸出轉(zhuǎn)速之間根本連續(xù)，并且段轉(zhuǎn)換不切斷動(dòng)力，和摩擦元件根本無(wú)滑摩地結(jié)合和別離。通常，有零速開(kāi)始向正負(fù)兩方向無(wú)級(jí)變速的第一段，可以是純液壓?jiǎn)瘟鞴r。然后，從相連續(xù)的第二段開(kāi)始，才進(jìn)行液壓機(jī)械分流工況。按此根本工作特征，液壓機(jī)械連續(xù)無(wú)級(jí)傳動(dòng)可以從多方面分類(lèi)，可能的變化較多

19、。此外，同一類(lèi)利用不同的機(jī)構(gòu)，例如不同的行星排及其操縱件，可以構(gòu)成許多不同的方案。1、二段、三段和四段式2、單向連續(xù)式和雙向連續(xù)式3、等差連續(xù)式和等比連續(xù)式4、正比式和反比式5、但速率連續(xù)式和雙速率連續(xù)式6、行星齒輪式和固定軸齒輪式7、單行星排匯流或復(fù)合排匯流8、采用不同的液壓元件構(gòu)成2.4 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)等差連續(xù)式和等比連續(xù)式系統(tǒng)的一般代表性組成環(huán)節(jié)及其代表符號(hào)可以用圖2-2來(lái)表示。圖中不同功率流路線(xiàn)，可以構(gòu)成不同工況，標(biāo)示于圖的右端。總共有三中工況：1純液壓的單流工況H由圖2-2(a)的中路單獨(dú)工作實(shí)現(xiàn)，可能單獨(dú)為液壓輸出設(shè)置傳動(dòng)比；2馬達(dá)正向增速的液壓機(jī)械分流工況由圖(a

20、)或(b)的中、上路共同工作實(shí)現(xiàn)，匯流排對(duì)正向機(jī)械流和液壓流提供的傳動(dòng)比為 和；3馬達(dá)反向增速的液壓機(jī)械分流工況由圖(a)或(b)的中、下路共同工作實(shí)現(xiàn)，匯流排對(duì)反向機(jī)械流和液壓流提供的傳動(dòng)比和。連續(xù)無(wú)級(jí)傳動(dòng)的全過(guò)程，可能有三種工況構(gòu)成，但二段式和等比式也可以有其中兩種工況構(gòu)成。H工況常常只在初始階段應(yīng)用，或完全不用。HM和HM有可能一次或幾次輪流連續(xù)，以至于到達(dá)所需輸出高速為止。等比連續(xù)式一般不能把H工況的段包括成等比級(jí)的一級(jí)，而常用HM和HM工況組成。此處的代表符號(hào)中，正向和反向的符號(hào)相同，但反向HM工況所有參數(shù)符號(hào)都帶有“撇。應(yīng)指出，同一匯流排組合結(jié)構(gòu)中，與機(jī)械流、環(huán)節(jié)和液壓流環(huán)節(jié)相連接

21、的行星排的結(jié)構(gòu)元件不同，所以不同的功率流回提供不同的匯流傳動(dòng)比、和或等。其中或可以兼代，即不用專(zhuān)門(mén)的純液壓工況單獨(dú)設(shè)置機(jī)構(gòu)。在這些組成環(huán)節(jié)中，是唯一的無(wú)級(jí)變速的核心環(huán)節(jié)。由組合匯流排實(shí)現(xiàn)的匯流傳動(dòng)比、和，是為了滿(mǎn)足三種工況而設(shè)置的。和是隨不同段的而變換的機(jī)械傳動(dòng)比。對(duì)一定的段，需要一定的值配合，才能構(gòu)成所需要段的連續(xù)關(guān)系。它們可以由行星輪或固定軸齒輪實(shí)現(xiàn)。這些都是根本環(huán)節(jié)。至于油泵的傳動(dòng)比和機(jī)械流傳動(dòng)比等，那么僅為匹配可能不同的輸入轉(zhuǎn)速而設(shè)置，對(duì)一定的傳動(dòng)系為一定的不變值。這些環(huán)節(jié)也可能合并或有所節(jié)省。例如，可能與或之一合并，不單為實(shí)現(xiàn)而設(shè)置專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)。任意傳動(dòng)比值除外都有可能安排為等于，即簡(jiǎn)化

22、省去該環(huán)節(jié)的機(jī)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)化或節(jié)省的環(huán)節(jié)愈多，方案愈簡(jiǎn)單。假設(shè)以相同的為條件來(lái)比擬，等比連續(xù)式初始段的輸出線(xiàn)相對(duì)平緩，也有較大的輸出轉(zhuǎn)矩。這較有利于車(chē)輛的起步。等比連續(xù)式比擬有利于車(chē)輛傳動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)的采用。等差連續(xù)式的輸出功率隨與之積呈逐漸加大的規(guī)律，其突出問(wèn)題是初始H段的功率最小。因此，它較適于用于履帶車(chē)輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。但很小即轉(zhuǎn)向半徑很大時(shí)，例如直駛中微調(diào)車(chē)輛方向時(shí)所需要的功率也小。隨增大即轉(zhuǎn)向半徑減小，所需輸出的轉(zhuǎn)向功率也增大。供給和需求的規(guī)律大體相符合的。假設(shè)車(chē)輛傳動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不遵循此規(guī)律選用，為滿(mǎn)足低速大坡度或起步的需要，以及滿(mǎn)足小半徑和原為轉(zhuǎn)向的需要，都不得不用顯著較大

23、的液壓元件，引起尺寸、重量和本錢(qián)上升等一系列問(wèn)題。由此可見(jiàn)，早期研制的例如XHM-1500-2傳動(dòng)變速器機(jī)構(gòu)和DMT-25變速箱等，可能都存在這類(lèi)問(wèn)題。而Audi100變速箱等的選擇是較適當(dāng)?shù)模赡芘c等必連續(xù)式較晚近才得到開(kāi)展有關(guān)。關(guān)于初始段的選用是可研究的一個(gè)問(wèn)題。等差連續(xù)式一般用純液壓H工況，機(jī)械流不提供輸出轉(zhuǎn)速。當(dāng)=0時(shí)即=或時(shí)，輸出。當(dāng)向變化時(shí)，按比例關(guān)系得到初始的正、負(fù)輸出速度。等比連續(xù)方案的初始段用液壓機(jī)械工況，時(shí)難于實(shí)現(xiàn)。在情況下有得到的可能，但起步不方便。為在而的情況下起步，需要在發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置之間設(shè)置主離合器。因此，應(yīng)根據(jù)所需要的最大力矩來(lái)決定適當(dāng)?shù)钠鸩诫A段和值，這類(lèi)似有級(jí)

24、變速箱的最低擋傳動(dòng)比的決定，機(jī)器起步擋和其速度的選擇問(wèn)題。第三章 傳動(dòng)方案與傳動(dòng)參數(shù)確實(shí)定液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器有多行星排式和單行星排。多行星排式結(jié)構(gòu)如圖31所示。單行星排式是由單個(gè)行星排和一個(gè)機(jī)械自動(dòng)變速器組成。其傳動(dòng)方案如圖32所示。圖31 多行星排液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)方案 以上兩種方案的無(wú)級(jí)變速的根本原理是行星輪三自由度中的兩個(gè)輸入中的一個(gè)發(fā)生變化，那么輸出的那個(gè)就發(fā)生變化。從兩圖中可以看出多行星排形式的比擬結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜。它的離合器和制動(dòng)器等較少，但是機(jī)構(gòu)比擬難以實(shí)現(xiàn)。單行星排形式的結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，而且也能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的要求。所以本設(shè)計(jì)采用單行星排形式的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳遞方案。下面我們將進(jìn)行參數(shù)

25、的選擇。圖32 單個(gè)行星排液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)原理圖3.2 傳動(dòng)參數(shù)的選擇.1中心矩和各對(duì)齒輪傳動(dòng)比的選擇為了盡可能地采用原來(lái)的生產(chǎn)線(xiàn)和原來(lái)的部件總成，并且根據(jù)拖拉機(jī)變速器中心距設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式 3-1輸入軸和輸出軸的中心距繼續(xù)采用原來(lái)的中心距A=157.5mm。為了使得本變速器的軸向距離盡可能的減少，我們把低速段擋離合器與高速段擋離合器布置在同一徑向位置，所以去其他兩忠心局距為=185mm,=210mm A表示多擋自動(dòng)變速局部的輸入軸與輸出軸的中心距；表示多擋自動(dòng)變速局部的輸入軸與中間軸的中心距；表示多擋自動(dòng)變速局部的中間軸與輸出軸的中心距。根據(jù)拖拉機(jī)變速器中的齒輪模數(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式 3-2T表示變速

26、器的輸入轉(zhuǎn)矩。代入數(shù)據(jù)得出齒輪的最大模數(shù)m為5。為了設(shè)計(jì)方便以及盡量降低變速器的軸向尺寸，選所有齒輪的模數(shù)都為5。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)常用行星輪系的各齒輪的齒數(shù)關(guān)系以及行星輪的個(gè)數(shù)，我們選取k為2.9。根據(jù)所查閱的有關(guān)材料，把選在0.35左右，根據(jù)液壓泵以及參數(shù)把、的齒數(shù)取得如下：， ，。我們就可以知道。根據(jù)中心距以及保證不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干預(yù)，得到剩下齒輪的齒數(shù)以及傳動(dòng)比方表3-1所示。表3-1 4-8對(duì)齒輪齒數(shù)45678主動(dòng)齒數(shù)3042262239從動(dòng)齒數(shù)544237545傳動(dòng)比1.2 離合器的狀態(tài)根據(jù)要求前進(jìn)分為四段，倒車(chē)分為兩段。假設(shè)、分別為變速器的出入軸、輸出軸、太陽(yáng)輪、齒圈、行星架、多擋變速

27、器輸出軸的轉(zhuǎn)M速，k為行星排特性參數(shù)。 為齒圈的齒數(shù)，為太陽(yáng)輪的齒數(shù)。表3-2 離合器結(jié)合狀態(tài)表段擋位前進(jìn)+倒車(chē)+由行星齒輪各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，推導(dǎo)出各段的速度特性。1段 3-32段 3-3 3) 其他各段的計(jì)算由圖1-1及表1-1可以看出，段與段傳動(dòng)形式相同，計(jì)算其速度時(shí)將式1-1中的用代換就可以了。同理式1-2中的用代換即可。.3 液壓泵及液壓馬達(dá)的選擇1、液壓馬達(dá)的選擇1) 發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù) KW , r /min，2) 行星機(jī)構(gòu)各個(gè)構(gòu)建的扭矩比 由以上知道當(dāng)行星架輸出是太陽(yáng)輪上的扭矩較大。有結(jié)構(gòu)知道當(dāng)變速器為純機(jī)械傳動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)輪上的扭矩最大。其最大值為：此時(shí)馬達(dá)所需要的轉(zhuǎn)矩為：根據(jù)如果取，那

28、么ml。根據(jù)現(xiàn)有的產(chǎn)品選用90系列型號(hào)為042的柱塞馬達(dá)。此種馬達(dá)的參數(shù)見(jiàn)表33：2、液壓泵的選擇由于上面所計(jì)算液壓泵排量時(shí)，是把液壓泵的額定排量和液壓馬達(dá)的額定排量當(dāng)著一樣來(lái)計(jì)算的，所以現(xiàn)在我們選擇的液壓泵與液壓馬達(dá)對(duì)應(yīng)。即選擇90系列型號(hào)為042的柱塞泵。此種變量泵的參數(shù)見(jiàn)下表3-4。表3-3 定量馬達(dá)的參數(shù)參數(shù)排量額定壓力最高壓力最低轉(zhuǎn)數(shù)額定轉(zhuǎn)數(shù)最高轉(zhuǎn)數(shù)定量馬達(dá)424248042004600表3-4變量泵的參數(shù)參數(shù)排量額定壓力最高壓力最低轉(zhuǎn)數(shù)額定轉(zhuǎn)數(shù)最高轉(zhuǎn)數(shù)變量泵-4242424850042004600第四章 齒輪的校核齒輪是變速器的極其重要的零件，沒(méi)有齒輪變速器就不能實(shí)現(xiàn)變速針對(duì)本變速

29、器而言。齒輪的壽命直接關(guān)系的變速器的壽命，所以齒輪的壽命和強(qiáng)度是至關(guān)重要的。拖拉機(jī)的工作環(huán)境惡劣，對(duì)變速器的要求更高。所以變速器設(shè)計(jì)的合理與否對(duì)拖拉機(jī)影響很大。齒輪的校核是對(duì)齒輪的強(qiáng)度和壽命進(jìn)行理論的計(jì)算，這些計(jì)算都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行的，它和實(shí)際很接近。在下面的計(jì)算中所有齒輪的熱處理都是外表滲碳、外表淬火。所有齒輪的材料都是20CrMnMo。4.1 傳動(dòng)比為的齒輪校核1、齒輪的參數(shù)模數(shù)：=5 ， 小齒輪和大齒輪的齒數(shù)分別為：=26，=42，齒寬為：B =20mm。2傳遞的扭矩和力根據(jù)功率分流比 =38.957%，我們假定傳動(dòng)的效率是100%。發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩=106KW，所以此對(duì)齒輪傳遞的扭矩

30、為：=173.4。=1559N.m。3、接觸強(qiáng)度的校核在下面的計(jì)算過(guò)程中：我們假定拖拉機(jī)的工作年限為15年，每年工作100天，每天工作5小時(shí)。所以齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：次齒輪分度圓的速度：，其中表示轉(zhuǎn)速，；表示主動(dòng)齒輪的分度圓半徑，。代入?yún)?shù)齒輪重合度的計(jì)算：，所以根據(jù)接觸應(yīng)力的根本值計(jì)算公式 4-1其中節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)；重合度系數(shù)；螺旋角系數(shù)；齒數(shù)比，分別表示大齒輪小齒輪的齒數(shù)；表示小齒輪的分度圓直徑；b表示工作齒寬。以上參數(shù)從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查的如下：=2.5；=0.877；=1.6923 其中。把上面這些參數(shù)代入上式子得到：。根據(jù)接觸強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù)公式：由齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力公式

31、 4-2 4-3其中表示使用系數(shù)；，分別表示小齒輪，大齒輪單對(duì)嚙合系數(shù)；動(dòng)載荷系數(shù)；接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分配系數(shù)；接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)。知道要求出必須知道以下參：，等。其中對(duì)稱(chēng)支承不檢查為：-34代入?yún)?shù)的=1.18。其它各參數(shù)從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查的如下：=1.5，=1.0，=1.1，=1.2，=1.0。把上述參數(shù)代入式32和33得到，。由公式 4-5其中式中表示表示齒輪的許用接觸應(yīng)力，；表示試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限；表示接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命極限；表示潤(rùn)滑系數(shù)；表示速度系數(shù)；表示粗糙度系數(shù)；表示齒面工作硬化系數(shù)；表示表示接觸強(qiáng)度計(jì)算尺寸系數(shù)，。從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得數(shù)據(jù)如下：，分別為1500

32、，0.98，0.92，0.97，0.95，1.433，1.2。把上面各個(gè)參數(shù)代入式34得由接觸強(qiáng)度平安系數(shù)公式。4、彎曲疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)許用接觸應(yīng)力公式 4-6其中表示齒根應(yīng)力的根本值，；表示齒輪受到的切向力，N；表示齒輪的嚙合寬度，mm；表示齒輪的模數(shù)；表示載荷作用于單對(duì)齒嚙合區(qū)外界點(diǎn)時(shí)的齒形系數(shù)；表示載荷作用于齒頂時(shí)的修正系數(shù)；表示螺旋叫系數(shù)；表示彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)。從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：根據(jù)齒輪數(shù)查的為2.63，為2.52；根據(jù)齒輪的齒數(shù)查得為1.63，為1.68；根據(jù)查得為1.0；根據(jù)公式得到?，F(xiàn)在令，那么可以得出，。有式36知道計(jì)算和時(shí)只要計(jì)算和中小的那個(gè)就可以。從上面知道只要計(jì)

33、算出就可以了。根據(jù)公式 4-7其中表示齒輪的計(jì)算齒根應(yīng)力，；表示使用系數(shù)；表示動(dòng)載荷系數(shù)；表示彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)；表示彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)。根據(jù)許用齒根應(yīng)力公式 4 -8式中表示齒輪的許用齒根應(yīng)力，；表示計(jì)算齒輪的彎曲極限應(yīng)力，；表示試驗(yàn)齒根彎曲疲勞極限，；表示試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)；表示彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)；表示相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)；表示相對(duì)齒根外表狀況系數(shù)；表示彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)；表示彎曲強(qiáng)度最小平安系數(shù)。從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的以上數(shù)據(jù)如下：為920，為2.2，為0.92，為1.05，為1.03，為0.85。代入許用齒根公式得到=1069。根據(jù)彎曲強(qiáng)度平安系數(shù)計(jì)算公式

34、：其中表示把參數(shù)代入上面公式得到=11.88。通過(guò)上面的計(jì)算說(shuō)明這對(duì)齒輪合格。4.2 倒擋第一級(jí)齒輪傳動(dòng)的校核1、相關(guān)參數(shù)傳動(dòng)比=3.3529； 小齒輪和大齒輪的齒數(shù)分別為：=17，=57，齒輪為：B=30mm；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/min；扭矩：N.m；應(yīng)力循環(huán)系數(shù)：其中分別表示變速器的工作年數(shù)，每年工作天數(shù)，每天工作的時(shí)間，小時(shí)，代入?yún)?shù)得到應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為；齒輪節(jié)圓的線(xiàn)速度：m/s;重合度： ，所以，。2、接觸強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)前面齒輪接觸校核知道要查的參數(shù)如下：=2.5；=0.8862； =3.3529；=1；=1500 ；=0.90；=0.93；=0.96；=1.03；=0.95；=0.95；根據(jù)上面的公式得到：;；3、彎曲強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)前面齒輪彎曲強(qiáng)度校核知道要查參數(shù)如下：=1.6；=1.15；=1.1；=1.0；=2.95；=2.30；=1.53；=1.73；=0.706；=920；=2.0；=0.90；+0.6=1.1；=1.03；=0.90。把