ZL50装载机总体及变速箱设计（第二行星排）说明书

河北建筑工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称ZL50 装载机总体及变速箱设计（第二行星排）系 别： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 094 学生姓名： 张 维 学 号： 2009307405 指导教师： 王少雷 课题来源 导师课题 课题类别 工程设计一、论文资料的准备 装载机是一种用途非常广泛得工程机械，它广泛应用于铲装、搬运、卸载、平整散装物料，也可以对岩石硬土等进行轻度得铲掘工作。因此，它被广泛应用于建筑、公路、铁路、水电、港口、矿山及国防等工程中。装载机对加快工程建设速度、减轻劳动强度、提高工程质量、降低工程成本具有重要作用。所以装载机在国内外不论是品种还是产量，都有飞速发展，并且成为工程机械的主要品种之一。我国的轮式装载机是从 20 世纪 70 年代初期发展起来的，与其他机种工程机械相比，轮式装载机的桥、箱、泵、阀及缸等零部件产品配套相对成熟，已经形成了比较完整的配套体系。而且自 90 年代以来，国内外工程机械进入了一个新的发展时期。工程机械产品以信息技术为先导，在发动机燃料燃烧与电控、液压控制系统、自动操纵、可视化驾驶、精确定位与作业、故障诊断与监控、节能与环保等方面，有了长足的进步。设计人员开发出了许多新结构和新产品。ZL50 型装载机作为主导产品，经过多年的发展，质量水平得到不断提高，已经形成独立的产品系列和行业门类。近年来，国内外装载机的发展趋向于采用新结构新技术，并向机电一体化、电子化方向发展。然而，我国装载机在设计上存在很多问题，主要集中在可靠性、结构设计强度等方面。而变速箱对于装载机来说又是重中之重，所以变速箱的设计好坏直接影响到装载机的使用寿命以及工作效率。虽然现在市场上的装载机已经日趋成熟，但对其进行改进设计，尤其是对装载机的变速箱进行改进设计，仍有非常重要的意义。ZL50 装载机所采用的是行星式动力换挡变速箱：首先，星行变速箱的主要优点是，可通过在行星排中设计多个行星轮，使载荷由几对齿共同传递，减轻了每对齿上的载荷，以便选用较小的模数，从而减小齿轮体积，因此行星变速箱在径向方向尺寸较紧凑。但轴向尺寸则与所采用的行星排数目有关，当行星排数较多时，则轴向尺寸较大。另外还可实现输入与输出轴同心转动。其中简单行星排是由太阳轮、齿圈、行星架和行星轮组成。由于行星轮轴向旋转与外界连接困难，故在行星排中只有太阳轮、齿圈和行星架三个元件能与外界相连，并称为基本元件。在行星排传递运动过程中，行星轮只起到传递运动的惰轮作用，与传动比无直接关系。其中三个基本元件的传递中仅有两个是独立参数，这表示行星排具有两个自由度。当以某种方式固定某一个元件后，行星排变成了一自由度系统，即可由转速方程式确定另外两元件的转速比。这样，通过将行星排三个基本元件分别作为固定件、主动件或从动件，则可组成六种方案。由于 zl50 装载机采用双涡轮变矩器和机械自动变速装置相结合，可以得到较大的变矩系数，且高效率范围宽，其作用相当于变矩器加上一个二档自动变速箱（随外负荷变化，不需人操纵，自动换挡） 。因此他后面的行星变速箱档位数可以减少，ZL50 型装载机的行星变速箱，有两个行星排组成，只有两个前进挡和一个倒档。输入轴和输入齿轮做成一体，与二级涡轮输出齿轮常啮合，二档输入轴与二档制动器摩擦片连成一体。前后行星排的太阳轮、行星轮、齿圈的齿数相同。两行星排的太阳轮制成一体，通过花键与输入轴、二档输入轴相连。前行星排齿圈与后行星排星架、二档离合器受压盘三者通过花键连成一体。前行星排行星架和后行星排齿圈分别设有倒档、一档制动器摩擦片。变速箱后部是一个分动箱，输出齿轮用螺栓和二档油缸、二档离合器受压盘连成一体，同变速箱输出齿轮组成常啮齿轮副，后者用花键和前桥输出轴连接。后桥输出轴前端用滑动轴承支撑在前桥输出轴后面中心孔内；后端则以滚动轴承支撑在壳体上。前、后桥离合套用花键和前、后桥输出轴相连，并可由拨叉波动，当离合套移向前面时，前后轮同时驱动；当离合套移向后面时，则只有前桥驱动。离合套通过拉杆、拨叉来操纵，并有锁定机构。相比液力机械传动系统的装载机不能拖启动；当柴油机熄火后，便不能转向；不能利用柴油机进行排气制动。ZL50 装载机的传动系统中设有“三合一”机构，可以解决这些问题。此构件由以下零件组成，空转齿轮通过一个滚动轴承支撑在闭锁离合器被动鼓轴上，滑动啮合套与闭锁离合器被动鼓周通过花键连接。中间传动轴，其上固定着齿轮 1，此齿轮与另一齿轮 2 啮合，齿轮 3 通过滚珠轴承和自由轮支撑在中间传动轴上。齿轮 3 与油泵齿轮相啮合，而油泵齿轮变矩器泵轮齿圈相啮合。当发动机启动后，发动机由被动变为主动，它要反过来通过这条传动路线来驱动车轮。由于自由轮只能单向传动，反向传动时，它自动把动力切断，这样，防止有可能发动机通过两条传动路线来驱动车轮，发生干涉，使“三合一”机构受损。三合一机构存有一个缺点，当发动机突然熄火时，要想利用发动机制动和保持动力转向，需将啮合套迅速连接上，但往往难于结合上。基于上述内容，此设计主要是改进变速箱，设计过程：变速箱行星机构进行运动学和动力学分析，行星变速箱传动方案简图设计，齿轮传动部分设计，换挡制动器和闭锁离合器设计，行星变速箱结构分析。跟紧装载机行业向高档、高技术含量和智能化方向发展的趋势，开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型车用变速器。二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题）轮式装载机总体设计，是机械设计制造及其自动化专业学习的一个重要的环节。通过设计提高我们对机构的分析能力，机械构造设计的能力，机电一体化系统设计能力，掌握实践生产过程自动化的设计方法，并锻炼机械类学生的综合素质。通过设计，我们将有关课程（如机械原理，机械设计，理论力学，材料力学，液压与气压传动，工程材料，材料成型，自动控制理论，电气控制，测试技术，数控技术，微型计算机原理及应用等）中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用，并使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来。关键问题：了解装载机的发展状况和结构类型，确定装载机总体参数、总体布置；分析行星机构的运动学和动力学，其中包括运动分析、力矩分析、功率分析；分析行星齿轮变速箱，其包括行星变速箱组成、自由度和档位数分析，行星变速箱转速分析，行星变速箱力矩分析；设计行星变速箱传动方案简图；设计齿轮传动部分，包括基本参数的确定、配齿计算、齿轮的几何计算；分析行星变速箱结构，包括行星变速箱中不转动部分的支撑和定位、旋转零件的支撑和定位。编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与液压工程图纸，独立撰写一分毕业论文，并绘制有关图表。三、主要内容、研究方法、研究思路（1） 设计任务： 装载机的发展状况和结构类别 装载机总体参数的确定 装载机的总体布置 装载机变速箱传动特性分析（2） 装载机变速箱的设计和计算 变速箱结构形式的选择 变速箱行星排运动和受力分析 行星变速箱传动方案简图设计通过对资料的调查、收集、加工与整理，综合运用多学科的理论、知识与技能，分析解决变速箱设计中的问题。并且经过实习，了解变速箱的实际工作状况，在对变速箱设计过程中有所帮助外，还能使自己的设计更加接近实际。四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）2013.3.29-2013.4.11 熟悉整理资料2013.4.12-2013.4.25 方案选择及总体设计2013.4.26-2013.5.9 绘制总图2013.5.10-2013.5.23 变速箱传统系统分析2013.5.24-2013.6.13 行星排设计及受力分析计算2013.6.14-2013.6.22 绘制零件图纸 2013.6.23-2013.6.27 准备论文及答辩五、主要参考文献 1吴永平等.工程机械设计机 北京 化学工业出版社 2007. 2杨占敏 轮式装载机 北京 化学工业出版社,2007.3吴庆鸣 何小新 工程机械设计 武汉 武汉大学出版社 2006.4杨国平 现代工程机械技术 北京 机械工业出版社 2006.5杨晋升 轮式装载机设计 北京 机械工业出版社 19866张光裕 工程机械底盘构造与设计 19867同济大学主编 铲土运输机械 北京 中国建筑工业出版社，1987.8吉林工业大学编. 轮式装载机设计 北京 中国建筑工业出版社，1989.9同济大学主编. 工程机械底盘构造与设计 北京 中国建筑工业出版社，1987.10诸文农编. 底盘设计（上、下） 北京 机械工业出版社.11许镇宇、邱宣怀主编. 机械零件 北京 人民教育出版社.12机械零件课程设计.贵州：贵州人民出版社.13吉林工业大学主编. 工程机械液压与液力传动 北京 机械工业出版社.14东北工学院编.机械零件设计手册. 北京：冶金工业出版社.15成大先主编 机械设计手册 北京 化学工业出版社，2004.16机械工程标准手册编委会编 机械工程标准手册 北京 中国标准