毕业设计（论文）-352履带拖拉机－滑动齿轮变速箱设计

PAGEPAGE29摘要履带式拖拉机行驶速度很低，每次切断动力换挡都会导致拖拉机停车。所以变速器采用直齿滑动齿轮换挡，成本低廉，工作可靠，维修方便。由于拖拉机工作环境变化较大，要求其变速器传动比范围也较大，可采用两对齿轮相啮合的三轴式变速器，有利于扩大传动比。同时，拖拉机要求有动力输出装置，可采用中间轴上置兼做动力输出轴，输入轴和输出轴下置。这样可以省去一根轴，在输入轴常啮合齿轮下侧布置一常啮合齿轮用作溅油齿轮。在拖拉机停车工作时溅油润滑。操纵机构采用传统的手动直接换挡，省去长距离换挡机构。换挡齿轮布置在上方的中间轴上，有利于缩短换挡拔长度，同时在换挡滑轨上设置自锁、互锁装置，以避免变速器工作时脱挡和同时挂上两个挡等操纵失误。一挡、二挡及倒挡扭矩较大，布置在两端靠近支承点处。一挡、倒挡共用一个滑动齿轮。换挡滑动齿轮做成双联齿轮有利于换挡。该变速器所有齿轮均采用模数为4的标准直齿齿轮，有利于生产制造。齿轮与轴联接均采用花键联接，由于不受轴向力，采用成本低廉的深沟球轴承。输出轴受到主减速器小锥齿轮轴向力影响采用一对圆锥滚子轴承支承。该变速器大量采用传统成熟技术，成本低廉，工作可靠同时又能满足设计要求。关键词：履带式，拖拉机，变速器，滑动直齿ABSTRACTThetracktypetractordrivingverylow,andcuttingoffthemotivetochangetoblockandwillcausetractorparkingeachtime.Sothetransmissionsadoptionglidethewheelgearchangestoblock,thecostischeap,workdependable,maintaintheconvenience.Becausethetractorworkenvironmentvarietycomparegreatly,requestitthespreadstomovetocomparethescopetoalsocomparegreatly,canadopttworightnessesofwheelgearstospreaddynamicthreestalktypetransmission,beadvantageoustoextensiontospreadtomovetheratio.Atthesametime,thetractorrequeststhepoweroutputdevice,canadoptinthecenterthestalkplacesanddoesthepoweroutputstalkup,inputtingthestalkandoutputtingthestalkdescendplace.Cangotoastalkwiththeprovincethus,thesidearrangesawheelgeartousedtosplashtheoilwheelgearwhileinputthestalk.Atthetractorparkingtheworksplashtheoillubrication.Manipulatethetraditionalhandoftheorganizationadoptionmovestochangetoblockdirectly,theprovincegoestothelongpulltochangetoblocktheorganization.Changetoblockthewheelgeartoarrangeataboveofmiddlestalkup,beadvantageoustoshortentochangetoblocktopulloutthelength,theconstitutionlocksthedevicefromthelockandwitheachotherinchangingtoblocktheslipperytrackatthesametime,takingofftoblockwhiletoingavoidthetransmissionworkandpinupatthesametimetwoblocketc.tomanipulatetheerror.Whileblock,twoblockandpourtoblocktoiscomparebydintgreatly,arrangetoclosetopaytoacceptsomeplaceinthebothends.Blockwhileblock,pouringtotaluseaglidewheelgear.Changetoblocktoglidethewheelgeartomakeintoapairofwheelgearsestobeadvantageoustochangetoblock.Allwheelgearsofthattransmissionalladoptthestandardwheelgearthatmoldcountsto4,beingadvantageoustoproducingthemanufacturing.Thewheelgearandthestalkconjunctionsalladopttheslipperykeyconjunction,becauseofbefreefromthestalktowarddint,adoptiondeepditchballbearingsthatcostischeap.Outputthestalkundertheinfluenceoflorddeceleratethemachinedenticleaxletowarddintadoptarightnessofrollthesub-bearingstopaytoaccept.Traditionalmaturetechniqueofagreatdealofadoptionofthattransmission,thecostischeap,workcredibilityatthesametimeagainsatisfythedesignrequest.KEYWORD:Thetracktype,tractor,transmission,theglidewheelgear目录第一章前言1第二章传动系概述2§2.1传动系方案2§2.2变速器概述3第三章变速器传动机构布置方案4§3.1传动机构布置方案分析4§3.2倒挡的布置方案5第四章变速器主要参数的确定6§4.1齿轮形式6§4.2换挡机构形式6§4.3变速器轴承7§4.4具体参数确定8第五章变速器校核12§5.1齿轮校核12§5.2轴的校核15第六章结论21致谢22参考文献23第一章前言拖拉机作为一种重要的农用工具，在农业的发展中扮演者重要的角色，它已经成为农业发展不可缺少的支撑力量，包括拖拉机在内的汽车工业发展成为一个国家科学技术发展的在标志之一。按照获得牵引力及自身推进的方法，拖拉机可分为：1、轮式拖拉机2、履带式拖拉机轮式拖拉机：轮式拖拉机是主要的拖拉机类型，特别是在农用方面。现在制造的轮式拖拉机有三轮和四轮的。通常的配置是两个后驱动论及一个或两个前导向轮。履带式拖拉机：履带式拖拉机的牵引机构实质上由两条称为履带的重型封闭金属链条装置构成。按用途分可分为通用型和万能型，通用型轮式拖拉机最常用，它仅用于来完成一般的拖拉机作业，包括田间作业和皮带作业，例如耕地、耙地、平路、联合收获、饲料粉碎等等。拖拉机通常由发动机，底盘、车身组成。1、发动机发动机的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力。大多数拖拉机都采用往复式活塞内燃机，它一般是由机体、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系等部分组成。2、底盘 底盘接受发动机的动力，使拖拉机产生运动，并保证拖拉机驾驶员的操纵正常行驶。其中变速箱是最主要的组成部分之一。3、车身车身是驾驶员的工作场所，也是载货的场所，车身应为驾驶员提供方便的操作场所，典型的拖拉机包括前板制件、驾驶室、等部件。我这次毕业设计的题目是35马力履带式拖拉机的变速箱部分，我主要参考了东方红－75拖拉机，并在此基础上进行了调整和改进。第二章传动系概述§2.1传动系方案传动系使拖拉机底盘的重要组成部分。它的具体任务是：增扭减速、变扭变速、切断动力和平顺接合动力、改变动力旋转方向、改变动力旋转平面等。拖拉机的传动系由机械式和液压式两大类，目前普遍采用机械式传动系。轮式拖拉机的传动系组成，它包括离合器、变速箱、中央传动、最终传动四个部分。通常将中央传动、最终传动和位于同一壳体内的差速器合称为后桥。离合器接合时，发动机动力便从离合器经变速箱的挂档齿轮副传给中央传动，然后由中央传动大锥齿轮将动力经差速器分配给两边的最终传动，最后传给驱动轮。离合器分离时，动力就切断。履带拖拉机的传动系组成，其传动线路与轮式拖拉机基本相同。主要差别在于后桥中没有差速器，而在中央传动与最终传动之间装有左、右两个转向机构。如图2-1所示。图2-1传动系简图根据传动系的功用、生产和使用等方面的情况，对它提出下列基本要求：零件要有足够的强度和刚度；零件工作表面要有足够的耐磨性，需要润滑的表面要保证良好润滑；要有较高的传动效率，尽可能减小传动损失；结构尽可能简单，操作、装拆和维修要方便。§2.2变速器概述变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使车辆获得不同的牵引力和速度，同时使发动机再最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。对变速器如下基本要求.1）保证车辆有必要的动力性和经济性。2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。5）换挡迅速，省力，方便。6）工作可靠。车辆行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。7）变速器应当有高的工作效率。8）变速器的工作噪声低。除此以外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。满足车辆有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比有关。车辆工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。在原变速传动机构基础上，再附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器挡数的目的。近年来，变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势。第三章变速器传动机构布置方案机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点，故在不同形式的车辆上得到广泛应用§3.1传动机构布置方案分析中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支承在发动机飞轮上，第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘，而第二轴的末端花键与万向节连接。根据本次设计的要求我选择了中间轴式传动机构布置方案。图3-1中间轴式五挡变速器传动方案图3-1所示为中间轴式五挡变速器传动方示例。图3-1a所示方案中，除一、倒挡用直齿滑动齿轮换档外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图3－1b、c、d所示方案的各前进挡，均采用常啮合齿轮传动。根据本次设计的要求，由于拖拉机要求有动力输出装置，故中间轴布置在上方，同时做为动力输出轴使用，这样可以省下一根轴。输入轴和输出轴设在下方。根据设计要求采用直齿滑动齿轮换挡，滑动齿轮设在上方的中间轴上，这样可以缩短拨叉的长度，有利于换挡。同时在输入轴常啮合齿轮下方设一溅油常啮合齿轮，用于溅油润滑。§3.2倒挡的布置方案因为变速器在一挡和倒挡传动比大，工作时在齿轮上作用的力也增大，并导致变速器产生较大的挠度和转角，使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出齿轮摩擦加快和工作噪声增加。所以，无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低档与倒挡，都应当布置在靠近轴的支承处，然后按照从低档到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然于一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发本次设计方案把一挡布置在靠近轴的支撑处，然后再布置倒挡。倒挡设置在变速器的左侧或右侧，在结构上均能实现，不同之处是挂倒挡时驾驶员移动变速杆的方向改变了。为防止意外挂入倒挡，一般在挂倒挡时设有一个挂倒挡时需克服弹簧所产生的力，用来提醒驾驶员注意。综合考虑这些情况本设计采用的方案如图3－2所示。图3－2变速箱结构简图第四章变速器主要参数的确定§4.1齿轮形式变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮有时采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。本次设计全部采用直齿齿轮，以满足设计要求。§4.2换档机构形式变速器换挡机构有直齿滑动齿轮，啮合套和同步器换挡三种形式。车辆行驶时各挡齿轮有不同的角速度，因此用轴向滑动直齿齿轮的方式换挡，会在轮齿端面产生冲击，并伴随有噪声。这使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。只有驾驶员用熟练的操作技术（如两脚离合器），时齿轮换挡时无冲击，才能克服上述缺点。但是该瞬间驾驶员注意力被分散，会影响行驶安全性。因此，尽管这种换挡方式结构简单，但除一挡，倒挡外已很少使用，但出于成本考虑，拖拉机上应用较多。由于变速器第二轴齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态，所以可用移动啮合套换挡。这时，因同时承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多。而轮齿又不参与换挡，它们都不会过早损坏，但不能消除换挡冲击，所以仍要求驾驶员有熟练的操作技术。此外，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性矩增大。因此，目前这种换挡方法只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。采用啮合套换挡，与同步器换挡比较有结构简单、制造容易、能够降低制造成本及及减小变速器长度等优点。使用同步器能保证迅速、冲击、噪声换挡，而与操作技术熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、油经济性和行驶安全性。同上述两种换挡方法比较，虽然它有结构复杂、制造曾成本要求高、向尺寸大等缺点，但仍然等到广泛应用。本次设计全部使用直齿滑动齿轮换挡。使用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程小。在滑动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更为明显。为了操纵方便，换入不同挡位的变速杆行程要求尽可能一样，利用同步器或啮合套换挡，就能很容易实现这一点。自动脱档是变速器的主要故障之一。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，目前在结构上采取措施比较有效的方案有以下几种：图4-1方案一图4-2方案二图4-3方案三1）将两接合齿的啮合位置错开，见图4-1。这样在啮合时，使接合齿端部超过被接合齿约1～3mm。接触部分挤压和磨损，因而在接合齿端部形成凸肩，用来阻止接合齿自动脱档。2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下0.3～0.6mm），这样，换挡后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱档，见图4-2。3）将接合齿的工作面加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜2°～3°），使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力，见图4-3。这种方案比较有效，应用较多。§4.3变速器轴承变速器轴承常采用圆柱滚子轴承，球轴承，滚针轴承，圆锥滚子轴承，滑动轴套等。至于何处应当采用何种轴承，是受结构限制并随所承受的载荷特点不同而不同。汽车变速器结构紧凑，尺寸小，采用尺寸大些的轴承结构受限制，常在布置上有困难。如变速器的输出轴前端支承在输入轴常啮合齿轮的内腔中，由于本次设计空间不足则采用滚针轴承。变速器输入轴前端支承在飞轮的内腔里，因有足够大的空间常采用球轴承来承受向力。作用在输入轴常啮合齿轮上的轴向力，经输入轴后部轴承传给变速器壳体，此处常用轴承外圈有挡圈的球轴承。输出轴后端常采用圆锥轴承，以承受轴向力和径向力。中间轴上齿轮工作时不产生轴向力，原则上由前或后轴承来承受都可以；但当在壳体前端面布置轴承盖有困难的时候，必须由后端轴承承受轴向力，前端采用深沟球轴承来承受径向力，而后端采用外圈有挡圈的球轴承或圆柱滚子轴承。圆锥滚子轴承因有直径小、宽度较宽，因而容量大，可承受高负荷和通过对轴承预紧能消除轴向间隙及轴向窜动等优点。变速器输入轴，输出轴的后部轴承以及中间轴前，后轴承，按直径系列一般选用中系列轴承。轴承的直径根据变速器中心距确定，并要保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于6～20mm。滚针轴承，滑动轴套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。滚针轴承有滚动摩擦损失小，传动效率高，径向配合间隙小，定位及运转精度高，有利于齿轮啮合等优点。滑动轴套的径向配合间隙大，易磨损，间隙增大后影响齿轮的定位和运转精度并使工作噪声增加。滑动轴套的优点是制造容易，成本低。本次设计全部采用滚针轴承。§4.4具体参数确定根据设计任务书，挡数可确定为5前进挡，1倒挡。根据总传动比变速器确定一挡传动比为i1＝6.741，i5＝1.333。按等比级数分配q＝＝1.5计算各挡传动比：i1=6.741i2=4.494i3=2.996i4=1.995i5=1.333iR=6.741齿轮选用直齿圆柱齿轮，模数m＝4。齿宽系数kc=6,齿宽b＝mkc=4×6=24mm.各挡齿数分配根据图2－2所示：1挡：初定齿轮1齿数为19，齿轮2为49。中心距A＝=136mm.＝＝2.579齿轮11、12传动比为＝2.614所以齿轮11齿数＝18.816；取19，则齿轮12齿数为49。i1＝＝6.6512挡：i3、4＝=1.743所以齿轮3齿数＝24.790取25则齿轮4齿数为43i2＝＝4.4363挡：i5、6＝＝1.162齿轮6齿数为＝31.452取31。则齿轮5齿数为37。i3＝＝3.0784挡：i7、8＝＝0.775齿轮7齿数为＝38.309取39。则齿轮8齿数为29。i4＝＝1.9185挡：i9、10＝＝0.517齿轮10齿数＝44.825取45则齿轮9齿数为23i5＝＝1.318R挡：确定齿轮13、14齿数为19iR＝＝6.651溅油齿轮15取齿数19，仅用于溅油润滑。各挡齿数确定后实际传动比如下：i1=6.651i2=4.436i3=3.078i4=1.918i5=1.318iR=6.651变速器各齿轮参数如表4-1所示。表4-1各齿轮参数参参数齿轮模数齿数分度圆直径压力角变位系数齿宽141976200242449196200243425100200244443172200245437148200246431124200247439156200248429116200249423922002410445180200241141976200241244919620024134197620024144197620024154197620024第五章变速器校核§5.1齿轮校核常啮合齿轮1、2校核：齿轮1：查«汽车设计»p17图3－19y＝0.124弯曲应力σ1＝＝＝157.4MPa<850MPa所以满足要求。齿轮2：弯曲应力σ2＝＝＝103MPa<850MPa所以满足要求。接触应力：σj1、2＝＝＝＝732.99MPa<1400MPa所以满足要求。齿轮3、4校核：齿轮3：弯曲应力：σ3＝＝＝283.381MPa<850MPa所以满足要求。齿轮4：弯曲应力：σ4＝＝＝208.678MPa<850MPa所以满足要求。接触应力：σj3、4＝＝＝＝951.546MPa<1400MPa所以齿轮3、4满足要求。齿轮5、6：齿轮5：弯曲应力：σ5＝＝＝171.709MPa<850MPa所以满足要求。齿轮6：弯曲应力：σ6＝＝＝218.808MPa<850MPa所以满足要求。接触应力：σj5、6＝＝＝=830.969MPa<1400MPa所以齿轮5、6满足要求。齿轮7、8：弯曲应力：===164.586<850===146.998<850接触应力：====740.855<1400齿轮7、8满足要求。齿轮9、10：弯曲应力：===131.721<850===139.826<850接触应力：====724.495<1400齿轮9、10满足要求。§5.2轴的校核第一轴常啮合齿轮副，因距离支承点近，负荷又小，通常挠度不大，故可以不必计算。如图5－1所示。图5－1轴受力简图轴在垂直面内挠度：轴在水平面内挠度转角圆周力径向力：小齿轮传递的转矩。单位为Nmm：小齿轮的节圆直径。单位mm：啮合角，标准齿轮＝所以：：齿轮齿宽中间平面上的径向力N：齿轮齿宽中间平面上的圆周力NE：弹性模量,I:惯性矩，对于实心轴d为轴的直径mm,花键处按平均直径计算。a、b为齿轮上的作用力距支座A、B的距离mmL为支座间的距离mm轴的全挠度[]=0.05—0.10mm[]=0.10—0.15mm[]0.002rad一挡时：中间轴刚度：d=40mma＝360mmb＝55mmL＝415mm＝0.0998<[]=0.036<[]转角：==0.00056<0.002rad中间轴强度：垂直面：＝＝3042.85N＝＝403.27N2639.58N水平面：＝8360.168N＝1107.97N＝＝92.83<[]=400所以中间轴满足要求。输出轴刚度：＝0.0278<[]=0.029<0.2mm=0.00017<0.002rad输出轴强度：＝1179.88N＝3241.69N＝＝96.48<[]=400所以输出轴满足要求。第六章结论在本次设计中，我设计的是变速器。变速器要有适当范围的传动比，以满足不同使用工况。同时保证拖拉机的动力性和经济性。齿轮要具有较高的支承刚度，以保证在全齿宽上较好的啮合。另外动力输出装置也满足要求。通过认真准确的计算，本次设计的变速器符合任务书的要求，满足工作条件，同时达到强度要求。变速器有多种方案