拖拉机传动箱结构设计
拖拉机传动箱结构设计,拖拉机,传动,结构设计
系 机械设计 系 主 任 西安理工大学高科学院 批准日期 毕 业 设 计(论 文)任 务 书 机械设计 系 机械设计制造及其自动化 专业 机械 12 级 4 班 学生 李宇石 一、毕业设计(论文)课题 FS10型拖拉机传动箱结构设计 二、毕业设计(论文)工作自 2016年 2 月 29 日起至 2016 年 6 月 日止 三、毕业设计(论文)进行地点 西安理工大学高科学院 四、毕业设计(论文)的内容要求 拖拉机是一种牵引、驱动兼用型的农业机械,一般具有结构紧凑,耐用可靠, 操纵灵活、马力大、重量轻、油耗低通用性好等特点,并具有乘坐装置,适用于 水田、旱地、果园和丘陵地的农田耕作,配备相应的农用机具,可以完成犁地、 旋耕、耙地、开沟、播种、收割、运输和其其它作业,还可以为排灌、喷灌、脱 粒、磨粉、饲料加工等固定作业提供动力。 本次设计主要针对FS10型轮式拖拉机主传动系统, 对其进行结构设计和各主 要零部件的受力分析与计算,强化机械设计综合应用能力的培养。 其设计所需原始数据如下: 发动机额定功率(马力) :10 最大扭矩/相应转速: (公斤 米/转速) 3.8/2000 空转转速 (最大/最小) :2400/600 驱动轮轮胎规格6.00-16 理论行驶速度(公里/小时) :、倒、倒档:1.43、 2.13、4.21、5.42、8.07、15.70、1.11、4.21 传动箱:前进档 6个,倒档 2个; 本次设计的主要任务及要求: 1.拟定 FS10 型拖拉机传动箱的传动方案,要求所选的方案要能够实现拖拉 机各种理论档位所要求的速度,传动方案设计合理、而且应该易于实现、操纵方 便成本低廉; 2.在拟定的方案中合理选取满足设计要求的传动系统总成方案,合理地分配 各传动比。 3.确定 FS10 型拖拉机传动箱相关结构参数和几何参数, 对各主要零件进行运 动和动力设计,对所选的传动方案主要零部件进行强度和刚度、寿命、润滑等必 要的计算、校核; 4.完成 FS10 型拖拉机传动箱装配图各一份,完成主要零件的计算、校核以及 零件工作图的绘制,要求总图量 0#3张以上) ; 5.完成设计计算说明书一份,其内容应包括总体传动方案的拟定,方案的可 行性以及所选方案优缺点分析,相关计算以及说明应全面、详细、公式出处等应 该详细标明,注明各个参数含义,论文书写认真、规范; 6. 完成文献综述一份,文献综述应该细致全面描述相关行业的发展概况、趋 势、存在问题、解决方案等; 7.完成翻译相关资料一份(大于 2000单词量) ; 8.参考文献 15篇以上,其中外文参考文献不少于 3篇。 参考资料: 1 杨成康工程机械发动机与底盘构造北京:机械工业出版社,1989 2 王 健工程机械构造北京:中国铁道出版社,1995 3 黄声显重型汽车构造与维修北京:人民交通出版社,1992 4 何挺继,展朝勇现代公路施工机械北京:人民交通出版社,1999 5 吉林工业大学汽车教研室汽车构造北京:人民交通出版社,1987 负责指导教师 指 导 教 师 接受设计论文任务开始执行日期 学生签名 毕业设计(论文)进度表 机械设计 系 月 日 周次 任务阶段名称及详细项目 检查 日期 检 查 结 果 2428 1 布置任务、熟悉设计内容、要求,查阅,收集, 整理和拖拉机传动系统相关的资料, 尤其是传 动系统总体布置、分配方面; 37 2 初步拟定传动方案,其初始方案的选取应该在 分析比较的基础上并要阐明原因以及所搜集 方案的优缺点; 1014 3 1.拟定总体传动方案; 2.绘制相关结构原理图,最终拟定传动方案; 1721 4 1.绘制相关结构原理图,最终拟定传动方案; 2. FS10 型拖拉机传动箱结构和参数设计; 2428 5 1.FS10 型拖拉机传动箱结构和参数设计; 2.FS10 型拖拉机传动箱主要传动部件的设计 与计算; 314 6 FS10 型拖拉机传动箱主要传动部件的设计与 计算; 711 7 1. FS10 型拖拉机传动箱主要传动部件的设计 与计算; 2. FS10 型拖拉机传动箱装配图绘制; 1418 8 1.FS10 型拖拉机传动箱装配图绘制; 2.主要零件、部件零件图绘制; 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 2125 9 1.FS10 型拖拉机传动箱装配图绘制; 2.主要零件、部件零件图绘制; 月 日 周次 任务阶段名称及详细项目 检查 日期 检 查 结 果 282 10 继续以上工作。 59 11 1.主要零件、部件强度校核和计算。 2.主要零件、部件零件图绘制。 1216 12 主要零件、部件零件图绘制。 1923 13 1.完成文献综述撰写。 2.开始外文翻译。 2630 14 开始设计说明书的编写。 26 15 1.完成外文资料的翻译。 2.完成设计说明书的编写。 913 16 准备答辩。 4 5 5 5 5 5 5 6 6 指导教师(签名) 学生(签名) 年 月 日 年 月 日 履带式拖拉机变速器的改进设计 摘 要 变速器用于转变发动机曲轴的转矩,以适应在起步,加速,行驶以克服各种 道路障碍等不同行驶条件下对驱动轮牵应引力及车速的不同要求。 在我国,由于技术条件的限制,拖拉机所用的变速器都传统的机械式的有级 变速器,这种变速器的变速比是几个固定值。它的结构简单,容易制造;缺点是 由于各挡的转速不同,换挡时不可避免要产生冲击,对齿轮产生损坏。这要用啮 合套来解决,使结构复杂。由于传动比固定,发动机只能够近似的在最加区域工 作。本次设计采用这种变速器。 本次设计主要参照东方红 1302R/1302RA 履带式拖拉机设计,使用说明书上 的基本参数,来完成机械式四轴 6+2 挡变数器设计任务。适用于水田、旱地及菜 园和坡度不大的丘陵地区的农田作业、农业运输等,还可作为农村各种固定作业 之动力。 计算时首先要根据发动机与拖拉机的转速,总传动比,确定变速器各挡的传 动比。对于倒挡可采用同样的方法求出。确定传动比后,根据传动比计算各挡所 需齿轮的模数,齿数,压力角。所有挡均采用直齿圆柱齿轮。然后对其进行校核。 以确定变速器内部结构。 在国外,液压传动,动力传动形式的无级变速已经用于拖拉机,它克服了机 械式变速器的缺点。但它的结构复杂,难于制造。可它有着广阔的前景,通过各 种拖拉机的科研工作者的不断努力,无级变速器一定会得到不断的完善。 此次设计的变速器主要针对普通老百姓,本着经济实用的原则来完成本次设 计,所以在设计选择材料上和实用上需要避免选用一些较为昂贵的材料和单一的 作业,因此本次设计应该较为经济而且在结构布置上也应该较为合理,在市场上 应该得到广大农民的欢迎。 关键词:变速器,啮合套,齿轮,传动比 THE DESIGN OF TRANSMISSION ABSTRACT transmission is used to change engine crank shaft revolution regulation, to fit in withlead the different request responding to the gravitation and speed of a vehicle understarting , acceleration, run to overcoming the various road obstacle In our country, restrict since the technology is conditional, dyadic having of the tradition machinery all is worth transmission used by tractor than level transmission, this transmission speed change being that are several fixed. Its structure is simple , easy to make; The shortcoming is that the rotation rate is different since every blocks , inevitable essential points creation pounds , produces to the gear wheel a breakdown when shifting gears. Want to come to solve with synchronism implement , make structure complicated. Since the transmission ratio is fixed , the engine can, similar works add area most. Capital is designed time adopt this transmission The tractor designs 1302 R/1302RA capital is designed time consulting the East is red mainly , the upper fundamental operating instruction manual parameter, comes to accomplish dyadic four scrolls of 6 + 2 gear variables implements of machinery designing a mission. Farmland school assignment , agriculture transportation applying to the paddy field , dry land and kitchen garden and no big knobs of slope etc., may be various driving force of fixing school assignment of rural area, First, when secretly scheming against want the rotation rate ,general transmission ratio according to the engine and the tractor , ascertain the transmission ratio that transmission blocks respectively. May adopt same method to ask out to reverse gear. Ascertain the transmission ratio queen , secretly scheme against every modulus needed a gear wheel by gear , tooth number , pressure angle according to the transmission ratio. All gear adopt the straight tooth column gear wheel without exception. And then carry out the core of school on the person. To ascertain change gear inner structure. In abroad, hydraulic drive , driving force drive form infinitely variable speeds have already been used for tractor , it has overcome dyadic transmission of machinery shortcoming. Its structure is complicated , but difficult to make. But, it has broad prospects, by the fact that ceaselessness of various tractor scientific research worker making great efforts , stepless transmission being sure to get ceaseless improving and perfecting The transmission designing that this time is aimed at the average common people mainly , design that time according to accomplishing capital coming pragmatic principle of economy, therefore needing to avoid selecting and using a little comparatively expensive material and unitary school assignment on designing that the material choosing is upper and pragmatic, second therefore this design ought to comparatively economical and also ought to on structure arrangement comparatively rational, welcoming ought to get farmers on the marketplace. KEYWORDS: transmission , marching collar, gear,gear ratio 4 符 号 说 明 传动系总传动比;总i 驱动半径;dr 驱动轮直径;qD 拖拉机行驶速度;au 传动箱前常啮合减速齿轮传动比;ci 发动机额定输出转速;ebn 发动机额定输出转矩;T 从发动机输出轴到计算零件之间的传动比;i 从被计算零件到驱动轴之间的传动比; 从发动机输出轴到计算零件之间的传动效率; 从被计算零件到驱动轴之间的传动效率; 驱动轮胎数或履带数;n 附着系数; 驱动轮在胎内压力为 100 时的承载能力,或单条履带承载量 (N);QMPa 齿宽系数; 节点区域系数;HZ 单齿啮合系数;B 弹性系数;E 螺旋角系数; 传动比;u 使用系数;AK 动载系数;V 齿向载荷分布系数;H 齿向载荷分配系数; 齿面接触应力; 许用齿根弯曲应力;HP 齿根接触疲劳极限;Lim 接触强度的最小安全系数;liS 速度系数;VZ 5 润滑油系数;LZ 粗糙度系数;R 齿根弯曲应力;F 齿向载荷分布系数;K 齿向载荷分配系数; 有效接触齿宽;eFb 载荷作用于齿顶时的齿形系数;aY 载荷作用于齿顶时的应力修正系数;S 弯曲强度计算的重合度系数; 弯曲强度计算的螺旋角系数; 弯曲强度计算的锥齿轮系数;KY 试验齿数的应力修正系数;ST 相对齿根圆角敏感系数;rel 相对齿根表面状况系数;RlT 弯曲强度计算的尺寸系数;XY 6 目 录 第一章 前言.1 第二章 结构设计.2 2.1 概述.2 2.1.1 传动箱的功用.2 2.1.2 对传动箱的工作要求.2 2.1.3 传动箱的工作原理.2 2.2 变速器布置方案的分析.3 2.3 操纵机构的确定.6 第三章 变速器基本参数的设置.7 3.1 传动比的确定.7 3.2 扭矩的确定.8 3.3 传动箱主要参数的确定.8 3.3.1 初定中心距.8 3.3.2 初定齿轮端面模数 M.8 3.4 确定各档齿轮的齿数.9 3.5 齿轮的变位.10 第四章 轴的校核.13 4.1 输入轴的校核.13 4.2 输出轴的校核.16 第五章 轴承寿命的计算19 5.1 输入轴轴承寿命的计算19 5.2 倒挡轴轴承寿命的计算19 第六章 齿轮强度的校核21 6.1 一挡齿轮的校核.21 6.2 倒一挡齿轮的校核.22 6.3 变速器齿轮材料及热处理.24 第七章 总结 .25 致谢 .26 参考文献 .27 7 第一章 前言 本次设计的课题是 FS10 型拖拉机传动箱设计,当拖拉机带收割机,播种机, 旋耕机等农机具进行作业时不仅要求农机具能够牵引农机具行驶,还需要拖拉机 输出不同的速度以满足不同情况的需要,这部分工作是通过变速器来完成的。 变速器各挡速比与拖拉机的理论速度成反比,因此,传动箱速比范围的大小, 排挡数目以及各挡分配是否合理是评价传动箱性能的重要经济指标根据东方红设 计书上所列的拖拉机的主要作业速度范围,在设计拖拉机传动箱时应该力求在每 种作业的速度范围内排列较多的挡次,以求拖拉机能够高效率高质量地完成各种 作业。 在设计改进变速器时应该克服以下不足: (1)受结构限制,设计前的传动箱难以实现较大的速比范围,致使拖拉机 的工作速度区段较窄。 (2)由于发动机转速已由 1500r/min 提高到 2300r/min,所以齿轮工作时的啮 合线速度以及固定在第二轴上的各挡被动齿轮的齿顶圆线速度均大幅度提高,造 成传动箱噪音大,油温偏高。 (3)由于采用滑动齿轮换挡,传动箱只能够采用直齿圆柱齿轮换挡,这限 制了齿轮传动啮合质量进一步提高的可能性。 所以我以为应该为东方红履带式拖拉机设计一套新的改进的传动箱方案。 8 第二章结构设计 2.1 概述 2.1.1 传动箱的功用 1从传动箱获得的动力一部分通过最终传动装置,传到驱动轮,另一部分传 给旋耕机。 2在发动机转速不变的情况下,可以改变拖拉机行驶速度及旋耕速度。能够 适应不同作业的需要。 3在发动机曲轴旋转方向不变的的情况下,能使拖拉机前进,后退,增加拖 拉机的机动性与灵活性。 4发动机继续工作,拖拉机可以停止行驶,以利于暂时停车及做固定作业。 2.1.2 对传动箱的工作要求 1应有较多的变速挡以满足各种作业的要求。 2传动效率高,结构要紧凑。 3工作要可靠,要有足够的强度,刚度及耐磨性。 4不会自动脱档或自动挂档,不乱档。 5挂上倒挡及快挡时就不挂其他挡。 6挂上倒档及快档时,就不能挂犁刀变速档。 7不能同时挂两个档。 8换档轻便。 2.1.3 传动箱的工作原理 传动箱完成变速,前进,倒退,停车等动作,主要是利用齿轮传动的基本规 律,由一系列齿轮来完成。 1、转速和齿数的关系 手摇卷扬机,主动齿轮的齿数为 15 齿,被动齿轮的齿数为 45 齿,当主动齿 轮转 3 圈时,被动齿轮转一圈。由此可以看出: 9 n1/n2=z2/z1=r2/r1=I,其中 n1,z1 ,r1 分别表示主动齿轮的转速,齿数和半径; n2,z2,r2 分别表示被动齿轮的转速,齿数和半径;I 表示齿轮的传动比。 从公式可以看到:两个齿轮转速的比等于它们齿数的反比。就是说被动齿轮 齿数越多,转速越低。 2、转速和扭矩的关系 主动齿轮和被动齿轮相互作用,它们的作用力用 p 表示,则主动齿轮的扭矩 m1=p1r1,而作用到被动齿轮的扭矩 m2=p2r2。由于作用力和反作用力大小相等, 即 p1=p2。 所以,n1/n2=r2/r1=m2/m1 从公式可以看到:被动齿轮转速降低,它的扭矩就增大。也就是说可以通过 降低被动齿轮的转速,增大牵引力。 3、旋转的方向 如果在两个齿轮中间再加一只中间齿轮,则主动齿轮与被动齿轮的旋方向相 同,而传动比与扭矩的变化规律不因为增加中间齿轮而发生变化。上面介绍的是 齿轮传动的基本规律。实际拖拉机传动速比变化比较大,发动机转速是 2300 转/ 分,而驱动轮每分钟只转几十转。考虑到结构的紧凑,每对齿轮传动比不宜过大, 必须用一系列的齿轮严密搭配起来才能够完成。 2.2 变速器布置方案的分析 一、变速器传动机构的结构和形式选择 有极变速器与无极变速器相比,其结构简单,造价低廉,具有较高的传动效 率,因此在各种拖拉机上均得到了广泛的运用。 在选定发动机的情况下,变速器挡位数目的增多可以提高发动机的功率,提 高拖拉机的燃油经济性及平均车速,从而可以提高拖拉机的工作效率,降低成本。 但挡位的增多也使变速器的尺寸及质量增大,结构复杂,制造成本提高,操纵也 复杂。当采用手动的机械式操纵机构时要迅速,无声换挡,对于 6 个前进挡的变 速器来说是困难的。所以本次设计来改造 6+2 挡变速器。 三轴变速器与四轴式相比,结构简单,紧凑且传动效率高,噪声低等优点。 但由于结构限制,本次设计只能够按四轴进行改造。 10 四轴式变速器的动力由第一轴输入,由第二轴输出,其中第一轴,第四轴是 六个前进挡的轴,中间轴上是两个倒挡的轴,这样布置,变速器的齿轮和轴承不 承载,变速器的传动效率高,噪声低,齿轮和轴承的磨损少。本次设计的变速器 齿轮都是啮合套直接啮合方式啮合的齿轮传动,前进挡四挡和六挡,倒挡的一, 二挡的动力需要通过一轴,中间轴和四轴的两对齿轮传递给二轴然后输出。这样 齿轮传动啮合质量进一步提高。 图(2-1)变速器方案传动图 二、变速器零部件结构分析与形式选择 (1)齿轮形式 直齿圆柱齿轮工作时没有轴向力且加工简单,运转平稳,噪音低,寿命长等 11 优点得到广泛采用,其啮合时齿数均匀,转动惯量也比较均匀。 (2)轴的结构与分析 变速器轴在工作时承受转矩,轴的明显变形将影响齿轮的正常啮合,产生较 大的噪声,降低使用寿命。轴的形状除应保证其强度与刚度外,还应该考虑到轴 的加工工艺。 第一二四轴和中间轴都做成渐开线形花键轴,齿侧之间为动配合。 (3)轴承形式 变速器多采用滚动轴承,即使深沟球轴承,和圆柱滚子轴承,根据变速器的 结构选定,再验算其寿命。 本次设计都采用深沟球轴承。 (4)换挡机构的结构形式与分析 换挡机构的结构形式有同步器,啮合套和直齿滑动齿轮等三种 同步器虽然结构复杂,制造成本高,精度要求严,轴向尺寸大。但可以保证 挂挡平顺,使操作简化,减轻驾驶员的劳动强度。 啮合套结构简单,制造容易,维修方便,换党行程较短,且由于同时承受冲 击载荷的结合齿数较多,故冲击和磨损较轻,噪声低,而齿轮又不参与换挡,因 此它不会过早产生损坏。 变速器因结合齿端磨损,轴的刚度不足及振动等原因在工作中自动脱档。为 防止变速器自动脱档,在结构上可采取如下的措施: (1)结合位置时,使结合套的两端超过被结合痴端部约 23mm,即越程结 合;或使两结合齿的结合位置错开 23mm,即错位结合。 (2)将挂挡后处于结合的啮合套座的那个齿圈的受力齿侧切去 0.20.3mm 的厚度,这样如发生脱档时则会被另一齿圈的端面挡住,从而制止自动脱档。 (3)将结合齿的工作面加工成斜面,形成倾斜角 1.5-2倒锥齿侧,使结合 面产生阻力,能有效阻止自动脱档,或将结合齿的齿侧加工成台阶形状以防止自 动脱档。 2.3 操纵机构的确定 12 变速器的操纵机构有变速杆,拨叉轴,自锁与互锁装置,倒挡安全装置等组 合于变速器盖上。应结构简单,操纵安全,挡位清晰,变速器杆的换挡位置合理, 挂挡准确,迅速,安全可靠。 按动作原理,变速器操纵机构除采用机械式外还有液压式,气动式,电控式 以及它们之间的组合;按变速器的位置机械式的又分为直接操纵与远程操纵。 本次设计采取机械式直接操纵。 13 第三章 变速器基本参数设 已知所设计的变速器的参数如下: 拖拉机质量:m=73500 kg 最小转弯半径: r=0.346m 变速器总传动比:I 总=21.315 前进挡速度范围:v=3.85-13 hkm 倒档速度范围:v=2.5-6 发动机额定转速:N=2300 minr 3.1 传动比的确定 (3-1)UrNI37.0 i = = =22.89230maxax. 105.346.2037. i = =1.074mn15.2893. i = = =77.7370minin7.UrN85.3460237.0 i = =3.647max15.3. 各挡传动比分配如下: 14 表 3-1 各挡传动比 档位 分类 一挡 二挡 三挡 四挡 五挡 六挡 倒一 倒二 常啮 合一 常啮 合二 传动比 I 3.647 2.389 2.050 4.381 1.482 2.416 3.562 2.421 2.118 2.251 3.2 扭矩的确定 Ft =F Q=mgQ(3-2 )maxz Ft =7.59.810001.0=735100(其中 Q=1.0)a T = =1200 NM(其中 yt=0.98)2ytIrFt总x 3.3 传动箱主要参数的确定 3.3.1 初定中心距(传动箱中心距离即齿轮壳体孔中心距) K (3-3)223T 式中:K-中心距系数 k=1416 取 k=14.823 T -传动箱输出轴计算转矩2 =K =14.82310.625=157.5mm310 3.3.2 初定齿轮端面模数 M M=(0.40.6) (3-4)32T 取 M=5 3.4 确定各档齿轮的齿数 15 已知一挡齿轮齿数计算按如下公式进行: 齿数和 :Z= =Z12+Z11(3-5)MA2 传动比 :I =Z /Z .(3-6)12 中心距:A =157.5mm 模数:M=4 传动比:I=3.64 计算得:Z =16.946 Z =61.8121 取 Z =62 Z =17 其余各挡按此公式计算得到数据如下: 表 3-2 各挡齿轮参数 分类 档位 模数 m 主动齿 轮齿数 从动齿 轮齿数 一挡 4 17 62 二挡 5 18 43 三档 5 20 41 四挡 5 19 37 五档 5 25 37 六挡 5 29 27 倒一挡 5 22 37 倒二挡 5 28 32 第一对常 啮合齿轮 5 36 17 第二对常 啮合齿轮 5 36 16 3.5 各档齿轮的变位 16 标准中心距 a= 21zm 实际中心距 coss a 变位系数和 invzxinta)(2121 中心距变动系数 y= (3-10)ma 齿顶高变动系数 k= (3-11)yx21 啮合角 (3-12)cos a 齿顶高 (3-13)kha)(* 齿根高 (3-14)mxf 顶圆直径 (3-15)2(2*kxhzdaaa 根圆直径 (3-16)cff 分度圆直径 (3-17)z 3.5.1 一档齿轮的变位 已知 :a= 157.5,a = 158,r =20,acosr =acosr 得到 r=19.49 1 Inv r=tan r- r=0.01394 Inv r=tanr-r= 0.0150 Inv r=2(X +X )tanr/(Z +Z )+invr1212 X +X =(inv r -invr)(Z +Z )/2tanr=-0.11512 查文献 4 中第 994 页: 选 X =0.105 X =-0.2212 y= ( a-a)/m=-0125 k=X +X -y=0.0112 分度圆 :d =mZ =681 d =mZ =2482 17 齿顶圆 :da =d +2ha=m(Z +2ha*+2X -2k)=76.76111 da =d +2ha= m(Z +2ha*+2X -2k)=254.16222 齿根圆 :df =d -2hf=m(Z -2ha*-2C*+2X )=58.84111 df = d -2hf= m(Z -2ha*-2C*+2X2 )=236.24222 3.5.2 其他各挡齿轮变位的计算 以下还有二挡,三挡,四挡,五挡,倒一挡齿轮和两对常啮合齿轮均需要变 位,方法如上。其余各挡不需要变位,直接计算即可。最后所得数据如下: 表 3-3 各齿轮参数 分类 档位 分度圆直径 d0 齿根圆直径 df 齿顶圆直径 da d1=68 df1=58.84 da1=79.96一挡 d2=248 df2=236.2 da2=254.36 d1=90 df1=86.52 da1=103.9二挡 d2=215 df2=208.6 da2=229.45 d1=100 df1=96.55 da1=113.95三档 d2=205 df2=198.6 da2=219.41 d1=185 df1=172.5 da1=195四挡 d2=95 df2=82.5 da2=105 d1=125 df1=115.92 da1=138五挡 d2=185 df2=174.5 da2=196.58 d1=135 df1=122.5 da1=145六挡 d2=145 df2=132.5 da2=155 d1=110 df1=100.8 da1=123倒一挡 d2=185 df2=174.5 da2=196.05 倒二挡 d1=140 df1=127.5 da1=150 18 d2=160 df2=147.5 da2=170 d1=85 df1=74.41 da1=95.58第 一 对 常 啮 合 齿 轮 d2=180 df2=166.9 da2=188.16 d1=80 df1=68.09 da1=90.59第 二 对 常 啮 合 齿 轮 d2=180 df2=166.91 da2=188.16 第四章 轴的校核 4.1 一档传动轴(输入轴)的校核 1.轴的受力分析: (1)齿轮上的作用力: 转矩: =T 总 /i1T 圆周力: =2000 /tF1d 径向力: = tan201rt (2)受力简图: 337mm 34mm m Fv1 Fv2 Fr Ft 图 4-1 受力简图 19 齿轮上作用力的大小: 转矩: =T 总 /I=1200/3.64=329.67NM1T 圆周力: =2000 / =2000329.67/68=9696.176NtF1d 径向力: = tan20=9696.176tan20=3529.11945N1rt 求轴承的支反力: 337mm 34mm m Fv1 Fv2 图 4-2 水平面受力图 水平面: = /L=9696.176337/371=8807.57N1vFt2L = L2/L=9696.17634/371=888.59N2t 337mm 34mm m Fh1 Fh2 图 4-3 垂直面受力图 垂直面: = L2/L=3529.1234/371=323.423N1hF2r = L1/L=3529.12337/371=3205.69N 画弯矩图: 20 337mm 34mm m299.45NM 108.99NM 318.67NM 329.67NM 375.06NM 图 4-4 水平弯矩图,垂直面弯矩图,合成弯矩图和转矩图 画计算转矩图: = -b 0b=0.6 Mc= =375.06NM22TM 按弯扭合成应力校核轴的强度 =Mc/W=Mc/0.1(d) =375.061000/0.1(46) =38.53Mpa 3 3b =60Mpa 21 所以强度足够 4-2 一档传动轴(输出轴)的校核 1 轴的受力分析: (1)齿轮上的作用力: 转矩: =T 总 /i1T 圆周力: =2000 /tF1d 径向力: = tan201rt (2)受力简图: 332mm 39mm m Fv1 Fv2 Fr 图 4-5 受力简图 齿轮上作用力的大小: 转矩: =T 总/I=1200/3.64=329.67NM2T 圆周力: =2000 /248 =2000329.67/248=2658.63NtF2 径向力: = tan20=2658.63tan20=967.66N2rt 求轴承的支反力: Ft 22 332mm 39mm m Fv1 Fv2 图 4-6 水平面受力图 水平面: = L1/L=2658.63332/371=2379.15N2vFt = L2/L=2658.6339/371=279.47N1t 332mm 39mm m Fh1 Fh2 图 4-7 垂直面受力图 垂直面: = L2/L=967.6639/371=101.72N1hF2r = L1/L=967.66332/371=865.93N2 画弯矩图: 23 332mm 394mm m92.78NM 33.77NM 98.73NM 329.67NM 221.07NM 图 4-8 水平面弯矩图,垂直面弯矩图,合成弯矩图和转矩图 画计算转矩图: = =0.6bb0 Mc= = 221.07NM22TM 按弯扭合成应力校核轴的强度 = /W= /0.1(d ) =221.071000/0.1(56) =12.585Mpa cmc3 3b =60Mpa 25 所以强度足够 26 第五章 轴承寿命的计算 5-1 输入轴轴承寿命的计算 由前面计算已知:(选用轴承型号为深沟球轴承 6408,d=40 , D=110,b=27,Cr=65.5kN ) Fv1=888.59N, Fv2=8807.57N,Fh1=323.423N ,Fh2=3205.69N FR1= =945.618N,FR2= =9372.819N21fhv2fhv p1=FR1,p2=FR2 又 FR1 FR2 P=fpFR2 选 fp=1.3 p=1.39372.819=12184.66N 轴承的寿命为:(其中 ft=1 Cr=65.5kN) Lh=(10) (cft/P) /602300=2565.679h63 所以符合要求 5-2 倒档轴轴承寿命的计算 选用轴承型号为深沟球轴承 6408,d=40,D=110,b=27,Cr=65.5kN 220mm 152mm 1vF 2vF Fv2 5-1 水平面受力图 27 水平面支反力: =2502.279N, =3622.46N1vF2vF 220mm 152mm m 1v 2vF 5-2 垂直面受力图 垂直面支反力: =910.937N, =1318.46N 1hF2hF = =2662.61N, = =3854.938N1R2fvR2fhv p1= ,p2= R 又 1R2 P=fp 选 fp=1.3F p=1.33854.938=5011.4N 轴承的寿命为:(其中 ft=1 Cr=65.5kN) Lh=(10) (cft/P) /602300=6179.59h63 所以符合要求。 28 第六章 齿轮强度的校核 6.1 一挡齿轮的校核(齿轮承载能力的计算) 这里校核常用挡一挡的齿轮,齿轮的材料选用:20CrMnTi 一 、按齿面接触应力校核: = HZBEZ KHVKAubdFt 1 式中: 节点区域系数 =2.5H 弹性系数取 =189.8EEMpa =1BZ 螺旋角系数取 =1Z =1200/3.64=329.64NM1T =2000 / =2000329.67/68=9696.176 NtF1d =28 mm,m=4,u=3.64, =1.25, =1.05, =1.2, =1.11bAkvhkHRK =2.51189.81h 1.205.164.328617.9 =1591.284Mpa = /HPlim1vZ1RlimHS 其中 =1650Mpa, = 1 , =0.985li liHvzlRz = / =16500.985/1=16525.25MpaHPlim1vzlRzlimS 1 齿轮 1 按接触强度满足要求 齿轮 2: 29 =2.5189.812H 1.205.164.328176.9 =833.25Mpa 2HP 齿轮 2 按接触强度满足要求 二 、按弯曲强度校核: = ( / ) FAKVFKmtbefnFaYSEYK 其中 =1.7325, =9696.176N, =28mm,M=4tFbef =3.22, =1.64, =0.76, =1.0, =1.0FaYSaEYKY = ( / )AKVFKmtbefn =601.96mpaFaSE =( / ) =953.7MpalimSTYliFrelTYRrelxY 上式 中: =425Mpa, =1.0, =2.0, =1.02, =1.1, =1.0liFlimSlTRrelTxY 所以一挡满足弯曲强度要求 6.2 倒一挡齿轮的校核 一 按齿面接触应力校核: = HZBEZ KHVKAubdFt 1 上式中: 节点区域系数 =2.5H 弹性系数取 =189.8EEMpa =1BZ 螺旋角系数取 =1Z =1200/3.562=336.889 NM1T 30 =2000 / =2000329.67/681tF1Td =6125.254N =24 mm,m=5,u=3.562, =1.25, =1.05, =1.2, =1.11bAkvhkHRK =2.51189.81h 1.205.1562.342105.6 =1076.62Mpa = /HPlim1vZ1RlimHS 上式中: =1650Mpali = 1 liHS =0.985vzlRz = / =16500.985/1=1625.25MpaHPlim1vlzRlimHS 1 齿轮 1 按接触强度满足要求 齿轮 2: =2.5189.812H 1.205.1562.341825.6 =830.18Mpa 2HP 齿轮 2 按接触强度满足要求 二 按弯曲强度校核: = ( / ) FAKVFKmtbefnFaYSEYK 其中 =1.7325, =9696.176N, =28mm,M=5tFbef =3.22, =1.64, =0.76, =1.0, =1.0FaYSaEYKY = ( / )AKVFmtbefn 31 =304.128 mpaFaYSEYK = ( / )Y Yx=953.7MpalimSTlimFsrelTRrelTY 其中: =425Mpa, =1.0, =2.0,Y =1.02, =1.1liliS RrelT Yx=1.0 F 所以倒一挡满足弯曲强度要求 6-3 变速器齿轮材料及热处理 变速器齿轮的材料是:20CrMnTi 热处理要求:渗碳深度 1.2-1.6,齿面淬火硬度 HRC58-64 心部硬度 HRC35-43,花键表面硬度不低于 HRC50。 32 第七章 总 结 时间过得真快,紧张忙碌的毕业设计即将接近尾声,我的大学生活也即将圆满结束。 我不禁感慨万千,但此时此刻我考虑最多的还是我本次的毕业设计,以及在本次设计过 程中所得到的启发与收获。 我的设计任务是拖拉机变速器的设计,变速器要改变发动机传到驱动轮的扭矩和转速, 使拖拉机可以在原地起步,正常行驶,爬坡,转弯,加速,减速,倒车及停车止步。变 速器在满足这些首要的功能之后还要满足必要的动力性和经济性指数。因此还要协调传 动比范围和各挡传动比。 在设计过程中,为了搞好设计,我查阅了关于拖拉机变速器的相关资料,参考了同类 拖拉机的技术参数,也看了具体的实物结构以及其与车架的固定与连接情况,很受启发。 但由于我是第一次搞这方面的设计,没有经验,本次设计中也遇到了很多困难和问题: 首先由于所用知识都是以前学的基本的知识,但现实设计中明显感到力不从心,也就是 说以前学的很不扎实。另外对于新知识的快速吸收能力还应该提高,由于这些问题浪费 了不少时间,虽然一直在努力做,但还是感觉有点盲目。 虽有不足可也有很多收获,比如遇到问题之后如何快速的选择问题的切入点,如何去 抓住问题的重点和难点,如何与老师和同学之间进行沟通,讨论和协调,我此次深有体 会。此次设计不但使我对以往的知识有了一次很好的具体应用,还通过计算机绘图和写 说明书对 AUTO-CAD,WORD 的运用能力有了很大的提高! 学习能力,创新能力,协调能力以及处理问题的能力是此次毕业设计所要达到锻炼我们 的目的,对即将步入社会的我有极其重要的切身体会,我从这次设计中深受启发,我已 经知道我的前进目标,相信我以后的人生会因这次设计而打开一个良好的开端。 33 致 谢 时间过的真快,几年的大学生活伴随着这紧张充实的岁月即将落下帷幕,人的 精力和时间虽然很有限,但是用心度过的每一天都是值得回忆和留念的。此次毕业 设计无疑是对我们即将踏入社会的一次很好的锻炼,是我们的美丽的校园和辛勤的 老师留给我们的最后一件珍贵的礼物。 在这次设计中,我们的指导老师徐立友虽然很忙,但他依然每天顶着烈日从家 里到学校,从办公室到地下室,从十楼到一楼,辛勤的为我们指导毕业设计,他的 耐心让我深深的感动,他的渊博的知识让我肃然起敬,老师为我们树立了榜样,这 一切都深深的在启发着我感动着我。 还有我亲爱的同学们,他们对我的帮助和 这个集体的团结将会永远感动着我,激励着我。很快我们即将分别到祖国的各个行 业,但这份回忆将会是我勇往直前,努力奋斗的源泉和力量。 衷心的感谢徐立友老师!感谢各位指导过的老师!感谢各位帮助过的同学,你 们的帮助我会牢记在心底!谢谢你们!谢谢! 34 参考文献 1 机械电子工业部洛阳拖拉机研究所. 拖拉机设计手册(上册)M.北京:机械工 业出版社,1994 2 洛阳拖研所 战惠敏. 东方红履带拖拉机传动箱改进方案探讨J. 3 吉林工业大学,北京农机学院,洛阳农机学院等合编拖拉机底盘结构设计 图册北京:机械工业出版社,1974 4 中国农业机械化科学研究所编农业机械设计手册(上、下册)M北京:中 国工业出版社,1970 5 彭文生,李志明等机械设计M北京:高等教育出版社,20028 6 梁正强机械零件设计计算实例M北京:中国铁道出版社,1986 7 吉林大学 王望予汽车设计第 4 版M北京:机械工业出版社,20048 8 吉林工业大学 诸文农底盘设计(上册)M 北京:机械工业出版社,1981 9 清华大学 余志生汽车理论 第 3 版M北京:机械工业出版社,2006 10 华中农学院拖拉机汽车学 第四册 拖拉机理论M北京:农业出版社, 1983 11 华中农学院拖拉机汽车学 第二册 拖拉机汽车底盘构造M北京:农业 出版社,1983 12 吉林大学 陈家瑞. 汽车构造第 2 版(下册)M.北京:机械工业出版社,2006 13 吴宗泽. 机械设计实用手册M.北京:化学工业出版社,1999 14 江苏工学院 刘星荣拖拉机构造(下册)M北京:机械工业出版社, 1988 15 程悦荪. 拖拉机设计M.北京:机械工业出版社,1989 16 陈殿云. 工程力学M. 兰州:兰州大学出版社,2003 35 信息资源在汽车维修业中的应用 信息资源是指信息的生产、分配、交流(流通) 、消费过程。它除信息内容本 身外,还包括与其紧密相联的信息设备、信息人员、信息系统、信息网络等。以 往我国只把物质、能源当作资源,把信息当作一般的“消息” ,自邓小平同志 “开发信息资源,服务四化建设”题词公开发表后,人们对“信息”的认识,发 生了质的飞跃,认识到信息也是一种宝贵的战略资源,它与物质、能源一起成为 当今社会发展的三大战略资源。 1、信息对生产要素起优化作用。信息可通过优化生产素质,导向生产要素的合 理有效配置,促进生产力系统运行的有序等方面发挥功能作用,这表现在: (1)信息通过与劳动力相互作用,增加其他生产要素的信息含量,从而提高生 产力系统的素质水平和利用效率。 (2)信息通过与领导层相互作用,导向生产要素的最优组合,从而提高生产力。 (3)信息通过与生产管理者的的相互作用,增强管理者与管理对象的可知性和 透明度,从而提高生产力系统运行的有序度。 2、信息对资源起补充作用。物质、能源、人力和资金构成社会的基本资源,而 信息的发展,对这些社会的基本资源起到补充作用,它的表现为: (1)信息可大大节约社会经济活动中各项资源的使用和消耗。 (2)智能机器人的使用,使人力资源得到补充和替代。 (3)信息还可以替代资本,从而使资金更方便、更快、更有效地为社会经济建 设服务。 3、信息对财富起增值作用。信息不但对生产要素起优化作用和对社会资源起补 充作用,而且可直接创造财富,对社会财富起增值作用。 (1)信息可使非资源转化为资源,投入相应的信息都会使其产生价值或价值增 值。 (2)直接出售信息产品和信息服务,从而创造财富。 (3)信息可缩短流通时间,从而创造财富。 (4)信息可扩大增值空间,从而创造财富。 总之,信息经济是“低耗能”的经济,在工业经济中,国内生产总值(GDP)的 36 增长与能源、原材料是同步增长,而在信息经济中,单位 GDP 所耗能源却下降, 美国、日本等国近年来国民经济生产总值在增长,而能源却减少了。我国是人均 自然资源劣势的国家,特别是能源较缺,如要把经济建设搞好,就必加快发展信 息产业。 二、我国汽车维修业对信息资源的需求及存在问题 传统意义上的我国汽车维修业,长期以来一直处于原始、落后的现状,是公认的 脏、苦、累、差行业,这种落后表现在管理水平、技术水平、人员素质、设备装 备等诸方面,而信息资源方面的落后表现得尤为突出。 传统的汽车维修资料信息查询,主要借助于传统的媒体(如图书、杂志、报刊等) ,这种传统媒体,存在着信息量小、查询速度慢、资料更新迟缓,特别对于改革 开放以后大量涌入国内的进口汽车,更因缺乏维修资料,给维修工作带来很大的 困难,就现在汽车维修技术人员而言,没有一个人能将数千种车型的维修资料、 数据、程序等记忆在大脑中,汽车维修技术人员的知识技术、经验以及对信息的 全面掌握,越来越显示出自身的局限性。 我国汽车维修业对维修资料信息的需求日益强烈。而解决这一不足的就是汽车维 修专业互联网络,即 INTERNET 互联网。INTERNET 互联网的出现,彻底打破 了资讯传递在空间、时间上的局限,能在第一时间最全面、最快速地将资讯迅速 的传递到地球上的每一个角落。而 INTERNET 互联 网络中国现代汽车维修行业中 已崭露头角,从国际汽车维修行业看,维修行业技术资料查询、故障检测诊断、 技术培训网络化,已成为全面普及的局面。以美国汽车维修业为例,在维修信息 综合管理、专家集体会诊、网上查询资料、网上解答疑难杂症、网上开展技术咨 询、网上购买汽车维修资料,已经成为维修行业的基本特征。早在 80 年代末 90 年代初,就已经全面实行。 我国汽车维修专业互联网络,是从 90 年代中期开始起步,以欧亚笛威汽车维 修专业网站为例,从 1995 年起,即开始建立了在会员单位内部使用的远程通迅 BBS。从 96 年起,开始投入巨资,大规模建立汽车维修 INTERN ET 互联网站。 目前已发展成为专业性最强的汽车维修专业网站,涵盖欧美亚各车系的发动机、 传动箱、空调、悬挂、转向、定速、安全气囊、防盗等各系统的基本保养、检修 程序、各类数据、各类元件位置图、机械拆装图、电气线路图,并实现了在网上 37 答疑、网上咨询、网上查询、网上培训等功能。这种以电脑信息处理技术为特点 的互联网站,已构成现代汽车维修企业的一大高科技特征。 汽车维修专业互联网的另外一项重要功能是可以迅速、快捷地提供汽车配件、汽 车维修检测设备、汽车维修资料、汽车维修技术与管理人才等方面的供需信息, 使企业经营者和管理者能够及时获得信息,作出正确的选择和决策。而互联网上 的技术讨论和技术交流,又加速了汽车维修技术人员的整体技术水准。网上的远 程汽车维修技术培训,也给需要不断吸取新技术和新知识的汽车维修技术人员的 再训练提供了又一条途径。 此外,电脑管理系统软件与技术在现代汽车维修企业中的应用,也是信息资源与 信息技术在汽车维修业的应用实例。 现代汽车维修企业有两个显著特征:一是先进的检测维修设备和维修资料的应用, 二是计算机网络的应用与电脑管理。是信息化和电脑技术把汽车维修企业引向现 代管理模式和管理方式。企业发展的根本在于人,在于管理。 “服务”将成为未 来竞争最重要的手段。良好的服务包括维修服务、售前服务及售后服务。这种主 动服务,就是建立稳定的客户关系,依赖于客户信息和维修档案的建立与管理。 而大量的企业经营数据信息,仅凭人工来完成是难以想象的。利用电脑技术,建 立企业网络数据库才是必由之路。 事实上,由于汽车维修行业业务过程复杂、数据信息量大,仅仅依靠人力往往难 以对维修、配件、客户档案、车辆档案、员工及各部门工作进程的监督、企业经 营数据进行准确的统计和分析。而运用电脑管理,速度快、时间短、资料全、效 率高。采用电脑进行维修企业管理的优点是: 1、上层管理者可以通过电脑管理网络系统及时了解全厂的运作情况,从而可以 对全厂各部门的工作进行统筹安排。 2、准确及时的统计报表大大减少了管理者主观判断上可能造成的失误,这样就 加强了全体员工的工作积极性,可以形成良好的企业文化,加强企业的凝聚力。 3、可以使汽车维修企业彻底改变手工作坊式的工作模式,实现一个质的飞跃, 以此来解决作为企业领导每天面对庞大的客户资料、维修记录、凌乱的库存管理 以及因此而产生的诸多客户纠纷和纷杂事务。 4、厂长经理们可以从繁琐的统筹安排,生产调度,统计报表中解脱出来,去争 取更多的客户,带来更多更好的效益。 5、标准规范的电脑化管理能够提高服务厂在顾客心目中的形象。电脑管理下的 38 客户及车辆档案,为长期、灵活的客户服务奠定了基础。 6、车辆、客户的动态跟踪可以让业务部具体掌握所有车辆以及客户的每一个细 节,随时提醒客户进行维修、保养和零件的更换,更体现了服务的完整性。 7、图表分析功能可以为工作繁忙的厂长经理们提供一个简单直观的查询功能。 8、可以消除在会计方面人为的失误。 9、对于顾客的提出的询问能作出
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