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1、. . .摘 要随着主机性能要求的提高和变化，逐渐显现目前国内 ZL50 装载机传动系配置较单一、陈旧。本次设计内容为ZL50装载机终的传动结构设计，大致上分为轮边减速器的设计，半轴的设计，最终传动的设计三大部分。将齿轮的几个基本参数，如齿数，模数，从动齿轮的分度圆直径等确定以后，用大量的公式可计算出齿轮的所有几何参数，进而进行齿轮的受力分析和强度校核。了解了轮边减速器，半轴和最终传动的结构和工作原理以后，结合设计要求，合理选择它们的形式及尺寸。本次设计轮边减速器齿轮选用圆柱直齿轮，半轴采用全浮式 ，最终传动采用单行星排减速形式。关键词: ZL50 装载机 驱动桥 设计目 录摘 要I引 言11
2、 主传动器设计21.1 螺旋锥齿轮的设计计算21.1.1 齿数的选择21.1.2 从动锥齿轮节圆直径d2的选择21.2 螺旋锥齿轮的强度校核91.2.1 齿轮材料的选择91.2.2 锥齿轮的强度校核92 差速器设计172.1 圆锥直齿轮差速器基本参数的选择172.1.1 差速器球面直径的确定172.1.2 差速器齿轮系数的选择172.2 差速器直齿锥齿轮强度计算202.2.1 齿轮材料的选取202.2.2 齿轮强度校核计算202.3 行星齿轮轴直径dz的确定203 半轴设计223.1 半轴计算扭矩Mj的确定223.2 半轴杆部直径的选择223.3 半轴强度验算224 最终传动设计244.1 行
3、星排行星轮数目和齿轮齿数的确定244.1.1 行星轮数目的选择244.1.2 行星排各齿轮齿数的确定244.1.3 同心条件校核254.1.4 装配条件的校核254.1.5 相邻条件的校核254.2 齿轮变位264.2.1 太阳轮行星轮传动变位系数计算（t-x）264.2.2 行星轮与齿圈传动变位系数计算（x-q）274.3 齿轮的几何尺寸284.4 齿轮的校核314.4.1 齿轮材料的选择314.4.2 接触疲劳强度计算314.4.3 弯曲疲劳强度校核324.5 行星传动的结构设计324.5.1 太阳轮的结构设计324.5.4 轴承的选择335 各主要花键螺栓轴承的选择与校核355.1 花键
4、的选择及其强度校核355.1.1 主传动中差速器半轴齿轮花键的选择355.1.2 轮边减速器半轴与太阳轮处花键的选择375.1.3 主传动输入法兰处花键的选择与校核375.2 螺栓的选择及强度校核395.2.1 验算轮边减速器行星架、轮辋、轮毂联接所用螺栓的强度，395.2.2 从动锥齿轮与差速器壳联接螺栓校核395.3 轴承的校核405.3.1 作用在主传动锥齿轮上的力405.3.2 轴承的初选及支承反力的确定415.3.3 轴承寿命的计算42参考文献44致 谢45附 录46.专业资料. . .引 言装载机是当今工程建设中应用最为广泛的一种工程机械，其在500米运距内铲、运、卸物料非常方便和
5、经济。小至普通家庭房屋建设，大至三峡、青藏铁路等国家重大工程都有其忙碌的身影。驱动桥是轮式装载机底盘的主要组成部分，其功用是将发动机的扭矩进一步增大，以适应车轮为克服前进阻力所需要的扭矩。驱动桥包括主传动器、差速器、半轴、最终传动、桥壳等部件。ZL50装载机为充分利用其附着重量，达到较大的牵引力，采用全桥驱动桥。其减速比一般为1235，并按以下原则进行速比分配：在最终传动能安装的前提下，为了减小主传动及半轴所传递的扭矩，将速比尽可能地分配给最终传动，使整体结构部件尺寸减小，结构紧凑。毕业设计是大学四年学习的最后一门功课，其目的是综合应用所学专业基础知识及专业知识，巩固所学内容，提高分析问题解决
6、问题的能力，为进一步的学习工作打好基础。 1 主传动器设计主传动器的功用是改变传力方向，并将变速箱输出轴的转矩降低，扭矩增大。本次设计的ZL50型装载机驱动桥采用单级主传动形式，主传动齿轮采用35螺旋锥齿轮，这种齿轮的特点是：它的齿形是圆弧齿，工作时不是全齿长突然啮合，而是逐渐地从一端连续平稳地转向另一端，因此运转比较平稳，减小了噪音，并且由于螺旋角的关系重合系数增大，在传动过程中至少有两对以上的齿同时啮合，相应的增大了齿轮的负荷能力，增长了齿轮的使用寿命，螺旋锥齿轮的最小齿数可以减少到6个，因而与直齿锥齿轮相比可以实现较大的传动比。1.1 螺旋锥齿轮的设计计算1.1.1 齿数的选择选择齿数时
7、应使相啮合的齿轮齿数没有公约数，以便使齿轮在使用过程中各齿能相互交替啮合，起到自动研磨作用，为了得到理想的齿面接触，小齿轮的齿数应尽量选用奇数，大小齿轮的齿数和应不小于40。根据以上选择齿数的要求，参考吉林大学诸文农主编底盘设计第233页表6-4，结合本次设计主传动比范围i0=I=55.5，选取主动小锥齿轮齿数Z1=7，所以从动大锥齿轮齿数Z2=Z1i0=37。（i0=5.286）1.1.2 从动锥齿轮节圆直径d2的选择(1) 螺旋锥齿轮计算载荷的确定 按发动机与液力变矩器共同输出扭矩最大变速箱一档时从动大锥齿轮上的最大扭矩计算： (1.1)式中：Mp2 -从动大锥齿轮计算转矩，NM -发动机
8、的额定扭矩， i0 -驱动桥主传动比，已知i0=5.286 ik1 -变速箱一档传动比，同样由之前的课程设计可知液力变矩器涡轮高效区最高转速nTmax=2496 r/min所以该ZL50型装载机一档总传动比为： (1.2)VTmin为一档时装载机的前进速度，由本次设计任务书可知VTmin=10 km/hrd为车轮的动力半径可由式：计算：rd-车轮动力半径，md -轮辋直径，英寸H/B -轮胎断面高宽比-车轮变形系数B -轮胎断面宽度，英寸由本次设计任务书可知轮胎规格为：23.525（Bd），目前装载机广泛采用低压宽基轮胎H/B=0.50.7，取H/B=0.7。查相关资料可得=0.10.16，取
9、=0.12。将其代入上式可得：rd=0.652 m所以可求出i1=50.895。又因为i1=ik1i0if if为最终传动的传动比，由本次设计任务书可知if=4.04.5，初取if=4.3,。可求出ik1=2.239m -变矩器到主减速器的传动效率。m=k0 k为变速箱的效率取0.96，主减速器效率取0=0.96。计算得m=0.92Z -驱动桥数，Z=2所以可以计算出：Mp2=14336.13 NM此时主动小锥齿轮的转矩可由以下公式计算： NM 按驱动轮附着扭矩来确定从动大锥齿轮的最大扭矩，即： (1.3)式中： Ga -满载时驱动桥上的载荷（水平地面） -附着系数，轮式工程车辆=0.851.
10、0，履带式工程车辆=1.01.2，所以取=0.9 rd -驱动轮动力半径，前面已求出rd=0.622 if -从动圆锥齿轮到驱动轮的传动比（轮边传动比）初取if=4.3 n-驱动桥数目（车辆底盘构造与设计 林慕义 张福生 P243 表2-3-1）由本次设计任务书可知：车辆工作质量为17.5t,额定载重量为50KN所以 Ga=175009.8=171500 N即可求出： NM计算中取以上两种计算方法中较小值作为从动直齿轮的最大扭矩，此扭矩在实际使用中并不是持续扭矩，仅在强度计算时用它来验算最大应力。所以该处的计算转矩取：Mp=10776 NM 按常用受载扭矩来确定从动锥齿轮上的载荷 轮式装载机作
11、业工况非常复杂，要确定各种使用工况下的载荷大小及其循环次数是困难的，只能用假定的当量载荷或平均载荷作为计算载荷。对轮式装载机驱动桥主传动器从动齿轮推荐用下式确定计算转矩： （NM） (1.4)式中：f -道路滚动阻力系数。f=0.0200.035，取f=0.03I -最终传动速比n -驱动桥数目 -轮胎滚动半径所以NM主动小锥齿轮上的常用受载扭矩为： NM(2) 从动锥齿轮分度圆直径d2的确定根据从动锥齿轮上的最大扭矩，按经验公式粗略计算从动锥齿轮的分度圆直径： (1.5)式中：d2 -从动齿轮分度圆直径，cmKD -系数，轮式取0.580.66M2max -按地面附着条件决定的最大扭矩 取1
12、07760公斤-厘米所以得： cm 考虑到从动锥齿轮的分度圆直径对驱动桥尺寸和差速器的安装有直接的影响，参考国内外现有同类机型相关尺寸，最终确定从动锥齿轮分度圆直径d2=380 mm 。(3) 齿轮端面模数ms的选择 由式 ms=d2/z2=370/37=10取标准模数 ms=10 mm (见现代机械传动手册 GB/T 12368-1990 )为了知道所选模数是否合适需用下式校对： (1.6) 式中： Km -系数，0.0610.089 即： 在0.0610.089之间所以所选齿轮端面模数ms=10 mm合适。由此可算出大小齿轮的准确分度圆直径： d1=msz1=107=70 mm d2=ms
13、z2=1037=370 mm(4) 法向压力角的选择螺旋锥齿轮的标准压力角是2030，选择标准压力角有易于选择制造齿轮的刀具，降低生产成本。(5) 螺旋角m的选择螺旋角m指该齿轮节锥齿轮线上某一点的切线与该切点的节锥母线之间的夹角，螺旋角越大锥齿轮传动越平稳，噪音越小，但轴承寿命缩短，因此在轮式装载机上常用m=35(6) 齿面宽b的确定增加齿面宽理论上似乎可以提高齿轮的强度及使用寿命，但实际上齿面宽过大会使齿轮小端延长而导致齿面变窄，势必减小切削刀尖的顶面宽及其棱边的圆角半径。这样一方面使齿根圆角半径过小，另一方面也降低了刀具的使用寿命。此外由于安装误差及热处理变形等影响会使齿轮的负荷易于集中小端而导致轮齿折断。 齿面过小同样也会降低轮齿的强度和寿命。通常推荐螺旋锥齿轮传动大齿轮的齿面宽为： (1.7)式中：D-从动锥齿轮传动分度圆直径 所以：同时b2不应超过端面模数ms的10倍即：b210ms=1010=100 mm所以取 b2=58 mm取小锥齿轮的齿面宽和大锥齿轮的相同，即：小锥齿轮齿面宽 =b2=58 mm(7) 螺
