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1、微耕机变速箱的设计第 1 页 共 24 页下载须知：下载须知：本文档是自己所做毕业设计，只可用于学习交流，本文档是自己所做毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外：有需要电子档的同学可以加我不可用于商业活动。另外：有需要电子档的同学可以加我23531180362353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。建设社会主义和谐社会。微耕机变速箱设计微耕机变速箱设计作者：xxx 指导老师：xx xxx 工学院 11 机械设计制造及其自动化 合肥 230036摘要：摘要：本文主要介绍微耕机的组成部分及
2、其工作原理，并分析了变速箱在微耕机工作过程中所承担的重要功能和现在市场上微耕机常用变速箱，在此基础上，以动力来源为重庆宏受通用机械厂生产的 168F 汽油机的微耕机为研究对象，重微耕机变速箱的设计第 2 页 共 24 页新对变速箱进行了设计，重新设计的变速箱包含了变速结构、差速结构、换档结构。为操作简单、结构紧凑、实用性强的新一代微耕机变速箱。关键词：关键词： 微耕机变速箱 变速 换挡1 1 绪论绪论1.11.1 变速箱设计的意义变速箱设计的意义我国自古以来就是农业大国，曾经靠着我国劳动人民的辛勤耕作成为世界最为强大的国家，但是就目前中国 13 亿人口来看，单纯的靠人、牛的力量已经不再满足当前
3、对生产力的要求了，这就要求有新的农业机械扛起重任。因为前两个世纪我国陷入了资本主义国家的殖民半殖民统治，我国的农业机械没有得到很高的重视，农业机械的推广和使用基本为零，但是解放后，我国很快的完成了社会主义的全面改革，并顺利完成了第一个五年计划，第一个五年计划期间我国研发出了各种农业机械，这些农业机械对解放生产力起到了很大的作用。近年来我国的科研人员在农业机械方面创新取得巨大突破，生产出了满足更多条件下使用，拥有更多功能的各种农业机械，为我国的农业现代化打下了坚厚的基础。尽管我国在农业机械方面取得了如此耀眼和光辉的成就，就目前的情况看，在一些丘陵、地形较为复杂的地带，大型农业机械到达不了这种地形
4、极为复杂的地方，耕种还只能依靠人力、畜力，面对这样的问题，研究和设计出新一代的适应更小地块、更复杂地形的小型微耕机就迫在眉睫了。微耕机的变速箱就像是电脑的 CPU，控制着微耕机的速度、换挡、转向等重要功能，变速箱的适用性也影响着微耕机是否可以满足更为复杂条件的使用，在微耕机使用过程中，变速箱也是最容易出现故障的部件之一，而且变速箱的故障会直接影响到微耕机的使用。小型微耕机一般工作在土地硬度较高的耕地上，这种环境下对微耕机传动的平稳性要求很高，变速箱又决定了微耕机的传动平稳性。因此变速箱的适用性、平稳性直接决定了微耕机的应用和推广价值，也决定了微耕机的性能和市场价值。因此变速箱的设计就成为了微耕
5、机设计中最为重要的一环，它的设计的意义也变得非常重大。1.21.2 变速箱设计想要达到的目标变速箱设计想要达到的目标微耕机主要由知识水平不是很高的农民使用，因此其必须操作简单，微耕机的使用环境也极为复杂，在一些地理比较窄小的范围使用因此微耕机必须有微耕机变速箱的设计第 3 页 共 24 页以下要求：（1）机械一定要经济便宜，且运行过程稳定，不易出问题；（2）档位设置时要有空挡、前进挡、倒退当，且换挡方便迅速；（3）变速器的工作效率高，噪声需要很低；本次变速箱主要根据动力来源为重庆宏受通用机械生产的 168f 型汽油机的微耕机进行设计。2 2 变速箱的总体方案的确定变速箱的总体方案的确定依据微耕
6、机的相应要求，现选择动力来源为 168f 的汽油机，该微耕机的 具体参数如下表 表 1-1汽油机型号168f功率3.5kw满载转速4200r/min车轮直径350mm前进速度3.5km/h倒车速度1.0km/h微耕机参数表2.12.1 变速箱的工作原理变速箱的工作原理一般的变速箱主要采用齿轮传动达到降速的目的，为了实现微耕机的不同行驶方向，变速箱内需要有多对传动比不同的齿轮副，通过操作档杆变换变速箱内不同齿轮副的工作来达到微耕机换挡的目的。空档时，变速箱体内从动轮和主动轮错开，动力切断；前进档时变速箱类似二级减速器齿轮，通过两级齿轮减速达到降速前进的目的；倒退档时，整个传动过程增加一个中间齿轮
7、，使主动轮和最后一级从动轮转速方向相同，实现微耕机倒退的目的。为了实现微耕机转变方向的方便，在输出轴两侧各安装一牙嵌式离合器，控制微耕机转向的方法在微耕机前进或后退需要转向时，将想要转达方向的那一侧离合器离合，即可方便实现转向的目的。 2.22.2 变速箱传动原理图变速箱传动原理图根据微耕机变速箱的工作原理，变速箱传动原理图如下： 图 2-1微耕机变速箱的设计第 4 页 共 24 页2.32.3 传动比的计算和分配传动比的计算和分配2.3.1 前进时传动比计算1) 根据微耕机的前进速度，微耕机轮子直径，公式：n=60*1000v/d 可计 算处变速箱输出轴转速 n=60*1000*0.972/
8、3.14*350=53.07r/min，此时总传动比 i总=4200/53.07=79.14，2 ) 传动比的分配汽油发动机输出转速为 4200r/min ,汽油发动机与变速箱间的传动由 v 带传动，初步选定 v 带的传动比为 3，此时变速箱传动方案属于圆柱齿轮减速方案，为了使整体结构合理、紧凑、布局恰当，查询机械设计课程指导书可选取i1= 6.48 ,则根据总传动比、 v 带传动比易计算出 i2= 4.07 。 2.3.1 倒退时传动比计算 1) 根据微耕机的倒退速度，微耕机轮子直径，公式：n=60*1000v/d 可计 算处变速箱输出轴转速 n=60*1000*0.278/3.14*350
9、=15.178r/min，倒退时的微 耕机没有负载，转速大大降低，此时转速降低到为 1000rmin 以下, 总传动比i总=1000/15.178=65.88，2 ) 传动比的分配 汽油发动机输出转速为 1000r/min 以下 ,此时的变速箱同样属于减速箱，只是 多了一个中间齿轮用于改变输出轴转向，此时由发动机传输到变速箱的动力依 然由带传动，传动比与前进时相同，同样为3，此时变速箱的一级减速齿轮与带i 前进时的相同，所以分配传动比的=6.5，此时轴 3 上的齿轮作用只是改变转1i4.1轴 1轴 2轴 4轴 31.12.12.22.33.14.2微耕机变速箱的设计第 5 页 共 24 页向
10、i3= 1，则易计算出轴 3 和轴 4 间传动比 i43.39.是2.42.4 计算各轴的功率及转矩计算各轴的功率及转矩2.4.12.4.1 计算前进时各轴转速和转矩计算前进时各轴转速和转矩1） 计算相关轴的转速n1 = n/i = 4200/3=1400r/minn2 = n1/i1 =1400/6.48 = 216.05r/minn4 = n2/i2 =216.05/4.07=53.07r/min 2 ） 计算各轴的输入和输出功率根据机械设计课程设计指导书，相关机械传动效率如下滚动轴承 0.98V 带 0.94圆柱齿轮 0.98则各轴的输入功率如下kwkwkwkwkwkw03. 398.
11、098. 016. 398. 098. 0PP16. 398. 098. 029. 398. 098. 0PP29. 394. 05 . 394. 0PP2412T1入入入入入各轴的输出功率kwkwkw00. 398. 003. 398. 0PP10. 398. 016. 398. 0PP22. 398. 029. 398. 0PP442211入出入出入出3 ） 计算各轴的输入和输出转矩根据 T = 9550P/n可以计算各轴的输入转矩，又因为滚动轴承传动效率为0.98 输出转矩为输入转矩的 0.98，可计算出具体数据，汇总成下表所示 表 2-1 功率 P（kw)转矩 T（Nm)轴名输入输出输
12、入输出转速 （r/min)传动比轴 13.293.2222.4522.01400轴 23.163.10139.72136.93216.05轴 43.033,00546.14535.2253.076.484.07 前进档时各轴情况2.4.22.4.2 计算后退时各轴转速和转矩计算后退时各轴转速和转矩1） 计算相关轴的转速n1 = n/i = 1000/3=333.33r/minn2 = n1/i1 =333.33/6.48 = 51.44r/min微耕机变速箱的设计第 6 页 共 24 页n3= n2/i3 =51.44/1=51.44r/minn4= n3/i4 =51.44/3.389=15
13、.178r/min 2 ） 计算各轴的输入和输出功率（倒退时无负载发动机功率降低至 1.5kw 以下）根据机械设计课程设计指导书，相关机械传动效率如下滚动轴承 0.98V 带 0.94圆柱齿轮 0.98则各轴的输入功率如下kwkwkwkwkwkwkwkw249. 198. 098. 030. 198. 098. 0PP30. 198. 098. 0354. 198. 098. 0PP354. 198. 098. 041. 198. 098. 0PP41. 194. 05 . 194. 0PP342312T1入入入入入入入各轴的输出功率kwkwkwkw224. 198. 0249. 198. 0
14、PP274. 198. 030. 198. 0PP327. 198. 0354. 198. 0PP382. 198. 041. 198. 0PP44332211入出入出入出入出3 ） 计算各轴的输入和输出转矩根据 T = 9550P/n可以计算各轴的输入转矩，又因为滚动轴承传动效率为0.98 输出转矩为输入转矩的 0.98，可计算出具体数据，汇总成下表所示 表 2-2 功率 P（kw)转矩 T（Nm)轴名输入输出输入输出转速 （r/min)传动比轴 11.411.38240.4039.59333.3轴 21.3541.327251.37246.3451.44轴 31.301.274241.41
15、236.5851.44轴 41.2491.224785.87770.1515.1786.51.03.389后退档时各轴计算结果3 3 前进时齿轮的设计与校核前进时齿轮的设计与校核3.13.1 变速箱一级直齿轮的设计变速箱一级直齿轮的设计3.1.1 选定齿轮材料，精度等级并初步确定齿数（1） 根据机械设计手册相关标准，结合微耕机的工作条件，大小直齿轮均采用 40Cr，并做调制处理，硬度为 280 HBS,精度为 7 级精度，压力角取 20。（2） 初选小齿轮齿数 z1=18,则大齿轮齿数 z2=i1 z1=6.4818=116.64，取齿数微耕机变速箱的设计第 7 页 共 24 页117。 3.1.2 按齿面接触疲劳强度设计1） 计算小齿轮分度圆直径，即d d 1t1t 211 3 HZZhZeZ uu dKhtT 试选载荷系数 K Ht=1.3，查取区域系数 ZH= 2.48，查得材料的弹性影响系数 ZE=189.8MPA1/2 计算接触疲劳强度用重合度系数 Za1=arccos=31.41*21/cos1ahZZat2at2= =arccos=22.479*2/cos22ahZZa=/2=1.701tantan2tantan211aaZZZ=0.87534a计算接触疲劳许用应力H由机械设计图 10-25d 查
