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1、学 号 2010071106密 级 _哈尔滨工程大学学士学位论文履带推土机传动系统设计学 号 2010071106密 级 _履带推土机传动系统设计The Design of the Transmission System of Crawler Bulldozer摘 要随着新世纪的前进，我国在市政工程、道路交通、农田水利、能源矿上等对高性能机械产品的需求迅速增长，机遇与挑战并存，对其性能要求也越来越严格。作为工程机械的重要组成部分推土机，随着工况条件的复杂与艰难，对其工作可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求，而这些要求均与推土机传动系统有着密切的关系。本设计在了解工程机械人力换挡
2、变速器的基本原理、特点、及国内外最新发展情况的基础上，设计履带推土机传动系统的工作结构，使其实现5个前进挡和4个倒退挡。本设计采用的是机械式传动系统，主要完成了以下工作：对各挡分配传动比；对挡位之间布置进行安排；确定齿轮传动方式，及各齿轮参数、轴布置及轴结构设计；设计换挡机构锁销式同步器；对支承传动齿轮的箱体进行大致的设计；并且，与此同时使用PRO/E软件工具进行三维模型绘制和装配关系分析，对重要受力构件进行强度分析，能够实现目的、满足基本要求，运用CAD绘制二维装配图与零件图。 通过本次课题设计，进一步加强所学的专业知识，了解和掌握机械系统设计步骤和方法。并经过三维CAD系统和运动学分析软件
3、的建模和分析练习，掌握了先进的设计方法和设计理论，提高了实践能力。关键词：高性能机械产品、推土机、传动系统、人力换挡变速器、同步器ABSTRACTWith the century of progress, the need of high-performance machinery products for munioipal engineering, road traffic, irrigation and water conservancy, energy and mines and so forth is rapidly increasing. Opportunity is always
4、 standing by dekaron, the performance of which is increasingly strict. As the significant member of construction machinery, the buildozer has to improve its working reliability, maintainability, safety, fuel economy to adapt to the more complex and difficult environment, which is closedly related to
5、 the transmission system of the buildozer.After having a knowledge of theory, feature, the latest condition at home and abroad about the human transmission, I designed the transmission of the buildozer, which has five forward gears and four reverse gears. The plan adopted to mechnical transmission s
6、ystem. The main work finished is as follow: distrubute gear ratio to every gear, arrange the configuration of each other gear, comfirm the driving mode of gear wheel, including parameter the arrangement and structure of shafts, design the lockpin synchroizer and the box; As well, I used the PRO/E to
7、 draw three-dimensional mode and analysis weighted, finding it reasonable, then draw its X-Y scheme. Through the progress, I have a deep congnition of my profissional knowledge and grasp the way of mechanical system design. At the same time, with the practice of the three-mode CAD system and kinesio
8、logy, I mastered the advanced design technique and theory , and improved my practical ability. Key words：High-performance machinery products, Earthmover, Transmission system, Human transmission, Lockpin synchronizer目 录第1章 绪论11.1 课题背景、目的及意义11.2 国内外各种传动系统研究状况11.3 本论文的主要内容3第2章 履带推土机传动系统的总体方案设计52.1 设计目标
9、52.2 履带推土机传动系统总体设计52.3 传动比确定72.3.1 概述72.3.2 总传动比确定72.3.3 总传动比校核92.3.4 传动系统总传动比的分配92.4 本章小结10第3章 变速箱关键构件结构方案设计113.1 概述113.2 变速箱结构方案的选择113.2.1 平面和空间三轴式变速箱123.2.2 齿轮安排123.2.3 换挡结构形式133.2.4 变速箱主参数确定133.3 变速箱轴结构设计193.3.1 计算各轴的转矩193.3.2 输入轴结构设计203.3.3 中间轴结构设计213.3.4 输出轴结构设计233.4 同步器结构设计233.4.1 锁销式同步器工作过程分
10、析243.4.2 同步器主要参数确定243.5 运动可行性分析模拟273.6 本章小结27第4章 变速箱关键构件的校核计算304.1 变速箱齿轮强度计算304.1.1 齿轮损坏原因及形式304.1.2 计算斜齿轮的弯曲应力304.1.3 计算斜齿轮的接触应力324.2 变速箱轴的校核计算354.2.1 输入轴的校核354.2.2 中间轴的校核374.3 检验轴承的寿命424.4 校核键的强度434.5 箱体外壳结构设计及初步建模444.6 本章小结45结论46参考文献47攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果49致 谢50第1章 绪论1.1 课题背景、目的及意义近些年以来，随着我国国民经济
11、建设的高速发展与国家“十一五”规划纲要的成功实施，能源矿山、农田水利、市政工程、道路交通等对高性能机械产品需求和要求等迅速增长与增加，使得我国工程机械行业抓住了难得的历史机遇，顺势地不断快速发展、成长与壮大，同时也遇到了前所未有的挑战。“十一五”期间，工程机械行业规模总量、销售收入均跃居世界首位，成为我国国民经济发展的重要支柱产业之一1。京沪高铁总投资2200亿元，其中基建占到1000亿元，工程机械采购规模大约为209亿元，平均每年的采购额约为42亿元，不言而喻高铁对工程机械的需求量是非常大的。据报道，“十二五”期间，国家投在交通运输上的资金将达10万亿元，高铁、城铁、地铁、高速公路等基础设施
12、建设，将极大地带动工程机械行业进一步的发展2。工程机械将再一次面对发展的。作为工程机械里的重要组成部分推土机，随着国家经济的发展与工程机械行业的快速进步，国内外对其需求量与日俱增，但是所谓机遇与挑战并存，工作条件的更加复杂与艰难化，人们对其工作可靠性、可维修性、安全性和燃油经济性也就提出了更高的要求3。另外，作为牵引式工程机械的典型代表履带推土机，较一般的推土机能够适应更多的工况，它追求的是速度与负荷之间的自适应能力、降低比油耗、提高作业生产率，充公利用发动机功率，即追求最大的作业生产率、经济性、动力性，也就是说能够使发动机功率得到充分发挥，使传动系统应有较高的效率，使整机有较好的作业生产率，
13、而这一切的关键之一，推土机传动系统地位着举重若轻4。因此本设计的意义也就体现出来了。履带推土机主传动系统能够实现5个前进挡和4个倒退挡，并可通过转向差速器实现转向运动，此课题的目的就是在了解工程机械人力换挡变速器的基本原理、特点、及国内外最新发展情况的基础上，设计履带推土机传动系统的工作原理和结构，实现5进4退，并且用PRO/E软件工具进行三维模型绘制和装配关系分析，后期可用相关软件对重要受力构件进行强度模拟分析。本课题属于在现有传动系统中进行改进和部分创新，比如现在的推土机一般是3前进挡3倒退挡的，而我通过改进使其实现5进4退的。1.2 履带推土机国内外各种传动系统研究状况目前当下，现有推土
14、机传动系统一般主要有四种，分别是机械式传动系统、液力机械传动、液压传动系统、电传动系统。从而，按推土机的传动方式可以把推土机大体分为机械式推土机、液力机械式推土机、静液压推土机与电传动推土机。根据对推土机的使用性能要求，无论推土机使用何种传动方式，其最终的目的都只有一个，那就是最大限度地提高推土机动力性和燃油经济性，保证推土机有最大生产率。然而，由于各种传动形式系统，具有各自的优缺点，在不同的使用条件下侧重点不一样，使得采用不同传动形式的推土机也是各有千秋5。机械式传动系统主要由主离合器、人力换挡变速箱或液压动力换挡变速箱组成。机械式系统中离合器是关键部分，一般为了延长它的使用寿命，常采用湿式
15、离合器。并且，为了使人们在用的时候能够不用费多大的力气，用主离合器，就经常采用液压动力来进行控制它，这与采用湿式离合器不谋而合，极大地便于布置；人力换挡变速箱，顾名思义，就是采用啮合套，通过人的力量来控制换挡装置。总而言之，此传动系统结构相对其它几种来说比较简单，而且价格也比较可观，燃料消耗量同时也比较低，更好的是传动效率高；但是话说回来其人力换挡操纵相当费力，对驾驶操作者的能力要求较高，且其变速属于有级变速，对可能遇见的各种载荷的适应性能力不是很好，这点不能充分利用功率。液力机械传动系统下属又可以分为三类形式：第一种是由变矩器和动力换挡变速箱组合而得。其中变矩器的优点比较明显。它的转速能够随着阻力自动变化，从而使得换挡过程较柔和，能高效率的利用发动机的功率，不容易熄火，且整机牵引性能也得到一定程度的改善，但是仍存在一定的换挡冲击6。因此，为了更好地解决在换挡时，在其中存在的碰撞、打击等问题，动力换挡变速箱的液压操纵系统中一般都会安装一种装置，那就是平稳结合阀。液压动力换挡操纵轻便，对驾驶者要求不是很高，性能好。其缺点也很明显，主要是变矩器高效率的地段非常非常的狭小，它在工作的时候经常位于75%以下
