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1、ZL40装载机行星式动力换挡变速箱设计太原科技大学毕业设计ZL40装载机行星式动力换挡变速箱设计the design for ZL40 loader planetary power shift transmission学 院（系）： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2016.6.6 摘要本次设计为ZL40装载机行星式动力换挡变速箱。ZL40装载机是一种轮式装载机，被广泛应用于建筑、铁路、公路、水电、港口、矿山、农田基本建设及国防等工程中，更多地被用来对土壤、砂石、石灰、煤炭等散装物进行铲装、搬运、
2、卸载及平整作业，也可轻度铲挖矿山、硬土以及装卸钢管、木料等，具有作业速度快、效率高、机动灵活、操纵方便这些特点，已经成了工程建设中土石方施工的主要机种之一。而行星式动力变速箱具有结构紧凑、载荷容量大、传动效率高、齿间负荷小、结构刚度好、输入输出轴同心和更加容易地实现动力与自动换挡等优点，同时也有结构复杂、零件多、制造精度高、修理复杂等不足之处。随着制造加工精度的提高，这种变速箱不仅在工程车辆上得到了被普遍使用，在汽车上的应用也越来越广泛。首先通过发动机与液力变矩器的匹配设计计算，使发动机功率能够充分利用，进而改善装载机牵引性能，然后选择装载机的传动方案，变速箱有两个前进档位，一个后退档位，通过
3、操纵两个换挡离合器便可实现换挡。离合器类型为双离合器，换挡迅速平稳。最后进行了变速箱主要参数的确定和配齿计算，通过主要零部件的强度刚度计算以及轴承寿命验算，变速箱满足了设计要求。关键词：轮式装载机；匹配；牵引特性；行星式变速器；动力换挡AbstractThe topic of this design is the ZL40 loader planetary power shift transmission. The loader ZL40 is a kind of wheel loader, is widely used in construction, railway, highway, w
4、ater and electricity, port, mines, farmland capital construction and national defense projects, it is mainly used for soil, sandstone, limes, coal and other bulk to shovel loading, handle, unload and do the smooth operations, can be used to slightly dig the mine, hard soil, and to load and unload st
5、eel, wood, etc., with fast operation speed, high efficiency, flexible and convenient manipulation, become one of the main models of the conditions in the construction of engineering construction. The planetary power shift transmission has a compact, load capacity, transmission efficiency, the load b
6、etween teeth small, the structure stiffness, input and output shaft concentric and easy to implement dynamic and automatic shift, etc., but also a complex, multi-part, high precision manufacturing, maintenance problems and other Shortcomings. As the manufacturing process to improve the accuracy of s
7、uch transmission-type vehicles not only in engineering has been widely used in automotive applications are increasingly widespread.First, by matching the engine and torque converter design and calculation, the engine power is fully utilized, Loader in order to improve traction performance, and then
8、select the loader transmission scheme, transmission has two forward gears, back a gear, shifting through the manipulation of the two clutch shift can be realized. Clutch type dual clutch, shift quickly and smoothly. Finally, to determine the main parameters of the transmission and distribution gear
9、calculation, calculated by the intensity of the main components and checking the bearing life, transmission to meet the design requirements.Keywords: Wheel Loaders; Matching; Tractive Characteristics; Planetary Transmission; Power Shift目录摘要Abstract引言11 传动方案的初步设计与分析31.1 变速箱的功用31.2 设计要求31.3 串联组成式行星变速箱
10、设计原则31.4 两自由度行星变速箱传动方案的选择31.5 设计步骤42 发动机与液力变距器的匹配计算52.1 画出发动机的外特性曲线和液力变矩器的无因次特性曲线52.2 确定变矩器的直径72.3 作发动机与液力变矩器的共同工作输入特性曲线92.4 作发动机与液力变矩器的共同工作输出特性曲线102.5 确定变速箱档数比122.6 作理论牵引特性曲线133 变速箱方案设计及参数确定163.1 传动方案的选择163.2 配齿计算173.3 行星机构运动学分析193.3.1 转速分析193.3.2 转矩分析214 主离合器设计234.1 主离合器的选型234.2 主离合器的主要参数确定245 行星部
11、分齿轮结构设计265.1 齿轮设计265.2 计算载荷的确定265.3 齿轮的变位和修正265.4 齿轮的强度验算275.4.1 验算太阳轮与行星轮传动的强度275.4.2 验算行星轮与内齿圈传动的强度286 定轴传动部分齿轮参数计算316.1 齿轮传递转矩的确定316.2 齿轮材料的选择316.3 主要尺寸的初步确定316.4 齿轮强度校核337 轴的设计及轴承的选用357.1 轴的设计357.1.1 轴的初选357.1.2 轴的强度校核367.2 轴承的选用377.2.1 初选轴承377.2.2 轴承的强度校核及寿命计算38结 论39致 谢40参 考 文 献41引言1.装载机概述装载机的应
12、用广泛，在生活中被普遍应用于公路、铁路、建筑、水电、港口、等方面，它的作业对象主要是各种土壤、砂石料、灰料等，主要完成铲、装、卸、运等作业，也能够铲掘岩石、硬土等，要是使用其他的辅助工作装置，还能够进行推土、起重和装卸其他物料的作业。在道路尤其是在高等级公路施工中，装载机通常用来填挖路基工程、沥青以及水泥混凝土料场的集料、装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因而在国内外得到迅速发展，成为土石方工程施工的主要机种之一装载机的行走装置有轮胎式和履带式两种，传动形式有机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动等，本
13、次设计为液力机械传动的轮式装载机。2.装载机的发展状况从20世纪20年代开始，装载机就处于不断发展的状态。传动系统的改变由机械传动到液力机械传动、全液压传动再到电传动，不断更新，而现在使用最多的是液力机械传动。全轮驱动的装载机的问世是从20世纪40年代开始的，铰接式转向装载机的发明是在60年代期间，装载机的这些不同的结构形式如今已经被大、中型装载机广泛采用。伴随着电子技术的发展，一直到80年代，装载机步入了机电液一体化的新发展阶段。当今装载机在整体性能、工作能力、安全方面、可靠度方面和操作舒适等各个方面都进步了很多。经过30几年的发展，我国装载机的结构和性能都有了较大提高，正一步一步逼近国际水
14、平。 近年来，装载机在国内外的发展趋势可以按以下几个方面来总结。（1）产品形成系列，规格向两头延伸产品开发变为系列，并在发展大型轮胎式装载机的同时向小型化发展，产品系列化、成套化、多品种化成为主流。大小规格往两头延伸同时向高卸位、远距离作业方向发展。 （2）技术不断创新，产品性能日趋完善采用新结构、新技术，来改善整机性能，加强机器的自动化和智能化水平，让作业越发精确、快捷，同时减少能量消耗。一些先进技术被广泛地使用，工作装置连杆机构不断更新换代，不同的自动化功能越发接近成熟、完善。 （3）向机电液一体化、电子化方向发展随着电子技术、计算机技术的进步与不断发展，为保证机器在可靠度、安全以及节能等
15、方面的性能，进入20世纪80年代之后，已将一些电子技术、智能技术用在装载机等一些工程机械上，以增强机器的各种性能和作业质量。（4）装载机的轮胎化由于轮胎式装载机具有重量轻，速度快，机动灵活，效率高、维修方便等一系列优点，所以发展较快，应用广泛。1 传动方案的初步设计与分析1.1 变速箱的功用变速箱的功用是:1.更改传动比，使驱动轮的转矩以及转速的变化范围变大，从而适不断变化的行驶条件，例如起步、加速、上坡等，并让发动机在较好的条件下工作；2.实现倒挡，以发动机旋转方向不变作为前提，使车辆可以前进及倒退行驶；3.实现空挡，能使传动系统的动力传递终止，从而使发动机可以起动、怠速，而且能使车辆在发动机工作的情况下长时间停车，从而便于变速箱换挡和动力输出。1.2 设计要求
