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1、北京信息科技大学毕业设计（论文）题 目：ZL50轮式装载机行星式动力换挡变速箱设计学 院：机电工程学院专 业：车辆工程学生姓名：班级/学号指导老师/督导老师：起止时间： 2013年4月10日至2013年6月13日摘要ZL50 装载机是我国轮式装载机系列中的中型产品，该机是一种较大型的以装卸散状物 料为主的工程机械，广泛应用于矿山、基建、道路修筑、港口、货场、煤场等地进行装载、 推土、铲挖、起重、牵引等作业。ZL50装载机属于ZL系列，采用轮式行走系，液力机械传动系，铰接式车架，工作装置 采用液压操纵。所以该机具有机动性好、转向灵活、生产率高、操纵轻便等优点，另外，该 机后桥布置为摆动桥，增加了
2、整机的稳定性，所以该机的安全性好。ZL50 装载机采用液力变矩器、动力换档变速箱、四轮驱动、液压转向、嵌盘式制动器、 铰接式车架的先进结构，具有牵引力大、操作方便、转弯半径小、作业效率高等优点。本设计中采用行星式动力换档变速箱，它具有3个离合器和3根轴，且轴安装在壳体内， 使变速箱结构简单、便于维修。变速箱具有两个前进档和一个后退档，可以产生3 个速度。本设计为ZL50轮式装载机行星式动力换挡变速箱，此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、输入输出轴同心以及便于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、维修困难等缺点。随着制造加工精度的
3、提高，这种变速箱不仅在工程车辆上得到了广泛应用，在汽车上的应用也日益广泛。首先通过发动机与液力变矩器的匹配设计计算，使发动机功率得到充分利用，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 过操纵两个换挡离合器即可实现换挡。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；变矩器；牵引特性；行星式变速器，动力换挡AbstractThe loader ZL50 is wheel type and it is more bigge
4、r among the series made in our country .It is suitable for loading discharging materials and it applies for mine、capital construction 、road building 、port、field、coal field and carries loading 、pushing dust、 diging、rising weight、.The loader ZL50 is ZL series .It adopts wheel type system、liquid engine
5、 driving system、ream meet vehicle type、,working set of hydraulic pressure controlling. So it has good flexibility、turning agility、high productivity、controlling handiness ets. Its back bridge is swing bridge ,so increases the stability of whole machine, and it has a good security.Being equipped with
6、advanced devices such as hydraulic torque converter 、 power shift gearbox 、four wheel driving 、hydraulic steering gear 、chuck disk break and artiallated frame. So the loader model ZL50 is featured with high pulling capacity 、 small turning radius. all of which make it possible for easy operation. th
7、us resulting in the high efficiency of our product.s constructIn my design, I adopt counter shaft 、power shift transmission. It is equipped with one church and four axles. The axles is placed in room, so the transmission is simple and maintenance is easy. the transmission has two forward and one rev
8、erse gear, it can provide three speeds.The design for the ZL50 loader planetary power shift transmission, the gearbox has a compact, load capacity, transmission efficiency, the load between teeth small, the structure stiffness, input and output shaft concentric and easy to implement dynamic and auto
9、matic 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 such transmission-type vehicles not only in engineering has been widely used in automotive applications are increasing
10、ly widespread.First, by matching the engine and torque converter design and calculation, the engine power are fully utilized, Loader in order to improve traction performance, and then select the loader transmission scheme, transmission has two forward gears, back a gear, shifting through the manipul
11、ation 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 calculation, calculated by the intensity of the main components and checking the bearing life, transmission to meet t
12、he design requirements.Keywords: wheel loaders, matching, tractive characteristics, planetary transmission, power shift .目录摘要IABSTRACT I.I第一章 概述11.1 装载机的总体构造 11.2 整机传动系统设计 11.3 设计任务书 1第二章 传动方案设计与分析 41.2工程机械行星式变速器特点 41.3串联组成式行星变速箱设计原则 41.4 两自由度行星变速箱传动方案的选择 4第三章 发动机与液力变距器的匹配计算 53.1画发动机的外特性曲线及液力变矩器的无因次
13、特性曲线 53.2选择合适的液力变矩器的有效直径 D 73.3作发动机与液力变矩器共同工作输入输出特性曲线。 83.4 画出运输工况的牵引力行驶阻力平衡图15第四章 行星机构运动学和动力学分析 1741 传动比的确定 1742 传动简图设计 1943 配齿计算 224.4 运动学分析 244.5 动力学分析 27第五章离合器设计 305.1 确定换挡离合器的结构形式 305.2 确定主要参数 30第六章 齿轮结构设计 3261 齿轮设计 32第七章 轴承的选择计算 387.1 轴承的选择 387.2 轴承的强度校核以及寿命计算 38第八章轴的设计 418.1 计算轴的直径 418.2 轴的强度
14、计算 418.3 轴的刚度验算 45结束语 49致谢 50参考文献 第一章概述1.1装载机的总体构造装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工 机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲 挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道 路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料 场的集料与装料等作业。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，因此它成为工程建设中土石方 施工的主要机
15、种之一。装载机以柴油发动机或电动机为动力装置，行走装置为轮胎或履带，由工作装置来完成 土石方工程的铲挖、装载、卸载及运输作业。如图1-1所示，轮胎式装载机是由动力装置、 车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成。1.2整机传动系统设计图1.1轮式装载机结构简图1柴油机2传动系统3防滚翻与落物保护装置4驾驶室5空调系统6 转向系统7液压系统8前车架9工作装置10后车架11制动系12 电器仪表系统轮式装载机传动系统如图1.1所示，其动力传递路线为：发动机一一液力变矩器一一变 速箱传动轴前、后驱动桥轮边减速器车轮。1.3设计任务书（1）液力变矩器无因次特性曲线（原始特性曲线）所选用的液力变矩器均为单级四元件双涡轮液力变矩器，其结构型式参考有关资料。其 原始特性曲线如下表：IKn入 Y 104B0.04.130.0033.40.13.450.34533.60.22.950.5934.40.32.500.7535.60.4251.9180.81534.80.51.580.7935.20.551.3640.7535.70.611.1150.6836.40.73
