537 履帶牽引車輛機械液壓轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計（有cad原圖）,537,履帶牽引車輛機械液壓轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計（有cad原圖）,履帶,牽引,車輛,機械,液壓,轉(zhuǎn)向,裝置,設(shè)計,cad,原圖 履帶牽引車輛機械液壓轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計 摘 要 本設(shè)計為履帶牽引車輛機械液壓轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計。轉(zhuǎn)向裝置的功用是：保證 車輛能按駕駛員的意志而進行轉(zhuǎn)向行駛。履帶拖拉機轉(zhuǎn)向機構(gòu)的功用還包括增 扭降速，改變扭矩傳遞方向和利用其殼體承擔(dān)整機的推動力。履帶車輛的轉(zhuǎn)向 性能是影響其機動性和生產(chǎn)率的主要因素之一。雙功率流作為一種新型的轉(zhuǎn)向 裝置應(yīng)用于履帶車輛能大幅度提高履帶車輛的轉(zhuǎn)向性能。轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計還要滿 足必要的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)。 本次設(shè)計為了選擇合適的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，對一拖公司、卡特公司、小松公司的 三種不同的轉(zhuǎn)向機構(gòu)進行性能分析；最終選擇一拖公司機械液壓雙功率流轉(zhuǎn)向 機構(gòu)比較適合本次設(shè)計的要求。為了提高車速和增加車輛在惡劣環(huán)境下工作的 能力，特別增加了行星排特性參數(shù)和齒輪的模數(shù)。為了減少軸向力和滿足必要 的經(jīng)濟性，傳遞齒輪全部選擇直齒輪。 在說明書的校核部分，主要對齒輪的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，軸 的剛度和強度以及軸承的壽命進行了計算，設(shè)計的零件均滿足要求。 關(guān)鍵詞： 履帶車輛，雙功率流，行星結(jié)構(gòu)，無級轉(zhuǎn)向 TRACKED VEHICLES TOWED TO THE INSTALLATION OF MECHANICAL HYDRAULIC DESIGN ABSTRACT The design of tracked vehicles towed to the installation of mechanical hydraulic design. To the installation function is : guarantee that the vehicles will be carried out by drivers to traffic. Tracked tractors to institutions function also includes additional twisting faster, change direction and the use of its terminal torque transmission to whole sets of impetus. Tracked vehicles to affect its mobility and productivity performance is one of the main factors. Double power flow as a new type of device should be used tracked vehicles to be able to significantly enhance the performance of tracked vehicles. Devices designed to meet the necessary impetus to sexual and economic indicators. To choose a suitable design of this body to the one on the company, Carter Corporation, Komatsu companies three different agencies to performance analysis; Choose one on the final power companies mechanical hydraulic double circulation institutions more suited to the current design requirements. To increase the speed of vehicles and increase the ability to work in harsh environment, particularly increased planetary emission parameters and characteristics of the module boards. To reduce power, and must meet the necessary economic, transmission gear all the options straight gear. In the accuracy of reports, the main shaft of the bending fatigue strength and contact fatigue strength, axle rigidity and the intensity of life and bearing the terms of the parts are designed to meet the requirements. KEY WORDS : tracked vehicles, power flow to the body double, planetary structure， Stepless changes 目 錄 前言――――――――――――――――――——1 第一章 概述――――――――――――———2 第二章 方案的選擇與分析確定―――—— ——3 §2.１履帶車輛轉(zhuǎn)向機構(gòu)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展—3 §2.2 三種機械液壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)的性能分析―——― 4 第三章 轉(zhuǎn)向機構(gòu)參數(shù)的選擇與確定――――—―—8 § 3.1 行星排特性參數(shù)的確定―――――――--8 § 3.2 行星排各齒輪參數(shù)的確定―――― ----—9 § 3.3 末端傳動齒輪的選擇――― ——----— 10 第四章 校核――――――----------------11 §4.1 齒輪強度計算―――――――――― 11 §4.2 軸的校核――――――――― ———13 §4.3 軸承的選擇與壽命計算 ―――― ——16 §4.4 鍵的選擇與校核―――――――———17 設(shè)計總結(jié)――――――――――――――― ——20 參考文獻――――――――――――――――――21 致謝――――――――――――――------ 22 前 言 隨 著 農(nóng) 業(yè) 科 技 的 提 高 ， 農(nóng) 業(yè) 科 技 成 果 的 推 廣 從 而 對 農(nóng) 業(yè) 拖 拉 機 的 需 求 也 發(fā) 生 了 相 應(yīng) 變 化 ， 國 內(nèi) 外 對 大 功 率 農(nóng) 用 拖 拉 機 的 需 求 也 日 益 迫 切 。 大 功 率 拖 拉 機 尺 寸 較 大 ， 轉(zhuǎn) 向 困 難 ， 轉(zhuǎn) 向 優(yōu) 劣 直 接 影 響 拖 拉 機 的 生 產(chǎn) 率 和 經(jīng) 濟 性 。 隨 著 履 帶 拖 拉 機 功 率 的 不 斷 的 增 大 和 車 速 的 提 高 ， 傳 統(tǒng) 的 機 械 式 轉(zhuǎn) 向 機 構(gòu) 已 不 能 滿 足 對 其 行 駛 機 動 性 和 工 作 效 率 越 來 越 高 的 要 求 。 利 用 液 壓 元 件 連 續(xù) 無 級 調(diào) 速 的 機 械 液 壓 雙 功 率 流 轉(zhuǎn) 向 裝 置 實 現(xiàn) 動 力 轉(zhuǎn) 向 大 大 提 高 了 履 帶 車 輛 的 轉(zhuǎn) 向 性 能 。 近 年 來 ， 國 內(nèi) 外 正 在 積 極 開 發(fā) 和 研 制 并 成 功 的 得 到 應(yīng) 用 。 近 年 來 ， 國 外 一 些 大 中 型 履 帶 拖 拉 機 、 推 土 機 生 產(chǎn) 廠 家 如 美 國 的 卡 特 公 司 再 挑 戰(zhàn) 者 35-95E 系 列 橡 膠 履 帶 拖 拉 機 、 日 本 小 松 公 司 在 大 功 率 工 業(yè) 推 土 機 、 約 翰 .迪 爾 公 司 在 8000/9000 系 列 農(nóng) 用 橡 膠 履 帶 拖 拉 機 上 都 成 功 應(yīng) 用 了 液 壓 機 械 雙 功 率 流 差 速 轉(zhuǎn) 向 機 構(gòu) ， 并 推 出 實 用 產(chǎn) 品 。 國 內(nèi) 對 機 械 液 壓 雙 功 率 流 轉(zhuǎn) 向 裝 置 的 研 究 和 應(yīng) 用 主 要 式 針 對 軍 用 履 帶 車 輛 ， 在 民 用 車 輛 應(yīng) 用 方 面 進 行 理 論 研 究 和 產(chǎn) 品 開 發(fā) 有 一 拖 生 產(chǎn) 的 東 方 紅 1302R 橡 膠 履 帶 拖 拉 機 。 為 了 提 高 國 產(chǎn) 大 功 率 農(nóng) 業(yè) 拖 拉 機 的 技 術(shù) 性 能 ， 設(shè) 計 開 發(fā) 機 動 性 高 、 能 耗 低 、 性 能 優(yōu) 良 的 機 械 液 壓 雙 功 率 流 轉(zhuǎn) 向 裝 置 迫 在 眉 睫 。 本 次 設(shè) 計 結(jié) 合 一 拖 生 產(chǎn) 的 東 方 紅 1302R 橡 膠 履 帶 式 拖 拉 機 的 轉(zhuǎn) 向 機 構(gòu) ， 設(shè) 計 出 適 合 更 大 功 率 ， 速 度 更 高 的 拖 拉 機 的 機 械 液 壓 雙 功 率 流 轉(zhuǎn) 向 裝 置 。 由 于 知 識 和 經(jīng) 驗 有 限 ， 此 次 設(shè) 計 的 轉(zhuǎn) 向 裝 置 有 不 完 善 的 地 方 。 本 次 設(shè) 計 有 十 名 同 學(xué) 參 與 ， 由 張 文 春 老 師 曹 青 梅 老 師 指 導(dǎo) ， 并 參 閱 了 大 量 的 文 獻 。 鑒 于 本 人 水 平 有 限 ， 書 中 難 免 有 疏 漏 謬 誤 之 處 ， 望 讀 者 批 評 、 指 正 。 第一章 概 述 履帶拖拉機轉(zhuǎn)向機構(gòu)是用來改變驅(qū)動力在兩側(cè)履帶的分配（包括改變方向） 造成轉(zhuǎn)向力矩以實現(xiàn)履帶車輛的轉(zhuǎn)向。改變驅(qū)動輪的驅(qū)動力的機構(gòu)即轉(zhuǎn)向機構(gòu)。 保證轉(zhuǎn)向機構(gòu)有良好的工作性能對履帶牽引車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)有如下的基本要求： 1，履帶牽引車輛直線行使穩(wěn)定性好。 2，轉(zhuǎn)向時對發(fā)動機產(chǎn)生的附加載荷小。 3，盡可能保證車輛平順而迅速地由直線運動過渡到給定半徑的曲線運動。 4，最小轉(zhuǎn)向半徑盡可能的小。 5，轉(zhuǎn)向機構(gòu)在車輛后橋所占地橫向尺寸盡可能地小。 機械液壓轉(zhuǎn)向裝置使一種新型的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，其性能較為優(yōu)越。該轉(zhuǎn)向裝置的開 發(fā)，使大型拖拉機的轉(zhuǎn)向機動性的提高和新技術(shù)的應(yīng)用成為現(xiàn)實，能產(chǎn)生明顯的經(jīng) 濟效益。 本次設(shè)計主要包括三個方面： １，確定轉(zhuǎn)向機構(gòu)傳動方案，滿足整車轉(zhuǎn)向性能的要求。根據(jù)給定的車輛的車速 和選定發(fā)動機的功率，再結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外三種機械夜壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)的原理圖選擇一個 較適合的傳動方案。 ２，合理選擇設(shè)計參數(shù)，滿足轉(zhuǎn)向運動學(xué)特性。 根據(jù)轉(zhuǎn)向時所需的最大轉(zhuǎn)向阻力矩和車輛運動所要求的最大車速，確定行星機構(gòu)參 數(shù)的選擇原則和合理范圍，選定了轉(zhuǎn)向機構(gòu)的傳動比，設(shè)計傳動參數(shù)。 ３，進行轉(zhuǎn)向機構(gòu)零件的校核和分析。 履帶拖拉機轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向機構(gòu)各構(gòu)件的受力狀況是對其剛度和強度分析的基礎(chǔ)。在 此基礎(chǔ)上完成總圖的設(shè)計和零部件的設(shè)計。 第二章 方案的選擇與分析 §２.１履帶車輛轉(zhuǎn)向機構(gòu)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展 履帶車輛轉(zhuǎn)向機構(gòu)可根據(jù)在轉(zhuǎn)向過程中功率的傳遞方式分為單功率流轉(zhuǎn)向 機構(gòu)和雙功率流轉(zhuǎn)向機構(gòu)。 單功率流轉(zhuǎn)向機構(gòu)是最簡單的轉(zhuǎn)向，其中最常見的有轉(zhuǎn)向離合器；單雙差速 器； 行星轉(zhuǎn)向機構(gòu)等。 轉(zhuǎn)向離合器具有構(gòu)造簡單、制造方便、轉(zhuǎn)向半徑小、直線行駛性好等優(yōu)點。 由于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，只得采用多片式離合器，分離徹底性差、磨檫面的磨損增 大。 雙差速轉(zhuǎn)向機構(gòu)優(yōu)點是零件數(shù)目少、耐磨性好、壽命長。缺點是不能原地 轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向平順性差、轉(zhuǎn)向半徑的變化范圍較小。 行星轉(zhuǎn)向機構(gòu)優(yōu)點能傳遞較大的轉(zhuǎn)向力矩、多點傳遞動力且機構(gòu)內(nèi)部徑向 力互相平衡。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 綜合以上幾種轉(zhuǎn)向機構(gòu)的分析可以知道：單功率轉(zhuǎn)向的缺點是明顯的，車 輛只有幾個固定的轉(zhuǎn)向半徑、轉(zhuǎn)向過程中磨檫元件的劇烈滑磨帶來發(fā)熱合磨損 傳遞效率降低、工作可靠性差、壽命降低。 雙功率轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括機械式雙功率轉(zhuǎn)向機構(gòu)和機械液壓式雙功率轉(zhuǎn)向機構(gòu)。 機械式雙功率轉(zhuǎn)向機構(gòu)在單功率轉(zhuǎn)向機構(gòu)上有很大提高，但它的轉(zhuǎn)向半徑 是有級的，仍然不能適應(yīng)車輛在不同曲率半徑道路上用圓滑軌跡轉(zhuǎn)向的需要， 也不能排除部分結(jié)合磨檫元件進行轉(zhuǎn)向及滑磨所帶來的一系列問題。 機械液壓式雙功率轉(zhuǎn)向機構(gòu)由發(fā)動機、變量泵、控制閥、定量馬達、多檔 變速箱以及后橋轉(zhuǎn)向差動機構(gòu)組成。它可以實現(xiàn)無級轉(zhuǎn)向，具有機構(gòu)性好、沒 有磨檫元件、壽命長、效率高、工作可靠、布置簡單、維修調(diào)整少及降低能耗 外。還在工作性能上避免履帶打滑、轉(zhuǎn)向穩(wěn)定等 隨著農(nóng)用車輛功率的增大和車速的提高對其轉(zhuǎn)向性能的要求越來越高，機 械液壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)的研制和開發(fā)應(yīng)運而生。 §2.2 三種機械液壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)的性能分析 液壓機械雙功率差速式轉(zhuǎn)向機構(gòu)是目前履帶車輛最為先進的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，是 一種頗具發(fā)展?jié)摿Φ霓D(zhuǎn)向機構(gòu)。這種轉(zhuǎn)向機構(gòu)保證連續(xù)無級轉(zhuǎn)速的前提下應(yīng)用 較小的液壓元件功率大幅度提高車輛的輸出總功率，并且其傳動效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 純液壓的傳動效率，正成為國內(nèi)外車輛工程研究領(lǐng)域廣大工程技術(shù)人員的重要 研究課題。 一、車輛轉(zhuǎn)向性能與評價指標(biāo) （1）、 轉(zhuǎn)向性能是車輛改變其運動方向的一種能力，是車輛整車性能的一 個重要評價指標(biāo)。它包括轉(zhuǎn)向半徑和周轉(zhuǎn)向時間。 （2）、評價指標(biāo)包括平均旋轉(zhuǎn)角速度、規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑、轉(zhuǎn)向所需要的單位牽 引力。 二，下面從轉(zhuǎn)向性能的評價指標(biāo)出發(fā)來分析三種轉(zhuǎn)向機構(gòu)的性能 近幾年國內(nèi)外開發(fā)的三種有代表性液壓機械雙功率差速式轉(zhuǎn)向機構(gòu)有卡特 公司、小松公司和一拖公司。下面是三種轉(zhuǎn)向機構(gòu)的原理圖： 從機構(gòu)看三種機構(gòu)都是利用行星差速機構(gòu)，都具有連續(xù)無級轉(zhuǎn)向的能力，下面 從幾個方面對它們的轉(zhuǎn)向性能進行分析 a 、 三種轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向半徑 卡特公司 小松公司 一拖公司 轉(zhuǎn)向半徑R 21zMinaB??21()zMinBa??21zMinBa? b、 三種轉(zhuǎn)向機構(gòu)輸出轉(zhuǎn)速 c、 三種轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向角速度 卡特公司 小松公司 一拖公司 車輛的轉(zhuǎn)向角速度 w231kMranBi???A2341kMrwniBa???2341kMrawniB???? d、三種轉(zhuǎn)向機構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)矩 對于此次設(shè)計的轉(zhuǎn)向機構(gòu)發(fā)動機功率較大、車速較大、所需的驅(qū)動力矩也 較大。所以對于行星機構(gòu)參數(shù)a的選擇應(yīng)大于2，即a ?2.在a 2時，根據(jù)以上表 格的公式一拖公司轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向所需要的單位牽引力最小，對于大功率的拖 拉機工作條件比較惡劣，對機構(gòu)的力的要求比較高。一拖公司轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向 所需要的單位牽引力最小大大減輕了機構(gòu)的負(fù)荷，有利于拖拉機更好的作業(yè)。 直線行駛速度它僅次于小松公司比卡特公司的大。轉(zhuǎn)向半徑也處于兩者之間。 從機構(gòu)上看卡特公司的轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)向時通過液壓泵改變一側(cè)的轉(zhuǎn)速和力矩在 又差速器調(diào)節(jié)另一側(cè)的轉(zhuǎn)速和力矩實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、力的傳動繁瑣。小 松公司的結(jié)構(gòu)布置不緊湊、重要傳動機構(gòu)離車輛的中心線太遠(yuǎn)。一拖公司的轉(zhuǎn) 向機構(gòu)使通過液壓泵向兩側(cè)輸入大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動力矩來改變 后橋左輸出軸 后橋右輸出軸 卡特公司 122()()l zmannniai?? 122()()Rzmanniai??? 小松公司 12lzaii 12Rzaii 一拖公司 12()()lzMnniai??12()()RzMnniai??? 后橋左輸出軸 后橋右輸出軸 卡特公司 122l AB aaMiiM??? 122RABaaiMi???? 小松公司 12()Lii 12()ii 一拖公司 122A aaii??? 12RABaii???? 兩側(cè)的轉(zhuǎn)速和力矩實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向的。此結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、實用。適合大功率車 輛力的傳動，所以此次設(shè)計選擇一拖公司轉(zhuǎn)向機構(gòu)傳動方案。 第三章 轉(zhuǎn)向機構(gòu)參數(shù)的選擇與確定 §3.1 行星排特性參數(shù)的確定 行星排特性參數(shù)等于行星排中齒圈與太陽輪齒數(shù)之比。選擇一拖公司轉(zhuǎn)向 機構(gòu)的機構(gòu)及其工作原理決定了該機構(gòu)兩行星排的行星排特性參數(shù)必須相等， 即滿足 ab?? 由分析可知，轉(zhuǎn)向機構(gòu)的傳動比為 ，1?? 要設(shè)計的拖拉機機型參照東方紅 1302R 橡膠履帶拖拉機。具有十二個前進擋和 四個倒擋，設(shè)計車速范圍 3——30Km/小時。在下表中給出各擋的速比。 各前進檔傳動比： 16.5i?2.9i34.7i?4.56i2.89i?6.34i 781210101205? 各后退檔傳動比： 1.5Ri?29.46Ri?35.Ri4.85Ri? 發(fā)動機的額定功率是１０６ＫＷ，額定轉(zhuǎn)速是２３００轉(zhuǎn)／分．拖拉機的中央 傳動速比是２.５拖拉機行走系統(tǒng)驅(qū)動鏈輪半徑０.３４６m, 前進： minax V/30kh最 低 車 速 ＝最 高 車 速 ＝113.42.651.0eknriv??????1212.0.340.eki 倒退： 4./,7/RRvmhvkh??114430.36529.01.2.4.7RekekRnriv?????? 其中： －傳動器傳動比２.７３； －最終傳動比 5.5； －ofkiioi mi ki 變速箱傳動比 由上面的公式及拖拉機車速和轉(zhuǎn)向時得阻力矩為 22253.84Ｎm－38944.2Nm.．確定行星排特性參數(shù) 再根據(jù)拖拉機結(jié)構(gòu)布2.5?? 置得合理性確定行星排中齒圈齒數(shù) ，太陽輪齒數(shù) ，能滿足拖拉60qZ?4tZ 機行駛速度、行駛驅(qū)動力矩和轉(zhuǎn)向驅(qū)動力矩的要求。 由于滿足車速的要求必須保證最終的傳動比,所 ,所以1mfii? =3.94.再根據(jù)液壓馬達的功率及履帶牽引車輛轉(zhuǎn)向所需要的轉(zhuǎn)向功率1fmii??? 確定液壓馬達到行星排的傳動比為 ．2.6i? §3.2 行星排各齒輪參數(shù)的確定 一、齒輪形式 直齒輪有制造簡單，軸向力小等優(yōu)點；由于行星排要盡量減少軸向力所以 本轉(zhuǎn)向裝置的齒輪均采用直齒輪。 二、定齒輪齒數(shù) 由 得2qXtZ??18XZ? 由 確定456.iA4567,2,30Z? 三、 齒輪參數(shù) 1、齒輪模數(shù) 齒輪模數(shù) m 直接決定齒輪彎曲強度，從增強彎曲強度出發(fā)，應(yīng)選用大模 數(shù)。但是在中心距和速比一定的情況下，若選用小模數(shù)，則可以增加齒數(shù)，使 重疊系數(shù)增大，傳動平穩(wěn)性和齒輪接觸強度都有所改善。因此，在滿足彎曲強 度的前提下應(yīng)用較小的模數(shù)。 根據(jù)經(jīng)驗公式 ＝６mm 其中 ：模數(shù)系數(shù) 0.35 ：最大轉(zhuǎn)3mIMk?mkIM 向阻力矩時齒輪承受的力矩 1742.06I 2、 齒寬 在一定范圍內(nèi) b 大強度就高，但后橋的軸向尺寸和重量亦增大。實踐證明， 齒寬過分增大，由于沿齒寬方向負(fù)荷分布不均勻性增大，反而使齒輪承載能力 隨之下降。 對于直齒 b＝（4.4－7）m＝6 ６＝３６mm? 3、 壓力角 取 ＝20°? 4、直齒齒輪參數(shù)表 直齒圓柱齒輪參數(shù) 參數(shù) 齒圈 1 齒輪 2 齒輪 3 齒輪 4 齒輪 5 齒輪 6 齒數(shù) 60 18 24 78 24 30 模數(shù)（mm） 6 6 6 8 8 8 壓力角（°） 20 20 20 20 20 20 齒頂高系數(shù) 1 1 1 1 1 1 分度圓直徑（mm） 360 108 144 624 192 240 齒頂高（mm） 6 6 6 8 8 8 齒頂圓直徑（mm） 366 114 150 632 200 248 齒根高（mm） 7.5 7.5 7.5 10 10 10 齒根圓直徑（mm） 367.5 115.5 151.5 634 202 250 §3.3 末端傳動齒輪的選擇 由 i=3.94 得 781,6,6;cZmk?? 第四章 校核 §4.1 齒輪強度計算 轉(zhuǎn)向裝置的齒輪主要破壞形式是疲勞接觸和疲癆彎曲破壞 一、彎曲疲勞強度計算 齒輪材料為 對于直齒輪20rniCMT??4085FMPa??～ 校核公式： gw3fcKZmy??＝ 其中： －應(yīng)力集中系數(shù) ＝1.65； －摩檫力影響系數(shù),主動輪 =1.1； ??fKfK 從動輪 =0.9;齒寬系數(shù) ＝6 或 8,齒形系數(shù) y=0.2f c 1、 對齒圈 1： 根據(jù)力矩分析得:作用在齒圈上的最大力矩 所以1742.06IMNm? 3gw332T1742.061.50129.5(4085)fcKNmMPaPaZmy???????＝ ～ 2、 對行星齒輪 2: 174.06IM?3gw33T2.1.65041.65(4085)482fcKNmMPaPaZmy??????＝ ～ 3、 對小太陽輪 3:I69.84? 3gw332T269.841.650 129.5(4085)2fcKNmMPaPaZmy??????＝ ～ 4、對大太陽輪 4:IM69.8N? 3gw332T69.81.650 2.4(085)47fcKmMPaPaZmy??????＝ ～ 5、對傳動齒輪 5:I42 1.78IMN?? 3gw33T45.16.0 2.4(085).82fcKmMPaPaZmy??????＝ ～ 6、對和液壓馬達連接的齒輪 6:I502.4IMN?? 3gw33T80.15.0 2.4(085).42fcKmMPaPaZmy??????＝ ～ 7、對于齒輪 7:295.4IN?3g33T.1.650628.45(085)7fcKPaPaZmy??????～ 8、對于齒輪 8:930.4IMNm? 3gw332T90.41.650 628.45(085)7fcKMPaPaZy??????＝ ～ 由上述計算結(jié)果可得所有齒輪均滿足彎曲疲勞強度要求。 二、接觸疲勞強度計算 校核公式： 3(1)IHiMKAb???? 其中：k—系數(shù)（對直齒輪 338.3，對斜齒輪 292.5） ；A ――中心距 i－傳動比； b－有效齒寬； M－小齒輪扭矩； －工作狀況系數(shù) ＝1.65I IK .許用接觸應(yīng)力 ＝1000～1400MPa1K??[]H? 1、 對于齒輪 1 和 2: M=522.62N.m 3 3 3()8.452.6Nm1.50648.(10^4MPa)26IHiK PaAb????????? 2、對于齒輪 2 和 3: M=522.62N.m3 3 3(1)8.25.6N1.5045.2(10^4Pa)163IHiMK PaAb????????? 3、對于齒輪 4 和 5: M=696.848N.m3 3 3(1)8.42596.8m1.65027.4(10^4MPa)02IHi PaAb??????? ?? 4、對于齒輪 5 和 6:M21.Nm3 3 3()8.2514.N.651048.21(0^14Pa)162IHiK PaAb??????? ?? 5、對于齒輪 7 和 8: M=2395.4N.m 3 3 3(1)8.495.m1.6078.(10^4MPa)2594IHi ab????????? 由上述計算結(jié)果可得所有齒輪均滿足接觸疲勞強度要求。 §4.2、軸的校核 一、軸的剛度驗算 軸在水平面內(nèi)的撓度 ，垂直面內(nèi)的撓度 ，轉(zhuǎn)角 ，圓周力 ，徑向力sf cf?tF ，軸向力rFa 23rcbfEIl?23tsFabfEIl?()3rFabEIl??? 彈性模量：E＝ 慣性力矩： d：軸的直徑5.10MP? 46? 1 、對于中間軸： T=2390N.m 1239.482.701tTNmFd??1tan468.7an56.rF????3290.825tTd?r2F1867.tan67.N?? 由上面的圖形可知垂直面內(nèi)的最大撓度為： 3314c 54706.1 f 0.52[]0.182.7r cFl fmEI???????3321c 549.8 f .619[].10.r cl fI 水平面內(nèi)的最大撓度為： 3314s 54682.716 f 0.12[]0.580.t sFl fmEI??????3321s 54.f .[].116.t sl fI ? 1cs1f0..2m?＝ ＋ ＝ 2csff0.36.2?＝ ＋ ＝ 轉(zhuǎn)角: ()03rFabEIl????2254679.816.0512[]0.2.rl radI ????? 2 、對于末端軸： T=9390N.m 32901467.2tTFNd???tan204671.tan.8rFNm? 由上圖分析得:在水平面上的撓度為 331s 544671.26 f 0.123[]0.1580.t sFl fmEI??????? 垂直平面上的撓度為 33c 54.8f .59[].421.1r cl fI???2csf0.6.m?＝ ＋ ＝ ()[]03rFabradEIl??????? 根據(jù)上述計算結(jié)果可得軸符合剛度要求。 二、軸的強度計算 校核公式： 其中 許用32MWd???22VHnMT??[]40MPa?? 1 、對于中間軸 轉(zhuǎn)矩:T=2390N.m H: 水平面 V：垂直面 由圖分析的在 AB 段的軸受力最大只需要校核該段軸即可：11867.0.154287.96vtHrFlNNmM???? ， 223.VHnT? =3882.25N.m，? 。 33282.51062.5404MPaWd????? 2 、對于末端傳動軸 各個面的轉(zhuǎn)矩： ，930.,TNm635.42vtlFNm? ；21.hrlMF??2170VHnT???3357.18.59440MPaWd???? 經(jīng)計算，后橋轉(zhuǎn)向機構(gòu)的兩個軸的強度在各檔位時都滿足強度要求，設(shè)計是合 理的。 §4.3 軸承的選擇與壽命計算 由于用的全部是直齒輪所以在軸承上主要承受徑向力。 一、 太陽輪套筒上的兩個圓柱滾子軸承： 選擇型號為Ｎ１０３０， ， ， 178rCkn?158orkn?219870rartPFN??066 53007()().129rhL hP???? 二、 支撐架上的圓錐滾子軸承 選擇型號為Ｎ３１４， ，52,150rorCknkn?219870rartPFN?? 1066 53101052()()6.987rhCL hnP????? 三、中間軸上的圓柱滾子軸承 選擇型號Ｎ３１４， ， 。138,02rorCknk?214935.2rartFN??066318()()670945.rhL hP? ?? 四、末端傳動軸的圓錐滾子軸承 選擇型號３２９２２， 21152,684935.2rorrrtCknkFN???06 300()()103495.rhL hP? ?? 由以上計算可得軸承都滿足壽命要求。 §4.4 鍵的選擇與校核 一、花鍵的強度校核： 2[]ppmTZhlD????? 其中：T—轉(zhuǎn)矩 N.mm; ?—各齒載荷不均 勻系數(shù)，一般取 0.7-0.8; Z—齒數(shù)；l —齒的工作長度 mm; mD—平均直徑 mm;h—齒 的工作高度；m—模數(shù) ； []p—許用強度 60—100MPa. 1、對于行星架上的花鍵 漸開線花鍵參數(shù)：m=5,z=14,l=45, 32290128.9[]601.7547p pmTMPaMPaZhlD? ???????? 2、對于末端傳動大齒輪上的花鍵 漸開線花鍵參數(shù)：m=10,z=13,l=30 329014.97[]601.75p pmTPaPaZhlD? ???????? 二、平鍵的校核公式： 2[]ppTdklb???? 其中 T-轉(zhuǎn)矩 N.mm; d—軸的直徑 mm; l—鍵的長度 mm;b—鍵的寬度 mm; k—鍵與輪轂的接觸高度 mm；[]609pMPa??? []60Pa?? 1 、對于末端傳動小齒輪上的平鍵 平鍵的參數(shù)：d=70mm,b=20mm,h=12mm,l=30mm329017.94[]60976p pTPaMPadkl????????.Mbl? ? 2 、制動轂上的平鍵 平鍵的參數(shù)：d=90mm,b=25mm,h=14mm,l=60mm.329012.64[]6097p pTPaMPadkl????????.5Mbl? ? 3 、液壓傳動軸上的平鍵 參數(shù)：d=40mm,l=30mm,b=12mm,h=8mm,T=268N.m;32681074.5[]6094p pTPaMPadkl????????.2Mbl? ? 以上結(jié)果顯示所有的鍵均滿足強度要求。 總結(jié) 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 使 我 受 益 非 淺 ， 這 也 是 我 在 大 學(xué) 生 活 中 收 獲 的 一 大 筆 財 富 ， 我 將 一 生 難 忘 。 本 次 設(shè) 計 在 吸 取 前 人 經(jīng) 驗 的 前 提 下 ， 通 過 自 己 的 努 力 和 老 師 同 學(xué) 的 幫 助 完 成 。 在 滿 足 設(shè) 計 要 求 的 前 提 下 ， 盡 可 能 使 方 案 最 優(yōu) 化 。 三 個 月 的 畢 業(yè) 設(shè) 計 ， 是 對 大 學(xué) 四 年 來 所 學(xué) 知 識 的 系 統(tǒng) 總 結(jié) 和 就 業(yè) 前 的 一 次 練 兵 ， 對 我 們 顯 得 尤 為 有 意 義 。 這 次 設(shè) 計 使 我 對 大 學(xué) 四 年 所 學(xué) 的 基 礎(chǔ) 知 識 和 專 業(yè) 知 識 有 了 一 個 系 統(tǒng) 的 全 面 的 應(yīng) 用 ， 同 時 也 讓 我 學(xué) 到 了 處 理 新 問 題 的 策 略 。 本 次 計 還 鍛 煉 我 獨 立 解 決 問 題 的 能 力 ， 同 時 也 培 養(yǎng) 了 我 的 團 隊 合 作 意 識 。 為 以 后 步 入 工 作 崗 位 打 下 堅 實 的 基 礎(chǔ) 。 參考文獻 [1]、 拖拉機地盤結(jié)構(gòu)設(shè)計圖冊 機械工業(yè)出版社 [2]、吳宗澤 機械設(shè)計實用手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 [3]、 機械設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社 [4]、 拖拉機設(shè)計和計算 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社 [5]、 拖拉機理論 中國農(nóng)業(yè)出版社 [6]、洛陽拖拉機研究所主編 拖拉機設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社 [7]、郁錄平. 工程機械地盤設(shè)計 人民交通出版社 [8]、陳家瑞. 汽車構(gòu)造（下冊） 機械工業(yè)出版社 [9]、 機械設(shè)計基礎(chǔ) 高等教育出版社 [10]、朱冬梅，胥北瀾 . 畫法幾何及機械制圖 高等教育出版社 [11]、濮良貴，紀(jì)名剛 . 機械設(shè)計 高等教育出版社 [12]、王望予 . 汽車設(shè)計（第 4 版） 機械工業(yè)出版社 [13]、張興裕 . 工程機械地盤構(gòu)造與設(shè)計 同濟大學(xué) [14]、周志立， 河南省杰出人才創(chuàng)新基金項目鑒定資料 [15]、吉林工業(yè)大學(xué)，拖拉機設(shè)計 中國農(nóng)業(yè)機械出版社 [16]、孫恒 機械原理 高等教育出版社 致謝 本此設(shè)計是在張文春老師和曹青梅老師的指導(dǎo)下進行的，在此對兩位老師表 示感謝。感謝張老師耐心的講解和細(xì)心的指導(dǎo)，感謝曹老師不厭其煩的幫我們查 找資料。同時還要感謝和我搞同一個系統(tǒng)的盧玲同學(xué)、高正麗同學(xué)及車輛０２２ 班的所有學(xué)。感謝他們給予我的幫助。 HOW CAR STEERING WORKS You know that when you turn the steering wheel in your car, the wheels turn. Cause and effect, right? But a lot of interesting stuff goes on between the steering wheel and the tires to make this happen. In this article, we'll see how the two most common types of car steering systems work: rack-and-pinion and recirculating-ball steering. Then we'll examine power steering and find out about some interesting future developments in steering systems, driven mostly by the need to increase the fuel efficiency of cars. But first, let's see what you have to do turn a car. It's not quite as simple as you might think! recirculating ball. You might be surprised to learn that when you turn your car, your front wheels are not pointing in the same direction. For a car to turn smoothly, each wheel must follow a different circle. Since the inside wheel is following a circle with a smaller radius, it is actually making a tighter turn than the outside wheel. If you draw a line perpendicular to each wheel, the lines will intersect at the center point of the turn. The geometry of the steering linkage makes the inside wheel turn more than the outside wheel. There are a couple different types of steering gears. The most common are rack-and-pinion and Rack-and-pinion steering Rack-and-pinion steering is quickly becoming the most common type of steering on cars, small trucks and SUVs. It is actually a pretty simple mechanism. A rack-and-pinion gearset is enclosed in a metal tube, with each end of the rack protruding from the tube. A rod, called a tie rod, connects to each end of the rack. The pinion gear is attached to the steering shaft. When you turn the steering wheel, the gear spins, moving the rack. The tie rod at each end of the rack connects to the steering arm on the spindle (see diagram above). The rack-and-pinion gearset does two things: It converts the rotational motion of the steering wheel into the linear motion needed to turn the wheels. It provides a gear reduction, making it easier to turn the wheels. On most cars, it takes three to four complete revolutions of the steering wheel to make the wheels turn from lock to lock (from far left to far right). The steering ratio is the ratio of how far you turn the steering wheel to how far the wheels turn. For instance, if one complete revolution (360 degrees) of the steering wheel results in the wheels of the car turning 20 degrees, then the steering ratio is 360 divided by 20, or 18:1. A higher ratio means that you have to turn the steering wheel more to get the wheels to turn a given distance. However, less effort is required because of the higher gear ratio. Generally, lighter, sportier cars have lower steering ratios than larger cars and trucks. The lower ratio gives the steering a quicker response -- you don't have to turn the steering wheel as much to get the wheels to turn a given distance -- which is a desirable trait in sports cars. These smaller cars are light enough that even with the lower ratio, the effort required to turn the steering wheel is not excessive.Some cars have variable-ratio steering, which uses a rack-and-pinion gearset that has a different tooth pitch (number of teeth per inch) in the center than it has on the outside. This makes the car respond quickly when starting a turn (the rack is near the center), and also reduces effort near the wheel's turning limits. Power Rack-and-pinion When the rack-and-pinion is in a power-steering system, the rack has a slightly different design. Part of the rack contains a cylinder with a piston in the middle. The piston is connected to the rack. There are two fluid ports, one on either side of the piston. Supplying higher-pressure fluid to one side of the piston forces the piston to move, which in turn moves the rack, providing the power assist. We'll check out the components that provide the high-pressure fluid, as well as decide which side of the rack to supply it to, later in the article. First, let's take a look at another type of steering. Recirculating-ball Steering Recirculating-ball steering is used on many trucks and SUVs today. The linkage that turns the wheels is slightly different than on a rack-and-pinion system. The recirculating-ball steering gear contains a worm gear. You can image the gear in two parts. The first part is a block of metal with a threaded hole in it. This block has gear teeth cut into the outside of it, which engage a gear that moves the pitman arm (see diagram above). The steering wheel connects to a threaded rod, similar to a bolt, that sticks into the hole in the block. When the steering wheel turns, it turns the bolt. Instead of twisting further into the block the way a regular bolt would, this bolt is held fixed so that when it spins, it moves the block, which moves the gear that turns the wheels. Instead of the bolt directly engaging the threads in the block, all of the threads are filled with ball bearings that recirculate through the gear as it turns. The balls actually serve two purposes: First, they reduce friction and wear in the gear; second, they reduce slop in the gear. Slop would be felt when you change the direction of the steering wheel -- without the balls in the steering gear, the teeth would come out of contact with each other for a moment, making the steering wheel feel loose. Power steering in a recirculating-ball system works similarly to a rack-and-pinion system. Assist is provided by supplying higher- pressure fluid to one side of the block. Now let's take a look at the other components that make up a power- steering system. Power Steering There are a couple of key components in power steering in addition to the rack-and-pinion or recirculating-ball mechanism. Pump The hydraulic power for the steering is provided by a rotary- vane pump (see diagram below). This pump is driven by the car's engine via a belt and pulley. It contains a set of retractable vanes that spin inside an oval chamber. As the vanes spin, they pull hydraulic fluid from the return line at low pressure and force it into the outlet at high pressure. The amount of flow provided by the pump depends on the car's engine speed. The pump must be designed to provide adequate flow when the engine is idling. As a result, the pump moves much more fluid than necessary when the engine is running at faster speeds. The pump contains a pressure-relief valve to make sure that the pressure does not get too high, especially at high engine speeds when so much fluid is being pumped. Rotary Valve A power-steering system should assist the driver only when he is exerting force on the steering wheel (such as when starting a turn). When the driver is not exerting force (such as when driving in a straight line), the system shouldn't provide any assist. The device that senses the force on the steering wheel is called the rotary valve. The key to the rotary valve is a torsion bar. The torsion bar is a thin rod of metal that twists when torque is applied to it. The top of the bar is connected to the steering wheel, and the bottom of the bar is connected to the pinion or worm gear (which turns the wheels), so the amount of torque in the torsion bar is equal to the amount of torque the driver is using to