200马力轮式推土机驱动桥设计说明书毕业设计

200马力轮式推土机驱动桥设计说明书毕业设计

目录

摘要 (Ⅲ)

ABSTRACT (Ⅳ)

第1章概述 (1)

第2章整机传动系方案设计 (2)

第3章驱动桥结构分析 (11)

第4章主传动器设计 (12)

4．1主传动器的结构形式 (12)

4．2主传动器的基本参数选择与计算 (12)

4．3主传动器的轴承校核 (28)

第5章差速器设计 (28)

5．1差速器的差速原理 (28)

5．2锥齿轮差速器的结构 (28)

5．3对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 (30)

第6章驱动半轴的设计 (37)

6．1半轴的结构形式分析 (37)

6．2半轴的结构设计 (37)

6．3半轴的材料与热处理 (38)

6．4全浮式半轴的强度计算 (38)

第7章最终传动设计 (46)

7．1齿圈式行星机构中齿轮齿数的选择 (40)

7．2行星齿轮传动的配齿计算 (40)

7．3行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 (41)

7．4行星齿轮传动强度计算及校核 (47)

第8章驱动桥壳设计 (50)

8．1铸造整体式桥壳的结构 (50)

8．2桥壳铸件结构设计时注意事项 (51)

8．3润滑 (52)

第9章各主要花键螺栓的选择与校核 (60)

9.1花键螺栓的选择校核 (60)

9.2 螺栓的选择与校核 (52)

结论 (57)

参考文献..................................................... 致谢. (60)

附录外文翻译 (62)

200马力轮式推土机驱动桥初步设计

摘要

本次设计内容为轮式推土机驱动桥设计，大致分为主传动的设计，差速器的设计，最终传动设计，半轴的设计四大部分。其中主传动锥齿轮采用35o螺旋锥齿轮，这种类型的齿轮的基本参数和几何参数的计算是本次设计的重点所在。将齿轮的几个基本参数，如齿数，模数，从动齿轮的分度圆直径等确定以后，用大量的公式可计算出齿轮的所有几何参数，进而进行齿轮的受力分析和强度校核。了解了差速器，半轴和最终传动的结构和工作原理以后，结合设计要求，合理选择它们的形式及尺寸。本次设计差速器齿轮选用直齿圆锥齿轮，半轴采用全浮式，最终传动采用单行星排减速形式。

关键词推土机，驱动桥，设计

Abstract

Design of 200-horsepower Wheel bulldozer drive axle This design was a 200-horsepower wheel bulldozer drive axle design, broadly divided into the main drive design, the differential design, final drive design and the axle design. One main drive bevel gear used 35 o Spiral bevel gear, the basic parameters and the calculation of geometry parameters for this type of gear is the focus of this design. When the gears of a few basic parameters, such as number of teeth, module, driven gear such as sub-degree diameter were determined , all geometric parameters of gears can be calculated using a large number of formulas, and then the gear stress analysis and strength check can be operated . Understanding the structure and working principles of the differential, half shaft and final drive of the future, combined with the design requirements, their form and size were rightly selected. Straight bevel gear was selected for differential gear, full floating for axle and a single row of slow form planetary for final drive.

Keywords: 200-horsepower , shovel loader , drive bridge , design

第1章概述

驱动桥处于动力传动系的末端，主要有主传动器、差速器、半轴、轮边减速器和驱动桥壳等部件。其基本功能是（1）将万向传动装置传来的发动机转矩通过主传动器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降低转速、增大扭矩。（2）通过主传动器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向。（3）通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向，将动力合理的分配给左、右驱动车轮（4）承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。

设计驱动桥时应满足如下基本要求：

1)选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。

2)差速器除了保证左、右驱动车轮差速滚动外，还能将转矩连续平稳的传递给驱动轮

3)当左、右驱动轮与路面的附着条件不一致时，能充分的利用汽车的驱动力

4)外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。

5)齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。

6)在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。

7)具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。

8)与悬架导向机构运动协调。

9)结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。

参数（参考）机重17.0吨；最大爬坡度30°；前进最低车速：

1

v=0-10h

km/,

前进最高车速：

2

v=0-34h

km/,倒档最低车速：

R

v=0-10h

km/；

倒档最高车速：

R

v=0-34h

km/

发动机：

eH

n=2200r p m

??，

eH

N=162kw；

eH

M=765N m/1500r p m

??；变矩器：单涡轮式；

轮胎：24.0-25或22.5-25

第2章 整机传动系方案设计

此处的200马力轮式推土机采用的是液力机械传动，液力机械传动是一种采用变矩器与动力换挡变速器组合传动装置，以液力为工作介质，利用液体动能来传递能量，可随外阻力变化自动调整牵引力和速度的一种传动方式。其与机械传动相比有如下优点：

1.从使用上看，其换挡、换向操纵比机械传动系统的快速、轻巧，因而其单位循环生产率比机械传动型的高。

2.由于变矩器利用液体作为传递动力的介质，输入轴与输出轴之间无刚性的机械联系，因而减小了传动系及发动机零件的冲击载荷，提高车辆的使用寿命

3．能在规定范围内根据外界阻力的变化，自动进行无级变速，这不仅提高了内燃机的功率利用率，而且大大减少换档次数，降低驾驶员的劳动强度。

4.由于变矩器的自动变速能力，对于同样的变速范围，可减少变速箱的档位数，简化变速箱的结构。

虽然液力机械传动同时存在了诸如成本过高，维修困难等缺点，但是介于如上的优点和以人为本的原则我们在此处选用液力机械传动，由发动机传来对的动力经液力变矩器增大扭矩后传至与涡轮轴相连的齿轮1Z 。

当速度操纵杆和换向操纵杆处于中间位置（即空档时齿轮2Z 、3Z 空转，因此车辆不动）。

当换向操纵阀处于前进位置，速度操纵杆处于低速档位置时，从操纵阀出来的压力油经管道和前进档端盖及离合器毂体轴向孔油道进入离合器活塞，活塞在压力油作用F 、I 两离合器的主从动摩擦片结合。

有输入齿轮1Z 输入的动力，经齿轮2Z 、6Z 、7Z 、8Z 、9Z 、10Z 、11Z 传给输出轴，带动前后驱动轮胎转动实现前进I 档。

当换向操纵杆处于前进位置，速度操纵杆处于高速档位置时，与一档相同。压力油进入离合器活塞，使F 、II 两离合器的主从动摩擦片结合，动力经齿轮1Z 、2Z 、4Z 、5Z 、8Z 、9Z 、10Z 、11Z 传给输出轴，使前后传动轴旋转，通过前后驱动轮胎转动，实现前进两档。

倒退一档:由齿轮1Z 输入的动力经齿轮3Z 、离合器R ，齿轮5Z 4Z 离合器I 齿轮6Z 、7Z 、8Z 、9Z 、10Z 、11Z 传给输出轴并带动前后传动轴转动，通过前后驱动桥驱动轮胎转动，实现倒退I 档。

倒退II 档：由齿轮1Z 输入的动力经齿轮3Z 、离合器I ，齿轮5Z 、4Z 离合器II 、齿轮8Z 、9Z 、10Z 、11Z 传给输出轴转动，通过前后驱动桥驱动轮胎转动，实现倒退两档。 此处设计的200马力轮式推土机采用定轴动力换挡，可实现不停车换挡，操纵轻便简单，换挡快，换挡时切断时间短。

第3章驱动桥结构分析

驱动桥的类型有断开式驱动桥和非断开式驱动桥两种。

驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式，即驱动桥壳是一根连接左右驱动车轮的刚性空心梁，而主传动、差速器及车轮传动装置（由左、右半轴组成）都装在里面；当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。这种驱动桥无刚性的整体外壳，主传动器及其壳体装在车架或车身上，两侧驱动车轮则与车架或车身作弹性联系，并可彼此独立地分别相对于车架或车身做上下摆动，车轮传动装置采用万向节传动。

1.非断开式驱动桥

非断开式驱动桥，其结构简单、造假低廉、工作可靠，被广泛用于各种工程机械上。由于整个驱动桥都是簧下质量，因此对车辆的行驶平顺性和操作稳定性均不利，并且差速器壳的尺寸较大，使车辆的离地间隙不能很大。

2.断开式驱动桥

断开式驱动桥可以获得较大的离地间隙，并减少了非簧在质量，提高了行驶平顺性。

由于要求设计的是ZL10轮式装载机的驱动桥，要设计这样一个级别的驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，因此，在此选用非断开式驱动桥。

第4章 主传动器设计

主传动器的作用是将输入的转矩增大并相应降低转速，增大转矩，并将转矩的旋转轴线由纵向改变为横向后经差速器或转向离合器传出。

4．1 主传动器的结构形式

主传动器的结构形式主要根据齿轮类型、减速形式以及主从动齿轮的安装及支承方式的不同分类。

4．1．1主传动器的齿轮类型

主减速器的齿轮有螺旋锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。主减速器的破坏形式主要表现为主、被动锥齿轮齿轮崩坏，轴承损坏。从上述主要的损坏形式可知，主减速器齿轮由于推土机的工作环境较恶劣，土壤条件不好，使得其主要承受反复重载，固其主要的破坏形式为齿轮折断。所以主减速器齿轮的齿根处要保证较大的弯曲应力。从这个角度看选用双曲面齿轮传动较好，但是双曲面齿轮要用自己特种的润滑油，造价较高不适合与推土机使用且双曲面主动齿轮有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。轴承易破坏。固在此选用螺旋角为?35，压力角为?5.22的螺旋锥齿轮传动。因为螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮的轴线垂直交于一点，轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐有齿的一端连续而平稳的地转向另一端；另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两个以上的轮齿同时啮合，因此可以承受较大的负荷，所以工作平稳，制造也简单。但是其缺点是齿轮副锥顶稍有不吻合就会使工作急剧变坏，并伴随磨损增大，噪声增大，所以为了保证齿轮副的正确啮合，必须提高刚度，增大壳体刚度。齿轮的传动形式图4-1]4[

图4.1

4．1．2主传动器的减速形式

驱动桥按其减速形式分主要有三种：中央单级减速驱动桥，中央双级减速驱动桥和中央单级、轮边减速驱动桥和中央双级驱动桥，轮边减速驱动桥和中央单级、双极轮边减速驱动桥。在此选用中央单级、轮边减速驱动桥，这是因为在工程机械上，要求有较大的主传动比和较大的离地间隙，其根据所分配的转动比可知其主传动比较小，同时相对与中央双级驱动桥，轮边减速驱动桥和中央单级、双极轮边减速驱动桥，其结构更简单。这时就需要将双级主减速器中的第二级减速齿轮机构制成同样的两套，分别安装在两侧驱动车轮的近旁，即成为轮边减速器。这样不仅使驱动桥中间部分主传动器轮廓尺寸减小，增大离地间隙，并可得到大的主减速比，而且半轴、差速器及主传动器从动齿轮零件的尺寸也可减小。其缺点是轮边减速器在一个桥上就需要两套，使驱动桥的结构复杂，成本提高，布置轮毂、轴承、车轮和制动器较困难。

轮边减速器采用单行星排直齿圆柱齿轮。

4．1．3 主传动器主、从动锥齿轮的支承方式

主传动器主从、动齿轮只有正确的啮合，才能很好的工作，要保证正确的啮合，除与齿轮的加工质量、装配调整及轴承、减速器壳的刚度有关外，还与齿轮的支承刚度密切相关。

(一) 主动锥齿轮的支承

主动锥齿轮的支承形式可以分为悬臂式支承和跨置式支承两种。在此

选用跨置式支承。跨置式支承结构的特点是锥齿轮两端均有轴承支承，支承刚度大大增大，又使轴承负荷减小，齿轮啮合条件改善，齿轮承载能力高于悬臂式。另外，因为轮齿大端