畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）YL25型輪胎壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) YL25型輪胎壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄 1.前言 …………………………………………………………………………………………1 1.1 我輪胎壓路機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ………………

2、…………………………………1 1.2 課題簡(jiǎn)介 ……………………………………………………………………………2 1.3 小結(jié) …………………………………………………………………………………4 2.傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………5 2.1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)原則 …………………………………………………………………5 2.2 三種傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) …………………………………………………………………5 2.3 新技術(shù)應(yīng)用 …………………………………………………………………………6 2.4 小結(jié) ………………………………………………………………………………

3、…6 3.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………7 3.1 基本參數(shù)的確定 ……………………………………………………………………7 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的速比分配 ………………………………………………………………7 3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 ……………………………………………………………………9 3.4 小結(jié)…………………………………………………………………………………23 4.傳動(dòng)系統(tǒng)的常見(jiàn)故障及排除方法…………………………………………………………33 4.1 主離合器的故障及排除方法………………………………………………………33 4.2 變速箱

4、的常見(jiàn)故障及排除方法……………………………………………………34 4.3 驅(qū)動(dòng)橋的常見(jiàn)故障及排除方法……………………………………………………35 4.4 小結(jié)…………………………………………………………………………………36 結(jié) 論…………………………………………………………………………………………37 后 記…………………………………………………………………………………………38 參 考 文 獻(xiàn) …………………………………………………………………………………49 1 前言 1.1 我國(guó)輪胎壓路機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 輪胎壓路機(jī)具有良好的柔性壓實(shí)性能，

5、在使壓實(shí)對(duì)象獲得較高表面質(zhì)量的同時(shí)，并不破壞被壓實(shí)的骨料。輪胎壓路機(jī)除了運(yùn)用于瀝青混凝土路面的平整作業(yè)外，也是修筑高等級(jí)公路和飛機(jī)跑道所必備的配套設(shè)備。隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度的不斷加大和施工工藝規(guī)范的日益嚴(yán)格，輪胎壓路機(jī)市場(chǎng)形勢(shì)正日益看好，越來(lái)越受到施工單位的青睞，尤其是大噸位輪胎壓路機(jī)更是市場(chǎng)上的寵兒。 從國(guó)內(nèi)外輪胎壓路機(jī)的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，輪胎壓路機(jī)不論是從規(guī)格品種上，還是產(chǎn)銷(xiāo)數(shù)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于振動(dòng)壓路機(jī)的增長(zhǎng)速度，但輪胎壓路機(jī)卻因其特有的壓實(shí)性能而成為壓路機(jī)系列上不可缺少的重要分支。國(guó)際上著名的壓實(shí)機(jī)械制造商都具有較強(qiáng)的輪胎壓路機(jī)生產(chǎn)制造能力，如德國(guó)BOMAG公司在美國(guó)的一家工廠年

6、產(chǎn)量就達(dá)到了500臺(tái)左右，瑞典的DYNAPAC 公司在瑞典的產(chǎn)量為300臺(tái)左右，而美國(guó)的INGERSOLL-RAND公司和CATERPILLAR公司在北美的年產(chǎn)量也分別達(dá)到了600臺(tái)和300臺(tái)。 在國(guó)內(nèi)，輪胎壓路機(jī)的發(fā)展起始于20世紀(jì)80年代初，當(dāng)時(shí)能夠生產(chǎn)輪胎壓路機(jī)的只有徐州工程機(jī)械制造廠等少數(shù)幾家，產(chǎn)品的噸位也很單一，以16t產(chǎn)品為主，產(chǎn)量也只有幾十臺(tái)。到了90年代初期，山東德州公路機(jī)械廠開(kāi)始生產(chǎn)輪胎壓路機(jī)，也以16t 產(chǎn)品為主，但產(chǎn)量只有幾臺(tái)。90年代末，洛陽(yáng)建筑機(jī)械廠等企業(yè)開(kāi)始進(jìn)行輪胎壓路機(jī)的生產(chǎn)和銷(xiāo)售。表1所示為國(guó)內(nèi)外輪胎壓路機(jī)主要廠商及主要產(chǎn)品型號(hào)。 表1 國(guó)內(nèi)外輪胎壓路機(jī)主

7、要廠商及主要產(chǎn)品型號(hào) 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠商 主要產(chǎn)品型號(hào) BOMAG BW11RH、BW24R DYNAPAC CP132、CP221、CP271 INGERSOLL-RAND PT125R CATERPILLR PS-105B、PS-200B、PS-300B、PF-300B、PF-360B 徐州工程機(jī)械制造廠 YL16C、YL20C、XP160、XP200、 XP260（YL25）、XP300 一拖洛陽(yáng)建筑機(jī)械有限公司 YL16G、YL25 山東德州公路機(jī)械廠 YL16/20C 廈工集團(tuán)三明重型機(jī)器有限公司 YL20、YL26 就我國(guó)的輪胎壓路機(jī)技術(shù)水平而言

8、，還處在僅能滿足基本功能的低水平上，傳動(dòng)形式為機(jī)械式，無(wú)自動(dòng)集中充氣系統(tǒng)，懸掛形式為機(jī)械搖擺；目前國(guó)際上著名的工程機(jī)械生產(chǎn)廠家除日本酒井還有機(jī)械傳動(dòng)形式外，其它產(chǎn)品已全部為液壓或液力傳動(dòng)。由于我國(guó)整體工業(yè)水平較低，地區(qū)發(fā)展也不平衡，機(jī)械傳動(dòng)式輪胎壓路機(jī)以其價(jià)格低、便于維修等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)現(xiàn)階段還有很大的市場(chǎng)。表2所示為國(guó)內(nèi)外大噸位輪胎壓路機(jī)產(chǎn)品的性能參數(shù)和部分結(jié)構(gòu)形式對(duì)比。 表2 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)對(duì)比 主要技術(shù)參數(shù) 生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品型號(hào) PROTEC PR24 BOMAG BW24R DYNAPC CP271 徐工 XP260 洛建 YL25 最小工作質(zhì)量（kg）

9、 12500 13500 12400 14500 1600 最大工作質(zhì)量（kg） 24000 24000 27000 26000 24000 軸距（mm） 3870 3465 -- 3840 3630 輪距（mm） -- -- -- 490 3630 理論爬坡能力（%） 40 39 -- 20 20 自動(dòng)集中充氣 有 有 有 無(wú) 無(wú) 搖擺形式 機(jī)械 液壓懸浮 機(jī)械 機(jī)械 機(jī)械 傳動(dòng)形式 液壓 液壓 液力 機(jī)械 機(jī)械 最小轉(zhuǎn)彎半徑（mm） 4270（內(nèi)） -- -- 9000（外） 9000

10、（外） 工作速度（km/h） 0-8 0-20 0-5.8 0-12.8 0-25 0-23 前進(jìn)：6、9.8、16 后退：6 前進(jìn)：7.8、3.5、13.2、23 后退：3.5 前后輪重疊量（mm） 67 50 42 50 50 最小離地間隙（mm） 270 -- -- 290 -- 壓實(shí)寬度（mm） 1923 1986 2350 2750 2790 接地比壓（kPa） -- -- 301-67 250-40 200-40 發(fā)動(dòng)機(jī)功率（kW） 90 82 74 115 100 這幾年輪胎壓路機(jī)也和其它壓路機(jī)產(chǎn)

11、品一樣，制造技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，設(shè)計(jì)造型、整機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、虛擬裝配及制造技術(shù)也在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中得到了應(yīng)用，從而提高了輪胎壓路機(jī)在各種條件下的適應(yīng)性能，推動(dòng)了整個(gè)輪胎壓路機(jī)的技術(shù)發(fā)展。 隨著工程機(jī)械的發(fā)展和用戶要求的不斷提高，除了具有高技術(shù)含量和穩(wěn)定的可靠性外，其在外觀造型、操作安全舒適、自動(dòng)化等方面要求也越來(lái)越高。國(guó)內(nèi)廠家對(duì)產(chǎn)品外觀和操作系統(tǒng)人性化設(shè)計(jì)方面做了大量工作，流線形玻璃鋼罩殼的應(yīng)用，整體機(jī)架造型趨于美觀，操作系統(tǒng)根據(jù)人機(jī)工程原理學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)并在駕駛室內(nèi)配上空調(diào)，這些方面取得了明顯進(jìn)步，與國(guó)外差距逐步縮小。 縱觀國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)，目前輪胎壓路機(jī)市場(chǎng)正呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，尤其是大噸

12、位輪胎壓路機(jī)更成為用戶的首選，輪胎壓路機(jī)必將有著更加廣闊的市場(chǎng)前景。但同時(shí)隨著入世后關(guān)稅的進(jìn)一步下調(diào)，國(guó)外著名公司對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的沖擊也不可忽視，國(guó)內(nèi)輪胎壓路機(jī)制造廠家要想在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中處于不敗之地，必須進(jìn)一步加大對(duì)輪胎壓路機(jī)的研制力度，提高產(chǎn)品的可靠性和外觀質(zhì)量，以良好的價(jià)格性能比滿足市場(chǎng)的需求，同時(shí)還應(yīng)利用入世給我們帶來(lái)的機(jī)遇積極擴(kuò)大出口，從而增強(qiáng)我們的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。 1.2 課題簡(jiǎn)介 1.2.1設(shè)計(jì)目的和意義 輪胎壓路機(jī)是一種靜作用壓路機(jī)，它是由特制的充氣輪胎對(duì)地面施以搓揉壓實(shí)作用，能獲得平整、致密的道路表面，致密的路面；上水的滲入，在多雨的南方和

13、多雪的北方不會(huì)因水而引起路面的損壞。這種獨(dú)特的壓實(shí)作用是其他壓實(shí)機(jī)械無(wú)法代替的。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使公路建設(shè)不斷發(fā)展，特別是高等級(jí)公路的高速發(fā)展，不僅對(duì)道路交通提出了更高的要求，道路重載、高速車(chē)流量大，對(duì)道路的質(zhì)量尤其是路面質(zhì)量提出了更高的要求，從而對(duì)壓路機(jī)的需求量不斷增加，尤其是大噸位壓路機(jī)，而目前徐工集團(tuán)僅有16t、20t和30t三種機(jī)型，滿足不了市場(chǎng)需求。為使徐工集團(tuán)輪胎壓路機(jī)系列化，從而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)YL25型輪胎壓路機(jī)，以滿足市場(chǎng)需求，加快國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為我國(guó)的“四化”建設(shè)做出貢獻(xiàn)。YL25型輪胎壓路機(jī)屬超重型自行式靜作用壓路機(jī)，具有強(qiáng)大的靜壓力和優(yōu)越的壓實(shí)性能，適用于壓實(shí)瀝青

14、路面、基礎(chǔ)層、次基礎(chǔ)層及填方工程，廣泛用于各種交通道路、機(jī)場(chǎng)港口、大壩等大型工程的壓實(shí)作業(yè)。該機(jī)是一種動(dòng)力換檔自行式重型靜作用壓路機(jī)，它以獨(dú)特的充氣輪船對(duì)輔層材料施以壓實(shí)作用。不但靜作用時(shí)間長(zhǎng)，而且有揉壓作用。 1.2.2設(shè)計(jì)依據(jù) （1）設(shè)計(jì)依據(jù)：JG /T5023—1992《輪胎壓路機(jī)技術(shù)條件》、JG/T74—1999《輪胎壓路機(jī)型式、基本參數(shù)與尺寸》。 （2）基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo) 最小工作質(zhì)量（kg） 14500 最大工作質(zhì)量（kg） 26000 軸距（mm）

15、 3840 輪距（mm） 490 前后輪重疊量（mm） ≥45 爬坡能力 20% 接地比壓（kpa） 200-420 最小轉(zhuǎn)彎半徑（前輪外側(cè)）（mm） ≤9000 工作速度（km/h） 前進(jìn)Ⅰ檔

16、 6.5 前進(jìn)Ⅱ檔 11 前進(jìn)Ⅲ檔 19 后退 5 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) D6114ZG39A 功率（KW） 115 轉(zhuǎn)速（r/min） 2000

17、 （3）成本預(yù)算及市場(chǎng)分析 YL25型輪胎壓路機(jī)結(jié)構(gòu)重量14t，成本4.2萬(wàn)元，加工及管理費(fèi)用約5萬(wàn)元，外配套件成本8萬(wàn)元，7t鐵配重1.3萬(wàn)元，銷(xiāo)售費(fèi)用2萬(wàn)元，估計(jì)生產(chǎn)成本20萬(wàn)元，銷(xiāo)售價(jià)格32萬(wàn)元。 1.2.3傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及步驟 （1）傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) （2）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1）基本參數(shù)確定 2）傳動(dòng)系統(tǒng)的速比分配 3）傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 （3）傳動(dòng)系統(tǒng)的故障及排除方法 1.3 小結(jié) 本節(jié)中，我們簡(jiǎn)述了YL25輪胎壓路機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，課題來(lái)源，技術(shù)任務(wù)書(shū)以及課題研究的主要內(nèi)容及方法，其中包括方案設(shè)計(jì)和零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本課題中的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)一定的參數(shù)計(jì)算

18、，性能設(shè)計(jì)，在以下章節(jié)中會(huì)逐一討論。 2 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 2.1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)原則 傳動(dòng)系布置的實(shí)質(zhì)是確定傳動(dòng)系仲各部件的相互位置、相關(guān)尺寸和連接方式。工程機(jī)械種類(lèi)繁多，其傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度都各不相同。即使同一傳動(dòng)方案，也可以因傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和零部件的布置形式不同，使傳動(dòng)系的工作性能、零部件的尺寸、形狀、加工工藝性和連接方式，甚至機(jī)械效率及整機(jī)性能等，都有差異。因此，為保證整機(jī)和傳動(dòng)系具有優(yōu)良的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性能、工藝性能、進(jìn)行傳動(dòng)系布

19、置時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： （1）為提高大功率或長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工程機(jī)械的機(jī)械傳動(dòng)效率，應(yīng)將消耗功率較大的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)的前部（即靠近發(fā)動(dòng)機(jī)），消耗功率較小的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)系的后部， （2）為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減小傳動(dòng)件尺寸，使傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)緊湊，并簡(jiǎn)化傳動(dòng)件的加工工藝，在滿足傳動(dòng)要求的前提下，應(yīng)盡可能減少傳動(dòng)軸和傳動(dòng)副的數(shù)量；將傳動(dòng)能力小或摩擦傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布置在傳動(dòng)系的前方；將大多數(shù)傳動(dòng)副和制造精度高的高速級(jí)傳動(dòng)副布置在傳動(dòng)系的前部，即傳動(dòng)副“前多后少”。將制造精度低的低速級(jí)傳動(dòng)副布置在傳動(dòng)系的末端，以減小振動(dòng)和噪聲；將變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)系前部，將改變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)系的末端與工作裝置相連

20、接，以使前面的大部分傳動(dòng)件為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （3）為使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少振動(dòng)和噪聲，應(yīng)將具有減振作用或柔性傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較好、動(dòng)載荷小的傳動(dòng)件，布置在傳動(dòng)系的前部；而將沖擊振動(dòng)較大的機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)的后部。 2.2 三種傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 為了確保技術(shù)任務(wù)書(shū)提出的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)的實(shí)施，參考了德國(guó)寶泰克公司的PR系列輪胎壓路機(jī)、德國(guó)寶馬公司的BW系列輪胎壓路機(jī)及瑞典DYNAPAC公司的CP系列輪胎壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)性能，并結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有的輪胎壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)性能制定了傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)。 借鑒前有傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了三種傳動(dòng)方案： 方案1：采用機(jī)械傳動(dòng)，這種壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)屬于

21、較典型的老式配置，傳動(dòng)方式是:發(fā)動(dòng)機(jī)+主離合器+變速箱+側(cè)傳動(dòng),這里的變速箱是壓路機(jī)行駛傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件,它具備四項(xiàng)功能,通過(guò)變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速,通過(guò)大、小傘齒輪實(shí)現(xiàn)換向,通過(guò)差速齒輪實(shí)現(xiàn)差速和通過(guò)制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)制動(dòng).其優(yōu)點(diǎn)是：體積小、體積小、效率高，制造成本低、結(jié)構(gòu)成熟。其缺點(diǎn)是：操作笨重，變速箱不但集各種功能于一體,而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其結(jié)構(gòu)包括:變速機(jī)構(gòu)、變速操縱機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)(倒順離合器)、換向操縱機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器。變速箱上的制動(dòng)器包括行車(chē)制動(dòng)與停車(chē)制動(dòng)兩項(xiàng)功能,制動(dòng)不獨(dú)立且操縱繁鎖。此外,該變速箱后傳動(dòng)還須配有龐大的側(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)減速,不但給整機(jī)的設(shè)計(jì)配置帶來(lái)很大的困難,而且側(cè)傳動(dòng)的兩對(duì)圓柱齒輪外

22、露,轉(zhuǎn)速低、負(fù)荷大。 方案2：采用液力變矩器，動(dòng)力換檔變速箱、帶自動(dòng)差速裝置的驅(qū)動(dòng)橋等。該傳動(dòng)系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）液力變矩器傳遞動(dòng)力的介質(zhì)是液體，它能吸收外力造成的振動(dòng)和沖擊，即當(dāng)外載荷突然增大時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)能自動(dòng)減速增大牽引力來(lái)克服外載荷的變化；當(dāng)外載荷減小時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)又能自動(dòng)減小牽引力，從而避免了發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)受到?jīng)_擊。（2）液力變矩器使啟動(dòng)和變速平穩(wěn)，無(wú)沖擊，減少對(duì)壓實(shí)路面的剪切沖擊，提高路面的壓實(shí)質(zhì)量。其缺點(diǎn)是：（1）成本略高于機(jī)械傳動(dòng)，機(jī)械效率偏低。（2）系統(tǒng)不成熟、維修困難。 方案3：采用機(jī)械傳動(dòng)，增加換檔同步器，將變速箱和驅(qū)動(dòng)橋一體的結(jié)構(gòu)分開(kāi)，形成各自獨(dú)立的部件。該技術(shù)的

23、變速箱是一個(gè)三速變速箱,選擇箱體內(nèi)不同齒輪嚙合,可以得到三種不同速比,從而使壓路機(jī)獲得三檔不同的行駛速度;倒順減速箱具有換向、減速和手制動(dòng)三項(xiàng)功能;驅(qū)動(dòng)橋?qū)崿F(xiàn)差速、減速及行車(chē)制動(dòng);這種傳動(dòng)方式把減速、換向、差速、制動(dòng)等幾種功能分散在三大主要件上,從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)在獲得前進(jìn)倒退各三種不同的行駛速度的同時(shí),具有制動(dòng)平穩(wěn),安全可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)主要是：（1）將變速箱和驅(qū)動(dòng)橋分開(kāi)，使布局空間靈活，便于調(diào)節(jié)和維修。（2）增加同步換檔器，使換檔輕松柔和，手感好。(3)簡(jiǎn)化了操縱，變速、倒順手柄合二為一，自動(dòng)差速。其缺點(diǎn)：外載變化對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有沖擊現(xiàn)象。 通過(guò)對(duì)以上三種方案對(duì)比分析認(rèn)為：YL

24、25輪胎壓路機(jī)的主要作業(yè)對(duì)象是瀝青路面的光整作業(yè)，外載荷變化較小。（1）方案1采用液力變矩器、動(dòng)力換檔變速箱造價(jià)高。(2)方案2已不能滿足用戶對(duì)操作舒適性的要求。 鑒于以上分析，確定采用方案3。 2.3新技術(shù)應(yīng)用 （1）采用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，可在海拔2000m高度正常工作。 （2）排放達(dá)歐I標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)際環(huán)保要求。 （3）采用同步換檔變速箱，減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高操作舒適性。 （4）前輪機(jī)械搖擺，使路面壓實(shí)均勻，延長(zhǎng)道路使用壽命。 （5）氣頂油增壓蹄式制動(dòng)，制動(dòng)力矩大，確保人機(jī)安全。 （6）雙向駕駛雙向操縱，提高壓路機(jī)的壓邊性能，改善駕駛員的視野。 （7）鏈輪張緊同步機(jī)構(gòu)，使調(diào)節(jié)得

25、心應(yīng)手。 （8）膜片式彈簧制動(dòng)器，使停車(chē)制動(dòng)安全可靠。 （9）氣路安全互鎖功能，確保整機(jī)安全運(yùn)行。 （10）電動(dòng)水泵向輪胎表面噴灑潤(rùn)滑劑，使被壓實(shí)的材料不粘附在輪胎表面上，提高路面平整度，提高壓實(shí)質(zhì)量。 （11）接地比壓調(diào)節(jié)范圍大，滿足不同工況壓實(shí)要求。 2.4 小結(jié) 本節(jié)討論的是YL25輪胎壓路機(jī)的方案設(shè)計(jì)，其中包括傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)以及新技術(shù)應(yīng)用。傳動(dòng)方案中提出了三種方案，并進(jìn)行了比較，最終確定了采用機(jī)械傳動(dòng)，增加換檔同步器，將變速箱和驅(qū)動(dòng)橋一體的結(jié)構(gòu)分開(kāi)，形成各自獨(dú)立的部件的方案。新技術(shù)的應(yīng)用，使本設(shè)計(jì)更適合現(xiàn)代化要求。 6 徐州師范大學(xué)本科生

26、畢業(yè)設(shè)計(jì) YL25型輪胎壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 基本參數(shù)的確定 基本參數(shù)的確定應(yīng)符合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，并能滿足輪胎壓路機(jī)的性能要求和使用要求，也應(yīng)滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。表3所示為YL25型輪胎壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的基本參數(shù)。 表3 基本參數(shù) 項(xiàng)目 單位 基本參數(shù) 備注 重量 結(jié)構(gòu)重量 kg 14200 加鐵（配重） 7000 一般情況不拆卸 加水（配重） 45

27、00 最大工作重量 26000 包括司機(jī)、隨機(jī)備件等 外形尺寸（lXbXh） mm 4910X2845X3380 帶駕駛室 軸距 3840 輪距 490 前后輪重疊量 45 碾壓寬度 2740 最小離地間隙 290 加配重鐵時(shí) 最小轉(zhuǎn)彎半徑 ≤9000 爬坡能力 ％ 20 重量分布 輪壓均勻 速度 前進(jìn)Ⅰ速 km/h 6.5 前進(jìn)Ⅱ速 11 前進(jìn)Ⅲ速 19 后退 5 輪胎 型號(hào) 11.00-20-16PR 氣壓 kPa 400～800 外徑（自由直徑）

28、 mm 1070 內(nèi)徑 508（20″） 寬度 290 輪胎布置 個(gè) 前5后6 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的速比分配 （1）將總傳動(dòng)比分配給傳動(dòng)系的各傳動(dòng)裝置 總傳動(dòng)比等于傳動(dòng)系中各機(jī)構(gòu)和部件總成的各分傳動(dòng)比之積。一般工程機(jī)械的作業(yè)速度較低，傳動(dòng)系多數(shù)是降速傳動(dòng)。分配總傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)遵循各分傳動(dòng)比“前小后大”、降速要慢和傳動(dòng)副“前多后少”的原則，以使傳動(dòng)系前部多數(shù)傳動(dòng)副的尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊。 （2）分配各檔傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比分配后，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)系方案中各變速裝置的形式和分得的傳動(dòng)比，確定各變速裝置的速度擋數(shù)、傳動(dòng)軸和傳動(dòng)副的數(shù)量及布置方式，并分配各擋和各傳動(dòng)副的傳動(dòng)

29、比。確定變速裝置的擋數(shù)及各擋傳動(dòng)比時(shí)，一般應(yīng)遵循以下原則： 1)使機(jī)器在各種工況和載荷下都有所需的工作速度和作用力，并有盡可能高的生產(chǎn)率。 2）充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，最好實(shí)現(xiàn)恒功率輸出，以便充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。 3)使發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能在高效率低油耗區(qū)工作，以便作業(yè)機(jī)械有較好的經(jīng)濟(jì)性。 4)合理確定速度擋數(shù)。一般情況下，擋數(shù)越多，作業(yè)機(jī)械對(duì)工況和載荷的適應(yīng)性越強(qiáng)，其生產(chǎn)率和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率也越高。但擋數(shù)過(guò)多，會(huì)使變速裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，制造難度和成本也相應(yīng)提高，有時(shí)甚至?xí)档徒Y(jié)構(gòu)的合理性和先進(jìn)性。機(jī)械式工程機(jī)械的正擋速度一般不大于8擋，其中變速器的擋數(shù)大多數(shù)為4擋，并采用分動(dòng)器兼作副

30、變速器，以擴(kuò)大變速范圍。載荷變化大、要求調(diào)速范圍更寬的大功率工程機(jī)械，通常采用液力機(jī)械傳動(dòng)，以擴(kuò)大速度變化范圍，簡(jiǎn)化變速器和傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)。 5)工程機(jī)械的轉(zhuǎn)速排列方式有等比級(jí)數(shù)排列、雙重等比級(jí)數(shù)排列、等差級(jí)數(shù)排列以及根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和工藝要求，確定各擋速度的所謂無(wú)規(guī)則排列。分配各擋傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)盡可能使各擋速度成等比級(jí)數(shù)排列。等比排列的轉(zhuǎn)速，對(duì)機(jī)器生產(chǎn)率的影響在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都相同，尤其是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上容易實(shí)現(xiàn)。但等比排列用于擋數(shù)過(guò)多的變速器，會(huì)使高速擋速度梯度過(guò)大，或低速擋速度梯度過(guò)小，不易滿足某些工程機(jī)械的工況需要，此時(shí)，可以采用雙重等比排列。 6)分配各擋傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)盡量避免先升速、后降速、然后再升

31、速的方案。先升后降再升會(huì)使升速小齒輪的線速度過(guò)高、噪聲增大，從而要求更高的制造精度。而降速傳動(dòng)的大齒輪則因外徑大而加大變速器的尺寸，同時(shí)使傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 7)齒輪副的降速傳動(dòng)比應(yīng)小于4，升速傳動(dòng)比大于0.5。過(guò)大的降速比會(huì)使從動(dòng)大齒輪齒數(shù)過(guò)多，尺寸過(guò)大；過(guò)小的升速比則使從動(dòng)小齒輪齒數(shù)過(guò)少，轉(zhuǎn)速高，齒面容易，磨損和疲勞破損。 8)在條件許可的情況下，應(yīng)盡可能采用較多的公用齒輪，以減少齒輪數(shù)量。 根據(jù)表1知道行駛速度分三檔，即： 前進(jìn)Ⅰ速： 6.5 km/h 前進(jìn)Ⅱ速： 11 km/h 前進(jìn)Ⅲ速： 19 km/h

32、 后退： 5 km/h 3.2.1 總速比計(jì)算 iⅠ=ne×60×2 raπ/（Ⅰ速×103） =2000×60×2×0.0515×3.14/（6.5×103）=59.708 iⅡ=ne×60×2 raπ/（Ⅱ速×103）=35.28 iⅢ=ne×60×2 raπ/（Ⅲ速×103）=20.43 i退= ne×60×2 raπ/（v退×103）=77.62 式中：ne—柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，選用2000r Pm ra—輪胎滾動(dòng)半徑，取0.515m 3.2.2 速比分配 傳動(dòng)系統(tǒng)主要由變速箱、倒順減速箱、驅(qū)動(dòng)橋三部分組成，各部分速比分配如下： （1）末

33、級(jí)傳動(dòng)采用驅(qū)動(dòng)橋，其速比： i橋=37/6=6.1667 （2）減速箱 i=7.41 （3）變速箱 前進(jìn)速度： i1=4.594 i2=2.638 i3=1.554 后退速度： i退=5.968 校核總速比： iⅠ= i末i橋i1=7.41×6.1667×4.594=60.427 iⅡ= i末i橋i2=7.41×6.1667×2.638=34.699 iⅢ= i末i橋i3=7.41×6.1667×1.554=20.440 i退= i末i橋i退=7.41×6.1667×5.968=

34、78.50 校核行駛速度： VⅠ= ne×60×2 raπ/（iⅠ×103） =2000×60×2×0.515×3.14/（60.427×1000） =6.42 km/h VⅡ= ne×60×2 raπ/（iⅡ×103） =2000×60×2×0.515×3.14/（34.699×1000） =6.42 km/h VⅢ= ne×60×2 raπ/（iⅢ×103） =2000×60×2×0.515×3.14/（20.440×1000） =18.98 km/h V退= ne×60×2 raπ/（i退×103） =2000×60×2×

35、0.515×3.14/（78.50×1000） =4.94 km/h 表5所示為各速比分配。 表5 速比分配 速比 變速箱 減速器傳動(dòng) 驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng) 總速比 一速 i1 4.594 7.41 6．167 60.427 二速 i2 2.638 34.699 三速 i3 1.554 20.440 后退速度i退 5.968 78.50 3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 根據(jù)上述的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則以及傳動(dòng)方案，確定了以下的傳動(dòng)方式，該傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式為：發(fā)動(dòng)機(jī)+變速箱+倒順減速箱+驅(qū)動(dòng)橋。該技術(shù)的變速箱是一個(gè)三速變速箱,選擇箱體內(nèi)不

36、同齒輪嚙合,可以得到三種不同速比,從而使壓路機(jī)獲得三檔不同的行駛速度;倒順減速箱具有換向、減速和手制動(dòng)三項(xiàng)功能;驅(qū)動(dòng)橋?qū)崿F(xiàn)差速、減速及行車(chē)制動(dòng);這種傳動(dòng)方式把減速、換向、差速、制動(dòng)等幾種功能分散在三大主要件上,從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)在獲得前進(jìn)倒退各三種不同的行駛速度的同時(shí)具有制動(dòng)平穩(wěn),安全可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。以下是對(duì)四大件的設(shè)計(jì)及配置進(jìn)行闡述。傳動(dòng)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1: 圖1 傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖 3.3.1柴油機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)是輪胎壓路機(jī)的動(dòng)力源，是輪胎壓路機(jī)的關(guān)鍵總成。在發(fā)動(dòng)機(jī)基本形式中首先應(yīng)確定的是采用汽油機(jī)還是柴油機(jī)，其次是氣缸的排列形式和柴油機(jī)的冷卻方式。 （1）工程機(jī)械

37、選用柴油機(jī) 工程機(jī)械最常用的動(dòng)力裝置是柴油機(jī)，與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1) 柴油機(jī)熱效率高、油耗低、燃料經(jīng)濟(jì)性好。柴油機(jī)價(jià)格便宜，成本較低。 2) 柴油機(jī)工作可靠，耐久性好，無(wú)需點(diǎn)火系統(tǒng)，故障少，使用壽命長(zhǎng)。 3) 排氣污染較低。 4) 防火安全性好。 （2）氣缸排列形式的選擇 按氣缸排列形式，發(fā)動(dòng)機(jī)又有直列、V型布置之分。 直列式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低，實(shí)驗(yàn)維修方便，發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度小，布置起來(lái)較靈活，因而在中、小型工程機(jī)械上得到廣泛的應(yīng)用。但是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)排量較大時(shí)，直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)就比較突出：不是缸徑過(guò)大影響工作性能，就是缸數(shù)過(guò)多，使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)長(zhǎng)和過(guò)高，質(zhì)

38、量也大。 V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列式相比有不少優(yōu)點(diǎn)：①長(zhǎng)度顯著縮短（25%～30%），高度較低，重量可減輕20%～30%；②曲軸箱和曲軸的剛度增加，扭振特性有所改善；③容易設(shè)計(jì)出尺寸緊湊的高轉(zhuǎn)速和大功率發(fā)動(dòng)機(jī)；④通過(guò)缸數(shù)變化容易形成功率范圍很大的發(fā)動(dòng)機(jī)系列。對(duì)于空間受到限制的工程機(jī)械，由于V型發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度短，有利于總體布置。 （3）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式的選擇 按冷卻方式，發(fā)動(dòng)機(jī)又有水冷式和風(fēng)冷式之分。 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能均勻可靠，散熱好，氣缸變形小，缸蓋、活塞等主要零件的熱負(fù)荷較低，可靠性好；能很好的適應(yīng)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的要求；發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后也易于采取措施（如加大水箱、增加泵量）加強(qiáng)散熱；噪聲??；駕駛內(nèi)供

39、暖易解決。但其冷卻性能受氣溫影響顯著，應(yīng)考慮避免高溫天氣出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱的問(wèn)題。 風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修方便；對(duì)于在沙漠和缺水地區(qū)及炎熱、酷寒地區(qū)使用的適應(yīng)性好，不會(huì)發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)冷和凍結(jié)等故障；還可以省去消耗銅材的水箱。但大缸徑的風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻不夠均勻；缸蓋等有關(guān)零件的熱負(fù)荷高，可靠性不及水冷式的；噪聲大，油耗較高。 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越大，其壓路機(jī)的動(dòng)力性能越好。但若功率過(guò)大，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率就降低，燃料經(jīng)濟(jì)性下降。 壓路機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率應(yīng)保證壓路機(jī)在最困難條件下能正常工作。這種最困難條件是：在最大上坡的路基上滾壓松散的碎石物料。 所需發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為： 式中：P—各種工況下的

40、阻力，N； η—傳動(dòng)系統(tǒng)的效率0.743； V—相應(yīng)各工況的壓路機(jī)速度，m/s。 壓路機(jī)驅(qū)動(dòng)輪上的圓周力即牽引力必須大于或等于工作時(shí)的總阻力，即。 壓路機(jī)在最困難條件下工作時(shí)產(chǎn)生以下阻力：運(yùn)行阻力；上坡阻力； 壓路機(jī)在上坡壓實(shí)工作中的阻力： 壓路機(jī)運(yùn)行阻力： 式中： f—壓路機(jī)滾動(dòng)阻力系數(shù)，取f=0.1； G—壓路機(jī)質(zhì)量，G=26000kg； —道路坡度，根據(jù)交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，各種公路的坡度最大值為11%，即=arctan0.11=6.28°；本壓路機(jī)設(shè)計(jì)的理論爬坡度為20%，即=arctan0.2=11.3°； 上坡阻力：

41、壓路機(jī)在上坡壓實(shí)工作中的阻力： 壓路機(jī)在上坡壓實(shí)工況時(shí)的功率： 式中: V—壓路機(jī)工作速度，V=6.5km/h； —傳動(dòng)系統(tǒng)總效率。 （效率由設(shè)計(jì)手冊(cè)查找確定） η直—圓柱齒輪的傳動(dòng)效率，取8級(jí)精度； n1—圓柱齒輪的嚙合對(duì)數(shù)； η錐—圓錐齒輪的傳動(dòng)效率，取8級(jí)精度； n2—圓錐齒輪的嚙合對(duì)數(shù)； η滾—滾動(dòng)軸承效率； n3—滾動(dòng)軸承數(shù)量； η鏈—鏈條傳動(dòng)效率； n4—鏈條傳動(dòng)對(duì)數(shù)。 轉(zhuǎn)向阻力（彎道阻力）： 根據(jù)王戈等編著的《壓實(shí)機(jī)械》一書(shū)公式: 式中：—轉(zhuǎn)向輪上分配載荷； K—附加阻力系數(shù)，K取0.18。 其中:

42、 所以: 阻力矩： 式中：為輪胎滾動(dòng)半徑0.515mm。 轉(zhuǎn)向功率N2： 式中： M —原地轉(zhuǎn)向阻力矩（N·m）； —壓路機(jī)轉(zhuǎn)向角，； A— 倍數(shù)，偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向A=2； t—完成一次全程轉(zhuǎn)向的時(shí)間，一般4～5s，取t=4s。 壓路機(jī)在上坡壓實(shí)工況時(shí)消耗的功率最大，為: 綜上所述，選用性能優(yōu)良的東風(fēng)C系列D6114ZG增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，該機(jī)油耗222g/kW·h。具有良好的使用經(jīng)濟(jì)性；采用J83渦輪增壓器，能在海拔2000m高度正常工作，能滿足不同地區(qū)、不同工況的使用要求，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。該機(jī)既具有輕型機(jī)簡(jiǎn)潔、緊湊的

43、特點(diǎn)又具有重型機(jī)承受高負(fù)荷、堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，且排放低，噪聲小，燃油排放達(dá)到世界最嚴(yán)格的歐1標(biāo)準(zhǔn)。柴油機(jī)功率115kW，功率后備系數(shù)高達(dá)1．51，功率儲(chǔ)備大。其體積小、質(zhì)量輕、動(dòng)力足、功率大、油耗小，操作輕便可靠。其額定功率105kW、轉(zhuǎn)速2000r/min。該發(fā)動(dòng)機(jī)適用性強(qiáng)，耐熱耐寒，可在-12℃以下輕易起動(dòng)；增壓器裝置使它在海拔3000m左右的高原地帶運(yùn)行功率不降低。表4所示為柴油機(jī)的主要參數(shù)。 表4 D6114ZG39A柴油機(jī)技術(shù)性能 1 氣缸數(shù) （個(gè)） 6 2 氣缸直徑 （mm） 114 3 活塞行程

44、 （mm） 135 4 標(biāo)定總功率 （Ps） 115 5 轉(zhuǎn)速 （rPm） 2000 6 燃油消耗率 （g/psh） ≤222 7 機(jī)油消耗率 （g/psh） ≤2 8 扭矩（不帶附件） （kgf.m） 61.2 9 最大扭矩時(shí)轉(zhuǎn)速 （rPm） 1400—1600 10 曲軸轉(zhuǎn)向（面對(duì)飛輪端） 逆時(shí)針 11 啟動(dòng)方式 24V電啟動(dòng) 12 冷卻方式 水冷 13 最高空轉(zhuǎn)速 （rP

45、m） 2200 14 外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高） （mm） 15 凈質(zhì)量 （kg） 640 3.3.2變速箱的理論設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是從給定的條件出發(fā),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算,用試湊的方法確定主要參數(shù),然后進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等方面的校核,如不合格,則對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行修改后,再重復(fù)上述過(guò)程,直至滿足各項(xiàng)要求為止,顯然,這種方法不能保證得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)時(shí),我們采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,以滿足大機(jī)型(22噸)壓路機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率(P=115kW)輸入為準(zhǔn),計(jì)算強(qiáng)度,在滿足強(qiáng)度條件下,使其體積最小,以達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量最小的目的。根據(jù)壓路機(jī)行駛的特殊性及擋位的要

46、求,借鑒全液壓振動(dòng)壓路機(jī)變速箱結(jié)構(gòu)緊湊、操縱方便的成功經(jīng)驗(yàn)。選用機(jī)械換擋變速箱傳動(dòng)，具有前3后1共4個(gè)擋位，采用接合套換擋和鎖環(huán)式同步器換擋，具有換擋柔和平穩(wěn)、噪聲低、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便的特點(diǎn)。我們采用如圖1所示的變速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)圖: 圖 2 變速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 設(shè)計(jì)步驟如下： 主傳動(dòng)比和變速器一檔速比確定以后，變速器除一檔和直接檔之外的各檔速比即為優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量，可表示為: X= [x1 x2 …xm]T= [ig2 ig3 …ign-1]T (最高檔為直接檔時(shí)) X= [x1 x2 …xm]T= [ig2 ig3 …ign-2 ign]T (次高檔為直接檔

47、時(shí)) 式中: n為變速器的檔位數(shù); m為傳動(dòng)比優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量個(gè)數(shù)，m=n- 2 目標(biāo)函數(shù): 變速器速比優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)采用驅(qū)動(dòng)功率極限發(fā)揮率，它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大功率Pemax在驅(qū)動(dòng)輪上得到發(fā)揮的極限程度，其定義如式(3)所示。優(yōu)化時(shí)取的最大值。與汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力損失率相比，驅(qū)動(dòng)功率極限發(fā)揮率,考慮了各檔使用率的不同，從而能夠反映不同實(shí)際使用條件對(duì)速比的要求。 對(duì)上式中各變量作如下說(shuō)明: (1)上式右邊分母所代表的面積表示各種車(chē)速下發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率Pemax;全部傳到了驅(qū)動(dòng)輪上的理想狀況，而分子則代表驅(qū)動(dòng)功率實(shí)際的可能極限。 (2)用v。表示車(chē)速，vmin為一檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩點(diǎn)

48、所對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的車(chē)速km/h; vmax為汽車(chē)的最高車(chē)速km/h。 式中:i0為主傳動(dòng)比;ηTi為第i檔工作時(shí)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率;vi1,vi2為第i檔對(duì)應(yīng)的車(chē)速積分上、下限，為圖I中該檔驅(qū)動(dòng)輪最大功率一車(chē)速曲線與相鄰檔曲線的交點(diǎn)(沒(méi)有交點(diǎn)時(shí)取相鄰兩個(gè)檔位中較低一檔的最高車(chē)速)對(duì)應(yīng)的車(chē)速(例外的是第一檔的積分下限和最高檔的積分上限分別為Vmin和Vmax); rr為驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑。 (3) wi是第i檔的利用率系數(shù)。考慮了汽車(chē)各檔利用率ui的不同，并在對(duì)大量變速器的速比進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)采用式(6)反映wi和ui的關(guān)系時(shí)可得到較好的速比優(yōu)化結(jié)果: 式中：為中的最小值。

49、 （4）為所有的均值，即： 約束條件： （1）反映相鄰檔位間速比大小關(guān)系的約束條件: （2）防止動(dòng)力傳遞中斷的約束條件: 式中: nT為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速(r/min); nemax為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min) 齒輪參數(shù)的優(yōu)化: 從圖2中可看出,它可輸出三檔速度,直接輸出為III檔,速比為,當(dāng)與嚙合時(shí)輸出II檔速度,速比為 ,當(dāng)與相掛時(shí)輸出Ⅰ檔速度,速比;在這里模數(shù) 、 、 ,齒數(shù) 、、 、 、 、及齒寬b 等都是設(shè)計(jì)變量,可由于總傳動(dòng)比 、 給定, 、 屬于公共齒輪;我們可以先定 、 、 、為設(shè)計(jì)變量,表示為: x =[ 、 、

50、 、 ] =〔、 、 、〕這里 =。 上面提到,設(shè)計(jì)時(shí)要使該變速箱的體積最小,這就是本優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題追求的目標(biāo)函數(shù),它可歸結(jié)為使變速箱的中心距最小,又因中心距a寫(xiě)成： a= 即： min 小齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)不超過(guò)17： 動(dòng)力傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)大于2mm 齒寬系數(shù)應(yīng)滿足 齒面的接觸強(qiáng)度和齒根的彎曲強(qiáng)度必須滿足: 即： 其中,輸入功率P= 140kW,輸入轉(zhuǎn)速n= 2200r/min , 根據(jù)變速的需要,齒輪為漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪,材料為20CrMnTi,淬硬

51、、精制 齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪的許用彎曲應(yīng)力 齒寬系數(shù)ψ= 動(dòng)力載荷系數(shù) 用懲罰函數(shù)法求得中心距最小值: 綜合各已知條件求得如表5中的各參數(shù): 表5 各齒輪基本參數(shù) 第一對(duì)齒輪 第二對(duì)齒輪 第三對(duì)齒輪 模數(shù)（m） 齒數(shù)（z） 變位系數(shù)（x） 模數(shù)（m） 齒數(shù)（z） 變位系數(shù)（x） 模數(shù)（m） 齒數(shù)（z） 變位系數(shù)（x） 4 27 0 5 28 ＋0.06 5 19 ＋0.15 47 31 ＋0.04 40 －0.05 變速箱設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意點(diǎn): （1）由圖1可知, 為變位齒輪,當(dāng)變速齒

52、輪與相掛時(shí),必須空轉(zhuǎn),才能從輸出軸3 輸出3 檔速度;當(dāng)變速齒輪在中位時(shí)與嚙合,同樣, 也須空轉(zhuǎn),輸出軸3 能輸出2 檔速度;當(dāng)變速齒輪與相掛時(shí), 相當(dāng)于介輪, 上的動(dòng)力通過(guò)傳遞給與之相連的變速齒輪, 再通過(guò)與之嚙合的花鍵從軸3上把1 檔速度輸出;由于與輸出軸3 要相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),所以在它們之間安裝耐熱、耐磨的銅合金材料的銅套最為合適,而此處的位置相對(duì)較緊湊,考慮此銅套加工時(shí)不但內(nèi)、外圈直徑要分別選用間隙、過(guò)盈配合及同軸度要求,而且還須開(kāi)導(dǎo)油槽,使箱體內(nèi)的油能通過(guò)此導(dǎo)油槽潤(rùn)滑銅套而避免由于磨擦使此溫度太高而燒壞銅套。 （2）軸承的配置 由于結(jié)構(gòu)的特殊性,輸出軸一端徑向安裝受限制,故輸出軸一端支撐選

53、用滾針軸承,其余采用一般滾動(dòng)軸承。 （3）箱體及排檔箱的設(shè)計(jì) 在箱體上,同一軸上的孔及安裝輸入、輸出軸的孔加工時(shí)必須要有同軸度要求,箱體上端面與排檔箱的蓋子要有銷(xiāo)軸定位,以便調(diào)整檔位。 （4）防止漏油措施進(jìn)、出口采用進(jìn)口迷宮式油封,箱體和軸端端蓋上開(kāi)回油槽,形成順暢油路。 綜合上述,設(shè)計(jì)出的變速箱的輸入端與主離合器相連,輸出端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與倒順減速箱相連,通過(guò)撥叉,實(shí)現(xiàn)換檔。 3.3.2減速箱 減速箱是壓路機(jī)行駛傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件, 同樣,應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論,在滿足強(qiáng)度要求條件下,使其結(jié)構(gòu)達(dá)到最緊湊,設(shè)計(jì)步驟如下。其前進(jìn)時(shí)的速比為3.24,后退時(shí)的速比為2.29,因此它除了具有換向作用外

54、,也具有減速的功能,它的輸入端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與變速箱連接,輸出的一端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與驅(qū)動(dòng)橋連接,另一端裝有制動(dòng)器。該制動(dòng)器采用雙蹄內(nèi)漲式,制動(dòng)平穩(wěn)可靠。 設(shè)計(jì)步驟如下： 由上述速比分配可知，減速器傳動(dòng)比為：＝7.41。 根據(jù)展開(kāi)式布置，考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，查圖得高速級(jí)傳動(dòng)比為＝3.24，則＝2.29。 一、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： （1）各軸轉(zhuǎn)速 ? ＝＝1440/2.3＝626.09r/min ??＝＝626.09/3.24＝193.24r/min ??＝?/?＝193.24/2.29=84.38 r/min ==84.38 r/min （2）各軸輸入功

55、率 ＝×＝3.40×0.96＝3.26kW ? ?＝×η2×＝3.26×0.98×0.95＝3.04kW ?? ＝×η2×＝3.04×0.98×0.95＝2.83kW ＝×η2×η4=2.83×0.98×0.99＝2.75kW 則各軸的輸出功率：?? ＝×0.98=3.26×0.98=3.19 kW ＝×0.98=3.04×0.98=2.98 kW ＝×0.98=2.83×0.98=2.77kW ＝×0.98=2.75×0.98=2.70 kW （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 =×× N·m 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =9550×3.40/1440=22.55 N·m 所以

56、: ＝×× =22.55×2.3×0.96=49.79 N·m ＝×××=49.79×3.24×0.96×0.98=151.77 N·m ＝×××=151.77×2.29×0.98×0.95=326.98N·m =××=326.98×0.95×0.99=307.52 N·m 輸出轉(zhuǎn)矩：＝×0.98=49.79×0.98=48.79 N·m ＝×0.98=151.77×0.98=148.73 N·m ＝×0.98=326.98×0.98=320.44N·m ＝×0.98=307.52×0.98=301.37 N·m 二、齒輪的設(shè)計(jì)： （一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.齒輪材

57、料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線斜齒輪。 ?① 材料：高速級(jí)小齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=24. 高速級(jí)大齒輪選用45#鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS。 Z=×Z=3.24×24=77.76，取Z=78. ② 齒輪精度 按GB/T10095－1998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 ２.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定各參數(shù)的值: ①試選=1.6 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，選取區(qū)域系數(shù) Z=2.433 則 ②由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，計(jì)算應(yīng)力值

58、環(huán)數(shù) N=60nj =60×626.09×1×（2×8×300×8） =1.4425×10h N= =4.45×10h #(3.25為齒數(shù)比,即3.25=) ③查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：K=0.93 K=0.96 ④齒輪的疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式10-12得: []==0.93×550=511.5 []==0.96×450=432 許用接觸應(yīng)力 ⑤查設(shè)計(jì)手冊(cè)查得： =189.8MP =1 T=95.5×10×=95.5×10×3.19/626.09 =4.86×10N.m 3.設(shè)計(jì)計(jì)算 ①小齒輪的分度圓直徑d = ②

59、計(jì)算圓周速度 ③計(jì)算齒寬b和模數(shù) 計(jì)算齒寬b b==49.53mm 計(jì)算摸數(shù)m 初選螺旋角=14 = ④計(jì)算齒寬與高之比 齒高 h=2.25 =2.25×2.00=4.50 = =11.01 ⑤計(jì)算縱向重合度 =0.318=1.903 ⑥計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)=1 根據(jù),7級(jí)精度, 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 動(dòng)載系數(shù)K=1.07, 由設(shè)計(jì)手冊(cè)得K的計(jì)算公式: K= +0.23×10×b =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×49.53=1.42 K=1.35 K==1.2 故載荷系數(shù):

60、 K＝K K K K =1×1.07×1.2×1.42=1.82 ⑦按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d=d=49.53×=51.73 ⑧計(jì)算模數(shù) = 4.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式得： ≥ ⑴確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ①小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝48.6kN·m 確定齒數(shù)z 因?yàn)槭怯昌X面，故取z＝24，z＝i z＝3.24×24＝77.76 傳動(dòng)比誤差? i＝u＝z/ z＝78/24＝3.25 Δi＝0.032％5％，允許。 ②計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) z＝z/cos＝24/ cos14＝26.27 z＝z/cos＝78/ cos14＝85.43 ③初選齒寬系數(shù)

61、 按對(duì)稱(chēng)布置，由表查得＝1 ④初選螺旋角 ?初定螺旋角 ＝14 ⑤載荷系數(shù)K K＝K K K K=1×1.07×1.2×1.35＝1.73 ⑥查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得: 齒形系數(shù) Y＝2.592 Y＝2.211 ?應(yīng)力校正系數(shù) Y＝1.596? Y＝1.774 ⑦重合度系數(shù)Y 端面重合度近似為＝[1.88-3.2×（）]＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14＝1.655 ＝arctg（tg/cos）＝arctg（tg20/cos14）＝20.64690 ＝14.0

62、7609 因?yàn)椋?cos，則重合度系數(shù)為Y＝0.25+0.75 cos/＝0.673 ⑧螺旋角系數(shù)Y 軸向重合度 ＝＝1.825, Y＝1－＝0.78 ⑨計(jì)算大小齒輪的 安全系數(shù)由手冊(cè)查得S＝1.25 工作壽命兩班制，8年，每年工作300天 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60nkt＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2＝N1/u＝6.255×10/3.24＝1.9305×10 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限??：???????????????? 小齒輪 大齒輪 查手冊(cè)得彎曲疲勞壽命系數(shù): K=

63、0.86 K=0.93 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 []= []= ⑵設(shè)計(jì)計(jì)算 ①計(jì)算模數(shù) 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=2mm但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=51.73來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由: z==25.097 取z=25 那么z=3.24×25=81 ?②幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距： a===109.25 將中心距圓整為110 按圓整后的中心距修正螺旋角 =arcc

64、os 因值改變不多,故參數(shù),,等不必修正. 計(jì)算大.小齒輪的分度圓直徑： d==51.53 d==166.97 計(jì)算齒輪寬度： B= 圓整的 （二）低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ⑴材料：低速級(jí)小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=30 速級(jí)大齒輪選用45鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS z=2.33×30=69.9 圓整取z=70. ⑵齒輪精度 按GB/T10095－1998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 ⑶按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①試選K=1.6 ②查手冊(cè)，選取區(qū)域系數(shù)Z=2.45 ③試

65、選,由手冊(cè)查得 =0.83 =0.88 =0.83+0.88=1.71 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60×n×j×L=60×193.24×1×(2×8×300×8) =4.45×10 N=1.91×10 由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得接觸疲勞壽命系數(shù) K=0.94 K= 0.97 查手冊(cè)可得： 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限, 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,則接觸疲勞許用應(yīng)力 []== []==0.98×550/1=517 [540.5 由手冊(cè)查得材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MP 選取齒寬系數(shù)

66、 T=95.5×10×=95.5×10×2.90/193.24 =14.33×10N.m =65.71 2.計(jì)算圓周速度 0.665 3.計(jì)算齒寬 b=d=1×65.71=65.71 4.計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) m= 齒高 h=2.25×m=2.25×2.142=5.4621 =65.71/5.4621=12.03 5.計(jì)算縱向重合度 6.計(jì)算載荷系數(shù)K K=1.12+0.18(1+0.6+0.23×10×b =1.12+0.18(1+0.6)+ 0.23×10×65.71=1.4231 使用系數(shù)K=1 同高速齒輪的設(shè)計(jì),查表選取各數(shù)值 =1.04 K=1.35 K=K=1.2 故載荷系數(shù) K＝=1×1.04×1.2×1.4231=1.776 7.按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 d=d=65.71× 計(jì)算模數(shù) 8.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) m≥ ㈠確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 （1）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝143.3kN·m （2）確定齒數(shù)