1、本科毕业论文（20 届）装载机驱动桥设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 装载机驱动桥设计 1. 课题意义及目标通过本次毕业设计，查阅资料，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解装载机驱动桥方案比选，为我们以后在毕业后从事机械设计工作打好基础。2主要任务具体内容有：中央传动的机构设计与计算；差速器的结构设计与计算；半轴的结构设计与计算；轮边减速器的结构设计与计算；各辅助零件与连接件的选型与校核
2、计算。原始参数如下：额定斗容：2m 额定载重量：40KN 整机质量：120KN桥荷分配：前桥 65% 后桥 35% 轮距：1950 mm 轴距：2660 mm轮胎规格：1624 发动机最大功率：100KW 发动机最大扭矩：600KN传动比：前进一档：3.85 主减速比：6.167 轮边减速：3.667研究方法：比拟设计、经验核算、图纸绘制设计图纸不少于 2.张 A0 图；设计说明书不少于 1 份，字数不少于 15000 字；3主要参考资料1 诸文农. 工程机械底盘构造与设计. 北京：机械工业出版社，1986.52 同济大学. 轮式装载机设计M. 北京：建筑工业出版社，1992, 63 成大先.
3、 机械设计手册M. 北京：化学工业出版社，2004.54进度安排审核人： 田静 2014 年 12 月 27 日设计各阶段名称 起 止 日 期1 进行调查研究，查阅资料，完成开题报告 2014.12.012014.12.302 初步拟定总体方案，总体方案论证、确定 2014.12.312015.04.123 主要构件的强度与刚度校核计算 2015.04.132015.04.224 连杆机构运动特性与动力特性的分析 2015.04.232015.06.015 撰写并编制论文、打印，准备毕业答辩资料 2015.06.022015.06.22II装载机驱动桥设计摘 要：本次设计内容为装载机驱动桥设计
4、，大致分为主传动的设计，差速器的设计，半轴的设计，轮边减速器的设计四大部分。其中主传动锥齿轮采用 35 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 ： 轮式装载机，驱动桥，减速器，差速器Design of Loader Drive Axle Ab
5、stract：This paper discusses the design of loader drive axle, which contains roughly four main parts, namely, the design of the main drive, the differential, the axle shaft and the wheel-side reducer.The 35 spiral bevel gear is used as main drive bevel gear, the calculation of whose fundamental and g
6、eometric parameters is the key point of this design. After making sure of some basic parameters of gear, such as gear number, modulus, reference diameter of driven gear and so on, all geometric parameters of gear can be worked out by using a large number of formulas, and then force analysis and inte
7、nsity verification of gear are able to be conducted. After studying the structure and working principle of differential, axle shaft and final drive, combined with the design requirements, their forms and sizes can be chosen reasonably.In this design, we use the straight tooth bevel gear as different
8、ial gear, the axle shaft is in full-floating type and final drive adopts the form of single planetary reduction.Keywords: Wheel loader， drive axle，reducer ，differentialIII目 录1 前言 .12 主减速器设计 .22.1 螺旋锥齿轮的设计计算 .22.1.1 齿数的选择 .22.1.2 从动锥齿轮节圆直径 d2的选择 .22.2 螺旋锥齿轮的强度校核 .92.2.1 齿轮材料的选择 .92.2.2 锥齿轮的强度校核 .93 差
9、速器设计 .163.1 圆锥直齿轮差速器基本参数的选择 .163.1.1 差速器球面直径的确定 .163.1.2 差速器齿轮系数的选择 .163.2 差速器直齿锥齿轮强度计算 .193.2.1 齿轮材料的选取 .193.2.2 齿轮强度校核计算 .193.3 行星齿轮轴直径 的确定 .20zd4 半轴设计 .214.1 半轴计算扭矩 的确定 .21jM4.2 半轴杆部直径的选择 .214.3 半轴强度验算 .215 轮边减速器设计 .235.1 行星排行星轮数目和齿轮齿数的确定 .235.1.1 行星轮数目的选择 .235.1.2 行星排各齿轮齿数的确定 .245.1.3 同心条件校核 .24
10、5.1.4 装配条件的校核 .255.1.5 相邻条件的校核 .255.2 齿轮变位 .255.2.1 太阳轮行星轮传动变位系数计算（t-x） .26IV5.2.2 行星轮与齿圈传动变位系数计算（x-q） .275.3 齿轮的几何尺寸 .285.4 齿轮的校核 .305.4.1 齿轮材料的选择 .315.4.2 接触疲劳强度计算 .315.4.3 弯曲疲劳强度校核 .325.5 行星传动的结构设计 .325.5.1 太阳轮的结构设计 .325.5.2 行星轮结构设计 .325.5.3 行星轮轴的结构设计 .335.5.4 轴承的选择 .336 花键、螺栓、轴承的选择与校核 .356.1 花键的
11、选择及其强度校核 .356.1.1 主传动中差速器半轴齿轮花键的选择 .356.1.2 轮边减速器半轴与太阳轮处花键的选择 .366.1.3 主传动输入法兰处花键的选择与校核 .376.2 螺栓的选择及强度校核 .386.2.1 验算轮边减速器行星架、轮辋、轮毂联接所用螺栓的强度 .386.2.2 从动锥齿轮与差速器壳联接螺栓校核 .386.3 轴承的校核 .396.3.1 作用在主传动锥齿轮上的力 .396.3.2 轴承的初选及支承反力的确定 .406.3.3 轴承寿命的计算 .417 结 论 .43参 考 文 献 .44致 谢 .4511 前言本课题是对装载机驱动桥的结构设计。所以本说明书
12、将以“驱动桥设计”内容来对驱动桥及其主要零部件的结构构型与设计计算作进行详细介绍。本设计根据参阅的多本资料设计方法和数据处理来进行，也适当运用了自己的一些想法。本设计说明书共五部分：主减速器的设计，差速器的设计，半轴的设计，轮边减速器的设计，花键、螺栓、轴承的设计与校核,主要运用比拟设计，经验核算的方式进行计算。本设计由装载机驱动桥的各组成结构功能、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构构型及布置，全面介绍了装载机驱动桥车轮的传动装置和桥壳连接的各种结构型式与设计计算。 设计思路为在参考大量相关文献后先选定总体方案，按照动力的传递方向和传递顺序来设计各个结构及各个零件，根据相似性
13、设计，参照同种机型设计。每一部分的设计都采用偏安全的设计方法，且每一部分设计之后都有相应的校核，不合格者重新设计，确保每一部分都能满足最危险、恶劣的工作状况。22 主减速器设计主减速器的功用是改变传力方向，并将变速箱输出轴的转矩降低，扭矩增大。本次设计的装载机驱动桥采用单级主传动形式，主传动齿轮采用 35 螺旋锥齿轮，这种齿轮的特点是：它的齿形是圆弧齿，工作时不是全齿长突然啮合，而是逐渐地从一端连续平稳地转向另一端，因此运转比较平稳，减小了噪音，并且由于螺旋角的关系重合系数增大，在传动过程中至少有两对以上的齿同时啮合，相应的增大了齿轮的负荷能力，增长了齿轮的使用寿命，螺旋锥齿轮的最小齿数可以减
14、少到 6 个，因而与直齿锥齿轮相比可以实现较大的传动比。2.1 螺旋锥齿轮的设计计算2.1.1 齿数的选择相啮合的齿轮的齿数不能有公约数，这样才能保证各齿在齿轮啮合运行过程中能够相互交替啮合，从而能够自动研磨，理想的齿面接触要求选用齿数尽量为奇数的小齿轮，同时大小齿轮的齿数总和应不小于 40。根据以上所诉选择齿数的要求，参考文献4第 233 页表 6-4，结合本次设计主减速器主减速比为 =6.167，选取主动小锥齿轮齿数 ，所以从动大锥齿轮齿数0i 61z。37012iz2.1.2 从动锥齿轮节圆直径 d2的选择(1) 螺旋锥齿轮计算载荷的确定 根据发动机和液力变矩器一起传送扭矩的最大变速箱在
15、第一档时从动大齿轮上的最大扭矩可以得到：(2.1) niMmlkeca02式中： -从动大锥齿轮计算转矩，NMc-发动机的额定扭矩， e nPMe9503-驱动桥主传动比，已知 ；0i 167.0i-变矩器系数， ；k 5.3kin-驱动桥个数，n=2；-变速箱的最大传动比， ；li 8.li-变矩器到主减速器的传动效率。m为变速箱的效率取 0.96，主减速器效率取作为变速箱的效率取0kk值为 0.96，故主减速器效率取值为 。计算得 。96.092.0mNMca 5.247317.68537.62此时主动小锥齿轮的转矩可由以下公式计算：icac 8.409.021根据驱动轮附加扭矩判断出从动
16、大锥齿轮的最大扭矩，即：(2.2)nirGfdac2式中： -满载时驱动桥上的载荷（水平地面）a-附着系数， 8.0-驱动轮动力半径，dr 65.dr-从动圆锥齿轮到驱动轮的传动比（轮边传动比），fi67.3fin-驱动桥数目由本次设计任务书可知：车辆工作质量为 120KN,额定载重量为 40KN所以 KN160aG即可求出： mNnirMfdac 42.13267.35.0812从动直齿轮的最大扭矩取由上面两个计算中所求得的数据中的最小值，求得的扭矩在现实应用中不能作为持续扭矩，只是在计算强度时以此来验证最大应力，所以该处的计算转矩取： mNca42.132 按常用受载扭矩来确定从动锥齿轮上
17、的载荷4轮式装载机作业工况非常复杂，掌握不同使用工况下的载荷多少和循环次数是有难度的，只能使用假设的当量载荷或者平均载荷来作为计算载荷。对轮式装载机驱动桥主传动器从动齿轮推荐用以下公式计算并确定转矩：(2.3)nifrGMdaf si2 mN式中：f -道路滚动阻力系数。f=0.0200.035，取 f=0.03-最终传动速比，fi 67.3fin -驱动桥数目-轮胎滚动半径dr-轮胎滚动半径, ,取si 30.9.sin30.sin所以: mNnifrGMdaf 57.46267.3.501si2主动小锥齿轮上的常用受载扭矩为： mNiff 4.90.167.54021(2) 从动锥齿轮分度圆直径 的确定2d按照从动锥齿轮上显示的最大扭矩，按经验公式粗略计算出从动锥齿轮的分度圆直径：(2.4)3max22MKd式中： -从动齿轮分度圆直径， cm-系数，取d 61.0d-按地面附着条件决定的最大扭矩 取 11344.42N/mmax2所以得： cmKd 53.29.34.3max2 考虑到从动锥齿轮的分度圆直径对驱动桥尺寸和差速器的安装有直接的影响，参考国内外现有同类机型相关尺寸，最终确定从动锥齿轮分度圆直径。d296(3) 齿轮端面模数 的选择s由式 837296zdms取标准模数 s
