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1、352履带拖拉机（中央传动及转向离合器设计）摘 要中央传动用来增加传动系的传动比,以达到减速增扭的目的,通常还用来改变转矩的传递方向,使转矩从纵置的变速箱输出轴传递给横置的中央传动两侧输出轴。中央传动应有适当的传动比,以保证拖拉机具有良好的牵引性与经济性;结构应紧凑,以减小后桥尺寸和和质量,保证后桥有足够的离地间隙；齿轮装置应有足够的承载能力和支承刚度,如系锥齿轮副,则还应便于调整。中央传动的齿轮形式目前主要有圆柱齿轮和圆锥齿轮。圆柱齿轮结构简单,加工较容易,在传动时不致产生轴向力。但仅适用于采用横置变速箱的拖拉机。而圆锥齿轮应用则较为广泛。履带拖拉机在行使过程中，需要经常改变行驶方向，这就需
2、要有一套能够按照司机意志来改变或恢复拖拉机行驶方向的专设机构，它将司机踩下转向离合器踏板的动作转变为车轮的偏转动作，这就是所谓的转向系统。转向性能是保证车辆安全，减轻驾驶员劳动强度和提高作业效率的重要因素。转向离合器转向系统由于构造简单，制造方便，维修容易，在拖拉机上广泛采用。它具有转向半径小，直线行驶性好等优点。但由于传递的转矩较大，只得采用多片式离合器，而多片式离合器分离彻底性比较差。这对转向离合器来说，除了使摩擦面的磨损略微增大外，对整机性能没有太大影响，不像主离合器分离不彻底会造成换档困难。关键词：中央传动，转向离合器，锥齿轮，转向系统352 TRACKED TRACTOR（CENTR
3、AL TRANSMISSION AND STEERING CLUTCH DESIGN）ABSTRACTCentral spread to use to increase to spread to move to fasten of spread and move ratio, the purpose that to attain to decelerate to increase to twist, usually return to use to change the torque to deliver the direction, make torque place become soon
4、 the box outputs the stalk to deliver to horizontal place central to spread to move the two sides exportation stalk.Central spread to move and should have appropriate of spread and move ratio, with the assurance that the tractor has to lead the sex and economy goodly; structure should tightly packed
5、, after to let up the bridge size and and quantity, the assurance is behind the bridge has to leave a ground of cleft enough;The wheel gear device should have the enough loading ability and pay to accept just degree, return if department the bevel gears is vice, should easy to adjustment.Central spr
6、ead the dynamic wheel gear form to mainly have the cylinder wheel gear and the bevel gearses currently.The cylinder wheel gear structure is simple, processing to compare easily, produce the stalk toward dint unlikely while spread move.But be applicable to the adoption only horizontal place to become
7、 soon the tractor of the box.But the cone wheel gear the application then compare extensively.The track tractor professional makes in the process, needing to usually change to drive the direction, this need to be have a set of can change or recover the tractor to drive the particularly establish of
8、the direction organization according to the driver will, it deflect the action change that the driver tramples bottom to change direction the clutch pedal for the felloe action, this is to change direction the system so calledly.Change direction the function is to guarantee the vehicle safety, easin
9、g the pilot the labor strength and raise important factor of the homework efficiency.steering mechanism changes direction the system because of structure in brief, make convenience, maintain easily, in the dalliance on board extensive doption.It has the radius of change direction small, drive sex go
10、od etc. advantage straightly.But because the torque that deliver compare greatly, have to several type clutches of adoption, but several types clutch separate thoroughly sex is worse.This says towards steering mechanismcome, in addition to making rub to face of wearing away the inching aggrandizemen
11、t, having no to the whole machine function to affect too greatly, be unlike the main clutch separation ill success and will result in shift gear the difficulty.Key words: Central transmission , steering clutch ,bevel gears, steering system目 录第一章 前 言1第二章 中央传动及转向离合器概论22.1 履带拖拉机转向机构概述22.2 中央传动的概述3第三章 中
12、央传动及转向离合器方案分析53.1 转向离合器方案分析53.2 中央传动方案分析10第四章 转向系统设计计算 144.1 螺旋锥齿轮的计算144.2 转向离合器设计计算174.3 带式制动器的设计计算19第五章 主要零件的强度校核与计算215.1 螺旋锥齿轮的承载能力计算215.2 轴强度计算225.3 轴承寿命计算24第六章 结 论28参考文献29致 谢30第一章 前 言拖拉机的主要任务是用来拖带农机具进行各种田间作业（如翻地、播种、中耕等）；也可作为其他农业机械（如脱谷机、扬场机等）的动力；另外拖带拖车可进行运输作业。为适应农业生产中各项作业的需要，拖拉机分有履带式和轮式两种。履带式拖拉机
13、的特点是行走部分与地面的接触面积大，压强小，对土壤压实的作用小，而且不易打滑，可以在湿度较大的土壤上进行作业。一般履带式拖拉机的离地间隙小而功率大，适用于大面积的翻地、播种等主要农业作业。如东方红54和75拖拉机。拖拉机基本上是由发动机、传动装置、车架和行走装置、操纵装置、工作装置和电气设备等六部分组成。传动装置的功用是将发动机的动力传递给行走装置或其他工作装置；在驾驶员的操纵下，使拖拉机起步；停车；改变牵引力或行进方向，它包括离合器、变速箱、中央传动和最终传动等。如下图所示。图1-1履带拖拉机传动系简图1离合器 2联轴节 3变速箱 4中央传动 5转向离合器6制动器 7最终传动 8动力输出轴本
14、毕业设计说明书，主要讲述了最终传动的选择设计和方案分析。对最终传动的分类和工作原理进行了深入的对比和分析，选出最优方案来进行设计，选择合适的机构和零件。这次设计是在以往所学基础和专业课程的基础上设计的，经过对比其他车型同类装置的设计方案，有选择的借鉴或创新来进行设计。第二章 中央传动及转向离合器概论2.1 履带拖拉机转向机构概述履带拖拉机转向机构用来改变驱动力在两侧履带上的分配(包括改变方向),造成转向力矩以实现拖拉机转向。履带拖拉机转向机构可按不同特征分类:1、按转向时的速度分转向时平均速度不变,即对称面上的A点的速度和直线行使时速度相等(如图a所示),所有差速器式转向机构(单差速器、双差速
15、器、差速器式双功率流转向机构)都属于这一类。快速侧履带的纵向对称面B点(如图b所示)的速度等于。转向离合器、单级和多级行星式(包括双功率流)转向机构属于这一类。快速侧、慢速侧履带对称面上的B、C点(如图c所示)的速度均低于,有些采用电传动的坦克即速车辆属于这一类。图2-1 履带拖拉机转向时速度的改变1外侧履带 2外侧履带2、按固定转向半径的大小和数目分固定转向半径,是指两侧履带各按指定的速度转向时形成的转向半径,这里所谓的“指定的”是指可由人准确控制的、不包括驱动轮被切断动力后被机体推着前进的各种速度。（1）具有一个固定的转向半径R,R=0.5B(B为轨距),转向离合器、单级行星转向机构属此。
16、（2）具有一个固定的转向半径R,R0.5B,双差速器属于此类。（3）具有两个固定转向半径,其中一个等于0.5B,另一个大于0.5B,两速行星转向机构属此。（4）变速箱每换一个档,就有相应的固定转向半径。（5）具有无级变化的转向半径。3、按功率流传递的方式,可分为单功率流(发动机功率同时通过单一途径传给每侧驱动轮)转向机构,和双功率流(发动机同时通过两条途径传给每侧驱动轮)转向机构。从上面的分类看,转向机构种类繁多,履带拖拉机实际上广泛采用的是单功率流转向机构。例如:转向离合器、双差速器、单级或双级行星机构。至于原地转向机构和两侧单独变速的转向机构也有采用。除具有一般要求如结构简单可靠、操纵灵活
17、、轻便、维修方便、使用寿命长等外,还应满足下面要求:（1）拖拉机直线行驶稳定性好。（2）转向时对发动机产生的附加载荷小。（3）尽可能保证拖拉机平顺而迅速地由直线运动过渡到给定直线半径的曲线运动。（4）最小最小半径应尽可能小。（5）转向机构在拖拉机后桥占有的横向尺寸应小。2.2 拖拉机中央传动的概述中央传动用来增加传动系的传动比,以达到减速增扭的目的,通常还用来改变转矩的传递方向,使转矩从纵置的变速箱输出轴传递给横置的中央传动两侧输出轴。中央传动应有适当的传动比,以保证拖拉机具有良好的牵引性与经济性;结构应紧凑,以减小后桥尺寸和和质量,保证后桥有足够的离地间隙；齿轮装置应有足够的承载能力和支承刚
18、度,如系锥齿轮副,则还应便于调整。中央传动的齿轮形式目前主要有圆柱齿轮和圆锥齿轮。圆柱齿轮结构简单,加工较容易,在传动时不致产生轴向力。但仅适用于采用横置变速箱的拖拉机。而圆锥齿轮应用则较为广泛。第三章 中央传动及转向离合器方案分析3.1 转向离合器方案分析1、转向离合器多采用多片式摩擦离合器，靠摩擦表面的摩擦力来传递转矩。当分离某一侧的离合器时，就可以减小或切断该侧驱动轮所传转矩，使拖拉机转向。（1）按摩擦表面的工作条件可分为干式和湿式两类,本方案根据参考车型采用干式。（2）按压紧和分离摩擦片的方式可分为： 弹簧压紧，杠杆(或凸轮)机构分离。 弹簧压紧，油压分离。 弹簧、油压压紧，油压分离。
19、 油压压紧，油压分离。 转向离合器由于机构简单，制造方便，在拖拉机广泛采用。它具有转向半径小()，直线行驶性好等优点。但由于传递的转矩较大，只得采用多片式离合器，而多片式离合器分离彻底性比较差。这对转向离合器来说，除了使摩擦面的磨损略微增大外，对整机性能没有太大影响，不像主离合器分离不彻底会造成换档困难。履带拖拉机在后桥中常见的几种布置方案,图3-1（a）中后桥壳安装在锥轴承处的隔板是上下对分的,拆卸转向离合器时,不需要拆履带和最终传动,但每次装拆需要新调整中央传动齿轮副.此外后桥壳体活动隔板的密封性较差,中央传动的润滑油易漏到转向离合器处,使摩擦表面易受油液沾污,而且这种带活动隔板的后桥壳体
20、,大大降低了壳体本身的刚度。另外各部件的正确位置也受到影响。图3-1（b）所示结构，在拆卸转向离合器时，必需先拆下履带和最终传动，然后从后桥壳体的两侧取出转向离合器，而中央传动锥齿轮副保持原来啮合状态不须调整。这种结构由于装配上不方便，只在少数中、小拖拉机上采用。图3-2（c）所示结构，在拆卸转向离合器时，只须拆卸联接各轴的法兰盘，比较方便，中央传动锥齿轮副的啮合可不受破坏，也不需要拆卸履带和最终传动。可是为了保证各根轴的同心度制动工艺要求高。图3-1履带拖拉机的转向离合器的布置方案1中央传动 2转向离合器图3-2（d）所示结构，转向离合器放在后桥壳体外面，拆卸时比较方便；也为轮履通用拖拉机结
21、构的布置，提高了便利条件，但是由于它未装在壳体中，容易被泥水沾污。而且这种结构布置的最终传动靠近中部，不能起提高地隙的作用。图3-2转向离合器的布置方案3最终传动 4后桥壳2、制动器履带拖拉机的制动器按其功用不同可分为两种，一种是停车制动器，用来使拖拉机在斜坡上停车，和在行驶中减速，并可单边制动以帮助转向，拖拉机工作时，它经常处于松开状态。另一类是作为转向机构（例如行星转向机构制动器）的一个部件，拖拉机工作时，它经常处于拉紧状态。图3-3 盘式制动器简图a）单端拉紧式 b）双端拉紧式 c）浮式履带拖拉机广泛采用带式制动器，主要是由于其结构简单，便于结构布置。其缺点是所需操纵力较大，结构尺寸大，
22、而且制动带各部分磨损不均匀，散热情况较差。带式制动器可分为单端拉紧带式制动器、双端拉紧带式制动器和浮式制动器3种。如图3-3所示。a、单端拉紧带式制动器 这种制动器的一端固定，另一端和操纵机构相连。是紧端还是松端，决定于制动鼓的旋转方向。设计时，应将制动踏板同拖拉机前进时制动带为松端的一端相连，以减少操纵力，制动鼓带的摩擦力加大了操纵力的效果，称为增力作用。这种结构的缺点是制动不够平顺；而当拖拉机倒退时，所需操纵力是前进时的倍。b、双端拉紧带式制动器 这种制动器的特点是，制动力与制动鼓旋转方向关系不大，而且制动比较平顺，其操纵力虽比图示的拉紧松端时大，却比拉紧紧端时小；常用于中、小型履带拖拉机
23、。c、浮式制动器 该结构实际上是拉紧端和固定端可以互相改变的单端拉紧带式制动器，能使操纵踏板始终与制动带松端相连。不论拖拉机前进还是倒退，操纵力小，但结构和调整较复杂，适用于需经常倒驶的较大功率的履带拖拉机。单端拉紧制动器机构图如下: 图3-4 单端拉紧式带式制动器1制动带 2制动鼓 3弹簧 4拉杆 5上曲臂 6连接板7弹簧如图所示的行星机构制动器中，两边共用一个居中布置的弹簧6，用来拉紧行星机构的制动器，该弹簧经过横梁4将压力传给双杠杆5。制动带和鼓之间的间隙用螺母11来调整。图3-5 具有居中布置弹簧的行星转向机构制动器1停车制动器杠杆 2凸轮叉杠杆 3凸轮 4横梁 5双杠杆 6中央弹簧7
24、推杆 8制动杠杆 9制动杠杆支承 10顶杆叉 11调整螺母 12拨叉3.2 中央传动的方案分析中央传动在安装时需要调整锥齿轮副的接触印痕和齿侧隙，另外还需要调整锥轴承的预紧度。因此，在设计时应考虑采用方便而可靠的调整方法和装置。圆锥滚子轴承由于接触角较小，因此当锥轴承中有少量磨损时，就会产生较大的轴承游隙，从而影响锥轴承的正常运转和锥齿轮的正确啮合。为此必须加以调整。装配时往往使圆锥滚子轴承带有预紧度。所谓预紧，就是在安装时用某种方法使轴承中产生并保持一定的预加轴向力，以消除轴承中的游隙，并在滚动体和内、外圆接触处产生初始弹性变形。这样就使预紧后的轴承在受到外载荷时，其内、外圆的径向与轴向相对
25、移动量都会比未预紧的轴承大大减小，从而提高了支承的轴向刚度，但预紧力过大时，却会增加轴承中的摩擦力矩、降低传动效率、缩短轴承寿命，甚至还会导致轴承发热而引起损坏等。预紧力通常可按锥齿轮所受最大轴向力的40%来选取。由于这个预紧力较难测量，因此有些拖拉机根据实验结构，规定了预紧后转动小锥齿轮轴时所需克服的摩擦力矩（通常均为13Nm）来间接控制预紧度。图3-6 中央传动的调整装置图3-7中央传动的调整装置1调整螺母 2锁片 3调整垫片 4锥齿轮锥齿轮副的正确啮合，理论上就是要保证两个锥齿轮的节锥母线重合，两个锥顶交在两轴线的交点上。由于受制造和装配误差及使用因素等的影响，在使用中往往不能达到理论上
26、的要求，不能使齿轮副保持正确啮合，从而产生噪声大、磨损快、齿面剥落、轮齿折断等现象。通常采用调整锥齿轮副，使具有良好的齿面接触印痕和适当的齿侧隙的方法来保证锥齿轮的正确相对位置。接触印痕正常与否影响锥齿轮的传动平稳性、噪声和使用寿命。在使用中，由于齿面磨损使轮齿磨薄而增大了齿侧隙，这是正常现象，一般不需要重新调整，以免反而影响正常的接触印痕。主、从动锥齿轮应能沿各自轴线进行轴向位置的移动进行调整。中央传动调整时，应先调整锥轴承的安装预紧度，然后调整锥齿轮的啮合（以接触印痕为主，兼顾齿侧隙）。一般应先调整主动锥齿轮的支承，后调整从动锥齿轮的支承。调整通常采用在两侧轴承座处改变调整片组厚度的方法，
27、或拧转调整螺母改变轴承座的轴向位置，再用锁片加以锁紧的方法。（图3-6，3-7）中央传动的润滑 中央从动锥齿轮和轴承都靠从动箱中润滑油进行飞溅润滑。一般用馏分型齿轮齿轮油或液压、传动、制动通用油。图3-8中央传动的锥齿轮的润滑a）主动锥齿轮的支承 b）从动锥齿轮的支承1进油口 2回油口第四章 中央传动及转向离合器的设计计算4.1 螺旋锥齿轮的设计计算在中央传动螺旋锥齿轮中目前采用下列两种齿轮标准:美国的格里森制(Gleanson)弧齿锥齿轮,瑞士的奥利康制(Olikon)摆线锥齿轮。在本方案中采用前者。1、锥齿轮基本参数的选择（1）大锥轮分度圆直径（mm），大端端面模数(mm) 型的数据,按下
28、式进行初步选择:与外锥距(mm)可参考现有机型: = = =式中 从动大锥齿轮的名义计算转矩(N.m), 分别直径系数,模数系数和锥距系数式中=T=123.195=830.3343N.m =22,=0.51,=12,代入公式计算得, =298.227,=6.91, =162.67（2）齿数与可根据设计要求的中央传动比由=计算所得其中=3,=14,得=43,此时=/=3.01 （3）齿宽 齿宽b一般不超过0.3,10, 0.155三者中的较小值。取b=46mm （4）法向齿形角格里森制推荐采用=（5)中点螺旋角与螺旋方向 取35螺旋方向:小锥齿轮取左旋齿,大锥齿轮取右旋齿（6)顶锥角与根锥角 计
29、算公式如下 =90 =90而 =; = 式中 ， 分别是小锥齿轮与大锥齿轮的分锥角2、锥齿轮几何参数的计算表4-1 弧齿锥齿轮几何参数计算表序号参数符号计算公式及选择方法结果1齿数根据传动比进行初选14432传动比3.013法向齿形角通常取20204中点螺旋角预选355大端端面模数(mm)预选76螺旋方向小左大右7分度圆直径(mm)983018外锥距166.679齿宽(mm)b按预选4610刀具齿顶高系数查表0.8511顶隙系数查表0.18812工作高度=211.913全齿高=+13.21614径向变位系数0.349-0.34915切向变位系数0.11-0.1116齿顶高8.3933.5071
30、7齿根高4.8329.70918分锥角18.03471.96619齿根角1.663.33420齿顶角10.54668.63221根锥角73.3522齿顶圆直径113.961303.17123冠顶距169.15732.01724刀片刀号N选取标准刀号N825中点螺旋角27.8626纵向重合度的检验推荐采用1.25-1.751.9027法向侧隙查表0.150.3028刀盘名义直径(mm)查表30484.2 转向机构的设计计算1、计算转矩的确定 式中 ：拖拉机的使用质量 ： 拖拉机的附着系数 ： 动力半径 ： 最终传动传动比 ： 最终传动效率 ： 履带驱动段效率 代入 得 2、转向离合器的计算1)
31、储备系数的选择根据附着条件考虑,计算时取2) 摩擦面内、外径及摩擦面对数的选择摩擦衬面外径(mm)可参考经验公式初选式中 ：直径系数， 取代入 得 取 摩擦衬面内径 取 根据参考车型 ，初取6片摩擦片,即3) 最大摩擦转矩4) 压紧力5) 单位压力6) 压紧弹簧的计算根据参考车型,初选圆柱螺旋弹簧作为压紧弹簧。离合器分离彻底时,弹簧变形量最大,其剪切应力也最大,可按下式计算: 式中 ：弹簧中径(mm) , ： 弹簧钢丝中径(),： 弹簧的曲度系数， 代入 得 弹簧刚度为 式中 ：钢的剪切弹性模量, ：弹簧的有效工作圈数按 即 解之得 取 代入 得 代入式 弹簧总圈数 弹簧自由高度 其中 试验高
32、度 则 实际 7) 反验储备系数 修正系数 式中 代入得 则 实际储备系数 4.3 带式制动器的设计计算1、制动力矩的确定1) 制动时不带载荷急剧转向的情况2) 斜坡停车的情况 3) 式中 代入数值 取其中较大值2、制动带两端受力分析及制动力矩1) 根据欧拉公式制动带两端的力有下列关系2) 制动力矩 二式联立得 式中 代入得 3、主要参数选择最大单位压力 取 则 单位滑摩功率 式中 第五章 主要零件的强度计算5.1 锥齿轮的承载能力计算1) 计算接触应力 式中计算应力的基本值 其中 代入 得=916.90许用接触应力其中 =1650 =1.0 对于小齿轮 对于大齿轮 取较小值 =则 接触疲劳强
33、度符合要求2) 计算轮齿齿根弯曲应力式中 计算齿根弯曲应力基本值, 对于小齿轮 代入 得 对于大齿轮 代入 得 许用齿根应力 式中 对于小齿轮 代入 得 对于大齿轮 代入 得 则 满足齿根弯曲应力要求5.2 轴的校核（1）轴的刚度校核轴在垂直面内挠度 轴在水平面内挠度转角 式中 :齿轮齿宽中间平面上的径向力 ,=163613.47N :齿轮齿宽中间平面上的圆周力 , E：弹性模量, I:惯性矩，对于实心轴= d 为轴的直径mm,花键处按平均直径计算。a 、b 为齿轮上的作用力距支座A、B的距离mm ,a=45mm,b=120mmL 为支座间的距离mm ,L=165mm 轴的全挠度 =0.050.10mm =0.100.15mm 0.002rad代入 得 0.002rad（2）轴的强度校核式中 , 为轴的直径(mm) , 为抗弯截面系数
