ZL20装载机行星式动力换挡变速箱设计说明书.doc

ZL20装载机行星式动力换挡变速箱设计说明书 1.1装载机的总体构造 装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。 装载机以柴油发动机或电动机为动力装置，行走装置为轮胎或履带，由工作装置来完成土石方工程的铲挖、装载、卸载及运输作业。如图1-1所示，轮胎式装载机是由动力装置、车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成。 1.2整机传动系统设计 轮式装载机传动系统如图1.2所示，其动力传递路线为：发动机——液力变矩器——变速箱——传动轴——前、后驱动桥——轮边减速器——车轮。 图1.2轮式装载机传动系统 1.液力变矩器 装载机采用双涡轮液力变矩器，能随外载荷的变化自动改变其工况，相当于一个自动变速箱，提高了装载机对外载荷的自适应性。变矩器的第一和第二涡轮输出轴及其上的齿轮将动力输入变速箱。在两个输入齿轮之间安装有超越离合器。 当二级齿轮从动齿轮的转速高于一级从动齿轮的转速时，超越离合器将自动脱开，此时，动力只经耳机涡轮及二级齿轮传入变速箱。随着外载荷的增加，涡轮的转速降低，当二级齿轮从动齿轮的转速低于一级齿轮传动齿轮的转速时，超越离合器楔紧，则一级涡轮轴及一级齿轮于二级涡轮轴及二级齿轮一起回转传递动力，增大了变矩系数。 2.变速箱 变速箱是行星式动力换挡变速箱，由两个制动器和一个闭锁离合器实现三个档位。前进Ⅰ档和倒档分别由各自的制动器实现换挡；前进Ⅱ档（直接档）通过结合闭锁离合器实现。 3.驱动桥 采用双桥驱动，主传动采用一级螺旋锥齿轮减速器，左右半轴为全浮式。轮边减速器为行星传动减速。 2.传动系总体方案设计 2.1总体方案设计 参照同类机型，ZL20总体传动方案采用液力机械传动，如图1.2，其中采用双涡轮液力变矩器，变速箱采用行星式动力换挡变速箱，主传动采用一级螺旋锥齿轮，轮边减速采用单行星排行星齿轮传动。 2.2行星式动力换挡变速箱的设计步骤 （1）具体了解行星式动力换挡变速箱的结构，清晰设计任务，设计参数和已知数据及其参考机型。 （2）发动机与液力变矩器的匹配。 （3）根据总体计算确定档位数及各各档传动比。 （4）根据总体布置要求确定变速箱外形尺寸允许范围。 （5）草拟变速箱的传动方案。 （6）确定变速箱的主要参数，包括中心距A，齿轮模数m，齿宽b等。 （7）根据变速箱的传动比选配齿轮，确定各档齿轮的齿数。 （8）进行齿轮，轴，轴承等零件的寿命计算或强度，刚度计算，换挡离合器等的计算。 （9）进行结构设计，绘制装配图和零件图。变速箱的设计必须与总体设计相协调，并充分考虑在各机型间实现系列化，通用化和标准化。 最后,本设计为ZL20装载机行星式动力换档变速箱，结构紧凑、载荷容量大、传动效率高、齿间负荷小、结构刚度好、输入输出轴同心以及便于实现动力与自动换档等优点，同时也有结构复杂、零件多、制造精度高、维修困难等缺点。 3.发动机与液力变矩器匹配分析及其变速箱各档传动比的确定 3.1匹配相关数据 3.1.1液力变矩器 所选用的液力变矩器均为单级四元件双涡轮液力变矩器其结构形式及其有关资料。参考《机械设计手册》第5版第4卷表24.4-3，初选YJSW310型液力变矩器，其公称特性见图24.4-39,即表3.1 表3.1YJSW310型液力变矩器参数 i K η MB(1000)/N·m 0 4.964 0 76.9 0.1 4.28 0.428 82.0 0.2 3.40 0.680 80.0 0.305 2.60 0.794 77.3 0.4 1.85 0.740 79.0 0.448 1.521 0.682 79.2 0.5 1.45 0.725 77.8 0.6 1.303 0.782 73.8 0.7 1.151 0.806 65.6 0.77 1.054 0.812 61.5 0.8 1.006 0.805 59.0 0.846 0.937 0.793 54.5 0.95 0.732 0.695 27.0 1.015 0.44 0.446 16.1 3.1.2整机参数 与匹配有关但未在任务书中出现的数据[13]如下： 表3.2液压系统相关参数 变速泵 转向泵 工作泵 压力（MPa） 流量（