538 中央傳動及轉(zhuǎn)向離合器設(shè)計（有cad圖+中英文翻譯）
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中央傳動及轉(zhuǎn)向離合器設(shè)計
摘要
中央傳動用來增加傳動系的傳動比,以達到減速增扭的目的,通常還用來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向,使轉(zhuǎn)矩從縱置的變速箱輸出軸傳遞給橫置的中央傳動兩側(cè)輸出軸。
中央傳動應(yīng)有適當?shù)膫鲃颖?以保證拖拉機具有良好的牽引性與經(jīng)濟性;結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊,以減小后橋尺寸和和質(zhì)量,保證后橋有足夠的離地間隙；齒輪裝置應(yīng)有足夠的承載能力和支承剛度,如系錐齒輪副,則還應(yīng)便于調(diào)整。
中央傳動的齒輪形式目前主要有圓柱齒輪和圓錐齒輪。圓柱齒輪結(jié)構(gòu)簡單,加工較容易,在傳動時不致產(chǎn)生軸向力。但僅適用于采用橫置變速箱的拖拉機。而圓錐齒輪應(yīng)用則較為廣泛。
履帶拖拉機在行使過程中，需要經(jīng)常改變行駛方向，這就需要有一套能夠按照司機意志來改變或恢復(fù)拖拉機行駛方向的專設(shè)機構(gòu)，它將司機踩下轉(zhuǎn)向離合器踏板的動作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕喌钠D(zhuǎn)動作，這就是所謂的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向性能是保證車輛安全，減輕駕駛員勞動強度和提高作業(yè)效率的重要因素。
轉(zhuǎn)向離合器轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于構(gòu)造簡單，制造方便，維修容易，在拖拉機上廣泛采用。它具有轉(zhuǎn)向半徑小，直線行駛性好等優(yōu)點。但由于傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，只得采用多片式離合器，而多片式離合器分離徹底性比較差。這對轉(zhuǎn)向離合器來說，除了使摩擦面的磨損略微增大外，對整機性能沒有太大影響，不像主離合器分離不徹底會造成換檔困難。
關(guān)鍵詞：中央傳動，轉(zhuǎn)向離合器，錐齒輪，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
CENTRAL SPREAD TO MOVE AND ATEERING MECHANISM DESIGN
ABSTRACT
Central 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 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, 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 spread 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 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 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, easing 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 good 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 aggrandizement, 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 spread to move , steering mechanism ,bevel gears,
the steering system
目 錄
第一章 前 言 1
第二章 中央傳動及轉(zhuǎn)向離合器概論 3
§2.1 履帶拖拉機轉(zhuǎn)向機構(gòu)概述 3
§2.2 中央傳動的概述 4
第三章 中央傳動及轉(zhuǎn)向離合器方案分析 5
§3.1 轉(zhuǎn)向離合器方案分析 5
§3.2 中央傳動方案分析 10
第四章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計計算 14
§4.1 螺旋錐齒輪的計算 14
§4.2 轉(zhuǎn)向離合器設(shè)計計算 17
§4.3 帶式制動器的設(shè)計計算 19
第五章 主要零件的強度校核與計算 21
§5.1 螺旋錐齒輪的承載能力計算 21
§5.2 軸強度計算 22
§5.3軸承壽命計算 24
第六章 結(jié) 論 28
致 謝 29
參考文獻 30
第一章 前 言
拖拉機的主要任務(wù)是用來拖帶農(nóng)機具進行各種田間作業(yè)（如翻地、播種、中耕等）；也可作為其他農(nóng)業(yè)機械（如脫谷機、揚場機等）的動力；另外拖帶拖車可進行運輸作業(yè)。為適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中各項作業(yè)的需要，拖拉機分有履帶式和輪式兩種。
履帶式拖拉機的特點是行走部分與地面的接觸面積大，壓強小，對土壤壓實的作用小，而且不易打滑，可以在濕度較大的土壤上進行作業(yè)。一般履帶式拖拉機的離地間隙小而功率大，適用于大面積的翻地、播種等主要農(nóng)業(yè)作業(yè)。如東方紅－54和75拖拉機。
拖拉機基本上是由發(fā)動機、傳動裝置、車架和行走裝置、操縱裝置、工作裝置和電氣設(shè)備等六部分組成。傳動裝置的功用是將發(fā)動機的動力傳遞給行走裝置或其他工作裝置；在駕駛員的操縱下，使拖拉機起步；停車；改變牽引力或行進方向，它包括離合器、變速箱、中央傳動和最終傳動等。如下圖所示。
圖1-1履帶拖拉機傳動系簡圖
1－離合器 2－聯(lián)軸節(jié) 3－變速箱 4－中央傳動 5－轉(zhuǎn)向離合器
6－制動器 7－最終傳動 8－動力輸出軸
本畢業(yè)設(shè)計說明書，主要講述了最終傳動的選擇設(shè)計和方案分析。對最終傳動的分類和工作原理進行了深入的對比和分析，選出最優(yōu)方案來進行設(shè)計，選擇合適的機構(gòu)和零件。這次設(shè)計是在以往所學基礎(chǔ)和專業(yè)課程的基礎(chǔ)上設(shè)計的，經(jīng)過對比其他車型同類裝置的設(shè)計方案，有選擇的借鑒或創(chuàng)新來進行設(shè)計。
由于本書編寫時間倉促，編者水平有限，難免有漏洞，誠懇的希望老師和同學批評指正。
第二章 中央傳動及轉(zhuǎn)向離合器概論
§2.1 履帶拖拉機轉(zhuǎn)向機構(gòu)概述
履帶拖拉機轉(zhuǎn)向機構(gòu)用來改變驅(qū)動力在兩側(cè)履帶上的分配(包括改變方向),造成轉(zhuǎn)向力矩以實現(xiàn)拖拉機轉(zhuǎn)向。
履帶拖拉機轉(zhuǎn)向機構(gòu)可按不同特征分類:
（1）按轉(zhuǎn)向時的速度分
1) 轉(zhuǎn)向時平均速度不變,即對稱面上的A點的速度和直線行使時速度v0相等(如圖a所示),所有差速器式轉(zhuǎn)向機構(gòu)(單差速器、雙差速器、差速器式雙功率流轉(zhuǎn)向機構(gòu))都屬于這一類。
快速側(cè)履帶的縱向?qū)ΨQ面B點(如圖b所示)的速度等于v0。轉(zhuǎn)向離合器、單級和多級行星式(包括雙功率流)轉(zhuǎn)向機構(gòu)屬于這一類。快速側(cè)、慢速側(cè)履帶對稱面上的B、C點(如圖c所示)的速度均低于v0,有些采用電傳動的坦克即速車輛屬于這一類。
圖2-1 履帶拖拉機轉(zhuǎn)向時速度的改變
1—外側(cè)履帶 2―外側(cè)履帶
(2) 按固定轉(zhuǎn)向半徑的大小和數(shù)目分
固定轉(zhuǎn)向半徑,是指兩側(cè)履帶各按指定的速度轉(zhuǎn)向時形成的轉(zhuǎn)向半徑,這里所謂的“指定的”是指可由人準確控制的、不包括驅(qū)動輪被切斷動力后被機體推著前進的各種速度。
1) 具有一個固定的轉(zhuǎn)向半徑R,R=0.5B(B為軌距),轉(zhuǎn)向離合器、單級行星轉(zhuǎn)向機構(gòu)屬此。
2) 具有一個固定的轉(zhuǎn)向半徑R,R>0.5B,雙差速器屬于此類。
3) 具有兩個固定轉(zhuǎn)向半徑,其中一個等于0.5B,另一個大于0.5B,兩速行星轉(zhuǎn)向機構(gòu)屬此。
4) 變速箱每換一個檔,就有相應(yīng)的固定轉(zhuǎn)向半徑。
5) 具有無級變化的轉(zhuǎn)向半徑。
(3)按功率流傳遞的方式,
可分為單功率流(發(fā)動機功率同時通過單一途徑傳給每側(cè)驅(qū)動輪)轉(zhuǎn)向機構(gòu),和雙功率流(發(fā)動機同時通過兩條途徑傳給每側(cè)驅(qū)動輪)轉(zhuǎn)向機構(gòu)。
從上面的分類看,轉(zhuǎn)向機構(gòu)種類繁多,履帶拖拉機實際上廣泛采用的是單功率流轉(zhuǎn)向機構(gòu)。例如:轉(zhuǎn)向離合器、雙差速器、單級或雙級行星機構(gòu)。至于原地轉(zhuǎn)向機構(gòu)和兩側(cè)單獨變速的轉(zhuǎn)向機構(gòu)也有采用。
除具有一般要求如結(jié)構(gòu)簡單可靠、操縱靈活、輕便、維修方便、使用壽命長等外,還應(yīng)滿足下面要求:
① 拖拉機直線行駛穩(wěn)定性好。
② 轉(zhuǎn)向時對發(fā)動機產(chǎn)生的附加載荷小。
③ 盡可能保證拖拉機平順而迅速地由直線運動過渡到給定直線半徑的曲線運動。
④ 最小最小半徑應(yīng)盡可能小。
⑤ 轉(zhuǎn)向機構(gòu)在拖拉機后橋占有的橫向尺寸應(yīng)小。
§1.2 拖拉機中央傳動的概述
中央傳動用來增加傳動系的傳動比,以達到減速增扭的目的,通常還用來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向,使轉(zhuǎn)矩從縱置的變速箱輸出軸傳遞給橫置的中央傳動兩側(cè)輸出軸。
中央傳動應(yīng)有適當?shù)膫鲃颖?以保證拖拉機具有良好的牽引性與經(jīng)濟性;結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊,以減小后橋尺寸和和質(zhì)量,保證后橋有足夠的離地間隙；齒輪裝置應(yīng)有足夠的承載能力和支承剛度,如系錐齒輪副,則還應(yīng)便于調(diào)整。中央傳動的齒輪形式目前主要有圓柱齒輪和圓錐齒輪。圓柱齒輪結(jié)構(gòu)簡單,加工較容易,在傳動時不致產(chǎn)生軸向力。但僅適用于采用橫置變速箱的拖拉機。而圓錐齒輪應(yīng)用則較為廣泛。
第三章 中央傳動及轉(zhuǎn)向離合器方案分析
§2.1 轉(zhuǎn)向離合器方案分析
1 轉(zhuǎn)向離合器多采用多片式摩擦離合器，靠摩擦表面的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。當分離某一側(cè)的離合器時，就可以減小或切斷該側(cè)驅(qū)動輪所傳轉(zhuǎn)矩，使拖拉機轉(zhuǎn)向。
1）按摩擦表面的工作條件可分為干式和濕式兩類,本方案根據(jù)參考車型采用干式。
2）按壓緊和分離摩擦片的方式可分為：
① 彈簧壓緊，杠桿(或凸輪)機構(gòu)分離。
② 彈簧壓緊，油壓分離。
③ 彈簧、油壓壓緊，油壓分離。
④ 油壓壓緊，油壓分離。
轉(zhuǎn)向離合器由于機構(gòu)簡單，制造方便，在拖拉機廣泛采用。它具有轉(zhuǎn)向半徑小()，直線行駛性好等優(yōu)點。但由于傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，只得采用多片式離合器，而多片式離合器分離徹底性比較差。這對轉(zhuǎn)向離合器來說，除了使摩擦面的磨損略微增大外，對整機性能沒有太大影響，不像主離合器分離不徹底會造成換檔困難。
履帶拖拉機在后橋中常見的幾種布置方案,圖3-1（a）中后橋殼安裝在錐軸承處的隔板是上下對分的,拆卸轉(zhuǎn)向離合器時,不需要拆履帶和最終傳動,但每次裝拆需要新調(diào)整中央傳動齒輪副.此外后橋殼體活動隔板的密封性較差,中央傳動的潤滑油易漏到轉(zhuǎn)向離合器處,使摩擦表面易受油液沾污,而且這種帶活動隔板的后橋殼體,大大降低了殼體本身的剛度。另外各部件的正確位置也受到影響。
圖3-1（b）所示結(jié)構(gòu)，在拆卸轉(zhuǎn)向離合器時，必需先拆下履帶和最終傳動，然后從后橋殼體的兩側(cè)取出轉(zhuǎn)向離合器，而中央傳動錐齒輪副保持原來嚙合狀態(tài)不須調(diào)整。這種結(jié)構(gòu)由于裝配上不方便，只在少數(shù)中、小拖拉機上采用。
圖3-1履帶拖拉機的轉(zhuǎn)向離合器的布置方案
1－中央傳動 2－轉(zhuǎn)向離合器
圖3-2（c）所示結(jié)構(gòu)，在拆卸轉(zhuǎn)向離合器時，只須拆卸聯(lián)接各軸的法蘭盤，比較方便，中央傳動錐齒輪副的嚙合可不受破壞，也不需要拆卸履帶和最終傳動?？墒菫榱吮ＷC各根軸的同心度制動工藝要求高。
圖3-2（d）所示結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向離合器放在后橋殼體外面，拆卸時比較方便；也為輪履通用拖拉機結(jié)構(gòu)的布置，提高了便利條件，但是由于它未裝在殼體中，容易被泥水沾污。而且這種結(jié)構(gòu)布置的最終傳動靠近中部，不能起提高地隙的作用。
圖3-2轉(zhuǎn)向離合器的布置方案
3－最終傳動 4－后橋殼
2 制動器
履帶拖拉機的制動器按其功用不同可分為兩種，一種是停車制動器，用來使拖拉機在斜坡上停車，和在行駛中減速，并可單邊制動以幫助轉(zhuǎn)向，拖拉機工作時，它經(jīng)常處于松開狀態(tài)。另一類是作為轉(zhuǎn)向機構(gòu)（例如行星轉(zhuǎn)向機構(gòu)制動器）的一個部件，拖拉機工作時，它經(jīng)常處于拉緊狀態(tài)。
圖3-3 盤式制動器簡圖
a）單端拉緊式 b）雙端拉緊式 c）浮式
履帶拖拉機廣泛采用帶式制動器，主要是由于其結(jié)構(gòu)簡單，便于結(jié)構(gòu)布置。其缺點是所需操縱力較大，結(jié)構(gòu)尺寸大，而且制動帶各部分磨損不均勻，散熱情況較差。
帶式制動器可分為單端拉緊帶式制動器、雙端拉緊帶式制動器和浮式制動器3種。如圖3-3所示。
a:單端拉緊帶式制動器 這種制動器的一端固定，另一端和操縱機構(gòu)相連。是緊端還是松端，決定于制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向。設(shè)計時，應(yīng)將制動踏板同拖拉機前進時制動帶為松端的一端相連，以減少操縱力，制動鼓帶的摩擦力加大了操縱力的效果，稱為增力作用。這種結(jié)構(gòu)的缺點是制動不夠平順；而當拖拉機倒退時，所需操縱力是前進時的eμα倍。
b:雙端拉緊帶式制動器 這種制動器的特點是，制動力與制動鼓旋轉(zhuǎn)方向關(guān)系不大，而且制動比較平順，其操縱力雖比圖示的拉緊松端時大，卻比拉緊緊端時??；常用于中、小型履帶拖拉機。
c:浮式制動器 該結(jié)構(gòu)實際上是拉緊端和固定端可以互相改變的單端拉緊帶式制動器，能使操縱踏板始終與制動帶松端相連。不論拖拉機前進還是倒退，操縱力小，但結(jié)構(gòu)和調(diào)整較復(fù)雜，適用于需經(jīng)常倒駛的較大功率的履帶拖拉機。
單端拉緊制動器機構(gòu)圖如下:
圖3-4 單端拉緊式帶式制動器
1－制動帶 2－制動鼓 3－彈簧 4－拉桿 5－上曲臂 6－連接板
7－彈簧
如圖所示的行星機構(gòu)制動器中，兩邊共用一個居中布置的彈簧6，用來拉緊行星機構(gòu)的制動器，該彈簧經(jīng)過橫梁4將壓力傳給雙杠桿5。制動帶和鼓之間的間隙用螺母11來調(diào)整。
圖3-5 具有居中布置彈簧的行星轉(zhuǎn)向機構(gòu)制動器
1－停車制動器杠桿 2－凸輪叉杠桿 3－凸輪 4－橫梁 5－雙杠桿 6－中央彈簧
7－推桿 8－制動杠桿 9－制動杠桿支承 10－頂桿叉 11－調(diào)整螺母 12－撥叉
§2.2 中央傳動的方案分析
中央傳動在安裝時需要調(diào)整錐齒輪副的接觸印痕和齒側(cè)隙，另外還需要調(diào)整錐軸承的預(yù)緊度。因此，在設(shè)計時應(yīng)考慮采用方便而可靠的調(diào)整方法和裝置。圓錐滾子軸承由于接觸角α較小，因此當錐軸承中有少量磨損時，就會產(chǎn)生較大的軸承游隙，從而影響錐軸承的正常運轉(zhuǎn)和錐齒輪的正確嚙合。為此必須加以調(diào)整。裝配時往往使圓錐滾子軸承帶有預(yù)緊度。所謂預(yù)緊，就是在安裝時用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保持一定的預(yù)加軸向力，以消除軸承中的游隙，并在滾動體和內(nèi)、外圓接觸處產(chǎn)生初始彈性變形。這樣就使預(yù)緊后的軸承在受到外載荷時，其內(nèi)、外圓的徑向與軸向相對移動量都會比未預(yù)緊的軸承大大減小，從而提高了支承的軸向剛度，但預(yù)緊力過大時，卻會增加軸承中的摩擦力矩、降低傳動效率、縮短軸承壽命，甚至還會導(dǎo)致軸承發(fā)熱而引起損壞等。預(yù)緊力通?？砂村F齒輪所受最大軸向力的40%來選取。由于這個預(yù)緊力較難測量，因此有些拖拉機根據(jù)實驗結(jié)構(gòu)，規(guī)定了預(yù)緊后轉(zhuǎn)動小錐齒輪軸時所需克服的摩擦力矩（通常均為1～3Nm）來間接控制預(yù)緊度。
圖3-6 中央傳動的調(diào)整裝置
圖3-7中央傳動的調(diào)整裝置
1－調(diào)整螺母 2－鎖片 3－調(diào)整墊片 4－錐齒輪
錐齒輪副的正確嚙合，理論上就是要保證兩個錐齒輪的節(jié)錐母線重合，兩個錐頂交在兩軸線的交點上。由于受制造和裝配誤差及使用因素等的影響，在使用中往往不能達到理論上的要求，不能使齒輪副保持正確嚙合，從而產(chǎn)生噪聲大、磨損快、齒面剝落、輪齒折斷等現(xiàn)象。通常采用調(diào)整錐齒輪副，使具有良好的齒面接觸印痕和適當?shù)凝X側(cè)隙的方法來保證錐齒輪的正確相對位置。接觸印痕正常與否影響錐齒輪的傳動平穩(wěn)性、噪聲和使用壽命。在使用中，由于齒面磨損使輪齒磨薄而增大了齒側(cè)隙，這是正?，F(xiàn)象，一般不需要重新調(diào)整，以免反而影響正常的接觸印痕。主、從動錐齒輪應(yīng)能沿各自軸線進行軸向位置的移動進行調(diào)整。
中央傳動調(diào)整時，應(yīng)先調(diào)整錐軸承的安裝預(yù)緊度，然后調(diào)整錐齒輪的嚙合（以接觸印痕為主，兼顧齒側(cè)隙）。一般應(yīng)先調(diào)整主動錐齒輪的支承，后調(diào)整從動錐齒輪的支承。調(diào)整通常采用在兩側(cè)軸承座處改變調(diào)整片組厚度的方法，或擰轉(zhuǎn)調(diào)整螺母改變軸承座的軸向位置，再用鎖片加以鎖緊的方法。（圖3-6，3-7）中央傳動的潤滑 中央從動錐齒輪和軸承都靠從動箱中潤滑油進行飛濺潤滑。一般用餾分型齒輪齒輪油或液壓、傳動、制動通用油。
圖3-8中央傳動的錐齒輪的潤滑
a）主動錐齒輪的支承 b）從動錐齒輪的支承
1－進油口 2－回油口
第四章 中央傳動及轉(zhuǎn)向離合器的設(shè)計計算
§4.1 螺旋錐齒輪的設(shè)計計算
在中央傳動螺旋錐齒輪中目前采用下列兩種齒輪標準:①美國的格里森制(Gleanson)弧齒錐齒輪,②瑞士的奧利康制(Olikon)擺線錐齒輪。在本方案中采用前者。
（1）錐齒輪基本參數(shù)的選擇
1) 大錐輪分度圓直徑（mm），大端端面模數(shù)(mm) 型的數(shù)據(jù),按下式進行初步選擇:與外錐距(mm)可參考現(xiàn)有機型:
=Kd3Tj2
mt=Km3Tj2
=KR3 Tj2
式中 Tj2—從動大錐齒輪的名義計算轉(zhuǎn)矩(N.m),
Kd ,Km,KR—分別直徑系數(shù),模數(shù)系數(shù)和錐距系數(shù)
式中Tj2=T×i1=123.195×6.74=830.3343N.m
Kd=22, Km=0.51, KR=12,代入公式計算得,
=298.227, mt=6.91, =162.67
2) 齒數(shù)Z1與Z2
可根據(jù)設(shè)計要求的中央傳動比iz由Z2=izZ1計算所得
其中iz=3, Z1=14,得Z2=43,此時iz=Z2/Z1=3.01
3) 齒寬
齒寬b一般不超過0.3,10mt, 0.155三者中的較小值。
取b=46mm
4) 法向齒形角αn
格里森制推薦采用αn=20°
5)中點螺旋角βm與螺旋方向
° 取35°
螺旋方向:小錐齒輪取左旋齒,大錐齒輪取右旋齒
6)頂錐角與根錐角
計算公式如下
=90°－
=90°－
而 =; =
式中 ，— 分別是小錐齒輪與大錐齒輪的分錐角
（2）錐齒輪幾何參數(shù)的計算
表4-1 弧齒錐齒輪幾何參數(shù)計算表
序號
參數(shù)
符號
計算公式及選擇方法
結(jié)果
1
齒數(shù)
Z1
根據(jù)傳動比iz進行初選
14
Z2
43
2
傳動比
3.01
3
法向齒形角
通常取20°
20°
4
中點螺旋角
′
預(yù)選
35°
5
大端端面模數(shù)(mm)
預(yù)選
7
6
螺旋方向
小
左
大
右
7
分度圓直徑(mm)
98
301
8
外錐距
166.67
9
齒寬(mm)
b
按預(yù)選
46
10
刀具齒頂高系數(shù)
查表
0.85
11
頂隙系數(shù)
查表
0.188
12
工作高度
=2
11.9
13
全齒高
=+
13.216
14
徑向變位系數(shù)
0.349
-0.349
15
切向變位系數(shù)
0.11
-0.11
16
齒頂高
8.393
3.507
17
齒根高
4.832
9.709
18
分錐角
18.034°
71.966°
19
齒根角
1.66°
3.334°
20
齒頂角
10.546°
68.632°
21
根錐角
21.368°
73.35°
22
齒頂圓直徑
113.961
303.171
23
冠頂距
169.157
32.017
24
刀片刀號
N
選取標準刀號N
8
25
中點螺旋角
27.86°
26
縱向重合度的檢驗
推薦采用1.25-1.75
1.90
27
法向側(cè)隙
jn
查表
0.15－0.30
28
刀盤名義直徑(mm)
查表
3048
§4.2 轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設(shè)計計算
1 計算轉(zhuǎn)矩的確定
式中 ：拖拉機的使用質(zhì)量
： 拖拉機的附著系數(shù)
： 動力半徑
： 最終傳動傳動比
： 最終傳動效率
： 履帶驅(qū)動段效率
代入 得
2 轉(zhuǎn)向離合器的計算
1) 儲備系數(shù)的選擇
根據(jù)附著條件考慮,計算時取
2) 摩擦面內(nèi)、外徑及摩擦面對數(shù)的選擇
摩擦襯面外徑(mm)可參考經(jīng)驗公式初選
式中 ：直徑系數(shù)， 取
代入 得 取
摩擦襯面內(nèi)徑
取
根據(jù)參考車型 ，初取6片摩擦片,即
3) 最大摩擦轉(zhuǎn)矩
4) 壓緊力
5) 單位壓力
<
6) 壓緊彈簧的計算
根據(jù)參考車型,初選圓柱螺旋彈簧作為壓緊彈簧。離合器分離徹底時,彈簧變形量最大,其剪切應(yīng)力也最大,可按下式計算:
式中 ：彈簧中徑(mm) ,
： 彈簧鋼絲中徑(),
： 彈簧的曲度系數(shù)，
代入 得
彈簧剛度為
式中 ：鋼的剪切彈性模量,
：彈簧的有效工作圈數(shù)
按 即 解之得
取 代入 得
代入式 <
彈簧總?cè)?shù)
彈簧自由高度
其中
試驗高度
則 實際
7) 反驗儲備系數(shù)
修正系數(shù)
式中 代入得
則 實際儲備系數(shù)
§4.3 帶式制動器的計算
(1) 制動力矩的確定
1) 制動時不帶載荷急劇轉(zhuǎn)向的情況
2) 斜坡停車的情況
3) 式中
代入數(shù)值 取其中較大值
(2) 制動帶兩端受力分析及制動力矩
1) 根據(jù)歐拉公式制動帶兩端的力有下列關(guān)系
2) 制動力矩
二式聯(lián)立得
式中 代入得
(3) 主要參數(shù)選擇
最大單位壓力
取
則
單位滑摩功率 式中
第五章 主要零件的強度計算
§5.1 錐齒輪的承載能力計算
1) 計算接觸應(yīng)力
式中—計算應(yīng)力的基本值
其中
代入 得
=916.90
許用接觸應(yīng)力
其中 =1650 =1.0
對于小齒輪
對于大齒輪
取較小值 =
則 < 接觸疲勞強度符合要求
2) 計算輪齒齒根彎曲應(yīng)力
式中 —計算齒根彎曲應(yīng)力基本值,
對于小齒輪
代入 得
對于大齒輪
代入 得
許用齒根應(yīng)力
式中
對于小齒輪
代入 得
對于大齒輪
代入 得
則 <
<
滿足齒根彎曲應(yīng)力要求
§5.2 軸的校核
（1）軸的剛度校核
軸在垂直面內(nèi)撓度
軸在水平面內(nèi)撓度
轉(zhuǎn)角
式中 :齒輪齒寬中間平面上的徑向力 ,=163613.47N
:齒輪齒寬中間平面上的圓周力 ,
E：彈性模量,
I:慣性矩，對于實心軸=
d 為軸的直徑mm,花鍵處按平均直徑計算。
a 、b 為齒輪上的作用力距支座A、B的距離mm ,a=45mm,b=120mm
L 為支座間的距離mm ,L=165mm
軸的全撓度
[]=0.05—0.10mm
[]=0.10—0.15mm
[]0.002rad
代入 得 <[]
<[]
<0.002rad
（2）軸的強度校核
式中 , 為軸的直徑(mm) , 為抗彎截面系數(shù)(mm3)
垂直面：
＝
水平面：
＝16606.1N
代入得 <[]=400
滿足要求,合格
§5.3 軸承壽命計算
錐齒輪上的徑向力
錐齒輪上的軸向力
軸承上的徑向力
圖5－1受力示意圖
軸承a承受全部軸向載荷 即
式中 ~派生軸向力
~軸向載荷系數(shù)
軸承壽命
1 對于右軸承
軸承內(nèi)徑 d=65 (mm)
軸承外徑 D=100 (mm)
軸承寬度 B= (mm)
基本額定動載荷 C=82800 (N)
基本額定靜載荷 Co=128000 (N)
極限轉(zhuǎn)速(脂) nlimz=3600 (r/min)
極限轉(zhuǎn)速(油) nlimy=4500 (r/min)
軸承1徑向支反力 Fr1=2100 (N)
軸承1軸向支反力 Fa1=1658 (N)
軸承2徑向支反力 Fr2=810 (N)
軸承2軸向支反力 Fa2=923.4 (N)
判斷系數(shù) e=0.973
徑向載荷系數(shù) X=1
軸向載荷系數(shù) Y=0
接觸角 a=10 (度)
負荷系數(shù) fp=1.2
當量動載荷 P1=2303.46 (N)
當量動載荷 P2=810 (N)
當量動載荷 P=18686.829 (N)
當量動載荷 P0=2303.46 (N)
軸承工作溫度 T=<=120 (℃)
溫度系數(shù) ft=1
可靠性修正系數(shù) a1=1
材料修正系數(shù) a2=1
運轉(zhuǎn)條件修正系數(shù) a3=1
額定動載荷計算值 C'=49556.11 (N)
軸承壽命 Lh=24903 (h)
驗算結(jié)果 合格
2對于左軸承
徑向力 Fr=3352.14 (N)
軸向力 Fa=7084.35717 (N)
圓周力 Ft=0 (N)
軸頸直徑 d1=65 (mm)
轉(zhuǎn)速 n=95.58 (r/min)
可靠性 S=90 (%)
軸承類型 圓錐滾子軸承
軸承型號 32013
基本額定動載荷 C=82800 (N)
基本額定靜載荷 Co=128000 (N)
極限轉(zhuǎn)速(脂) nlimz=3600 (r/min)
極限轉(zhuǎn)速(油) nlimy=4500 (r/min)
軸承1徑向支反力 Fr1=2100 (N)
軸承1軸向支反力 Fa1=1658 (N)
軸承2徑向支反力 Fr2=810 (N)
軸承2軸向支反力 Fa2=923.4 (N)
判斷系數(shù) e=0.973
徑向載荷系數(shù) X=0.4
軸向載荷系數(shù) Y=0.617
接觸角 a=10 (度)
負荷系數(shù) fp=1.2
當量動載荷 P1=2303.46 (N)
當量動載荷 P2=810 (N)
當量動載荷 P=6854.285 (N)
當量動載荷 P0=2303.46 (N)
軸承工作溫度 T=<=120 (℃)
溫度系數(shù) ft=1
可靠性修正系數(shù) a1=1
材料修正系數(shù) a2=1
運轉(zhuǎn)條件修正系數(shù) a3=1
額定動載荷計算值 C'=18177.065 (N)
軸承壽命 Lh=74717 (h)
驗算結(jié)果 合格
第六章 結(jié) 論
十幾周的畢業(yè)設(shè)計很快就要結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計是我們理論聯(lián)系實際的一次演習，也是我們走上工作崗位的前奏。在這一段時間里，我們學到了許多在書本上學不到的東西，特別是陳鳳濤老師的指導(dǎo)更是讓我們收益匪淺。在設(shè)計的過程中陳老師放棄了很多寶貴的時間，和我們分析方案，指導(dǎo)我們設(shè)計。真的非常感謝他。
通過設(shè)計計算與方案分析和選擇,我所設(shè)計的352履帶拖拉機中央傳動和轉(zhuǎn)向離合器能夠滿足畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求,能夠滿足強度要求和使用要求?；灸軌蜻_到結(jié)構(gòu)簡單實用,便于生產(chǎn)制造和使用。
其實設(shè)計也是考驗一個人意志的手段，沒有一定的耐心，想完全投入并做的非常優(yōu)秀是不可能的。我們組的同學在這方面做的非常好。大家的設(shè)計態(tài)度都非常好，并且都有良好的合作精神，使我們的設(shè)計得以順利完成。
這次設(shè)計還使我學到了不少電腦知識，不僅鞏固了我們學過的auto-CAD繪圖知識，并且我現(xiàn)在能熟練的應(yīng)用WORD-2003編寫文檔。還學到了一些其他的軟件操作知識，在電腦應(yīng)用領(lǐng)域開闊了眼界。
盡管設(shè)計的結(jié)果并不完美，但我仍然很欣慰，因為這畢竟是自己花幾個月的心血完成的。當然，在以后的工作中我會盡力避免以前設(shè)計的不足之處。繼續(xù)發(fā)揮設(shè)計中的可取之處。
最后我要再次感謝指導(dǎo)老師和幫助過我的同學們。
致 謝
十幾周的畢業(yè)設(shè)計在緊張而忙碌的氣氛中很快就過去了，回想這一段時間的生活我頗有感慨。畢業(yè)設(shè)計任務(wù)是相當艱巨的，我們在設(shè)計的過程中也付出了很大努力。
作為一個將要畢業(yè)的大學生，忙點累點沒關(guān)系。只要能將四年所學的知識應(yīng)用于實際，我們也就知足了。細想一下我們就會發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)設(shè)計是非常重要的，經(jīng)過這樣一次練兵，我們會發(fā)現(xiàn)自己自身存在的許多不足之處以及相互合作在工作中的重要性。
在此我要特別提到我的指導(dǎo)老師陳鳳濤老師。陳老師在整個設(shè)計過程中，孜孜不倦地為我們答疑解惑，耐心地輔導(dǎo)我們，糾正我們設(shè)計中的錯誤。他對我們要求都很嚴格，這是我們畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成的保證。他治學嚴謹?shù)淖鲲L令我終身難忘。同時我還感謝同組的同學，多謝他們的積極配合。還要感謝那些我的母校以及所有的老師和同學,是他們讓我學到了知識,讓我學會如何為人處事。謝謝了!
設(shè)計結(jié)束了，但由于經(jīng)驗不足，加之能力有限，設(shè)計中一定存在很多不足之處，懇請各位指導(dǎo)老師給予指正。
參考文獻
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電力機車簡介
機車是為列車提供驅(qū)動力，而自身并沒有效裝載能力的車輛；他的唯一目標是沿著軌道牽引列車。通常自帶動力的車輛不被視為機車，在客運方面自帶動力的車輛用得越來越普遍，但是很少用在貨運。自帶驅(qū)動力的車輛以驅(qū)動列車的車輛，通常它們不視為機車，因為它們具有有效裝載能力，并且很少從列車上摘掛，它們稱之為動車。
一般來說，機車牽引列車?，F(xiàn)今在客運業(yè)務(wù)上拖拉式運營方式越來越常見，采用這種運營方式的特點是：機車在一端牽引列車，然而卻由在另一端的司機室控制。
機車的優(yōu)點：
在一般情況下,為什么將為列車提供驅(qū)動力的機車和車輛是分開的，而不是車輛自帶動力的原因包括以下幾點：
1． 易于維修—維修一臺機車和維修自帶動力的車輛相比要容易。
2． 安全—通常將列車牽引動力裝置安裝在遠離乘客的地方比較安全，這一點對于蒸汽機車來說顯得相當重要，但是有時會仍然會出現(xiàn)一些不如意的情況。
3． 易于更換動力—如果動力裝置損壞，用一個新的來更換它即可，這樣地來顯得比較容易，從而一個動力裝置產(chǎn)生故障時不至于整臺機車無法工作。
4． 效率—當列車空載運行時可以將機車從列車上摘卸下來。機車再去執(zhí)行其它牽引業(yè)務(wù)，這意味著不但可以降低列車運營成本，還可以提高機車的使用效率。
5.將機車和車輛分離開來意味著當機車出現(xiàn)故障時，只需更換機車就可以這樣就可以不影響列車的運營。在有些情況下車輛比機車先報廢，如果機車和車輛不可摘掛，那么即使機車完好也得跟著報廢，這樣就意味著浪費和成本高，然而機車可以從列車上摘下來，只需更換車輛即可，這樣五來大大的降低了成本提高了經(jīng)濟效益。
電力機車
電力機車是通過接觸網(wǎng)或第三軌由外部提供電能。盡管電氣化鐵道的造價相當高，然而運營成本卻比內(nèi)燃機車低，良好的加速性能和可再生制動，使得它們在繁忙干線地區(qū)成為客運業(yè)務(wù)的理想選擇。幾乎所有的高速鐵路都采用電力牽引（例如ICE，TGV），由于具有如此高的性能，機車所需要的電能是不容易得到提供。例如應(yīng)用在海底隧道貨運業(yè)務(wù)的現(xiàn)今最大功率的機車的功率高達7MW。
第一臺電力機車由Scotsman和Robert Davidson于1837年設(shè)計并生產(chǎn)，該電力機車由電流單元提供動力。
現(xiàn)代電力機車包括從由蓄電池提供能量的用于礦山的機車到功率高達6000馬力(4.5M)甚至功率更高的干線電力機車。
事實上，現(xiàn)代許多機車它們是電力驅(qū)動的，純電力機車是從外部獲得電能，然而內(nèi)燃電力機車它們卻自帶發(fā)電裝置。
干線電力機車第一次出現(xiàn)在20世紀初，電力機車的誕生是由于蒸汽機車產(chǎn)生在運行過程產(chǎn)生的煙霧給駕乘帶來不便和不安全，特別是在隧道。在英國引入電力機車的是由于地鐵系統(tǒng)的需要。然而在美國引入電力機車卻是由于河底隧道這樣一個特殊的工作環(huán)境下采用內(nèi)燃牽引無法滿足要求。
早期電力機車全都依靠外部提供電能，盡管它們運行可靠和效率高，但是建造接觸網(wǎng)是一筆相當大的投資，并且需要不斷維護。基于此，電氣化鐵道僅僅在繁忙干線采用。在市郊采用電氣化鐵道可以減輕由蒸汽機車燃燒所帶來的粉塵污染。
世界列車最高運行速度紀錄由法國TGV在1990年創(chuàng)立。速度高達515.3千米每小時(320mph)。
然而，近來所設(shè)計的電氣化鐵道幾乎都采用交流制，當然許多已有的直流供電制仍然在用，例如：南非，西班牙，英國（750V和1500V），挪威（1500V），安哥拉，意大利，波蘭（3000V），芝加哥和Mumbai（它們將由2025轉(zhuǎn)換成交流供電制）。
早期的機車有各種型式。通常它們設(shè)計成與供電制相匹配的機車。于是采用直流供電制的電氣化鐵道的鐵路系統(tǒng)，電力機車的牽引電機為直流電機。采用交流供電制的電氣化鐵道的鐵路系統(tǒng)，電力機車的牽引電機為交流電機。交流可以是單相，也可以是三相，單相需要兩根導(dǎo)線，一根是接觸網(wǎng)，另一根是鋼軌。三相需要三根導(dǎo)線，因此三相電力機車有兩根接觸網(wǎng)，鋼軌作為第三根。
直流供電可以用接觸網(wǎng)或鋼軌供電，通常稱之為第三軌。
交流牽引電機體積比直流牽引電機的體積小。通常這就意味著直流電機可以做得體積小些。安裝驅(qū)動軸，通常采用齒輪傳動。但是在早期也有采用軸的。即便如此，一些著名的直流電力機車采用直流電動機驅(qū)動車輪。
采用電力機車作為牽引動力的一種可能就是在制動期間電動機可作為發(fā)電機并把發(fā)出的電能反饋給接觸網(wǎng)，這種被稱之為再生抽動。這是一個新的想法，這就是三相交流供電制為什么要采用的原因。特別是在山區(qū)，機車下坡時產(chǎn)生的能量以供機車使用。瑞士鐵路采用這種系統(tǒng)。三個下程供給一個上程。
現(xiàn)今，所有電力機車都趨于將驅(qū)動電機安裝在靠近車輪軸的位置，盡管仍有些電力機車將驅(qū)動電機安裝在車體內(nèi)通過傳動裝置來驅(qū)動車輪。
現(xiàn)代實體狀態(tài)電控系統(tǒng)的采用意味著電機并不需要和供電制相匹配。因而在今天，多電壓等級的機車已相當普遍。通常驅(qū)動電機是直流電機，但是在一些機車上也有三相驅(qū)動電機。
蓄電池機車在礦場和由內(nèi)燃機產(chǎn)生的煙是一個不安全隱患的其它地下作業(yè)和外部電能不可獲得的情況下利用。蓄電池機車在許多地鐵系統(tǒng)當供電被暫時切斷而需要維修作為維修作業(yè)車。
電力機車的各組成部分:
異步電動機
現(xiàn)代牽引電機主要采用三相牽引電機,并被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代列車牽引系統(tǒng).采用適當?shù)目刂齐娮友b置后,三相牽引電機可以用在直流或交流制的電氣化鐵道和內(nèi)燃機車.
電池
所有的列車都備有電池以提供起動電流和為一些裝置提供電源,例如當接觸網(wǎng)供電失敗時的緊急照明,通過電池是和直流控制供電裝置相連.
斷路器
電力機車通常備有一定型式的空氣斷路器以將從接觸網(wǎng)隔離,當機車發(fā)生故障,或者需要維修時。在交流制供電式中，斷路器通常安裝在機車頂部靠近受電弓的一側(cè)。現(xiàn)有兩種類型的斷路器：空氣斷路器和真空斷路器（VCB）。空氣或真空是用來滅當斷路器的兩連接端分開時產(chǎn)生的電弧。真空斷路在英國用得比較多，而空氣斷路器在歐洲大陸用得比較廣泛。
逆變器
將交流轉(zhuǎn)變成直流稱之為整流，將直流轉(zhuǎn)變成交流稱之為逆變。逆變這一詞起源于美國，但是現(xiàn)在這一學術(shù)用語在其它地方也被用。
冷卻風扇
為了冷卻整流裝置和其它電子裝置，現(xiàn)代機車都裝有空氣管理系統(tǒng)，電子控制裝置使所有的系統(tǒng)都運行在允許的溫度范圍內(nèi)。風扇由一臺產(chǎn)生400伏電源的三相交流的輔助逆變裝置供電。
直流連接器
在三相和單相整流器中，直流連接器用在現(xiàn)代電子電源系統(tǒng)中。通過將交流電整流成直流，然后將直流逆變成三相交流，很容易將從接觸網(wǎng)獲得的單相交流電轉(zhuǎn)變成所需要的三相交流電。
線路斷路器
在列車上安裝電力電子器件可將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。當今采用直流供電制的鐵路系統(tǒng)也廣泛采用三相牽引電機和一些輔助設(shè)備也采用三相交流電。
電子機械開關(guān)
安裝在牽引電機上電子機械式開關(guān)以斷開和接通牽引電機電路，通常情況下開關(guān)是閉合的。它受牽引控制器的指令控制，而并非電壓檢測傳感器的控制。它和過載檢測裝置和非電壓控制電路相連接以便在發(fā)生過載時切斷電機電路以保護牽引電機。
司機控制器
驅(qū)動力控制裝置安裝在司機室。司機移動司機操縱手柄以提高或減小機車牽引力。
牽引電機冷卻風機
電力機車上的牽引電機很容易發(fā)熱，牽引電機在長時間滿負荷運行式?jīng)r下，為了使其溫升在允許的范圍內(nèi)，通常給牽引電機安裝有風扇稱之為冷卻風機。在現(xiàn)代機車上，風扇由一臺產(chǎn)生400伏左右電源的三相交流輔助逆變裝置供電。
整流器
整流器由將交流轉(zhuǎn)換為直流的可控硅和二極管組成。通?，F(xiàn)代電力機車至少有兩個整流器，一個用于主電路的整流，一個用于輔助電路的整流。
同步電動機
牽引同步電機是 勵磁線圈安裝在驅(qū)動軸上 電樞線圈安裝在定子上的電機, 這和通常的電機剛好相反。這種電機在廣泛應(yīng)用在法國用于高速列車用得由法國和它采用了高速的TGV大西洋列車 這是一種由簡單逆變器控制的單相電機?，F(xiàn)在已被異步電動機取代了 。
變壓器
變壓器是由鐵芯和繞組組成且將電壓由一個等級升高或降低到另一個等級的設(shè)備。變壓器的輸出電壓由輸入側(cè)和輸出側(cè)繞組匝數(shù)之比決定。變壓器作為電力機車不可缺少的設(shè)備其將從接觸網(wǎng)的電壓變換成機車在牽引工況下所需電壓。
Introduction to Locmotive
A locomotive is a railway vehicle that provides the motive power for a train,and has nohy detached from their trains, are known as power cars.
Traditionally,locomotive hual their trains. Increasingly common these days in passenger service is push-pull operation,where the locomotive push the trains in one direction and are controled from a control cab at the opposite end of the train in the other.
Beniefits of locomotives
There are many reasons why the motive power for trains has been traditonally isolated in a locmotive,rather than is self-propelled vehicles.these include:
Ease of maintenance – it is easier to maintain one locomotive than many self-propelled cars.
Safety – it is often safer to locate the train’s power system away from passenger. This was particularly the case for the steam locomtive,but still has some relevance.
Easy replacement of motive power – should the locomotive break down, it is easy to replace it with a new one . Failure of the motive power unit does not require taking the whoole train out of service.
Efficiency – idle trains do not waste expensive motive power resources. Separate locomotives mean that the costly motive power assets can be moved around as needed.
Obsolescence cycles – separating the motive power from the payload-hauling cars means that either can be replaced without affecting the other. At some times, locomotive have become obsolete when their cars are not, or vice versa..
Electric Locomotives
The electric locomotive is supplied externally with electric power, either through an overhead pickup or through a third-rail. While the cost of electrifying track is rather high, electric trains and locomotives are significantly cheaper to run than diesel ones, and are capable of superior acceleration as well as regenerative braking, making them ideal for passeng
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