山地自走履带式运输车.docx

1、山地自走履带式运输车传动系统和转向系统的设计2012.华南农业大学毕业设计说明书题目:专业名称:班级:姓名:指导老师:日期:农业机械是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。农业机械包括农用运输机械、农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。广义的农业机械还包括林业机械、渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农村副业机械。农业机械的发展,与国家和农村的经济条件有直接的联系。在经济发达国家,特别是在农业劳动力很少的美国，农业机械继续向大型、宽幅、高速和高

2、生产率的方向发展，并在实现机械化的基础上逐步向生产过程的自动化过渡。电子技术、微型电子计算机技术等各种先进科学技术，在农业机械产品及其设计制造中得到日益广泛的应用。促进农业机械化装备及技术的推广应用，加快农业机械化更快更好地发展，是全面实现农业可持续协调发展，深入贯彻落实科学发展观的必要要求，是转变农业发展方式，促进结构升级优化的重要任务，是增强可持续发展能力，加快生态环境建设的有力保证；是促进建设社会主义新农村的重要手段，科学，高效加强农业机械技术的推广工作，对于推进现代农业建设，加快发展农机化，实现农业现代化、全面实现小康社会具有非常关键的战略意义。然而我国的农业机械化还相对落后，由于我国

3、地域辽阔，各地域间气候环境等相差极大，要建立适合我国的农业机械任重而道远。农业机械化能够降低农业成本，节约资源，保护环境，节约劳动力，提高农产品质量，有助于实现大规模生产，在我国农业现代化中占据核心地位，具有极其重要的作用，具有广阔的发展前景和巨大的发展前途。但是由于农业机械工作于恶劣的环境中，因此在某种程度上其所需要的技术要求甚至高于工业机械，因此需要加大对农业机械方面的研究以及投入，需要更多的农业机械方面的人才。我国近期农业发展规划仍以发展中小型农业机械为主。重点发展的项目是经济效益高、能提高抗御自然灾害能力、保证稳产高产和增产增收的农业机械品种,如运输、排灌、植物保护和施肥等机械。用于农

4、村多种经营的机械品种将得到较大的发展，例如各种农副产品加工机械和禽畜饲养机械，以及养蜂、养蚕、池塘养鱼和食用菌类培植等机械设备。然而，随着我国的经济不断发展，人民生活水平不断提高，人民追求的生活质量要求也越来越高，农林果园业的发展需求就越来越大。虽然我国现代农林果园业发展时间短，但速度却非常瞬速，在需要进一步发展时就遇到了机械化严重滞后的问题。尤其微型农林果园山地自走履带式运输车的发展在我国目前基本是一片空白。因为我国农林果园主要分布在南方的坡陡道窄的复杂地形丘陵山地。受到地形的限制，农林果园的机械化发展受到了阻碍。因此，设计一款适应复杂地形要求，操纵方便，安全性高的微型山地自走履带式运输车成

5、为发展农林果园业的迫切要求，以便使更多的农村剩余劳动力解放出来，促进农村、农民、农业的发展，实现我国农业的现代化。在本次微型山地自走履带式运输车设计中，本人承担了传动系统和转向系统的设计。长期以来，人们一直都没有停止对车辆和行走作业机械操作的舒适性、整体性能的完善以及可靠性等方面的研究和探索，使人们从繁杂的噪音和复杂而繁重的劳动中解放出来。目前，动力传动系统和转向系统作为车辆两大重要的部件，越来越引起人们对它的探索和研究。变速箱作为动力传动系统中最重要的部件，变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使车辆获得不同的牵引力和速度，同时使发

6、动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡，可在起动发动机、车辆滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒挡，使车辆获得倒退行驶能力。在工程机械传动系统中，其变速箱分为机械式和自动换挡式两大类。在科学技术日新月异的今天和对机械性能要求越来越高，越来越多机械动力传动系统采用了自动换挡的变速箱。然而，对那些作业速度和强度都比较低，成本受到限制,结构要求简单微型农业机械，采用人力操纵换挡的机械式变速箱是符合实用性和经济性的选择。车辆在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，使车辆能围绕中旋转中心旋转来改变车辆的行驶方向，即所谓车辆转向。就轮式车辆而言，车辆的转向是转向系统使转

7、向桥（一般是前桥）上的车轮（即转向轮）相对车辆纵轴线偏转一定角度，来保证车辆能按驾驶员的意志而进行转向行驶，同时，能路面对车轮的干扰力，自动恢复车辆的直线行驶。该转向系统依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转，有些汽车还安装了动力助力转向系统。而履带式车辆的转向系统与轮式车辆的转向系统不同，由于履带式车辆没有转向轮，转向时必须使两边履带产生差速来实现。其转向时，需要切断行走系一边履带的动力输入，并对该边履带驱动轴进行制动，靠另一边履带的工作来实习车辆的转向。随着技术发展，目前的履带式车辆开始采用了具有差速器的的新型转向系统。然而新型的转向系统结构复杂，质量大，成本高等缺

8、点，在微型的农用履带式行走机械中，还是采用离合式的转向系统。1设计任务书（1）设计任务设计山地履带式运输车的传动系统和转向系统。（2）设计要求（3）设计工作量（1）工程图纸；（2）设计说明书1份本田型号H0NDA-GX160汽油旋向逆时针四冲程汽缸数单缸风冷标定转速3600(rpm)工程机械产品类型全新手动采用的发动机基本配置参数品牌燃料冲程数冷却介质应用范围启动方式产品编号:361160品名：本田HoNDA-GX160水平轴通用汽油机技术参数汽油机型号汽油机型式GX160K1（S型）-5.5HP单缸,四冲程,顶置气门净功率输出4.8马力(3.6kw)360OrPm气缸直径（ITIm）68活塞

9、行程（Inm）45排量（mL）163旋转方向逆时针（面向输出端）化油器型式横置蝶阀式点火方式晶体管磁体点火火花塞编号BP6ES（NGK）BPR6ES（NGK）起动方式反冲起动尺寸（长X宽X高）（mm）305365335调速器型式离心重锤式净重（kg）14.0一.传动系统分析与设计1变速器的概述与方案的选取1.1 变速器的功用与要求概述变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒挡和空挡。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。对变速器提

10、出的基本要求如下：1 .应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器挡数及传动比，来满足这一要求。2 .工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳挡、乱挡、换挡冲击等现象的发生。设置有空挡用来切断发动机动力向驱动轮的传输，设置倒挡使汽车能倒退行驶。3 .重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。4 .传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接挡。提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高

11、传动效率。5 .工作噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。1.2 变速器的结构方案选取变速器由变速传动机构和操纵机构组成。变速传动机构可按前进挡数或轴的形式不同分类。对于一般车辆的手动变速器，有四挡、五挡和六挡变速器之分，而在轴的形式上主要有中间轴式和两轴式两种。中间轴式变速器保持输入与输出轴轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接后可得直接挡，使用直接挡，此时变速器的传动效率更高，噪声小，齿轮与轴承的磨损减少；由于直接挡的利用率要高于其他挡位，从而提高了变速器的使用寿命；在其他前进挡位工作时，变速器传递的动力需经两队齿轮传递，在中间轴与第二轴间的距离

12、不大条件下，一挡仍然有较大传动比。与中间轴式变速器比较，两轴式变速器因轴和轴承数少，所以有结构更加简单，轮廓尺寸小，容易布置等优点。1.3 .1传动机构布置方案分析考虑到本设计车辆的低速、小负荷等工作特点以及结构要求，采用四挡或五挡显然不符合实际，因此根据设计要求：山地自走式履带运输车具有速度变化范围小，前置前驱等特点，而且需要结构简单，易于布置等要求，此设计采取了两轴式变速器。本设计采用图2-b的类似方案，其传动机构布置图（图3）如下：变速器整体结构图1.2.2 倒挡布置方案图4为常见的倒挡布置方案。图4-b所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因而缩短了中间轴的长度。但换挡时有

13、两对齿轮同时进入啮合,使换挡困难。图4-c所示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图4-d所示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图4-c所示方案。图4-e所示方案是将中间轴上的一、倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图4-f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图4-g所示方案。其缺点是一，倒挡须各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。本设计采用图4-f所示的传动方案。图4变速器倒挡传动方案因为变速器在一挡和倒挡工作时有较大的力，所以无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低挡与倒挡，都应当

14、布置在在靠近轴的支承处，以减少轴的变形，保证齿轮重合度下降不多，然后按照从低挡到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在靠近轴的支承处。1.2.3 零部件结构方案分析变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方案时，也要考虑齿轮型式、换挡结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素。1 .齿轮型式斜齿圆柱齿轮虽然有使用寿命长，工作时噪声低等优点；但是制造时工艺复杂，成本高，工作时有轴向力，这对轴承不利。但考虑到选择的发动机功率很小，载荷低，

15、挡位少以及成本要求，本设计采用直齿圆柱齿轮更符合，但变速器中的常啮合齿轮依然均采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。2 .换挡结构型式换挡结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。直齿滑动齿轮换挡的特点是结构简单、紧凑，但由于换挡不轻便、换挡时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱挡、噪声大等原因，初一挡、倒挡外很少采用。啮合套换挡型式一般是配合斜齿轮传动使用的。由于齿轮常啮合，因而减少了噪声和动载荷，提高了齿轮的强度和寿命。啮合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套，视结构布置而选定，若齿轮副内空间允许，采用内齿结合式，以减小轴向尺寸。结合

16、套换挡结构简单，但还不能完全消除换挡冲击，目前在要求不高的挡位上常被使用。采用同步器换挡可保证齿轮在换挡时不受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操纵轻便，缩短了换挡时间，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性，止匕外，该种型式还有利于实现操纵自动化。其缺点是结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸有所增加，铜质同步环的使用寿命较短。目前，同步器广泛应用于各式变速器中。虽然直齿滑动齿轮换挡结构换挡不轻便，噪音大，冲击大等缺点，但由于采用的发动机功率小，车辆载荷低，这些缺点影响不大，且能满足设计的工作各项要求，反而结构简单，紧凑，成本低的特点更加能满足设计的要求。因此，本设计一挡和倒挡采用直齿滑动齿

17、轮换挡机构，而二挡采用斜齿滑动齿轮换挡机构。2变速器主要参数的选取与主要零件的设计2.1 变速器主要参数的选取2.1.1挡位与传动比考虑到发动机转速和工作速度要求，本变速器采用了两个前进挡一个倒挡。输出轴倒挡轴一档传动路线图二挡传动路线图倒挡传动路线图选择最低挡传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有：Tma31。、“.-mg(fCOSQmaX+Smamax)=mgymax(1)则由最大爬坡度要求的变速器1挡传动比为：

18、mg-niaJrILTnlaXi式中m：汽车总质量；g：重力加速度；道路最大阻力系数；rr：驱动轮的滚动半径；(7-57)上式说明，如v05的情况下，具有转向离合器的履带式车辆的转向力矩可以靠慢速侧离合器的摩擦力矩来调节，慢速侧离合器分离程度越大，则摩擦力矩越小，车辆转向力矩MZ就越大。当慢速侧离合器全部分离时0,转向力矩MZ达到不施加制动器时的最大值，此时，v=0.5o第二种转向情况是：除了将慢速侧离合器彻底分离外，还对慢速侧加以制动。此时慢速侧履带上的驱动力为负值。因此慢速侧半轴和慢速侧履带是在机体带动下运动的，在这种情况下转向参数V0.5。图718）O.5时作用在具有转向离合器的履带式

19、车辆后桥上的力矩在第二种转向情况下（V0.5）,慢速侧离合器输出半轴必须制动，在这种情况下，履带车辆的转向力矩MZ可由下式表示（图7-18）：Mz=。.5以42一%）=一（此+以）rK（7-60）上式说明，在第二种转向情况下，车辆的转向力矩，可以利用调节制动器摩擦力矩的方法来达到。车辆在稳定转向时，制动器上所需的摩擦力矩为：MM=FJK=-（0-3）嗫由上式可知，当车辆不带负荷（A=O）且滚动阻力极小（JF=0）时，制动器摩擦力矩可表示为：M-MrK_NGSLOrKBAB（7-61）当车辆转向受限于附着力时，转向力矩Mz应为：M,=05B（琮2+4）=0.55GS（O+/）车辆稳定转向时，转向

20、力矩恒等于转向阻力矩，即MZo=MJ于是求得由土壤附着力决定的制动器最大摩擦力矩:(7-6Mr(P=45Gs(9+f)r2)上面讨论了第二种转向情况下转向离合器制动摩擦力矩的计算方法。5、转向及制动操纵机构机械变速箱外部自带有两个转向手柄，连接到变速箱内部的转向离合器和制动摩擦片。当扳动左转向手柄时，左转离合器齿轮与中央齿轮脱开，并压紧制动摩擦片，使左驱动轮停止转动从而使履带式车辆左转向。同理，当扳动右转向手柄时履带式车辆向右转。由于左右转向离合有复位弹簧，因此转向及制动操纵设计相对容易，通过两个操纵手柄和两条拉线即可实现。两个操纵手柄安装在车辆的手扶臂上，拉线一端连接在操纵手柄，另一端连接在转向手柄上。操纵时，向上拉动左、右操纵手柄，则履带式车辆向左、右转向。同时向后拉动左、右手柄使履带式车辆左、右轮制动。如下图：6、对履带式车辆转向机构的简单评价履带式车辆的使用寿命和生产率在一定程度上取决于它转向机构的性能情况。为了保证车辆在任何使用条件下都能转向，对转向机构提出的基本要求是:(1)转向机构应保证车辆能平稳地、迅速地由直线运动转入沿任意转向半径的曲线运动；(2)转向机构应使车辆在转向时具有较小的发动机载荷比，以免发动机熄火;转向机构应使车辆具有较小的转向半径，以提高车辆的机动性;转向机构应保证车辆具有稳定的直线行驶性，不应有自由转向的趋势。