叉車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

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1、太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 前言 本次設(shè)計(jì)我做的是5t內(nèi)燃叉車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。 驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系統(tǒng)末端，它的任務(wù)是改變由原動(dòng)機(jī)傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩大小和方向，并將它協(xié)調(diào)地傳給左右驅(qū)動(dòng)輪。驅(qū)動(dòng)輪由主減速器、差速器、半軸和橋殼等部件組成。此次我設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋在結(jié)構(gòu)上不同于小噸位叉車(chē)，應(yīng)用的是單級(jí)減速器、雙輪胎及輪邊減速裝置。 主減速器，差速器，半軸，輪邊減速器等是傳力機(jī)構(gòu)，屬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。橋殼用來(lái)安裝這些機(jī)構(gòu)。承受重力和其他外力，屬于行走支承系統(tǒng)的部件。橋殼是可分式橋殼，半軸套管與驅(qū)動(dòng)橋殼用螺栓連接，內(nèi)套有全浮式半軸。制動(dòng)盤(pán)固定在驅(qū)動(dòng)輪轂上。 此次設(shè)計(jì)的主要步驟： 1、 總體設(shè)計(jì)，主要計(jì)算了發(fā)動(dòng)機(jī)選擇及額

2、定功率的確定和主傳動(dòng)比及各檔傳動(dòng)比的確定。 2、 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式及選擇。 3、 主減速器的設(shè)計(jì)<采用單級(jí)減速器>。 4、 差速器的設(shè)計(jì)。 5、 半軸的設(shè)計(jì)。 6、 橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 7、 論邊減速的設(shè)計(jì)。 8、 其它相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，編者還得到了指導(dǎo)教師董洪全老師的悉心指導(dǎo)，在此對(duì)他 們表示深深的感謝。 編者 2008年6月7日

3、 緒論 叉車(chē)介紹： 叉車(chē)是應(yīng)用十分廣泛的流動(dòng)式裝卸搬運(yùn)車(chē)輛，是物料搬運(yùn)機(jī)械（國(guó)外稱(chēng)為工業(yè)車(chē)輛或地面運(yùn)輸車(chē)輛）的兩種。叉車(chē)又名鏟車(chē)，萬(wàn)能裝卸車(chē)或自動(dòng)裝卸車(chē)。它是由在無(wú)軌地盤(pán)上附加專(zhuān)用裝卸工作裝置構(gòu)成的。 叉車(chē)的主要用途是進(jìn)行搬卸，堆垛和拆垛以及短途搬運(yùn)工作。有時(shí)也可兼作牽引車(chē)，用來(lái)托掛拖車(chē)提高運(yùn)作。 由于叉車(chē)有很好的機(jī)動(dòng)性能和通過(guò)性能，又有較強(qiáng)的適應(yīng)性，適合貨種多，貨量多且必須迅速集散和周轉(zhuǎn)的部門(mén)使用，因此叉車(chē)成了港口碼頭，鐵路車(chē)站和倉(cāng)庫(kù)貨場(chǎng)等部門(mén)幾乎不可缺少的機(jī)械。 按構(gòu)造形式分類(lèi)的依據(jù)是我國(guó)的部頒標(biāo)準(zhǔn)（JB/Z128—84），在此叉車(chē)被劃入起升車(chē)輛的堆垛車(chē)輛的一類(lèi)，堆垛車(chē)輛

4、又包含11種。包括平衡重式叉車(chē)、側(cè)面叉車(chē)、叉腿是叉車(chē)、遷移式叉車(chē)、越野叉車(chē)。 叉車(chē)的基本參數(shù)： 基本參數(shù)是用來(lái)表示機(jī)械的主要技術(shù)特性。工作性能或能力的數(shù)據(jù)，也用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)，作為設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，是進(jìn)行總體設(shè)計(jì)所必須的。由標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范給出的基本參數(shù)的規(guī)定值，是設(shè)計(jì)者必須遵從的，使用者根據(jù)具體的使用條件選用選擇叉車(chē)時(shí)，基本參數(shù)是必不可少的依據(jù)，基本參數(shù)有如下幾個(gè)： ⑴起重量（Q）—額定起重量，是指貨叉上的貨物重心位于規(guī)定的載荷中心矩上時(shí)，叉車(chē)能舉升的最大重量。 ⑵載荷中心矩（c）是指貨物重心到貨叉垂直段前表面的規(guī)定距離。標(biāo)準(zhǔn)中所給出的規(guī)定值與起重量有關(guān)，起重量大時(shí)

5、，載荷中心矩也大。 ⑶起升高度（）是指叉車(chē)位于水平堅(jiān)實(shí)地面上，門(mén)架垂直放置且承受有額定起重量的貨物時(shí)，貨叉所能升起的最大高度——貨叉水平段上表面至地面的垂直距離。 ⑷滿(mǎn)載行駛速度（）指貨叉上貨物達(dá)到額定起重量且變速器在高檔位時(shí)，叉車(chē)在平直干硬的道路上行駛達(dá)到的最高穩(wěn)定行駛速度。其單位為km/h。 ⑸滿(mǎn)載最大起升速度（）指叉車(chē)在停止?fàn)顟B(tài)下，將發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)到最大時(shí)起升大小為額定起重量的貨物所能達(dá)到的平均起升速度。其單位為km/min。 ⑹最小離地間隙（）指叉車(chē)在無(wú)載或滿(mǎn)載兩種情況下，除直接與車(chē)輪相連接的零件外，車(chē)體上最低點(diǎn)距地面的最小垂直間隙。其單位

6、為mm。 ⑺滿(mǎn)載爬坡度（）指貨叉上載有額定起重量的貨物的叉車(chē)，以最低穩(wěn)定速度所能爬上的長(zhǎng)為規(guī)定的最陡坡道的坡度值。其值以百分?jǐn)?shù)計(jì)。 ⑻門(mén)架的前傾角（）及后傾角（）分別指無(wú)載的叉車(chē)門(mén)架能從其垂直位向前和向后傾斜擺動(dòng)的最大角度。 ⑼最小轉(zhuǎn)彎半徑（）指將叉車(chē)的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)至極限位置并以最穩(wěn)定速度作轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí)，其瞬時(shí)中心距車(chē)體最外側(cè)的距離。其單位為mm。 此外，自重及最大外形尺寸也是叉車(chē)的主要參數(shù)。其中最大高度是指門(mén)架完全縮回的最大結(jié)構(gòu)高度。前、后車(chē)輪中心線間的水平距離稱(chēng)之為軸距。 原始數(shù)據(jù)： 額定起重量：5000kg 起升高度

7、：3000mm 整機(jī)重量：7600kg 滿(mǎn)載Ⅱ最大行駛速度：24km/h 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率：72馬力 滿(mǎn)載Ⅰ最大行駛速度：11km/h 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率下的轉(zhuǎn)速：2400r/min 最大輸出扭矩：76馬力 最小離地間隙：160mm 對(duì)應(yīng)最大扭矩的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:1900r/min 滿(mǎn)載最大爬坡度：≥20% 輪距：前輪1585mm 后輪1500mm 輪胎：前后輪均選用8.25—15—16PR 資料收集： 此次設(shè)計(jì)所參考的機(jī)型為浙江杭叉工程機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的CPCD50—

8、R系列。 其主要參數(shù)如下表： 第一章、叉車(chē)行駛性能及牽引性能計(jì)算 1.1、X4105CQ柴油機(jī)的實(shí)用外特性（見(jiàn)下表4） 1.1 .1、發(fā)動(dòng)機(jī)附件（消聲器，風(fēng)扇，真空泵）的扭矩消耗（見(jiàn)表1） 一般講附件所占用的功率為發(fā)動(dòng)機(jī)功率的10% Mf= = = 式中：Mf——消耗功率 ——發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 ——發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率下的轉(zhuǎn)速 ——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 表1： 發(fā)動(dòng)機(jī)附件扭矩消耗 1080 1200 1

9、400 1600 1800 2000 2200 2400 2500 1664000 1440000 1960000 2560000 3240000 4000000 4840000 5760000 6250000 0.435 0.537 0.731 0.955 1.2085 1.492 1.8053 2.148 2.33 1.1.2、工作油泵消耗扭矩計(jì)算：見(jiàn)（表2） 工作油泵為GBF-80 泵的轉(zhuǎn)速為： 排量 ： 設(shè)壓力損失（在2400rpm時(shí)） 則工作油缸在不同轉(zhuǎn)速下的壓力損失

10、 ① 式中：——計(jì)算轉(zhuǎn)速 ——泵的轉(zhuǎn)速 =2321 工作油缸在各轉(zhuǎn)速下的扭矩 = ② 依據(jù)①②兩式做表6 表2 ： 工作油泵空轉(zhuǎn)消耗扭矩表 1080 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2500 1664000 1440000 1960000 2560000 3240000 4000000 4840000 5760000 6250000

11、 △P 1.0824 1.3363 1.8188 2.37508 3.00672 3.712 4.49152 5.3452 5.8 MB1 0.1564 0.1931 0.2628 0.3433 0.4345 0.536 0.649 0.772 0.8381 1.1.3、轉(zhuǎn)向油泵扭矩消耗計(jì)算：（見(jiàn)表3） 轉(zhuǎn)向油泵的轉(zhuǎn)速為 油泵排量 設(shè)壓力 則轉(zhuǎn)向油泵在不同轉(zhuǎn)速下的壓力損失: = ① =

12、 = ② 根據(jù)①②兩式做（表3） 表3： 轉(zhuǎn)向油泵消耗扭矩表 1080 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2500 1664000 1440000 1960000 2560000 3240000 4000000 4840000 5760000 6250000 △P 2.5975 3.207 4.365 5.7 7.215 8.908 10.779 12.83 13.92 MB2 0.1169 0.1443

13、0.1964 0.2565 0.3247 0.401 0.6264 0.6264 0.6264 叉車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，起升轉(zhuǎn)向不工作時(shí)各附件泵消耗扭矩之和： ① 消耗功率： ② 根據(jù)①②做表4為發(fā)動(dòng)機(jī)的使用外特性 表4： 發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性 1080 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2500 備注 0.7083 0.8744 1.1902 1.5548 1.9677 2.453 2.9393

14、 3.4974 3.945 1.0681 1.465 2.3266 3.4734 4.9453 6.85 7.351 11.7198 13.771 23.2 24.9 25.2 26.1 26.1 24.6 21.5 5.6 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 38.9 46.1 56.4 65.8 72.8 75.3 72 19.5 22.326 23.71 23.64 24.13 23.65 21.66 18.0026 1.655 發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性 37.44 43.77 52.93

15、 60.85 65.95 67.949 60.28 5.729 1.2、叉車(chē)變矩器的的計(jì)算： CPCD50叉車(chē)選用YR323變矩器 1.2.1、YR323變矩器的原始特性：（表5）（表6） 表5： YR323變矩器的原始特性 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.675 0.675 0.75 0.825 0.875 0.95 18.4 19.3 20 20.6 20.8 20.4 19.6 18.9 17.9 16.5 15 61 3.63 3.18 2.76 2.3

16、1.9 1.58 1.4 1.26 1.18 1.04 0.97 0.92 0 0.32 0.535 0.69 0.756 0.795 0.8 0.86 0.872 0.885 0.85 0.875 上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為出口油溫 時(shí)數(shù)據(jù)，介質(zhì)為22號(hào)汽輪機(jī)油按照叉車(chē)技術(shù)要求變矩器工作油溫為取下限為牽引計(jì)算的工作油溫： 汽輪機(jī)油 則 =0.876

17、 = = 得出在油溫80時(shí) 表6： 修正表 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.675 0.675 0.75 0.825 0.875 0.95 18.15 19.04 19.73 20.32 20.52 20.12 19.33 18.64 47.65 16.27 14.79 6.02 2.2、YB323變矩器泵輪輸入特性：（表7） 表7： 泵輪輸入特性

18、參數(shù)表 泵輪轉(zhuǎn)速 變矩器傳動(dòng)比 變矩系數(shù) 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2300 1.44 1.96 2.56 3.24 4.0 4.48 5.29 5.06 6.89 9 11.39 14.06 17.02 18.59 0 18.15 9.189 12.507 16.335 20.675 25.524 30.884 33.759 0.1 19.04 9.64 13.12 17.136 21.688 26.776 32.398 35.41

19、0.2 19.73 9.989 13.596 17.757 22.474 27.746 33.573 36.694 0.3 20.32 10.288 14.003 18.288 23.147 28.576 34.577 37.791 0.4 20.52 10.389 14.14 18.468 23.374 28.875 34.917 38.163 0.5 20.12 10.187 13.865 18.108 22.919 28.295 34.236 37.419 0.575 19.33 9.787 13.32 17

20、.397 22.019 27.184 32.892 35.95 0.675 18.64 9.437 12.854 16.776 21.233 26.213 31.718 34.667 0.75 17.65 8.936 12.163 15.885 20.105 24.821 30.033 32.825 0.8 16.77 8.491 11.556 15.093 19.103 23.584 28.536 31.189 0.825 16.27 8.238 11.212 14.643 18.533 22.881 27.685

21、 30.259 0.875 14.19 7.488 10.192 13.311 16.847 20.799 25.167 27.506 0.9 13.02 6.592 8.972 11.713 14.83 18.31 22.156 24.215 0.92 10.65 5.392 7.339 9.585 12.131 14.977 18.122 19.807 0.94 7.69 3.893 5.299 6.921 8.759 10.814 13.085 14.302 0.95 6.02 3.048 4.148 5

22、.418 6.857 8.466 10.244 11.196 0.97 3.35 1.696 2.308 3.015 3.816 4.711 5.717 6.32 0.99 1.085 0.549 0.747 0.976 1.236 1.526 1.852 2.018 接前頁(yè) 泵輪轉(zhuǎn)速 變矩器傳動(dòng)比 變矩系數(shù) 2350 2400 2450 2500 2520 表中符號(hào)意義： ——傳動(dòng)比 ——變矩系數(shù) ——液體0時(shí)的重量 ——泵輪轉(zhuǎn)速

23、 ——泵輪扭矩 ——變矩器循環(huán)圓直徑 =0.323m = 5.52 5.76 6 6.25 6.35 　 　 　 　 19.42 20.25 21.10 21.97 22.33 0 18.15 35.238 36.754 38.302 39.88 40.522 0.1 19.04 36.966 38.556 40

24、.18 41.837 42.509 0.2 19.73 38.306 39.953 41.636 43.352 44.049 0.3 20.32 39.451 41.148 42.881 44.649 45.366 0.4 20.52 39.889 41.553 43.303 45.089 45.813 0.5 20.12 39.061 40.743 42.459 44.209 44.92 0.575 19.33 37.529 39.143 40.792 42.474 43.156 0.675 18.64 36.1

25、89 37.746 39.336 40.958 41.616 0.75 17.65 34.267 35.741 37.247 38.782 39.405 0.8 16.77 32.559 33.959 35.389 36.849 37.441 0.825 16.27 31.588 32.947 34.335 35.75 36.324 0.875 14.19 28.715 29.95 31.211 32.498 33.02 0.9 13.02 25.275 26.366 27.476 28.609 29.086 0.

26、92 10.65 20.677 21.566 22.475 23.401 23.777 0.94 7.69 14.93 15.572 16.288 16.897 17.169 0.95 6.02 11.688 12.191 12.704 13.228 13.44 0.97 3.35 6.504 6.784 7.069 7.361 7.479 0.99 1.085 2.107 2.197 2.289 2.384 2.422 1.3、輸出特性 0 3.63 1935 0 23.9 86.7

27、5 0 0.1 3.18 1810 188.5 24 76.32 0.32 0.2 2.76 1855 369 24 66.24 0.535 0.3 2.3 1832 544.5 24 55.2 0.69 0.4 1.9 1821 722 24 45.6 0.756 0.5 1.58 1849 915 24 37.9 0.795 0.575 1.4 1881 1072 24 33.6 0.8 0.675 1.26 1912 1282.5 24 30.24 0.86 0.75 1.18 19

28、70 1460 23.95 28.26 0.872 0.825 1.04 2012 1664 23.46 24.4 0.865 0.875 0.97 2066 1807 22.99 22.3 0.85 0.9 0.96 2124 1962 22 21.12 0.864 0.92 0.942 2200 2125 20.49 19.3 0.865 0.94 0.93 2242 2281 16.24 15.11 0.874 0.95 0.92 2254 2323 12.75 11.73 0.875 0.97

29、 0.76 2282 2403 7.5 5.7 0.99 0.3 2300 2480 2.5 0.75 表中由變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同曲線中查得 1.4、牽引力及行駛速度計(jì)算 1.4.1、變速器各檔速比： 前進(jìn) ： 后退： 1.4.2、驅(qū)動(dòng)橋總傳動(dòng)比： 1.4.3、輪胎的滾動(dòng)半徑：（米）（滿(mǎn)載） 1.4.4、牽引力計(jì)算： =

30、 =52.55 = =24.42 式中：——效率系數(shù) 1.4.5、車(chē)速計(jì)算： 一檔車(chē)速 = = = = 列表： kg

31、 kg kg/h kg/h 0 86.75 4558.7 2118.4 0 0 188.5 76.32 4010.6 1863.73 0.9719 2.095 369 66.24 3480.9 1617.58 1.8995 4.101 544.5 55.2 2900.8 1347.98 2.8029 6.052 722 45.6 2396.3 1113.56 3.7167 8.024 915 37.9 1991.65 925.5 4.7102 10.169 1072 33.6 1765.68 820.51

32、5.5184 11.914 1282.5 30.24 1589.11 738.46 6.602 14.253 1460 28.26 1485.1 690.11 7.5158 16.226 1664 24.4 1282.22 595.85 8.5659 18.493 1807 22.3 1171.87 544.57 9.3021 20.08 1962 21.12 1109.86 515.75 10.099 21.81 2125 19.3 1014.21 471.3 10.94 23.62 2281 15.11 794

33、.03 368.98 11.742 25.35 2323 11.73 616.41 286.45 11.96 25.81 2403 5.7 299.54 139.19 12.37 26.706 2480 0.75 39.41 18.315 12.81 27.56 1.4.6、道路阻力計(jì)算： 五噸叉車(chē)： = = = = 式中：—滾動(dòng)阻力 系數(shù)=0.03 G=自重 —載荷重量

34、 計(jì)算20%坡道阻力 = = 第二章、驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)及校核 2.1、概述 驅(qū)動(dòng)橋是叉車(chē)是叉車(chē)傳動(dòng)系中的主要成員之一，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到叉車(chē)使用性能的好壞，因此設(shè)計(jì)中要保證： ① 所選擇的主減速比應(yīng)保證叉車(chē)在給定使用條件下的最佳的動(dòng)力性和燃 油經(jīng)濟(jì)性； ② 當(dāng)左右兩驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的附著系數(shù)不同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋必須能合理地 解決左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題，以充分利用叉車(chē)的牽引性； ③ 具

35、有必要的離地間隙以滿(mǎn)足足夠的通過(guò)性的要求； ④ 驅(qū)動(dòng)橋的各零部件在滿(mǎn)足足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，應(yīng)力 求做到質(zhì)量輕，特別是盡量可能減小非彈簧質(zhì)量，以改善叉車(chē)的行駛平穩(wěn)性； ⑤ 能承受和傳遞作用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的各種力和轉(zhuǎn)矩； ⑥ 齒輪及其它傳動(dòng)部件應(yīng)工作平穩(wěn)，噪聲小； ⑦ 對(duì)傳動(dòng)件應(yīng)進(jìn)行良好的潤(rùn)滑，傳動(dòng)效率要高； ⑧ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝調(diào)整方便； ⑨ 設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量滿(mǎn)足“三化”原則。 2.2、驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式及選擇 采用非斷面開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋（非斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)橋又稱(chēng)整體式驅(qū)動(dòng)橋），非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼 是一根支撐在左、右驅(qū)動(dòng)輪上的剛性空心梁，而主減速，差速器和半軸等傳動(dòng)部件都裝在他里面。整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋

36、通過(guò)懸架與車(chē)身連接。整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量都屬于非彈載質(zhì)量，對(duì)叉車(chē)的行駛平穩(wěn)性，操縱穩(wěn)定性和通過(guò)性等方面都不利。但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝好，成本低。 2.3、主減速器設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)的為5噸內(nèi)燃叉車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋，因主傳動(dòng)的傳動(dòng)比為5.43，所以主減速器采用單級(jí)主減速器，單級(jí)主減速主動(dòng)錐齒輪和主動(dòng)軸做成一體，支撐在三個(gè)軸承上。差速器殼則安裝在驅(qū)動(dòng)橋殼的圓錐滾柱軸承上，在被動(dòng)大齒輪與主動(dòng)齒輪嚙合處的背部有一青銅墊片，用來(lái)限制被動(dòng)大齒輪的最大變形，保證齒輪正確嚙合。 單級(jí)圓錐螺旋齒輪主減速器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小，制造成本底。在主傳動(dòng)比較小時(shí)用這種減速器。 主減速器的功用 　　1）降低轉(zhuǎn)速，

37、增大轉(zhuǎn)矩； 　　2）改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向； 主減速器的結(jié)構(gòu)型式 　　1）按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分，有單級(jí)主減速器和雙級(jí)主減速器； 　　2）按主減速器傳動(dòng)比檔數(shù)分，有單速式和雙速式； 　　3）按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分，有圓柱齒輪式、圓錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面齒輪式。 主減速器常用的齒輪型式 　　1）斜齒圓柱齒輪 特點(diǎn)是主從動(dòng)齒輪軸線平行。 　　2）曲線齒錐齒輪 特點(diǎn)是主從動(dòng)錐齒輪軸線垂直且相交。 　　3）準(zhǔn)雙曲面錐齒輪 特點(diǎn)是主從動(dòng)錐齒輪軸線垂直但不相交，有軸線偏移。 2.3.1、主、從軸錐齒輪的支承形式與扭矩計(jì)算： 主減速器錐齒輪采用懸臂式支承：在主錐齒輪大端一側(cè)軸頸處安 裝兩個(gè)圓

38、錐滾子軸承，為了減小懸臂的長(zhǎng)度和增加支承的距離，應(yīng)使圓錐滾子的大端朝外，兩軸承支撐間距離b應(yīng)大于2.5倍的懸架長(zhǎng)度，靠近主動(dòng)錐齒輪大端的軸頸的直徑應(yīng)小于懸臂長(zhǎng)度Q。 從動(dòng)錐齒輪與差速器橋殼之間的連接剛性往往是薄弱環(huán)節(jié)之一，有效的措施是在支承從動(dòng)齒輪的凸緣上加徑向的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋應(yīng)一直延伸到差速器軸承座的近處。 錐齒輪設(shè)計(jì)的一般程序是：錐齒輪的主要參數(shù)的選擇，錐齒輪幾何參數(shù)的計(jì)算，錐齒輪的強(qiáng)度校核。 在選擇錐齒輪的主要參數(shù)之前，首先要確定主減速錐齒輪的計(jì)算載荷。 由于叉車(chē)滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)： 起重量 =5000kg 叉車(chē)自重=76

39、00kg 空載時(shí)叉車(chē)自重W重心距前軸中心線的距離為=1.1369m 此時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋負(fù)荷為： = =11422.52kg =1177.48kg 式中：b——或成績(jī)前平面至前橋軸線水平距離（m） ——標(biāo)準(zhǔn)載荷塊重心至貨叉前平面距離（m） 滿(mǎn)載驅(qū)動(dòng)橋的滾輪半徑為： =0.385m 式中：d、b——輪胎的名義輪輞直徑及寬度，b及d均為in； ——考慮輪胎變形系數(shù)，對(duì)滿(mǎn)載時(shí)，取為0.1。 主軸錐

40、齒輪扭矩計(jì)算： 按叉車(chē)在一般情況下，計(jì)算主軸錐齒輪的扭矩，也就是叉車(chē)滿(mǎn)載連續(xù)爬坡扭矩為日常工作扭矩校核其齒輪的疲勞強(qiáng)度 == = = 式中：——連續(xù)爬坡度，取叉車(chē)最大爬坡度的50% ——驅(qū)動(dòng)橋總速比 ==3.529=19.1597 ——滾動(dòng)阻力系數(shù) ——驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑 ——驅(qū)動(dòng)橋齒輪傳動(dòng)效率 == ——主傳動(dòng)主齒輪扭矩

41、 = 2.3.2、主減速器螺旋錐齒輪尺寸參數(shù)的選擇： 能夠表征齒輪副的參數(shù)很多，主要參數(shù)有主減速比（由前面知），齒數(shù)，被動(dòng)錐齒輪節(jié)圓半徑D，齒輪端面模數(shù)，齒面寬b，螺旋角，螺旋方向的選擇。 1、 齒數(shù)的選擇 在選擇齒數(shù)時(shí)應(yīng)盡量使相嚙合的齒輪齒數(shù)沒(méi)有公約數(shù)，以便使齒 輪在使用過(guò)程中一輪的各齒均能與另一輪的齒相繼嚙合，起到良好的研磨作用。為了得到理論的齒面重合系數(shù)，小齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量選擇基數(shù)，大小齒輪的齒數(shù)和應(yīng)不小于40。 主動(dòng)錐齒輪主動(dòng)小錐齒輪齒數(shù)的選擇參照下表： 主減速器小錐齒輪齒數(shù)的選擇 型號(hào) 圓錐齒輪副的傳動(dòng)比 齒輪容許范圍

42、 推薦齒數(shù) 單級(jí)主減速器 3.5～4.0 9～11 10 4.0～4.5 8～10 9 4.5～5.0 7～9 8 5.0～6.0 6～8 7 6.0～7.5 5～7 6 7.5～10 5～6 5 由于主減速傳動(dòng)比，故取=8，=41。 2、 被動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑D的選擇 就單級(jí)主減速器來(lái)說(shuō)，被動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑對(duì)驅(qū)動(dòng)輪尺寸有直接影響。 D太大，將影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙；D太小，將影響差速器的安裝及騎馬式主動(dòng)錐齒輪前支承的布置。 初選時(shí)，可參照一下經(jīng)驗(yàn)公式： D=

43、 =3.3 =38.86cm 圓整后取D=400mm 式中：——被動(dòng)錐齒輪上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。[]為； ——直徑系數(shù)，取=3.3； D——被動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑，[D]為cm 3、 齒輪端面模數(shù)的選擇 被動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑D選好后，端面模數(shù)即可按計(jì)算 =400/41=10 校核： = =0.7112.56 =8.86 式中：——模數(shù)系數(shù)，取=0.71

44、螺旋錐齒輪端面模數(shù)，可以不是標(biāo)準(zhǔn)值。 4、 齒面寬b的確定 適當(dāng)增加齒面寬，能提高齒輪的強(qiáng)度，但齒面太寬反而引起切削刀尖寬度變窄。齒根圓角度小及裝配空間減小等問(wèn)題，因此齒寬不得超過(guò)，一般取 = =1042.5/2 =212.5 取： =55 上面所指的是被動(dòng)錐齒輪的齒面寬，主動(dòng)錐齒輪齒面寬通常比被動(dòng)的約大10%，取主動(dòng)。 5、 螺旋角的選擇 螺旋角的大小沿齒長(zhǎng)方向是不等的，大端較大，小端較小，通常，指的是齒輪中 點(diǎn)的螺旋角。 螺旋角直接影響圓錐齒輪嚙合時(shí)的重疊系數(shù)，為了保證齒輪強(qiáng)度和

45、齒輪嚙合的平 順性，應(yīng)使重疊系數(shù)角≥1.25。因此螺旋角應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，?duì)于叉車(chē)的設(shè)計(jì)，主減速器錐齒輪的螺旋角多在35到40范圍內(nèi)選取，一般都取35。 所以取=35 6、 螺旋方向的選擇 通常在運(yùn)輸車(chē)輛上的主減速器主動(dòng)錐齒輪都采用左旋，被動(dòng)齒輪 都采用右旋。在叉車(chē)上，雖則后退的機(jī)會(huì)甚多，但后退的時(shí)間和行程應(yīng)少于前進(jìn)的時(shí)間和行程，故仍按上述螺旋方向。 即：主動(dòng)錐齒輪采用左旋 被動(dòng)齒輪采用右旋 2.3.3、幾何參數(shù)如下表： 名稱(chēng) 代號(hào) 計(jì)算公式 小齒輪 大齒輪 齒數(shù) Z 8 41 端面模數(shù) 10 節(jié)圓直徑 108＝70 1041=

46、410 法相壓力角 = 齒工作高 齒全高 齒頂高 齒根高 節(jié)錐角 2.3.4、主減速器的強(qiáng)度校核： 完成螺旋錐齒輪的幾何參數(shù)計(jì)算后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，以保證主減速器有足夠的強(qiáng)度和壽命。 1、 確定從動(dòng)齒輪最大計(jì)算扭矩（用于校核齒輪彎曲強(qiáng)度） ①按變矩器制動(dòng)情況效率時(shí) 從動(dòng)齒輪最大扭矩： = = =676954.890.8 =541563.9 式中：——變矩器最大變矩比

47、 ——泵輪扭矩 ——變速箱一檔速比 ——驅(qū)動(dòng)橋主減速比 ——效率系數(shù) ②驅(qū)動(dòng)橋與地面達(dá)到最大附著力時(shí)傳遞從動(dòng)錐齒輪的扭矩： = =872306.35 式中：φ——附著系數(shù) φ=0.7 其余同前 按1、式計(jì)算為正常工況下的疲勞強(qiáng)度校核扭矩 M計(jì)= 按①②式計(jì)算值較小者作為最大應(yīng)力校核扭矩 Mmax=541563

48、.9 2.3.5、主從動(dòng)錐齒輪彎曲強(qiáng)度的計(jì)算： 1、主動(dòng)錐齒輪、輪齒彎曲應(yīng)力 ①按日常扭矩計(jì)： 式中：——過(guò)載系數(shù) k0=1.0 ——尺寸系數(shù) ——質(zhì)量系數(shù) =1.0 ——載荷分配系數(shù) =1.0 J——綜合系數(shù) J=0.233 其余同前 ②、

49、按最大扭矩計(jì)： 2、從動(dòng)錐齒輪彎曲強(qiáng)度的計(jì)算 ①、按日常扭矩計(jì)算： 式中：J——綜合系數(shù) J=0.172 其余同前 ②、按最大扭矩計(jì)算： 2.3.6、主，從動(dòng)錐齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算 1、按日常計(jì)算扭矩： = = 式中：Cp——彈性

50、系數(shù) Cp=743； C1——尺寸系數(shù) C1=1.0； C2——載荷分配系數(shù) C2=1.0； C3——過(guò)載系數(shù) C3=1.0； C4——表面質(zhì)量系數(shù) C4=1.0； C5——質(zhì)量系數(shù) C5=1.0； J——綜合系數(shù)

51、 J=0.128。 2、按最大扭矩計(jì)算 = = （v/cm） 格利森公司推薦應(yīng)力值 CPC50 主 從 彎曲 應(yīng)力 按最大扭矩 8600 19383.9 35007.5 按日常作扭矩 20580 6963.03 12575.338 接觸 應(yīng)力 按最大扭矩 274400 69415.6 按日常作扭矩 171500 41285.3 從上表中可以看出，計(jì)算的主從動(dòng)齒輪滿(mǎn)足于強(qiáng)度要求。 2.4、 差速器的設(shè)計(jì)

52、2.4.1差速器參數(shù)的確定： 叉車(chē)上大多數(shù)采用直尺錐齒輪差速器，差速器的外殼是安裝在主減速器的被動(dòng)齒輪上，確定主減速器被動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，需要考慮差速器的安裝。反過(guò)來(lái)確定差速器外殼尺寸時(shí)，也受到主減速器波動(dòng)齒輪以及主動(dòng)小齒輪前支承的限制。差速器的大小通常以差速器的球面半徑來(lái)表征，球面代表了差速器齒輪的節(jié)錐矩，因此它表征了差速器的強(qiáng)度。 1、差速器球面直徑的確定 差速器的球面直徑可用下式確定： =2.6 =168mm 式中：——球面系數(shù)，取=2.6; ——差速器承受的最大扭

53、矩按主減速器的計(jì)算扭矩計(jì)算; ——球面直徑；[] 為mm。 計(jì)算出來(lái)的球面直徑還要根據(jù)主減速器被動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)和尺寸來(lái)確定，最終選取=168mm 2、差速器齒輪參數(shù)的選擇 齒輪齒形的選擇應(yīng)使小齒輪齒數(shù)盡量小，以得到較大的模數(shù)，使齒輪有較強(qiáng)的強(qiáng)度，為此，目前差速器上采用壓力角為22.5，齒高系數(shù)等于0.8的齒輪。由于壓力角增大，最小齒數(shù)可以小到10.并且在小齒輪不變尖的情況下，大齒輪還可以通過(guò)切向修正加大齒厚，從而使大、小齒輪趨于等于強(qiáng)度。 行星齒輪的齒數(shù)多采用10—12個(gè)，半軸齒輪的齒數(shù)多采用18—22個(gè)。 為了保證安全條件

54、，半軸齒輪齒數(shù)應(yīng)符合下式： 式中：——半軸齒輪齒數(shù)； ——行星齒輪的個(gè)數(shù)； ——正整數(shù)。 綜述，行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇為行星齒輪取=12；半軸齒輪齒數(shù)取=18。 齒輪模數(shù)確定：大斷面模數(shù)可按下式計(jì)算： 式中：——節(jié)錐矩，可取為≈/2； 、——行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)； ——行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角。 ==33.7 =56.3 故=6.35 取m=6.5 選定標(biāo)準(zhǔn)

55、模數(shù)后，即可進(jìn)行齒輪幾何尺寸的計(jì)算。 2.4.2差速器幾何參數(shù)的計(jì)算： 名稱(chēng) 代號(hào) 計(jì)算公式 小齒輪 大齒輪 齒頂高 齒根高 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒根角 頂錐角 根錐角 頂系 分度圓齒厚 齒寬 2.4.3差速器強(qiáng)度的校核： 1、差速器直齒錐齒輪彎曲應(yīng)力： 按日常工作扭矩： = 計(jì)算 = 式中：——行星齒輪數(shù) 彎曲應(yīng)力值

56、： = 式中：b——齒寬 b=2.8 ——半軸齒輪齒數(shù) Z半=18 J——綜合系數(shù) J=0.26 m——模數(shù) m=6.5 ——尺寸系數(shù) =0.72 ——載荷分配系數(shù)

57、 =1.0 ——過(guò)載系數(shù) =1.0 ——過(guò)載系數(shù) =1.0 2、按最大扭矩計(jì)算： = = = = = 計(jì)算扭矩 許用應(yīng)力 計(jì)算應(yīng)力 日常工作M=35840.12 20678 1627.9 22138.7 22138.7 22138.7 從上表中可以得出彎曲應(yīng)力滿(mǎn)足

58、設(shè)計(jì)要求。 2.5、半軸傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 半軸通過(guò)花鍵與半軸齒輪相連、用來(lái)將差速器半軸齒輪的輸出轉(zhuǎn)矩傳到驅(qū)動(dòng)輪或輪邊減速器上的軸稱(chēng)為半軸。在非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)，半軸一般是實(shí)心的；在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)，半軸很短，半軸輸出的轉(zhuǎn)矩往往再通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳給驅(qū)動(dòng)輪；在非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)，半軸一般需要分為內(nèi)半軸和外半軸兩段，中間用等角速萬(wàn)向節(jié)相連接。 此次設(shè)計(jì)選用全浮式半軸，，半軸只承受扭矩作用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的其它反力和彎矩全由橋殼承受，半軸的主要尺寸就是它的直徑，在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)參考同類(lèi)機(jī)型車(chē)輛同型式半軸的尺寸，大致選定比較合適的半軸，然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。 取=58。 驅(qū)動(dòng)橋半軸應(yīng)力計(jì)算：

59、 全浮式半軸只承受扭矩 其扭矩可按下式計(jì)算： = = 2.5.1、半軸扭矩應(yīng)力τ τ= = = 式中：——半軸桿部直徑 =58mm 2.5.2、半軸剛度即扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算 = = = 式中：G——剪切彈性系數(shù) G=8.1100000

60、 ——桿部慣性矩 = = ——桿部長(zhǎng)度 =760mm 2.5.3、半軸花鍵強(qiáng)度計(jì)算： 花鍵參數(shù)： 齒數(shù)Z=10 鍵齒高==6mm 模數(shù)=6 花鍵外徑D=66mm 壓力角= 花鍵內(nèi)徑=58mm 分度圓直徑=63mm 花鍵

61、有效長(zhǎng)度=50mm 2.5.4、擠壓應(yīng)力計(jì)算： = = 式中：——載荷不均勻系數(shù) =0.8 2.5.5、剪切應(yīng)力τ剪： = = 式中：——齒根部齒厚 = = 計(jì)算結(jié)果列表如下： 項(xiàng)目 許用應(yīng)力 計(jì)算應(yīng)力 半軸扭矩應(yīng)力 49000—58800 20814.5 花

62、鍵擠壓應(yīng)力 9800—13720 7195.5 花鍵剪切應(yīng)力 20580 2049.69 扭轉(zhuǎn)角（剛度） 　 5.25度/米 2.6、 輪邊減速的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)由于主傳動(dòng)比較大，超出5~7的范圍，故超出部分部分后作用輪邊 減速的傳動(dòng)比。 它與普通驅(qū)動(dòng)橋不同的差別只在于半軸不是直接與車(chē)輪連接，而是與輪邊減速器的太陽(yáng)輪相連，通過(guò)行星減速器帶動(dòng)車(chē)輪。輪邊減速器是一個(gè)齒圏式行星機(jī)構(gòu)，內(nèi)齒圈與橋殼固定，太陽(yáng)輪輸入，行星架輸出，帶動(dòng)車(chē)輪。 由于輪邊減速承受的強(qiáng)度不大故太陽(yáng)輪的模數(shù)取，齒數(shù)取22。 由 式中：—太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速。 —齒圈的轉(zhuǎn)速。 —行星架的

63、轉(zhuǎn)速。 —齒圈齒數(shù)和太陽(yáng)輪齒數(shù)之比，稱(chēng)特比參數(shù)。 由于此式采用的是內(nèi)齒圈固定，行星架輸出的方式，故=0。 上式簡(jiǎn)化為： 由于行星架的變速比為3.53，故3.53。 即： k==2.53 得：=222.53=56 取=60 行星輪的齒數(shù)Zp= =0.76522=18 取齒寬 =48 =46 =41 輪邊減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算： 2.6.1、主參數(shù)如下表： 數(shù)目 齒數(shù)Z 分度圓直徑 齒寬B 接觸寬 模數(shù) 壓力角 太陽(yáng)輪輪 1 22 110 48 46 5 20 行星輪g 3 1

64、8 90 45 44 5 20 內(nèi)齒圈b 1 60 300 41 41 5 20 速比 2.6.2、輪邊減速器受力分析與計(jì)算： ①、最大輸入扭矩為： = ②、日常工作扭矩： = = 2.6.3、當(dāng)Za>Zg時(shí)行星輪傳遞扭矩的計(jì)算： 日常工作計(jì)算扭矩： = 式中：——負(fù)荷不均勻系數(shù)

65、 =1.15 其余同前 2.6.4、中心齒輪α齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算： 日常工作： = = 式中：——載荷系數(shù) ==1.041.08 ——載荷集中系數(shù) =1.04 ——載荷系數(shù) =1.08 ——齒形系數(shù) =0.26

66、8 最大扭矩計(jì)： 60211.68 許用應(yīng)力計(jì)算： 日常工作工況：中心輪α應(yīng)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，許用應(yīng)力按下式計(jì)算： =（0.285σb+480）Ksw =（0.28511000+480）1 =3615kg/cm =35427N/ cm 式中：——材料抗拉強(qiáng)度 σb=11000kg/ cm Ksw——壽命系數(shù) Ksw=1 最大扭矩工況：許用應(yīng)力=0.7*σb=7700kg/ cm =75460N/ cm 2.6.5、行星輪g，齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 日常工作工況：σg=σα =4427.49