12型-船式拖拉机变速箱传动机构设计

充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸112 型-船式拖拉机变速箱传动机构设计摘要为保证 12 型 -船式拖拉机在滑转率、耕作速度和耕作深度等主要因素改变的条件下获得最佳动力,基于机耕船原理与设计, 考察了驱动轮滑转率、耕作速度和耕作深度等主要因素的影响,在机耕船原理与设计的基础上进一步研究 12 型-船式拖拉机变速箱传动机构设计,在原来的基础上改进和完善变速箱的传动机构，使得能够更好地为推进农业机械化做出更好地作用。这是在各种机耕船研制中根据当地的自然条件、耕作方法、工业水平的不同，对机耕船使用进行改进，因地制宜地发展的一种具有新的特色的能够满足使用要求的机耕船变速箱传动机构。关键字：传动机构;因地制宜; 改进；使用要求充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸2Abstrac12 type - boat-type tractor in the changing conditions of the main factors of the slip rate, tillage speed and tillage depth for optimum power drive wheel slip rate, tillage speed and tillage depth study based on principle with the design of the boat tractor main factors, further research on the basis of the principles and design of the boat tractor 12 type - ship type the tractor gearbox transmission mechanism design, improve and perfect the original basis of the transmission mechanism of transmission, making it better able to promote agricultural The mechanized made a better role. This boat tractor in a variety of boat tractor research and development, according to local natural conditions, farming practices, industrial level, to improve local conditions to develop a new feature of boat tractor gearbox transmission mechanism.Keywords: transmission mechanism; adapted to local conditions; to improve and perfect充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸3目录1 绪论 .51.1 拖拉机的应用概况 .51.1.1 机械化概况 .51.1.2 机耕船的诞生与发展 .61.2 船式拖拉机工作特性 .61.3 变速箱的性能特性要求 .21.4 设计任务和要求 .22 船式拖拉机传动系统设计 .42.1 船式拖拉机的主要参数 .42.1.1 船式拖拉机的动力匹配 .42.1.2 船式拖拉机的行走速度 .42.1.3 船式拖拉机的输出扭矩 .62.2 船式拖拉机传动系统设计 .62.2.1 船式拖拉机传动系统方案 .63 变速箱分级变速传动链设计 .133.1 传动链转速图的设计 .133.2 传动副齿轮齿数的确定 .143.3 变速箱传动系统图 .163.4 变速箱计算转速的确定 .194 变速箱传动件设计 .204.1 轴组件设计 .214.2 轴组件设计 .284.3 轴组件设计 .294.4 轴组件设计 .315 设计总结 .335.1 结论综述 .335.2 存在不足 .335.3 船式拖拉机变速箱发展趋势 .33参考文献 .35致谢 .36充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸41 绪论1.1 拖拉机的应用概况1.1.1 机械化概况水稻是我国的主要粮食作物之一，其种植面积占全国耕地面积的的 29%，而产量缺占粮食总产量的进 1/2.因此，水稻的机械化问题就成为我国特别是南方各省农业机械化的重要方面。五十年代初期，我国就开始使用较轻的进口拖拉机下水田耕作。1958 年以后，水田机械化有了更大的发展，从而积累了丰富的使用经验，为我国自行设计、生产水田拖拉机打下了良好的基础。六十年代，我国已生产了东方红-20、30、40、泰山-25、丰收-27、35、37、东风-50 等水田型或水旱兼用型轮式拖拉机，为水田机械化提供了良好的条件。轮式拖拉机配带铁轮下浅泥脚水田，解决了胶轮附着力不够的问题，基本上满足了水田犁耕牵引力的需要，使浅泥脚水田耕整机械化得到了发展。但随之来的是铁轮在水田中运动是破坏硬底层，使一些地区的水田泥脚逐渐加深，以致机耕数年后，拖拉机不能再下田耕作；或者使阻力增大，效率降低，形成严重的问题。除破坏底层的问题外，轮式拖拉机在水田中作业还会形成较深的沟辙；转向不够灵活，是地头转向时间较长。这些问题都会影响生产率和耕作质量。在大面积水田中，大中型履带拖拉机得到了应用。履带式拖拉机下水田，与轮式拖拉机相比，牵引力大，接地比压较小，生产率较高。但他不能在小块水田中作业；其履带行走机构在水田中磨损严重，作业中也会形成沟辙；对水田硬底层也有所破坏；地头转弯时挖坑严重。不论轮式或履带式拖拉机均不能在深泥脚水田中作业。这是水田机械化面临的一个难题。深泥脚水田的特点是泥脚深，有的甚至没有底，土质较粘重；土壤稀软，承压能力极差。深泥脚水田在我国南方水田中占有一定的比例，如四川的冬水田占全省水田面积的 42%；湖北省的水田中，湖田占 13%左右；江苏、浙江、广东等省也都有大片的深泥脚湖田，和围湖田。这样的深泥脚田，土壤肥沃，增产潜力很大。但长期以来，生产方式极其落后，产量极低，机械化问题一直得不到解决。以前，深泥脚水田靠牛或人力耕种。牛下深泥脚水田，不仅腿脚深陷、行走艰难，使生产率极低；而且由于冬春寒冷、夏季酷热，农紧时，农活重，致使不少耕牛死亡。有些地区，只能靠几个强劳力拉一张犁进行耕作，劳动极其繁重。一些极深的田，则用戳眼插秧，土壤终年不得翻耕。有的地区试图用拖拉机下深泥脚水田耕作，但是沉陷很大，以致后桥、半充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸5轴壳、发动机油底壳等均有没入泥中而无法前进，更无法进行作业。机耕船正是深泥脚水田地区人民向大自然开战所取得的卓越成果。机耕船的诞生解决了深泥脚水田机械化这一难题，使耕种深泥脚水田的劳动生产率得到大幅度的提高。1.1.2 机耕船的诞生与发展早在 1956 年，四川省人民群众就提出了船式深泥脚水田拖拉机的设想。1958 年，江苏省农村木工自行设计研制了一种人力脚式踏式沤田拖拉机。他们利用两条水车龙骨作履带行走机构，装在一个船体上，用两个人脚踏驱动，可以行走和带犁耕作。这种人力机械的创制反映了沤田地区劳动人民迫切要求机械化的强烈愿望。在科研的帮助下，他们利用了小马力的柴油机，并对整机布置作了调整，形成第一台船形履带式沤田拖拉机。随着洪湖-12 型机耕船研制工作的发展，机耕船受到了国内有关方面的重视，湖北省个地和其他一些省市陆续获得了样机。自 1971 年开始，我国各地（特别是南方）相继开展了各种机耕船的研制工作。数年来，各省的机耕船相继定型投产，从数量到品种均获得了大幅度的增长，迅速推进了这些省的水田机械化。现将我国南方部分机耕船的简要技术参数列出来了。在各省机耕船的研制中，根据各地自然条件（地形、土壤） 、耕作方法、工业水平的不同，对机耕船使用性能进行改进，因地制宜地发展了一批各具特色的新机型。从自然条件看，有的地区多山地丘陵，土壤和泥脚情况复杂，田块面积小，高差大，机械转移频繁；有的地区水田土壤特别稀软，泥脚特深，承载能力极小。这些地区发展了马力小、重量轻、船体接地比亚小，爬坡能力强的湖北-6型，川丰 5-2 型铧架导向式机耕船；适于狭小田块耕作、空行率低的川丰 5-3型梭形耕作机耕船；以及牵引力大、越野性好、能适应多种土壤的万县-12 型四轮驱动机耕船。随着机耕船研制工作的深入发展，各地正在研究皮带无极变速、 “差速器-行走机构”等差速转向机构，以探索使用性能更为完善的新机型耕船，并研制了机耕船配套收割机、插秧机的试验样机，向一机多用、综合利用方向发展。机耕船在我国各地的广泛应用和推广，使一些地区的农业机械化水平不断提高，双季稻面积迅速增加，粮食产量稳步上升。据调查，有的省机耕船、机滚船一成为机械化作业的主要机型之一，其作业面积占全省机耕面积的30%40%。一些处于山区的地区和县，这一比例高达 85%以上。拥有大片湖田的湖北省监利县大力推广简易机耕船，1974 年以来已生成了四千多台，基本上实现了水田机械化。19751977 年，粮食每年递增五千万斤以上。1.2 船式拖拉机工作特性机耕船在十多个省、市、自治区的广阔地区得到发展，创制了多种型式，有些已获广泛应用。机耕船用船体和驱动轮分别承担了一般拖拉机驱动轮所负担的承重和驱动两大作用。船体“浮”与“沉” 、滑行与驱动有级地结合起来。这样的行驶原理，使机耕船的总体动力学与运动学发生了不同于拖拉机的变化，并因此构成了它在水田沉陷小、阻力小、转向轻便灵活、劳动条件好，不破坏硬底层，适于深泥脚水田作业等独特的行驶特点和使用性能。一、 机耕船沉陷小，比一般水田拖拉机适应性广充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸1机耕船船底的接触面积大，对土壤的比压小，从而限制了机耕船的下陷深度。机耕船的平均接地比压约为 0.0250.07 公斤/ 。这一数值远小于履带2厘 米拖拉机的接地比压，而能与水田表面土壤的承压能力相适应。因此，机耕船船体下陷量一般不超过 35 厘米，这就保证了它能在深泥脚水田中工作。即使由于推进力不足，机耕船在水田中陷车时，也不会因驱动轮的挖土作用使整机越陷越深，因而有可能利用猛接离合器起步或利用“插杠子”的办法使机耕船自行驶出陷坑。(二) 转向轻便灵活，空行率低机耕船在水田作业时没有导向轮，是利用履带拖拉机的转向原理，即利用改变左右驱动轮的推进力和转速来实现转向的。在转向时，由于机耕船的转向力矩较轮式拖拉机导向轮可能产生的转向力矩为大，故在水田中能够有较小的转向半径（名义转向半径接近 0.5B，B 为机耕船的轮距）和较短时间，对地头的破坏也不显著。根据某些资料的统计，机耕船在地头从起犁到落犁的时间，每次一般为 26 秒；而拖拉机在不用单边制动时每次地头转弯约为 1520 秒，在采用单边制动时为1013 秒。(三) 比同功率手扶拖拉机有更好的牵引性能和更高的生产率1、由于机耕船在水田中运用先进的行驶原理，在陆上又有较大的使用重量，因此它在水田和陆地均可获得较大的推进力，从而具有比现有同功率手扶拖拉机更大的牵引力。2、由于机耕船具有比手扶拖拉机更大的牵引力、更高的作业速度，且它在水田中的滑转损失小，因此，它在水田中的牵引效率也较高。3、较大的牵引力使机耕船能够配带较宽幅的农具，因此其作业负荷系数高。4、综上所述，机耕船与同功率手扶拖拉机相比，牵引力大，速度高，牵引效率高，空行率低，作业负荷系数高，从而获得了比现有同功率手扶拖拉机更高的生产率。（四）机耕船制造容易，比手扶拖拉机具有更好地使用性能1、重心低，运行平稳，爬坡越埂等通过性较好，转向灵活。一些前轮驱动和四轮驱动型机耕船更能适应山丘、丘陵的作业条件。2、有船体和简易驾驶棚，可以防止泥水飞溅和日晒雨淋，改善了驾驶员的劳动条件。3、结构简单，制造容易，维修方便，一般县级农机厂都可制造。1.3 变速箱的性能特性要求变速箱是机耕船的一个重要组成部分，布置在发动机和驱动轮之间。它的作用使把发动机的动力传给行走机构或动力装置，并且在机耕船进行不同作业时， 保证驱动轮和动力输出轴得到适当的转速和扭矩。变速箱的主要功用如下：1、减速增矩，将发动机的扭矩增大，降低速度，一适应行走机构的需要。2、变速变矩，获得不同的驱动轮转速和扭矩，一适应不同作业的要求3、改变驱动轮的旋转方向4、改变动力的传递方向5、脱开发动机与驱动轮之间的传动充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸26、平稳地结合动力7、实现动力输出1.4 设计任务和要求为保证 12 型 -船式拖拉机在滑转率、耕作速度和耕作深度等主要因素改变的条件下获得最佳动力,基于机耕船原理与设计, 考察了驱动轮滑转率、耕作速度和耕作深度等主要因素的影响,在机耕船原理与设计的基础上进一步研究 12 型-船式拖拉机变速箱传动机构设计,在原来的基础上改进和完善变速箱的传动机构，使得能够更好地为推进农业机械化做出更好地作用。这是在各种机耕船研制中根据当地的自然条件、耕作方法、工业水平的不同，对机耕船使用进行改进，因地制宜地发展的一种具有新的特色的机耕船变速箱传动机构充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸32 船式拖拉机传动系统设计2.1 船式拖拉机的主要参数2.1.1 船式拖拉机的动力匹配额定牵引力是设计机耕船，配置发动机的主要依据。一台机耕船的额定牵引力 ，是指代机耕船在一定的水田土壤条件下以基TnP本耕作速度作业，在允许滑转率时所能发挥的最大牵引力。根据上述牵引试验情况，我们建议，确定机耕船额定牵引力的条件是中等的泥脚深度（泥脚深250 毫米左右，在深 200250 毫米处的土壤抗压强度为 12.5 公斤/ 作业）2厘 米的灌水稻茬田，允许滑转率为 25%。在设计一台新的机耕船时，确定其额定牵引力，要考虑下列因素：1、配套农机具的工作阻力机耕船的主要配套农机具有：犁、旋耕机、蒲滚、水田耙、拖车等。在各项农田作业中，旋耕机和蒲滚主要靠动力输出轴带动，犁耕作业则是最基本而又繁重的牵引作业。因而，应以犁耕作业时的工作阻力为依据，并考虑到工作条件和农具性能变化所引起的阻力变化，而留出 10%20%的储备，从而确定机耕船的额定牵引力数值 ：TnP=（1.11.2） xR式中 犁耕时农具工作的水平分力，简称犁耕水平阻力。xR犁耕水平阻力 由下式确定x=Z KxR1b0h式中 Z犁铧个数；单体犁铧宽度1b2.1.2 船式拖拉机的行走速度机耕船的工作速度范围、速度分档和档数安排，主要应根据机耕船所需要充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸4完成的各种作业的要求，以及生产率、劳动强度、地形等因素综合考虑，以便获得良好的作业质量和搞得生产率。根据机耕船从事的各种农业作业对工作速度、基本工作速度、运输速度和倒行速度四种类型，对其计算速度（胶轮以静力半径、铁轮以顶圆半径计算的速度）的数值范围加以讨论。（一） 基本工作速度1、 速度范围机耕船最基本的工作是水田耕整作业：犁耕、旋耕、滚轧、耙田等，这主要用基本工作速度来完成。因此基本工作速度是机耕船各种速度中较为重要、档数安排较多的部分。机耕船在水田进行旋耕作业的速度可安排在 34 公里/ 小时。机耕船在水田中进行犁耕作业时，速度不能过低。过低的耕作速度将增加回垡，减少覆盖率，影响耕作质量。四川省的试验表明，犁耕速度在3.6 公里/小时以上时，回垡减少，耕作质量较好。当机耕船承受较大牵引负荷时，速度过低还将使滑转加剧。水田作业速度也不能过高。由于水田田块一般较小，工作行程短，地头转弯多且机耕船驱动轮阻力较大，而且配套的发动机功率较小，因此，过高的作业速度将造成机手精神紧张，操作忙乱，发动机功率也明显不足。一般希望犁耕速度不超过 7.5 公里/小时，带蒲滚、耙等作业不超过 89 公里/小时。小马力机耕船作业速度宜选的小些。2、档数1012 马力机耕船总的前进档数为 36 档。对于具有 6 个前进档的机耕船，一般安排一个旋耕档，23 个犁耕档（包括滚轧耙田作业） 。3 个前进档，一般安排 23 个档位基本工作档，其最低档可兼作旋耕用。56 马力机耕船，一般要求结构简单，采用简单变速箱，前进档数为24 个档（个别有 6 个档的） 。一般安排 2 个耕作档，因功率较小，多不考虑旋耕而只考虑耕作和滚耙作业。 （二） 运输速度1012 匹马力机耕船在农闲期间兼作运输作业。由于其重心低、牵引力大、操作方便，进行运输作业比手扶拖拉机更为适宜。但其功率不大，一般为三个行走轮，行驶稳定性稍差，建议机耕船的运输速度控制在 20 公里/小时以下。运输速度一般安排低速和高速两个档，低速运输为 1215 公里/ 小时，高速运输为 1820 公里 /小时，具有三个前进档的机耕船，一般只安排一个运输档；或采用换装高速皮带轮的方法获得 23 个运输档。（三） 倒行速度 机耕船的倒行速度一般作倒车和挂接农具用。因此，和拖拉机一样，可设高速倒车和低速挂接农具两个档，其速度范围为 4.56 公里/ 小时和 1.53 公里/小时。具有 3 个前进档的机耕船，一般只安排一个倒档。以上述说明选择：项 目 基本工作速度（公里/小时）运输速度（公里/小时）倒行速度（公里/小时）高速档 6.1 13.6充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸5中速档 7.6 17.3低速档 8.9 20倒档 3.4 7.6 3.4/7.62.1.3 船式拖拉机的输出扭矩因设计任务给出发动机为 12 匹马力，转化为功率为 8825.3W取皮带轮的传动效率为 94%，直齿圆柱齿轮的传动效率为 96%，滚动轴承的传动效率为 98%从发动机输出的扭矩为T= =70.232（N.m）8.25395010Pn扭矩输出传递高速档：T=114.4N.m 动力输出轴 T=234.6N.m 中央轴 T=562.2N.m 输出轴T=1641N.m中速档：T=114.4N.m 动力输出轴 T=274.9N.m 中央轴 T=658.9N.m 输出轴T=1923.6N.m低速档：T=114.4N.m T=255.8N.m 中央轴 T=829.4N.m 输出轴 T=2420.9N.m倒档：T=114.4N.m T=255.8N.m 动力传动轴 T=586.3N.m 中央轴T=1405.1N.m 输出轴 T=4101.6N.m则如下表：高数档 中速档 低速档 倒档输出扭矩 1641N.m 1923.6N.m 2420.9N.m 4101.6N.m2.2 船式拖拉机传动系统设计2.2.1 船式拖拉机传动系统方案一、传动系的组成传动系是装在发动机和驱动轮之间各传力部件的总称。充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸6机耕船的传动系包括皮带传动、离合器、变速箱、中央传动和最终传动五个部分。有时在传动系中海油联轴节，以联接相隔较远的两个传力部件。传动系可按传动比变化情况分为有级式传动和无极式传动。无极式传动能在一定范围内实现无极变速，即在发动机转速不变的条件下，连续地由一个速度过度到另一个速度，也就是具有无限个档。它能充分发挥发动机的功率，使机耕船具有较高的生产率和经济性，操纵也较简单。有级式传动只能获得一定数量传动比的几级速度；但它的结构较成熟，可靠耐用，效率高，制造方便。现有机耕船绝大多数都采用有级式传动。二、传动系的方案设计传动系设计是根据设计任务书的要求进行的，它一般分为方案设计、部件设计和零件设计等阶段。方案设计包括分析整机及部件方案，绘制传动系统简图，进行主要性能参数的初步计算，初步安排传动系各部件间的相互位置和连接关系，避免运动件的干涉，绘制传动系各部件结构草图。在确定传动系方案时，必须使其性能和结构满足一下要求：1、结构简单、先进，性能完善，操作、调整维修方便，能最大限度地适应使用中提出的要求；2、使用可靠，经久耐用。传动系主要零件要有足够的强度、刚度和表面的耐磨性，其使用寿命不低于 6000 小时；3、传动效率高，尽可能减少传动系统中的功率损失；4、工艺性好，即零件加工简便、装配容易、 “三化”程度高；5、经济性好，要求制造和使用成本低，钢材和其它材料、以及油料消耗量小；6、要考虑综合利用、一机多用的要求（如配收割机、插秧机等对动力输出、档次安排和速度范围的要求） 。在进行传动系方案设计时，需从使用要求、生产条件和结构特点等方面加以考虑，同时设计几种方案，并绘制传动方案简图，在认真分析比较的基础上选择其中最佳的方案，作为部件设计的依据。传动系简图用统一规定的简化符号，表示机耕船传动系中（有时也包括转向、行走和旋耕机等）各零件之间的传动关系。简图中有的还标出齿轮的齿数和轴承型号等，或用简表列出传动系的某些参数，如各档的传动比、齿数和模数、各档的传动路线、花键形式等。充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸7充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸8充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸9充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸10四、传动系的总传动比极其分配传动系的总传动比是指发动机转速与驱动轮转速之比，不同排档时，总传动比不同。（一）传动系总传动比的确定传动系总传动比是根据农艺要求的机耕船速度来确定的。用驱动铁轮顶圆半径 计算的某档水田速度 与总传动比的关系是：0RjV=j0621eniR因此，总传动比应为 0.37enijV式中 某档的计算速度（公里/小时） ；jV发动机标定转速（转/分） ；en驱动铁轮顶圆半径（米） 。0R机耕船在陆上配带胶轮时，可用下式计算总传动比： 0.37enjirV式中 驱动胶轮的静力半径， =0.94 （米） （ 为胶轮的名义半径） ；jr j0R0用胶轮静力半径计算的机耕船某档陆上计算速度（公里/ 小时） 。jV（二）总传动比在各部件间的分配在确定了传动方案和总传动比后，需把总传动比合理地分配到各个传动部件上。传动系总传动比 等于各部件传动比之乘积，即：i.pbizmi式中 皮带传动的总传动比；pi变速箱第 i 档传动比；bi中央传动的传动比；z最终传动的传动比。mi充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸11在不使变速箱过于增速的情况下，传动比分配应按前大后小、前密后疏的原则来确定。即在结构布置允许的条件下，尽量地把最终传动、中央传动的传动比取大些，使零件数目较多的变速箱有较小的工作载荷和较小的重量，以达到减轻整机重量的目的。根据上述原则，参照一些机耕船的数据， 、 和 大致在下列范围内：pizmi单级最终传动时 =2.55；mi两级最终传动时 =58；中央传动传动比 =2.35.5；zi皮带传动传动比 =12。p确定了 、 和 之后，即可确定变速箱的传动比 ：pizmi bi=bi 0.37ienpzmpzjRciV式中C= 0.enpzmi根据上述原则，最后取得的传动比分配如下：皮带传动比 =1.75pi高速档：i=29.225单级最终传动比 =3.07mi中央传动比 =5.44z中速档：i=34.3单级最终传动比 =3.07mi中央传动比 =6.37z低速档：i=43.1单级最终传动比 =3.07mi中央传动比 =8.03z充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸123 变速箱分级变速传动链设计3.1 传动链转速图的设计变速箱的分级传动链设计如下：充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸13传动链转速图3.2 传动副齿轮齿数的确定（一）传动轴中心距中心距的大小直接影响到传动箱的结构紧凑与否，其数值应根据齿轮的接触强度来确定。在强度允许的条件下，应采用较小的中心距。机耕船传动箱的中心距 A 可按下列经验公式估算：A= 3AKM式中 A传动轴的中心距（毫米） ；M所计算齿轮副的最大输出扭矩（按常用耕作计算） ；系数，对于变速箱一般取 3050，中央传动一般取 2535，最终AK充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸14传动一般取 2033.(二） 齿轮的模数决定齿轮模数的大小的因素很多，最主要的是齿轮的材料和受力大小。选用材料较好时，模数可选小些；对受力大的齿轮，模数应取大些。当弯曲破坏是齿轮主要破坏形式时，应以弯曲强度来确定齿轮模数，其计算公式如下：m= 30.64jswmMyZ式中 齿轮所受扭矩；jsMZ头档主动齿轮齿数；齿宽系数；m材料许用应力；wy齿形系数。计算所得数值还需要按表针圆整。当疲劳点蚀是齿轮的主要破坏形式时，则应以接触强度来确定模数，其公式为：m= 120.679()sinjmPEZ式中 P所计算的齿轮圆周力；E齿轮的弹性模数；齿轮材料的接触许用应力；j分别为计算齿轮副的主、从动齿轮齿数；12Z、啮合角。变速箱模数的选择也可参照机耕船所选用的动力来估算：即m= 3max.epKMi式中 发动机的最大扭矩；maxeM皮带传动的传动比；pi系数，一般取 1.62.0。mK在确定齿轮模数时应注意一下几点：充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸15 在满足弯曲和接触强度的条件下，模数应适当地小些。因为当中心距 A不变时，齿轮齿数将随模数的减小而增多，这不仅减小就了加工时切削的体积，且可提高啮合精度，减小摩擦损失，增加重叠系数，从而提高传动的平稳性。 由于机耕船动载荷较大，工作条件恶劣，发动机经常满负荷工作，同时传动齿轮大都采用普通碳钢制作，因此，其齿轮模数一般选得比同马力手扶拖拉机的要大些。 整个传动系的齿轮模数值不宜过多，以减少加工刀具的种类，降低加工工时。 选取模数时，应根据强度和中心距的要求，注意参照同类型样机的经过考验的数据。（三） 相啮合齿轮副的齿数和 ZZ= 12Am二轴间有多对齿轮副时，若没有采用角度修正，则其齿数间应满足下述关系A= =123456()()()2mZZZ齿轮的最小齿数，由不产生根切考虑，通常取 17 齿；有时为使结构紧凑，也可采用变为修正方法，获得 1417 齿。当已知机耕船的计算速度 和变速箱的参数 A（中心距） 、m（模数）和 Kjv值后，可首先按下式 0.37enbipmzjiRV根据前述选择的传动比计算得出如表所示 1Z23Z45Z67Z89Z101Z12齿数（Z）40 17 17 19 43 23 41 14 14 58 43 43模数（m）3 3 3 3 3 3 3 4 4 3 4 4充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸163.3 变速箱传动系统图(一)变速箱的结构形式农艺要求变速箱应具有足够的档排数和合理的速度，以保证机耕船能担任各种工作并具有良好的经济性和较高的生产率。随着农业机械化水平的不断发展和机耕船作业种类的增多，将要求机耕船有更多的排档。机耕船变速箱油简单式、组成式和特种变速箱等不同的结构类型。1、简单式变速箱这种变速箱包括二轴式和三轴式两种。在二轴式简单变速箱中，动力直接由第一轴传给第二轴，大部分排档只经过一堆齿轮的变速，因而简单，传动效率高。当前进档数少于四个时，采用这种结构较为合理。但二轴式变速箱难以实现排档数较多、传动比较大的传动方案。增加排档数势必会增加变速箱的长度和金属消耗量，是不可取得。在三轴式变速箱中，动力由第一轴经过中间轴传给第二轴，一般要经过两队齿轮油可能与第一、二轴上的某齿轮同时啮合，成为公用齿轮。综上述，在同样速比和档数的条件下，三轴式与两轴式相比，可能有较小齿轮和轴，齿轮数量也可能少些。如湖北-12 和广昌-12 型变速箱仅用七个齿轮获得了三个前进档、一个倒退档。但由于采用公用齿轮，将使齿轮齿数的选择受到较多限制，中间轴受力也较大，应考虑其刚度和支撑问题。2、组成式变速箱随着机耕船作业范围的扩大和排档数的增多，新设计的机耕船较多的采用了组成式变速箱。这种变数箱可以看成是由两个简单式变速箱组合而成；一般将其中排档数的一个称为主变速箱，排档数较少的称为副变速箱。主、副变速箱可以放在 箱体内，也可以分开；多数情况下副变数箱置于主变速箱之后。组成式变速箱的优点是，能用较少的传动零件（齿轮、轴）获得较多的排档数，结构紧凑，速度范围大，因而获得到广泛采用。中山-10、东方红-12、广西工农-12 东风 -12 和南方-12 均为组成式变速箱。但由于各档传动比的相互约束，在组成式变速箱设计中往往会出现个别档的速度不够理想的情况。组成式变速箱按组合方式的不同分为串联式和并联式。中山-10 采用串联式变速箱。一个具有三个前进档、一个倒退档的主变速箱和一个具有高低档的二轴式副变速箱前后串联排列，用 12 个齿轮获得了六个前进档和两个倒退档。由于传动元件较多的主变速箱前置，使其工作载荷减少，零件尺寸较小，结构更加紧凑。但串联布置使其轴向尺寸较大，支撑刚度较差。并联组成式变速箱（如广西工农-12）由两个二轴式简单变速箱并联组合而成。主、副变速箱并联在一个箱体内，三根主要的轴成三角形空间布置，中间轴由主、副变速箱公用，可设公用齿轮。这种结构布置使轴可以较短，支撑刚度较好；可用最少的齿轮获得更多的排档数，使结构更为紧凑。广西工农-12 仅用十个齿轮就能获得六个前进档、两个倒退档。但这种变数箱径向尺寸较大，中间充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸17轴受力较大，传动比较难合理分配，操纵机构的布置也较复杂。属于这种类型的还有东方红-12、南方-12 等变数箱。3 特种变数箱凡因特殊要求专门设计的变速箱称为特种变速箱。如梭式作业的机耕船要求其主要工作档在前进和倒退时具有相同的档数和速度，川丰 5-3 型变速箱就设有三个前进档和两个具有相应速度的倒档。万县-12 型四轮驱动机耕船为了能在田间转向，采用了正反转转向机构；其变速箱则设计成一个只有前进档的组成式变速箱，与正反转机构配合，获得了六个前进档和六个倒档。(二)后桥的结构型式1、后桥的结构布置方案机耕船的后桥包括中央传动、最终传动、转向和制动机构等部件，其结构布置方案有如下几种： 一级中央传动和一级最终传动。这种方案有两种情况。一种是最终传动在传动箱体内，结构紧凑，壳体支撑刚度大；但由于传动箱内零件较多，使布置较困难，拆装不方便，也无法实现驱动轮的入土深度的单边调整。广昌-12、川丰 5-2、川丰 5-3 都是利用这种类型的。另一种是最终传动置于传动箱外，设有单独的壳体，可利用改变最终传动箱与传动箱体相对位置的方法来调整驱动轮入土深度；但其结构较复杂，单独壳体的强度和刚度较差。湖北-6 和中山-10 采用这种型式。 一级中央传动和两级最终传动，如湖北-12、广西工农-12、东风-12 等。这种方案有较大的最终传动比，可以减轻传动系中最终传动以前各部件的载荷；但其齿轮齿数较多。 可调的二级最终传动，如湘江-5 型。它具有较大的中心距，使驱动轮入土深度的调整范围大，但壳体的强度、刚度和支撑的合理性均较差。2、中央传动的结构型式由于机耕船所选用的动力大部分是卧式柴油机，采用横置式变速箱，不需要改变扭矩的传递方向，因而圆柱齿轮式的中央传动在机耕船上得到广泛的采用。这种型式的中央传动结构简单，加工和安装方便，没有轴向力、不需要调整。圆锥齿轮式中央传动目前仅在中山-10 型和东方-10 型机耕船上得到采用。其原因是该机耕船选用了纵置直立式柴油机，需要改变扭矩传递的方向。由于螺旋锥齿轮较直齿锥齿轮具有承载能力大，重叠度大，啮合平稳，噪音较小，不产生根切的最小允许齿数较小等特点，因此在相同的传动比下其结构尺寸较小，要求有较高的轴承承受能力和刚度，安装调整较复杂。3 最终传动的结构型式外啮合圆柱齿轮式最终传动在机耕船上得到了广泛的应用。它的优点是结构简单，制造和装配方便，且有较好的刚度。内啮合圆柱齿轮式最终传动仅在个别试验样机上试用。它的结构紧凑，径向尺寸较小，为将最终传动置于驱动轮轮毂内创造了有利条件。但其加工、安装和结构均较复杂，成本较高，支撑刚度较差。（三）带扭矩传感器的皮带无极变速器用于机耕船的设计简介在机耕船上采用无级变速器，与传统的齿轮传动变速器相比，具有结构简单，操作方便，能够根据作业要求和工作条件任意选择最合理地作业速度，从而获得较为理想的技术经济指标等优点。这里介绍一种可与现有的简易机耕船配套的无极变速器设计方案。充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸18这种结构保留了原机的第一级三角皮带传动，并采用了二级圆柱齿轮减速的最终传动，以减轻皮带无极变速器的负荷。无级变速器的速比范围是0.5731.748，相应的整机总速比为 21.766.3。当采用外径为 850 毫米的锲型铁轮时，机耕船相应的计算速度为 4.2212.9 公里/小时。这一速度范围可以适应水田耕整和田间转移等主要作业项目的要求。考虑到更低的收割速度和更高的运输速度范围，可增设一个速比为 i=3 的副变速箱，使速度范围扩大为1.414.30,4.2212.9,12.6638.7 公里/小时等三个区间。为提高机耕船的经济性和皮带的使用寿命，在这一设计中考虑设置一种扭矩传感器。在传统的皮带传动中，都是按最大载荷的要求来确定、皮带预张力值的，结果在正常工作条件下，皮带往往不必要的处于过高的张力下，使寿命降低。设置扭矩传感器就可以根据不同的工作扭矩来调节皮带的张紧程度，使之始终处于最合理地状态。这样既能保证皮带不打滑，又可避免过高的张力，从而大大提高皮带的寿命。最终的传动系统图如下充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸19变速箱传动系统图说明：1、轴上的滑移齿轮可与动力输出轴的中间齿轮啮合2、轴上的滑移齿轮可中央轴上的中间齿轮啮合3.4 变速箱计算转速的确定由设计任务可知发动机的转速为 1200 转/分钟，根据传动比可计算出每一档的转速传动比：高速档 =29.2251i中速档 =34.282低速档 =43.163i充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸20倒档 =76.914i则转速可由公式 in高速档 = =1200/29.225=41.06 转/分钟1ni中速档 = =1200/34.28=35 转/分钟2i低速档 = =1200/43.155=27.807 转/分钟3ni倒档 = =1200/76.91=15.6 转/分钟4i高速档 中速档 低速档 倒档转速（转/分钟）41.06 35 27.807 15.64 变速箱传动件设计4.1 轴组件设计充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸21轴的设计计算及校核1、轴的选材极其许用应力2、按扭矩估算最小直径3、轴的结构设计由机械零件设计手册中的图表查得选 45 号钢，调质处理，HB217255， =650MPa，b=360MPa， =280MPas1= = =22.8(mm)1d31pcn38.24567若考虑键 =22.8*1.05=23.94（mm）选取标准直径 =25（mm ）1d根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴，如图所示=25（mm）1d轴及齿轮的零件图充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸224、危险截面的强度校核（1）轴的强度校核圆周力 = = =9150.16（N）tF120Td*14.3725径向力 = tan =9150.16*tan20=3330.39（N）rt由于为直齿轮，轴向力 =0aF作轴受力简图L=179.5mm= = =9150/2=4575（N）HARB2tF=451.78（N.m）179.540CLM36()rVAB（N.m）197.54.220CLR扭矩 T=114.377（N.m）充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸23轴的齿轮设计计算及校核校核 222451.786.4cHCVM480.77(N.m)=2222()0.(.1.37)ecT485.64(N.m)由图表查得， =55MPa1bd =21.233312.6800.5ebM考虑键槽 d=25.42*1.05=26.691（mm）则 d=26.691mm30mm则强度足够轴的齿轮选用 45 号钢，调质处理，HB=236由机械零件设计手册查得，=580MPa， =1limHlimHS则 =215MPa， =1liFliF=580MPa1H=244MPaF（1） 轴齿轮的转矩 T=114.4N.m（2） 选择载荷系数 K由 K= Av式中 =1.75=1.2=1.2vK=1.3得出 K=3.276（3） 计算齿数比= =2.3531u3/Z= =2.535充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸24= =2.4147uZ(4)选择齿宽系数 d根据齿轮为软齿面和齿轮在两轴承间为不对称布置。查机械原理与机械零件 ，取 =1.1d（5）计算齿轮分度圆直径 d3d12()76dHKTu=766 =52.332.4.(351)0=57.34d132()76dHKTu（6）确定齿轮模数 mm= 3ax.mepMi式中 发动机的最大扭矩；=65.37N.mmaxe皮带的传动比；pi=1.75系数，一般取 1.62.0.mKm= =1.8 =3.113ax.epMi365.71取标准化模数 m=3（7）确定齿轮的齿数=d/m=52.3/3=17.4 取整 =173Z3Z= =17*2.35=39.95 取 =4011u1= =17*2.52=42.84 取 =4353 5=d/m=57.3/3=19.1 取整 =194Z4Z充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸251、校核齿轮的弯曲强度2、齿轮的几何尺寸计算（8）计算齿轮的主要尺寸=m =3*17=51（mm）3dZ=m =3*43=139（mm）5=m =3*40=120(mm)1=m =3*19=（mm）4dZ中心距 =1/2（ + ）=85.5 （mm）31a13d= =（ + ） =90（mm）4755齿轮宽度 = = =1.1*51=56.1 取4B31d56（mm）= +(510)=(6166)(mm)53取 62（mm）= +(510)=(6166)(mm)1B3取 62（mm）（9）计算圆周转速 v 并选择齿轮精度v= = =1.83（m/s）160dn.4568.70查表应取齿轮的等级精度为 9 级（1） 确定齿轮的弯曲应力由机械零件设计手册中的图表，查得齿轮的弯曲疲劳极限为=215MPaF最小安全系数 =1minFS相对应力集中系数 =0.88srY齿轮的许用弯曲应力为=215/0.88=244.3（