裝配圖工程灑水車（五噸載重量）變速箱取力器及水泵傳動設(shè)計（有cad圖）

裝配圖工程灑水車（五噸載重量）變速箱取力器及水泵傳動設(shè)計（有cad圖）,裝配,工程,灑水車,載重量,變速箱,取力器,水泵,傳動,設(shè)計,cad 1 工程灑水車（五噸載重量）變速箱取力器及水泵 傳動設(shè)計 摘 要 本文詳細介紹了本次設(shè)計的方法及指導(dǎo)思想，本次設(shè)計的內(nèi)容是五噸載重量 工程灑水車的設(shè)計。設(shè)計是通過對一個現(xiàn)有的二類底盤的改裝進行的，重點介紹 了總體設(shè)計與布局的思想和取力器的設(shè)計方法?？傮w布局本著在保證強度的條件 下體現(xiàn)美觀。取力器是將變速箱中的動力通過齒輪分出一部分，并驅(qū)動水泵工作。 設(shè)計取力器首先要保證動力傳輸?shù)姆€(wěn)定性。由于空間布局的限制，要求取力器盡 可能的小，在性能與體積之間尋求完美的結(jié)合點。本次設(shè)計始終本著“標準化， 系列化，通用化”的設(shè)計理念，務(wù)求設(shè)計的灑水車以合理的成本體現(xiàn)出美觀的外 形和卓越的性能。本書同時還介紹了車架改裝，管路布局，水罐設(shè)計和變速箱的 改裝。本書設(shè)計的五噸灑水車可用來灌溉植被，并且可以在炎日的夏季通過向路 面噴水，以達到養(yǎng)護路面、減少揚塵，降低地表溫度，也可用作緊急消防車和移 動泵站。目前由于我國灑水車等特種車輛的改裝生產(chǎn)還處于起步階段，面對的市 場非常的廣泛，發(fā)展空間很大。 關(guān)鍵詞： 二類底盤，取力器，水泵，標準化 2 DESIGN OF POWER TAKE-OFF AND WATER PUMP DRIVING OF ENGINEERING SPRINKLER (5 TONS LOAD WEIGHT) ABSTRACT This paper details the design of this method and the guiding ideology.The design is the subject of five tons deadweight engineering sprinkler design. Design is one of the II chassis for the Reequipment, focus on the thinking of overall design and layout and the design methods of the power take-off. Overall layout embodied beauty guarantee the conditions of the strength. Power take-off takes part of the driving force from the gear box, and drives pumps to work.Design of Power take-off guarantee the stability of power transmission first. Due to space layout restrictions, demanded the power take-off as possible for the small, search for the perfect point between Performance and size. The design has the spirit of "standardization, serialization, and generalized" design philosophy, in order for showing the Beautiful Shape and excellent performance by the Reasonable cost .The book also introduces a modified frame, pipe distribution, tank design and the modified gearbox . The design of the five-ton sprinkles available to irrigate vegetation, and in the summer through sprinkles the road, to conservate the road, reduce dust, reduce the surface temperature, and can be used as a emergency fire truck and emergency pumping station. Because the special vehicles like sprinkler production is still at the initial stage in china, the market is very broad, there is vast market. KEY WORDS: II chassis, power take off, pumps, standardization 3 目 錄 第一章 前言.......................................1 第二章 灑水車的總體設(shè)計...........................2 §2.1 總體設(shè)計要求...............................2 §2.1.1 灑水車設(shè)計要求.........................2 §2.1.2 總體布置的原則.........................3 §2.1.3 總體參數(shù)的要求.........................3 §2.1.4 主車架改裝注意事項.....................4 §2.2 各總成的布置或參數(shù)要求.....................5 §2.2.1 底盤的選取.............................5 §2.2.2 變速器參數(shù)的要求.......................6 §2.2.3 取力器參數(shù)的要求.......................6 §2.2.4 水罐參數(shù)的要求.........................7 §2.2.5 管道系統(tǒng)的布置及要求...................7 第三章 取力器與減速器機構(gòu)設(shè)..... ..................8 §3.1 設(shè)計各級齒輪的傳動比并計算各軸的轉(zhuǎn)速及扭矩.8 §3.1.1 分配傳動比.............................8 §3.1.2 計算各齒輪轉(zhuǎn)速.........................8 §3.1.3 計算各軸轉(zhuǎn)矩...........................9 §3.2 設(shè)計并校核各級齒輪.........................9 §3.2.1 設(shè)計并校核取力器齒輪...................9 §3.2.2 設(shè)計并校核減速箱齒輪................. 12 §3.3 軸的設(shè)計與校核............................16 §3.3.1 根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度設(shè)計軸....................16 §3.3.2 按彎扭合成強度校核軸..................17 §3.4 軸承的校核................................20 §3.4.1 滾針軸承的校核........................20 §3.4.2 減速箱輸出軸軸承的校核................20 §3.5 鍵的設(shè)計與校核............................22 §3.5.1 花鍵的設(shè)計與校核......................22 4 §3.5.2 平鍵的設(shè)計與校核......................23 §3.6 減速器輸出軸齒輪工藝分析..................23 第四章 變速器改裝與設(shè)計..........................25 §4.1 Ⅰ、Ⅱ檔傳動比的確定.......................25 §4.2 Ⅰ、Ⅱ檔及倒擋齒輪齒數(shù)的確定...............26 §4.3 變速器軸直徑選擇..........................29 第五章 車架的改裝設(shè)計............................30 §5.1 整車質(zhì)心的計算............................30 §5.2 車架的改裝設(shè)計............................32 §5.2.1 水泵支座聯(lián)接的設(shè)計與強度校核..........32 §5.2.2 水泵進出口附近水管支架聯(lián)接的設(shè)計與 強度校核.............................35 §5.2.3 工作臺支撐梁的聯(lián)接設(shè)計與校核..........36 §5.2.4 水罐的聯(lián)接設(shè)計........................37 第六章 管路系統(tǒng)的設(shè)計............................39 §6.1 管路的工作原理............................39 §6.1.1 水罐上水..............................39 §6.1.2 前噴水................................40 §6.1.3 后灑水................................40 §6.1.4 高炮噴水..............................40 §6.2 管路系統(tǒng)主要參數(shù)計算......................40 §6.2.1 水泵的選擇............................40 §6.2.2 管路內(nèi)徑的計算........................40 第七章 灑水車水罐設(shè)計............................42 §7.1 罐體形狀及容積計算........................42 §7.1.1 罐體形狀..............................42 §7.1.2 罐體容積..............................42 §7.2 罐體材料以及防腐蝕處理....................43 §7.2.1 罐體材料..............................43 §7.2.2 防腐蝕處理............................43 第八章 成本估算..................................44 5 第九章 結(jié)論......................................45 參考文獻.........................................46 致謝.............................................47 6 第一章 前 言 改革開放以來，經(jīng)濟得到了快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程不斷加快，人們對生活環(huán) 境的要求不斷提高，城市綠化面積大幅增加，對綠地維護保養(yǎng)工作的要求不斷提 高。 我國大部分城鎮(zhèn)建于上世紀中期,規(guī)劃并不合理,由于缺乏有效的保養(yǎng),部分建 筑已老化成危房。近幾年,市政開始對那些布局不合理和提前老化的建筑進行拆除 重建。拆遷時容易揚起大量的塵土，污染空氣，影響交通，對周圍居民的健康產(chǎn) 生影響，并會妨礙植被的生長。 在炎熱的夏季，高溫容易引起中暑，而且高溫會加速路面的損壞，甚至會影 響交通安全，對人們的出行造成不便。 灑水車具有植被灌溉，噴灑藥物，沖洗道路，灑水降溫，除塵凈化空氣等眾 多功能，可以滿足城市建設(shè)的要求。 歐美等發(fā)達國家和地區(qū)的專用車起步較早，技術(shù)已非常成熟，其種類的劃分 也非常細致，灑水車正朝向多功能方向發(fā)展，集多種技術(shù)于一身，功能更加齊全， 普遍采用了新工藝，新技術(shù)，自動化水平高，其裝備技術(shù)正朝向集成化，環(huán)保化， 人性化，數(shù)字化方向發(fā)展。 我國的專用車(灑水車) 起步較晚，技術(shù)上與發(fā)達國家相比相差甚遠，與發(fā)達 國家相比存在著巨大的差距，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 一、 缺乏科技含量較高的產(chǎn)品; 二、 轉(zhuǎn)為灑水車制造的專用底盤較為缺乏； 三、 灑水車專用裝置的開發(fā)能力和制造水平，對其發(fā)展的限制較大； 四、 生產(chǎn)存在散、亂、差的現(xiàn)狀，制約其發(fā)展； 五、 國內(nèi)灑水車的內(nèi)涵較低，與世界先進國家的技術(shù)差距較大。 7 第二章 灑水車的總體設(shè)計 作為灑水車設(shè)計來說，應(yīng)該屬于整車設(shè)計的范疇，所以本設(shè)計應(yīng)該是以總體 設(shè)計開頭的，只有總體設(shè)計（總體布置）做好以后才能在其原則方案中進行其他 部件總成的設(shè)計。 §2.1 總體設(shè)計要求 §2.1.1 灑水車設(shè)計的要求： 作為一種專用車，其設(shè)計也應(yīng)該符合專用車設(shè)計的要求。專用車與普通汽車 的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運輸和作業(yè)功 能。因此，在設(shè)計上除了要滿足基本車型汽車的性能要求外，還要滿足專用車功 能的要求： 1、專用車設(shè)計多選用定型的基本車型汽車底盤進行改裝設(shè)計，一般選用二、三 類底盤進行改裝。 2、專用車設(shè)計的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配：設(shè)計時既要保證專 用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受影響。 3、專用車設(shè)計應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化，以便于根據(jù)不同用戶的需要而能很快的進 行產(chǎn)品變型。對專用車零部件的設(shè)計，應(yīng)該按“三化”的要求進行，最大限度的 選用標準件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制件。 4、對專用車自制件的設(shè)計，應(yīng)遵循單件或小批量的生產(chǎn)特點，要更多地考慮通 用設(shè)備加工的可能性。 1、對專用車工作裝置中的某些核心部件和總成，如水泵等，要從專業(yè)生產(chǎn)廠家 中優(yōu)選 2、要對一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進行強度校核。 3、應(yīng)滿足交通安全法規(guī)，了解掌握行業(yè)相應(yīng)的規(guī)范、標準。 專用車底盤或總成選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求： 1、適用性：對各種專用改裝車的總成應(yīng)適用于汽車特殊功能的要求，并以此為 主要目標進行改裝選型設(shè)計，例如各種取力器的輸出接口。 2、可靠性：所選的總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的機率少，零部件要有足夠的 強 8 度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于平衡。 3、先進型：所選的底盤活總成，應(yīng)該使得整車在動力性、經(jīng)濟性、制動性、操 縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進 水平，且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。 4、方便性：便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修，處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合 理的矛盾。 還有：汽車底盤價格，它是專用車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用 戶可以接受；汽車底盤供貨要有來源。 §2.1.2 總體布置的原則： 專用車總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件，使 取力器裝置、專用工作裝置、其它附件與所選底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體， 達到設(shè)計任務(wù)書所提出的整體基本性能和專用性能的要求。其原則是： 1、盡量避免對底盤各總成位置的改變。 2、應(yīng)滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分的發(fā)揮。 3、應(yīng)對裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量等參數(shù)的估算和校核。 4、應(yīng)避免工作裝置的布置對車型造成集中載荷。 5、應(yīng)盡量減少專用車的整車整備質(zhì)量，提高其裝載質(zhì)量。 6、應(yīng)符合相關(guān)法規(guī)的要求。 §2.1.3 總體參數(shù)的要求： 總體參數(shù)包括總體布置參數(shù)和整車性能參數(shù)，在選用時應(yīng)考慮其專用功能、 使用條件等因素。 外廓尺寸屬于總體參數(shù)，我國法規(guī)規(guī)定：車輛高不超過 4m，車寬不超過 2.5m，外開窗、后視鏡等突出部分距車身不超過 250mm，車長貨車不超過 12m。 軸距和輪距是影響汽車基本性能的主要尺寸參數(shù)。輪距則對汽車的機動性和橫向 穩(wěn)定性有較大的影響，減少軸距可提高其通過性，但軸距過短，將導(dǎo)致制動或上 坡時軸載質(zhì)量轉(zhuǎn)移增大，使汽車的制動性和操縱穩(wěn)定性變壞。 質(zhì)心位置及軸載質(zhì)量的分配。在選擇灑水車的質(zhì)心位置及軸載質(zhì)量時應(yīng)滿足以下 條件：軸載質(zhì)量不得超過法規(guī)的規(guī)定。根據(jù) JT701-88《公路工程技術(shù)標準》對各 種汽車的軸載質(zhì)量規(guī)定如下： 9 表 2-1 汽車最大總質(zhì)量（Kg） 10000 15000 20000 30000 前軸軸載質(zhì)量（Kg） 3000 5000 7000 6000 后軸軸載質(zhì)量（Kg） 7000 10000 13000 2×42000 §2.1.4 主車架改裝注意事項 水罐總成是灑水車上一重要部件，它的裝配要對主車架進行一些改裝。而主 車架是受載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛的動載荷， 為了保持主車架的強度和剛度，在改裝主車架的時候需要注意一些基本的事項， 具體要求如下。 在主車架上鉆孔和焊接時，應(yīng)避免在高應(yīng)力區(qū)鉆孔和焊接。主車架的縱梁高應(yīng)力 區(qū)在軸距之間縱梁的下翼面和后懸上翼面處。因為這些部位受力較大，鉆孔容易 產(chǎn)生應(yīng)力集中。 對于主車架縱梁高應(yīng)力區(qū)以外的其余的地方需要鉆孔或焊接時，應(yīng)注意盡量減少 孔徑，增加孔間距離，對鉆孔的位置和規(guī)范如下表所示： ABC 圖 2-1 表 2-2 尺寸 重型車 中型車 輕型車 A ＞70 ＞60 50 B ＞50 ＞40 ＞30 孔間距 C ＞50 ＞40 ＞30 孔直徑 ＜15 ＜13 ＜11 禁止在縱梁的邊、角區(qū)域鉆孔和焊接，因為這些區(qū)域極易引起車架早期開裂， 10 嚴禁將車架縱梁和橫梁加工的翼面加工成缺口形狀。 按照以上的要求，噸的的灑水車屬于輕型車，在改裝主車架的時候嚴格遵守 以上的規(guī)范，保證主車架的強度和剛度。 §2.2 各總成的布置或參數(shù)要求 §2.2.1 底盤的選取 灑水車目前市場上還沒有為之專門生產(chǎn)的專用底盤，故選用定型汽車二類底 盤進行改裝。根據(jù)任務(wù)書，要求設(shè)計五噸載重量的工程灑水車，而市場上現(xiàn)有汽 車廠商供應(yīng)的通用二類底盤中，有中國一汽、東風等汽車廠商的平頭、長頭類五 噸汽車通用底盤。 長頭貨車的優(yōu)點有：發(fā)動機及其附件的接近性好，便于檢修；滿載時前軸負 荷小，有利于在壞路面上行駛時提高其通過能力；發(fā)動機的噪聲、氣味、熱量和 振動對駕駛員影響?。徽媾鲎矔r，駕駛員及前排乘員受到的傷害比平頭貨車好 得多。缺點是：總長及軸距較長，轉(zhuǎn)彎半徑較大，機動性不好；整備質(zhì)量大；駕 駛員的視野不如平頭貨車；面積利用率低。 平頭貨車的優(yōu)點是：機動性好；整備質(zhì)量少；視野寬；面積利用率高。缺點 是：空載時前軸負荷較大，在壞路面的通過性變壞；進、出駕駛室不如長頭貨車 方便；發(fā)動機的工作噪聲、氣味、熱量和振動對駕駛員等均有較大影響；正面碰 撞時，易使駕駛員和前排乘員受到嚴重傷害的可能性增加。 為秉承以人為本的原則，增強駕駛員和乘員的舒適及安全性，本設(shè)計選用長 頭式貨車進行改裝設(shè)計。經(jīng)查資料篩選，選取東方牌 EQ140 中型載貨汽車底盤。 東風 EQ140 貨車底盤的上戶噸位為五噸，相關(guān)尺寸和技術(shù)參數(shù)如下： 1、一般數(shù)據(jù)： 驅(qū)動型式 4×2 發(fā)動機位置 前置 駕駛室型式 長頭、全金屬封閉式 駕駛室座位數(shù) 3 裝載質(zhì)量 5000kg 汽車質(zhì)量及軸荷分配： 空車質(zhì)量 4080kg 11 前軸 1930kg 后軸 2150kg 外形尺寸： 總長 6910mm 總寬 2170mm 總高 2370mm 軸距 3950mm 輪距 前輪（沿地面） 1810mm 后輪（雙胎中心線間距離） 1800mm 最小離地間隙 265mm 2、發(fā)動機參數(shù)： 最大功率 ≥135PS/3000r/min 最大扭矩 36kgf﹒m/1200-1400r/min 3、底盤結(jié)構(gòu)參數(shù)： 車架 結(jié)構(gòu)型式 邊梁式 縱梁斷面尺寸 235×80×6.5 車架上平面離地面高度 805mm 車架縱梁寬 861mm §2.2.2 變速器參數(shù)的要求 由于灑水車灑水量的要求，原裝底盤的變速器的相應(yīng)擋位下的速度是不能滿 足其要求的，所以要對原變速器的一、二擋（灑水工作擋）進行速比改裝設(shè)計。 灑水車變速器改裝的目的就是要根據(jù)灑水量的要求，通過增加原變速器一、二檔 的傳動比，從而降低車速，通過取力器給泵提供功率，達到灑水的目的。 §2.2.3 取力器參數(shù)的要求 取力器是水泵的動力傳遞源，它由變速器傳出的速比及扭矩同樣關(guān)系到整車 灑水工作性能能否達到任務(wù)書的要求。一般取力器的布置有前置式、中置式、后 置式，本設(shè)計則確定采用中置式，即取力器布置在變速器的上，從變速器的中間 軸上取力。取力器的最終傳動轉(zhuǎn)速要求為 1000r/min,即水泵要求的轉(zhuǎn)速。 12 §2.2.4 水罐參數(shù)的要求 水罐的容積關(guān)系到本車設(shè)計要求的裝載水的噸位問題，所以要對它的要求是 上戶噸位為五噸，實際要求為 5-8 噸。由于所選車型底盤的特點，要求水罐在保 證裝載容積的前提下，其長度不超過 3940mm，寬不能超過 2500mm，它置于底盤 之上時的高度不能超過 4000mm.其聯(lián)接副車架應(yīng)與管道系統(tǒng)的走向進行相應(yīng)的配 合，開出水管通過的口子。 §2.2.5 管道系統(tǒng)的布置及要求 灑水車要求前面有能向兩邊同時提供路面沖洗的噴頭，后部要求有位于車兩 邊的同時提供噴水的噴頭；以及一個能提供可以在噴射柱狀和霧狀水之間進行調(diào) 節(jié)的射程大于 20m 的人工操作水炮（噴槍） ，使其能提供沖洗、霧化噴藥、和消 防功能。 第三章 取力器，減速器機構(gòu)設(shè)計 13 §3.1 設(shè)計各級齒輪的傳動比,并計算各軸的轉(zhuǎn)速及扭矩 §3.1.1 分配傳動比 傳動圖如下，變速箱工作轉(zhuǎn)速為 1990r/min，水泵額定轉(zhuǎn)速為 1000r/min，總 傳動比為 。令取力器的小齒輪齒數(shù) ， .因為變速箱9.10?u 21?Z3 第一軸的常嚙合齒輪齒數(shù)為 ，所以減速箱與取力器之間的傳動比為7'Z 取力器的傳動比為 ，則減速箱的傳動比為23.17'1?Zu 1.2312?Zu47..9213?? 圖 3-1 §3.1.2 計算各齒輪轉(zhuǎn)速 min/1690271rn??432in/173rn04? §3.1.3 計算各軸轉(zhuǎn)矩 14 mNnP????5.910950T4z ?.647.34433mNT??9.62 ???.59231.1 §3.2 設(shè)計并校核各級齒輪 取力器從變速箱中間軸常嚙合齒輪上取力，因為變速箱中間軸常嚙合齒輪的 模數(shù)是 3.5。螺旋角為 。所以取力器齒輪的模數(shù)也是 3.5，螺旋角為''4021?''4021? §3.2.1 設(shè)計并校核取力器齒輪 一,選精度等級，材料，齒數(shù) 1,大小齒輪均選用 20Cr2Ni4(滲碳后淬火)，硬度為 350HBS 齒面硬度 60HRC 2,齒輪精度選為 7 級 3,小齒輪齒數(shù)是 大齒輪齒數(shù)是 傳動比是 2,21?z,23?z 1.312?zu 二,按齒面接觸疲勞強度校核 1,校核公式 …………………………………………………3-13 211 )][(2HEuTKdzadtt ?????? 2,確定計算值 (1)試選 6.1?t (2)由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) 35.2?HZ (3)由參考文獻《機械設(shè)計》圖,10-26 查得 7.01a?740a? 則 46.121?aa? (4)由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)為 15 MPaZE8.19? (5)由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-21d 按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強 度 aH1502lim1li?? (6)由參考文獻《機械設(shè)計》式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)??81 105.102660 ????hjLnN882 4..5??u (7)由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)為 1.2?HNK13.HN (8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力 ??6802.501????16953.502??H? (9)取齒輪齒寬系數(shù) .?d? 3,代入公式(3-1)計算 mZuTKdHEadtt7.32 )1680.935.2(.46.15039)][(2 23 211????????? 合格? 齒寬 35.16.50???b 三,按齒根彎曲強度校核 1,計算公式 ………………………………...………………….3-2321][cosFSadn YzYKTm??????? 2,確定計算參數(shù) (1)計算載荷系數(shù) 5.1?A 齒輪圓周速度 smndvt /67.106.79106???? 由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-8 查得 09.1?vK 由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-4 查得接觸疲勞強度計算用齒向載荷分布系數(shù) 16 的簡化計算公式為?HK ??32105.6.018. ?????d?? 代入數(shù)值計算得 32.... ??H =1.17 由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-13 查得 1.??FK 由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-3 查得 ?H?.27.09.51????HVAK (2)根據(jù)縱向重合度 由3.140tan1538tan38. ''????zd 參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-28 查得 .??Y (3)計算當量齒數(shù) 21.64021cos''331???zv 7.8''331??zv (4)查取齒形系數(shù)由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-5 查得 689.21?FaY541.2FaY (5)查取應(yīng)力校正系數(shù)由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-5 查得 5.1Sa67.2?Sa (6)由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-20c 查得大小齒輪的彎曲疲勞極限為MPFE021?? 由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 95.1NK96.2?FN 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 得??407.1504.11???FEF?.69.22 ??NK??012.47581??FSAaY? 17 ??01.467.51.22???FSAaY? 取大值代入公式(3-2)計算得 m YzKTFSadn82.1 012.46.125.0cos39][cos3 '312? ????? ?????? 所以 m=3.5 合格 齒輪的分度圓直徑為 mzd13.794021cos5.''1?????m6.8.3''2? 齒寬 301?B62? §3.2.2 設(shè)計并校核減速箱齒輪 一，選精度等級，材料，齒數(shù) 1,大小齒輪均選用 40Cr（調(diào)質(zhì)處理）硬度 280HBS 2，選用圓柱斜齒輪傳動 初選螺旋角 ?15?? 3，選用 7 級精度 4，小齒輪齒數(shù) 傳動比 u=1.47 大齒輪齒241?z 取8.35.12??uz 352z 二，按齒面接觸強度設(shè)計 1,計算公式 ………………………………………………….3-33 211 )][(2HEadtt ZuTK?????? 2,確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 (1),試選 6.?t (2),由參考文獻 《機械設(shè)計》圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) 425.?HZ (3),由參考文獻 《機械設(shè)計》圖 10-26 查得 則765.01a?815.02?a? 8.121??aa? (4),由參考文獻 《機械設(shè)計》表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)為 18 MPaZE8.19? (5),由參考文獻 《機械設(shè)計》圖 10-21d 按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強 度 H602lim1li? (6),由參考文獻 《機械設(shè)計》式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ??81 104.10247????hjLnN882 96..0?u (7),由參考文獻 《機械設(shè)計》圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)為 7.1?HNK96.2?HN (8),計算接觸疲勞許用應(yīng)力,取實效概率 1%，安全系數(shù) S=1 ，由參考文獻《機 械設(shè)計》式 10-12 得 ??MPaSHNH576109.1lim1 ????K82.2li2????aHH 579/)576(/)(21 ?????? (9),取齒輪齒寬系數(shù) .0d? (10),小齒輪轉(zhuǎn)矩 mNT?9641 3,數(shù)值代入公式計算得 (1) 代入公式 (3-3)計算得齒輪分度圓直徑為mZuTKdHEadtt5.61 )5798.142.(.18.0942)][(3 233 211?????????? (2)計算圓周速度 smndvt /7.4601.601??? (3)計算齒寬 b 及模數(shù) nttd9.35.1?? 19 mzdmtnt 475.21cos5.6cos1?????hnt ..25.6.7.93b (4)計算縱向重合度 27.15tan246.0318.tan18.0 ?????????zd (5)計算載荷系數(shù) K 已知使用系數(shù) 5.Ak 由 v=4.7m/s， 6 級齒輪精度，由參考文獻 《機械設(shè)計 》圖 10-8 查得動載荷系 數(shù) 07.1?vk 由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-4 查得 的計算公式?Hk??32105.6.018. ????dH??.?9? 由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-13 查得 165.??Fk 由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-3 查得 4?H 載荷系數(shù)?67.219.407.51?????HVAkk (6) 按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由參考文獻《機械設(shè)計》式 10- 10a 得 mkdtt 9.726.15.6331 ??? (7) 計算模數(shù) nmz93.24cos9.72cos1?? 二,按齒根彎曲強度設(shè)計 1,計算公式 ………………………………………………….3-4321][cosFSadn YzYKTm??????? 2,確定公式中的計算參數(shù) 20 (1)計算載荷系數(shù) 62.15.407.51??????HVAkk (2)根據(jù)縱向重合度 ，從參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-28 查得螺旋角27.?? 影響系數(shù) 87.0?Y (3)計算當量齒數(shù) 63.215cos4331???zv 8.s233??zv (4)查取齒型系數(shù),由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-5 查得 58.21?FaY41.2?FaY (5)查取應(yīng)力校正系數(shù),由參考文獻《機械設(shè)計》表 10-5 查得 9.1Sa65.2Sa (6)由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-20c 查得齒輪的彎曲疲勞極限為MPFE021?? (7)由參考文獻《機械設(shè)計》圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 95.1HNK96.2HN (8)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取 有參考文獻《機械設(shè)計》式 10-12 得41S??3.504.11 ????FEF?4.96.22?NK (9)計算大小齒輪的 并加以比較??FSAaY???012.3958..21???FSAaY7.46..2Sa? 小齒輪的值較大 3,將數(shù)值代入公式(3-4)計算 321][cosFSadn YzYKTm??????? 21 m84.102.58.1246.0cos9.23 23 ?????? 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞n 強度計算的法面模數(shù)，取 ，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸mn? 疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 ,所以d9.721?2.351cos9.72cos1???ndz? 取 取351 4.35.12?u2z 4,幾何尺寸計算 (1),計算中心矩 mmzan07.915cos2)3(cos)(21 ??????? 將中心矩圓整 90 (2),按圓整后的中心矩修正螺旋角 '21 6501492)35(arcos)(arcos ???????zn? 因 的值改變的不大，故參數(shù) ， 等不必修正。???KHZ (3),計算大小齒輪的分度圓直徑 mmzd4.7265014cos3'1?????.'2? (4),計算齒寬 db4.3.7261???? 圓整后 m501B2 §3.3 軸的設(shè)計與校核 §3.3.1 根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度設(shè)計軸 ……………………………………………….. 3-5??TTdn PW?????32.095 22 式中： ――扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位ＭＰa；T? T――軸所受的扭矩，單位 ；mN? ――軸的抗扭結(jié)面系數(shù)，單位 ；W3 n――軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/min; P―― 軸傳遞的功率，單位 kW; d ――計算界面處軸的直徑，單位 ；3 ――許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位ＭＰa。??T? 一,取力器的第一軸為心軸，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 第二軸選用材料為 40Cr ，承受的扭矩為 ，由式??MPaT50?? mNT??9.642 3-5 得 ??mdT7.18502.964.03332??? 所以取 。m?1 二,變速器的第一軸選用材料為 40Cr, ,承受的扭矩為 ，??MPaT?? mNT??9.641 由式 3-5 得 ??mTd7.18502.964.03331???? 所以取 。m2 第二軸選用材料為 40Cr, ,承受的扭矩為 ，由式 3-5MPaT mNT??5.92 得 ??mdT2.150.92.0333 ???? 所以取 。m52? §3.3.2 按彎扭合成強度校核軸 選取變速箱的第二軸進行校核 齒輪受力為 NdTFt 1.756.105.923??? Nantr 4.6804cos2tan.cos '???? 23 NFta 2.470651tan.7n'????? 軸的受力圖以及彎扭圖如下， 圖 3-2 水平方向受力如上圖“H 面” ，建立受力方程組 NFtH1.7521??4.43? 解上述方程組得 H5.908,6.821 產(chǎn)生的彎矩 mNMH ????37610. 24 垂直方向受力如圖“V 面” ，建立受力方程組如下NFa2.4701?rv68?aM??.1.321 mNdMa ???2503.740 解上述方程組得 FNvv 9.4,5.6231 所以產(chǎn)生的彎矩為 Fv ????????2706.4.1 mNma ????35327062 彎矩合成的 ??MHv ?????4671022211 mNv ???350322222 危險截面為齒輪中心所在截面 由參考文獻《機械設(shè)計》式 15-5 ????122??????WTca 其中 mNM?4631 mN???305.93.0?? ????32218.0.2585..dtb????? 得 ????MPaWTca 37.2590.46222 ???????? ， 。??MP701?????MPaca701?? 合格? §3.4 軸承的校核 §3.4.1 滾針軸承的校核 滾針軸承僅承受徑向力，不承受任何軸向力。 25 所以 NadTFnntr5874021cos0t1.932cso''?????? 選用的滾針軸承 C=11.2kN,根據(jù)工作情況由參考文獻《機械設(shè)計》表 13-6 查得 ，1.Pf?NFfaP645871.??? 由參考文獻《機械設(shè)計》式 13-5 得 hCnLh 531066 4.2.10??????????????? 合格 §3.4.2 減速箱輸出軸軸承的校核 1，所選軸承為 7205C 角接觸球軸承，其中 kNCk95.8,.120?? 輸出軸受力如圖 圖 3-3 由上可知 NFFHH5.908,6.821??Nvv453 ， ae.470 所以軸承的受徑向力為 26 NFvHr 1068.5.6232121 ?????vr 9.4.9082222 2，對于 7205C 型的軸承，由參考文獻《機械設(shè)計》表 13-7 查得軸承的派生軸向 力 其中 e 為表 13-5 中的判斷系數(shù)，其值由 的大小來確定，但現(xiàn)在軸rdF? 0CFa 承的軸向力 未知，故先初選 e=0.4,因此可估算a Nrd 2.471068.4.011 ??? F3922 按參考文獻《機械設(shè)計》式 13-11 得 aeda 2.84.70641?N32?92.85001CFa47.3602?a 由參考文獻《機械設(shè)計》表 13-5 查得并進行差值計算得 6.1e12.02e 再計算派生軸向力 NFrd 4.93684.1???e71022aeda 1.52..31?N97420.8501?CFa419.3702a 兩次計算的 值相差不大，因此確定0CFa 462.01?e1. Na1.845?a9.3742? 27 3，求當量動載荷 ，1P2 因為 1179.06845eFra??2241.0937eFra?? 由參考文獻《機械設(shè)計》表 13-5 分別進行查表或差值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向 載荷系數(shù)， 對軸承 1 4.0?X36.1Y 對軸承 2 2 因軸向運轉(zhuǎn)中有輕微沖擊載荷，按參考文獻《機械設(shè)計》表 13-6 取.1~0pf 1.pf????NFYXPar 3.169.8453.1064. ??????fp 0979222 ? 4，驗算壽命 因為 ，所以按軸承 1 的受力大小驗算21? hPCnLh 8231.69026036 ???????????????? 式中：n ――軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/min 合格? §3.5 鍵的設(shè)計與校核 §3.5.1 花鍵的設(shè)計與校核 取力器的輸出軸花鍵選用漸開線花鍵，m=3mm,z=11,壓力角 ?30?? 由公式 得??pmpzhldT??????3102 mlp 21.40317.9.623 ??? 取 l=10mm 式中： ――載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取 ；? 8.0~7?? ｚ ――花鍵的齒數(shù)； ｌ ――齒的工作長度，單位 mm； ｈ ――花鍵齒側(cè)面的工作高度，ｈ＝ｍ，單位 mm； 28 ――花鍵平均直徑， ，單位 mm；mdimd? ――花鍵聯(lián)結(jié)的許用擠壓應(yīng)力，單位 MPa。??p? §3.5.2 平鍵的設(shè)計與校核 減速器輸入軸采用平鍵聯(lián)結(jié)，選用 的Ａ型平鍵78??hb 由公式 得??ppkldT?????3102mp 140275.9633??? 取 mm 則Ｌ=40mm32?l 減速器輸出軸采用平鍵聯(lián)結(jié)，選用 的Ａ型平鍵78hb 由公式 得??ppkldT????310mp 2.1640275.9233???? 取 則 L=36mmml8? 式中：T ――傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位 ;N? ｋ――鍵于輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,單位 mm; ｌ――鍵的工作長度，單位 mm; ｄ――軸的直徑，單位 mm; ――鍵，軸，輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位 MPa。??p? §3.6 減速器輸出軸齒輪工藝分析 表 3-1 工序號 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 擴孔 立式鉆床 29 第四章 變速器改裝與設(shè)計 2 車輪轂端面 車床 3 精車另一端面 車床 4 車齒胚 八軸立式車床 5 中間檢查 6 去毛刺 7 滾齒 雙軸滾齒機 8 倒齒端圓角 倒角機 9 清洗 清洗機 10 中間檢查 11 剃齒或冷擠齒 剃齒機或擠齒機 12 拉鍵槽 拉床 13 清洗 清洗機 14 中間檢查 15 熱處理 16 磨內(nèi)孔 內(nèi)圓磨床 17 清洗 清洗機 18 修理齒面 19 最終檢查 30 汽車變速器具有這樣幾個功用：①改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變 化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時使發(fā)動機在有利(功率較高而油耗較 低)的工況下工作；②在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，是汽車能倒退行駛；③利 用空擋，中斷動力傳遞，以發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于變速器換檔或進行動 力輸出。變速器是由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成，需要時，還可以加裝動力輸 出器。 灑水車變速器改裝的目的是根據(jù)灑水量的要求而進行的，主要是通過增加原 變速器一、二檔的傳動比，從而降低車速，通過取力器給泵提供功率，達到灑水 的目的。 §4.1 Ⅰ、Ⅱ檔傳動比的確定 東風牌 EQF140 型載貨汽車的具體參數(shù)從有關(guān)手冊查得如下： 變速器:五個前進擋，一個倒車擋，一、倒、二、三、四、五擋裝有鎖環(huán)慣性式 同步器.變速器一軸和二軸的中心距 A 為 130mm. 變速器傳動布置方案分析：采用中間軸式變速器，傳動方案如下圖 圖 4－1 中間軸式五檔變速器 主減速比： =6.33；i0 發(fā)動機結(jié)構(gòu)參數(shù)：EQ6100- 型? 最大功率 ??min325.9rkw 31 最大扭矩 ；??min140~28.35rN? 輪胎：普通斜交胎 9.00－20－10,斷面寬度 259mm,外直徑 1018mm。 從《常用泵智能選擇與查詢手冊》選擇泵 650Z－60/32，其具體參數(shù)如下表： 表 4-1 泵 650Z-60/32 的參數(shù) Q/(m /h)3H/m 軸功率/kw 60 32 6.2 選擇灑水寬度 h=10m，灑水量 q=0.9 ，則：2mL hqvt=Qt v= = =6.67hqQ90.16?s 再選擇灑水寬度 h=10m，灑水量 q=0.45 ，則：2L v= = =13.33hq45.016sm 因為發(fā)動機工作范圍 1400～3300 inr 取 n=2000 ,并計算傳動比minr μ =0.377 a0irg =0.377ig0ina? 一檔 =0.377 =0.377 =9.04g10i ra3.672018.? 二檔 =0.377 =4.52ig20irna? §4.2 Ⅰ、Ⅱ檔及倒擋齒輪齒數(shù)的確定 齒輪的計算： 一檔齒輪 Z ，Z 的計算：910 初選 ＝25?1? Z =Z ＋Z = = =67.3h910nmA?cos25.32cos10 ?? 32 取 Z ＝67h 貨車中間軸一擋齒輪可在 12～17 之間選用，試取 Z ＝17,則 Z ＝50.109 驗證螺旋角 ＝arccos ＝arccos =25?1AmZn2)(109?325.67?"7'? 與初選 相差不大，故合適. 確定常嚙合傳動齒輪副五擋的齒數(shù)：初選 ＝20?5? =i =9.04 =3.073612Z90?517 Z + = =2nmA?cos.320cos ? 求得 Z =17.1, =52.7,1 取 Z =17 =522 驗證螺旋角 ＝arccos ＝arccos?5AmZn2)(1?13025.69? =21 "'4? 與初選 ＝20 相差不大，故合適.5? 確定其他各擋的齒數(shù)： 二擋計算同上：求得 Z =43 ＝1778 則 ＝arccos =17Amn2)(arcos82???1302)4(5.??"17'6? 倒擋齒數(shù)確定同上： 求得 Z =49 Z =20112 取惰輪 Z =273 改裝后的變速器各檔傳動比如下： 表 4－2 改裝后變速器各檔傳動比 一檔 9.00（ ）1752?0 33 二檔 4.70（ ）1752?843 三檔 2.51（ ）9 四擋 1.56（ ）1752?4 五檔 1（ ） 倒檔 7.49（ ）752?049 計算各齒輪參數(shù)得到如下表：其中分度圓直徑 d= ;齒頂高 h =m h ;?cosnzman? 齒根高 =m (h +c );齒頂圓直徑 d =d+2h ;齒根圓直徑 d =d-2h .（單位：fhn*anaaff mm） 表 4－3 各檔齒輪參數(shù)表： 五擋 四擋 三擋 二擋 一擋 倒擋1Z234Z567Z8910Z123Z 齒 數(shù) 17 52 24 47 32 39 43 28 50 17 49 20 27 螺 旋 角? "39'421?"17'6?"'?"17'6? "17'352? 分 度 圓 64. 06 195. 94 87. 89 172. 11 117. 18 142. 82 157. 46 102. 54 194. 03 65. 97 171. 5 70 94. 5 齒 根 圓 55. 31 187. 19 79. 14 163. 36 108. 43 134. 07 148. 71 93.7 9 185. 28 57. 22 162. 75 61. 25 85. 75 34 齒 頂 圓 71. 06 202. 94 94. 89 179. 11 124. 18 149. 82 164. 46 109. 54 201. 03 72. 97 178. 5 77 101 .5 齒 寬 26 21 26 21 26 21 21 26 21 26 21 26 21 §4.3 變速器軸直徑選擇 §4.3.1 變速器軸直徑選擇： 第一軸花鍵部分直徑 d（mm）可按下式初選： d=K ,3maxeT 式中 K 為經(jīng)驗系數(shù)，取 K=4.0; 為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩(N mm)。maxeT? 代入數(shù)據(jù)，得： d=4.0 =28.2638.52 取 d=28mm； 第二軸和中間軸中部直徑 d≈0.45A=0.45 130=58.5mm,? 取 d=52mm； 第五章 車架的改裝設(shè)計 35 車架的改裝設(shè)計要求對整車的質(zhì)心進行確定從而進行軸載質(zhì)量的校核，車架 強度的校核，后懸架強度校核及輪胎負荷的校核；還包括對相應(yīng)與車架聯(lián)接部件 的聯(lián)接設(shè)計。 §5.1 整車質(zhì)心的計算 表 5-1 灑水車各總成、部件位置及自身物理特征參數(shù)： 序號 總成名稱 （kg）0im（mm）iy（mm）ix 1 3 人+隨車工具 65 3+15=210?1222 1034 2 底盤 3080 840 2114 3 水罐總成 1318.44 1710 3140 4 工作臺總成 67.1 841 5666 5 水泵總成 50 650 2300 6 取力器總成 30 800 900 7 備胎 170 500 4880 8 前部水管 18 550 650 9 水泵附近水管 15 940 2200 10 后部水管 25 840 5881 為各總成部件在裝備好的質(zhì)量， 為各總成或部件質(zhì)心離地面的高度， 0imiy ix 為各總成或部件質(zhì)心距前軸軸線的水平距離，加上額定裝載質(zhì)量的水 5 噸后對其 進行質(zhì)心的計算和軸載質(zhì)量的計算及校核。 由以下公式可以求得整車的質(zhì)心高度和水平位置： ??01imxl ?0igmyh 示中： 為整車質(zhì)心距前軸的水平距離 為整車質(zhì)心的離地面的高度gh 計算得 230561.73408.61243081420 ??????ix .255793 ?????kgmi 4.98.7.60 36 mmxli 8.2154.983216701 ??? 則后軸載質(zhì)量由力矩平衡原理可得 12GlLN? 求得 kgl 9.71539508.24.12 ??? 則后軸分配的載質(zhì)量系數(shù)為 %.7154.98362GN? 則前軸為 12?? 滿足《專用車設(shè)計》中要求的對長頭貨車前軸分配軸載質(zhì)量不小于 25%的原 則，同時也接近《汽車設(shè)計》中對長頭貨車滿載時的前軸載質(zhì)量占 25%~27%的 要求，所以本車軸載質(zhì)量是合理的，其總體布置算是成功的。 由 得整車的質(zhì)心高度??0igmyh 650841.671054.63803812 ?????i 93295783 ???? myhig .14.98360?? 為保證汽車在行駛時的安全穩(wěn)定性，不發(fā)生側(cè)翻要求 ；??ghB2 保證汽車不發(fā)生縱翻，要求 。??ghL2 其中： B 表示汽車的輪距 表示汽車質(zhì)心到后軸中心的距離2L 表示汽車質(zhì)心高度gh 表示路面附著系數(shù)，一般取 =0.7~0.8?? B=2400 mm, 取 =0.75， =1134.2 mm2L 則由上兩式可得： 37 75.024???ghB 求得 mhg160?75.0.342gL 求得 hg6.15 由前面質(zhì)心的計算結(jié)果可知，整車的質(zhì)心高度 mmg 1602.152.389?? 因此滿足不發(fā)生側(cè)翻和縱翻的質(zhì)心高度要求。 §5.2 車架的改裝設(shè)計 §5.2.1 水泵支座聯(lián)接的設(shè)計與強度校核： 1.螺栓結(jié)構(gòu)的設(shè)計：采用如圖所示的結(jié)構(gòu)，螺栓數(shù) z＝4，對稱布置。 圖 5-1 2.螺栓的受力分析： (1).支