装载机的轮边减速器结构设计

本科毕业设计 (论文)装载机的终传动结构设计Design of Final Drive Structureof Loader学院：机械工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化机械092学生姓名：李磊学号：********* ****：**2013 年 5 月目录1 绪论 (1)1.1装载机发展史 (2)1.2装载机的分类 (3)2轮边减速器 (4)2.1轮边减速器的主要型式及其特性 (4)2.2轮边减速器的选用 (5)2.3 轮边减速器的润滑 (5)3 轮边减速器齿轮的设计 (7)3.1选定齿轮类型、精度等级、材料以及齿数 (7)3.2 按齿面接触强度来进行设计 (7)3.3按齿轮的齿根弯曲强度来设计 (9)3.4 几何尺寸的计算 (10)4输入轴的设计 (11)4.1尺寸设计 (11)4.2按弯扭合成应力校核轴的强度 (14)4.3精确校核轴的疲劳强度 (15)4.4按照静强度条件进行校核 (21)5输出轴的设计 (23)5.1尺寸设计 (23)5.2 精确校核轴的疲劳强度 (24)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论装载机在港口、铁路、水电、公路、矿山、建筑等建设工程中是一种常用的施工机械，用途十分广泛，其主要作用就是用来铲装泥土、砂子、煤炭、石灰等散状物体，显然它当然也可以对地下的矿材和坚硬土壤等等物体进行铲挖作业。

如果将它的的工作装置进行改变还可以起到起重、推土以及装卸的作用。

此外，在建设公路中，特别是在高级公路建设中，装载机作用于路基工程的运输、填埋、挖取以及混凝土料场的收集与装取等作业。

另外装载机还可进行推运土壤、碾平地面和牵引其他工程机械等作用。

因为装载机在这些方面具有作业运输速度快、操作方便、办事效率高、机械的机动性好等很多优点，所以它成为了工程施工建设中的主要核心机械。

国内 ZL50型号的装载机生产厂家除了极个别厂家采用了自行研制生产的传动系外，大多数的厂家采用的几乎都是同一套传动系而且十分结构相似，液压变速器和驱动桥都是我国六七十年代测绘的外国公司产品所模仿设计的，这几十年来还未作设计改变。

国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中等价位、经济的实用过渡。

再从仿制走向自己研发过渡，各大主要制造厂不断的进行技术创新以及改变，另外加上采用不同的技术方案，技术人员在主要部件及系统上进行技术创新，解决了产品雷同的窘境，在这些年的研发里国内的装载机发生了天大的变化，从低质量以及低价位的竞争之中闪亮走出，从而成为了装载机这一行业的领先者。

（1）大型和小型轮式装载机，在近几年的发展过程中，受到客观条件及市场需求量的干扰。

在这些轮式装载机的竞争中，中型的装载机更新最为之快相信它的发展速度会越来越快。

（2）根据各生产厂家的实际情况，重新进行总体设计，优化各项性能指标，强化结构件的刚度以及强度，这使现在的整机的稳定性以及可靠性得到了大幅度的提高。

（3）从细微的方面改变装载的系统以及结构。

比如装载机的动力系统的减振，还有散热系统等结构的优化、装载机的工作装置性能指标的优化及各方面的防尘、建设中的造型设计等等。

（4）提高装载机的稳定性和安全性能。

让驾驶室具备更多的功能，将驾驶室的环境变得和汽车差不多，这样驾驶员才能更有效率的操作，其中包括装载机的座椅、方向盘、各操纵档都能方便调节，使驾驶员能够随时随地的处于最佳工作状态。

（5）利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用，从而来提高工作效率，节约资源，以及装载机工作中的成本。

（6）把装载机的噪声以及排放都进行降低，从而达到环保效果。

现在随着人们日益增强的环保意识，装载机噪声以及排放的降低工作已经一触即发，很多的大城市都已经开始制定机动车的噪音、尾气排放等标准，如果该工程机械在审查中若不符合国家制定的标准，它此地区的销售将被限制。

（7）现如今广泛利用新型工艺、新的材料、新的技术，尤其是机电一体化技术，来提高装载机的使用寿命以及安全性。

（8）尽量减少装载机的保养次数以及维修时间从而达到最大限度地进行尽量，普遍采用电子监控及监视技术，更进一步的改善自动故障诊断系统，使驾驶员更轻松的解决不会的问题。

1.1装载机发展简史最早期制造的装载机大概在九十多年前。

当时是最原始的装载机，就是在农用的拖拉机前面装上类似于铲斗的装置而成。

而自己带有发动能力的装载机，是在一九二零年的年初才出现的，它的铲斗被装在两根笔直的圆柱之上，铲斗的上升和下降都是用钢丝绳来进行操纵的。

但是到了一九三零年，研究人员对装载机的结构设计进行了很大的改装。

直到一九三九年，先进的轮胎式装载机才就此诞生，比如美国一个公司制造的Pay型装载机。

但是这种装载机的系后轮驱动以及前轮转向。

由于它的工作结构尺寸太小，所以它的稳定性以及转向性令人不太满意，后来这个公司把它主要作为其他机器的使用，例如用于装载散装或轻一点的货物。

到了四十年代，装载机的发展得到了巨大的提高。

一九四一年的那天，驾驶室从装载机的后面移动到前面，增大了驾驶员操作时的视野；装载机的发动机反之移动到装载机的后面，从而大大增加了装载机的平衡性；为了让驾驶员的工作更具有可靠性以及安全性，人们觉得柴油发动比汽油发动机要好所以就代替了汽油发动机。

就这样装载机的功率变得更大了。

后来人们把装载机的质量都用来提高牵引力，因此那个年代的装载机的插入力都增加了不少。

一九五零年世界首台紫带液力变矩器的轮式装载机横空出世。

液力变矩器这一改装对装载机以后的前景有着关键性的作用，它使装载机在工作时能够更加平稳准确的插进物料堆之中并且它的工作速度也变得更加的快，在插进物料运动同时，装载机的发动机并不会因为阻力太大而停止工作。

这一次装载机机构上的重大改变，装载机的生产能力大幅度提高，装载机因此也越来越多的使用在工程施工中，产量也在逐年增加。

一九六零年世界首台铰接式装载机被研发出来了，这一研发使装载机机械各个性能变得越来越优良，也从而弥补了装载机的机动性差和稳定性不足的缺陷。

随着技术的改革还有时代的推前，装载机也随之有着重大改变。

盗了六十年代，电动轮装载机出现了，这一出现是装载机在历史上的又一个突破，这使装载机的工作范围更进一步的增加了。

今后装载机的发展的趋势，是通过工作机构尺寸的增加和结构的改进，使装载机的生产能力得到进一步的增加。

装载机的结构和斗容渐渐的随着改进和增加，使装载机的工作范围逐渐增大，那时最原始的装载机是不可以进行挖铲材料的，但是现在由于装载机铲掘能力比一九三九年的挖铲能力增大了两倍多，所以越来越多的装载机亦能从事一般的单斗挖掘机所做的一些铲掘工作，使装载机从仅在建筑工程上使用，从而渐渐的从建筑工程发展到了露天采矿。

直到一九六零年之前，因为装载机的斗容太小，所以往往它只用在捣堆、清扫工作面等辅助的工作。

自从研发出了大斗容轮式装载机之后，该轮式装载机就成为了露天施工采矿的主要采矿机械之一。

随着时间的过渡六十年代之前，这段时间也生产试制了很多大功率以及大容量轮式装载机利用在露天采矿上面，所以它们被广泛的运用在了露天采矿这方面上。

后来人们开始研究装载机的行走部分，对它进行了结构的分析，从而装载机的整体开始得到完善。

一开始的人们制造的装载机都是履带式的，到后来为了增加它的灵活性和机动性，因此改用了轮胎式。

后来出现了轮胎寿命不长、损耗能源太大和成本太高等很多问题，又迫于种种原因被重新改为了履带式装载机。

七零年之后，因为轮胎的磨损问题得到全面的解决，从而履带式又被轮式装载机所代替，轮式装载机又得到了重大的发展。

到如今，全世界的轮式装载机产量大概占了所有类型装载机总生产量的百分之七十到百分之八十。

一般功率大的装载机，都是轮胎式装载机。

在露天采矿中，机动性和灵活性都很欠缺的履带式装载机受到了极大限制，所以轮胎式装载机得到了广泛的运用。

1.2.装载机的分类装载机主要可以分为履带式装载机和轮胎式装载机这两种装载机，这是按装载机的行走结构来划分的。

以专用底盘或工业拖拉机为履带式装载机的基础车，另外加上工作装置和操纵系统组装而成。

履带式装载机行驶速度慢、装载效率低、转移不灵活还会对场地有着破坏的负面影响，所以在工程施工中履带式装载机已经被轮式装载机所代替。

操纵转向离合器和正转连杆机构的工作装置。

轮胎式装载机由行走装置、液压系统、动力装置、传动系统、转向系统、车架、工作装置和制动系统等组成。

轮式装载机的移动速度快、移动快捷方便，可在城市道路上行驶，因此轮式装载机的使用比较广泛。

2 轮边减速器2.1 轮边减速器特性以及主要类型（1）圆柱齿轮减速器：该类型的传动比一般都小于8，在这个条件下可选用单级圆柱齿轮减速器；当大于8时，最好选用二级圆柱齿轮减速器（传动比在8到40之间），当传动比大于40时，最好是三级圆柱齿轮减速器。

圆柱齿轮减速器的等级如果在两级和两级以上，则传动布置型式分为分流式、同轴式和展开式等数种。

展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边轴承受力不等；分流式减速器，由于齿轮两侧的轴承对称布置，而且受力大的低速级又正好位于两轴之间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开式好；同轴式减速器的就如意思上所说输入轴和输入轴位置在同一轴线上，所以该减速器的箱体长度比较短，但是该同轴式减速器的重量和轴向尺寸都比较大。

所有减速器中圆柱齿轮减速器是使用最为广泛的减速器。

该减速器的传递功率可大至几万KW范围十分大，它的圆周速度范围也十分大，一些减速器的圆周速度达到140m/s，而有的减速器的圆周速度才70m/s。

圆柱齿轮减速器有圆弧齿形以及渐开线齿形两种。

它们除齿形不同之外，减速器的结构设计几乎相同。

如果他们的传动比和传动功率相同时，渐开线齿轮减速器在长度方向的尺寸比圆弧齿轮减速器大约长30%~40%。

（2）蜗杆减速器：该类型的减速器一般用于的场合是在传动比大于10的时候。

如果减速器的传动比很大时，则该减速器的传动结构会变得十分紧凑，尺寸也会变小。

但是因为蜗杆减速器的传动效率比较低，所以蜗杆减速器不宜在长期连续使用的动力传动中应用。

蜗杆减速器主要有蜗杆在上和在下两种不同的形式。

如果蜗杆减速器的蜗杆周围的速度小于4m/s时蜗杆在下式是采用的比较好的方法，这个时候，齿轮啮合处能得到充分的冷却和润滑。

但是如果蜗杆圆周速度大于4m/s时，为了避免油量太多，导致发热过多，蜗杆在上式是必须采用的。

阿基米德蜗杆减速器是常用的蜗杆减速器，但其承载能力、传动效率、使用寿命都是较低的。

最近几年来有些新型的蜗杆减速器出现在了市面上。

例如：圆弧齿蜗杆减速器、球面蜗杆减速器、平面包络蜗杆减速器等。

其中球面蜗杆减速器的传动功率已达到1000KW，单级传动效率达到85%~90%，体积只有普通蜗杆减速器的50%~60%。