履带推土机传动系统设计学士学位论文.docx

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履带推土机传动系统设计学士学位论文

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学号2010071106

密级__________

哈尔滨工程大学学士学位论文

履带推土机传动系统设计

院（系）名称：

机电工程学院

专业名称：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

指导教师：

哈尔滨工程大学

2014年6月

履带推土机传动系统设计王显义哈尔滨工程大学

学号2010071106

密级__________

履带推土机传动系统设计

TheDesignoftheTransmissionSystemofCrawlerBulldozer

学生姓名：

院（系）名称：

机电工程学院

专业名称：

机械设计制造及其自动化

指导教师：

职称：

教授

所在单位：

哈尔滨工程大学

论文提交日期：

2014年6月12日

论文答辩日期：

2014年6月21日

学位授予单位：

哈尔滨工程大学

摘要

随着新世纪的前进，我国在市政工程、道路交通、农田水利、能源矿上等对高性能机械产品的需求迅速增长，机遇与挑战并存，对其性能要求也越来越严格。

作为工程机械的重要组成部分——推土机，随着工况条件的复杂与艰难，对其工作可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求，而这些要求均与推土机传动系统有着密切的关系。

本设计在了解工程机械人力换挡变速器的基本原理、特点、及国内外最新发展情况的基础上，设计履带推土机传动系统的工作结构，使其实现5个前进挡和4个倒退挡。

本设计采用的是机械式传动系统，主要完成了以下工作：

对各挡分配传动比；对挡位之间布置进行安排；确定齿轮传动方式，及各齿轮参数、轴布置及轴结构设计；设计换挡机构锁销式同步器；对支承传动齿轮的箱体进行大致的设计；并且，与此同时使用PRO/E软件工具进行三维模型绘制和装配关系分析，对重要受力构件进行强度分析，能够实现目的、满足基本要求，运用CAD绘制二维装配图与零件图。

通过本次课题设计，进一步加强所学的专业知识，了解和掌握机械系统设计步骤和方法。

并经过三维CAD系统和运动学分析软件的建模和分析练习，掌握了先进的设计方法和设计理论，提高了实践能力。

关键词：

高性能机械产品、推土机、传动系统、人力换挡变速器、同步器

ABSTRACT

Withthecenturyofprogress,theneedofhigh-performancemachineryproductsformunioipalengineering,roadtraffic,irrigationandwaterconservancy,energyandminesandsoforthisrapidlyincreasing.Opportunityisalwaysstandingbydekaron,theperformanceofwhichisincreasinglystrict.Asthesignificantmemberofconstructionmachinery,thebuildozerhastoimproveitsworkingreliability,maintainability,safety,fueleconomytoadapttothemorecomplexanddifficultenvironment,whichisclosedlyrelatedtothetransmissionsystemofthebuildozer.

Afterhavingaknowledgeoftheory,feature,thelatestconditionathomeandabroadaboutthehumantransmission,Idesignedthetransmissionofthebuildozer,whichhasfiveforwardgearsandfourreversegears.Theplanadoptedtomechnicaltransmissionsystem.Themainworkfinishedisasfollow:

distrubutegearratiotoeverygear,arrangetheconfigurationofeachothergear,comfirmthedrivingmodeofgearwheel,includingparameterthearrangementandstructureofshafts,designthelockpinsynchroizerandthebox;Aswell,IusedthePRO/Etodrawthree-dimensionalmodeandanalysisweighted,findingitreasonable,thendrawitsX-Yscheme.Throughtheprogress,Ihaveadeepcongnitionofmyprofissionalknowledgeandgraspthewayofmechanicalsystemdesign.Atthesametime,withthepracticeofthethree-modeCADsystemandkinesiology,Imasteredtheadvanceddesigntechniqueandtheory,andimprovedmypracticalability.

Keywords：

High-performancemachineryproducts,Earthmover,Transmissionsystem,Humantransmission,Lockpinsynchronizer

第1章绪论

1.1课题背景、目的及意义

近些年以来，随着我国国民经济建设的高速发展与国家“十一五”规划纲要的成功实施，能源矿山、农田水利、市政工程、道路交通等对高性能机械产品需求和要求等迅速增长与增加，使得我国工程机械行业抓住了难得的历史机遇，顺势地不断快速发展、成长与壮大，同时也遇到了前所未有的挑战。

“十一五”期间，工程机械行业规模总量、销售收入均跃居世界首位，成为我国国民经济发展的重要支柱产业之一[1]。

京沪高铁总投资2200亿元，其中基建占到1000亿元，工程机械采购规模大约为209亿元，平均每年的采购额约为42亿元，不言而喻高铁对工程机械的需求量是非常大的。

据报道，“十二五”期间，国家投在交通运输上的资金将达10万亿元，高铁、城铁、地铁、高速公路等基础设施建设，将极大地带动工程机械行业进一步的发展[2]。

工程机械将再一次面对发展的

。

作为工程机械里的重要组成部分——推土机，随着国家经济的发展与工程机械行业的快速进步，国内外对其需求量与日俱增，但是所谓机遇与挑战并存，工作条件的更加复杂与艰难化，人们对其工作可靠性、可维修性、安全性和燃油经济性也就提出了更高的要求[3]。

另外，作为牵引式工程机械的典型代表——履带推土机，较一般的推土机能够适应更多的工况，它追求的是速度与负荷之间的自适应能力、降低比油耗、提高作业生产率，充公利用发动机功率，即追求最大的作业生产率、经济性、动力性，也就是说能够使发动机功率得到充分发挥，使传动系统应有较高的效率，使整机有较好的作业生产率，而这一切的关键之一，推土机传动系统地位着举重若轻[4]。

因此本设计的意义也就体现出来了。

履带推土机主传动系统能够实现5个前进挡和4个倒退挡，并可通过转向差速器实现转向运动，此课题的目的就是在了解工程机械人力换挡变速器的基本原理、特点、及国内外最新发展情况的基础上，设计履带推土机传动系统的工作原理和结构，实现5进4退，并且用PRO/E软件工具进行三维模型绘制和装配关系分析，后期可用相关软件对重要受力构件进行强度模拟分析。

本课题属于在现有传动系统中进行改进和部分创新，比如现在的推土机一般是3前进挡3倒退挡的，而我通过改进使其实现5进4退的。

1.2履带推土机国内外各种传动系统研究状况

目前当下，现有推土机传动系统一般主要有四种，分别是机械式传动系统、液力机械传动、液压传动系统、电传动系统。

从而，按推土机的传动方式可以把推土机大体分为机械式推土机、液力机械式推土机、静液压推土机与电传动推土机。

根据对推土机的使用性能要求，无论推土机使用何种传动方式，其最终的目的都只有一个，那就是最大限度地提高推土机动力性和燃油经济性，保证推土机有最大生产率。

然而，由于各种传动形式系统，具有各自的优缺点，在不同的使用条件下侧重点不一样，使得采用不同传动形式的推土机也是各有千秋[5]。

机械式传动系统主要由主离合器、人力换挡变速箱或液压动力换挡变速箱组成。

机械式系统中离合器是关键部分，一般为了延长它的使用寿命，常采用湿式离合器。

并且，为了使人们在用的时候能够不用费多大的力气，用主离合器，就经常采用液压动力来进行控制它，这与采用湿式离合器不谋而合，极大地便于布置；人力换挡变速箱，顾名思义，就是采用啮合套，通过人的力量来控制换挡装置。

总而言之，此传动系统结构相对其它几种来说比较简单，而且价格也比较可观，燃料消耗量同时也比较低，更好的是传动效率高；但是话说回来其人力换挡操纵相当费力，对驾驶操作者的能力要求较高，且其变速属于有级变速，对可能遇见的各种载荷的适应性能力不是很好，这点不能充分利用

功率。

液力机械传动系统下属又可以分为三类形式：

第一种是由变矩器和动力换挡变速箱组合而得。

其中变矩器的优点比较明显。

它的转速能够随着阻力自动变化，从而使得换挡过程较柔和，能高效率的利用发动机的功率，不容易熄火，且整机牵引性能也得到一定程度的改善，但是仍存在一定的换挡冲击[6]。

因此，为了更好地解决在换挡时，在其中存在的碰撞、打击等问题，动力换挡变速箱的液压操纵系统中一般都会安装一种装置，那就是平稳结合阀。

液压动力换挡操纵轻便，对驾驶者要求不是很高，性能好。

其缺点也很明显，主要是变矩器高效率的地段非常非常的狭小，它在工作的时候经常位于75%以下的这种效率相当相当低小的地方，由此导致整个传动系统整个的传动效率非常小，较大能量被浪费在没有用的地方。

第二种是在上一种的基础上的变矩器加上一个闭锁离合器，可以认为是第一种的第二代系统，其为了克服第一代变矩器效率低的缺点，目前主要有以下的解决措施：

（1）利用很多东西整合在一起的变矩器。

当变矩器进入效率相当小的地方工作时，就会转换为耦合器工作情况，从而能够提升效率；

（2）利用几条路子的方向，把总的总功率分成几路，使其中的一路或者几路功率经过变矩器；

（3）采用带闭锁离合器的变矩器，当载荷变化小、作业工况平稳时，将变矩器闭锁，变为机械传动，一定程度上传动系统的效率得到提高。

第三种又是在第二种的基础上改进，将其中的换挡变速箱改为自动，具体办法是在带闭锁离合器的变矩器和动力换挡变速箱基础上加上电子自动换挡控制系统，该装置能根据负荷变化进行自动换挡，与此同时采用电子控制调压阀（ECMV）进行换挡的品质控制，使换挡更加趋于平稳，冲击振动更加小[7]。

但是其中用到的电子控制系统技术上较复杂，没有达到熟练掌握的程度，目前还处于起步阶段，因而这种技术也就不常用到。

液压传动系统：

发动机功率所有都是用来使用到的那些液压机构部件、装置。

该传动系统主要由变量泵和变量马达组成，显然这使得整个液压传动传动装置占地面积