压路机驱动桥设计机械设计论文

课程名称：机械设计设计题目：YZ16 压路机驱动桥设计院系：机械工程系专业：工程机械年级：2010级姓名：刘龙江指导教师：冯鉴西南交通大学峨眉校区2013 年 6 月16 日课程设计任务书专业姓名学号开题日期：年月日完成日期：年月日题目YZ16 压路机驱动桥设计一、设计的目的通过运用已学的知识，充分利用网上的资源信息以及查阅图书馆的书籍，搜集数据设计出一种压路机，并能满足相应的工况要求，结构强度满足设计要求。

并通过这次课程设计对这门可有更好的理解和运用，为毕业设计打基础。

二、设计的内容及要求本次设计的内容包括后驱动桥的建模，其中包括了差速器、轮边减速器、桥壳及半轴的建模。

建模完成后对一些关键部位进行强度的校核，以及材料的选择、加工工艺的选择，对于复杂的零部件进行solidworks静态强度分析，如果未能满足设计要求，在对结构进行优化，知道最终满足设计要求。

三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日摘要振动压路机是一种高效的压实机械，广泛应用于道路建设施工中。

对国内外压实机械发展史的研究，把握压实技术和压实机械的发展趋势及最新动态。

我国压路机，整体技术水平与国外相比仍有差距，主要表现在：产品型号不全、重型和超重型压路机生产数量和品种仍然较少、专用压实设备缺乏、综合技术经济指标和自动控制方面仍低于国外先进水平。

本文在理论分析和计算的基础上，完成了YZ16振动压路机驱动后桥设计，在外观上实行了一定的创新，为朋友们视觉提供了一定的放松，更主要的是对一些零部件进行了受力分析，通过solidworks软件对其进行的应力分析，看其是否能够满足其工作需要，也对其稳定性有一定的阐述。

关键词压路机，驱动桥，solidworks目录摘要 (3)1．概述 (3)2.差速器设计 (3)2．1锥齿轮差速器的结构 (3)2．2对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 (5)2．2．1差速器参数的确定 (5)2．2．2 差速器齿轮的强度计算 (7)2．2．3差速器齿轮的材料 (7)3 .驱动半轴的设计 (8)3．1半轴的结构形式分析 (8)3．2半轴的结构设计 (9)3．3半轴的材料与热处理 (9)3．4全浮式半轴的强度计算 (9)4.轮边减速器 (20)4．1齿圈式行星机构中齿轮齿数的选择 (10)4．2行星齿轮传动的配齿计算 (21)4．2．1传动比的要求——传动比条件 (21)4．2．2保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合——同心条件 (22)4．2．3 保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间——装配条件 (12)4．2．4保证相邻两行星轮的齿顶不相碰——邻接条件 (22)4．3行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 (13)4．3．1行星齿轮参数的确定 (15)4．4行星齿轮传动强度计算及校核 (17)4．4．1行星齿轮弯曲疲劳强度计算及校核 (18)4．4．2接触疲劳应力校核 (18)5.驱动桥壳设计 (19)5．1铸造整体式桥壳的结构 (19)5．2桥壳铸件结构设计原则 (20)5．3桥壳的SOLIDWORKS分析 (20)5. 3. 1 创建桥壳有限元模型 (21)5. 3. 2驱动桥垂直载荷模拟 (23)7.主要螺栓的选择与校核 (30)7.1主传动中螺栓的选择及强度校核 (24)结论 (25)参考文献 (26)1．概述振动压路机的出现，改写了压实机械的历史：不仅替代了过去靠单一增加主机的重量，来增加压实力的做法。

而且在压实理论上也有新发展，目前被人们接受有四大理论：1.内摩擦减少学说；2.共振学说；3.反复载荷学说；4.交变剪应变学说。

新理论的产生必然带来产品的革命。

因此，引起了各国制造商的关注，对振动压路机进行了广泛的研究。

最初，振动压路机只用于压实非粘性材料，随着技术性能的改进和提高，振动压路机已广泛地用于粘性材料、沥青路面和混凝土的压实工作。

60年代后，随着振动压实理论的深入研究和完善，涌现了各种形式的振动压实机械，液压技术的广泛应用，使振动压实机械得到了迅速发展，目前已形成了品种繁多的压实机械家族。

根据压实机械的工作原理、结构特点、传动形式、操作方法和用途的不同，有不同的分类方法，习惯上把压实机械分为压路机和夯实机两大类。

1、压路机：按压实原理，压路机可分为静作用压路机、振动压路机和组合式压路机。

静作用压路机又可分为光轮压路机和轮胎压路机。

振动压路机可分为手扶式振动压路机、自行式振动压路机、两钢轮串联式振动压路机和拖式振动压路机。

振动压路机按振动机构分又可分为：圆周振动；扭转振动即振荡；智能振动，其中包括：垂直振动、斜向振动和水平振动；复式振动即扭转振动和轴向振动的叠加：混沌振动压路机即主频附近的宽频激振。

2、夯实机：夯实机有蛙式打夯机、振动平板夯、振动冲击夯和爆炸夯四种。

振动平板夯又可分前行和可逆行振动平板夯两种。

振动冲击夯又分为电动和内燃振动冲击夯两种。

2.差速器设计差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。

差速器有多种形式，在此设计普通对称式圆锥行星齿轮差速器。

2．1 锥齿轮差速器的结构在目前轮式装载机结构上，锥齿轮差速器由于其具有结构简单、工作平稳等优点仍被广泛采用。

锥齿轮差速器由差速器左右壳，两个半轴齿轮，四个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮垫片及行星齿轮垫片等组成。

图3.1 差速器的建模图3.2 普通的对称式圆锥行星齿轮差速器1，12-轴承；2-螺母；3，14-锁止垫片；4-差速器左壳；5，13-螺栓；6-半轴齿轮垫片；7-半轴齿轮；8-行星齿轮轴；9-行星齿轮；10-行星齿轮垫片；11-差速器右壳2．2 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计由于在差速器壳装着主减速器从动齿轮，所以在确定主减速器从动齿轮尺寸时，应考虑差速器的安装。

差速器的轮廓尺寸也受到主减速器从动齿轮轴承支承座及主动齿轮导向轴承座的限制。

2．2．1差速器参数的确定1.行星齿轮数目的选择本次设计采用4个行星齿轮。

2.行星齿轮球面半径B R 的确定球面半径B R 可按如下的经验公式确定：3计M K φφ=mm(3-1)式中：φ——球面半径，mm;φK ——行星齿轮球面半径系数，1.1-1.3；计M ——计算转矩，差速器承受的最大扭矩（公斤.毫米），按最大输入扭矩计算 根据上式3计M K φφ==61.40-72.57 mm 初选67=φ mm()299.0~98.00φ⋅=A （3-2）式中：0A ——节锥距，mm.()299.0~98.00φ⋅=A =()185.33~85.32204.6799.0~98.0=⋅ mm 初选0A =33mm3.行星齿轮与半轴齿轮的选择差速器的行星齿轮球面半径确定后，差速器齿轮的大小也就基本确定下来了。

因齿形参数的选择应使小齿轮齿数尽量小，以得到较大的模数，而使齿轮有较高的强度，但一般不小于10，半轴齿轮齿数多采用16～22，行星齿轮齿数多采用10～12半轴齿轮与行星齿。

左右两半轴齿轮的齿数L z 2，R z 2之和必须能被行星齿轮的数目所整除，以便行星齿轮能均匀地分布于半轴齿轮的轴线周围，且为偶数，否则，差速器将无法安装，即应满足的安装条件为：I n z z R L =+22 （3-3）式中：L z 2，R z 2——左右半轴齿轮的齿数，对于对称式圆锥齿轮差速器来说，L z 2=R z 2n ——行星齿轮数目；I ——任意整数。

在此1z =10，2z =16 满足以上要求。

4.差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定首先初步求出行星齿轮与半轴齿轮的节锥角1δ，2δ122arctan z z =δ=1610arctan = 58 ，2190δδ-=按下式（3-6）对半轴齿轮节圆半径进行初步确定32计M K d d ⋅=（3-4）式中：2d ——半轴节圆半径，mm ；d K ——半轴齿轮直径系数，对于4差速器有4个行星齿轮的车辆，05.1~9.0=d K ； 计M ——计算转矩，差速器承受的最大扭矩，按最大输入扭矩计算()61.58~24.5017395005.19.0332=⨯=⋅=计M K d d mm在此初选6.572=d mm 初步确定差速器模数6.322==z d m ，将模数标准化后得5.3=m按下式修正圆锥齿轮的大端端面模数m ，节锥距和球面半径。

m=1sin 210δz A =220sin 2δz A (3-5)式中：1δ——行星齿轮分锥角；2δ——半轴齿轮分锥角；1z ——行星齿轮齿数；2z ——半轴齿轮齿数。

修正后017.330=A mm,5.3=m ，04.67=φ mm 。

行星齿轮分度圆直径：35105.311=⨯==mz d mm半轴齿轮分度圆直径：56165.322=⨯==mz d mm5.压力角α目前，装载机差速器的齿轮大都采用22.5°的压力角，齿高系数为0.8。

最小齿数可减少到10，并且在行星齿轮齿顶不变尖的条件下，还可以由切向修正加大半轴齿轮的齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。

2．2．2 差速器齿轮的强度计算差速器齿轮的尺寸受结构限制，而且承受的载荷较大，由于行星齿轮在差速器的工作中经常只起等臂推力杆的作用，只有当转弯或左右轮行驶不同的路程时，或一侧车轮打滑而滑转时，差速器齿轮才能有啮合传动的相对运动。

因此对于差速器齿轮主要应进行弯曲强度校核，而对于疲劳寿命则不予考虑。

轮齿弯曲强度w σ为J m bz K K K K M v s w 2m03102半差⨯=σMPa(3-6)式中：差M ——差速器一个行星齿轮传给一个半轴齿轮的转矩（N.m ）行计差i M M 6.0⨯=式中：计M ——计算扭矩；行i ——差速器行星齿轮数目，行i =4；半z ——半轴齿轮齿数；m ——齿轮模数；v K ——质量系数，对于装载机驱动桥齿轮，当齿轮接触良好，周节及径向跳动精度高时，可取1.0;s K ——尺寸系数，当6.1≥m 时，609.04.254==mK sm K ——载荷分配系数，m K 取1.0；J ——计算装载机差速器齿轮弯曲应力用的综合系数，由图3.3可查得J =0.215根据上式Jm bz K K K K M v s w 2m03102半差⨯=σ=515.685215.05.316006.111609.011925.26010223=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯MPa 〈980 MPa所以，差速器齿轮满足弯曲强度要求。

2．2．3差速器齿轮的材料差速器齿轮与主传动器齿轮一样，基本上都是用渗碳合金钢制造。

目前用于制造差速器锥齿轮的材料为20CrMnTi 、20CrMoTi 、20CrMnMo 和20CrMo 等，由于差速器齿轮轮齿要求的精度较低，所以精锻差速器齿轮工艺被广泛应用。

3 .驱动半轴的设计驱动车轮的传动装置位于传动系的末端，其功用是将转矩由差速器的半轴齿轮传给驱动车轮。