某混泥土泵车分动装置设计

某混泥土泵车分动装置设计,泥土,泵车分动,装置,设计 西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计(论文)中期报告 题目：混泥土泵车分动装置的设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B150202 姓 名 刘佳钰 学 号 B15020211 导 师 王文斌 2019年 3 月 25 日 1.设计（论文）进展状况 1.1 分动箱运动情况的分析 而分动箱是混泥土泵车能够工作的一个重要部件。它的功用就是将发动机上输出的力分配到不同的作用。分动器也是一个齿轮传动系统，泵车处于正常行驶位时，发动机的旋转扭矩通过传动轴传递到分动箱的输入端和油泵，此时离合套将输入轴和输出轴连通，直接将发动机的扭矩传递到后桥，啮合齿轮把输入轴的扭矩传到油泵，使缓慢转动，当操作员将翘板开关扳到泵送位时，此时气缸动作，带动拨叉件向左移动，离合套件在拨叉的作用下也向左移动，将输入轴件和空套齿轮件连通。通过高低位齿轮给于二轴更大的扭矩。二轴齿轮件带动三轴齿轮传动，三轴齿轮通过花键带动三轴，三轴左端直接带动臂架泵工作的同时，右端本身带动主油泵工作，使混凝土泵车处于泵送状态。 1.2 传动比的确定 已知输入轴的转速为，三轴的转速等于油泵的转速，已知电动机功率， 设：n1--------齿轮传动效率 n1=0.98 n2 --------滚动轴承效率 n2=0.99 n3--------联结套效率 n3=0.97 n4----------离合套效率 n4=0.97 估计传动转置的总效率为n= n12 n23 n3=0.9 N行驶= n22 n4=0.95 则功率为 由公式 ------混泥土泵理论排量 N---------每小时泵送冲程次数 D---------输送缸内径 L----------输送缸行程 计算得=170高压 =120 低压 与给定数据相等。 根据公式 q---------流量 P---------压力 V---------排量 N---------转速 则转速可得 由发动机转速可得： , 计算出各轴的转矩 由于混泥土分动箱为无敌变速装置，取高压传动比进行计算，符合力学性能。 1.3齿轮的设计和校核 通过计算的模数为5，具体数据如下表所示 1轴齿轮 2轴齿轮 3轴齿轮 Z 33 37 43 m 5 5 5 20 20 20 d 165 185 215 b 66 66 66 （4） 按齿根弯曲疲劳强度设计 1　 由《机械设计》式试算模数，即： a. 确定公式中的各参数 l 试选载荷系数。 l 由式计算弯曲疲劳强度用重合系数 l 计算。 由《机械设计》图查，齿形系数。 由《机械设计》图查，齿形系数。 由《机械设计》图查，得主动轮和从动轮的齿根弯曲疲劳极限分别为。 由《机械设计》图弯曲疲劳寿命系数。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由《机械设计》式得： 因为大齿轮的大于小齿轮，所以取 b. 试算齿轮模数 2　 调整齿轮模数 a. 计算实际载荷系数前的数据准备。 l 圆周速度v l 齿宽b l 齿高h及宽高比b/h b. 计算实际载荷系数。 l 根据v=11.4m/s、7级精度，由《机械设计》图查，得动载系数。 l 齿轮的圆周力： l 查《机械设计》表得齿间载荷分配系数。 l 由《机械设计》表用插值法查得,结合查《机械设计》图，得。 l 则载荷系数为 c. 由《机械设计》式10-13P204，可得按实际载荷系数算得齿轮模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数5.2并就近圆整为标准值=5mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出输入齿轮的齿数，即 。 取Z1=33，则，取，互为质数 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 （5） 几何尺寸计算 1　 计算分度圆直径 2　 计算齿轮宽度 惰轮承受两方面力，工况要复杂一些，最好不要出现中间增速的情况。由传动比知为减速，则惰轮的大小应该鉴于两齿轮之间，由于惰轮与大小齿轮进行啮合，则，。由于，。惰轮的齿数要与两齿轮的齿数互为质数。试取。器的介绍 齿式离合器又一对内外齿轮组成的嵌合副，其特点是齿轮的加工比断面牙容易，而且强度高，在传递相同转矩条件下，其外形尺寸较其他嵌合式离合器小，故结构进凑，简单，有时还可以利用脱开后的外齿轮兼作齿轮传动用。为了提高齿的强度并使接合方便，将外齿制成短齿。常加大内齿轮的齿顶圆直径，当齿数Z=37时，齿顶圆比标准内齿轮大0.4m（m为模数），当，内齿齿顶圆加大到与基圆直径相等或稍大些。 1.4轴的设计 1、输入轴的功率、转速和转矩 转速，功率， 转矩 2、计算作用在高速齿轮轴上的力： 圆周力： 轴向力： 初步估算轴的最小直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理。硬度为217~255HBS，查表取 根据公式 计算轴的最小直径，并加大5%以考虑键槽的影响， 取最小的为，且最小的轴径在与泵车行驶输出轴相连处。 确定轴的结构方案： 3、该轴（输入轴），如下图。 （1）确定各轴段的直径和长度： 轴段a----b:为与发动机相连，传递扭矩到输入轴，， 轴段b----c：此轴段为连接轴身，为了保证定位轴肩有一定的高度,其直径确定为：。故取。 轴段c---d:为支撑轴颈，用来安装轴承，取其直径为。预选轴承型号为16015深沟球轴承。宽度为13mm,整个轴承高115mm，为保证轴承的轴向定位用套筒定位, 套筒。安装轴承端盖，取轴承端盖的宽度为15mm，则此轴段的长 轴段d----e：为定位轴肩， ， 轴段e----f：此段为齿轮轴段，并安装滚针轴承，此段的长，。 轴段f---g：此段为安装离合器的轴段，安装花键，在然后安装离合器， ， 轴段g----h：此段为安装定位轴承段，轴承选用61813深沟球轴承，，整个轴承高度为85mm。 （2）确定轴上圆角与倒角尺寸 参考表，取轴端倒角为C1，各轴肩处圆角半径为R1.0。 （1）确定各轴段的直径和长度： 轴段a----b:为扭矩传递段，使泵车正常行驶。， 轴段b----c：此段支撑轴颈，用来安装轴承，取其直径为。预选轴承型号为16015深沟球轴承。宽度为13mm,整个轴承高115mm，为保证轴承的轴向定位用套筒定位, 套筒。安装轴承端盖，取轴承端盖的宽度为15mm，则此轴段的长 轴段c---d: 为定位轴肩， ， 轴段d----f：为与离合器想啮合的内齿轮端， ， （2）确定轴上圆角与倒角尺寸 参考表，取轴端倒角为C1，各轴肩处圆角半径为R1.0。 （1）确定各轴段的直径和长度： 轴段a----b:为安装深沟球轴承，选取型号为61813，宽度为10mm，总高为85mm，此段轴， 轴段b----c：为安装过渡套的轴段，。故取。 轴段c---d:为此轴段为支撑轴颈，安装二轴齿轮的轴段，为了保证定位轴肩有一定的高度, 取其直径为， 轴段d----e：为定位轴肩， ， 轴段e----f：此段为支撑轴颈，安装深沟球轴承，选取型号为61815，宽度为10mm，总高为95mm。此段轴，。 （2）确定轴上圆角与倒角尺寸 参考表，可知取轴端倒角为C1，各轴肩处圆角半径为。 2.存在问题及解决措施 存在的问题：在本设计里涉及到了许多非标准件的选用，虽然之前接触过，但在综合考虑结构和经济等方面还有所欠缺。我会认真的参考资料积极地和同学讨论，向老师请教。还有就是软件画图存在问题不能完全按照计算结果画出相一致的图。 解决措施：继续完善计，从图中改进，优化设计，以求更加准确。 3.后期工作安排 （1）对所确定的实施方案进行全面的、系统的设计与分析。 （2）修改完善装配图。 （3）撰写说明书，完成毕业设计的其余部分。 （4）完成论文的录入排版，准备答辩。 （5）毕业答辩，装订论文。 指导教师签字： 年 月 日 注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅；标题：加粗 宋体四号字 2. 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 8 西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计(论文)开题报告 题目:混泥土泵车分动装置设计 系 别 信息与工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 B150202 姓 名 刘佳钰 学 号 B15020211 导 师 王文斌 2018年 12月 12日 一.毕业设计综述。 1.课题背景 混凝土泵车分动装置是混凝土泵车上的关键部件，该装置要求能够在持续高负荷下运行，可靠性要求极高，设计与制造难度较大，目前国内除“三一”重工自制分动装置外，其它混凝土泵车厂家全部依靠进口，使得泵车生产成本居高不下。由于分动装置承担着持续高负荷的工作任务，并且工作环境十分恶劣，这对分动装置的使用效果和寿命是非常严峻的考验。施工中，分动装置一旦发生故障，整台泵车将完全不能工作，不仅影响施工进度，并且输送管中混凝土滞留其中，必须马上清洗，但此时受连带影响的水泵不能正常工作，给清洗带来极大困难。所以分动装置的可靠性和寿命直接影响着泵车整车工作性能，提高分动装置的可靠性显得尤为重要。 2.研究意义 混凝土泵车是利用压力将混凝土沿管道连续输送的机械。由泵体和输送管组成。按结构形式分为活塞式、挤压式、水压隔膜式。泵体装在汽车底盘上，再装备可伸缩或屈折的布料杆，就组成泵车。 混凝土泵车是在载重汽车底盘上进行改造而成的，它是在底盘上安装有运动和动力传动装置、泵送和搅拌装置、布料装置以及其它一些辅助装置。 混凝土泵车的动力通过动力分动箱将发动机的动力传送给液压泵组或者后桥，液压泵推动活塞带动混凝土泵工作。然后利用泵车上的布料杆和输送管，将混凝土输送到一定的高度和距离。 所谓分动箱，就是将发动机的动力进行分配的装置，可以将动力输出到后轴，或者同时输出到前/后轴。从这个角度可以看出，分动箱实际上是四驱车上的一个配件。随着四驱技术的发展，分动箱也一直进行着改变，并逐渐形成了风格迥异的分动箱，匹配在不同诉求的四驱车上，它们的基本原理和功能也都是各不相同的。 3.国内外相关研究情况。 国内: 我国混泥土泵车发展于上世纪70年代，第八建筑工程公司引进了泵车，此外，华东电力建设局也设计了自己的混泥土泵车。在十九世纪八十年代，在上海的宝山上，一家中日合资钢铁厂出现了三棱重工的混凝土泵车。于是，混泥土泵车在中国发张的越来越普遍。湖北建设机械股份有限公司引进日本先进技术，合作制造了IP85B混泥土泵车。这些年来，随着国家的建设，混泥土泵车制造业也在中国得到了很大的发展。其中，三一重工和中联重科是其中的代表。而且，关于混泥土泵车的分动箱更是只有三一重工能够独立研发制造。也是我国第一家也是唯一一家可以制造混泥土分动箱的企业。 三一重工的混泥土泵车，无论在泵送压力和排量，还是在泵送系统的稳定性来看。都可与国外著名品牌产品相媲美，甚至在某些领域超越了国际一流水平。其泵送机械系列产品在市场上都很有竞争力。 国外: 当今世界在混泥土泵车研究走在前列的国家有德国、美国、日本、中国等国家。 德国是发展混泥土泵车技术最早的国家之一。有许多大型的拥有较高技术的混泥土泵车的生产企业。如施维英、普茨迈斯特等。在十九世纪六十年代，德国就已经开始生产混泥土泵车，仅仅过了三年就研制出来了42米的泵车。之后又研制生产了52米的产品。并开始批量生产。 美国是在德国后发展起混泥土泵车的几个国家之一，在二十世纪六十年代和七十年代初，一种名为挤压式的小排量泵车的产品及系列在美国有较多的使用数量。但是现在美国主要使用的是活塞式的泵车。而且美国在混泥土泵车的研究上，有着很超前的思路和看法。 在上世纪十八世纪五十年代，日本石川重工就开始从德国著名企业引进技术。然后自主研发了自己的第一台混泥土泵车。此后三菱重工也生产出自己的产品。 二.本课题研究的主要内容和采用的研究方案。 1.研究内容。 本课题对混凝土泵车分动装置设计、泵车主要参数：1）混凝土理论排量 低压/高压 170/120 m3/h；2）理论泵送压力 高压/低压8.3/12 Mpa；3）理论泵送次数，高压/低24.5/17 次/分钟；4）输送缸内径260mm；5）输送缸行程2200mm；6）开式系统油压32Mpa。，要求设计分动装置的分动箱并拆解零件图， 2.研究方案。 1. 混泥土泵车分动箱装配图如图。 2.工作原理。 泵车处于正常行驶位时，发动机的旋转扭矩通过传动轴传递到分动箱的输入端，此时离合套将输入轴和输出轴连通，直接将发动机的扭矩传递到后桥， 使混凝土泵车处于行驶状态；当操作员将翘板开关扳到泵送位时，此时气缸动作， 带动拨叉件向左移动，离合套件在拨叉的作用下也向左移动，将输入 轴件和空套齿轮件连通。同时空套齿轮件带动二轴齿轮传动，二 轴齿轮件带动三轴齿轮传动，三轴齿轮通过花键带动三轴，三 轴左端直接带动臂架泵工作的同时，右端本身带动主油泵工作，使混凝土泵车处于泵送状态。通过气缸的作用使混凝土泵车在泵送和行驶状态转换。 分动箱使用时要注意以下几点： 1）经常检查油标，看箱体内润滑油液面高度是否合适； 2）注意运行时声音是否正常； 3）半年更换一次润滑油。 当分动箱进行切换时，应确认气罐空气压力大于等于0.7MPa 且输入轴处于静止或低速状态 ：1、发动机熄火；2、发动机怠速、离合器脱开或空档。 三.本课题的重点及难点，前期已开展的工作。 在清楚混泥土泵车分动箱的工作原理之后，清楚的可以认知到我们在做的时候要充分体现出分动箱的分动功能。在输出轴的转速是多少，在三轴的转速是多少。我们要做出分动的情况。在输入轴向三轴的力的传动过程中，除去中间轴的惰轮。清楚他们的传动情况。 四:完成课题的工作方案及进度计划 五.参考文献。 [1].王文斌.机械设计手册减速器和变速器【M】.北京：机械工业出版社，2007。 [2].寇尊权.机械设计课程设计【M】.北京：机械工业出版社，2006。 [3].成大先.机械设计手册【M】.北京：机械工业出版社，2001。 [4].巩云平.机械设计课程设计【M】.沈阳：东北大学出版社，2000。 ［5］易小刚，李孟仁主编. 混凝土输送泵基础教程. 三一重工股份有限公司，1998.5. ［6］ 陈向锋主编. 中国预拌混凝土生产企业管理实用手册. 中国新闻联合出版社， 2004.5. ［7］陈宜通编著. 混凝土机械. 中国建材工业出版社，2002. ［8］营销指导书. 三一重工股份有限公司内部培训教材. 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 混凝土泵车综述 摘要： 混凝土泵车是将混凝土泵和液压折叠式臂架都安装在汽车或拖挂车底盘上，并沿臂架铺设输送管道，最终通过末端软管输出混凝土的输送机械。由于臂架具有变幅、折叠和回转功能，施工人员可以在臂架所及的范围内布料。 混凝土输送泵车可以一次同时完成现场混凝土的输送和布料作业，具有泵送性能好，布料范围大，机动灵活和转移方便等特点，特别适用于混凝土浇筑需求量大、超大体积及超厚基础混凝土的一次浇筑和质量要求较高的工程目前，在国家重点建设项目的混凝土施工中都采用了混凝土输送泵车泵送技术，其适用范围已经遍及水利、地铁、桥梁、大型基础、高层建筑等工程中。近年来混凝土泵车已经成为泵送混凝土施工机械的首选机型。 关键词： 混凝土泵车(concrete pump truck) 工艺标准(industrial art) 施工(construction) 操作(operate) 机具(machines and tools) 布料(drapery) 作业条件(work condition) 工作原理(operating principle) 构造(construction) 搅拌站(mixing plant) 泵送(pumping) 液压系统(hydraulic system) 泵管(pump line) 混凝土浇筑(concreting) 质量标注(quality label) 生产厂家(manufacture factory) 三一重工(Sany heavy Industry ) 启示(enlightenment) 借鉴(Mirror) 发展趋势(development tendency) 正文： 1. 混凝土泵送施工工艺标准(525-2007) 1.1 适用范围 本工艺标准适用于工业与民用建筑工程及其他类似工程中的普通混凝土泵送施工. 1.1.1主要结构 1.1.1.1混凝土泵 主要由专用汽车底、混凝土泵、隔筛、布料装置、混凝土分配阀和支腿等组成. 1.1.1.2黁凝土分配阀 混凝土分配阀是混凝土泵车的关键部分，它应满足平稳的泵送、快速切换，有效的密封，防止混凝土溢出，抽吸阻力小等功能要求。 1.2操作工艺 1.2.1 工艺流程 混凝土泵送设备选型→泵送设备平,立面不知→泵送设备的安装,固定→泵送→混凝土浇筑 1.2.2 混凝土泵送设备的选型 1.2.2.1 混凝土泵的选型,根据混凝土工程特点,要求的最大输送距离,最大输出量及混凝土浇筑计划确定. 1.2.2.2 混凝土泵的最大输送距离按照夏利方法确定: (1)由试验确定. (2)根据混凝土泵的最大出口压力,配管情况,混凝土性能指标和输出量,计算确定. Lmax=Pmax/△Ph △Ph=2/r0[K1+开(1+t2/t1)V2]a2 K1=(3.00-0.1s1) 10 K2=(4.00-0.1s1) 10 式中 Lmax-混凝土泵的最大水平输送距离 Pmax-混凝土泵的最大出口压力 △Ph-混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失 r0-混凝土输送管半径 K1-粘着系数 K2-速度系数 S1-混凝土坍落度 t2/t1-混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比 v2-混凝土拌合物在输送管内的平均流速 a20径向压力与轴向压力之比,对普通混凝土取0.90 (3)参照残破的性能表(曲线)确定. 1.2.3 泵送设备平,立面布置 1.2.3.1 泵设置位置应场地平整,道路通畅,供料方便,距离浇筑地点近,便于配管,供电,供水,排水便利. 1.2.3.2 作业范围内不得有高压线等障碍物. 1.2.3.3 泵送管布置宜缩短管路长度,尽量少用弯管和软管.输送管的铺设应保证施工安全,便于清洗管道, 排除故障和维修. 1.2.4 泵送设备的安装,固定 1.2.4.1 泵管安装,固定前应进行泵送设备设计,画出平面布置图和竖向布置图. 1.2.4.2 高层建筑采用接力泵泵送时,接力泵的设置位置使上,下泵送能力匹配,对设置接力泵的楼面应进 行结构受力验算,当强度和刚度不能满足要求时应采取加固措施. 1.2.4.3 输送管路必须保证连接牢固,稳定,弯管处加设牢固的嵌固点,以避免泵送时管路摇晃. 1.2.4.4 各管卡要紧到位,保证接头密封严密,不漏浆,不漏气.各管,卡与地面或支撑物不应有硬接触, 要保留一定间隙,便于拆装. 1.2.4.5 与泵机出口锥管直接相连的输送管必须加以固定,便于清理管路时拆装方便. 1.2.4.6 输送泵管方向改变处应设置嵌固点,输送管接头应严密,卡箍处有足够的强度,不漏浆,并能快速拆除. 1.2.4.7 垂直向上配管时,凡穿过楼板处宜用木楔自嵌固在每层楼板预留孔处.垂直管固定在墙,柱上时每 管不得少于1个固定点.垂直管下端的弯管不能作为上部管道的支撑点,应设置刚性支撑承受垂直重量. 1.3 成品保护 1.3.1 混凝土输送管安装完毕后,不得碰撞泵管,以免泵管发生变形. 1.3.2 泵管在使用过程中不得随意拆卸泵管, 1.3.3 凡穿过楼板处应用钢管固定,并有木楔固定等防滑措施.垂直管下端的弯管不能作为上部管道的支撑 点,应设置刚支撑承受垂直重量. 2.混凝土泵车工作原理及构造简介 混凝土泵是利用压力将混凝土沿管道连续输送的机械.由泵体和输送管组成.按结构形式分为活 塞式,挤压式,水压隔膜式.泵体装在汽车底盘上, 再装备可伸缩或屈折的布料杆,就组成泵车.(目前有:遥控臂式泵车,和托泵车两种. ) 活塞式混凝土泵 有液压传动式和机械传动式.液压传动式混凝土泵由料斗,液压缸和活塞,混凝土缸,分配阀,Y 形管,冲洗设备,液压系统和动力 系统等组成.液压系统通过压力推动活塞往复运动.活塞后移时吸料,前推时经过 Y 形管将混凝土缸中的混凝土压入输送管.泵送混凝 土结束后,用高压水或压缩空气清洗泵体和输送管.活塞式混凝土泵的排量,取决于混凝土缸的数量和直径,活塞往复运动速度和混凝 土缸吸入的容积效率等. 工作装置构造图 液压系统原理图 3. 国内外主要制造厂家简介 3.1活塞式混凝土泵目前国内的主要生产厂家有: 河南巩义瑞光机械制造厂 青岛和盛达重工机械有限公司 赛地机械,山东烟台 三一重工,湖南长沙(多项技术达到世界第一) 中联重科,湖南长沙 山东博通,山东淄博 3.2由三一重工混凝土泵车得到的启示 30年来，中国的工业品企业依靠低成本、大批量、价格战的方式让“中国制造”行销全球。但随着日趋激烈的市场竞争，越来越多的工业品企业发现这条路行不通了，大量的价格战消耗了产品的利润，企业的生存越来越艰难。此时，三一的出现无疑给迷茫中的企业指出了一条崭新的道路，原来工业品企业不打价格战也可以活下去，而且活得更好。 三一重工服务变革历史 2007年 在国内工程机械行业首家启动SGS服务体系认证工作，建立服务标准。 荣获“全国售后服务十佳单位”和“全国售后服务特殊贡献单位”两个服务最高奖项。 2008年 启动“金牌管家”点对点特级服务，创立“一站式服务站” “中国设备维修十佳企业奖” （国内工程机械企业唯一获奖者） “亚太最佳服务奖”（亚太服务的最高荣誉） 2009年 在工程机械行业首次提出“节约型”服务理念 通过SGS的权威认证与审核，成为国内首家获得机械制造业服务标准化认证的企业。 2010年 建立配件安全库存预警系统，服务的信息化建设全面升级。 获评“全国客户服务公众满意度最佳典范企业”，成为国内工程机械行业唯一获此殊荣的企业。 从表中我们看到三一在服务上的不断创新，正是这一次次的创新，让客户成了三一的忠实拥护者。 4. 混凝土泵车的发展趋势全预测 目前，国内此类产品型谱和生产企业不断增加，产品性能、质量都在迅速提升。随着商 品混凝土行业的发展，混凝土泵送机械规格更全，档次更高，泵车布料臂架朝更长的方向发展，由过去的３７ｍ占主流，逐步过渡到４２～４５ｍ为主，４７～５６ｍ同样受到市场青 睐，如三一重工生产的ＳＹ５５００ＴＨＢ－５６泵车，臂架长度已达到５６ｍ，为目前国 产最长臂架的泵车。随着重工生产的ＳＹ５５００ＴＨＢ－５６泵车， 臂架长度已达５６ｍ， 为目前国产最长臂架的泵车。 液压系统向集成方向发展，普遍采用开式系统及恒功率控制，特别是大流量的泵，开式 系统具有油温低、可靠性高、维修方便等诸多优势。同时，全液压控制技术、计算机控制技 术取得了突破性进展。 如三一产品的全液压换向和计算机闭环控制技术已经广泛应用。 泵送 压力已经有了大幅度提高，１９７１年以前，混凝土出口压力大多不超过２．９４ＭＰａ，后提高到５．８８～８．３８ＭＰａ，现在已达到２２ＭＰａ，而且还有继续提高的趋势。 提高设备的节能、环保性能也是一大趋势，风冷却逐步替代水冷却，发动机的排放标准 提高，大多达到欧Ⅱ或欧Ⅲ标准。 参考文献 [1] 陈宜通.混凝土机械[M].北京；中国建筑材料工业出版社，2012.6. [2] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京；高等教育出版社，2011.5. [3] 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京；高等教育出版社，2009.5. [4] 钟汉华.混凝土工程施工机械设备使用指南[M].河北；黄河水利出版社，2009.9. [5] 《机械设计手册》联合编写组编.机械设计手册中册[M]. 北京；化学工业出版社，2015.5. [6] 杨宝.《混凝土泵系列发展的思路》。内蒙古自治区自然科学学术年会优秀集，2013. [7] 宋红尧，丁忠尧.《液压阀设计与计算》 北京。机械工业出版社,2012. [8] 袁一中.《液压混凝土泵》 北京。水利电利出版社, 2011. [9] 宋树军.《混凝土泵液压系统关键技术研究》 。吉林大学, 2015. 西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计(论文) 题目:某混泥土泵车分动装置设计 2019年 06月 II 混泥土泵车分动装置设计 摘要 泵车分动装置就是分动箱它的作用是为了把发动机上的力分为两个部分从而满足泵送要求，所以说分动箱是混凝土泵车上必须的部件，由于泵车的工作环境较差，工作强度大，所以要求分动箱可以在持续高强度下运行，一定要有较高的可靠性要求，因为这些种种原因，导致分动箱的制造和设计难度较大，目前为止，现在国内除个别企业可以本身设计生产分动箱外，剩下的混凝土泵车厂家在分动箱上全部需要进行购买，这种情况就导致了泵车生产成本很高。因为分动装置工作的重要性，在工程中，一旦分动装置有问题出现，那么整台机器由于力矩不能正常的传递，所以整台泵车就不能工作，而且这种情况不仅仅是影响施工，并且由于泵车突然的停止会使混凝土留在输送管中而来不及洗，这样会使混泥土凝固对整台泵车造成很大的破坏，但是分动箱的破坏导致发动机的力无法传递，所以水泵不能正常工作，给清洗混泥土带来很大的难度。所以说泵车的工作性能和分动装置的可靠性和寿命有很大的关系，所以说在这种情况下使分动装置如何更可靠是我们要做的重点和需要前进的方向。 本设计按照所给说明书的要求，对分动箱的工作情况做了概括。对齿轮进行了结构的设计和强度的校核。并对轴进行了相关计算还有力的校核和寿命的校核。并用proe对轴的力进行了分析。本设计结果达到一种工作可靠、结构简单的分动箱。 关键词：分动箱；花键轴；空套齿轮 Design of Distribution Device for Mixed Soil Pump Truck Abstract The concrete Pump truck transfer device is the transfer box in order to divide the engine force into two parts to meet the pumping requirements, so it is an indispensable part of the concrete pump truck. Because the working environment of the pump truck is poor and the working intensity is high, it is required that the transfer box can operate under the continuous high strength. It must have higher reliability requirements. It is difficult to manufacture and design. Up to now, in addition to the "31" heavy industry's own manufacturing of the transfer device, the rest of the concrete pump truck manufacturers need to buy all on the drive box, which leads to high production costs of the pump truck. Because of the importance of the work of the transfer device, in engineering, once there is a problem with the transfer device, the whole machine can not work because of the normal transmission of the moment, and this situation not only affects the construction, but also will leave the concrete in the pipeline, which must be cleaned immediately, otherwise the consolidation of the concrete will cause great damage to the whole pump vehicle, but It is the destruction of the drive box that causes the pump to not work properly, which brings great difficulty to clean the concrete. So the working performance of the pump truck is closely related to the reliability and life of the actuator, so in this case, how to make the actuator more reliable is the focus we need to do and the direction we need to move forward. According to the requirements of the instructions, this design summarizes the working conditions of the gearbox. The structure design and strength check of the gears are carried out. The relevant calculation of the axle is also checked and the life of the axle is checked. The force of the shaft is analyzed by proe. The result of the design achieves a reliable and simple structure of the transmission box. Key words: transfer box, spline shaft, empty sleeve gear II 目录 1 绪论 1 1.1课题背景 1 1.2研究意义 1 1.3国内外相关研究情况 2 1.3.1国内 2 1.3.2国外 2 1.4泵车运动的原理 2 1.5分动装置结构方案的选择 3 2 传动装置的动力参数计算 4 2.1原始数据 4 2.2电动机的选择 4 2.3总传动比的计算和各级传动比的分配 4 3 齿轮传动的设计计算 6 3.1齿轮参数的确定 6 3.1.1选取材料及齿数、精度等级、齿轮类型。 6 3.1.2按齿面接触疲劳强度设计 6 3.1.3调整小齿轮分度圆 7 3.1.4按齿根弯曲疲劳强度设计 8 3.1.5尺寸的确定 11 3.2齿式离合器的介绍 11 4 轴的设计及校核 13 4.1轴的介绍 13 4.2输入轴的设计 13 4.3输出轴1的设计 16 4.4二轴的设计 20 4.5三轴的设计 24 4.6输出轴2的设计 27 4.7五轴的设计 27 4.8拨叉的选用 28 5 平键的力的校核 29 5.1二轴的键 29 5.2三轴的键 29 6 轴承寿命的校核 31 6.1 深沟球轴承16015的校核 31 6.2深沟球轴承61813的校核 32 6.3深沟球轴承61815的校核 33 6.4 深沟球轴承61813的校核 34 7 润滑和密封 36 7.1润滑方式选择 36 8 结论 37 参考文献 38 致谢 39 IV Error! No text of specified style in document. 1 1 绪论 1.1课题背景 泵车分动装置就是分动箱的作用是为了把发动机上的力分为两个部分从而满足泵送要求，所以说分动箱是混凝土泵车上必须的部件，由于泵车的工作的场地一般在户外，周围有许多灰尘，而且工作强度大，所以要求分动箱可以在持续高强度下运行，一定要有较高的可靠性要求，因为这些种种原因，导致分动箱的制造和设计难度较大，目前为止，现在国内除个别企业可以本身设计生产的分动箱外，剩下的混凝土泵车厂家在分动箱上全部需要进行购买，这种情况就导致了泵车生产成本很高。因为分动装置工作的重要性，在工程中，一旦分动装置有问题出现，那么整台机器由于力矩不能正常的传递，所以整台泵车就不能工作，而且这种情况不仅仅是影响施工，并且由于泵车突然的停止会使混凝土留在输送管中而来不及洗，这样会使混泥土凝固对整台泵车造成很大的破坏，但是分动箱的破坏导致发动机的力无法传递，所以水泵不能正常工作，给清洗混泥土带来很大的难度。所以说泵车的工作性能和分动装置的可靠性和寿命有很大的关系，所以说在这种情况下使分动装置如何更可靠是我们要做的重点和需要前进的方向。 1.2研究意义 混泥土泵车作为混凝土输送的专业设备，我国经济一直的变化发展，可以看出我国的大部分基础设施建设越来越完善，基于这种情况，在这种建设的过程中，我们需要越来越多的不同种类的工程机械去建设，在建设中，混凝土输送车的设计和制造不可或缺，而混泥土泵车成为我们不可或缺的一类工程机械，所以需要我们不断的从制造到改进。混凝土泵车的作用是为了把混凝土沿管道输送。从地面达到高层，进行混泥土浇灌，从而加快工程建设。 混泥土泵车通过分动箱把发动机的力分情况分别传送给行驶端和泵送端，在混泥土泵车行驶时，力通过分动箱到行驶端，在泵送时，又通过分动箱把力传到泵送端，进行浇灌工作。 而分动箱的功能就是将发动机上的力进行分配到行驶处和泵送处。分动箱是一个齿轮传动系统，但其功能和作用都一样的，一般都采用齿轮传递。但是分动箱也有一些不足，而这些不足就需要我们不断的设计改进。 1.3国内外相关研究情况 1.3.1国内: 在上世纪70年代，我国混泥土泵车开始发展，我国的第一辆泵车是第八建筑工程公司在国外引进的，这个时候，华东电力建设局也成功了。这是我国自主研发的第一辆泵车。19世纪80年代，在上海宝山山区，三菱重工的混凝土泵车出现在一家中日合资钢厂。当时的一系列基础建设需要大量的混泥土泵车，提供了巨大的市场。于是很多资本进军这个行业。但是，关于混泥土泵车的分动装置更是只有三一重工能够独立研发制造。也是我国第一家也是唯一一家可以制造混泥土分动箱的企业。 三一重工的混泥土泵车的性能在两方面特别突出，尤其是排量还有泵送压力，或者是泵送系统的稳定性，都达到了当时国际上的前沿水平，即使在某些方面，它也超过了国际一流水平，在市场上很有竞争力。 1.3.2国外: 德国在很早以前大概在五十年代左右就开始发展混泥土泵车技术。在德国有许多大型企业和拥有较高技术的企业。如施维英等。在19世纪60年代，德国开始生产混凝土泵车。在短短三年内，开发了一台42米的泵车。后来，德国又开发并生产了一种能输送52米高度的泵车。 美国也是早期可以自主研发混泥土泵车并取得成果的国家，在二十世纪六十年代和七十年代初，美国已经能够批量生产小排量泵车，这也是根据美国当时的国情所能生产的最适用的一款泵车，这种泵车在美国拥有很大的市场。随着时代的发展，美国混泥土泵车的发展从未停止，在近代美国企业根据当时的市场需要生产出了活塞式的泵车，在现在随着越来越需要更大排量和更高输送距离的要求，美国也一直在不断进步。而且美国在混泥土泵车的研究上，有着很超前的思路和看法。不断自主研发了自己的混泥土泵车。 1.4泵车运动的原理 泵车在处于正常行驶位时，发动机开始工作时，会将发动机的扭矩通过传动轴传递到分动箱的输入端，一般情况下，通过与5轴相连的拨叉通过左右移动使齿式离合套可以进行左右移动，从而进行与输出轴相连或者与输入轴齿轮通过外啮合进行啮合，当离合套将输入轴和输出轴进行内啮合而相连的时候，使混凝土泵车处于行驶状态。当开始泵送时，通过气缸使拨叉运动从而使离合套与输入轴齿轮进行啮合，行驶处的输出轴静止，而空套齿轮件带动二轴齿轮传动，二轴齿轮件带动三轴齿轮传动，三轴左端直接带动臂架泵工作的同时，右端本身带动主油泵工作，这样在泵车静止的情况下让混凝土泵车处于泵送状态[8]。 1.5分动装置结构方案的选择 在泵车分动箱的选择上，根据我国及国际现有的分动箱进行分析，已知的可以大批量生产的经得起工作环境检验的是机械式分动箱，也就是通过齿轮进行传动的分动箱，这种分动箱有着很好的经济性要求、工业性要求、可靠性要求。 3 2 传动装置的动力参数计算 2.1原始数据 本课题对混凝土泵车分动装置设计、泵车主要参数： 1）混凝土理论排量 低压/高压； 2）理论泵送压力 高压/低压8.3/12 Mpa； 3）理论泵送次数，高压/低24.5/17 次/分钟； 4）输送缸内径260mm； 5）输送缸行程； 6）开式系统油压32Mpa。 2.2电动机的选择 根据资料所查此电动机应选择6WF1D ，并已知功率为。 2.3总传动比的计算和各级传动比的分配 已知输入轴的转速为，三轴的转速等于油泵的转速，已知电动机功率， 设： n1--------一对齿轮啮合的传动效率 n2 --------滚动轴承效率 n3--------联结套效率 n4----------离合套效率 从而算出分动箱在齿轮处的总效率为n= n12 n23 n3=0.9 （2.1） N行驶= n22 n4=0.95 （2.2） 则功率为 （2.3） （2.4） 由公式 （2.5） ------混泥土泵理论排量 N---------每小时泵送冲程次数 D---------输送缸内径 L----------输送缸行程 计算得=170高压 =120 低压 与给定数据相等。 根据公式 (2.6) q---------流量 P---------压力 (2.7) V---------排量 N---------转速 则转速可得 由发动机转速可知： 计算出各轴的转矩 由于混泥土分动箱为无敌变速装置，取高压传动比进行计算，符合力学性能。 6 3 齿轮传动的设计计算 3.1齿轮参数的确定 传动比时齿轮的设计计算： 3.1.1选取材料及齿数、精度等级、齿轮类型。 按照传动要求，取得压力角为20°，并设计为直齿圆柱齿轮传动。 因为分动箱为一般机构，选用七级精度； 材料选择：一般对于低中速齿轮主要选择的材料为45钢（调质），硬度为240HBC； 初次确定小齿轮的为 所以大齿轮齿数通过计算得，取 3.1.2按齿面接触疲劳强度设计 查的公式并计算小齿轮分度圆直径，即 (3.1) 确定式中的各值 K-载荷系数, 对于这一系数，一般取K=1.3; ZH-区域系数，对于这一系数，一般查表得，ZH=2.5; -齿宽系数，对于这一系数，一般查表得，； 查表得公式，计算重合度系数和接触疲劳强度。 （3.2） -材料的弹性影响系数,由表查的，取； 计算接触疲劳许用应力.对于这一系数，一般 查表得，接触疲劳极限关于大齿轮和小齿轮的为 。 N-应力循环次数： , ； （3.3） 查表得，接触疲劳寿命系数； 并安装一般情况取失效概率为， 查表得安全系数S=1，得 取中的相对小的成为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 试算小齿轮分度圆直径 （3.4） 3.1.3调整小齿轮分度圆 圆周速度v。 （3.5） 齿宽b。 考虑到齿宽太大，有种种的不便，比如安装或者制造。而且考虑到分动箱的传动比的值一般较小，重新取得齿宽系数 （3.6） 则小齿轮的分度圆直径 圆周速度v： （3.7） 齿宽b： (3.8) 计算实际载荷系数。 对于这一系数，一般查表得，确定使用系数的值。 根据计算得出的数据v=13.7m/s和一开始我们确定的7级精度，对于这一系数，一般查表得，我们可以取得动载系数的值为。 齿轮的圆周力： 查表得齿间载荷分配系数。 查表得，由于确定查得为7级精度，并根据齿轮安装的具体情况知布置情况为小齿轮相对支承非对称布置，根据以上情况，我们查表得出齿向载荷分布系数=1.43。则经过计算可以得到实际载荷系 数 (3.9) 由表查得公式，并根据实际载荷系数可以计算出相应的齿轮模数和分度圆直径。如下： (3.10) 3.1.4按齿根弯曲疲劳强度设计 由下式试算模数，即： （3.11） 确定公式中的各值 试选载荷系数。 由式计算弯曲疲劳强度用重合系数 计算。 查表得，对于这一系数，一般齿形系数。 查表得，对于这一系数，一般齿形系数。 查表得，主动轮的齿根弯曲疲劳极限为。 查表得，从动轮的齿根弯曲疲劳极限为。 查表得，弯曲疲劳寿命系数。 查表得，弯曲疲劳安全系数，并查书得公式是： 因为大齿轮的大于小齿轮，所以取 试算齿轮模数 （3.12） 调整齿轮模数 计算实际载荷系数。 圆周速度v (3.13) 齿宽b 齿高h及宽高比b/h 计算实际载荷系数。 根据计算出的速度v=11.40m/s和确定的7级精度，对于这一系数，一般查图得，可以确定动载系数。 齿轮的圆周力： 查表得齿间载荷分配系数。 查表得，查得,结合查《机械设计》图，得。 则载荷系数为 查表得：实际载荷系数算得齿轮模数 （3.14） 对照计算结果，我们可以看出由于齿根弯曲疲劳强度计算的模数小于齿面接触疲劳强度由计算的模数，所以在一般情况下弯曲疲劳强度可以看出承载能力影响了齿轮模数的大小，但是齿面接触疲劳强度所影响的关于承载能力，一般情况下与齿轮直径有关[13]。 所以我们可以根据一开始计算出的弯曲疲劳强度算得的模数5.2开始进行就近圆整并接合查表得出标准值，所以我们可以计算出分度圆直径和输入齿轮的齿数，即 取Z1=33，则，取，与互为质数，这样设计出的齿轮传动，不仅可以使齿面接触疲劳强度可以满足要求，而且齿根弯曲疲劳强度可以满足要求，所得到的结果即设计出的齿轮结构紧凑，避免浪费。 3.1.5尺寸的确定 计算分度圆直径 计算齿轮宽度 惰轮在啮合的时候进行双啮合，所以在情况允许的情况最好可以与前后啮合的齿轮进行直线排列。由传动比知为减速，则惰轮的大小应该鉴于两齿轮之间，由于惰轮与大小齿轮进行啮合，则，。由于，。惰轮的齿数要与两齿轮的齿数互为质数。试取，则有下表： 表3.1齿轮计算数据 1轴齿轮 2轴齿轮 3轴齿轮 Z 33 37 43 m 5 5 5 20 20 20 d 165 185 215 b 66 66 66 由上表得： 1轴与2轴的中心距为 （3.15） 2轴与3轴的中心距为 （3.16） 3.2齿式离合器的介绍 齿式离合器是由一对内外齿轮组成的嵌合副离合器，在左端与输出轴相连进行内啮合，在右端与输入轴相连，进行外啮合。而且，在传递相同扭矩的情况下，强度高。并且外部尺寸小于其他轮廓式离合器的外部尺寸。因此，该结构简单紧凑，有时脱离后的外齿轮也可用作齿轮传动装置。有时为了使齿的强度变大并使接合方便，将外齿制成短齿。常加大内齿轮的齿顶圆直径，当齿数时，齿顶圆比标准内齿轮大0.4m（m为模数），当，内齿轮齿顶圆加大到与基圆直径相等或稍大些[2][3]。 齿式离合器的参数确定 齿式离合器的结构尺寸可以参考牙嵌离合器确定。齿的模数和齿数由外齿轮的结构设计确定。 （3.17） Tc--------离合器的计算转矩（N.mm） D---------齿轮的分度圆直径（mm） z----------参与啮合的实际齿数 m---------齿轮模数 ψ--------载荷分布不均匀系数，可取0.7---0.8 b----------内齿轮的齿宽，可取b=（0.1---0.2）D 由于扭矩和1轴相同，则算出的模数也是相同的，根据牙嵌离合器的查表，得1轴齿轮的与离合器相啮合的小齿轮分度圆为100mm，则齿数为20个，与输出轴相啮合的端口与这边数据相同。 离合器，如下图： 图3.1离合器 14 4 轴的设计及校核 4.1轴的介绍 轴是为了传递力的零件，并且由于受承载能力的影响，在校核上，一般情况下要对轴的刚度进行校核，从而判断它是否符合要求。对于机械式的分动箱来说，轴的设计是非常重要的。只要轴的设计合格，才会有更好的可靠性。 4.2输入轴的设计 1、输入轴的功率、转速和转矩 转速，功率， 转矩 2、计算作用在高速齿轮轴上的力： 圆周力： （4.1） 轴向力： 轴的最小直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理。硬度为217~255HBS，查表取 根据公式 （4.2） 开始计算轴的最小直径，一般情况下由于受力情况和其他因素，在轴的最小段的计算上一般加大5%为了平衡其它因素对轴的作用，并在取值的时候一般大于所计算的轴的最小直径。 取最小的为，且最小的轴径在与泵车行驶输出轴相连处。 确定轴的结构方案： 图4.1输入轴 3、该轴（输入轴），如下图。 （1）明确各轴段的功能及安装要求、具体数据： 轴段a----b:为与发动机相连，， 轴段b----c：此轴段为安装箱体的定位，而且在整个轴上安装了轴承端盖的一部分，也进行了轴向定位,其直径确定为：。故取。 轴段c---d:用来安装轴承，取其直径为。根据经验一般选择轴承型号为16015深沟球轴承。宽度为,整个轴承高，在轴承安装中，在两轴承之间安装套筒,这是为了进行轴向定位。 套筒。安装轴承端盖，轴承端盖的宽度为，则此轴段的长。 轴段d----e：为整个轴的定位轴肩，也是齿轮的轴向定位。 ， 轴段e----f：此段为安装齿轮的轴段，并安装滚针轴承，此段的长，。 轴段f---g：此段为安装离合器的轴段，安装花键，在然后安装离合器， ， 轴段g----h：此段为安装定位轴承段，轴承选用61813深沟球轴承，是为了在离合器在向左移动的时候可以更好的和输出轴1进行啮合，所以，整个轴承高度为85mm。 （2）确定轴上圆角与倒角尺寸 查表知，在整个轴上在轴端进行倒角并确定数值为，各轴肩处进行圆角，方便加工和安装并确定半径为. 4、求轴上载荷 在轴承的支点位置，我们查得应该安装查得16015深沟球轴承，因此，在此轴中作为轴的支承作为支梁轴的支承跨距：。根据轴确定的易断点，分别确定的距离，从而计算出的轴的弯矩。 （1）计算支反力 （4.3） （2）计算弯矩M （4.4） （3）计算总弯矩 （4.5） 按弯矩合成应力校核轴的强度 在我们对轴校核时，一般情况下只校核在轴上一般受的最大力的地方即是承受最大力的那个截面。因为当轴上最大力的截面符合力的要求的话，那么整个轴也就符合要求。根据以上所算的数据，关于扭转的切应力为脉动循环应力，所以根据情况取，则： （4.6） （4.7） 根据设计的轴的材料同输入轴一样同为经过调质处理的45钢。由表查得。因为，故安全。 对输入轴用croe进行应力分析 a---b段承受转矩 高速齿轮轴上的力： 圆周力： 轴向力： 对于整个轴来说，经过我们的分析在最大弯矩和最大扭矩的截面f处为易断点，在校核轴的应力时，有计算出在易断点的力为，此力为该轴上所受最大力，而且所受点在e—f面，在此面安装了输入轴齿轮，则在这个面进行应力分析即可。 轴的三维图展示如下： 图4.2输入轴 因为轴的材料为45钢，经过材质----约束----载荷-----晶格-----测量目标----分析的过程时，晶格设置为5mm，分析f点的受力情况和歪曲度。 经过程序的运行后，我们得出了分析结果： 分析结果如下： 图4.3输入轴的力分析 4.3输出轴1的设计 1、输出轴的功率、转速和转矩 转速，功率， 转矩 2、计算作用在轴上的力： 圆周力： （4.8） 轴向力： 初步估算轴的最小直径： 在材料的选取上同输入轴相同，而且在装配过程中，输出轴与输入轴在同一条轴线上，方便离合器的运动使输出轴和输入轴可以相互配合。 确定轴的结构方案： 3、该轴（输出轴），如下图。 图4.4输出轴1 （1）明确各轴段的功能及安装要求、具体数据： 轴段a----b:为扭矩传递段，使泵车正常行驶。， 轴段b----c：此段是为了安装轴承，取其直径为。根据经验和轴的直径可查表选择轴承型号为16015深沟球轴承。宽度为13mm,整个轴承高115mm，在轴承安装中，在两轴承之间安装套筒,这是为了进行轴向定位。套筒。在后方安装轴承端盖，进行密封轴承端盖的宽度为，则此轴段的长。 轴段c---d: 为定位轴肩， ， 轴段d----f：为与离合器想啮合的内齿轮端， ， （2）确定轴上圆角与倒角尺寸 查表知，在整个轴上在轴端进行倒角并确定数值为，各轴肩处进行圆角，方便加工和安装并确定半径为. 4、求轴上载荷 在轴承的支点位置，我们查得应该安装16015深沟球轴承，所以，在此轴中作为轴的支承：。根据轴确定的易断点，分别确定的距离，从而计算出的轴的弯矩。 （1）计算支反力 （4.9） （2）计算弯矩M （4.10） （3）计算总弯矩 （4.11） 按弯矩合成应力校核轴的强度 在我们对轴校核时，一般情况下只校核在轴上一般受的最大力的地方即是承受最大力的那个截面。因为当轴上最大力的截面符合力的要求的话，那么整个轴也就符合要求。根据以上所算的数据，关于扭转的切应力为脉动循环应力，所以根据情况取，则： （4.12） （4.13） 根据设计的轴的材料同输入轴一样同为经过调质处理的45钢，查表得。因此，故安全 对输出轴1用croe进行应力分析 轴承承受转矩 高速齿轮轴上的力： 圆周力： 轴向力： 对于整个轴来说，经过我们的分析在最大弯矩和最大扭矩的截面c处为易断点，在校核轴的应力时，有计算出在易断点的力为，此力为该轴上所受最大力，而且所受点在b—c面，在此面安装了输入轴齿轮，则在这个面进行应力分析即可。 轴的三维图展示如下： 图4.5输出轴1 因为轴的材料为45钢，经过材质----约束----载荷-----晶格-----测量目标----分析的过程时，晶格设置为5mm，分析f点的受力情况和歪曲度。 经过程序的运行后，我们得出了分析结果： 分析结果如下： 图4.6输出轴1的力分析图 4.4二轴的设计 1、二轴的功率、转速和转矩 已知一轴转速，功率， ，又因为二轴齿轮，则 转矩 2、计算二轴齿轮轴上的力： 圆周力： （4.14） 轴向力： 初步估算轴的最小直径： 在材料的选取上同输入轴相同，查表取 根据公式 （4.15） 开始计算轴的最小直径，一般情况下由于受力情况和其他因素，在轴的最小段的计算上一般加大5%为了平衡其它因素对轴的作用，并在取值的时候一般大于所计算的轴的最小直径。 取最小的为， 确定轴的结构方案： 3、该轴（二轴）如下图。 图4.7二轴 明确各轴段的功能及安装要求、具体数据： 轴段a----b:为安装深沟球轴承，并选取深沟球轴承型号为61813，宽度为，总高为，此段轴， 轴段b----c：为安装过渡套的轴段，。故取。 轴段c---d:为此轴段为安装二轴齿轮的轴段, 取其直径为， 轴段d----e：为定位轴肩， ， 轴段e----f：此段为安装深沟球轴承，并选取深沟球轴承型号为61815，宽度为10mm，总高为。此段轴，。 （2）确定轴上圆角与倒角尺寸 查表知，在整个轴上在轴端进行倒角并确定数值为，各轴肩处进行圆角，方便加工和安装并确定半径为. （3）轴上零件的轴向定位 齿轮与轴的连接采用平键连接。按查表得键，长为50mm。 4、求轴上载荷 在轴承的支点位置，我们查得应该安装61815深沟球轴承，所以，作为简支架的轴的支承距：。根据轴确定的易断点，分别确定的距离，从而计算出的轴的弯矩。 （1）计算支反力 （4.16） （2）计算弯矩M （4.17） （3）计算总弯矩 （4.18） 按弯矩合成应力校核轴的强度 在我们对轴校核时，一般情况下只校核在轴上一般受的最大力的地方即是承受最大力的那个截面。因为当轴上最大力的截面符合力的要求的话，那么整个轴也就符合要求。根据以上所算的数据，关于扭转的切应力为脉动循环应力，所以根据情况取，则： （4.19） （4.20） 根据设计的轴的材料同输入轴一样同为经过调质处理的45钢，查表得。因此，故安全。 对2轴用croe进行应力分析 a---b段承受转矩 二轴齿轮轴上的力： 圆周力： 轴向力： 对于整个轴来说，经过我们的分析在最大弯矩和最大扭矩的截面c处为易断点，在校核轴的应力时，有计算出在易断点的力为，此力为该轴上所受最大力，而且所受点在c---d面，在此面安装了二轴齿轮，则在这个面进行应力分析即可。 轴的三维图展示如下： 图4.8二轴 因为轴的材料为45钢，经过材质----约束----载荷-----晶格-----测量目标----分析的过程时，晶格设置为5mm，分析f点的受力情况和歪曲度。 经过程序的运行后，我们得出了分析结果： 分析结果如下： 图4.9二轴的力分析图 4.5三轴的设计 1、输入轴的功率、转速和转矩 转速，功率， 转矩 2、计算齿轮轴上的力： 圆周力： （4.21） 轴向力： 初步估算轴的最小直径： 在材料的选取上同输入轴相同，查表取 根据公式 （4.22） 开始计算轴的最小直径，一般情况下由于受力情况和其他因素，在轴的最小段的计算上一般加大5%为了平衡其它因素对轴的作用，并在取值的时候一般大于所计算的轴的最小直径。 取最小的为，且最小的轴径在与油泵相连处，选取平键套筒联轴器，该轴扭矩在套筒需用扭矩之间，符合要求。并可知联轴器处所用平键类型为套筒总长200mm。 确定轴的结构方案： 3、该轴（三轴）如下图。 图4.10三轴 （1）明确各轴段的功能及安装要求、具体数据： 轴段a----b:为了安装联轴器，使与另一个轴相连，确定最小直径为70，且查表得有直径为70mm的联轴器，则该轴段数据确定如下：，。 轴段b----c：为了安装轴承,其直径确定为，并选择轴承型号为16015深沟球轴承。宽度为13mm,整个轴承高115mm。故取。 轴段c---d:为过渡轴段，取其直径为，。 轴段d----e：此轴段为三轴齿轮的轴段， ，。 轴段e----f：为了安装轴承,其直径确定为。并选择轴承型号为16015深沟球轴承。宽度为13mm,整个轴承查表知总高度为115mm。故取。 （2）确定轴上圆角与倒角尺寸 查表知，在整个轴上在轴端进行倒角并确定数值为，各轴肩处进行圆角，方便加工和安装并确定半径为. （3）轴上零件的轴向定位 齿轮与轴的连接采用平键连接。按查表得键，长为50mm。 4、求轴上载荷 在轴承的支点位置，我们查得应该安装16015深沟球轴承，所以，作为简支架的轴的支承距：。根据轴确定的易断点，分别确定的距离，从而计算出的轴的弯矩。 （1）计算支反力 （4.23） （2）计算弯矩M （4.24） （3）计算总弯矩 （4.25） 按弯矩合成应力校核轴的强度 在我们对轴校核时，一般情况下只校核在轴上一般受的最大力的地方即是承受最大力的那个截面。因为当轴上最大力的截面符合力的要求的话，那么整个轴也就符合要求。根据以上所算的数据，关于扭转的切应力为脉动循环应力，所以根据情况取，则： （4.26） （4.27） 根据设计的轴的材料同输入轴一样同为经过调质处理的45钢，查表得。因此，故安全。 对三轴用croe进行应力分析 a---b段承受转矩 三轴齿轮轴上的力： 圆周力： 轴向力： 对于整个轴来说，经过我们的分析在最大弯矩和最大扭矩的截面f处为易断点，在校核轴的应力时，有计算出在易断点的力为，此力为该轴上所受最大力，而且所受点在e—f面，在此面安装了输入轴齿轮，则在这个面进行应力分析即可。 轴的三维图展示如下： 图4.11三轴 因为轴的材料为45钢，经过材质----约束----载荷-----晶格-----测量目标----分析的过程时，晶格设置为5mm，分析f点的受力情况和歪曲度。 经过程序的运行后，我们得出了分析结果： 分析结果如下： 图4.12三轴的力分析图 4.6输出轴2的设计 1、输入轴的功率、转速和转矩 转速，功率， 转矩 输出轴左端与油泵相连，右端与三轴通过联轴器相连。通过联轴器的尺寸确定输出轴2的大小。力学校核也符合要求。 4.7五轴的设计 五轴是为了安装拨叉，拨叉的作用是和离合器相配合。使离合器可以左右移动。从而改变扭矩的传递。是泵车行驶还是泵车转动。离合器已经确定。从而选定拨叉大小型号，确定五轴的大小. 如图所示： 图4.13拨叉杆 4.8拨叉的选用 拨叉是典型的叉标杆类零件。在工作过程中，拨叉通过定位销连接5轴，进行定位。叉爪部分与离合器相连接，彼此直接互卡，可以通过气缸带动5轴的运动从而使离合器可以左右移动，达到泵车的分动效果。 在分动箱中我们的拨叉杆是进过设计的，在力的分析上，在大于最小轴径的情况下，离合器的设计确定了拨叉的具体数值。这样，为了装配要求我们的拨叉的中间的轴径就有了数值。根据轴的设计要求，以及轴肩的要求从而设计出来了我们需要而且符合本分动箱的拨叉杆。 拨叉的毛坯材料同输入轴的材料相同，但是在加工工艺中要进行酸洗、喷丸，为了延迟使用寿命。 32 5 平键的力的校核 5.1二轴的键 平键一般的失效形式是工作面被压变形或键被压断。工作面被压变形一般是在此种情况下的主要失效形式。所以按键侧的挤压应力的大小从而进行判断，并计算平键联接的强度。 我们在连接轴与齿轮时选择用单键联接，其挤压应力为： ＝≤ （5.1） 式中, —最弱材料的许用挤压应力(MPa)； —键与联轴器的接触高度； —额定转矩(N.m)； —轴的直径(mm)； —键的工作长度(mm), —最弱材料的许用挤压应力(MPa)； 转矩 按查表得键，长为50mm。其挤压应力为： ＜ （5.2） 所以选用平键，，，并经过校核发现力符合强度要求。 5.2三轴的键 平键一般的失效形式是工作面被压变形或键被压断。工作面被压变形一般是在此种情况下的主要失效形式。所以按键侧的挤压应力的大小从而进行判断，并计算平键联接的强度。 我们在连接轴与轴时，选择用联轴器连接，其挤压应力为： ＝≤ （5.3） 式中, —最弱材料的许用挤压应力(Pa)； —键与联轴器的接触高度； —额定转矩(N.m)； —轴的直径(mm)； —键的工作长度(mm), —最弱材料的许用挤压应力(MPa)； 转矩 按查表得键，长为50mm。其挤压应力为： ＜=110MPa （5.4） 所以选用平键， ，，并经过校核发现力符合强度要求。 34 6 轴承寿命的校核 6.1 深沟球轴承16015的校核 我们在设计出轴的时候，在符合安装要求的同时，选取合适的滚动轴承。根据轴径，根据所选的轴承我们可以查表得我们应该选择轴承16015,其中具体数据如下:，。 转速，功率， 转矩。 圆周力： 轴向力： 求比值： ， （6.1） 根据查表得，深沟球轴承的e值为0.44，由于e值小于我们所算的比值，所以则此时查的X=1,Y=0。 初步计算当量动载荷P， （6.2） 式中, —当量动载荷(N)； —动负荷系数，平稳或微冲击，中等冲击，在此取1.0。 轴承寿命为： （6.3） 式中, —轴承寿命((h)； —轴承转速(r/min)； —当量动载荷(N)； —轴承的额定动负荷(N)； 根据带入计算，我们所选的轴承的寿命一般需要大于5000个小时。校核成功。 6.2深沟球轴承61813的校核 我们在设计出轴的时候，在符合安装要求的同时，选取合适的滚动轴承。根据轴径，根据所选的轴承我们可以查表得我们应该选择轴承61813,其中具体数据如下:，。 转速， 功率。 转矩。 圆周力：。 轴向力： 。 求比值： ， （6.4） 根据查表得，深沟球轴承的e值为0.44，由于e值小于我们所算的比值，所以则此时查的X=1,Y=0。 初步计算当量动载荷P， （6.5） 式中, —当量动载荷(N)； —动负荷系数，平稳或微冲击，中等冲击，在此取1.0。 轴承寿命为： （6.6） 式中, —轴承寿命((h)； —轴承转速(r/min)； —当量动载荷(N)； —轴承的额定动负荷(N)； 根据带入计算，我们所选的轴承的寿命一般需要大于5000个小时。校核成功。 6.3深沟球轴承61815的校核 我们在设计出轴的时候，在符合安装要求的同时，选取合适的滚动轴承。根据轴径，根据所选的轴承我们可以查表得我们应该选择轴承61815,其中具体数据如下:，。 转速， 功率， 转矩。 圆周力：。 轴向力：。 求比值： ， （6.7） 根据查表得，深沟球轴承的e值为0.44，由于e值小于我们所算的比值，所以则此时查的X=1,Y=0。 初步计算当量动载荷P， （6.8） 式中, —当量动载荷(N)； —动负荷系数，平稳或微冲击，中等冲击，在此取1.0。 轴承寿命为： （6.9） 式中, —轴承寿命((h)； —轴承转速(r/min)； —当量动载荷(N)； —轴承的额定动负荷(N)； 根据带入计算，我们所选的轴承的寿命一般需要大于5000个小时。校核成功。 6.4 深沟球轴承61813的校核 我们在设计出轴的时候，在符合安装要求的同时，选取合适的滚动轴承。根据轴径，根据所选的轴承我们可以查表得我们应该选择轴承61813，其中具体数据如下:，。 转速，功率， 转矩。 圆周力：。 轴向力： 。 求比值： ， （6.10） 根据查表得，深沟球轴承的e值为0.44，由于e值小于我们所算的比值，所以则此时查的X=1,Y=0。 初步计算当量动载荷P， （6.11） 式中, —当量动载荷(N)； —动负荷系数，平稳或微冲击，中等冲击，在此取1.0。 轴承寿命为： （6.12） 式中, —轴承寿命((h)； —轴承转速(r/min)； —当量动载荷(N)； —轴承的额定动负荷(N)； 根据带入计算，我们所选的轴承的寿命一般需要大于5000个小时。校核成功。 39 7 润滑和密封 7.1润滑方式选择 在分动箱里由于齿轮直接的啮合还有轴的滚动和轴承之间的配合，有着大量的摩擦出现，使齿轮及轴的寿命大大减少，为了避免这种情况，我们一般在分动箱中加入润滑油，而润滑油的作用是减少摩擦，使齿轮及轴的寿命可以达到相预期的数值上。一般在设计机械的时候，一般性根据齿轮的转速，轴的转速，和轴承的转速。还有所受到的载荷的大小来选取合适的润滑油。因为润滑油的种类是很多的，在最多使用的情况分别是有三大类润滑油占主体。在我们设计的分动箱中，由于润滑油的作用分别为润滑，降温，除锈等作用。所以我们选择钙钠基润滑脂（ZBE36001—1988）ZGN—2。滴点不低于135℃.主要用途用于工作温度在80℃～100℃，有水分或较潮湿环境中工作的机械润滑。 2 8 结论 经过自己的不断计算，一些结果不如自己一开始想的那么简单，要经过一系列很复杂的计算才能得出的结果，校核的时候还要不断进行改正，一次次的改正才能确保力的合格,以及材料的强度、刚度符合自己所算的力。通过对寿命的校核，才知道自己所做的能在可靠性的要求下工作多长时间。是否符合国家的要求。 在设计中，关键零件的尺寸，在力的校核成功后，还要对关键强度或者关键零件进行有限元分析，进过分析后，才知道自己做的零件在实际情况下可能产生的问题，使做出的产品有更好的可靠性能。只有这样，我们设计出来的零件才会符合要求和规格。 在做设计的过程中，从开始什么都不懂，开始查资料到后来的慢慢了解的越来越多，才知道了分动箱对于泵车的重要性。我国的机械行业还需要不断的发展和提升。也慢慢做出了让自己满意的论文，每一