3噸叉車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案擬定及變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】,說(shuō)明書(shū)+CAD,3噸叉車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案擬定及變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】,叉車(chē),傳動(dòng)系統(tǒng),方案,擬定,變速器,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單,cad 3噸叉車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案擬定及變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 生：歐陽(yáng)敏 指導(dǎo)老師：楊文敏 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 摘 要：叉車(chē)過(guò)去稱為叉式裝卸車(chē)或鏟車(chē)，是一種以貨叉為標(biāo)準(zhǔn)取物裝置，采用輪式底盤(pán)，屬于流動(dòng)式起重運(yùn)輸器械，或物料搬運(yùn)機(jī)械，是物流機(jī)械的一種。叉車(chē)有發(fā)動(dòng)機(jī)、輪式底盤(pán)、和門(mén)架系統(tǒng)組成。為了研究出用途廣泛、高效率、低成本、高安全性、維護(hù)方便等功能齊全的叉車(chē)。能夠在原有的基礎(chǔ)上，對(duì)3t叉車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)及其變速器有一定的改進(jìn)，力求能為搬運(yùn)行業(yè)在未來(lái)趨勢(shì)下做出力所能及的貢獻(xiàn)。 關(guān)鍵詞：叉車(chē)、傳動(dòng)系統(tǒng)、變速器、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； The Protocol of 3 Tons Forklift's Transmission System Project and the Design of Transmission Main Shaft Student：Ou Yangmin Tutor：Yang Wenmin (The College of Engineering, Hunan Argricult ure University, Changsha， 410128) Abstract: The forklift which used to fork to catch and carry goods is a kind of specific vehicle it can which lift altitude can reach up to 3m.The forklift is constituted by engine, wheeled chassis, gentry mouting system. In order to produce the new product which characterized by widely usage, high productivity, high security, etc. we can make contributions to the future transport industry if we make improve on transmission system and transmission main shaft base on former. Keywords:?forklift,?transmission?system,?transmission?main?shaft,?the?design?of?structure 1 前言： 1.1 叉車(chē)簡(jiǎn)介 叉車(chē)過(guò)去稱為叉式裝卸車(chē)或鏟車(chē)，是一種以貨叉為標(biāo)準(zhǔn)取物裝置，通常能將貨物起升3m左右的特殊車(chē)輛。叉車(chē)采用輪式底盤(pán)，屬于流動(dòng)式起重運(yùn)輸器械，或物料搬運(yùn)機(jī)械，是物流機(jī)械的一種。它又是一類邊緣產(chǎn)品，有時(shí)也被歸入工程機(jī)械。作為車(chē)輛，叉車(chē)與蓄電池搬運(yùn)車(chē)、牽引車(chē)、翻斗車(chē)、AGV小車(chē)等同屬于工業(yè)車(chē)輛或裝卸搬運(yùn)車(chē)輛。他們一般只在工廠內(nèi)部或特定區(qū)域的場(chǎng)地內(nèi)作業(yè)，因此也被稱為場(chǎng)（廠）內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)輛，屬于特種設(shè)備。 1.2 叉車(chē)歷史及發(fā)展 二戰(zhàn)期間，由于搬運(yùn)軍事物資的需要，促進(jìn)了叉車(chē)的發(fā)展。20世紀(jì)50年代國(guó)內(nèi)開(kāi)始仿制蘇聯(lián)的5t機(jī)械傳動(dòng)叉車(chē)。60年代通過(guò)測(cè)繪仿制日本叉車(chē)，開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)的叉車(chē)行業(yè)。70年代的行業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)，奠定了中國(guó)叉車(chē)行業(yè)的基礎(chǔ)，其影響深遠(yuǎn)。80年代的新系列設(shè)計(jì)，解放思想，拓寬了品種系列，更新理念，大范圍采用了寬視野門(mén)架、同步器換擋、液力傳動(dòng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向等新技術(shù)。90年代以來(lái)一批中外合資與獨(dú)資企業(yè)的建立，如德國(guó)的林德，形成了產(chǎn)品檔次的多層次格局，使叉車(chē)行業(yè)百花齊放。2007年，中叉公司、外資及全國(guó)其他企業(yè)共生產(chǎn)叉車(chē)15萬(wàn)余臺(tái)，雖然與汽車(chē)年產(chǎn)幾百萬(wàn)相比，叉車(chē)仍是一個(gè)比較小的行業(yè)，但從中叉公司2003年產(chǎn)叉車(chē)約3萬(wàn)5千臺(tái)，到2007年產(chǎn)9萬(wàn)千臺(tái)，年增長(zhǎng)率近30％的情況。 可以看出我國(guó)叉車(chē)行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛[1] 。 從銷售內(nèi)燃叉車(chē)的不同噸位看，近幾年3.0?4.999t級(jí)產(chǎn)品一直占據(jù)著內(nèi)燃叉車(chē)銷售榜首，其次是2.0?2.999t級(jí)產(chǎn)品。 2007年內(nèi)燃叉車(chē)各起重噸位產(chǎn)品所占比重情況參見(jiàn)下表1。 表 1 2010-2012年內(nèi)燃叉車(chē)各起重噸位產(chǎn)品所占比重情況 Table 1 The percentage of 2005-2007 combustion forklift on lifting tonnage 噸位 2010年(%) 2011年（%） 2012年（%） 0.0~1.199t 0.45 0.41 0.23 1.2~1.999t 4.82 6.17 5.73 2.0~2.999t 20.89 22.02 20.27 3.0~4.999t 63.32 61.31 63.69 5.0~9.999t 9.81 9.47 8.82 10.0~42.0t 0.71 0.62 1.26 由上表可以看出，10~12年銷售的內(nèi)燃叉車(chē)中3.0?4.999t級(jí)產(chǎn)品始終占最大比重，每年都在60%以上。由此可以看出，近年來(lái)國(guó)內(nèi)各噸位叉車(chē)中，3t級(jí)的叉車(chē)在需求量上是最大的，說(shuō)明它的應(yīng)用在各個(gè)方面也是最廣泛的，這也是這次研究挑選3t叉車(chē)的目的，這也符合市場(chǎng)的發(fā)展需求[2]。 1.3 叉車(chē)用途及特點(diǎn) 叉車(chē)在倉(cāng)庫(kù)等狹小場(chǎng)地進(jìn)行裝卸工作的典型工作循環(huán)為：調(diào)整方向，對(duì)準(zhǔn)貨位：調(diào)整貨叉高度，放平貨叉；前進(jìn)叉取貨物。略微起升貨物，后傾使貨物穩(wěn)定，后退，調(diào)整貨物到離地300mm左右；將貨物搬運(yùn)出倉(cāng)庫(kù)；調(diào)整方向，對(duì)準(zhǔn)貨運(yùn)的載貨汽車(chē)，起升貨物到高于貨車(chē)車(chē)廂的高度；前進(jìn)到貨車(chē)的裝載位置，前傾放平貨叉，降下貨物；后退抽出貨叉，后傾門(mén)架并降下貨叉到離地300mm左右；將叉車(chē)開(kāi)入倉(cāng)庫(kù)取下一件貨物。在上述每一作業(yè)循環(huán)中，駕車(chē)員要多次操作節(jié)氣門(mén)（油門(mén)）、離合器、變速器、轉(zhuǎn)向盤(pán)、制動(dòng)器、多路換向閥等。作為車(chē)輛，作業(yè)時(shí)還要避讓障礙和人員，駕駛員操作非常復(fù)雜繁重以及辛苦[3]。 因此叉車(chē)的工作特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向、離合、換擋、制動(dòng)、起升、傾斜等系統(tǒng)操作頻繁。 由此可以看出來(lái)，叉車(chē)的操作性能對(duì)于叉車(chē)操作者的重要性，而叉車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，變速器，換擋器的好壞決定了叉車(chē)的操作性能，所以我們叉車(chē)對(duì)于它的傳動(dòng)系統(tǒng)有非常嚴(yán)格的要求。這也決定了對(duì)于叉車(chē)研究的未來(lái)的方向，主要是對(duì)叉車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及變速器的設(shè)計(jì)進(jìn)行突破，這也說(shuō)明了此次研究的重要性。 1.4 叉車(chē)分類與構(gòu)造 1.4.1 叉車(chē)的分類 叉車(chē)的構(gòu)造和性能的特點(diǎn)就是：貨物重心位于四個(gè)車(chē)輪所圍成的支撐平面之外，有穩(wěn)定性問(wèn)題；其底盤(pán)系統(tǒng)與汽車(chē)、拖拉機(jī)、運(yùn)輸車(chē)輛相比，有前輪驅(qū)動(dòng)、后輪轉(zhuǎn)向、車(chē)速較低、爬坡度大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、越野性差、結(jié)構(gòu)緊湊、自重較大等特點(diǎn)。 根據(jù)叉車(chē)的起重量，將其分為小噸位（0.5t和1t）、中頓位（2t和3t）、大噸位（5t）。 根據(jù)動(dòng)力來(lái)源，叉車(chē)分為手動(dòng)叉車(chē)（起重量0.5以下）、內(nèi)燃叉車(chē)（0.5t到42t）、蓄電池叉車(chē)（3t以下）。 根據(jù)貨物與叉車(chē)的位置關(guān)系，叉車(chē)分正面叉車(chē)和側(cè)面叉車(chē)。正面叉車(chē)包括平衡重式叉車(chē)（內(nèi)燃叉車(chē)和蓄電池叉車(chē)）和前移式叉車(chē)（蓄電池叉車(chē)，小噸位，室內(nèi)使用）； 常用分法就這三類，此次設(shè)計(jì)的就是3t內(nèi)燃正面叉車(chē)。 1.4.2 叉車(chē)的結(jié)構(gòu) 叉車(chē)的結(jié)構(gòu)緊湊，軸距較短，轉(zhuǎn)向靈活，能在狹窄的場(chǎng)地和通道內(nèi)作業(yè)，能通過(guò)比較低矮的倉(cāng)門(mén)；因此叉車(chē)非常廣泛的應(yīng)用于車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、港口、車(chē)站等場(chǎng)所，進(jìn)行裝卸、堆垛、拆垛、和極短距離的搬運(yùn)。叉車(chē)對(duì)于實(shí)現(xiàn)裝卸搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率非常重要，是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要裝備。 叉車(chē)由發(fā)動(dòng)機(jī)、輪式底盤(pán)和門(mén)架組成。叉車(chē)底盤(pán)與工程機(jī)械的底盤(pán)相仿，也采用剛性懸架，有傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和行走支撐裝置組成。 2 叉車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)方案擬訂 2.1 叉車(chē)的基本參數(shù)擬訂 (1) 載荷中心距C 載荷中心距是貨物重心到貨叉垂直段前表面的規(guī)定距離（mm）。（叉車(chē)的載荷中心距一般為標(biāo)準(zhǔn)值） 由上表我們可以選擇C=500mm。 (2) 最大起升高度Hmax 表2 叉車(chē)額定起重量標(biāo)準(zhǔn) Table 2 The standard of forklift rated lifting weight 額定起重量Q/t Q<1 1≤Q<5 5≤Q≤10 12≤Q≤18 20≤Q≤42 載荷中心距C/mm 400 500 600 900 1250 最大起升高度是叉車(chē)處于平時(shí)地面，承載額定起重重量，門(mén)架垂直，貨叉到最大高度時(shí)，貨叉水平段上表面至地面的距離（mm）。 系列值有：1500、2000、2500、2700、3000、3300、3600、4000、4500、5000、5500、6000、7000。 我們?cè)诖诉x擇3000mm。 (3) 自由提升高度 自由提升高度是內(nèi)門(mén)架頂端不伸出外門(mén)架，即叉車(chē)高度不增大的情況下，能獲得的起升高度（mm）。用于悶在出入低矮的倉(cāng)門(mén)，在低矮的庫(kù)房、火車(chē)車(chē)廂或集裝箱內(nèi)部工作。典型值為110—300mm。在此，由于此次設(shè)計(jì)的叉車(chē)主要用于倉(cāng)房，倉(cāng)庫(kù)等室內(nèi)環(huán)境，所以取115mm。 (4) 滿載最大起升高度 滿載最大起升高度為叉車(chē)停止，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度最大（油門(mén)最大），額定起重量，貨物所能達(dá)到的最大平均速度。典型值：300-500mm/s。 在此我選擇的滿載行駛速度13.5km/h。 (5) 門(mén)架前、后傾角 通常為前傾6°，后傾12°。 (6) 滿載行駛速度 額定起重量，最高檔，在平直干硬的道路上能達(dá)到的最大穩(wěn)定行駛速度為滿載行駛速度。典型值20km/h。取此值。 (7) 最大爬坡度 額定起重量，以最低的穩(wěn)定速度（>2km/h）所能爬上的長(zhǎng)為規(guī)定值的最陡坡道的坡度值。典型值為20%。 (8) 型號(hào)確定 由以上參數(shù)可以確定此叉車(chē)的型號(hào)為此次。 2.2 叉車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案擬訂 2.2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 (1)減速增距：相對(duì)于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速非常高，需要有一部分固定的減速。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，減速的目的在于增大轉(zhuǎn)矩，否則驅(qū)動(dòng)車(chē)輪將無(wú)法克服道路阻力[4]。 (2)改變速比：用來(lái)提供不同的車(chē)速或適應(yīng)不同的道路阻力情況。 (3)提供倒檔：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)不能倒轉(zhuǎn)，倒車(chē)需要有傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (4)提供空擋：被牽引或維修時(shí)，較長(zhǎng)時(shí)間切斷轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的傳遞。 (5)平穩(wěn)起步：首先內(nèi)燃機(jī)不能帶載起動(dòng)，其次車(chē)輛起步時(shí)要逐漸加載，避免沖擊。 (6)提供差速：轉(zhuǎn)彎或通過(guò)不平穩(wěn)路面時(shí)允許兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速不同。 而叉車(chē)對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)還有一些特殊的要求[5]。 (1)需要較大的速比。叉車(chē)的車(chē)速較低，最大車(chē)速為20km/h，要求傳動(dòng)系統(tǒng)總的傳動(dòng)比較大。 (2)有較多的倒檔。叉車(chē)在作業(yè)時(shí)常用倒檔，頻率接近50%。而此次設(shè)計(jì)的此次也是設(shè)計(jì)了3個(gè)前進(jìn)擋和兩個(gè)倒退擋。 (3)頻繁的操作：從上述的操作循環(huán)可以看出，叉車(chē)的離合器和變速器的操作相當(dāng)頻繁，在這種情況下，需要采用較好的同步器換擋和動(dòng)力換擋。 (4)提供輔助維修手段。由于叉車(chē)的結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的維修與更換非常困難，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要著重考慮。 (5)特殊的結(jié)構(gòu)形式。由于結(jié)構(gòu)緊湊，所以我的傳動(dòng)系統(tǒng)就需要采用剛性連接，無(wú)萬(wàn)向傳動(dòng)。 2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的方案擬訂 叉車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用如下幾種方式。 (1)機(jī)械傳動(dòng)：此中傳動(dòng)方案有離合器、變速器、驅(qū)動(dòng)橋中的主傳 動(dòng)（輪邊減速）等組成。 此種傳動(dòng)方案對(duì)應(yīng)變速器的檔位不同時(shí)，各有一條牽引力曲線，而且機(jī)械傳動(dòng)在檔位一定的情況下并不改變發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，因此它的牽引力曲線的形狀與發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線在某種情況下是相似的，只要當(dāng)檔位數(shù)足夠并且速比分配合理時(shí)，通過(guò)及時(shí)的人工換擋，分段逼近理想的傳動(dòng)系統(tǒng)特性曲線。所以在駕駛員合理的操作下，機(jī)械傳動(dòng)可以達(dá)到最高的傳動(dòng)效率。 當(dāng)然這也要求操作員的技術(shù)很高。而且若是操作不當(dāng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)易熄火，冒黑煙，也會(huì)增加油耗。 (2)液力機(jī)械傳動(dòng)：相當(dāng)于用液力變矩器取代離合器，動(dòng)力換擋變 速器取代人力換擋變速器，驅(qū)動(dòng)橋部分也不會(huì)變，簡(jiǎn)稱液力傳動(dòng)。液力傳動(dòng)的特性與傳動(dòng)系統(tǒng)的理想特性比較相近，低速牽引力大，加速快，難呢過(guò)自動(dòng)調(diào)速，對(duì)于操作員來(lái)說(shuō)，更加方便。但是這也缺少了操作性，最主要的是，他的傳動(dòng)效率低較[5]。 (3)靜壓傳動(dòng)和內(nèi)燃點(diǎn)傳動(dòng)：靜壓傳動(dòng)依靠液壓系統(tǒng)的控制回路實(shí) 現(xiàn)調(diào)速，操作方便，也能實(shí)現(xiàn)理想特性，但是成本較高不予考慮。內(nèi)燃電傳動(dòng)采用電動(dòng)輪方案，基本原理是，有內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，然后用發(fā)電機(jī)輸出電能驅(qū)動(dòng)裝載車(chē)輪中的直流電動(dòng)機(jī)。其調(diào)速和制動(dòng)油電氣系統(tǒng)控制，也能實(shí)現(xiàn)理想特性，布置也簡(jiǎn)單方便。但是成本也太高，所以也不予考慮。 綜合以上方案，我初步選擇的是機(jī)械傳動(dòng)和液力傳動(dòng)。 機(jī)械傳動(dòng)操作性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本在幾種方案中時(shí)最低的，雖然對(duì)操作員的要求較高，但在如今的專業(yè)水平下是沒(méi)有任何問(wèn)題的。最主要的是它的傳動(dòng)效率是最高的。而且在現(xiàn)在的叉車(chē)中有最廣泛的運(yùn)用，在設(shè)計(jì)上有最完美的方法，在制作工藝上也有比較完全的系統(tǒng)。整體結(jié)構(gòu)如圖3。 液力傳動(dòng)，操作方便，也滿足理想特性。但是傳動(dòng)相率相對(duì)較低。而且在現(xiàn)如今的叉車(chē)中，應(yīng)用比較少，所以技術(shù)也不夠成熟，制造成本相對(duì)較高。 最終，我還是選擇了機(jī)械傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)此次的設(shè)計(jì)。 2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計(jì) 2.3.1 內(nèi)燃機(jī)的選擇 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 G=C+1.4R0.45L+0.22Q (1) Pemax=1.2Pef+Pt (2) Pef=βDrmaxQ+G3600?+Pe (3) G —— 叉車(chē)自重 圖1 叉車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 Fig 1 Structure diagram of forklift drive system Q ——額定起重量，已知為3t C ——載荷中心距，取500mm R ——前輪半徑，取155mm L ——軸距，取1000mm β——限速影響系數(shù)，β=1.1 Drmax ——檔動(dòng)力因素，3-5t取0.05 Vmax ——最大車(chē)速 20km/h G+Q ——叉車(chē)自重與起重量和 ? ——傳動(dòng)效率，機(jī)械傳動(dòng)取0.85 Pt ——附件功率 最終計(jì)算得G=4.5t，Pemax=40.05kw。查詢參考資料[6]可以選用的發(fā)動(dòng)機(jī)為X4105CQ,從而可以查閱參考資料[7]得Memax=Mn=9550Ne/n_e =179N?m。 2.3.2 主離合器的設(shè)計(jì) 叉車(chē)對(duì)離合器的一般要求 接合平順。保證內(nèi)燃叉車(chē)的平穩(wěn)起步和平穩(wěn)換擋，這一方面也要求駕駛員的熟練操作來(lái)做保證[8]。 (1)分離徹底。如在起動(dòng)或換擋過(guò)程中暫時(shí)徹地的切斷動(dòng)力傳遞，分離狀態(tài)要徹底，不要有連帶，不能“拖泥帶水”，但也需要由離合器構(gòu)造和操縱機(jī)構(gòu)保證。 (2)傳力可靠。叉車(chē)用的主離合器都是常接合的，自由狀態(tài)為接合狀態(tài)，有彈簧來(lái)壓緊。能實(shí)現(xiàn)將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩可靠地傳遞給傳動(dòng)系統(tǒng)，正常工作狀態(tài)下不打滑。 (3)防止過(guò)載。在車(chē)輛起步、制動(dòng)和阻力突然增大時(shí)，通過(guò)摩擦副之間的打滑來(lái)保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)的各零部件不過(guò)載，起極限力矩聯(lián)軸器作用。 (4)更換方便。這是叉車(chē)對(duì)此的特殊要求，因?yàn)椴孳?chē)的結(jié)構(gòu)緊湊，但是它的操作有非常平滑，有上述的操作循環(huán)中可以看出對(duì)離合器的操作也是非常的頻繁的。而離合器也是傳動(dòng)系統(tǒng)中不可或缺的一部分，所以要求易更換，在此次的設(shè)計(jì)中，就采用了最常用的在配合變速器第一軸的“抽軸構(gòu)造”來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂抽軸構(gòu)造是指變速器第一軸能軸向移動(dòng)一段距離，使其與離合器從動(dòng)盤(pán)之間的花鍵脫開(kāi)，使離合器從動(dòng)盤(pán)能從上方取出方便更換。 (5)接合可靠。具有合適的儲(chǔ)備能力。既能保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，又能防止傳動(dòng)系統(tǒng)零部件過(guò)載。而反映這種性能的參數(shù)是離合器的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)，儲(chǔ)備系數(shù)β值的大小與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)性能、離合器的結(jié)構(gòu)形式等因素有關(guān)。一般β取1.6-2.5。 2.3.3 離合器構(gòu)造 離合器種類分為：干式離合器，濕式離合器，單片離合器，多片離合器，經(jīng)常接合式離合器，經(jīng)常分離式離合器。 在此次的設(shè)計(jì)中選擇經(jīng)常接合式離合器。 離合器由摩擦襯片、壓盤(pán)、分離杠桿、分離撥叉、分離軸承和殼體等組成。 對(duì)其離合器的摩擦片D與d取值，取D=300mm，d=175mm。 繪制構(gòu)造組裝圖見(jiàn)圖BS-2。 (1)工作原理 離合器的主動(dòng)部分由內(nèi)燃機(jī)飛輪1、離合器蓋5和壓盤(pán)4等構(gòu)件。離合器從動(dòng)部分由帶有摩擦片3的從動(dòng)片2，從動(dòng)片通過(guò)花鍵與從動(dòng)軸9相連，從動(dòng)軸即變速器輸入軸。當(dāng)從動(dòng)片被彈簧(壓緊裝置)壓緊在飛輪與壓盤(pán)之間時(shí)，產(chǎn)生摩擦力而傳遞轉(zhuǎn)矩。需要中斷轉(zhuǎn)矩時(shí)，迅速踩下踏板12，經(jīng)過(guò)分離撥叉10、分離套筒8、分離軸承7及分離杠桿11，使壓盤(pán)4進(jìn)一步壓緊彈簧并離開(kāi)從動(dòng)片2，離合器處于分離狀態(tài)，不再傳遞轉(zhuǎn)矩。這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為分離機(jī)構(gòu)。 當(dāng)需要離合器結(jié)合時(shí)，緩慢的松開(kāi)踏板，壓盤(pán)會(huì)在彈簧力作用下，向左移動(dòng)而將從動(dòng)片逐漸壓緊，壓力逐漸增大時(shí)，主、從動(dòng)片見(jiàn)的摩擦力加大，傳遞轉(zhuǎn)矩加大。從動(dòng)片在摩擦作用下逐漸加速，直至與主動(dòng)件速度一致。 這樣的設(shè)計(jì)才能保證迅速分離，緩慢結(jié)合，從而起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。 (2)主離合器驗(yàn)算 轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)β：主離合器的最大摩擦力矩Mc必須保證傳遞內(nèi)燃機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Memax并有一定儲(chǔ)備[9]，Mc=βMemax， =1.6~2.5，取1.6。 摩擦力矩的驗(yàn)算 Mc=FpμRCz (4) Rc=D3-d33(D3-d3) (5) Fp=p0A=p0πD3-d34 (6) Fp ——壓盤(pán)上的總壓力； μ ——擦因數(shù)，干式：銅對(duì)石棉0.25~0.35， RC ——摩擦面等效半徑 z ——摩擦面數(shù)，單片去2 p0 ——需用壓強(qiáng)，鋼對(duì)銅絲石棉0.1~0.25MPa A ——摩擦片面積 由上述經(jīng)驗(yàn)公式得 D=1.56{Mc/[p0μz(1-c3)]}1/3 代入所有數(shù)據(jù)得 D=1.56160×1.60.1×0.25×21-0.6313=295mm 取D=300mm符合要求。 2.3.4 萬(wàn)向傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 它由兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)和一根可伸縮的傳動(dòng)軸就構(gòu)成了一套萬(wàn)向傳動(dòng)裝，萬(wàn)向傳動(dòng)能夠“容忍”非常大的距離偏差和角度偏差，可靠地傳遞動(dòng)力。 叉車(chē)噸位較大，軸距較大時(shí)，在布置上可以采用萬(wàn)向傳動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是可以把發(fā)動(dòng)機(jī)靠后，用以平衡叉車(chē)載物時(shí)的重量[10]。 萬(wàn)向傳動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該符合以下兩個(gè)特點(diǎn)： (1) 與中間軸相連的兩萬(wàn)向節(jié)必須在同一平面內(nèi)。 (2) 被連接的兩根軸與中間軸的夾角數(shù)值相等。 叉車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的功能 (1)減速增距：通過(guò)主傳動(dòng)、輪邊減速（此次設(shè)計(jì)未用到），進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)軸、增大轉(zhuǎn)矩，以滿足驅(qū)動(dòng)要求。 (2)差速：適應(yīng)轉(zhuǎn)彎、路面不平、輪胎氣壓不等造成滾動(dòng)半徑差別等情況。 (3)承載：承裝驅(qū)動(dòng)橋機(jī)構(gòu)，承裝車(chē)輪、制動(dòng)器、連接門(mén)架、車(chē)架。 (4)傳力：支撐車(chē)架，傳遞重力、驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力、側(cè)向力。 叉車(chē)驅(qū)動(dòng)橋特點(diǎn)[11]: (1)由于車(chē)速較低，主傳動(dòng)速比往往較大。 (2)多采用全浮式半軸：只承受轉(zhuǎn)矩，其他載荷有橋殼承擔(dān)。 (3)有時(shí)通過(guò)剖分軸瓦直接承裝門(mén)架，并通過(guò)剖分軸瓦直接安裝在車(chē)架上。 (4)由于叉車(chē)結(jié)構(gòu)緊湊，中小噸位往往與變速器剛性連接。 叉車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造 (1)主傳動(dòng) 主傳動(dòng)有稱主減速器。由于叉車(chē)的車(chē)速低，傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比大，希望主傳動(dòng)部分能分擔(dān)速比。 主傳動(dòng)中采用曲線齒錐齒輪副，其優(yōu)點(diǎn)是不發(fā)生根切的最小齒數(shù)少，只有5~6個(gè)，有利于提高速比，減小尺寸。主傳動(dòng)主要承擔(dān)固定的速比，一般單機(jī)速比5~7，雙級(jí)速比8~12。在本次設(shè)計(jì)中便采用單級(jí)速比，并去主速比i0=6.67。 (2)差速器 當(dāng)叉車(chē)轉(zhuǎn)彎、在不平路面上行駛或左右輪胎載荷與氣壓不等而使其滾動(dòng)半徑有差異時(shí)，必須允許左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)，才能保證正常行駛。因?yàn)椴捎貌钏倨鲗?dòng)力分別傳遞到兩根半軸，并使其有可能以不同的速度旋轉(zhuǎn)。 差速器位于主傳動(dòng)大椎齒輪的中間，是一種空間行星輪機(jī)構(gòu)。在正常情況下，差速器殼帶動(dòng)十字軸并帶動(dòng)行星齒輪公轉(zhuǎn)，行星齒輪撥動(dòng)半軸齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，只是行星輪只有公轉(zhuǎn)沒(méi)有自轉(zhuǎn)，兩個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)有差速需要時(shí)，行星齒輪既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)，是兩個(gè)半軸的轉(zhuǎn)速不同[12]。 對(duì)于半軸，驅(qū)動(dòng)橋殼，車(chē)輪，均按照傳統(tǒng)叉車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)選取。在此不做介紹。 3．變速器設(shè)計(jì) 叉車(chē)變速器的作用 變速變距：通過(guò)換擋改變內(nèi)燃機(jī)到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)比，改變驅(qū)動(dòng)力和車(chē)速，適用不同的路面。 提供倒檔：解決內(nèi)燃機(jī)不能倒轉(zhuǎn)的問(wèn)題，使車(chē)輛能夠后退行駛。 提供空擋：較長(zhǎng)時(shí)間切斷動(dòng)力傳遞，以便讓內(nèi)燃機(jī)無(wú)載起動(dòng)或短暫停車(chē)時(shí)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。 叉車(chē)中的變速器要求 檔位合理：檔位數(shù)量需要符合設(shè)計(jì)要求，各檔的速比分配要合理。 倒檔要多：本次設(shè)計(jì)要求2個(gè)倒檔。 換擋輕便：采用同步器換擋，減小沖擊，減輕駕駛員疲勞，提高效率。 效率高：采用高效率傳動(dòng)齒輪，工作可靠，噪聲小，壽命長(zhǎng)。 制造簡(jiǎn)單：叉車(chē)的成本要低，變速器要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。 3.1 叉車(chē)變速方案擬定 由于本次設(shè)計(jì)要求3個(gè)前進(jìn)擋，2個(gè)倒退擋，所以需考慮無(wú)級(jí)變速，采用有級(jí)變速。 叉車(chē)的傳動(dòng)要求精度高，傳動(dòng)效率高，噪音小，所以全部齒輪選擇斜齒輪。 變速器的換擋部分，要求換擋簡(jiǎn)單，方便，盡量減輕駕駛員的工作壓力，所以選擇換擋簡(jiǎn)單的換擋同步器，該結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是通過(guò)同步鎖環(huán)的錐面摩擦要進(jìn)入嚙合的齒輪轉(zhuǎn)速同步，使換擋容易，無(wú)沖擊[13]。 在上述傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)中，已經(jīng)設(shè)計(jì)為人力換擋變速器的操作機(jī)構(gòu)。 但在結(jié)構(gòu)上需要滿足以下要求： (1)處于空擋的變速器不能自動(dòng)掛檔。 (2)掛檔后的變速器不會(huì)脫檔，并保證齒輪的全齒長(zhǎng)嚙合工作。 (3)變速器不能同時(shí)掛入兩個(gè)檔位。 為滿足上述要求，在掛檔機(jī)構(gòu)中便設(shè)計(jì)了變速器換擋的自鎖與互鎖機(jī)構(gòu)。這使在換擋過(guò)程中，駕駛員必須克服自鎖彈簧的壓力，擠開(kāi)鋼球，才能撥動(dòng)撥叉軸，起到不能自動(dòng)掛檔的作用。而且一旦進(jìn)入某一檔位，鋼球會(huì)落入撥叉軸的另一凹坑，從而防止脫檔。而在撥叉軸之間的小孔通道中，有幾個(gè)互鎖鋼球和銷子，撥叉軸側(cè)面的相應(yīng)位置也有凹坑，只要有一根撥叉軸移開(kāi)空擋位置，這些鋼球和銷子之間就不會(huì)再有空隙，阻止其他撥叉軸的移動(dòng)，從而防止同時(shí)掛入兩個(gè)檔位。 3.2 變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1傳動(dòng)方案與傳動(dòng)比的分配 設(shè)汁一個(gè)變速器，首先根據(jù)總體設(shè)計(jì)所確定的檔數(shù)及行檔傳動(dòng)比，擬定傳動(dòng)方案，即確定各檔的傳動(dòng)路線和換檔方式。根據(jù)的原則： (1)盡量縮短傳動(dòng)路線，減少傳動(dòng)路線中的齒輪嚙合對(duì)數(shù)，提高傳動(dòng)效率。在傳動(dòng)比不是很足的條件下，一般采用兩級(jí)減速傳動(dòng)。檔數(shù)放多，采用串聯(lián)式傳動(dòng)可以減少齒輪對(duì)數(shù)。 (2)盡量使齒輪和釉共用，以減少齒輪數(shù)和軸數(shù)，在某些情況下，第一級(jí)的被動(dòng)齒輪可當(dāng)作第二級(jí)的主動(dòng)齒輪。 配置齒輪和軸時(shí)要注意下列問(wèn)題。 (1)一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比不宜選擇過(guò)大，一般不大于3，否則齒輪大小懸殊，結(jié)構(gòu)不緊湊。 (2)低速檔齒輪副受力大，應(yīng)盡量布置得靠近軸承，以減小軸的變形，保證良好嚙合。 (3)采用斜齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)合理考慮齒輪的螺旋角方向，使軸承受力合理。中間鈾上的從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪螺旋角的方向應(yīng)該相同，以便減輕軸承的軸向載荷。 (4)相鄰檔位的齒輪應(yīng)盡量相鄰布置，以便于換檔。不同類型的叉車(chē)變速器，其檔位數(shù)也不盡相同。采用前3后2的變速器。選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)叉車(chē)的最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮確定。叉車(chē)爬坡時(shí)車(chē)速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有： (7) 根據(jù)車(chē)輪與路面的附著條件： (8) 求得的變速器1檔傳動(dòng)比為 (9) 3.78≤ig1≤8.54 所以?。? =4 式中： m=7.5t ——叉車(chē)滿載總質(zhì)量 g=9.81N/kg ——重力加速度 ——道路最大阻力系數(shù) ——驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑：13英寸 =179N*M ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 =6.67 ——主減速比 ——叉車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 =0.6 ——道路附著系數(shù) 最高檔傳動(dòng)比 =2450rpm ——發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 =160.75 (10) =2 由于最大時(shí)速為20km/h，由 =vmax2πr×i0×ig3×il (11) 得il=1.5。 前進(jìn)中間檔速比： =4×2=2.828 (12) 倒檔1速比： 取==2.828 倒檔2速比： ==2 反算各檔速度： = n發(fā)×2πr/i0×i變=7.6km/h (13) =12.3 km/h =20.0 km/h =12.3km/h =20.0km/h 3.2.2 變速器主要參數(shù) 傳動(dòng)方案確定后，可根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩確定中心矩A、模數(shù)M、齒寬b、螺旋角β等參數(shù)。 (1)齒輪軸中心距 中心距的大小直接影響變速器尺寸的緊湊。因此，在傳遞最大轉(zhuǎn)矩、齒輪強(qiáng)度足夠，結(jié)構(gòu)布置可能實(shí)現(xiàn)的條件下，應(yīng)盡可能采用較小的中心距。對(duì)于叉車(chē)來(lái)講，絕大多數(shù)變速器的輸入軸和輸出軸不同軸線，因此第一級(jí)傳動(dòng)和第二級(jí)傳動(dòng)的軸距可以不相等。我們首先要確定中間軸和輸出軸的中心矩A1，因所傳的轉(zhuǎn)矩最大。其他軸之間的中心距可以由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定。初選中心距Al時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式[14]； =10×3179×4=89.5 (14) 取A=100 式中： =10 ——按發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩直接求A時(shí)的中心矩系數(shù) (2)模數(shù)m 常嚙合斜齒輪，可按下式初選法向模數(shù) =2.65 (15) 式中： ——內(nèi)燃機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 從齒輪應(yīng)力的合理性及強(qiáng)度考慮，每對(duì)齒輪應(yīng)有各自的模數(shù)，但從工藝性考慮，一個(gè)變速器的齒輪模數(shù)應(yīng)盡量統(tǒng)一，多用折中方案。 =2.5 （GB/T1357-87） (3)齒輪寬度 斜齒輪 b=(6~8.5) =82.5=20mm (16) 對(duì)低檔齒輪，齒寬系數(shù)取較大值。（對(duì)于齒輪1，由于是齒輪軸上的齒輪，所以寬度去b1=50） (4)斜齒輪的螺旋角 確定螺旋角β0時(shí)，主要是從它對(duì)嚙合性能、齒輪強(qiáng)度的影響以及軸向力平衡等方面綜和考慮。β0增大時(shí)，齒輪嚙合的重合系數(shù)增大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；在一定范圍內(nèi)(β0<30)增大β0，可使齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高，但β0過(guò)大時(shí)，傳動(dòng)效率降低，軸向力過(guò)大，使軸承工作條件惡化。β0可按下式確定[15]： sinβ0=πεamnb=3.14×2.520=0.392 (17) =23.11° 式中 ——法面模數(shù)，()為mm B ——工作齒寬，（b）為mm (5)各檔齒輪齒數(shù)的分配 圖2 變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 Fig2 The diagram of Transmission 表3 變速器傳動(dòng)路線 Table1 Transmission line 檔位 操縱情況 傳動(dòng)路線 i總 前進(jìn)1檔 移動(dòng)10向左,12向左 1-4-5-6 4 前進(jìn)2檔 移動(dòng)10向左,11向左 1-4-10-7 2.828 前進(jìn)3檔 移動(dòng)10向左，11向左 1-4-3-8 2 倒退1檔 移動(dòng)10向右,11向左 2-9-3-10-7 2.828 倒退2檔 移動(dòng)10向右，11向右 2-9-3-8 2 3.2.3變速器齒輪設(shè)計(jì) (1)齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì) 先求其齒數(shù)和 zε=2×Acosβm (18) z3+z8=z7+z4=z5+z6=zε (19) ig1=z4z1×z6z5=4 (20) ig1-=z3z2×z7z10=2。828 (21) ig2=z8z2=2 (22) 取z1=24，z2=22。 依據(jù)上述關(guān)系式，可以得出z8=44，z3=28，z6=54， z5=18, z4=30, z7=50，z10=22. 再把各齒齒數(shù)代入式 cosβ3-8=mn(z3+z8)/2A (23) ig3=z4z1×z8z3=2 (24) ig1-=z3z2×z7z10=2.828 (25) 反算 cosβ3-8=mnz3+z82A=2.5×(28+44)/2×100=0.90 (26) β3-8=25.01° 符合要求，再把z7+z4與z5+z6代入也算得符合要求。 ig3=3024×4428=1.8 ig1-=3024×5022=3.0 得與條件取值相近，所以也符合。 雖然z9的取值對(duì)變速器的速比沒(méi)有影響，但是在此取z9=20，是為了考慮到齒輪嚙合的可靠性。 (2)變速器齒輪參數(shù) 叉車(chē)變速器的齒輪均為斜齒圓柱齒輪，斜齒圓柱齒輪除了能滿足傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比恒定不變等傳動(dòng)的基本要求外，還有重合度大，降低了沒(méi)對(duì)輪齒的載荷，提高了齒輪的承載能力與不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)[13]。 而斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：兩斜齒輪的螺旋角必須相等而且方向相反。 由表4的齒輪齒數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)下列參數(shù)進(jìn)行計(jì)算[14]： 表4 斜齒輪參數(shù)計(jì)算公式 Table4 The parameters of helical gear formula 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 基圓柱螺旋角 1=2=0 2 端面模數(shù) 3 壓力角 選取標(biāo)準(zhǔn)值 4 端面壓力角 5 分度圓直徑 d=z=zmn/cosβ 6 齒頂高 ha=mn(han*+xn) 7 齒根高 hf=mn(han*+cn*-xn) 8 齒全高 h1=mn×cn 9 齒頂圓直徑 10 齒根圓直徑 =d-2 11 基圓直徑 12 當(dāng)量齒數(shù) 13 法面齒距 pn=πmn 14 端面齒距 pt=πmt= pn/cosβ 15 法面基圓齒距 pbn= pncosαn 16 最少齒數(shù) zmin=zvmincosβ3 17 端面變位系數(shù) xt=xncosβ 18 法面齒厚 sn=(π2+2xntanαn)mn 19 端面齒厚 st=(π2+2xttanαt)mt 端面模數(shù) =2.5÷0.906=2.76 (27) 端面壓力角 ==0.40 (28) = 分度圓直徑 d1=z1=242.76=66 d2=z2=222.76=61 d3=z3=282.76=77 d8=z8=442.76=121 d4=z4=302.76=83 d7=z7=502.76=138 d5=z5=182.76=50 d6=z6=542.76=149 d9=z9=202.76=55 d10=z2=222.76=61 齒頂高 ha=mn(han*+xn) =12.5=2.5 (29) 齒根高 =（1+0.25）2.5=3.125 (30) 齒全高 =（2+0.25）2.5=5.625 (31) 齒頂圓直徑 da1=2ha+d1=2.5+66=68.5 =2.5+61=63.5 da3=2ha+d3=2.5+77=79.5 da8=2ha+d8=2.5+121=123.5 da4=2ha+d4=2.5+83=85.5 da7=2ha+d7=2.5+138=131.5 da5=2ha+d5=2.5+50=52.5 da6=2ha+d6=2.5+149=151.5 da9=2ha+d9=2.5+55 =57.5 da10=2ha+d10=2.5+61=63.5 齒根圓直徑 df1=d1-2hf=66-23.1=59.8 df2=d2-2hf=61-23.1=54.8 df3=d3-2hf=77.2-23.1=71 df8=d8-2hf=121 -23.1=114.8 df4=d4-2hf=83-23.1=76.8 df7=d7-2hf=138-23.1=131.8 df5=d5-2hf=50-23.1=43.8 df6=d6-2hf=149-23.1=142.8 df9=d9-2hf=55-23.1=48.8 df10=d10-2hf=61-23.1=54.8 基圓直徑 =66=61 =61=57 db3=d3cosαt=77×cos21.8°=71 db8=d8cosαt=121×cos21.8°=118 db4=d4cosαt=83×cos21.8°= 77 db7=d7cosαt=138×cos21.8°=136 db5=d5cosαt=50×cos21.8°=44 db6=d6cosαt=149×cos21.8°=142 db9=d9cosαt=55×cos21.8°=51 db10=d10cosαt=61=57 法面齒厚 sn=(π2+2xntanαn)mn=2.53.14/2=3.9 (32) 端面齒厚 st=π2+2xttanαtmt=2.76×3.142=4.3 (33) 驗(yàn)算重合度[15]: (34) =12πz1×tan-1αat1-tan-1αt'+z5×tan-1αat2-tan-1αt' +bsinβπmn(35) 兩輪的齒頂圓壓力角分別為[16]: (36) (37) 得： =1.52+1.05=2.77 (38) 因?yàn)? 2.77>2 所以重合度符合要求，各齒輪主要參數(shù)見(jiàn)下表5 表5 各齒輪主要參數(shù)值表 Table5 The main parameters of the gear value table 齒輪 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 m 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 齒數(shù) 24 22 28 30 18 54 50 44 20 22 d 66 61 77 83 50 149 138 121 55 61 df 59.8 54.8 71 76.8 43.8 142.8 131.8 114.8 48.8 54.8 da 68.5 63.5 79.5 85.5 52.5 151.5 131.5 123.5 57.5 63.5 αn 20° 20° 20° 20° 20° 20° 20° 20° 20° 20° β 23.11° 23.11° 23.11° 23.11° 23.11° 23.11° 23.11° 23.11° 23.11° 23.11° (3) 斜齒輪材料選擇 材料選擇20GrMnTi(滲碳淬火)[17]； (4)斜齒輪強(qiáng)度校核 (39) 式中： ——強(qiáng)度系數(shù)（N/） 對(duì)鋼制齒輪：=189.8 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)： =2.31 (40) 其中： ==21.8 (41) = = ==22.7 (42) ——端面重合度；非變位齒輪：==21.8 ——螺旋角系數(shù) ===0.95 (43) ——重合度系數(shù) ==0.83 (44) 其中=0.67+0.79=1.46， 查[18]: ——端面分度圓切向力： =2Tjd1=5.27 (45) ==179 N?m (46) i0——傳動(dòng)系所計(jì)算的零件之前的總傳動(dòng)比 ——傳動(dòng)系所計(jì)算的零件之前的總傳動(dòng)效率 d1——主動(dòng)齒輪分度圓直徑 d=67.9 b ——齒寬 b=20 ——被動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪的齒數(shù)比μ=16/14=1.14 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的使用系數(shù)，插車(chē)第一軸常嚙合齒距=1.1 ——?jiǎng)虞d系數(shù) (47) 分度圓處的圓周速度： v=πdn×10360=4.23(48) 精度等級(jí)選為8 級(jí)[19] =1.18 ——齒向載荷分布系數(shù)： 按機(jī)械零件調(diào)質(zhì)8級(jí)公式計(jì)算 (49) ===0.24 =1.17 因?yàn)椋?=3.56 所以： =1.09 ——齒間載荷分配系數(shù)： 因?yàn)? =1.1×9.57×10320=526.35>100 (50) 所以 =1.4 可得 (51) σj=189.8×2.31×0.95×0.83×1.1×1.18×1.17×1.4×9.57×10338.64×20×1.14+11.14 =1796.36MPa 許用表面接觸應(yīng)力 (52) 式中： ——考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)，接觸疲勞壽命系數(shù)查[5]，其中N的計(jì)算方法是：設(shè)n為齒輪的轉(zhuǎn)速（單位為rpm）；j為齒輪沒(méi)轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面捏合的次數(shù)；為齒輪的工作壽命（單位為h），則齒輪的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N按下式計(jì)算[20]： (53) 取=1.1 ——齒輪的疲勞極限，接觸疲勞遷都極限值 查[21]。 取=1650 S——疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、震動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可取S==1。 所以得 =1815MPa (54) 因?yàn)辇X輪的接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。 齒根彎曲應(yīng)力的計(jì)算 (55) 式中： ——使用系數(shù)，叉車(chē)第一軸常嚙合：=1.35 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，與接觸應(yīng)力計(jì)算的相同 =1.15 ——齒向載荷分配系數(shù)：=1.09 ——齒間載荷分配系數(shù)：==1.4 ——螺旋角系數(shù)： (56) 縱向重合度： =20×sin24.28°3.14×2=1.05 (57) ——載荷作用于單對(duì)齒嚙合區(qū)上界點(diǎn)時(shí)的齒形系數(shù)： 因?yàn)楫?dāng)量齒數(shù)=40.93 所以=2.40 ——載荷作用于單對(duì)齒嚙合區(qū)上界點(diǎn)時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)， (58) =9.57×1032.5×20×2.4×1.67×0.79×1.35×1.15×1.09×1.4 = 1121 MPa 許用齒根彎曲應(yīng)力的上限，對(duì)滲碳淬火表面硬化合金鋼： = （59） 式中： ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)：=1.3 ——實(shí)驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)：=2 ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的應(yīng)力修正系數(shù)：=1.05 =0.9434 ——相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)：=0.957 ==1531.34MPa < 故斜齒輪設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿足要求。 3.2.4 變速器軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)變數(shù)器軸的參數(shù)設(shè)計(jì) 變速器軸在工作中承受著轉(zhuǎn)矩來(lái)自齒輪嚙合的圓周力、徑向力和斜齒輪的軸向力引起的彎矩。剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，降低齒輪的強(qiáng)度、耐磨性及壽命。 軸的尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初步選定軸頸尺寸，然后再進(jìn)行驗(yàn)算。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求減小變速器的軸向尺寸，以提高軸的剛度。 變速器的最大直徑d與支撐間的距離L可按下列關(guān)系初選： 對(duì)輸入軸及中間軸：=0.16—0.18 對(duì)輸出軸：=0.18—0.21 輸出軸與中間軸的最大直徑d可根據(jù)中心距A（mm）按下式選： d=(0.45—0.6)A 初選的軸徑還需根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)布置和軸承與花鍵、彈性擋圈等標(biāo)準(zhǔn)及軸的剛度與強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行修正。在進(jìn)行軸的剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，欲求變速器第一軸的支撐反力，必須先求出第二軸的支撐反力。應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)檔位下的軸的剛度和強(qiáng)度都進(jìn)行驗(yàn)算，因?yàn)闄n位不同不僅齒輪圓周力、徑向力和軸向力不同，而且著力點(diǎn)也有變化。驗(yàn)算時(shí)可將軸看作是鉸接制成的梁。 輸入軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。輸入軸的直徑及箱內(nèi)長(zhǎng)度L如下： 初選輸入軸的直徑為： d1=4.6=4.6=26 (60) 因?yàn)檩S上前端有花鍵，所以?。? d =25mm，L=380mm；在零件圖BS-5中具體表示出了軸的各段直徑分配及軸肩等的位置。 中間軸的直徑 為了方便制造，節(jié)約成本。 取d2=25mm；在零件圖BS-7中具體表示出了軸的各段直徑分配及軸肩等的位置。 前進(jìn)檔軸 d=25mm；在零件圖BS-6中具體表示出了軸的各段直徑分配及軸肩等的位置。 倒退檔軸 d=25mm;對(duì)于倒退檔，在此次的設(shè)計(jì)中，只起到換向作用，不作為主要受力軸，所以做成齒輪軸，節(jié)約成本。（在零件圖中也不予畫(huà)出） (2)軸的強(qiáng)度校核 在進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核時(shí)，首先根據(jù)軸的具體受載情況來(lái)確定相應(yīng)的計(jì)算方法。對(duì)于變速器中承載斜齒輪的軸，我們可以確定其，即受到了扭矩，又受到了彎矩，所以應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。（由于設(shè)計(jì)中沒(méi)有做壽命要求，所以未作出疲勞強(qiáng)度校核）。 初步選擇滾動(dòng)軸承。由于使用斜齒輪的原因，所以選擇圓錐滾子軸承。 軸的設(shè)計(jì)尺寸d1=25。所以選擇型號(hào)為7205E的軸承，其參數(shù)為d=25;D=52；T=17.25;B=15；做出軸的受力簡(jiǎn)圖如圖9 求軸上的載荷 Ft=2T1d1 (61) Fr=Fttanαncosβ (62) FNH1×L2+L3=Ft×L3 (63) FNH2×L2+L3=Ft×L2 (64) FNV1×L2+L3=Fr×L3 (65) FNV2×L2+L3=Fr×L2 (66) Ft——齒輪所受切向力 Fr——齒輪所受軸向力 FNH1 、FNH2——水平面的支反力 圖3 軸的受力簡(jiǎn)圖 Fig3 The Force diagram of shaft 繪制彎矩圖和扭矩圖。如圖10 圖4軸的彎矩和扭矩圖 Fig4 The diagram of axis of the bending moment and torque FNV1 、FNV2——垂直面的支反力 依據(jù)上述數(shù)據(jù)和公式得如下表5 表6 計(jì)算結(jié)果 Table6 computing result 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F FNH1=6100N; FNH2=3150N FNV1=2430N; FNV2=1340N 彎矩M MH=323662N?mm MV1=128182; MV2=-137685 總彎矩 M1=348120N?mm M2=351730N?mm 扭矩T T1=1790000 N?mm 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，而1軸上的危險(xiǎn)截 A.C截面都有可能。所以先選擇A截面校核。根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，且在A處需要設(shè)計(jì)花鍵，取花鍵參數(shù)D=22，d=19，B=8，W=0.773cm3軸的計(jì)算應(yīng)力 σca=M12+αT12W=15.8MPa (67) 前已選周到 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得σ-1=60 MPa。因此σca<σ-1，故安全。 現(xiàn)選擇C截面進(jìn)行強(qiáng)度校核，如上訴對(duì)A截面的算法，得 σca=M12+αT12W=9.36 MPa<σ-1 (68) 故也是安全的。 其余三軸的校核 對(duì)于其余三軸，他們的軸徑均比1軸大，而且承載均比1軸小，所以一定也是安全的。這次就不一一校核。 4 結(jié)論 此次設(shè)計(jì)結(jié)合現(xiàn)如今叉車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展，設(shè)計(jì)的是中等噸位3t叉車(chē)。其傳動(dòng)方案和變速器結(jié)構(gòu)都是現(xiàn)如今叉車(chē)發(fā)展方向的主流設(shè)計(jì)方法。在21世紀(jì)，內(nèi)燃叉車(chē)帶來(lái)的燃油成本,以及社會(huì)能源緊張程度還未達(dá)到需要叉車(chē)行業(yè)尋求變革的地步.從產(chǎn)品的角度來(lái)看,內(nèi)燃叉車(chē)的動(dòng)力性能更強(qiáng),行駛速度、貨叉升降速度、牽引力等都優(yōu)勝全電動(dòng)叉車(chē)。全電動(dòng)叉車(chē)：高效免維護(hù)的AC電機(jī)，能確保電瓶的更長(zhǎng)使用壽命；?雙驅(qū)動(dòng)變速箱油浴齒輪，長(zhǎng)保潤(rùn)滑，低噪音高性能，長(zhǎng)期免維護(hù)；?再生制動(dòng)功能，延長(zhǎng)電池有效使用時(shí)間；行走和起升電機(jī)采用全交流技術(shù)，更高效可靠；智能的可編程液晶顯示屏，能夠顯示故障代碼，易發(fā)現(xiàn)車(chē)身故障，減少檢測(cè)時(shí)間，提高維修效率；易維護(hù)的剎車(chē)系統(tǒng)，使剎車(chē)更加安全和舒適；電機(jī)在剎車(chē)減速過(guò)程中，起到制動(dòng)作用；?防滑制動(dòng)功能，能使叉車(chē)即使在斜坡上也能安全停車(chē)。 本設(shè)計(jì)具有的優(yōu)點(diǎn); 此次設(shè)計(jì)的此次型號(hào)叉車(chē)在傳動(dòng)系統(tǒng)和變速器方面做出了改進(jìn)。較以往的叉車(chē)有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)。；本次設(shè)計(jì)的叉車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，大大節(jié)省了結(jié)構(gòu)體積。采用萬(wàn)向傳動(dòng)，使中心往后移，大大增加了叉車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。 (2)換擋順滑，操作手感好；在叉車(chē)的變速器設(shè)計(jì)中，采用了同步器加離合器換擋，在換擋時(shí)，沒(méi)有了頓挫感，使駕駛員在操作過(guò)程中，盡量減少疲勞感。 (3)噪聲小，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率高；叉車(chē)的傳動(dòng)齒輪，均采用斜齒輪，斜齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率更高，更節(jié)省空間的作用，而且嚙合更平穩(wěn)，噪聲小。所以叉車(chē)的運(yùn)行中噪聲小，運(yùn)行平穩(wěn)。 (4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大降低了成本。采用機(jī)械傳動(dòng)，不但使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且方便制造。大大降低了生產(chǎn)成本。 本次設(shè)計(jì)的不足