下工作在发动机旋转方向不变的前提下，使挖掘机能倒退行驶可切断传给行走装置的动力即所谓挂空档，能使发动机动力不传给行走装置，在发动机运转的情况下，机械能长期停车便于发动机起动好有利于停车的安全。对变速箱的要求具有足够的档位和合适的传动比，以满足使用要求，使机械能在合适的牵引力和速度下工作，具有良好的牵引性和燃油经济性以及高的生产率。变速箱应工作可靠使用寿命长传动效率高结构和制造简单拆修方便。换档应轻便，不许出现同时挂两个档，自动脱档和跳档等现象。变速箱的类型按操纵方式分人力换档第页动力换档按轮系型式来分定轴式变速箱变速箱中所有齿轮都有固定的回转轴线。定轴式变速箱换档方式可能有两种型式人力换档和动力换档。行星式变速箱变速箱中有些齿轮的轴线在空间旋转。有旋转轴线的齿轮叫做行星轮，它在空间有两个运动自转和公转。因此我们叫这类变速箱为行星齿轮变速箱。行星变速箱只有动力换档种方式。第二章变速箱的传动方案设计个新的变速箱，大致要经历下述程序。明确设计要求。由机械类型，使用要求以及制造厂的情况，确定所设计变速箱的结构型式。由机械的使用要求，经总体计算后确定其档位数和各档传动比。由机械总体布置的要求，确定所设计变速箱的外形尺寸允许范围，其输入轴和输出轴的相对位置和两轴之间的距离。草拟变速箱传动简图方案。确定变速箱的主要参数和配齿计算。参考同类型变速箱和经验统计资料，确定变速箱主要参数，包括中心距，齿轮模数，齿宽和斜齿轮的螺旋角根据变速箱的传动比选配齿轮，确定各档齿轮的齿数。主要零部件强度和寿命计算，确定其参数和尺寸大小。包括传动零件齿轮轴和轴承的计算操纵元件内核桃换档离合器和制动器的计算。进行整体机构设计，绘总装配图。进行各零件结构设计，绘零件图。第页变速箱类型选择及传动方案设计类型选择换档方式换档方式可分为，滑动齿轮换档和啮合套换档。滑动齿轮换档，优点是结构简单，零件少制造方便传动效率高。缺点是不能采用斜齿换档困难拨动齿轮换档所需操纵力大，且移动距离较长齿宽，进入啮合只是两个齿，换档时冲击只是两个齿来承受，齿轮既是传动齿轮又是接合齿，齿轮易损坏，不能采用斜齿。啮合套换档，优点是拨动啮合套省力且移动距离小，换档操作轻便接合时整圈齿进入啮合，且接合齿在直径小圆周速度低处结合，可减少冲击可采用斜齿，以提高变速箱工作的平稳性和使其结构紧凑。确定是结构复杂些齿轮常啮合，未挂上档的齿轮有相对空转损失，故传动效率稍低。由于轮式挖掘机只是在行走时用到变速箱，对传动效率没有要求，所以选用啮合套换档。按传动简图方案分非组成式变速箱或称单级变速箱，这种变速箱为两个自由度，只要结合个接合元件啮合套，就能得到个档位。组成式变速箱或称串联变速箱。需要结合两个或两个以上接合元件，才能得到个档位。按组成方法又可以分轴向串联。横向串联。倒档的形式及布置方案倒档使用率不高，常采用直齿滑动齿轮方案换入倒档。为实现传动有些利用在前进档的传动路线中，加入个中间传动齿轮的方案，也有利用两个联体齿轮的方案。第页图常见的倒档结构方案有以下几种方案如图所示在前进档的传动路线中，加入个传动，使结构简单，但齿轮处于正负交替对称变化的弯曲应力状态下工作。此方案广泛用于轿车和轻型货车的四档全同步器式变速箱中。方案如图所示此方案的优点是可以利用中间轴上档齿轮，因而缩短了中间轴的长度，但换档时两对齿轮必须同时啮合，致使换档困难。些轻型货车四档变速箱采用此方案。方案如图所示此方案能获得较大的倒档传动比，突出的缺点是换档程序不合理。方案如图所示此方案针对前者的缺点作了修改，因而经常在货车变速箱中使用。方案如图所示第页此方案中，将中间轴上档和倒档齿轮做成体其齿体宽加大，因而缩短了些长度。方案如图所示此方案中，采用了全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档方便。方案如图所示为了充分利用空间，缩短变速箱轴向长度，有些货车采用此方案，其缺点是档和倒档得各用根变速箱拨叉轴，使变速箱上盖中的操纵机构复杂些，般五种方案用于五档变速箱。考虑到设计的是轮式挖掘机的变速箱的设计，变速箱的换档并不像货车或轿车那样频繁对换档接合元件的要求也就不会太高，本次设计采用啮合套换入倒档换档方式。其优点是结构简单，直齿轮加工要求不太高，无轴向力，成本低。但换档时容易发生冲击，产生噪声大寿命短。传动简图方案设计的般原则尽量缩短传动路线，即减少从输入轴至输出轴传动齿轮啮合对数，提高传动效率。采用公用轴减少轴数。采用公用齿轮，减少齿轮数目，使齿轮即作为前进档传动齿轮，又作为后退档传动齿轮。轴的位置，输入轴和输出轴的位置往往有总体布置确定。齿轮在轴上的布置，为减少州的变形，用应将受力大的齿轮布置在靠近轴承处。重复利最大扭矩时，对常啮合齿轮和高档齿轮，许用应力在范围内。因此，上述对直齿轮和斜齿轮的计算结果均符合弯曲强度要求。齿轮材料接触应力齿轮接触应力式中齿轮的接触应力齿面上的法向力，圆周力在节点处的压力角齿轮螺旋角齿轮材料的弹性模量，查资料可取齿轮接触的实际宽度主从动齿轮节点处的曲率半径直齿轮斜齿轮其中，分别为主从动齿轮节圆半径。将作用在变速箱第轴上的载荷作为计算载荷时，变速箱齿轮的许用接触应力见下表第页变速箱齿轮的许用接触应力齿轮渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮档和倒档常啮合齿轮和高档通过计算可以得出各档齿轮的接触应力分别如下档四档二档倒档三档。对照上表可知，所设计变速箱齿轮的接触应力符合要求。变速箱轴的设计计算轴的功用及设计要求变速箱轴在工作时承受转矩，弯矩，因此应具备足够的强度和刚度。轴的刚度不足，在负荷作用下，轴会产生过大的变形，影响齿轮的正常啮合，产生过大的噪声，并会降低齿轮的使用寿命。设计变速箱轴时主要考虑以下几个问题轴的结构形状轴的直径长度轴的强度和刚度轴上花键型式和尺寸等。轴的结构主要依据变速箱结构布置的要求，并考虑加工工艺装配工艺等才能最后确定。轴尺寸初选在变速箱结构方案确定以后，变数箱轴的长度可以初步确定。轴的长度对轴的刚度影响很大。为满足刚度要求，轴的长度须和直径保持定的协调关系。轴的直径与支承跨度长度之间关系可按下式选取第页第轴及中间轴第二轴轴直径与轴传递转矩有关，因而与变速器中心距有定关系，可按以下公式初选轴直径中间轴式变速器的第二轴和中间轴最大轴径第二轴中间轴以上计算的值为最大的可取值，所以中间轴没必要去这么大和输入轴差不多就可以了中间轴取，第二轴取。轴的结构形状轴的结构形状应保证齿轮啮合套及轴承等的安装固定。并与工艺要求有密切关系。在三轴式变速箱中，第轴根据设计尺寸常可以做成齿轮轴，前端支承在发动机飞轮内腔的轴承上。其轴径根据前轴承内径确定。第轴花键尺寸与离合器从动盘毂内花键统考虑。第轴的长度根据离合器总成轴向尺寸确定。确定第轴后轴径时，希望轴承外径比第轴上常啮合齿圈外径大，以便于装拆第轴。第二轴前轴颈通过轴承安装在第轴常啮合齿圈的内腔里，它受齿轮径向尺寸的限制，前轴颈上安装长或短圆柱滚子轴承。第二轴安装啮合套齿毂的花键采用渐开线花键，渐开线花键固定连接的精度要求比矩形花键低，定位性能好，承载能力大，花键齿短，其小径相应增大，可提高轴的刚度。选用渐开线花键时以大径定心更合适。第二轴各档齿轮与轴之间有相对旋转运动，因此，无论装滚针轴承，衬套滑动轴承还是钢件对钢件直接接触，轴的表面粗糙度均要求很高，不应低于，表面硬度不应低于。在般情况下轴上应开螺旋油槽，以保证充分润滑。在低档的滑动挂档齿轮处，轴上花键采用矩形花键，因为挂档时，齿轮须轴向滑动，要求定心好，滑动灵活。所以除要求定心的外径磨削外，般键齿侧面也需要磨削，而矩形花键键侧面磨削比渐开线花键容易。第页变速箱中间轴有旋转式和固定式两种。固定式中间轴是根光轴，仅起支承作用，其刚度由安装在轴上的宝塔齿轮结构保证。轴和宝塔齿轮之间用滚针轴承或长短圆柱滚子轴承。轴常轻压于壳体中。固定式中间轴用锁片或双头螺柱固定。轻型汽车变速器中心距较小，壳体上无足够位置设置滚动轴承和轴承盖，因而多采用固定式中间轴。旋转式中间轴支承在前后两个滚动轴承上，般轴向力常由后轴承承受。由于中间轴上档齿轮尺寸较小，常与轴做成体，成为中间齿轮轴，而高档齿轮则通过键或过盈配合与中间轴结合，以便齿轮损坏后更换。本次设计小型轮式挖掘机变速箱，由于倒档惰轮是通过花键和轴相配合传递动力的，所以中间在轴必须做成旋转式的。轴的受力分析计算轴的强度刚度及选择轴承都要首先分析轴的受力和各支承反力。这些力取决于齿轮轮齿上的作用力。齿轮上的作用力认为作用在有效齿面宽中点。轴承上支承反力作用点，对于向心球轴承取宽度方向中点对向心推力轴承，取滚动体负荷向量与轴中心线汇交点对于圆锥滚子轴承，取滚动体宽中点处滚动体中心线的法线与轴中心线的汇交点，其尺寸可查有关轴承的标准手册。求支承反力，先从第二轴开始，然后计算第轴。中间轴仅起支承作用，其刚度足以保证，无需进行强度分析。轴的受力分析，根据轴的受力情况，可画出轴的弯矩图和转矩图，再确定轴的危险截面，从而可对轴进行强度和刚度校核。轴的校核由变速箱结构布置考虑到加工和装配而确定的轴的尺寸，般来说强度是足够的，仅对其危险断面进行验算即可。对于本设计的变速箱来说，在设计的过程中，轴的强度和刚度都留有定的余量，所以，在进行校核时只需要校核档处即可因为挖掘机在行进的过程中，档所传动的扭矩最大，即轴所承受的扭矩也最大。由于第二轴上装配的齿轮和啮合套的数量较多，所以需对其进行校核。下面对第轴和第二轴进行校核。第页第轴的强度与刚度校核因为第轴在运转的过程中，所受的弯矩很小，可以忽略，可以认为其只受扭矩。此中情况下，轴的扭矩强度条件公式为ηη式中η扭转切应力轴所受的扭矩轴的抗扭截面系数轴传递的功率计算截面处轴的直径η许用扭转切应力，。其中代入上式得η由查表可知η，故ηη，符合强度要求。轴的扭转变形用每米长的扭转角ϕ来表示。其计算公式为ϕ式中轴所受的扭矩轴的材料的剪切弹性模量对于钢材轴截面的极惯性矩将已知数据代入上式可得ϕ对于般传动轴可取ϕ故也符合刚度要求。第页第二轴的强度与刚度校核轴的强度校核计算用的齿轮啮合的圆周力径向力及轴向力可按下式求出式中计算齿轮的传动比，此处为档传动比计算齿轮的节圆直径为