车辆工程毕业论文 ZL50装载机液力传动系统的设计研究

毕业设计（论文）ZL50装载机液力传动系统的设计研究学 院： 机械与车辆学院专 业： 姓 名： 指导老师： 车辆工程学 号： 职 称： 助教、副教授中国·珠海二一一年五月xx学院毕业设计诚信承诺书本人承诺呈交的毕业设计ZL50装载机液力传动系统的设计研究是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日ZL50装载机液力传动系统的设计研究摘 要本文采用先进的机械设计理论对ZL50装载机液力变速系统进行设计计算，首先，根据装载机的速度和最大牵引力要求设计装载机的液力变速系统；然后，通过对装载机进行牵引特性计算和对传动系统进行发热计算并且评价其性能，为装载机的总体设计提供可靠的理论依据。关键词：装载机 液力变矩器 变速器 匹配 牵引特性。IXX学院2011届本科生毕业论文The Design and Calculate of Hydraulic Shift System of ZL50 LoaderABSTRACTThis paper designs the hydraulic shift system of ZL50 loader with advanced mechanism theory .Frist, according to the request of speed and maximum drawing force ,design the the hydraulic shift system of ZL50 loader. Then calculating the loader drawing characteristic and the temperature rise of drive system and evaluate their performance .Therefore a reliable theoretic basis is laid for the collectivity design.Keywords: Loader Hydraulic torque converter transmission matching drawing characteristic II目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论1选题的目的意义11.2 ZL50装载机的简介1国内外研究综述22 ZL50装载机传动系统主要部件的选型4传动系统的概述42.2 发动机的选择4液力变矩器的选择与设计63 发动机与液力变矩器联合工作的设计计算113.1 已知参数113.2 YJ375匹配WD615 67G3-28发动机输出特性的求解123.3 发动机与变矩器联合工作的评价164 变速器的设计计算184.1 传动比的确定18结构型式及配齿情况20关键零部件的设计与强度校核225 WD615 67G3-28发动机与YJ375变矩器牵引特性计算375.1 ZL50装载机各主要参数375.2 牵引特性计算385.3 各档的牵引特性计算465.4 整车性能分析50本章小结516 总结52参考文献53附 录54文献翻译56谢 辞661 绪论选题的目的意义ZL50装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。随着我国经济建设速度的加快，汽车行业向着自动化和系统化的方向前进着，各项建筑施工（比如公路建设，房屋建设等）也要求工程机械制造厂进行产品更新换代，使其动力、性能、效率等不断改进。此论文就是对装载机的设计与研究使装载机更新换代，主要是通过对发动机与变矩器匹配的优化、变速器档位设计等来使装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等方面的优化。从而满足我们发展建设的需要。 ZL50装载机的简介ZL50装载机 ZL50装载机的用装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料一类散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。分类常用的单斗装载机，按发动机功率，传动形式，行走系结构，装载方式的不同进行分类。1、发动机功率：功率小于74kw为小型装载机。功率在74147kw为中型装载机功率在147515kw为大型装载机功率大于515kw为特大型装载机2、传动形式：液力机械传动，冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节，一般在中大型装载机多采用；液力传动：可无级调速、操纵间便，但启动性较差，一般仅在小型装载机上采用；电力传动：无级调速、工作可靠、维修简单、费用较高，一般在大型装载机上采用。3、行走结构：轮胎式：质量轻、速度快、机动灵活、效率高、不易损坏路面、接地比压大、通过性差、但被广泛应用；履带式：接地比压小，通过性好、重心低、稳定性好、附着力强、牵引力大、比切入力大、速度低、灵活性相对差、成本高、行走时易损坏路面。4、装卸方式：前卸式：结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应用较广；回转式：工作装置安装在可回转360O的转台上，侧面卸载不需要调头、作业效率高、但结构复杂、质量大、成本高、侧面稳性较差，适用于较侠小的场地。后卸式：前端装、后端卸、作业效率高、作业的安全性欠好。国内外研究综述新产品新结构不断涌现 近年来，轮式装载机以围绕提高效率、降低成本为核心，继续向大型化、微型化发展，不断推出新产品，加速更新换代。微电子技术的突破性进展为轮式装载机自动控制、状态监测及视线范围内遥控技术的发展创造了条件。柴油发动机自动控制喷油系统、变速箱自动控制换档、性能参数和状态监测均取得重大进展，在视线内遥控作业已进入实用阶段，从而改善了性能，提高可靠性，缩短停机时间，增加生产能力，降低燃油消耗，取得了更大的经济效益。国外装载机发展的趋势 国外装载机发展的总体趋势：以人为本的设计思想得到充分体现，普遍采用了操纵力极小的电液比例控制技术、集中润滑技术等。在大吨位的装载机（如卡特）上还安装了电视监控系统。司机室设计更加人性化及豪华轿车化，空调及音响设备一应俱全，悬浮式座椅上下前后左右随意调节，以满足操作者不同体态的要求，让人感到操作这些设备简直是一种享受。如公司型装载机的驾驶室设计更为吸引人，室内具备了多项实用特性，如电子监控系统（）配有液晶显示板（），新的伺服控制杆可对前进和倒退。国内：我国轮式装载机主要是20世纪70年代初期发展起来的，以ZL50型装载机为主导产品，经过多年的发展，质量水平不断提高，已经形成独立的产品系列和行业门类。与工程机械其他机种相比，轮式装载机的桥、箱、泵、阀及缸等零部件产品配套相对成熟，已经形成了比较完整的配套体系。 我国装载机行业的自主品牌通过十几年的发展，在跨国公司强势品牌的重重包围之下，走出了一条自主发展的道路，并逐渐发展壮大，牢牢控制了国内90%以上的市场份额。国内装载机市场的营业额近年来一直约占我国整个工程机械行业总营业额的半壁江山，其行业地位十分重要。同时国产装载机产品以其出色的性价比优势，已经开始在国际市场上崭露头脚，呈现出较好的发展势头。2 ZL50装载机传动系统主要部件的选型装载机有四种传动方式：机械式、全液压式、液力机械式和电传动式（电动轮）。目前已定型的国产装载机一般采用液力机械传动型式的，如ZL30、ZL40、ZL50、ZL90、QJ-5型装载机均系这种传动方式。典型的轮胎式装载机液力机械传动系统的传动路线是：发动机液力变矩器变速箱（包括分动箱）传动轴主传动装置轮边减速器轮辋轮胎。下面进行发动机与液力变矩器的选型及其特性的确定。图2-1 典型轮胎式装载机的传动路线2.2 发动机的选择【1】 发动机功率的确定选择额定载重量作为基本参数，根据发动机功率的经验计算公式 (2-1)式中发动机功率，；额定载重量，t由材料得到ZL50装载机的额定载重量为5吨，所以得到发动机的功率为=152 发动机型号的选择工程机械产品在设计中遵循环境保护的原则是必要的，是符合我国可持续发展的总策略要求的，机械产品的设计应考虑适应生态环境发展的要求，这是一种机械产品设计理念的变革，是对传统设计的一种修正和补充，工程机械通常以柴油机为动力源。已知发动机的功率Ne=152kw，可以选择市场上功率相近的工程机械柴油发动机。潍柴动力生产的WD615系列工程机械柴油机充分考虑了工程机械的特殊要求，配套齐全，外形更美观，具有更高的可靠性和更好的配套适应性。因此我们选择发动机型号为WD615 67G3-28的增压发动机。其外特性曲线如下：图2-2 发动机外特性曲线根据图2-1得到发动机的外特性数据如下：（表2-1）nr/min110012001300140015001600170018001900200021002200MeN.m750800845870881883871855840815780745Ne8295108119130140150159161162164ge225220216212210209209211212213218222 设计方法液力变矩器是装载机最主要的部件之一，它的性能直接影响到装载机的牵引能力。当确定了发动机的型号的、规格并已知发动机的特性曲线后，下一步就是选择液力变矩器的类型并按相似原理确定循环圆直径，在必要时，也可重新设计液力变矩器。重新设计液力变矩器比较麻烦，工作量较大，而按相似原理设计比较简单和易于掌握，新设计的变矩器只要泵轮转速不小于模型变矩器泵轮转速的40%，则误差在2%-3%之内，所以具有足够的精度，我国目前一般按相似原理设计变矩器。在现有的液力变矩器中，找一个结构型式与性能满足要求的变矩器作为模型，把各部分几何尺寸按比例的放大和缩小，叶片安装角度不变，便可以得到一个新尺寸的液力变矩器，它的原始特性曲线与作为模型的液力变矩器完全一致。当