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履带式行走底盘设计【履带式农用拖拉机底盘的设计全套含CAD图纸】

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编号:1159792    类型:共享资源    大小:6.05MB    格式:RAR    上传时间:2017-04-24 上传人:机****料 IP属地:河南
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履带式 行走 底盘 设计 农用 拖拉机 全套 cad 图纸
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内容简介:
全日制普通本科生 毕业论文(设计) 中 期 检 查 表 学 院: 工学院 学生姓名 学 号 年级专业及班级 指导教师姓名 指导教师职称 讲师 论文(设计)题目 履带式行走底盘设计 毕业论文(设计)工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 盘、 驱动轮、支重轮、导向轮 的选择和设计 属装置的设计 撰写设计说明书 指导教师意见 签 名: 年 月 日 检查小组意见 组长签名: 年 月 日 注: 可打印,但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 毕业设计任务书 设计 课题名称 履带式行走底盘设计【履带式农用拖拉机底盘的设计】 学生姓名 院(系) 工学院 专 业 指导教师 职 称 讲师 学 历 毕业设计要求: 1. 设计要独立完成,不得抄袭。 2. 设计要具有一定的实用性。 3. 查阅相关的文献、资料,通过查阅文献、资料扩充知识面。 4. 较好地掌握机械原理、机械设计和农业机械学课程知识,熟练使用 件制图 5. 设计说明书和图纸符合国标规定及工学院的毕业设计要求。 6. 完成一份 4000 字以上的设计说明书和共计 的 纸。 毕业设计内容与技术 参数: 关于 履带式行走底盘设计 ,应该有一定的市场前景。 方案论证、结构设计、校核计算、研究分析 , 同时,要注意结构的合理性与正确性。 在 考虑到 保证正常工作下,其结构尽可能的简单方便 的问题,同时也要考虑到不影响驱动和制动。对 履带、底盘、 驱动轮、支重轮、 导向轮 等 关键零部件要进行材料的选择、计算和校核 , 力求 经济 简单。 毕业设计工作计划: 一、 2009 年 1 月 3 月:课题准备阶段,了解课题的内容,初步定出 设计 方案; 二、 2009 年 3 月 1 日 3 月 15 日 :熟悉 图及机械原理、机械设计等知识; 三、 2009 年 3 月 15 日 4 月 1 日 : 关于 履带式行走底盘设计 ; 四、 2009 年 4 月 1 日 4 月 15 日 : , 方案论证、结构设计、校核计算、研究分析 ,同时,要注意结构的合理性与正确性。 六、 2009 年 5 月 1 日 5 月 15 日: 撰写毕业设计说明书 ,并上交至指导教师 。 接受任务日期 年 月 日 要求完成日期 年 月 日 学 生 签 名 年 月 日 指导教师签名 年 月 日 院长(主任)签名 年 月 日 全日制普通本科生毕业设计 履带式行走底盘设计 生姓名 : 学 号: 年级专业及班级: 指导老师及职称: 学 院: 工学院 提交日期: 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 履带式行走底盘设计 摘 要: 履带式底盘的结构特点和性能决定了它在农田机耕作业中具有明显的优势。 根据农田作业对拖拉机的要求,进行履带式农用拖拉机底盘的设计。项目研究对提高农机设计水平和农业机械化技术水平具有重要意义。 该研究应用农业机械学、汽车拖拉机学、机械设计、机械原理等理论,对履带式行走底盘的驱动行走系统进行了理论分析与研究,完成了履带底盘主要工作参数的确定和力学的计算。利用 等工程软件完成了底盘的整体设计,达到了技术任务书的要求。从而得到了整体机架与其相关配合的结 构框架,对以后的进一步分析提供了一定的资料。 关键词: 履带;底盘;行走装置;设计 it in to of on to of is of as on of as to of of of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目 录 摘要 . 1 关键词 . 1 1 前言 . 2 该研究的目的及意义 . 2 履带式行走地盘设计的国内外发展状况 . 2 国外的研究与发展 . 2 国内的研究与发展 . 3 2 设计任务书 . 3 总体设计依据 . 3 设计要求 . 4 设计内容 . 4 产品用途 . 4 产品的主要技术指标与主要技术参数 . 4 设计的关键问题及其解决方法 . 4 3 设计方案的比较分析与选择 . 5 行走底盘方案 . 5 履 带式底盘与轮式底盘的比较 . 5 方案的确定及总体设计 . 6 履带行走装置的设 计 . 6 履带行走装置的结构组成及其工作原理 . 6 履带 . 7 驱动轮 . 7 导向轮、支重轮和托带轮 . 8 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 张紧装置 . 9 4 履带底盘相关性能的计算 . 11 牵引性能计算 . 11 转向最大驱动力矩的分析与计算 . 13 履带转向时驱动力说明 . 13 转向驱动力矩的计算 . 13 5 履带底盘重要零部件的计算及校核 . 17 轴的设计与校核 . 17 轴的尺寸设计 . 17 轴的校核 . 17 驱动轮的校核 . 19 齿面接触疲劳强度校核 . 19 齿根弯曲疲劳强度校核 . 19 轴承的寿命校核 . 20 键的设计及其校核 . 20 机架的校核 . 20 螺栓的设计及校核 . 21 6 总结 . 22 参考文献 . 23 致谢 . 24 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 前言 该研究的目的及意义 履带式拖拉机的结构特点和性能决定了它在农田机耕作业中具有明显优势。 首先,履带式拖拉机的接地比压相对较低 ,从 0 50同级别的轮式拖拉机接地比压要大的多。以 东方红 1302 履带机接地比压 (装推土铲 )为 方红 1304 轮式机的接地比压约为 104 相当于履带拖拉机的二倍多。 无论是整地耙地作业还是播种作业履带式拖拉机比轮式拖拉机都占有绝对优势。 其次,履带式底盘的拖拉机不会对翻耕过的土壤造成多次反复的碾压,而轮式底盘在整地和耙地作业时轮胎在翻耕过的土壤上反复碾压,造成对土壤的多次压实,不利于播种后种子的生长发育。因此,研究履带底盘的性能具有极其重要的意义。 最后,几乎所有近山区种植粮油作物的农户毫无例外的选择履带式拖拉机。由于山区的大部分耕地坡度较大 ,而轮式拖拉机在坡地作 业时稳定性差、不安全、作业质量也差。农户普遍选择履带式拖拉机进行犁地、耕地、耙地作业。与轮式拖拉机相比,履带式拖拉机完成的作业量可达到总作业量的 60 70。 因此,综合考虑 ,本设计围绕履带式行走底盘的相关资料对其进行相应的设计及创新。主要以参考农业机械为主,并且相应的履带为橡胶履带 ,结合现有的底盘进行设计。此款履带拖拉机 适用于我国旱地,特别是平原地区,在坡度不大的山区也可使用。 履带 式行走底盘设计的国内外发展状况 国外 的研究与发展 底盘的作用是支承、安装发动机及其各部件总 成,形成车辆的整体造型,并 传递动力,使整车产生运动,保证正常行驶。 在国外,履带式行走底盘研发较早。早在 1986年 硬地面和已耕地上 ,完成了 1种橡胶履带与 1种四轮驱动拖拉机牵引性能实验的研究。在相同的底盘结构情况下,橡胶履带牵引效率与动态牵引比要高 ,在已耕地和硬地面上其最大牵引效率是 85% 90%,四轮驱动拖拉机是 70% 85%。此后又有许多橡胶履带拖拉机与四轮驱动拖拉机性能试验的研究,如 橡胶履带拖拉机与四轮驱动拖拉机在 4 种地面 (未耕、已耙过、已犁过燕麦茬地和玉米茬地 )的牵引性能 (动力牵引比、牵引系数与打滑率)的关系等。 在市场发展方面,国外生产的履带拖拉机在技术水平、生产能力等性能方面具备较强的竞争能力。 履带拖拉机国际上的竞争对手是卡特匹勒公司的橡胶履带拖拉机系购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 列产品。一拖公司的产品无论是技术水平、还是生产能力都不具备竞争能力,只有价格有吸引力,但从性能价格比分析,一拖产品还是处于劣势。因此,公司的新一代大功率橡胶履带拖拉机将尽快投放市场,借以巩固传统市场,发挥竞争优势。 国内的研究与发展 我国生产履带底盘的历史较短,与起重机的发展基本相同,与世界先进国家 相比,国内履带底盘的技术含量低、系列化程度低,在制造和设计上还存在一定的差距。近年来,国内履带起重机的快速发展,给履带底盘的发展带 来 了机遇,系列得以不断的提高。 20多年来 ,国内部分院校、研究院所和企业对橡胶履带车辆做了一定的研究, 如 :中国农业机械化研究院及南京农业机械化研究所对水稻收割机橡胶履带的研究 ,青岛建筑工程学院对橡胶履带接地齿接地压力的试验研究 ,中国一拖集团有限公司对橡胶履带拖拉机的研究和杭州永固橡胶厂对橡胶履带的研究等。下面主要介绍在橡胶履带拖拉机方面的研究。 1994 年中国一拖集团有限公司在牵 引力等级为 3 t 级的履带拖拉机上 ,对采用金属履带和橡胶履带进行了比较试验 ,试验在硬黄土地面上进行。与此同时,相关的底盘也有了一定的发展。此后 ,一拖公司还对采用橡胶履带的拖拉机、推土机进行了使用试验。主要是橡胶履带的耐磨性试验 ,橡胶履带的脱轨试验 ,橡胶履带的寿命试验 ,不同结构橡胶履带的可靠性试验 ,橡胶履带的伸长试验以及通常性的作业查定。 国内市场上的履带拖拉机及变形产品,目前仍然是一拖的产品为主导。这类产品的销售由于受国家宏观经济政策的影响,处于波动状态。 无论是作为工程机械变型、农田作业牵引或驱动动力,还是 作为农业机械行走底盘,其功能并非轮式拖拉机可以完全替代的。 但受国家政策和大功率轮式拖拉机发展的影响,长远看会在市场竞争中处于被动局面。总之,与履带相对应的底盘作为相关机械的行走机构,其发展方向始终围绕着安全可靠性、操作舒适性、环保节能等方面发展,在这方面国内外一直在不断的努力改进中。 2 设计任务书 总体设计依据 履带式底盘是机器的重要部件,它对整个装置起着支撑作用。所以根据现有工业的履带机械(挖掘机)再结合农用的履带(拖拉机)对整个装置进行较完整的配合与加工等一系列的设计。 设计 要求 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 在现有的机械资料的基础上,充分考虑到实际的要求,应满足结构的紧凑及其配合的合理。同时,要对应该计算的部分进行必要的计算,但是实际的情况有所不同,应该根据实际作为标准结合计算的数据进行综合考虑,争取找到比较好的方案和结构。 本设计采用现在相关工业机械上的一些底盘设计与实物作为参考,综合考虑底盘结构,使其可以在不同的地域都可较好的支撑机体使其可以正常的工作。本设计对驱动轮、支重轮、导向轮的特殊结构设计,使整个底盘结构较好的适应多山的环境。 设计内容 ( 1)产品的用途估计; ( 2)主要技术参数 、性能参数的确定; ( 3)履带底盘结构分析及其确定; ( 4)行走装置的设计; ( 5)履带车辆相关性能的计算和确定; ( 6)重要零部件的设计及校核。 产品的用途 本次设计的履带底盘是对相应小功率农用机械使用的。目前这个设计主要是考虑在半干旱及干旱条件下使用,比如用在烟草、油菜等作物的种植和收获机械平台上。一些地区,如山区,丘陵等难以行走的复杂地面有着较好的普及潜力。同时,它可以提高相关作业的效率,有效的提高农民的经济收入。 产品的主要技术指标与主要技术参数 这里参照小型农用拖拉机履带底盘设 计的指标及参数,见表 1。 设计的关键问题及其解决方法 设计的关键问题是在保证正常工作条件下,其结构尽可能的简单方便。同时,要注意结构的合理性与正确性。 本次设计采用六角螺母的定位方法,使其在结构上基本一致,同时结构也紧凑的连接,初步达到设计的目的。还有,对于履带转向的控制,主要是通过设置主动轮的运动,采用单边离合的方式,以某一边为中心进行转向。 表 1 履带式行走底盘设计主要技术指标与技术参数 号 项 目 单 位 参 数 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 3 设计方案的比较分析与选择 行走底盘方 案 履带 式底盘与轮式底盘的比较 底盘可以分为履带式与轮式,轮式底盘运用较广,但是它的牵引附着性能差,在坡地、粘重、潮湿地及沙土地的使用受到一定的限制。虽然 大功率轮式拖拉机具有轮距调整方便、轴距长、质量分配均匀、充气轮胎有减振性 ,行驶中地面仿形性好 , 振动小、运输速度快 ,综合利用率高等优点,但是不适于低湿地作业。而且 ,引进国外的具有世界先进技术水平的大功率轮式拖拉机 ,价格和维修费用都较高。大功率轮式拖拉机机重一般在 55008500接地面积比履带拖拉机小 ,因此接地压力较大,土壤易板结,不利于土壤的蓄水保墒和作 物的生长,即使经过深度翻耙 ,依然会保持碎小的板结硬块 , 土壤的显微结构遭到了破坏。 履带式底盘牵引附着性能好,单位机宽牵引力大、接地比压低、越远性能强、稳定性好,结构紧凑,容易操纵,在坡地、粘重、潮湿地及沙土地使用时性能显著。两者比较采用履带式底盘更加适应多山的地貌特征 。 履带底盘又分为金属履带底盘和橡胶履带底盘。金属履带拖拉机牵引力大,适合重负荷作业 (如耕、耙等 ), 接地比压小 ,对农田压实、破坏程度轻 ,特别适合在低、湿地作业 , 而且除田间作业外 , 还在农田基本建设和小型水利工程中用作推土机 , 综合利用程度较高 。但其主要缺点是在潮湿和砂性土壤上行走装置 ,如支重轮、导向轮、托带轮及履带板 (俗称三轮一板 )磨损较快 , 维修费用高 ,作业速度较慢 ,随着公路网发展 ,金属履带拖拉机转移越发困难 ,使用不便。 橡胶履带拖拉机采用方向盘操纵的差速转向机构 ,可控性强 ,机动灵活 ,转弯更省力 ,履带接地面积大 ,并有减振效果 ,乘坐舒适 ,由于接地比压低 ,对地面破坏程度轻 ,尤其适于低湿地作业 ,并可大大提高作业速度 ,改善道路转移适应性。橡胶履带寿命长,维修保养费用和转移运输费用低。在开荒、改造中低产田、沙壤土质地区 ,显示出极强的优越性。其缺点是初置 成本高。 1 整机重量 600 2 行走速度 m/s 驱动轮半径 约 108 4 发动机的功率 8左右 5 履带高度 360 6 底盘轴距 860 7 底盘轨距 450 8 履带板宽 200 9 底盘高度 400 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 方案的确定及总体设计 依据轮式与履带机械的特点,及其以上所叙述的比较分析,综合考虑后得出本设计采用橡胶履带进行底盘设计,并且采用传统模式的设计方法。 根据农业机械学、汽车拖拉机学、机械设计、机械原理等理论,对履带式行走底盘的驱动行走系统进行了理论分析与研究,完成了履带底盘主要工作参数的确定和力学的计算。(相关计算见后面第 4部分) 履带行走装置的设计 履带行走装置的结构组成及其工作原理 履带行走装置有“四轮一带”(驱动轮、支重轮、导向轮、拖带轮及履带),张紧装置和缓冲弹簧,行走机构组成。如图 1所示。 12345678 1 - 2 - 3 4 5 - 6 - 7 - 8 图 1 履带底盘结构图 履带行走机构广泛应用于工程机械、拖拉机等野外作业车辆。行走条件恶劣,要求该行走机构具有足够的强度和刚度,并具有良好的行进和转向能力。 履带与地面接触,驱动轮不与地面接触。当马达带动驱动轮转动时,驱动轮在减速器驱动转矩的作用下 , 通过驱动轮上的轮齿和履带链之间的啮合 , 连续不断地把履带从后方卷起。接地那部分履带给地面一个向后的作用力 , 而地面相应地给履带一个向前的反作用力 , 这个反作用是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时 , 支重轮就在履带上 表面向前滚动 , 从而使机器向前行驶。整机履带行走机构的前后履带均可单独转向,从而使其转弯半径更小。 履带 履带工作条件恶劣,必须具备足够的强度和刚度,耐磨性能要求良好,质量较轻以减少金属的消耗量,并减轻履带运转时的动载荷,履带和地面要有良好的附着性能,购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 保证能发出足够的牵引力,还要考虑减少行驶及转向的阻力。根据设计方案,本机初定整机质量为 600择橡胶履带总条数为 2条。 履带支承长度 L,轨距 接地比压,附着性能和转弯性能符合要求。令0位 m,0位 m, 位为 有经验公式知: 30 300 取 0 7 0 取 50 b 取 00 履带节距0z 应该满足强度、刚度要求。在此情况下,尽量选择小的数值,以降低履带高度。 根据节距与整机重量的关系: ,)5( 40 其中0的单位为 08)5( 40 表示履带全长令 L 则 7 2401 0 868 3 022322122 000 根据计算的与实际的资料 ,选择履带宽为 200长 2300 驱动轮 在履带作业机械上,多数都是把驱动轮布置在后方,这样布置的优点是可以缩短履带驱动区段的长度,减少因驱动力造成履带销处的磨擦损失,延长了履带的使用寿命,且不易造成履带下部拱起,避免了转向时履带脱落的危险,有利于提高行走系统效率。驱动轮中心高度应有利于降低重心(或车身)高度和增加履带接地长度,改善附着性能,因此驱动轮高度应尽量小。本设计选择驱动轮后置,齿数为 6z ,如下图所示 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 图 2 驱动轮图 驱动轮直径 1 6211 0 81 8 0s 式中:0 由公式 )2( 得模数 27m 分度圆直径 80 ; 齿根圆直径 72); 齿顶高 7; 齿根高 ; 齿高 1。 导向轮、支重轮和托带轮 导向轮的前后位置根据驱动轮位置而定,通常布置在前面。导向轮用于引导履带正确绕转,可以防止跑偏和越轨,导向轮中心离地面高度应有利于降低重心。本设计选择导向轮前置,其直径比驱动轮直径略小,即 。取 1 8 0 m 业用行走机构工作多在山区或丘陵地 区,路面多为土路,履带装置需要较小的平均接地比压,支重轮的压力要分配均匀。因此,对于小型农用履带拖拉机应采用直径较小的多个支重轮。本设计选用 8个支重轮,其直径 5 0,)1 取。支重轮的排列应考虑机器的平稳性,两支重轮之间的距离 s 一般为 s=150目的是保证行走装置在购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 任何时候都有支重轮作用在履带的铁齿上,从而减少或消除机器行走过程中的起伏落差,提高机器行走的平稳性,减少行驶阻力。 托带轮的作用是拖住履带,防止履带下垂过 大,以减少履带在运动中的振跳现象,并防止履带侧向滑落。托带轮与支重轮相似,但其所承受的载荷较小,工作条件较支重轮要好,所以尺寸较小。本设计选用 2个直径为 100 张紧装置 张紧装置的缓冲弹簧必须有一定的预压量,使履带中产生预张紧力。 其作用是前进时不因稍受外力即松弛而影响履带销和驱动轮齿的啮合,倒退时能产生足够的牵引力,确保履带销和驱动轮齿的正常啮合。 张紧弹簧由于装置的反冲作用,在右方顶着导向轮使其在工作过程中,始终保持一定的张紧状态,从而使履带张紧导向轮导向。张紧装置示意图如 下: 图 3 张紧装置示意图 1)弹簧的选择。因张紧装置的作用,是通过弹簧对导向轮的推动从而达到张紧的作用。因此,选用压缩、拉伸弹簧即可。对于选材采用通用的材料(可。 运用公式求得隔振弹簧的刚度: 221K m( 1) 式中: z m 取 0 ; 由 0930 0 030 则代入公式 52222 11K 2 则通过计算知弹簧的刚度为 。按工作的载荷进行计算时,许用应力应适当取低,取 ,弹簧的工作载荷约为 ( 2)弹簧的计算。运用公式求得螺旋弹簧曲度系数 : 4K ( 2) 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 式中: 材料直径 时, 4 ) 试取旋绕比 C=6,则 4K ( 3) 式中 : K 曲度系数;(取 ) C 旋绕比;(取 6C ) F 弹簧的工作载荷 N ;(取 00 ) p 许用切应力 (取 ) 计算得弹簧丝直径: 根据公式: ( 4) 式中: G 切变模量 (取 0 ) D 弹簧中径 (取 4 ) 计算得弹簧有效圈数 根据标准取 7n 选择冷卷压缩弹簧 端圈并紧并磨平,取 则总圈数 1 根据公式 : )( ( 5) 式中: d 计算得节距 , 选择 间距 根据公式: 0 计算得自由高度 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 根据标准选取 060 压缩弹簧高径比 压缩弹簧压并高度 5 螺旋角 02.5)ar c 弹簧材料的展开长度 1 经计算可知: b足稳定性的要求。 4 履带底盘相关性能 的计算 牵引性能计算 履带机械整机参数初步确定以后,一般应进行下列计算,以估计该履带机械的基本性能是否满足预期要求,整机参数选择是否合理。这里主要是关于牵引性能的计算。 计算时所用的工况一般为:空载状态,在水平区段的茬地上(对旱地是适耕的茬地,对水田是中等泥脚深度的茬地),带牵引负荷(牵引线与地面平行)全油门等速行驶。以下为表示的示意图。(图 4) 图 4 履带受力示意图 1) 履带式机械的驱动力N ( 6) 式中 : ; i c 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 m ; q 算时一般取 95.0q。 P) 式中: B 根据 (2)中的活动阻力计算即可得 (2) 履带式机械的活动阻力 ( 7) 式中 : ; f 经计算后得结果(3) 行驶速度 v 理论速度 实际速度 v =- ) ( 8) 式中: i 带式一般取 经计算后得结果 v =( ) (4) 履带式机械的牵引效率 T T = ( 9) 式中 : c f q动带效率(一般取 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 8 经计算后得结果 (5) 履带机械的附着力P(要求:附着力应大于或等于履带行走机构的牵引力且大于等于各阻力之和。) P=G( 10) 式中 : 00千克。 经计算后得结果P= (符合要求 ) 转向驱动力矩的分析与计算 履带转向时驱动力说明 履带行走装置在转向时 , 需要切断一边履带的动力并对该履带进行制动 , 使其静止不动 , 靠另一边履带的推动来进行转向 , 或者将两条履带同时一前一后运动 , 实现原地转向 , 这里就用到了单向离合器。但两种 转向方式所需最大驱动力一样。因此以机器单条履带制动左转为例 , 见图 5。 履带转左向示意图 to 边的履带处于制动状态 , 在右边履带的推动下 , 整台机器绕左边履带的中心 旋转 , 产生转向阻力矩 右边履带的行走阻力 2 。一般情况 , 履带接地长度L 和履带轨距 B 的比值 L/ B 时 , L/ B 值也直接影响转向阻力的大小 ,在不影响机器行走的稳定 性及接地比压的要求下 , 应尽量取小值 , 也就是尽量缩短履带的长度 ,可以降低行走机构所需驱动力。 转向驱动力矩的计算 转向阻力矩是履带绕其本身转动中心 相对转动时,地面对履带产生的阻力矩,如图 6所示, 别为两条履带的瞬时转向中心。为便于计算转向阻力矩 数值,作如下假设: 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 9 图 6 履带转向受力图 to (1)机体质量平均分配在两条履带上,且单位履带长度上的负荷为: ( 11) 式中 : G g ; L m 。 经过计算: 002 . 形成转向阻力矩带拖拉机牵引负荷在转向时存在横向分力,在横向分力的影响下,车辆的转向轴线将由原来通过履带接地几何中心移至 21移动距离为0x。 根据上述假设,转向时地面对履带支承段的反作用力的 分布为矩形分布。在履带支承面上任何一点到转动中心的距离为 x ,则微小单元长度为配在其上的车体重力为转向阻力矩可按下式: 0 020 202 xL q x dq x ( 12) 式中 : 转向阻力系数。 (经查表计算: a x 式中 : B 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 将式( 11)代入上式积分得并简化得: 4 ( 13) 即: 564 ( 2)当转向半径 ,2图 7 所示,两侧履带都向前运动,此时两侧履 带受地面摩擦阻力朝同一方向(即行驶的反方向),外侧、内侧履带受力分别为: 1122 ( 14)F 此时转向示意图 At to ( 3)当转向半径20 ,如图 8所示,此时两侧履带受地面摩擦阻力朝反方向,外侧、内侧履带受力分别为: 1122 ( 15) 式中 : 11, 22 , 考虑机体的重心在中心位置,所以履带的前进阻力 为: 121 ( 16) 式中 : f 履带滚动阻力系数 ( 即 02121 ) 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 转向时的最大驱动力矩为: 21m a x ,m F 此时转向示意图 At to 半径区2向行驶时主动轮上的力: 22221217) 小半径区20 转向行驶时主动轮上的力: 22221218) 式中: L。 转向时的最大驱动力矩为: 21m a x ,m 经过以上介绍及公式计算得: 56分别计算转向半径202 和的情况,得到 62m a x 。 与根据文献“履带车辆行驶力学”,得主动轮上的最大的驱动力及力矩为: q 62m a x 所得结果相同。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 5 履带底盘重要零部件 的计算及校核 轴的设计与校核 轴的尺寸设计 轴的设计要求:( 1)便于加工,轴上零件要易于拆装;( 2)轴和轴上零件要有准确的工作关系;( 3)个零件要牢固可靠地相对固定;( 4)改善受力状况,减小应力集中。设计中驱动轮传动轴大致结构如下图 所示: 图 9 驱动轮传动轴 总长为 240左至右依次为 A 据强度计算出直径 3长度为 78装驱动轮,传递电动机动力,根据驱动轮选的键的型号为 12*66。左面有个螺纹孔,直径为 20 安装轴承盖和密封圈,直径 3度为 22 装套筒和深沟球轴承,直径 7度为 84其中轴承与轴采用过盈配合,选用基孔制。 装套筒,直径 4度为 15 装轴承盖和密封圈,直径 0度为 17 装皮带轮,直径 3度 24递动力,所选键的型号为 7*16。右面有个螺纹孔,直径为 12 轴的校核 对驱动轮传动轴进行校核,受力如下图所示。 图 10 传动轴受力状况 0 of 2 5 6)(11 弯矩图如下 : 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 图 11 弯矩图 1 AB 弯矩图可知 点,又 d=43该处抗弯系数 33z ( 19) 最大弯应力为: M P a x( 20)所以该段符合设计要求。 可知该段只受一个扭矩,根据公式: 0 m 9549 n ( 21)868该段扭矩图如下 图 12 扭矩图 2 BC 扭矩图可知,该轴段受的扭矩均匀,所以扭矩大小为 M,又该段直径已知 d=33 故该段抗扭截面系数: 363 10716 ( 22) 故该轴段最大切应力为: M P a x ( 23) 所以该轴符合设计要求。 驱动轮的校核 齿面接触疲劳强度校核 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 由公式 D 60000( 24) 计算出驱动轮转速 8 , 传动比 根据齿轮接触强度计算公式 222121211111( 25) 式中: 法向力; 曲率半径; 传动比; E 综合弹性模量。 一对标准齿轮的齿面接触强度按下面公式计算 M P )1(3052 13 ( 26) 驱动轮是一个只有 6 个齿的齿轮,为了方便校核,此处按正常齿进行强度校核,则驱动轮的接触强度 M P a 4 5 01 3 7 0 。其中:载荷系数 ;传动比 ; 80 ; 2 ; 561。 显然,驱动轮的齿面接触疲劳强度符合要求。 齿根弯曲疲劳强度校核 根据齿根弯曲疲劳强度的验算公式 m d ( 27) 式中: m 为模数; 为齿形系数; 为应力修正系数。(查表得 Y , 80 ) 代入数值计算得: M P a 8 087 因此,驱动轮的齿根弯曲疲劳强度也符合要求。 轴承的寿命校核 轴承寿命计算公式 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 )(60106h ( 28) 式中: n r ; C ; P , r /2 ; 于球轴承 3 4。 对驱动轮传动轴处的轴承进行寿命校核 r 142 查表得 r 因为机器行走时传动轴处的载荷最大,故按此时的工作状态进行寿 命计算,得 4000按照上述方法,同样可计算出:支重轮处轴承的使用寿命 000由于农田作业机是季节性的工作,所以轴承的使用寿命均符合要求。 键的设计及其校核 键的尺寸选择主要由安装轴的轴径决定,由驱动轮的尺寸可得出安装 尺寸为43 33设计手册 3得键的尺寸分别为 12 66,其长度为 66 7 16,长度为 16 类型选择为普通平键。按照下面的公式进行强度计算: 4pp ( 29) 强度验算:键的材料选择为 45号钢,查设计手册得:许用挤压应力 20 P 1 P 2故键能安全工作。 机架的校核 在机器行走过程中,机架起到支撑作用,其作用实则为梁。故在校核时,近似将其作为梁来校核。此处校核单边机架处于水平位置时满足要求,其受力状况下图所示。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 图 13 机架受力图 3 Fra 全日制普通本科生 毕业论文(设计)开题报告 学生姓名 学 号 年级专业及班级 指导教师及职称 学 院 20 年 月 日 毕业论文(设计)题目 履带式行走底盘设计 文献综述(选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等,不少于 1000字) 履带式底盘的结构特点和性能决定了它在农田机耕作业中具有明显的优势。履带式底盘的拖拉机不会对翻耕过的土壤造成多次反复的碾压,而轮式底盘在整地和耙地作业 时轮胎在翻耕过的土壤上反复碾压,造成对土壤的多次压实,不利于播种后种子的生长发育。因此,研究履带底盘的性能具有极其重要的意义。下面我们以履带式拖拉机为例来加以解释说明。 履带式拖拉机的接地比压相对较低 ,从 118.4 各型拖拉机的 接地比压为 30 50同级别的轮式拖拉机接地比压要大的多。以 96.2 拉机为 以 例 : 东方红 1302 履带机接地比压 (装推土铲 )为 方红 1304 轮式机的接地比压约为 104 当于履带拖拉机的二倍多计。 无论是整地耙地作业还是播种作业履带式拖拉机比轮式拖拉机都占有绝对优势。几乎所有山区种植粮油作物的农户毫无例外的选择履带式拖拉机。 底盘的作用是支承、安装发动机及其各部件、总成,形成车辆的整体造型,并动力,使整车产生运动,保证正常行驶。 在国外,履带式行走底盘研发较早。 1986 年 W. C. D. S. 布了在硬地面和已耕地上 ,1种橡胶履带与 1种四轮驱动拖拉机牵引性能的实验结果。在相同的底盘结构情况下,橡胶履带牵引效率与动态牵引比高 ,在 已耕地和硬地面上其最大牵引效率是 85% 90%,四轮驱动拖拉机是 70% 85%。此后又有许多橡胶履带拖拉机与四轮驱动拖拉机性能试验的研究。 国外生产的履带拖拉机在技术水平、生产能力等性能方面具备较强的竞争能力。 我国生产履带底盘的历史较短,与起重机的发展基本相同,与世界先进国家相比,国内履带底盘的技术含量低、系列化程度低,在制造和设计上还存在一定的差距。近年来,国内履带起重机的快速发展,给履带底盘的发展带了机遇,系列得以不断的提高。 20 多年来 ,国内部分院校、研究院所和企业对橡胶履带车辆做了一定 的研究。最为出名的是中国一拖集团有限公司对橡胶履带在拖拉机、推土机、自行电站上的应用进行了研究。 1994 年中国一拖集团有限公司在牵引力等级为 3 t 级的履带拖拉机上 ,对采用金属履带或橡胶履带进行了比较试验 ,试验在硬黄土地面上进行。与此同时,相关的底盘也有了一定的发展。此后 ,一拖公司还对采用橡胶履带的拖拉机、推土机进行了使用试验。主要是橡胶履带的耐磨性试验 ,橡胶履带的脱轨试验 ,橡胶履带的寿命试验 ,不同结构橡胶履带的可靠性试验 ,橡胶履带的伸长试验以及通常性的作业查定。 国内市场上的履带拖拉机及变形产品 ,目前仍然是一拖的产品为主导。这类产品的销售由于受国家宏观经济政策的影响,处于波动状态。无论是作为工程机械变型、农田作业牵引或驱动动力,还是作为农业机械行走底盘,其功能并非轮式拖拉机可以完全替代的。但受国家政策和大功率轮式拖拉机发展的影响,长远看会在市场竞争中处于被动局面。总之,与履带相对应的底盘作为相关机械的行走机构,其发展方向始终围绕着安全可靠性、 操作舒适性、 环保节能等方面发展。 在这方面国内外一直在不断的努力改进中。 考 文 献 1 吴宗泽 ,罗胜国 M 等教育出版社, 2 机械工程手册, 电机工程手册编辑委员会 ( 12) M 机械工业出版社, 1989. 3 吴宗泽主编 上册 )M械工业出版社, 2002, 1. 4 吴宗泽主编 下册 )M械工业出版社, 2002, 1. 5 成大先 M学工业出版社, 2000. 6 朱士岑,赵水 J2002, ( 6) : 2 7 周敬辉 D西大学, 2004. 8 杨春梅 . 掘进机履带式行走机构的研究 J2008, 3( B) : 19 凌勇坚,杨锦章 . 联合收割机橡胶履带的优化设计 J2008, 3( B) : 6410 迟媛,蒋恩臣 . 履带车辆转向时最大驱动力矩的计算 J2009,25(3):7411 姚怀新工程机械底盘及其液压传动理论 工程机械底盘理论 M北京:人民交通出版社, 2002: 141, 156 172 12 王启广双履带行走装置转向性能分析 J矿山机械, 1991, (11): 27 28 13 王国强, 党国忠, 陈向东, 履带宽度对车辆转向阻力矩的影响 J等工程机械, 1994, 25(6): 19 21. 14 梁炳祥 . 自走式履带联合收割机全液压驱动底盘设计方案 J. 中国知网 ,199415 金英子 ,王金武 ,迟 媛 ,等 . 履带联合收割机全液压式行走
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