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12型-船式拖拉机驱动轮调节机构设计【含9张CAD图优秀课程毕业设计】
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12型-船式拖拉机驱动轮调节机构设计【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下：
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充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸12型-船式拖拉机驱动轮调节机构设计摘要机耕船驱动轮入土深度不仅影响驱动轮的最大水平推力、驱动轮和船体的支承反力、滚动阻力以及船体的行驶阻力等,而且影响机耕船的滑转率、牵引效率、燃油经济性等。增加入土深度,虽然增大了剪切面积,可使最大水平推力增加,牵引附着性能增强,滑转损失功率减小,但会使滚动阻力增加,功率损耗增大。因此,在保证牵引性能的前提下,入土深度必须可调,而且应尽量减小。入土深度有驱动轴、船体和驱动轮半径可调等三种方式。通过对关于机耕船驱动轮入土深度的文献进行研究,为研制更加方便地调节入土深度的装置提供借鉴意义。 关键词：机耕船 入土深度 水平推力 滚动阻力充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸AbstractThe maximum horizontal thrust, boat tractor driving wheel depth not only affects the driving wheel of the driving wheel and the hull of the supporting force, rolling resistance and the running resistance, and the boat slip rate, traction efficiency and fuel economy etc. With the increase of the shear area, the maximum horizontal thrust can be increased, the tractive adhesion performance is enhanced, and the slip loss power is reduced, but the rolling resistance increases and the power loss increases. Therefore, under the premise of ensuring traction performance, the depth of penetration must be adjustable, and should be minimized. The embedded depth has three ways: the drive shaft, the hull and the driving wheel radius adjustable. Based on the research on the boat tractor driving wheel depth of the literature, to provide reference for the development of more devices conveniently adjust the depth of the.Keywords: rolling resistance boat depth horizontal thrust充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸目录第一章 绪论 .51.1 船式拖拉机的应用概况 .51.2 船式拖拉机的工作原理及驱动轮调节机构的工作原理 .71.2.1 船式拖拉机工作原理： .71.2.2 驱动轮调节机构的工作原理： .71.3 影响船式拖拉机牵引力的主要因素 .71.3.1 水田土壤对牵引力的影响 .71.3.2 船体的滑行阻力对牵引力的影响 .71.3.3 驱动轮叶片对牵引力的影响 .71.3.4 轮刺宽度对牵引力的影响 .81.4 设计任务和要求 .81.4.1 设计任务 .81.4.2 设计要求 .8第二章 驱动轮入土深度对牵引力的影响 .82.1 船式拖拉机总体动力学分析 .82.2 驱动轮结构对牵引力的影响 .132.2.1 无后倾角时，叶片驱动面的受力情况（图 2-4）： .132.2.2 有后倾角时，叶片驱动面的受力情况（图 2-5）： .142.2.3 后倾角对水平推进力的影响： .152.3 驱动轮入土深度对牵引力的影响 .162.3.1 驱动轮叶片入土深度的影响 .16第三章 驱动轮入土深度调节机构设计 .183.1 驱动轮入土深度的调节方法 .183.1.1 改变驱动轮的直径； .183.1.2 调节船体来改变它与传动箱体和驱动轮轴的相对位置； .183.1.3 调节驱动轮轴来改变它与传动箱和船体的相对位置。 .183.2 轮轴调节机构设计及其受力分析 .193.2.1 机耕船禁止时最终传动组件受力分析 .193.2.2 机耕船驱动时最终传动组件受力分析 .213.3 轮轴调节机构及其构件设计及轮轴调节机构零件强度校核 .223.3.1 齿轮的设计 .223.3.2 传动轴的设计 .253.2.3 驱动轴的设计 .29第四章 设计总结 .334.1 结论综述 .334.2 存在不足 .344.3 驱动轮入土深度调节机构发展趋势 .35文献充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸第一章 绪论 1.1 船式拖拉机的应用概况六十年代初期, 我国就已开始了机耕船的试验研完工作, 全国先后有几十个单位进行了机耕船的科研、生产和推广使用。多年来, 机耕船经历了一个由简单到复杂、由功能单一到综合利用、由不完善到比较完善的过程。据有关资料统计, 我国现有10个省研制了机耕船 , 共研制了31种样机, 研制单位达75个。这些产品中有5-7马力和10-12马力两个功率等级, 5-7马力的机耕船主要分布在四川和湖南, 其它省主要是10-12马力。现有机耕船的结构形式分三种, 一种是所谓“ 手扶拖拉机上船” , 利用手扶拖拉机的传动系统, 加以适当改装的变型, 这种机耕船主要带驱动型农具（如旋耕机、主动耙等） , 虽也可进行犁耕作业, 但传动系统强度不够, 损坏较严重。第二种是根据水田的使用要求重新设计的机耕船, 这种机耕船的结构比较合理, 传动系统的强度较高, 它属于牵引、驱动兼用型。另一种是简易型, 没有变速箱, 除末端有一对齿轮或两对齿轮传动外, 主要靠三角皮带减速、传递功率及转向, 只能前进, 不能倒退, 它主要和一些牵引农具配套。七十年代是我国机耕船成长及大发展时期, 有24种型号的机耕船通过了省或地区级鉴定, 并投入了批量或小批量生产。南方 -12机耕船被列为国家农机新产品重点科研项目, 并于 1980年11月通过了部级鉴定。与此同时, 机耕船的理论研完及情报工作也随之开展起来, 一些科研单位、大专院校有关工厂作了大量的试验研完工作, 写了一些机拚船方面的科学论文。为了加强机耕船的学术交流, 先后成立了机耕船情报分网及相应的专业学组 , 并积极开展了工作, 对于今后机耕船的发展, 无疑将起一定的推动作用.机耕船之所以能不断发展, 主要是因它在水田耕作中具有优于拖拉机的良好性能。机耕船开始用于湖区水田, 逐渐发展到平原、丘陵甚至山区的水田, 很快就遍及十几个省、市, 不仅南方的水稻产区使用, 北方的许多水稻产区也开始使用了机耕船。最近, 有人曾经对各类水田动力机械年作业量作过调查, 机耕船出勤率比拖拉机高60%,平均每马力作业量高2.5-3倍。据有关资料统计, 机耕船年工作量合计都在20亩 亩以上, 高达480亩。在南方有些省, 机耕船的耕地面积已达总耕地面积的30%-40%。中国是一个盛产水稻的国家，而适于水稻种植的田地中，有 40007000亩深泥脚田（等包括湖田、冬水田、海涂田）无法进行机械化耕作。这些深泥脚水田的地下水位高、土质粘重、承压能力极差，其表层压强度一般均在 510kpa 以下。这样的深泥脚田，土囊肥沃，增产潜力很大。但长期以来，生产方式极其落后，产量极低，机械化问题得不到解决。以前，深泥脚水田靠牛或人力耕种。牛下深泥脚水田，不仅腿脚深陷、行走艰难，使生产率极低；而且由于冬春寒冷、夏季酷热，农时紧、农活重，致使不少耕牛死亡。有些地区，只能靠几个强劳力拉一张犁进行耕作，劳动极其繁重。一些极深的田，则用戳眼插秧，土囊中年不得翻耕。有的地区曾试图用拖拉机下深泥脚水田耕作，但是沉陷很大，以致后桥、半轴壳、发动机油底壳等均没入泥中而无法前进，更无法进行作业。机耕船正是深泥脚水田地区人民向大自然开战所取得的卓著成果。机耕船的诞生解决了深泥脚水田机械化这一难题，使耕种深泥脚水田的劳动生产率得到大幅度提高。充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸随着洪湖12 型机耕船研制工作的进展，机耕船受到国内有关方面的重视，湖北省各地和其他一些省市陆续获得了样机。自 1971 年开始，我国各地（特别是南方）相继开展了各种机耕船的研制工作。数年来各地的机耕船相继定型投产，从数量到品种均获得大幅度增长，迅速推进了这些省的水田机械化。各省在机耕船的研制中，根据各地自然条件、耕作方法、工业水平的不同，对机耕船使用性能进行改进，因地制宜的发展了一批各具特色的新机型。机耕船的使用, 有效地缓和了大忙季节父畜、动力紧张的矛盾。据调查, 湖南酸矍县均楚公社樟树弯大队在推广机耕船以前,因劳力不足, 耕整作业往往赶不上季节, 迫不得已采取了“ 两早一迟” 的农艺路线, 结果早稻每亩减产了 100 斤, 晚稻每亩减产了 200 斤, 全年每亩减产了 300 斤。推广机耕船以后, 及时完成了耕整作业, 改“ 两早一迟” 为“ 两迟一早” , 即推迟翻耕绿肥、多插迟熟早稻品种, 提早插杂交晚稻。每年每亩多增产粮食达 300 斤, 同时晚稻杂交面积由过去的占总水稻面积的 60%提高到 85%。 消灭了早熟早稻品种, 使全大队粮食年平均总产量由过去 90 多万斤提高到 120 万斤, 粮食增产幅度为25%。1.2 船式拖拉机的工作原理及驱动轮调节机构的工作原理1.2.1 船式拖拉机工作原理：将一般拖拉机的行走机构的支承和驱动功能分别用船体(或滑撬)和驱动行走机构来代替,以保证不会发生滑转下陷,使拖拉机始终“浮”在土壤表层。采用支承面积很大的、底面平滑的流线形船体(或滑撬)及拖板,使拖拉机的接地比压降低到 0.0250.06 公斤/厘米2,从而保证即使是在最松软的土壤上工作,沉陷量也不超过 5 厘米。其重心和在工作状态下的浮心虚尽可能接近接地面积的几何中心,并能使前部稍为翘起,前部应有较大的圆弧过渡部分,以降低其滑行咀力。采用具有较大剪切面积的驱动行走机构,以保证产生足够的土壤推进力;它最好是能垂直入出。1.2.2 驱动轮调节机构的工作原理：驱动轮调节机构采用动力调整，动力调整是利用驱动轮在驱动时对最终传动壳体形成的反扭矩和一些外力来使壳体转动的，它的调整机构实际上是一套锁紧机构。在进行入土深度调整时，应将锁紧机构松开，当入土深度调整完成后，用锁紧装置将最终传动箱体的位置加以固定。驱动轮调节机构采用摩擦锁紧机构。最终传动壳体的轴套部分装在轴套盘中，在轴套接盘内孔的侧壁上有一小孔，孔内装有卡紧块，当转动双向螺钉使卡紧块相互靠拢时，它们将轴套夹紧，利用它产生的摩擦力矩防止轴套转动，起到锁紧作用。转动螺钉使卡紧块相互分离时，则轴套被放松，即可进行动力调整。1.3 影响船式拖拉机牵引力的主要因素1.3.1 水田土壤对牵引力的影响水田土壤是机耕船的工作介质，机耕船的行走机构与它相互作用并产生作用力。这些作用力的大小除了与机耕船的形态、整机参数和行走机构结构等因素有关外，还与土壤的物理机械性质有密切的关系。充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸1.3.2 船体的滑行阻力对牵引力的影响滑行阻力包括船体前方压实土壤阻力和船底面的摩擦阻力。在正常工作的情况下，船体下陷较小，船体头部总是稍向上方抬起，因而没有明显的推土阻力，而一般水田表层水较浅，机耕船行驶速度不高，可以不考虑水对船体的阻力。1.3.3 驱动轮叶片对牵引力的影响驱动轮叶片入土深度增加时，船尾部分被顶起而离开地面，减小了船底的有效接触面积并使船体的承重滑行作用减小，而驱动轮的承重则相对增加，土壤变形大。滚动阻力也随之增大。可见叶片入土深度越大则行驶阻力越大。1.3.4 轮刺宽度对牵引力的影响增加轮刺的宽度，使得土壤的剪切面积增大，从而获得一定的有效牵引力。土壤最大水平推力得到增加，然而滚动阻力和转向阻力随之增加，这样使得有效牵引力增加并不显著，这是得不偿失的办法。因此，为了提高机耕船的有效牵引力，不能采用过宽的驱动轮。1.4 设计任务和要求1.4.1 设计任务1.保证机耕船以浮滑为主性能的发挥；2.扩大机耕船的适应范围；3.改变机组负荷，功率利用率高。1.4.2 设计要求对驱动轮调节机构的锁紧机构的要求是工作可靠、有足够的锁紧力矩、机构简单、操作方便省力。在进行调整机构设计时，应该注意最终传动箱体的支撑刚度问题，这是因为最终传动箱体与传动箱的配合部分具有一定的间隙，在设计时应该保证他们具有较长的配合长度，零件的形状应避免应力集中或局部负荷过大。第二章 驱动轮入土深度对牵引力的影响2.1 船式拖拉机总体动力学分析（1）机耕船船体的滑行阻力机耕船运动时，船体是在水田表层上滑行的，其滑行阻力 Pc 是整机行驶阻力的一部分。船体滑行时，其阻力可能来自以下几个方面：1.船体前方向下压实土壤形成沟辙所需的力；2.船体底面和侧面与土壤间的吸附摩擦力；3.船体前方的推土阻力；4.水田中表层水对船体的阻力。（2）纵向平面内的受力分析充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸驱动轮后置的机耕船悬挂农具进行耕作，当机组做等速直线运动时，在其纵向平面内作用的外力有：(图2-1)图2-1 驱动轮后置时机耕船机组纵向平面内的总体受力分析1.机耕船的重量 Gs，a 是驱动轮轴线的水平距离与机耕船重心的纵向坐标 a。2.农具重量 Gn，与驱动轮轴线的水平距离为 An；3.土壤对船底的垂直反力 Yq（与驱动轮轴线的水平距离为 Lc）,和滑行阻力的合力 Pc（与驱动轮轴线的垂直距离 m） ；4.土壤对二个驱动轮的垂直反力 Yq（与驱动轮轴线的水平距离为 Aq）,和水平推进力 Xq；5.土壤对犁铧总的工作阻力 R 在纵向平面内的分力 Rxz。6.土壤对犁侧板的纵向水平阻力 Fx,其作用线可近似看作与 Rx 一致。Rx+Fx=Pt为机耕船的牵引阻力。在耕作过程中，悬挂农具与机耕船构成一个整体，只进行位调节。机耕船的下陷深度为 Hc，驱动轮轴与船尾的水平距离为 Lw。根据上述受力状况，可列出机耕船在水田中稳定耕作时所受各力在水平和垂直方向的平衡方程式：水平方向：Xq =Rx+Fx+Pc=Pc+Pt (2-1) 垂直方向：Gs+Gn+Rz=Yc+Yq (2-2)式中 Rz 方向向下时为正。将机耕船在水田中稳定耕作时所受各力对驱动轮轴线 O 去矩，可写出下列力矩平衡方程式： +(Rx+Fx)( - +m)+Pc m=Yc Lc+Yq +Xq Rd+Gn +RzaGs20hcqanan充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸上式各参数中，鉴于水田犁耕耕深不大，可以近似的认为 =hc；20h将犁的工作阻力看作是水平作用的，即 Rz=0；同时代入 Mq=Xq +Yq , dRqA上式即可简化为：Gs a+Xq m=Yc Lc+Mq+Gn (2-3)na综合分析式（2-1） 、 （2-2） 、 （2-3）可以得出下列结论：1. 式（2-1）表明，驱动轮的推进力 是用来克服机耕船牵引阻力 和船体滑qXTP行阻力 的。cP2. 机耕船使用重量 形成使机组前的力矩；农具重量 形成使机组后翻力矩。sGnG(3)横向平面的受力分析机耕船悬挂农具进行耕作时，一般右侧驱动轮走在犁沟中。但由于左右两驱动轮的入土深度本已大于耕深，且有船体支撑着机耕船的大部分重量，因此，一侧驱动轮走在犁沟，不会引起船体横向的明显歪斜。船体的横向水平位置绘制其受力分析图（图2-2） 。当机组做等速直线运动时，在其横向垂直平面内作用的外力有：充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸图2-2 机耕船机组在横向平面内的受力分析1.机耕船的使用重量 Gs; 2.农具重量 ;nG3.土壤对船底的垂直反力的合力 Yc;4.土壤对左右两驱动轮的垂直反力 ;q21Y,5.土壤对犁铧总的阻力 R 在横向平面内的分力 。xzR由上述受力状态，可以写出机耕船等速直线运动时，横向垂直平面的力和力矩平衡方程式：水平方向： （2-4）Ny垂直方向： （2-5）cq21zns YRG对 O 点取矩：（2-6）)h-/2N)(m-)-0.5B()(eBYeG c0yq12zncs在式（3-15）中，若设 e=0,en=0,Rz=0,且 Ry=N,可得（2-7）cq12c-0.5(b我们可以就式（2-6） （2-7）进行如下讨论：1. 与 是有差别的，虽能由于机耕船的结构特点决定了左右轮入土深度大1qY2致相同，但左轮全部入土深度都与土壤接触，受到土壤的反作用；而右轮走在犁沟中，只有轮尖部分接触下层土壤，所受土壤反力要小些。当然，由于水田下层土壤机械强度较大， 不会比 小很多。1qY2q2.由式（2-6）可知，当其它条件不变时，e 增大，可使 减小，因此，有时机cb耕船有意将整机重心偏向未耕地一些。（4）水平平面的受力分析 机耕船悬挂农具进行耕作，当机组等速直线运动时，在水平平面所外力如下（2-3）充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸图2-3 机耕船机组在水平平面内的受力分析1.左右驱动轮的驱动力 。和土壤对左右驱动力的滚动阻力 。q12P, fq12P,2.土壤对船体的滑行阻力 ;c3. 土壤对犁铧总的阻力 R 在水平平面内的分力 。xzR由上述受力状态，水平平面的力和力矩平衡方程式：纵向方向： （2-8）tcfqf P12q1P横向方向： Ny对 O 点取矩： ntcfqePb)0.5B(-)0.5(2f1q21由 可将上式化简为P-Xfq（2-9）ntcePb).B(21充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸在式（2-9）中，由于 和 偏离机耕船纵向对称平面，将造成整个机组向已耕地偏转的力cPT矩。由于机耕船在耕作时，一般右轮走在犁沟中，虽两轮入土深度一样，但因接触图层的高度不同，土壤对左右轮的水平推进力仍然是不同的，且 ，12qX这样不仅不能依靠 来平衡上述偏转力矩，而且又造成了机组向)(5.021qXB已耕地偏转力矩。2.2 驱动轮结构对牵引力的影响驱动叶轮滚动阻力和水平推进力的大小，取决于叶轮与土壤相互作用过程中的各项运动学、动力学参数和土壤的有关各项特性。2.2.1 无后倾角时，叶片驱动面的受力情况（图2-4）：图2-4 无后倾角叶片驱动面受力见图充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸总的水平反力为：innii arctguiuNX)1(si12总的垂直反力： innii arctguiuY)1(cos12以上各式中的符号为：Ni:各入土叶片驱动面所受法向力的合力；n：入土的叶片数；：叶轮的转角；：叶片间的夹角，Z 为叶片数；Ui:各入土叶片驱动面与土壤的摩擦系数；：法向力和摩擦力的合成力与垂直线的夹角；由此可见，土壤对叶片驱动面的水平推进力和垂直反力是随叶轮转角而变化的，其变化周期转角为 。叶片数越少， 角越大，则水平推进力和垂直反力变化幅度越大。如果机耕船左右驱动轮叶片的转角不同步，则两驱动轮将产生不等的推进力，而机耕船产生方向和大小都周期性变化的偏转力矩，这一偏转力矩对机耕船的作业是不利的。为了尽量减小这种不利的影响，就应该减小 角，即增大叶片数。但叶片数过多，又会使叶轮易积泥，而降低叶轮的性能。因此，将叶轮上的叶片分两排错开布置，就即可减小 角，又不易积泥，是有利的。2.2.2 有后倾角时，叶片驱动面的受力情况（图2-5）：充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸图2-5 有后倾角的叶片驱动面上的受力分析驱动面所受总的水平反力为： iiniiB arctguiuNX)1(sn12驱动面所受总的垂直反力为： iiniiB arctguiuY)1(cos12驱动面上的垂直反力所产生的滚动阻力矩为： iiinicq arctguiuaNM)1(cos122.2.3 后倾角对水平推进力的影响：具有后倾角的叶片驱动面上所受的水平推进力为：或 cosX)cos1(X这就是只考虑叶片驱动面后倾角对驱动面上承受水平推进力的影响，推导充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸出来的后倾角对水平推进力的影响关系式。水平推进力随后倾角的加大而减小。综上所述，具有后倾角的叶片驱动面，可使滚动阻力降低，但同时也使水平推进力降低。所以，在滑转率相同的条件下，只有当 Rdq 大于 Rdq，才能使叶片驱动面具有后倾角的叶轮的滚动阻力比水平推进力降低较大的比例，使挂钩牵引力有所提高，因而牵引效率也有所提高，而且还可减小发动机和传动系统的负荷程度。但由于叶片驱动面具有后倾角的叶轮在减小滚动阻力的同时，也使水平推进力降低，如需发挥更大的牵引力，叶轮的滑转率也会随着增加，所以牵引效率并不能显著提高。只有在减小滚动阻力的同时，增大或减小水平推进力，而又不使滑转率加大，才是提高牵引效率的根本方向。如果改变叶片的运动规律，使叶片垂直入、出土，就可能使牵引效率获得大幅度的提高。但要全面满足驱动轮的各项要求，依旧是很难的。2.3 驱动轮入土深度对牵引力的影响2.3.1 驱动轮叶片入土深度的影响在泥脚深度为15cm 的水田中，测定那个湖北-12机耕船驱动轮轴在三种不同位置的行驶阻力值（表2-1） ，可以看出：在浅泥脚水田中，当驱动轮叶片入土深度增加时，船尾部分被顶起而离开地面，减小船底的有效接触面积并使船体的承重滑行作用减小，而驱动轮的承重则相对增加，土壤表形增大，滚动阻力也随之增大。可见，叶片入土深度越大则其行驶阻力越大。表2-1 浅泥脚水田中行驶阻力项 目 测 定 值船尾离地高度（厘米） 0 10 20左 轮 14 17 19 驱动轮叶片入土深度（厘米） 右 轮 13 16.5 18行驶阻力 265 297 320为了观察叶片入土深度对驱动轮附着性能的影响，我们将湖北-12机耕船在泥脚深20cm 水田中不同叶片入土深度时驱动轮完全滑转状态的最大牵引力值列于表2-2.由表2-2可知，在一定的范围内，叶片入土深度越大则牵引附着性能越好，即滑转率越小，相应的滑转率损失也就越小，而由表2-1可知，由于叶片入土深度增加又将行驶阻力形成的功率消耗增大。为了得到一个合理的入土深度 h 值的存在，我们列出公式充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸（2-10）270)1(vPNfyqT式中 Nt:牵引功率（马力） ；Nq:驱动轮发挥的功率（马力） ；：驱动轮滑转率：机耕船行驶阻力fgPV：工作速度（公里/小时）表2-2 湖北-12机耕船在泥脚深20cm 水田不同叶片入土深度时的最大牵引力值叶片入土深度（厘米） 最大牵引附着力13.7 014.7 26015.6 32016.5 40017.5 44018.5 46019.4 480根据表2-1及2-2中的数据规律，我们近似的假设=D/h （2-11）CPhfg式中 h:叶片入土深度；C、D：比例系数。以（2-10）式代入（2-11）得270h-)(1Nvqt 将 Nt 对 h 取微分得：32dstT因式中各元的代数都大于0，因此 0，也就是说，当 =0时，Nt 有TNTN最大值，此时 270C-hDvq充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸则 时，vqCDNh270maxTN这样，就从理论上证明了，在驱动轮发挥的功率和工作速度不变的情况下，对于每种条件一定的土壤都有一个最佳驱动轮叶片入土深度 h 值，使机耕船获得最大的牵引功率。一般在附着性能足够的情况下，驱动轮叶片入土深度不当引起的行驶阻力增大仍然是使牵引效率低的主要原因之一。为了充分发挥机耕船的特点，提高它对各种土壤的适应性以提高牵引效率，采用驱动轮叶片入土深度可调机构是非常必要的。第三章 驱动轮入土深度调节机构设计3.1 驱动轮入土深度的调节方法调整驱动轮入土深度实质上是改变船底的离地间隙，目前主要有三种方式：3.1.1 改变驱动轮的直径；改变驱动轮的直径的方法不需要专门的调整机构，可以通过配合几种不同直径的驱动轮来解决。如湖北-12 型机耕船即配备有 760 和 820毫米两种直径的驱动轮，可以得到 220 毫米和 250 毫米二种入土深度。这种方式的优点是简单易行，缺点是调整范围小、调整级别少，在田间使用中更换驱动轮不太方便。有的单位设计了可变直径的驱动轮，能在一定入土深度范围内进行无极调节，但其调整范围依旧较小，驱动轮机构比较复杂，其工作可靠性也有待在生产实践中考验。3.1.2 调节船体来改变它与传动箱体和驱动轮轴的相对位置；调节船体对传动箱体和驱动轮相对位置的方法在川丰 5-3 型机耕船上，它是用增减传动箱底与船体支架间的垫木厚度来实现的。这种调整方式也不需要专门的调整机构，但调整范围较小，调整方式复杂费力，不适合在田间进行。在船体与机架分开制造的情况下，用改变它们之间固定点高度的方法，即调整船体高度的方法也具有同样的效果。在一种试制的 25 马力机耕船上，用液压机构来调整船体与机架间的相对位置，它具有调整方便、操作省力等优点。这种调整方式的缺点是不能单个调整驱动轮的入土深度，还需要作出改进。3.1.3 调节驱动轮轴来改变它与传动箱和船体的相对位置。将机耕船最终传动作为单独总成时，用转动最终传动壳体的方法，可以改变驱动轮轴相对船体的高度，实现单个驱动轮的调整。图3-1为其调整示意图，充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸图3-1 驱动轮入土深度调整示意图它和拖拉机驱动轮离地间隙调整的原理是相同的，其区别在于拖拉机的最终传动壳体在转动后与传动箱的连接是用螺栓固紧的，这样的调整方式只能是有级的，其调整级数也较少。在机耕船上则采用了专门的调整锁紧机构，有可能得到较多的调整级别，甚至可实现无极调整。这种调整方式在改变驱动轮入土深度的同时，也改变了驱动轮轴与船尾的距离，这对机耕船的总体受力状态将产生一定的影响。转动最终传动壳体时，需要克服与其传动箱体间连接部分的摩擦阻力矩和由于地面垂直反力或重力引起的阻力矩，这就需要消耗一定的动力。转动最终传动壳体的调整机构，按调整时的动力来源分为手动调整和动力调整两种方式。但手动调整速度慢、操作费力，它没有专门的锁紧装置，当螺母和丝杠间间隙较大时，容易造成零件间的冲击。而动力调整是利用驱动轮在驱动时对最终传动壳体形成的反扭矩与其它一些外力来使壳体转动的，它的调整机构实际上是一套锁紧装置。在进行入土深度调整时，应将锁紧装置松开，当入土深度调整完成后，用锁紧装置将最终传动箱体的位置加以固定。3.2 轮轴调节机构设计及其受力分析在进行动力调整时，作用在最终传动组合件纵向平面的外力对壳体形成的力矩，应大于转动壳体时的阻力矩（摩擦力矩） ，因此应对最终传动组合件进行受力分析，以找出实现动力调整的基本条件，并确定调整锁紧机构的工作负荷。3.2.1机耕船禁止时最终传动组件受力分析 图3-2为机耕船处于静止状态时，最终传动组件的受力图。图中 O1、O2充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸分别为最终传动主、从动齿轮轴线，其连线与水平线夹角为 。作用的外力有：图3-2 机耕船静止时最终传动组件受力图1. 最终传动组件的重量 Gm，可以近似的认为作用在 O2点上；2. 地面对驱动轮的垂直反力 Yq，它的大小是由驱动轮的下陷深度和土壤承压能力决定的；3. 转动最终传动壳体时的摩擦阻力矩 Mf，它的方向与壳体转动方向相反；4. 船体作用在最终传动壳体上的重量 Gc，作用在 O1点上。当船体支撑在土壤表层上、锁紧机构处于放松状态时，可以近似的认为 Gc=0，这时 Yq 总是小于或等于 Gm，最终传动壳体在重力作用下，只可能顺时针转动，转动的条件为： （Gm-Yq）*A*COSMf 式中 A 为主、从动齿轮中心距。可见在土壤承压能力较差的情况下，充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸当松开锁紧机构后，可以依靠最终传动组件的重量来增大驱动轮的入土深度，但入土深度受到土壤支撑反力的限制。第二种情况是土壤承压能力较强或机耕船禁止在路面上时，这时船体没有支撑在土壤表层上，船体的一部分重量 Gc 作用在驱动轮上，地面反力 Yq 为 Gc 与 Gm 之和，壳体将受到逆时针方向的力矩 Gc*A*COS，驱动轮将向上运动，直至船体支撑在土壤表面，其重量不再作用到最终传动壳体上，或 O1点降至最低位置为止。上述两种情况是依靠重量来进行调整的，只能在特定状况下作一定限度的调整。3.2.2机耕船驱动时最终传动组件受力分析当驱动轮在驱动力矩 Mq 作用下转动时，最终传动组件受到的作用力见图3-3。以驱动轮逆时针转动为例，作用在最终传动组件上的外力有图（3-3 a）:a) 加大入土深度时 b） 减小入土深度时图3-3 机耕船驱动时最终传动组件受力图1. 最终传动组件重量 Gm，近似认为作用在 O2点；2. 最终传动主动齿轮的扭矩 M1。当最终传动比为 时，它与驱动力mi矩 Mq 的关系为： M1=Mq/im 充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸3. 土壤作用于驱动轮的驱动力 Pq、滚动阻力 Pfq、垂直反力 Yq，作用点距驱动轮轴的垂直距离为 rd，水平距离为 aq；4. 船体作用在最终传动组件 O1点上的水平力 Fq 和垂直力 Gc;5. 最终传动壳体转动时的摩擦阻力矩 Mf。上述外力对 O1点形成的入土力矩 Mo1为：01(sin)si()cosqfqqmfmdAMaPYGAaMir式中 A:O1O2间的距离；a : O1O2连线与水平线的夹角。保证使驱动轮入土深度增加的条件是 Mo10，在式（3-1）中，由于A/rd*sina1，因而驱动力矩 Mq 增大后将使入土力矩增大，易于入土。若此时驱动轮已接触硬底层或驱动轮行驶在路面上，则船体将向上抬起。当土壤表层强度较低，导致驱动轮完全滑转时，驱动力矩 Mq 将很小，形成的入土力矩 Mo1也较小，此时进行调整比较困难。在这种情况下可用猛接离合器的方法，利用驱动轮加速时的惯性阻力来获得较大的 Mq。为了减小驱动轮的入土深度，应使最终传动组件逆时针转动，这时机耕船应倒退行驶，其受力状况见图2-30 b，则最终差传动壳体绕 O1点的出土力矩 Mo1为： 01(sin)si()cosqfqqmfmdAMaPYGAaMir当驱动轮轴 O2位于轴 O1的左方时，讨论的方法和上述是相同的，区别在于为使驱动轮入土深度增大，最终传动壳体应逆时针转动，因而用机耕船倒退行驶进行，其入土力矩仍用式（3-1）计算；为减小驱动轮入土深度，机耕船应向前行驶，其出土力矩仍用式（3-2）计算。3.3 轮轴调节机构及其构件设计及轮轴调节机构零件强度校核3.3.1 齿轮的设计（1）使用条件分析 传递功率： kwP9.61主动轮转速： min/035maxrn齿数比： u转矩： 6119.4.TN圆周速度:估计 属低速、中载，重要性和可靠性一般的su/齿轮传动。（2） 设计任务充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案，包括：一组基本参数：m、 、 、 、 、 、 。1z21x2d主要几何尺寸： 、 、a 等。d（3） 选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力1.选择齿轮材料、热处理方式按使用条件，属低速、中载，重要性和可靠性一般的齿轮传动，可选用软齿面齿轮。小齿轮：45号钢，调质处理，硬度为230 255HBS；大齿轮：45号钢，正火处理，硬度为190 217HBS。2.确定许用应力A. 确定极限应力 和limHliF齿面硬度：小齿轮按230HBS，大齿轮按190HBS。查图3-16，得 =580MPa，1li MPaH502lim查图3-17，得 ，PaF20limF1liB. 计算应力循环次数 N，确定寿命 、 。NZY711 0.3)5(3.60 tan72.3u查图3-18得， ；21NZ查图3-19得， 。YC. 计算许用应力由表3-4取 ，1minHS4.minF许用接触疲劳应力： MPaSZHNP 75413.80in1l1 P.min21l2许用弯曲疲劳应力： PaSYFNTFP 28.314.0in1l1 MFTFP.2min2l2充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸3. 初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸（1）选择齿轮类型根据齿轮传动的工作条件，可选用直齿圆柱齿轮传动。（2）选择齿轮精度等级按估计的圆周速度，由表3-5初步选用8级精度。（3）初选参数初选： ， ， ， ， 。0261z261uz021x6.d（4）初步计算齿轮的主要尺寸可用式（3-16）初步计算出齿轮的分度圆直径或模数。由于选用软齿面齿轮的方案，其齿面强度相对较弱些，故按式（3-16）计算较合理，用式（3-16）计算 时，还需首先确定系数：k、 、1dHZE因发动机驱动，查表3-1得， ；因齿轮速度不高，取 ，因非5.1AK1.uk对称布置，轴的刚性较小，取 ， ，则 。0k.ak89KA由图3-11，查得 ，查表3-2，得 ；取 。5.2HZMPaZE897.0Z由式（3-16） ，可初步计算齿轮的分度圆直径 、m 等主要参数和几何尺寸：1d2131()07.6HEPdZKTud107.64.mz按表3-7，取标准模数 m=5mm，则 12()30a圆整后取：a=208mm1861dmz10.24/nus与估计值相近 1.87dbm取 ，278m264（5）验算轮齿弯曲强度条件， 1z2z充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸查图3-14，得 ， ；65.21FaY3.2FaY查图3-15，得 ， s 71s取 7.011103.942FPSaFFMaYmdbKT2212 6.FPSaFF（6）确定可行方案的最终参数， ， ，1Z62130dm2130dm=5 ， ， ，184b278b3.3.2传动轴的设计（1）选择轴的材料选择轴的材料为45号钢，经调制处理，其机械性能由表6-1-19查得：，MPab650， ， ；查表6-4，得 。s3Pa301MPa15MPab601（2）初步计算轴径 选 C=110， 3min8.09dCm故取轴的直径为40mm。（3）轴的机构设计按工作要求，轴上所承受的零件主要有齿轮、滚动轴承。参考轴的结构设计的基本要求，可确定轴的各段尺寸。得出如图（3-1）所示结构。选取6009滚动球轴承。（4）按弯扭合成校核A .画受力简图（如图3-4）画轴空间受力简图（c） ，将轴上作用力分解为垂直受力图（d）和水平面受力图
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