【NJ124】联合收割机行走装置设计【含9张CAD图和论文】【机械专业类毕业设计论文】【通过答辩】

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联合收割机行走装置设计【机械专业类毕业设计论文】【通过答辩】.zip

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A0-总装图.dwg

A3-从动轮.dwg

A3-圆锥滚子轴承.dwg

A3-履带.dwg

A3-张紧弹簧.dwg

A3-驱动轮.dwg

A4-传动件.dwg

A4-弹簧.dwg

A4-驱动轴.dwg

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关键词：: 联合收割机行走装置设计机械专业毕业设计论文通过答辩

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内容简介：: 联合收割机行走装置设计科毕业论文（设计）题目： _联合收割机行走装置 _ 学院： _江西农业大学工学院 _ 姓名： _黄文杰 _ 学号： _20100971_ 专业： _农业机械化及其自动化 _ 年级： _农机 1001_ 指导教师：严霖元 _职称： _教授 _ 联合收割机行走装置设计摘要履带式联合收割机的行走性能决定了它在农田中作业明显的优势，履带大的接触面积用于提高在湿软地上的通过性能，同时防止沉陷，打滑。同时橡胶履带是一种新型橡胶传动带，具有接地压强小、牵引力大等诸多优点，其主要应用于农业机械。在设计的过程中要考虑要考虑收割机跨沟，跨田埂的能力，还需要有良好的机动性能，对于南方的小田地来讲，要求收割机有较小的转弯半径并且转弯性能要好，这样也有利于提高机组的工作效率。在设计中需要计算履带长度，驱动轮，从动轮大小，以及驱动轮轴的设计等。关键字：履带；行走装置；收割机联合收割机行走装置设计 in in by at is a of at of in to to in of to a of Is in of as as of so 合收割机行走装置设计 1 目录 1 绪论 . 1 国内收获机械发展概况 . 1 国外收获机的发展概况 . 2 2 联合收割机行走装置选择的条件 . 2 选择履带式行走机构的理由 . 3 履带的作用 . 3 对履带设计的要求 . 3 选择履带的材料 . 3 履带式联合收割机行走装置的组成 . 3 小型水稻联合收割机行走装置的特点 . 4 履带式行走装置的行走原理 . 4 3 悬架的选用 . 5 悬架的概念 . 5 悬架的作用 . 5 设计时对悬架的要求 . 5 悬架的类型 . 5 各种悬架的特点 . 5 悬架的选用 . 5 4 橡胶履带的设计与规格的选用 . 6 橡胶履带的特点 . 6 橡胶履带的构造 . 6 橡胶履带规格的选择 . 7 联合收割机行走装置设计 2 履带的表示方法 . 10 5 驱动轮的设计 . 10 驱动轮的的配置 . 10 驱动轮节距的定义 . 10 驱动轮相关参数的计算 . 11 驱动轮其它参数的确定 . 12 确定驱动轮齿槽形状 . 13 驱动轮的强度计算与校核 . 15 6 制动器的设计 . 16 制动分类 . 16 制动器的分类 . 16 按结构型式分类 . 16 制动器的选用 . 16 制动器性能的验算 . 18 7 轴的设计 . 19 轴的分类 . 19 拟定轴上零件装配方案 . 19 计算各轴段的直径和长度 . 19 轴的校核 . 21 8 支重轮的设计 . 22 支重轮的作用 . 22 对支重轮设计的要求 . 22 支重台的选用 . 23 支重轮的型式 . 23 联合收割机行走装置设计 3 支重轮个数的确定 . 23 支重轮材料的选择 . 24 9 托轮的设计 . 24 托轮的作用 . 24 托轮的安装位置 . 24 10 导向轮的设计 . 24 导向轮的作用 . 24 如何选择导向轮 . 25 11 张紧装置的设计 . 25 张紧装置的作用 . 25 张紧装置的形式 . 25 张紧装置的调整 . 27 减震弹簧的设计 . 27 弹簧的选择 . 28 验算弹簧疲劳强度及静安全系数 . 30 12 履带联合收割机性能的计算分析 . 31 收割机的受力 . 31 收割机的行走特性 . 32 13 履带联合收割机的转向性能与分析 . 33 转向时联合收割机以及履带的运动情况 . 34 转向时履带与土壤相互作用分析 . 35 参考文献 . 38 致谢 . 39 联合收割机行走装置设计 1 1 绪论作物收获是整个农业生产过程中夺取丰收的最后一个重要环节，对谷物的产量和质量都有很大的影响，其特点是季节性强、时间紧、任务重，易遭受雨、雪、风、霜的侵袭而造成损失。因此，实现谷物收获作业机械化对于提高劳动生产率、减轻劳动强度、降低收获损失、以确保丰产丰收具有极其重要的意义。国内收获机械发展概况这一阶段所完成的主要是引进和仿制工作。 1949 年开始从前苏联引进 C 6 牵引式，此后又相继从其他国家引进一些机型。牵引式机器有：联邦德国的克拉斯、兰茨、英国阿尔滨等。经过多年的试验选型和农场的实际使用，曾先后选定几种机型进行仿制，但最后投产的只有 1956 年投产的引式联合收割机。尽管产品的数量不多、制造质量也不高，而且在此期间国内少数单位自行设计研制的一些小型联合收割机均未成功，但此时我国已初步掌握了联合收割机的生产和制造技术。发展阶段这一阶段是我国联合收割机迅速发展的时期。全国不仅涌现出一批新的专业联合收割机厂，而且还发展了相应的配套件厂，这些工厂通过扩建、技术改造，生产能力有了很大提高。到 70 年代末，一个比较完整的联合收割机制造业已初具规模，联合收割机年产量也已达到 6000 台的水平。尽管其中有的机型是国外四五十年代技术水平的老机型，机器性能相对比较落后，但这一阶段我国的联合收割机事业却是飞速发展的。而且，这段时间的工作使我国设计研究联合收割机的水平有了长足的进步和提高，逐步具备了独立设计开发新产品的能力。利用引进技术发展阶段这个阶段是谷物联合收割机发展过程中一个艰难而又复杂的时期，经历了一个极大的起落过程。 1980 年前后，改革开放政策对联合收割机的发展产生了巨大的影响。经过几年的努力，引进的机型陆续投产，我国的联合收割机行业的科学技术在许多方面从原来比较落后的状态，一下子跨到 80 年代初的国际先联合收割机行走装置设计 2 进水平，有了一个划时代的飞跃。但是，由于 80 年代初农村经济比较落后等一些其它因素的影响，联合收割机市场明显萎缩。自 1982 年起，全国产量由6000 台一下子降到 1000 余台。到 80 年代中后期，随着农村经济的发展，市场逐渐恢复。到进入 90 年代，不仅产量恢复到了历史最高水平，而且新试制的产品，特别是中小型拖拉机悬挂的品种型号繁多，出现了制造、开发、选购收获机的新局面。到 90 年代中后期，我国的收获机发展更加迅速，不仅各种类型机械齐全，性能也不断完善，而且产量也大幅度提高。仅 1997 年全国年生产联合收割机35105 台，比 1982 年提高了几倍。而且，市场也比较看好，年终售出 31955 台，呈现出了良好的发展势头，开始了我国收获机发展的又一个崭新的阶段。国外收获机的发展概况国外收获机发展比较有代表性的国家和地区为欧美及日本等地。欧美多为全喂入脱粒，机型大，生产率高，适合较大规模的生产条件；日本则以中小型水稻收获机为主，多采用半喂入，机型小，生产率相对较低。目前，世界收获机械的发展，不仅在传统的收获机上增设了许多电液自动化控制系统，如凯斯公司的 2300 系列大型联合收获机上设置了收装置，为将来精确农业的发展奠定了基础。而且，突破了传统的收获工艺，发展了割前脱粒。如东北农业大学研制的气吸式割前脱粒联合收获机，英国谢尔本公司生产的梳脱台等。总之，世界收获机械正向着自动化、适用化、多样化方向发展。 2 联合收割机行走装置选择的条件本设计的联合收割机为履带式小型联合收割机，型号为 4 4 农业机械 L 联合收割机 B 半喂入合收割机行走装置设计 3 选择履带式行走机构的理由履带式行走机构具有以下特点：接地面积大，下陷深度小，对水田作业适应性强拐弯灵便，拐弯半径小具有跨沟和跨田埂能力大 ;因此履带式行走机构常用于水田作业的联合收割机行走装置中。履带的作用履带的作用是把整个收割机的重量传递给地面，并且依靠履带与地表接触而行走的一种机构。对履带设计的要求由于履带经常在泥水等软土壤中行走，所以对提高履带的寿命具有重要的意义，要求必须有：工作可靠，坚固耐用行驶平稳性好具有良好的附着性能重量轻脱土性能好，具有较小的前进阻力和转向阻力。选择履带的材料现如今有三种履带材料，分别是全金属履带，金属板嵌胶刺履带和橡胶履带。由于橡胶履带价钱便宜，消耗于自身的行走阻力小，行走平稳性好，不破坏路面，容易制造而且具有减震功能。所以此收割机选用橡胶履带。履带式联合收割机行走装置的组成履带式行走装置包括以下部分：悬架，驱动轮，履带，支重轮，托轮，导向轮，张紧装置。联合收割机行走装置设计 4 图 1 履带式行走装置结构简图 1 驱动轮 2 履带 3 托轮 4 导向轮 5 支重轮小型水稻联合收割机行走装置的特点虽然水稻联合收割机行走装置与拖拉机行走装置在结构上有相同之处，但水稻联合收割机具有它独特的特点。主要有：它不需要传递大的切向牵引力，所以它的零件材料和结构可以相对简单，这样可以减轻自身重量，另外采用履带式可以增大与地面相接触的面积，减小接地压力，使之下陷变浅，同时提高了水田作业中小型田地的跨沟跨埂能力，它还具有较大的离地间隙和较灵便的转向机构。履带式行走装置的行走原理履带的一部分与地面接触，驱动轮与导向轮不与地面接触，驱动轮在减速器驱动转矩的作用下通过驱动轮上的轮齿与橡胶履带链之间啮合，连续不断地把履带从后方卷起，同时接地的那部分履带给地面一个向后的作用力，而地面给履带一个向前的反作用力，这个反作用力即为推动向前行驶的驱动力，当驱动力足以克服阻力时，支重轮就相应地在履带上向前滚动，从而整个收割机向前行驶。表 1 4割机的主要技术参数整机重量 1130产率 /小时割幅损失率轨距 800地压力斤 /合收割机行走装置设计 5 3 悬架的选用悬架的概念悬架是由支重轮轴起，包括支重台车架与底盘机架的连接部件称为悬架。悬架的作用悬架是把整个机组的重量通过悬架传递给支重轮，同时把履带的行走运动通过悬架带动整个机组运动。设计时对悬架的要求悬架要有足够的强度和刚度，结构相对要简单，紧凑以便减轻重量。悬架的类型悬架有三种类型，分别是刚性悬架，半刚性悬架，弹性悬架。各种悬架的特点刚性悬架的特点：结构简单，易制造，通常用于低速行驶的机械。半刚性悬架的特点：支重台车架可以相对于主机架作纵向摆动，但这种悬架支重台车架要附设支重架导向装置，以防止主机架与支重架发生横向摆动，这种结构比较复杂。弹性悬架的特点：具有较好的缓冲性能，通常适用于高速度的机械中，结构复杂，重量大，造价高。悬架的选用根据小型联合收割机的特点，要求机组重量轻，结构相对简单，易制造，造价低等特点，并且已经选用橡胶履带，橡胶履带有一定的减震功能，所以采用刚性悬架。联合收割机行走装置设计 6 4 橡胶履带的设计与规格的选用橡胶履带的特点橡胶履带是整条履带做成的一个环形整体，没有接头，属于规格件，可以根据需要直接选用。橡胶履带的构造橡胶履带包括：传动件，钢丝，织物，橡胶体。图 2 橡胶履带局部示意图 1 传动件 2 织物 3 钢丝 4 橡胶体传动件（铸钢件）履带行走时，驱动轮与传动件啮合，传动件受到驱动轮所给的力，从而带动整条履带转动，所以传动件的表面必须要有高硬度，耐磨性好等特性。织物织物有帆布和尼龙两种，两面均涂上橡胶浆的帆布平铺放在履带内，上帆布提高橡胶履带受支重轮滚压及弯曲作用，传动件与钢丝之间也铺有一层帆布，这样可以提高钢丝的寿命。钢丝标准橡胶履带中，每根钢丝有 39股，直径为拉强度极限为 140公斤，共有 40根钢丝均匀地平铺在传动件的两侧，主要是承受拉力，它对履带的强度与节距的拉长有直接的影响。橡胶体联合收割机行走装置设计 7 橡胶体在履带中分布中间厚，两侧渐薄，可以使收割机转向灵活，减少积泥，橡胶体把传动件，钢丝，织物连在一起，同时橡胶体也具有减震缓冲等作用。橡胶履带规格的选择设履带全长为 L，履带接地长度为带板宽度为 b，履带高度为位接地压力为 q（ Kg/轨距为 B，整机重量为 G 3 =040里 G 以 t 为单位 ) q=Kg/ 2（ 0） B 轨距附着阻力系数 ( = 0 滚动阻力系数（ 0 = 转向阻力系数 ( = D 驱动轮节圆直径履带节距根据已有参数，轨距 B=8000B 2（ 0） =2（且 B=（ 578800）符合要求 b= 0q（ q=g/ b=（ 271362） 2 部分橡胶履带适用参数履带宽度 b（接地比压（适用机重范围（ 350 18 11001760 20 12551960 22 13472156 接地比压 q=18 符合标准 q=（ Kg/合收割机行走装置设计 8 整机重量 G=1130于（ 11001760）围内则选用宽度为 350履带宽度，即履带宽度 b=350 3 部分橡胶履带节距尺寸参数驱动形式履带节距用履带宽度轮齿型 72， 84 300450 90 330500 （ 15此公式 G 单位为 =（ 1511304 （ 87据表 3 的参数选节距为 90合要求，即履带节距 90=2（ 1223） L=21040+13902 +0+40=2755 Z=13（后面给出的齿轮数，经计算所得）节数 K=275590 = 取履带节数 K=32 节表 4 部分橡胶履带主要技术参数宽度 *节距（节数 A 型 B 型花纹型导轨类型 250*72 4757 24 82 2 250*96 3538 25 70 2 250*109 3538 40 89 1 260*109 3539 30 84 1 280*72 4564 25 78 2 300*55 7086 29 86 1 350*90 3056 24 76 2 350*100 3660 45 112 2 联合收割机行走装置设计 9 350*108 4046 40 90 1 履带总长 L=032=2880 3 橡胶履带示意图联合收割机行走装置设计 10 履带的表示方法履带的表示方法为表轮齿式橡胶履带选用履带规格为 5090A32030（ 030 表示最大适用机重为 3000 5 驱动轮的设计驱动轮的的配置驱动轮有两种安装形式，即安装在前面成为前驱动；安装在后面成为后驱动。根据实验样机类型为背负式，拖拉机动力在后面，则为后驱动形式。驱动轮节距的定义对于轮齿式啮合传动来说，驱动轮与传动件啮合时，其节圆上相邻两个啮合点的弦长即为驱动轮的节距。驱动轮节距与履带节距相等时为正常啮合，驱动轮节距与履带节距不等时为特种啮合。联合收割机行走装置设计 11 驱动轮相关参数的计算驱动轮节圆直径计算公式 D= tt 驱动轮节距 Z驱动轮齿数对于轮齿式啮合传动，驱动轮轮齿与传动件啮合时，其节圆上相邻两个啮合点的弦长即为驱动轮节距，则可以用图表示为图 4 驱动轮节距示意图履带节距驱动轮节距 t 驱动轮节圆半径根据比例关系得 t=2根据公式根据收割机的速度，驱动轮转速及履带的节距，估算驱动轮齿数， /小时，割幅为 V= 36673600s=s 则收割机的平均速度为 s 联合收割机行走装置设计 12 Z(估算齿数 )=601000 估算齿数 V 收割机速度 n与 V 对应驱动轮转速 r/ n=25r/ Z=6010000 =驱动轮齿数 Z=13 设橡胶履带厚度为 30 =188mm 2=88173动轮节距 t=od=ab90173188 =83 驱动轮节距 t=83 D= t= 833= 346 在标准值（小型联合收割机）（ 25020之间取驱动轮节圆直径 D=3464690 = 在标准取值（）之间驱动轮一般用 45 号钢铸成，经过淬火后，轮齿表面硬度要达到 0 驱动轮其它参数的确定经计算驱动轮节圆直径 D=346齿数 Z=13 则齿顶圆直径 da +46+013mm 履带节距的一般（联合收割机行走装置设计 13 齿顶圆直径 da +（ 46+（ 9080于 380413） 397度圆弦高 4601mm ha （ 5=39mm ha =9045) = 23于（ 2339） 31大齿跟距离数齿） =4645 299确定驱动轮齿槽形状根据试验表明，齿槽形状在一定范围内变动对履带行走和传动不会有很大影响。图 5 驱动轮图联合收割机行走装置设计 14 图 6 齿槽形状简图齿侧圆弧半径 re 小齿槽形状） =80） =5（ 132+180） =re 大齿槽形状） =Z+2） =5(13+2) = 81 81位圆弧半径 ri 大齿槽形状） =ri 小齿槽形状） = （位角小齿槽形状） =1400 900Z =1400 - 900 13 = 大齿槽形状） =1200 900Z =1200 - 900 13 =（联合收割机行走装置设计 15 驱动轮的强度计算与校核驱动轮轮齿须按最严重的工作情况进行计算，即按档转弯时发动机全部功率传给一侧履带时的切线牵引力计算，此时一侧履带相应的地面附着力，即 P=G 驱动轮轮齿的强度计算，通常按挤压强度和弯曲强度计算【】 cm b 齿长 t 轮齿节距【】许用挤压应力 b=t=11303 = 45号钢经调质处理为例，轮齿与传动件相接触只有一边相互作用，则挤压应力相当于切应力【】则【】 =155= 155合标准）按齿的弯曲强度计算，设载荷作用于齿顶，则【】 h 齿高 W 抗弯断面系数 h=976渗碳淬火钢为例， 550时，弯曲疲劳极限 60据公称尺寸（与花键类似） Ddb=34639720（ 20 为齿厚估算）选 1026024035 W=1360合收割机行走装置设计 16 360合标准） 6 制动器的设计制动分类制动机分为电力制动和机械制动，机械制动装置叫制动器，此设计的联合收割机采用机械制动。制动器的分类常闭式：通常靠弹簧或重力作用常处于制动状态，而机械设备需要运行时松开（如卷扬机，起重机）。常开式：常处于松闸状态，需制动时操纵制动器施加外力进入制动状态。此设计的联合收割机采用常开式。按结构型式分类制动器按照结构型式分为摩擦式和非摩擦式，摩擦式有块式，蹄式，盘式和带式。制动器的选用履带式联合收割机制动器最常用的作用是帮助收割机转向，其制动力矩根据无牵引负荷时工作做急剧回转确定，一般履带式联合收割机采用带式制动器，在此选用单端拉紧带式制动器。经过查询选用的单端拉紧制动器制动鼓直径为 190角 270 度制动带宽度为 40联合收割机行走装置设计 17 图 7 单端拉紧式带式制动器联合收割机行走装置设计 18 图 8 带式制动器受力简图制动器性能的验算已知数据：联合收割机重量 G=1130动机功率 p=动机额定转速 n=3000r/动轮动力半径向阻力系数 =带接地长度为距 B=动鼓半径 r= 终传动比动器的动力矩 1303m 制动器紧边拉力 )=m 制动器松边拉力 )=440 Nm 联合收割机行走装置设计 19 联合收割机最大转矩 T=9549954950 N，稳定性差，受力时容易弯曲当弹簧直径 d=（） C=（ 49） C 为弹簧旋绕比设 C=6 K=4C14C4+461464+d=曲度系数 F 工作载荷 C 旋绕比 p 许用切应力 p = 当 d= b=1660d=6 b=1420p=14201660） =（ 568664）工作载荷 F=2000N d=d=0006568664） =（标准值 d=8簧有效圈数 n=G 切变模量 G =010 簧中径 =6=48 取标准值 50则弹簧节距 p=形量 n=8 pn=000N =93效圈数 n= 9000938482000503 =取 n=15 选择冷卷压缩弹簧 Y 两端圈并紧并磨平取 2 则总圈数 n1=n+5+2=17 圈联合收割机行走装置设计 30 实际最大变形 8200045037900084 =查表节距 p=簧自由高度 H0=5=260并高度（两端面磨削 3 4 圈） Hb=78=136旋角 =0 60 展开长度 L= 017 = 2669长比 b=6050 =簧两端固定 b 阻力（符合条件）联合收割机行走装置设计 33 13 履带联合收割机的转向性能与分析履带不仅有良好的通过性能还必须有良好的转向性能，转向的灵活直接影响作业质量和效率。履带行走装置转向时，切断一边履带动力，并制动，对另一侧履带驱动而进行转向。小型联合收割机一般采用的转向机构为转向离合器，下面以转向离合器为例分析。假如收割机右转弯时，只需要操纵右侧转向离合器，起初使离合器部分分离，直至完全切断动力，进而部分制动，直至完全制动

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