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联合收割机行走装置设计JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： _联合收割机行走装置_学学 院：院：_江西农业大学工学院江西农业大学工学院_姓姓 名：名：_黄文杰黄文杰_学学 号：号：_20100971_20100971_专专 业：业：_农业机械化及其自动化农业机械化及其自动化_ 年年 级：级：_农机农机 1001_1001_ 指导教师：指导教师： 严霖元严霖元_ _职职 称：称： _ _教授教授_ _联合收割机行走装置设计摘要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ABSTRACTCrawler walking of the combine harvester performance determines its obvious advantages in the farmland homework, caterpillar large contact area for the increase in soft ground by performance, at the same time prevent subsidence and slippage. Rubber tracks is a new type of rubber belt at the same time, the advantages of small ground pressure, big traction, and many other advantages, the main application in agricultural machinery. Want to consider to consider in the design process of harvester cross ditch ,across the ability of, you also need to have good maneuver performance, for the southern small fields, requires the harvester has a smaller turning radius, and turning performance is better, this also is helpful to improve the work efficiency of the unit. Is needed in design calculation length of track, driving wheel and driven wheel size, as well as the design of the drive shaft and so on.Key word ：caterpillar ； Walking device ； harvester联合收割机行走装置设计1 1目录目录1 绪论11.1 国内收获机械发展概况11.2 国外收获机的发展概况22 联合收割机行走装置选择的条件22.1 选择履带式行走机构的理由 32.2 履带的作用 32.3 对履带设计的要求32.4 选择履带的材料32.5 履带式联合收割机行走装置的组成 32.6 小型水稻联合收割机行走装置的特点42.7 履带式行走装置的行走原理 43 悬架的选用53.1 悬架的概念 53.2 悬架的作用 53.3 设计时对悬架的要求 53.4 悬架的类型 53.5 各种悬架的特点53.6 悬架的选用 54 橡胶履带的设计与规格的选用 64.1 橡胶履带的特点64.2 橡胶履带的构造64.3 橡胶履带规格的选择 7联合收割机行走装置设计2 24.4 履带的表示方法105 驱动轮的设计105.1 驱动轮的的配置105.2 驱动轮节距的定义105.3 驱动轮相关参数的计算115.4 驱动轮其它参数的确定125.5 确定驱动轮齿槽形状 135.6 驱动轮的强度计算与校核156 制动器的设计166.1 制动分类166.2 制动器的分类 166.3 按结构型式分类166.4 制动器的选用 166.5 制动器性能的验算187 轴的设计 197.1 轴的分类197.2 拟定轴上零件装配方案197.3 计算各轴段的直径和长度197.4 轴的校核218 支重轮的设计228.1 支重轮的作用 228.2 对支重轮设计的要求 228.3 支重台的选用 238.4 支重轮的型式 23联合收割机行走装置设计3 38.5 支重轮个数的确定238.6 支重轮材料的选择249 托轮的设计249.1 托轮的作用249.2 托轮的安装位置2410 导向轮的设计2410.1 导向轮的作用2410.2 如何选择导向轮 2511 张紧装置的设计2511.1 张紧装置的作用 2511.2 张紧装置的形式 2511.3 张紧装置的调整 2711.4 减震弹簧的设计 2711.5 弹簧的选择2811.6 验算弹簧疲劳强度及静安全系数3012 履带联合收割机性能的计算分析3112.1 收割机的受力3112.2 收割机的行走特性3213 履带联合收割机的转向性能与分析 3313.1 转向时联合收割机以及履带的运动情况 3413.2 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 11 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。1.1 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 C6 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 GT4.9 牵引式联合收割机。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联合收割机行走装置设计2 2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。1.2 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 GPS 接收装置，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 4LB1.3 4农业机械 L联合收割机 B半喂入 1.3割副1.3m联合收割机行走装置设计3 32.1 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。2.2 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。2.3 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。2.4 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。2.5 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 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2.6 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。2.7 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 4LB1.3 型联合收割机的主要技术参数整机重量1130Kg生产率2.53.5 亩/小时割幅1.3m总损失率2.5%轨距800mm接地压力0.18 公斤/2联合收割机行走装置设计5 53 悬架的选用3.1 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。3.2 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。3.3 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。3.4 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。3.5 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。3.6 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 64 橡胶履带的设计与规格的选用4.1 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。4.2 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 1.2mm，抗拉强度极限为 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 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。4.3 橡胶履带规格的选择设履带全长为 L，履带接地长度为，履带板宽度为 b，履带高度为，单位00接地压力为 q（Kg/），轨距为 B，整机重量为 G21.07=1.04=1040mm(这里 G 以 t 为单位)0331.13 q=0.15（Kg/）0=20.22 =2.5 02（ 0）0= 1.31.8 04B轨距 附着阻力系数（ = 1.2） 0滚动阻力系数（0= 0.2）转向阻力系数（ = 0.7） 驱动轮节圆直径 0履带节距根据已有参数，轨距 B=800mm=2.857 且 02（ - 0）2 （1.2 - 0.2）0.720.70= 1.31.8则 B=（578mm 符合要求800） b=（q=0.15 0.2 Kg/） b=（271 362）mm 0=22 02表 2 部分橡胶履带适用参数履带宽度 b（mm）接地比压（Kpa）适用机重范围（Kg）181100 1760201255 19603502213472156接地比压 q=18kpa=0.18Kg/ 符合标准 q=（0.15 0.2）Kg/22联合收割机行走装置设计8 8整机重量 G=1130kg 属于（1100 1760）kg 范围内则选用宽度为 350mm 的履带宽度，即履带宽度 b=350mm表 3 部分橡胶履带节距尺寸参数驱动形式履带节距0适用履带宽度72， 84300450轮齿型90330500（此公式 G 单位为 Kg）0= （1517.5）4 =（15（8717.5）41130 101.5）根据表 3 的参数选节距为 90mm 符合要求，即90mm履带节距0=L=2+（）=21040+0.5590+40=2755mm00212230+ 13 902取 Z=13（后面给出的齿轮数，经计算所得）节数 K=30.6 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（mm）节数A 型B 型花纹型导轨类型250*7247 572482A1A2250*9635 382570BB1B2250*10935 384089CGB1260*10935 393084ABB1280*7245 642578ALA2300*5570 862986B1B1350*9030 562476APA2联合收割机行走装置设计9 9350*10036 6045112AAA2350*10840 464090CGB1履带总长 L=K=9032=2880mm=2.88m 0图 3 橡胶履带示意图联合收割机行走装置设计10104.4 履带的表示方法履带的表示方法为CRT代表轮齿式橡胶履带选用履带规格为 CRT35090A32030（030 表示最大适用机重为3000kg）5 驱动轮的设计5.1 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。5.2 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11115.3 驱动轮相关参数的计算驱动轮节圆直径计算公式 D=sin180 Z驱动轮齿数驱动轮节距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ab履带节距 cd驱动轮节距 od驱动轮节圆半径0根据比例关系得 = 2根据公式 ob=2sin180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，生产率为 2.5， 3.5亩/小时，割幅为1.3V=m/s=0.43m/s3 6673600 1.3联合收割机行走装置设计1212则收割机的平均速度为 0.43m/s(估算齿数)=60 10000V收割机速度 n与 V 对应驱动轮转速 r/min估算齿数 设 n=25r/min =11.560 1000 0.4325 90取驱动轮齿数 Z=13设橡胶履带厚度为 30mm则 ob=187.92sin180 188od= =ob-bd=188- =173mm2302驱动轮节距 =od=82.9mm 90 173188 83取=83mm驱动轮节距则 D=345.8sin180= 83sin18013 346D 在标准值（小型联合收割机）（250mm420）之间取驱动轮节圆直径 D=346mm=3.84 在标准取值（2.5 4）之间034690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 HRC45 505.4 驱动轮其它参数的确定经计算驱动轮节圆直径 D=346mm 齿数 Z=13则 齿顶圆直径=D+1.25-=346+1.2590-45=413mm 0联合收割机行走装置设计1313履带节距的一般（本指齿链中滚子链的滚子半径）齿顶圆直径=D+（1-）-=346+（1-）90-45=380mm 1.601.613由于=（380413）取= 397分度圆弦高=D-=346-45=301mm=（0.625+）-0.5 0.8130=（0.625+）-0.5=39.2939mm0.813 90 45 =0.5（=0.5 0- ）（90 - 45）= 22.5 23由于=（23 39）取 = 31最大齿跟距离（奇数齿）=D-=346-450cos900 cos90013 2995.5 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1414图 6 齿槽形状简图齿侧圆弧半径 （最小齿槽形状）=0.008（+180） 2 =0.008+180）=125.64mm 45 （132 （最大齿槽形状）=0.12（Z+2） =0.1245 （13 + 2） = 81 = （81125.64）定位圆弧半径 （最大齿槽形状）=0.505+0.069=22.97mm 3 （最小齿槽形状）=0.505=22.73mm = （22.7322.97）定位角 （最小齿槽形状） = 1400 900 =- = 1400 900 13 133.080 （最大齿槽形状） = 1200 900 =- = 1200 900 13 113.080=（113.080133.080）联合收割机行走装置设计15155.6 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 P 可以认为近似于整个机重 G，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 【】 轮齿节距 许用挤压应力齿长 【】b= -2 =83-45.7=37.3mm=3.58Mpa=1130 9.837.3 83以 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【 】=155Mpa （符合标准）= 3.58 155，设载荷作用于齿顶，则按齿的弯曲强度计算 【】h齿高 W抗弯断面系数h=-=397-301=96mm以渗碳淬火钢为例，HRC=45 50 时，弯曲疲劳极限=360Mpa 根据公称尺寸（与花键类似）Dd=34639720（20 为齿厚估算） 选 10260 W=1360 240 353联合收割机行走装置设计1616360Mpa（符合标准）= 0.78 6 制动器的设计6.1 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。6.2 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。6.3 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。6.4 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 190mm 包角 270 度 制动带宽度为 40mm.联合收割机行走装置设计1717图 7 单端拉紧式带式制动器联合收割机行走装置设计1818图 8 带式制动器受力简图6.5 制动器性能的验算已知数据：联合收割机重量 G=1130kg发动机功率 p=15.7kw发动机额定转速 n=3000r/min驱动轮动力半径=2转向阻力系数 =1.0履带接地长度为 1.126m轨距 B=0.8m制动鼓半径 r=0.095m最终传动比=5.7制动器的动力矩=130.0N m041.0 1130 1.126 13 0.092 3.144 0.8 5.7 9.8制动器紧边拉力 S1=1808.4 N m(- 1)联合收割机行走装置设计1919制动器松边拉力 S2=440 N m(- 1)联合收割机最大转矩 T=50 N m N m95499549 15.73000 130则此设计的制动器合格7 轴的设计7.1 轴的分类转轴：既承受弯矩又承受扭矩的轴心轴：只承受弯矩而不承受扭矩的轴传动轴：只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴很明显此联合收割机驱动轮轴的设计为传动轴。7.2 拟定轴上零件装配方案轴的结构确定主要取决于轴的安装位置及形式，轴的联接方法以及载荷的分布情况，轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置，轴上的零件应便于装拆和调整，轴应具有良好的制造工艺性等条件。初步确定轴的形式为：图 9 驱动轮半轴联合收割机行走装置设计20207.3 计算各轴段的直径和长度轴的扭转强度条件=】95500000.23 【-扭矩切应力 MPaT-轴所受的扭矩 N mm-轴的抗扭截面系数3P轴传递的功率d-计算截面处的直径 mm轴的材料选用 45 号钢调质处理 =1100则轴与驱动轮联接部分的直径 d=395500000.2【】303=110 设履带前进最大速度为 3m/s 则 n=60=143.3r/min45号钢02发动机功率 P=15.7kwd52.7mm第一段取 d=54mm由于制动带宽度为 40mm，取第一段长度为为 85mm第二段为了满足轴承端盖的要求需要制出一轴肩，故取第二段直径为 60mm 长度取 50mm初步选择为滚动轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力作用，则选用单列圆锥滚子轴承，轴承选取 0 组游隙选用圆锥滚子轴承 30313，其尺寸为 d*D*T=65*140*36 故第三段和最后一段直径为 65mm 联合收割机行走装置设计2121第三段长度为 64mm 最后一段长度为 36mm取第四段安装齿轮处的轴段直径为 70mm，齿轮的左端与左边轴承采用套筒定位取长度为 76mm，齿轮的右边为轴肩定位取直径为 80mm 长度为 12mm7.4 轴的校核根据轴分析轴的受力如图所示：图 10 轴的受力示意图=9549 =9549=1046.2N15.7143.3 =1046.2=521.5N m167335图 11 轴的弯矩示意图最大弯矩在 B 点，B 段直径为 70mm联合收割机行走装置设计2222该处抗弯截面系数=0.1=0.1=343003 7033弯曲应力=Mpa=15.2Mpa521.534.3经过查表 45 号钢经调质处理：抗拉强度极限=640Mpa 屈服强度极限=355Mpa弯曲疲劳极限=275Mpa 剪切疲劳极限=155Mpa- 1- 1许用弯曲应力【】=60Mpa- 1【】 - 1根据 BC 段分析，受扭矩作用 T+M=0 则 T=1046.2N m图 12 轴的扭矩示意图抗扭截面系数=0.7=68600 7033最大切应力=15.3Mpa=155Mpa1046.268.6 【- 1】该轴符合设计要求8 支重轮的设计8.1 支重轮的作用支重轮把整个联合收割机的重量传递给地面，并且在履带上滚动，为了防联合收割机行走装置设计2323脱轨，支重轮还应能够阻止履带对它的横向位移。8.2 对支重轮设计的要求轴承必须有良好的密封性能，一般用滚子轴承，滚动阻力小，且耐磨。8.3 支重台的选用 支重台有单梁和双梁，一般小型联合收割机用单梁，这对减轻重量，减小积泥有利，但必须要有足够的强度和刚度，并且从支重轮的配置上改善其受力情况，以免因变形而引起脱轨。8.4 支重轮的型式 根据橡胶履带支重轮在履带板上滚动，支重轮有两种形式，一种为单凸缘，另一种为双凸缘。图 13 支重轮凸缘单凸缘容易制造，适应性强，有凸缘的目的是防止履带对它产生横向位移，防止转弯时脱轨。通常凸缘高度取 h=10 20mm，为了减少轮缘侧面与导轨侧面的摩擦，常把轮缘侧面做成斜面，斜面角 = 200300联合收割机行走装置设计24248.5 支重轮个数的确定 支重轮直径和履带的节距大致关系为 =1.5000033）=（1350= （1.50270）取=250mm 履带接地长度=1040mm00则= =3.6 001040 - 2 70250取 3 个支重轮由于支重轮不能靠太近，否则容易引起积泥挂草，两轮之间最少因留（35 70）mm 的间隙，所以平均减去 2mm 的间距 708.6 支重轮材料的选择支重轮的轮缘要耐磨，所以一般用 45 号钢制造，轮缘表面经淬火后硬度不低于 HRC53。9 托轮的设计9.1 托轮的作用托轮装在履带上段的下方位置，托轮的作用是托住履带，减小上方履带的下垂量以及减低履带在运动过程中的振动并防止履带的侧向滑落。9.2 托轮的安装位置当驱动轮的轮齿卷起履带时，履带沿驱动轮切线方向有作用力，履带离开驱动轮时，这个作用力将增加履带下垂，所以为了减小履带的下垂，在靠近驱动轮的地方安装一个托轮。托轮的受力相对较小，并且很少与泥水接触，托轮可以用灰铸铁制造轮缘，可以不必精加工。联合收割机行走装置设计252510 导向轮的设计10.1 导向轮的作用导向轮是为了引导履带正确的绕转，并且防止履带对它发生横向位移，以致履带脱落。10.2 如何选择导向轮轮齿与传动件啮合时，单凸缘支重轮凸缘部分卡入导轨中间，引导履带正确绕转，导向轮的轮缘形状与履带结构和履带驱动方式均有关系，导向轮直径一般都比较大，这样可以使导向轮直径对履带节距的比值增大，从而使履带卷动均匀，减少冲击，保证履带的正常运行。导向轮直径 d 与履带节距的关系式为=204d=（2）=902）=（180 360）mm40 （ 4导向轮的材料一般用 45 号钢或球墨铸铁浇铸而成。11 张紧装置的设计11.1 张紧装置的作用张紧装置主要是张紧履带，使履带有合适的张紧度，另外还具有吸震缓冲作用。11.2 张紧装置的形式在联合收割机中，张紧装置与导向轮联接，所以导向轮的张紧装置通常采用滑块式弹簧张紧装置，理由是这种张紧结构简单。联合收割机行走装置设计2626图 14 导向轮与张紧装置结构总图 图 15 导向轮与张紧装置结构简图联合收割机行走装置设计2727图 16 导向轮与张紧装置实物图11.3 张紧装置的调整张紧装置即可以通过调节螺杆来使导向轮前后移动，以便于履带的拆装，还可以调节减震弹簧的预紧力。11.4 减震弹簧的设计减震弹簧的预紧力必须大于履带初张力的两倍，否则外来的冲击力会造成弹簧的附加变形而造成履带的振动，为了使履带倒退时弹簧不发生附加变形和在转向时慢速边履带在驱动和最前支重轮之间形成囊袋而破坏啮合，一般弹簧的预紧力应满足：=（0.6 0.9）G（G 以 Kg 为单位）1 =（0.6 0.9）1130=（678 1017）N取平均值 847.5N1变形时，其压缩力为：=（1.4 2）当弹簧受到最大21取平均值为 1440.75N2最大附加变形 通常是用减震装置在弹簧的最大附加变形范围内所能吸弹簧的收的能量来衡量它的减震能力。联合收割机行走装置设计2828假设联合收割机以速度前进，当其中一侧履带突然受到垂直障碍而使弹簧变形量达到最大时，即吸收全部能量。根据能量守恒定律可知： m= （12 2121+ 2）= （1 2 2121+ 2）=93.2mm 2（1+ 2）1130 0.4329.8 （847.5 + 1440.75） 93，取平均值 G 单位为 Kg 单位为 mm21= 1.43/ = 1.548/图 17 减震弹簧示意图11.5 弹簧的选择设选用累 C 级碳素弹簧钢丝，直径规格为（0.08）mm13.0 类受循环载荷作用次数在 1以上的弹簧 106 类受循环载荷作用次数在 1范围内且受冲击载荷的弹簧 1031 106联合收割机行走装置设计2929B 级用于低应力弹簧，C 级用于中等应力弹簧，D 级用于高应力弹簧螺旋弹簧曲度系数 K=+4 - 14 - 40.615当 C8 时，稳定性差，受力时容易弯曲当弹簧直径 d=（2.5 6）mm 时 C=（4 9） C 为弹簧旋绕比设 C=6 K=+=+=1.2534 - 14 - 40.6154 6 - 14 6 - 40.6156d=1.6K曲度系数 F工作载荷 C旋绕比 许用切应力 当 d=2.5mm 时=1660Mpa d=6mm 时=1420Mpa = 0.4=0.4（1420 1660）=（568 664）Mpa设工作载荷 F=2000N d=1.6= d=1.6=（7.6 8.2）mm2000 6 1.253（568664）取标准值 d=8mm弹簧有效圈数 n=2844832切变模量7.9Pa弹簧中径= 1010 2=dC=86=48mm 取标准值 则弹簧节距 p=16.5mm22= 50变形量= =2000N =93mm8324有效圈数 n=15.04 取 n=15483279000 93 848 2000 503联合收割机行走装置设计3030选择冷卷压缩弹簧 两端圈并紧并磨平 =1 2.5 取2 22=则总圈数=n+=15+2=17 圈12实际最大变形=92.7mm83248 2000 4 50379000 84经查表节距 p=16.5mm弹簧自由高度=np+1.5d=1516.5+1.5=260mm0 8压并高度（两端面磨削圈）=d=178=136mm341螺旋角 =arctan= arctan216.53.14 50 60展开长度 =3.1421 21 50 17 = 2669细长比 b=5.20226050弹簧两端固定 b5.3 一端固定一端回转 b3.7 两端回转 b2.6b=5.2 阻力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，直至完全制动驱动半轴，从而可获得几种不同的工况。表 6 右转离合器与制动器状态图（B 为轨距）转向工况右离合器右制动器左离合器左制动器转动方向1部分分离松开结合松开前进右转2完全分离松开结合松开前进右转 R23完全分离部分制动结合松开前进右转4完全分离完全制动结合松开前进右转=219 转向离合示意图联合收割机行走装置设计3434图 20 履带右转示意图13.1 转向时联合收割机以及履带的运动情况当联合收割机前进转向时，机体有两个运动 前移运动：速度大小与重心的速度相等 相对转动：旋转轴通过中心，并垂直于履带的支持面以右转为例：图 21 右转简图整个机体以瞬时角速度向右转向时，机体的瞬时回转中心 O 垂直于机体的纵轴并通过机体重心 Oc，OOc 为机体的转向半径 R联合收割机行走装置设计3535则 R= （机体重心前进速度）当操纵离合器转向时，以右转为例，降低，不变12则=（ +R） =（R- ）2212当右侧履带完全制动时，那么=01= = 1+ 22 222此时机体绕 O1 转动，则 R=213.2 转向时履带与土壤相互作用分析由于收割机在转向时，履带的前后部分所受到的转向阻力不一样，所以履带对土壤的作用力不一样，此时履带与土壤之间在横向，纵向，垂直方向均有相互作用力。以机体右转为例：当机体右转时，土壤必须给履带一个向前的推力使其快速前进，设这个慢履带推力为，快履带推力为，左转向的同时，12履带的支持面与土壤有横向的摩擦，刮土等作用，此