【《中耕施肥机行走装置设计计算案例》2200字】

中耕施肥机行走装置设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u16586中耕施肥机行走装置设计计算案例 1169071驱动轮的设计 1247982履带板的设计 2292013承重轮和承重轮轴的设计 3136054结构与运动参数计算 522615履带式行走装置三维建模 6行走底盘系统是马铃薯中耕追肥机的关键部件，受作业环境的限制，机具要行驶在两垄马铃薯中间或垄沟中，沟底并不平整且宽度较窄，经试验探索后选用履带式行走装置。履带式行走装置能够在两垄之间的沟中行走，与地面之间的接触面积较大，不会过度的压实土壤影响中耕作业；运行平稳且不易打滑，能够保障行驶的相对稳定从而更好地实现施肥作业；履带的爬坡能力和适应性也较好，可适应松软土壤、地形相对复杂的工作环境。1驱动轮的设计驱动轮选择轮齿结构，它与履带板相互啮合，通过转动的拨齿驱动各履带节板连续运动而牵引机具行驶。驱动轮的直径和节距不应过大，这样动力半径就较小，并且履带接地长度不变的情况下小节距履带具有更多的抓土齿，附着性能更好。驱动轮动力半径R由节距t及轮齿齿数Z共同决定，如式2-1所示：R=(0.54+cot(180°/Z))t/2(2-1)由上式可知，驱动轮动力半径与节距成正比，与齿数成反比。驱动轮的节距越小，动力半径就越小，并且相同接地长度的情况下小节距履带具有更多的履带抓土齿，附着性能更好；轮齿齿数越多，驱动轮动力半径越小，尽管随着轮齿齿数的增大，单位时间内轮齿与履带碰撞的齿数增多，履带及驱动轮轮齿更易发生疲劳破坏，但同时轮齿与履带碰撞引起的加速度波动亦随轮齿的增多而趋于平缓。综上所述，选定双履带式动力底盘行驶装置的驱动轮齿数为Z=10，节距为t=70mm，由此可得驱动轮动力半径R=(0.54+cot(180°/10))×70/2=126.6mm。该款驱动轮的齿厚为14mm、齿根圆直径为180mm，中心孔与减速器动力输出轴通过键、紧定螺钉连接，选择GB/T1096-2003的A型（圆头）平键，基本尺寸b×h为6×6，长度L为30mm，选择GB/T78-2007内六角的锥端紧定螺钉M10×20。驱动轮与主动轴之间形成的配合不应过紧，便于拆卸和更换履带装置中损坏的零部件，选用基轴制H8/h7的间隙配合。其结构与主要参数如图1.10所示。图1.10驱动轮二维图Figure1.10Two-dimensionaldiagramofdrivingwheel2履带板的设计履带板上的导向齿内侧与驱动轮齿啮合，外侧与承重轮啮合，避免脱齿现象的发生。各履带节板相互之间通过芯轴链接，芯轴装入后将紧定螺钉拧紧防止芯轴脱出。机具本身的重力使得履带板底部的抓土齿陷入土壤之中，可以提高该机具与土壤之间的牵引附着力。根据作业环境和主动轮、负重轮的设计参数，设计的履带宽度为120mm，节距t=70mm，抓土齿入土深度为30mm，各节履带板之间通过芯轴相互连接，结构如图1.11所示。1.导向齿1.抓土齿3.限位螺栓4.履带芯轴图1.11履带板三维模型Figure1.11Three-dimensionalmodeloftrackshoe3承重轮和承重轮轴的设计承重轮通过轮轴与下机架联接，承重轮直接和履带接触并与履带之间产生滑滚运动，在机具底部起到支撑和调节履带松紧度的功能。承重轮的数量与分布形式决定了履带接地面积和对土壤的压力，与主动轮之间的安装位置决定了履带的轨迹形状。经设计，承重轮分为内承重轮、外承重轮两部分，相互啮合后通过轴承安装在承重轮轴上，其直径应与驱动轮的节圆直径相同，为190mm。具体结构和参数如图1.12、1.13和1.14所示。图1.12内承重轮二维图Figure1.12Two-dimensionaldiagramofinnerbearingwheel图1.13外承重轮二维图Figure1.13Two-dimensionaldiagramofouterbearingwheel图1.14承重轮轴二维图Figure1.14Two-dimensionaldrawingofload-bearingaxle各节履带环绕在驱动轮与承重轮外侧，通过主动轮的拨齿和履带板上的导向齿提高其防脱齿性能。每对承重轮与轴之间有两个轴承，轴承型号为：GB/T276-2013中的6204RS型深沟球轴承，RS代表轴承一端带有密封圈，可以防止在田间工作时泥土进入轴承内部，延长轴承的寿命。轴承外还套有端盖，与机架之间有限位套筒，通过螺母和弹簧垫片紧固在机架上。其装配图如图1.15所示。1.螺栓紧固件1.承重轮轴3.机架4.内承重轮5.外承重轮6.限位套筒7.履带芯轴8.限位螺栓9.履带板图1.15履带承重轮装配图Figure1.15Assemblydrawingoftrackload-bearingwheels4结构与运动参数计算履带接地长度L与履带板的宽度b共同影响着行走装置的性能，宽而短的履带滚动力大，功率消耗大，不易打滑；窄而长的履带，滚动阻力较小，牵引附着性能优越，但其转向阻力较大，左右平衡性差，转弯困难。查阅相关资料显示[42-43]，履带宽长比b／L=0.2～0.3时，履带行驶装置具有较好的综合动力性能。马铃薯两垄之间的沟底宽度为100mm～200mm，故设计的履带宽度d=120mm，带入下式：b0.3可得接地长度L的取值范围为：400mm≦L≦600mm，此处取500mm。设计驱动轮数量为1，节圆直径190mm，驱动轮中心离地高度为250mm；承重轮数量为2，外径190mm，两个承重轮之间的轴距为310mm。绘制二维简图如1.16所示。图1.16行走装置简图Figure1.16Sketchofwalkingdevice履带式行走装置的行进速度为：V=St式中：V—行进速度，m/s；S—驱动轮每转一圈带动履带行驶的距离，m；r—驱动轮节圆半径，m；n—驱动轮转速，r/m。设计的行进速度V在1m/s至1.5m/s之间，驱动轮节圆半径r=90mm，代入式2-3中求得驱动轮转速n应在1.77r/s至1.68r/s之间。履带式行走装置的预紧力由公式2-4计算：F=Lc式中：F—履带预紧力，N；Lc—驱动轮和承重轮之间的距离，mm；G0—单节履带板的重量，N；t—履带节距，mm；h—履带自然下垂量，mm。履带自然下垂量h由驱动轮和承重轮之间的距离决定，两者关系如下式：h=(0.015~0.03)Lc(2-5)将Lc=207mm代入得履带自然下垂量h的范围在3.105mm~6.21mm，代入式2-4求得履带预紧力F的范围在21.5N~43N。5履带式行走装置三维建模履带式行走装置由驱动轮、承重轮、履带、芯轴、预紧力