【《某基于50马力的增程式电动拖拉机整机结构设计案例》2700字】

第PAGEIII页某基于50马力的增程式电动拖拉机整机结构设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u13158某基于50马力的增程式电动拖拉机整机结构设计案例 1218201.1整机结构方案 1309691.2整机操稳性分析 2318581.2.1重心位置计算 2180871.2.2转向操纵性分析 3184611.3通过性分析 4188621.1.1平地通过性 41401.1.2坡地通过性 51.1整机结构方案当使用轮毂电机驱动时可以实现对四轮的独立控制，并且可以对传动系统的结构进行灵活的设计同时也可以对车轮的转速和转矩进行实时的控制。四轮独立驱动的原理是使用四个轮毂电机来驱动车辆的四个车轮，取消车轮之间的机械传动环节。电动机与车轮之间采用轴式连接或将电动机直接嵌入车轮成为轮式电机，并在车轮边安装减速器用以减速增距。这种方案简化了传动系统，减少了整车质量。采用轮毂电机进行驱动，可以去掉离合器、减速器和传动轴等机构，由电机直接进行动力驱动也使传动效率大大提高。一般情况下，整车质量中传动系统的重量占据很大比重，而这种四轮独立驱动方案省去了机械传动，能够完成车辆轻量化，也减少了传动系的震动与噪声。经过上述分析，本次设计采用四轮独立驱动的方案，大大简化了车身布置设计。整车布置方案如下：发电机前置，发动机放在发电机后，电池组放在座位下方，采用轮毂电机使四轮独立驱动，轮毂电机由高速内转子电机和行星减速器构成，具有较高的比功率和效率、轮毂电机本身具有小体积，轻质量的特点，能够使汽车在低速和高速行驶时通过减速器获得足够大的平稳转矩。四轮驱动拖拉机的机架布置形式有整架式，半架式与铰接式。整架式机架为刚性整体结构，铰接式由两段用铰销相互连接组成。铰接式机架工艺简单但不如全架式容易维修。而小半架式机架，由纵梁与托架组成，左右纵梁与发动机侧面链接。机架纵梁两侧部位上有一系列农具连接小孔。机体不受整机载荷，拆装方便。所以选择小半架式机架四轮驱动拖拉机发动机一般布置在前轴之后。凸轮轴布置形式采用下置式布置将凸轮轴布置在机体内，具体形式采用低凸轮布置，凸轮轴布置在机体的半腰部，与连杆轨迹保持一定的间距。小半架通过纵梁与发动机侧面连接。蓄电池为方便维护置于驾驶室下，该位置温度不高而且可靠固定可以避震，增加前部质量分配。整机模型如图3-1所示图3-1拖拉机三维模型1.2整机操稳性分析1.2.1重心位置计算拖拉机的重心与它的稳定性、操作性、牵引附着性能息息相关。拖拉机内的各个部件的布置一般是按照其纵向对称平面来的，所以其重心在纵向平面上的偏移量e不是很大，可以不做考虑。但当整机布置出称布置时，就要采取一些办法，尽可能减少e的数值，以提高拖拉机的横向稳定性。当拖拉机工作时会使用犁耕等部件，这会导致拖拉机整机的重心在横向产生偏移，这时如果偏移量靠左会好于向右，因为这样会使拖拉机的横向稳定性在工作时有所提高。重心离地高度h越低拖拉机整机稳定会越高，但不能过低，要满足最低离地间隙的要求。拖拉机的重心位置对其稳定性与操纵性有着重大影响。通常以后轴质量分配系数λ表示轮式拖拉机偏前或偏后的程度。λ=1-aLL为拖拉机轴距对四轮驱动拖拉机λ可取0.6。因为拖拉机的各主要部件一般是按纵向平面对称布置的，所以可以不考虑横向坐标。在增程式电动拖拉机整机结构重心设计中，我们主要考虑的部件为发动机，发电机，轮毂，电池，底盘及其他主要零部件，此款电动拖拉机的整体结构参数如下表所示。表3-1增程式电动拖拉机的主要参数研究对象柴油发电机（kg）前轮（kg）后轮（kg）底盘（kg）动力电池（kg）其他部件（kg）参数35085150300600232通常，拖拉机的发动机置于底盘的前部位置，为了更合理的布置整车的结构，发动机和发电机组装为一个整体置于整车的前部位置。轮毂电机置于轮毂内部，作为电动拖拉机质量加大的电池部件的布置最为灵活，动力电源可以置于底盘前部，底盘中部，底盘尾部。我们分别对以上三个工况进行重力分析。将动力电池分别以以上三种方式装配在底盘上，进行重力分析。Solidworks可以对装配体的重心位置进行测量，如下图所示。图3-2重心位置计算通过对以上三种布置结构的重心进行分析，得到重心位置如下表所示：表3-2重心位置工况123重心位置(mm)(1408,7,1)(1556,7,1)(1709,7,1)a8927445910.5540.6280.705经solidworks测量，拖拉机的轴距为2000mm，即L=2000mm，前轴距离坐标原点300mm，动力电池中置（工况2），求得λ01.2.2转向操纵性分析拖拉机是否按照驾驶员的路线进行行驶的能力就是拖拉机的转向操纵性。它有两个评价指标：最小转向半径和最小转向圆半径。它们共同决定了拖拉机在转向时经过的面积和地面长度。拖拉机的转向轴线到其纵对称面的距离就是拖拉机的最小转向半径。不同类型的拖拉机最小转向半径的计算方法不同，采用四轮转向的拖拉机其最小理论转向半径用下式计算：R式3-2中L—轴距（mm）；M—左右转向节主销中心线与地面交点距离（mm）；α—内前轮最大偏转角。当偏转角足够大时才能让拖拉机有良好的机动性，对四轮转向的拖拉机来说α应达到45°-50°才能有较好的性能。拖拉机剧烈转向时，转向轴线到拖拉机外轮辙中心线的距离就是拖拉机的最小转向圆半径，只有当拖拉机的转向力矩大于其转向时产生的转向阻力矩时，拖拉机才能按照最小半径转向，如果达不到要求拖拉机的转向机动性能就会变差。当拖拉机在潮湿的地面上转向，前轮可能会发生严重的滑动，这时为了实现使拖拉机有校的转向半径，就需要对内侧驱动轮产生制动力，以此获得附加转向力矩。而四轮驱动拖拉机前轮牵引力会产生导向作用，所以在潮湿松软地面上转向性能较好。1.3通过性分析拖拉机的通过性是指拖拉机在不同路况条件下的行驶通过能力。具体可分为平地通过性和越障通过性。1.1.1平地通过性拖拉机的平地通过性体现了指拖拉机通过潮湿土地的能力和在通行过程中是否对土壤结构造成巨大破坏，以及在道路上行驶的适应性。拖拉机能够在潮湿土地上平稳通过的条件是行驶时的附着力比滚动阻力大，满足这一条件时拖拉机才不会发生打滑和下陷。平地通过如下图所示：图3-5拖拉机平地通过示意图接地压比公式为3-3所示。P=G2bl式3-3中p—拖拉机的接地压比；G—拖拉机重力；b—轮胎宽度；L—拖拉机接地长度。1.1.2坡地通过性坡地通过性是指拖拉机越过坡地与不平整路面的能力。想要拥有良好的坡地通过性就要求拖拉机具有足够的道路离地间隙，接近角与离去角不小30°。轮式拖拉机在进行水田作业时其跨越田梗的能力对工作有着重要意义。坡地通过如下图所示：图