高地隙四驅(qū)植保機(jī)可變輪距、軸距機(jī)架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

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1、 湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 高地隙四驅(qū)植保機(jī)可變輪距、軸距機(jī)架設(shè)計(jì) HIGHLAND GAP ALL-WHEEL-WRIVE EPPO MACHINE VARIABLE WHEEL TRACK AND WHEELBASE CHASSIS DESIGN 學(xué)生姓名：龍遺劍 學(xué) 號(hào)：201140970123 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2011級(jí)車輛工程教育（1）班 指導(dǎo)老師及職稱：石毅新 講師 學(xué) 院：教育學(xué)院

2、 湖南長(zhǎng)沙 提交日期：2015年5月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠(chéng) 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除設(shè)計(jì)中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本設(shè)計(jì)的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在設(shè)計(jì)中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。

3、 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要…………………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1 1前言…………………………………………………………………………………2 1.1研究的目的和意義………………………………………………………………2 1.2研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)……………………………………

4、………………………2 1.3主要內(nèi)容…………………………………………………………………………2 2可變輪距、軸距機(jī)架概述…………………………………………………………3 2.1可變輪距、軸距機(jī)架作用………………………………………………………3 2.2機(jī)架構(gòu)成…………………………………………………………………………3 2.3可變輪距、軸距機(jī)架結(jié)構(gòu)形式及優(yōu)缺點(diǎn)………………………………………3 2.4可變輪距、軸距機(jī)架設(shè)計(jì)要求……………………………………………………4 3可變輪距、軸距機(jī)架選擇……………………………………………………

5、……4 3.1可變輪距、軸距機(jī)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)…………………………………………………4 3.2機(jī)架結(jié)構(gòu)分析……………………………………………………………………4 4技術(shù)參數(shù)確定………………………………………………………………………5 4.1主要技術(shù)參數(shù)……………………………………………………………………5 4.2可變輪距、軸距性能參數(shù)………………………………………………………5 4.3機(jī)架最小最大離地間隙參數(shù)……………………………………………………5 4.4機(jī)架長(zhǎng)寬參數(shù)……………………………………………………………………6

6、 4.5機(jī)架總體設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………6 5關(guān)鍵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………7 5.4輪距調(diào)整系………………………………………………………………………8 5.5軸距調(diào)整系………………………………………………………………………9 5.6液壓裝置…………………………………………………………………………10 5.6.1液壓缸的選擇…………………………………………………………………10 5.6.2液壓缸壓力……………………………………………………………………1

7、0 5.7液壓缸的選擇……………………………………………………………………10 5.8液壓缸壓力………………………………………………………………………10 6應(yīng)力強(qiáng)度校核及設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………8 6.1輪邊桿長(zhǎng)和平行四邊形桿長(zhǎng)……………………………………………………10 6.2杠桿強(qiáng)度校核及選材……………………………………………………………9 6.2.1豎直杠桿強(qiáng)度校核……………………………………………………………10 6.2.2傾斜杠桿彎曲應(yīng)力校核及選材………………………………………………1

8、1 6.3螺栓剪應(yīng)力校核及選材…………………………………………………………12 6.4機(jī)架設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………13 6.4.1機(jī)架尺寸選定…………………………………………………………………13 6.4.2機(jī)架強(qiáng)度校核…………………………………………………………………13 7整體設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………………14 7.1輪邊液壓缸及支撐杠桿布置方式及結(jié)構(gòu)…………………………………14 7.2底盤布置方式及結(jié)構(gòu)……………………………………………………………1

9、5 7.3可變軸距、軸距圖文分析………………………………………………………16 8結(jié)論………………………………………………………………………………17 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………18 致謝………………………………………………………………………………18 高地隙四驅(qū)植保機(jī)可變輪距、軸距機(jī)架設(shè)計(jì) 學(xué) 生：龍遺劍 指導(dǎo)老師：石毅新 （湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教育學(xué)院，長(zhǎng)沙410128） 摘 要：隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，現(xiàn)有手動(dòng)和依靠拖拉機(jī)動(dòng)力的牽引或懸掛式植保機(jī)， 已不能滿足

10、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)植保作業(yè)自動(dòng)化的要求。隨著雜交水稻的成長(zhǎng)，機(jī)器在作業(yè)時(shí)底盤高度要逐漸升高。（底盤高度可調(diào)，離地間隙要大，行駛穩(wěn)定 性和通過性好、作業(yè)效率高、一機(jī)多能的功效）。機(jī)器在給水稻施肥和授粉時(shí)輪距和軸距要可變（增大輪距軸距可增加機(jī)器行駛的穩(wěn)定性），滿足雜交水稻制種不同環(huán)節(jié)的農(nóng)藝技術(shù)要求。 關(guān)鍵詞：植保機(jī)；高地隙；輪距；軸距；底盤 Highland Gap All-Wheel-Wrive Eppo Machine Variable Wheel Track and Wheelbase Chassis Design Student：LONG Yijian

11、 Tutor：SHI Yixin (College of Education, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract:With the development of agricultural modernization ,existing trailed or suspended fog machines already cant satisfy the need of automation of modern agricultural machinesop

12、ration.Along with the growth of the hybird rice,during operation the chassis of the machine is supposed to raise gradually.（Ride height is adjustable and clearance from the ground, driving stability and good through sex, high working efficiency, one machine can effect）To meet the agricultural techni

13、cal requirements of different link in the production of hybird rice seed,when the machine is fertilizing and pollinating the rice ,its tread and wheelbase should be variable. Key words:Eppo machine;Highland gap; Wheel base;Wheel base;Chassis 1 前言 1.1 研究的目的和意義 目前市面上能見到的植保機(jī)的輪距和軸距都是不可變的，而這個(gè)

14、新植保機(jī)的輪距和軸距都是可變的，可根據(jù)需求調(diào)節(jié)輪距和軸距，從而滿足其他植保機(jī)不能完成的田間作業(yè)要求。高地隙在目前還算是個(gè)比較新的領(lǐng)域，有很多空白。本課題對(duì)高地隙機(jī)型進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)遵循使用原則，能為真正的生產(chǎn)提供方案。 1.2 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 解決中國(guó)十三億人口的溫飽問題，是保持國(guó)內(nèi)安定團(tuán)結(jié)的首要問題，只有立足國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)，發(fā)展國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)，才是解決問題的根本出路。植物保護(hù)機(jī)械與農(nóng)藥、防治技術(shù)一樣是化學(xué)防治的三大支柱之一。在舊中國(guó)，幾乎沒有植保機(jī)械。新中國(guó)成立后黨和政府大力發(fā)展農(nóng)業(yè)，特別是十一屆三中全會(huì)以來，中央及各級(jí)政府把農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民“三農(nóng)”問題作為工作重點(diǎn)，把農(nóng)業(yè)問題放在工作的首位，

15、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展，隨之農(nóng)業(yè)機(jī)械也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，植保機(jī)械也從無到有。從少到多地發(fā)展起來。 國(guó)內(nèi)針對(duì)現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)底盤離地間隙小，不能滿足農(nóng)作物的植保和噴施脫葉劑作業(yè)要求的問題。比如，石河子科委科技開發(fā)中心開發(fā)出了高地隙拖拉機(jī)，該產(chǎn)品是比如，石河子科委科技開發(fā)中心開發(fā)出了高地隙拖拉機(jī)，該產(chǎn)品是在現(xiàn)有的鐵牛55拖拉機(jī)基礎(chǔ)，采用左右兩套齒輪傳動(dòng)裝置及齒輪箱，太高拖拉機(jī)機(jī)身，增加地隙，可使提留55拖拉機(jī)地隙由原來的45cm，提高到90cm以上。增加地隙，可使提留55拖拉機(jī)地隙由原來的45cm，提高到90cm以上。高地隙的拖拉機(jī)在國(guó)內(nèi)還沒有形成系列，大多處于改裝階段。介于高地隙拖拉機(jī)在中耕有很大

16、的應(yīng)用前景，本設(shè)計(jì)借用了現(xiàn)有的拖拉機(jī)作為基礎(chǔ)進(jìn)行的。 日本直升機(jī)植保技術(shù)居領(lǐng)先地位，從2 0世紀(jì)90年代起就將無人直升機(jī)用于大田作物、果樹和蔬菜的病蟲害防治 、施肥和品質(zhì)管理上，日本農(nóng)用無人機(jī)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得以快速發(fā)展，已經(jīng)從1995年的307架增加到現(xiàn)在的2400多架?？梢哉f ，在日本這種無人直升機(jī)播種、耕作、施肥、噴灑農(nóng)藥、病蟲害防治等無所不能。 目前，日本國(guó)內(nèi)水稻種植總面積的45％都靠無人直升機(jī)來進(jìn)行病蟲害防治。日本總約533.33萬公頃農(nóng)田常年保持近3000架無人直升機(jī)作業(yè)。 日本還重視飛行人才的培養(yǎng)，已經(jīng)取得執(zhí)照的操控人員達(dá)到6000多人。 因此， 在日本采用無人機(jī)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生

17、產(chǎn)已成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)之一。 在飛行植保這個(gè)新興領(lǐng)域，美國(guó)、日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家走在前列，他們?cè)谄餍翟O(shè)備研制、藥劑研制、智能化設(shè)備及植保應(yīng)用技術(shù)等方面都給我國(guó)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。必須認(rèn)識(shí)到直升機(jī)植保技術(shù)無疑是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中一場(chǎng)偉大的變革，必將推進(jìn)農(nóng)資市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 的空中爭(zhēng)奪戰(zhàn)，必將引起我國(guó)土地資源、農(nóng)業(yè)栽培模式、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)模等方茴的變革，尤其是加速病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治的進(jìn)程。 1.3 主要內(nèi)容 可變輪距和軸距機(jī)架概述、可變輪距和軸距底盤作用、可變輪距和軸距底盤構(gòu)成、可變輪距和軸距底盤結(jié)構(gòu)形式及優(yōu)缺點(diǎn)、可變輪距和軸距底盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)確定、底盤布置方式及結(jié)構(gòu)、可變輪距和軸距性能

18、參數(shù)。 一般把地隙高于65cm的植保機(jī)成為高地隙拖拉機(jī)，但就具體而言并沒有通用的定義。根據(jù)不同的動(dòng)力方式，以及驅(qū)動(dòng)輪的不同我們同事設(shè)定了三種機(jī)型作為設(shè)計(jì)對(duì)象。包括高地隙機(jī)械驅(qū)動(dòng)植保機(jī)，高地隙液壓驅(qū)動(dòng)植保機(jī)以及高地隙四驅(qū)植保機(jī)。本設(shè)計(jì)主要從四輪驅(qū)動(dòng)、可變輪距和軸距出發(fā)，以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)易為依據(jù)。選定滿載功率6.1KW立式水冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。確定0.65米至1.15米地隙高。 2 可變輪距、軸距機(jī)架概述 2.1 可變輪距、軸距機(jī)架作用 輪距、軸距和機(jī)架高度是汽車主要參數(shù)不可或缺的一部分，而輪距、軸距和機(jī)架高度在植保機(jī)里顯得同樣的重要。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，現(xiàn)有的植保機(jī)很難滿足現(xiàn)代化農(nóng)

19、業(yè)植保作業(yè)自動(dòng)化的要求。可變輪距、軸距和底盤的植保機(jī)才是目前市場(chǎng)所需的植保機(jī)，隨著種物漸漸的長(zhǎng)高，植保機(jī)的底盤高度也要增大，為了增大植保機(jī)在工作時(shí)的穩(wěn)定性必須加大輪距和軸距，所以輪距、軸距底盤可變的植保機(jī)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中尤為重要。底盤真高后，機(jī)械施肥、授粉和施藥時(shí)就不會(huì)損壞農(nóng)作物，同事越過障礙物的能力越強(qiáng)，工作時(shí)更加方便。 2.2 機(jī)架構(gòu)成 底盤由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系四部分組成。 2.3 可變輪距、軸距機(jī)架結(jié)構(gòu)形式及優(yōu)缺點(diǎn) 可變輪距的結(jié)構(gòu)形式由一個(gè)平行四邊形構(gòu)成，如下圖1所示 ，平行四邊形展開后輪距會(huì)增大。體積較大是最大的缺點(diǎn)。 圖1 平行

20、四邊形機(jī)構(gòu) Fig 1 Parallelogram mechanism 可變軸距的結(jié)構(gòu)形式主要由一個(gè)液壓缸組成的一個(gè)三角架結(jié)構(gòu)，三腳架穩(wěn)定性比較好，如圖2所示可變軸距用液壓三腳架。主要缺點(diǎn)是液壓壓力分配難度較大。 圖2 可變軸距用液壓三腳架 Fig 2 Variable hydraulic tripod wheelbase 底盤高度的變化是隨著軸距和輪距的變化而變化的。當(dāng)軸距增大時(shí)，底盤的高度就會(huì)跟著增大。當(dāng)輪距增大時(shí)，底盤的高度也會(huì)跟著增大。 2.4 可變輪距、軸距機(jī)架計(jì)要求 (1)良好行駛穩(wěn)定性。植保

21、機(jī)在田間工作時(shí)，行駛過程中穩(wěn)定性要好，當(dāng)?shù)妆P高度增大時(shí)在保證行駛穩(wěn)定性的條件下對(duì)應(yīng)的輪距和軸距盡可能的要小。 (2)良好的操縱穩(wěn)定性。當(dāng)軸距和輪距發(fā)生變化時(shí)，植保機(jī)的操縱穩(wěn)定性要好，工作人員在變化植保機(jī)的軸距和輪距時(shí)，植保機(jī)不能存在軸距和輪距變化不穩(wěn)定的現(xiàn)象，操縱要流暢順滑，操縱可靠性要高，不能存在前后左右的軸距和輪距操縱變化不統(tǒng)一的現(xiàn)象。 (3)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間少。 3 可變輪距、軸距底盤選擇 3.1 可變輪距、軸距底盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 因軸距和輪距都是可變的，底盤高度隨著輪距和軸距的變化而變化，故這個(gè)新的植保機(jī)與其他的植保機(jī)的結(jié)構(gòu)不同、傳動(dòng)方式也不同，前輪和前輪之間沒有直接的聯(lián)系分

22、別通過液壓三腳架跟平行四邊形機(jī)構(gòu)相連接。平行四邊形機(jī)構(gòu)跟底盤直接連接。軸距的變化是通過液壓三腳架來改變，通過改變液壓缸內(nèi)的流量和壓力來改變軸距，輪距的改變是通過與液壓三腳架相連接的平行四邊形機(jī)構(gòu)來改變，通過展開或收攏平行四邊形來增大或縮小輪距。 這種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單緊湊，維修和保養(yǎng)方便，傳動(dòng)比較復(fù)雜，可靠性高，操縱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。 3.2 機(jī)架結(jié)構(gòu)分析 這個(gè)植保機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)并不是很復(fù)雜，底盤上部是一個(gè)回轉(zhuǎn)平臺(tái)，回轉(zhuǎn)平臺(tái)是用來安放發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和傳動(dòng)裝置等。回轉(zhuǎn)中心應(yīng)放在前后兩軸中間和左右兩輪胎的中間，即植保機(jī)的重心位置。底盤由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系四部分組成。傳動(dòng)系是通過中間的回轉(zhuǎn)

23、平臺(tái)傳送到機(jī)架下部再傳送到輪胎，行駛系是將傳動(dòng)系傳來的動(dòng)力通過車輪轉(zhuǎn)化為汽車的驅(qū)動(dòng)力，轉(zhuǎn)向系采用四輪轉(zhuǎn)向，四個(gè)輪子同時(shí)轉(zhuǎn)向且四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。植保機(jī)的機(jī)架離地高度很大，而且高度可調(diào)，所以機(jī)架高度的變化要配合好軸距輪距的變化。 4 技術(shù)參數(shù)確定 4.1 主要技術(shù)參數(shù) 表1 植保機(jī)重心傾斜角度行進(jìn)速度表 Table 1 Plant protection machine center angle speed table 參照樣機(jī) 新植保機(jī) 備注 重心高度 1100mm 重心高度 1750mm

24、 升高650 重心位置 座椅中心 重心位置 座椅中心 爬坡度 15度 爬坡度 15度 不變 左右最大傾斜度 12度 左右最大傾斜度 12度 增加20 行進(jìn)速度 18Km/h 行進(jìn)速度 15Km/h 減少3Km/h 表2 主要部件重量預(yù)計(jì) Table 2 Main parts weight is expected 部件名稱 重量 發(fā)動(dòng)機(jī) 190KG 水箱 50KG 行走部分（車輪+支腿部分傳動(dòng)+平行四邊形機(jī)構(gòu)+可變支腿） 160+KG 車架（未含附在上面的傳動(dòng)件等） 42KG 中心回轉(zhuǎn)平臺(tái)

25、 240KG A液壓系統(tǒng)（全液壓驅(qū)動(dòng)） 60KG B 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（機(jī)械傳動(dòng)） 噴霧系統(tǒng)+風(fēng)幕 電瓶 其余附件 93+KG 總計(jì) 1000KG 施肥器 80KG 4.2 可變輪距、軸距性能參數(shù) 表3 可變輪距、軸距性能參數(shù) Table 3 Variable wheel track and wheelbase performance parameter 名稱 距離 名稱 距離 增量 最小軸距 1800mm 最大軸距 2200mm 400mm 最小輪距 1600mm 輪距 2200mm 6

26、00mm 4.3 機(jī)架最小最大離地間隙參數(shù) 表4 底盤最小最大離地間隙參數(shù) Table 4 Chassis minimum maximum clearance parameters from the ground 條件 底盤數(shù)據(jù) 最小軸距1800mm和最小輪距1600mm時(shí) 底盤最小離地間隙 650mm 最大軸距2200mm和最小輪距1600mm時(shí) 底盤高度增大至750mm 最大軸距2200mm和輪距最大2200mm時(shí) 底盤高大離地間隙1250mm 4.4 機(jī)架長(zhǎng)寬參數(shù) 如圖3部分機(jī)架效果圖，長(zhǎng)度為3400mm,寬度為1100mm。 圖3

27、部分機(jī)架效果圖 Fig3 Part o f the chassis rendering 4.5 機(jī)架總體設(shè)計(jì)要求 能夠適應(yīng)水稻，玉米和棉花等種植模式，實(shí)現(xiàn)玉米植保全程作業(yè)要求，機(jī)器軸距1.8～2.2m,輪距1.6～2.2m、地隙高度0.65～1.265m.工作幅度9.62m.高度調(diào)節(jié)范圍2.425～2.7m,采用機(jī)械式四輪驅(qū)動(dòng)，四輪轉(zhuǎn)向且四輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。如圖4 機(jī)架整體設(shè)計(jì)圖。 圖4 機(jī)架整體設(shè)計(jì)圖 Fig 4 Chassis design as a whole 5 關(guān)鍵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 輪距調(diào)整系 為適應(yīng)不同水稻，玉米和棉花等種植模式，擴(kuò)大機(jī)器作業(yè)范圍，

28、新的高地隙植保機(jī)采用前后輪距可調(diào)方式，實(shí)現(xiàn)前后輪距可調(diào)。 前后輪都采用輪胎支撐橫軸與平行四邊形機(jī)構(gòu)進(jìn)行橫向收縮配合，實(shí)現(xiàn)輪距可調(diào)。如圖7所示。 圖7 前、后輪距調(diào)整機(jī)構(gòu) Fig 7 Before and after wheel base adjustment mechanism 5.2 軸距調(diào)整系 光輪距調(diào)整已經(jīng)滿足不了農(nóng)業(yè)植保機(jī)作業(yè)需求，軸距可調(diào)也將漸漸成為植保機(jī)的必備條件，新的高地隙植保機(jī)采用前后同時(shí)調(diào)整來改變軸距大小，實(shí)現(xiàn)前后軸距可調(diào)，提高了植保機(jī)行駛穩(wěn)定性。 前后都采用液壓缸的伸縮來改變軸距大小，液壓缸跟三角形的支撐架配合，實(shí)現(xiàn)軸距可調(diào)，如圖8所示。 圖8

29、 前后軸距調(diào)整機(jī)構(gòu) Fig 8 before and after the wheel base adjustment mechanism 6 應(yīng)力強(qiáng)度校核及設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1輪邊桿長(zhǎng)和平行四邊形桿長(zhǎng)以及角度關(guān)系 輪邊桿長(zhǎng)、平行四邊形桿長(zhǎng)和角度大小這三個(gè)數(shù)值中的任何一個(gè)發(fā)生變化都會(huì)改變其他兩個(gè)數(shù)值。輪邊桿長(zhǎng)、平行四邊形桿長(zhǎng)和角度大小是沒有專門的計(jì)算公式能準(zhǔn)確算出來的，所以，唯一的方法就是一個(gè)一個(gè)數(shù)值帶進(jìn)去驗(yàn)算（逐個(gè)驗(yàn)算法），得出來的數(shù)值越接近設(shè)計(jì)需要的數(shù)值就可以，然后對(duì)比每組參數(shù)大小選出最佳配對(duì)。 首先要保證輪距有600mm的變化量，軸距有400mm的變化量，機(jī)架離地間隙增量600m

30、m，地隙驗(yàn)算結(jié)果要保證增量之和等于或接近600mm。不能使液壓缸軸線與豎直桿件軸線平行，豎直桿件長(zhǎng)度暫定480mm。如表5逐個(gè)帶入驗(yàn)算表。 表5 逐個(gè)帶入驗(yàn)算表 Table 5 into the check list one by one 輪邊桿長(zhǎng) 輪邊桿夾角 平行四邊形桿長(zhǎng) 平行四邊形夾角 地隙增高 300mm 60度 600mm 30度 663mm 290mm 60度 600mm 30度 659mm 輪邊桿長(zhǎng) 輪邊桿夾角 平行四邊形桿長(zhǎng) 平行四邊形夾角 地隙增高 285mm 60度 600mm 30度 657mm 280mm

31、 60度 600mm 30度 655mm 270mm 60度 600mm 30度 651mm 360mm 60度 600mm 30度 647mm 250mm 60度 600mm 30度 643mm 300mm 60度 550mm 33度 620mm 290mm 60度 550mm 33度 616mm 270mm 60度 550mm 33度 608mm 260mm 60度 550mm 33度 604mm 250mm 60度 550mm 33度 600mm 300mm 60度 500mm 36.9

32、度 543mm 320mm 60度 500mm 36.9度 550mm 340mm 60度 500mm 36.9度 556mm 360mm 60度 500mm 36.9度 562mm 400mm 60度 500mm 36.9度 572mm 440mm 60度 500mm 36.9度 581mm 480mm 60度 500mm 36.9度 589mm 525mm 60度 500mm 36.9度 597mm 300mm 60度 530mm 34.5度 580mm 320mm 60度 530mm 34.5度

33、586mm 340mm 60度 530mm 34.5度 592mm 360mm 60度 530mm 34.5度 598mm 300mm 60度 570mm 31.8度 628mm 280mm 60度 270mm 31.8度 620mm 300mm 60度 540mm 33.7度 592mm 320mm 60度 540mm 33.7度 598mm 325mm 60度 540mm 33.7度 600mm 從以上表得出有3組數(shù)值合適，地隙高最接近600。經(jīng)過總體分析，輪邊桿長(zhǎng)度325mm，夾角60度，平行四邊形桿長(zhǎng)540mm，夾

34、角33.7度，地隙增高600mm，這組數(shù)值最合適。當(dāng)軸距闊大至2200時(shí)，輪邊兩根桿件的夾角從開始的120度變?yōu)?65.7度。 6.2 杠桿強(qiáng)度校核及選材 機(jī)器總重量約G=1150Kg，故 6.2.1 豎直杠桿強(qiáng)度校核 豎直杠桿承受最大的是壓縮，故選擇材料鑄鐵HT200，許用應(yīng)力200MPa。如圖9豎直杠桿，選擇方鋼來承受壓力。桿件長(zhǎng)度選擇480mm。 圖9 豎直杠桿 Fig 9 Vertical lever 截面積A： （1） 截面積取值，農(nóng)業(yè)機(jī)械為防止最惡劣情況發(fā)生，截面積取值為算得的最小面積的3倍多。（如圖10所示豎直杠杠受力圖）

35、 6.2.2 傾斜杠桿彎曲應(yīng)力校核及選材 如圖10傾斜杠桿所承受的最大應(yīng)力為彎曲應(yīng)力，選擇45號(hào)鋼材。許用彎曲應(yīng)力100MPa（如圖11）。選擇矩形截面。 圖10 豎直杠桿受力圖 Fig 10 Vertical lever by trying to 圖11 傾斜杠桿 Fig 11 Tilt lever 計(jì)算最危處險(xiǎn)彎矩 矩形截面桿件抗彎截面系數(shù)： （2） （3） 取 （4） 截面積取值，農(nóng)業(yè)機(jī)械為防止最惡劣情況發(fā)生，截面積取值為算得

36、的最小值的1.5倍左右。 6.3 螺栓剪應(yīng)力校核及選材 （1）如圖12 螺栓受力圖，螺栓承受最大的應(yīng)力為剪應(yīng)力，選擇材料Q235,許用剪切強(qiáng)度為235MPa。 圖12 螺栓受力圖 Fig 12 Bolt by force 剪力 （5） （6） 截面積取值，農(nóng)業(yè)機(jī)械為防止最惡劣情況發(fā)生，截面積取值為算得的最小值的2.5倍左右。即 選用螺栓直徑都用10mm，平行四邊形與傾斜杠件連接處的螺栓所受剪力是最大的。 （2） 平行四邊形螺栓剪力校核。D=8mm。 經(jīng)校核強(qiáng)度足夠。 6.4 機(jī)架設(shè)計(jì) 6.4.1 機(jī)架尺寸選定

37、機(jī)架上的應(yīng)力集中現(xiàn)象主要發(fā)生在螺母安裝孔處，并且此處變形最大，因此要在此處加大機(jī)架上橫梁厚度來減少機(jī)架的變形量。植保機(jī)的機(jī)架受力重心在機(jī)架中心處，故要加強(qiáng)機(jī)架中心處的厚度來提高強(qiáng)度。 設(shè)定機(jī)架成3400mm，寬1100mm。機(jī)架最外端尺寸寬度為35mm,中間橫梁處寬度為30mm。機(jī)架厚度設(shè)定為45mm，中心處橫梁厚度為60mm。 6.4.2 機(jī)架強(qiáng)度校核 機(jī)架材料選擇Q235,屈服強(qiáng)度235MPa，中心處和平行四邊形與機(jī)架接觸處最容易變形，故只要校核這兩處的強(qiáng)度就行。 （1）校核機(jī)架中心處強(qiáng)度。如圖13所示機(jī)架受力圖。 圖13 機(jī)架中心處受力圖 Fig13 Rack by

38、 attempt （7） （8） 經(jīng)校核機(jī)架中心處強(qiáng)度足夠。 （2） 機(jī)架與平行四邊形接觸處強(qiáng)度校核。此處是機(jī)架承受重量很危險(xiǎn)的地方，所以必須要校核。 機(jī)架與平行四邊形所受的力為上車部分重量的，即F=400N。 經(jīng)校核機(jī)架與平行四邊形接觸處強(qiáng)度足夠。 6.4 平行四邊形機(jī)構(gòu)四桿件強(qiáng)度校核 （1）平行四邊形機(jī)構(gòu)長(zhǎng)桿件各桿件都用45號(hào)鋼材，屈服極限355MPa。機(jī)構(gòu)角度最大時(shí)桿件越危險(xiǎn)，。桿件截面形狀選擇矩形截面。 取 （9） （10） （11） 取值 平行四邊形各個(gè)桿件所受力均勻，大

39、小相等。故只要校核其中一個(gè)桿件的強(qiáng)度即可。 （2） 平行四邊形短桿件強(qiáng)度校核。短桿長(zhǎng)度取200mm。 經(jīng)校核強(qiáng)度足夠 45號(hào)鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后強(qiáng)度、硬度及綜合性能都非常的好，所以選擇45號(hào)鋼來做平行四邊形的各桿件是最好不過的了。 7 整體設(shè)計(jì)要求 7.1 輪邊液壓缸及支撐杠桿布置方式及結(jié)構(gòu) 布置結(jié)構(gòu)如圖14輪邊液壓缸支撐杠桿布置結(jié)構(gòu) 7.2 機(jī)架布置方式及結(jié)構(gòu) 底盤就是一個(gè)支撐架，用來支撐車身上部中心回轉(zhuǎn)平臺(tái)的各種零部件（發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、液壓系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、電瓶、施肥器和授粉系統(tǒng)等）、水箱、傳動(dòng)件和控制件等。底盤用平行四邊形機(jī)構(gòu)支撐，底盤離地間隙要大，這樣

40、才能越過障礙物，特別是地形復(fù)雜的地面。為了減輕中心回轉(zhuǎn)平臺(tái)的重量，水箱應(yīng)放在底盤的后方。輪距、軸距和機(jī)架高度是汽車主要參數(shù)不可或缺的一部分，而輪距、軸距和機(jī)架高度在植保機(jī)里顯得同樣的重要。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，現(xiàn)有的植保機(jī)很難滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)植保作業(yè)自動(dòng)化的要求?？勺冚喚?、軸距和底盤的植保機(jī)才是目前市場(chǎng)所需的植保機(jī)，隨著種物漸漸的長(zhǎng)高，植保機(jī)的底盤高度也要增大，為了增大植保機(jī)在工作時(shí)的穩(wěn)定性必須加大輪距和軸距，所以輪距、軸距底盤可變的植保機(jī)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中尤為重要。底盤真高后，機(jī)械施肥、授粉和施藥時(shí)就不會(huì)損壞農(nóng)作物，同事越過障礙物的能力越強(qiáng)，工作時(shí)更加方便。如圖15所示。 圖14 輪邊液

41、壓缸及支撐杠桿布置結(jié)構(gòu) Fig 14 Round edge support lever arrangement structure and hydraulic cylinder 圖15 底盤結(jié)構(gòu)布置圖 Fig15 Chassis structure arrangement 7.3 可變軸距、軸距圖文分析 軸距可變?nèi)缦聢D16所示。液壓缸在未伸長(zhǎng)時(shí)底盤離地高度650mm，軸距為1800mm。液壓缸伸長(zhǎng)時(shí)底盤離地高度750mm，軸距擴(kuò)大為2200mm。行走上端支撐部件通過液壓缸控制，實(shí)現(xiàn)車輪上下高度可調(diào)；并運(yùn)用機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)整體機(jī)具上升的同時(shí)，前后軸距加大，以增加整機(jī)的穩(wěn)定性。

42、 輪距可變?nèi)鐖D17所示。輪距可變是采用平行四邊形機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，平行四邊形機(jī)構(gòu)未展開前輪距為1600mm，平行四邊形機(jī)構(gòu)展開后輪距增大至2200mm,底盤離地高度也會(huì)增大至1215mm。行走系統(tǒng)與車架相連接的平行四邊形機(jī)構(gòu)在展開前，回轉(zhuǎn)部件會(huì)使車輪旋轉(zhuǎn)90度然后擴(kuò)大輪距。 同側(cè)的前后車輪通過平行四邊形機(jī)構(gòu)與鋼架底盤鉸接。通過液壓缸的作用調(diào)節(jié)整機(jī)高度，以根據(jù)實(shí)際作物生長(zhǎng)情況，調(diào)整機(jī)具的最小離地間隙。同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩側(cè)輪距的自由變化，使其在底盤上升的同時(shí)，左右輪距增大，以保證整機(jī)重心的位置一致性與穩(wěn)定性。 圖16 可變軸距變化圖 Fig16 Variable pitch vari

43、ation 圖17 可變輪距圖 Fig 17 Variable wheel base figure 8 結(jié)論 本文在分析了農(nóng)作物對(duì)植保機(jī)的新要求和國(guó)內(nèi)外植保機(jī)械的現(xiàn)狀和研究方向的基礎(chǔ)上，分析了植保機(jī)械為滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的要求應(yīng)具備的各項(xiàng)功能，并由此制定了設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，進(jìn)而進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)主要的零部件進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計(jì)、分析。研制出了具有滿足較高農(nóng)作物植保作業(yè)、對(duì)田地不平自適應(yīng)、多功能、能夠?qū)θ~片表面和背面雙向噴灑、自動(dòng)注藥、自動(dòng)混藥、藥箱自清洗功能的新型自走式噴霧植保機(jī)。 本課題的研究得出如下結(jié)論：首次設(shè)計(jì)四驅(qū)可變輪距、軸距底

44、盤植保機(jī)械；設(shè)計(jì)出了具有高地隙的植保機(jī)，實(shí)現(xiàn)了較高農(nóng)作物的植保要求；噴灑機(jī)構(gòu)具有的地形結(jié)構(gòu)自適應(yīng)功能，滿足了地形不平的大田植保作業(yè)需求；實(shí)現(xiàn)了在植保機(jī)上可以完成拖拉機(jī)功能的新型植保機(jī)。 通過本課題的研究，完善了植保機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，同時(shí)極大程度地實(shí)現(xiàn)了 操作者的勞動(dòng)保護(hù)，滿足了大面積高效植保作業(yè)的要求。新型植保機(jī)應(yīng)用于不平地形結(jié)構(gòu)和大田農(nóng)作物植保作業(yè)更能顯示出其優(yōu)越性。新型植保機(jī)的研制符合當(dāng)前農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需要，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)、農(nóng)藥高效利用、有效保護(hù)環(huán)境的有力工具。 參考文獻(xiàn) [1] 李少昆，賴軍臣.玉米病蟲草害診斷專家系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)農(nóng)科科學(xué)技術(shù)出版社，2009

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