小型遙控履帶拖拉機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】

i 摘 要 本論文主要根據(jù)我國西部地區(qū)地形土壤特點(diǎn) 針對(duì)果園 大棚的工作條件 設(shè)計(jì) 出了相對(duì)于土壤接地比壓低 液壓驅(qū)動(dòng) 無線遙控控制的小型遙控式履帶拖拉機(jī) 論文涉及的內(nèi)容有 履帶式拖拉機(jī)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)過程為柴油機(jī) 帶 傳動(dòng) 分動(dòng)箱 液壓泵 液壓閥 液壓馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)輪 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 分動(dòng)箱內(nèi) 部的設(shè)計(jì)計(jì)算 履帶行走裝置的設(shè)計(jì) 不同于以往的復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)輕巧 反映靈敏的液壓傳動(dòng) 設(shè)計(jì)過程更加簡潔 拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)更加輕便 分動(dòng)箱的設(shè)計(jì)優(yōu)化 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的同時(shí) 實(shí)現(xiàn)兩輸出軸轉(zhuǎn)向相同 且能提供合適的驅(qū)動(dòng)功率 關(guān)鍵詞 果園 拖拉機(jī) 履帶 液壓 分動(dòng) ii Abstract In this thesis according to the terrain and characteristics of the soil in western China for orchards greenhouses working conditions I designed a small remote control crawler tractor which had the lower soil Ground pressure hydraulic drive wireless remote Thesis concluded that The overall design of crawler tractor mechanical The process is the diesel engine drive belt drive transfer case hydraulic pumps hydraulic valves hydraulic motors drive shaft Design of belt drive Design of the internal of transfer case Crawler device design Unlike previous complex mechanical transmission system this design uses the structure to be dexterous sensitive hydraulic transmission design process is more concise tractor structure is more light The design of transfer case is optimization With the Simple internal structure achieving the same two shift output shaft and can provide the appropriate drive power Key words Orchard Tractor Track Hydraulic Transfer case iii 目 錄 1 緒 言 1 1 1 小型農(nóng)業(yè)機(jī)械國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 1 2 履帶式拖拉機(jī)的市場(chǎng)需求 2 1 2 1 履帶式拖拉機(jī)的明顯優(yōu)勢(shì) 2 1 2 2 履帶式拖拉機(jī)的市場(chǎng)需求 3 1 3 拖拉機(jī)無線遙控裝置 3 1 3 1 遙控機(jī)械的工作原理 4 1 3 2 遙控機(jī)械滿足的條件 4 1 4 研究內(nèi)容和目的 5 2 傳動(dòng)的方案選擇 6 2 1 方案一的分析 6 2 2 方案二的分析 6 2 3 方案的比較和選擇 7 3 拖拉機(jī)機(jī)體的設(shè)計(jì)和計(jì)算 9 3 1 額定牽引力的計(jì)算 9 3 2 拖拉機(jī)速度的確定 9 3 3 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 10 3 4 質(zhì)量參數(shù)的計(jì)算 10 3 5 行走裝置的計(jì)算 10 3 6 軌距的計(jì)算 11 3 7 軸距的計(jì)算 11 3 8 離地間距的選取 11 3 9 拖拉機(jī)的總體布置 11 4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13 4 1 確定計(jì)算功率 13 4 2 選擇 V 帶的帶型 13 4 3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶速 13 4 3 1 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 13 4 3 2 驗(yàn)算帶速 13 4 3 3 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 13 4 4 確定 V 帶的中心距和基準(zhǔn)長度 13 4 4 1 初定中心距 13 4 4 2 基準(zhǔn)長度 14 4 4 3 確定中心距 14 4 5 驗(yàn)算小帶輪上的包角 14 4 6 計(jì)算帶的根數(shù) 14 4 7 計(jì)算 v 帶的初拉力的最小值 14 4 8 壓軸力的計(jì)算 15 5 分動(dòng)箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 iv 5 1 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 16 5 2 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 5 2 1 齒輪材料及熱處理 18 5 2 2 選齒寬系數(shù) 18 5 2 3 選齒輪精度 18 5 2 4 選齒輪齒數(shù) 18 5 2 5 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng) 19 5 2 6 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 20 5 2 7 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 22 5 2 8 對(duì)大小齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 5 3 軸 的設(shè)計(jì) 計(jì)算和校核 24 5 3 1 計(jì)算齒輪受力 24 5 3 2 對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 5 3 3 軸的受力簡圖 25 5 3 4 軸垂直面的受力圖及彎矩圖 26 5 3 5 軸水平面受力圖及彎矩圖 26 5 3 6 初步合成彎矩圖 26 5 3 7 聯(lián)軸器徑向力彎矩圖 27 5 3 8 合成彎矩圖 27 5 3 9 扭矩圖 27 5 3 10 計(jì)算彎矩圖 27 5 3 11 按彎矩校核軸的強(qiáng)度 29 5 4 軸 的設(shè)計(jì)計(jì)算 校核 32 5 4 1 計(jì)算齒輪受力 32 5 4 2 對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 5 4 3 軸的受力簡圖 33 5 4 4 軸水平面受力圖及彎矩圖 33 5 4 5 按彎矩校核軸的強(qiáng)度 33 5 4 6 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 34 5 5 軸 的設(shè)計(jì) 36 5 6 軸承的校核計(jì)算 36 5 7 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 校核 37 5 7 1 選聯(lián)軸器 37 5 7 2 聯(lián)軸器的參數(shù) 37 5 7 3 校核橡膠圈強(qiáng)度 38 5 7 4 校核柱銷彎曲強(qiáng)度 38 5 7 5 校核見聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度 38 5 8 鍵的校核計(jì)算 39 5 8 1 對(duì)大帶輪上的鍵進(jìn)行校核計(jì)算 39 5 8 2 對(duì)齒輪 1 上的鍵進(jìn)行校核計(jì)算 40 5 9 分動(dòng)箱機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸 40 6 履帶式拖拉機(jī)的行走系 42 v 6 1 行走系的總體設(shè)計(jì) 42 6 1 1 行走系類型的選擇 42 6 1 2 懸架形式選擇 42 6 1 3 整體臺(tái)車行走系總布置 42 6 2 履帶行走裝置 44 6 2 1 履帶 44 6 2 2 履帶驅(qū)動(dòng)輪 45 6 2 3 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距 45 6 2 4 驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù) 45 6 2 5 齒形曲線 45 6 2 6 履帶張緊緩沖裝置 47 總 結(jié) 48 致 謝 49 參考文獻(xiàn) 50 vi vii viii ix x xi xii 1 1 緒 言 拖拉機(jī)是農(nóng)民的重要生產(chǎn)工具 拖拉機(jī)有托運(yùn)莊稼 犁地等功能 拖拉機(jī)是農(nóng)用 機(jī)械的一大主力軍 尤其是由于越來越多的人們幵始關(guān)注食品安全 呼吁健康 綠色 食品 因而設(shè)施農(nóng)業(yè)得到了廣泛發(fā)展 高效設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的顯著標(biāo)志 是最有 活力的農(nóng)業(yè)新產(chǎn)業(yè) 近幾年 我國設(shè)施栽培面積逐年增加 而我國設(shè)施農(nóng)業(yè)起步較晚 機(jī)械化作業(yè)水平較低 作業(yè)質(zhì)量也較差 除耕整地大大多采用機(jī)械化外 施肥 播種 移栽等很多作業(yè)環(huán)節(jié)主要由人工完成 由于我國目前大棚型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮機(jī)械作 業(yè)裝備進(jìn)大棚的要求 一些大中型自走式動(dòng)力拖拉機(jī)難以在大棚內(nèi)實(shí)施 故而相應(yīng)的 配套機(jī)具也難以在大棚內(nèi)發(fā)揮其效用 直接制約著設(shè)施栽培產(chǎn)業(yè)的規(guī)模發(fā)展 因此 開發(fā)一種多功能小型化的高配套率大棚用拖拉機(jī)顯得很有必要 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一 用現(xiàn)代物質(zhì)條件裝備農(nóng)業(yè) 大幅提高農(nóng)業(yè)土地產(chǎn)出 率 資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的機(jī)械化和信息化 而小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械是 大田農(nóng)業(yè)機(jī)械化的一個(gè)重要補(bǔ)充 中國地域遼闊 自然條件差異很大 不少地區(qū)地塊 小 不可能應(yīng)用大田農(nóng)作機(jī)械和方法推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化 現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè) 蔬菜園藝 園林業(yè)都對(duì)發(fā)展小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械裝備和更快地采用新 技術(shù)提出了迫切的需求 發(fā)展小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械 提高其科學(xué)技術(shù)水平和振興我國小 型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械裝備制造業(yè) 對(duì)于加快促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)綜合機(jī)械化有著重要的現(xiàn)實(shí)意義 1 1 小型農(nóng)業(yè)機(jī)械國內(nèi)外現(xiàn)狀 小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械 small agricultural machinery SAM 特指那些體積小 重量輕 適合單人作 具有自主動(dòng)力而無須掛接在其他動(dòng)力設(shè)備上的微小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)具 它 廣泛應(yīng)用與農(nóng)業(yè) 林業(yè)和牧業(yè)生產(chǎn)中 而且小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)高效設(shè)施農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)機(jī)械化的最重要的生產(chǎn)設(shè)備之一 為塑料大棚 溫室等人工設(shè)施內(nèi)的機(jī)械化作業(yè) 奠定了基礎(chǔ) 鑒于設(shè)施農(nóng)業(yè)利用人工設(shè)施提供的良好環(huán)境 能克服傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的限制 有效地打破時(shí)季 地域約束 提高土地資源利用率 可充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)生物的遺傳潛力 從而獲得速生 高產(chǎn) 優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品 使單位面積的生產(chǎn)能力成倍乃至數(shù)十倍地增長 因此 設(shè)施農(nóng)業(yè)已引起我國各地區(qū)的廣泛重視 總栽培面積已達(dá) 120 萬公頃以上 如 此巨大的栽培面積已經(jīng)早就了與之配套的機(jī)械化作業(yè)機(jī)具產(chǎn)品市場(chǎng) 據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè) 2 國內(nèi)市場(chǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)用小型作業(yè)機(jī)的年需求量已達(dá)到 10 萬套以上 另外還具有巨大的出 口前景 在林業(yè) 牧業(yè)以及果樹栽培和城市園林建設(shè)等方面 專用小型作業(yè)機(jī)的需求 也日益增加 農(nóng)村的果樹種植面積在不斷擴(kuò)大 并在向機(jī)械化作業(yè)發(fā)展 因此相關(guān)的 微小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)市場(chǎng)潛力巨大 從國內(nèi)外文獻(xiàn)資料檢索情況看 國內(nèi)主要的研究成果包括 鎮(zhèn)江市農(nóng)機(jī)化研究所 蔣支禾等研究了旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)械的模塊化設(shè)計(jì)問題 山東省臨沂市臨沂商校甄子健 等提出了一種對(duì)畦壟耕整施播鋪模塊式聯(lián)合作業(yè)機(jī) 可以完成耕整地 施肥 播種 鋪膜全套耕播期作業(yè)的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械 國際上的主要研究情況包括 亞世亞綜合機(jī)械株式會(huì)社金雄吉研究了一種果園聯(lián) 合操縱機(jī) 各種工作機(jī)構(gòu)能安裝在一個(gè)聯(lián)合操縱機(jī)車身上 而工作機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)只用聯(lián)合 操縱機(jī)車身的引擎動(dòng)力就能進(jìn)行 無須每部作業(yè)機(jī)有另外的動(dòng)力源 因此 各種水果 栽培作業(yè)能同時(shí)進(jìn)行 可用于病蟲害防治作業(yè) 翻轉(zhuǎn)作業(yè) 耕作除草作業(yè) 蓋土作業(yè) 修枝作業(yè)和混合肥料噴灑作業(yè) 從中國的國情來看 直接從國外進(jìn)口小型作業(yè)機(jī)械 除了產(chǎn)品價(jià)格過于昂貴 如 日本洋馬公司和意大利歐洲系統(tǒng)公司只有單一功能的 2 265 2 9kw 旋耕機(jī)價(jià)格分別約為 人民幣 17000 元和 7000 元 不易打開市場(chǎng)外 還存在配件供應(yīng) 維修和對(duì)我國耕作 特點(diǎn)適應(yīng)等方面的問題 小型農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 農(nóng)業(yè)機(jī)械屬于制造業(yè)范疇 門類廣 種類多 市場(chǎng)需求巨大 據(jù)統(tǒng)計(jì) 目前我國 農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品擁有 14 大類 95 小類 3000 多種產(chǎn)品 但綜觀我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的現(xiàn)狀 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡合理 主要是一些技術(shù)含量較低的小型拖拉機(jī) 單缸柴油機(jī) 三輪農(nóng)用 車等 而技術(shù)含量高 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整中急需的大功率拖拉機(jī) 收獲機(jī)械 農(nóng)產(chǎn)品 深加工裝備等 主要依靠進(jìn)口 針對(duì)這些一系列問題 我們國家迫切需要發(fā)展與小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)具配套的動(dòng)力機(jī) 械 1 2 履帶式拖拉機(jī)的市場(chǎng)需求 3 1 2 1 履帶式拖拉機(jī)的明顯優(yōu)勢(shì) 履帶式拖拉機(jī)的接地面積大 接地比壓相對(duì)較低 從 51 8kW 到 118 4kW 的各型 拖拉機(jī)的接地比壓為 30 50kPa 而同級(jí)別的輪式拖拉機(jī)接地比壓要大的多 以 96 2kW 拖拉機(jī)為例 東方紅 1302 履帶機(jī)接地比壓 裝推土鏟 為 47 7kPa 東方紅 1304 輪式機(jī)的接地比壓約為 104kPa 相當(dāng)于履帶拖拉機(jī)的二倍多 1 整地作業(yè) 無論是糧作區(qū)還是棉作區(qū)的播前整地和耙地作業(yè) 農(nóng)民普遍選擇使用履帶式拖拉 機(jī) 原因是履帶式拖拉機(jī)的接地壓力小 不會(huì)對(duì)翻耕過的土壤造成多次反復(fù)的碾壓 而輪式拖拉機(jī)在整地和耙地作業(yè)時(shí)輪胎在翻耕過的土壤上反復(fù)碾壓造成對(duì)土壤的多次 壓實(shí) 不利于播種后種子生長發(fā)育 還有輪式拖拉機(jī)犁地作業(yè)時(shí) 一只后輪始終行走 在犁溝中 輪胎對(duì)已耕地的反復(fù)碾壓形成堅(jiān)實(shí)的犁底層 不利于作物生長 影響產(chǎn)量 因此 農(nóng)民在整地 耙地作業(yè)時(shí)都愿意使用履帶式拖拉機(jī) 2 播種作業(yè) 一些地域輪式拖拉機(jī)播種作業(yè)時(shí)后輪碾壓的深溝造成種籽播種深度和覆土不一致 給播種質(zhì)量帶來極不利的影響 而且給后續(xù)的澆水作業(yè)也帶來困難 因此 普遍選擇 履帶式拖拉機(jī)播種 3 幾乎所有近山區(qū)種植糧油作物的農(nóng)戶毫無例外的選擇履帶式拖拉機(jī) 由于近山區(qū)的大部分耕地坡度較大 而輪式拖拉機(jī)在坡地作業(yè)時(shí)穩(wěn)定性差不安全 作業(yè)質(zhì)量也差 農(nóng)戶普遍選擇履帶式拖拉機(jī)進(jìn)行犁地 耕地 耙地作業(yè) 棉花及其他 經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)域的農(nóng)戶耙地作業(yè)仍然普遍選擇履帶式拖拉機(jī) 主要原因仍然是輪式 拖拉 機(jī)碾壓土壤嚴(yán)重 履帶式拖拉機(jī)具有良好的平地通過性和越障能力 對(duì)松軟 路面的適應(yīng)性好 而且履帶式拖拉機(jī)牽引能力大 適于繁重作業(yè) 側(cè)向穩(wěn)定性和操級(jí) 穩(wěn)定性好 1 2 2 履帶式拖拉機(jī)的市場(chǎng)需求 在近山區(qū) 糧作區(qū)履帶式拖拉機(jī)的經(jīng)營效益普遍高于輪式拖拉機(jī) 據(jù)調(diào)查 在多 山地區(qū) 平均每臺(tái)履帶式拖拉機(jī)的年作業(yè)量在 400 533 公頃 最高可達(dá) 667 公頃 年 總收入在 8 17 萬元 純收入 4 10 萬元 而當(dāng)?shù)氐妮喪酵侠瓩C(jī)經(jīng)營效益就差多了 大 4 部分找不到活干 只好到外地找活干 所以 這幾年在一些區(qū)域的農(nóng)戶中購買東方紅 履帶式拖拉機(jī)的熱情高漲 相反 大馬力輪式拖拉機(jī)的購買冷落 1 3 拖拉機(jī)無線遙控裝置 拖拉機(jī)無線遙控裝置是 2000 年初研制成功的機(jī)電一體化的農(nóng)機(jī)新產(chǎn)品 把它安裝 在拖拉機(jī) 包括耕整機(jī) 上 可以遙控拖拉機(jī)的離合 轉(zhuǎn)向 油門 使原來的拖拉機(jī)變?yōu)?遙控拖拉機(jī) 操作時(shí) 操作人員可以站在田邊地頭 手拿小巧的遙控器 輕松地指揮 拖拉機(jī)在田地間完成耕作任務(wù) 由于操作人員不用坐在拖拉機(jī)上或跟著拖拉機(jī)行走 因此 避免了顛簸 烈日 寒風(fēng) 雨水 泥漿和灰尖等惡劣環(huán)境給駕駛員帶來的辛苦 同時(shí) 由于遙控拖拉機(jī)對(duì)操作員的體力要求低 因而男女老少都可以操作 1 3 1 遙控機(jī)械的工作原理 遙控機(jī)械與遙控機(jī)器人并沒有本質(zhì)的區(qū)別 圖 1 1 中表示了遙控器工作原理 信 號(hào)發(fā)射端對(duì)指令信號(hào)進(jìn)行編碼 載波調(diào)制以及信號(hào)放大 然后通過發(fā)射天線將控制指 令以無線電波的形式發(fā)射 接收機(jī)將收到的無線電信號(hào)放大 解調(diào) 譯碼后給輸出電 路 比例閥 電磁閥 或電機(jī)接到指令信號(hào)后分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的油缸或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使各工 作部件進(jìn)行工作 操作指令 指令編碼器 載波調(diào)制器 功率放大器 發(fā)射天線 接收天線 指令接收機(jī) 載波調(diào)制器指令譯碼機(jī) 輸出電路 電磁閥 成比例閥 油缸 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電機(jī) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 5 圖 1 1 遙控器工作原理圖 1 3 2 遙控機(jī)械滿足的條件 為了使機(jī)械能有效的發(fā)揮作用 滿足不同的工況條件 遙控機(jī)械一般應(yīng)具有遙控 與手控兩種操作方式 且手控優(yōu)先 兩者互鎖并可方便進(jìn)行切換作業(yè) 遙控操作必須能夠同時(shí)完成車輛行駛控制操作和工作裝置的控制操作 行駛控制 操作包括油門的增與減 左轉(zhuǎn)彎與右轉(zhuǎn)彎 前進(jìn)與后退的一 二 三擋以及油門熄火 等操作 工作裝置的控制根據(jù)不同的機(jī)械類型有所不同 1 4 研究內(nèi)容和目的 通過本課題的研究 不僅可以鍛煉學(xué)生的科研能力 培養(yǎng)動(dòng)手能力 提高學(xué)生綜 合素質(zhì) 同時(shí)也是對(duì)于促進(jìn)制造微型農(nóng)用拖拉機(jī)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用做鋪墊 微型拖拉 機(jī)的研究不僅可以帶來經(jīng)濟(jì)上的效益 還能提高拖拉機(jī)在作業(yè)時(shí)的精確度 設(shè)施大棚履帶式拖拉機(jī)作為一種新型農(nóng)用耕作機(jī)械 操作方便 是適應(yīng)狹小空間 設(shè)施的新型設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備 有利于大棚內(nèi)農(nóng)作物的生長 對(duì)于提高農(nóng)作物的質(zhì)量意義 重大 針對(duì)我國西部地區(qū)果園大棚等農(nóng)作環(huán)境 進(jìn)行一種小型遙控履帶拖拉機(jī)的機(jī)械 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從而實(shí)現(xiàn)在果園挖溝 旋耕 施肥等農(nóng)耕作業(yè) 內(nèi)容主要包括拖拉機(jī)傳動(dòng)方案的選擇 整機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和履帶行 走系的設(shè)計(jì) 6 2 傳動(dòng)的方案選擇 2 1 方案一的分析 機(jī)械傳動(dòng)是人們經(jīng)常遇到的傳動(dòng)方式之一 它通過軸 膠帶 齒輪齒條 蝸輪蝸桿 鏈輪鏈條 彈簧杠桿等各種機(jī)械零件 簡稱傳動(dòng)系 把發(fā)動(dòng)機(jī)或電 動(dòng)機(jī)等各種原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)使其運(yùn)動(dòng)的一種傳動(dòng)方式 這種方式 傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠 操作簡單 是發(fā)展最早而到目前仍普遍采用的一種傳動(dòng)方式 目前拖拉機(jī)上廣泛采用機(jī)械式傳動(dòng)系 通常包括離合器 聯(lián)軸器 變速器 中 央傳動(dòng) 最后傳動(dòng) 見圖 2 1 圖 2 1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 2 2 方案二的分析 液壓傳動(dòng)就是用原動(dòng)機(jī) 油泵 先把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成壓力能 并利用處于密 閉容器中的液體來傳遞這個(gè)壓力能 最后在通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)把壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械 能而作功的傳動(dòng)方式 圖 2 2 是液力傳動(dòng)的原理圖 由圖可知 液力傳動(dòng)實(shí)際上是一組離心泵一 7 渦輪機(jī)系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離心泵旋轉(zhuǎn) 離心泵從油槽中吸入液體并帶動(dòng)液體旋 轉(zhuǎn) 最后將高速液體排入導(dǎo)管 這樣離心泵便把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變成了液體的 動(dòng)能 當(dāng)高速液體噴到渦輪機(jī)葉片上時(shí) 渦輪轉(zhuǎn)動(dòng) 從而變成渦輪軸的機(jī)械能 輸出去 液力傳動(dòng)由于具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而獲得了廣泛的應(yīng)用 發(fā)展也很快 目 前在裝載機(jī) 平地機(jī)等工程機(jī)械上已開始應(yīng)用液力傳動(dòng)和液力機(jī)械傳動(dòng) 圖 2 2 液力傳動(dòng)原理圖 2 3 方案的比較和選擇 液力傳動(dòng)之所以能在農(nóng)業(yè)機(jī)械上如此迅速的推廣采用 是因?yàn)樗c其他傳 動(dòng)方式比較有著許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 其優(yōu)點(diǎn)如下 1 易于獲得交大的力和力矩 可以在負(fù)載情況下隨時(shí)起動(dòng) 動(dòng)作反應(yīng)靈 敏 2 能在工作過程中較方便的實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速 且調(diào)速范圍較大 3 容易獲得較復(fù)雜的動(dòng)作 而裝置的結(jié)構(gòu)卻又比較簡單 且易于布局 易于實(shí)現(xiàn)集中操作或較遠(yuǎn)距離操作 操縱省力 有利于提高農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化程 8 度 有利于減輕農(nóng)業(yè)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 提高生產(chǎn)率等 4 能容量大 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的能容量是指機(jī)構(gòu)輸出的能量與該機(jī)構(gòu)自身重量的 比值 能容大 意味著機(jī)構(gòu)的尺寸和重量較小時(shí) 輸出的功率卻較大 如飛機(jī) 上使用的油泵 每千瓦功率的重量只有 0 209 公斤 而電機(jī)的每千瓦功率重量 卻達(dá) 1 5 2 公斤 隨著高壓元件的發(fā)展 能容量將進(jìn)一步增大 此外液壓傳動(dòng)還具有 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 易于防止過載 零件能自行潤滑 壽命 長 易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化 系列化等很多優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 加工精度要求較高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多 成本高 維修困難 此外 牽 引效率也較差 如無特殊裝置 無法實(shí)現(xiàn)拖起發(fā)動(dòng)機(jī) 對(duì)裝置的密封性要求較 嚴(yán) 否則油液的泄露 內(nèi)漏和外漏 和空氣的滲入都會(huì)影響工作 總之液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的 突出的 而它的缺點(diǎn)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 會(huì)逐步克服的 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展前景是非常廣闊的 因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是小型拖 拉機(jī) 考慮到結(jié)構(gòu)簡單 選擇液壓傳動(dòng) 9 3 拖拉機(jī)機(jī)體的設(shè)計(jì)和計(jì)算 3 1 額定牽引力的計(jì)算 確定拖拉機(jī)的額定牽引力 是由拖拉機(jī)配套機(jī)具在常遇工作條件下正常工 作時(shí)的平均牽引阻力 Pt 來確定 考慮到作業(yè)條件和配套機(jī)具 以及將來拖拉機(jī) 所要懸掛的農(nóng)具和土壤條件變化等因素 因此一般應(yīng)留有 10 20 的儲(chǔ)備 PTN 1 1 1 2 PT 對(duì)農(nóng)業(yè)拖拉機(jī) 梨耕是最基本而又繁重的作業(yè) 拖拉機(jī)犁耕作業(yè)耗功最大 牽引力的確定 首先應(yīng)滿足梨耕使用要求 因此根據(jù)犁耕作業(yè)工況來進(jìn)行計(jì)算 梨耕作業(yè)所需的拖拉機(jī)牽引力為 PT Zb1hkk kgf 3 1 其中 Z 犁鏵的個(gè)數(shù) b1 單體犁寬度 cm hk 耕深 cm k 土壤比阻 kgf cm 由于是小田使用的小型拖拉機(jī) b 1 25 Z 取 3 耕深 hk 取 22cm 適應(yīng)取 20cm 犁重 180kgf 查表得 k 取 0 5 得 PT 3 25 20 0 5 750kgf 3 2 故 PTN 1 2 PT 900kgf 3 3 3 2 拖拉機(jī)速度的確定 工作時(shí)農(nóng)業(yè)履帶拖拉機(jī)田間作業(yè)速度比輪式低 1 2km h 相關(guān)數(shù)據(jù)為 梨耕時(shí) 6 km h 10 旋耕時(shí) 2 km h 開溝時(shí) 0 5km h 緩行速度 1 5 km h 田間基本 4 8km h 運(yùn)輸速度 9 11km h 倒駛 2 5km h 由于選用靜壓傳動(dòng) 拖拉機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無極變速 3 3 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 在基本耕作擋下發(fā)揮額定牽引力來確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率 Ne PTNVj 270 T 3 4 Vj 牽引速度 km h T 牽引效率 對(duì)于有液壓輸出等用途的油泵 N e 為加驅(qū)動(dòng)這些裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)功率 查表得 V j 4 km h T 0 7 代入數(shù)據(jù) 可得 Ne 19 04PS 1ps 0 734kW 得 14kW 考慮到驅(qū)動(dòng)油泵等損失及液壓傳動(dòng)過程中的效率損失 選擇常豐 ZS1125BM 柴油機(jī) 標(biāo)定功率 P 18 38kW 標(biāo)定轉(zhuǎn)速 n 2200r min 凈質(zhì)量 205kg 機(jī)型尺寸 mm 長 寬 高為 928 466 698 3 4 質(zhì)量參數(shù)的計(jì)算 1 最大使用質(zhì)量 Gsmax 1 5 900 1350kg 結(jié)構(gòu)質(zhì)量 參考一般小型拖拉機(jī) 質(zhì)量如東方紅 110 110 110 在 700 850kgf 之間 故得 Gj 850 kg 2 最小使用質(zhì)量 Gsmin 及配重重量 Gsmin 比 Gj 大 6 11 故取 Gsmin 1 08 Gj 918kg Gp Gsmax Gsmin 1350 918 432kgf 3 5 行走裝置的計(jì)算 履帶接地長度 L0 履帶板寬 b L0 cm 3 5 11 平均接地壓力 qp 一般用 0 35 L 0 b 對(duì)提高牽引附著性有較大影響 窄而長 的履帶滾動(dòng)阻力小 有較好的牽引附著性能 但轉(zhuǎn)向阻力矩較大 查表得 L0 b 一 般用 5 78 所以 L0b 1928 57 3 6 解得 b 18 63cm 107 7cm 3 6 軌距的計(jì)算 耕地時(shí)不發(fā)生偏牽引 B z 1 b 1 2 b 10 cm 3 7 B 3 1 25 2 5 18 63 10 61 37cm 3 8 履帶板外緣至犁溝壁的距離 5 10cm 取 5cm 3 7 軸距的計(jì)算 接地長度和結(jié)構(gòu)布置 由總重小于 10t 時(shí) L B 在 1 12 1 38 之間 取 1 12 計(jì) 算可得出 L B 1 12 L 1 12 B 68 7344cm 3 8 離地間距的選取 一般小型履帶拖拉機(jī)的離地間隙為 200 300mm 3 9 拖拉機(jī)的總體布置 機(jī)架形式的選擇 全架式 見圖 3 1 是由縱橫梁組成完整的框架 各部件上 這樣 部件拆裝方便 但剛性較差 12 圖 3 1 總體布置圖 1 縱梁 2 臺(tái)車軸 3 后軸 4 縱梁 5 后橫梁 6 前橫梁 7 前梁 由于本設(shè)計(jì)中采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)且由遙控器控制的 故本拖拉機(jī)上無駕駛 座 也沒有機(jī)械傳動(dòng)的離合器 聯(lián)軸器 變速器 中央傳動(dòng) 最后傳動(dòng)等 僅 有柴油機(jī) 分動(dòng)箱 行走系統(tǒng) 液壓閥以及電路控制裝置 見圖 3 2 液壓油路和遙控電路部分的設(shè)計(jì)和選擇 此處不做具體說明 選擇 CB FD10 齒輪泵 壓力 20 25MPa 轉(zhuǎn)速為 2000r min 選擇 CM 型齒輪馬達(dá) CM F32C 排量 32 4mL r 1 額定壓力 14 MPa 轉(zhuǎn)矩為 51 6N m 本說明書主要對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì) 分別包括帶傳動(dòng) 分動(dòng)箱 履帶行走系統(tǒng) 13 圖 3 2 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4 1 確定計(jì)算功率 查表得 KA 1 1 所以 KA KA P 1 1 18 38 20 218kW 4 1 4 2 選擇 V 帶的帶型 14 根據(jù) PCa n 查表得 V 帶選用 SPZ 型 4 3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶速 4 3 1 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 查表 取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 150mm 4 3 2 驗(yàn)算帶速 V V 17 28m s 4 2 因?yàn)?5m s v 30m s 故帶速合適 4 3 3 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd2 選擇傳動(dòng)比 i 為 1 2 dd2 idd1 1 2150 180mm 4 3 4 4 確定 V 帶的中心距和基準(zhǔn)長度 4 4 1 初定中心距 a0 根據(jù) 0 7 dd1 dd2 2 dd1 dd2 a 0 取 575mm 4 4 2 基準(zhǔn)長度 Ld Ld02a0 dd1 dd2 4 4 0 2da4 12 由式 4 4 得 Ld0 2 150 180 1669mm 4 5 查表得基準(zhǔn)長度 Ld 1600mm 15 4 4 3 確定中心距 a a0 575 mm 541mm 4 6 中心距的變化范圍為 231 660mm 4 5 驗(yàn)算小帶輪上的包角 180 180 177 90 4 a3 57d12 5413 708 7 4 6 計(jì)算帶的根數(shù) 計(jì)算單根 v 帶的額定功率 Pr 由 150mm 和 n 2200r min 查表得 6 2225kW 根據(jù) n 2200r min i 1 2 和 SPZ 型帶 查表得傳動(dòng)功率的增量 0 275kW 查表得 0 99 1 于是 Pr 6 2225 0 275 0 99 1 6 43kW 4 8 計(jì)算 v 帶的根數(shù) Z Z 3 14 取 3 根 43 62180rcaP 4 7 計(jì)算 v 帶的初拉力的最小值 查表得 SPA 型帶的單位長度質(zhì)量 q 0 07kg mm 所以 min 500a 500 318 3N 28 170 28 1739 0 25 4 9 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 4 8 壓軸力的計(jì)算 壓軸力的最小值為 16 Fp min 2Z sin 1909N 4 2a1 10 17 5 分動(dòng)箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 分動(dòng)箱結(jié)構(gòu)簡圖見圖 5 1 圖 5 1 分動(dòng)箱結(jié)構(gòu) 5 1 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) V 帶的傳動(dòng)效率為 93 滾動(dòng)軸承效率 99 閉式齒輪傳動(dòng)效率 1 2 98 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率為 3 5 94 初選選擇齒輪 1 和 2 的傳動(dòng)比為 4 1 2 和 3 的傳動(dòng)比為 0 244 1i 2i 軸 的輸入功率為 P 18 38 0 93 17 09kW 1 輸出功率為齒輪 1 功率 和泵 1 的功率 其中 8kW 轉(zhuǎn)速 n i 2200 1 2 1833 33r min1n 輸入轉(zhuǎn)矩 18 8 9 N mm16np05 9I 輸出轉(zhuǎn)矩 44277 35N mm16np05 9 41672 8 N mm126 軸 的輸入功率為 P 8 0 17 09 0 99 0 98 8 0 995 8 5kW 轉(zhuǎn) 速 n2 n1 i1 1833 33 4 1 447 15 r min 輸入轉(zhuǎn)矩 1 815 N mm26np05 9 軸 的輸入功率為 0 99 0 98 8 247kW 轉(zhuǎn)速 n3 n i2 7516 65 0 244 1833 33 r min 輸入轉(zhuǎn)矩 4 296 N mm 36np105 9 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)見表 5 1 表 5 1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表 效率 P kW 轉(zhuǎn)矩 T N m 軸名 輸入 輸出 輸入 輸出 轉(zhuǎn)速 n r min 傳動(dòng)比 i 效率 柴油機(jī) 18 4 2200 帶傳動(dòng) 18 4 17 1 1833 33 1 2 0 93 19 軸 17 1 8 5 89 88 11 1833 33 4 1 軸 8 5 8 4 181 5 179 7 447 15 軸 8 25 8 16 42 96 42 53 1833 33 0 244 0 97 5 2 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 2 1 齒輪材料及熱處理 齒輪 1 用 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 硬度 241 286HBS 齒輪 2 用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理 硬度 260 280HBS 齒輪 3 選 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 硬度 241 286HBS 5 2 2 選齒寬系數(shù) 查表 選 d 1 軟齒面 非對(duì)稱分布 直齒輪 軸承剛度大 載荷穩(wěn)定 5 2 3 選齒輪精度 查表 選 8 級(jí)精度 估計(jì)節(jié)點(diǎn)圓周速度 v 6 m s 5 2 4 選齒輪齒數(shù) 25 閉式軟齒面齒輪傳動(dòng) 齒數(shù)多一些 1z 25 102 5 取 102 21i2z 4 08 u12 20 0 244 102 24 888 取 25 3z2i 3z 25 0 245 u3z2 5 2 5 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng) 查表 A d 81 4 96 5 取 Ad 95 查附表得 輪 1 的接觸疲勞極限 Hlim1 1 33HBS 366 7 1 33 286 366 7 747 08N 齒輪 2 的接觸疲勞極限 Hlim2 HBS 348 3 280 348 3 628 3N 齒輪 3 的接觸疲勞極限 Hlim3 1 33HBS 366 7 1 33 286 366 7 747 08N 許用接觸應(yīng)力 0 9 0 9 747 08 672 372 N d1 53 43mm 計(jì)算模數(shù) m 53 43 2 14mm 取 m 2 51zd 齒輪 1 分度圓直徑 2 5 25 62 5mm 11m 齒輪的計(jì)算齒寬 62 51d1b 取齒輪 1 的齒寬 65mm 1 齒輪 2 的齒寬 60mm 2b 齒輪 3 的齒寬 21 65 3b 中心距 m 2 5 102 25 158 75mm 1a221z 158 75mm a 5 2 6 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 節(jié)點(diǎn)線速度 V 5 9999m 在預(yù)計(jì) v 6 m s 范圍內(nèi) 使用情況 1 25 原動(dòng)機(jī)柴油機(jī) 中等沖擊 工作機(jī)為液壓泵 均勻平AK 穩(wěn) 查表得 1 976 1 236 3 18 1 21V 查表得 選 A B C b1 21db A 1 09 B 0 16 C 0 31 KH 1 09 0 16 0 31 1 28 25 6 查表得取 0 207 1 22 b h 65 2 5 4 5 5 777 查表得 齒間載荷分配系數(shù) KH 1 32 1 1 45 1 88 3 2 COS 1 88 3 2 COS 1 72 21Z 1025 重合度系數(shù) 22 87 032 1 4 Yz 69 575 02 載荷系數(shù) KH 1 25 1 21 1 28 2 55 KF 1 25 1 21 1 22 1 45 2 68 彈性系數(shù) 189 8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 50 2cos20tancostan2 接觸最小安全系數(shù) 1 05 查表 一般可靠度 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60rnth 60 1 1833 33 8 300 10 2 64 2 64 4 1 0 644 2 64 接觸壽命系數(shù)查附表得 允許有一定點(diǎn)蝕 938 0164 20 76 91 NZ 允許有一定點(diǎn)蝕 1 76 97 922 H 0 93 允許有一定點(diǎn)蝕 6661 7N 05 193874Hlim1 SZN 23 H2 647 15N 05 13628lim SZN 21bdu IHZETK245 61 098 87 2 9 615 6 N 661 7N 齒面接觸疲勞強(qiáng)度安全 5 2 7 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 齒形系數(shù) 2 65 2 2 應(yīng)力修正系數(shù) 1 575 1 8 彎曲最小安全系數(shù) 1 25 彎曲壽命系數(shù) 0 85 0 87 尺寸系數(shù) 0 8 由附表得彎曲疲勞極限 Flim1 0 844HBS 377 9 0 44 286 377 9 503 74 N Flim2 0 44HBS 331 7 0 44 280 331 7 454 9N 許用彎曲應(yīng)力 F1 274 0356N 25 18 07403lim1F XNSY F2 253 29 N 9li2X F1 69 057 162 156082 411 YbdTKSFI 293 8N 274 0356 N 24 F2 79 89 N S 安全 2 從 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) W 0 1 0 1 抗扭截面系數(shù) 0 2 10974 4 彎曲應(yīng)力 W 5487 2 19 6N 0 按對(duì)稱循環(huán)變化 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 8 9 10974 4 8 11 N 4 055N 按脈動(dòng)循環(huán)變化 查 6 P330 附表 3 配合零件的綜合影響系數(shù) 33 19 3 S 4 5 S 1 5 故安全 5 4 軸 的設(shè)計(jì)計(jì)算 校核 5 4 1 計(jì)算齒輪受力 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為 0 齒輪的分度圓直徑 d1 255mm 齒輪上的圓周力 Ft2 2 d2 2 255 1423 53N 齒輪上的徑向力為 Fr2 Ft2 tan 1423 53 tan20 518 5N 5 4 2 對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選 45 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 600 N 355 N 4 P27 表 2 7 查 6 p314 表 16 2 選用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 30 40 N 系數(shù) A 118 106 選 A 112 d A mm 112 15 44mm 2 選取各段直徑 d1 與軸承配合 選用深溝球軸承 6306 4 P66 主要尺寸為 d 30mm D 72mm B 19mm damin 37mm Da 65mm ra 1 1 取 d1 30mm d2 應(yīng)大于 d1 此段與齒輪輪轂配合 且考慮到 d2 軸為外花鍵 參照 4 P11 表 34 1 16 選標(biāo)準(zhǔn)尺 d2 38mm d3 d1 30mm 軸兩端選用相同的軸承 3 選各段長度 由 l1 52 5 齒輪輪轂長為 60mm 在保證與齒輪一嚙合的條件下 保證滑 移距離 可確定軸的各段長度 見圖 5 5 5 4 3 軸的受力簡圖 把兩滾動(dòng)軸承簡化成鉸支 作用點(diǎn)在軸承中點(diǎn)處 把作用在齒輪上的力簡 化成集中力 受力簡圖見圖 5 6b 5 4 4 軸水平面受力圖及彎矩圖 軸水平受力圖見圖 5 6c 軸承 A B 的支反力 2 2 1423 53 52 5 234 638 8N AyRBDFt 2 2 2 1423 53 638 8 2208 26N BtAy D 點(diǎn)彎矩為 DyMmNRB 65193 526 08 水平彎矩圖見圖 5 6 35 5 4 5 按彎矩校核軸的強(qiáng)度 由簡圖可看出 D 截面是危險(xiǎn)截面 1 D 截面校核 圖 5 6 軸 受力分析圖 2 D 截面的抗彎截面系數(shù) 3424 18 2738463 mDdbzdW 公式見 6 P332 附錄表 7 2 59 41 27 65 193 NMcac 查 6 P315 表 16 3 604 1 mmNBb 鋼 安 全 1bca 36 5 4 6 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 選 38 和 30 過度處的截面 它到 D 截面 35mm 定為 截面 1 從 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) W 0 1 0 1 彎矩 彎曲應(yīng)力 W 2700 14 88N 0 按對(duì)稱循環(huán)變化 由 D d 38 30 1 27 取 r d 0 04 r 0 04 30 1 2mm 查 6 P329 附表 1 有效應(yīng)力集中系數(shù) 2 查 6 P331 附表 5 表面狀態(tài)系數(shù) 0 925 查 6 P331 附表 6 尺寸系數(shù) 0 88 取壽命系數(shù) 查 6 P41 表 3 2 0 44 600 264 1 7 264 449 等效系數(shù) 2 0 176 安全系數(shù) 7 22 查 6 P316 選 S 1 5 S S 安全 2 從 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 37 W Ddbzd32 24 彎曲應(yīng)力 W 2722 18 14 76N 0 按對(duì)稱循環(huán)變化 查 6 P330 附表 3 配合零件的綜合影響系數(shù) S 1 5 故安全 5 5 軸 的設(shè)計(jì) 為方便設(shè)計(jì)加工 軸 與軸 的結(jié)構(gòu)基本相同 去掉軸 上的帶輪連接部 分 則設(shè)計(jì)出軸 如圖 5 7 圖 5 7 軸 機(jī)構(gòu)簡圖 5 6 軸承的校核計(jì)算 由于分動(dòng)箱中全部使用的是深溝球軸承 6306 可承受純軸向載荷 故只 用選擇最危險(xiǎn)的進(jìn)行校核即可 經(jīng)分析 選則軸 上的滾動(dòng)軸承校核 由 4 p66 查出 6306 軸承的基本額定靜載荷 基本額定動(dòng)載荷 由于 Fa 0 Fa Fr 0 38 查 6 3 74 表 18 7 判斷系數(shù) e 0 19 Fa Fr1 024000h 所以 滿足要求 5 7 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 校核 軸 與泵體連接需要聯(lián)軸器 考慮到軸 的轉(zhuǎn)速為 1833 33r min 轉(zhuǎn)速較 高 應(yīng)選擇有彈性元件的撓性聯(lián)軸器 從制造容易 裝拆方便出發(fā) 選擇彈性 圈柱銷聯(lián)軸器 聯(lián)軸器傳遞的功率為 8 08kW 聯(lián)軸器 A 的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 KT 其中 k 載荷系數(shù) k 2 3 6 p406 表 19 3 T 名義轉(zhuǎn)矩 T 9 55 n1 9 55 8 08 1833 33 4 21 N mm Tc KT 2 3 4 21 0 97 N mm 5 7 1 選聯(lián)軸器 由 0 97 N mm n1 1833 33r min d 25mm dl 25mm CB 10 齒輪泵的軸徑為 25mm 3 p342 TL5 型表 4 它的公稱轉(zhuǎn)矩為 1 25 N mm 許用轉(zhuǎn)速為 39 3600r min 軸孔范圍 25 35mm 均能滿足要求 5 7 2 聯(lián)軸器的參數(shù) 如圖 5 8 所示 D1 90mm d 14mm z 6 a 17mm b s 38mm 查 6 p418 柱銷的許用彎曲應(yīng)力 0 4 0 4 360 144N 選 45 鋼作 柱銷 360 N 查 6 p418 橡膠圈的許用壓強(qiáng) P 2N 5 7 3 校核橡膠圈強(qiáng)度 P 0 84 P 2 N 滿足要求 圖 5 8 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖 5 7 4 校核柱銷彎曲強(qiáng)度 31N 144N 滿足要求 40 5 7 5 校核見聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度 選用普通平鍵 軸徑 d 25mm 聯(lián)軸器與軸 見用平鍵 8 7 32 GB1096 2003 摘錄 聯(lián)軸器與泵間用鍵 8 7 40 GB1096 2003 摘錄 校核擠壓強(qiáng)度 式中 T 4 21 N mm 0 5h 0 5 7 3 5mm d 25mm L b 32 8 24mm 與軸 L b 40 8 32mm 與泵 60N mm 查 6 P126 表 7 1 聯(lián)軸器用鑄鐵制造 輕微沖擊 與軸 與泵 可見 均能滿足要求 5 8 鍵的校核計(jì)算 在分動(dòng)器的設(shè)計(jì)中總共使用了四個(gè)鍵 均為普通平鍵 分別為 1 軸 與帶輪連接的鍵 8 7 32 GB1096 2003 摘錄 2 軸 與齒輪 1 連接的鍵 12 8 50 GB1096 2003 摘錄 3 軸 與聯(lián)軸器連接的鍵 8 7 32 GB1096 2003 摘錄 4 軸 與齒輪 3 連接的鍵 8 7 32 GB1096 2003 摘錄 5 8 1 對(duì)大帶輪上的鍵進(jìn)行校核計(jì)算 41 校核擠壓強(qiáng)度 式中 T 8 9 N mm 0 5h 0 5 7 3 5mm d 25mm L b 32 8 24mm 100N mm 查 6 P126 表 7 1 帶輪用鑄鋼制造 輕微沖擊 可見 均能滿足要求 5 8 2 對(duì)齒輪 1 上的鍵進(jìn)行校核計(jì)算 校核擠壓強(qiáng)度 式中 T 4 43 N mm 0 5h 0 5 8 4mm d 38mm L b 50 12 38mm 100N mm 查 6 P126 表 7 1 軸 用鑄鋼制造 輕微沖擊 可見 均能滿足要求 5 9 分動(dòng)箱機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸 分動(dòng)箱殼體的尺寸見表 5 1 表 5 2 分動(dòng)箱機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號(hào) 尺寸 mm 機(jī)座壁厚 8 機(jī)蓋壁厚 8 42 名稱 符號(hào) 尺寸 mm 地腳螺釘直徑 選 M16 軸承端蓋螺釘直徑 選 M8 地腳螺釘數(shù)目 n 4 機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓的直徑 選 M8 連接螺栓 的間距 l 150 窺視孔蓋的螺釘直徑 M6 定位銷直徑 d 6 至外機(jī)壁距離 22 至外機(jī)壁距離 13 至凸緣邊緣距離 24 至凸緣邊緣距離 11 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 1 10 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 2 10 43 履帶式拖拉機(jī)行走系由懸架和履帶行走裝置組成 懸架包括連接拖拉機(jī)機(jī) 體 或車架 與支重輪總成的全部構(gòu)建 履帶行走裝置 又名履帶推進(jìn)器 包 括履帶 驅(qū)動(dòng)輪 支重輪 張緊輪及張緊緩沖裝置 托輪等 6 1 行走系的總體設(shè)計(jì) 6 1 1 行走系類型的選擇 考慮到拖拉機(jī)工作速度 作業(yè)要求 地面種類 土壤 及不平程度以及簡 單可靠 維修方便等因素 選擇整體臺(tái)車行走系 其每側(cè)各支重輪軸線相對(duì)固定 間距較小 則在松軟平坦地面接地壓力均 勻 附著性能較好 適合牽引 推土作業(yè) 同時(shí)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固 臺(tái)車架上安裝作業(yè) 機(jī)具方便 6 1 2 懸架形式選擇 懸架用來聯(lián)結(jié)機(jī)體和支重輪 拖拉機(jī)在機(jī)體上配置裝載 吊裝 挖掘 埋 管等作業(yè) 因懸架上負(fù)荷沉重變化大 要求機(jī)體穩(wěn)定堅(jiān)固 且小型拖拉機(jī)因速 度低 為使結(jié)構(gòu)簡單 故采用剛性懸架 6 1 3 整體臺(tái)車行走系總布置 整體臺(tái)車行走系總布置簡圖見圖 6 1 其張緊輪軸到驅(qū)動(dòng)輪軸的水平距離 通常等于拖拉機(jī)履帶接地長度 L 1 驅(qū)動(dòng)輪 為縮短履帶驅(qū)動(dòng)段的長度以減少行走系功率損耗與履帶等零件 的磨損 大多數(shù)拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪后置 2 擺動(dòng)軸 擺動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)軸線可以重合 亦可不重合 為減少驅(qū)動(dòng)段長度 變化 擺動(dòng)軸常比驅(qū)動(dòng)輪軸低些 應(yīng)盡量減少 3 懸架前聯(lián)結(jié)點(diǎn) 該處到驅(qū)動(dòng)輪軸水平距離 L 一般為 0 7L 左右 以 44 保證彈簧支承重量和非彈簧支承重量的適當(dāng)分配 聯(lián)接點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)前支點(diǎn)附近 4 履帶 常用剛度和強(qiáng)度較好的整體式履帶 履帶節(jié)距 t1 19 5 19 5 118 2mm 支重輪和履帶后傾角 通常 2 3 2 6 271 86 307 32mm 盡量減小 可縮短履帶驅(qū)動(dòng)段長度并改善縱向穩(wěn)定性 100mm 通常為 2 4 既保證在松軟地面的接地壓力 又減小了滾動(dòng)阻力和在硬路 面的轉(zhuǎn)向阻力 選擇彈性懸架的 應(yīng)注意防止后聯(lián)接點(diǎn)彈簧變形時(shí)驅(qū)動(dòng)輪碰 到地面 除個(gè)別外 支重輪基本等距分布 為保證接地壓力均勻 一般 支重輪直徑 118 2 147 75mm 選擇 219mm 每側(cè)支重輪數(shù) 選 6 履帶張緊輪 引導(dǎo)輪 前惰輪 導(dǎo)向輪 和履帶前傾角 為便于上方區(qū) 段履帶順勢(shì)下滑 履帶銷在張緊輪上端位置應(yīng)比驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓上端低 10 60mm 下端的 一般為 10 60mm 相應(yīng)的 應(yīng)不小于 1 在此范圍內(nèi) 選擇盡可能大 的張緊輪直徑 取 250mm 而在較堅(jiān)實(shí)土壤上工作 和 可大些 選 擇 20 15 托輪 小型拖拉機(jī)可不裝托輪 45 圖 6 1 整體臺(tái)車行走系總布置簡圖 6 2 履帶行走裝置 6 2 1 履帶 金屬履帶應(yīng)用最廣 按結(jié)構(gòu)選擇整體式 整體式履帶重量輕 一般占拖拉 機(jī)重量的 10 15 制造拆裝簡單 成本低 高速行駛功率損耗小 但修理不 便 合金鋼用量大 銷控間隙大 泥沙易進(jìn)入 壽命短 其履帶板常用 2GMn13 高錳鋼 制造 水中淬火成奧氏體組織 HB156 229 使用中節(jié)銷等處 受擠壓而硬化 因冷作硬化 孔一般不加工 整體式履帶板也可用 35Mn 35SiMn 350CrMn2 或 QT60 2 球磨鑄鐵 經(jīng)等溫淬火處理 制造 根 據(jù)西部地區(qū)的土壤特點(diǎn) 旱田 選擇窄履帶 設(shè)計(jì)是要注意節(jié)銷與履刺在一節(jié)履帶上的位置 其中節(jié)銷的位置和履帶與 驅(qū)動(dòng)輪齒的嚙合方式有關(guān) 見圖 6 2 大多數(shù)采用推式 其節(jié)銷布置在每節(jié)接地 履帶的前部 以減少節(jié)銷與驅(qū)動(dòng)輪輪齒的磨合 提高嚙合效率 46 圖 6 2 節(jié)銷與履帶的嚙合方式 a 推式 b 拉式 通常履帶銷直徑 0 18 0 245 21 3 29mm 履刺布置在每節(jié)履帶后 方 這樣出土容易 入土是擠壓土壤 減少打滑 履刺高度影響整車附著性能 行駛阻力和轉(zhuǎn)向阻力 6 2 2 履帶驅(qū)動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)輪和履帶的嚙合方式主要有節(jié)銷式和節(jié)齒式兩種 此處選用節(jié)銷式嚙 合 節(jié)齒式嚙合多用于需要加強(qiáng)履帶板剛度和強(qiáng)度的場(chǎng)合 6 2 3 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距 驅(qū)動(dòng)輪相鄰嚙合齒在節(jié)圓上的弦長 通常稱為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距 等于履帶節(jié)距時(shí) 稱為正常嚙合 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距大于或小于履帶節(jié)距時(shí) 稱為特 殊嚙合 一般選擇正常嚙合 這樣能同時(shí)有幾個(gè)齒將驅(qū)動(dòng)輪扭矩傳給履帶 并 且相應(yīng)的采用推式嚙合 以降低總摩擦功 47 6 2 4 驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù) 驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)一圈 參與嚙合的工作齒數(shù) Z 一般為 10 15 選擇 Z 10 驅(qū)動(dòng)輪 的實(shí)際齒數(shù) 2Z 20 6 2 5 齒形曲線 根據(jù)齒面形狀 驅(qū)動(dòng)輪齒可以分為凹齒形 直線齒形 凸齒齒形 選擇凹 齒形設(shè)計(jì) 見圖 6 3 節(jié)圓直徑 382 5mm 齒形 角 和齒頂分別是半徑為 r 和 的圓弧 圓弧 之間為 一直線 齒根圓弧半徑 r 0 5 0 5 0 3 0 2mm 17 93mm 圖 6 3 凹齒形參數(shù)結(jié)構(gòu)圖 dt 為履帶銷套外徑 為 0 3 35 46mm 齒根圓弧偏心距 e 0 07 2r 5 8mm 齒形曲線 48 55 49 18 12 4 0 8 sin 21 4mm 0 8 cos 18 6mm 1 3 0 2mm 46 298mm 1 24 41 8mm 1 24 13 6mm 0 8cos 1 24cos 17 0 2 23 88 齒根圓直徑 346 6mm 齒頂圓直徑 Z 390 06mm 6 2 6 履帶張緊緩沖裝置 履帶張緊緩沖裝置由張緊輪 張緊度調(diào)整機(jī)構(gòu)和緩沖彈簧組成 它的功用 是張緊履帶 防止履帶橫向滑脫以及在行走系統(tǒng)卡入石塊時(shí)能減小殼體和履帶 的應(yīng)力 驅(qū)動(dòng)輪后置是能緩和前方?jīng)_力 剛性懸架的張緊裝置按張緊輪移動(dòng)方式可分為滑動(dòng)的 滑軌式和擺動(dòng)的 區(qū) 拐式 為了方便設(shè)計(jì) 選擇曲拐式張緊裝置 它可以是線性的 也可以是外置輪 軸的見圖 6 4 小型拖拉機(jī)選擇結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的線性曲拐式張緊裝置 張緊輪多 49 數(shù)是鑄鋼件 小型拖拉機(jī)上采用球磨鑄鐵或沖壓件 張緊度調(diào)整機(jī)構(gòu)按調(diào)整方 式分為螺桿式和液壓調(diào)整 式 此處選擇螺桿式 圖 6 4 a 線性 b 外置輪軸 50 總 結(jié) 論文在分析液壓傳動(dòng)履帶拖拉機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)主要完成了小 型遙控式履帶拖拉機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要完成的工作包括 1 拖拉機(jī)整機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 包括動(dòng)力機(jī)的選擇 機(jī)體結(jié)構(gòu) 2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 利用帶傳動(dòng)將柴油機(jī)的動(dòng)力傳遞給分動(dòng)箱 3 分動(dòng)箱的設(shè)計(jì)和計(jì)算 實(shí)現(xiàn)動(dòng)力分流 分別帶動(dòng)兩個(gè)液壓泵的轉(zhuǎn)動(dòng) 從而將油箱內(nèi)的低壓油轉(zhuǎn)化為高壓油 在通過液壓閥的控制 傳遞 驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng) 4 進(jìn)行履帶行走裝置的設(shè)計(jì) 選擇懸架 履帶類型 驅(qū)動(dòng)輪的嚙合方 式等 在這段時(shí)間里 我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受 從對(duì) CAD 一無所知的 狀態(tài) 我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn) 查看相關(guān)的資料和書籍 讓自己頭腦中模 糊的概念逐漸清晰 使自己的作品一步步完善起來 每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的 收獲 每一次試驗(yàn)的成功都會(huì)讓我興奮 然而我的論文作品不是很成熟 還有很多不足之處 但我可以自豪的說 這里面的每一個(gè)字 都有我的勞動(dòng) 這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益 我 感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情 是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和 研究的過程 沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力 沒有自己的研究 就不會(huì)有所 突破 那也就不叫論文了 希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn) 步 51 致 謝 經(jīng)過了兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作 我終于完成了 園林小型拖拉機(jī) 的論文 從開始接到論文題目到題目的審核 再到論文文章的完成 每走一步 從最初 的定題 到資料收集 方案選擇 設(shè)計(jì)計(jì)算 論文寫作 修改 定稿 我得到 了各位同學(xué) 老師的幫助和指導(dǎo) 感謝各位同學(xué)和我的指導(dǎo)老師 呂老師 你們的鼓勵(lì) 支持和幫助是我堅(jiān)持下來的動(dòng)力 另外 我還要感謝圖書管資料 庫的老師 感謝您百忙中抽空幫助我一起找圖書 查資料 多虧了您的協(xié)助 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才更有價(jià)值 最后 感謝學(xué)校 學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)為我們提供了良好的學(xué)習(xí)和研究的環(huán)境和氛 圍 還有充足的學(xué)習(xí)材料和設(shè)計(jì)工具 感謝你們?yōu)槲覀冞x擇了優(yōu)秀的導(dǎo)師們 52 參 考 文 獻(xiàn) 1 周志立 方志華 拖拉機(jī)機(jī)組牽引動(dòng)力學(xué) 科學(xué)出版社 2012 2 濮良貴 陳國定 吳立信 機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 2012 第九版 3 賈智宏 王小林 楊現(xiàn)卿 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 中國電力出版社 2012 4 孫桓 陳作模 葛文杰 機(jī)械原理 高等教育出版社 2005 第七版 5 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 1999 6 編委會(huì) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 1 5 卷 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 7 申永勝 機(jī)械原理教程 M 北京 清化大學(xué)出版社 2005 8 王望予 汽車設(shè)計(jì) 4 版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 9 黃大宇 梅瑛 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) M 吉林大學(xué)出版社 2006 10 陳家瑞 汽車構(gòu)造 5 版 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 11 劉鴻文 材料力學(xué) 4 版 M 北京 高等教育出版社 2004 12 張立彬 微小型農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品可重構(gòu)模塊化 科學(xué)出版社 2007 13 張旭 現(xiàn)階段履帶式拖拉機(jī)市場(chǎng)需求 2 版 農(nóng)機(jī)市場(chǎng) 農(nóng)機(jī)化 2008 14 楊福増 胡國田 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 7 版 西北農(nóng)林科