資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 摘 要 我國是農(nóng)業(yè)大國，水稻生產(chǎn)機(jī)械化對水稻種植至關(guān)重要，水稻聯(lián)合收割機(jī)是實現(xiàn)水稻收割機(jī)械化的重要工具。聯(lián)合收割機(jī)是將收割機(jī)和脫粒機(jī)用中間輸送裝置連接成為一體的機(jī)構(gòu)，使用水稻聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行收獲，則可以一次性完成收割、脫粒、清選及裝袋等過程，不僅大大提高了收獲效率，降低了收獲成本，而且損失率僅為1% ~5% ，節(jié)省了人力物力，大大減輕了農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，這促使我們希望水稻收獲能全面的機(jī)械化。 本課題是針對聯(lián)合收割機(jī)行走系統(tǒng)進(jìn)行探討，研究和設(shè)計。本論文首先說明了研究此課題的意義，介紹了聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀、未來發(fā)展方向及國內(nèi)外聯(lián)合收割機(jī)的動態(tài)；然后對其設(shè)計總體布局方案，進(jìn)而再對行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行方案論證；待確認(rèn)方案后，就其主要部件進(jìn)行設(shè)計計算與校核，其中包括柴油機(jī)的選擇和安裝，機(jī)架，連桿，履帶，驅(qū)動輪，支重輪，張緊裝置的設(shè)計和計算；最后整理，分析，校對設(shè)計的參數(shù)，看看是否滿足生產(chǎn)要求，并總結(jié)本課題的特點和不足。 關(guān)鍵詞：聯(lián)合收割機(jī)，行走系統(tǒng)，機(jī)架，驅(qū)動輪，連桿，履帶 Abstract China is an agriculture country in the world, and rice planting mechanization is very important for agriculture. Rice combine harvester is an important tool to achieving rice planting mechanization. Combine harvester is a machine using harvester and thresher with a transportation. Rice combine harvester can finishes harvesting, threshing, cleaning and bagging all at once. It not only improves work efficiency, reduces the costs, but also solves the manpower and material resources, reduces the burden of farmers. All those urge us want to make rice mechanization come true. The topic of thesis is about the walking system of combine harvester, how to discuss, research and design it is the key of this thesis. This thesis illustrates the significance of the researching this topic, introduces the development, current situation, future direction and the tendency in domestic and overseas of combine-harvester. Then design the general layout plan and argue its traveling mechanism. When the project is approved, we should calculate and check the mainly parts, including the choose and install of the diesel, frame, connecting rod, track, driving wheel, roller and the design and calculation of tensioning device. Finally, collect, analyze and check the design parameter to figure out whether they are fit with the production requirements, and then conclude the characters and disadvantages of this thesis. Key Words: combine harvester, traveling mechanism, frame, driving wheel, connecting rod, track 目 錄 摘 要 III Abstract IV 目 錄 V 第1章 緒論 1 1.1 設(shè)計背景 1 1.2 設(shè)計目的 1 1.3 國內(nèi)、外研究狀況 2 1.3.1 國外收獲機(jī)械化技術(shù)與機(jī)具發(fā)展趨勢 2 1.3.2國內(nèi)收獲機(jī)械化技術(shù)與發(fā)展趨勢 3 第2章 總體布局及局部方案論證 7 2.1整體布局 7 2.2 方案論證 8 2.2.1驅(qū)動輪軸上零件裝配方案的確定 8 2.2.2支重輪的連桿裝配方案的確定 9 2.2.3張緊裝置的方案確定 11 第3章 設(shè)計計算 15 3.1柴油機(jī)的選擇計算 15 3.2初步確定連桿最小直徑 17 3.3單邊驅(qū)動輪軸的設(shè)計 17 3.3.1 初步確定軸的各段直徑和長度 17 3.3.3 驅(qū)動輪軸的強(qiáng)度校核 18 3.3.4 軸承的校核 18 3.3.5鍵的校核 20 3.4驅(qū)動輪軸的支座設(shè)計 20 3.5履帶設(shè)計 21 3.6驅(qū)動輪設(shè)計 23 3.7支重輪設(shè)計 24 3.7.1支重輪作用及分布狀況 24 3.7.2支重輪安裝結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 26 3.7.3支重輪連桿軸承選擇 27 3.7.4支重輪連桿的尺寸計算 27 3.7.5支重輪軸密封圈的選擇 28 3.7.6支重輪連桿的校核 28 3.7.5支重輪連桿軸承的校核 29 3.8導(dǎo)向輪的設(shè)計 29 3.9張緊裝置的設(shè)計 30 3.9.1滾子尺寸的計算 31 3.9.2導(dǎo)軌的尺寸計算 31 3.10托帶輪的設(shè)計 32 3.11前角1及后角2設(shè)計 32 3.12最小離地間隙 32 3.13底盤機(jī)架的設(shè)計 33 第4章 使用與維護(hù) 34 4.1每日技術(shù)保養(yǎng) 34 4.2季節(jié)性技術(shù)保養(yǎng) 35 4.3收割機(jī)的保管 35 結(jié)論 36 參考文獻(xiàn) 37 致 謝 38 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1 設(shè)計背景 我國是農(nóng)業(yè)大國，糧食種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，我國水稻種植面積接近2600萬hm2，約占世界種植面積的21%，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的34%，用10％的可耕地養(yǎng)活了全球22％的人口，對世界的糧食安全起著重要作用。 收獲適時與否，不僅直接影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。還影響下茬作物的及時栽種，因此收獲作業(yè)具有季節(jié)性強(qiáng)的特點。我們國家的水稻收獲方式主要有一下三種方式：分段收獲、人工收獲和聯(lián)合收割機(jī)收獲。水稻生長發(fā)與環(huán)境和技術(shù)措施復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，用工量多，勞動強(qiáng)度大，農(nóng)民種植水稻十分辛苦，所以改變水稻落后的生產(chǎn)方式，一直是廣大農(nóng)民的迫切愿望。收獲是作物栽培的最后一個環(huán)節(jié)，在農(nóng)田作業(yè)項目中需要勞動量最大。在較長的一段時間里，我國的水稻收割主要以人工收獲為主。就是由人工完成整個收割過程，這種收獲方式效率低、時間長、損失浪費(fèi)嚴(yán)重、勞動強(qiáng)度大。后來逐步發(fā)展到分段收獲，就是由割稻機(jī)進(jìn)行收獲，然后由人工進(jìn)行運(yùn)輸、集捆、清選、脫粒等環(huán)節(jié)，在收獲過程中是用割稻機(jī)完成收獲過程中幾項作業(yè)，這種收獲方式的機(jī)器比較簡單，機(jī)具價格也便宜，操作維護(hù)方便，容易掌握和推廣，對使用技術(shù)的要求不高，但在整個收獲過程中勞動強(qiáng)度高、花費(fèi)的勞動量大、谷物的總損失量也較大、效率低下。而現(xiàn)在的聯(lián)合收獲法是使用水稻聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行收獲，它能夠一次性完成脫離、切割、清選、分離和裝袋過程，整個過程都是由機(jī)器來完成，這樣不僅提高了收獲效率，還減小了勞動強(qiáng)度，降低了總損失，大大節(jié)省了勞動力，即能及時收獲和清理田地，又能及時進(jìn)行下茬作物的耕種，特別有利于搶收、搶種[1]。實踐表明，水稻收獲實現(xiàn)機(jī)械化可以減少勞動用工量76%，大幅度提高工效，機(jī)械收獲較人工收獲節(jié)省成本300元∕公頃。因此水稻收獲機(jī)械化一直是政府、農(nóng)民、收獲機(jī)械專家們和聯(lián)合收割機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所關(guān)注的焦點。 1.2 設(shè)計目的 隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，糧食生產(chǎn)向規(guī)?；较?、集約化發(fā)展，目前市場對谷物聯(lián)合收割機(jī)提出了更新?lián)Q代要求。這促使了聯(lián)合收割機(jī)行業(yè)將由低價格、低水平和低質(zhì)量的生產(chǎn)方式向高質(zhì)量、高效率和高技術(shù)的方向發(fā)展，也為新一代高效多功能的聯(lián)合收獲機(jī)械進(jìn)入市場提供了契機(jī)，同時迫切需要對產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和更新?lián)Q代。同時大力推進(jìn)水稻收獲機(jī)械化，是穩(wěn)定水稻生產(chǎn)，解決水稻生產(chǎn)勞動力短缺問題的最有效的辦法，這將提高水稻生產(chǎn)的勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)水稻生產(chǎn)節(jié)本增效，增加農(nóng)民收入的迫切之舉[2]。 我國水稻主產(chǎn)區(qū)在南方，南方多丘陵、梯田，地區(qū)的季節(jié)性、作業(yè)環(huán)境差異也大，浙江省位于我國東南沿海長江三角洲南翼，水稻是浙江省的主要糧食作物，其播種面積和產(chǎn)量常年分別約占食糧播種面積和總產(chǎn)量的70%和80%，浙江水稻總產(chǎn)量與糧食總產(chǎn)量密切相關(guān)，相關(guān)系數(shù)決定了糧食的增減。而且水稻也是浙江糧食作物中單產(chǎn)最高的作物，其單產(chǎn)比其他主要糧食作物玉米和小麥分別高近55%和35%。 浙江省地形復(fù)雜，山地和丘陵占70.4%，平原和盆地占23.2%，河流和湖泊占6.4%，總體以丘陵地形為主，地形起伏較大，河流眾多，河流多為短小湍急，這對水稻聯(lián)合收割機(jī)的適應(yīng)性和可靠性提出了更高的要求。此外，土地分散經(jīng)營使得機(jī)械收獲效率低，這都在一定程度上制約了水稻聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展?？鐓^(qū)作業(yè)雖然促進(jìn)了我國聯(lián)合收割機(jī)的普及和應(yīng)用，但是和歐美等發(fā)達(dá)國家相比起來還是有很大差距的，如產(chǎn)品行走系統(tǒng)的自動化程度不高，跨區(qū)作業(yè)的時候行駛速度緩慢，可靠性較差、裝備技術(shù)水平較低等方面。所以為了使聯(lián)合收割機(jī)能更好地發(fā)展和發(fā)揮它的作用，我們對聯(lián)合收割機(jī)行走系統(tǒng)進(jìn)行深入地探討與研究。 1.3 國內(nèi)外研究狀況 1.3.1 國外收獲機(jī)械化技術(shù)與機(jī)具發(fā)展趨勢 18到19世紀(jì)，在英、美等國曾有許多人研制和設(shè)計聯(lián)合收割機(jī)，其中有的人還獲得了專利或制造出了樣機(jī)，但基本都不具備實用價值，未能得到推廣。1889年，美國人貝斯特（Best）設(shè)計制造出第一臺由蒸汽機(jī)驅(qū)動的自走式聯(lián)合收割機(jī)，一天最多可收割50多公頃農(nóng)田。此后，又相繼誕生了由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的自走式聯(lián)合收割機(jī)。漸漸地，19世紀(jì)80年代后期，聯(lián)合收割機(jī)在美國日益普及，很快澳大利亞也生產(chǎn)了類似的機(jī)器[3]?，F(xiàn)如今所有的發(fā)達(dá)國家都已廣泛使用聯(lián)合收割機(jī)。現(xiàn)在國外聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展也不單單只是簡單地滿足于收割，而是向更成熟更可靠的階段發(fā)展。 （1）在保證良好性能的前提下，聯(lián)合收割機(jī)正在向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速發(fā)展。以谷物聯(lián)合收割機(jī)最具代表，喂入量已由一般的5~6kg∕s發(fā)展到10~12kg∕s；所配發(fā)動機(jī)的功率最大到243kw，正在研發(fā)的有276kw；割臺最大割幅已超過9m。 國外的大型聯(lián)合收割機(jī)大多采用渦輪增壓發(fā)動機(jī)，最近紐荷蘭CR9090型聯(lián)合收割機(jī)創(chuàng)造了一項新的吉尼斯世界記錄，發(fā)動機(jī)功率達(dá)434 kW，10.7 m 的全新割幅， 最高收獲效率達(dá)到了78 t/h，是目前世界上最大的聯(lián)合收割機(jī)[3]。 （2）向擴(kuò)大機(jī)器的通用性和提高適應(yīng)性發(fā)展。除發(fā)展多種專用割臺外，同一臺機(jī)器還可配置不同割幅的割臺以適應(yīng)不同作物和不同單產(chǎn)的需要；改進(jìn)機(jī)體結(jié)構(gòu)，使其更好地適應(yīng)不同作物和傾斜地面，行走裝置配置多種寬度的輪胎、履帶、水田高花輪胎或半履帶，水稻聯(lián)合收割機(jī)上采用雙泵雙馬達(dá)的轉(zhuǎn)向方式實現(xiàn)原地回轉(zhuǎn)等功能以提高在潮濕地和水田中工作的適應(yīng)能力[3]。 （3）新材料和先進(jìn)制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用使產(chǎn)品性能更好，可靠性更高。 （4）廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化和自動化技術(shù)，使用安全性、操作方便性、舒適性方向發(fā)展。現(xiàn)在還特地改善駕駛室的工作環(huán)境，很多設(shè)有現(xiàn)代化的密閉駕駛室都有隔噪音、隔熱的；有些還配有排草堵塞、轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)速、谷物損失量、收割機(jī)切割高度、糧箱填充量等的信息顯示；安全生產(chǎn)的互鎖補(bǔ)償系統(tǒng)和警報輸出有信號報警、故障警報、啟動互鎖、收獲互鎖與運(yùn)輸?shù)裙δ?；還有自控裝置包括了割茬高度的自動調(diào)節(jié)、自動対行、自動停車、自動控制車速等[3]。 （5）向集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，智能化收獲機(jī)發(fā)展，遙感系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)于一身的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)發(fā)展，在智能化聯(lián)合收割機(jī)上的應(yīng)用時，這些都是當(dāng)今收獲機(jī)械化最重要和最新的技術(shù)發(fā)展。國外有一些先進(jìn)的聯(lián)合收割機(jī)上都裝有GPS 接受系統(tǒng)，他們是用于獲取影響作物生長環(huán)境因素和農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量的信息，并且監(jiān)測作物的產(chǎn)量和水分，從而來控制聯(lián)合收割機(jī)的割幅、割茬和前進(jìn)速度，讓聯(lián)合收割機(jī)處于一個最佳的狀態(tài)，把聯(lián)合收割機(jī)的最佳作業(yè)量和最高生產(chǎn)工效發(fā)揮到極致。還可以通過信息傳遞對聯(lián)合收割機(jī)出現(xiàn)進(jìn)行診斷，指導(dǎo)排除故障；確定聯(lián)合收割機(jī)所在的地理位置，并且可以指導(dǎo)其行駛路線[3]。 1.3.2國內(nèi)收獲機(jī)械化技術(shù)與發(fā)展趨勢 國內(nèi)收割機(jī)起步較晚，早期以模仿及從蘇聯(lián)，美國，及加拿大等國家進(jìn)口為主。很多連接或支承部位沒有經(jīng)過詳細(xì)的計算，而是根據(jù)發(fā)達(dá)國家已造好的收割機(jī)的尺寸設(shè)計制造的，使得收割機(jī)體積龐大，質(zhì)量偏大。 背負(fù)式稻麥聯(lián)合收割機(jī)是中國的特色，是我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件催生出來的一種較為經(jīng)濟(jì)實用的收獲機(jī)械。這一階段從與“小四輪”掛接的“小聯(lián)合”發(fā)展到與大中型拖拉機(jī)配套的中型背負(fù)機(jī)。背負(fù)式聯(lián)合收割機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，又是農(nóng)民家中拖拉機(jī)收益最高的配套機(jī)具，20 多年來一直暢銷不衰，與自走機(jī)平分收獲機(jī)市場[4]。 目前我國谷物聯(lián)合收割機(jī)已走過了低端產(chǎn)品的普及過程，社會保有量在60 萬臺以上。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向產(chǎn)業(yè)化、集約化推進(jìn)，小麥聯(lián)合收割機(jī)產(chǎn)品發(fā)展趨勢將向中高端發(fā)展，并逐步進(jìn)入國際市場。 國內(nèi)收獲使用的主要有兩種機(jī)具, 一種為自走式， 另一種為配套式，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 自走式將逐步取代配套式機(jī)具。從現(xiàn)在種植結(jié)構(gòu)看多為中小田塊，所以機(jī)型以中型機(jī)占主導(dǎo)地位，發(fā)展趨勢是中、大型機(jī), 并逐步由現(xiàn)在以機(jī)械式為主向電子、液壓技術(shù)方面發(fā)展。收獲作業(yè)時要求莖稈粉碎還田使近幾年的平均故障間隔時間有了較大的提升[4]。 水稻收獲使用的主要有兩種機(jī)具一種為中小型全喂入橡膠履帶自走機(jī)，適合水田收獲。 從發(fā)展趨勢看應(yīng)以中型機(jī)為主，加裝莖稈粉碎裝置及駕駛室，采用液壓電子技術(shù)并提高自動化程度。另一種為半喂入自走水稻聯(lián)合收割機(jī)，它比較適應(yīng)多數(shù)地區(qū)中小田塊收獲作業(yè)，適應(yīng)收獲季節(jié)倒伏較多，單季稻產(chǎn)量和莖稈都比較高，或者要求保留完整的莖稈，有些地區(qū)用來編織手工藝品。這些地區(qū)需要多為中型機(jī)，為了適應(yīng)中小田塊收獲作業(yè)，半喂入機(jī)技術(shù)水平較高，基本已達(dá)到國外的機(jī)械的水平，發(fā)展趨勢主要是提高自動化程度，達(dá)到可靠和高效[4]。 收割機(jī)的行走裝置基本采用履帶式，履帶按材料分可分為橡膠履帶和鋼質(zhì)履帶。橡膠履帶是一種橡膠與金屬或纖維材料復(fù)合而成的環(huán)形橡膠帶，主要用于履帶式車輛的行走部分。橡膠履帶在履帶式車輛中有著十分廣泛的用途，在工程機(jī)械、建筑機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、同林機(jī)械上都有它的應(yīng)用[5]。 橡膠履帶的特點有如下幾點： 1. 不損傷路面。橡膠履帶對路面不損傷性要優(yōu)于鋼質(zhì)履帶，因此橡膠履帶機(jī)械作業(yè)不受路面限制，短途轉(zhuǎn)場作業(yè)不需要運(yùn)輸工具搬運(yùn)。 2. 接地比壓小濕地通過性能好。橡膠履帶在濕地、沼澤地通過性能性比鋼質(zhì)履帶與橡膠輪胎優(yōu)越，擴(kuò)展了機(jī)械作業(yè)區(qū)間與范圍，提高了機(jī)械設(shè)備的利用效率。 3. 震動小噪音低。橡膠履帶與鋼質(zhì)履帶比較．當(dāng)其行駛時各輪與履帶的摩擦由鋼件之間摩擦方式改為鋼件與橡膠的摩擦方式，使履帶車輛的震動減小、噪音降低。從而減輕駕駛?cè)藛T的疲勞程度，延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命。 4. 油耗低。橡膠履帶比鋼質(zhì)履帶重量輕，無鋼質(zhì)履帶轉(zhuǎn)動時履帶銷與孔產(chǎn)生摩擦消耗率現(xiàn)象發(fā)生。橡膠履帶柔性能好、隨動性好，有效降低了沖擊震動功率的損耗。有資料證明橡膠履帶比鋼質(zhì)履帶可以減少油耗5一lO％。 5. 機(jī)械時速提高。履帶車輛在行走機(jī)構(gòu)相同的情況下，使用橡膠履帶可以比鋼質(zhì)履帶設(shè)計時速提高15％左右。一般芯鐵式橡膠履帶車輛時速在15—20km／h，摩擦式橡膠履帶車輛時速可達(dá)40—50km／h。 6. 減輕機(jī)械重量提高牽引力。履帶式車輛裝備橡膠履帶在相同功率情況下，同裝備鋼質(zhì)履帶或者裝備橡膠輪胎的車輛相比車體重量要輕，車輛牽的引力可提高。 7. 橡膠履帶耐腐蝕性能好。橡膠履帶與鋼質(zhì)履帶相比。更耐鹽堿與酸腐蝕性能，因此鹽田、鹽堿地域橡膠履帶式車輛仍然可以作業(yè)。 8. 橡膠履帶更換方便。履帶式車輛在使用鋼質(zhì)履帶時，因為機(jī)械的負(fù)重輪、張緊輪、托輪與鋼質(zhì)履帶是鋼質(zhì)零件之間的高硬度、高強(qiáng)度相互摩擦，履帶板、履帶銷與各部件易磨損，在使用一段時間后需要維修更換磨損元件。橡膠履帶是一整體，沒有鋼質(zhì)履帶的履帶板、履帶銷，不存在需更換履帶板或履帶銷的保修問題[5]。 橡膠履帶的應(yīng)用改寫了輪式年輛將取代履帶式車輛的觀點．為履帶式車輛的應(yīng)用與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同時集成了輪式車輛和金屬履帶車輛的優(yōu)點。橡膠履帶車輛是來來履帶車輛的發(fā)展方向和趨勢。 我國橡膠履帶開發(fā)研制工作始于20世紀(jì)80年代末期，先后在杭州、鎮(zhèn)江、沈陽、開封及上海等地開發(fā)成功了農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械和輸送車輛用的多種橡膠履帶．并形成了批量生產(chǎn)能力，至今橡膠履帶已有二十多年的歷史。 生產(chǎn)橡膠履帶的企業(yè)浙江居多，其次為上海、江蘇等地。目前國內(nèi)橡膠履帶生產(chǎn)制造企業(yè)已經(jīng)發(fā)展到二十多家，橡膠履帶年產(chǎn)量超過百萬條，產(chǎn)值超過30億人民幣。初步形成了以工程機(jī)械橡膠履帶為主體，其次為農(nóng)用橡膠履帶、橡膠履帶塊、摩擦式橡膠履帶。出口到歐洲、美洲、澳洲、亞洲等世界各地。國內(nèi)主要使用的履帶為農(nóng)用橡膠履帶。而工程機(jī)械橡膠履帶應(yīng)用的數(shù)量要比農(nóng)用橡膠履帶應(yīng)用的數(shù)量少很多。但隨著國內(nèi)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國防用機(jī)械橡膠履帶和工程機(jī)械橡膠履帶，以及科考、機(jī)械人、旅游等方面對橡膠履帶的應(yīng)用，相信橡膠履帶都會很快的發(fā)展起來。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對履帶式車輛使用的橡膠履帶的要求也在不斷提高。橡膠履帶的種類正在向多樣化、規(guī)格齊全化的方向發(fā)展。行駛速度也在提高，由低速向中高速方面發(fā)展[5]。 橡膠履帶能擴(kuò)大機(jī)械作業(yè)范圍，改善機(jī)械的行駛性能，對實現(xiàn)市政基礎(chǔ)建設(shè)機(jī)械化，沙漠、沼澤地、農(nóng)田等松軟地面的運(yùn)輸和作業(yè)都具有重要意義。橡膠履帶還具有牽引性好、轉(zhuǎn)向靈活、在復(fù)雜地形上通過能力強(qiáng)和質(zhì)量輕等優(yōu)點?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油勘探和行走式農(nóng)業(yè)機(jī)械，雪地車和森林防火車輛等各方面領(lǐng)域。橡膠履帶的使用極大地擴(kuò)展了履帶式和輪式行走運(yùn)輸機(jī)械的應(yīng)用范圍，克服了各種不利地形條件對機(jī)械作業(yè)的制約，其在拖拉機(jī)、各種農(nóng)業(yè)和工程及運(yùn)輸機(jī)械中的應(yīng)用必將進(jìn)一步擴(kuò)大[3]。進(jìn)一步滿足在各種地形條件與惡劣氣候下使用和大噸位工程機(jī)械運(yùn)輸車輛的使用要求。橡膠履帶在原材料的應(yīng)用方面中，科技含量也在逐漸提高，節(jié)能型、降低滾動阻力、環(huán)保型、節(jié)省燃油的新型材料很值得應(yīng)用與推廣。履帶輕量化的設(shè)計與研發(fā)、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，對推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步有著重大意義和作用[5]。 國內(nèi)橡膠履帶工業(yè)正在逐步發(fā)展壯大，相應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配方設(shè)計需要不斷優(yōu)化，同時改進(jìn)工藝操作與控制．使橡膠履帶產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)步提高。 39 第2章 總體布局及局部方案論證 第2章 總體布局及局部方案論證 2.1整體布局 本課題設(shè)計的是半喂入式聯(lián)合收割機(jī)的行走系統(tǒng)，行走裝置一般采用兩種比較普遍，就是履帶式的和輪式的，其中輪式的運(yùn)用比較廣泛，但還是它在粘重、坡地、沙土地、潮濕地的使用受到一定的限制，牽引附著性能較差；而履帶式的行走裝置接地比壓低、穩(wěn)定性好、越野能力強(qiáng)、單位機(jī)寬牽引力大、底盤牽引附著性能好。在粘重、坡地、沙土地及潮濕地的使用具有更好的性能。所以采用履帶式底盤會更加適應(yīng)浙江多山多丘陵的地貌特征，而在履帶的種類里面，根據(jù)以上的分析我們選擇橡膠履帶。 我們行走部分采用履帶式行走方式，履帶式的行走裝置由支重輪、驅(qū)動輪、履帶、導(dǎo)向輪、托帶輪和張緊裝置組成。履帶與其所繞過的驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪和托帶輪組成所謂的“四輪一帶”。行走裝置中履帶呈封閉得地繞過導(dǎo)向輪和驅(qū)動輪，再由連接回轉(zhuǎn)到支撐裝置的行走支架，通過履帶和支重輪將載荷傳至地面。為了減小上部履帶的撓度，我們設(shè)計由托帶輪支撐上履帶，防止履帶的下垂?？紤]到履帶的磨損會延長履帶長度，所以必須設(shè)一個張緊裝置，可由張緊裝置來調(diào)整履帶的松緊度，基本結(jié)構(gòu)見下圖2.1： 圖2.1行走裝置基本結(jié)構(gòu) 驅(qū)動形式為柴油機(jī)后置的前輪驅(qū)動，柴油機(jī)通過皮帶傳動，把動力傳動到主軸上，主軸再分別帶動行走部分和收割部分。行走部分即履帶驅(qū)動輪通過連桿與變速箱連接，來實現(xiàn)行走，變速，轉(zhuǎn)向等功能，發(fā)動機(jī)到變速箱之間采用單片摩擦式離合器傳動動力，變速箱是在拖拉機(jī)變速箱基礎(chǔ)上加大傳動比而成的。 2.2 方案論證 2.2.1驅(qū)動輪軸上零件裝配方案的確定 驅(qū)動輪軸是用來連接變速器和驅(qū)動輪的，變速器通過它與驅(qū)動輪相連接，給驅(qū)動輪提供動力。驅(qū)動輪軸的一端是伸進(jìn)變速箱里面的，它通過鍵與變速箱相連接，并傳遞變速箱的動力給驅(qū)動輪。因此我們要設(shè)計的是從變速箱出來，軸上的各零件及它的裝配方法。初步設(shè)想，驅(qū)動輪和軸之間用普通平鍵連接，由于軸要傳遞扭矩，所以軸的工作狀態(tài)是轉(zhuǎn)動的，因此不能讓軸裸露在外，要在連桿外面加個軸套，保證它的工作環(huán)境，對于軸的重力支撐點我們設(shè)在軸承段下方。 按照以上的設(shè)計思路初步模擬方案一，如下圖2.2： 圖2.2驅(qū)動輪軸的軸向裝配方案一 由于軸的一端連接著驅(qū)動輪，驅(qū)動輪是在履帶里面工作的，因此軸的一部分也是要伸進(jìn)履帶的，所以在設(shè)計連桿支座的時候，要注意它的尺寸不能太大，不然它會與履帶或履帶的齒發(fā)生干涉。對于方案一，如果直接在軸套的外面加一個支座，這樣會加大支座的尺寸，會出現(xiàn)支座和履帶干涉的現(xiàn)象，所以我們覺得在結(jié)構(gòu)上需要更加緊湊，于是我們提出了方案二，如下圖2.3： 圖2.3驅(qū)動輪軸的軸向裝配方案二 相比方案一，顯然方案二的結(jié)構(gòu)更加緊湊，不用擔(dān)心連桿支座會不會和履帶發(fā)生干涉，所以我們決定使用方案二。 2.2.2支重輪的連桿裝配方案的確定 支重輪顧名思義就是用來支撐整個機(jī)器的重力，它和履帶之間是滾動摩擦，是履帶對它的摩擦力讓支重輪向前滾動。但是支重輪又要連接在機(jī)架上，因此我們設(shè)想用一根心軸來連接支重輪和機(jī)架，即連桿。依據(jù)實際經(jīng)驗來說，水稻收割機(jī)的工作環(huán)境并不是那平坦，支重輪工作條件較惡劣，經(jīng)常處于塵土中，有時也處于泥水中，所以為防止泥沙被擠入軸承中，我們采用兩個背對背的油封密封，這樣既可以防止?jié)櫥屯庑?，又可以防止泥沙的侵人? 初步模擬支重輪連桿的裝配方案如下圖2.4： 圖2.4支重輪連桿裝配方案一 分析方案一的結(jié)構(gòu)，已能夠完成支重輪的工作，但是根據(jù)我知道的，支重輪是用來支撐機(jī)器的重力的，而支重輪是壓在履帶上面的，所以說整個機(jī)器的重力最后是作用在履帶上的。支重輪和履帶之間是線接觸，所以增加履帶和支重輪間的接觸線的長度，會大大減少支重輪對履帶的傷害。于是我們提出了支重輪連桿的裝配方案二，見下圖2.5： 圖2.5支重輪連桿裝配方案二 這個方案和之前方案相比，里面的裝配方案和裝配尺寸不變，只是加寬了支重輪的寬度，這樣就大大增加了支重輪與履帶接觸線的長度，從而減小了支重輪對履帶的壓強(qiáng)，延長了履帶的使用壽命。相比方案一，方案二更具靠近實際，更有實用性。 2.2.3張緊裝置的方案確定 張緊裝置的作用就是調(diào)節(jié)履帶的松緊，張緊力太大，功率損失大，并使履帶產(chǎn)生非常大的張力，導(dǎo)致履帶伸長，節(jié)距發(fā)生變化，會加快各部零件的磨損；張緊力偏小，履帶又變得很松，行走時會發(fā)生跳齒，轉(zhuǎn)向失靈，履帶容易脫軌。如果兩條履帶張力差異明顯，還會使行走方向產(chǎn)生偏移，當(dāng)支重輪、導(dǎo)向輪發(fā)生脫軌現(xiàn)象時，行走方向的偏轉(zhuǎn)會直接導(dǎo)致脫軌事故的發(fā)生[6]。 履帶的張緊方式一般有固定張緊和彈簧張緊。固定張緊是通過調(diào)節(jié)絲桿和絲母來改變張緊輪的位置從而達(dá)到張緊的目的，目前使用較多的是固定張緊。這種結(jié)構(gòu)方便履帶拆裝、制造簡單、操作方便、可靠性高。因此我們也采用通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺桿來張緊履帶。因此初步設(shè)想的張緊裝置方案一如下圖2.6： 圖2.6張緊裝置方案一 對于這樣的張緊裝置，有一個缺陷，在張緊的時候兩個鋼管之間會產(chǎn)生的滑動摩擦，由于管道過長，因此產(chǎn)生的摩擦力較大，再加上需要的履帶張緊力，這樣就導(dǎo)致在張緊履帶的時候很費(fèi)力。針對這個現(xiàn)象，我們有了一個小小設(shè)想，就是如果把滑動摩擦改成滾動摩擦，這樣的話我們在張緊履帶的時候就不會這么費(fèi)力了。 按照這個思路，我們一開始設(shè)想把內(nèi)外鋼管設(shè)計成截面是圓的，在外導(dǎo)軌內(nèi)加兩個類似軸承的滾子，把內(nèi)導(dǎo)軌裝配到兩軸承內(nèi)，這樣就減小了摩擦。但是考慮到圓的導(dǎo)軌除了會發(fā)生相對的橫向移動，也會發(fā)生相對的轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)動不適合用于這個場合，因為它的轉(zhuǎn)動會連著張緊輪一起轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致張緊輪與履帶相對位置的偏移，這樣可能會導(dǎo)致履帶脫軌，甚至整個機(jī)械下陷，存在安全隱患。因此我們不考慮這種方案。 方案二，我們把原本方鋼做成導(dǎo)軌，如下圖2.7： 圖2.7張緊裝置方案二 然后在導(dǎo)軌里放一排的鋼珠，然后把內(nèi)導(dǎo)軌放進(jìn)去，這樣兩個導(dǎo)軌的相對移動就從原來的滑動摩擦變成了滾動摩擦?？墒沁@個方案也有它的缺點，就是在導(dǎo)軌里的珠子沒有做水平方向上的固定，因此在兩導(dǎo)軌相對移動的時候，導(dǎo)軌里的珠子之間會發(fā)生擠壓，導(dǎo)致有時候?qū)к墐?nèi)有部分距離有珠子，有部分沒有，受力不均勻。 思考以上兩個方案，我們最后決定改進(jìn)方案二。設(shè)計思路是先把滾珠做一個水平方向上的固定，再放進(jìn)導(dǎo)軌里面，我們把把常用的方鋼改成了專用導(dǎo)軌，并在導(dǎo)軌的四個方位里面放一排的珠子，這樣就可以實現(xiàn)把滑動摩擦變成滾動摩擦?？紤]到導(dǎo)軌下方那個面試用來支撐的，如果只放一排珠子的話，里面滑塊會不穩(wěn)定，因此我們我們在下面的那個面里放兩排的珠子，這樣就可以解決滑塊不穩(wěn)定的問題。 由于導(dǎo)軌的形狀決定于放在導(dǎo)軌里面的滾子的形狀，所以我們先確定滾子的固定方案。 滾子的固定我們參考軸承里的滾珠的固定方法，我們用兩塊有孔的板夾住滾子，考慮到滾子一端和內(nèi)導(dǎo)軌接觸，另一端和外導(dǎo)軌接觸，而且外導(dǎo)軌內(nèi)下平面的滾珠還要支撐內(nèi)導(dǎo)軌的重力，因此不能讓與外導(dǎo)軌接觸那端的滾子直接放在導(dǎo)軌上，因此我們在那端板上固定幾塊板，來架空滾子，承受內(nèi)導(dǎo)軌的壓力。初步方案見下圖2.8： 圖2.8滾子固定方案一 我們?nèi)L子的直徑為5mm，兩塊薄板的厚度為1mm，但是模擬裝配后發(fā)現(xiàn)兩個薄板之間沒有適用的螺栓固定，所以就沒有辦法夾緊滾子。 于是提出方案二，讓兩塊板合在一起，然后用鉚釘固定，詳細(xì)見下圖2.9： 圖2.9滾子固定方案二 對于滾子和薄板之間的有滑動摩擦，我們要考慮到它的潤滑方式，因此我們在兩塊板上都打個直徑為1mm的半圓型槽，當(dāng)做油路。如下圖2.10： 圖2.10滾子的潤滑油道 經(jīng)過模擬測量，下薄板與滾子對低端的距離為1.5mm，因此我們?nèi)」潭ò宓母叨葹?.6mm，并且滾子的以每個相離15mm的間距排放。 確定滾子的固定方案后，按照上面分析的，設(shè)計外導(dǎo)軌的形狀。外導(dǎo)軌的內(nèi)面都開槽，而下水平面開兩個槽，用來平衡內(nèi)導(dǎo)軌的壓力，為了限制滾子在垂直于導(dǎo)軌方向的運(yùn)動，導(dǎo)軌槽上要伸出一些來擋住上薄板，初步結(jié)構(gòu)如下圖2.11所示： 圖2.11張緊導(dǎo)軌 結(jié)合各個方案的特點，組合后形成最后決定使用的張緊裝置的方案如下圖2.12所示： 圖2.12張緊導(dǎo)軌滾子裝配 第3章 設(shè)計計算 第3章 設(shè)計計算 設(shè)計參數(shù)： 生產(chǎn)效率：1.2~2.25畝每小時 設(shè)計壽命：5年 柴油機(jī)提供動力 3.1柴油機(jī)的選擇計算 考慮到收割機(jī)在收割時要開道、轉(zhuǎn)彎，換道、減速等不屬于正常收割的情況下，不能實現(xiàn)正常收割，為了實現(xiàn)收割機(jī)的最大生產(chǎn)效率為2.25，我們要提高50%的收割效率，計算時我們需提高到3.4，即 3.4==0.63。 設(shè)割臺寬度為1m，則可推算出驅(qū)動輪的速度V驅(qū)=0.63。 3.1.1行走部分的功率計算 收割機(jī)在行走過程中，受到兩個力的作用，一個是內(nèi)部阻力，一個是外部阻力。 內(nèi)部阻力主要有：支重輪、導(dǎo)向輪和托輪轉(zhuǎn)動時軸承、密封件內(nèi)部產(chǎn)生的摩擦力，支重輪在履帶上的滾動摩擦力，驅(qū)動輪與履帶鐵齒嚙合時的摩擦力等。一般來說，聯(lián)合收割機(jī)的內(nèi)部摩擦阻力系數(shù)f 1為0.05 ~0.07。 外部阻力是履帶式收割機(jī)行駛阻力的主要部分，由于履帶擠壓地面使土壤產(chǎn)生的變形阻力。不同土質(zhì)路面的滾動阻力系數(shù)是不同的，滾動阻力系數(shù)與土壤的性質(zhì)直接相關(guān)，在水田里行走的阻力系數(shù)大約為0.3。 履帶正常行走階段的行走阻力=0.07+0.3=0.37。 則單個驅(qū)動輪的功率： P驅(qū)===Kw=1.48Kw 式中：m是整個收割機(jī)工作時候的質(zhì)量，包括收割機(jī)的質(zhì)量、兩個操作者的質(zhì)量和喂入水稻的大約質(zhì)量之和，分別為1000Kg，150Kg，150Kg。但是單邊履帶承受總質(zhì)量的一半； 這是單個驅(qū)動輪的功率，考慮到功率損耗，設(shè)驅(qū)動輪的傳動效率=0.75，則行走部分所需的功率的為： =3.95Kw 3.1.2其他部分的功率計算 通過資料的收集，分別查到各部分的功率損耗： （1） 滾筒部分所需要的功率，由經(jīng)驗公式可以求得，滾筒的功率約為2kw。 （2） 割臺螺旋推運(yùn)器的功率約為0.48Kw。 （3） 集糧螺旋推運(yùn)器的功率為0.18Kw。 （4） 割刀工作部分的功率經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)查得約為1kw。 （5） 風(fēng)扇工作功率約為0.5Kw。 3.1.3柴油機(jī)的選擇 計算每個功率的總和，即可求出需要柴油機(jī)的額定功率： P柴=（3.95+2+0.18+0.48+1+0.5）Kw=8.11Kw 驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速：n驅(qū)===63.3。 式中：履帶驅(qū)動輪節(jié)圓直徑D=0.19m。 選擇S195柴油機(jī)，12馬力，功率為8.82Kw，轉(zhuǎn)速可達(dá)2200。柴油機(jī)的各種參數(shù)見下表3.1 表3.1柴油機(jī)參數(shù) 總傳動比：i = n柴n驅(qū)=220063.3=34.7。 3.2初步確定連桿最小直徑 按文獻(xiàn)[7]，P370，式15-2，初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料的為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，取A0= 126mm，于是dmin=A0=126mm=36.1mm 當(dāng)橫截面上有開截面時，應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱。由于軸頸小于100mm，且要開兩個槽，所以，最小軸頸要增大15%。即：dmin=36.11.15mm=41.5mm，元整后，我們?nèi)min=45mm。 3.3單邊驅(qū)動輪軸的設(shè)計 我們按照之前方案論證后采用的裝配方案來設(shè)計軸的尺寸和軸上各個零件的尺寸。 3.3.1 初步確定軸的各段直徑和長度 我們按照上面設(shè)想的方案來設(shè)計里面各零件的尺寸，軸的材料我們初步選用45號鋼。 初取d12=45mm，右端通過鍵與減速器輸出軸連接，左端加一個軸肩，取d23=50mm用于變速器里軸承的放置，則d45=50mm，因軸承受到徑向力的作用，我們采用圓錐滾子軸承用來支撐該軸，初步選取軸承30210，其內(nèi)徑為50mm，外徑90mm，軸承寬是21.75mm，取l45=23mm。由于左邊軸承的右邊需要一個軸肩，經(jīng)查詢設(shè)計手冊，取d34=57mm。并取l23=40mm。 連接于變速器里l12軸段的設(shè)計，由于l12軸段是需要用鍵與減速器里齒輪連接的，所以需要在該軸段開個鍵槽，根據(jù)d12=45，查詢GB/T 1096—2003，選取GB/T 1096—2003 14936的尺寸。另外軸承還要再伸出2mm，因此我們設(shè)定l12=44mm。 設(shè)定連接驅(qū)動輪的軸段l67，我們設(shè)定d67=45mm，連接驅(qū)動輪的軸段要用鍵傳動驅(qū)動輪，我們采用A型平鍵連接，根據(jù)最小直徑尺寸，選取鍵的尺寸。根據(jù)GB/T 1096—2003，選取該軸段的鍵的尺寸GB/T 1096—2003 14936，從而我們確定l67=40mm；取l56=40mm， d56=48mm， l34=113mm。 按照上面計算的數(shù)據(jù)，整理出如下軸的尺寸： 圖3.1驅(qū)動輪軸 3.3.3 驅(qū)動輪軸的強(qiáng)度校核 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 式中：—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa； T—軸所受的扭矩，； W—軸的抗扭截面系數(shù)，mm； n—軸的轉(zhuǎn)速，/min； P—軸傳遞的功率，Kw； d—計算界面處軸的直徑，mm； []—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。 根據(jù)查找機(jī)械設(shè)計手冊，查取45號鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[]=30Mpa，按照以上計算的數(shù)據(jù)得n=63.3，其傳動的功率P=1.48Kw，該軸的危險截面的直徑d=45mm，則：==12.25MPa[] 因此此軸校核合格。 3.3.4 軸承的校核 按照任務(wù)書上的要求，設(shè)計壽命為5年，換算成小時就是5=43200小時，因此我們設(shè)計軸承的壽命必須要大于43200小時。軸承壽命的計算公式如下： 式中：n—為軸承轉(zhuǎn)速 —為溫度系數(shù) C—為基本額定動載荷 P—為當(dāng)量動載荷 —壽命指數(shù) 軸承的轉(zhuǎn)速和軸的轉(zhuǎn)速是一樣的，因此n=63.3，根據(jù)查找文獻(xiàn)[7]，我們?nèi)囟认禂?shù)=0.95。查閱文獻(xiàn)[8]，P140，表11—4查得代號為30210的基本額定動載荷C=73.2KN，e=0.42，計算系數(shù)Y=1.4。對球軸承的壽命指數(shù)=3，我們選用的是滾子軸承，它的壽命指數(shù)=。 軸承的當(dāng)量動載荷的計算：P=f（+YF） 式中：X、Y分別為徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)； 、分別為徑向、軸向當(dāng)量動載荷； f為載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)[7]，表13—6查取f=1.5。 由于軸的兩個軸承中其中一個是在變速器里面的，因此我們只需校核驅(qū)動輪端的軸承的壽命校核。對軸進(jìn)行受力分析，驅(qū)動輪的端受到履帶的壓力，設(shè)履帶單節(jié)為10N，自身、軸承及軸套的重量估計為500N，則連桿受到的徑向力為=700N。 徑向力派生的軸向力===250N。由于軸沒有受到其他軸向力，因此經(jīng)過計算軸的徑向力=700N，軸向力=250N。 /=0.35743200h 即我們使用的軸承壽命合格。 3.3.5鍵的校核 軸上驅(qū)動輪端的鍵=，標(biāo)記：鍵：149 GB/T 1096—2003，由于同根軸上的兩個鍵的長度是一樣的，因此只要校核其中一個。 按照鍵工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計算，我們假定鍵的工作面上的載荷是均勻分布，那么普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為： 式中：T—傳遞的轉(zhuǎn)矩，； k—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，mm； l—鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵l=L—b，這里L(fēng)為鍵的公稱長度，mm；b 為鍵的寬度，mm； d—軸的直徑，mm； —鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa； 鍵傳遞的扭矩T=9550=223Nm。 接觸高度為鍵高的一半，即k=0.59=4.5mm；鍵的公稱長度為36mm，寬度為9mm， 則鍵的工作長度為l=27mm；該軸段的直徑d=45mm；由[7]，P106，表6—2查取，=100MPa。按照要以上數(shù)據(jù)計算： ==81.57MPa<=100MPa 所以鍵的強(qiáng)度足夠。 3.4驅(qū)動輪軸的支座設(shè)計 根據(jù)確定下來的驅(qū)動輪軸支座設(shè)計方案可知，它是用來支撐連桿，放置軸承的。而軸的動力來源是來自變速箱的輸出軸，所以我們要保證軸的中心和變速器輸出軸的中心在同一條直線上。為此我們把軸支座設(shè)計成可調(diào)節(jié)的，用于調(diào)節(jié)軸的中心與變速箱輸出軸的中心的重合。水平面上垂直于軸方向的調(diào)節(jié)我們用螺栓在長槽里的移動來實現(xiàn)該方向的調(diào)節(jié)，鉛垂方向可以用墊片來調(diào)節(jié)。為了方便零件的裝配，支座分為上下兩部分，內(nèi)圓尺寸為所選軸承外圈直徑，中心高度由驅(qū)動輪的中心高度決定，突出兩耳朵用來支座上下兩部分的緊固。詳細(xì)尺寸見支座零件圖。 3.5履帶設(shè)計 橡膠履帶按驅(qū)動方式可分為輪齒式、輪孔式和膠齒驅(qū)動(無芯金)式[9]。輪齒式橡膠履帶上帶有驅(qū)動孔，驅(qū)動輪上的傳動齒插入驅(qū)動孔內(nèi)使履帶運(yùn)動，見下圖3.2。輪孔式橡膠履帶上帶有金屬傳動齒，傳動齒插入帶輪上的孔中，嚙合傳動。膠齒驅(qū)動式橡膠履帶采用橡膠凸起替代金屬傳動件，履帶內(nèi)表面與驅(qū)動輪表面接觸，摩擦傳動。我們采用的是輪齒式驅(qū)動方式，其履帶結(jié)構(gòu)如下圖3.2所示： 圖3.2輪齒式履帶結(jié)構(gòu)組成[9] 根據(jù)中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T6682—2008對履帶進(jìn)行設(shè)計。首先選擇履帶寬度，我們設(shè)計的聯(lián)合收割機(jī)，在工作時的總重量約為1300Kg，因此我們選擇履帶寬度B為300mm，選擇依據(jù)見表3.1。 表3.1 JB/T6682—2008履帶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)履帶的尺寸，我們從而確定了傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸，它的單體結(jié)構(gòu)見下圖3.3，具體尺寸見下表3.2。 表3.2 傳動件尺寸 圖3.3 履帶單體結(jié)構(gòu)[9] 根據(jù)我們所選輪齒型驅(qū)動方式及履帶寬度，查得履帶節(jié)距t，有72、84、90三個系列，我們選取節(jié)距t=84mm。相對應(yīng)的我們就能確定橡膠履帶驅(qū)動孔及驅(qū)動齒的尺寸，見下表3.3： 表3.3 驅(qū)動孔及驅(qū)動齒的尺寸 表中：a’為驅(qū)動輪齒寬，根據(jù)履帶的寬度，選取a’=25mm； g’為驅(qū)動輪的齒厚，根據(jù)履帶的節(jié)距，選取g’=24mm； a為橡膠履帶驅(qū)動孔的寬度，根據(jù)履帶寬度，選取a=32mm； g為橡膠履帶驅(qū)動孔的長度，根據(jù)履帶的節(jié)距，選取g=50mm。 另外還要選取履帶的厚度和履帶花紋的厚度，我們由經(jīng)驗查得，用于澇洼地農(nóng)業(yè)機(jī)械的履帶花紋厚度在20mm~40mm之間，我們設(shè)定為此履帶的花紋厚度為20mm，履帶的厚度取16mm。 總結(jié)以上數(shù)據(jù)，畫出履帶的截面圖3.4： 圖3.4 履帶的截面 3.6驅(qū)動輪設(shè)計 為保證驅(qū)動輪的強(qiáng)度，并且考慮制作成本，驅(qū)動輪材質(zhì)采用zG270—500，經(jīng)淬火后輪齒的表面硬度達(dá)到HRC45—50。 機(jī)器如果以相同的速度在同一路面上行走，那么它的行走阻力是相等的，我們只要讓它的驅(qū)動力大于它的行走阻力，就可以讓機(jī)器行走了。我們設(shè)驅(qū)動輪的驅(qū)動力矩為M ： M = F R 式中：F 為牽引力；R 為驅(qū)動輪的半徑。 從式中可以看出，驅(qū)動輪的半徑與行走驅(qū)動力矩成正比。驅(qū)動輪的半徑越大，驅(qū)動力矩就越大，驅(qū)動輪的半徑越小，驅(qū)動力矩也就會變小。所以，我們從減少變速箱、提高變速箱的可靠性和變速箱的受力考慮，驅(qū)動輪應(yīng)盡量減小。但是驅(qū)動輪也不能過小，如果驅(qū)動輪直徑過小，會使履帶的彎曲直徑越小，彎曲撓性應(yīng)力增大，應(yīng)力變大，從而會降低履帶的使用壽命。所以，驅(qū)動輪的齒數(shù)一般不宜少于7 個[10]。我們?nèi)◎?qū)動輪的齒數(shù)為7個。 驅(qū)動輪可以安置在前部，為前驅(qū)動；也可以安置在后部，為后驅(qū)動。針對4LBZ-100型水稻聯(lián)合收割機(jī)的工作場地，我們采用前驅(qū)動輪齒式橡膠履帶行走裝置，前驅(qū)動輪齒式履帶利于陷車時自救，并且驅(qū)動輪前置，重心前移，有助于收割機(jī)爬坡。 計算驅(qū)動輪的尺寸： 節(jié)圓基準(zhǔn)圓直徑D： D==mm=187mm 驅(qū)動根圓直徑Dg： Dg=D-2F=187-215mm=157mm 驅(qū)動輪頂圓直徑Dd: Dd=D+2H-5=187+216-5=214mm 齒面弧線半徑：R=45mm 式中：H為履帶厚度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取16mm； F為橡膠履帶內(nèi)傳動平面距鋼絲繩中心平面的距離，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取15mm； 由于我們設(shè)計的驅(qū)動齒的齒寬a’只有25mm，用于連接連桿和驅(qū)動齒之間的鍵的長度最小都需要36mm，但是驅(qū)動齒的齒寬事由履帶決定的，不能再增大，因此本人設(shè)想在驅(qū)動齒的孔的兩側(cè)，設(shè)計一個凸臺用于鍵的連接，直徑是70mm，兩邊總寬41mm。結(jié)構(gòu)如下圖3.5所示： 圖3.5 驅(qū)動輪 3.7支重輪設(shè)計 3.7.1支重輪作用及分布狀況 根據(jù)履帶支重輪傳遞壓力的情況，可以將其分為多支點和少支點兩種。多支點的履帶行走裝置是指與地面接觸的履帶節(jié)數(shù)和其上的支重輪之比小于2，支重輪的直徑較小，數(shù)目較多，相距較近[5]。支重輪在履帶上滾動到兩鐵齒之間的橡膠段時，在重力作用下，如果支重輪排列得不好，下壓純橡膠段履帶，會造成機(jī)器行走時一起一伏，增大機(jī)器的行走阻力，影響機(jī)器行走的平穩(wěn)性，縮短履帶的使用壽命。而聯(lián)合收割機(jī)行走機(jī)構(gòu)工作地點在山區(qū)或丘陵地區(qū)，路面條件并不好，支重輪的壓力要分配均勻，履帶裝置需要一個較小的平均接地比壓，所以我們這里采用多支點結(jié)構(gòu)。 一般取s：兩支重輪中心的水平距離為1.5t、2.5t或3.5t。這是為了保證行走裝置在任何時候都會有支重輪作用在履帶的鐵齒上，從而提高機(jī)器行走的平穩(wěn)性，減小機(jī)器行走過程中的起伏落差，減小行駛阻力。 我們?nèi)=3.5t，即s=3.584mm=294mm。 按照以上的理論來說，支重輪的直徑越小，支重輪的個數(shù)就越多，這樣一來，履帶對地面的壓力就會越均勻，但是支重輪間也不能靠得太近，否則會引起積泥掛草，會增加履帶內(nèi)部滾動阻力。兩輪片之間至少應(yīng)留有35～70 mm的間隙，按照經(jīng)驗來看我們一般取支重輪的直徑和橡膠履帶節(jié)距的關(guān)系為d=(1．5～3)t。 我們?nèi)≈е剌喼睆絛=1.5t=1.584mm=126mm。 我們?nèi)⌒凶哐b置的工作環(huán)境允許的平均接地比壓值P=25Kpa，即P=25 Kpa。根據(jù)履帶數(shù)和平均接地比壓確定總接地面積A，即： A≥G／P，A=2LB 式中： L為行走裝置單個履帶的接地長度（m）； G為收割機(jī)在工作時的重力（KN）； B為履帶寬度（m）。 由公式得： 2LB≥G／P =1300kg9.825Kpa =0.509m2 則可計算出L： L≥==849mm 根據(jù)我們之前算出來的兩支重輪之間的距離s=294mm，則我們?nèi)芜?對支重輪就可以滿足行走裝置的接地長度： L=3294mm=882mm≥849mm 所以我們確定單邊采用4對支重輪。 履帶的行走裝置的接地長度和履帶的軌距的比值對履帶行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向所需的功率和轉(zhuǎn)向性能有很大的影響。如果比值小于l，行走機(jī)構(gòu)的直線行走能力較弱，必須頻繁地轉(zhuǎn)向；如果該值大于1.7，履帶行走裝置轉(zhuǎn)向困難[11]，所以我們設(shè)計的比值要在這之間。 而我們采用軌距b為600mm，則==1.371.7。 根據(jù)研究，L／b=1.0～1.2時，轉(zhuǎn)向很好；L／b=1.2～1.5時，轉(zhuǎn)向良好；L／b=1.5～1.7時，轉(zhuǎn)向中等，性能開始下降。因此我們設(shè)計的軌距能保證收割機(jī)行走系統(tǒng)轉(zhuǎn)向良好。 土壤力學(xué)試驗表明，同樣的接地壓力。履帶寬度與接地長度之間應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)谋戎怠８鶕?jù)經(jīng)驗，B／L應(yīng)在0.25～0.4之間較好。根據(jù)我們所確定的履帶寬度B和行走裝置的接地長度L計算如下： ==0.34 因此我們選用履帶寬度B=300mm，接地長度L=882mm，=0.25，履帶尺寸選擇是適當(dāng)?shù)摹? 3.7.2支重輪安裝結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 根據(jù)論證后支重輪連桿的結(jié)構(gòu)圖，對支重輪連桿進(jìn)行受力分析，并畫出彎矩圖，如下圖3.6所示： 圖3.6支重輪連桿的受力分析 由設(shè)計方案來看，力F的作用點在軸AB中間，軸長L=200mm，則，a=b=100mm，我們之前設(shè)計用8對支重輪來支撐收割機(jī)的總重量，那么每對支重輪上的連桿受到的力為收割機(jī)總重量的，即F==1.6KN。 則A、B兩點對連桿的支撐力為＝＝0.8KN。 兩個摩擦力=0.80.05=0.04KN 由彎矩圖可知，連桿的中心截面是連桿的最大彎矩截面，也是這跟連桿的危險截面，且 Ｍ＝＝＝40N·m。 Ｍ＝＝＝2N·m。 M==40.05 N·m。 則支重輪連桿的最小直徑ｄｍｉｎ＝＝＝12.6mm，由于還要在連桿上打孔，因此我們在此基礎(chǔ)上乘以1.3，來加強(qiáng)直徑，圓整后取支重輪軸的直徑的dmin=17mm，符合接下來支重輪連桿的軸承選擇。 3.7.3支重輪連桿軸承選擇 支重輪連桿受的是徑向力，幾乎沒有軸向力，因此我們選擇深溝球軸承。根據(jù)軸的最小直徑17mm，來選擇軸承，根據(jù)GB/T 276—1994標(biāo)準(zhǔn)，我們選取深溝球軸承6003。 3.7.4支重輪連桿的尺寸計算 由最小尺寸確定d23=d78=17mm，由所選軸承尺寸來選取l24、l78。查表可知，6003軸承的寬度是10mm，那么兩個軸承的寬度是20mm，則我們?nèi)24=l78=20mm。 由于4~5軸段需要需要加一個軸肩用于右邊兩軸承的軸向固定，查得damin=19.4mm，Damax=32.6mm，則我們確定d45=d67=20mm，D45= D45=32mm。此軸段是用來安置密封圈的，由于收割機(jī)在田間作業(yè)時，行走部件經(jīng)常接觸泥水，一旦有泥水進(jìn)入軸承或潤滑脂流失，很快便會使軸承損壞，所以支重輪的密封至關(guān)重要。唇形密封圈是一種具有自封作用的密封圈，它依靠唇部緊貼密封耦合件表面，阻塞泄露通道而獲得密封效果。為了加強(qiáng)密封效果，我們采用兩個背對的唇形密封圈來密封，既封了油又阻擋了外物浸入。通過查找GB13871-92，我們?nèi)∮胐=20mm，D=32mm，b=6mm的標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈。兩個密封圈所占寬度為12mm，因此我們選取l45=l67=18mm。取d56=25mm。 軸承未固定那端，我們采用軸用彈性擋圈卡在螺紋槽里，M16的六角螺母固定。所以要在兩軸端攻螺紋，長度取21mm，并設(shè)計寬度為1mm的退刀槽?？傞L度為200mm，則l56=82mm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出各軸段的尺寸，如下圖3.7所示： 圖3.7 支重輪連桿 3.7.5支重輪軸密封圈的選擇 考慮到支重輪的工作條件，我們采用的是兩個背對背的唇形密封圈來密封，選擇型號為HG4-335-1966Y型的橡膠密封圈，內(nèi)徑尺寸為20mm，外徑為35mm。 3.7.6支重輪連桿的校核 按照彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行校核，按第三強(qiáng)度理論，計算應(yīng)力： 式中：是彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，為對稱循環(huán)變應(yīng)力； 是扭矩產(chǎn)生的扭矩切應(yīng)力； 是折合系數(shù)。 由受力分析可知，該心軸不受扭矩的作用，因此=，對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力為，則：=。 由由彎矩合成圖可知連桿的中心面為危險截面，查[6]，P373表15—4查得，危險截面的抗彎截面系數(shù)W=，其中d為孔的直徑，計算的W=1344mm，帶入：===58MPa 查閱文獻(xiàn)[7]，P263表15—1查得45號鋼調(diào)制處理過的軸的許用彎曲應(yīng)力[]=60MPa，因此=58MPa<[]，此連桿合格。 3.7.5支重輪連桿軸承的校核 同之前連桿軸承的校核，軸承壽命的計算公式如下： 式中：n—為軸承轉(zhuǎn)速 —為溫度系數(shù) C—為基本額定動載荷 P—為當(dāng)量動載荷 —壽命指數(shù) 軸承的轉(zhuǎn)速和支重輪的轉(zhuǎn)速是一樣的，而支重輪的線速度和驅(qū)動輪的線速度是一樣的，即，V=V=0.63m/s； ===10rad/s； n===1.59r/s=95r/min； 根據(jù)查找文獻(xiàn)[7]，我們?nèi)囟认禂?shù)=0.95。查閱文獻(xiàn)[8]，P125，表11—1查得代號為6003的基本額定動載荷C=6KN。我們選用的是深溝球軸承，它的壽命指數(shù)=3。 軸承的當(dāng)量動載荷的計算：P=f（+YF） 式中：X、Y分別為徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)； 、分別為徑向、軸向當(dāng)量動載荷； f為載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)[7]表13—6查取f=1.5。 此軸承的只受徑向力的作用，所以其當(dāng)量動載荷P===0.8KN，則： ==64821h>43200h 即我們使用的軸承壽命合格。 3.8導(dǎo)向輪的設(shè)計 導(dǎo)向輪用于引導(dǎo)履帶正確繞轉(zhuǎn)，可以防止跑偏和越軌。當(dāng)機(jī)器后退時，導(dǎo)向輪承受