王振峰设计说明书(履带式行走底盘)

目录1引言....................................................................11.1目的、意义............................................................11.2履带式行走底盘设计的国内外发展状况....................................21.2.1国外的研究与发展....................................................21.2.2国内的研究与发展....................................................41.3主要设计内容与关键技术................................................42技术任务书(JR)..........................................................52.1总体设计依据..........................................................52.1.1设计要求............................................................52.2产品的用途............................................................52.3产品的主要技术指标与主要技术参数......................................52.3.1主要技术指标........................................................52.4考虑到的若干方案的比较................................................62.5设计的关键问题及其解决方法............................................73设计计算说明书(SS)......................................................73.1结构方案分析与确定....................................................73.1.1履带式与轮式底盘的比较..............................................73.1.2结构方案的确定.....................................................83.2履带式行走底盘总体的设计..............................................83.2.1结构组成及其工作原理................................................83.2.2主要技术参数........................................................93.3履带车辆性能计算.....................................................103.3.1牵引性能计算.......................................................103.3.2转向最大驱动力矩的分析与计算.......................................133.3.3传动装置的设计与计算...............................................193.4张紧装置的设计与计算.................................................233.4.1张紧装置结构及其工作原理...........................................233.4.2弹簧类别的设计与计算...............................................233.5液压系统的设计.......................................................253.5.1液压系统及其动力计算...............................................263.5.2主要液压元件选型...................................................294使用说明书(SM).........................................................324.1产品适用范围及特点...................................................334.2型号说明.............................................................335试验研究大纲（SG）.....................................................336总结...................................................................40参考文献..............................................................42致谢.................................................................44山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书1N402—1300型农用拖拉机履带底盘的设计1引言1.1目的、意义履带式拖拉机的结构特点和性能决定了它在农田机耕作业中具有明显优势。首先，履带式拖拉机的接地比压相对较低,从51.8kW到118.4kW的各型拖拉机的接地比压为30～50kPa,而同级别的轮式拖拉机接地比压要大的多。以96.2kW拖拉机为例:东方红1302履带机接地比压(装推土铲)为47.7kPa;东方红1304轮式机的接地比压约为104kPa,相当于履带拖拉机的二倍多。(1)整地作业。无论是粮作区还是棉作区的播前整地和耙地作业,农民普遍选择使用履带式拖拉机。原因是履带式拖拉机的接地压力小,不会对翻耕过的土壤造成多次反复的碾压。而轮式拖拉机在整地和耙地作业时轮胎在翻耕过的土壤上反复碾压造成对土壤的多次压实,不利于播种后种子生长发育。还有轮式拖拉机犁地作业时,一只后轮始终行走在犁沟中,轮胎对已耕地的反复碾压形成坚实的犁底层,不利于作物生长,影响产量。因此,据我们在南北疆的农户调查中,农民在整地、耙地作业时都愿意使用履带式拖拉机。在当地履带式拖拉机完成的作业量可达到总作业量的60％～70％。(2)播种作业。北疆的一些地域轮式拖拉机播种作业时后轮碾压的深沟造成种籽播种深度和覆土不一致,给播种质量带来极不利的影响,而且给后续的浇水作业也带来困难。因此,普遍选择履带式拖拉机播种。(3)几乎所有近山区种植粮油作物的农户毫无例外的选择履带式拖拉机。由于近山区的大部分耕地坡度较大,而轮式拖拉机在坡地作业时稳定性差、不安全、作业质量也差。农户普遍选择履带式拖拉机进行犁地、耕地、耙地作业。棉花及其他经济作物种植区域的农户耙地作业仍然普遍选择履带式拖拉机。主要原因仍然是轮式拖拉机碾压土壤严重。因此，综合考虑本设计围绕履带式行走底盘的相关资料对其进行相应的设计及创新。本设计主要以参考农业机械为主，并且相应的履带为橡胶履带结合现有的底盘进行的设计。适用与我国北方旱地，特别是平原地区。在坡度不大的山区也可使用。王振峰：N402—1300型农用拖拉机履带底盘的设计21.2履带式行走底盘设计的国内外发展状况1.2.1国外的研究与发展1986年W.C.Evans和D.S.Gove公布了在硬地面和已耕地上,1种橡胶履带与1种四轮驱动拖拉机牵引性能的实验结果。在相同的底盘结构情况下，橡胶履带牵引效率与动态牵引比高,在已耕地和硬地面上其最大牵引效率是85%～90%,四轮驱动拖拉机是70%～85%。1988年D.Culshaw试验对比了摩擦驱动橡胶履带车辆和子午线轮胎驱动拖拉机,橡胶履带的拉力比轮式多25%。同时对比了装橡胶履带的小型自卸车和类似重量的传统拖拉机,试验表明履带自卸车是轮式拖拉机拉力的2倍并且在软土上车辙小得多。在支撑良好的情况下,橡胶履带与钢履带性能相似。1990年J.H.Esch,L.L.Bashford,K.VonBar2gen,R.E.Ekstrom在Nebraska大学1986年与1987年实验结果基础上,评价和对比了橡胶履带拖拉机与四轮驱动拖拉机在4种地面(未耕、已耙过、已犁过燕麦茬地和玉米茬地)的牵引性能(动力牵引比、牵引系数与打滑率的关系)。对比的橡胶履带拖拉机质量为13970kg,履带宽635mm,10个前进挡。四轮驱动拖拉机质量与之近似,为13010kg,12个前进挡。两者均为动力换挡,实验时的最高限速均为10.5km/h。1993年日本学者T.Muro,R.Fukagawa,S.Kawahara在质量为4t的橡胶履带拖拉机上,为找到最合适的抓地爪形状,以获得最大的有效驱动力与破断力,分析了各种斜坡柏油路面的牵引与破断性能。结果表明橡胶抓地爪最合适的形状是高5cm的等边梯形。斜角增加,有效的牵引与破断效果降低。同时在驱动状态斜角越大,法向(normal)接触压强趋向于朝着橡胶履带后部增加,对破断力的影响则相反。1993年M.J.Dwyer,J.A.Okello,A.J.Scarlett等介绍了西尔索伊研究所(SilsoeResearchInstitute)在橡胶履带上所作的工作,建立预测橡胶履带性能的两种数学模型。一种假设履带是无限刚性,一种假设是无限柔性。用两种模型预测的性能和从一专用实验车辆的试验履带装置上得到的田间数据相比,实测数据在两种模型预测值之间。试验车数据显示,接地长是影响牵引性能的最重要的因素,在接地长上的压力分布也是重要的。但履带的张紧在一定的范围与所试验的田间条件下是不重要的。图7是橡胶履带车辆和四轮驱动拖拉机的牵引效率,在不同滑转率下的计算值与试验结果对比,结果显示橡胶履带最高效率比轮式高10%～20%。1994年加拿大Alberta农业机械研究山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书3中心(Al2bertaFarmMachineryResearchCentre)ReedTurner研究了在四轮驱动Case2IH9250拖拉机上装4个Gilbert和Riplo“GripTrac”橡胶履带驱动装置。1996年K.Watanabe、M.Kitano、K.Takano、H.Kato对橡胶履带用于高速越野车辆进行了研究。橡胶履带装置的滚动阻力比轮胎大得多,文中描述了不同运行条件下,如初始张紧、履带速度、橡胶履带的温度对滚动阻力的影响。1995年卡特彼勒公司正式向世人揭示了它10年前推出的Challenger65橡胶履带拖拉机,是在其4项结构研究成果基础上诞生的:(1)橡胶履带得益于无轮辋轮胎项目的研究。(2)独特的行走系参考CATSA型提高速度的研究与L系列高置驱动轮、平衡台车项目的研究。(3)全动力换挡传动系、现代驾驶室与操纵借鉴于铰接四轮驱动拖拉机的研制项目。(4)液压差速转向机构来源于CAT推土机的液压差速转向机构。卡特彼勒的研究证明橡胶履带拖拉机在未耕土壤与已耕土壤上的牵引性能都比四轮驱动拖拉机有明显的提高(见图13)。1997年美国迪尔公司也发表了它对这一问题的研究,对比了橡胶履带拖拉机与四