【正文】 目 錄1 引言 意義 1 履帶式行走底盤(pán)設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2 國(guó)外的研究與發(fā)展 2 國(guó)內(nèi)的研究與發(fā)展 4 42 技術(shù)任務(wù)書(shū)(JR) 5 總體設(shè)計(jì)依據(jù) 5 設(shè)計(jì)要求 5 產(chǎn)品的用途 5 產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)與主要技術(shù)參數(shù) 5 主要技術(shù)指標(biāo) 5 考慮到的若干方案的比較 6 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題及其解決方法 73 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(SS) 7 結(jié)構(gòu)方案分析與確定 7 履帶式與輪式底盤(pán)的比較 7 結(jié)構(gòu)方案的確定 8 履帶式行走底盤(pán)總體的設(shè)計(jì) 8 結(jié)構(gòu)組成及其工作原理 8 主要技術(shù)參數(shù) 9 履帶車輛性能計(jì)算 10 10 轉(zhuǎn)向最大驅(qū)動(dòng)力矩的分析與計(jì)算 13 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 張緊裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 張緊裝置結(jié)構(gòu)及其工作原理 23 彈簧類別的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 液壓系統(tǒng)及其動(dòng)力計(jì)算 26 主要液壓元件選型 294 使用說(shuō)明書(shū)(SM) 32 產(chǎn)品適用范圍及特點(diǎn) 33 型號(hào)說(shuō)明 335 試驗(yàn)研究大綱（SG） 336 總結(jié) 40參 考 文 獻(xiàn) 42致 謝 44N402—1300型農(nóng)用拖拉機(jī)履帶底盤(pán)的設(shè)計(jì)1 引言、意義履帶式拖拉機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能決定了它在農(nóng)田機(jī)耕作業(yè)中具有明顯優(yōu)勢(shì)。首先，履帶式拖拉機(jī)的接地比壓相對(duì)較低, kW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。 kW拖拉機(jī)為例: 東方紅1302 履帶機(jī)接地比壓(裝推土鏟)。東方紅1304 輪式機(jī)的接地比壓約為104 kPa, 相當(dāng)于履帶拖拉機(jī)的二倍多。(1)整地作業(yè)。無(wú)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng),影響產(chǎn)量。因此,據(jù)我們?cè)谀媳苯霓r(nóng)戶調(diào)查中,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)。在當(dāng)?shù)芈膸酵侠瓩C(jī)完成的作業(yè)量可達(dá)到總作業(yè)量的60％～70％。(2)播種作業(yè)。北疆的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(lái)極不利的影響,而且給后續(xù)的澆水作業(yè)也帶來(lái)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(wú)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。因此，綜合考慮本設(shè)計(jì)圍繞履帶式行走底盤(pán)的相關(guān)資料對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)及創(chuàng)新。本設(shè)計(jì)主要以參考農(nóng)業(yè)機(jī)械為主，并且相應(yīng)的履帶為橡膠履帶結(jié)合現(xiàn)有的底盤(pán)進(jìn)行的設(shè)計(jì)。適用與我國(guó)北方旱地，特別是平原地區(qū)。在坡度不大的山區(qū)也可使用。 履帶式行走底盤(pán)設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外的研究與發(fā)展1986 年W. C. Evans 和D. S. Gove 公布了在硬地面和已耕地上,1種橡膠履帶與1 種四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)牽引性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在相同的底盤(pán)結(jié)構(gòu)情況下，橡膠履帶牽引效率與動(dòng)態(tài)牽引比高,在已耕地和硬地面上其最大牽引效率是85%～90%,四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)是70%～85%。,橡膠履帶的拉力比輪式多25 %。同時(shí)對(duì)比了裝橡膠履帶的小型自卸車和類似重量的傳統(tǒng)拖拉機(jī),試驗(yàn)表明履帶自卸車是輪式拖拉機(jī)拉力的2倍并且在軟土上車轍小得多。在支撐良好的情況下,橡膠履帶與鋼履帶性能相似。1990 年J . H. Esch ,L. L. Bashford ,K. Von Bar2gen ,R. E. Ekstrom 在Nebraska 大學(xué)1986年與1987年實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上,評(píng)價(jià)和對(duì)比了橡膠履帶拖拉機(jī)與四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)在4 種地面(未耕、已耙過(guò)、已犁過(guò)燕麥茬地和玉米茬地)的牽引性能(動(dòng)力牽引比、牽引系數(shù)與打滑率的關(guān)系)。對(duì)比的橡膠履帶拖拉機(jī)質(zhì)量為13 970 kg,履帶寬635 mm ,10 個(gè)前進(jìn)擋。四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)質(zhì)量與之近似,為13 010 kg ,12 個(gè)前進(jìn)擋。兩者均為動(dòng)力換擋,實(shí)驗(yàn)時(shí)的最高限速均為10. 5 km/ h。1993 年日本學(xué)者T. Muro , R. Fukagawa , 在質(zhì)量為4t的橡膠履帶拖拉機(jī)上,為找到最合適的抓地爪形狀,以獲得最大的有效驅(qū)動(dòng)力與破斷力,分析了各種斜坡柏油路面的牽引與破斷性能。結(jié)果表明橡膠抓地爪最合適的形狀是高5 cm的等邊梯形。斜角增加,有效的牽引與破斷效果降低。同時(shí)在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)斜角越大,法向(normal)接觸壓強(qiáng)趨向于朝著橡膠履帶后部增加,對(duì)破斷力的影響則相反。1993 年M. J . Dwyer ,J . A. Okello ,A. J . Scarlett等介紹了西爾索伊研究所(Silsoe Research Institute)在橡膠履帶上所作的工作,建立預(yù)測(cè)橡膠履帶性能的兩種數(shù)學(xué)模型。一種假設(shè)履帶是無(wú)限剛性,一種假設(shè)是無(wú)限柔性。用兩種模型預(yù)測(cè)的性能和從一專用實(shí)驗(yàn)車輛的試驗(yàn)履帶裝置上得到的田間數(shù)據(jù)相比,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在兩種模型預(yù)測(cè)值之間。試驗(yàn)車數(shù)據(jù)顯示,接地長(zhǎng)是影響牽引性能的最重要的因素,在接地長(zhǎng)上的壓力分布也是重要的。但履帶的張緊在一定的范圍與所試驗(yàn)的田間條件下是不重要的。圖7是橡膠履帶車輛和四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的牽引效率,在不同滑轉(zhuǎn)率下的計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,結(jié)果顯示橡膠履帶最高效率比輪式高10%～20%。1994 年加拿大Alberta 農(nóng)業(yè)機(jī)械研究中心(Al2berta FarmMachinery Research Centre) Reed Turner 研究了在四輪驅(qū)動(dòng)Case2IH 9250 拖拉機(jī)上裝4 個(gè)Gilbert和Riplo“GripTrac”橡膠履帶驅(qū)動(dòng)裝置。1996 年K. Watanabe 、M. Kitano 、K. Takano 、 對(duì)橡膠履帶用于高速越野車輛進(jìn)行了研究。橡膠履帶裝置的滾動(dòng)阻力比輪胎大得多,文中描述了不同運(yùn)行條件下,如初始張緊、履帶速度、橡膠履帶的溫度對(duì)滾動(dòng)阻力的影響。1995 年卡特彼勒公司正式向世人揭示了它10年前推出的Challenger 65 橡膠履帶拖拉機(jī),是在其4項(xiàng)結(jié)構(gòu)研究成果基礎(chǔ)上誕生的:(1)橡膠履帶得益于無(wú)輪輞輪胎項(xiàng)目的研究。(2)獨(dú)特的行走系參考CAT SA 型提高速度的研究與L 系列高置驅(qū)動(dòng)輪、平衡臺(tái)車項(xiàng)目的研究。(3)全動(dòng)力換擋傳動(dòng)系、現(xiàn)代駕駛室與操縱借鑒于鉸接四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的研制項(xiàng)目。(4)液壓差速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來(lái)源于CAT 推土機(jī)的液壓差速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。卡特彼勒的研究證明橡膠履帶拖拉機(jī)在未耕土壤與已耕土壤上的牽引性能都比四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)有明顯的提高(見(jiàn)圖13) 。1997 年美國(guó)迪爾公司也發(fā)表了它對(duì)這一問(wèn)題的研究,對(duì)比了橡膠履帶拖拉機(jī)與四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)在不同地面的牽引性能與對(duì)地面的壓強(qiáng)等。數(shù)據(jù)表明(見(jiàn)圖14) ,兩者的差距比圖13 顯示的要小一些。1998 年J . A. Okello 、M. Watany、D. A. Crolla 建立了預(yù)測(cè)橡膠履帶在農(nóng)業(yè)軟地面上的牽引性能與支重輪下接地壓力的模型,此模型考慮到各支重輪對(duì)土壤連續(xù)作用的影響。實(shí)驗(yàn)用土壤剪切與下沉實(shí)驗(yàn)得到的土壤強(qiáng)度參數(shù),成功地模仿了單條橡膠履帶裝置在各支重輪連續(xù)作用下彈塑性土壤變形的效果。在一系列土壤條件下,理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較吻合。1999 年日本學(xué)者Shigeo Awazu、Yoshiaki Kimura 、Shunichi Shibasaki 、Kunihiko Uchida 發(fā)表了對(duì)5條履帶轉(zhuǎn)向車輛的研究。研究對(duì)象是用于雪地和泥濘地的車輛,用4 個(gè)獨(dú)立的橡膠履帶裝置代替四輪驅(qū)動(dòng)的4 個(gè)輪胎,接地面積比輪胎增加15 倍。其在類似滑雪場(chǎng)的深雪地與壓實(shí)的雪地以及在泥濘地面上,操作自如。和雪地車與工程機(jī)械等普通履帶車輛不同,它在硬路面上能象汽車一樣轉(zhuǎn)向。為了提高附著能力與自潔能力,橡膠履帶的接地齒通常為與行駛方向垂直或傾斜的直線齒。1999年Desrial 和Nobutaka Ito 研究并確定了圓形接地齒橡膠履帶的原理。圓形接地齒與鉸接式轉(zhuǎn)向并用被證明能減少轉(zhuǎn)向阻力和提高牽引性能。論文討論了在鉸接式車輛上,考慮附著性能及下陷量,確定帶圓形接地齒的橡膠履帶參數(shù)的方法。此外，履帶拖拉機(jī)國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是卡特匹勒公司的橡膠履帶拖拉機(jī)系列產(chǎn)品。一拖公司的產(chǎn)品無(wú)論是技術(shù)水平、還是生產(chǎn)能力與其相比都不具備競(jìng)爭(zhēng)能力，只有價(jià)格有吸引力，但從性能價(jià)格比分析，一拖產(chǎn)品還是處于劣勢(shì)。因此，公司的新一代大功率橡膠履帶拖拉機(jī)將盡快投放市場(chǎng)，借以鞏固傳統(tǒng)市場(chǎng)，發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 國(guó)內(nèi)的研究與發(fā)展20多年來(lái),國(guó)內(nèi)部分院校、研究院所和企業(yè)對(duì)橡膠履帶車輛做了一定的研究,如:天津工程機(jī)械研究所對(duì)橡膠履帶兩棲車輛的研究,中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究院及南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所對(duì)水稻收割機(jī)橡膠履帶的研究,吉林大學(xué)對(duì)差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究,江蘇大學(xué)對(duì)橡膠履帶嚙合的研究,青島建筑工程學(xué)院對(duì)橡膠履帶接地齒接地壓力的試驗(yàn)研究,中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司對(duì)橡膠履帶拖拉機(jī)的研究和杭州永固橡膠廠對(duì)橡膠履帶的研究等。下面主要介紹在橡膠履帶拖拉機(jī)方面的研究:中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司對(duì)橡膠履帶在拖拉機(jī)、推土機(jī)、自行電站上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。重點(diǎn)是金屬履帶與橡膠履帶在動(dòng)力與使用性能的比較。1994 年中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司在牽引力等級(jí)為3 t 級(jí)的履帶拖拉機(jī)上,對(duì)采用金屬履帶或橡膠履帶進(jìn)行了比較試驗(yàn),試驗(yàn)在硬黃土地面上進(jìn)行。與此同時(shí)，相關(guān)的底盤(pán)也有了一定的發(fā)展。此后,一拖公司還對(duì)采用橡膠履帶的拖拉機(jī)、推土機(jī)進(jìn)行了使用試驗(yàn)。主要是橡膠履帶的耐磨性試驗(yàn),橡膠履帶的脫軌試驗(yàn),橡膠履帶的壽命試驗(yàn),不同結(jié)構(gòu)橡膠履帶的可靠性試驗(yàn),橡膠履帶的伸長(zhǎng)試驗(yàn)以及通常性的作業(yè)查定。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的履帶拖拉機(jī)及變形產(chǎn)品，目前仍然是一拖的產(chǎn)品為主導(dǎo)。這類產(chǎn)品的銷售由于受國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)政策的影響，處于波動(dòng)狀態(tài)。無(wú)論是作為工程機(jī)械變型、農(nóng)田作業(yè)牽引或驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，還是作為農(nóng)業(yè)機(jī)械行走底盤(pán)，其功能并非輪式拖拉機(jī)可以完全替代的。但受國(guó)家政策和大功率輪式拖拉機(jī)發(fā)展的影響，長(zhǎng)遠(yuǎn)看會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)局面。總之，與履帶相對(duì)應(yīng)的底盤(pán)作為相關(guān)機(jī)械的行走機(jī)構(gòu)，其發(fā)展方向始終圍繞著安全可靠性、操作舒適性、環(huán)保節(jié)能等方面發(fā)展。在這方面國(guó)內(nèi)外一直在不斷的努力改進(jìn)中。目前，還沒(méi)有較大發(fā)展，但是采用電噴發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱的自動(dòng)換檔系統(tǒng)，采用多傳感技術(shù)實(shí)時(shí)顯示車輛的運(yùn)行狀況，同時(shí)，汽車領(lǐng)域使用的ａｂｓ技術(shù)、自動(dòng)巡航技術(shù)等也將移植到工程機(jī)械領(lǐng)域。（1）設(shè)計(jì)任務(wù)a. 履帶底盤(pán)結(jié)構(gòu)分析及其確定；b. 產(chǎn)品的用途估計(jì)；c．主要技術(shù)參數(shù)、性能參數(shù)的確定；d．履帶車輛相關(guān)性能的計(jì)算和確定；e. 張緊裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算；f. 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。（2）關(guān)鍵技術(shù)首先，本設(shè)計(jì)采用現(xiàn)在相關(guān)工業(yè)機(jī)械上的一些底盤(pán)設(shè)計(jì)與實(shí)物作為參考，綜合考慮底盤(pán)結(jié)構(gòu)，使其可以在不同的地域都可較好的支撐機(jī)體使其可以正常的工作。本設(shè)計(jì)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、導(dǎo)向輪的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是整個(gè)底盤(pán)結(jié)構(gòu)較好的適應(yīng)山西多山的環(huán)境。2 技術(shù)任務(wù)書(shū)(JR) 總體