【正文】 操縱性不好，但牽引性能提高。 較小時（上拉桿向上傾斜） 只要不失去操縱性，機組的綜合性能較好。 運輸通過性 運輸通過性主要是保證拖拉機懸掛機組能夠自由地通過田間或道路上的障礙（如溝渠、田埂等）以及運輸時爬坡的能力。對 于后懸掛機組，運輸通過性參數(shù)主要有運輸間隙和后通過角。對于前懸掛機組，運輸通過性參數(shù)主要指運輸間隙和接近角。如圖 3 17所示。 （ a）瞬心在后 (b)瞬心在前 圖 317前懸掛的運輸間隙和接近角 1)．運輸間隙 h 是指機組在運輸狀態(tài)下，從犁的工作部件的最底點到理想平面的最小垂直距離。從圖 3 17 可看出，在同樣的提升高度下，瞬心在懸掛軸之前時機組的運輸高度明顯小于瞬心在懸掛軸乏后時機組的運輸高度。顯然瞬心在前時，機組 的田間通過性沒有瞬 心在后時好。 2)．接近角 ε 是指機組在運輸狀態(tài)下，從犁的工作部件的最底點與前驅(qū)動輪胎作下切線，該切線與地平面所形成的最小夾角。從圖 3 17 可看出，瞬心在懸掛軸之前時機組的接近角小于瞬心在懸掛軸之后時機組的接近角。 顯然瞬心在懸掛軸前時，犁運輸時前低后高，不易符合機組運輸間隙和接近角的要求。特別是前懸掛機具較長時更明顯。在道路運輸時可采用縮短上拉桿長度的辦法來滿足機組的通過性要求。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 167。 在前面的分析中，我們知道前懸掛犁縱向瞬心的位置影響機組的 多種性能，如入土性能、耕深穩(wěn)定性、牽引附著性、運輸通過性等，并對懸掛桿件的受力狀況有很大影響。其中受瞬心位置影響最大的是入土性能，它直接關(guān)系到機組能否正常工作。因此，合理的瞬心范圍要保證滿足入土角、 入 土力矩和支地輪負(fù)荷等要求。 在前面的公式 中，在其它條件相同時，給定不同的 角，可得到圖 318。 圖 318合理的縱向瞬心范圍 我們已經(jīng)知道陰影部分是穩(wěn)定區(qū)，據(jù)有關(guān)分析還知道 入 土角 λ 和懸掛機構(gòu) 下拉桿傾角 θ 有如下近似關(guān)系： 式中： K 為 瞬心到懸掛軸的距離 為下拉桿長度 入土角 一 般為 ～ ，在懸掛機構(gòu)參數(shù)一定的條件下可近似求得此時瞬心的位置。 支地輪在一般情況下為減少滾動阻力，降低對土壤的壓實，其反力 要小于合力 ，即 。因此瞬心的可行范圍要縮小， 的區(qū)域要去掉。從而得到兩個區(qū)域 A和 B。 在下拉桿傾角不變的條件下，瞬心位于區(qū) 域 A 時的入土角比瞬心位于區(qū)域 B時的入土角小。瞬心位于區(qū)域 B 時 R 對瞬心的力矩促使鏵尖點向下，有使入土角河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 增大的趨勢，而瞬心位于區(qū)域 A 時合力 R 對瞬心的力矩促使犁后部向下，有使入土角減小的趨勢。綜合起 來 ，瞬心位于區(qū)域 B時犁更易入土。但是區(qū)域 B由于離懸掛軸較近，易受到懸掛機構(gòu)結(jié)構(gòu)布置上的限制。為布置方便，要么農(nóng)具縮短立柱高度，要么縮短上拉桿長度?；谏鲜隼碛?，國外拖拉機配前懸掛犁時一般上拉桿長度都很短，而前懸掛犁長度較長（使 b點離懸掛軸遠(yuǎn)，便于懸掛桿件布置），從而使瞬心位于區(qū)域 B 內(nèi)。但是，能否象后懸掛犁機組那樣明確地 給出瞬心的前、后、上、下邊界 (按 GB1593 87)，還須作大量的試驗。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 第四章 前懸掛裝置的設(shè)計 “ 118～ 147KW馬力 輪式拖拉機配前動力輸出及前懸掛裝置的開發(fā)“要求在160、 180和 200馬力三種機型上實現(xiàn)， 根據(jù)拖拉機系列化設(shè)計規(guī)定 ，首先在 200馬力拖拉機 上實現(xiàn)。 167。 盡可能符合 GB10916 89《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機前懸掛裝置 第一部分： 2類》的要求，參考國外一些大公司 (如 Deere、 FIAT)的前懸掛的布置方式和懸掛桿件 的結(jié)構(gòu)形式，并考慮我公司的現(xiàn)有加工工藝水平，盡量借用 160～ 200馬力 拖拉機后懸掛機構(gòu)的零部件，對整機不作大的改動，在前面理論分析的基礎(chǔ)上進行設(shè)計。 167。 1．縱向瞬心位置 從前面的分析中我們已經(jīng)知道，前懸掛犁耕作業(yè)時保證犁的穩(wěn)定有兩個可行的瞬心范圍，而其交點 b(見圖 3 18)的位置由前懸掛犁的參數(shù)決定。本設(shè)計時，一方面由于缺乏前懸掛犁的參數(shù)，另外拖拉機的功率也較小，進行重負(fù)荷的前后懸掛犁耕作業(yè)不太合適。該功率等級的拖拉機的前懸掛裝置主要用來懸掛收割、旋耕滅茬和中耕等對 入土力矩要求不太高的農(nóng)機具，而從操縱性和牽引性角度來說，這類機具懸掛機構(gòu)的瞬心，一般要求在拖拉機的兩軸之間?？紤]到不同機具對瞬心的不同要求，就需要上下鉸 接 點間的垂直距離較大，這樣通過改變配套農(nóng)具的立柱高度，就可使得瞬心位于懸掛軸之前和之后。本設(shè)計使瞬心在配套農(nóng)具采用標(biāo)準(zhǔn)立柱高度時位于拖拉機的重心附近。 2．水平瞬心位置 在前面的分析中，我們已經(jīng)知道水平瞬心在懸掛軸之前時，農(nóng)具能保持穩(wěn)定直線行駛，而瞬心在懸掛軸之后時，必須限制下拉桿的橫向擺動。為保證拖拉機的轉(zhuǎn)向性能，常采用水平瞬心在后的布置方式。此時 下拉桿相對于鉸接軸只有一河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 個自由度（即只能繞鉸接軸轉(zhuǎn)動而不能左右擺動）。農(nóng)具受的側(cè)向力直接通過 鉸接軸傳到拖拉機上，農(nóng)具相對于拖拉機橫向固定，其工作的穩(wěn)定性取決于拖拉機的直線行駛性。特別是下拉桿采用框架式結(jié)構(gòu)時，可以說是沒有水平瞬心。從收集到的國外拖拉機前懸掛的圖片中可看到，有的甚至將兩根下拉桿平行布置。本設(shè)計在布置下鉸接點橫向位置時以不影響拖拉機的轉(zhuǎn)向性能為度 。 3．懸掛桿件尺寸的確定 參考前懸掛國家標(biāo)準(zhǔn) GB1091689，按 2類懸掛的要求確定懸掛桿件的尺寸。具體的鉸接點坐標(biāo)和桿件尺寸見圖 41所示。 圖 41 160— 200馬力拖拉機前懸掛鉸接點坐標(biāo) 4．下拉桿的結(jié)構(gòu) 前懸掛裝置同后懸掛相比，最顯著的不同就是下拉桿。由于下拉桿一般不能左右擺動，農(nóng)具掛接較困難，故都采用快速掛接裝置。并且為抵抗耕作時的扭轉(zhuǎn)力矩，通常將兩根下拉桿剛性地固定在一起。為方便運輸，特別是配裝前裝載機，還可將下拉桿設(shè)計成折疊式，需掛接農(nóng)具時打開，平時將它折疊固定。本設(shè)計采用折疊式下拉桿，具體的結(jié)構(gòu)見圖 42所示。 5．提升速比 懸掛軸的垂直上升速度與提升油缸活塞速度的比值，稱為懸掛軸提升速比。提升速比相對于 活塞行程的變化曲線，稱為提升速比曲線。一般設(shè)計時，在保證一定提升力的條件下，為使提升平穩(wěn)，減少對液壓系統(tǒng)的沖擊 ， 都要求提升速比的變化盡可能的小，即提升速比曲線盡量呈平緩直線。對后懸掛機構(gòu)常采用優(yōu)化河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 設(shè)計的辦法，但前懸掛機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單 ， 很容易實現(xiàn)讓提升速比變化小的目的。 如圖 43所示的提升機構(gòu)，設(shè)活塞速度為 V，下拉桿與油缸軸線的夾角為 β ，下拉桿與水平線的夾角為 α ，下拉桿的長度為 L，提升油缸下支點與下拉桿鉸接點的距離為 R，則： 圖 42 160— 200馬力拖拉機前懸掛 下拉桿總成圖 懸掛軸的提升速度 (41) 懸掛軸的垂直上升速度 = (42) 故提升速比為 (4 3) 圖 43 懸掛提升機構(gòu)圖 顯然，提升速比與角 、 和油缸下支點的位置有關(guān)。 另外，為使提升油缸不受側(cè)向力的作用，通常在工作位 置附近讓其垂直于下拉桿，即 = ，同時由于提升油缸較長，在整個提升過程中， 角的變化很小， ，因此，在提升過程中 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 = 由上式可知，要使提升過程中速比的變化小，只要角 α 變化不大即可。一般情況下角 度 在177。 內(nèi)變化，相對于后懸掛提升速比，該前懸掛的提升速比基本可看作常數(shù)。 本設(shè)計 ： L = 1028 R = 400，提升速比曲線見圖 44。 圖 44 160— 200馬力拖拉機前懸掛提升 速比曲線圖 6．提升能力 懸掛機的提升能力是指懸掛機構(gòu)的垂直提升力，它一般在懸掛軸上測定。對懸掛機構(gòu)常要求最大提升力，它可按下式計算： = (45) 式中： m—— 提升油缸個數(shù) D—— 油缸缸徑，單位為 mm d—— 活塞桿直徑，單位為 mm —— 液壓系統(tǒng)安全閥調(diào)定壓力的最小值，單位為 MPa —— 懸掛機構(gòu)的機械效率 ( =0. 85) —— 提升速比的最大值 對本設(shè)計 =2 19 ( N) 7．提升時間 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 在設(shè)計時，對提升時間有一定的要求，既不能太大也不能太小。參照后懸掛機構(gòu)，要求提升時間為 t =～ 。在液壓系統(tǒng)參數(shù)給定的條件下，提升時間由下式計算： i=m S 式中： Q—— 液壓泵的流量，單位為 L/min S—— 油缸行程，單位 為 mm —— 系統(tǒng)容積效率，取 0. 85～ 對本設(shè)計 t=2 235=(S) 8．前懸掛總成簡介 本設(shè)計前懸掛裝置為焊接式剛性框架結(jié)構(gòu)（圖 4圖 46），主要由以下部 件組成： 前懸掛 上拉桿總成（序號 1）、 前提升機構(gòu)總成 （序號 2）、 前提升油缸總成 （序號 3）、 前懸掛支架焊合 （序號 4）、 前懸掛左下拉桿焊合件 （序號 5）、 前懸掛右下拉桿焊合件 （序號 6）。 前提升機構(gòu)總成 用螺栓與拖拉機前托架的前端 及側(cè)面 相連，為上拉桿總成 、前懸掛支架焊合和 提升油 缸 總成提供支點， 前懸掛支 架焊合與前提升機構(gòu)總成及前懸掛左、右下拉桿焊合件與前懸掛左下拉桿焊合件用銷連接， 使整個裝置成 為一牢固的剛性結(jié)構(gòu)。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 圖 45 160— 200馬力拖拉機 前懸掛總成 主視圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 圖46 160— 200馬力拖拉機 前懸掛總成俯視圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 第五章 結(jié) 論 從機組操縱性考慮，對帶有支地輪的機具且下拉桿向下傾斜時，要比下拉桿向上傾斜時前橋減載相對較多，甚至導(dǎo)致前橋失去操縱性，因此，下拉桿傾斜角度應(yīng)設(shè)計合理。對不帶支地輪的懸掛類 入 土工作機具，無論懸掛桿件位置如何，前橋載荷均急劇增加，并有可能造成 前橋損壞，因此，前懸掛機組一般應(yīng)采用帶支地輪的浮動控制方式。 從機組作業(yè)穩(wěn)定性考慮，水平瞬心在農(nóng)具之前時機組能保證橫向穩(wěn)定工作，但由于受結(jié)構(gòu)限制及保證轉(zhuǎn)向性能，只能采用水平瞬心布置在懸掛軸之后的方式，此時必須限制下拉桿橫向擺動，使農(nóng)具的橫向力由輪胎側(cè)向附著力平衡。縱向瞬心合理范圍的確定，要考慮不同機具對縱向瞬心的要求不同，對犁耕機組，要在滿足入土角、 入 士力矩、支地輪負(fù)荷及牽引附著性等要求的前提下，求出縱向瞬心應(yīng)位于的區(qū)域。 前懸掛機組一般只能進行浮動控制及位控制，而不能采用力控制方式。 通 過對 160～ 200 馬力拖拉機配前懸掛裝置的設(shè)計實例，驗證了其理論分析的正確性。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 致 謝 寫畢業(yè)論文是再一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程。這次的畢業(yè)設(shè)計對培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運用機械設(shè)計和所學(xué)各科課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際解決工程實際問題的能力；鞏固、加深和擴展有關(guān)機械設(shè)計方面的知識等方面有著重要的作用。 在論文完成之際，首先深深地感謝我的 輔 導(dǎo) 老 師 高作斌老師 。 高 老師淵博的理論知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的學(xué)術(shù)思想、誨人不倦的敬業(yè)精神以及博采眾長的學(xué)術(shù)作風(fēng)使我受益匪淺， 為我以后的工作和學(xué)習(xí)樹立了榜樣。在此，再次向高 老師表示衷心的感謝。 其次 ，還要感謝 這兩年半來 所有的老師們，感謝他們對我全方位的幫助與指導(dǎo)。 同時還要感謝我的同學(xué)們，感謝他們對我關(guān)心與幫助。 最后，祝愿老師和同學(xué)們在以后的工作和學(xué)習(xí)中，身體健康、萬事如意、心想事成！