【正文】 確定了傳 動(dòng)件的 結(jié)構(gòu) 尺寸 ， 它的單體結(jié)構(gòu) 見 下圖 ，具體尺寸見下表 。 表 傳 動(dòng)件尺寸 寧波大紅鷹畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 圖 履帶單體結(jié)構(gòu) [9] 根據(jù)我們所選輪齒型驅(qū)動(dòng)方式及履帶寬度，查得履帶節(jié)距 t，有 7 8 90 三個(gè)系列，我們選取 節(jié)距 t=84mm。 相對(duì)應(yīng)的我們就 能確定橡膠履帶驅(qū)動(dòng)孔 及驅(qū)動(dòng)齒的 尺寸 ，見下表 ： 表 驅(qū)動(dòng)孔及驅(qū)動(dòng)齒的尺寸 表中： a’為驅(qū)動(dòng)輪齒寬，根據(jù)履帶的寬度，選取 a’=25mm； g’為驅(qū)動(dòng)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(dòng)孔的寬度，根據(jù)履帶寬度，選取 a=32mm； g 為橡膠履帶驅(qū)動(dòng)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(yàn)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?cè)O(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 ： 圖 履帶的截面 第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算 23 驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì) 為保證驅(qū)動(dòng)輪的強(qiáng)度，并且考慮制作成本， 驅(qū)動(dòng)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(dòng)力大于 它的 行走阻力 ， 就可以讓機(jī)器 行走 了 。 我們?cè)O(shè) 驅(qū)動(dòng)輪的 驅(qū)動(dòng)力矩 為M ： M = F ? R 式中 ： F 為牽引力 ； R 為驅(qū)動(dòng)輪 的 半徑 。 從式中可以看出， 驅(qū)動(dòng)輪 的 半徑 與 行走 驅(qū)動(dòng)力矩 成正比 。 驅(qū)動(dòng)輪 的 半徑越大 ， 驅(qū)動(dòng)力矩就越大 ， 驅(qū)動(dòng)輪 的 半徑 越 小 ， 驅(qū)動(dòng)力矩也 就會(huì) 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(dòng)輪應(yīng)盡量減 小 。 但 是驅(qū)動(dòng)輪也不能過 小 ，如果驅(qū)動(dòng)輪直徑過小， 會(huì)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(huì)降低 履帶 的使用 壽命 。 所以 ， 驅(qū)動(dòng)輪的齒數(shù)一般不宜少于 7 個(gè) [10]。 我們?nèi)?驅(qū)動(dòng)輪的齒數(shù)為 7 個(gè)。 驅(qū)動(dòng)輪可以安置在前部，為前驅(qū)動(dòng)；也可以安置在后部，為后驅(qū)動(dòng)。 針對(duì) 4LBZ100型水稻聯(lián)合收割機(jī) 的 工作 場地， 我們采用前驅(qū)動(dòng)輪齒式橡膠履帶行走裝置 ，前驅(qū)動(dòng)輪齒式履帶利于陷車時(shí)自救 ，并且驅(qū)動(dòng)輪前置，重心前移，有助于收割機(jī)爬坡。 計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪的尺寸： 節(jié)圓基準(zhǔn)圓直徑 D： D=?tn = ?784? mm=187mm 驅(qū)動(dòng)根圓直徑 Dg： Dg=D2F=1872? 15mm=157mm 驅(qū)動(dòng)輪頂圓直徑 Dd: Dd=D+2H5=187+2? 165=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(dòng)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?cè)O(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)齒的齒寬 a’只有 25mm，用于連接連桿和驅(qū)動(dòng)齒之間的鍵的長度最小都需要 36mm，但是驅(qū)動(dòng)齒的齒寬事由履帶決定的，不能再增大，因此本人設(shè)想寧波大紅鷹畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 在驅(qū)動(dòng)齒的孔的兩側(cè)，設(shè)計(jì)一個(gè)凸臺(tái)用于鍵的連接，直徑是 70mm，兩邊總寬 41mm。結(jié)構(gòu)如下 圖 所示 ： 圖 驅(qū)動(dòng)輪 支重輪設(shè)計(jì) 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(diǎn)和少支點(diǎn)兩種。多支點(diǎn)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(dòng)到兩鐵齒之間的橡膠段時(shí)，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(huì) 造成機(jī)器行走時(shí)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(diǎn) 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(gè) 較小的平均接地比壓，所以 我們這里 采用多支點(diǎn) 結(jié)構(gòu)。 一般取 s： 兩支重輪 中心 的 水平 距離為 、 或 。 這是為了保證 行走裝置在任何時(shí)候都 會(huì) 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)?s=，即 s=? 84mm=294mm。 按照以上的 理論來說 ， 支重輪 的 直徑越小， 支重輪的 個(gè)數(shù) 就 越多， 這樣一來， 履帶對(duì)地面的壓力就 會(huì) 越均勻， 但 是 支重輪間也不能靠得太近，否則會(huì)引起積泥掛草 ， 會(huì)增加 履帶內(nèi)部 滾動(dòng)阻力 。 兩輪片之間至少應(yīng)留有 35～ 70 mm 的間隙 ，按照經(jīng) 驗(yàn)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。 第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算 25 我們?nèi)≈е剌喼睆?d=? t=? 84mm=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=AG ?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(gè)履帶的接 地長度（ m）； G 為收割機(jī)在工作時(shí)的重力（ KN）； B 為履帶 寬度（ m）。 由公式得： 2LB≥ G／ P =1300kg? kgN ? 25Kpa = 則可計(jì)算出 L： L≥ PBG2 = ? =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?4 對(duì)支重輪就可以滿足行走裝置的接地長度： L=3? 294mm=882mm≥ 849mm 所以我們確定單邊采用 4 對(duì)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(duì)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 ，履帶行走裝置 轉(zhuǎn)向困難 [11]， 所以我們?cè)O(shè)計(jì)的比值要在這之間 。 而我們采用軌距 b 為 600mm，則 bL =600882 =? 。 根據(jù)研究， L／ b=～ 時(shí) ， 轉(zhuǎn)向很好 ； L／ b=～ 時(shí) ， 轉(zhuǎn)向良好 ； L／ b=～ 時(shí)，轉(zhuǎn)向中等 ， 性能開始下降 。因此我們?cè)O(shè)計(jì)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(yàn)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(gè)適當(dāng)?shù)谋戎怠８鶕?jù)經(jīng)驗(yàn) ， B／ L 應(yīng)在 ～ 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(jì)算如下： 寧波大紅鷹畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 LB=8230= 因此我們選用履帶寬度 B=300mm，接地長度 L=882mm，LB=，履帶尺寸選擇是適當(dāng)?shù)摹? 支重輪安裝結(jié)構(gòu) 尺寸 設(shè)計(jì) 根據(jù)論證后 支重輪 連桿 的 結(jié)構(gòu)圖 ，對(duì) 支重輪連桿 進(jìn)行 受力分析 ， 并畫出彎矩圖，如下 圖 所示 ： 第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算 27 圖 支重輪連桿 的受力分析 由設(shè)計(jì)方案來看，力 F壓 的作用點(diǎn)在軸 AB 中間，軸長 L=200mm，則， a=b=100mm，我們之前設(shè)計(jì)用 8 對(duì)支重輪來支撐收割機(jī)的總重量，那么每對(duì)支重輪上的連桿 受到的力為收割機(jī)總重量的81，即 F壓 = N8 ?=。 則 A、 B 兩點(diǎn)對(duì)連桿 的支撐力為 1NF ＝ N2F ＝ 。 兩個(gè)摩擦力 21 ff ? =? = 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(xiǎn)截面，且 Ｍ 水平h ＝ lFab ＝ ??? ＝ 40N m。 Ｍ 垂直h ＝ lFab ＝ ??? ＝ 2N m。 M總h = 2h2h MM 垂直水平 ? = N m。 則支重輪連桿 的最小直徑ｄ ｍｉｎ ＝31h][10??總M ＝ 3 3200 ?? ＝ ， 由于還要在連桿 上打孔， 因此我們 在此基礎(chǔ)上乘以 ，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。 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。 支重輪連桿 的尺寸計(jì)算 由最小尺寸確定 d23=d78=17mm， 由所選軸承尺寸來選取 l2 l78。查表可知， 6003軸承的寬度是 10mm，那么兩個(gè)軸承的寬度是 20mm， 則 我們?nèi)?l24=l78=20mm。 由于 4~5 軸段需要需要加一個(gè)軸肩 用于右邊兩軸承的軸向固定，查得 damin=，Damax=，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(shí)，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(huì)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(gè)背對(duì)的唇形密封圈來密封，既封了油又阻擋了外物浸入。寧波大紅鷹畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 通過查找 GB1387192，我們?nèi)∮?d=20mm， D=32mm， b=6mm 的標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈。兩個(gè)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(jì)寬度為 1mm 的 退刀槽 。總長度為 200mm，則 l56=82mm。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出各軸段的尺寸，如下圖 所示： 圖 支重輪連桿 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(gè)背對(duì)背的唇形密封圈來密封，選擇型號(hào)為 HG43351966Y 型 的 橡膠密封圈 ，內(nèi)徑尺寸為 20mm，外徑為 35mm。 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(jì)算應(yīng)力： 22 )(4 ???? ??ca 式中： ? 是彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 ，為對(duì)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 ca? =? ，對(duì)于直徑為 d 的圓軸，彎曲應(yīng)力為 WM?? ，則： ca? =WM 。 由由彎矩合成圖可知連桿 的中心面為危險(xiǎn)截面，查 [6]， P373 表 15— 4 查得， 危險(xiǎn)截面的抗彎截面系數(shù) W= )(32 13 ddd ?? ，其中 d1 為孔的直徑，計(jì)算的 W=1344mm3 ，帶入： ca? =WM = 134480020 =58MPa 查閱 文獻(xiàn) [7]， P263 表 15— 1 查得 45 號(hào)鋼調(diào)制處理過的軸的許用彎曲應(yīng)力第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算 29 [ 1?? ]=60MPa，因此 ca? =58MPa[ 1?? ]，此連桿 合格。 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(jì)算公式如下： ?)(6010 639。 PCfnL th ? 式中： n— 為軸承轉(zhuǎn)速 tf — 為溫度系數(shù) C— 為基本額定動(dòng)載荷 P— 為當(dāng)量動(dòng)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(dòng)輪的線速度是一樣的，即， V驅(qū) =V支 =； 支? =支支rV = ? =10rad/s； n= ??2 = ??210 =； 根據(jù)查找文獻(xiàn) [7]，我們?nèi)囟认禂?shù) tf =。查閱文獻(xiàn) [8]， P125，表 11— 1 查得代號(hào)為 6003 的基本額定動(dòng)載荷 Cr =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(dòng)載荷的計(jì)算： P=fp （ rXF +YFa ） 式中： X、 Y 分別為徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)； rF 、 aF 分別為徑向、軸向當(dāng)量動(dòng)載荷； fp 為載荷系數(shù)，由 文獻(xiàn) [7]表 13— 6 查取 fp =。 此軸承的只受徑向力的作用，所以其當(dāng)量動(dòng)載荷 P= rF = 2121 f?NF =， 則： ?)(6010 639。 PCfnL th ? = 36 ) (936010 ?? =64821h43200h 即我們使用的軸承壽命合格。 導(dǎo)向輪的設(shè)計(jì) 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(shí)，導(dǎo)向輪承受寧波大紅鷹畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 2 倍的牽引力，即導(dǎo)向輪應(yīng)能夠承受不小于 2 倍最大牽引力的徑向載荷。 導(dǎo)向輪直徑比驅(qū)動(dòng)輪直徑略小， 一般 D／ D 導(dǎo) = 一 ， 則： D 導(dǎo) =D? =，元整后 取 D 導(dǎo) =150mm。 導(dǎo)向輪軸的的 內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)和支重輪的一樣，但是它裝配在底盤機(jī)架上