畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究

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1、履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 I 摘 要 在上世紀(jì) 60 年代日本一家農(nóng)業(yè)機(jī)械制造公司(ISEKI)工程師提出設(shè)想委托橡膠企業(yè) (BRIDGESTONE)開(kāi)發(fā)了第一條替代金屬履帶的橡膠履帶，并應(yīng)用在水稻收割機(jī)械上。橡膠履 帶具有速度高、抗振動(dòng)、牽引力大、噪音低、機(jī)重輕、不損壞路面、耐磨損、使片壽命長(zhǎng) 等特點(diǎn)，在橡膠履帶面世后就得到了迅速的開(kāi)發(fā)和推廣，目前已大量應(yīng)用于多種行業(yè)機(jī)械 上。 優(yōu)良的履帶式拖拉機(jī)，不僅要有良好的通過(guò)性能，而且還要有良好機(jī)動(dòng)性能。轉(zhuǎn)向是 否靈活、轉(zhuǎn)向半徑的大小會(huì)直接影響到車輛的使用效率、燃油經(jīng)濟(jì)性和駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度， 所以轉(zhuǎn)向靈活性和可控性是履帶車輛的重要技術(shù)指標(biāo)之

2、一。而傳統(tǒng)的履帶式車輛的轉(zhuǎn)向機(jī) 構(gòu)通常采用的是轉(zhuǎn)向離合器，其轉(zhuǎn)向精度低、操作過(guò)程復(fù)雜，可控性差。但現(xiàn)在大多數(shù)農(nóng) 業(yè)拖拉機(jī)仍采用這種方式轉(zhuǎn)向，最典型的為履帶式拖拉機(jī)。因此，為履帶式拖拉機(jī)設(shè)計(jì)出 操作簡(jiǎn)便、轉(zhuǎn)向平滑的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為人們所期待。 為了改善履帶式拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向性能，針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的履帶式拖拉機(jī)在轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)土壤的破 壞力大和消耗功率大等問(wèn)題，本文系統(tǒng)、全面地對(duì)履帶式拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論分析， 在消化、吸收、歸納、總結(jié)前人成果的基礎(chǔ)上，提出一種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。 關(guān)鍵詞: 橡膠履帶；原地轉(zhuǎn)向；履帶式聯(lián)合收割機(jī)；Solidworks 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 II Abstract 60

3、s in the last century, a Japanese manufacturer of agricultural machinery (ISEKI) put forward the idea of Engineers commissioned a rubber companies (BRIDGESTONE) the development of the first alternative metal rubber crawler tracks, and machinery used in the rice harvest. Rubber track with high speed,

4、 anti-vibration, great traction, low noise, light weight machine, without damaging the road surface, wear-resistant, so that long-lived features such as film, in the rubber track has been released after the rapid development and promotion, is now a large number of machinery used in a variety of indu

5、stries. Excellent track-type combines, not only through a good performance, but also has good mobility. Shift Is flexible, the size of the radius of turn will directly affect the efficiency in the use of vehicles, fuel economy and drivers labor intensity, So turn to the flexibility and controllabili

6、ty is a tracked vehicle, one of the important technical indicators. Traditional steering tracked vehicles are usually used in turn to the clutch, the shift of low precision, the complexity of operation, controllability worse. But now the majority of agricultural tractors are still used in this way t

7、urn to the most typical combine harvester crawler. Therefore, in order to track-type design combines simple, smooth steering turned to look forward to people. In order to improve the crawler steering combines performance, for our existing track-type combine harvester at the time of the shift The des

8、tructive power of the soil and the big issues such as power consumption, this paper systematically and comprehensively tracked combine to turn to institutions Theoretical analysis, in the digestion and absorption, draw conclusions, summing up the basis of previous results, a steering mechanism desig

9、n to Case - a mechanical dual-power transfer to the body. Key words: Place shifting；Rubber Track； tractor combine； Solidworks 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 III 目錄 摘 要 .I ABSTRACT.II 1 前言 .- 1 - 1.1 橡膠履帶 .- 1 - 1.1.1 車輛橡膠履帶的分類 .- 2 - 1.1.2 橡膠履帶的結(jié)構(gòu) .- 3 - 1.1.3 橡膠履帶發(fā) 展現(xiàn)狀 .- 3 - 2 履帶式車輛發(fā)展概況及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究 .- 4 - 2.1 履帶車輛

10、發(fā)展概況 .- 4 - 2.1.1 國(guó)內(nèi)對(duì)橡膠履帶式拖拉機(jī)的研究 .- 4 - 2.1.2 國(guó)外橡膠履帶拖拉機(jī)的發(fā)展 .- 5 - 2.2 橡膠履帶拖拉機(jī)的優(yōu)點(diǎn) .- 6 - 2.2.1 良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性 .- 6 - 2.2.2 更大的機(jī)動(dòng)性和可靠性 .- 7 - 2.2.3 具有良好的操縱舒適性 .- 7 - 2.2.4 其他的性能 .- 7 - 2.3 履帶車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) .- 7 - 2.3.1 獨(dú)立式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) .- 9 - 2.3.2 差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) .- 9 - 2.4 本課題研究的目的及意義 .- 11 - 2.5 小結(jié) .- 12 - 3 拖拉機(jī)變速箱設(shè)計(jì) .- 13 - 3.1

11、 變速箱的設(shè)計(jì)原理 .- 14 - 3.2 確定裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)比 .- 15 - 3.2.1 總傳動(dòng)比的確定 .- 15 - 3.2.2 行星輪傳動(dòng)比估算 .- 15 - 3.2.3 分配傳動(dòng)比 .- 16 - 3.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .- 16 - 3.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 .- 16 - 3.3.2 各軸輸出功率 .- 17 - 3.3.3 各軸的轉(zhuǎn)矩 .- 17 - 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 IV 3.3.4 變速箱的主要參數(shù) .- 19 - 3.4 齒輪主要參數(shù)設(shè)計(jì) .- 19 - 3.4.1. 初步設(shè)計(jì)選擇齒輪的材料及精度確定 .- 19 - 3.4.2.按齒面接觸疲勞

12、強(qiáng) 度設(shè)計(jì) .- 19 - 3.4.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .- 21 - 3.4.4 齒輪傳動(dòng)的中心矩 .- 23 - 3.4.5.齒輪的圓周速度 .- 23 - 3.4.6.齒輪的 參數(shù) .- 23 - 3.5 軸的設(shè)計(jì) .- 25 - 3.5.1 各軸的轉(zhuǎn)速 .- 25 - 3.5.2 軸徑的估算 .- 25 - 3.5.3 軸的各 項(xiàng)參數(shù) .- 27 - 3.5.4 軸的確定 .- 28 - 3.5.5 軸的校核 .- 30 - 3.5.6 鍵的校核 .- 32 - 4.結(jié) 論 .33 參考文獻(xiàn) .34 致 謝 .36 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 1 - 1 前言 近年來(lái)

13、，橡膠履帶拖拉機(jī)異軍突起，成為拖拉機(jī)行業(yè)發(fā)展的新動(dòng)向，被國(guó)內(nèi)稱為新一 代拖拉機(jī)。國(guó)外繼卡特公司 80 年代、90 年代率先推出 Challenge 日橡膠履帶拖拉機(jī)系列 之后，法國(guó)、英國(guó)、意大利、前蘇聯(lián)和日本等國(guó)家也紛紛推出不同類型的橡膠履帶拖拉機(jī)， 尤其一向以生產(chǎn)大功率輪式拖拉機(jī)聞名的美國(guó)迪爾公司，也推出了橡膠履帶拖拉機(jī)系列。 可以認(rèn)為橡膠履帶拖拉機(jī)的產(chǎn)生，結(jié)束了多年來(lái)的輪式拖拉機(jī)將取代履帶拖拉機(jī)的輿論， 推動(dòng)了拖拉機(jī)技術(shù)的發(fā)展。 英國(guó)理查德洛弗爾埃奇沃思發(fā)明了履帶車輛并同時(shí)獲得專利以來(lái)。履帶車輛由于 其優(yōu)越的性能深受機(jī)械行業(yè)工作人員的青睞。履帶式車輛便于通過(guò)承載能力較低的地面， 且牽引力較

14、大，因而在軍用、農(nóng)用及施工工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)代拖拉機(jī)向著大功率的方向發(fā)展，大功率帶來(lái)的是更高的車重。水稻聯(lián)合收獲機(jī)， 工作在含水量較高，比較松軟的土地上，用輪式行走裝置會(huì)因下陷而無(wú)法工作。由于履帶 式接地面積增大、對(duì)土壤的壓強(qiáng)降低、解決了陷車問(wèn)題，所以采用履帶式拖拉機(jī)更有優(yōu)越 性。 對(duì)于履帶式車輛，不僅要有良好的通過(guò)性能，而且還要有良好的機(jī)動(dòng)性能。轉(zhuǎn)向是否 靈活、轉(zhuǎn)向半徑的大小直接影響到車輛的使用效率、燃油經(jīng)濟(jì)性和駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，所 以轉(zhuǎn)向的靈活性和可控性是履帶車輛的重要技術(shù)指標(biāo)之一，其性能的優(yōu)劣影響著履帶車輛 的轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，是履帶式聯(lián)合收割機(jī)更要具備此性能?，F(xiàn)

15、今國(guó)內(nèi)中小 型履帶型聯(lián)收機(jī)多數(shù)采用單邊制動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，因該側(cè)履帶沒(méi)有滾動(dòng)，原地旋轉(zhuǎn)(繞一側(cè)履帶 轉(zhuǎn)動(dòng)) 時(shí)，造成側(cè)向推奎土堆，阻力激增，當(dāng)轉(zhuǎn)一個(gè) 90 度彎需分兩次，其中要增加一次倒 車，向后轉(zhuǎn)彎再前進(jìn)，履帶接地長(zhǎng)度大，在地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)向阻力矩與輪式比大大增加，尤 其在土質(zhì)粘重的水田大大增加轉(zhuǎn)向操作的時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了工作效率。并且隨著履 帶車輛功率、車重的逐步增大，行駛速度的不斷提高及人機(jī)工程技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)其轉(zhuǎn) 向性能的要求也越來(lái)越高。因此，能夠在履帶式聯(lián)合收割機(jī)上實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)便、轉(zhuǎn)向平滑的 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為人們所期待。 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)需求，在產(chǎn)品的發(fā)展上，目前國(guó)內(nèi)對(duì)中速或高速大型橡膠履帶拖拉

16、 機(jī)以及中小型橡膠履帶拖拉機(jī)均需要開(kāi)發(fā)。此外，它們用于建筑施工的工程機(jī)械變型，沙 漠、雪地、兩棲用越野車輛變型，通用的收獲機(jī)底盤(pán)變型等也需要相應(yīng)地開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。 本課題旨在研究一種能繞聯(lián)收機(jī)重心原地轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，這時(shí)兩側(cè)履帶可以均有滾動(dòng)， 在滾動(dòng)中轉(zhuǎn)向，側(cè)向推土量少而且散開(kāi)，從而轉(zhuǎn)向阻力可顯著減少，可實(shí)現(xiàn)一步操作 90 度 轉(zhuǎn)向，以提高生產(chǎn)效率、簡(jiǎn)化操作步驟、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 1.1 橡膠履帶 橡膠履帶是一種橡膠與金屬及纖維材料的復(fù)合制品，主要用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械和 運(yùn)輸車輛的行走部分，最初是為了解決農(nóng)用聯(lián)合收割機(jī)金屬履帶易被稻草麥桿和泥土堵塞， 橡膠輪胎易在水田中打滑以及金屬履帶會(huì)對(duì)瀝青和混凝土路

17、面造成破壞而由日本普利司通 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 2 - 公司于 1968 年率先開(kāi)發(fā)成功的。橡膠履帶除了解決了以上問(wèn)題，還具有質(zhì)量小、牽引性好、 轉(zhuǎn)向靈活和在復(fù)雜地形上通過(guò)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于行走式農(nóng)業(yè)機(jī)械和石油勘探、 森林防火車輛等許多領(lǐng)域。 1.1.1 車輛橡膠履帶的分類 目前然橡膠履帶的種類較多，但無(wú)統(tǒng)一的分類方法。 按驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)形式可分為如下幾種: （1）輪齒式:驅(qū)動(dòng)輪有齒插入帶孔內(nèi),驅(qū)動(dòng)帶向后運(yùn)動(dòng)。細(xì)分又有單行孔和雙行孔。 （2）輪孔式:帶上有金屬傳動(dòng)齒，與帶輪上的孔相對(duì)應(yīng)，帶齒插入輪孔，嚙合傳動(dòng)。 （3）膠齒驅(qū)動(dòng)式:用橡膠凸起齒替代金屬傳動(dòng)件，無(wú)噪聲，振動(dòng)小

18、。 （4）摩擦驅(qū)動(dòng)式:履帶內(nèi)表而與驅(qū)動(dòng)輪而接觸，摩擦傳動(dòng)。 （5）外套隨動(dòng)式:帶分二段套裝在普通履帶外側(cè)，用于深雪及臨時(shí)性惡劣環(huán)境。 （6）可與金屬履帶互換式:可根據(jù)工作地形條件需要與金屬履帶替換使用。 按其外型結(jié)構(gòu)可分 （1）分塊橡膠履帶：即在原金屬履帶的鉸鏈或接地面處掛膠或嵌鑲橡膠，分塊連接整 履帶。20 世紀(jì)初期已用于軍用車輛，40 年代開(kāi)始用于拖拉機(jī)，如當(dāng)時(shí)的 Caterpillar,Case, Bristol ,Rushton 等拖拉機(jī)均裝過(guò)這種履帶。但由于生產(chǎn)不便，優(yōu)點(diǎn) 不多，目前拖拉機(jī)上極少采用。 (2)充氣橡膠履帶:即類似輪胎的充氣橡膠履帶。1927 年蘇聯(lián)學(xué)者 HC維特琴金首

19、先 制成了試驗(yàn)用環(huán)式充氣履帶。同期，美國(guó)與意大利也有人發(fā)明了環(huán)式充氣履帶。意大利人 邦瑪?shù)倌?Bonmartini) 1949 年開(kāi)始將充氣履帶用于機(jī)器的行走裝置飛機(jī)起落架上。 1961 年，邦瑪?shù)倌嵩诘谝粚猛ㄟ^(guò)性國(guó)際會(huì)議上，表演了裝有充氣履帶的 13. 2 KW、1 313 kg 重的 Lombardini 拖拉機(jī)，速度提高了一倍。同期，蘇聯(lián)對(duì)裝充氣履帶的小型拖拉機(jī)也 做了對(duì)比試驗(yàn)。由于充氣橡膠履帶存在一些技術(shù)上的難點(diǎn)，所以至今未見(jiàn)在商品拖拉機(jī)上 出現(xiàn)。 ( 3)整體橡膠履帶（如圖 1-1 所示）:即用鋼妊加強(qiáng)并有金屬導(dǎo)向塊橡膠包裹的整條履 帶。1923 年雪鐵淪克哥瑞斯公司推出了履齒上包橡

20、膠的履帶(掛膠履帶)，用于半履帶軍用 車輛。20 世紀(jì) 50 年代開(kāi)始用在英國(guó)兩種 5.1KW 與 29.8KW 的拖拉機(jī)上。目前整體橡膠履帶 目前已用于收獲機(jī)械、工程機(jī)械拖拉機(jī)、濕地車輛、雪地車輛、沙漠車輛、運(yùn)輸車輛、軍 用車輛等各種越野車輛上. 、 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 3 - 圖 1-1 用 Solidworks 畫(huà)整體式橡膠履帶 1.1.2 橡膠履帶的結(jié)構(gòu) 橡膠履帶是是由橡膠和預(yù)埋鋼管、鋼板經(jīng)硫化而成的橡膠制品。通過(guò)金屬連接件拼裝 在鋼履帶上，可直接在路面上行駛，具有安裝簡(jiǎn)單，易拆卸等特點(diǎn)。 圖 12 履帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 13 履帶整體外形圖 一般橡膠履帶的帶體結(jié)構(gòu)含

21、有如下部分:鐵齒(iron core),驅(qū)動(dòng)履帶:鋼絲(steelcore )， 承受牽引力；花紋(lug)，接地部分；輪側(cè)面(wheel side )，支承支重輪部分橡膠履帶。 1.1.3 橡膠履帶發(fā)展現(xiàn)狀 橡膠履帶的發(fā)展歷史是橡膠制品不斷配合和滿足各種機(jī)械發(fā)展的歷史。經(jīng)兒十年的發(fā) 展，日本是橡膠履帶的主要生產(chǎn)國(guó)家，以 BRIDGESTONE(BS)、FUKUYAMA(FRC)為代表的橡膠 履帶制造廠，在產(chǎn)品品質(zhì)、規(guī)格品種、市場(chǎng)知名度及份額上都占有排頭的地位。BS 除在日 本外，在中國(guó)、波蘭、西班牙均有廠生產(chǎn)橡膠履帶。FRC 與中國(guó)杭州橡膠(集團(tuán))公司永固 橡膠廠建立技術(shù)合作關(guān)系，永固廠現(xiàn)已

22、發(fā)展成大型橡膠履帶生產(chǎn)基地，向全世界供應(yīng)橡膠 履帶。目前除日本外，多數(shù)橡膠履帶制造廠均在發(fā)展中國(guó)家，如韓國(guó) DONGIL, TAERYUK 斯 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 4 - 里蘭卡 SOLIDEAL，中國(guó)的金利隆、同力、華橡等。目前中國(guó)已逐步發(fā)展成橡膠履帶的生產(chǎn) 大國(guó)，但由于產(chǎn)品品質(zhì)及知名度的關(guān)系，還多屬于低端產(chǎn)品，在國(guó)際上廉價(jià)銷售。 有關(guān)橡膠履帶產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)限定一般較多涉及橡膠履帶的關(guān)鍵零件鐵齒及橡膠履帶 的帶體結(jié)構(gòu)和形狀。專利的擁有人多數(shù)為日本的 BS, FRC。永固橡膠廠及我國(guó)其他工廠也 擁有少數(shù)的授權(quán)專利。在國(guó)際市場(chǎng)有關(guān)涉及橡膠履帶的專利權(quán)益爭(zhēng)議也時(shí)有出現(xiàn)。 目前我

23、國(guó)在橡膠履帶使用方面步履緩慢，工程機(jī)械仍多采用金屬履帶。國(guó)內(nèi)工程機(jī)械 主機(jī)廠裝配橡膠履帶的產(chǎn)品也多數(shù)銷售到海外市場(chǎng)。在世界上發(fā)達(dá)國(guó)家使用橡膠履帶做為 行走部件較為普遍，使用橡膠履帶多的國(guó)家和地區(qū)依次是日本、歐洲、北美。 2 履帶式車輛發(fā)展概況及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究 2.1 履帶車輛發(fā)展概況 1770 年，英國(guó)理查德洛弗爾埃奇沃思發(fā)明了履帶車輛并同時(shí)獲得專利(Bekker， 1962)。當(dāng)時(shí)履帶車輛被描述為“便攜式軌道” ，這種便攜式軌道是由多塊木頭制造而成， 沿著與其相配的車架移動(dòng)，類似于在車輪前面鋪了無(wú)限長(zhǎng)的軌道一樣，這就是全履帶車輛 的最初構(gòu)想。 1901 年第一輛半履帶蒸汽機(jī)車問(wèn)世，隨后客車和

24、履帶車輛發(fā)生了革命性的變化，一戰(zhàn) 前期農(nóng)用拖拉機(jī)開(kāi)始生產(chǎn)并得到廣泛使用。 一戰(zhàn)后期，戰(zhàn)場(chǎng)上出現(xiàn)了第一輛坦克，它在戰(zhàn)場(chǎng)上的所向披靡推動(dòng)了履帶車輛與它所 處環(huán)境之間的研究。在戰(zhàn)爭(zhēng)中廣泛使用的縱橫鄉(xiāng)村的履帶車輛技術(shù)被轉(zhuǎn)化為民用，主要在 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。 隨著二戰(zhàn)的爆發(fā)，新型縱橫鄉(xiāng)間的履帶車輛再次得到了發(fā)展，雖然很有限但非常重要， 促進(jìn)了履帶車輛朝著大馬力、鋼板履帶的方向發(fā)展。 現(xiàn)代履帶車輛的設(shè)計(jì)充分考慮了土壤環(huán)境和車輛實(shí)用性。它們有更好的性能，現(xiàn)代履 帶拖拉機(jī)能以很高的速度在鄉(xiāng)村奔馳，并且能根據(jù)地形與氣候狀況進(jìn)行合理作業(yè)，這些使 得履帶車輛在許多情況下有巨大的優(yōu)勢(shì)、 ，由于對(duì)地面的壓力小可以保護(hù)自然環(huán)境。

25、. 隨著對(duì)履帶車輛的要求越來(lái)越高，金屬履帶己不能滿足履帶車輛高速運(yùn)轉(zhuǎn)要求，因此， 人們將研究精力集中到橡膠履帶車輛的上來(lái)，特別是 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，美國(guó)卡特彼勒 和迪爾公司，英國(guó)的馬歇爾公司，日本的洋馬、小松公司和久保田公司都研制出了自己獨(dú) 特的橡膠履帶產(chǎn)品。 2.1.1 國(guó)內(nèi)對(duì)橡膠履帶式拖拉機(jī)的研究 從事這橡膠研究的主體，主要是某些大學(xué)研究所和有關(guān)企業(yè)。研究的主要內(nèi)容有:(1) 試驗(yàn)對(duì)比橡膠履帶拖拉機(jī)與四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的牽引性能、打滑率、生產(chǎn)率等。用車輛地面 系統(tǒng)理論，探討橡膠履帶拖拉機(jī)牽引性能的經(jīng)驗(yàn)公式與數(shù)學(xué)模型。( 2)對(duì)比橡膠履帶拖拉 機(jī)與四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)對(duì)土壤的壓實(shí)及對(duì)作物的影

26、響。( 3)試驗(yàn)對(duì)比橡膠履帶與金屬履帶的 振動(dòng)與噪聲，探討建立橡膠履帶行走系振動(dòng)的物理與數(shù)學(xué)模型。( 4)橡膠履帶結(jié)構(gòu)形式與 參數(shù)的研究。和行走裝置提高壽命與降低成本的研究等。 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 5 - 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。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

27、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。 20 世紀(jì) 70 年代，浙江湖州聯(lián)合收割機(jī)廠等已批量生產(chǎn)橡膠履帶水稻收割機(jī);20 世紀(jì) 80 年代天津工程機(jī)械研究所研制了橡膠履帶水陸兩棲車輛;20 世紀(jì) 90 年代橡膠履帶在各種 車輛上的運(yùn)用逐步增多。 目前在我國(guó)橡膠履帶已用于 1147.8 kW 的水稻收割機(jī)、小型液壓挖掘機(jī)、小型鹽田 機(jī)械、全地形運(yùn)輸車等各種越野車輛、大中型自行電站和大中型履帶拖拉機(jī)上。 1994 年中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司在牽引力等級(jí)為 3t 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。試驗(yàn)還測(cè)定了橡膠履帶在工作

28、時(shí)的表面溫度變化情況。帶推土鏟的橡膠履帶拖拉機(jī)在夏季推土，膠履帶表面溫度逐步上 升，4h 后溫度趨于穩(wěn)定，在 47.551.25 度之間。分別表明采用橡膠履帶的環(huán)境噪聲和耳 旁噪聲明顯小于金屬履帶。水泥地面效果更明顯。 中國(guó)一拖公司于同年制成了第一臺(tái)“東方紅 802 R”橡膠履帶拖拉機(jī)，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 的仲長(zhǎng)試驗(yàn)以及通常性的作業(yè)查定。近年來(lái)又研制成功了東方紅一 13028 橡膠履帶拖拉機(jī)， 它采用機(jī)械液壓雙功率流傳動(dòng)差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，方向盤(pán)操

29、縱，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的原地轉(zhuǎn)向。 但是，仍然沒(méi)解決轉(zhuǎn)向期間功率增大問(wèn)題。 2.1.2 國(guó)外橡膠履帶拖拉機(jī)的發(fā)展 美國(guó)卡特彼勒(Caterpillar)公司 1986 年推出世界上第一臺(tái)高速橡膠履帶拖拉機(jī) “Challenger 65”型。最高行駛速度達(dá) 3040 km/ h。 20 世紀(jì) 90 年代初，日本小松(Komatsu)公司已在 2 種 29.4 kW 、3.98t 與 51.5 kW 、6. 92 t 的推土機(jī)上進(jìn)行安裝橡膠履帶的試驗(yàn)。最高行駛速度僅為 8. 1 km/h。 90 年代中期，小松公司又推出了 MK 系列農(nóng)用橡膠履帶拖拉機(jī)， 同期，日本久保田(Kubota)公司生產(chǎn)半履

30、帶式拖拉機(jī)，他們稱其為 Power Crawler 系 列，最高行駛速度為 18. 4 km/ h。該機(jī)型的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向靈活，低濕地直線行駛性及對(duì)凹 凸地面的適應(yīng)性好。 90 年代后半葉，美國(guó)凱斯(Case)公司推出了 Case IH STX 系列橡膠履帶拖拉機(jī) STX375,STX440 型，采用 4 個(gè)獨(dú)立的三角型驅(qū)動(dòng)橡膠履帶代替輪胎，驅(qū)動(dòng)輪有齒與履帶上 凸塊嚙合。拖拉機(jī)鉸接式轉(zhuǎn)向。 1998 年德國(guó)克拉斯(Class)公司生產(chǎn)的橡膠履帶拖拉機(jī)，不過(guò)是卡特彼勒挑戰(zhàn)者拖拉 機(jī)以克拉斯商標(biāo)面向歐洲銷售的產(chǎn)品，顏色由卡特黃變?yōu)榭死咕G。 隨卡特彼勒推出 Challenger 65 之后，英國(guó)馬歇爾

31、(Track Marshall)公司推出了 TM 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 6 - 200 型橡膠履帶拖拉機(jī)。功率為 157 kW，重 12. 5 t。人造橡膠履帶寬 510 mm。前惰輪為 充氣輪胎,后置鋼制籠式驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng),與每條履帶內(nèi)側(cè)中部一排凸塊嚙合。每邊 4 對(duì)支重輪 支在帶空氣彈簧懸掛的平衡臺(tái)車上,無(wú)托輪。兩個(gè)獨(dú)立的靜液壓傳動(dòng)系分別驅(qū)動(dòng)每側(cè)履帶, 實(shí)現(xiàn)速度轉(zhuǎn)向。就某種意義而言,履帶拖拉機(jī)與輪式拖拉機(jī)孰優(yōu)孰劣的爭(zhēng)論,一直是它們各 自技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力之一。 美國(guó)迪爾(Deere)公司在和卡特彼勒公司爭(zhēng)論履帶拖拉機(jī)與四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)孰優(yōu)孰劣 10 余年之后，1997 年，也推出了

32、自己的高速橡膠履帶拖拉機(jī)。10. 7t 左右。最高行駛速 度為 31. 8 km/ h。 目前烏克蘭哈爾科夫拖拉機(jī)公司(XT3)生產(chǎn)的橡膠履帶拖拉機(jī)，型號(hào)為 153。使用質(zhì) 量 8 260kg。前進(jìn)速度 4. 3 15. 6 km/h，后退速度 5. 8 8. 1km/h。 俄羅斯伏爾加格勒拖拉機(jī)公司曾在 -175C 拖拉機(jī)上研制過(guò)橡膠履帶拖拉機(jī)，目前 生產(chǎn)的橡膠履帶拖拉機(jī)是其 BT-100 系列中選裝的橡膠履帶變型，質(zhì)量 7. 5 t，采用平衡 臺(tái)車。 俄羅斯烏拉列茲工廠生產(chǎn)小型橡膠履帶拖拉機(jī)，它們是小型兩輪驅(qū)動(dòng)輪式拖拉機(jī)的變 型，最高速度為 15 km/ h。無(wú)支重輪，無(wú)托輪。在每側(cè)前后輪

33、胎上裝一搭接整條橡膠履帶， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。履帶寬 270 mm，節(jié)距 93. 5 mm, 84 節(jié)。 2.2 橡膠履帶拖拉機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 橡膠履帶拖拉機(jī)作為新一代拖拉機(jī)，與傳統(tǒng)的輪式、金屬履帶拖拉機(jī)相比具有如下突 出的特點(diǎn)。 2.2.1 良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性 （1）橡膠履帶拖拉機(jī)與輪式拖拉機(jī)相比具有較低滑轉(zhuǎn)率，在疏松的土壤上仍有很高的 牽引功率。根據(jù)迪爾公司的資料介紹，8100T 系列橡膠履帶拖拉機(jī)的滑轉(zhuǎn)率為 2%5%，而 8000 四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的滑轉(zhuǎn)率為 8%12%。據(jù)卡特彼勒公司的資料介紹，Challenger 65D 橡膠履帶拖拉機(jī)的牽引功率與同功率的四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)相比，在未耕地上可提高 15%，在

34、 已耕地上可提高 35%以上。由于橡膠履帶拖拉機(jī)滑轉(zhuǎn)率降低和牽引功率提高，機(jī)組工作效 率可顯著提高。 (2)橡膠履帶拖拉機(jī)與金屬履帶拖拉機(jī)相比，可以提高作業(yè)速度 15%20%，相應(yīng)地也 就提高了機(jī)組的生產(chǎn)率。 (3)橡膠履帶拖拉機(jī)比輪式拖拉機(jī)、金屬履帶拖拉機(jī)更容易管理，使用費(fèi)用更低。橡 膠履帶不需充氣，也無(wú)金屬履帶鉸接副的磨損，減少了行走系統(tǒng)易損件的品種、數(shù)量，降 低了保養(yǎng)、維修費(fèi)用。 （4）橡膠履帶拖拉機(jī)比金屬履帶拖拉機(jī)和輪式拖拉機(jī)綜合利用率高。橡膠履帶拖拉機(jī) 可以方便地穿越公路和在公路上行駛而不破壞路面.能及時(shí)進(jìn)行田間轉(zhuǎn)移，且在短途道路運(yùn) 輸時(shí)不需借助運(yùn)輸工具，拓寬了使用范圍。橡膠履帶拖拉

35、機(jī)接地面積較大，其理論接地壓 力遠(yuǎn)小于輪式拖拉機(jī)?？ㄌ乇死展举Y料介紹，Challenger 35 橡膠履帶拖拉機(jī)的接地面 積是同功率等級(jí)后輪并胎的四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的 1. 724 倍。因而橡膠履帶拖拉機(jī)即使在低濕 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 7 - 地條件下，仍具有較好的通過(guò)性，在農(nóng)忙季節(jié)雨后情況下.可比輪式拖拉機(jī)提前下田，提高 了利用率。 2.2.2 更大的機(jī)動(dòng)性和可靠性 橡膠履帶拖拉機(jī)可以方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)移，由于使用了差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠滿足各種轉(zhuǎn)彎 需要，如原地轉(zhuǎn)向(轉(zhuǎn)向圓半徑 R=1/2 B 為拖拉機(jī)軌距),零轉(zhuǎn)向(轉(zhuǎn)向圓半徑 R=0，此時(shí)兩 條履帶一進(jìn)一退，轉(zhuǎn)向相反)。橡膠履帶

36、拖拉機(jī)采用的差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不同于輪式拖拉機(jī)的差 速器，它依靠拖拉機(jī)兩側(cè)履帶的速度差來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向.既差速又差力。該轉(zhuǎn)向方式可以減小轉(zhuǎn) 向阻力和對(duì)土壤的破壞，提高傳動(dòng)效率和橡膠履帶的壽命。目前有液壓差速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、也 有機(jī)液混合差速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu). 2.2.3 具有良好的操縱舒適性 具有較大接地面積的橡膠履帶拖拉機(jī)，既可提高對(duì)路面不平的適應(yīng)性，又可緩沖路面 的沖擊，同時(shí)掛膠支重輪、導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪等吸收了地面的沖擊，減少了拖拉機(jī)的振動(dòng)， 所以橡膠履帶行走系噪聲低，緩沖性能好，使駕駛員乘坐更舒適。 2.2.4 其他的性能 在橡膠履帶拖拉機(jī)上，除因采用橡膠履帶而帶來(lái)的上述突出優(yōu)點(diǎn)外，還有許多因采用 其它高新技術(shù)裝備

37、而帶來(lái)的其它卓越性能，如整機(jī)電子監(jiān)視智能中心，使橡膠履帶拖拉機(jī) 比通常金屬履帶拖拉機(jī)、輪式拖拉機(jī)性能更優(yōu)越，可靠性更好，操縱更方便、省力。 2.3 履帶車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 履帶行走裝置是通過(guò)一條卷繞的環(huán)形履帶支承在地面上，主要由履帶、驅(qū)動(dòng)輪、支重 輪、導(dǎo)向輪、浮動(dòng)輪和托輪等組成，見(jiàn)裝配圖 2-1 及簡(jiǎn)圖 2-2。履帶與地面接觸，驅(qū)動(dòng)輪 不與場(chǎng)面接觸。驅(qū)動(dòng)輪在變速箱驅(qū)動(dòng)扭矩的作用下，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪上的輪齒和履帶鐵齒之間 的嚙合，連續(xù)不斷地把履帶從后方卷起。接地那部分履帶給地面一個(gè)向后的作用力，而地 面相應(yīng)地給履帶一個(gè)向前的反作用力，這個(gè)反作用是推動(dòng)機(jī)器向前行駛的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)驅(qū)動(dòng) 力足以克服行走阻力時(shí)，支重輪

38、就在履帶上表面向前滾動(dòng)，從而使收割機(jī)向前行駛。 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 8 - 圖 2-1 用 solidworks 畫(huà)的整體裝配圖 圖 22 行走裝置簡(jiǎn)圖 1. 驅(qū)動(dòng)輪；2.支重輪；3.履帶；4.托輪；5.浮動(dòng)輪；6.導(dǎo)向輪 支重輪在履帶上滾動(dòng)，將整臺(tái)收割機(jī)的質(zhì)量傳給地面，承載著整臺(tái)機(jī)器的質(zhì)量。收割 機(jī)經(jīng)常在水田作業(yè)，支重輪長(zhǎng)期帶有泥水，工作條件惡劣，若泥水進(jìn)入支重輪的軸承，軸 承很快就被損壞，從進(jìn)而損壞支重輪。因此，支重輪的密封性能非常重要。要提高支重輪 的密封性能，主要從兩個(gè)方面考慮：一是盡量減少活動(dòng)密封面，降低泥水進(jìn)入軸承的機(jī)會(huì)； 二是提高密封件的可靠性和使用壽命。采用

39、懸臂固定方式是減少支重輪活動(dòng)密封面的一個(gè) 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 9 - 辦法，它可以使支重輪的密封面僅有一個(gè)，見(jiàn)圖 2-3 及 2-4。密封方式主要有油封和機(jī)械 密封兩種。采用油封密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但從效果看，其使用壽命較短，基本上用一 個(gè)收獲季節(jié)就損壞，需要更換；而采用機(jī)械密封方式結(jié)構(gòu)雖然相對(duì)復(fù)雜，成本也高，但一 般可以用一到二年。 圖 2-3 用 solidworks 畫(huà)支重輪 1. 支重輪；2.軸承；3.支重輪軸；4.機(jī)械密封組件；5.擋圈；6.密封圈 圖 2-4 支重輪簡(jiǎn)圖 履帶車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可根據(jù)車輛在轉(zhuǎn)向過(guò)程中兩側(cè)履帶的運(yùn)動(dòng)有無(wú)聯(lián)系而分為獨(dú)立式 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和差速

40、式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，也可根據(jù)在轉(zhuǎn)向過(guò)程中功率流的傳遞方式分為單功率流轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu)和雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。獨(dú)立式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)僅是履帶的一側(cè)受到轉(zhuǎn)向的影響，而差速式轉(zhuǎn) 向機(jī)構(gòu)其一側(cè)受轉(zhuǎn)向影響的變化數(shù)值等于另外一側(cè)變化數(shù)值，但方向不同。 2.3.1 獨(dú)立式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 獨(dú)立式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向是靠制動(dòng)內(nèi)側(cè)履帶來(lái)達(dá)到，為此轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)的輸入傳動(dòng)路線首先 被轉(zhuǎn)向離合器切斷，再制動(dòng)該側(cè)的制動(dòng)器。此時(shí)轉(zhuǎn)向外側(cè)部分不受任何影響而保持原狀(獨(dú) 立式輸入)。獨(dú)立式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的車輛按非規(guī)定的轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向時(shí)，要靠對(duì)內(nèi)側(cè)履帶不同程度 的制動(dòng)即靠摩擦元件的滑磨來(lái)實(shí)現(xiàn)，難以得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向半徑;其次是在轉(zhuǎn)向過(guò)程中摩擦元 件的劇烈摩擦?xí)?lái)發(fā)熱和磨損，使傳動(dòng)

41、效率降低，導(dǎo)致工作可靠性差，壽命降低。 表 1-1 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的類型 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 10 - 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的形式 單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向離合器 正獨(dú)立式雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 二級(jí)行星轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 零獨(dú)立式雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)獨(dú)立式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 三級(jí)行星轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 正差速式雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 單差速器 零差速式雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 雙差速器 負(fù)差速式雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 當(dāng)車輛直線行駛時(shí)，使用轉(zhuǎn)向離合器一制動(dòng)器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的車輛具有能保證完全穩(wěn)定通 過(guò)行駛路線的優(yōu)點(diǎn)。但是在丘陵地行駛時(shí)，只有通過(guò)修正方向才能保證行駛穩(wěn)定性。當(dāng)車 輛分離轉(zhuǎn)向離合器或者讓它打滑時(shí)，在斜坡上的車輛在傾斜力的推動(dòng)下使轉(zhuǎn)向

42、內(nèi)側(cè)履帶下 滑，而與轉(zhuǎn)向離合器結(jié)合的一側(cè)被發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)的阻力所制止，這樣就達(dá)不到轉(zhuǎn)向精度的 要求，因?yàn)檗D(zhuǎn)向離合器分離的那一側(cè)的轉(zhuǎn)速變大。因此要得到所要求的轉(zhuǎn)向半徑就變得勉 強(qiáng)了，這要取決于駕駛員熟練而精確的操作。 由于獨(dú)立式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，使得它至今仍作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種方案，也是構(gòu) 成履帶車輛轉(zhuǎn)向傳動(dòng)的最為簡(jiǎn)單的方法。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在早期的中小型履帶式車輛上得到 了廣泛運(yùn)用。但由于其操縱性差、生產(chǎn)效率低、能耗較大，隨著履帶車輛功率的不斷增大， 轉(zhuǎn)向離合器的應(yīng)用會(huì)受到一定的限制。 2.3.2 差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可分為單流差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和雙流差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 1.單流差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

43、屬于老式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它在行駛力 學(xué)方面的缺點(diǎn)，使它不能作為履帶車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。其中最常用的有轉(zhuǎn)向離合器、單差速 器、雙差速器和行星轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等。轉(zhuǎn)向離合器都是多片式摩擦離合器，靠摩擦表面的摩擦 力傳遞轉(zhuǎn)矩，當(dāng)分離某一側(cè)的轉(zhuǎn)向離合器時(shí)，就可以減少或切斷該側(cè)驅(qū)動(dòng)輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩 使車輛轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向半徑的大小由驅(qū)動(dòng)輪所傳轉(zhuǎn)矩的減少量即離合器分離的程度所決定。轉(zhuǎn) 向離合器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，在早期的中小型履帶式拖拉機(jī)、推土機(jī)上得到了廣泛 應(yīng)用。但由于其操縱性差、生產(chǎn)效率低、能耗較大，隨著履帶車輛功率的不斷增大，轉(zhuǎn)向 離合器的應(yīng)用將會(huì)受到一定的限制。 單差速器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可使車輛幾何中

44、心位置的速度在轉(zhuǎn)向過(guò)程中仍保持原直線行駛車速， 但當(dāng)一側(cè)完全制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向半徑過(guò)小，而另一側(cè)履帶速度過(guò)高、轉(zhuǎn)向角速度過(guò)大，因此所 需轉(zhuǎn)向功率很大，駕駛員若持續(xù)轉(zhuǎn)向，稍有不慎就會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，因而只能靠滑磨，用 較大半徑轉(zhuǎn)向，或極不平穩(wěn)地以小半徑斷續(xù)轉(zhuǎn)向。因此這種單差速器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)現(xiàn)在幾乎不 再采用。 雙差速器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可使履帶車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)慢速側(cè)履帶降低的速度等于快速側(cè)履帶增加 的速度，因此車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的平均速度與直線行駛的速度相同。但由于雙差速器不能完全制 動(dòng)一側(cè)履帶，車輛不能原地轉(zhuǎn)向，且轉(zhuǎn)向半徑的變化范圍沒(méi)有使用轉(zhuǎn)向離合器的大，轉(zhuǎn)向 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 11 - 平順性較差。轉(zhuǎn)向

45、時(shí)快速側(cè)履帶加速，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的附加載荷比采用轉(zhuǎn)向離合器的大。雙 差速器是由齒輪組成的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，與轉(zhuǎn)向離合器相比零件數(shù)目少、耐磨性好、壽命較長(zhǎng)。 行星轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由一組行星輪系和制動(dòng)器組成。操作行星機(jī)構(gòu)上的制動(dòng)器可以改變兩側(cè) 驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力矩大小使車輛轉(zhuǎn)向。 單功率轉(zhuǎn)向的缺點(diǎn)是明顯的，車輛僅有幾個(gè)固定的轉(zhuǎn)向半徑，按非規(guī)定的轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn) 向時(shí)，要靠摩擦元件的滑摩來(lái)實(shí)現(xiàn)，難以得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向半徑;其次是在轉(zhuǎn)向過(guò)程中摩擦元 件的劇烈滑膜會(huì)帶來(lái)發(fā)熱和磨損，使傳動(dòng)效率降低；另外，劇烈的摩擦也使機(jī)構(gòu)容易破壞， 導(dǎo)致工作可靠性差，壽命降低。 2.雙流轉(zhuǎn)向裝置最早出現(xiàn)在法國(guó)(1939-1940 年的 Somua 和 B2

46、，現(xiàn)在都采用液壓轉(zhuǎn)向機(jī))、 德國(guó)(1942-1943 年的豹式主戰(zhàn)坦克和 1942 年的虎型坦克)和美國(guó)(M46 )。所謂雙流轉(zhuǎn)向機(jī) 構(gòu)是將發(fā)動(dòng)機(jī)功率分成兩路，一路為變速分路，控制兩側(cè)履帶的直線行駛速度，另一路為 轉(zhuǎn)向分路，專門(mén)控制轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，這兩路功率在兩側(cè)匯流行星排中匯合后再經(jīng)兩側(cè)的傳動(dòng)， 最后傳到驅(qū)動(dòng)輪。裝有雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的車輛，在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中沒(méi)有給出差速的命令時(shí)，是能 保證直線行駛穩(wěn)定性的，通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也能得到一側(cè)履帶與另一側(cè)履帶自動(dòng)的轉(zhuǎn)速補(bǔ)償。 雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的主要特征; (1).規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑的數(shù)目，是變速分路的檔數(shù)與轉(zhuǎn)向分路中固定傳動(dòng)比的數(shù)目乘積。 在一個(gè)或同時(shí)在兩個(gè)分路中具有無(wú)級(jí)傳動(dòng)，就

47、成為無(wú)級(jí)雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 (2).轉(zhuǎn)向特性取決于變速機(jī)構(gòu)的檔次。因此在高速檔行駛時(shí)，只能以大半徑轉(zhuǎn)向。 (3).如果在轉(zhuǎn)向分路中，沒(méi)有單獨(dú)的差速機(jī)構(gòu)，或者如果轉(zhuǎn)向軸可以通過(guò)穩(wěn)定離合器， 或輔助制動(dòng)器固定住時(shí)，則直線行駛是穩(wěn)定的。 (4).如傳到匯流排的轉(zhuǎn)向分路轉(zhuǎn)速符號(hào)不同但數(shù)值相同時(shí)，則為差速式雙流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 (5).總功率是由變速機(jī)構(gòu)的直線行駛功率和經(jīng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來(lái)的轉(zhuǎn)向功率組成。 在單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上最早出現(xiàn)的是直駛和轉(zhuǎn)向兩功率流均由機(jī)械裝置來(lái)實(shí)現(xiàn) 的機(jī)械式雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。機(jī)械式雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)向性能上較單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 有很大提高，但仍然不能滿足車輛在所有不同曲率的道路上用圓滑軌跡

48、轉(zhuǎn)向行駛的需要。 隨著現(xiàn)代機(jī)電液壓及人機(jī)工程技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)械系統(tǒng)上附加液壓泵一液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī) 械一液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將逐漸得到應(yīng)用。 機(jī)械液壓式雙流差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是利用液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)原理，將液壓傳動(dòng)與齒輪傳 動(dòng)恰當(dāng)組合的一種新型封閉雙流傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在國(guó)外軍用裝甲車輛、拖拉機(jī)、 推土機(jī)及其他工程機(jī)械上已開(kāi)始使用，國(guó)內(nèi)對(duì)液壓機(jī)械差速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究和應(yīng)用主要是 針對(duì)軍用履帶車輛;在民用方面，張明柱等對(duì)適用于農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)工況的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。 機(jī)械液壓式雙流差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是由發(fā)動(dòng)機(jī)、變量泵、控制閥、定量馬達(dá)、多檔變速 箱以及后橋轉(zhuǎn)向差動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。它將由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的機(jī)械功率流在

49、多檔變速箱的輸入軸上 分流，一路功率流經(jīng)由液壓泵一液壓馬達(dá)組成的轉(zhuǎn)向調(diào)速系統(tǒng);另一路功率流經(jīng)多檔變速箱， 最后在行星排上合流，然后經(jīng)行星排中的某一部件(如行星架)傳到車輛的終傳動(dòng)軸上。由 于液壓泵和液壓馬達(dá)可以無(wú)級(jí)控制，因此使用這類轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可獲得車輛兩側(cè)的速度差實(shí)現(xiàn) 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 12 - 無(wú)級(jí)控制。若液壓馬達(dá)不工作，只有來(lái)自中央傳動(dòng)的功率流，車輛作直線行駛;若只有來(lái)自 液壓馬達(dá)的功率流，車輛可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向半徑為零的原地轉(zhuǎn)向;若同時(shí)輸入兩路功率流，由于液 壓馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)控制，因此車輛兩側(cè)履帶驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速差可以有無(wú)窮多個(gè)，可得到無(wú)窮多 個(gè)轉(zhuǎn)向半徑，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)向，駕駛員只

50、要操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)液壓裝置，就可使車輛穩(wěn)定 地沿一定的圓弧行駛。 這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不但具有結(jié)構(gòu)性好、沒(méi)有摩擦元件、壽命長(zhǎng)、效率高、工作可靠等特點(diǎn) 外，而且在工作性能上它不是通過(guò)部分或全部切斷一側(cè)履帶的動(dòng)力來(lái)制動(dòng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)向的，而是兩側(cè)履帶始終傳遞動(dòng)力，這樣可很好地實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)向，基本上消除了履帶的 打滑現(xiàn)象，適用于進(jìn)行偏載推土和切除樹(shù)根作業(yè);在坡地轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)出現(xiàn)“逆轉(zhuǎn)向”現(xiàn)象， 提高了車輛的安全性;由于轉(zhuǎn)向時(shí)不切斷動(dòng)力，因此車輛的平均車速不降低;履帶不停駛， 對(duì)土壤破壞少，在松軟土壤上的通過(guò)性好;轉(zhuǎn)向半徑的大小可任意控制，提高了履帶車輛的 機(jī)動(dòng)性,復(fù)合轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為克服純液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的上述缺陷，目

51、前出現(xiàn)了多種采用功率較小的 液壓元件的液壓復(fù)合轉(zhuǎn)向方案。雙泵雙馬達(dá)方案，機(jī)械液壓復(fù)合方案，雙半徑液壓轉(zhuǎn)向方 案液壓液力復(fù)合轉(zhuǎn)向方案。 復(fù)合轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為克服純液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的上述缺陷，目前出現(xiàn)了多種采用功率較小的液 壓元件的液壓復(fù)合轉(zhuǎn)向方案。雙泵雙馬達(dá)方案，機(jī)械液壓復(fù)合方案，雙半徑液壓轉(zhuǎn)向方案 液壓液力復(fù)合轉(zhuǎn)向方案。 機(jī)械液壓連續(xù)無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在簡(jiǎn)單液壓機(jī)械分流傳動(dòng)原理的基礎(chǔ)上，采用不同的機(jī) 械機(jī)構(gòu)參數(shù)組合，并與液壓元件配合的一種最新型的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。它能保證在連續(xù)無(wú)級(jí)輸出 轉(zhuǎn)速的前提下應(yīng)用較小的液壓元件大幅度提高車輛的輸出總功率，并且其傳動(dòng)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過(guò)純液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。 2.4 本課題研究的

52、目的及意義 近年來(lái)，隨著聯(lián)合收割機(jī)的廣泛應(yīng)用，人們?cè)谑褂盟耐瑫r(shí)一直在改進(jìn)車體的性能。 聯(lián)合收割機(jī)在作業(yè)時(shí)，駕駛員不但要控制整車的正常行駛，更重要的是還要注意收獲質(zhì)量， 為了使駕駛員有更多的時(shí)間來(lái)檢控收獲質(zhì)量，所以減輕駕駛員在行駛過(guò)程中控制整車行進(jìn)、 轉(zhuǎn)同的勞動(dòng)強(qiáng)度就有著十分重要的意義。 由于履帶車輛的轉(zhuǎn)向原理與輪式車輛本質(zhì)不同，使履帶車輛很難在任何速度下按駕駛 員的意愿使車輛按一定半徑轉(zhuǎn)向。履帶車輛的履帶接地面積大，轉(zhuǎn)向時(shí)不能靠履帶的軸向 彎曲來(lái)實(shí)現(xiàn)，只能靠改變左、右兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力的大小和方向，即切斷或減少一側(cè)履 帶的驅(qū)動(dòng)力矩，造成兩側(cè)履帶的驅(qū)動(dòng)力差形成轉(zhuǎn)向力矩，使兩側(cè)履帶產(chǎn)生速度差，從

53、而改 變履帶車輛的行駛方向來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。履帶車輛的轉(zhuǎn)向原理決定直線行駛和轉(zhuǎn)向均各需要一 套傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)這樣的功能的前提下，較為理想的履帶車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)具有 以下特點(diǎn):力求有最小的轉(zhuǎn)向半徑，以提高履帶拖拉機(jī)的機(jī)動(dòng)性;能使轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的附加 載荷較小，以免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火;操縱簡(jiǎn)單省力、有良好的直線行駛穩(wěn)定性;無(wú)論前進(jìn)或倒車， 兩側(cè)履帶輸出之間可具有不同大小的正負(fù)速度差，以滿足在不同曲線道路或地形上可以向 左或向右轉(zhuǎn)向的需要。 現(xiàn)有履帶車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)多采用機(jī)械液壓式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，此種機(jī)構(gòu)有其本身的優(yōu)點(diǎn)，但 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 13 - 它也存在不可避免的缺點(diǎn): 1.功率消耗大。

54、由于液壓泵和馬達(dá)要一直工作，所以功率消耗大，這就導(dǎo)致資源浪費(fèi)， 與我們要建造節(jié)約型社會(huì)的理念相違背。 2.功率損失較大。由于車輛在小負(fù)荷下工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率都儲(chǔ)備在無(wú)級(jí)變速器上， 這部分儲(chǔ)備功率都通過(guò)液壓無(wú)級(jí)變速器內(nèi)部的液壓油卸荷和發(fā)熱而耗散。 3.轉(zhuǎn)向作用力較高。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在低溫下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之后，由于低溫下油的粘 性較大，所以轉(zhuǎn)向作用力較高。 4.液壓式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因有液壓缸、油泵、轉(zhuǎn)閥及液壓管道等部件，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零 件數(shù)目多、占用空間大、布置不方便，而且不便于維修。 隨著農(nóng)業(yè)履帶車輛功率的增大和車速的提高，對(duì)其轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性的要求也越來(lái)越高，對(duì) 新型轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究也更加迫切。要實(shí)現(xiàn)機(jī)

55、構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱靈活省力、控制可靠及維修方便， 并能很好地實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，力求其有更好的動(dòng)態(tài)特性和努力減少轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能量損失尤為 重要。為此，研究設(shè)計(jì)具有較好的動(dòng)力性，又有較高的傳動(dòng)效率的新式機(jī)械式雙功率流轉(zhuǎn) 向機(jī)構(gòu)對(duì)于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的發(fā)展有著重要的意義。設(shè)計(jì)和制造能夠?qū)崿F(xiàn)下列功能的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具 有現(xiàn)實(shí)意義，主要體現(xiàn)在: (1).轉(zhuǎn)向特性要好，能實(shí)現(xiàn)履帶式機(jī)械的原地轉(zhuǎn)向，使轉(zhuǎn)彎半徑減小，轉(zhuǎn)向靈活，操 縱控制簡(jiǎn)單。 (2).對(duì)土壤的滑切影響顯著減小，轉(zhuǎn)向阻力減小，減少能量損失。 (3).轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)土壤狀況適應(yīng)性增強(qiáng)，土壤破壞減小。(雙側(cè)驅(qū)動(dòng)) (4).既要滿足轉(zhuǎn)向靈活性等要求又可實(shí)現(xiàn)一定程度的降速增扭作用。 履

56、帶式聯(lián)合拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是其重要的總成之一，其性能的優(yōu)良直接影響著車輛的 轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性和生產(chǎn)效率。因此對(duì)性能優(yōu)良的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究一直是車輛工程領(lǐng)域的重要研 究課題。 2.5 小結(jié) 本章對(duì)履帶式車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展概況進(jìn)行了綜述，主要研究了現(xiàn)有的履 帶式車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和履帶式拖拉機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，分析了機(jī)械式雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和 機(jī)械液壓式雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定了一種新型的履帶式拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)形式，提出了本文的主要研究?jī)?nèi)容。 3 拖拉機(jī)變速箱設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)深入分析和總結(jié)美國(guó) Caterpilliar 公司在大功率推土機(jī)上采用的新型差速式轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu)、日本小松公司推土機(jī)的差速

57、轉(zhuǎn)向系及一拖公司生產(chǎn)的東方紅 13028 型履帶拖拉機(jī)的 差速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)一種新型機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，不僅能夠完成原地 轉(zhuǎn)向，而且與機(jī)械液壓式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、操縱簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，加工容易、 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 14 - 安裝和維修方便、節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)。 本文所設(shè)計(jì)的裝置采用電機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源，當(dāng)主軸保持一定轉(zhuǎn)速時(shí)，通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)向輸 入軸輸入轉(zhuǎn)速時(shí)，可以在輸出軸得到不同轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)履帶式拖拉機(jī)達(dá)到不同的轉(zhuǎn)向半徑， 特殊時(shí)可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。 履帶車輛要實(shí)現(xiàn)非滑切轉(zhuǎn)向的主要問(wèn)題是動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)，采用適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)， 使動(dòng)力傳到兩驅(qū)動(dòng)輪，在履帶車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，變

58、速流提供各檔不同的直線行駛速度，與轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu)形成的兩側(cè)履帶的速度差匯流，實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。 表 3-1 履帶拖拉機(jī)的參數(shù) 車輛參數(shù) 數(shù)值 車重 G 14 700N 重心高度 gh1.3m 驅(qū)動(dòng)輪半徑 r 0.344m 履帶接地長(zhǎng)度 L 1.76m 履帶重心偏移距離 gc0 履帶寬度 B 0.346m 履帶中心距 1.3m 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 0P46KW 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù) n 3000r/min 拖拉機(jī)動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng) 1：1 的皮帶輪傳給變速箱。動(dòng)力在變速箱內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的減小 轉(zhuǎn)速增大扭矩的變化最后由輸出軸輸出，為驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力考慮到使用環(huán)境的惡劣性，在 設(shè)計(jì)中有必要將安全系數(shù)適當(dāng)提高。 3.1 變速

59、箱的設(shè)計(jì)原理 拖拉機(jī)動(dòng)力輸出齒輪箱的工作原理，就是將齒輪箱的輸入軸與拖拉機(jī)變速箱后動(dòng)力輸 出軸相連，經(jīng)一系列齒輪變速并換向，動(dòng)力由輸出軸輸出。變速箱內(nèi)使用行星輪可以實(shí)現(xiàn) 無(wú)級(jí)變速。履帶拖拉機(jī)的原地轉(zhuǎn)向是在保持傳動(dòng)比不變的情況下用增加一個(gè)齒輪的外嚙合， 這樣就保持的兩輪的轉(zhuǎn)速不變而方向相反而實(shí)現(xiàn)的。如圖 3-1 拖拉機(jī)變速箱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖所 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 15 - 示齒輪 1,2 實(shí)現(xiàn)軸 1 到軸 2 的減速,齒輪 3（4）,5（6）實(shí)現(xiàn)軸 2 到軸 3 的減速,齒輪 3，4，5，6，7,8,9,10,11,12,配合實(shí)現(xiàn)履帶拖拉機(jī)的原地轉(zhuǎn)向。太陽(yáng)輪 13，15，17 和齒

60、 圈 19 組成一行星輪，太陽(yáng)輪 14，16，18 和齒圈 20 組成另一行星輪，兩行星輪參數(shù)一樣， 兩行星輪分別和齒輪 21，22 固定，由馬達(dá)或電機(jī)通過(guò)軸 10 和軸 5 同步為兩齒圈提供動(dòng)力 實(shí)現(xiàn)履帶拖拉機(jī)的無(wú)級(jí)變速。動(dòng)力從行星輪出來(lái)經(jīng)齒輪 25 和 27（齒輪 26 和 28）再次減速 傳給驅(qū)動(dòng)軸 4（軸 9） 。齒輪 21 和 23 嚙合，22 和 24 嚙合將軸 5 的動(dòng)力分別傳給兩行星輪。 29，30 為一對(duì)蝸輪蝸桿利用蝸輪蝸桿傳動(dòng)中的自鎖性保證機(jī)械傳動(dòng)的正常進(jìn)行。 圖 3-1 變速箱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 16 - 圖 3-2 用 Solidwork

61、s 畫(huà)實(shí)體變速箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3.2 確定裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)比 本設(shè)計(jì)遵循聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)要求，正常行走速度為 0.51.5m/s，最大速度為 3m/s 轉(zhuǎn) 向速度為 0.51.0m/s。 3.2.1 總傳動(dòng)比的確定 驅(qū)動(dòng)輪前進(jìn)的速度為最終的速度 34.0/601dnnvms 所以 3.6.5/in4nr 總轉(zhuǎn)動(dòng)比 3018.6.5i 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 17 - 3.2.2 行星輪傳動(dòng)比估算 1323911HHzi 行星輪輸出軸于太陽(yáng)輪輸入軸傳動(dòng)比： 13193()Hz 所以當(dāng)齒圈沒(méi)有速度即電機(jī)轉(zhuǎn)速為時(shí)傳動(dòng)比最小為 13193Hz 3.2.3 分配傳動(dòng)比 軸 1： ；軸 2： ；行

62、星輪： ；軸 3: 2.8i351.6i4ai2571.6i 3.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 3.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 軸 1 轉(zhuǎn)速： 1230/minmnri 軸 2 轉(zhuǎn)速： 12306.7/in.8nri 軸 3 轉(zhuǎn)速： 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 18 - 25316.7041.6/minnri 齒圈轉(zhuǎn)速： 5104.672./inanr 軸 4 轉(zhuǎn)速： 27560.412.76/minanri 3.3.2 各軸輸出功率 軸 1 輸出功率： 10146.91.4dpkW 軸 2 輸出功率： 21.53.k 軸 3 輸出功率： 52359.07.6pkW 齒圈輸出功率： 57.

63、682.9a k 軸 4 輸出功率： 272579.05.4apkW 3.3.3 各軸的轉(zhuǎn)矩 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 19 - 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩： 469501.3/0ddmpTNmn 軸 1 轉(zhuǎn)矩： 114.95013.79/0pTn 軸 2 轉(zhuǎn)矩： 2239.95025.36/167pTNmn 軸 3 轉(zhuǎn)矩： 5537.6900.85/14pTn 齒圈轉(zhuǎn)矩： 29.8950106./4aapTNmn 軸 4 轉(zhuǎn)矩： 2727 8.4095016.38/27pTn 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 20 - 3.3.4 變速箱的主要參數(shù) 表 3-2 變速箱的主要參數(shù) 參數(shù) 軸

64、 1 軸 2 軸 11 齒圈 軸 4 轉(zhuǎn)速 （r/min） 3000 1666.67 1041.67 260.42 162.76 功率（kW） 41.4 39.33 18.68 14.95 14.20 轉(zhuǎn)矩(N/m) 131.79 225.36 180.175 548.055 833.19 傳動(dòng)比 1.8 1.6 4.0 1.6 效率 0.90 0.95 0.8 0.95 3.4 齒輪主要參數(shù)設(shè)計(jì) 3.4.1. 初步設(shè)計(jì)選擇齒輪的材料及精度確定 齒輪用于拖拉機(jī)變速箱小齒輪選用 40Cr，調(diào)質(zhì)， ；大齒輪選用 45 號(hào)鋼，1260HBS 調(diào)質(zhì)， 。齒輪是拖拉機(jī)用齒輪，精度選 7 級(jí)，要求表面粗糙

65、度20HBS1.63.aRm 3.4.2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 齒輪為鋼齒輪質(zhì)，其摸數(shù)由下式確定： 1312()76.4dHKTudm 確定有關(guān)參數(shù)如下： （1）齒數(shù) z 和齒寬系數(shù) d 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 21 - 取小齒輪齒數(shù) ，120z36 實(shí)際出動(dòng)比： 21361.80zi 齒數(shù)比： 12.8ui 選取齒寬系數(shù)： 0.4db （2）轉(zhuǎn)矩 1T 小齒輪的轉(zhuǎn)矩： 66 511 40.99.509.51.380PT Nmn （3）載荷系數(shù) 查表載荷系數(shù) K 取 1.2 （4）許用接觸應(yīng)力 ：HlimHNZS 查表得： 22lim1lim70/;560/HH 履帶式聯(lián)收機(jī)

66、機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 22 - 假設(shè)本拖拉機(jī)能工作 10 年，每年工作 120 天，每天工作 12h 則應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9160301(201).520hNnrt912.4Ni 查得壽命系數(shù) 取 1.05，最小安全系數(shù) 取 1.25NZHS2lim1170568/.2HNZm2lim224/1.5HNS 由上式得 muKTdHd 81.348.190).(372.4.76)1(43.7632521 模數(shù) m: mzdm69.1208.31 取 m=2 3.4.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 21FSFYzbmKT 確定有關(guān)參數(shù)如下： （1） 分度圓直徑 d 履帶式聯(lián)收機(jī)機(jī)械式原地轉(zhuǎn)向底盤(pán)研究 - 23 - 1204dmz2367 （2） 齒寬 b 10.416db 取 ；15bm215 （3） 齒形系數(shù) 和齒根修正系數(shù)FYsY 查得 ； : ；12.8F2.461.5s21.65s （4）許用彎曲應(yīng)力 2lim/FNYS ；2lim1590/F2lim2410/F 查得壽命系數(shù) ;.0NY.S 所以得 lim11590. 45.8/2FNYNmSlim22. 3.7/15FN 代入上式得