買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 1 摘要 我 國人民在長(zhǎng)期實(shí)踐中 ， 發(fā) 揮自己的聰明才智，發(fā)明 創(chuàng)制了一種 運(yùn)用“浮 式”工作原理的 在深泥腳水田中能很好工作的新 型水田動(dòng)力機(jī)械 船式拖拉 機(jī) (又稱機(jī)耕船 )，加速了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化事業(yè)的發(fā)展。 它在中國南北方十多個(gè) 省、市、區(qū)得到了推廣應(yīng)用。 本文 通過對(duì) 船式拖拉機(jī) 半軸主件及驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 從而加強(qiáng)我們對(duì)機(jī)耕船的了解。隨著我國機(jī)耕船生產(chǎn)、使用、和科學(xué)研究的的 日益發(fā)展和深入，機(jī)耕船必將顯示出更加強(qiáng)大的生命力。 關(guān)鍵詞： 機(jī)耕船 ；半軸組件；驅(qū)動(dòng)輪；設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 2 ur in to a n of of as to s In a by of of So as to of is a 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 3 目錄 摘要 . 1 . 2 第一章 緒論 . 5 式拖拉機(jī)的應(yīng)用概況 . 5 船式拖拉機(jī)的工作原理及其行走機(jī)構(gòu) . 6 影響船式拖拉機(jī)牽引力的主要因素 . 6 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 . 6 第二章 驅(qū)動(dòng)輪半軸組件設(shè)計(jì) . 8 軸組件的作用和要求 . 8 半軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 8 半軸組件的零件設(shè)計(jì) . 9 軸組件零件強(qiáng)度校核 . 13 第三 章 驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 21 . 21 . 27 . 28 驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 31 . 32 第四章 設(shè)計(jì)總結(jié) . 34 . 34 . 34 耕船發(fā)展趨勢(shì) . 34 參考文獻(xiàn) . 36 致謝 . 37 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 4 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 5 第一章 緒論 式拖拉機(jī)的應(yīng)用概況 中國是一個(gè)盛產(chǎn)水稻的國家，而適于水稻種植的田地中，有 40007000 畝深泥腳田（等包括湖田、冬水田、海涂田）無法進(jìn)行機(jī)械化耕作。這 些深泥腳水田的地下水位高、土質(zhì)粘重、承壓能力極差，其表層壓強(qiáng)度 一般均在 5 10下。 這樣的深泥腳田，土壤 肥沃，增產(chǎn)潛力很 大。但長(zhǎng)期以來，生產(chǎn)方式極其落后，產(chǎn)量極低，機(jī)械化問題得不到解 決。以前，深泥腳水田靠?；蛉肆ΩN。牛下深泥腳水田，不僅腿腳深 陷、行走艱難，使生產(chǎn)率極低；而且由于冬春寒冷、夏季酷熱，農(nóng)時(shí) 緊、農(nóng)活重，致使不少耕牛死亡。有些地區(qū)，只能靠幾個(gè)強(qiáng)勞力拉一張 犁進(jìn)行耕作，勞動(dòng)極其繁重。一些極深的田，則用戳眼插秧，土囊中年 不得翻耕 。有的地區(qū)曾試圖用拖拉機(jī)下深泥腳水田耕作，但是沉陷很 大，以致后橋、半軸殼、發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼等均沒入泥中而無法前進(jìn)，更無 法進(jìn)行作業(yè)。機(jī)耕船正 是深泥腳水田地區(qū)人民向大自然開戰(zhàn)所取得的卓 著成果。機(jī)耕船的誕生解決了深泥腳水田機(jī)械化這一難題，使耕種深泥 腳水田的勞動(dòng)生產(chǎn)率得到大幅度提高。 隨著洪湖 12 型機(jī)耕船研制工作的進(jìn)展，機(jī)耕船受到國內(nèi)有關(guān)方面 的重視，湖北省各地和其他一些省市陸續(xù)獲得了樣機(jī)。自 1971 年開 始，我國各地（特別是南方）相繼開展了各種機(jī)耕船的研制工作。數(shù)年 來各地的機(jī)耕船相繼定型投產(chǎn)，從數(shù)量到品種均獲得大幅度增長(zhǎng)，迅速 推進(jìn)了這些省的水田機(jī)械化。各省在機(jī)耕船的研制中，根據(jù)各地自然條 件 、耕作方法、工業(yè)水平的不同，對(duì)機(jī)耕船 使用性能進(jìn)行改進(jìn)，因地制 宜的發(fā)展了一批各具特色的新機(jī)型。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 6 船式拖拉機(jī)的工作原理及其行走機(jī)構(gòu) 船式拖拉機(jī)由于其工作的環(huán)境是在深泥腳水田而采用浮式工作原理 ,其要點(diǎn) 如下 : 將一般拖拉機(jī)的行走機(jī)構(gòu)的支承和驅(qū)動(dòng)功能分別用船體 (或滑撬 )和 驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)來代替 ,以保證不會(huì)發(fā)生滑轉(zhuǎn)下陷 ,使拖拉機(jī)始終 “ 浮 ” 在土 壤表層。 采用支承面積很大的、底面平滑的流線形船體 (或滑撬 )及拖板 , 使拖拉機(jī)的接地比壓降低到 斤 /厘米 2,從而保證即使是在 最松軟的土壤上工作 ,沉陷量也不超過 5厘米。 其 重心和在工作狀態(tài)下的 浮心虛盡可能接近接地面積的幾何中心 ,并能使前部稍為翹起 ,前部應(yīng)有較 大的圓弧過渡部分 ,以降低其滑行咀力 。 采用具有較大剪切面積的驅(qū)動(dòng) 行走機(jī)構(gòu) ,以保證產(chǎn)生足夠的土壤推進(jìn)力 ;它最好是能垂直入出 影響船式拖拉機(jī)牽引力的主要因素 機(jī) 耕船的工作環(huán)境所致，船體工作時(shí)受土囊作用力比較復(fù)雜，因此土壤 的機(jī)械 組成及結(jié)構(gòu)、土壤含水量、稠度、土壤容量和孔隙率、土壤 的粘聚力、 土壤 粘 著性、 土壤 摩擦力、承壓能力和抗剪能力、船體線型 、發(fā)動(dòng)機(jī)功率 以及驅(qū)動(dòng)輪 結(jié)構(gòu) 等都對(duì)機(jī)耕船的牽引力有著影響。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 12型 01、船式拖拉機(jī)動(dòng)力參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)功率： 12 馬力 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 1200 轉(zhuǎn) /分 02、船式拖拉機(jī)工作參數(shù)：緩行工作速度： 2.5 km/h 基本工作速度： 6.6 km/h 運(yùn)輸工作速度： 15.0 km/h 倒檔工作速度： 3.0 km/h 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 7 03、變速箱最大輸出扭矩： 4、變速箱最大輸出功率： 第一章 緒論 式拖拉機(jī)的應(yīng)用概況 式拖拉機(jī)工作原理及其行走機(jī)構(gòu) 響船式拖拉機(jī)牽引力的 主要因素 計(jì)任務(wù)和要求 第二章 驅(qū)動(dòng)輪半軸組件設(shè)計(jì) 軸組件的作用和要求 軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸組件的零件設(shè)計(jì) 軸組件零件強(qiáng)度校核 第三章 驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 式拖拉機(jī)總體動(dòng)力學(xué)分析（ 推斷出影響牽引力的各因素及其影響程度 ） 動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)分析（ 簡(jiǎn)要說明基本形式及其對(duì)牽引力的影響程度 ） 動(dòng)輪受力分析（ 具體分析、說明影響程度、土壤條件對(duì)入土深度要求等 ） 動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第四章 設(shè)計(jì)總結(jié) 論綜述 在不足 動(dòng)輪入 土深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 8 第二章 驅(qū)動(dòng)輪半軸組件設(shè)計(jì) 軸組件的作用和要求 半軸組件主要包括半軸齒輪、 連接半軸與半軸齒輪之間的花鍵，其中機(jī)耕 船半軸位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用首先是增扭，降速以及 改變轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng) 方向，即 增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的傳遞給機(jī) 耕船 車輪，其次還要承受作用于路面或機(jī)耕船船身之間的垂直力，縱向力和橫 向力以及制動(dòng)力矩和反作用力矩等。 由于半軸的功用關(guān)系到機(jī)耕船的動(dòng)力性和 經(jīng)濟(jì)性能，因此對(duì)半軸組件的設(shè)計(jì) 有如下要求： （ 1） 選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p 速比，以保證機(jī)耕船在給定條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃 油經(jīng)濟(jì)性。 （ 2）齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)。 （ 3）在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。 （ 4）具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和船體間的各種力和力 矩，減少?zèng)_擊載荷，提高船式拖拉機(jī)的平順性。 （ 5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，維修調(diào)整方便。 半軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸結(jié)構(gòu)形式分析 半軸根據(jù)其車輪端的支撐方式不同，可分為半浮式、 3/4浮式和全浮式三種 形式。 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的 內(nèi)孔，車輪 裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反力所 引起的全部力 和力矩。半浮式半軸有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量小，尺寸緊湊，造價(jià)低廉 的優(yōu)點(diǎn)，但所承受載荷復(fù)雜且較大 ，因此多用于質(zhì)量較小，使用條件較好，承 載負(fù)荷不大的轎車和微型、輕型貨車或客車上。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 9 3/4浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套 管的端部直接支撐著車輪輪轂，而半軸則與其端部凸緣與輪轂用螺釘聯(lián)接 。該 形式半軸受載情況與半浮式相似，只是載荷有所減輕，一般只用在轎車和輕型 貨車上。 全浮式半軸理論上只承受傳動(dòng)系 的轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，但實(shí)際上由于加工 零件的精度和裝配精度影響以及橋殼、軸承支承剛度不足等原因，仍可能使全 浮式半軸承受一定的彎矩。具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋外端結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要采用 形狀復(fù)雜且質(zhì)量和尺寸均較大的輪載，制造成本高，故小型車和轎車不必采用 此結(jié)構(gòu) ，而廣泛用于輕型以上各種載貨汽車、越野汽車和客車。 軸結(jié)構(gòu)形式選擇 根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)耕船的參數(shù)，分析所選半軸的結(jié)構(gòu)形式，由于機(jī)耕船工作環(huán) 境與越野汽車工作環(huán)境類似，再考慮到對(duì)半軸強(qiáng)度的要求，半軸結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化 以及制造經(jīng)濟(jì)成本等多方面的因數(shù)，因此應(yīng) 選用全浮式半軸，使得半軸受載單 一， 增加半軸使用壽命。 半軸組件的零件設(shè)計(jì) 浮式半軸計(jì)算載荷的確定 設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)首先可根據(jù)其使用條件和載荷工 況相同或相近 的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布 置來看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)他進(jìn)行強(qiáng)度校核。 計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的 工況： （ 1） 縱向力2X(驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力 )最大時(shí)，其最大值為2G ，附著系數(shù) 在計(jì) 算時(shí)取 有側(cè)向力作用。 （ 2） 側(cè)向力2最大值為21G（發(fā)生于汽車側(cè)滑時(shí)），側(cè)滑時(shí)輪胎 與地面的附著系數(shù)1在計(jì)算時(shí)取 有縱向力作用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 10 （ 3） 垂向力最大時(shí)（發(fā)生在機(jī)耕船高速通過不平路面時(shí)），其值為 （2 其中時(shí)不 考慮縱向力和側(cè)向力作用。 由于車輪承受的縱向力2X，側(cè)向力2限制，即有 222 2 2G X Y 故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。 全浮式半軸 只承受轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可有附著力矩 22.L r R r X r 求得，其中2取兩者中的較小者。 若按最大附著力計(jì)算，即 222. 2L r R r X r 式中： 輪胎與地面 附著系數(shù)取 m 機(jī)耕船加速或減速時(shí)的質(zhì)量系數(shù)，可取 處取 r 驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑 255G 入數(shù)據(jù)算的 3 4 0 m 400600宜鍛造的場(chǎng)合。 鑄鐵的抗彎及耐沖擊性能較差，主要用于低速、工作平穩(wěn)、傳遞功率不大 的對(duì)尺寸和重量無嚴(yán)格要求的開式齒輪。常用的材料有灰鑄鐵 墨鑄鐵 非金屬材料的彈性模量小，在承受同樣載荷作用下，其接觸應(yīng)力小。但它 的硬度、接觸強(qiáng)度和抗彎曲強(qiáng)度低。因此它常用于高速、小功率、精度不高或 要求噪聲低的齒輪傳動(dòng)中。 (1)確定許用應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 3li m 1500H M P a ；查圖 360F M P a 。查 表 3m i n m i 1 , 1 . 5。12 6 / 2 6 1zu z 查圖 3 1；查圖 3 1買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 15 l i mm i 0 0 1 1 3 6 3 . 61 . 1Z M P l i mm i 0 2 1 6 1 3 . 31 . 5F S M P （ 2）驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 工作轉(zhuǎn)矩 3 9 6 m m 確定載荷系數(shù) K ，取 ， ， ， ， 1d 1 . 2 5 1 . 1 0 1 . 1 1 . 1 1 . 6 6 K K K 查圖 3。查表 3 1 8 9 P a，因齒數(shù)較多，取 吃面接觸應(yīng)力 2 3 312 ( 1 ) 2 1 . 6 6 3 4 0 . 6 ( 1 1 )2 . 5 1 8 9 . 8 0 . 8 6 2 6 . 61 4 4 3 . 1H H E H Z M P ab d u 故齒面接觸強(qiáng)度滿足要求。 （ 3）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 查圖 3 ， ，取 2 6 3 . 8F F a S a F Y Y M P 因此輪齒彎曲強(qiáng)度滿足要求。 浮式半軸的強(qiáng)度校核 首先是驗(yàn)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ： 316此處 3 4 0 m d=33文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 16 最終求得扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 = ( 4 0 7 0 ) M P a 所以滿足半軸強(qiáng)度要求。 半軸扭轉(zhuǎn)角： 180 其中半軸長(zhǎng)度 482l G 為材料剪切模量，等于 8032p ，最終求得 10 在 6 15之間，所以半軸尺寸符合要求。 1 圖 4 畫軸空間受力簡(jiǎn)圖（ c），將軸上作用力分解為垂直受力圖（ d）和水平面受力圖（ e）。 分別求出垂直面上的支反力和水平面上的支反力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 17 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 4 3 9 162齒輪的圓周力： 224020810439322 322 齒輪的徑向力： 53 7 4 水平面內(nèi)的支反力 ： R 5973 得 直面內(nèi)的支反力 ： R 5973 得 A 18880 B 23360 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 18 畫彎矩、轉(zhuǎn)矩圖 分別作出垂直和水平面上的彎矩圖（ f）、（ g），并按 22進(jìn)行彎矩合成，畫轉(zhuǎn)矩圖（ h）。 轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算， a= 則 3 0 8 1 21 8 8 4 6 8 按 22 )( 計(jì)算，并畫出當(dāng)量彎矩圖（ i）。 一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足只需對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核即可，而軸的危險(xiǎn)截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和當(dāng)量彎矩圖可知， 截面尺寸也非常大，屬于危險(xiǎn)截面。其它截面強(qiáng)度肯定滿足，無需校核彎扭合成強(qiáng)度。 8 2 7 7 3)( 22強(qiáng)度校核：考慮鍵槽的影響，查附表 6 33 a ， 則 M P 顯然 ， 故安全。 校核 （ 1）判斷危險(xiǎn)截面 截面 （ 2）疲勞強(qiáng)度校核 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 19 彎曲應(yīng)力幅： M P 2 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅： M P a 8 8 42 彎曲平均應(yīng)力： 0m扭 轉(zhuǎn)平均應(yīng)力： 據(jù) 50， 60，查表 6 ， 附表 6 825.1 附表 6表 6 ， ， 76.0r SS 故安全 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 20 的設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核 半軸與半軸齒輪通常采用鍵聯(lián)接，根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)以及軸的直徑，為了使結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單化，此處選用 A 型普通平鍵聯(lián)接。 軸端直徑為 40慮到鍵在軸中 部安裝，故選取鍵 16 70 003， 12b ， 70L ， 8h 。 選擇 45 號(hào)鋼，其許用擠壓應(yīng)力 100p M 鍵聯(lián)接的主要失效形式是齒面壓 潰（靜聯(lián)接）或磨損（動(dòng)聯(lián)接），通常只進(jìn)行聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度或耐磨性的條件 計(jì)算： 由于此處是驅(qū)動(dòng)半軸與半軸齒輪的聯(lián)接，屬于靜 聯(lián)接 所以只進(jìn)行 鍵聯(lián) 接表面壓強(qiáng)的計(jì)算： 2 2 3 4 0 . 6 7 8 . 84 0 5 4 8 0 . 5p T M P a M P ad l k 1 0 0p p M P a 式中， T 為軸所受轉(zhuǎn)矩 l 為平鍵的接觸長(zhǎng)度， l L b k 為鍵與輪轂的接觸高度，一般 p為平鍵聯(lián)接工作表面所受擠壓應(yīng)力 p 為許用擠壓應(yīng)力 綜合上述， 此平 鍵 的 強(qiáng)度足夠， 設(shè)計(jì)符合要求 半軸與驅(qū)動(dòng)輪轂相連接時(shí)同與半軸齒輪相連接時(shí)同樣采用平鍵聯(lián)接，設(shè)計(jì) 同半軸齒輪平鍵聯(lián)接。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 21 第三章 驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本節(jié)著重討論機(jī)耕船水田作業(yè)狀態(tài)的受力分析。機(jī)耕船水田作業(yè)狀態(tài)即是 拆去前橋，船底浮于水田土壤表層，驅(qū)動(dòng)輪刺插入土壤，配帶懸掛農(nóng)具進(jìn)行作 業(yè)的工作狀態(tài)。 （一）機(jī)耕船船體的滑行阻力 機(jī)耕船運(yùn)動(dòng)時(shí)，船體是在水田表層上滑行的，其滑行阻力 力的一部分。船體滑行時(shí)，其阻力可能來自以下幾個(gè)方面： 壓實(shí)土壤形成溝轍所需的力； （二） 縱向平面內(nèi)的受力分析 驅(qū)動(dòng)輪后置的機(jī)耕船懸掛農(nóng)具進(jìn)行耕作，當(dāng)機(jī)組做等速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其縱 向平面內(nèi)作用的外力如下圖所示 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 22 圖 3 驅(qū)動(dòng)輪后置時(shí)機(jī)耕船機(jī)組縱向平面內(nèi)的總體受力分析 用 重量 作用于機(jī)耕船重心處 ，與驅(qū)動(dòng)輪軸線的水平距離為a 。 作用于農(nóng)具重心處， 與驅(qū)動(dòng)輪軸線的水平距離為 合力驅(qū)動(dòng)輪軸線的水平距離為,和滑行阻力的合力 驅(qū)動(dòng)輪軸線的垂直距離 m）； 驅(qū)動(dòng)輪軸線的水平距離為,和水平推進(jìn)力與驅(qū)動(dòng)輪軸線的垂直距離即是驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑于穩(wěn)定作業(yè)時(shí)，土壤對(duì)驅(qū)動(dòng)輪非驅(qū)動(dòng)面的水平阻力較小，一般可忽略不計(jì)。 在縱向平面內(nèi)的分力可分解為水平方向和垂直方向上的兩個(gè)分力其中水平分力作用于（ 1223）0文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 23 其中0直分力可近似認(rèn)為通過農(nóng)具的重力線，它是土壤對(duì)犁曲面的垂直阻力和對(duì)犁底的向上反力的綜合反映， 當(dāng)鏵尖鋒利、土壤 稀軟時(shí)，之可能向上。 的縱向水平阻力作用線可近似看作與x x P為機(jī)耕船的牽引阻力。 通常認(rèn)為土囊對(duì)犁側(cè)板的垂直反力為零。 在耕作過程中，懸掛農(nóng)具與機(jī)耕船構(gòu)成一個(gè)整體，只進(jìn)行位調(diào)節(jié)。機(jī)耕船 的下陷深度為動(dòng)輪軸與船尾的水平距離為 根據(jù)上述受 力狀況，可列出機(jī)耕船在水田中穩(wěn)定耕作時(shí)所受各力在水平和 垂直方向的平衡方程式： 水平方向：q x x c T F P P P (3 垂直方向：s n Z c R Y Y (3式中 將機(jī)耕船在水田中穩(wěn)定耕作時(shí)所受各力對(duì)驅(qū)動(dòng)輪軸線 寫出下列 力矩平衡方程式： ( ) ( )2 os x x c c c c q q q d n n z a R F h m P m Y l Y a X r G a R a 上式各參數(shù)中，鑒于水田犁耕耕深不大，可以近似的認(rèn)為2o ch h； 將犁的工作阻力看作是水平作用的，即 0；同時(shí)代入q q d q r Y a, 上 式即可簡(jiǎn)化為： s q c c q n nG a X m Y l M G a (3綜合分析式 (3（ 3（ 3可以得出以下結(jié)論： （ 1） 式 (3明，驅(qū)動(dòng)輪的推進(jìn)力滑 行阻力 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 24 （ 2） 機(jī)耕船使用重量具重量的力矩。 (三 ) 驅(qū)動(dòng)力矩向平面的受力分析 機(jī)耕船懸掛農(nóng)具進(jìn)行耕作時(shí)，一般右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪走在犁溝中。但由于左右兩 驅(qū)動(dòng)輪的入土深度本已大于耕深，且有船體支撐著機(jī)耕船的大部分重量，因 此，一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪走在犁溝，不會(huì)引起船體橫向的明顯歪斜。船體的橫向水平位 置繪制其受力分析圖（圖 3當(dāng)機(jī)組做等速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其橫向垂直平面 內(nèi)作用的外力有： s; c; ,Y; 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 25 在橫向平面內(nèi)的分力 由上述受力狀態(tài)，可以寫出機(jī)耕船等速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，橫向垂直平面的力和力矩 平衡方程式： 水平方向： （ 3 垂直方向：（ 3 對(duì) ) ( ) 5 B ( Y)R( （ 3 在式（ 3，若設(shè) e=0,且 ,可得 5B ( （ 3 我們可以就式（ 2 2行如下討論： 能由于機(jī)耕船的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了左右輪入土深度大致相同，但左輪全部入土深度都與土壤接觸，受到土壤的反作用；而右輪走在 犁溝中，只有輪尖部分接觸下層土壤，所受土壤反力要小些。當(dāng)然，由于水田下層土壤機(jī)械強(qiáng)度較大，1 2知，當(dāng)其它條件不變時(shí)， e 增大，可使此，有時(shí)機(jī)耕船有意將整機(jī)重心偏向未耕地一些。 （四） 水平平面的受力分析 機(jī)耕船懸掛農(nóng)具進(jìn)行耕作，當(dāng)機(jī)組等速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在水平平面所外力如 下 圖 （ 2所示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 26 ,P。和土壤對(duì)左右驅(qū)動(dòng)力的滾動(dòng)阻力,P。 3. 土壤對(duì)犁鏵總的阻力 由上述受力狀態(tài)，水平平面的力和力矩平衡方程式： 縱向方向： 12P（ 2 橫向方向： 對(duì) )0 . 5 B (-) 5 B ( P 2f q 1 可將上式化簡(jiǎn)為 )5 B ( X 2 在式（ 2， 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 27 由于P 偏離機(jī)耕船縱向?qū)ΨQ平面，將造成整個(gè)機(jī)組向已耕地偏轉(zhuǎn)的 力矩。由于機(jī)耕船在耕作時(shí)，一般右輪走在犁溝中，雖兩輪入土深度一樣，但 因接觸圖層的高度不同，土壤對(duì)左右輪的水平推進(jìn)力仍然是不同的，且 12 X ，這樣不僅不能依靠 )(來平衡上述偏轉(zhuǎn)力矩，而且又造 成了機(jī)組向已耕地偏轉(zhuǎn)力矩。 綜上所述，影響驅(qū)動(dòng)輪牽引力的主要因素 是驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩、機(jī)耕船船 體所受阻力、驅(qū)動(dòng)輪所受阻力以及懸掛農(nóng)具所受阻力等。 機(jī)耕船水田作業(yè)的驅(qū)動(dòng)輪目前大都具有剛性輪刺，當(dāng)有輪緣時(shí)，其輪緣是 不入土的?，F(xiàn)采用的輪刺 形狀有楔形、單葉片形和曲面型幾種，無論哪種的輪 刺，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律都是相同的。機(jī)耕船在水田運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以認(rèn)為它的船體總是保 持在某一水平面上運(yùn)動(dòng)，其垂直位置不受驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)的影響 ，因而驅(qū)動(dòng)輪軸也 總是保持在某一水平面上運(yùn)動(dòng)。這樣可以把驅(qū)動(dòng)輪看作是一個(gè)具有一定半徑的 剛性輪，沿一假想平面作純滾動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪在驅(qū)動(dòng)力矩作用下 在土囊中滾動(dòng) 時(shí)，其輪刺與土囊相互作用而產(chǎn)生對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的推進(jìn)力，與此同時(shí)驅(qū)動(dòng)輪將出現(xiàn) 一定程度的滑轉(zhuǎn)；而當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪作為被動(dòng)輪時(shí)，則需由一定的外力推動(dòng)才能滾 動(dòng)，這時(shí)驅(qū)動(dòng)輪將產(chǎn)生一定程度的滑移。驅(qū)動(dòng)輪無滑轉(zhuǎn) 無滑移的滾動(dòng)狀態(tài)，則 是一種理想的滾動(dòng)狀態(tài)（自由滾動(dòng)狀態(tài)），這時(shí)土囊作用在驅(qū)動(dòng)輪上的水平合 力為零。 在理想滾動(dòng)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)輪軸的運(yùn)動(dòng)速度即機(jī)耕船的理論速度，用示，由于驅(qū)動(dòng)輪作純滾動(dòng)，其理論滾動(dòng)半徑驅(qū) 動(dòng)輪角速度為q時(shí)，機(jī)耕船理論速度為 : l l 在機(jī)耕船實(shí)際工作中，驅(qū)動(dòng)輪總有一定程度的滑轉(zhuǎn)，即使在空負(fù)荷 (牽引力 為零 )行駛時(shí)也是如此，因此驅(qū)動(dòng)輪的實(shí)際速度 此機(jī)耕 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 28 船實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況 受驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)作用影響，從而影響到機(jī)耕船牽引力的作用。由 于驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)，引起機(jī)耕船速度的遺失，因此驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑轉(zhuǎn)越嚴(yán)重， 機(jī)耕船速度損失越嚴(yán)重，機(jī)耕船的牽引性能也就越差。另外牽引性能也受土囊 性質(zhì)、驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)以及發(fā)動(dòng)機(jī)功率的影響。 機(jī)耕船的驅(qū)動(dòng)輪在水田作業(yè)時(shí)的主要作用，是產(chǎn)生船體運(yùn)動(dòng)的推進(jìn)力。 驅(qū) 動(dòng)輪在土囊中滾動(dòng)時(shí)，還會(huì)受到一些其他力的作用，因此，應(yīng)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪受力狀 態(tài)作一分析，并以此來衡量驅(qū)動(dòng)輪性能的好壞和某些因素對(duì)它的影響。 驅(qū)動(dòng)輪在驅(qū)動(dòng)力矩作用下，在土壤中滾動(dòng)時(shí)，作用在它上面的外力如 下圖 所示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 29 （ 1） 驅(qū)動(dòng)力矩隨驅(qū)動(dòng)輪上所受其他外力的大小而變化 ； 它與發(fā)動(dòng)機(jī)有 效力矩 q c i eM i M c為傳動(dòng)系統(tǒng)效率；總傳動(dòng)比 （ 2） 機(jī)耕船重量（包括驅(qū)動(dòng)輪重量）分配到驅(qū)動(dòng)輪上的垂直載荷是隨 機(jī)耕船工作狀況而變化的； (3)船體對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的水平阻力驅(qū)動(dòng)輪推動(dòng)船體運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的船體水平 作用反力； （ 4） 土壤 對(duì)輪刺的作用力。 土壤 對(duì)輪刺的作用力是輪刺在運(yùn)動(dòng)時(shí)擠壓 土壤 所 產(chǎn) 生的反作用力 。反作用力的來源，主要是輪刺頂端和兩側(cè)面對(duì)土囊 的剪切作 用所產(chǎn)生的 土 壤 抗剪力，和形成刺孔時(shí)對(duì) 土壤 的壓實(shí)或擠開作用的抗力，此外 還有 土壤 對(duì)輪刺的吸附摩擦作用力。 作用驅(qū)動(dòng)平面上的水平力方向是與機(jī)耕船運(yùn)動(dòng)方向一致的，垂直力方向在 入土?xí)r向上、出土?xí)r向下，其合力仍應(yīng)向上并作用在驅(qū)動(dòng)輪軸的前方。作用在 輪刺非驅(qū)動(dòng)面上的力與輪刺非驅(qū)動(dòng)面傾角和滑轉(zhuǎn)率有關(guān)。 在圖 3qX、力，作用點(diǎn)距離驅(qū)動(dòng)輪軸 qa。mX、用在輪刺非驅(qū)動(dòng)面上的水平力和垂直力的平均合力，作用點(diǎn)距離輪軸 O 點(diǎn)的垂 直和水平距離為 驅(qū)動(dòng)輪的力和力矩平衡方程式為： q q Y（ 3 q q X（ 3 q q d q q m m m r Y a Y a X r （ 3 式（ 3明機(jī)耕船分配在驅(qū)動(dòng)輪上的重量是隨土囊對(duì)輪刺的垂直反力 變化的，而垂直反力qY、土壤 性質(zhì)、驅(qū)動(dòng)輪陷深、機(jī)耕 船的工作負(fù)荷和滑轉(zhuǎn)率等因素有關(guān)。從已有的一些試驗(yàn)知道，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)參 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 30 數(shù)一定時(shí)，在 土壤 機(jī)械強(qiáng)度較大、驅(qū)動(dòng)輪入土較深的水田中，機(jī)耕船工作負(fù)荷 和滑轉(zhuǎn)率較小時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪的承重是比較大的。一些試驗(yàn)指出：在正常工作狀態(tài) 時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪的承重約為整機(jī)重量的 35 55；在空載起步時(shí)瞬時(shí)最大承載可達(dá) 整機(jī)重量的 70左右；而當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪完全滑轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)輪幾乎不承重。 式（ 3說明，土囊作用在驅(qū)動(dòng)輪上水平作用力之差（，是用 來平衡船體和農(nóng)具的阻力的。壤 對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的前 進(jìn)阻力。 推動(dòng)船體 的水平力用來克服船體滑行阻力和產(chǎn)生牽引力（用來克服農(nóng)具阻 力）。式（ 3可寫成下列形式： q m q m c F X P P (3式中 可見，為了充分利用機(jī)耕船的推進(jìn)力來牽引農(nóng)具，應(yīng)盡量避免或減少驅(qū)動(dòng) 輪前進(jìn)阻力別是當(dāng)機(jī)耕船在表層 土壤 機(jī)械強(qiáng)度較大的水 田中工作時(shí)， 時(shí)應(yīng)注意減少這種會(huì)降低 土壤 推進(jìn)力的阻力。 式 (3映了驅(qū)動(dòng)力矩的的分配情況 ?？梢钥闯觯纱怪绷Y、的對(duì)驅(qū)動(dòng)輪軸 q q m mY a Y a）是阻礙驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)的，稱為驅(qū)動(dòng)輪滾 動(dòng)阻力矩，它們將消耗一部分驅(qū)動(dòng)力矩并造成功率損失。 由于阻力矩受 土壤 條件影響，故驅(qū)動(dòng)輪入土深度在設(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)有一定要求， 要求如下： （ 1） 保證船底與 土壤 盡量水平接觸，而不致由于輪刺扎不進(jìn) 應(yīng)有的深度而將 機(jī) 耕船拱起 ，使機(jī)耕船行駛阻力增加。 （ 2） 在能獲得所需水平推進(jìn)力的前提下，應(yīng)盡量減少輪刺入土深度，以使?jié)L 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 31 動(dòng) 阻力最小 。 由于減少了入土深度，從而減少了輪刺與 土壤 的接觸高度和面積，使其擠 壓、剪切 土壤 所產(chǎn)生的應(yīng)力減小，而且隨著入土深度的減小，土囊的機(jī)械強(qiáng)度 一般逐漸減弱，也能使?jié)L動(dòng)阻力減小。但隨著入土深度的減小，水平推進(jìn)力也 逐漸減小，可見為了使在獲得所需一定牽引力的同時(shí)，使?jié)L動(dòng)阻力最小的有效 措施是采取入土深度可調(diào)。 入土可調(diào)有如下優(yōu)點(diǎn)： 在保證獲得所需水平推進(jìn)力的前提下，能使行駛阻力最?。蝗舨捎脝芜吙?調(diào)，可有助于克服偏牽引，使機(jī)耕船直線行駛性有所改善；減少入土深度，既 減小了滾動(dòng)阻力，又有助于克服整機(jī)翹頭。故，若采取驅(qū)動(dòng)輪入土深度可調(diào)， 對(duì)機(jī)耕船的縱向、橫向平衡，對(duì)牽引效率的提高等均有好處。 驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)耕船一般都配備兩種驅(qū)動(dòng)輪，一是作為道路轉(zhuǎn)移、運(yùn)輸作業(yè)和旱地作業(yè) 用的橡膠輪；另一種是適應(yīng)水田用的水田鐵輪。橡膠輪是采用一般國產(chǎn)拖拉機(jī) 用的輪胎或力車車胎，這里不再贅述。以下僅僅就水田鐵輪的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問 題進(jìn) 行介紹。 水田 土壤 系多層結(jié)構(gòu)，上層系稻根、雜草和稀泥；中層為流質(zhì)層，機(jī)械強(qiáng) 度低，承壓能力差；下層為硬底層，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和承壓能力。裝有水田 輪的拖拉機(jī)在水田中作業(yè)，其輪齒或輪胎花紋抓著硬底層，才能發(fā)揮一定的驅(qū) 動(dòng)力。 一般旱地用的輪式拖拉機(jī)下水田時(shí)，下陷深度較大，滾動(dòng)阻力大，附著力 不足，輪胎壓溝嚴(yán)重，影響作業(yè)質(zhì)量。采用水田輪在一定程度上克服了上述缺 點(diǎn)，改善了牽引性能。目前我國使用的水田輪 主要有高花紋輪胎和塑料鑲齒輪 胎。 高花紋輪胎與普通輪胎相比，胎紋的高度和間距都較大，其布置角較小。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 11970985 32 這種 輪胎在泥腳較淺地區(qū)能抓著硬底層，可獲得較大的驅(qū)動(dòng)力；平順性較好， 沖擊負(fù)荷較小，拖拉機(jī)可作遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)移，但輪胎壓溝較嚴(yán)重，影響田面平整。 塑料鑲齒鐵輪的特點(diǎn)是輪緣較窄，抓土能力強(qiáng)，壓溝不顯著，附著性能較好， 但道路行駛平順性差，鑲齒的壽命短。 以上兩種水田輪在泥腳較淺的水田中適應(yīng)性能較好，但不適宜深泥腳田的 使用，深泥腳田應(yīng)采用楔形水田輪。 現(xiàn)有機(jī)耕船驅(qū)動(dòng)輪頂圓直徑大都在 750米范圍內(nèi)。直徑增大后，對(duì) 于減小滾動(dòng)阻力和增大推進(jìn)力都是有利的。但由于驅(qū)動(dòng) 輪軸與船體的相對(duì)位置 受到驅(qū)動(dòng)輪入土深度的限制 ，因而從結(jié)構(gòu)布置上不允許驅(qū)動(dòng)輪直徑太大。此外 當(dāng)直徑增大后，將使傳動(dòng)系統(tǒng)載荷增加，整機(jī)的結(jié)構(gòu)重量也增加。一般來說， 在深泥腳、土壤稀軟的使用條件下，要求驅(qū)動(dòng)輪的入土深度大些，驅(qū)動(dòng)輪直徑 應(yīng)取較大值。 輪刺驅(qū)動(dòng)面傾角 對(duì)滾動(dòng)阻力和土壤推進(jìn)力都有影響， 角應(yīng)選擇的大 些，參考現(xiàn)有一些驅(qū)動(dòng)輪 角范圍一般在 6到 25范圍內(nèi)，考慮到 這一問題 的解決，可選擇變角方式進(jìn)行選擇，因此可采用雙葉片輪的方式。 3 度以及數(shù)目 現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)輪輪刺寬度在 180340毫米范圍內(nèi)，寬度增大后可以提高土壤推 進(jìn)力，但同時(shí)也增加了滾動(dòng)阻力，還會(huì)增加機(jī)耕船的輪廓尺寸。寬度應(yīng)根據(jù)上 述幾個(gè)方面考慮。輪刺的數(shù)目增多后會(huì)增大驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)阻力，而對(duì)土壤推進(jìn)力 影響不大，輪刺數(shù)目過少會(huì)影響行駛的平順性 ，現(xiàn)有機(jī)耕船輪刺一般都在 69 個(gè)（對(duì)）之間。 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，除了應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、制造容易、壽命長(zhǎng)等一般 求外，還應(yīng)具有滾動(dòng)阻力小、土壤推進(jìn)力大的特點(diǎn)，這就要求合理的選擇驅(qū) 動(dòng)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)。在如下表中列出了一些機(jī)耕船驅(qū)動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828或 1197