中耕施肥機行走裝置設計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u16586中耕施肥機行走裝置設計計算案例 1169071驅動輪的設計 1247982履帶板的設計 2292013承重輪和承重輪軸的設計 3136054結構與運動參數(shù)計算 522615履帶式行走裝置三維建模 6行走底盤系統(tǒng)是馬鈴薯中耕追肥機的關鍵部件，受作業(yè)環(huán)境的限制，機具要行駛在兩壟馬鈴薯中間或壟溝中，溝底并不平整且寬度較窄，經(jīng)試驗探索后選用履帶式行走裝置。履帶式行走裝置能夠在兩壟之間的溝中行走，與地面之間的接觸面積較大，不會過度的壓實土壤影響中耕作業(yè)；運行平穩(wěn)且不易打滑，能夠保障行駛的相對穩(wěn)定從而更好地實現(xiàn)施肥作業(yè)；履帶的爬坡能力和適應性也較好，可適應松軟土壤、地形相對復雜的工作環(huán)境。1驅動輪的設計驅動輪選擇輪齒結構，它與履帶板相互嚙合，通過轉動的撥齒驅動各履帶節(jié)板連續(xù)運動而牽引機具行駛。驅動輪的直徑和節(jié)距不應過大，這樣動力半徑就較小，并且履帶接地長度不變的情況下小節(jié)距履帶具有更多的抓土齒，附著性能更好。驅動輪動力半徑R由節(jié)距t及輪齒齒數(shù)Z共同決定，如式2-1所示：R=(0.54+cot(180°/Z))t/2(2-1)由上式可知，驅動輪動力半徑與節(jié)距成正比，與齒數(shù)成反比。驅動輪的節(jié)距越小，動力半徑就越小，并且相同接地長度的情況下小節(jié)距履帶具有更多的履帶抓土齒，附著性能更好；輪齒齒數(shù)越多，驅動輪動力半徑越小，盡管隨著輪齒齒數(shù)的增大，單位時間內輪齒與履帶碰撞的齒數(shù)增多，履帶及驅動輪輪齒更易發(fā)生疲勞破壞，但同時輪齒與履帶碰撞引起的加速度波動亦隨輪齒的增多而趨于平緩。綜上所述，選定雙履帶式動力底盤行駛裝置的驅動輪齒數(shù)為Z=10，節(jié)距為t=70mm，由此可得驅動輪動力半徑R=(0.54+cot(180°/10))×70/2=126.6mm。該款驅動輪的齒厚為14mm、齒根圓直徑為180mm，中心孔與減速器動力輸出軸通過鍵、緊定螺釘連接，選擇GB/T1096-2003的A型（圓頭）平鍵，基本尺寸b×h為6×6，長度L為30mm，選擇GB/T78-2007內六角的錐端緊定螺釘M10×20。驅動輪與主動軸之間形成的配合不應過緊，便于拆卸和更換履帶裝置中損壞的零部件，選用基軸制H8/h7的間隙配合。其結構與主要參數(shù)如圖1.10所示。圖1.10驅動輪二維圖Figure1.10Two-dimensionaldiagramofdrivingwheel2履帶板的設計履帶板上的導向齒內側與驅動輪齒嚙合，外側與承重輪嚙合，避免脫齒現(xiàn)象的發(fā)生。各履帶節(jié)板相互之間通過芯軸鏈接，芯軸裝入后將緊定螺釘擰緊防止芯軸脫出。機具本身的重力使得履帶板底部的抓土齒陷入土壤之中，可以提高該機具與土壤之間的牽引附著力。根據(jù)作業(yè)環(huán)境和主動輪、負重輪的設計參數(shù)，設計的履帶寬度為120mm，節(jié)距t=70mm，抓土齒入土深度為30mm，各節(jié)履帶板之間通過芯軸相互連接，結構如圖1.11所示。1.導向齒1.抓土齒3.限位螺栓4.履帶芯軸圖1.11履帶板三維模型Figure1.11Three-dimensionalmodeloftrackshoe3承重輪和承重輪軸的設計承重輪通過輪軸與下機架聯(lián)接，承重輪直接和履帶接觸并與履帶之間產(chǎn)生滑滾運動，在機具底部起到支撐和調節(jié)履帶松緊度的功能。承重輪的數(shù)量與分布形式?jīng)Q定了履帶接地面積和對土壤的壓力，與主動輪之間的安裝位置決定了履帶的軌跡形狀。經(jīng)設計，承重輪分為內承重輪、外承重輪兩部分，相互嚙合后通過軸承安裝在承重輪軸上，其直徑應與驅動輪的節(jié)圓直徑相同，為190mm。具體結構和參數(shù)如圖1.12、1.13和1.14所示。圖1.12內承重輪二維圖Figure1.12Two-dimensionaldiagramofinnerbearingwheel圖1.13外承重輪二維圖Figure1.13Two-dimensionaldiagramofouterbearingwheel圖1.14承重輪軸二維圖Figure1.14Two-dimensionaldrawingofload-bearingaxle各節(jié)履帶環(huán)繞在驅動輪與承重輪外側，通過主動輪的撥齒和履帶板上的導向齒提高其防脫齒性能。每對承重輪與軸之間有兩個軸承，軸承型號為：GB/T276-2013中的6204RS型深溝球軸承，RS代表軸承一端帶有密封圈，可以防止在田間工作時泥土進入軸承內部，延長軸承的壽命。軸承外還套有端蓋，與機架之間有限位套筒，通過螺母和彈簧墊片緊固在機架上。其裝配圖如圖1.15所示。1.螺栓緊固件1.承重輪軸3.機架4.內承重輪5.外承重輪6.限位套筒7.履帶芯軸8.限位螺栓9.履帶板圖1.15履帶承重輪裝配圖Figure1.15Assemblydrawingoftrackload-bearingwheels4結構與運動參數(shù)計算履帶接地長度L與履帶板的寬度b共同影響著行走裝置的性能，寬而短的履帶滾動力大，功率消耗大，不易打滑；窄而長的履帶，滾動阻力較小，牽引附著性能優(yōu)越，但其轉向阻力較大，左右平衡性差，轉彎困難。查閱相關資料顯示[42-43]，履帶寬長比b／L=0.2～0.3時，履帶行駛裝置具有較好的綜合動力性能。馬鈴薯兩壟之間的溝底寬度為100mm～200mm，故設計的履帶寬度d=120mm，帶入下式：b0.3可得接地長度L的取值范圍為：400mm≦L≦600mm，此處取500mm。設計驅動輪數(shù)量為1，節(jié)圓直徑190mm，驅動輪中心離地高度為250mm；承重輪數(shù)量為2，外徑190mm，兩個承重輪之間的軸距為310mm。繪制二維簡圖如1.16所示。圖1.16行走裝置簡圖Figure1.16Sketchofwalkingdevice履帶式行走裝置的行進速度為：V=St式中：V—行進速度，m/s；S—驅動輪每轉一圈帶動履帶行駛的距離，m；r—驅動輪節(jié)圓半徑，m；n—驅動輪轉速，r/m。設計的行進速度V在1m/s至1.5m/s之間，驅動輪節(jié)圓半徑r=90mm，代入式2-3中求得驅動輪轉速n應在1.77r/s至1.68r/s之間。履帶式行走裝置的預緊力由公式2-4計算：F=Lc式中：F—履帶預緊力，N；Lc—驅動輪和承重輪之間的距離，mm；G0—單節(jié)履帶板的重量，N；t—履帶節(jié)距，mm；h—履帶自然下垂量，mm。履帶自然下垂量h由驅動輪和承重輪之間的距離決定，兩者關系如下式：h=(0.015~0.03)Lc(2-5)將Lc=207mm代入得履帶自然下垂量h的范圍在3.105mm~6.21mm，代入式2-4求得履帶預緊力F的范圍在21.5N~43N。5履帶式行走裝置三維建模履帶式行走裝置由驅動輪、承重輪、履帶、芯軸、預緊力