机械毕业设计1108履带式联合收割机的行走装置设计.docx

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机械毕业设计1108履带式联合收割机的行走装置设计

本科毕业论文（设计）

题目：

—联合收割机行走装置

学院：

姓名：

学号：

专业：

农业机械化及其自动化

年级：

指导教师：

摘要

履带式联合收割机的行走性能决定了它在农田中作业明显的优势，履带大的接触面积用于•提高在湿软地上的通过性能，同时防止沉陷，打滑。

同时橡胶履带是一种新型橡胶传动带，具有接地床强小、牵引力大等诸多优点，其主要应用于农业机械。

在设计的过程中要考虑要考虑收割机跨沟，跨田坝的能力，还需要有良好的机动性能，对于南方的小m地來讲，要求收割机有较小的转弯半径并且转弯性能要好，这样也有利于提高机组的工作效率。

在设计中需要计算履带长度，驱动轮，从动轮大小，以及驱动轮轴的设计等。

ABSTRACT

Crawlerwalkingofthecombinehaivesterperfonnancedetemiinesitsobviousadvantagesinthefannlandhomework,caterpillarlargecontactareafortlieincreaseinsoftgroundbyperfonnance,atthesametimepreventsubsidenceandslippage.Rubbertracksisanewtypeofnibberbeltatthesametime,theadvantagesofsmallgroundpressure,bigtraction,andmanyotheradvantages,themainapplicationinagriculturalmachinery・Wanttoconsidertoconsiderinthedesignprocessofharvestercrossciitch,acrosstheabilityof,youalsoneedtohavegoodmaneuverperfonnance,forthesouthenismallfields,requirestheharvesterhasasmallertiiniingradius,andturningperfonnanceisbetter,thisalsoishelpfilltoimprovetheworkefficiencyoftheunit.Isneededindesigncalculationlengtlioftrack,chivingwheelandchivenwheelsize,aswellasthedesignofthechiveshaftandsoon.

Keyword:

caterpillar；Walkingdevice；haivester

1绪论

1.1国内收获覷兄

1.2国外收获机的发展概况2

2跆收害躺亍走择的剥牛2

2.1选择履希亍走般的理由3

2.2歸的作用

对履带设计的要求

2.4

选择履帯的材料

2.5豁收割晰走装團勺颐3

2.6”\型水稻联合收害加亍走拓的牛寺点4

芜式行走装置的行走原理

4

3悬架的选用

3.1解的畴5

3.2髒的作用5

3.3©iW对蓉的要求5

3.4辭的类型5

3.5各禾徨架的牛寺点5

3.6碟的选用5

4橡麵带的tgtt■与规格的选用6

4.1橡胶履带的特点6

4.2橡胶履带的构造6

4.3橡胶履带规格的选择7

4.4表示方法10

5驱动轮的射10

5.1驱动轮的的配置10

5.2驱动轮节距的定义10

5.3驱动轮相关参数的计算11

5.4驱动轮其它轴的确定12

5.5确定驱动溜措形状13

5.6驱动轮的强度计算与校核15

6制动器的设计16

6.1制松类16

6.2制动器的分类16

6.3按结构型式分类16

6.4制瞬的选用16

6.5制动器性能的验算18

7轴的耐19

7.1轴的分类19

7.2验零件超方案19

7.3计算各轴觥勺直径和长度19

7.4轴的校核21

轮的设计

22

里轮的作用

22

22

8.2对支堇轮设计M要求

23

8.4支重轮的型式

23

8.5支重轮个数的确定

8.6：

轮材料的选择

9托轮的耐24

9.1托轮的作用24

9.2托轮的安装位置24

10导向轮的附24

10.1导向轮的彳乍用24

10.2如何选择导向轮25

11张紧装置的耐25

11.1张紧装置的作用25

11.2张紧装置的形式25

11.3张紧趣的调整27

11.4减磐簧的设计27

11.5弹簧的选择28

11.6验算弓单簧疲劳題及静安全系数30

12履常联合收害WlMtg的计算分析31

12.1收害卿勺受力31

12.2收害W行封寺性32

13SB唏收害顺转向性能与分析33

13.1转向时联合收割机以及履带09运动情况34

13.2转向时履带与土瞬目互彳乍用分析35

参考文献38

致谢39

1绪论

作物收获是整个农业生产过程中夺取丰收的最后一个重要环节，对谷物的产量和质量都有很大的影响，其特点是季节性强、时间紧、任务重，易遭受雨、雪、风、霜的侵袭而造成损失。

因此，实现谷物收获作业机械化对于提高劳动生产率、减轻劳动强度、降低收获损失、以确保丰产丰收具有极其重要的意义。

1.1国内收获机械发展概况

这一阶段所完成的主要是引进和仿制工作。

1949年开始从前苏联引进C-6牵引式，此后又相继从其他国家引进一些机型。

牵引式机器有：

联邦徳国的克拉斯、兰茨、英国阿尔滨等。

经过多年的试验选型和农场的实际使用，曾先后选定几种机型进行仿制，但最后投产的只有1956年投产的GT-4.9牵引式联合收割机。

尽管产品的数量不多、制造质量也不高，而且在此期间国内少数单位H行设计研制的一些小型联合收割机均未成功，但此时我国已初步掌握了联合收割机的生产和制造技术。

发展阶段

这一阶段是我国联合收割机迅速发展的时期。

全国不仅涌现出一批新的专业联合收割机厂，而且还发展了相应的配套件厂，这些工厂通过扩建、技术改造，生产能力有了很大提高°到70年代末，一个比较完整的联合收割机制造业己初具规模，联合收割机年产最也己达到6000台的水平。

尽管其中有的机型是国外四五十年代技术水半的老机型，机器性能相对比较落后，但这一阶段我国的联合收割机事业却是飞速发展的。

而且，这段时间的工作使我国设计研究联合收割机的水平有了长足的进步和提高，逐步具备了独立设计开发新产品的能力。

利用引进技术发展阶段

这个阶段是谷物联合收割机发展过程中一个艰难而乂复杂的时期，经历了一个极大的起落过程。

1980年前后，改革开放政策对联合收割机的发展产生了巨大的影响。

经过儿年的努力，引进的机型陆续投产，我国的联合收割机行业的科学技术在许多方面从原来比较落后的状态，一下子跨到80年代初的国际先

进水平，有了一个划时代的飞跃。

但是，由于80年代初农村经济比较落后等一些其它因素的影响，联合收割机市场明显萎缩。

自1982年起，全国产量由6000台一下子降到1000余台。

到80年代中后期，随着农村经济的发展，市场逐渐恢复。

到进入90年代，不仅产最恢复到了历史最高水平，而且新试制的产品，特别是中小型拖拉机悬挂的品种型号繁多，出现了制造、开发、选购收获机的新局面。

到90年代中后期，我国的收获机发展更加迅速，不仅各种类型机械齐全，性能也不断完善，而且产屋也大幅度提高。

仅1997年全国年生产联合收割机35105台，比1982年提高了儿倍。

而且，市场也比较看好，年终售出31955台,呈现出了良好的发展势头，开始了我国收获机发展的乂一个崭新的阶段。

1.2国外收获机的发展概况

国外收获机发展比较有代表性的国家和地区为欧美及口本等地。

欧美多为全喂入脱粒，机型大，生产率高，适合较大规模的生产条件：

H本则以中小型水稻收获机为主，多采用半喂入，机型小，生产率相对较低。

目前，世界收获机械的发展，不仅在传统的收获机上增设了许多电液自动化控制系统，如凯斯公司的2300系列大型联合收获机上设置了GPS接收装置，为将來精确农业的发展奠定了基础。

而且，突破了传统的收获工艺，发展了割前脫粒。

如东北农业大学研制的气吸式割前脫粒联合收获机，英国谢尔本公司生产的梳脱台等。

总之，世界收获机械正向着自动化、适用化、多样化方向发展。

2联合收割机行走装置选择的条件

本设计的联合收割机为履带式小型联合收割机，

型号为4LB-1.34一农业机械L-联合收割机B-半喂入1.3—割副

1.3m

2.1选择履带式行走机构的理由

履带式行走机构具有以下特点：

①接地面积大，下陷深度小，对水m作业适应性强②拐弯灵便，拐弯半径小③具有跨沟和跨田坡能力大;因此履带式行走机构常用于水田作业的联合收割机行走装置中。

2.2履带的作用

履带的作用是把整个收割机的重量传递给地面，并且依靠履带与地表接触而行走的一种机构。

2.3对履带设计的要求

由于履带经常在泥水等软土壤中行走，所以对提高履带的寿命具有觅要的意义，要求必须有：

①工作可靠，坚固耐用②行驶半稳性好③具有良好的附着性能④重量轻⑤脱土性能好，具有较小的前进阻力和转向阻力。

2.4选择履带的材料

现如今有三种履带材料，分别是全金属履带，金属板嵌胶刺履带和橡胶履带。

由于橡胶履带价钱便宜，消耗于口身的行走阻力小，行走平稳性好，不破坏路而，容易制造而且具有减馬功能。

所以此收割机选用橡胶履带。

2.5履带式联合收割机行走装置的组成

履带式行走装置包括以下部分：

悬架，驱动轮，履带，支重轮，托轮，导向轮，张紧装置。

图1履带式行•走装置结构简图

1-驱动轮2-履带3-托轮4-导向轮5—支重轮

2.6小型水稻联合收割机行走装置的特点

虽然水稻联合收割机行走装置与拖拉机行走装置在结构上有相同之处，但水稻联合收割机具有它独特的特点。

主要有：

它不需耍传递大的切向牵引力，所以它的零件材料和结构可以相对简单，这样可以减轻白身重帚:

，另外采用履带式可以增大与地面相接触的面积，减小接地压力，使之下陷变浅，同时提髙了水田作业中小型田地的跨沟跨顷能力，它还具有较大的离地间隙和较灵便的转向机构。

2.7履带式行走装置的行走原理

履帯的一部分与地面接触，驱动轮与导向轮不与地面接触，驱动轮在减速器驱动转矩的作用下通过驱动轮上的轮齿与橡胶履带链之间啮合，连续不断地把履带从后方卷起，同时接地的那部分履带给地面一个向后的作用力，而地面给履带一个向前的反作用力，这个反作用力即为推动向前行驶的驱动力，当驱动力足以克服阻力时，支重轮就相应地在履带上向前滚动，从而整个收割机向前行驶。

表14LB—1.3型联合收割机的主要技术参数

整机重量

1130Kg

生产率

2.5—3.5亩/小时

割幅

1.3m

总损失率

<2.5%

轨距

800nmi

接地压力

0.18公斤/cm?

3悬架的选用

3.1悬架的概念

悬架是由支重轮轴起，包括支亘台车架与底盘机架的连接部件称为悬架。

3.2悬架的作用

悬架是把整个机组的重量通过悬架传递给支重轮，同时把履带的行走运动通过悬架带动整个机组运动。

3.3设计时对悬架的要求

悬架要有足够的强度和刚度，结构相对要简单，紧凑以便减轻重最。

3.4悬架的类型

悬架有三种类型，分别是刚性悬架，半刚性悬架，弹性悬架。

3.5各种悬架的特点

1刚性悬架的特点：

结构简单，易制造，通常用于低速行驶的机械。

2半刚性悬架的特点：

支重台车架可以相对于主机架作纵向摆动，但这种悬架支重台车架要附设支重架导向装置，以防止主机架与支重架发生横向摆动，这种结构比较复杂。

3弹性悬架的特点：

具有较好的缓冲性能，通常适用于高速度的机械中，结构复杂，重量大，造价高。

3.6悬架的选用

根据小型联合收割机的特点，耍求机组重量轻，结构相对简单，易制造，造价低等特点，并且已经选用橡胶履带，橡胶履带有一定的减震功能，所以采用刚性悬架。

4橡胶履带的设计与规格的选用

4.1橡胶履带的特点

橡胶履带是整条履带做成的一个环形整体，没有接头，属于规格件，可以根据需要直接选用。

4.2橡胶履带的构造

橡胶履带包括：

传动件，钢丝，织物，橡胶体。

图2橡胶履带局部示意图

传动件2—织物3—钢丝4-橡胶体

1传动件（铸钢件）

履带行走时，驱动轮与传动件啮合，传动件受到驱动轮所给的力，从而带动整条履带转动，所以传动件的表面必须要有高硬度，耐磨性好等特性。

2织物

织物有帆布和尼龙两种，两面均涂上橡胶浆的帆布平铺放在履带内，上帆布提高橡胶履带受支重轮滚压及弯曲作用，传动件与钢丝Z间也铺有一层帆布，这样可以提高钢线的寿命。

3钢丝

标准橡胶履带中，每根钢丝有39股，直径为1.2mm,抗拉强度极限为140公斤，共有40根钢丝均匀地平铺在传动件的两侧，主耍是承受拉力，它对履带的强度与节距的拉长有直接的影响。

4橡胶体

橡胶体在履带中分布中间厚，两侧渐薄，可以使收割机转向灵活，减少积泥,橡胶体把传动件，钢丝，织物连在一起，同吋橡胶体也具有减震缓冲等作用。

4.3橡胶履带规格的选择

设履带全长为L,履带接地长度为Lo,履带板宽度为b,履带高度为ho，单位接地压力为q（Kg/cm2）,轨距为B,整机重量为G

Lo^1.07VG=Vl?

13=l.04=1040mm（这里G以t为单位）

cf=0.15~0.2（Kg/cm2）

辱牛半=13~18眾2.5〜4

B-轨距

t0-履带节距

卩一转向阻力系数（H=0.7）D-驱动轮节圆直径

根据已有参数，轨跖B=800mm

2<9-/0）_2x<1.2-02）u07

WlJB=（578-800）nun符合要求

b=（271~362）mm

Lo=嘉X荷（q=0.15~0.2Kg/cm2）

表2部分橡胶履带适用参数

履带宽度b（mm）

接地比压（Kpa）

适用机重范围（Kg）

350

18

1100-1760

20

1255-1960

22

1347~2156

接地比q=18kpa=0.18Kg/cm2符合标准q=（0・15~0・2）Kg/cm2

整机重量G=1130kg属于（1100-1760）kg范围内

则选用宽度为350mm的履带宽度，

即履带宽度b=350min

农3部分橡胶履带节距尺寸参数

驱动形式

履带节距s

适用履带宽度

轮齿型

72,84

300-450

90

330-500

t0=（15-17.5）VG（此公式G单位为Kg）

=（15-17.5）VT130«（87-101.5）mm

根据表3的参数选节距为90mm符合要求,

即履带节距t（）=90mm

L=2Lo+yH-（扌~扌）to+AL=2X1040-h^%0.55x904-40=2755mm

取Z二13（后面给出的齿轮数，经计算所得）节数K=欝=30.6

取履带节数K=32节

表4部分橡胶履带主要技术参数

宽度*节距（mm）

节数

A型

B型

花纹型

导轨类型

250*72

47〜57

24

82

Afl

A2

250*96

35-38

25

70

BB1

B2

250*109

35〜38

40

89

CG

Bl

260*109

35-39

30

84

AB

Bl

280*72

45~64

25

78

AL

A2

300*55

70-86

29

86

Bl

Bl

350*90

30~56

24

76

AP

A2

350*100

36〜60

45

112

AA

A2

350*108

40~46

40

90CG

B1

履带总长L=toK=9OX32=2880mm=2.88m

图3橡胶履带示意图

4.4履带的表示方法

履带的表示方法为

HII」1

CRT—代表轮齿式橡胶履带

选用履带规格为CRT—350X90AX32—030（030表示最大适用机重为3000kg）

5驱动轮的设计

5.1驱动轮的的配置

驱动轮有两种安装形式，即安装在前面成为前驱动；安装在后面成为后驱动。

根据实验样机类型为背负式，拖拉机动力在后面，则为后驱动形式。

5.2驱动轮节距的定义

对于轮齿式啮合传动来说，驰动轮与传动件啮合时，其节【员］上相邻两个啮合点的弦长即为驱动轮的节距。

驱动轮节距与履带节距相等时为正常啮合，驱动轮节距与履带节距不等时为特种啮合。

5.3驱动轮相关参数的计算

驱动轮节圆直径计算公式。

二召

如一

t-驱动轮节距Z—驱动轮齿数

对于轮齿式啮合传动，驱动轮轮齿与传动件啮合时，其节圆上相邻两个啮合

点的弦长即为驱动轮节距，则可以用图表示为

//D/2

180V7//

图4驱动轮节距•示意图

ab—履带节距tocd—驱动轮节距t‘od—驱动轮节圆半径

根据比例关系得

_abXy

ob

根据公式

Uab

ob=—

r・丄80

2sin—

厶

根据收割机的速度，驱动轮转速及履带的节距，估算驱动轮齿数，生产率为

2.5-3.5亩/小时，割幅为1.3m,

3x667

V=莎航m/s=0.43m/s

则收割机的平均速度为0・43m/s

Z'（估算齿数）

—60xlOOOv

nto

Z'—估算齿数

V—收割机速度

n—与V对应驱动轮转速r/min

设n=25r/min

T60x1000x0.43z=•

2Sx9O

=11.5

取驱动轮齿数z=13

设橡胶履带厚度为30mm

则°~187.9^188nmi

2sin——

乙

od=^=ob-bd=l88-^=173mm

22

驱动轮节tffit'=0d=ab：

d_9Oxi73_82©mm〜83mm

ob188

取驱动轮节距t=83mm

4.*OO

则D_聞=—345.8mma346nmi

—血rr

D在标准值（小型联合收割机）（250mm~420mm）之间

取驱动轮节圆直径D=346mm

D346r»

Coo"3-84

在标准取值（2.5~4）之间

驱动轮一般用45号钢铸成，经过淬火后，轮齿表面硬度要达到HRC45~50

5.4驱动轮其它参数的确定

经计算驱动轮节圆直径D=346mm齿数Z=13

则齿顶圆直径damiK=D4-1.25to-dr=346+1.25X90-45=413mm

dr—履带节距的一般（dr本捋齿链中滚子链的滚子半径）

齿顶圆直径daniin=D+（1~）t0-dr=346+（1~）X90-45=380mm

由于da=（380~413）mm

取da=397mm

分度圆弦高df=D-dr=346-45=301mm

QO

hamax=（0.625吕）to-O.5dr

=（0.625+嬰）X90-0.5X45=39.29mm^39mm

13

hamin=0.5（t0—dr）=0.5X（90—45）=22.5mm«23nmi

由于％=（23~39）mm

取ha=31mm

最大齿跟距离Lq（奇数齿）二Deos罕・dr=346cos鲁・45a299mm

乙丄s

5.5确定驱动轮齿槽形状

根据试验表明，齿槽形状在一定范伟I内变动对履带行走和传动不会有很大影响。

图5驱动轮图

图6齿權形状简图

齿侧圆弧半径R

remax（最小齿槽形状）=0.008dr（Z2+180）

=0.008X45X（132+18O）=125.64mm

remin（最大齿槽形状）=0.12dr（Z+2）

=0.12X45X（13+2）=81mm

re=（8125.64）mm

定位圆弧半径筍

rimax（最大齿槽形状）=0.505dr-H）.069VcV=22.97inm

Fimin（最小齿槽形状）=0.505dr=22.73nun

乌=（22.73^22.97）nmi

定位角a

aniiK（最小齿槽形状）-140。

号°

=140°-—=133.08°

13

aniin（最大齿槽形状）=120°-爭

=120°•备=113.08°

a=（113.08°-133.08°）

5.6驱动轮的强度计算与校核

驱动轮轮齿须按最严重的匚作情况进行计算，即按I档转弯时发动机全部功率传给一侧履带时的切线牵引力计算，此时一侧履带相应的地而附着力P可以认为近似于整个机重G,即P二G

驱动轮轮齿的强度计算，通常按挤床强度和弯曲强度计算

P

—r<[a1

bt0,1

b—齿长

t'一轮齿节距【0】一许用挤压应力

cin

b=t-2rj=83-45.7=37.3nun

P

bf

1130x9.8

37.3x83

=3.58Mpa

以45号钢经调质处理为例，轮齿与传动件相接触只有一边相互作用，则挤

压应力相当于切应力【T】则【兀】=155Mpa

p

令=3.58Mpa«155Mpa（符合标准）

按齿的弯曲强度计算，设载荷作用于齿顶，则

Phr、

w-【。

儿

h—齿高w—抗弯断面系数

h=da-dy=397-301=96mm

以渗碳淬火钢为例，HRC=45~50时，弯曲疲劳极限afmin=360Mpa

根据公称尺寸（与花键类似）DXdX1）=346X397X20（20为齿厚估算）

选10—260X240X35W=1360cm3

善=0.78Mpa«360Mpa（符合标准）

6制动器的设计

6.1制动分类

制动机分为电力制动和机械制动，机械制动装置叫制动器，此设计的联合收割机采用机械制动。

6.2制动器的分类

1常闭式：

通常靠弹簧或重力作用常处于制动状态，而机械设备需要运行时松开（如卷扬机，起重机）。

2常开式：

常处于松闸状态，需制动时操纵制动器施加外力进入制动状态。

此设计的联合收割机采用常开式。

6.3按结构型式分类

制动器按照结构型式分为摩擦式和非摩擦式，摩擦式有块式，蹄式，盘式和带式。

6.4制动器的选用

履带式联合收割机制动器最常用的作用是帮助收割机转向，英制动力矩根据无牵引负荷时工作做急剧回转确定，一般履带式联合收割机采用带式制动器，在此选用单端拉紧带式制动器。

经过查询选用的单端拉紧制动器制动鼓直径为190nmi包角270度制动带宽度为40mm.

单端拉紧式带式制动器

图