12型-船式拖拉機半軸組件及驅動輪設計【含11張CAD圖優(yōu)秀課程畢業(yè)設計】

12型-船式拖拉機半軸組件及驅動輪設計【含11張CAD圖】【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】圖紙預覽詳情如下： 012型-船式拖拉機半軸組件及驅動輪設計摘要我國人民在長期實踐中，發(fā)揮自己的聰明才智，發(fā)明創(chuàng)制了一種運用“浮式”工作原理的在深泥腳水田中能很好工作的新 型水田動力機械船式拖拉機(又稱機耕船) ，加速了我國農業(yè)機械化事業(yè)的發(fā)展。它在中國南北方十多個省、市、區(qū)得到了推廣應用。 本文通過對船式拖拉機半軸主件及驅動輪的設計從而加強我們對機耕船的了解。隨著我國機耕船生產、使用、和科學研究的的日益發(fā)展和深入，機耕船必將顯示出更加強大的生命力。關鍵詞：機耕船；半軸組件；驅動輪；設計1AbstractOur people in the long-term practice, play to their wisdom, invention created a use offloatingIn the deep mud feet paddy fields of the working principle of the good work of new paddy fields, power machinery - boat-drag Machine (also known as boattractor) to accelerate the development of Chinas agricultural mechanization. In the North and the South of China more than a dozen Provincial, city, district application. This article by the design of the main pieces of the ship tractor axle and drive wheels .So as to enhance our understanding of the boat tractor. With our boat tractor production, use, and scientific research Growing and in-depth, boat tractor is bound to show a stronger vitality.Keywords: boat tractor; axle assembly; wheel; design2目錄摘要 .2Abstract.3第一章 緒論 .51.1 船式拖拉機的應用概況 .51.2 船式拖拉機的工作原理及其行走機構 .61.3 影響船式拖拉機牽引力的主要因素 .61.4 設計任務及要求 .6第二章 驅動輪半軸組件設計 .82.1 半軸組件的作用和要求 .82.2 半軸組件結構設計 .82.3 半軸組件的零件設計 .92.4半軸組件零件強度校核 .13第三章 驅動輪結構設計 .213.1船式拖拉機的總體動力學分析 .213.2驅動輪運動分析 .273.3驅動輪受力分析 .283.4 驅動輪結構設計 .313.5驅動輪參數的選擇 .32第四章 設計總結 .344.1結論綜述 .344.2存在不足 .344.3 機耕船發(fā)展趨勢 .34參考文獻 .36致謝 .373第一章 緒論1.1 船式拖拉機的應用概況中國是一個盛產水稻的國家，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）無法進行機械化耕作。這些深泥腳水田的地下水位高、土質粘重、承壓能力極差，其表層壓強度一般均在5 10kpa以下。這樣的深泥腳田，土壤肥沃，增產潛力很大。但長期以來，生產方式極其落后，產量極低，機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，使生產率極低；而且由于冬春寒冷、夏季酷熱，農時緊、農活重，致使不少耕牛死亡。有些地區(qū)，只能靠幾個強勞力拉一張犁進行耕作，勞動極其繁重。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)曾試圖用拖拉機下深泥腳水田耕作，但是沉陷很大，以致后橋、半軸殼、發(fā)動機油底殼等均沒入泥中而無法前進，更無法進行作業(yè)。機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。機耕船的誕生解決了深泥腳水田機械化這一難題，使耕種深泥腳水田的勞動生產率得到大幅度提高。隨著洪湖12型機耕船研制工作的進展，機耕船受到國內有關方面的重視，湖北省各地和其他一些省市陸續(xù)獲得了樣機。自1971年開始，我國各地（特別是南方）相繼開展了各種機耕船的研制工作。數年來各地的機耕船相繼定型投產，從數量到品種均獲得大幅度增長，迅速推進了這些省的水田機械化。各省在機耕船的研制中，根據各地自然條件、耕作方法、工業(yè)水平的不同，對機耕船使用性能進行改進，因地制宜的發(fā)展了一批各具特色的新機型。41.2 船式拖拉機的工作原理及其行走機構船式拖拉機由于其工作的環(huán)境是在深泥腳水田而采用浮式工作原理,其要點如下:將一般拖拉機的行走機構的支承和驅動功能分別用船體(或滑撬)和驅動行走機構來代替,以保證不會發(fā)生滑轉下陷,使拖拉機始終“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,使拖拉機的接地比壓降低到0.0250.06公斤/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動行走機構,以保證產生足夠的土壤推進力;它最好是能垂直入出1.3 影響船式拖拉機牽引力的主要因素機耕船的工作環(huán)境所致，船體工作時受土囊作用力比較復雜，因此土壤的機械組成及結構、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)動機功率以及驅動輪結構等都對機耕船的牽引力有著影響。1.4 設計任務及要求12型-船式拖拉機工作參數01、船式拖拉機動力參數：發(fā)動機功率：12 馬力發(fā)動機轉速：1200轉/分02、船式拖拉機工作參數：緩行工作速度：0.82.5 km/h基本工作速度：5.66.6 km/h運輸工作速度：12.015.0 km/h倒檔工作速度：2.53.0 km/h503、變速箱最大輸出扭矩：396.8Nmm04、變速箱最大輸出功率：第一章 緒論 1.1 船式拖拉機的應用概況1.2 船式拖拉機工作原理及其行走機構1.3 影響船式拖拉機牽引力的主要因素1.4 設計任務和要求第二章 驅動輪半軸組件設計3.1 半軸組件的作用和要求3.2 半軸組件結構設計3.3 半軸組件的零件設計3.4 半軸組件零件強度校核第三章 驅動輪結構設計3.1 船式拖拉機總體動力學分析（推斷出影響牽引力的各因素及其影響程度）3.2 驅動輪運動分析（簡要說明基本形式及其對牽引力的影響程度）3.3 驅動輪受力分析（具體分析、說明影響程度、土壤條件對入土深度要求等）3.4 驅動輪結構設計第四章 設計總結 4.1 結論綜述4.2 存在不足4.3 驅動輪入土深度調節(jié)機構發(fā)展趨勢6第二章 驅動輪半軸組件設計2.1 半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，其中機耕船半軸位于傳動系的末端，其基本功用首先是增扭，降速以及改變轉矩的傳動方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉矩，并將轉矩合理的傳遞給機耕船車輪，其次還要承受作用于路面或機耕船船身之間的垂直力，縱向力和橫向力以及制動力矩和反作用力矩等。由于半軸的功用關系到機耕船的動力性和經濟性能，因此對半軸組件的設計有如下要求：（1）選擇適當的主減速比，以保證機耕船在給定條件下具有最佳的動力性和燃油經濟性。（2）齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)。（3）在各種載荷和轉速工況下有較高的傳動效率。（4）具有足夠的強度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和船體間的各種力和力矩，減少沖擊載荷，提高船式拖拉機的平順性。（5）結構簡單，加工工藝性好，制造容易，維修調整方便。2.2 半軸組件結構設計2.2.1 半軸結構形式分析半軸根據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。半浮式半軸的結構特點是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的內孔，車輪裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞轉矩外，其外端還承受由路面對車輪的反力所引起的全部力和力矩。半浮式半軸有結構簡單，質量小，尺寸緊湊，造價低廉的優(yōu)點，但所承受載荷復雜且較大，因此多用于質量較小，使用條件較好，承載負荷不大的轎車和微型、輕型貨車或客車上。73/4浮式半軸的結構特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅動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系的轉矩而不承受彎矩，但實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動橋外端結構復雜，需要采用形狀復雜且質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構，而廣泛用于輕型以上各種載貨汽車、越野汽車和客車。2.2.2 半軸結構形式選擇根據所設計機耕船的參數，分析所選半軸的結構形式，由于機耕船工作環(huán)境與越野汽車工作環(huán)境類似，再考慮到對半軸強度的要求，半軸結構的簡單化以及制造經濟成本等多方面的因數，因此應選用全浮式半軸，使得半軸受載單一，增加半軸使用壽命。2.3 半軸組件的零件設計2.3.2 全浮式半軸計算載荷的確定設計半軸的主要尺寸是其直徑，在設計時首先可根據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，大致選定從整個驅動橋的布置來看比較合適的半軸半徑，然后對他進行強度校核。計算時首先應合理地確定作用在半軸上的載荷，應考慮到以下三種可能的工況： （1） 縱向力 (驅動力或制動力)最大時，其最大值為 ，附著系數 在計2X2G算時取0.8，沒有側向力作用。（2） 側向力 最大時，其最大值為 （發(fā)生于汽車側滑時），側滑時輪胎2Y21G與地面的附著系數 在計算時取1.0，沒有縱向力作用。18（3） 垂向力最大時（發(fā)生在機耕船高速通過不平路面時），其值為（ ） ，其中 為車輪對地面的垂直載荷， 為動載荷系數，這時不2wGgdKwgdK考慮縱向力和側向力作用。由于車輪承受的縱向力 ，側向力 值的大小受車輪與地面最大附著力的2X2Y限制，即有 22G故縱向力最大時不會有側向力作用，側向力最大時也不會有縱向力作用。全浮式半軸只承受轉矩，其計算轉矩可有附著力矩 22.LrRrTX求得，其中 ， 可根據以下公式求得，并取兩者中的較小者。2LXR若按最大附著力計算，即 222.LrRrmGX式中： 輪胎與地面附著系數取0.8機耕船加速或減速時的質量系數，可取1.21.4，此處取1.3。m驅動輪滾動半徑r-機耕船重量2G265kg代入數據算的 400600mm）不宜鍛造的場合。鑄鐵的抗彎及耐沖擊性能較差，主要用于低速、工作平穩(wěn)、傳遞功率不大的對尺寸和重量無嚴格要求的開式齒輪。常用的材料有灰鑄鐵HT300、HT350，球墨鑄鐵QT500-7。非金屬材料的彈性模量小，在承受同樣載荷作用下，其接觸應力小。但它的硬度、接觸強度和抗彎曲強度低。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中。(1)確定許用應力查機械設計圖3-16得 ；查圖3-17 ，得 。查lim150HMPalim460FMPa表3-4，取 。minin1.,.HFS126/zu查圖3-18，得 ；查圖3-19，得NZNY13limn15036.HNPZMPaSlimn402163.5FSTPNYa（2）驗算齒面接觸疲勞強度工作轉矩 396.8T確定載荷系數 ，取 ， ， ， ，K1.25A.10VK.1.Kd6查圖3-11， 。查表3-2 ，因齒數較多，取.HZ89.EZMPa0.86Z吃面接觸應力 2 31()21.640.(1).5.02.HE HPKTu Mabd 故齒面接觸強度滿足要求。（3）驗算輪齒彎曲強度查圖3-14得 ， ，取2.0FaY1.48Fa0.68Y263.FSPKTMbdm因此輪齒彎曲強度滿足要求。2.4.2全浮式半軸的強度校核首先是驗算其扭轉應力 ：316Td此處 340.6TNmd=33mm14最終求得扭轉應力 =48.2MPa(407)MPa所以滿足半軸強度要求。半軸扭轉角： 180pTlGI其中半軸長度 為材料剪切模量，等于80GPa482lm，最終求得 在6 15之間，所以半軸尺寸符合要求。 432pdI101 .畫受力簡圖（如圖4-2）畫軸空間受力簡圖（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。2.軸上受力分析15軸傳遞的轉矩： mNnPT439105.9262齒輪的圓周力： dFt 2082齒輪的徑向力： Ntgr15374C.計算作用在軸上的支反力水平面內的支反力 ： rVBAFRVBAR5973得 N.681N3.802垂直面內的支反力 ： tHBA HBA得 R0R616D.計算軸的彎矩，并畫彎矩、轉矩圖分別作出垂直和水平面上的彎矩圖（f）、（g），并按 進行2VHM彎矩合成，畫轉矩圖（h）。E.計算并畫當量彎矩圖轉矩按脈動循環(huán)變化計算， a=0.6，則 mNmNaT8.13021846.01按 計算，并畫出當量彎矩圖（i）。22)(Mc一般而言，軸的強度是否滿足只需對危險截面進行校核即可，而軸的危險截面多發(fā)生在當量彎矩最大或當量彎矩較大且軸的直徑較小處。根據軸的結構尺寸和當量彎矩圖可知，a-a截面處彎矩最大，且截面尺寸也非常大，屬于危險截面。其它截面強度肯定滿足，無需校核彎扭合成強度。a-a截面處當量彎矩為：mNaTMac 5.17823)(2強度校核：考慮鍵槽的影響，查附表6-8計算， 3318.42.0cdwa則 MPaacc7.顯然 ， bac1故安全。E.按安全系數校核（1）判斷危險截面17截面a-a進行安全系數校核。（2）疲勞強度校核A.a-a截面上的應力彎曲應力幅： MPaWMa 1618.426302扭轉應力幅： PaTa 7.5.2彎曲平均應力： 0m扭轉平均應力： Maa67.15B.材料的疲勞極限：根據 ， ，查表6-1得：Pb Ps30， 2.01.C.a-a截面應力集中系數。查附表6-1得：， 825.1aK65.1kD.表面狀態(tài)系數及尺寸系數，查附表6-5，附表6-4得：， ，94.08.07.0rE.分別考慮彎矩或扭轉作用時的安全系數7.91makS2.81mark4.16.2SSSca 故安全 182.4.3鍵的設計及其強度校核半軸與半軸齒輪通常采用鍵聯(lián)接，根據軸的結構以及軸的直徑，為了使結構簡單化，此處選用A型普通平鍵聯(lián)接。軸端直徑為40mm，考慮到鍵在軸中部安裝，故選取鍵16 GB10962003， ， ， 。7012bm70L8hm選擇45號鋼，其許用擠壓應力 鍵聯(lián)接的主要失效形式是齒面壓0pMPa潰（靜聯(lián)接）或磨損（動聯(lián)接），通常只進行聯(lián)接的擠壓強度或耐磨性的條件計算：由于此處是驅動半軸與半軸齒輪的聯(lián)接，屬于靜聯(lián)接所以只進行鍵聯(lián)接表面壓強的計算： 2340.678.58pTMPadlk10p式中， T為軸所受轉矩為平鍵的接觸長度，l lLb為鍵與輪轂的接觸高度，一般k 0.5kh為平鍵聯(lián)接工作表面所受擠壓應力p為許用擠壓應力綜合上述，此平鍵的強度足夠，設計符合要求半軸與驅動輪轂相連接時同與半軸齒輪相連接時同樣采用平鍵聯(lián)接，設計同半軸齒輪平鍵聯(lián)接。19第三章 驅動輪結構設計3.1船式拖拉機的總體動力學分析本節(jié)著重討論機耕船水田作業(yè)狀態(tài)的受力分析。機耕船水田作業(yè)狀態(tài)即是拆去前橋，船底浮于水田土壤表層，驅動輪刺插入土壤，配帶懸掛農具進行作業(yè)的工作狀態(tài)。（一）機耕船船體的滑行阻力機耕船運動時，船體是在水田表層上滑行的，其滑行阻力Pc是整機行駛阻力的一部分。船體滑行時，其阻力可能來自以下幾個方面：1.船體前方向下壓實土壤形成溝轍所需的力；2.船體底面和側面與土壤間的吸附摩擦力；3.船體前方的推土阻力；4.水田中表層水對船體的阻力。（二）縱向平面內的受力分析驅動輪后置的機耕船懸掛農具進行耕作，當機組做等速直線運動時，在其縱向平面內作用的外力如下圖所示：20圖3-1 驅動輪后置時機耕船機組縱向平面內的總體受力分析1.機耕船的使用重量Gs，作用于機耕船重心處，與驅動輪軸線的水平距離為 a。2.農具重量 ，作用于農具重心處，與驅動輪軸線的水平距離為 ；nG n3.土壤對船底的垂直反力的合力 （與驅動輪軸線的水平距離為 ）,和滑行阻cYcl力的合力Pc（與驅動輪軸線的垂直距離m）；4.土壤對二個驅動輪的垂直反力 （與驅動輪軸線的水平距離為 ）,和水平qYqa推進力 ，它與驅動輪軸線的垂直距離即是驅動輪的動力半徑 ；由于穩(wěn)定作qX dr業(yè)時，土壤對驅動輪非驅動面的水平阻力較小，一般可忽略不計。5.土壤對犁鏵總的工作阻力 在縱向平面內的分力 ，它可分解為水平方向RxzR和垂直方向上的兩個分力 和 。其中水平分力作用于（ ） 的深度，xz 1230h21其中 為土壤耕深此處取 ；垂直分力可近似認為通過農具的重力線，它是0h012h土壤對犁曲面的垂直阻力和對犁底的向上反力的綜合反映，當鏵尖鋒利、土壤稀軟時， 向下，反之可能向上。zR6.土壤對犁側板的縱向水平阻力 ,其作用線可近似看作與 一致。xFxR為機耕船的牽引阻力。通常認為土囊對犁側板的垂直反力為零。xTFP在耕作過程中，懸掛農具與機耕船構成一個整體，只進行位調節(jié)。機耕船的下陷深度為 ，驅動輪軸與船尾的水平距離為 。chwl根據上述受力狀況，可列出機耕船在水田中穩(wěn)定耕作時所受各力在水平和垂直方向的平衡方程式：水平方向： (3-1) qxcTcXRFP垂直方向： (3-2)snZqGY式中 方向向下時為正。zR將機耕船在水田中穩(wěn)定耕作時所受各力對驅動輪軸線O去矩，可寫出下列力矩平衡方程式： ()()2osxcccqdnznhGaRFmPYlaXrGaR上式各參數中，鑒于水田犁耕耕深不大，可以近似的認為 ；2och將犁的工作阻力看作是水平作用的，即 ；同時代入 , 上0zRqdqMrYa式即可簡化為：(3-3)sqcqnGaXmYlMGa綜合分析式(3-1)、（3-2）、（3-3）可以得出以下結論：（1） 式(3-1)表明，驅動輪的推進力 是用來克服機耕船牽引阻力 和船體qXTP滑行阻力 的。cP22（2） 機耕船使用重量 形成使機組前栽的力矩，農具重量 形成使機組后翻sGnG的力矩。(3) 驅動力矩 和牽引力 對機組的縱向平橫向平面的受力分析qMTP機耕船懸掛農具進行耕作時，一般右側驅動輪走在犁溝中。但由于左右兩驅動輪的入土深度本已大于耕深，且有船體支撐著機耕船的大部分重量，因此，一側驅動輪走在犁溝，不會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3-2）。當機組做等速直線運動時，在其橫向垂直平面內作用的外力有：1.機耕船的使用重量Gs; 2.農具重量 ;nG3.土壤對船底的垂直反力的合力Yc;234.土壤對左右兩驅動輪的垂直反力 ;q21Y,5.土壤對犁鏵總的阻力R在橫向平面內的分力 。xzR由上述受力狀態(tài)，可以寫出機耕船等速直線運動時，橫向垂直平面的力和力矩平衡方程式：水平方向： （3-4）Ny垂直方向： （3-5）cq21zns YRG對O點取矩：（3-6） )h-/2N)(m-)-0.5B()(eBYeG c0yq12zncs在式（3-15）中，若設e=0,en=0,Rz=0,且Ry=N,可得（3-7）cYq12c-.(b 我們可以就式（2-6）（2-7）進行如下討論：1. 與 是有差別的，雖能由于機耕船的結構特點決定了左右輪入土深度大1qY2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。當然，由于水田下層土壤機械強度較大， 不會比 小很多。1qY2q2.由式（2-6）可知，當其它條件不變時，e增大，可使 減小，因此，有時機耕船有意將cb整機重心偏向未耕地一些。（4）水平平面的受力分析 機耕船懸掛農具進行耕作，當機組等速直線運動時，在水平平面所外力如下圖（2-3）所示：241.左右驅動輪的驅動力 。和土壤對左右驅動力的滾動阻力 。q12P, fq12P,2.土壤對船體的滑行阻力 ;c3. 土壤對犁鏵總的阻力R在水平平面內的分力 。xzR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： （2-8）tcfqf P12q1P橫向方向： NRy對O點取矩： ntcfqePb)0.5B(-)0.5(2f1q21由 可將上式化簡為 P-Xfq（2-9）ntcePb).B( 2125在式（2-9）中，由于 和 偏離機耕船縱向對稱平面，將造成整個機組向已耕地偏轉的cPT力矩。由于機耕船在耕作時，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，土壤對左右輪的水平推進力仍然是不同的，且，這樣不僅不能依靠 來平衡上述偏轉力矩，而且又造12qX )(5.021qXB成了機組向已耕地偏轉力矩。綜上所述，影響驅動輪牽引力的主要因素是驅動輪的驅動力矩、機耕船船體所受阻力、驅動輪所受阻力以及懸掛農具所受阻力等。3.2驅動輪運動分析機耕船水田作業(yè)的驅動輪目前大都具有剛性輪刺，當有輪緣時，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，其運動規(guī)律都是相同的。機耕船在水田運動時，可以認為它的船體總是保持在某一水平面上運動，其垂直位置不受驅動輪滾動的影響，因而驅動輪軸也總是保持在某一水平面上運動。這樣可以把驅動輪看作是一個具有一定半徑的剛性輪，沿一假想平面作純滾動。當驅動輪在驅動力矩作用下在土囊中滾動時，其輪刺與土囊相互作用而產生對驅動輪的推進力，與此同時驅動輪將出現(xiàn)一定程度的滑轉；而當驅動輪作為被動輪時，則需由一定的外力推動才能滾動，這時驅動輪將產生一定程度的滑移。驅動輪無滑轉無滑移的滾動狀態(tài)，則是一種理想的滾動狀態(tài)（自由滾動狀態(tài)），這時土囊作用在驅動輪上的水平合力為零。在理想滾動狀態(tài)下，驅動輪軸的運動速度即機耕船的理論速度，用 表lV示，由于驅動輪作純滾動，其理論滾動半徑 小于驅動輪的頂圓半徑 。當驅lr0R動輪角速度為 時，機耕船理論速度為:qlqVr在機耕船實際工作中，驅動輪總有一定程度的滑轉，即使在空負荷(牽引力26為零)行駛時也是如此，因此驅動輪的實際速度V總小于其理論速度。因此機耕船實際運動情況受驅動輪滑轉作用影響，從而影響到機耕船牽引力的作用。由于驅動輪的滑轉，引起機耕船速度的遺失，因此驅動輪運動時，滑轉越嚴重，機耕船速度損失越嚴重，機耕船的牽引性能也就越差。另外牽引性能也受土囊性質、驅動輪結構參數以及發(fā)動機功率的影響。3.3驅動輪受力分析機耕船的驅動輪在水田作業(yè)時的主要作用，是產生船體運動的推進力。 驅動輪在土囊中滾動時，還會受到一些其他力的作用，因此，應對驅動輪受力狀態(tài)作一分析，并以此來衡量驅動輪性能的好壞和某些因素對它的影響。驅動輪在驅動力矩作用下，在土壤中滾動時，作用在它上面的外力如下圖所示：27（1） 驅動力矩 ，它隨驅動輪上所受其他外力的大小而變化；它與發(fā)動機有qM效力矩 的關系為：e qcieM為傳動系統(tǒng)效率； 為總傳動比ci（2） 機耕船重量（包括驅動輪重量）分配到驅動輪上的垂直載荷 。它是隨qQ機耕船工作狀況而變化的；(3)船體對驅動輪的水平阻力 ，即驅動輪推動船體運動時所受到的船體水平qF作用反力；（4） 土壤對輪刺的作用力。土壤對輪刺的作用力是輪刺在運動時擠壓土壤所產生的反作用力。反作用力的來源，主要是輪刺頂端和兩側面對土囊的剪切作用所產生的土壤抗剪力，和形成刺孔時對土壤的壓實或擠開作用的抗力，此外還有土壤對輪刺的吸附摩擦作用力。作用驅動平面上的水平力方向是與機耕船運動方向一致的，垂直力方向在入土時向上、出土時向下，其合力仍應向上并作用在驅動輪軸的前方。作用在輪刺非驅動面上的力與輪刺非驅動面傾角和滑轉率有關。在圖3-1中， 、 為土囊作用在驅動面上的水平力和垂直力的平均合qXY力，作用點距離驅動輪軸O點的垂直和水平距離分別為 、 。 、 為作drqamXY用在輪刺非驅動面上的水平力和垂直力的平均合力，作用點距離輪軸O點的垂直和水平距離為 和 。mra驅動輪的力和力矩平衡方程式為：（3-4）qmQY（3-5）FX（3-6）qdqmMrar式（3-4）說明機耕船分配在驅動輪上的重量是隨土囊對輪刺的垂直反力28變化的，而垂直反力 、 與驅動輪結構參數、土壤性質、驅動輪陷深、機耕qYm船的工作負荷和滑轉率等因素有關。從已有的一些試驗知道，當驅動輪結構參數一定時，在土壤機械強度較大、驅動輪入土較深的水田中，機耕船工作負荷和滑轉率較小時，驅動輪的承重是比較大的。一些試驗指出：在正常工作狀態(tài)時，驅動輪的承重約為整機重量的3555；在空載起步時瞬時最大承載可達整機重量的70左右；而當驅動輪完全滑轉時驅動輪幾乎不承重。式（3-5）說明，土囊作用在驅動輪上水平作用力之差（ ），是用qmX來平衡船體和農具的阻力的。 稱為機耕船推進力； 為土壤對驅動輪的前qXm進阻力。推動船體的水平力用來克服船體滑行阻力和產生牽引力（用來克服農具阻力）。式（3-5）可寫成下列形式：(3-7)qmqcTXFP式中 為船體滑行阻力cP為機耕船牽引力T可見，為了充分利用機耕船的推進力來牽引農具，應盡量避免或減少驅動輪前進阻力 ，特別是當機耕船在表層土壤機械強度較大的水田中工作時，mX可能很大，此時應注意減少這種會降低土壤推進力的阻力。m式(3-6)反映了驅動力矩的的分配情況?？梢钥闯觯纱怪绷?、 形成qYm的對驅動輪軸O點的力矩（ ）是阻礙驅動輪滾動的，稱為驅動輪滾qmYa動阻力矩，它們將消耗一部分驅動力矩并造成功率損失。由于阻力矩受土壤條件影響，故驅動輪入土深度在設計時應有一定要求，要求如下：29（1） 保證船底與土壤盡量水平接觸，而不致由于輪刺扎不進應有的深度而將機耕船拱起，使機耕船行駛阻力增加。（2） 在能獲得所需水平推進力的前提下，應盡量減少輪刺入土深度，以使?jié)L動阻力最小。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、剪切土壤所產生的應力減小，而且隨著入土深度的減小，土囊的機械強度一般逐漸減弱，也能使?jié)L動阻力減小。但隨著入土深度的減小，水平推進力也逐漸減小，可見為了使在獲得所需一定牽引力的同時，使?jié)L動阻力最小的有效措施是采取入土深度可調。入土可調有如下優(yōu)點：在保證獲得所需水平推進力的前提下，能使行駛阻力最小；若采用單邊可調，可有助于克服偏牽引，使機耕船直線行駛性有所改善；減少入土深度，既減小了滾動阻力，又有助于克服整機翹頭。故，若采取驅動輪入土深度可調，對機耕船的縱向、橫向平衡，對牽引效率的提高等均有好處。3.4 驅動輪結構設計機耕船一般都配備兩種驅動輪，一是作為道路轉移、運輸作業(yè)和旱地作業(yè)用的橡膠輪；另一種是適應水田用的水田鐵輪。橡膠輪是采用一般國產拖拉機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構設計問題進行介紹。水田土壤系多層結構，上層系稻根、雜草和稀泥；中層為流質層，機械強度低，承壓能力差；下層為硬底層，有較高的機械強度和承壓能力。裝有水田輪的拖拉機在水田中作業(yè)，其輪齒或輪胎花紋抓著硬底層，才能發(fā)揮一定的驅動力。一般旱地用的輪式拖拉機下水田時，下陷深度較大，滾動阻力大，附著力不足，輪胎壓溝嚴重，影響作業(yè)質量。采用水田輪在一定程度上克服了上述缺30點，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。這種輪胎在泥腳較淺地區(qū)能抓著硬底層，可獲得較大的驅動力；平順性較好，沖擊負荷較小，拖拉機可作遠距離轉移，但輪胎壓溝較嚴重，影響田面平整。塑料鑲齒鐵輪的特點是輪緣較窄，抓土能力強，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性能較好，但不適宜深泥腳田的使用，深泥腳田應采用楔形水田輪。3.5驅動輪參數的選擇3.5.1驅動輪頂圓直徑現(xiàn)有機耕船驅動輪頂圓直徑大都在750-900毫米范圍內。直徑增大后，對于減小滾動阻力和增大推進力都是有利的。但由于驅動輪軸與船體的相對位置受到驅動輪入土深度的限制，因而從結構布置上不允許驅動輪直徑太大。此外當直徑增大后，將使傳動系統(tǒng)載荷增加，整機的結構重量也增加。一般來說，在深泥腳、土壤稀軟的使用條件下，要求驅動輪的入土深度大些，驅動輪直徑應取較大值。3.5.2輪刺表面傾角輪刺驅動面傾角 對滾動阻力和土壤推進力都有影響， 角應選擇的大些，參考現(xiàn)有一些驅動輪 角范圍一般在6到25范圍內，考慮到這一問題的解決，可選擇變角方式進行選擇，因此可采用雙葉片輪的方式。35.3輪刺的寬度、高度以及數目現(xiàn)有驅動輪輪刺寬度在180340毫米范圍內，寬度增大后可以提高土壤推進力，但同時也增加了滾動阻力，還會增加機耕船的輪廓尺寸。寬度應根據上述幾個方面考慮。輪刺的數目增多后會增大驅動輪滾動阻力，而對土壤推進力影響不大，輪刺數目過少會影響行駛的平順性，現(xiàn)有機耕船輪刺一般都在69個（對）之間。31設計驅動輪時，除了應滿足結構簡單、重量輕、制造容易、壽命長等一般求外，還應具有滾動阻力小、土壤推進力大的特點，這就要求合理的選擇驅動輪結構參數。在如下表中列出了一些機耕船驅動輪的結構參數輪刺傾角機耕船型號驅動輪類型頂圓直徑（mm） 輪刺寬度（mm）輪刺高度（mm）輪刺個數（個）湖北-12 楔形輪760820 7 7 260 22027中山-10 單葉片輪 760 7.5 -7.5 190 240 9川豐5-2 單葉片輪 870 20 -20 300 220 8川豐5-3 楔形輪 850 10 10 320 190 8萬縣-12 楔形輪 800 25 15 340 200 25ST5-3 楔形輪 900 11 11 270 200 8湘江-5 楔形或單葉片輪720 12 5 200 180 7湖北簡易機耕船楔形輪 850 6 6 330 250 2東方紅-12楔形輪 800 3.5 3.5 240 200 7因此可根據上述對機耕船參數進行確定：頂圓直徑為622毫米，輪刺傾角分別為 為7 ， 為7，輪刺高度為180毫米，輪刺寬度為200毫米，輪圈寬度為220毫米，輪圈厚度為10毫米，考慮到輪圈強度需加強，還需對襯套以及襯圈進行一定設計，設計參數見圖紙。32第四章 設計總結4.1結論綜述此次畢業(yè)設計設計了機耕船半軸組件以及驅動輪結構的選擇，在設計中遇到了不少困難，通過設計小組之間的討論，最終克服了所遇到的困難，通過畢業(yè)設計，鞏固了我們四年來所學到的技能，了解到工作的嚴謹性以及團體工作的重要性，在以后的工作或者學習中，都要保持治學嚴謹的態(tài)度，這點是我們終生難忘的，并將永遠激勵我們奮發(fā)向上。4.2存在不足此次設計由于關于機耕船方面文獻及其學校圖書館與機耕船有關書籍缺乏，有些數據以及參數選擇及其設計都按照汽車設計進行設計，設計小組間的溝通也相對缺乏，體現(xiàn)團體工作的重要性。4.3 機耕船發(fā)展趨勢農村實行生產責任制以后, 顯然生產規(guī)模縮小了, 但農忙時勞力仍顯得十分緊張。農民要求做到既精耕細作, 又不誤農時, 光靠牛耕牛耙就不行了。農民算了一筆帳, 牛耕牛耙不但成本高、質量差, 還耽誤農時,而且飼料成本高, 加上耕牛的病殘死亡威脅, 因此農民普遍認為：買牛不如買機。從近兩三年的趨勢來看, 更多的農民從收入中拿出部分資金來購買農業(yè)機械是可能的。目前, 水田耕作機械化還是整個農業(yè)機械化中的薄弱環(huán)節(jié)。目前銷售量較大的手扶拖拉機主要是從事早地作業(yè)和運輸, 隨著水田地區(qū)，農業(yè)生產的發(fā)展, 機耕船還是很有發(fā)展前途的。33根據農村目前的生產形勢, 看來需要發(fā)展5-8馬力的小型機耕船。前段時期, 主要抓了12馬力機耕船的研究和生產, 該產品得到農民的歡迎。但由于5-8馬力機耕船體積小, 重量輕, 價格便宜, 更適合當前農村的購買力和生產條件。機耕船的性能應向綜合利用方面發(fā)展。我國農村的機械化水平較低, 人均收入也不高, 在今后一段較長的時期內, 大多數農村可能是以個體戶或聯(lián)戶經營為主。由于經營規(guī)模小, 不可能買多種型式的農業(yè)機械。另外, 我國南方及長江中下游水稻產區(qū), 單一種植水稻的地區(qū)已不多, 多屬水、早兼作,這就希望機耕船既能耕整水田又能耕整旱地, 還能搞運輸, 只有這樣, 才能提高機耕船的利用率, 捉高經濟效益。產品質顯是產品生存的根本, 機耕船發(fā)展過程中, 同樣必須狠抓質量?，F(xiàn)有的定點生產廠必須針對當前產品質量上存在的問題提出措施, 逐條落實加以解決。同時, 必須加強生產技術管理。 切實從根本上解決產品質量問題。要進一步加強機耕船的理論研工作，應加強試驗設備的建設, 使用先進的測試技木和試驗方法。各有關科研單位、大專院校和生產部門要組織得力的技術力量從事機耕船的研究。對于一些攻關項目, 主管部門應下達課題、組織力量、安排經費。研免還要與生產相結合, 應著重解決目前生產中急需解決的問題。34參考文獻1. 同濟大學、上海交通大學等院校機械制圖編寫組編.何銘新 ，錢可強主編.機械制圖.第五版.北京：高等教育出版社，2009年5月2. 鐘毅芳，吳昌林，唐增寶主編.機械設計.第二版.武漢：華中科技大學出版社，2008年7月3. 武漢工學院拖拉機教研室、機耕船研究室編.機耕船原理與設計.北京：機械工業(yè)出版社，1978年8月4. 東南大學機械學學科組鄭文偉，吳克堅主編.機械原理.第七版.北京：高等教育出版社，1996年11月5. 劉鴻文，林建業(yè)，曹曼玲編著.劉鴻文主編.材料力學.第五版.北京：高等教育出版社，2010年6月6. 李文哲，許綺川主編.汽車拖拉機學.第二冊.底盤構造與車輛理論.北京：中國農業(yè)出版社，2005年12月7. 張福潤，吳博達，賈云福，王宛山，張世昌參編.王先奎主編.機械制造工藝學.第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2011年9月8. 李志紅副主編.孫巖，陳曉羅，熊涌主編.機械設計課程設計.北京：北京理工大學，2007年3月9. 南京工程學院、沈陽大學組編.陳于萍，周兆元主編.互換性與測量技術基礎.第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2010年7月10. 于永泗，齊民主編.機械工程材料.第八版.大連：大力理工大學出版社，2010年1月11. 劉濤主編.汽車設計.北京大學出版社，2008年1月12. 鄧文英、郭曉鵬主編.金屬工藝學.上冊.第五版.高等教育出版社，2008年4月35致謝首先向指導老師表示衷心的感謝，在這次畢業(yè)設計中老師給予了指導和幫助，作為我們的指導老師，盡職盡責，一絲不茍。至此，這次畢業(yè)設計也將告一段落，但老師的教誨卻讓人終生難忘，通過這次畢業(yè)設計，不但使我學到了許多知識，也使我學到了許多道理，總之是受益非淺。盡管在畢業(yè)設計中做出了很多努力，但由于水平有限，設計中的錯誤和不當之處在所難免，忘老師批評指出。其次，向團體人員表示感謝，跟你們的團隊合作以及相互一些錯誤的指出還有指導，讓我學會了團隊工作的重要性，在今后工作中本人也將秉承這一點。最后，向文中引用到其學術論著及研究成果的學術前輩們致謝。