履帶車輛設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

整車參數(shù)計(jì)算依據(jù)《GB/T3871。2-2023農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)試驗(yàn)規(guī)程第2部份：整機(jī)參數(shù)測量》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)展計(jì)算：一、 根本參數(shù)序號 工程 參數(shù)內(nèi)容1拖拉機(jī)型號2型式履帶式3外形尺寸〔長×寬×高)3300×1550×22504發(fā)動機(jī)型號YN38GB25發(fā)動機(jī)標(biāo)定功率57kW6整機(jī)重量1609Kg7最高行走速度12km/h8接地比壓24kpa9履帶接地長1000mm10動力輸出軸功率49.4kW11最大牽引力11.38kN12標(biāo)定轉(zhuǎn)速2600r/min13動力輸出軸轉(zhuǎn)速540/720r/min14懸掛裝置型式后置三點(diǎn)置掛15爬坡力量<30016驅(qū)動輪半徑275mm17底盤軌距1050mm8履帶最大高度860mm二、質(zhì)量參數(shù)的計(jì)算1、整備質(zhì)量M為1825kg；02、總質(zhì)量M總M總=M0+M1+M2=1825+300+75=2200kgM1載質(zhì)量：300kg M2駕駛員質(zhì)量:75kg3、使用質(zhì)量：M總=M0+M2=1825+75=1900kg4、質(zhì)心位置依據(jù)《GB/T3871.15-2023農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)試驗(yàn)規(guī)程第15部份:質(zhì)心》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)展計(jì)算：空載時(shí)：質(zhì)心至后支承點(diǎn)的距離A0=830mm質(zhì)心至前支承點(diǎn)的距離B=610mm質(zhì)心至地面的距離h0=450mm滿載時(shí)：質(zhì)心至后支承點(diǎn)的距離A0=605mm質(zhì)心至前支承點(diǎn)的距離B=812mm質(zhì)心至地面的距離h0=546mm5、穩(wěn)定性計(jì)算a、保證拖拉機(jī)爬坡時(shí)不縱向翻傾的條件是:A00h＞δ=0.7(δ為滑轉(zhuǎn)率)0空載時(shí)：830/450=1。84＞0。7滿載時(shí)：605/546=1。11＞0。7滿足條件.b、保證拖拉機(jī)在無橫向坡度轉(zhuǎn)彎時(shí)，不橫向翻傾的條件是：a2h＞δ=0。7a—軌距，a=1200mmh—質(zhì)心至地面距離mm1200245012002546

=1。33＞0。7=1。10＞0。7故拖拉機(jī)在空、滿載運(yùn)行中均能滿足穩(wěn)定性要求.三、發(fā)動機(jī)匹配依據(jù)《GB/T1147。1—2023中小功率內(nèi)燃機(jī)第1部份：通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)展計(jì)算：XJ—782LTYN38GB2型柴油機(jī),標(biāo)定功率為57kW/h，轉(zhuǎn)速為2600r/min?！?)最高設(shè)計(jì)車速Vmax

=8km/h，所需功率：Pemax

1=〔pn

+p〕kww1mgfv CAV3

max〔

maxmn 3600 76140 122009.80.028 0.91.41.1583 0.9

3600

76140 =6。188kW(2〕V2=4km/h.選用V2=4km/h,最大爬坡度為25％時(shí),計(jì)算所需功率：1pemax

=(pn

+p+pi

〕kw

mgi v CAV3

max ad

amn 3600 3600 76140 122009.80.028 22009.80.254 0.91.41.1543 0.9

3600

3600

76140 =6.948kw上述兩式中：P——滾動阻力消耗的功率；fP—-空氣阻力消耗的功率；wP-—坡度阻力消耗的功率;iη—-傳動效率系數(shù),取η=0.9；f——滾動阻力系數(shù),取f=0.02;C—-空氣阻力系數(shù)，取Cd

=0.9；A——拖拉機(jī)前進(jìn)方向迎風(fēng)面積A=B×H〔寬×高〕=1.40×1.15V-—拖拉機(jī)取低檔速度V=4km/h;a ai——最大爬坡坡度，i=25%；max maxG—-拖拉機(jī)總質(zhì)量，G總=2200kg.〔注：表示履拖在工作狀態(tài)〕經(jīng)計(jì)算拖拉機(jī)組滿載時(shí)以最高時(shí)速行駛所需功率P和低檔速度爬25emax率均小于YN38GB2柴油機(jī)的標(biāo)定功率57kW，并有肯定功率儲藏，故能夠滿足設(shè)計(jì)要求。五、履帶式底盤的設(shè)計(jì)與確定1、履帶底盤的說明:底盤是拖拉機(jī)的重要部件，它對整個(gè)裝置起著支撐作用。所以依據(jù)農(nóng)用履帶式拖拉機(jī)對整個(gè)裝置進(jìn)展較完整的協(xié)作與加工等一系列的設(shè)計(jì)。履帶行走裝置有“四輪一帶”〔驅(qū)動輪，支重輪，導(dǎo)向輪，拖帶輪或張緊輪，以及履帶)，張緊裝置和行走機(jī)構(gòu)組成。輪把履帶鋪設(shè)到地面，從而使機(jī)體借支重輪沿履帶軌道向前運(yùn)行.大功率輪式拖拉機(jī)機(jī)重一般在55008500kg，接地面積比履帶拖拉機(jī)小,因此接地壓~力較大.經(jīng)數(shù)年耕作后,在土壤的耕層下面將生成硬底層，不利于土壤的蓄水保墑和作物的生長。即使經(jīng)過深度翻耙,照舊會保持碎小的板結(jié)硬塊，土壤的顯微構(gòu)造遭到了破壞。實(shí)、破壞程度輕，特別適合在低、濕地作業(yè),而且除田間作業(yè)外，還在農(nóng)田根本建設(shè)和小型水利工程中用作推土機(jī),綜合利用程度較高。依據(jù)輪式與大功率履帶機(jī)械的特點(diǎn)，以其以上所表達(dá)的比較分析,綜合考慮后得出采用：三角形式的“四輪一帶“橡膠履帶行走裝置。履帶整機(jī)參數(shù)初步確定以后，應(yīng)進(jìn)展計(jì)算該履帶機(jī)械的根本性能是否滿足預(yù)期要求，整機(jī)參數(shù)選擇是否合理。這里主要是關(guān)于牽引性能的計(jì)算.2、牽引功率計(jì)算:依據(jù)《GB/T3871.9-2023農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)試驗(yàn)規(guī)程第9部份：牽引功率試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)展計(jì)算：計(jì)算工況：計(jì)算時(shí)所用的工況一般為:在使用重量狀態(tài)與水平區(qū)段的茬地上〔對旱地是適耕適度的茬地，對水田是中等泥腳深度的茬地)，帶牽引負(fù)荷(牽引線與地面平行)全油門等速行駛。(1〕履帶式傳動的驅(qū)動力Pqmiη履帶傳動p q

e ckgfrdq式中:Me

—-發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩kgf；i——各檔總傳動比；n—-各檔總傳動效率；cr——驅(qū)動輪動力半徑m；dqn—-履帶驅(qū)動段半徑效率,計(jì)算時(shí)一般去取nq

=0。95。G=2Lbq；

=1.5P

; P=(1.1—1。2〕P。smax o p smax TN TN T式中：G--—最大使用重量;smaxL—-履帶接地長度;ob——履帶板寬度；q0.3～0.5kgfc2；pP--額定牽引力；TNP—-牽引力。T依據(jù)(2)中的活動阻力Pf

，經(jīng)計(jì)算即可得P)q經(jīng)計(jì)算后得結(jié)果P=12。775KN.q(2〕履帶式傳動的活動阻力PfPfGkgff= s式中:G—-使用重量(kgf);sf-—履帶式一般取0。1.經(jīng)計(jì)算后得結(jié)果Pf

=1.90KN〔3)行駛速度v理論速度v1

=0.377

nre i∑

km/h實(shí)際速度v=vl

(1-δ)km/h式中：n——發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；er——驅(qū)動輪動力半徑;dqi——驅(qū)動輪輪滑轉(zhuǎn)率〔履帶式一般取0.07〕。Σ經(jīng)計(jì)算后得結(jié)果v=〔1.156〕km/h~〔4)履帶式傳動的牽引效率nT式中: ncnfn

——各檔的總傳動效率；——滾動效率;--滑轉(zhuǎn)效率；δnq后得結(jié)果nT

--履帶驅(qū)動帶效率〔0.9。經(jīng)計(jì)算=0.75δ(5)履帶機(jī)械的附著力PδΨ

〔于等于各阻力之和〕P =ΨGΨΨδ δ式中:Ψ—-一般取0.75;δG——取1900KG。Ψ經(jīng)計(jì)算后得結(jié)果P =14。25KN〔符合要求〕Ψδ3、轉(zhuǎn)向最大驅(qū)動力矩的分析與計(jì)算：依據(jù)《GB/T15833—1995林業(yè)輪式和履帶式拖拉機(jī)試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)展計(jì)算：履帶轉(zhuǎn)向時(shí)驅(qū)動力說明:動，靠另一邊履帶的推動來進(jìn)展轉(zhuǎn)向,或者將兩條履帶同時(shí)一前一后運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向,圖5-2履帶轉(zhuǎn)左向示意圖左邊的履帶處于制動狀態(tài)，右邊履帶的推動下,整臺機(jī)器繞左邊履帶的中心C點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，1產(chǎn)生轉(zhuǎn)向阻力矩Mr,右邊履帶的行走阻力Fr/2L和履帶軌距B的比值L/B≤1。6.同時(shí)，L/B值也直接影響轉(zhuǎn)向阻力的大小，在不影響機(jī)器行走的穩(wěn)定性及接地比壓的要求下,應(yīng)盡量取小值，也就是盡量縮短履帶的長度，可以降低行走機(jī)構(gòu)所需驅(qū)動力.〔2)轉(zhuǎn)向驅(qū)動力矩的計(jì)算轉(zhuǎn)向阻力矩是履帶繞其本身轉(zhuǎn)動中心O〔或O作相對轉(zhuǎn)動時(shí),1 2地面對履帶產(chǎn)生的阻力矩，如下圖，OO分別為兩條履帶的瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心。1 2為便于計(jì)算轉(zhuǎn)向阻力矩Mr

的數(shù)值，作如下兩點(diǎn)假設(shè):(1)機(jī)體質(zhì)量平均安排在兩條履帶上，且單位履帶長度上的負(fù)荷為:q=m2L式中：M-總質(zhì)量〔kg〕;L-履帶接地長度(m〕。qG

1900

593.75(kg/m)2L 21.6形成轉(zhuǎn)向阻力矩M的反力都是橫向力且是均勻分布的u在橫向分力,在橫向分力的影響下，車輛的轉(zhuǎn)向軸線將由原來通過履帶接地幾何中心移至OO,移動距離為x。12 0圖5-3履帶轉(zhuǎn)向受力圖上任何一點(diǎn)到轉(zhuǎn)動中心的距離為x,則微小單元長度為dx，安排在其上的車體重力為qdx，總轉(zhuǎn)向阻力矩可按下式： Lx

xLxMu22M 0

2x0x

0uqxd式中:U—轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)。uu= max

=0.450.85+0.15B式中:

u -車輛作急轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)彎的轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)； B—履帶軌距?！硏x Lx

Lx

uGLMu

22 0

2x0x

代入上式積分得并簡化得：M = u 4即：M u

uGL0.4519001.6342N.m4 4(3〕轉(zhuǎn)向驅(qū)動力矩(假設(shè)機(jī)器重心與履帶行走裝置幾何中心相重合〕把轉(zhuǎn)向半徑RB和0RB分別考慮。2 2RB如以下圖所示,兩側(cè)履帶都向前運(yùn)動,此時(shí)兩側(cè)履帶受地面摩擦阻2力朝同一方向(即行駛的反方向〕，外側(cè)、內(nèi)側(cè)履帶受力分別為：圖5-4右轉(zhuǎn)向示意圖當(dāng)轉(zhuǎn)向半徑0RB如以下圖所示,此時(shí)兩側(cè)履帶受地面摩擦阻力朝反2方向，外側(cè)、內(nèi)側(cè)履帶受力分別為：圖5-5左轉(zhuǎn)向示意圖式中:F,F—分別為內(nèi)側(cè)前進(jìn)阻力和驅(qū)動力；f1 f1F,F-分別為外側(cè)前進(jìn)阻力和驅(qū)動力.q1 q2考慮機(jī)體的重心在中心位置，所以履帶的前進(jìn)阻力為：F=Ff1 f2

1=G2f式中：f—履帶滾動阻力系數(shù)〔即Ff1

f2 2轉(zhuǎn)向時(shí)的最大驅(qū)動力矩為:M=max｛F

Frmax

式中：r-驅(qū)動輪節(jié)圓直徑。BR〉轉(zhuǎn)向行駛時(shí)主動輪上的力：2F GfF q2 2 2F Gf q1 2 2小半徑區(qū)0≤RB轉(zhuǎn)向行駛時(shí)主動輪上的力：2F GfF q2 2 2F G

f q1式中：λ-LB轉(zhuǎn)向時(shí)的最大驅(qū)動力矩為：

2 2M=ma｛F F×rmax

q1，q2經(jīng)過以上介紹及公式計(jì)算得：M=396N。m；uB B分別計(jì)算轉(zhuǎn)向半徑R〉和0≤R≤2 2

的狀況:得到：MF×r=1733.1N。m.max=q2得主動輪上的最大的驅(qū)動力及力矩為：M=Fmax q2

×r=1733。1N.m所得結(jié)果一樣.4、傳動裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算〔1〕履帶的選擇履帶支承長度L，軌距B和履帶板掛寬度b應(yīng)合理匹配，使接地比壓，附著性能和轉(zhuǎn)彎性能符合要求。依據(jù)本機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù),確定履帶的主要參數(shù)為整機(jī)的重量。本機(jī)的初定整機(jī)重量為：1.9t。L表示為接地長度，單位m，h表示履帶的高度，單位m，G表示整機(jī)重量，單位為t.經(jīng)0 0驗(yàn)公式：L≈1.073G=1。07×〔1。9)^〔1/3)=1.325m 取L0

=1225mmL≈L0

+0。35h0

=1600+0.35×860=1901mmL0≈1.07 Bb ≈0.25~0.3 即b≈400

480mm取b=460mmL ～0履帶節(jié)距t0

和驅(qū)動輪齒數(shù)z以降低履帶高度。依據(jù)節(jié)距與整機(jī)重量的關(guān)系：t=〔1517.5)4G，其中t的單位為mm,G的單0 ～0位為kg.L’表示履帶全長zt 1 2則L”2L0 0 ～t

2=4680mm2 2 30依據(jù)計(jì)算的與實(shí)際的資料：選型號為52節(jié)，每節(jié)90mm，寬度400mm的履帶.(2〕接地比壓：參照《GB/T7586—2023液壓挖掘機(jī)試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)展計(jì)算：拖拉機(jī)本身的重力gME nLWa 2023LW4 9.8190020230.41.6=14.55KPaLmE-—接地比壓，單位為KPaag-—標(biāo)準(zhǔn)重力加速度,9。8m/S2nM——工作質(zhì)量，單位為KgW—-履帶板寬,單位為m4五、驅(qū)動輪的計(jì)算理論概念,由于即使在設(shè)計(jì)上使履帶與鏈輪節(jié)距相等,履帶在使用過程中將產(chǎn)生節(jié)距變化(制造誤差等使履帶在肯定范圍內(nèi)波動，履帶與鏈輪的嚙合要么是超節(jié)距,要么是亞節(jié)距，等節(jié)距嚙合實(shí)際上很難存在于嚙合過程中面很有利，而且隨著亞節(jié)距量的增加，作用更加明顯。但在退出嚙合時(shí),履帶銷處于遲滯狀態(tài),嚴(yán)峻時(shí)甚至由于運(yùn)動干預(yù)而不能退出嚙合。因此,在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)依據(jù)工作工況,敏捷實(shí)行相適應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，使履帶銷順當(dāng)進(jìn)入和退出嚙合,削減接觸面的沖擊;使齒面接觸應(yīng)力滿足要求,減小磨損；使履帶節(jié)距因磨損而增大時(shí)仍能保持工作而不掉鏈等。因此，綜上考慮驅(qū)動輪選用鏈輪的設(shè)計(jì)方案.確定驅(qū)動輪主要尺寸〔則依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得):分度圓直徑 d= p

= 84

=400mmsin180o 0.2079z齒頂圓直徑 d= p

= 84

=395mmtan180o 0.2126zd

=d+1.25p—dr

=400+1.25×84-48=457mm齒根圓直徑d=d11.6pd 40011.68448=427。6mm amin

z

15d=〔427。6～457〕mm，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)取da

=448mm分度圓弦高df

=d—d=400—48=352mmrhamax

=0.625

0.8p0.5dz

0.25

0.8840.542=4。48mm1515hamin

=0.5(p—d〕=0.5×〔84-48〕=18mmrh=〔4。48~18〕mm，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)取h=11。5mma a確定驅(qū)動輪齒槽外形試驗(yàn)和使用說明，齒槽外形在肯定范圍內(nèi)變動，在一般工況下對鏈傳動的性能不會有很大影響。這樣安排不僅為不同使用要求狀況時(shí)選擇齒形參數(shù)留有了很大余地.同時(shí),各種標(biāo)準(zhǔn)齒形的鏈輪之間也可以進(jìn)展互換.圖5—6驅(qū)動輪圖齒面圓弧半徑 re

remax

=0。008d〔z2r

+180)remin

=0。12d(z+2)r齒溝圓弧半徑 ri則依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得：

rimax

=0。505dr

+0.0693dr rimin

=0.505dr齒面圓弧半徑 r=0。008demax r

〔2+18〕=155.5mmremin

=0。12dr

(z+2)=98mmr=(9815。52)mme齒溝圓弧半徑 rimax

～=0.505dr

+0。0693dr=24。49mmrimin

=0.505dr

=24。24mmi

24。49〕mm~齒溝角

max

140o

90oz

134oamin

120o

90oz

114o六、變速箱及各檔速度的計(jì)算1.變速器各檔位的關(guān)系動力輸出旋耕變速動力輸出旋耕變速軸齒編號齒數(shù)z一檔模數(shù) 傳動m 比轉(zhuǎn)數(shù)r/min齒編號齒數(shù)z二檔模數(shù) 傳動m 比轉(zhuǎn)數(shù)r/min一級二級三級四級五級六級2、變速器構(gòu)造設(shè)計(jì)與動力傳遞分析變速器主要由機(jī)械式變速傳動裝置與靜液壓無極變速機(jī)構(gòu)集成,主要包括箱體，其箱體上安裝有動力輸入局部、動力輸出軸減速局部、動力輸出軸局部、液壓無極變速換向局部、分及右側(cè)履帶驅(qū)動局部，而箱體安裝在發(fā)動機(jī)動力輸出位置處。液壓無極變速換向局部中，液壓馬達(dá)安裝于箱體一側(cè),液壓傳動軸一端安裝于箱體內(nèi)，另一端插裝于液壓傳動花鍵軸內(nèi),液壓傳動花鍵軸安裝于箱體內(nèi)，且馬達(dá)動力輸入軸插裝于從動錐齒輪與動力輸入局部中的主動錐齒輪嚙合。機(jī)械換擋局部中，換擋主動軸與換擋從動軸分別安裝于箱體內(nèi)，換擋主動齒輪套裝于換擋主動軸,并與馬達(dá)動力輸出齒輪嚙合，在馬達(dá)動力輸出齒輪的驅(qū)動下?lián)Q擋主動齒輪帶動換擋主動軸旋轉(zhuǎn)。牙嵌式離合器主軸左端安裝于左端蓋內(nèi),左端蓋緊固安裝于箱體上,左掌握搖臂用于對左離器協(xié)作安裝，左復(fù)位彈簧設(shè)置在左多片式制動器上方,左離合套同時(shí)與左牙嵌式離合器傳動于箱體內(nèi)，