履帶車輛設(shè)計(jì)計(jì)算說明

整車參數(shù)計(jì)算15爬坡力量<30016驅(qū)動(dòng)輪半徑275mm1715爬坡力量<30016驅(qū)動(dòng)輪半徑275mm17底盤軌距1050mm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(dòng)機(jī)型號YN38GB25發(fā)動(dòng)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(dòng)力輸出軸功率49.4kW11最大牽引力11.38kN12標(biāo)定轉(zhuǎn)速2600r/min13動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速540/720r/min14懸掛裝置型式后置三點(diǎn)置掛88履帶最大高度860mm二、質(zhì)量參數(shù)的計(jì)算1、整備質(zhì)量M0

為1825kg2、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/T3871.15-202315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：A0h＞δA0h0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mm空載：1200 =1.33＞0.72450滿載：1200 =1.10＞0.72546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(dòng)機(jī)匹配依據(jù)《GB/T1147.1-20231標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)展計(jì)算：XJ—782LT履帶式拖拉機(jī)配套用昆明云內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)，型號為：YN38GB2型柴油機(jī)，標(biāo)定功率為57kW/h，轉(zhuǎn)速為2600r/min.(1)最高設(shè)計(jì)車速V=8km/h，所需功率：p1P=( +p)kwp1

maxemax n f w1mgfv CAV3

max〔

maxmn 3600 76140 122009.80.028 0.91.41.1583 0.9

3600

76140 =6.188kW(2)依據(jù)柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性，最大扭矩點(diǎn)的低速檔行車速度V2=4km/h。選用V2=4km/h，最大爬坡度為25%時(shí)，計(jì)算所需功率：1p=(1emax n

+p+ppf i p

)kw1mgfva

mgi v C AV3

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(dòng)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(dòng)效率系數(shù)，取η=0.9；f——滾動(dòng)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;ai——最大爬坡坡度，i

a=25%；max maxG——拖拉機(jī)總質(zhì)量，G=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Pemax

和低檔速度爬25%的坡時(shí)，所需功率均小于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)及確定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)作及加工等一系列的設(shè)計(jì)。履帶行走裝置有“四輪一帶”〔驅(qū)動(dòng)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。拉出。出于支重輪下的履帶及地面有足夠的附著力，阻擋履帶的拉出，迫使驅(qū)動(dòng)輪卷繞履帶向前滾動(dòng)，導(dǎo)向輪把履帶鋪設(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)~橡膠履帶拖拉機(jī)牽引力大,適合重負(fù)荷作業(yè)(如耕、耙等),接地比度較高。合考慮后得出承受：三角形式的“四輪一帶”橡膠履帶行走裝置。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：GB/T3871.9-2023農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)試驗(yàn)規(guī)程第9標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)展計(jì)算：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〔牽引線及地面平行〕全油門等速行駛。履帶式傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力Pq履帶傳動(dòng)kgfMe

——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩kgf；i——各檔總傳動(dòng)比；n——各檔總傳動(dòng)效率；cr——驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑m；dqn——履帶驅(qū)動(dòng)段半徑效率，計(jì)算時(shí)一般去取nq

=0.95。G=2Lbq;

=1.5P;

=〔1.1-1.2〕P。smax o p smax TN TN T式中：Gsmax

--—最大使用重量；L——履帶接地長度；ob——履帶板寬度；q——一般為0.35～0.5kgf/c2；pP——額定牽引力；TNP——牽引力。T依據(jù)(2)中的活動(dòng)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履帶式傳動(dòng)的活動(dòng)阻力PfPfGkgff= s式中:G——使用重量(kgf)；sf0.1。經(jīng)計(jì)算后得結(jié)果Pf

=1.90KN行駛速度v理論速度實(shí)際速度v=vl

(1-δ)km/h式中：n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；er——驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑；dqi〔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(dòng)的牽引效率nT式中: nc

——各檔的總傳動(dòng)效率；n——滾動(dòng)效率；fn——滑轉(zhuǎn)效率；δn〔一般取q0.9。經(jīng)計(jì)算后得結(jié)果nT

=0.75(5)履帶機(jī)械的附著力Pδ〔要求：附著力應(yīng)大于或等于履帶行走Ψ〕Pδ=ΨGΨΨ δΨδ0.75；G——取1900KG。Ψ經(jīng)計(jì)算后得結(jié)果Pδ=14.25KN(符合要求)Ψ3、轉(zhuǎn)向最大驅(qū)動(dòng)力矩的分析及計(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(dòng)力說明:同時(shí)一前一后運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向,但兩種轉(zhuǎn)向方式所需最大驅(qū)動(dòng)力一樣。因此以機(jī)器單條履帶制動(dòng)左轉(zhuǎn)為例,見圖：圖5-2左邊的履帶處于制動(dòng)狀態(tài),右邊履帶的推動(dòng)下,整臺機(jī)器繞左邊履帶的中心C1

點(diǎn)旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生轉(zhuǎn)向阻力矩Mr,右邊履帶的行走阻力Fr/2履帶接地長度L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(dòng)力。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算轉(zhuǎn)向阻力矩是履帶繞其本身轉(zhuǎn)動(dòng)中心O〔或1O〕作相對轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，地面對履帶產(chǎn)生的阻力矩，如下圖，O、O2 1

分別為兩條履帶的瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心。為便于計(jì)算轉(zhuǎn)向阻力矩Mr

(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：式中:M〔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。履帶拖拉機(jī)牽u引負(fù)荷在轉(zhuǎn)向時(shí)存在橫向分力，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(dòng)距離為x。12 0圖5-3依據(jù)上述假設(shè)，轉(zhuǎn)向時(shí)地面對履帶支承段的反作用力的分布為矩形分布。在履帶支承面上任何一點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離為xdx，安排在其上的車體重力為qdx，總轉(zhuǎn)向阻力矩可按下式：Mxx Lx LMxxu22 0

0uqxd

0

0uqxd式中:U-轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)。uu= max R

=0.450.85+0.15式中:umax

B-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?！矼 Lx Lx M將式u

22

0uqxd2

0uqxd

代入上式積分得并簡化得：xx 0 0 xM

uGL0.4519001.6

342N.mu 4 4轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)力矩(假設(shè)機(jī)器重心及履帶行走裝置幾何中心相重合)把轉(zhuǎn)向半徑和0考慮。當(dāng)轉(zhuǎn)向半徑如以下圖所示，兩側(cè)履帶都向前運(yùn)動(dòng)，此時(shí)兩側(cè)履帶受地面摩擦阻力朝同一方向〔即行駛的反方向〕圖5-4當(dāng)轉(zhuǎn)向半徑0方向，外側(cè)、內(nèi)側(cè)履帶受力分別為：圖5-5式中:F,F-分別為內(nèi)側(cè)前進(jìn)阻力和驅(qū)動(dòng)力；f1F,F

f1-分別為外側(cè)前進(jìn)阻力和驅(qū)動(dòng)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

=G1f2式中:f〔即F=Ff1 f2

=1Gf=14602轉(zhuǎn)向時(shí)的最大驅(qū)動(dòng)力矩為：M=max｛F

F｝rmax

q1，q2式中：r—驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓直徑?！?〕大半徑區(qū)R B〉2

轉(zhuǎn)向行駛時(shí)主動(dòng)輪上的力：小半徑區(qū)0轉(zhuǎn)向行駛時(shí)主動(dòng)輪上的力：式中：λ—轉(zhuǎn)向比，轉(zhuǎn)向時(shí)的最大驅(qū)動(dòng)力矩為：

F×rmax

經(jīng)過以上介紹及公式計(jì)算得：M=396N.m；u〉分別計(jì)算轉(zhuǎn)向半徑R B〉2

和0的狀況：得到：MF×r=1733.1N.m.max=q2得主動(dòng)輪上的最大的驅(qū)動(dòng)力及力矩為：M=Fmax q2

×r=1733.1N.m所得結(jié)果相同。4、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)及計(jì)算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0 0量，單位為t。閱歷公式：L≈1.070

=1.07×(1.9)^(1/3)=1.325m 取L33G

=1225mmL≈L0

+0.35h0

=1600+0.35×860=1901mm即B≈1495mm即b≈400

480mm取b=460mm~履帶節(jié)距t0

和驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)z應(yīng)當(dāng)滿足強(qiáng)度、剛度要求。在此狀況下，盡量選擇小的數(shù)值，以降低履帶高度。依據(jù)節(jié)距及整機(jī)重量的關(guān)系：t=(1517.5)40 ~G,其中t的單位為mm,G的單0位為kg.L’表示履帶全長則zt則0L”2L 002

1～2t 2 3

2=4680mm 依據(jù)計(jì)算的及實(shí)際的資料：選型號為52節(jié)，每節(jié)90mm,寬度400mm的履帶。接地比壓：參照《GB/T7586-2023拉機(jī)本身的重力很大，很簡潔陷入松軟的土地中，加上履帶后增大了及地面的接觸面積，減小了壓強(qiáng)；=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KgWm4五、驅(qū)動(dòng)輪的計(jì)算目前,履帶嚙合的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),各種齒形的設(shè)計(jì)方法很多,極不統(tǒng)一,主要有等節(jié)距嚙合方式、亞節(jié)距嚙合方式和超節(jié)距嚙合方式。等節(jié)距嚙合動(dòng),履帶牽引力由嚙合各齒分擔(dān),各個(gè)齒所受的負(fù)荷較小,此時(shí)嚙合平概念,由于即使在設(shè)計(jì)上使履帶及鏈輪節(jié)距相等,履帶在使用過程中將產(chǎn)生節(jié)距變化(如彈性伸長,履帶銷和銷孔磨損伸長等),嚙合實(shí)際上為履帶及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)際上很僅由馬上退出嚙合的一個(gè)鏈輪齒來完成,但對于頻繁轉(zhuǎn)變方向的機(jī)器,在減輕啟動(dòng)沖擊方面很有利,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(dòng)干預(yù)而不計(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(dòng)輪選用鏈輪的設(shè)計(jì)方案。確定驅(qū)動(dòng)輪主要尺寸〔則依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得〕：分度圓直徑 =400mm齒頂圓直徑 =395mmdamax

=d+1.25p-dr

=400+1.25×84-48=457mm齒根圓直徑d=d11.6pd 40011.68448=427.6mmamin

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=352mmrh=0.6250.8p0.5d 0.250.8840.542=4.48mm amax z

r 15hamin

=0.5〔p-dr

〕=0.5×〔84-48〕=18mmh=〔4.48~18〕mm，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)取h=11.5mma a確定驅(qū)動(dòng)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(dòng)，在一般工況下對鏈傳動(dòng)的性能不會(huì)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齒面圓弧半徑

r=0.008d

〔z2+180〕

=0.12d

〔z+2〕e齒溝圓弧半徑 r

emaxr=0.505d

r+0.069

emin33dr

r=0.505di則依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得：

imax

imin r齒面圓弧半徑 r=0.008d

(z2+180)=155.52mmemaxremin

=0.12dr

r(z+2)=98mmr=(98155.52)mm33dr齒溝圓弧半徑 rimax

~=0.505dr

+0.069

=24.49mmrimin

=0.505dr

=24.24mm齒溝角六、變速箱及各檔速度的計(jì)算1.變速器各檔位的關(guān)系

r=(24.24i

24.49)mm~動(dòng)力輸出旋耕變速動(dòng)力輸出旋耕變速一檔二檔齒齒齒模傳傳轉(zhuǎn)數(shù) 齒編齒數(shù)模數(shù) 轉(zhuǎn)數(shù)軸編數(shù)數(shù)動(dòng)動(dòng)r/min 號 z m r/min號 z m 比 比一級二級三級四級五級六級2、變速器構(gòu)造設(shè)計(jì)及動(dòng)力傳遞分析變速器主要由機(jī)械式變速傳動(dòng)裝置及靜液壓無極變速機(jī)構(gòu)集成，主要包括箱體，其箱體上安裝有動(dòng)力輸入局部、動(dòng)力輸出軸減速局部、動(dòng)力輸出軸局部、液壓無極變速換向局部、機(jī)械換擋局部、牙嵌式離合器轉(zhuǎn)向控制局部、牙嵌式離合器轉(zhuǎn)向傳動(dòng)局部、左側(cè)履帶驅(qū)動(dòng)局部及右側(cè)履帶驅(qū)動(dòng)局部，而箱體安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)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(dòng)軸一端安裝于箱體內(nèi)，另一端插裝于液壓傳動(dòng)花鍵軸內(nèi)，液壓傳動(dòng)花鍵軸安裝液壓傳動(dòng)軸分別及液壓傳動(dòng)花鍵軸花鍵協(xié)作并傳遞動(dòng)力，從動(dòng)錐齒輪通過花鍵套裝于液壓傳動(dòng)軸上，馬達(dá)動(dòng)力輸出齒輪套裝于馬達(dá)動(dòng)力輸出軸上；從動(dòng)錐齒輪及動(dòng)力輸入局部中的主動(dòng)錐齒輪嚙合。機(jī)械換擋局部中，換擋主動(dòng)軸及換擋從動(dòng)軸分別安裝于箱體內(nèi)，換擋主動(dòng)齒輪套裝于換擋主動(dòng)軸，并及馬達(dá)動(dòng)力輸出齒輪嚙合，在馬達(dá)動(dòng)力輸出齒輪的驅(qū)動(dòng)下?lián)Q擋主動(dòng)齒輪帶動(dòng)換擋主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。牙嵌式離合器轉(zhuǎn)向掌握局部中，左牙嵌式離合器掌握局部及右牙嵌式離合器掌握局部關(guān)于牙嵌式離合器主動(dòng)齒輪對稱設(shè)置，牙嵌式離合器主動(dòng)齒輪套裝于牙嵌式離合器主軸上，且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合套和左多片式制動(dòng)器進(jìn)展掌握，左多片式制動(dòng)器安裝于箱體內(nèi)，左離合套及左多片式制動(dòng)器協(xié)作安裝，左復(fù)位彈簧設(shè)置在左多片式制動(dòng)器上方，左離合套同時(shí)及左牙嵌式離合器傳動(dòng)雙聯(lián)齒輪、牙嵌式離合器主動(dòng)齒輪的左側(cè)內(nèi)齒圈嚙合，將牙嵌式離合器主動(dòng)齒輪的動(dòng)力傳遞給左牙嵌式離合器傳動(dòng)雙聯(lián)齒輪；而牙嵌式離合器主軸右端