農(nóng)用履帶車車輪系的設(shè)計
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畢業(yè)設(shè)計中文摘要
農(nóng)用履帶車車輪系的設(shè)計
摘 要
農(nóng)用履帶車作為全地形履帶車的一種，世界各國均有研發(fā)和生產(chǎn)。我國農(nóng)業(yè)機械化水平相對于西方各國而言仍處于發(fā)展階段，其中基礎(chǔ)發(fā)展環(huán)節(jié)較為薄弱，但是近年來我國對于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化機械的研發(fā)和生產(chǎn)已經(jīng)步入快速發(fā)展道路，其中農(nóng)用履帶車作為一種新型的農(nóng)業(yè)用具和高科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用品，我國對于其的研發(fā)和生產(chǎn)投入巨大的人力、物力。農(nóng)用履帶車作為一種全地形的農(nóng)業(yè)用具，它的使用是多方面的，如在噴藥，采摘，運輸?shù)确矫娑紦碛兄薮笞饔谩Ｆ渲性趪娝幁h(huán)節(jié)中農(nóng)用履帶車具有底盤較低、噴灑高度高、藥物顆粒小、噴灑密度高的優(yōu)點，這樣可以對果樹進行全方位、無死角的噴灑。這樣噴灑的好處便是會提高藥物的噴灑密度，使得農(nóng)藥可以附著在果樹的各個點。例如葉肥，農(nóng)用履帶車噴灑可以提高葉片上農(nóng)藥顆粒的附著，而這樣噴灑的好處便是提高果樹的產(chǎn)量，保證果農(nóng)的收入，也能解放農(nóng)民的雙手。而且農(nóng)藥作為一種有毒藥物，機器噴灑減少人工的參與，也可以保障農(nóng)民的生命安全，同時也能降低農(nóng)民的人工成本和時間成本，從而提高工作效率。所以，研發(fā)農(nóng)用履帶車是當(dāng)前農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的一步重要布局。而農(nóng)用履帶車的車輪系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)承擔(dān)著農(nóng)用履帶車能否開展多地形工作和適應(yīng)復(fù)雜條件下工作。因此，對于車輪系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮到未來車輛的工作情況和工作環(huán)境。所以，對于農(nóng)用履帶車車輪系統(tǒng)的設(shè)計需要從材料選擇，結(jié)構(gòu)應(yīng)用等方面進行設(shè)計考慮。
關(guān)鍵詞：車輪系；支重輪；拖帶輪；驅(qū)動輪；導(dǎo)向輪；
畢業(yè)設(shè)計英文摘要
The design of the agricultural crawler wheel system
ABSTRCT
Agricultural crawler as a kind of all-terrain crawler has been developed and produced all over the world. Agricultural mechanization level relative to the western countries is still in the stage of development, the basic development link is weak, but the machinery in the agricultural modernization in China in recent years has been rapid development in the research and production, including agricultural caterpillar vehicles as a new type of agricultural equipment and high-tech agricultural production supplies, China has invested huge manpower and material resources in its research and development and production. As a kind of all-terrain agricultural appliance, agricultural caterpillar vehicle is used in many aspects, such as spraying, picking, transportation, etc., which plays a huge role. Among them, the agricultural caterpillar vehicle has the advantages of lower chassis, high spraying height, small drug particles and high spraying density, which can spray the fruit trees in all directions and without dead Angle. The benefit of this spraying is that it increases the density of the spray, allowing the pesticide to stick to all points of the tree. For example, leaf fertilizer can be sprayed with crawler trucks to improve the attachment of pesticide particles on the leaves. The benefits of such spraying are to increase the yield of fruit trees, ensure the income of fruit farmers, and also free the hands of farmers. In addition, as a toxic drug, pesticide spraying by machine reduces the participation of labor, which can also guarantee the life safety of farmers, and also reduce the labor cost and time cost of farmers, so as to improve work efficiency. Therefore, research and development of agricultural crawler car is an important step in the development of agricultural modernization. The task of designing the wheel system of the agricultural crawler is to determine whether the agricultural crawler can carry out the multi-terrain work and adapt to the complex conditions. Therefore, the design of the wheel system needs to take into account the working conditions and working environment of the future vehicle. Therefore, the design of the agricultural caterpillar vehicle wheel system needs to be considered from the aspects of material selection, structure application and so on.
Keywords:The wheel is; Roller; Towing wheel; Driving wheel; Guide wheel.
目 錄
1引言 1
1.1研究背景及意義 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2研究意義 2
1.1.3農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的新意義 2
1.2世界各國農(nóng)用履帶車的研究發(fā)展 3
1.2.1國外對于農(nóng)用履帶車的研究發(fā)展 3
1.2.2我國對于農(nóng)用履帶車的研究發(fā)展 4
2農(nóng)用履帶車車輪系的設(shè)計要求及計算 5
2.1總體設(shè)計方案 5
2.2農(nóng)用履帶車車輪系運動規(guī)則 6
2.3農(nóng)用履帶車的作用 6
3驅(qū)動輪 6
3.1驅(qū)動輪的設(shè)計和尺寸的計算 8
3.1.1驅(qū)動輪齒形選擇 8
3.1.2驅(qū)動輪尺寸的計算 9
3.2驅(qū)動輪材料的選擇 10
4支重輪 10
5拖帶輪 14
6導(dǎo)向輪 16
7張緊輪及張緊裝置 17
7.1張緊力的調(diào)節(jié) 19
8履帶 19
8.1履帶的構(gòu)造 19
8.2履帶的分類 20
8.3橡膠履帶基本性能 20
8.4橡膠履帶結(jié)構(gòu)配置 21
9農(nóng)用履帶車的轉(zhuǎn)彎形式 21
總結(jié) 22
參考文獻 23
致 謝 24
農(nóng)用履帶車車輪系的設(shè)計
1引言
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國老百姓對于吃的需求也不再是過去的吃飽，而是尋求吃好，吃健康。因此，我國的果蔬需求變大，我國也從原來的農(nóng)產(chǎn)品出口國，變成世界第一的果蔬進口大國和消耗大國。
我國雖然是一個擁有960萬平方公里的大國，但是我國的國土情況卻是以山地和丘陵為主的，這樣的國土情況使得果樹的大規(guī)模種植有一定難度，尤其是在果樹種植后期的農(nóng)藥、化肥以及防凍液等的噴灑只能依靠人力背著沉重的打藥壺前去打藥，而人力的打藥壺?zé)o法使得藥物顆粒細(xì)小化，以至于打的藥物真正有效的并無多少且“是藥三分毒”長期處在這種環(huán)境中的農(nóng)民的生命安全受到了嚴(yán)重的威脅。所以需要開發(fā)一種自動化得打藥器械是很有必要的。這樣既可以方便農(nóng)民打藥、施肥，也可以，解放農(nóng)民的雙手和保障農(nóng)民的生命安全。
能擁有這樣功能的自動化器械便是農(nóng)用履帶車，農(nóng)用履帶車擁有較低的底盤高度和較窄的車身，不受果樹之間細(xì)窄的行間距所影響能夠自由的穿梭在果樹田中，而高壓噴灑系統(tǒng)和外掛噴灑系統(tǒng)可以讓不論多高的枝頭都能均勻的受藥大大的提升了藥物的使用效果和利用率使得農(nóng)藥成本降低，提高了農(nóng)民的利潤。
但是山林地區(qū)坡度高，坑洼地帶多，普通的農(nóng)用履帶車無法在山林地區(qū)的果樹林中做到隨意穿行。因此，通過物理計算和材料升級研發(fā)出一套適應(yīng)復(fù)雜地形的農(nóng)用履帶車車輪系是當(dāng)前的開發(fā)重點。開發(fā)出這樣的一套系統(tǒng)可以提升農(nóng)用履帶車適應(yīng)地形的能力和降低農(nóng)用履帶車在復(fù)雜地形地貌環(huán)境中的趴窩率。
1.1研究背景及意義
1.1.1研究背景
我國的果樹種植日益規(guī)模化，成片的果樹林對于農(nóng)藥噴灑的需求越來越重。但是，我國的果樹林有66.4%處在丘陵及山地地區(qū)，而這樣的地區(qū)因為地形復(fù)雜一般的農(nóng)用履
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帶車前往打藥時很容易陷在果樹林中無法前行和因復(fù)雜地形無法做到靈敏的轉(zhuǎn)向，掉頭等行為。因此，基于這樣的大環(huán)境下研發(fā)一款有良好過坑能力，爬坡能力和靈敏活動的農(nóng)用履帶車便成為當(dāng)前的重點攻克方向。而研發(fā)這樣的一款農(nóng)用履帶車便需要對履帶車的車輪系統(tǒng)進行全面的改造，升級。
1.1.2研究意義
我國從古便是一個依靠農(nóng)業(yè)來作為立國之本的農(nóng)耕國家，隨著內(nèi)燃機的誕生農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也進入了機械化時代，但是，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展一直是以人力為主的小農(nóng)經(jīng)濟，“兩畝地一頭?！北闶俏覈r(nóng)業(yè)的最典型形容。但是，隨著改革開放，我國也出現(xiàn)了成規(guī)模的農(nóng)業(yè)種植，而在成規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依靠人力來作為生產(chǎn)主體，這樣的生產(chǎn)效率是過低的且隨著城鎮(zhèn)化的推進越來越多的年輕人也丟棄農(nóng)具而進城打工，農(nóng)村人口的老齡化也日益嚴(yán)重。在這樣的社會背景下，開發(fā)自動化能力高，操作簡單的新型農(nóng)具變成里當(dāng)下的研究方向。農(nóng)用履帶車便是在這樣的社會背景下被研發(fā)出來的。新型的農(nóng)用履帶車有著良好的越野能力和藥物噴灑能力，而農(nóng)用履帶車的推廣應(yīng)用也可以進一步解放農(nóng)民的雙手提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。
1.1.3農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的新意義
十八大以來，以習(xí)總書記為首的黨中央依舊重視農(nóng)業(yè)發(fā)展，也提出了對農(nóng)業(yè)發(fā)展更加有力得“三農(nóng)政策”。在最新召開的黨的十九大中，也對農(nóng)業(yè)的發(fā)展提出了新的要求，其中鄉(xiāng)村振興與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略作為全面建成小康社會的重要戰(zhàn)略部署。其實我黨從黨的十七大開始便重視農(nóng)業(yè)發(fā)展和三農(nóng)問題，把現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展問題更是早在十一屆三中全會時便已經(jīng)提出了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)的要求。在新時代的，新要求的指導(dǎo)下農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為了當(dāng)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新思想。而農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，綠色發(fā)展并不是一句口號，而是需要在實際行動做出成果的。在農(nóng)業(yè)是否現(xiàn)代化發(fā)展的判斷依據(jù)中農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展便是其中的一個重要依據(jù)。而“十三五”規(guī)劃中也強調(diào)要把我國從原來的農(nóng)業(yè)大國建設(shè)成為農(nóng)業(yè)強國，而在農(nóng)業(yè)強國建設(shè)的道路上大力推進和發(fā)展我國農(nóng)業(yè)機械自動化水平是把我國發(fā)展成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)強國的行動力。
隨著我國科技的快速發(fā)展，我國的機械設(shè)備制造水平也從最開始的模仿到了如今的可以自主設(shè)計制造新型的機械設(shè)備，而農(nóng)用機械設(shè)備的研發(fā)水平也到了世界一流水平甚至于在某些方面做到了世界領(lǐng)先。在研發(fā)我們已經(jīng)走在了世界前列，但是運用仍存在著諸多不足之處。
我國的國土情況便是制約農(nóng)機設(shè)備推廣的根本原因，我國的果園果樹林的種植大多處在丘陵山地地區(qū)，大型的農(nóng)業(yè)設(shè)備無法前往，只能依靠單一的人力來作為主體的生產(chǎn)力。而且，我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展任是“小農(nóng)經(jīng)濟”為主的發(fā)展情況，單一的農(nóng)戶只有五到十畝地，大型的農(nóng)業(yè)設(shè)備一次的使用價格昂貴，單一農(nóng)戶無法負(fù)擔(dān)起。而且，果樹的種植在很多西北地區(qū)是作為地方扶貧經(jīng)濟來做的，這樣雖然在短時間內(nèi)使得果樹成規(guī)?；耐瓿闪朔N植，但這樣的發(fā)展情況便是果樹品種的多樣，果樹之間的間距較小，果樹枝干后期的維護做不到位使得果樹的樹冠大、分叉低、樹杈多，這樣的果樹林用大型的農(nóng)機設(shè)備前往打藥會使得不同品種的果樹受藥單一化，枝干受損，進而影響果農(nóng)收益。
面對我國當(dāng)下的國情，利用簡單遙控控制的農(nóng)用履帶車，便能很好的解決這樣的問題。農(nóng)用履帶車因為體型較小適用于一些小型地塊，換藥方便可以應(yīng)多混種的多種果樹林。而“小個頭”便于運輸，可以快速地前往其他果樹林。而且，農(nóng)用履帶車的操控方法是用遙控，這樣的好處就是即使原來沒有接觸過農(nóng)用履帶車的人，也可以快速的上升普操。所以開發(fā)一款農(nóng)用履帶車便可以高效的解決由于地礦復(fù)雜和果樹林內(nèi)混種打藥所帶來的問題，對于我國西北地區(qū)和南方山地地區(qū)有了極強的應(yīng)對效果。
1.2世界各國農(nóng)用履帶車的研究發(fā)展
1.2.1國外對于農(nóng)用履帶車的研究發(fā)展
世界各國因為國土情況的不同農(nóng)機的發(fā)展方向有很大的不同，而發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家對于農(nóng)機的發(fā)展情況也各有不同。但是，發(fā)達(dá)國家和以農(nóng)業(yè)為主的發(fā)展中國家大多具有先進的農(nóng)機生產(chǎn)和研發(fā)能力。其中美國、加拿大、澳大利亞、俄羅斯作為傳統(tǒng)的機械生產(chǎn)強國和農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家因其大部分國土都處在平原且地廣人稀，所以這幾個國家的農(nóng)業(yè)發(fā)展大多以農(nóng)業(yè)莊園來做為農(nóng)業(yè)的發(fā)展主體。所以這些國家以大型農(nóng)機設(shè)備和無人機設(shè)備來作為農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中的主體設(shè)備來使用且機械化程度高。法國、英國、荷蘭等其他東歐國家因為國土面積的限制多是發(fā)展牧場和小型農(nóng)場，農(nóng)業(yè)機械化水平比較老舊，未使用新型農(nóng)業(yè)設(shè)備。意大利、德國等國家雖然山地較多但是因為國家高度發(fā)達(dá)的工業(yè)水平，所以這些國家并不以農(nóng)業(yè)來作為自己國家的重要經(jīng)濟來源，只有少部分農(nóng)莊和果園的存在依靠的也大多是手扶式拖拉機等這些傳統(tǒng)的農(nóng)機來作為自己的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備。而與我國國情相類似的只有日本、韓國等亞洲國家，果園區(qū)域多分布在山地和丘陵地區(qū)，且農(nóng)業(yè)作為國家的主體經(jīng)濟之一。因此適農(nóng)業(yè)機械發(fā)展好，尤其是日韓兩國國土多是山地，而且經(jīng)濟發(fā)達(dá)，所以日韓兩國的果園農(nóng)機設(shè)備極為先進，日本的三菱和韓國的三星這兩個跨國公司在農(nóng)機的生產(chǎn)上更是世界知名。其中兩國的農(nóng)機業(yè)機械化水平達(dá)到了驚人的90%左右，而丘陵果園的農(nóng)業(yè)機械化利用水平也很高。其中日本更是從上世紀(jì) 70 年代開始了對于農(nóng)用履帶車研發(fā)和生產(chǎn)。
1.2.2我國對于農(nóng)用履帶車的研究發(fā)展
我國農(nóng)業(yè)機械化起步較晚從上世紀(jì) 50 年代開始我國在蘇聯(lián)的援助下才開始發(fā)展我國自主的拖拉機產(chǎn)業(yè)，到了文革時期我國的農(nóng)用拖拉機等機械設(shè)備更是停滯。直到改革開放后才又重新開始發(fā)展，且在黨中央的大力支持下發(fā)展速度得以飛速提升，農(nóng)機發(fā)展因此進入快車道。到了上世紀(jì)80 年代我國引入計算機后，農(nóng)機更是得到了快速的發(fā)展，且農(nóng)機種類也不再是單一的拖拉機，各種農(nóng)用機械更是在這個時期誕生。進入千禧年后我國對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求進一步提高，我國也首次提出了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的要求。到2004年我國開始對于農(nóng)機進行政府補貼，更是加快了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，而在黨的十七大以后將進一步擴大了農(nóng)機補助范圍和提升補助款，我國的農(nóng)用機械水平也因此達(dá)到了世界先進水平。但是受制于經(jīng)濟水平，我國各地的農(nóng)業(yè)機械化水平極不平均，在西北和南方山地地區(qū)的農(nóng)業(yè)工作絕大多數(shù)依舊依靠人力，存在小型的旋耕機等設(shè)備，而在東部地區(qū)各種大型的農(nóng)業(yè)設(shè)備早已運用，有些地方已經(jīng)基本實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的要求。其中也有例外，我國因為果院區(qū)域大多處在山地丘陵地區(qū)，所以果園農(nóng)機水平一直只有小型的旋耕機設(shè)備，大多情況只有依靠人力來完成果樹種植、修建、施肥和采摘。這樣的情況就是遇到天氣突降，因為無法快速的噴灑防凍藥物造成果樹減產(chǎn)，而到了收獲季時，因為采摘期的短如果無法快速采摘又會造成果子的浪費，只能消耗大量的人力去應(yīng)對。面對這樣的情況，我國農(nóng)科院聯(lián)合各大高校對果園農(nóng)機進行了研究和設(shè)計，開發(fā)出新型農(nóng)機降低果農(nóng)的各項消費，提升果農(nóng)的經(jīng)濟效益。農(nóng)用履帶車便是在這樣的情況下，又多方聯(lián)合所開發(fā)出的，新開發(fā)的農(nóng)用履帶車兼具打藥，施肥等多項功能，大大的解放了農(nóng)民的雙手，提高生產(chǎn)效率。
2農(nóng)用履帶車車輪系的設(shè)計要求及計算
農(nóng)用履帶車因為其的行走系統(tǒng)采用的是履帶系統(tǒng)，所以農(nóng)用履帶車車輪系的中心處于履帶系統(tǒng)的中心位置。這樣的好處便是農(nóng)用履帶車在果樹林這樣的農(nóng)田里，可以平穩(wěn)的通過長度約為車長一半長度的泥坑等復(fù)雜地面，而不會發(fā)生履帶陷入泥坑中保證了履帶車的通過能力。從而使得履帶車不會在過坑時，支重輪與履帶的下端接觸面不會與泥坑發(fā)生硬接觸，使得履帶車支重輪軸不易發(fā)生形變，保障了農(nóng)用履帶車車輪系的安全。以上述分析，在本次的小型果林打藥車的車輪系統(tǒng)采用履帶車輪系來作為小型打藥車的自走機構(gòu)。
1驅(qū)動輪 2支重輪組 3拖帶輪 4張緊輪及其張緊裝置 5橡膠履帶
2.1總體設(shè)計方案
選用履帶系統(tǒng)作為打藥車的行走機構(gòu)，所以將小型果林打藥車確定為農(nóng)用履帶車的一種。農(nóng)用履帶車車輪系是由四輪一帶構(gòu)成：驅(qū)動輪，支重輪，拖帶輪，張緊輪及張緊輪所配套的張緊裝置和履帶。
2.2農(nóng)用履帶車車輪系運動規(guī)則
其中農(nóng)用履帶車向前行走的原理是，驅(qū)動輪在電動機的驅(qū)使下產(chǎn)生一個豎向的拉力和一個橫向的推力，這個豎向的的拉力將被支重輪組中最后一個支重輪所壓著的履帶拉起來，同時這個橫向的推力將從支重輪下拉出的履帶推向拖帶輪和張緊輪。張緊輪將履帶送到支重輪組中第一個支重輪下，從而使得履帶完成向前滾動的運動行為，使得農(nóng)業(yè)履帶車產(chǎn)生前進的運動效果。如此周而復(fù)始的循環(huán)運動就可以讓農(nóng)用履帶車不斷前行。在這樣的運動規(guī)律下，農(nóng)用履帶車的運動行為就類似于軌道鋪設(shè)，履帶的不斷前行轉(zhuǎn)動就像是列車沿著軌道在不斷地前行，這樣就造就了一條無限軌道，讓履帶車無限的前行運動。這樣的運動規(guī)律就好像是履帶不斷地為農(nóng)用履帶車鋪好了運動的軌道只要在軌道上不斷運行就可以完成工作。
2.3農(nóng)用履帶車的作用
新型開發(fā)的農(nóng)用履帶車的主要作用便是前往果樹林等山地秋林地區(qū)噴灑農(nóng)藥。
3驅(qū)動輪
驅(qū)動輪作為農(nóng)用履帶車車輪系動力的提供裝置，與動力輸出軸相連接，而動力輸出軸上連接軸承和驅(qū)動輪固定盤，以及與底盤固定的裝置。這樣的直接連接方式可以可以保證驅(qū)動輪在車輪系統(tǒng)工作中不會發(fā)生脫輪的情況，而且這樣連接會使得驅(qū)動輪也不易發(fā)生偏移，不會使得履帶銷發(fā)生側(cè)邊磨損，保證了履帶的使用壽命。
驅(qū)動輪有兩種布置方案，一種是驅(qū)動輪前置，這樣就成為了前驅(qū)的農(nóng)用履帶車；另一種便是將驅(qū)動輪后置的后驅(qū)農(nóng)用履帶車。
兩種驅(qū)動方式各有優(yōu)劣，驅(qū)動輪直徑大放在前面就得提高高度好保障接近角和爬坡高度，把小一點的張緊輪和張緊裝置前置放前面這個問題好處理一點，總體上有利于降低車體高度。驅(qū)動輪在后張緊輪和張緊裝置在前的話履帶上支是自然放松的，搭在拖帶輪上不容易掉鏈子，而且主動輪直接抽緊下支動力效率也高點；反過來主動輪在前動力得在上支繞一圈才能落地，上支繃緊浪費動力也容易在張緊調(diào)整不當(dāng)?shù)臅r候掉鏈子。而且驅(qū)動輪后置的好處還可以縮短履帶在驅(qū)動段的長度，減少因為驅(qū)動力造成的履帶銷的摩擦損耗，從而增加履帶的使用壽命。而且在轉(zhuǎn)向時不易也能使得履帶的下部拱起，從而有效的降低發(fā)生履帶脫落的風(fēng)險，提高了農(nóng)用履帶車的行走系統(tǒng)效率。
因為在果林等地區(qū)使用，更加低的底盤高度可以保證農(nóng)用履帶車更加易于進入林地地區(qū)。而且在林間區(qū)域履帶脫落也會使得農(nóng)用履帶車深陷林區(qū)，進而增加工作難題，降低工作效率。所以在此我選擇可以使得底盤高度低，且使得履帶不易脫落的后置驅(qū)動輪的后驅(qū)方式。
3.1驅(qū)動輪的設(shè)計和尺寸的計算
3.1.1驅(qū)動輪齒形選擇
在我國的工業(yè)發(fā)展情況下, 農(nóng)用履帶車履帶和驅(qū)動輪齒的嚙合設(shè)計還停留在有經(jīng)驗的設(shè)計師憑借相關(guān)從業(yè)經(jīng)驗的經(jīng)驗設(shè)計階段。因為沒有相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此農(nóng)用履帶車驅(qū)動輪齒形的嚙合設(shè)計方案有很多種且各個設(shè)計師的設(shè)計方案極不統(tǒng)一。在這樣的情況下各類設(shè)計師的設(shè)計類型可以歸納為三大類別分別為：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。而等節(jié)距嚙合是指履帶節(jié)距與驅(qū)動輪節(jié)矩相等。在等節(jié)距嚙合時, 履帶嚙合副是多齒傳動, 且履帶的牽引力將會由嚙合的各齒去分擔(dān), 因此嚙合的各個齒所受的負(fù)荷較小,在此時嚙合平穩(wěn)、沖擊振動小,所以使用壽命較長。但在實際中,等節(jié)距嚙合只是一個理想化概念，是一個只存在于理論計算的理論情況。因此即使在理論設(shè)計上使得履帶與驅(qū)動輪齒的節(jié)距相等, 但是履帶在使用過程中依舊會產(chǎn)生節(jié)距變化例如彈性伸長, 履帶銷磨損伸長和履帶銷銷孔磨損伸長等情況時,履帶和驅(qū)動輪齒的嚙合情況實際上依舊會變?yōu)槌?jié)距嚙合。而且因為圖紙標(biāo)注的公差、制造的誤差等情況依舊會使得履帶在一定的范圍內(nèi)發(fā)生不可避免的波動，履帶與驅(qū)動輪齒的嚙合情況要么是超節(jié)距, 要么就是亞節(jié)距且只會存在這兩種情況，而不會產(chǎn)生只存在于理論情況下的等節(jié)距嚙合。在亞節(jié)距嚙合過程中，驅(qū)動輪齒與履帶銷之間力的傳遞僅由即將退出嚙合的一個驅(qū)動輪齒來完成, 這對于頻繁改變方向的機器, 在減輕啟動沖擊方面是很有利, 且隨著亞節(jié)距量的增加,會使得作用更加明顯。但是驅(qū)動輪齒與履帶銷在退出嚙合時, 履帶銷會處于遲滯狀態(tài), 嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生由于運動的干涉使得驅(qū)動輪齒和履帶銷不能退出嚙合的情況。因此, 在設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)實際的工作情況,來靈活采用合適的設(shè)計方法主動的通過設(shè)計方案使的履帶銷順利進入和退出嚙合,減少因為接觸面的沖擊，使齒面接觸應(yīng)力滿足要求,從而滿足減小磨損和使得履帶節(jié)距因磨損而增大時仍能夠保持工作而不會因此發(fā)生掉鏈，不會影響工作效率,而不是照本宣科的依據(jù)書本中的知識去被動的調(diào)整，使得工作效率大大降低。所以，根據(jù)實際的設(shè)計需求選擇驅(qū)動輪的設(shè)計為鏈輪的設(shè)計方案。
3.1.2驅(qū)動輪尺寸的計算
D0=pnπ
D1=D0-2c
D1鏈輪的根徑；D0鏈輪的節(jié)徑
P-橡膠履帶的節(jié)距；n-鏈輪齒數(shù)；
C-從橡膠履帶的內(nèi)周面到芯部中心的距離。
D=t0sin1800z≈720.235=306.38≈306mm
D- 驅(qū)動輪直徑
3.2驅(qū)動輪材料的選擇
驅(qū)動輪的成型主要以鑄造為主，但大功率的推土機的驅(qū)動輪以鍛造為主，鍛造的驅(qū)動輪產(chǎn)品會承受住更大的驅(qū)動力，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。無論是何種材料，產(chǎn)品都要經(jīng)過毛坯鑄造（鍛造）、機械加工、齒部淬火等工藝，最終成型，成為一個完整的產(chǎn)品。
農(nóng)用履帶車的驅(qū)動輪是鑄造產(chǎn)品，材料為ZG40Mn，驅(qū)動輪齒部的淬火完成的硬度與推土機驅(qū)動輪相近，HCR46-56，因為輪子是整體加工，所以工藝上比較簡單，只要保證鑄造件完成后在自然環(huán)境中做到應(yīng)力自然消除后，在保證毛呸無氣孔等鑄造瑕疵后經(jīng)過精加工只需滿足農(nóng)用履帶車車輪系的尺寸要求便可作為一個合格的產(chǎn)品來裝機使用。
4支重輪
支重輪，是農(nóng)用履帶車車機底盤四輪一帶中的一輪，主要作用是支撐著農(nóng)用履帶車整體的重量，并且讓履帶沿著支重輪前進。
支重輪的主要結(jié)構(gòu)有：輪子鑄鐵鑄造的輪體、支重輪軸、軸套、密封圈、端蓋等相關(guān)部件構(gòu)成。支重輪可分為單邊支重輪與雙邊支重輪，本次設(shè)計因為農(nóng)用履帶車的自重比較高，而且還需要農(nóng)用履帶車擁有一定越野能力，所以在支重輪的安裝選擇上選擇雙邊支重輪。
農(nóng)用履帶車工作多在山區(qū)或丘陵地區(qū)，路面多為土路，履帶裝置需要較小的平均接地比壓，支重輪的壓力要分配均勻，所以應(yīng)采用多支點結(jié)構(gòu)。在橡膠履帶內(nèi)有與驅(qū)動輪配合的鐵齒，兩鐵齒之間的距離即為節(jié)距，而且在兩鐵齒之間僅有橡膠包裹。如果支重輪的排列順序不好，支重輪在履帶上滾動時滾動到兩個鐵齒之間的橡膠段，因為農(nóng)用履帶車的自重大的問題，在支重輪強大壓力的碾壓下，橡膠會發(fā)生不可逆的嚴(yán)重形變，最終造成農(nóng)用履帶車行走時“一瘸一拐”的樣子，使得機器的平穩(wěn)性不足，而平穩(wěn)性不足則會讓農(nóng)用履帶車面臨更大的摩擦阻力和摩擦損耗，使得履帶斷裂或拖帶。因此，支重輪的排列順序尤為重要，需要在設(shè)計時考慮到對農(nóng)用履帶車平穩(wěn)性的保障，所以在設(shè)計時兩支重輪間的距離S一般需要1.5p，2.5p或 3.5p，而不能是2p或3p。這樣選擇的目的是在農(nóng)用履帶車行走時，支重輪轉(zhuǎn)動碾壓時不會碾壓在兩個鐵齒之間的橡膠段，指揮作用履帶的鐵齒上，從而可以保證農(nóng)用履帶車的平穩(wěn)性，減小運動過程中兩邊履帶的起起伏伏，使得運動阻力減小，保證履帶的使用壽命。支重輪的尺寸一般而言是，直徑約小，需要的數(shù)量越多，對履帶的壓力就越平均，履帶對地面的壓力也會越平均，但是因為壓力的增大會增加履帶的滾動摩阻。而支重輪的直徑和橡膠履帶的節(jié)距也存在著計算關(guān)系：
d=(1.5 ～ 3) p=150mm
每邊支重輪的個數(shù)通常是 3 -5個，為雙排輪設(shè)置。
支重輪工作相較于其他的輪子而言會惡劣很多，因為農(nóng)用履帶車一般的工作地點都在山林地區(qū)，道路比較泥濘或者風(fēng)沙較大，所以為了防止支重輪的輪軸受到破壞，一般而言的支重輪都會在支重輪軸孔處安裝兩個相互背對的油封，這樣做的好處便是處在條件較惡劣的環(huán)境也能防止?jié)櫥偷猛庑购湍嗌车任蹪嵛锏那秩搿?
同時也需要對支重輪的輪背區(qū)在不影響結(jié)構(gòu)強度的情況下做一些的開口，而這樣做的好處是在農(nóng)用履帶車在一些比較泥濘的天地工作后，可以用高壓水槍對其的支重輪處進行沖洗，如果是實心的輪子則不能用高壓水槍進行沖洗，長期工作后會有泥漿殘余使得支重輪生銹腐爛。
支重輪因其承擔(dān)著農(nóng)用履帶車的整車重量，所以在材料的選擇方面選擇抗變形能力較強的鑄鐵材料來作為車輪的主體材料，外邊進行防銹油漆的噴涂防止因長期在泥漿田地中工作造成支重輪生銹腐爛。
5托帶輪
托輪的作用是用來托住上部履帶，防止上部履帶因履帶過長造成的過度下垂，也能減少上部履帶的發(fā)生跳動，還可以防止履帶在側(cè)向發(fā)生滑脫現(xiàn)象，從而造成履帶脫帶情況的。拖鏈輪的結(jié)構(gòu)與支重輪類似，但是與支重輪相比所受載荷要比支重輪小得多，工作時受到泥水和泥漿的侵蝕情況較少，因此尺寸可較小。選材方面因其不需要承擔(dān)過大的載荷所以，材料選擇方面與支重輪相比也不需要采用鑄鐵材料，用一般的塑料即可。既可在滿足工作其需求的情況下，也能對整體車重當(dāng)面做到適當(dāng)?shù)臏p輕，進而增大農(nóng)用履帶車對農(nóng)藥的裝載量。
農(nóng)用履帶車車輪系中的拖帶輪軸固定在底盤上，在地盤上直接焊接一個拖帶輪軸的軸套即可。拖帶輪的輪體內(nèi)壓裝有耐磨軸套和油封軸承，并且將耐磨軸套套裝在軸上，使得拖帶輪能夠自由轉(zhuǎn)動。托鏈輪與支重輪的工作情況相似,但是拖帶輪只需承擔(dān)履帶所提供的載荷而不要承擔(dān)車重和運動過程中產(chǎn)生的動載荷，所以與支重輪的載荷相比較而言是很小的。因此拖帶輪的工作條件與支重輪相比較而言是要好上不少的,所以拖帶輪的尺寸與支重輪而言是可以適當(dāng)減小的。且拖帶輪的位置應(yīng)稍靠近驅(qū)動輪一端，每一般的安裝情況為軸套一邊一個。這樣安裝的好處是可以保證履帶的平穩(wěn)進一步減少脫帶情況的發(fā)生。而拖帶輪的尺寸情況考慮的摩擦問題,和進一步將履帶固定，可以將拖帶輪與履帶的接觸面做成曲面接觸，將拖帶輪做成曲面輪，最大限度的保證履帶的安裝情況?？紤]到如上情況所以在此確定做大圓直徑拖d=137mm。
拖帶的安裝也是單排雙輪的安裝法則。
6導(dǎo)向輪
在本型號的農(nóng)用履帶車中，導(dǎo)向輪不光作為導(dǎo)向輪也作為支重輪，處在農(nóng)用履帶車車輪系支重輪組靠近張緊輪的第一組支重輪輪，所以在本次設(shè)計中不做特別多的文字描述，只單一介紹其作用是是支撐履帶和引導(dǎo)履帶正確的卷繞，防止跑偏或者越軌。而導(dǎo)向輪的尺寸與驅(qū)動輪的尺寸比為：
DDK=0.8~0.9
7張緊輪及張緊裝置
張緊輪
張緊輪及所屬的張緊裝置
張緊輪是鏈接在張緊裝置上的一個單輪，也可以說張緊輪是張緊裝置的一部分，通多對張緊裝置的張緊使得張緊輪將松弛的履帶撐起，進而防止農(nóng)用履帶車履帶的脫帶。
張緊裝置的主要功能就是對履帶實行的張緊功能，將履帶裝在輪子上后，對履帶實行張緊繃直，防止履帶脫帶。因本農(nóng)用履帶車工作環(huán)境是果樹林等地質(zhì)相對較軟的田間環(huán)境所以張緊裝置只需眼單一的螺母和螺栓即可，無需對張緊裝置安裝張緊彈簧等張緊緩沖裝置即可節(jié)省成本也能減少機構(gòu)的復(fù)雜程度，降低后期維護和維修成本。
7.1張緊力的調(diào)節(jié)
1.張緊力的調(diào)節(jié)對橡膠履帶的使用壽命影響很大；
2.張緊力過松，導(dǎo)致：
（1）脫輪
（2）騎齒時局部張力過大，拉斷鋼絲簾線。
（3）驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪間咬入硬物，拉斷鋼絲簾線。
3.張緊力過緊，導(dǎo)致
（1）履帶伸長，節(jié)距發(fā)生變化。
（2）造成履帶芯鐵和驅(qū)動輪異常磨損。
8履帶
8.1履帶的構(gòu)造
橡膠履帶由強力層、芯金、緩沖層和橡膠彈性體四部分組成。
橡膠履帶的強力層是牽引件，是橡膠履帶的縱向抗拉體，作用是承受驅(qū)動力所提供的牽引力，并能夠再此保持履帶節(jié)距的穩(wěn)定性。一般所使用材料主要有鋼絲簾線、鍍鋅鋼絲、不銹鋼鋼絲、玻璃纖維、芳綸（或其它高強度低伸長合成纖維線繩）或簾布。
橡膠履帶中的芯金是傳動承載件，起到動力傳遞導(dǎo)向和橫向支撐的作用。一般使用材料主要是球墨鑄鐵、鑄鐵鍛鋼、鋁合金與合金鋼板材沖壓成型組合件等，有些對于支撐要求需要小的履帶車可以將履帶的芯金材料使用塑料。
橡膠履帶的緩沖層是在履帶承受到強烈的振蕩和沖擊時，起到應(yīng)對履帶行駛中產(chǎn)生的徑向力、側(cè)向力和切向力所產(chǎn)生的的多次變形。同時作為橡膠履帶牽引件的保護層，能夠保護牽引件不會因為外力的作用而被破壞，也能夠起到防止強力層的鋼絲與芯金磨擦。一般所使用的材料是錦綸簾子布，錦綸帆布以及其他一些纖維材料。橡膠履帶的橡膠彈性體又分為花紋側(cè)膠、底膠、鋼絲簾線膠與緩沖層膠、布層膠、齒膠和輪側(cè)膠。橡膠彈性體把其它部件緊密地結(jié)合為一個整體，提供行走能力及整體的緩沖、減震和降噪功能。橡膠材料一般以 NR 為主的 NR/SBR、NR/SBR/BR 和 NR/BR 并用體系，以及加用聚氨酯彈性材料等。
8.2履帶的分類
按用途可分為四大類：
農(nóng)機橡膠履帶：用于各種聯(lián)合收割機、中小型田園耕作機械和農(nóng)田輸送機械；
工程機械橡膠履帶：用于挖掘機、推土機、自卸車、高空作業(yè)機械和各種道路建筑機械；
運輸車輛橡膠履帶：用于森林、水草、沼澤、濕地、深雪、冰川、凍土等難以通行環(huán)境下的運輸車輛；
軍用車橡膠履帶：用于軍用特種車輛。
目前，在我國的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)下橡膠履帶的寬度大多在 180—920mm，節(jié)距一般為 72—109節(jié)數(shù)多為 29—74。
本次設(shè)計選用農(nóng)機橡膠履帶，選用寬180mm、節(jié)距72、齒數(shù)50的橡膠履帶來作為農(nóng)用履帶車的履帶應(yīng)用。
8.3橡膠履帶基本性能
橡膠履帶的基本性能有四點：牽引能力、不脫輪性、抗振性和耐久性。
1．牽引能力：牽引性能受行駛路面影響。作業(yè)時，與橡膠履帶的拉伸強度、剪切強度、帶寬、橫向剛性、節(jié)距和花紋塊高度有關(guān)，也受路面狀況和載荷的影響。直線型花紋和側(cè)面拉長間距花紋效果較好。工程機械車輛在較硬路面上行駛時，牽引性能與花紋塊剛度和花紋高度有關(guān)系。
2．不脫輪性：取決于驅(qū)動轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)輪的配置、橡膠履帶剛度、履帶突起高度、接地長度和履帶的導(dǎo)向長度。脫輪多發(fā)生在主動輪或張緊輪與轉(zhuǎn)輪之間。最好將該部分的長度減小到最小程度。保持履帶具有一定的張緊度是十分必要的。橡膠履帶的扭曲剛度、橫向剛性、縱向柔順性、節(jié)距與凸緣高度也對不脫輪性有重要影響。
3．抗振性：消除振源是減輕振動和降低噪聲的最好辦法。橡膠履帶振動與其節(jié)距、轉(zhuǎn)輪數(shù)及其配置、重心位置、膠料性能和花紋構(gòu)形有關(guān)。設(shè)計時要對這些因素進行最佳匹配，且花紋塊節(jié)距小且高度低的較好。
4．耐久性：表現(xiàn)為橡膠履帶耐磨損切割、穿刺、龜裂和碎裂的能力。目前為止，橡膠履帶仍屬易損件。除傳動件和牽引件的品質(zhì)外，強力保護層與橡膠彈性體的性能也是影響橡膠履帶耐久性的重要因素。橡膠膠料不僅要有良好的物理性能、動態(tài)疲勞性能、抗應(yīng)力集中和耐天候老化性能，還需要具有與傳動件和保護層間優(yōu)異的粘合強度。對于某些特殊產(chǎn)品，還要求有耐鹽堿、耐油、耐寒、和防火阻燃等特殊功能。提高橡膠履帶的耐久性能是一項非常艱巨的任務(wù)。
8.4橡膠履帶結(jié)構(gòu)配置
履帶按照結(jié)構(gòu)配置可以分為四大類：普通型、戰(zhàn)車型、聯(lián)合型和三角型。
普通型：接地長度較長，安裝此類型的履帶車一般穩(wěn)定性比較好。常用在挖掘機，推土機等大型工業(yè)設(shè)備上。
戰(zhàn)車型：前端有接近角，后端有離去角，越野能力優(yōu)良。常用于坦克、運兵裝甲車等對越野能力需求較強的車輛上。
聯(lián)合型：前端有接近角，履帶接地長度雖無普通型長但較于站車型而言有優(yōu)勢。常用于聯(lián)合收割機等農(nóng)業(yè)用具而這類機器需要部分越野能力且需要一定平穩(wěn)性。
三角型：離地高度較于其他三種而言有明顯優(yōu)勢，常用于自走機構(gòu)等用具中。
本設(shè)計選用聯(lián)合型的履帶結(jié)構(gòu)配置來作為農(nóng)用履帶車的履帶結(jié)構(gòu)，聯(lián)合型結(jié)構(gòu)即可滿足一定的爬坡能力和過坑洼地形的能力，且行駛速度也可達(dá)到預(yù)定要求。
9農(nóng)用履帶車的轉(zhuǎn)彎形式
雙履帶行走裝置通過調(diào)整兩條履帶的驅(qū)動力來克服轉(zhuǎn)向阻力矩，其轉(zhuǎn)彎方式可分為 3 種：1）兩條履帶以不同速度同時向前運行，按一定的轉(zhuǎn)彎半徑向低速側(cè)轉(zhuǎn)彎；2） 一條履帶正常驅(qū)動，另一條履帶制動，向制動側(cè)轉(zhuǎn)彎，稱為單邊轉(zhuǎn)彎；3） 兩條履帶以相反的方向同時驅(qū)動，整機繞履帶裝置的形心回轉(zhuǎn)，稱為原地轉(zhuǎn)彎。第一種轉(zhuǎn)彎方式，轉(zhuǎn)彎半徑較大，并需配置無級變頻調(diào)速裝置，成本較高。大多數(shù)情況下，雙履帶行走裝置采用單邊或原地轉(zhuǎn)彎方式。當(dāng)?shù)孛鏃l件較差時，也可采用折線式轉(zhuǎn)彎，即多次急轉(zhuǎn)彎與直線運行相結(jié)合。由于每次轉(zhuǎn)彎角度小，對地面破壞較輕，可減輕履帶的下陷程度，避免轉(zhuǎn)彎附加阻力的急劇增加。
本設(shè)計的農(nóng)用履帶車采用第三種轉(zhuǎn)彎形式，這樣既可以節(jié)省成本，也可以使得農(nóng)用履帶車原地轉(zhuǎn)彎，增大了農(nóng)用履帶車在果樹林狹窄環(huán)境中掉頭的能力，使得農(nóng)用履帶車遇到特殊能夠及時返回果樹林開端。
10總結(jié)
我國目前雖然是一個工業(yè)大國，但卻不是一個工業(yè)強國，尤其在機械設(shè)備的研發(fā)方面，我國與世界上的工業(yè)強國仍舊有很大的差距。而這個差距反映在成品上時，我國自主制造的機械設(shè)備的使用壽命相較于國外的進口的機械設(shè)備就會凸顯劣勢。所以，為了把我國從一個工業(yè)大國轉(zhuǎn)變成一個工業(yè)強國，我們要走的路還有很多。我們國家機械水平與國外強國有明顯差距的便是核心零件的制造技術(shù)被各國所壟斷，所以未來我國工業(yè)發(fā)展的方向便是攻破封鎖，將核心技術(shù)自己掌控。
農(nóng)用履帶車是未來農(nóng)機發(fā)展的新方向，它優(yōu)良的越野能力，以及簡便的操作能力，高效的農(nóng)藥噴灑力，且農(nóng)藥不容易沾染在人身上，還可以報障人的生命安全。因此，將其開發(fā)出來并大規(guī)模的推廣應(yīng)用，定能使我國的農(nóng)機應(yīng)用水平得以升高，提升我國農(nóng)業(yè)機械化、現(xiàn)代化的水平。
此次設(shè)計對農(nóng)用履帶車車輪系的各個輪進行選擇分析和尺寸計算，對于支重輪這樣起到對整體車身支撐做的輪子做了選材分析，并最終依據(jù)使用情況對車輪系整體安裝情況作出分析，最終做出完整的切合使用條件的一套農(nóng)用履帶車車輪系的整體選擇到安裝。
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11致謝
時光飛逝，轉(zhuǎn)瞬之間大學(xué)四年已經(jīng)快要結(jié)束了。這次畢業(yè)設(shè)計便是我大學(xué)四年所上的最后一堂課，這次設(shè)計既讓我將課本上所學(xué)習(xí)的知識第一次的運用在實踐中，也讓我通過各種渠道所了解到我國在機械設(shè)計和制造方面與其他世界強國任然有著巨大的差距。這些差距也需要我們這一代人前去趕超。
隨著畢業(yè)設(shè)計的漸漸完成，我的大學(xué)時光也即將結(jié)束。這四年時間，對于我的未來人生有著不可估量的影響。作為這四年時光的尾聲，此次畢業(yè)設(shè)計有著重大的意義。此次畢業(yè)設(shè)計書的撰寫過程之中，每每會回憶起這四年的大學(xué)時光，想起那些盡心盡力教授我知識的老師們，想起那些陪伴我學(xué)習(xí)生活的同學(xué)朋友，還有認(rèn)真幫助我完成這次畢業(yè)設(shè)計的輔導(dǎo)老師。
感謝對我四年的培養(yǎng)，讓我這四年里不光學(xué)習(xí)了文化課知識，也學(xué)會了做人做事的方法和原則。在此，特別致謝我這次畢業(yè)設(shè)計的輔導(dǎo)老師，教授，老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，從開始的選題到開題，中期審查，再到現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計的完成，并且在論文書寫過程中，為加強我們對于農(nóng)用履帶車的了解，帶領(lǐng)我們前往生產(chǎn)廠家進行親自動手的實習(xí)，讓我們在學(xué)習(xí)之余也能親自感受到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設(shè)備從設(shè)計到成品，也加深了自己四年對于機械這門學(xué)科和行業(yè)的初步了解。對自己的輔導(dǎo)老師，在此致以最高的感謝！
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