毕业设计（论文）-山地果园自走式履带运输车的抗侧翻设计.docx

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1、广州学院GuangzhouCo1.1.egeofSouthChinaUniversityofTechnoiogy本科毕业设计（论文）说明书山地果园自走式履带运输车的抗侧翻设计学院华南理工大学广州学院专业班级学生姓名学生学号指导教师提交日期20XX年5月7日学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导卜.，独立进行研究工作所取得的成果.除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研窕做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权

2、书本人完全了解华南理工大学广州学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照有关要求提交学位论文的印刷本和电子版本；华南理工大学广州学院图书馆有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用复印、数字化或其它复制手段保存论文：在不以赢利为目的的前提下，可以公布论文的部分或全部内容。学位论文作者签名:指导教师签名：作者联系电话：日期：年月日日期：年月日电子邮箱：摘要为适应山地果园路况环境的运输特点，根据粗带式运输车的行走特性，提出了基于提高抗IW翻性能的山地果园履带式运输车总体设计要求。在完成各总成设计的基础上，以提高运输车抗侧翻性能为目标，完成了山地果园履带式运输车总体布

3、局的抗侧翻设计。建立整车的三维实体模型并对其进行了仿真.结果满足设计要求，缩短了设计周期。本设计的主要特点是：方案设计中提出多种方案，从可靠性、可实现性、综合性能等进行方案比较，选择方案。技术设计中应考虑总体配置合理、安全：选材、加工方法和技术条件可行：制图正确、标注齐全符合国家标准。充分注意整机各了系统之间的相关性，力求整机性能的一致性和最优化性。关键词：山地果园：自走式股带运输车：总体设计；抗（W翻：仿真。AbstractToadaptto(heenvironmentofmountainorchardroadtransportcharacteristics.accordingtothetr

4、ackedvehic1.erunningcharacteristics,itsgenera1.1.ayoutrequirementswereputfbrwrdbasedonIheimprovcmcniofsidero1.1.overresistantcapabi1.ityofthetrackedvehic1.eformountainorchard.After1.hccomp1.etionofa1.1.assemb1.ydesigns,inordertoimprovesidero1.1.overresistantcapabi1.ityof(hetrackedvehic1.eformountain

5、orchards,thegenera1.1.ayoutofthesystemdesignwascomp1.eted.Thevehic1.e*s3-Dmode1.WaSestab1.ishedandcarriedonthesimu1.ation.Thesimu1.ationresu1.tsshowedthathedesignmet(hedesignrequirenens,andshortenedtheperiodofdesign.Thedesignofhemainfeaturesare:designinavarietyofprogrammes,fromthere1.iabi1.ity,canbe

6、rea1.ized,suchascomprehensiveperformanceprogramme,theoptions.Technica1.designshou1.dbeconsideredintheovera1.1.a1.1.采用机械式变速箱，换挡时动力中断时间长。柴油机振动直接传递到传动系个零件，而行驶阻力的变动乂直接影响柴油机的工作，降低了柴油机和零部件的使用寿命,工作阻力的变化将直接影响发动机的工作，为了充分利用发动机的功率，需要增加变速罂的档位数，因而变速器结构变得宏杂，并J1.增加了司机的换档次数。机械传动不能进行无极调速，远距离传动比较困难。上述缺点在行驶阻力变化剧烈及经常改变

7、行驶方向的工况卜影响特别显著。因此，机械传动适用于行驶阻力比较稳定的连续作业机械。2.5.2液力机械传动液力机械传动是在普通机械传动系统中串联或并联加入液力变矩器（或液力偶合落）后，使发动机输出的动力通过液力变如阴（或液力偶合渊）及机械传动部件传到驱动轮，这个系统称为液力机械传动系统。它具有的主要优点是：使工程机械具有自动适应栽荷变化的特性；简化了机械的操纵，延迟了机械的使用寿命：提高了机械的起步性能和通过性能同时简化了维修工作。与机械传动相比，液力机械传动的主要缺点是成本而，在行驶阻力变化小而进行连续作业时，上述优点并不明显，而由于变矩器的传动损失，增加的热油消耗正2.5.3电力传动电力传动

8、是利用电力设备并调节电参数来传递动力和进行控制“采用发电机驱动发电机发电，通过电力驱动电动机，进而驱动行走机构与工作机构。电力传动的主要优点是：动力装置和车轮之间无刚性联系，使丁总体布置和维修.变速箱操纵轻便，可实现无线变速，同时容易实现自动操作。电动轮通用性强，可简单的实现任意多驱动轮的方式以满足不同机械对牵引性能和通过性能的要求。电力传动存在的缺点是：运动平稳性差，易受外界负我的影响，惯性大，起动及转向慢，受温度、湿度、振动、腐蚀等环境因素影响较大.而且成本高，据统计比液力机械传动成本约贵20%左右。目前仅用于大功率的自卸栽至汽车、铲运机及矿用轮式装载机等机械中。2.5.4液压传动采用发动

9、机驱动随机的油泵站，再由液压马达驱动行走机构.该传动方式取消了主离合器、变速箱、后桥等传动部件，使工作装置的操纵和整机骄动方式统,可诚轻机重、结构紧凑、总体布置简单，原地转向性能好，可实现牵引力和速度的无极调整，大大提高了牵引性能。与其它传动方式相比，液压传动具有的有点有：能实现无级变速且变速范围大，并能实现微动。变速操纵简单。可利用液压系统实现制动.采用左右轮分别骈动的系统，能方便地实现弯道行驶和转向。便丁,实现白动和远距离操作。液压传动具有其独特的优越性，但也不能忽视其存在的缺点：对液压元件制造精度耍求高，工艺史杂，成本较高：液压元件维修较密杂，且需有较高的技术水平：液压传动对油温变化较极

10、感，这会影响它的工作稔定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁。液压传动在能量转化的过程中，压力大，流珏损失大，系统传动效率较低。经过对机械传动、液力机械传动、电力传动、液压传动的分析比较,随着液压技术的不断发展完善，液压传动的应用日益广泛，鉴于本机械产品的实际要求，在充分考虑其实现可行性和经济性的基础上本产品设计中采用液压传动系统。2. 6行走方式的比较与选择运输车根据不同的行走系可分为轮胎式、履带式等。相对履带式而言，轮胎式挖掘机对路面要求高，由于履带式挖掘机的附着力大，能达到轮胎式的1.5倍，通过性好，接地比压小，适宜在松软地段和湿

11、地作业，抗磨损性能好，可在碎石地段、地形起伏较大的恶劣条件下作业，爬地能力强，宜在山区作业。履带式行走系比之轮胎式有以下特点：（1）履带式运输车的驱动轮只卷绕履带而不在地面滚动，机器全重经支重轮压在多片履带板上，全部重量都是附着重量（这相当于全轮题动的轮式机器），加上履带支承面上同时抓地的履齿较轮式机器同时抓地的胎面花纹多得多，所以履带式机器的牵引附着性能要好得多。(2)与同马力的轮胎式机器相比，由于履带支承面大，接地比压小(一般小于0.1NPa),所以在松软土壤上的卜陷深度小，因而滚动阻力小，有利于发挥较大的牵引力。(3)履带式行走系!t量大，运动惯性大，缓冲减振作用小。结构中最好有某些弹性

12、元件。综上比较，考虑到运输车一般在野外作业,工作载荷变化大，作业环境恶劣，技术保养条件差：而履带式行走装置又是液压挖掘机用得最多的一种装置。因此本设计采用了履带式行走装置。经过上述总体方案的选型设计，最终确定行走装置的动力路线为：柴油机液压泵一控制阀一液压马达一制动器一减速器一驱动轮一履带。第三章主要参数的确定3.1总体几何尺寸的设计履带式底盘是机器的重要部件，它对整个装苴起着支掾作用。所以根据现有工业的履带机械(挖掘机)再结合农用的履带(拖拉机)对整个装置进行较完整的配合与加工等一系列的设计。在本次设计中按照标注选定法、理论分析计算法等方法得出的参数值不可能都是完全切合的。通常在设计开始时一

13、些参数还不能利用以上方法完全确定，因此在本设计中有的参数采用了经验公式法进行计柒。(1)腹带带长可：1.1=KG1.i/91/3=1.38(210)1764mm式中:&为尺寸系数(1.257.5),本设计取KI=1.38；G为整机重量，本设计G=2吨(本设计除特殊说明外,G含义相同)。考虑到整体布局，类比同型产品可在此基础上增大10%：故。可取为1913。(2)驱动轮与导向轮轴向中心距然1=K1G391/3=1.1.(210)1386式中：K,为尺寸系数(1.01.2).考虑到整体布同，类比同型产品可在此计算的基础上增大10%-20%:故可将乙取整为1525，*(3)轨距8B=KfICs91/

14、3=0.6(210)756mm式中：储为尺寸系数(0.60.85)。考虑到整体布局及宽度，故8可取为756”。(4)履带高度H=KrGy91/3=0.32(210)H403mm式中：K,为尺寸系数(03035)。为了整体的整体布局，考虑将其扩大14%左右，计算得=472，”，“。(5)履带板宽力由经验数据得：力的值可在200800，间取值，由于载表量较小，根据中华人民共和国国家标准一液压挖掘机履带GB1.o677-89规格系列查取400nm.(6)底盘总宽CC=B+b=756+400=1156Mn(7)履带接地长度q1.it=Z1+0.35D=It+0.35(1.1-Z1)=1525+0.35

15、(1913-1525)1661mtn式中：。为驱动轮直彳仇约为1.1.-k(三)后端支亚轮到驱动轮间距C1.C1.K3=2.5101252.5mm式中:Kd为尺寸系数(2.42.6)；4为履带节距，根据表3-1*3-1应用机器版St吨)3.5-910-1010Y距(Mf)IO1.135IIO1541711902032162292G0317则取/,=IO1.所，(9)前湍支重轮到导向轮间距GG=,=2.41101243.41mm式中：Ke为尺寸系数(2.43),为了布局近似取G=243.5(10)两端支正轮间距(fr=1.-C1.-G=1525-252.5-242.4=1030.1mm(I1.)

16、悬架顶部离地高491/3=0.4(210)501mm式中：5为尺寸系数(0.370.421.为了整体的整体布局，考虑将其扩大3%左右，计算得ft,=519w.(12)悬架底部离地高生ft2=(0.4*0.5)A1-0.45519=233.55mm为了整体布局，取整得t=235n,n.为了整体美观，试取刚性架提高高度力=100所(13)相邻两支重轮间距乙r=(1.2)/,=1.46/,147”现格机体主要线性尺寸列丁表3-2。表3-2机体主要金性尺寸项目腰带长度轨距8轮即4H悬架顶部离地跖4必果底点履带板宽b结11n191375615251725192354003.2驱动轮主要参数的确定及强度校

17、核驱动轮是将传动系统的动力传至履带，以产生使车辆运动的驱动力。因此，要求驱动轮与履带的啮合性能耍乩好，即在各种不同行驶条件和履带不同磨损程度卜.啮合应平稳，进入和退出啮合要顺利，不发生冲击、干涉和脱落胆带的现象,其次要耐磨且使于更换磨损元件。3.2.1主要参数的确定(1)节距，驱动轮节距应与履带节距相等，/,=101”。(2)齿数，增加业动轮齿数Z,能使履带速度均匀性改善，摩擦损失减少，但会导致驱动轮直径增大，引起机重和整机高度的增加.驱动轮齿数一般为奇数.使得啮合过程中每个齿都能和节销啮合。其齿数通常取2327,本设计中取Z=23(3)驱动轮直径的确定驱动轮的节圆半径4按下式计算:7K.36

18、02snZIO1.,.36002sn23187mm式中：乙为驱动链轮的名义齿数，为实际齿数的半，则Z,=?=12。驱动轮模数:m=16Z驱动轮节距:p=n11=16X3.14-50.24mm驱动轮的齿顶圆半径9按下式计算：rf=(0.165-0.170)fZk=O.I67IOII2202mm齿根圆半径4的计算公式如卜Z4=4f=187-26.916().mm式中：/;为腰带节销半径，根据中华人民共和国国家标准-液压挖掘机履带GBIO67789规格系列查取=26.9mm。齿根圆孤偏心距:e=0.07(.1.,-2r1.)=0.07X(101-2x26.9)3.3Onm3.2.2强度的校核按机械零

19、部件的计算方法验算轮齿的齿面接触强度.驱动轮轮齿齿面挤压应力应满足：=158b=500,W式中：/，一驱动轮齿宽度，b=5(mm,“一履带销套外径，查对应履带型号得d=58.3：可一许用用挤压应力：J,-500100OWPa1条件满足，符合强度要求.3.3行走装置的牵引力计算山地运输车行走时，需要克服行走中所遇到的各种运动阻力，牵引力也就是用于克服这些运动阻力的。牵引力计算原则是行走装置的牵引力应该大于总见力，而牵引力又不会超过机械与地面的附着力。行走装置运行时所发出的牵引力必需能克服卜.列阻力：履带的内阻力：土壤变形等的运行阻力；坡度阻力和转弯RI力等。3.3.1土壤的变形阻力土壤时履带行走

20、装理在运行时的阻力是由于履带使土壤挤压变形而引起的，土壤形阻力计算如下:W；=ca1.G=0.12x2=0.24/式中：州为土康的变形阻力：回为运行比阻力，考虑到挖掘机工作环境较为恶劣，助值取为0.100.15。3.3.2坡度阻力坡度阻力是由手机器在斜坡上因自重的分力所引起的.设坡角度为,则坡度阻力M为：W,=GsinZw,所以牵引力满足要求，则牵引力为：1.6fa每条履带的牵引力：7；=0.8人22附着力5：T1=Gcosa-0.9X2XCoS351.63/式中：0为履带和地面间的附着系数，取为0.9：为坡度角35。所以7)丁，由此得ZW77,满足牵引力计算原则，符合设计要求.第四章抗侧翻稳

21、定性分析1 .1抗侧翻设计的意义在运输车行驶过程中，侧翻是一种严歪威胁驾驶员安全的事故。他翻被定义为能够使车辆绕其纵轴旋转90度甚至更多，以至于车身同地面接触的任何一种操纵.侧翻可以由一个或一系列综合因素产生。主要有三个因素和它们之间的相互作用造成了车辆侧翻事故，这三个因素分别是司机、驾驶环境和车辆结构。当车辆的侧向加速度超过某临界值时，汽车内侧军轮的轴荷（相应的地而支反力）趋下零值，侧翻就可能发生：在有坡度的路面（或无路情况）上遭遇不平路面的冲击时，地面松软或其他障碍物也会产生足够的侧向力，从而使车辆产生恻翻.山地果园自走式履带运输车除了要具有山地行驶能力外还需要在高载重情况下工作，因此对其

22、总体设计应要求具有合理的布局和结构紧凑。在动力性方面应保证其有足够的招动力以获得较好的加速、爬坡与越障性能，同时提高耦带式运输车的安全性和稳定性也极为重要.由丁整车尺寸相对较小，履带底盘的尺寸也有限，因此在山区丘陵地带凹凸不平的路面行驶时比大中型履带车辆易侧翻，提高其各种负荷下的抗侧翻性能显得尤其重要。例翻是一个包括作用在整车外部和车辆内部的力的相互作用的兔杂过程.显然，侧翻受操纵行为和公路环境的影响。由于自走式履带运输车的车速不高，其行驶条件状况多在有坡度的路面（或无路情况）上比较多，（W翻的发生主要受外部环境的影响。4 .2抗侧翻设计的方法分析整车静力学仿真用so1.idworks软件分析

23、整乍模型质心位置，利用履带车稳定性评价指标公式计算出履带车的极限坡度角。整个仿其过程也是建立在装配模型的基础上的，通过给各部件进行材料定义，建立相应的测量坐标系等一系列操作来实现“模型图在完全装配好后，给模型中的每个零件定义材料，如表4.1所示。整车中未被定义材料的金属零件统一定义为普通钢材.图4-1SO1.idWorkS建模的山地运揄车表4.1整车以及零部件历量统计序号零部件材质密度kg.ms泊松比弹性模量:川Pa1车制Q235A7.83X1030.2742.IX1.O52车体HT1507.0X100.1941.16X10s3履带橡胶1.OX1.Oi0.496.14轮组40Cr7.87X10

24、0.2772.IX1.Of5轴457.82X1010.282.IX1.O56其他部件普通碳钢7.83X10:,0.272.OX1.Os完成材料定义后，建立质心的测量坐标系。由于履带式运输车极限坡度角的计算需要求得整车痂心的离地高度和距离履带首尾接地的距离，故以履带底平面、履带与地面的首尾接触点的铅垂面和整车的纵向平分面为基准平面建立两个测量+标系。最后得出整车静力学仿真质心位置，并求得粗带运输车行驶状态参数如表4.2所示，表中h为质心高度、a为质心至后支重轮轮心距离、1.为履带的接地长度、e为车辆全心距纵向对称面的偏移距离。表4.2自走式履带运输车行驶状态参数分析序号行驶状态h11ma/mm(1.-a)mmE平均值/E1平地空载行驶255.4135.4624.65.422上坡满载行驶385.6308.4451.63.133平地满载行驶42