花生联合收获机液压转向桥设计

II花生联合收获机液压转向桥设计摘要近年来，随着液压技术的不断发展。如今已经普遍应用到农业生产当中，作为工业大国，农业生产上效率要提高是非常重要的，而花生收获机的转向桥是对于整个机械设备来说是至关重要的。而花生收获机转向效率直接受到工序好坏的影响，生产效率也直接受到速度的影响。针对于此问题，本文开展了对花生收获机液压转向桥装置的方案以及结构设计。通过对转向桥装置的设计以及校核。对该装置进行了方案设计以及具体的结构设计，并运用SOLIDWORKS2018软件实现了三维实体模型创建，绘制了该装置的总装配体工程图及部分零部件工程图。关键词：花生收获机；后转向桥；方案设计DesignOfHydraulicSteeringBridgeOfPeanutHarvesterABSTRACTInrecentyears,withthecontinuousdevelopmentofhydraulictechnology.Nowadays,ithasbeenwidelyusedinagriculturalproduction.Asabigindustrialcountry,itisveryimportanttoimprovetheefficiencyofagriculturalproduction,andthesteeringbridgeofpeanutharvesteriscrucialforthewholemachineryandequipment.However,thesteeringefficiencyofpeanutharvesterisdirectlyaffectedbytheworkingprocedure,andtheproductionefficiencyisalsodirectlyaffectedbythespeed.Aimingatthisproblem,thispaperhascarriedouttheschemeandstructuraldesignofhydraulicsteeringbridgedeviceofpeanutharvester.Throughthedesignandcheckofthesteeringaxledevice.Theschemedesignandthespecificstructuredesignofthedevicewerecarriedout,andthe3DsolidmodelwascreatedbySOLIDWORKS2018software,andtheengineeringdrawingsofthetotalassemblyandsomepartsofthedeviceweredrawn.KEYWORDS:Peanutharvester;Rearsteeringbridge;Schemedesign洛阳理工学院毕业设计（论文）PAGE5目录3008第1章绪论 1214751.1花生收获机液压转向桥的研究背景 111231.2花生收获机液压转向桥的国内外相关研究 1267751.3课题研究意义 2270251.4课题研究内容与结构 229143第2章转向桥的结构设计 3152582.1花生收获机液压转向桥的原理分析 3271332.2液压系统设计 3249572.3液压装置驱动 3168872.4辅助四驱的介绍 378812.5液压马达的选型及其安装 421509第3章转向桥结构的计算及校核 6158483.1转向梯形结构设计 6239183.2转向机构计算 7147203.2.1计算转矩 7160783.2.2操纵离合器的计算 7179243.3制动器的计算 8327513.3.2转向半径R和相对转向半径 8257793.3.3转向器的排量 8151783.3.4规定转向半径 8131983.3.5转向所需单位牵引力 9303653.3.6制动力矩的确定 925763.4主销计算 10228503.4.1计算载荷 11124723.4.2弯矩计算 1230248第4章标准件计算及校核 14126884.1花生联合收获机的牵引力校核 14201224.2相联接的螺栓 14292864.4支撑架结构设计 1472254.4.1轴承寿命计算 1434054.4.2支撑架设计计算 169175第5章结论 1717052谢辞 188209参考文献 1930611附录 20第1章绪论1.1花生收获机液压转向桥的研究背景由社会调查显示的数据可知，近年来，随着我国农业产业结构的调整和布局，世界对农业、农村和农民的关注，以及农村对农业投资的增加，农民种植经济作物的积极性明显提高，人民生活水平的提高，大中城市对花生的需求越来越大，种植面积也日益增加，农业机械的应用也越来越多[1]。也随着液压技术的不断发展。如今已经普遍应用到农业生产当中，作为工业大国，农业生产上效率要提高是非常重要的，而花生收获机得后转向桥是对于整个机械设备来说是至关重要的。本文主要是研究花生收获机液压转向桥的转向原理。美国、日本和欧洲等国在70年代就提出了利用液压泵来抽取动力源的动力，然后由液压回路驱动液压马达进行辅助转向，日本学者KimitakaNakamura等对辅助四驱进行了有效的分析，克服在沙地、雪地和泥地的性能。法国波克兰水力有限公司已掌握了较为成熟的技术。1.2花生收获机液压转向桥的国内外相关研究我国农业机械的发展虽然是一直在进步，但是它们都经过各个时期的发展。由于第一代农机还处在发展初期，其最大的缺陷是：设备维修费用高，产品互换性差，造成生产成本上升；二代农机由于采用了新一代农机，采用了新一代农机的控制部件，采用了液压方式，使得其具有更大的灵活性和更容易的使用。第三代农机的特点是，其主要特征是采用了当今普遍应用的液压技术。增加了设备灵活性，使设备的操作更加方便，从而大大减少了设备的制造费用。而纵观我国农业机械的发展，可以看出我国在转向行业，也是起步较晚，但是我国的农业机械随着近行业的持续发展，从单一机械转向功能的实现，到可以液压控制，从简单到复杂，我国在农业机械的设计研发上取得了长足的进步。而这些，都是得益于智能快速崛起飞速换代的时代进程。农业机械已经运用于大部分的生产制造商。1.3课题研究意义本课题根据农业对液压转向桥的研究，提出液压转向桥装备的总体结构设计方案。采用模块化的设计方式，利用三维设计软件SOLIDWORKS对运动结构以及辅助机构进行设计，完成后转向桥的整体结构三维建模，验证方案的可行性。1.4课题研究内容与结构首先了解联合收获机转向系统的结构形式和布置情况，考虑其运动条件，确保收获机液压转向桥可以正常工作。其次，对与发动机相连的前轴、主销、转向节、轮毂进行了分析，前轴采用中碳钢铸造，截面为“工字型”，以增加弯曲强度。主销中间开有一条沟槽，用楔子把主销固定在里面。该转向节为叉状部件，其上下两叉具有共轴销孔，并由主销连接于前轴部，从而使转向轮能够围绕主销进行一定的偏转，从而实现转向。本课题以花生联合收割机的液压转向桥为研究对象。经过近期的参考与毕业调查，本人对该项目的总体设计思路有了初步的认识，并对所要做的工作进行了认真的分析。本文的研究重点是：1，在充分查阅相关技术文献基础上，对联合收获机液压转向桥系统进行研究；2，了解转向原理，花生联合收获机是怎么实现转向，怎么实现辅助四驱转向，选择适合花生联合收获机的转向结构，对转向梯形进行分析计算满足设计要求；3，设计转向系统，能够实现工作要求，确保满足联合收获机转向要求。

第2章转向桥的结构设计

2.1花生收获机液压转向桥的原理分析液压压转向是驾驶员在驾驶时进行手动操作，司机可以在开启或关闭开关的情况下选择来进行。也是四驱车中的一种，它可以让驾驶员根据道路状况，在不同的道路上切换形式。2.2液压系统设计课题研究的转向桥主要是用于农业联合收获等设备，采用全液压转向，主要解决目前转向桥转安装繁杂，操作不灵活，转向不灵活等的问题，本课题设计研究的是辅助四驱，转向桥主要有转向桥梁、轮轴、轮毂、转向拉杆、转向臂、液压缸、液压马达等组成。2.3液压装置驱动转向桥主要有转向桥梁、轮轴、轮毂、转向拉杆、转向臂、液压缸、液压马达等组成。图2-1结构原理图2.4辅助四驱的介绍辅助四驱的作用是当驾驶员在遇到天气不好的泥路等不好的路时来手动控该工作原理是：与油泵、油缸的油压驱动回路连接，油缸的流量由两个部分组成。其中，一部分通过离合器、驱动桥等机械零件来带动转向轮，而另一部分通过马达带动给的机械能，由液压泵将高压油通过液体输送到液体中。压力驱动电路带动液压电机，从而驱动电机的输出功率。在此情形中，系统的能量传输路径在图2-2中显示。当汽车从坏的道路上行驶时采用传统的方式传动结构，不可以满足动力和通过能力的一种方式，当驾驶员走在路上是可以根据路面情况随时控制。图2-2系统辅助下传递路径2.5液压马达的选型及其安装选择合适的液压电动机是决定花生联合收获机械液压转向桥的第一要务。马达的主要性能指标包括：扭矩、转速、压力差和位移。每个轮子都是一个传动轮，在进行辅助时，由传动轮的驱动力将液压马达的转矩和转向轮的速度反向推送。图2-3液压马达安装的位置2.6液压油缸液压缸是一种液压传动装置，它能把其他能转化成机械能，作直线往复的运动。这是非常可靠的。由于其在进行往复运动时，动作稳定，因而被广泛用于各类机器的液压系统，本设计采用的是双活塞液压油缸。图2-4液压油缸安装的位置REF_Ref168484640\r\h错误！未找到引用源。REF_Ref168484646\h错误！未找到引用源。洛阳理工学院毕业设计（论文）PAGE17第3章转向桥结构的计算及校核3.1转向梯形结构设计大部分农机车辆转向都是利用阿克曼转向几何原理来实现车轮在受力的作用下产生的偏转。在全滚动状态下，车轮在转向过程中，必须以不同的半径绕着相同的转向中心滚动。尽管两个转向轮的偏转角是不同的，但它们的转角应该符合以下的几何关系：图3-1阿克曼几何原理式中：β—收获机转向轮外轮转角α—收获机转向轮内轮转角K—两主销中心距L—轴距3.2转向梯形转向梯形是阿克曼定律的一种四连杆机构，现在使用最广泛的是四连杆梯形，见图3-2。转向梯形底角、梯形臂的作用长度m是决定转向梯形的一个重要因素图3-2转向图3.2转向机构计算3.2.1计算转矩式中：花生收获机的使用质量：花生收获机的附着系数：转向半径：驱动效率代入得3.2.2操纵离合器的计算(1)备用系数的选择根据各种情况考虑,计算时取(2)摩擦面内、外径和摩擦面对数的取值可参照经验公式初选式中：然后得到取然后参考型号，6个摩擦片,即(3)最大摩擦(4)压紧力(5)单位压力3.3制动器的计算3.3.2转向半径R和相对转向半径相对转向半径是转向半径R与两侧中心距B的比值，，具有中心转向的车辆，。3.3.3转向器的排量根据公式计算转向器的排量q。设计时根据需要选择，一般为2.5～5.5圈,计算中选择2.5圈计算。带入数据计算得q=32mL/r。3.3.4规定转向半径在转向过程中，轮胎内部的摩擦部件得到充分的刹车，不会产生任何的制动力损耗，同时左右主动轮与引擎的齿轮比均为固定值，此时的理论转动半径就是预定的转弯半径。指定的转弯半径确定了汽车可以连续转弯的可能性，更大的转弯半径可以更好地控制转弯半径和更好的转向性能。配备液压机械双动力差动转向装置的汽车，其每挡都有一个预定的需要，在该档位的最小转弯半径之内，可以任意转向。3.3.5转向所需单位牵引力本发明所述的花生联合收获机的整体质量为9000公斤，转向桥负载在无负载状态下的总重量为63000公斤；该组合收获机的载重为1300公斤，转向桥桥负载占整个设备总重量的60%，为54000公斤。通过对花生联合收获机的工况和参数的分析，可以得到两种不同工况下的最大牵引功率。花生联合收获机作业条件的要求可划分为全负荷、无负荷时最高速度要求、最大爬坡要求、加速性能要求，并分别计算出最大牵引力值。(1)根据最高车速的要求由于花生联合收割机的转速较低，因此其风阻可以忽略不计。空载时轮胎的牵引力为；装满时轮胎的牵引力为3.3.6制动力矩的确定(1)制动时不带载荷急剧转向的情况(2)斜坡停的情况(3)式中代入数值取他们比较大的值2、制动力矩的计算(3)根据欧拉公式得(4)制动时结合式中结果3、重要数据的选用最大力取则单位滑摩功率式中3.4主销计算主销受力的简化计算见图3-3图3-3主销作用力计算简图3.4.1计算载荷(1)、、(2)制动时在主销上的支撑反力和。当受到和u的力得：对主销两个支撑件的反作用与u对于和来讲得到由制动力矩的作用，在主销的两个支撑上产生反作用力和作用在主销下端的合力3-3(3)侧滑时左支承的反作用力左主销下支承的反作用力右主销上支承的反作用力右主销下支承的反作用力越过不平路面时主销上、下支承上的动荷载作用反作用力与。3.4.2弯矩计算当发生紧急制动或侧滑时，主销下支撑的反作用最大，而在通过不平整的路面时，由于主销下端的加力臂比上端的加力要大，因此仅需计算主销下支撑的弯矩(1)制动时(2)侧滑时(3)越过不平路面时(4)主销抗弯断面系数=2650.72mm3(5)主销剪切面积=706.86mm2(6)主销衬套挤压面积=1200mm2D:主销外径，d：主销内径载荷、弯矩、应力表3-4表中列出了计算的结果表3-4应力计算结果主销受力M紧急制动49102.271216783.99685.7469.540.920侧滑2460238676越过不平路面5980.21591267.77223.0622.6113.32

第4章标准件计算及校核4.1花生联合收获机的牵引力校核为了使玉米联合收割机的正常运转，必须要有足够的牵引力来克服以上种种阻力，而不能超过地面与玉米联合收割机的粘着性，也就是造成轮胎打滑，使其无法正常工作。在双轮牵引下，花生联合收获机的土壤粘附力达到了行状态，可以保证联合收割机的正常运转，不会发生打滑现象。而且，四轮驱动的花生联合收割机，对轮胎的粘附力也是通过粘合公式计算出来的，这说明它已经达到了行驶的要求，而且不会打滑。但在联合收获机的最大压力下，最大的拉力应大于或等于其附着力取决于土壤的粘附性。4.2相联接的螺栓转向器上有一个连接螺栓，有两个两个阶段1800的螺栓，螺栓杆和壁之间没有间隙，并且挤出接触表面;螺栓杆被切割，螺栓杆被切割。同时，螺栓的成型力也与螺栓的力相同，并且螺栓需要通过力反转。因此，有必要全面检查螺栓。=39.3Mpa[]由《机械设计》书表5-7和表5-8查得为[]=0.8=144Mpa用F作用力校核锚杆的抗剪强度=30.2Mpa由《机械设计》书表5-9查得为=120Mpa由以上计算可知，螺栓的强度得到保证，能安全工作。4.4支撑架结构设计4.4.1轴承寿命计算轴承是指上下两块板梁及其支撑的平台部件。机架的主要功能是支撑，支撑着整个机架。同时，底座还要能承受工作负荷，并能吸收过多的震动。另外，底座也是整个机床的参考，用以确定各零件之间的相对位置。底座的设计应该符合下列条件：：工作要求:首先要保证基础的刚性，其次要保证结构的强度、抗振性、吸振性、稳定性。本设计中涉及到固定后转向桥的设计，固定后转向桥用于为整机设备的主要支撑结构，其设计的稳定性决定设备整机运行的稳定性和使用寿命，是机械设备的基础，在设计过程中需要将外观设计等因素考虑在内，同时参考同类产品的相关结构，本设计可以采用型材作为主体的材料，型材之间采用焊接的方式进行后转向桥整体连接，可以形成较为稳定的机械结构，具备较高的使用性能。图4-5支撑板示意图本设计中的固定后转向桥，可以选用二氧化碳保护焊的焊接方式进行架体成型，型材之间采用角接的焊接方式，可以生成较为稳定的架体结构，整体后转向桥的强度满足要求。图5-4转向桥角接焊缝示意图4.4.2支撑架设计计算在本设计中，连接架体作为主要的支撑和连接部件承受了机械设备的载荷，按照结构设计的基本原则，对于承力的薄弱点需要进行相关的强度设计计算与校核。根据对同类产品的分析，本项目的连接架体材料可以选用优质碳钢,Q235A，通过查询相关的材料性能手册可以得到，该材料的主要抗剪强度为145MPa,故需进行剪切强度计算：（4-6）N1；破碎组件和榨汁装置的重力之和S：剪切截面面积，S=故强度满足要求。第5章结论本课题以满足农业客户对液压转向桥的需求，以提转向效率为目的，进行液压部分的结构设计。在设计过程中，始终以满足农业客户的需求为宗旨，提出转向桥的总体结构设计方案。采用模块化的设计方式，完成转向桥的各功能模块的结构设计，并且对相应标准件进行选型计算，以及对工作过程中部分关键零部件进行选型。在设计过程中结合液压技术等现代机电控制技术进行目的实现，大大提高效率。本课题的主要结论与创新表现有以下几方面：分析液压转向桥的需求，提出具有液压辅助四驱的转向桥的设计方案；根据相应功能需求，为整体结构设计做好铺垫。在已有转向桥设备的基础上，对其进行设计，设计出液压马达的工位布局，同时为实现转向过程，提出总体方案设计。根据总体结构设计方案，结合后转向桥的工序路线，采用模块化的设计方式，模块上相应机构进行设计，利用三维设计软件SOLIDWORKS完成三维建模。洛阳理工学院毕业设计论文PAGE22谢辞眨眼间毕业设计就迎来了尾声，我的大学阶段也要结束了。这充满色彩的校园里留下了一个个脚印，留下了自己的青春。心中感慨万千，来到这里，充满了好奇，也让我充实了自己。这里让我改变了很多，想想来这里已经是几年前了，懵懂无知的少年已经不复存在了。在这里，首先感谢辅导员柴老师、感谢智能制造学院的各位任课老师，他们不仅仅传授我知识，还传授我做人的准则，这些让我学到了很多。还要感谢我的指导老师卢文涛老师在论文的过程总对我的指导，卢老师是位非常有责任心和耐心的老师，每周都会抽时间来辅导我们关心我们虽然他的工作很忙但是这么长时间以来他从来没有缺席一次，在我们们遇到困难的时候鼓励我们，在我们的背后向我们的父母一样来对待我们，我很倾佩她，他对待事情认真，对待我们负责。也要感谢陪伴了整个大学生活的525室友和所有朋友们的帮助，我们来自不同的地方相聚与洛阳理工学院共同度过了我们的青春，愿我们以后能够对生活保持热爱，充满激情成就更好的自己。希望我们每个人都能够一直努力过上自己想要的生活，更加完善自己，未来的我们再次相遇都是更加成熟且优秀的自己，希望我们每个人能都能够活出自己的样子去回报每个老师和父母，当我们再次见面我相信我们都会闪