新型微型拖拉机外观及主要部件结构设计

引言 4 1国内外研究现状和意义 5 1.1国外研究现状 5 1.2国内研究现状 5 1.3课题研究的意义 5 2 方案选择 6 2. 1发动机布置方案的选择 6 2.2车架的设计方案 7 2.3驾驶楼的造型设计 8 3驾驶楼外型设计 10 3. 1曲面的创建 10 3.2车灯车窗的设计 12 3.3引擎盖和车门的设计 13 4齿轮式变速器设计 16 4. 1概述 16 4.2确定各档车速 18 4.3计算各档理论传动比 18 4.4变速箱各前进挡传动齿轮的设计计算 19 4. 4. 1精度选择 19 4.4. 2材料选择 19 4. 4. 3确定主要参数和计算主要尺寸 19 4. 4. 4接触疲劳强度的计算和校核 20 4. 4.5齿根弯曲强度的计算和校核 22 4.5倒档各齿轮的设计 22 4. 5. 1齿数和中心距的确定 22 4. 5. 2分度圆直径 23 4.5.3传动比误差 23 4. 6 输入轴的设计和计算 24 4. 6. 1输入轴参数 24 4. 6. 2初步确定轴最小直径 24 4. 6. 3轴段的设计 24 4. 6.4轴的强度计算校核 25 4. 6. 5 轴承的设计计算 26 4. 6.6花键的强度校核 26 4. 7 倒档轴的设计和计算 27 4. 7. 1倒档轴参数 27 4. 7. 2初步确定轴最小直径 28 4. 7. 3轴段的设计 28 4. 7. 4 轴承的设计计算 29 4. 7.5花键的强度校核 29 4.8输出轴的计算及校核 30 4.8. 1输出轴参数 30 4. 8. 2初步确定轴最小直径 30 4.8.3轴段的设计 30 4. 8. 4 轴承的计算和校核 31 4.8.4花键的强度校核 31 4.9拨叉设计 32 4.9. 1初定拨叉形状 33 4.9. 2拨叉尺寸设计 33 4.10箱体及其附件设计 34 5 拖拉机底盘的设计 36 5. 1车架设计 36 5. 1. 1车架的结构 36 5. 1.2车架的强度校核 37 5. 3传动轴及其联轴器校核 39 5.3. 1十字轴万向节 39 5. 3. 2传动轴设计 40 6三维数字化建模 42 6. 1后桥 42 6. 1. 1 简介 42 6. 1.2建模细节 42 6. 2前桥及转向系统 43 6. 2. 1 简介 43 3变速箱的三维建模 44 6. 4 传动部分建模 46 6.5发动机和驾驶楼等外型部件的安装 46 7总结 48 7.1毕设过程回顾 48 7. 1. 1背景回顾 48 7. 1.2实地测绘 48 7. 1.3相关计算 48 7. 1.4计算机辅助三维设计 49 7. 1.5撰写论文和绘制图纸 49 7. 2产品改进前后效果对比 50 7.3整车的一些参数 53 谢辞 54 参考文献 55 引言 拖拉机行业作为农业机械制造行业中的一个组成部分，其产品用途、适用范围、 产业链的构成，社会的属性影响在国民经济中，尤其是对我国以农业人口占多数的国民 构成中具有特定的产业结构特征。拖拉机作为广大农村和使用者的重要生产资料，其行业 和产品的发展历程与我国的经济改革、产业政策息息相关。拖拉机产品质量状况一方面 综合反映了产品生产单位的实物生产控制能力，更突出反映了企业管理水平、产品结构 调整、国家宏观调控的能力水平。 中国拖拉机工业的建立至今已走过50多年的风雨历程。2007年，全行业工业总产 值260.55亿元，从业员工达12.6万人，年生产能力300多万台，已基本形成我国国民 经济体系中不可或缺的、具备相当规模的完整的制造体系；在产品结构、质量和可靠性 等方面基本满足国内市场需求，产品社会保有量达1834余万台，其中大中拖保有量184 万台。而且，我国拖拉机大多为自主研发产品，拥有自主知识产权的拖拉机占主导地位。 ① 企业数量 1994年国家取消拖拉机生产许可证（W14.7kW）,伴随约束企业生产条件的规定取 消，国内生产小型拖拉机的企业数量逐年递增。1997年中国农机工业协会拖拉机分会统 计的国内拖拉机生产企业共计97家，其中大中拖生产企业12家，其余为小型拖拉机生 产企业，1997年之后，企业数量急速增长，2003年中国农机工业协会拖拉机分会通过 市场调查，企业数量不完全统计已达165家，其中大中拖生产企业20余家；2007年有 一定规模的企业数量达到180家以上，其中大中拖生产企业在50家左右。 ② 区域分布 1994年生产许可证取消后，在一些知名拖拉机企业周边派生出众多小型拖拉机生产 企业，另外，原有国有企业破产后，衍生出几家中小民营企业，形成了我国拖拉机行业 生产地域相对集中，产量相对分散的局面。从总体上看，拖拉机企业遍布我国24个省、 市、自治区，主要生产集中地在山东60多家、河南30多家和江苏26家等几个省，这 三个省企业数量之和占总量的70%以上 农用运输车实际上是农业工程车辆，是一种介于汽车和拖拉机之间的运输机械。它 适合在那些经营规模较小，路面较差，运输距离短，货物杂，运量小，以及一些特殊环 境下的运输作业，其经济性比汽车更好。农用运输车在国外大致有两种类型：一种是独 立式，即独立型农用运输车；还有一种是拖拉机变型运输车。这种运输车是在拖拉机的 基础上改变制动系统。无论是哪种农用运输车，一般都配有液压自卸机构、液压输出或 动力输出装置以及液压提升装置。选装件有液压起重器，带有铲或叉的液压吊车，排灌 和喷雾机、粉碎机、液压或机械操纵的螺旋推进器和链式皎盘、犁、碾磨机、手动撒播 机、自动装载机和刮雪板等。 1国内外研究现状和意义 1.1国外研究现状 国外农业运输分两种：一种为农场内部运输，它包括田间运输和农场内部的各种转 运工作，运输距离较短；另一种是农场外部运输，它主要是将农产品发运到加工、销售 和分配点。与交通运输相比，均属短途运输范围。对于农场外部运输，在一些经济发达 国家如美国、独联体国家和加拿大等国，则采用现有公路载重汽车，只在农场内部运输 时使用农用运输车或拖拉机挂车机组。 国外农用运输车发动机额定功率15〜120kW；主变速箱档位数4〜8个；速度范围： 最低车速0. 6〜6. 9km/h；最高车速15〜90km/h；空载质量1000〜5600kg。较宽的功率 和速度范围，可以满足各种农艺要求。 1.2国内研究现状 与国外情况之相比，国内大多数中小企业生产的皮带传动的小四轮拖拉机机型以上 世纪70年代的设计机型为主，品种单一，产量居首位的是皮带传动和三轮农用运输车, 四轮农用运输车大都采用类似汽车底盘，只配用柴油发动机，工艺水平不高。发动机额 定功率8. 8〜41kW；档位数4〜6；最高车速80km/h左右；空载质量900〜2500kg。个别 企业用小四轮拖拉机改装成农用运输车。国产农用运输车功能单一，几乎没有田间作业 装置，绝大多数只用来从事中短途运输。 特点是设计简单、维修方便、价格低廉、作业功能较为齐全、零部件配套体系完善 的特点，在未来一段时间仍将是我国广大农村适用的拖拉机。手扶拖拉机（东风型、 桂花型、80年代中期设计的TY型等）经过近30年的生产实践，证明其设计风格和设 计理念符合我国目前农村生产力水平不高的实际国情。 拖拉机行业的科技发展和技术进步的过程，与我国国民经济发展和相关行业的发展 息息相关。市场需求的多样性、国外拖拉机技术水平的发展、国家政策的导向对拖拉机 行业总体发展有着决定性的作用。 1.3课题研究的意义 近年来计算机应用的普及。二维、三维设计及计算机辅助设计已作为拖拉机行业产 品开发的主要设计手段。各类计算机应用软件的购置以及厂所、厂校合作的设计开发对 提高拖拉机及零部件的设计质量，加快新产品研制进度，缩短设计周期起到了明显的效 果。目前的设计全过程周期较以前缩短约三分之一。 本次毕业设计旨在在应用三维这一平台的基础上，对拖拉机的外型及底盘做相应的 改进，对关键受力部位进行强度校核，对变速箱的速度，传动比等参数给出计算过程， 并绘制规范的二维图纸，并用于指导生产。以期能找到更高效，实用的设计方法，为拖 拉机的行业发展探索一条新路。 2方案选择 2.1发动机布置方案的选择 发动机的布置可以有以下几种方案 图2T六种发动机布置方案 位 于驾驶座下的平头车 e）中置发动机的平头车 f）后置——后驱动式微型送货车 长头农用车的布置特点是，发动机位于车身前部，驾驶室位于发动机之后，后桥动。 这种布置形式的优点是：发动机维修方便，其热量，噪声和振动对驾驶室的影响较小； 驾驶室内部宽敞，操纵机构简单，前桥负荷较轻；机构较易布置。缺点是货箱面积小， 轴距长，视野性差。 短头农用运输车可略为增大货箱面积而缩短总长和轴距，但驾驶室内部拥挤，发动 机维修不便室内拥挤、闷热，振动噪声大且发动机维修不便。 平头农用运输车可进一步缩短轴距和总长，并增大货箱面具。平头车视野良好，自 重轻。但室内拥挤，闷热，振动噪声大且发动机维修不便。 若将发动机置于座位或货箱之下，或置于后桥后方可解决驾驶室拥挤现象，但维修 不便。发动机工作环境高粉尘，不利于散热等等。 综合上述情况，本次设计采用短头车即图b的方案。 2. 2车架的设计方案 方案一平框型车架 图2-2平框式车架 此方案采用平框型车架，前桥和后桥的安装宽度一致，所以轮距也是一致的, 这样的车架适用于短而宽，载重量不大的车型。 方案二曲折型车架 图2-3曲折型车架 该方案中部较平低，以降低的重心，满足了高速轿车行驶稳定性和乘坐舒适的要求。 由于车架位置的降低，车架前端做得比较窄，以允许转向轮有较大的偏转角度，车架后 端向上弯曲，保证了悬架变形时车轮的跳动空间，但是，这种车架结构复杂，加工不便, 成本较高。不适用与经济型车。 方案三综合型车型 图2-4综合型车架 该方案接合了前两种车架的优点，前部缩小，给转向轮较大的空间，也有平框型加 工方便的优点，因为此次设计的是农用运输车，对平稳性要求不高，因此车架中部可以 不做低，节省了加工步骤，较为经济。 综合三种方案的优点和缺点，本次设计采用第三方案。 2. 3驾驶楼的造型设计 方案一 图2-5驾驶楼造型一 该方案车身轮廓较为简单，没有复杂的曲面，因此加工较为简单，不必使用冲压模 具，手工打造即可。但是不够美观。 方案二 图2-6驾驶楼造型二 此方案的车身依然没有使用较多的曲面，车的棱角处理得较上一个方案圆润，但总 体风格依然偏于硬朗。但是前端引擎室较高，使得驾驶员坐的位置也较高，显得驾驶室 内的空间小了，较少了舒适性。 方案三 图2-7驾驶楼造型三 该方案设计中使用较多的曲面，外型较为美观，整个外型浑然一体。但是加大了设 计的难度。前端底部削高以便于让大梁保险杠伸出，而不必添加附加保险杠。车门、引 擎盖等车身部件和车身主体实现一体化设计，保持了车身曲面的一致性。各个曲面增大 了曲率半径，既减少了应力集中的现象，又增大了车身的美观性，符合人体工程学的要 求，还减少了车辆行驶时的空气阻力。 通过美观性，空气阻力，乘坐舒适性，加工难易程度等方面对以上几个方案进行综 合比较分析，本次设计决定采用第三个方案。 3驾驶楼外型设计 车头的功能要求有以下几点： 本次设计任务采用了 SolidWorks三维设计软件，该软件是美国SolidWorks开 发的三维CAD产品，采用用户熟悉的MS Windows图形用户界面，在技术内容上基 于先进的para图形语言平台，因而在使用的方便性和技术的先进性方面均趋于完 美。用户使用这套简单易学的工具，能快速的按照其设计思想绘制草图，并能运 用各种特征与不同尺寸制作模型和详细的工程图。 3. 1曲面的创建 先定出驾驶楼的总体尺 寸，长为2093mm,宽为