农业机械专业课程设计.pdf

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1、 农业机械专业课程设计农业机械专业课程设计 指导书指导书 王玉顺 编著 SWSGyR1yR21fP2fPqPmax1R2R山西农业大学工程技术学院山西农业大学工程技术学院 2007 年年 3 月月 1 农业机械专业课程设计指导书农业机械专业课程设计指导书（机组配置、校核与调整）1 目的和任务目的和任务 课程设计所研究的对象是机组，即拖拉机与农机具挂接（牵引、悬挂或半悬挂）所形成的作业机组，研究各种农业机械在挂接和运行中的共性问题，这些问题在农业机械设计、研究和使用中具有普遍性。农业机械专业课程设计，是农业机械学的一项重要实践训练，它通过对机组机构的测量、作图、力学分析和数据计算训练学生掌握机组

2、配置、校核和调整的基本技能，使学生具备从事农业机械设计、研究及使用的必要素质和能力。要求完成两项基本任务：机组的机构运动简图（机动图）和课程设计报告。2 常用术语及含义常用术语及含义（1）机组拖拉机与作业机具连接在一起所形成的系统称作机组。可按照挂接特征、耕深控制方式以及作业机具功能等为机组命名。比如高度调节悬挂犁耕机组、力调节悬挂犁耕机组、半悬挂犁耕机组、旋耕机组、精密播种机组等。（2）机组配置根据机组作业对功能、性能及安全方面的要求，按照正确方法完成拖拉机与作业机具的联接、可移动部件的装配和固定、可调节部件工作参数的初步设置。（3）机组校核根据机组作业对功能、性能及安全方面的要求，针对完成

3、配置的机组，绘制机构运动简图并完成必要的检验计算和分析。（4）机组调整根据机组校核和试运行观察的结果，必要的话，调整可移动部件的位置和可调节部件的工作参数，使机组配置达到工作参数正确、各部件工作协调、部件间相对运动不干涉、运行安全可靠、作业性能较佳等优良状态。（5）机构运动简图（简称机动图）把组成机构的构件和运动副，按844460GB的规定符号，按尺寸比例绘制成图形。基本特征是，与原实际机构有完全相当的运动和受力状态；表达出机构的组成、驱动及传动；便于力学分析。（6）机构运动示意图（简称机动示意图）指不按尺寸比例绘制的机构运动简图。3 课程设计选题课程设计选题 3.1 犁耕机组 3.1 1 机

4、组配置（1）654JDT拖拉机配置3351LF液压翻转犁；（2）50上海拖拉机配置4251 L悬挂犁；（3）4040JD拖拉机配置4200JD液压翻转犁；（4）4040JD拖拉机配置2600JD半悬挂犁。2 3.1.2 机组性能分析与校核（1）机组纵向稳定性校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析机组受力、纵向稳定性储备利用指数、最大爬坡角、在规定爬坡角时的前轴荷载、稳定性指数等。（2）机组入土性能校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、入土力矩、入土行程等。（3）机组耕深稳定性校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、高度调节或阻力调节的耕深

5、稳定性等。（4）机组通过性校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析公路运输状态和田间运输状态的机组通过性，以及田间转移状态的机具最低提升位置等。（5）液压悬挂提升能力校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析最不利条件下液压悬挂系统的油缸提升能力及提升能力储备指数，或下悬挂点的提升能力及提升能力储备指数。（6）机组幅宽匹配校核 绘制水平面内的机组机动图，考察机组第一犁体配置、犁体间配置、总幅宽与拖拉机轮距的幅宽匹配问题，分析机组受力，校核牵引力和牵引功率的配套性。（7）机组耕宽稳定性校核 绘制水平面内的机组机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、犁侧板角度、回位力矩和耕宽稳定性指数等。（8）机

6、组牵引性能校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、牵引阻力倾角、拖拉机纵向附着力、拖拉机驱动轮的增重、拖拉机导向轮的减重、牵引力利用率、牵引功率、牵引功率利用率和牵引效率等。（9）机组操向稳定性校核 绘制水平面内的机组机动图，计算规定比阻条件下的机组受力、牵引阻力偏角、拖拉机轮胎的侧向附着力、水平面偏转力矩等，分析讨论操向的难易和稳定性或直线行驶稳定性。（10）纵垂面内机组部件相对运动的干涉与安全校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析机具与拖拉机及悬挂机构的运动干涉情况和安全距离。（11）水平面内机组部件相对运动的干涉与安全校核 绘制水平面内的机组机动图，计算分析机

7、具与拖拉机及悬挂机构的运动干涉情况和安全距离。3.2 播种机组 3.2.1 机组配置 3（1）2140JD拖拉机配置 Aeromat 气吹式精密播种机；（2）654JDT拖拉机配置42BMJ免耕精密播种机；（3）12长春拖拉机配置62BJM小麦精密播种机；（4）东方红30拖拉机配置122B谷物播种机。3.2.2 机组性能分析与校核（1）机组纵向稳定性校核 绘制机组的纵垂面机动图，确定纵垂面内的机组配置参数，计算分析机组受力、纵向稳定性储备利用指数、最大爬坡角、规定爬坡角时的前轴荷载等。（2）机组入土性能校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、入土力矩、入土行程等。（3

8、）机组仿形与开沟深度稳定性校核 绘制机组的纵垂面机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、仿形能力、仿形稳定性、开沟能力和开沟稳定性等。（4）机组通过性校核 绘制机组的纵垂面机动图，计算分析公路运输状态和田间运输状态的机组通过性，以及田间转移状态的机具最低提升位置等。（5）液压悬挂提升能力校核 绘制机组的纵垂面机动图，计算分析最不利条件下液压悬挂系统的油缸提升能力及提升能力储备指数，或下悬挂点的提升能力及提升能力储备指数。（6）机组幅宽匹配校核 绘制水平面内的机组机动图，计算分析机组正牵引状态时的拖拉机轮距与地轮位置、播种单组行距、播种单组数量、总幅宽的匹配问题，计算行程衔接的划印器长度等。计

9、算分析机组受力，校核牵引力和牵引功率的配套性。（7）机组幅宽稳定性校核 绘制机组的水平面机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、回位力矩和幅宽稳定性指数等。（8）动力输出及万向节传动校核 绘制机组的纵垂面机动图和水平面机动图，计算分析万向节传动在极限位置的传动角、伸缩套管的匹配尺寸等。（9）机组牵引性能校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、牵引阻力倾角、拖拉机纵向附着力、拖拉机驱动轮的增重、拖拉机导向轮的减重、牵引力利用率、牵引功率、牵引功率利用率和牵引效率等。（10）机组操向稳定性校核 绘制水平面内的机组机动图，计算规定比阻条件下的机组受力、牵引阻力偏角、拖拉机

10、轮胎的侧向附着力、水平面偏转力矩等，分析讨论操向的难易和稳定性或直线行驶稳定性。4（11）纵垂面内机组部件相对运动的干涉与安全校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析机具与拖拉机及悬挂机构的运动干涉情况和安全距离等。（12）水平面内机组部件相对运动的干涉与安全校核 绘制水平面内的机组机动图，计算分析机具与拖拉机及悬挂机构的运动干涉情况和安全距离等。3.3 旋耕机组和耙地机组 3.3.1 机组配置（1）654JDT拖拉机配置2001GNF施肥旋耕机；（2）55TN拖拉机配置2001GN旋耕机；（3）50上海拖拉机配置2001GN旋耕机；（4）30东方红拖拉机配置4.11BQX缺口圆盘耙。3.3.

11、2 机组性能分析与校核（1）机组纵向稳定性校核 绘制机组的纵垂面机动图，计算分析机组受力、纵向稳定性储备利用指数、最大爬坡角、规定爬坡角时的前轴荷载等。（2）机组入土性能校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、入土力矩、入土行程等。（3）机组耕宽稳定性校核 绘制机组的水平面机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、耕宽稳定性指数等。（4）机组耕深稳定性校核 绘制机组的纵垂面机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、高度调节或阻力调节的耕深稳定性等。（5）机组通过性校核 绘制机组的纵垂面机动图，计算分析公路运输状态和田间运输状态的机组通过性，以及田间转移状态的机具最低提

12、升位置等。（6）液压悬挂提升能力校核 绘制机组的纵垂面机动图，计算分析最不利条件下液压悬挂系统的油缸提升能力及提升能力储备指数，或下悬挂点的提升能力及提升能力储备指数。（7）机组幅宽匹配校核 绘制水平面内的机组机动图，计算分析轮胎走未耕地、机组正牵引状态时的拖拉机轮距与机具工作幅宽的匹配和安全边距，计算分析机组受力，校核牵引力和牵引功率的配套性。（8）动力输出及万向节传动校核 绘制机组的纵垂面机动图和水平面机动图，计算分析万向节传动在极限位置的传动角、伸缩套管的匹配尺寸等。5（9）机组牵引性能校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析规定比阻条件下的机组受力、牵引阻力倾角、拖拉机纵向附着力、拖拉

13、机驱动轮的增重、拖拉机导向轮的减重、牵引力利用率、牵引功率、牵引功率利用率和牵引效率等。（10）机组操向稳定性校核 绘制水平面内的机组机动图，计算规定比阻条件下的机组受力、牵引阻力偏角、拖拉机轮胎的侧向附着力、水平面偏转力矩等，分析讨论操向的难易和稳定性，或直线行驶稳定性。（11）纵垂面内机组部件相对运动的干涉与安全校核 绘制纵垂面内的机组机动图，计算分析机具与拖拉机及悬挂机构的运动干涉情况和安全距离。（12）水平面内机组部件相对运动的干涉与安全校核 绘制水平面内的机组机动图，计算分析机具与拖拉机及悬挂机构的运动干涉情况和安全距离。4 课程设计的步骤和内容课程设计的步骤和内容 课程设计主要有机

14、组测量、机组配置、机组校核、机组调整四个基本过程，这些过程有时需要循环或反复进行，直到校核满意为止。选定问题，针对问题需要测定机组上的必要数据，一些数据可通过可查寻资料获得。采用图上作业法对机组进行配置，即绘制机构运动简图并在图上完成配置工作。采用图上作业和解析计算两种方法对机组进行校核，内容有机组外载分析、矢量作图法完成力系的合成和分解、力学量和几何量的计算、检验是否满足规定或正常的几何条件和力学条件等等。若校核没有达到要求，需采用图上作业法对机组进行重新配置，这就是机组调整，调整后需重新校核，校核满意才能调整结束，否则需重新配置并再校核。下面所述工作可根据选定的问题作出取舍。4.1 调查或

15、测定计算分析所需的必要数据（1）拖拉机技术参数 拖拉机的型号、功率、额定牵引力、结构重量、使用重量、重心坐标、轮距、轴距、驱动中心和滑转系数；液压悬挂机构的液压提升能力，悬挂机构上拉杆最小长度、最大长度和与拖拉机铰接点的坐标，悬挂机构下拉杆长度和与拖拉机铰接点的坐标，悬挂机构提升臂的长度、转动中心坐标、最低位置和最高位置，悬挂机构提升杆的最小长度和最大长度；拖拉机液压输出的接口规格、压力及流量；外置液压升降油缸的最小行程和最大行程；拖拉机动力输出轴的转速、截面规格、位置坐标和工作长度；拖拉机的外廓形状和尺寸；机构运动简图所需的其它技术参数。（2）犁耕机组技术参数 机具的型号、结构重量、使用重量

16、和重心坐标；悬挂架的立柱高度、悬挂轴长度和三悬挂点位置坐标；机具的工作幅宽和工作深度；可调节部件的初始参数 6 和调节范围；犁架高度、犁体数量、犁体间距、犁体幅宽和第一犁体位置坐标；液压翻转机构的类型、构件尺寸、油缸行程和在机具上的位置坐标；另外，可根据研究问题的需要，观测机具或特定部件的外廓形状和尺寸；机构运动简图所需的其它技术参数。（3）播种机组技术参数 机具型号、结构重量和使用重量，机具重心坐标；悬挂架的立柱高度、悬挂轴长度和三悬挂点位置坐标；机具的工作幅宽和工作深度；可调节部件的初始参数和调节范围。机具动力输入轴的转速、截面规格、位置坐标和工作长度；机具主梁高度、地轮直径和位置坐标；播

17、种单组的行距、单组数和外形尺寸；仿形机构的尺寸、上下仿形角、限深仿形轮直径和位置坐标；开沟器的开沟深度和工作阻力；机具或关键部件的外廓形状和尺寸；机构运动简图所需的其它技术参数。（4）旋耕和耙地机组技术参数 机具型号、结构重量和使用重量，机具重心坐标；机具的机架高度、立柱高度、悬挂轴长度和三悬挂点位置坐标；机具的工作幅宽和工作深度；可调节部件的初始参数和调节范围。机具动力输入轴的转速、截面规格、位置坐标和工作长度；机具限深板的形状和坐标；旋耕刀片数、刀片间距和排列形式；耙片数、耙片间距、耙组数和排列形式；机具或关键部件的外廓形状和尺寸；机构运动简图所需的其它技术参数。4.2 完成机组在纵垂面内

18、的配置（1）犁耕机组 瞬心VO，第一犁体位置，犁体纵向间距，入土角，机组通过角，悬挂机构上升和下降的极限位置，机具上升和下降的极限位置，悬挂机构和机具的工作位置，阻力中心位置，悬挂架三个悬挂点在机具上的坐标，机具重心坐标等。（2）播种机组 瞬心VO，悬挂机构上升和下降的极限位置，机具上升和下降的极限位置，悬挂机构和机具的工作位置，机组通过角，悬挂架三个悬挂点在机具上的坐标，机具重心坐标，开沟器入土角，上仿形角，下仿形角，仿形距离，播种深度，机具重心坐标，机具动力输入轴上升和下降的极限位置，地轮坐标，限深仿形轮坐标，阻力中心位置等。（3）旋耕和耙地机组 瞬心VO，机组通过角，悬挂机构上升和下降的

19、极限位置，机具上升和下降的极限位置，悬挂机构和机具的工作位置，悬挂架三个悬挂点在机具上的坐标，机具重心坐标等。4.3 完成机组在水平面内的配置（1）犁耕机组 瞬心HO，第一犁体位置，犁体横向间距，轮距与机具幅宽的匹配，动力中心位置，阻力中心位置，悬挂机构左摆和右摆的极限位置，机具左摆和右摆的极限位置，悬挂机构和机具的工作位置，动力中心位置、阻力中心位置，悬挂架三 7 个悬挂点在机具上的坐标，机具重心坐标等。（2）播种机组 瞬心HO，轮距与机具幅宽的匹配，动力中心位置，阻力中心位置，悬挂机构左摆和右摆的极限位置，机具左摆和右摆的极限位置，悬挂架三个悬挂点在机具上的坐标，机具重心坐标，播种单组间距

20、，拖拉机轮距与机具播种单体的匹配，地轮配置，动力中心和阻力中心位置，机具动力输入轴左摆和右摆的极限位置等。（3）旋耕和耙地机组 瞬心HO，轮距与机具幅宽的匹配，动力中心位置，阻力中心位置，悬挂机构左摆和右摆的极限位置，机具左摆和右摆的极限位置，悬挂机构和机具的工作位置，悬挂架三个悬挂点在机具上的坐标，机具重心坐标；机具动力输入轴左摆和右摆的极限位置等。4.4 完成机组在横垂面内的配置 课程设计拟定仅考察犁耕机组在横垂面内的配置。第一犁体位置，犁体横向间距，翻转机构的左翻极限和右翻极限位置、悬挂架三个悬挂点在机具上的坐标，悬挂机构和机具的工作位置，机具重心坐标等。4.5 完成机组性能分析与校核

21、针对配置好的机组，分析机组外载，校核机组性能是否满足要求实现的几何条件和力学条件。5 课程设计结果的提交形式课程设计结果的提交形式 课程设计完成后需提供下述两种材料。5.1 农业机械专业课程设计报告 报告内容包括与机组校核有关的计算、分析、讨论和说明，尽可能使用必要的插图和表格。A4 幅面打印纸，书写或打印均可，内容层次分明、语句简练、图文并茂，文体格式符合国家标准规范。格式要求：（1）封面页；（2）目录页，另页右页开始；（3）题目、作者名、作者单位、摘要、关键词页，另页右页开始；（4）前言、正文、结论和参考文献页，另页右页开始；（5）附录页，另页右页开始；（6）字体与字号：题目小二字号，作者

22、名四字号，作者单位、摘要、关键词小四字号，正文小四字号，“摘要”和“关键词”5 个字选黑体，其余宋体；正文一级标题四字号，宋体，正文二级以上标题小四字号，黑体。参考文献标题居中四字号，参考文献内容左顶格书写小四字号，标注序号。5.2 机组的机构运动简图（机动图）要求 A1 幅面，根据研究内容可绘制一张或多张，绘图内容包括：所选定课题指定位置上的机具机构图（双点划线）、机具作业位置上的机具机构图（实线）、力系矢量图等，主要标注外形尺寸、关键尺寸和矢量比例系数等。图形和符号符合机械制图和机构运动简图符号的国家标准，有标题栏和署名，内容完整正确，比例合理，图形布置美观。8 注意：机组机构运动简图按企

23、业规范折叠成 A4 幅面，作为附录置于农业机械专业课程设计报告的后面，装订成册。详见附录 P农业机械专业课程设计报告样板。6 课程设计的成绩评价课程设计的成绩评价 农业机械专业课程设计的结业成绩按百分制评价计分，由四部分组成：（1）课程设计过程行为的评价 考核出勤率、独立工作程度、资料调研情况和课程设计草稿等，该部分占总分的 15；（2）机构运动简图的评价 考核内容的正确性、工作量和难度，该部分占总分的 35；（3）课程设计报告的评价 考核内容的正确性、工作量和难度，该部分占总分的 35；（4）标准化审查和评价 考核文件格式的规范性、图形符号的规范性和书写表面的整洁性，该部分占总分的 15。7

24、 主要参考文献主要参考文献 1 李宝筏主编农业机械学北京：中国农业出版社，2003.8 2 北京农业工程大学农业机械学（第二版）北京：中国农业出版社，1999.11 3 南京农业大学主编农业机械学北京：中国农业出版社，1996.8 4 桑正中、吴守一主编农业机械学北京：机械工业出版社，1987.11 5 东北农学院主编农业生产机械化（北方本，第二版）北京：中国农业出版社，1981.12 6 RA凯普纳农业机械原理北京：机械工业出版社，1978.3 7 中国农业机械化科学研究院主编农业机械设计手册（第二版）北京：机械工业出版社，2000.7 8 机械工程手册、电机工程手册编辑委员会编机械工程手册

25、（第二版）第 14卷 专用机械卷（一）北京：机械工业出版社，1997 9 中华人民共和国国家标准 844460GB机械制图 机构运动简图符号北京：中国标准出版社，1984 10 生产企业提供654JDT、50上海、12长春等拖拉机和3351LF液压翻转犁、Aeromat 精密播种机等机具的使用说明书 9 附录附录 附录附录 A：机组坐标系：机组坐标系 计算分析和绘制机动图首先应具备一些必要的数据，可通过查阅拖拉机或机具的使用说明书、农业机械设计手册和机械工程手册等有关资料获得部分数据，通过实物测定获得其余数据。一些位置数据需要用坐标表达，建立合理、统一的机组坐标系是必要的。SGXxO1O1CA

26、BDCSWZz 图 1 纵垂面机组坐标系 为便于测量和表达，针对机组建立两个坐标系：以拖拉机驱动轮与地面的接触点为坐标原点O，拖拉机前进方向为 X 轴，垂直地面向上为Z 轴，水平横向朝左为Y 轴，建立坐标系OXYZ；以机具下悬挂点为坐标原点1O，反拖拉机前进方向（向后）为x轴，垂直向上为 z 轴，水平横向朝右为 y 轴，建立坐标系xyzO1，该坐标系固结在机具上。拖拉机上构件任一点的坐标，以OXYZ 坐标系观测，机具上构件任一点的坐标，以xyzO1坐标系观测。sG 机具使用重量；1C 机具重心，纵垂面坐标为()11,CCzx；SW 拖拉机使用重量；C 拖拉机重心，纵垂面坐标为()CCZX,；A

27、B 上拉杆；1DO 下拉杆；A上拉杆 AB 与拖拉机的铰接点，纵垂面坐标为()AAZX,；B 机具的上悬挂点，纵垂面坐标为()BBzx,；D下拉杆1DO 与拖拉机的铰接点，纵垂面坐标为()DDZX,。附录附录 B：机组入土性能校核：机组入土性能校核 主要从 5 个方面考察犁的入土性能是否满足要求：（1）纵垂面瞬心VO 在机具的前方；（2）入土行程愈短愈好；（3）入土力矩大于 0；（4）最后犁体的入土隙角大于 5；（5）入土过程中任意犁体的入土隙角大于 0。入土力矩满足：0+=eRLGMXZSOV 10 轴距入土行程Le入土隙角耕深VOSGXZRSGXZRXZPXPZP 图 2 机组入土性能校核

28、 附录附录 C：机组耕深稳定性校核：机组耕深稳定性校核 考察是否满足使工作深度波动性较小的机组纵垂面受力平衡条件。主要考核限深轮的垂直载荷，采用耕深稳定性变异系数和耕深稳定性指数衡量优劣。轴距eLm耕深VOSGXZRXZQ 图 3 机组耕深稳定性校核 单向犁限深轮垂直载荷满足：()kNkNQZ2,5.1，翻转犁可适当增大。附录附录 D：机组耕宽稳定性校核：机组耕宽稳定性校核 考察是否满足使工作幅宽波动性较小的机组水平面受力平衡条件。主要从 3个方面考核更宽稳定性是否满足要求：（1）水平面瞬心位于机具的前方；（2）犁侧板面积足够，安装角度合理；（3）耕宽稳定性指数愈接近于 1 愈好。采用耕宽稳定

29、性变异系数和耕宽稳定性指数衡量优劣。11 耕宽稳定性指数：压陷增量漏耕或重耕压陷增量+=widthC 工作幅宽漏耕压陷增量 图 4 机组耕宽稳定性校核 附录附录 E：机组通过性校核：机组通过性校核 考察配置好的机组在公路运输、田间转移等行驶状态下通过障碍的能力。主要校核：（1）地隙，指机具最低点至地表的垂直距离；（2）机组通过角，通过驱动轮着地中心点并与农具边缘相切的直线与水平地表的夹角。要求地隙大于300mm，机组通过角大于 18。VO轴距沉陷通过角018地隙 附录附录 F：机组纵向稳定性校核：机组纵向稳定性校核 考察机组行驶状态下纵向的抗翻倾能力。主要校核：（1）机组纵向稳定性储备利用系数

30、；（2）规定坡度的爬坡稳定性指数；（3）极限爬坡角。以55TN拖拉机配置2001GNF施肥旋耕机的机组为例讨论。12 F.1 纵向稳定性储备利用系数 纵向稳定性储备利用系数，表征拖拉机悬挂机具后的前轮减重幅度。7651317SWSG 图 5 机组纵向稳定性储备利用系数计算 采用三支点测线性力的方法，测定出2001GNF施肥旋耕机的结构重量kgGj580=，最大使用重量kgGs770=，重心的水平坐标mmb1317=；55TN拖拉机的使用重量kgWS3350=，重心的水平坐标mma765=。机组的纵向稳定性储备利用系数：3957.076533501317770=aWbGCSS 悬挂机具的极限使用

31、重量：baWGS=4.0max=131733507654.0778.36（kg）式中：maxG悬挂机具的极限使用重量，kg；SW 拖拉机的使用重量，55TN，SW=3350 kg；a拖拉机重心到驱动轮支承点间的水平距离，55TN，a=765mm；b 机具重心到驱动轮支承点间的水平距离，由机动图求得b=1317mm。纵向稳定性储备利用系数4.03957.0=C，满足机组配置的基本要求。重心位置靠前是该机的突出特点，它有利于机组纵向稳定性，使悬挂机构油缸的提升能力容易得到满足，也使机具肥料的装载量达 190kg，可工作多个行程，加肥次数较少。F.2 爬坡稳定性指数 爬坡行驶状态下，拖拉机前轴垂直地

32、面的载荷减小，存在翻倾危险。13 SWSG1fP2fPqPmax1R2RZR1ZR2 图 6 机组纵向稳定性校核 一般道路规定的最大坡度角=20，此时，机组纵向稳定性水平由爬坡稳定性指数表征，该指数愈大愈好，规定大于 20。定义爬坡稳定性指数：20100max11=ZZupgradeRRC 式中：max1ZR爬坡行驶状态，不悬挂农具时拖拉机前轴垂直地面载荷，N；ZR1爬坡行驶状态，悬挂农具时拖拉机前轴垂直地面的载荷，N；拖拉机前轴垂直地面的载荷计算如下：ZR1=LSinhGhWCosbGaWSSSSmax21max)()(+max1ZR=LSinhWCosaWSSmax1max ZR1=245

33、8)20()10607709393350()20()13177707653350(ooSinCos+=40.78（kg）=400.03（N）max1ZR=2458209393350207653350ooSinCos=542.03（kg）=5317.31（N）爬坡稳定性指数计算如下：205.710031.531703.400100max11=ZZZliftPPPC ZP=12.70 kN 远小于 73.5 kN，提升能力储备达 82.72，故悬挂机构油缸提升能力足够。施肥旋耕机在其他提升位置时的液压提升能力校核略。G.2 悬挂提升能力校核 考核悬挂机构下拉杆悬挂点的垂直提升能力。需要的下悬挂点垂

34、直提升载荷：()()kNkgGPSZ637.937.9821889770241018892410=允许的下悬挂点垂直提升载荷:16 kNPZ5.36max 悬挂机构的提升能力储备指数为：356.731005.36637.95.36100maxmax=ZZZliftPPPC 储备指数达 73.6，故机组的悬挂提升能力足够。其他提升位置时的悬挂提升能力校核略。2410VOSG1889ZP 图 8 拖拉机悬挂机构提升能力校核 附录附录 H：机组操向稳定性（直线行驶稳定性）校核：机组操向稳定性（直线行驶稳定性）校核 H.1 机组操向稳定性指数 考察机组运行时控制直线行驶的能力或抗偏转力矩的能力。主要校

35、核操向稳定性指数，该指数大于 0 时，指数愈大表示愈稳定；该指数小于 0 时，机组操向失稳，规定操向稳定性指数大于 35。操向稳定性指数定义为：100tyre=adhesyadhesSSSC 式中：tyreC机组操向稳定性指数；adhesS拖拉机轮胎的侧向附着力，N；yS 拖拉机轮胎的侧向阻力，N；H.2 机组操向稳定性指数计算实例 绘制工作状态下的水平面机构运动简图，完成牵引阻力的合成与分解，参见 17 图 9，并进行下述计算。水平纵向牵引阻力：NPX5.13243=偏转力矩：)(09.1854140.05.13243deflexNmePMX=式中：e水平纵向阻力相对于动力中心的偏距，m；轮

36、胎侧向阻力：)(31.754458.209.1854yNLMSdeflex=式中：L拖拉机轴距，m。前轮垂直载荷：)(05.98593.081.93350frontNKgWGfrontS=后轮垂直载荷：)(45.230047.081.93350rearNKgWGrearS=式中：SW 拖拉机使用重量，kg；frontK拖拉机前轮重量分配系数，由工作状态下的机组受力分析求得。rearK拖拉机后轮重量分配系数，由工作状态下的机组受力分析求得。140300900牵引阻力的合成与分解2458 图 9 高度调节悬挂犁耕机组的直线行驶性校核 18 前轮胎的侧向附着力：)(57.443605.985945.

37、0NGfSfrontadhesadhes=式中：adhesf轮胎附着系数；前轮抗侧滑能力（操向稳定性指数）：358310057.443631.75457.4436100tyre1=adhesyadhesSSSC 理想地面条件下，后轮胎的侧向附着力：)(91.106685.1324335.170062222maxNPPSXqadhes=)(35.1700681.933501.013720maxmaxNgWfPPSTq=+=+=359310091.1066831.75491.10668100tyre2=adhesyadhesSSSC 式中：maxTP拖拉机最大挂钩牵引力，本例maxTP=13720

38、N；f 滚动阻力系数，一般取 0.1；茬地或较松软地面条件下，后轮胎的侧向附着力：)(53.69425.1324345.2300465.0222222NPGfSXafteradhesadhes=358910053.694231.75453.6942100tyre2=adhesyadhesSSSC 可见，机组操向稳定性满足要求。附录附录 I：机组牵引性能校核：机组牵引性能校核 机组牵引性能，指机组在工作状态时的牵引阻力匹配、牵引功率匹配、驱动轮增重效果、偏牵引程度和牵引效率大小等状况，以具有合理的牵引力储备、牵引功率储备、驱动轮增重、较小偏牵引和较大牵引效率为佳，因尚无统一标准，需具体问题具体分

39、析。I.1 牵引力储备利用指数和牵引力利用率 100maxmaxpull=TXTPPPC，100maxpull=TXPPC hLPX=（N）式中：土壤比阻，Pa；L机具工作幅宽，m；19 h机具工作深度，m；I.2 牵引功率储备利用指数和牵引功率利用率 100power=emXeNfVPNfC，100power=emXNfVPC I.3 机组牵引效率 100power=emXNfVPC 式中：f 牵引功率分配系数；maxTP拖拉机最大挂钩牵引力，N；XP 机具的水平纵向牵引阻力，N；eN 拖拉机发动机的额定功率，W；mV 机组前进速度，ms；VO牵引阻力的合成与分解L(轴距)半耕深耕深牵引线（

40、牵引阻力倾角）阻力中心2Lw1 图 10 高度调节悬挂犁耕机组的牵引性能校核 I.4 拖拉机前轮减重 LPQXZ1=I.5 拖拉机前轮垂直载荷 LPLLgWGXZWSfront1=20 式中：SW 拖拉机使用重量，kg；WL 拖拉机重心坐标，m；XZP机具纵垂面内的牵引阻力，N；1 牵引线（阻力XZP作用线）至拖拉机驱动轮着地点的距离，m；一般希望机组有适当的牵引力储备利用指数和牵引功率储备利用指数，机组牵引效率较高。拖拉机后轮增重必然伴随前轮减重，减重将会影响机组的操向稳定性，因而不能过大，应兼顾机组操向稳定性对减重的限制。附录附录 J：机组水平面运动干涉的校核：机组水平面运动干涉的校核 考

41、察水平面内机组部件的相对运动是否存在干涉。要求mme100。e图 11 水平面内机组部件的运动干涉 附录附录 K：机组纵：机组纵垂面运动干涉垂面运动干涉的校核的校核 考察纵垂面内机组部件的相对运动是否存在干涉。要求mme100。轴距e2e1OZXVO图 12 纵垂面内机组部件的运动干涉 21 附录附录 L：机组幅宽匹配校核：机组幅宽匹配校核 考察机组工作幅宽、工作部件位置和行距等与拖拉机轮距是否匹配，校核幅宽匹配条件下的牵引力和功率是否配套。犁耕机组幅宽匹配参见图 13，播种机组幅宽匹配参见图 14。播种机组还需校核划印器长度。工作幅宽横向铧间距纵向铧间距第一犁纵向配置尺寸主梁偏角第一犁水平配

42、置尺寸 图 13 犁耕机组的幅宽匹配 L.1 犁耕机组的第一犁体位置 第一犁体位置，在轮胎走沟工况下考虑：（1）轮胎与犁体的运动干涉和与土垡翻转的运动干涉；（2）不漏耕和不重耕，允许漏耕不大于 50 毫米。L.2 犁耕机组的犁体间距 纵向，主要考虑不干涉土垡的顺利翻转；横向铧间距主要考虑不漏耕和不重耕，允许漏耕不大于 50 毫米。注意,犁主梁偏角有国家标准。L.3 牵引力储备利用指数和牵引力利用率 100maxmaxpull=TXTPPPC，100maxpull=TXPPC hLPX=（N）L.4 牵引功率储备利用指数和牵引功率利用率 100power=emXeNfVPNfC，100power

43、=emXNfVPC 式中：土壤比阻，Pa；L机具工作幅宽，m；22 h机具工作深度，m；maxTP拖拉机最大挂钩牵引力，N；XP 机具的水平纵向牵引阻力，N；eN 拖拉机发动机的额定功率，W；mV 机组前进速度，ms；工作幅宽=单组数行距行距行距行距150150划印器长度划印器长度=工作幅宽轮距行距图 14 播种机组的幅宽匹配 L.5 播种机组幅宽匹配的一般要求 播种机组一般为正牵引，除考虑行距的农艺要求外，幅宽匹配一般需满足：（1）开沟器应避开轮辙；（2）工作幅宽大于轮距，且外侧开沟应偏离轮胎侧面150 毫米以上；（3）地轮尽量配置在轮辙里；（4）牵引阻力、牵引功率和液压悬挂提升能力满足配套

44、要求。L.6 播种机组的划印器长度 为避免梭式作业两行程衔接的漏播和重播，划印器在未播地的表面开出一条沟，作为下一行程播种机组运行的参照基准，分为左前轮对印和拖拉机中线对印两种模式。划印器长度，指工作状态下播种机中线至划印开沟部件的距离。左前轮对印模式的左划印器长度：22DbnDBL=23 左前轮对印模式的右划印器长度：22DbnDBL+=中线对印模式：bnBL=式中：L划印器长度，m；B机具工作幅宽，等于行距与播种单组数的乘积，m；n机具的播种单组数；b 播种行距，m；D拖拉机前轮轮距，m。附录附录 M：机组：机组万万向向节传动节传动校核校核 机具在纵垂面内升降和在水平面内摆动，需校核万向节

45、传动是否存在运动干涉和失效的可能。主要内容为：（1）万向节的方轴长度和方套深度应匹配，最小间隙大于 10 毫米；（2）万向节最大伸长状态下，方轴与方套配合的最小重合度大于 100 毫米或符合企业规定；（3）万向节的最大传动角小于企业对产品的规定。最小重合度100最小间隙10最小间隙10最大传动角小于规定值 图 15 机组万向节传动校核 24 附录附录 M：844460GB机构运动简图符号 图 16 机构运动简图符号 25 续图 16 机构运动简图符号 26 续图 16 机构运动简图符号 27 续图 16 机构运动简图符号 28 续图 16 机构运动简图符号 29 续图 16 机构运动简图符号

46、30 续图 16 机构运动简图符号 31 续图 16 机构运动简图符号 32 续图 16 机构运动简图符号 33 附录附录 N：机组校核及分析的部分参考图：机组校核及分析的部分参考图 图 17 阻力调节悬挂犁耕机组的受力分析 图 18 高度调节、阻力调节悬挂犁耕机组的增重效果比较 图 19 开沟器平行四杆仿形机构的受力分析 34 图 20 万向节十字铰的正确装配 图 21 万向节方轴与方管的配合长度 35 附录附录 O：部分国外机具的技术参数：部分国外机具的技术参数 部分国外拖拉机的技术参数 机型 参数 2140JD拖拉机 4040JD拖拉机 4240JD拖拉机 功率kwhp 6082 669

47、0 81110 前进速度kmh 5.39 8.32 10.65 5.8 8.2 9.7 5.8 8.2 9.7 标准长度 680 完全缩回 1000 下悬挂杆允许垂直载荷kg 拖车挂钩 1000 转速rmin 540 1000 540 1000 540 1000 功率kwhp 5372 5372 5372 PTO 公称直径mm 35 35 35 液压工作压力kgcm2 155 155 155 液压悬挂提升能力kg 3630 使用重量kg 3500，5100 4350 4950 前轮垂直载荷kg 1170，1620 1520 1732 后轮垂直载荷kg 2330，4000 2830 3218 轴

48、距mm 2290 2642 2709 前轮 16102010 16602370 16102330 轮距mm 后轮 16102440 18802890 18802890 外形尺寸长宽高 379020702660 389220822837 397720822918 部分国外农业机械的技术参数 机型 参数 2600JD半悬挂犁 4200JD液压翻转犁 Aeromat精密播种机 前进速度kmh 8.2 9.7 8.2 9.7 8.2 9.7 工作幅宽mm 2000 2250 1200 1350 3600 4200 单体幅宽、行距mm 400 450 400 450 600 700 最大耕深mm 305

49、 356 305 356 130 驱动轮滑转系数 13.6 13.0 8.0 结构重量kg 1500 1010 1331（8 行）1431.2（12 行）重心坐标mm x=560 犁体纵向间距mm 660（11.63）812（11.78）660（11.63）860（11.88）犁架高度mm 760 711 外形尺寸长宽高 379020702660 350020201550 附录附录 P：农业机械专业课程设计报告样板：农业机械专业课程设计报告样板 36 农业机械专业课程设计报告 设计题目 _ _ 姓 名 _ 班 级 _学号_ 专 业 _ 指导教师 _ 完成日期 _ 提交日期 _ 37 报告摘要报

50、告摘要 4040JD拖拉机配置4200JD液压翻转犁 机组耕深稳定性校核 王宏宇（山西农业大学工程技术学院，太谷 030801）摘 要：犁耕机组的作业能力和质量，很大程度上决定于机组配置的技术状态，一般需经过反复地配置、校核与调整，才可能实现良好的作业性能。课程设计研究了 JD4040 拖拉机配置 JD4200 液压翻转犁的机组纵向稳定性问题，意图为机组配置达到最佳提供依据和指导。采用资料调查和实地测量相结合的方法，收集必要的机组技术参数和土壤参数；绘制机组的机构运动简图，采用图解法和解析法，分析机组的受力；将机组和需耕作的土壤看作相互作用的系统，依据机组耕深稳定性需满足的力学条件，对完成初步