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中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 碩士研究生論文開題報告 所在院系 工學(xué)院 專 業(yè) 車輛工程 學(xué)生姓名 入學(xué)時間 2010.09 導(dǎo)師姓名 課題名稱 水稻收割機(jī)橡膠履帶行走系 快速設(shè)計及仿真分析 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生院制 填表時間2011 年05月04日 一、立論依據(jù)（以下各項均可加頁） （包括課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析，附主要的參考文獻(xiàn)） 1、研究意義 履帶行走系是一種傳統(tǒng)的行走裝置，是人類繼發(fā)明車輪之后又跨出的一大步,擴(kuò)展了車輛由“線”到“面”的活動范圍。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,履帶行走裝置不僅用于拖拉機(jī)、農(nóng)田基本建設(shè)車輛,還用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上[3]。中國是一個農(nóng)業(yè)大國,拖拉機(jī)對農(nóng)田作業(yè)發(fā)揮的作用是極其巨大的。特別是在農(nóng)業(yè)機(jī)械收獲領(lǐng)域，履帶式拖拉機(jī)發(fā)揮著重要作用[4]。 實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的行走裝置主要是輪子和履帶。而履帶拖拉機(jī)由于其牽引力大,接地比壓低,附著性能好等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)著農(nóng)業(yè)機(jī)械中重要的位置[1]。履帶拖拉機(jī)行走系對其各方面性能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。既加強(qiáng)了離開道路的越野能力, 同時也增大了負(fù)重能力。 履帶式車輛行走系統(tǒng)與輪式車輛具有明顯的不同。履帶車輛不像輪式車輛那樣用前后輪支承，而是靠兩條履帶與地面接觸[2]。履帶車輛的左、右兩側(cè)各有一個驅(qū)動輪來驅(qū)動該側(cè)履帶實(shí)現(xiàn)行駛。履帶式行走系與輪胎式行走系相比較有如下特點(diǎn): 1.支承面積大、接地比壓小。 2.履帶板支承面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好。 3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，運(yùn)動慣性大，減震功能弱，使部件易受損壞[5]。 因此履帶車輛行駛速度不能太高，機(jī)動性差。履帶式行走裝置現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用在水稻聯(lián)合收割機(jī)上。這樣，履帶式水稻聯(lián)合收割機(jī)既可以在旱田中收割也可以在水田中收割，同時滿足了南方和北方的需要，可以被廣泛采用。 履帶式行走機(jī)構(gòu)由履帶、驅(qū)動輪和臺車組成。臺車由臺車架、支重輪、托帶輪、引導(dǎo)輪（張緊輪）和履帶張緊一緩沖裝置組成。履帶式行走系的功用是支承車體, 并將由傳動系輸入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩變成車輛在地面上移動時的牽引力。履帶式行走機(jī)構(gòu)是整機(jī)的支承件，用來支承整機(jī)的重量，承受機(jī)構(gòu)在作業(yè)過程中產(chǎn)生作用力，并完成整機(jī)行進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向和作業(yè)移動。 實(shí)踐證明，橡膠履帶式行走裝置是水稻濕田收獲機(jī)械的最佳行走機(jī)構(gòu)。橡膠履帶行走系統(tǒng)是現(xiàn)代高新工業(yè)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。橡膠履帶行走系統(tǒng)的發(fā)展拓寬了履帶車輛的應(yīng)用范圍，克服了金屬履帶行走系統(tǒng)固有缺點(diǎn)，使履帶車輛可以上路行駛，無需專用運(yùn)載車輛。橡膠履帶式行走裝置比金屬履帶式，輪胎式行走裝置相比，在對路面破壞性，噪聲，接地壓力和行走速度等方面有很大的優(yōu)越性。實(shí)驗表明，橡膠履帶具有重量輕，行走阻力小，行駛平順，拆裝簡便等性能優(yōu)點(diǎn)，能較好的滿足泥腳15cm左右水田的收獲作業(yè)要求。目前已定型的水稻聯(lián)合收割機(jī)大部分采用了橡膠履帶行走裝置。橡膠履帶用橡膠的彈性變形代替了銷軸、銷套間的轉(zhuǎn)動摩擦，故內(nèi)行走阻力減少，因此總行走阻力也相應(yīng)減少[6]。 南方水稻產(chǎn)區(qū)土壤含水率高，田里有較多積水，承壓能力低，因此履帶式聯(lián)合收割機(jī)的行走裝置工作條件非常惡劣，負(fù)荷重，沖擊大，其支重輪、導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪等長期帶有泥水，容易損壞，稻草很容易壓入各輪與履帶的間隙中，造成履帶的滑脫。因此，有必要對履帶行走系進(jìn)行仿真分析，得到其優(yōu)化方案，從而為其設(shè)計和改進(jìn)提供依據(jù)。 總之，對于土壤潮濕又粘重的地區(qū)，以及南方地區(qū)多起伏的丘陵地帶，履帶式拖拉機(jī)都具有較好的行駛穩(wěn)定性和復(fù)雜地形適應(yīng)性。履帶行走系作為履帶車輛底盤的重要總成之一，其優(yōu)劣直接影響到履帶車輛的行駛平順性、穩(wěn)定性和附著性能[7[8]]。履帶式行走機(jī)構(gòu)也是水稻聯(lián)合收割機(jī)設(shè)計的難題之一，因此有必要對履帶行走系進(jìn)行設(shè)計和仿真分析，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和提高性能的目的。 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 履帶式行走系主要應(yīng)用于軍用車輛，工程車輛和農(nóng)業(yè)車輛等領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要集中在水稻收獲機(jī)上。因此，就履帶式行走系的研究現(xiàn)狀，對國內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行了分析。 1.國外研究現(xiàn)狀 當(dāng)今世界實(shí)現(xiàn)了水稻收獲機(jī)械化的國家有美國、澳大利亞、日本、韓國、東南亞局部地區(qū)已全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，其中日本的水稻收獲機(jī)械在世界上一直處于領(lǐng)先水平，生產(chǎn)機(jī)型有久保田、洋馬以及三菱公司生產(chǎn)的半喂入水稻聯(lián)合收割機(jī)等，這些機(jī)型幾乎都采用履帶式行走系[9]。 由于金屬履帶工藝復(fù)雜、磨損嚴(yán)重、振動大、轉(zhuǎn)移時破壞路面等原因，現(xiàn)水稻聯(lián)合收割機(jī)已全部采用整體式橡膠履帶。橡膠履帶部分克服了普通金屬履帶拖拉機(jī)行駛速度低、噪聲大、金屬耗量大、對地面破壞嚴(yán)重等缺點(diǎn)，這種履帶最早用于脫水后的水田、沼澤地、雪地和灘涂地，現(xiàn)在已經(jīng)開始用于常規(guī)拖拉機(jī)。 國外對橡膠履帶拖拉機(jī)的開發(fā)研制起步較早，二十世紀(jì)四十年代以來，意大利、美國和前蘇聯(lián)等國家相繼進(jìn)行了橡膠履帶的研制，歐美的研究始于20世紀(jì)50年代中期[10]。20世紀(jì)60年代日本一家農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商ISEKI公司提出設(shè)想并委托橡膠生產(chǎn)商普利司通公司開發(fā)了第1條替代金屬履帶的橡膠履帶, 最初是為了解決農(nóng)用聯(lián)合收割機(jī)金屬履帶易被稻草、麥桿和泥土堵塞,橡膠輪胎易在水田中打滑以及金屬履帶會對瀝青和混凝土路面造成破壞的情況而設(shè)計的。并將其成功應(yīng)用于水稻收割機(jī)械上。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,日本已經(jīng)成為橡膠履帶的主要生產(chǎn)國家之一[11]。 目前世界上使用橡膠履帶最多的國家和地區(qū)依次為日本、歐洲和北美。美國是北美的主要水稻生產(chǎn)國，主要分布在美國東南部的阿肯色、路易斯安娜、密西西比、得克薩斯和西部的加得福尼亞等州，水稻收獲都使用大型輪式聯(lián)合收割機(jī)，也有半履帶式和履帶式聯(lián)合收割機(jī)[12]。 國外對履帶式水稻收獲機(jī)械行走系的研究主要集中于理論層面，如對于履帶式行走系在水田中行駛阻力的研究，對土壤的剪切力的計算，以及對整車性能的分析，如行駛平順性，轉(zhuǎn)彎的穩(wěn)定性等。對于行走系本身及相關(guān)部件的設(shè)計和分析相對較少[13]。 2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國從1954年開始實(shí)驗研究水田行走機(jī)構(gòu)，到目前為止已研究出多種類型的行走機(jī)構(gòu)。最早的履帶是金屬履帶，這種履帶在我國的應(yīng)用范圍較廣，其主要缺點(diǎn)是使用很短時間鉸鏈就會產(chǎn)生過度磨損[14]。為了克服這一缺點(diǎn)，人們研制了橡膠金屬履帶，它通過橡膠將一塊塊金屬履帶板連接成一條履帶，在沙漠和沼澤中壽命較長，但重量較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜[15]。橡膠履帶是1969年開發(fā)的，用橡膠制造的一種環(huán)形軌道帶。該帶開始主要用于農(nóng)業(yè)機(jī)械，爾后因其具有免費(fèi)修理、耐久性、振動和噪音小等優(yōu)點(diǎn)而擴(kuò)大應(yīng)用，逐步用于搬運(yùn)車輛、除雪機(jī)、鏟土機(jī)、不平整地面搬運(yùn)車輛和推土機(jī)等多方面。 目前，我國在橡膠履帶應(yīng)用方面發(fā)展緩慢，工程機(jī)械仍多采用金屬履帶[16]。我國生產(chǎn)的履帶拖拉機(jī)絕大部分是金屬履帶結(jié)構(gòu)。國內(nèi)采用橡膠履帶的機(jī)械大多都是進(jìn)口的。我國于1975年研制出20馬力級橡膠履帶，配在上海---120聯(lián)合收割機(jī)上，此外，遼寧撫順曾研制出12馬力級橡膠履帶，配在遼4LB90聯(lián)合收割機(jī)上。一拖在1994年4月試制出第一臺東方紅802R橡膠履帶拖拉機(jī)。在隨后30多年的時間里，該公司著重在東方紅802及東方紅1002拖拉機(jī)上進(jìn)行了橡膠履帶性能和壽命試驗，獲得了大量的試驗資料。2000 年中國一拖集團(tuán)有限公司研制了 95.6kW 的東方紅-1302R 型橡膠履帶車輛，由于采用了橡膠履帶行走系統(tǒng)噪聲低、振動小、乘坐舒適。我國橡膠履帶的使[17]用還局限在很小的領(lǐng)域，僅僅在收獲機(jī)上得到使用，拖拉機(jī)上的使用還不廣泛。橡膠履帶幾經(jīng)改進(jìn)，性能日趨完善[18]。 由于履帶車輛自身以及使用環(huán)境的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的研究模式導(dǎo)致研制費(fèi)用高、周期長。地面力學(xué)以及多體動力學(xué)的發(fā)展和完善，為履帶車輛的建模仿真提供了理論與技術(shù)支持[19]。但軟土地與履帶之間相互作用復(fù)雜，建模困難。以往研究履帶車輛都假設(shè)在剛性路面上行走，也主要集中在軍用機(jī)械和工程機(jī)械領(lǐng)域，如吉林大學(xué)的王水林對挖掘機(jī)履帶行走裝置在硬地面上進(jìn)行了動力學(xué)分析，對滑轉(zhuǎn)滑移條件下履帶車輛在堅實(shí)路面上的轉(zhuǎn)向過程進(jìn)行了仿真和分析[20]。吉林大學(xué)李海偉等針對礦用挖掘機(jī)履帶行走裝置動力學(xué)展開研究，建立了礦用挖掘機(jī)履帶行走裝置的虛擬樣機(jī)模型，在ADAMS/View 虛擬環(huán)境下對平道和坡道運(yùn)行情況下的履帶行走裝置進(jìn)行了仿真分析，基于 ANSYS 對驅(qū)動輪進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析，建立了具有不同齒數(shù)的驅(qū)動輪模型，分別進(jìn)行了仿真試驗優(yōu)化，得到了滿足靜、動態(tài)特性要求的最佳齒數(shù)驅(qū)動輪參數(shù)[21]；太原理工大學(xué)梁健等對連續(xù)采煤機(jī)履帶行走裝置展開研究，建立了連續(xù)采煤機(jī)履帶行走裝置的虛擬樣機(jī)模型，在 ADAMS/View 虛擬環(huán)境下對前進(jìn)、后退、爬坡、轉(zhuǎn)向等各種運(yùn)行情況下的履帶行走裝置進(jìn)行動力學(xué)仿真分析，最后基于 UG 軟件的 NX Nastran 模塊對驅(qū)動輪進(jìn)行有限元強(qiáng)度及疲勞可靠性分析[22]。而對于履帶車輛與軟土接觸情況的研究則較少，相關(guān)文獻(xiàn)利用計算機(jī)仿真技術(shù)，就履帶預(yù)張緊力對車輛軟土通過性能的影響規(guī)律進(jìn)行研究，以及分析履帶預(yù)張緊力對高速履帶車輛的平順性的影響，但都沒有涉及不同土壤特性條件下履帶板和支重輪的受力分析。 20多年來，國內(nèi)部分院校、研究院所和企業(yè)對橡膠履帶車輛做了一定的研究，如：天津工程機(jī)械研究所對橡膠履帶兩棲車輛的研究，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究院及南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所對水稻收割機(jī)橡膠履帶的研究，吉林大學(xué)對差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究，江蘇大學(xué)對橡膠履帶嚙合的研究，青島建筑工程學(xué)院對橡膠履帶接地齒接地壓力的試驗研究，中國一拖集團(tuán)有限公司對橡膠履帶拖拉機(jī)的研究和杭州永固橡膠廠對橡膠履帶的研究等[23]。 趙文生對履帶式拖拉機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則和運(yùn)動受力進(jìn)行分析，總結(jié)履帶行走機(jī)構(gòu)在行走時的影響因素[24]；湖南省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站的成詩瑜對水稻聯(lián)合收割機(jī)履帶行走裝置中的履帶在水平面內(nèi)的接地長度、寬度和軌距以及履帶與割臺的配置關(guān)系等設(shè)計參數(shù)進(jìn)行初步分析，為履帶行走裝置的設(shè)計提供依據(jù)[25]；廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的蔡龍等利用PRO ／ E 分別建立水稻收割機(jī)履帶轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)各部分模型并裝配，導(dǎo)入 ADAMS中建立的水稻收割機(jī)履帶轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)模型，為水稻收割機(jī)物理樣機(jī)試驗及其轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)中各部件受力情況及性能的研究分析提供參考[26]；安陽工學(xué)院的朱艷芳等針對某型履帶車輛，運(yùn)用機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件(ADAMS)建立其行走系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型，解決車輛在高速行駛過程中的“脫輪”問題，為履帶車輛的設(shè)計提供參考依據(jù)[27]。還有一些關(guān)于履帶張緊緩沖裝置的特性分析，履帶支重輪的動力學(xué)及疲勞壽命分析，履帶銷疲勞壽命估算，履帶脫輪問題的動力學(xué)仿真分析等相關(guān)研究均相對較多。 目前的研究熱點(diǎn)包括履帶式車輛行走系的動力學(xué)建模和仿真、履帶式車輛操縱機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計、先進(jìn)液壓傳動系統(tǒng)在履帶式車輛上的應(yīng)用、新型多功率流履帶式車輛開發(fā)等方面[28]。 目前，用于履帶車輛動力學(xué)仿真的軟件主要有ADAMS和Recur-Dyn兩種。ADAMS專門有分析履帶車輛的模塊ATV，新一代多體動力學(xué)分析軟件Recur-Dyn則提供了高速和低速履帶車輛的建模工具。近年來對履帶拖拉機(jī)的磨損問題研究較少，導(dǎo)致履帶拖拉機(jī)行走機(jī)構(gòu)中支重輪的磨損現(xiàn)象日益突出[29]。而履帶拖拉機(jī)目前的一個主要缺點(diǎn)是其行走機(jī)構(gòu)如支重輪、導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪及履帶板(俗稱“三輪一板”)磨損較快。隨著履帶車輛速度的提高，橡膠履帶的脫輪問題也成為人們考慮的重點(diǎn)。目前關(guān)于脫輪問題的研究主要集中在設(shè)計防脫輪裝置，而對于行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和脫輪問題的動力學(xué)分析還有待研究。 履帶式行走機(jī)構(gòu)在機(jī)械行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，影響其行走的因素不僅和機(jī)械的結(jié)構(gòu)、參數(shù)有關(guān)，而且還和地面土壤的性質(zhì)有著密切的關(guān)系[30]。進(jìn)行設(shè)計和分析時要綜合地分析和研究，認(rèn)真分析各項技術(shù)參數(shù)，才能保證履帶行走機(jī)構(gòu)使用狀態(tài)良好，完全滿足使用要求[31[32]]。 3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié) 總之，目前國內(nèi)外對履帶車輛的研究主要集中在軍用車輛和工程機(jī)械方面，特別是重型機(jī)械如坦克，起重機(jī)，挖掘機(jī)等。研究多以整機(jī)為研究對象，分析也主要側(cè)重整機(jī)的平順性，行駛穩(wěn)定性以及與路面相互作用機(jī)理等，大多局限在理論水平，而對于履帶行走系本身的設(shè)計及相關(guān)研究則相對較少[33]。在農(nóng)用機(jī)械方面，對履帶式行走系的研究主要是集中在各個關(guān)鍵部件的性能仿真分析，對于行走系總成的設(shè)計及相關(guān)分析也相對較少[34]。因此，對履帶式行走系進(jìn)行設(shè)計及相關(guān)分析是必要的。 主要參考文獻(xiàn)： [1]A.C.安東諾夫.履帶行駛裝置原理[M].國防工業(yè)出版社，1957 [2]陳秉聰.土壤-車輛系統(tǒng)力學(xué)[M].中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1981 [3]歐陽東，吳耘，張文鳳.半喂入聯(lián)合收獲機(jī)橡膠履帶行走裝置的探討[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，1983.09 [4]李春英,趙瑞萍.兩種履帶行走機(jī)構(gòu)的討論[J].煤礦機(jī)電，2008.04 [5]鞏青松，董阿忠，陳靖芯，秦永法等.履帶式車輛關(guān)鍵機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2008.04 [6]周漢林,黃雄輝,鄒詩洋,劉維孟.履帶式聯(lián)合收割機(jī)行走裝置的研究[J].研究學(xué)苑 [7]趙瑜,閆宏偉.履帶式行走機(jī)構(gòu)設(shè)計分析和研究[J].數(shù)字技術(shù)與機(jī)械加工工藝裝備,2010.5 [8]武真.農(nóng)機(jī)和工程車輛用橡膠履帶[J]. 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以橡膠履帶式行走系為研究對象，查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)資料和國家有關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范等現(xiàn)有知識，收集總結(jié)履帶式行走系的現(xiàn)有設(shè)計準(zhǔn)則并進(jìn)行分析、比較、整理、分類，形成履帶式行走系的設(shè)計準(zhǔn)則。 2. 運(yùn)用人工智能技術(shù)，基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的框架表示和產(chǎn)生式表示的混合知識表達(dá)模式，研究設(shè)計知識的表達(dá)方法，建立履帶式行走系設(shè)計資料庫、參數(shù)庫、規(guī)則庫和實(shí)例庫，開發(fā)知識管理系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建履帶行走系數(shù)字化快速設(shè)計知識庫。 3. 分析主流CAD軟件的建模方式、分析特點(diǎn)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用其參數(shù)化建模技術(shù)，依據(jù)履帶式行走系的功能要求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計步驟，結(jié)合推理機(jī)制，研究基于知識工程的履帶式行走系及各零部件參數(shù)化建模方法。 4. 分析主流CAD/CAE軟件的特點(diǎn)和并行協(xié)同設(shè)計的實(shí)現(xiàn)方法。提出履帶式行走系數(shù)字化并行協(xié)同設(shè)計規(guī)范方法。 5.運(yùn)用動力學(xué)分析軟件adams對橡膠履帶行走系總成進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的仿真分析。 4、技術(shù)路線 本課題將采用以下技術(shù)路線來開展研究工作，見下圖： 5、實(shí)驗方案 （一）履帶式行走系的設(shè)計 1. 組成：驅(qū)動輪，履帶，支重輪，張緊裝置和導(dǎo)向輪，托輪，以及懸架等。 2. 設(shè)計內(nèi)容： 1）驅(qū)動輪設(shè)計 2）履帶設(shè)計 3）支重輪設(shè)計 4）張緊裝置設(shè)計 5）導(dǎo)向輪（張緊輪）設(shè)計 6）托輪設(shè)計 7）密封裝置設(shè)計 3. 履帶式行走系各部件設(shè)計方案 1）典型結(jié)構(gòu)配置 分為兩種： a) 近似對稱型 b) 非對稱型 橡膠履帶式行走系常用設(shè)計形式 2） 驅(qū)動輪設(shè)計 a） 分為兩種驅(qū)動形式：前驅(qū)動，后驅(qū)動 b） 齒數(shù)的確定：多采用奇數(shù)齒 c） 齒形，齒距（一般為履帶節(jié)距的一半）的確定 3）履帶設(shè)計 a)按材料分為兩種：橡膠履帶（橡膠履帶為不可拆開的環(huán)形整體），金屬履帶 二者比較情況見下表： b)橡膠履帶按結(jié)構(gòu)形式分為三種：輪齒式，輪孔式，無芯金式 c)橡膠履帶按驅(qū)動方式分為鏈輪型，橡膠凸起驅(qū)動型，摩擦驅(qū)動型 d)按結(jié)構(gòu)形式分為：整體式，組合式 e)履帶接地長度的確定（要求在結(jié)構(gòu)布置允許、滿足使用性能的條件下，盡量縮短履帶長度以降低造價） f)履帶節(jié)距，節(jié)數(shù)的確定 g)履帶厚度的確定 h)履帶花紋的選擇 4）支重輪設(shè)計 a)布置，數(shù)量（通常為3~5個），軸距，結(jié)構(gòu)及直徑的設(shè)計 b)與行走裝置的連接形式（一般為螺栓） c)避免與履帶節(jié)距成整數(shù)倍，提高通過性及減小振動 5）張緊裝置設(shè)計 分為兩種張緊方式： a)固定張緊：通過改變絲杠和絲母來改變導(dǎo)向輪的位置，結(jié)構(gòu)簡單，為剛性連接（應(yīng)用較多） b)彈簧張緊：通過彈簧的伸縮來調(diào)節(jié)張緊度 6）導(dǎo)向輪（張緊輪）設(shè)計 導(dǎo)向輪直徑的設(shè)計 7）托輪設(shè)計 一般為1~2個：軸距2米以下的一般用1個，2米以上的一般為2個，小型作業(yè)機(jī)械若下垂度很小時可不用 8）密封裝置設(shè)計 （二）履帶式行走系的多工況仿真分析 從模型庫中調(diào)用橡膠履帶行走系總成進(jìn)行多工況的仿真分析。多工況包括：靜止?fàn)顟B(tài)，勻速運(yùn)動，加速運(yùn)動，減速運(yùn)動，轉(zhuǎn)彎等工況，進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的仿真分析。 對履帶式行走系總成進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化，建立力學(xué)分析模型，對其進(jìn)行多工況下的力學(xué)分析，計算出在各工況下的履帶的張緊力；進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析（履帶的驅(qū)動效率，行動阻力，附著性能等）和動力學(xué)仿真分析（系統(tǒng)的速度，加速度，質(zhì)心位置的變化及功率譜密度等），并實(shí)現(xiàn)行走系總成的動態(tài)運(yùn)動仿真。 6、可行性分析 （1） 目前，許多水稻收割機(jī)廠家偏重于對工作裝置的研究而忽視了對行走系的認(rèn)真分析，從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)水田通過性能差、轉(zhuǎn)向性能不好、傳動系負(fù)荷過重等問題。水稻收割機(jī)的研制首先要解決的就是水田通過性能的問題。水稻收割機(jī)行走系的設(shè)計涉及的因素很多，行走系設(shè)計的好壞,不僅直接影響收割機(jī)的水田通過性、轉(zhuǎn)向性能、傳動載荷，而且也影響整機(jī)的作業(yè)性能、收割效率和工作可靠性等。因此，決不能對行走系的設(shè)計掉以輕心。 （2） 我國在行走機(jī)構(gòu)方面的研究側(cè)重于理論方面，而實(shí)際使用方面的研究比較少，大都處于研究階段，推廣還需一定的時間。橡膠履帶是目前履帶拖拉機(jī)(不僅僅是農(nóng)業(yè)，包括工業(yè))發(fā)展的方向，對該行走系做進(jìn)一步的分析、研究，改進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，縮小與國外產(chǎn)品的差距，同時向多系列、多用途方面擴(kuò)展，履帶拖拉機(jī)才會有一個更好的明天。 （3） 履帶式行走系的工作環(huán)境一般比較惡劣，如主要承載部件支重輪常受交變載荷，產(chǎn)生擠壓變形及疲勞裂紋，張緊緩沖裝置常受沖擊力，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)失效和疲勞破壞，還有履帶銷，驅(qū)動輪等均會發(fā)生疲勞破壞等相關(guān)問題。因此，對履帶行走系的相關(guān)部件進(jìn)行分析，對于部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料選擇以及疲勞壽命預(yù)估都具有十分重要的指導(dǎo)作用。 （4） 雖然履帶車已有200多年歷史，但由于其自身及其使用環(huán)境的復(fù)雜性使得研究一直停留在經(jīng)驗公式和大量試驗基礎(chǔ)之上，這種傳統(tǒng)的研制模式費(fèi)用高、周期長?，F(xiàn)代多體動力學(xué)的發(fā)展為履帶車研究提供了理論基礎(chǔ),而虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)則為其研究提供了一定的分析手段。研究表明，通過虛擬樣機(jī)仿真技術(shù),進(jìn)行履帶系統(tǒng)的設(shè)計，分析和優(yōu)化是可行的。 （5） 本實(shí)驗室研究虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)已有多年，研究工作經(jīng)驗豐富，并取得了一定的成績，具有深厚的研究基礎(chǔ)。同時，本課題所采用的計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助分析設(shè)備齊全，為研究工作提供了必要條件。 7、預(yù)期的研究進(jìn)展 （1）2011年4月-2011年5月 查閱履帶式行走系設(shè)計和仿真分析的相關(guān)資料，進(jìn)行資料分析，完成開題報告； （2）2011年5月-2011年8月 收集并整理履帶式行走系設(shè)計的有關(guān)數(shù)據(jù)，完成行走系總成框架的搭建及各組成部件的設(shè)計； （3）2011年8月-2011年10月 橡膠履帶行走系知識分類方法，知識表達(dá)方法的研究； （4）2011年10月-2011年11月 Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù)及底盤行走系設(shè)計知識的存儲，知識庫的建立； （5）2011年11月-2011年12月 完成履帶式行走系總成及個關(guān)鍵部件的仿真分析，完成分析報告，并對分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化； （6）2012年1月-2012年4月 完成畢業(yè)論文； （7）2012年5月-2012年6月 預(yù)答辯，修改論文，答辯。 三、 經(jīng)費(fèi)預(yù)算 支出科目 金額（萬元） 計算根據(jù)及理由 論文課題業(yè)務(wù)費(fèi) 1.5 論文費(fèi)：1萬元；答辯費(fèi)：0.5萬元 實(shí)驗材料費(fèi) 1 相關(guān)設(shè)計圖紙搜集，資料購買，圖書購買 培訓(xùn)及差旅費(fèi) 1 相關(guān)軟件培訓(xùn)和參觀工廠的旅行費(fèi)用 注：預(yù)算支出科目按下列順序填寫：1、論文課題業(yè)務(wù)費(fèi)2、實(shí)驗材料費(fèi)、3、儀器設(shè)備費(fèi) 四、論文選題評議 對論文選題評議：（結(jié)合大家意見，就選題的理論、實(shí)踐意義、實(shí)驗設(shè)計方案、研究的預(yù)期結(jié)果及學(xué)生分析、綜合問題的能力、表達(dá)能力等方面做出評議，并提出是否通過的建議）。 履帶行走系是一種傳統(tǒng)的行走裝置，由于其牽引力大，接地比壓低，附著性能好等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)著農(nóng)業(yè)機(jī)械中重要的位置。對于土壤潮濕又粘重的地區(qū)，以及南方地區(qū)多起伏的丘陵地帶，履帶式拖拉機(jī)都具有較好的行駛穩(wěn)定性和復(fù)雜地形適應(yīng)性。履帶行走系作為履帶車輛底盤的重要總成之一，其優(yōu)劣直接影響到履帶車輛的行駛平順性、穩(wěn)定性和附著性能。履帶式行走機(jī)構(gòu)也是水稻聯(lián)合收割機(jī)設(shè)計的難題之一，因此有必要對履帶行走系進(jìn)行設(shè)計和仿真分析，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和提高性能的目的。 本課題來源于“十二五”國家科技支撐計劃項目“現(xiàn)代多功能農(nóng)機(jī)裝備制造關(guān)鍵技術(shù)研究”的課題“農(nóng)機(jī)專業(yè)底盤數(shù)字化快速設(shè)計與復(fù)雜件精益制造”是國家未來五年的重點(diǎn)研究方向，具有重要意義。本課題通過對水稻收割機(jī)橡膠履帶行走系的設(shè)計知識進(jìn)行搜集和整理，運(yùn)用人工智能技術(shù)、VC++編程技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等知識的表達(dá)，知識的存儲，最終構(gòu)建行走系的快速設(shè)計知識庫及推理機(jī)、三維模型庫。最后對模型庫中的行走系總成和關(guān)鍵部件進(jìn)行相應(yīng)的仿真分析，并對結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，使其滿足實(shí)際的行駛條件和載荷條件。 論文選題背景清晰，內(nèi)容合理并具有創(chuàng)新性，擬采用的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗方案合理可行，能夠預(yù)期完成研究工作和達(dá)到預(yù)期結(jié)果。 開題報告表明孫晶晶具有很強(qiáng)的分析、綜合問題的能力和表達(dá)能力。 考核組成員經(jīng)過研究討論，一致通過孫晶晶的碩士論文選題。 考核主持人簽字： 年 月 日 考 核 組 成 員 姓 名 研究方向 職稱、職務(wù) 工 作 單 位 簽 名 參加開題報告的總?cè)藬?shù)：5 院（系）學(xué)位評定分委員會意見： 簽字（蓋章）： 年 月 日 備注：