（完稿）高速数字多功能土槽试验台车的设计（CAD全套）

与般节点板桁架不同，焊接方管桁架的承载力不仅决定于杆件的承载力，而且取决于节点连接强度。

而节点强度不仅依赖于焊缝的强度，而且取决于节点的连接方式和连接杆件的几何参数。

节点的失效模式与连接杆件的几何参数连接方式有关，限定参数的取值范围，可以控制节点的失效模式。

连接强度的计算公式是依据这些因素来确定的。

与般节点板桁架结构相比，焊接方管桁架对材料的利用更充分受力更合理杆件数量少制造加工简单结构形式美观，是种很有前途的结构形式。

钢管结构的发展趋势为连接方式越来越简化。

即只要有可能就要取消节点板加劲肋及其它加强措施。

在各种桁架类型中以型最为经济，这种桁架的腹杆数量少，桁槊节点数量少，与桁架相比桁架只有它半数量的腹杆和节点，较长的受压杆发挥了钢管构件的有效受压特性，桁槊的制造费用和总费用都比较低，所以被普遍采用。

.通过确定装配焊接顺序来合理地焊接局部焊接顺序由于结构关系，工件施焊中无法自由收缩，因此装配焊接顺序的选择以尽量减少收缩变形为目标。

先将各件点固，如图所示．槽钢内部形成了个小范围的刚性夹持区，槽钢相当于个小的刚性夹具，所以先进行槽钢内部三条焊缝的第层焊接，完成后转到另处重复上述过程直至各槽内部焊缝第层焊完。

然后重复以上过程完成槽钢内部焊缝其余层的焊接。

但由于个人水平问题及相关资料缺乏，整个设计依然存在着不足之处，需要经过实践的考证。

关键词框架方管焊接槽钢液压农业高科技示范园区像雨后春笋遍地开花。

九五期间，国家科技部将工厂化高效农业示范工程列为国家重大科技产业工程，这是唯的项农业产业示范工程项目，与电动汽车小康住宅，高清晰度电视等高科技工业产业化项目并驾齐驱，这在我国还是第次，说明了农业现代化的重要性。

党的十五届三中全会做出了中共中央关于农业和农村工作若干重大问题的决定，其中谈到今后工作重点时，提到了现代集约化种养技术，这里面的种，它与人民生活水平与生活质量的提高关系极为密切。

因此加快农业科技创新，是适应农业发展新阶段新形势的迫切需要。

我国农业经过年来的改革与发展，目前已进入个新的历史发展阶段。

农产品供给短缺的局面已为供给相对过剩所取代，买方市场正在形成。

农民面临着来自自然和市场两个风险的压力农业和农村经济的发展，随着体制转轨，由过去受资源约束转向来自资源和市场的双重约束，受到了极大的困扰农业收入的增长也由过去依靠生产总量增加转向增产和市场双重依赖，而且市场条件日益突出起来。

通过快速高效的农业技术创新能够实现资源的有效替代，开发出新产品，因而能够有效地缓解新阶段农业发展过程中的两个紧约束。

农业技术创新就是实现农业生产要素的重新组合，用较充足的资源替代更为稀缺的资源，从而将项又项的稀缺资源约束解除。

农业发展与农民增收在新阶段出现徘徊局面，其中在很大程度上可以归因于农产品品质与市场需求不适应。

产品创新和过程创新是农业技术创新的两个重要形式，通过产品创新能够不断改进农产品的品质，更新农产品，生产出更能满足消费者需要的农产品，通过过程创新还能够开拓市场空间，从而不断解除农业发展的市场约束，实现农业生产结构的调整，增加农民的收入.设计目的和意义要开发出农业产品的新品种，就需要进行不断的试验，而在田里进行常规的试验会受到季节与气候的影响试验周期较长试验重复性差很多因素多不能控制对比性较差试验精度较低，采集的数据不够准确可靠。

这使得我们迫切的需要种特殊的，更有优势的试验环境。

土槽正是在这种环境下诞生且被广泛运用的。

利用土槽试验是极其优越的研究手段，其特点是试验可以不受季节与气候的影响缩短试验周期试验重复性好可以控制有关因素有较强的对比性试验精度高，采集的数据准确可靠。

传统的耕作试验需要单独进行松土铲平压实旋耕等工序，各工序的间隔时间较长，效率较低，而且要消耗大量的劳动力，为了解决这问题，我们迫切的需要研制出种新型的机械设备，用它来代替人力。

高速数字多功能土槽试验台车正是要符合这些要求的种机械设备，它能够将松土铲平压实旋耕等各道工序连为体，并且能够单独控制各道工序。

.研究内容高速数字多功能土槽试验台车框架设计铲子旋耕机压实滚和试验台车框架的连接铲子旋耕机和压实滚子的驱动台车外部框架的设计由于方管结构具有剪心形心重合，抗扭性能好，抗弯刚度较大，组成的结构外形美观等优点，所以决定台车的外部框架采用方管结构。

如图所示为方形钢管的截面示意图。

根据台车的整体结构，决定选择的方形光管图方形钢管截面图.国内外钢管结构的研究现状钢管结构的应用始于英国，大学的与年提出了非常重要的设计方法。

公司年出版了世界上第本钢管连接设计手册，年又出版了该手册的第二版世纪年代末年代初国际管结构和研究会也开始进行大量的研究工作随后国际焊接协会在年发表了套新的极限状态设计方法，并于年对这些方法作了修正。

这些方法被认为是比较合理的钢管连接设计方法。

随后在世纪年代人们对钢管结构设计有了较深的认识，并有了些有关钢管的正规出版物，如“”年后又给出了焊接钢管连接的疲劳设计，对其静载焊接接设计方法进行了更新，出版了这设计方法的第二版．新的设计方法得到国际上的广泛认可，被许多国际组织采用。

如欧洲规范德国美国英国加拿大．日本钢管设计指导“等规范和著作中。

.方管焊接要注意的问题方管桁架的受力模型应根据节点连接形式及荷载情况综台确定，不能简单地认为是铰接。

与般节点板桁架不同，焊接方管桁架的承载力不仅决定于杆件的承载力，而且取决于节点连接强度。

而节点强度不仅依赖于焊缝的强度，而且取决于节点的连接方式和连接杆件的几何参数。

节点的失效模式与连接杆件的几何参数连接方式有关，限定参数的取值范围，可以控制节点的失效模式。

连接强度的计算公式是依据这些因素来确定的。

与般节点板桁架结构相比，焊接方管桁架对材料的利用更充分受力更合理杆件数量少制造加工简单结构形式美观，是种很有前途的结构形式。

钢管结构的发展趋势为连接方式越来越简化。

即只要有可能就要取消节点板加劲肋及其它加强措施。

在各种桁架类型中以型最为经济，这种桁架的腹杆数量少，桁槊节点数量少，与桁架相比桁架只有它半数量的腹杆和节点，较长的受压杆发挥了钢管构件的有效受压特性，桁槊的制造费用和总费用都比较低，所以被普遍采用。

.通过确定装配焊接顺序来合理地焊接局部焊接顺序由于结构关系，工件施焊中无法自由收缩，因此装配焊接顺序的选择以尽量减少收缩变形为目标。

先将各件点固，如图所示．槽钢内部形成了个小范围的刚性夹持区，槽钢相当于个小的刚性夹具，所以先进行槽钢内部三条焊缝的第层焊接，完成后转到另处重复上述过程直至各槽内部焊缝第层焊完。

然后重复以上过程完成槽钢内部焊缝其余层的焊接。

内部焊缝完成后再进行外部焊缝的焊接，其顺序及原则同上。

总体焊接顺序槽钢与角钢连接后，如图所示沿尺寸方向会有收缩变形，若焊接顺序由框架两端向框架中间焊接，则最后中部槽钢受拉，两端槽钢受压，角钢有内凹趋势，角钢形状不对称会导致其短边出现下挠现象，造成挠曲变形量增大。

因此决定焊接顺序改为从框架中间向两端焊接，其变形规律与上述情况相反，焊后整个封闭框架弯曲变形较小。

台车运动部件的设计由于台车需要横跨土槽运动工作，土壤脚软，用普通的轮胎结构运动不方便。

另外，台车每次工作都是沿着同线路，所以决定在土槽两端铺设铁轨，在台车使用滚子结构来实现它的运动。

铁轨决定使用普通的轻轨。

.滚子式台车的特点滚子式台车与传统的铁路平车结构不同，主要利用滚子来传递，而不是传统的轮子。

滚子式台车的结构。

主要由滚子滚子箱箱盖导向轮主梁聚四氟乙烯滑块转向承压板和轨距控制杆等组成。

滚子箱为焊接件，两组滚子通过连接板销轴连成体，装在两个滚子箱内，起行走和传递载荷给支承面钢轨或铺有钢板的地面的作用，导向轮装于滚子箱的两端，保持滚子式台车的运行方向，两根轨距控制杆装在箱体的内侧，与导向轮轴联结，使滚子式台车成为体。

箱盖扣装在滚子箱上，主梁与箱盖用螺栓联结，为减小摩擦力在主梁与转向承压板之间装有聚四氯乙烯滑块。

载重量大。

因用滚子代替了传统的轮子，滚子的数量多，减少了与钢轨的接触应力，从而提高了承载能力。

自重轻。

由于滚子体积小重量轻，承载能力大。

稳定性好。

因滚子的直径小，降低了滚子式台车的高度，增加了行驶的稳定性。

结构简单。

滚子式台车装拆调试方便。

梁的设计由于槽钢抗弯能力强重量轻便于连接能够降低成本。

因此决定台车中的结构梁使用槽钢。

如图所示为槽钢的截面示意图。

结构中梁的总长度，旋耕机的质量为，则旋耕机的重量为，即梁承受的压力为。

当旋耕机出于梁的中点是梁的弯矩最大，则此时梁上的弯曲应力为最大弯曲应力。

对梁进行应力分析如图所示。

由，槽钢的材料选用号钢，则其许用应力为。

图槽钢的弯曲应力图图槽钢的截面图符号意义高度惯性矩脚宽截面系数现今，采用液压传动的程度已成为衡量个国家工业水平的重要标志之。

如发达国家生产的的工程机械的数控加工中心以上的自动生产线都采用了液压传动。

随着液压机械自动化程度的不断提高，液压元件应用数量急剧增加，元件小型化系统集成化是必然的发展趋势。

特别是近十年来，液压技术与传感技术微电子技术密切结合。

出现了许多诸如电液比例控制阀数字阀电液伺服液压缸等机液体化元器件，使液压技术在高压高速大功率节能高效低噪音使用寿命长高度集成化等方面取得了重大进展。

无疑，液压元件和液压系统的计算机辅助设计计算机辅助试验和计算机实时控制也是当前液压技术的发展方向。

.液压缸液压缸按结构组成分为刚缸体组件活塞组件密封装置缓冲装置和排气装置等。

缸体组件缸体组件包括缸筒缸盖缸底等零件，缸筒与缸盖和缸底常见底连接方式有螺栓和螺钉连接，其优点是结构简单，加工与拆卸方便，缺点是外径尺寸较大时，重量比较大内半环连接，具有结构紧凑，加工简单，拆卸方便等优点，缺点时缸筒内壁因开有环形槽而消弱了强度，为此要相应加厚缸筒螺栓连接，适用于缸径较小端底缸筒，对缸径较大的缸筒，螺栓尺寸较大，内径要求同心，装拆需要专用工具，优点是螺纹对缸筒强度消弱较小焊接连接，其结构简单，轴向尺寸小，工艺性好，但易产生焊后变形钢丝挡圈连接，适于缸筒内径小且工作压力不高的场合，其结构简单，紧凑，拆装方便。

工作压力较低时，缸筒可采用铸件工作压力较高时，应采用无缝钢管或铸钢和锻钢。

活塞组件活塞和活塞杆的连接形式有螺纹连接，用开口销或双螺母锁紧，连接牢固可靠焊接连接，轴向尺