拖拉机驾驶室试验台设计机械系统设计.docx

本科生毕业论文（设计）
题 目:
拖拉机驾驶室试验台机械系统设计
ocess. Mechanical transmission design parameters for the design of the tractor cab test stand.
Key words: test-bed；Rotating; Mechanical transmission;
引言
安全驾驶室设计的核心是确保安全空间,其强度特性是在保证安全空间的基础上,保证结构完整性的同时,允许结构塑性变形。当车辆发生翻车等意外事故时,冲击能量通过驾驶室结构的变形吸能和耗散,在一定的变形模式下,车辆应能承受较大的撞击载荷,最大限度地吸收能量,使结构变形向有利于保护驾驶员空间的方向发展,把传递给驾驶员的碰撞能量降低到最小。若变形侵入驾驶员容身空间,则必危及到驾驶员生命[1]。
拖拉机是一种用来拖拉，牵引其他不能自行移动设备的装备。一般来说，它是一种用来拖拽其他车辆或设备的车辆。用于牵引和驱动作业机械完成各项移动式作业的自走式动力机。也可做固定作业动力。由发动机、传动、行走、转向、液压悬挂、动力输出、电器仪表、驾驶操纵及牵引等系统或装置组成。发动机动力经传动系统传给驱动轮，使拖拉机行驶。


国外大量统计资料表明，在农业作业中，由于拖拉机翻车而造成的人身伤亡事故约占农机总伤亡事故的70%。由翻车引起伤亡的主要原因，一是没有牢固的安全架装置，受到撞击后，驾驶员必需的容身空间受到侵犯，引起窒息性伤亡；二是没有吸收冲击能量的装置，使翻车后往往产生连续滚翻，人员受到冲撞使伤害严重[2]。轮式拖拉机驾驶室在发生翻车事故时，受到巨大的冲击载荷，结构往往产生很大的变形，对驾驶员的生命安全构成威胁，为此，驾驶室的安全强度引起人们的极大关注。国际、国内都制定了一些轮式拖拉机驾驶室安全强度的试验标准和验收条件，一些欧洲国家还立法规定:新的拖拉机必须安装经过批准的安全驾驶室[3]。驾驶室保护装置起到保护驾驶员的基本机理是：在发生落物事故时，保护驾驶员不被下落物体击中；在发生翻车事故时，遇到较软的地面保护结构能够扎入地面并支撑机器的自重、遇到硬地面时保护结构能发生塑性变形吸收冲击能量，并能承受一定的载荷，同时能留给驾驶员一定的生存空间
[4]。
一个安全的驾驶室结构要求当拖拉机发生翻车等意外事故时，能够抵抗撞击和压力载荷，保证驾驶员的容身空间不受侵犯，同时应允许结构有一定的屈服变形，以吸收外部的撞击能量，这就是其安全强度准则。为了在翻车事故中保障司机的生命安全，当前最有效的方法是在工程车辆上加装翻车保护结构（Roll-over protective structure，简称 ROPS [5] ）。翻车保护结构具有一系列的结构件，它的作用是当工程车辆翻车时，减小挤伤系安全带坐着的司机的可能性。
在国际上，工程车辆驾驶室保护结构的出现可以追溯到1976年，1972年CIMTC提出了评价FOPS性能的实验室静态检测方法和挠曲极限量(简称DLV [6])的定义，从而使FOPS有了统一的试验规范。
我国在1984 年曾对 ROPS 模型试验进行过初步的探讨，但研究工作未深入开展[7]。此后，科研人员在 ROPS 计算方法和实验室试验方面做了大量的工作。经历了由塑性极限分析[8]，弹性极限分析[9]；考虑能量吸收性能的增量变刚度法计算的研究[10]；到推导了弹性、弹塑性阶段 ROPS/FOPS 变形的计算公式[11,12]；提出采用非对称弯曲梁的弹性和塑性极限强度理论分析方法[13]的发展过程。随着非线性理论研究的不断深入和计算机仿真技术的日趋成熟，应用非线性有限元方法对 ROPS 性能进行模拟分析，已经成为 ROPS 设计计算的主流。

为了保证拖拉机驾驶员的安全，拖拉机驾驶室必须要有足够的强度和刚度，能够承受来自各个方向的载荷和冲击，而拖拉机又不会产生较大的变形，以此来保证拖拉机驾驶员的人身安全。以此我们要对拖拉机驾驶室进行加载试验。目前我们国家已经有相关的研究人员对此进行了研究设计。
结合国内外关于拖拉机ROPS的研究，拖拉机试验台主要是对拖拉机进行以下实验：1. 动载试验项目和顺序（与静载试验任选）
(1) 对前轮承受无配重重量小于50％的拖拉机按下列顺序试验：
a. 后撞击试验
b．后压垮试验
c．前撞击试验
d. 侧撞击试验
e. 前压垮试验
对于单立柱和双立柱防护装置：
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