黑龙江科技大学
设计题目： 34
调研的企业：
院系名称：
专 业 ：
班 级 ：
姓 名 ：
学 号 ：指导教师 ：
本科毕业设计调研报告 马力拖拉机后桥结构设计 松江拖拉机厂 机械工程学院 机械设计制造及其自动化 机设11-2班 郭锐 曹贺 27
1、学生、教师简介
指 导 教 师 简 介
2、对所调研的企业应有学生本人与企业产品的合影照片。
前言
本次设计题目是34马力拖拉机后桥结构设计，题目涉及的主要技术领域先进制造技术，现代设计方法，机械工程材料，现代加工工艺，材料力学。进行调研达到了了解后桥的原理和结构组成，了解后桥的现状及存在的缺陷和不足，了解后桥的设计过程和设计方法, 了解了现在我国拖拉机的发展情况和趋势的目的。
一. 查阅相关资料了解课题所涉及技术领域的基本情况
1.当前课题的目前概况
拖拉机是农业作业的主要动力，是实现农业机械化不可缺少的动力机械，它主要由发动机、传动系统、行走系统、操纵系统、工作装置及电器设备等部分所组成。当拖拉机配带上农机具后，可作耕地、播种、中耕施肥、喷药和收割等田间作业；可作开沟、推土、平地等农田基本建设作业；配上拖车还可以担负运输任务，拖拉机用于农业生产，可以大力提高生产力，充分显示出农业机械化的巨大威力和拖拉机的重要性。
当前, 随着我国综合国力的不断增强, 现代化农业进程不断推进, 国家惠农政策的不断深化, 我国的农业机械化发展速度在加快。据中国农机工业协会统计,2013年中国农机工业总产值为3 779亿元, 中国已经当之无愧地成为世界第一农机大国。目前国内外拖拉机市场形势, 中型拖拉机功率在向上延伸,36.8 ～44.1 kW(50～60马力) 功率段拖拉机在国内外市场都有很大的需求和增量空间,73.5 kW(100马力) 以上拖拉机是今后值得关注的发展方向。拖拉机正在向大功率、多档位、高速度、四轮驱动、自动控制、负载变速、和驾驶舒适安全等方向发展，特别是在液压、电子、检测及计算机技术的应用使拖拉机的操纵、控制、调节及监视等逐步趋于自动化。在制造方面逐步采用了新材料、新技术，提高了零部件的工作性能和拖拉机的可靠性，延长了使用寿命，并且动力性和经济性好。拖拉机产品结构复杂、品种较多、加工精度要求高。拖拉机制造企业生产固定投资规模较大；产品生产过程复杂，产品需求季节性强，流动自己占用量大；新产品开发需要大量研发资金投入。此外拖拉机运用低于广阔，在农忙等高峰季节对维修手否服务要求较高，不论农用拖拉机还是工业用拖拉机，为了提高单机的作业生产率，平均功率继续增大，但增大的速率已有降低趋势。
2.生产能力
从日前的拖拉机市场情况看, 存在着生产能力严重过剩和高端产品相对短缺的
矛盾传统的。技术含量低的小型拖拉机生产能力过剩，而具有个性特点的小型拖拉机和技术含品较高的大型拖拉机产品相对短缺。现今我国的各类拖拉机年产销量在200万台左右，而功率在25马力以下的小四轮拖拉机和手扶拖拉机则占96%以上。
二. 所调研走访企业的概况
哈尔滨松江拖拉机有限公司其前身是哈尔滨拖拉机厂，始建于1948年，是具有60多年历史的国有企业，于1963年正式被国家列为“七拖八内”重点行业企业之一，是全国唯一专业生产林业集材拖拉机的厂家，“爬山虎”集材拖拉机是国内知名品牌，有一万多台林业拖拉机服务于国内外林区。从上世纪80年代开始根据市场需要生产大、中、小马力农业拖拉机，已累计生产近20万台，在东北三省及内蒙古东部地区有一定的知名度。企业现有在册职工278人，其中中级以上技术人员60人，高级技师32人，技师103人，高级工83人。工厂目前占地面积203564平方米，建筑面积135709平方米；现有设备846台套，其中金切设备306台，精、大、稀设备45台。工厂以机械加工、热处理、冲压和焊接见长。经多年发展，工厂在产品开发、工艺手段、检测水平等方面都有很大提高，积累了丰富的开发、制造农、林拖拉机的能力和经验，已成为林机、农机、工程机械三大类十几个品种的综合性机械制造企业。
三. 所设计的课题目前采用的设计方法、研发的手段、技术特点与课题有关的装置或结构相关的具体情况
目前采用的设计方法为优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、有限元法等。
1. 优化设计
优化设计（Optimal Design）是把最优化数学原理应用于工程设计问题，在所有可行方案中寻求最佳设计方案的一种现代设计方法。
在进行工程优化设计时，首先把工程问题按优化设计所规定的格式建立数学模型，然后选用合适的优化计算方法在计算机上对数学模型进行寻优求解，得到工程设计问题的最优设计方案。
在建立优化设计数学模型的过程中，把影响设计方案选取的那些参数称为设计变量；设计变量应当满足的条件称为约束条件；而设计者选定来衡量设计方案优劣并期望得到改进的指标表示为设计变量的函数，称为目标函数。设计变量、约束函数、目标函数组成了优化设计问题的数学模型。优化设计需要把数学模型和优化算发放到计算机程序中用计算机自动寻优求解。常用的优化算法有：0.618法、鲍威尔（Power ）法、变尺度法、复合型法、惩罚函数法。
2. 可靠性设计
可靠性设计（Reliability Design）是以概率论和数理统计为理论基础，是以失效分析、失效预测及各种可靠性试验为依据，以保证产品的可靠性为目标的现代设计方法。
可靠性设计的基本内容是：选定产品的可靠性指标及量值，对可靠性指标进行合理的分配，再把规定的可靠性指标设计到产品中去。
3. 计算机辅助设计
计算机辅助设计（Computer Aided Design) ，简称CAD 。他是把计算机技术引入设计过程并用来完成计算、选型、绘图及其他作业的一种现代设计方法。计算机、绘图积极其他外围设备构成CAD 硬件系统，而操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和应用软件等构成CAD 的软件系统。通常所说的CAD 系统是只由系统硬件和系统软件组成，兼有计算、图形处理、数据库等功能，并能综合利用这些功能完成设计作业的系统。
4. 有限元法
有限元法（Finite Method）是以电子计算机为工具的一种数值计算方法。目前，该方法不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题（如结构力学、流体力学、热传导、电磁场等方面的问题）的求解，而且还可以用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力学分析，并能准确地计算复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有利分析工具。
四. 现阶段存在哪些技术问题
先说小型拖拉机：我国当前小型拖拉机，主要改变产品同质化，向多样式、多功能、多类型的方向发展。
主要为继续拓展功能，提供合适的机具挂接位置，以及后置、侧置动力输出和液压输出，变型为可与多种机具配套的设施农业装备产品主要机型整机技术水平基本相当，具有结构紧凑、传动效率高的特点。动力系统主要随着功率向上延伸，选配3缸机的也开始增多，同时四轮驱动已成为必备机型；采用6挡或8挡挂接齿轮换挡变速箱和蹄式制动器。随着国家重农政策的实施，农机用户购买力增强，用户对高档产品的需求会逐步增加，直联式机型有可能部分替代带传动型产品，在国内、国外市场都具有较好的前景。
接着让我们主要说一下中大马力的拖拉机。大马力的整机拖拉机可靠性将要进一步提高，而随着国家对环境治理力度进一步加大，排放将进一步放低，采用综合电控技术实现节能高效，安全性、舒适性、维护保养性不断提高。
自动换挡技术将越来越适应农田特定模式，并且基本可以实现机械传动、动力换挡、
无极变速模块化多种配置；同时，操纵以及显示装置的人机工程设计也将越来越普及。其实这些技术，在国外的普及率已经很广泛，而主要作用就是操纵更加方便，更加安全，缩短反应时间，增加使用寿命。
液压悬挂系统方面，系统可靠性指标进一步提高；国内电控悬挂将进一步扩大应用范围，毕心负荷传感液压系统得到初步应用。
驾驶室将更加舒适。驾驶室外观将更加美观、增加可用空间和可视空间。密封性更加增强，会减轻噪音干扰。驾驶室悬架技术应用将更加广泛。
电子控制方面更加智能方便。分布式电子控制系统应用将会更加广泛，自动化、智能化程度显著提高。显示器上智能化数字化性能监视系统、虚拟终端得到普遍应用，可视化及实时性显著提高。
五. 对市场进行简单分析
各马力段产品需求热点不一。当前我国对于100马力以上的大型拖拉机的需求正在逐步增加，而100-110马力两区及100-130马力四驱产品也将逐步成为热点。而受土地流转和大规模跨区作业的影响，160马力以上的产品再高速的增长。而20-50马力的轮拖市场占比依旧很高，需求依然逐渐上升。
随着土地流转的加大和加快，也随着农业机械化程度的加深，大马力的拖拉机越来越热。截至到13年，大型拖拉机的市场一直长势良好。但整体分析来看，大马力拖拉机中的进口机比例较国产机的占比明显偏大，所以大型拖拉机的销量，国机增长并不凸显。
而2014年上半年，我国大中型拖拉机市场需求呈现出近年少有的下滑。据89家拖拉机规模生产企业监测显示，1～7月累计销售各种型号的大中型拖拉机35.26万台，同比下降6.92%。这种下降从月度走势中得到淋漓尽致的体现。1～7月，月度销量分别为3.18万台、3.57万台、5.98万台、4.76万台、4.35万台、2.62万台和4.03万台，同比分别下降了14.73%、0.88%、1.66%、22.49%、3.41%、13.6%和1.8%。纵观2011年以来四年的大中型拖拉机月度走势，可以看出今年上半年最为惨淡，月度同比始终没有走出下滑通道。
六. 结论
整体上，我国还在向大马力方向发展，虽然从对拖拉机市场而言，大马力的普及就意味着拖拉机市场需求的下滑，但是近些年中型马力的拖拉机无疑将是我国国产机的发展方向，这和我国当前的土地形式以及政策有着密不可分的关系。所以，国产的拖拉机行业，面对如此的境遇，就应该有所行动。
参考文献
[1]林明等。高端农业装备[R]2013年世界农机工业发展概况系列报道,2014.03
[2]王凤岐。现代设计方法及其应用[M],天津大学出版社.2008.05
[3]郭晓博。我国拖拉机试验技术发展概况与展望[J]拖拉机与农用运输车,2014（01）
[4]任娜。国产拖拉机行业现状及发展趋势[J]每周话题第十九期,2014.9.19
[5]许国明。2012年轮式拖拉机市场浅析[J]农机市场，2012（01）
[6]李晓贤。拖拉机的发展概况[R]2015.3.23
黑龙江科技大学
设计题目： 34
调研的企业：
院系名称：
专 业 ：
班 级 ：
姓 名 ：
学 号 ：指导教师 ：
本科毕业设计调研报告 马力拖拉机后桥结构设计 松江拖拉机厂 机械工程学院 机械设计制造及其自动化 机设11-2班 郭锐 曹贺 27
1、学生、教师简介
指 导 教 师 简 介
2、对所调研的企业应有学生本人与企业产品的合影照片。
前言
本次设计题目是34马力拖拉机后桥结构设计，题目涉及的主要技术领域先进制造技术，现代设计方法，机械工程材料，现代加工工艺，材料力学。进行调研达到了了解后桥的原理和结构组成，了解后桥的现状及存在的缺陷和不足，了解后桥的设计过程和设计方法, 了解了现在我国拖拉机的发展情况和趋势的目的。
一. 查阅相关资料了解课题所涉及技术领域的基本情况
1.当前课题的目前概况
拖拉机是农业作业的主要动力，是实现农业机械化不可缺少的动力机械，它主要由发动机、传动系统、行走系统、操纵系统、工作装置及电器设备等部分所组成。当拖拉机配带上农机具后，可作耕地、播种、中耕施肥、喷药和收割等田间作业；可作开沟、推土、平地等农田基本建设作业；配上拖车还可以担负运输任务，拖拉机用于农业生产，可以大力提高生产力，充分显示出农业机械化的巨大威力和拖拉机的重要性。
当前, 随着我国综合国力的不断增强, 现代化农业进程不断推进, 国家惠农政策的不断深化, 我国的农业机械化发展速度在加快。据中国农机工业协会统计,2013年中国农机工业总产值为3 779亿元, 中国已经当之无愧地成为世界第一农机大国。目前国内外拖拉机市场形势, 中型拖拉机功率在向上延伸,36.8 ～44.1 kW(50～60马力) 功率段拖拉机在国内外市场都有很大的需求和增量空间,73.5 kW(100马力) 以上拖拉机是今后值得关注的发展方向。拖拉机正在向大功率、多档位、高速度、四轮驱动、自动控制、负载变速、和驾驶舒适安全等方向发展，特别是在液压、电子、检测及计算机技术的应用使拖拉机的操纵、控制、调节及监视等逐步趋于自动化。在制造方面逐步采用了新材料、新技术，提高了零部件的工作性能和拖拉机的可靠性，延长了使用寿命，并且动力性和经济性好。拖拉机产品结构复杂、品种较多、加工精度要求高。拖拉机制造企业生产固定投资规模较大；产品生产过程复杂，产品需求季节性强，流动自己占用量大；新产品开发需要大量研发资金投入。此外拖拉机运用低于广阔，在农忙等高峰季节对维修手否服务要求较高，不论农用拖拉机还是工业用拖拉机，为了提高单机的作业生产率，平均功率继续增大，但增大的速率已有降低趋势。
2.生产能力
从日前的拖拉机市场情况看, 存在着生产能力严重过剩和高端产品相对短缺的
矛盾传统的。技术含量低的小型拖拉机生产能力过剩，而具有个性特点的小型拖拉机和技术含品较高的大型拖拉机产品相对短缺。现今我国的各类拖拉机年产销量在200万台左右，而功率在25马力以下的小四轮拖拉机和手扶拖拉机则占96%以上。
二. 所调研走访企业的概况
哈尔滨松江拖拉机有限公司其前身是哈尔滨拖拉机厂，始建于1948年，是具有60多年历史的国有企业，于1963年正式被国家列为“七拖八内”重点行业企业之一，是全国唯一专业生产林业集材拖拉机的厂家，“爬山虎”集材拖拉机是国内知名品牌，有一万多台林业拖拉机服务于国内外林区。从上世纪80年代开始根据市场需要生产大、中、小马力农业拖拉机，已累计生产近20万台，在东北三省及内蒙古东部地区有一定的知名度。企业现有在册职工278人，其中中级以上技术人员60人，高级技师32人，技师103人，高级工83人。工厂目前占地面积203564平方米，建筑面积135709平方米；现有设备846台套，其中金切设备306台，精、大、稀设备45台。工厂以机械加工、热处理、冲压和焊接见长。经多年发展，工厂在产品开发、工艺手段、检测水平等方面都有很大提高，积累了丰富的开发、制造农、林拖拉机的能力和经验，已成为林机、农机、工程机械三大类十几个品种的综合性机械制造企业。
三. 所设计的课题目前采用的设计方法、研发的手段、技术特点与课题有关的装置或结构相关的具体情况
目前采用的设计方法为优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、有限元法等。
1. 优化设计
优化设计（Optimal Design）是把最优化数学原理应用于工程设计问题，在所有可行方案中寻求最佳设计方案的一种现代设计方法。
在进行工程优化设计时，首先把工程问题按优化设计所规定的格式建立数学模型，然后选用合适的优化计算方法在计算机上对数学模型进行寻优求解，得到工程设计问题的最优设计方案。
在建立优化设计数学模型的过程中，把影响设计方案选取的那些参数称为设计变量；设计变量应当满足的条件称为约束条件；而设计者选定来衡量设计方案优劣并期望得到改进的指标表示为设计变量的函数，称为目标函数。设计变量、约束函数、目标函数组成了优化设计问题的数学模型。优化设计需要把数学模型和优化算发放到计算机程序中用计算机自动寻优求解。常用的优化算法有：0.618法、鲍威尔（Power ）法、变尺度法、复合型法、惩罚函数法。
2. 可靠性设计
可靠性设计（Reliability Design）是以概率论和数理统计为理论基础，是以失效分析、失效预测及各种可靠性试验为依据，以保证产品的可靠性为目标的现代设计方法。
可靠性设计的基本内容是：选定产品的可靠性指标及量值，对可靠性指标进行合理的分配，再把规定的可靠性指标设计到产品中去。
3. 计算机辅助设计
计算机辅助设计（Computer Aided Design) ，简称CAD 。他是把计算机技术引入设计过程并用来完成计算、选型、绘图及其他作业的一种现代设计方法。计算机、绘图积极其他外围设备构成CAD 硬件系统，而操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和应用软件等构成CAD 的软件系统。通常所说的CAD 系统是只由系统硬件和系统软件组成，兼有计算、图形处理、数据库等功能，并能综合利用这些功能完成设计作业的系统。
4. 有限元法
有限元法（Finite Method）是以电子计算机为工具的一种数值计算方法。目前，该方法不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题（如结构力学、流体力学、热传导、电磁场等方面的问题）的求解，而且还可以用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力学分析，并能准确地计算复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有利分析工具。
四. 现阶段存在哪些技术问题
先说小型拖拉机：我国当前小型拖拉机，主要改变产品同质化，向多样式、多功能、多类型的方向发展。
主要为继续拓展功能，提供合适的机具挂接位置，以及后置、侧置动力输出和液压输出，变型为可与多种机具配套的设施农业装备产品主要机型整机技术水平基本相当，具有结构紧凑、传动效率高的特点。动力系统主要随着功率向上延伸，选配3缸机的也开始增多，同时四轮驱动已成为必备机型；采用6挡或8挡挂接齿轮换挡变速箱和蹄式制动器。随着国家重农政策的实施，农机用户购买力增强，用户对高档产品的需求会逐步增加，直联式机型有可能部分替代带传动型产品，在国内、国外市场都具有较好的前景。
接着让我们主要说一下中大马力的拖拉机。大马力的整机拖拉机可靠性将要进一步提高，而随着国家对环境治理力度进一步加大，排放将进一步放低，采用综合电控技术实现节能高效，安全性、舒适性、维护保养性不断提高。
自动换挡技术将越来越适应农田特定模式，并且基本可以实现机械传动、动力换挡、
无极变速模块化多种配置；同时，操纵以及显示装置的人机工程设计也将越来越普及。其实这些技术，在国外的普及率已经很广泛，而主要作用就是操纵更加方便，更加安全，缩短反应时间，增加使用寿命。
液压悬挂系统方面，系统可靠性指标进一步提高；国内电控悬挂将进一步扩大应用范围，毕心负荷传感液压系统得到初步应用。
驾驶室将更加舒适。驾驶室外观将更加美观、增加可用空间和可视空间。密封性更加增强，会减轻噪音干扰。驾驶室悬架技术应用将更加广泛。
电子控制方面更加智能方便。分布式电子控制系统应用将会更加广泛，自动化、智能化程度显著提高。显示器上智能化数字化性能监视系统、虚拟终端得到普遍应用，可视化及实时性显著提高。
五. 对市场进行简单分析
各马力段产品需求热点不一。当前我国对于100马力以上的大型拖拉机的需求正在逐步增加，而100-110马力两区及100-130马力四驱产品也将逐步成为热点。而受土地流转和大规模跨区作业的影响，160马力以上的产品再高速的增长。而20-50马力的轮拖市场占比依旧很高，需求依然逐渐上升。
随着土地流转的加大和加快，也随着农业机械化程度的加深，大马力的拖拉机越来越热。截至到13年，大型拖拉机的市场一直长势良好。但整体分析来看，大马力拖拉机中的进口机比例较国产机的占比明显偏大，所以大型拖拉机的销量，国机增长并不凸显。
而2014年上半年，我国大中型拖拉机市场需求呈现出近年少有的下滑。据89家拖拉机规模生产企业监测显示，1～7月累计销售各种型号的大中型拖拉机35.26万台，同比下降6.92%。这种下降从月度走势中得到淋漓尽致的体现。1～7月，月度销量分别为3.18万台、3.57万台、5.98万台、4.76万台、4.35万台、2.62万台和4.03万台，同比分别下降了14.73%、0.88%、1.66%、22.49%、3.41%、13.6%和1.8%。纵观2011年以来四年的大中型拖拉机月度走势，可以看出今年上半年最为惨淡，月度同比始终没有走出下滑通道。
六. 结论
整体上，我国还在向大马力方向发展，虽然从对拖拉机市场而言，大马力的普及就意味着拖拉机市场需求的下滑，但是近些年中型马力的拖拉机无疑将是我国国产机的发展方向，这和我国当前的土地形式以及政策有着密不可分的关系。所以，国产的拖拉机行业，面对如此的境遇，就应该有所行动。
参考文献
[1]林明等。高端农业装备[R]2013年世界农机工业发展概况系列报道,2014.03
[2]王凤岐。现代设计方法及其应用[M],天津大学出版社.2008.05
[3]郭晓博。我国拖拉机试验技术发展概况与展望[J]拖拉机与农用运输车,2014（01）
[4]任娜。国产拖拉机行业现状及发展趋势[J]每周话题第十九期,2014.9.19
[5]许国明。2012年轮式拖拉机市场浅析[J]农机市场，2012（01）
[6]李晓贤。拖拉机的发展概况[R]2015.3.23