小型棚室旋耕機的設(shè)計與研究【含cad圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

1、<p>　　東北農(nóng)業(yè)大學學士學位論文 　　　　　　　　學號：A07070073</p><p><b>　　小型棚室旋耕機設(shè)計</b></p><p><b>　　學生姓名：劉憲哲</b></p><p><b>　　指導教師：馮 江</b><

2、/p><p><b>　　所在院系：工程學院</b></p><p>　　所學專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化</p><p><b>　　研究方向：機械設(shè)計</b></p><p>　　東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學</p><p><b>　　中國·哈爾濱</b

3、></p><p>　　2011 年 5 月</p><p>　　NEAU Bachelor Degree Dissertation Student No.A07070073</p><p>　　The Design Of cultivator test-bed</p><p>　　Candidate：Liu Xianzh

4、e</p><p>　　Supervisor：Feng Jiang</p><p>　　Institute：Engineering College</p><p>　　Specialty：Mechanical Design</p><p>　　Manufacturing and Automation</p><p>　

5、　Research Direction：Machinery Design</p><p>　　Northeast Agricultural University</p><p>　　Harbin China</p><p><b>　　May, 2011</b></p><p><b>　　摘要</b&g

6、t;</p><p>　　本文在分析小型棚室旋耕機的結(jié)構(gòu)組成和工作原理的前提下，介紹說明了小型棚室旋耕機的設(shè)計原則和設(shè)計步驟。并根據(jù)設(shè)計原則的要求，首先選擇了小型棚室耕機的類型，確定小型棚室耕機的耕幅、傳動型式、刀軸轉(zhuǎn)速,離合器工作的選擇等內(nèi)容。然后具體設(shè)計了小型棚室旋耕機的傳動裝置——包括齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計、關(guān)鍵零件的強度校核、耕深調(diào)節(jié)裝置和工作部件總成的設(shè)計。其中齒輪箱的設(shè)計是本次設(shè)計中的主要內(nèi)容，它包含了大量

7、的工作：資料的整理，參數(shù)的設(shè)定，相關(guān)計算，繪圖等。</p><p>　　此小型旋耕機主要是采用小型的柴油機和齒輪鏈輪多級變檔傳動，旋耕部件取代了驅(qū)動輪的行走作用。該旋耕機具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、操作靈活、碎土性能好，生產(chǎn)率高等優(yōu)點。這種旋耕機的試制成功，將會大大的降低農(nóng)民的勞動強度，從而提高勞動生產(chǎn)率；同時可以降低蔬菜的生產(chǎn)成本。</p><p>　　關(guān)鍵詞：棚室旋耕機；旋耕刀；減速

8、箱；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　After analyzing the components and principles of Ploughing machine of small-scale tent type,the thesis introduces the principle of design and the

9、 procedure of Ploughing machine of small-scale tent type .According to the plan ,the thesis chooses Ploughing machine of small-scale tent type, confirms their ploughs ,the connection and disposition method with the selec

10、ted tractor, transmission pattern, rotation speech of cutter shift , the selection of card-link, etc. Then rotary tille Ploughing machi</p><p>　　This rotary cultivator adopts mini type diesel engine and mult

11、ilevel changeable speed transmission passing by gears and sprocket wheels, rotary tillage parts replace the driving wheel. There are some advantages about the minitype rotary cultivator, such as : small cubage, simply co

12、nstruction, light weight, flexibility operation, scraping the soil perfectly, highly productivity and so on. It will decrease the labor hours and intensity of the peasants by a long way, therefore improving the product&l

13、t;/p><p>　　Key words: rotary cultivator; rotary blade; the breadth of furrow; decelerator couplin目錄</p><p><b>　　摘要- 1 -</b></p><p>　　Abstract- 4 -</p><p><

14、;b>　　目錄- 5 -</b></p><p><b>　　1引言- 6 -</b></p><p>　　1.1開發(fā)旋耕機的目的和意義- 6 -</p><p>　　1.2國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)、存在問題及發(fā)展方向- 7 -</p><p>　　2總體方案卻確定及主要參數(shù)的選擇- 9 -</p

15、><p>　　2.1旋耕機類型、耕幅、刀軸轉(zhuǎn)速和傳動形式的選擇- 10 -</p><p>　　2.1.1 旋耕機類型的選擇- 10 -</p><p>　　2.1.2 旋耕機耕幅的確定- 10 -</p><p>　　2.1.3 旋耕機的傳動型式的選擇- 11 -</p><p>　　2.1.4 旋耕機的刀

16、軸轉(zhuǎn)速選定- 11 -</p><p>　　2.2最優(yōu)傳動方案的確定- 11 -</p><p>　　2.2.1 齒輪箱傳動方式的確定- 11 -</p><p>　　2.2.2 傳動系數(shù)參數(shù)的確定- 12 -</p><p>　　2.2.3 各檔傳動路線的確定- 12 -</p><p>　　2.2

17、.4各對齒數(shù)的確定- 12 -</p><p>　　3旋耕機傳動零件的設(shè)計- 13 -</p><p>　　3.1齒輪箱Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 13 -</p><p>　　3.1.1 初步確定軸的最小軸直徑- 13 -</p><p>　　3.2 齒輪箱Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 13 -</p><p>　　3.2.

18、1 求Ⅱ軸上齒輪所受的力- 14 -</p><p>　　3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計- 14 -</p><p>　　3.2.3 精確校核- 18 -</p><p>　　3.3第二級齒輪傳動的設(shè)計和強度校核計算- 19 -</p><p>　　3.3.1 齒輪參數(shù)選擇- 19 -</p><p>　　3.3.2

19、 計算小齒輪參數(shù)- 21 -</p><p>　　3.3.3 彎曲強度設(shè)計- 22 -</p><p>　　3.3.4 計算齒輪參數(shù)- 23 -</p><p>　　3.4刀輥軸的強度計算- 23 -</p><p>　　3.4.1 刀輥軸結(jié)構(gòu)確定- 23 -</p><p>　　3.4.2 刀輥軸

20、的設(shè)計計算說明- 24 -</p><p>　　4結(jié)論- 26 -</p><p>　　5參考文獻- 27 -</p><p>　　6致謝- 28 -</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　旋耕機是一種由動力驅(qū)動的土壤耕作機械。它的耕作部件為旋耕刀輥,是由多把旋耕

21、刀在刀軸上按螺旋線排列而成,。旋耕機切土、碎土能力強，一次旋耕能夠達到一般犁耙作業(yè)幾次的碎土效果，耕后地表平整、松軟，能滿足精耕細作要求，且縮短工序間隔，有利于搶農(nóng)時抗旱保墑，減少拖拉機進地次數(shù)，減輕對土壤壓實，減少能源消耗，降低作業(yè)成本，減少機具投資，提高機具利用率，加之近年來國內(nèi)還田技術(shù)和免耕少耕技術(shù)的推廣應(yīng)用，旋耕機得到了迅猛發(fā)展，已成為拖拉機的主要配套機具之一。</p><p>　　旋耕機于19世紀中葉問

22、世以來，得到了迅速發(fā)展和推廣使用。日本二戰(zhàn)之后為了盡快恢復經(jīng)濟發(fā)展,引進旋耕機用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但是由于日本大多為水田,直角形旋耕刀不適宜于進行水田耕作。一大批日本學者開始致力于水田用旋耕刀的研究,如吉田富穗、松尾昌樹、坂井純等人研制出了旋耕彎刀,成功地解決了刀軸纏草等問題。為了解決刀軸纏草的問題本文對旋耕彎刀進行了設(shè)計說明。對彎刀的刃口曲線提出了相應(yīng)的要求，目前能達到這種要求的刃口曲線有阿基米德螺線、等角對數(shù)螺線、正弦指數(shù)曲線等,其中阿基

23、米德螺線應(yīng)用最廣。</p><p>　　到目前為止，旋耕機產(chǎn)品雖然在理論上可以配套58.8－73.5kw的拖拉機，但實際上因受傳動系統(tǒng)強度及結(jié)構(gòu)尺寸、機架結(jié)構(gòu)強度的限制，配套合理范圍僅達48kw的拖拉機；耕深亦局限在旱耕12－16cm，水耕14－18cm。20世紀90年代以來，為適應(yīng)市場需要，有些企業(yè)試圖開發(fā)大型旋耕機，但因水平有限，僅采用原有產(chǎn)品外延放大和堆砌材料的方法，沒有著重結(jié)構(gòu)的改進和參數(shù)的優(yōu)化，因而走了

24、彎路。因此，現(xiàn)有旋耕機產(chǎn)品在品種上尚有大型和深耕型的空缺。隨著水稻集約化、規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展，水田耕整用寬幅高速型旋耕機成為發(fā)展方向。水田土壤含水率高，抗剪切、抗壓強度特別低，附著力、外摩擦力也接近為零，切土部件與土壤之間存在潤滑水膜。因此，大塊水田使用大型拖拉機旋耕機組水耕時，為充分發(fā)揮其功率，實現(xiàn)高效率、高效益，需要工作幅寬3m以上的寬幅旋耕機。但寬幅又受到道路行駛和入庫停機不便的制約。解決途徑有二：一是旋耕機采用寬度伸縮或折疊式結(jié)構(gòu)

25、；二是采用適中的幅寬，提高作業(yè)速度，從現(xiàn)有的2－5km/h提高到4－8km/h。為滿足以上要求，需要改進旋耕機及工作部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，研制寬幅高速旋耕機及滅茬、旋耕、旋耙和深施化肥的復</p><p>　　我國作為農(nóng)業(yè)大國，不少農(nóng)機學者在旋耕機方面進行了大量的研究工作。為了促進驅(qū)動型耕作機械的發(fā)展，本人選擇了旋耕機作為自己的畢業(yè)設(shè)計論文課題，借鑒了不少知名學者的重要研究成果，書寫成文。由于資料搜集的局限性和水平有

26、限，錯誤和不足之處在所難免，歡迎讀者批評指正。</p><p>　　1.1開發(fā)旋耕機的目的和意義</p><p>　　土壤耕作是種植業(yè)生產(chǎn)過程中的重要一環(huán)，對于農(nóng)作物增產(chǎn)具有重要作用。因此，土壤耕作機械的發(fā)展一直受到人們的關(guān)注。由于土壤耕作是一項能耗很大的作業(yè)，傳統(tǒng)的土壤耕作機械，如犁，耙等都需要多次書耕作會對土壤造成破壞，不利于水土保持，消耗較大。長期以來，人們一直在探討新的工作制度，松

27、土和局部松土，不耕和少耕。在這種形勢下，驅(qū)動型耕作機械誕生了。這種機械之所以引人注目，一是強化土壤耕作過程，可以滿足不同條件下的不同土壤類型；二是一次耕作可以聯(lián)合作業(yè)；三是有動力驅(qū)動，質(zhì)量好；四是作業(yè)時幾乎不需要牽引功率，減少了功率的消耗。</p><p>　　驅(qū)動型機具有多種，如旋耕機，振動土壤耕作機械等，目前廣泛使用的，應(yīng)用前景最好的就是旋耕機。耕機切土、碎土能力強，一次旋耕能夠達到一般犁耙作業(yè)幾次的碎土效果

28、，耕后地表平整、松軟，能滿足精耕細作要求，且縮短工序間隔，有利于搶農(nóng)時抗旱保墑，減少拖拉機進地次數(shù)，減輕對土壤壓實，減少能源消耗，降低作業(yè)成本，減少機具投資，提高機具利用率，加之近年來國內(nèi)還田技術(shù)和免耕少耕技術(shù)的推廣應(yīng)用，旋耕機得到了迅猛發(fā)展，已成為拖拉機的主要配套機具之一。很多因素多不能控制；對比性較差；試驗精度較低，采集的數(shù)據(jù)不夠準確可靠。這使得我們需要一種特殊的，更有優(yōu)勢的試驗環(huán)境。土槽正是在這種環(huán)境下誕生且被廣泛運用的。利用土槽

29、試驗是極其優(yōu)越的研究手段，其特點是：試驗可以不受季節(jié)與氣候的影響；縮短試驗周期；試驗重復性好；可以控制有關(guān)因素；有較強的對比性；試驗精度高，采集的數(shù)據(jù)準確可靠。</p><p>　　傳統(tǒng)的耕作試驗需要單獨進行松土、鏟平、壓實、旋耕等工序，各工序的間隔時間較長，效率較低，而且要消耗大量的勞動力，為了解決這一問題，需要研制出一種新型的機械設(shè)備，用它來代替人力。能土槽試驗臺車正是要符合這些要求的一種機械設(shè)備，它能夠?qū)⑺?/p>

30、土、鏟平、壓實、旋耕等各道工序連為一體，并且能夠單獨控制各道工序。</p><p>　　該試驗土槽主要是對中耕農(nóng)業(yè)機械，特別是中耕深松機械在田間的作業(yè)進行模擬， 以測試必須的參數(shù)所以首先要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械作業(yè)機組的模擬以及對大田環(huán)境的模擬，這就是試驗土槽設(shè)計的總體思路，試驗土槽的設(shè)計重點是如何實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的牽引動力---拖拉機的模擬及作業(yè)機具實際作業(yè)狀況的模擬。</p><p>　　1.2

31、國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)及發(fā)展方向</p><p>　　目前，水平軸旋耕部件與地輪轉(zhuǎn)向一致的旋耕機，在國內(nèi)外在實際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，并且旋耕工作部件結(jié)構(gòu)相當完善。旋耕機的保有量也增加的很快，為了適應(yīng)當前的生產(chǎn)規(guī)模，為不同機型拖拉機配套，生產(chǎn)了作業(yè)幅：為1.25m~2．8m多種型號的旋耕機。如南昌旋耕機廠的IGN系列多種型號旋耕機，連云港旋耕機集團公司生產(chǎn)的IGE2—210型旋耕機，1C~N-250S型旋耕機等。在黑龍江

32、省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使用的機型還有1GHL一280型松旋起壟機、1GSZ-210／280型組合式旋耕多用機、1GZJ一210型旋耕滅茬聯(lián)合整地機、1GLT-4型松旋滅茬起壟通用機等。很多機型為了適應(yīng)黑龍江省農(nóng)藝要求，在旋耕機后部安裝了起壟犁鏵。為了裝配各種不同的工作件組臺設(shè)計了專門的機架，以提高旋耕機的應(yīng)用水平。有的旋耕機依據(jù)旋耕部件與耕深的相對關(guān)系，把中央調(diào)速器直接設(shè)計安裝在旋耕工作部件的軸上。這樣保證了農(nóng)具的最小能耗、最少的材料消耗和較好

33、的工作質(zhì)量。由于調(diào)速器殼體下是未耕地，存在如何保護好調(diào)速器殼體的問題。國產(chǎn)的1G一150旋耕機和1G一140旋耕機等多種機型的旋耕軸配置在地表水平面上或低于地表。為了防止調(diào)速器外殼的損壞，在</p><p>　　從近幾年國產(chǎn)的旋耕機配套推廣應(yīng)用情況來看，存在一些問題：（1）、拖拉機動力輸出軸容易損壞：（2）、十字萬向傳動軸使用壽命短：（3）、旋耕作業(yè)性能不穩(wěn)定和容易纏草的問題；（4）、缺少與大功率拖拉機配套的旋耕

34、機；（5）、作業(yè)性能滿足不了當今的農(nóng)藝要求；這些問題的解決有待于進行更深入的研究。</p><p>　　隨著農(nóng)業(yè)機械化程度的增強，工作效率和效益的提高，現(xiàn)有的旋耕機的弊端日益突出，已滿足不了農(nóng)藝要求和生產(chǎn)規(guī)模擴大的需要。故對旋耕機的研究有了進一步的深化，出現(xiàn)如下幾個方向的發(fā)展趨勢：（1）、向?qū)挿?，高速型旋耕機發(fā)展；（2）、向聯(lián)合作業(yè)機組方向發(fā)展；（3）、全幅深旋耕機已起步；（4）、向可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略型發(fā)展；（5）、

35、小型旋耕機需求量有所增加。</p><p>　　2總體方案卻確定及主要參數(shù)的選擇</p><p>　　總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理</p><p><b>　　裝配示意圖如下：</b></p><p>　　1油門控制器 2操縱手柄 3限深機構(gòu) 4油門拉繩 5離合拉桿 6旋耕工作部件 7三角帶輪護罩 8柴油機<

36、;/p><p>　　圖 1 裝配示意圖</p><p>　　Fig1 Assembly schematic drawing</p><p>　　主要由發(fā)動機、變速箱、機架、旋耕工作部件、限深機構(gòu)、操縱手柄、三角皮帶輪、支架等組成，其工作原理是將發(fā)動機的動力經(jīng)三角皮帶傳遞給變速箱主動軸，經(jīng)二級減速帶動安裝在驅(qū)動輪軸上的旋耕刀片旋轉(zhuǎn)（在銑切加工土壤過程中，通過土壤反力

37、推動機器前進）。耕深主要靠阻力鏟柄上孔眼的位置進行上下調(diào)節(jié)，同時還可通過人改變其對操縱手柄的壓力以增減力矩，調(diào)節(jié)機器的前進速度，借以達到改變耕深的目的。</p><p>　　另外，旋耕作業(yè)的碎土性能與土壤含水量、土壤堅實度和機器的作業(yè)速度有關(guān)， 在實際作業(yè)中應(yīng)根據(jù)具體情況選擇最佳的工作速度。</p><p>　　為了全面實現(xiàn)設(shè)計技術(shù)指標，在結(jié)構(gòu)上進行了優(yōu)化設(shè)計，體現(xiàn)在以下幾個方面；<

38、/p><p>　　1．變速箱殼體采用薄壁鋼板沖壓成型，既減少了加工工序， 又降低了制造造成本，也使機器重量大大減輕。</p><p>　　2．為滿足多項作業(yè)要求，變速箱設(shè)有二個速檔。高速檔用于旋耕、運輸作業(yè)， 低速檔用于中耕、起壟作業(yè)。同時在變速箱右側(cè)有動力輸出軸，可肚帶動小水泵、脫粒機、碾米機、打漿機等進行場上固定作業(yè)。再有， 驅(qū)動輪軸采用通軸結(jié)構(gòu)，它與旋耕工作部件配合安裝，便于工作部件的更

39、換。還可安上運輸輪進行短途運輸作業(yè)。</p><p>　　3．由于該機是旋耕作業(yè)為主，為在旋耕作業(yè)過程中，不使機器發(fā)生上跳、前滑現(xiàn)象，增強操作舒適感，整機重心的布置非常重要。實踐證明，為確保旋耕作業(yè)的穩(wěn)定性，重心設(shè)在驅(qū)動輪軸上方前后20mm處是適宜的。</p><p>　　4．為保證作業(yè)質(zhì)量，使旋耕時不漏耕，變速箱下部寬度要窄為宜，該機為45cm基本做到了不漏耕。</p>&

40、lt;p>　　5．為適應(yīng)棚室空問矮小的作業(yè)條件，機器操作手柄既可上下調(diào)整，又可在180°內(nèi)前后轉(zhuǎn)動調(diào)整。 </p><p>　　表1 主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　注：生產(chǎn)率按理論計算值的70%計算（作業(yè)時的最大耕幅）。</p><p>　　2.1旋耕機整體參數(shù)的選擇</p><p>　　2.1.1 旋耕機類型的選擇&

41、lt;/p><p>　　本設(shè)計主要適用于溫室，故選用小型號，簡單實用的步進式旋耕機。</p><p>　　2.1.2 旋耕機耕幅的確定</p><p>　　根據(jù)主機動力輸出功率和旋耕作業(yè)時單位幅寬功耗可對幅寬進行初步選定,幅寬過大(刀片增多)將導致發(fā)動機工作過載,合適的幅寬則可保證主機功率的充分利用。實際中幅寬的初選可采用經(jīng)驗公式B=0.26~0.29N½,但

42、最終的確定必須經(jīng)過試驗驗證。事實上,對于同一種旋耕機,主機功率大的配套并不一定有好的作業(yè)質(zhì)量,相反卻有可能造成功率的浪費,通過試驗?zāi)芎侠泶_定對應(yīng)幅寬的最佳配套功率,可以避免“大馬拉小車”的情況。耕幅與拖拉機的功率有關(guān)，并影響旋耕機與拖拉機的配置方式。耕幅B與拖拉機動力輸出軸的額定輸出功率大體成以下關(guān)系：</p><p>　　B=0.26～0.29N½ N = 3.5 KW </p>

43、<p>　　式中N——發(fā)動機的額定功率（KW）</p><p>　　B=0.9207m～1.1506m,</p><p><b>　　本設(shè)計選取B=1m</b></p><p>　　2.1.3 旋耕機的傳動型式的選擇</p><p>　　三點懸掛式旋耕機有中間傳動和側(cè)邊傳動兩種形式。中間傳動適合于耕幅為1.

44、75~2m，本設(shè)計中旋耕機的耕幅為1m，采用中間全齒輪傳動，減速并改變方向后，最后經(jīng)過鏈輪傳遞到刀輥軸。刀軸分為左、右兩側(cè)。這種齒輪箱特點是機架牢固、剛性好、布局合理。缺點是箱體處不能安裝彎刀，如不設(shè)置特殊工作部件，將出現(xiàn)漏耕。為此本設(shè)計在齒輪箱的下方增設(shè)了犁體總成以消除漏耕現(xiàn)象。</p><p>　　2.1.4 旋耕機的刀軸轉(zhuǎn)速選定</p><p>　　在機組前進速度不變的情況下，旋耕

45、機所需功率隨刀軸轉(zhuǎn)速的增加而增加，較理想的配合是低刀軸轉(zhuǎn)速和較高的前進速度，雖然功耗要增加些，但因生產(chǎn)率提高了，仍可降低單位面積的能耗。近年來，刀軸轉(zhuǎn)速降低的趨勢尤為明顯。另外旋耕機的刀軸轉(zhuǎn)速一般在200-285r/min，隨著土壤比阻不同，旋耕機的刀軸轉(zhuǎn)速也不同，粘性重的土壤比阻大，轉(zhuǎn)速應(yīng)偏低，砂性土壤比阻小，轉(zhuǎn)速可偏高。</p><p>　　為了提高生產(chǎn)率及地區(qū)適應(yīng)性，減少能耗，本設(shè)計旋耕機刀軸轉(zhuǎn)速選擇200

46、r/min。</p><p>　　2.2最優(yōu)傳動方案的確定</p><p>　　2.2.1 齒輪箱傳動方式的確定</p><p>　　動力---- 變速系統(tǒng)----旋耕刀輥</p><p><b>　　圖3 傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　Fig 3 Transmission syst

47、em</p><p>　　根據(jù)傳動要求和設(shè)計目的，選擇的傳動形式為全齒輪傳動。因為設(shè)計的是小型旋耕機，突出的是耕副寬，即40cm。再者基于動力源為柴油機，故傳動原理和所設(shè)計的傳動結(jié)構(gòu)布局如下說明：</p><p>　　柴油機輸出軸，即動力源，輸出的動力經(jīng)皮帶輪傳至中間齒輪箱，然后通過中間齒輪箱的三級變速傳動，把運動和動力傳遞到輥刀軸，即執(zhí)行機構(gòu)。</p><p>　

48、　2.2.2 傳動系數(shù)參數(shù)的確定</p><p>　　傳動方案的分配，首級采用一級帶傳動。傳動比為1.2，末級采用一級鏈傳動，傳動比為3，使箱體下部分寬度較小，可以防止漏耕。</p><p>　　2.2.3 各檔傳動路線的確定</p><p>　　快檔：帶傳動--Z1--Z3-- Z5-- Z6--鏈傳動</p><p>　　慢檔：帶傳

49、動--Z2--Z4-- Z5-- Z6--鏈傳動</p><p>　　2.2.4各對齒數(shù)的確定</p><p>　　通過撥叉將Ⅰ軸上主動滑移雙聯(lián)齒輪向前撥,使主動滑移雙聯(lián)齒輪與Ⅱ軸上的嚙合,這時旋耕機進入快檔，其余同理。</p><p>　　表2 變速箱變速原理</p><p>　　3旋耕機傳動零件的設(shè)計</p><p&

50、gt;　　3.1齒輪箱Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　齒輪箱Ⅰ軸為旋耕機的動力輸入軸，由于旋耕機動力傳入方式不是離合器，而是通過萬向節(jié)將動力源和旋耕機連接起來。所以Ⅰ軸的最小軸徑為花鍵軸段處即圖中所示A段。</p><p>　　3.1.1 初步確定軸的最小軸直徑</p><p>　　設(shè)Ⅰ軸的功率為p1，轉(zhuǎn)速為n1，轉(zhuǎn)矩為T1，設(shè)經(jīng)萬向節(jié)傳動的傳動效率為=0.9

51、 </p><p>　　則Ⅰ軸的功率為:p1=P×n1</p><p>　　p2=3.91×0.9=3.5232（kw）</p><p>　　設(shè)Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速為: 2600 r/min</p><p>　　則Ⅰ軸的轉(zhuǎn)矩為：T1=9.55×10×p1/n1</p><p>　　柴油機的

52、輸出功率為3.5232kw，功率較小。然而傳入軸的轉(zhuǎn)速為2600 r/min較低，所以關(guān)鍵軸受力較惡劣，應(yīng)考慮選取軸的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。</p><p>　　根據(jù)機械設(shè)計手冊，選取A0=112，于是：</p><p>　　==13.31mm ； 取d=17mm</p><p>　　很顯然選取的d=52mm為安裝小錐齒輪的外花鍵的小徑的大小。如圖所示的A段。&

53、lt;/p><p>　　3.2 齒輪箱Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　柴油機輸出軸的功率為P=3.5232kw</p><p>　　設(shè)Ⅱ軸的功率為p2，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)矩為T2，設(shè)經(jīng)鏈傳動的傳動效率為=0.9，輪箱輸入軸的傳動效率為：</p><p><b>　　Ⅱ軸的功率為: </b></p><p&g

54、t;<b>　　P2= P×××</b></p><p>　　P2=3.91×0.9×0.97×0.97=3.11027（KW）</p><p><b>　　軸的轉(zhuǎn)速為:</b></p><p>　　=/i=540/（35/19）=293.14（r/min）<

55、;/p><p><b>　　軸的轉(zhuǎn)矩為：</b></p><p>　　T =9.55×10×P2/n2</p><p>　　T2=9.55×10×3.11027/293=1499317（N .mm）</p><p>　　3.2.1 求Ⅱ軸上齒輪所受的力</p><p

56、>　　=4×35=140mm</p><p>　　通常情況下取0.25～0.35，在此選取=0.3</p><p>　　=（1-0.5×0.3）×140=116.7mm</p><p>　　Ft2=2T2/dM2=2×1499317/116.72=25695N </p><p><b>

57、;　　=28.4956°</b></p><p><b>　　=8218 </b></p><p><b>　　=4461N</b></p><p><b>　　=10800N</b></p><p>　　3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計</p>&l

58、t;p>　　確定軸上零件的裝配方案，如圖4所表示：</p><p>　　軸上零件的裝配順序為；首先從右邊安裝小直齒輪，接著在直齒輪的右邊放上隔離套，用來和要安裝的齒輪實行軸向定位。然后右邊設(shè)有襯套，用來安裝軸承，最后右邊裝上軸承蓋。其次，左邊只裝上軸承和軸承蓋就可以了。此種裝配方案的設(shè)計和選定，既滿足軸的結(jié)構(gòu)簡單，有符合軸上零件裝配方便的要求。</p><p>　　根據(jù)軸上零件的定位

59、要求，確定軸各階梯段的長度和直徑。</p><p><b>　?。?）初選滾動軸承</b></p><p>　　因為軸承同時承受徑向力和軸向力作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求，并根據(jù)d=65，有軸承產(chǎn)品目錄中初步選定0基本游隙組，標準精度等級的單列圓錐滾子軸承30313，其中尺寸分別為d×D×T=65×140×36.&l

60、t;/p><p>　　取安裝直齒輪的軸徑為65mm，直齒輪左段采用軸肩實行軸向定位，軸肩的高度h>0.07d,取h=5mm.右段采用套筒實行軸向定位。設(shè)直齒輪的輪轂寬為80，所以選取 安裝直齒輪的軸段長設(shè)計為76mm，短于輪轂3～4mm增強對直齒輪軸上定位的可靠性。</p><p>　　齒輪處的軸徑為d=60mm,因為l=(1～1.2)d,得出錐齒輪的輪轂寬度為62mm。</p&g

61、t;<p>　　直齒輪中心線到右箱體壁的距離為l=40+20+62+12=134mm,故軸肩的長度 為:134-40-12=82mm。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)示意圖如下：</p><p><b>　　圖4 軸的示意圖</b></p><p>　　Fig 4 The Schematic drawing of Axi

62、s</p><p>　　軸上零件的周向定位直齒輪在軸上的周向定位上采用平鍵聯(lián)結(jié)。由手冊查得平鍵的截面尺寸為：b×h=20mm×12mm.(GB/T1995-1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63mm，同時為了保證齒輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公差為m6。錐齒輪的周向定位是靠花鍵軸連接來保證的。</

63、p><p>　　確定軸上圓角和到角的尺寸：</p><p>　　參考手冊,取軸段角為2×45。</p><p><b>　?。?）求軸上的載荷</b></p><p>　　首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從設(shè)計手冊中查取a值。</p><p>　　對于30313

64、型圓錐滾子軸承，由設(shè)計手冊查得a=29mm，因此，可以作出作為簡支梁的軸的支撐跨距。再根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。</p><p>　　圖5 軸的彎矩圖和扭矩圖</p><p>　　Fig 5 The Bending-moment diagram and Torque chart of Axis</p><p>　　其中Fr=233.26N, Ft6

65、40.89N RH1=530.4 RH2=110.49 RV1 193.04 RV2=40.32</p><p>　　MH=13260Nmm,MV=4862Nmm 求得M=14110N Mca=17066Nm 26.3Mpa</p><p><b>　　求軸承處的支反力：</b></p><p>　　同理可以求出 ： &l

66、t;/p><p><b>　　同理可以求出：</b></p><p>　　從軸的結(jié)構(gòu)以及彎矩圖和扭矩圖可以看出截面D是軸的危險截面；</p><p>　　現(xiàn)將計算出的截面D處的、及M的值列于下表。</p><p><b>　　表3 軸受載荷表</b></p><p>　　Tab

67、le 3 Axle loads</p><p>　?。?）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度</p><p>　　進行校核時，通常只校核軸上最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面D）的強度。根據(jù)式機械設(shè)計教材上15-3及上表中的數(shù)值，并取α=0.6，軸的計算應(yīng)力為：</p><p><b>　　=70.59Ma</b></p><p&g

68、t;　　前已選定軸的材料為38Cr,由機械設(shè)計教材上表15-1查得:[]=75Ma</p><p>　　因此=70.59 Ma〈[]=75 Ma，故安全。</p><p>　　3.2.3 精確校核</p><p>　　從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響，截面A過盈，配合引起應(yīng)力集中嚴重故校核A截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)：</p><p><b&

69、gt;　　抗扭截面系數(shù)：</b></p><p><b>　　截面彎矩為：</b></p><p><b>　　截面上的扭矩為：</b></p><p><b>　　=155MPa</b></p><p><b>　　截面上的彎曲應(yīng)力：</b>

70、</p><p>　　截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：</p><p>　　軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計教材表15-1查得：</p><p><b>　　=275MPa； </b></p><p>　　截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)，按機械設(shè)計手冊查取得：</p><p>　　因為r/d=2.

71、0/62=0.0.05 D/d=62/60=1.176</p><p>　　經(jīng)查表后可查得： =2.09； =1.6</p><p>　　又由機械設(shè)計教材，可得軸的材料敏性系數(shù)為：</p><p><b>　　； </b></p><p>　　故有應(yīng)力集中系數(shù)按式得：</p><p>　　由

72、附圖3-2得尺寸系數(shù)為：</p><p>　　由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為：</p><p>　　軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：</p><p>　　軸未經(jīng)表面強化處理，即：</p><p>　　軸上外花鍵的有效應(yīng)力集中系數(shù)為：</p><p><b>　??； </b></p&

73、gt;<p>　　按式機械設(shè)計教材得綜合系數(shù)值為：</p><p>　　又由機械設(shè)計教材45#的特性系數(shù)為： </p><p>　　=0.2～0.3 取=0.25 </p><p>　　=0.1～0.15取=0.1</p><p>　　于是計算安全系數(shù)值，按機械設(shè)計教材得：</p><p><b&

74、gt;　?。維=1.</b></p><p><b>　　故可知其安全。</b></p><p>　　3.3第二級齒輪傳動的設(shè)計和強度校核計算</p><p>　　3.3.1 齒輪參數(shù)選擇</p><p><b>　　傳動方案圖見圖3。</b></p><p>　

75、　選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　耕機為工作功率較大的工作機器，但速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）</p><p><b>　?。?）材料的選擇。</b></p><p>　　查齒輪的設(shè)計手冊，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪：</p><p>　　材料為45鋼硬度

76、為240HBS，二者材料硬度相差為40HBS。</p><p>　　齒輪齒數(shù)為=25，大齒輪齒數(shù)為=u*i=25×2.82=40取=40</p><p>　?。?）接觸強度設(shè)計：</p><p>　　由設(shè)計計算公式進行試算，即：</p><p><b>　　2.32</b></p><p&g

77、t;　?。?）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值：</p><p>　　計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　= 9.55×10×3.5×0.92/293=1499317（N.m）</p><p>　　由機械設(shè)計教材表10-7選取齒寬系數(shù)為==0.8</p><p>　　機械設(shè)計教材表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)為=

78、189.8MPa</p><p>　　由機械設(shè)計教材圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸強度極限為=920MPa；大齒輪的接觸強度極限為=800 MPa；</p><p>　　由式機械設(shè)計教材10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：</p><p>　　假設(shè)旋耕機一天工作16小時，工作壽命為15年，則：</p><p>　　=60=60×2

79、93×1×（16×300×15）=</p><p>　　N=1.2×/1.45=5.67×</p><p>　　由教材圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)：</p><p>　　=1.01，=10.3</p><p>　　計算接觸疲勞許用應(yīng)力：</p><p>　

80、　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由教材公式（10-12）得：</p><p>　　==0.9×1280=828MPa</p><p>　　=0.95×1280=1318.4 MPa</p><p>　　3.3.2 計算小齒輪參數(shù)</p><p>　　試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小的值：</p>&l

81、t;p>　　2.32=50.01mm</p><p><b>　　計算圓周速度：</b></p><p><b>　　==5.5m/s</b></p><p><b>　　計算齒寬b：</b></p><p>　　b=*=0.8×95.3368=76.269mm

82、</p><p>　　計算齒寬和齒高之比b/h：</p><p>　　模數(shù)：=/=50.01/25=2mm</p><p>　　齒高：h=2.25m=2.25×3.97=8.938mm</p><p>　　b/ h=76.269/8.938=6.53</p><p><b>　　計算載荷系數(shù)：<

83、;/b></p><p>　　根據(jù)=5.5m/s，7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)=0.96；</p><p>　　直齒輪，假設(shè)/ b〈100。由表10-3查得==1.2；</p><p>　　由表10-2查得使用系數(shù)=1；</p><p>　　由表10-4查得7級精度，小齒輪相對支承對稱布置時，</p><p&g

84、t;　　=1.12+0.18×0.8+0.23×10b</p><p>　　=1.12+0.18×0.8+0.23×10×76.269=1.3</p><p>　　由b/ h==6.5，=1.3查圖10-13得=1.22</p><p><b>　　故載荷系數(shù)為：</b></p>

85、<p>　　==1×0.96×1.12×1.257=1.778</p><p>　　按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由公式10-10a得：</p><p><b>　　==50.12mm</b></p><p><b>　　計算模數(shù)：</b></p><p&

86、gt;　　= /=50.12/25=2mm</p><p>　　3.3.3 彎曲強度設(shè)計</p><p>　　由式（10-5）得彎曲強度的設(shè)計公式為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值：</p><p>　　由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞

87、強度極限：=920MPa；</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強度極限：</p><p><b>　　=920MPa；</b></p><p>　　由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.89，=0.0895</p><p>　　計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=

88、1.4，由公式（10-12）得：</p><p>　　===584.857MPa</p><p>　　===588.4 MPa</p><p><b>　　計算載荷系數(shù)：</b></p><p><b>　　==1.778</b></p><p><b>　　查取齒

89、形系數(shù)：</b></p><p>　　由表10-5查得：=2.6，=2.4</p><p><b>　　查取應(yīng)力校正系數(shù)</b></p><p>　　由表10-5可查得：=1.595， =1.67</p><p>　　計算大，小齒輪的并加以比較：</p><p>　　==0.0109

90、 </p><p><b>　　==0.014</b></p><p><b>　　故大齒輪的數(shù)值大。</b></p><p><b>　　設(shè)計計算：</b></p><p><b>　　=2mm</b></p><p>

91、　　對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)3.76并就近圓整為標準值=4mm，按接觸強度算得的分度圓直徑=5.012mm，算出小齒輪齒數(shù)為：</p><p>　　=/=50.12/2=23.8，取=25</p>

92、<p>　　==24×2.83=34.8 取=40</p><p>　　3.3.4 計算齒輪參數(shù)</p><p><b>　　計算分度圓直徑：</b></p><p>　　==25×2=50mm ==40×2=80mm</p><p><b>　　

93、計算中心距：</b></p><p>　　a =（+/2=（50+8）/2=65mm</p><p><b>　　計算齒輪寬度：</b></p><p>　　b =×=0.8×50=40.0mm 取b =40mm，=50mm</p><p>　　3.4刀輥軸的強度計算</p>

94、<p>　　3.4.1 刀輥軸結(jié)構(gòu)確定</p><p>　　刀輥軸可以用實心或空心材料制造?？招妮S可以在小的重量下傳遞較大的扭矩，較好的抵抗扭矩。管的尺寸應(yīng)根據(jù)最大傳遞扭矩計算，并以附加扭曲應(yīng)力驗算。</p><p>　　求截面系數(shù)最小斷面的應(yīng)力。通常最小截面系數(shù)在軸端處鏜過管孔的地方最小。（下圖所示的c-c截面）</p><p>　　圖 6 軸端c-

95、c截面</p><p>　　Fig 6 The section c-c of Axis</p><p>　　旋耕刀輥半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按下式計算： </p><p>　　式中 = = —— 當扭曲時，最小的截面系數(shù)</p><p><b>　　：為管子的外徑</b></p><p>　　——

96、 管的壁厚（——管的內(nèi)徑） </p><p>　　軸端的花鍵選擇即應(yīng)根據(jù)最大比壓也根據(jù)平均比壓。當材料硬度HRC＞35時，矩形端面花鍵上最大比壓不應(yīng)超過20MPa。</p><p>　　最大比壓按下式計算：</p><p>　　式中 ：為花鍵軸的外徑</p><p><b>　?。簽榛ㄦI孔的內(nèi)徑</b></p&g

97、t;<p>　　：為花鍵的（平均）工作長度</p><p><b>　?。夯ㄦI的數(shù)量</b></p><p>　　3.4.2 刀輥軸的設(shè)計計算說明</p><p>　　選擇40Cr材料，調(diào)質(zhì)處理，</p><p>　　假設(shè)設(shè)計刀輥軸的外徑=78mm。內(nèi)徑=72mm</p><p>

98、　　圓錐滾子軸承的效率為=0.95，心軸上齒輪傳動的效率為=0.98</p><p>　　由=3.5KW ；=125r/min 得：</p><p><b>　　= ××</b></p><p>　　= 3.5×0.95×0.98=2.257kw</p><p>　　=按最大比

99、壓少于20MPa，即 ＜20MPa 來設(shè)計刀輥軸的直徑。</p><p>　　==19.86＜20MPa　　</p><p><b>　　扭曲應(yīng)力驗算 ：</b></p><p>　　其中：=（78-72）/2=3</p><p>　　=1.57×78×3=20655.64</p>&l

100、t;p>　　==74.34MPa＜=185MP</p><p>　　故所設(shè)計的刀輥軸的直徑滿足要求。</p><p><b>　　4結(jié)論</b></p><p>　　我們作的第一步就是廣泛的收集資料，了解國內(nèi)外旋耕機的發(fā)展狀況，同時參觀了校外旋耕機代銷處的實物，對旋耕機有了大致的了解和認識。還下鄉(xiāng)到田埂中，了解農(nóng)民的使用情況，通過廣泛的調(diào)

101、研和大量的閱讀旋耕機的相關(guān)資料，我認識到了旋耕機是一種應(yīng)用很廣泛，也很重要的農(nóng)機器具之一，以及現(xiàn)階段旋耕機存有的問題和目前發(fā)展的方向。</p><p>　　1.本小型旋耕機具有高、低兩個檔速。高檔速對小型旋耕機換上行走輪田間運輸較為方便。主要有低速來旋耕作業(yè)。</p><p>　　2.通過加上了限耕裝置，減少了功率的損失，同時增加了耕深滿足實際的需要。增加了農(nóng)作物的產(chǎn)量。</p>

102、;<p>　　3適應(yīng)棚室空問矮小的作業(yè)條件，機器操作手柄既可上下調(diào)整，又可在180°內(nèi)前后轉(zhuǎn)動調(diào)整。</p><p>　　通過本次設(shè)計，使本人對以前所學的知識有了系統(tǒng)的回顧，還學到了好多新的知識。當然，由于水平有限及實踐條件的限制，在設(shè)計中存在一些問題、錯誤是難免的，希望老師們批評指正。在今后的工作和學習中我一定會加倍努力，把所學的理論知識與實際結(jié)合起來，發(fā)揮自己的才能。</p>

103、;<p><b>　　5參考文獻</b></p><p>　　[1] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究所編.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊（上冊），機械工業(yè)出版社.1988年；</p><p>　　[2] 機械工程手冊、電機工程手冊編輯委員會編.機械工程手冊.第11卷機械產(chǎn)品（一），機械工業(yè)出版社.1982年； </p><p>　　[3] 李守仁.杜金

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107、<p>　　[14] 周建來.李源知.焦巧鳳編.國內(nèi)外旋耕機的技術(shù)狀況,農(nóng)機化研究. 2000.5（2）：49—51；</p><p>　　[15] 李倫.杜峰.韓建剛編.淺談拖拉機與旋耕機合理配套,拖拉機與農(nóng)用運輸車.2002（6）：22—25；</p><p>　　[16] 劉峰梅.李英華.閆林平編.旋耕機的市場前景分析,探討與研究.1994；</p><

108、p>　　[20] 葉新躍編.對我國旋耕機研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向的探討,山東農(nóng)機.1995.7（5）：12—13；</p><p>　　[22] 李旭編.旋耕機的功率消耗及其負荷程度的確定廣西農(nóng)業(yè)機械化.1999.（5）：8—10；</p><p>　　[23] 孔祥瑩.袁文旭.孔令德編.旋耕機研究綜述,山西農(nóng)機.2000.108（3）：3—5；</p><p>　

109、　[24] 王遵義 蔬菜大棚用小型深耕旋耕機組的設(shè)計 浙江萬里學院寧波315101</p><p>　　[25] 劉剛 尤曉東 關(guān)偉 小型旋耕機的設(shè)計與研究 遼寧省農(nóng)業(yè)機械化研究所，遼寧 沈陽110161</p><p><b>　　6致謝</b></p><p>　　本設(shè)計的完成是在我的導師馮江老師的細心指導下進行的。在每次設(shè)計遇到問

110、題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進行。從設(shè)計的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費了馮老師很多的寶貴時間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責任心都將使學生受益匪淺。</p><p>　　我更要特別說的是，在馮老師身上不僅僅學習到了專業(yè)的知識，他更是教給我們一些生活和做人的道理，讓我們受用終生！</p><p>　　還要感謝