1G-100型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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滾動(dòng)軸承的計(jì)算和選擇 16 6.3.1 軸承假定載荷 Q 值的計(jì)算16 6.3.2 軸承工作能力系數(shù) C 的計(jì)算16 6.3.3 軸承選用16 7 結(jié)論17 參考文獻(xiàn) 18 致 謝 19 附 錄 20 1 1G-100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 1 前言 經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的努力，中國機(jī)械工業(yè)已經(jīng)逐步發(fā)展成為具有一定綜合實(shí)力的 制造業(yè)，初步確立了在國民經(jīng)濟(jì)中的支柱地位。在新的世紀(jì)里，科學(xué)技術(shù)必將以更 快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個(gè)領(lǐng)域中,而這一切都將大大拓寬機(jī)械制造業(yè) 的發(fā)展方向。 它的發(fā)展趨勢(shì)可以歸結(jié)為“四個(gè)化”：柔性化、靈捷化、智能化、信息化，即使 工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換 產(chǎn)品的需要,使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性，使生產(chǎn)推向市場(chǎng)的時(shí)間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制 造靈活多變的靈捷化,還有使制造過程物耗,人耗大大降低,高自動(dòng)化生產(chǎn)，追求人的 智能于機(jī)器只能高度結(jié)合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出 價(jià)值的信息化。 當(dāng)然機(jī)械制造業(yè)的四個(gè)發(fā)展趨勢(shì)不是單獨(dú)的，它們是有機(jī)的結(jié)合在一起的，是 相互依賴，相互促進(jìn)的。同時(shí)由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也將會(huì)使它出現(xiàn)新的發(fā)展 方向。前面我們看到的是機(jī)械制造行業(yè)其自身線上的發(fā)展。然而，作為社會(huì)發(fā)展的 一個(gè)部分，它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結(jié)合。21 世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在 它的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。它將使人類不 僅要擺脫繁重的體力勞動(dòng)，而且要從繁瑣的計(jì)算、分析等腦力勞動(dòng)中解放出來，以 便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動(dòng)，智能化促進(jìn)柔性化，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有 更完善的判斷與適應(yīng)能力。 近年來，鹽城拖拉機(jī)制造有限公司發(fā)展迅猛，年產(chǎn) 3 萬臺(tái)系列輪式拖拉機(jī)和 8 萬臺(tái)手扶拖拉機(jī)，銷往國內(nèi) 30 個(gè)省、市和國外 60 個(gè)多國家和地區(qū)。經(jīng)調(diào)查，配套 農(nóng)機(jī)具跟不上主機(jī)迅速發(fā)展的要求。其中包括 15 馬力的手拖仍配置 12 馬力的旋耕 機(jī)，輪式 250、700 型拖拉機(jī)是新產(chǎn)品，也沒有合適農(nóng)具。因此，研制配套旋耕機(jī) 與拖拉機(jī)同步銷售，會(huì)使拖拉機(jī)、旋耕機(jī)兩旺。 我設(shè)計(jì)的是一臺(tái)水旱兩用旋耕機(jī)，與黃海12（15）馬力手扶拖拉機(jī)相匹配， 主要用于水田耕整，也可進(jìn)行旱田耕作。現(xiàn)有的水旱旋耕機(jī)是耕幅為 0.6 米的老式 機(jī)型，而本課題設(shè)計(jì)的水旱旋耕機(jī)耕幅為 1 米。隨著我國農(nóng)村聯(lián)合收割機(jī)的普遍使 用，機(jī)割后廢拋的秸桿留在田中，會(huì)給夏季插秧帶來很大困難。因此，研制經(jīng)濟(jì)高 效的寬幅水田旋耕機(jī)將深受廣大農(nóng)民群眾的普遍歡迎。 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 2 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 我設(shè)計(jì)的是一臺(tái)水田耕整機(jī)，與黃海12（15）馬力手扶拖拉機(jī)相匹配。主要 用于水田耕作，也可進(jìn)行旱田耕作。為達(dá)到水旱兩用旋耕機(jī)體積小，重量輕，性能 好，操作容易，轉(zhuǎn)動(dòng)方便，適應(yīng)性廣泛，價(jià)格合宜，水旱兩用旋耕機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，一 般中小型機(jī)械廠、農(nóng)機(jī)廠均可生產(chǎn)制造的要求，設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有： a 總體設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)總體方案，采用中間鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)；繪制總裝圖、田間作業(yè)狀態(tài) 圖。 b 零部件設(shè)計(jì)：(a) 旋耕部件圖；(b) 尾輪部件圖；(c) 傳動(dòng)軸、齒輪、鏈輪、 箱體、刀輥等零件圖；(d) 有關(guān)計(jì)算、校核等。 a)、 調(diào)研、收集相關(guān)資料，研究國內(nèi)外各種旋耕機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合 實(shí)際情況，擬定結(jié)構(gòu)方案。 b)、與黃海12（15）馬力手扶拖拉機(jī)相匹配，中間傳動(dòng)，固定聯(lián)接。設(shè)計(jì)內(nèi) 容包括機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀輥、尾輪等，要求結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重心平衡。該機(jī)可 用于水田耕整地，也可進(jìn)行旱田旋耕。各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)藝要求。 c)、編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書等文件。 2.2 設(shè)計(jì)依據(jù) a、設(shè)計(jì)相配套的黃海12（15）馬力手扶拖拉機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)； 動(dòng)力輸出軸傳速：554 轉(zhuǎn)/分；輸出齒輪模數(shù)：3mm； 齒數(shù)：17； 軸距（mm）：800，740，630，570 可調(diào)； 輪胎寬度：200mm；膠輪外徑：600mm；鐵輪（水田用）外徑：800mm； 動(dòng)力輸出齒輪中心軸離地高度：410mm（膠輪） ； 行駛速度（km/h）：1.4，2.5，4.1，5.3； b、耕耘機(jī)械國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 5668.1-1995 旋耕機(jī)； c、開溝機(jī)械國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 72271987 開溝機(jī)； d、1G-100 型水田耕整機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 刀輥轉(zhuǎn)速：200r/min 左右； 耕深：水田作業(yè) 1cm；旱田作業(yè)cm； 旋耕幅寬：100cm； e、產(chǎn)品壽命：按 5 年，每年工作 800 小時(shí)計(jì)算。 2.3 設(shè)計(jì)要求 a、設(shè)計(jì)時(shí)考慮加工工藝性和裝配工藝性，盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降 3 低制造成本。 b、通過采用中間傳動(dòng)的形式，省去左右支臂結(jié)構(gòu)，以降低制造成本和解決防 滑輪與左右支臂相碰的問題。 c、與手扶拖拉機(jī)采用左右對(duì)稱配置,以覆蓋拖拉機(jī)全部輪撤，提高作業(yè)質(zhì)量。 d、國內(nèi)原 600mm 旋耕機(jī)鏈條箱體的無效半徑為 95mm，現(xiàn)設(shè)計(jì)的鏈條箱體的無 效半徑擬定為 75mm。這樣，在保持同樣耕作深度的情況下，可使用低一個(gè)檔次的小 旋耕半徑的國家系列的旋耕刀。以降低旋耕作業(yè)時(shí)的功率消耗，確證其寬幅機(jī)具的 總功耗 與主機(jī)動(dòng)力相匹配。 e、產(chǎn)品應(yīng)能滿足農(nóng)藝要求，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。 f、要求該機(jī)與手扶拖拉機(jī)固定聯(lián)接，旋耕作業(yè)應(yīng)能覆蓋拖拉機(jī)輪轍。 g、設(shè)計(jì)時(shí)注意重心位置，與主機(jī)聯(lián)接后盡可能達(dá)到前后平衡。要求刀軸轉(zhuǎn)速 與機(jī)組前進(jìn)速度配置合理。犁刀的入土角以及刀座排列采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能 的效果。 h、設(shè)計(jì)一個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)和旋耕、尾輪兩個(gè)組成部件，通過換裝不同的行走輪 以實(shí)現(xiàn)。 i、力求結(jié)構(gòu)簡單可靠，使用安全方便，旋耕犁刀不得與鐵輪相干涉。 j、設(shè)計(jì)時(shí)考慮加工和裝配工藝性，盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降低制造成 本。 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 4 3 總體方案論證 3.1 中間鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 為了克服側(cè)邊傳動(dòng)方案存在輪子壓已耕地留有輪轍和漏耕嚴(yán)重，機(jī)組偏移布置 力不平衡，操作與走直性能較差等缺陷，故設(shè)計(jì)了整機(jī)受力勻稱，剛性好的中間鏈 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案?？紤]到改機(jī)構(gòu)為一米工作幅寬，刀軸單懸臂不到 50 厘米，并可從 一把定刀齒滑切破土，利用左右彎刀對(duì)土壤的撕裂作用，基本上看不到明顯的漏洞。 而中間鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案可使機(jī)器面貌全新，既能增加工作幅寬，受力勻稱，提高與 手拖配套的合理性，又能使結(jié)構(gòu)極為簡單、緊湊，有利于機(jī)組的對(duì)稱布置與縱、橫 向平衡，能降低功耗，減輕重量，改善工藝，降低制造成本。由于鏈條熱處理質(zhì)量 的不斷提高和設(shè)計(jì)有新穎技術(shù)結(jié)構(gòu)的鏈條自動(dòng)張緊機(jī)構(gòu)，可以保證鏈傳動(dòng)在旋耕機(jī) 工作中的可靠性能。而鏈傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)有大為簡單，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，故設(shè)計(jì)采 用了中間鏈傳動(dòng)方案，對(duì)樣機(jī)的性能、指標(biāo)、 ，特別是經(jīng)濟(jì)效益有明顯的提高。 3.2 主要結(jié)構(gòu)、參數(shù)的設(shè)計(jì)與選擇計(jì)算 3.2.1 耕深 H 和刀滾半徑 Rmax 我省小春種麥要求淺耕，一般為 6-10cm，大春耙水田，要求耕作層上細(xì)下松， 表面平整，土壤通氣性好。耙深一般為 8-12cm，因此采用較小的刀滾回轉(zhuǎn)半徑 Rmax=198cm,既能滿足我省農(nóng)藝對(duì)耕深的要求，又能降低扭矩和功率消耗。該機(jī)設(shè) 計(jì)有最大耕深為;H 旱=10cm,H 水=12cm，并配有尾輪調(diào)節(jié)裝置，可以作無級(jí)調(diào)節(jié)使 用。 3.2.2 機(jī)組前進(jìn)速度 TV 旋耕機(jī)組前進(jìn)速度 主要由拖拉機(jī)的工作檔位和行走輪的直徑而定，同時(shí)還受 土壤打滑率的影響。該機(jī)旱旋耕時(shí)有直徑為 0.6 米的膠輪或旱地輪，用、檔位 工作，水旋耕時(shí)裝有 0.8-0.9 米的碎伐輪，可用、檔位工作。 表 3-1 機(jī)組在田間實(shí)測(cè)速度 機(jī)組作業(yè)檔位 膠輪直徑 （m）旱耕 (Km/h)TV碎伐輪直徑 （m）水耕 (Km/h)TV 0.6 1.4 0.6 2.5 0.8 3.2 0.8 3.2 3.2.3 刀片運(yùn)動(dòng)參數(shù) S、 和 刀n 切土節(jié)距 S 決定旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量的主要參數(shù)。旋耕機(jī)的作業(yè)質(zhì)量必須滿足農(nóng)藝 5 要求。 公式 (3-1)）（刀 cmn/60/max2TVRS 式中：Rmax 最大刀滾半徑（cm）b 刀軸轉(zhuǎn)速刀n 速比系數(shù) Z每切削平面內(nèi)的刀齒數(shù) 公式 (3-2)TTOKVnRV30/max刀 式中： 刀滾圓周線速度（m/s） 機(jī)組前進(jìn)速度（m/s ）T 從公式可以看出，在刀滾最大回轉(zhuǎn)半徑 Rmax 和同一切割小區(qū)內(nèi)刀齒數(shù) Z 確定 后，S 就取決于速度比系數(shù) 。此時(shí)， 又取決于刀軸轉(zhuǎn)速 和機(jī)組前進(jìn)速度 。刀nTV 所以，對(duì)于旋耕機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的作業(yè)質(zhì)量，最終取決于 和 的選取。刀 TV 從大量的實(shí)驗(yàn)資料可知，刀軸轉(zhuǎn)速較高時(shí)，即 值較大，所得切土節(jié)距 S 值較 小，碎土性和溝底縱向不平度都較好。但功耗也隨之拋土、劈土能力增強(qiáng)而顯著增 加，故 值不能過大。根據(jù)手拖旋耕機(jī)的情況，一般取 =3-12 較好。從大量實(shí)驗(yàn)資 料得知，在我省粘重土壤進(jìn)行直旋耕作業(yè)，一般以 =1.5-2.5km/h, =160-T 刀n 250r/min，S=8-14cm 較好。若犁后耙水田，以 =2.5-4km/h, =200-V刀 300r/min，S=14-35cm 就能滿足農(nóng)藝要求。有根據(jù)我國有關(guān)旋耕機(jī)科研成果資料介 紹，直接選耕作業(yè)的最佳刀軸轉(zhuǎn)速為 =240r/min。而本設(shè)計(jì)較多地考慮了犁后耙刀n 水田與旱水田與旱旋耕，因常用工作，機(jī)組前進(jìn)速度較快，工效也高，故刀軸轉(zhuǎn) 速應(yīng)考慮適當(dāng)提高，故選用 =240r/min 左右為宜。并可以計(jì)算得出相應(yīng)的 S 與 刀 值分別如表（3-2） 。從表中數(shù)值可以看出，其 S、 、 的數(shù)值都能分別滿足我省刀n 農(nóng)藝要求，并符合最佳參數(shù)的選擇范圍，可以采用。為了增加刀齒對(duì)土壤的橫向切 割、碎土及起漿作用，還設(shè)計(jì)又可以裝卸的起漿結(jié)構(gòu)。 表(3-2) S 與 值對(duì)照表 機(jī)組作業(yè)檔位 檔（旱旋） 檔（旱旋） 檔（水旋） 檔（水旋） (m/s)TV 0.39 0.69 0.89 1.25 (r/min)刀n 240 240 240 240 12 7.1 5.5 3.9 S(cm) 10 17.4 22 31 3.2.4 功率及耕副寬度的計(jì)算 考慮到柴油機(jī)在農(nóng)田作業(yè)時(shí)功率狀況等因素，實(shí)有功率為 74 ，而動(dòng)力輸出 軸以拖拉機(jī)功率的 75計(jì)算，東風(fēng)-12 型手扶拖拉機(jī)輸出軸（齒輪）的輸出功率為 。輸N =輸 W491067.5.07412馬 力 根據(jù)機(jī)械工程手冊(cè)第 65 篇“農(nóng)業(yè)機(jī)械”旋耕機(jī)的功率可以計(jì)算： 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 6 (3-3)BHVKBHVKNTXTX3.175/10輸 式中： 旋耕機(jī)的比阻（ ）2/kgcm 4321g 耕深（ cm） 機(jī)組前進(jìn)速度（m/s ）T 工作幅寬（ m）B 當(dāng)直接旱旋耕，用檔位工作， =11cm 時(shí)，H 已知： =0.39m/s, =240 r/min, S=10cmTV刀n 查表得： 68.0,1.,95.0,.,2.1432KKKg 768190X 耕幅 cmVNBT 52.139./.3./ 旱 1 米幅寬時(shí)刀軸的功耗為： WHX 408.0.3. 馬 力旱 當(dāng)旱旋用檔位工作，H=9cm 時(shí)， 耕幅 KT 5.169.74.1/6.1/ 扭旱 1 米幅寬時(shí)刀軸功耗： BVNX 4703.09.033. 馬 力旱 當(dāng)水旋耕用檔位工作，H=12cm 時(shí)， =0.89 m/sTV 查表得： 4.0 45.1.9521XK 耕幅 mB08.3/67.水 刀軸功耗： WHBNTX 4710.689.12.3馬 力水 從上述計(jì)算結(jié)果，可初取耕幅寬度 B=100cm,當(dāng)水田土質(zhì)松軟，耕深較淺或耙第二 遍的時(shí)候，可以考慮用檔工作。 試驗(yàn)資料證明：由于旋耕刀切土?xí)r，土壤的反推力和拖拉機(jī)的前進(jìn)方相同，當(dāng) 在空擋位使用旋耕機(jī)時(shí)，拖拉機(jī)往前跑的很快，因此行走功率的消耗 非常小，行N 一般 =0.4-0.87KW(0.3-0.5 馬力)，僅克服滾動(dòng)阻力（滾動(dòng)阻力系數(shù) f=0.1）,現(xiàn)行N 有拖拉機(jī)功率 ,總傳動(dòng)效率 ，傳動(dòng)損失KWe48.6.874.012馬 力額 85.0 為 ,故機(jī)組的工作的功率消耗 :WQ95.486 耗eQN行旋耗 當(dāng)直接旱旋耕用檔位工作，耕深 H=11cm 時(shí)，耗用功率較大，其值為：N53709.034e 行旋耗 有用功率儲(chǔ)備為： e186耗額 旋耕機(jī)的功率利用率為 83。 從上述計(jì)算和分析，我們認(rèn)為該機(jī)的耕幅和功率匹配是合理的，又有理論和實(shí) 踐證明，故本設(shè)計(jì)的功率匹配較為合理、先進(jìn)，能充分發(fā)揮手扶拖拉機(jī)配套在農(nóng)忙 時(shí)獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 3.3 旋耕刀滾的設(shè)計(jì) 7 3.3.1 彎刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的確定 型系列彎刀采用阿基米德螺旋線為側(cè)刃刃口曲線的滑切性能較好，橫、彎半徑 r=30，彎折角 Qmax=37,橫刃鏟掘面的拋土覆蓋性能也較優(yōu)越。新系列彎刀的功率 都稍小于老產(chǎn)品旋耕刀片。彎刀仍是水、旱地通用的較好刀型。型刀主要用于水 田綠肥、稻茬和麥茬較多及粘重田地耕作。T 型刀的刀軸管稍大，能改善水田纏草 性能。從節(jié)能和有利于降低阻力，提高滑切和粘重土壤的適應(yīng)性能，我們選用了新 系列標(biāo)準(zhǔn)件 IIT195 型彎刀比較合理，先進(jìn)。其主要參數(shù)為： 彎刀型號(hào)：IIT195 最大刀滾半徑： Rmax=195 側(cè)切刃起始半徑：R0=125mm,R1=185mm 彎折角：Qmax=37 刀幅寬 b=50mm 有效切土角：=120 3.3.2 刀座間距 和彎刀總數(shù) 的設(shè)計(jì)和計(jì)算bz 彎刀端部對(duì)土壤適當(dāng)?shù)乃毫褦D壓作用可以降低功耗。但撕裂過大又使土塊均勻 性較差，并使用同一截面相繼入土刀片的切土節(jié)距加大而功耗增加。適當(dāng)提高刀座 間距和選用刀幅較寬的刀齒，可以減少刀齒總數(shù)和降低功耗，參考國外樣機(jī)在水田 作業(yè)時(shí)常取幾個(gè)毫米的重疊效果較好。本設(shè)計(jì)以水、旱兼用，現(xiàn)選用單刀幅寬 b=50 毫米，故取刀座間距為 50 毫米，用于彎向相同的情況而面靠面的對(duì)刀刀座間距為 65 毫米。考慮在水田作業(yè)中撕裂作用極小，對(duì)降低功耗和保證碎土質(zhì)量都能兼顧， 較為適合。彎刀總數(shù) 可按下式計(jì)算 :z (3-4)bBZ/10z =1000 =20(把)5 式中：B 耕幅（米） 刀座間距（毫米） Z 每切削平面內(nèi)刀齒數(shù) 彎刀總數(shù)取整偶數(shù)z 3.3.3 彎刀在刀軸上的優(yōu)選排列設(shè)計(jì) 彎刀的排列是否合理，在很大程度上決定了旋耕作業(yè)質(zhì)量的好壞，旋耕阻力的 大小和功率消耗等重要性能指標(biāo)。本設(shè)計(jì)吸取了國外樣機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，采用了以幅 寬中央為基準(zhǔn)，左右分成幾個(gè)小區(qū)段的勻稱、對(duì)稱和左右螺旋線排列。著重考慮了 刀軸回轉(zhuǎn)入土的動(dòng)平衡，也考慮了靜平衡等角布置；左右彎刀應(yīng)相繼順序交替對(duì)稱 入土，盡量減少刀齒數(shù)目，以求受力均衡、穩(wěn)定，力求土塊大小勻稱，區(qū)段適中， 表層平整；相鄰兩刀齒的夾角應(yīng)盡量大些，以免夾土、堵泥，又便于制造。根據(jù)日 本板井純、柴田安雄拖拉機(jī)旋耕機(jī)鉈刀的配置設(shè)計(jì)理論 ，經(jīng)綜合分析提出了三 種可行的排列，并對(duì)衡量刀齒排列的一項(xiàng)指標(biāo)；以“推斷扭矩波形法”來檢查旋耕 機(jī)刀齒的排列，并對(duì)個(gè)別刀齒作調(diào)整，從而改善旋耕機(jī)的動(dòng)力性能。最后優(yōu)選出一 種比較合理先進(jìn)的排列方案。從上述理論和優(yōu)選結(jié)果，本設(shè)計(jì)的刀齒排列方案有以 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 8 下特點(diǎn)： a、刀軸每轉(zhuǎn)過 18有一把彎刀入土，勻稱性好。 b、以幅寬中央為基準(zhǔn)，左右分開幾個(gè)區(qū)段呈均勻、對(duì)稱和左右螺旋線排列，不平 衡橫力矩分布比較均勻。 c、左右彎刀從幅寬中央基準(zhǔn)線兩邊相繼交替對(duì)稱入土，軸向受力平衡、穩(wěn)定性好。 d、土塊大小比較勻稱，碎土性能好。 e、從推斷扭矩波形圖上看得出，刀軸的扭矩曲線峰值較為平緩，受力均衡較好。 f、相鄰兩個(gè)小區(qū)的刀齒相互交替工作，使相繼入土刀齒的軸向距離較大，使刀軸 上的扭矩和彎矩較為分散。 g、每個(gè)區(qū)段由三把彎向相同的彎刀組成，耕后地表面起壟適中、表層平整。 h、每相鄰兩把刀齒的夾角不小于 72，不致夾土、堵泥，制造工藝性好。 i、每米幅寬用 20 把彎刀，減少了刀齒數(shù)目，有利于旋耕阻力和金屬耗能的減少 （老式型耕幅 0.62 米的刀齒數(shù)為 18 把，故相對(duì)于老機(jī)型減少刀齒數(shù) 30） 。 3.4 雙油封和擋草圈的設(shè)置 為了提高傳動(dòng)箱刀軸軸承處的密封性能，采用了既封油、又封泥水的雙向安置 兩個(gè)油封結(jié)構(gòu)。為了克服該軸頸處對(duì)油封的擠壓而損壞，特此軸頸處的外刀管上設(shè) 置有一個(gè)迷宮式結(jié)構(gòu)擋草圈，因直徑加大后可以減少纏草，有可以保證密封安全可 靠。 3.5 1G-100 旋耕機(jī)主要技術(shù)規(guī)格及基本參數(shù) 型號(hào)： 1G-100 手扶旋耕機(jī) 型式: 臥式直連接、中間鏈條傳動(dòng) 配套動(dòng)力： 東風(fēng)-12 手扶拖拉機(jī) 外形尺寸： 長 寬 高=1443 1080 630 耕幅寬度： 旱耕 6-10cm 水耕 8-12cm 作業(yè)速度： 旱耕、檔位（0.39m/s、0.69m/s） 水耕、檔位（0.89m/s、1.25m/s） 刀軸轉(zhuǎn)速： =240r/min刀n 刀滾半徑： Rmax=195mm 相鄰切削面間距：50mm、65mm 每切削平面內(nèi)的刀齒數(shù)：Z=1 把 刀齒總數(shù)： =20 把z 9 4 總體結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計(jì) 4.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 該旋耕機(jī)的主要由中間傳動(dòng)箱體、左右刀軸管、機(jī)架、尾輪機(jī)構(gòu)、乘座裝置和 防護(hù)罩等七個(gè)部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖，其動(dòng)力傳動(dòng)路線示意圖如圖。 4.2 主要結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì) 4.2.1 旋耕刀軸的位置的設(shè)計(jì) 旋耕刀軸的位置，是在保證拖拉機(jī)下水田配置有直徑 900 毫米的碎伐輪時(shí)沒有 干涉，并留有間隙 24 毫米和滿足耕深的條件下，通過作機(jī)動(dòng)圖找到最佳的位置設(shè) 計(jì)而成。 4.2.2 尾輪機(jī)構(gòu)位置的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)借用了原 1G-0.6 老旋耕機(jī)的尾輪機(jī)構(gòu)，僅是和現(xiàn)有的新結(jié)構(gòu)機(jī)架重新 布置其位置和聯(lián)結(jié)。在保證機(jī)組能滿足最大耕深和要求的運(yùn)輸間隙為前提，通過作 機(jī)動(dòng)圖找到的最佳位置設(shè)計(jì)而成。 4.2.3 機(jī)組平衡性能 由于該機(jī)組的結(jié)構(gòu)布置和刀齒入土都為左右對(duì)稱，受力均勻，橫向平衡較好。 該機(jī)采用中間鏈條傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)極為簡單、緊湊，旋耕機(jī)重量明顯減輕，故有機(jī)組的 縱向平衡較好。工作時(shí)尾輪的下陷和壓力較小，功率偏低，轉(zhuǎn)向靈便。 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 10 圖 4-1 總體結(jié)構(gòu)示意圖 4.2.4 定刀齒的布置 在中間傳動(dòng)箱體厚度為 6cm 部位，因兩邊旋耕刀齒不能進(jìn)入，單靠土塊的少量 撕裂作用不能達(dá)到作業(yè)質(zhì)量和要求，故設(shè)計(jì)了在該傳動(dòng)箱體下方，配置有一把 2 厘 米厚滑切固定刀齒，先將中心線處滑切劈破，再讓兩側(cè)的旋耕刀齒對(duì)剩下的各有 2 厘米寬之土帶進(jìn)撕裂和翻修，然后被碎土覆蓋，從而基本上克服了該部位的漏耕。 圖 4-2 動(dòng)力傳動(dòng)路線示意圖 11 5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 近年來，隨著我國鏈條熱處理技術(shù)和產(chǎn)品性能質(zhì)量的不斷發(fā)展、提高，伴隨著 新的鏈傳動(dòng)張緊機(jī)構(gòu)的不斷合理、完善，鏈條傳動(dòng)已在國產(chǎn)中、小型旋耕機(jī)得到廣 泛使用。本設(shè)計(jì)采用技術(shù)新穎、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的單排套筒滾子鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 圓弧形張緊板簧片的一端鉸接的板簧座用螺栓固定在箱壁上，簧片的另一端平靠在 鏈箱下壁上，當(dāng)鏈條別磨損的松動(dòng)較大時(shí)，可以從箱壁外調(diào)節(jié)頂住螺栓，改變簧片 一端的位置，保證始終處在良好的張緊狀態(tài)。 5.1 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈節(jié)距 t 的確定 根據(jù)：傳動(dòng)功率 N=12x0.74=8.88 馬力=6.53KW 計(jì)算功率 (5-1)NKcF =1.2 6.53=7.8KW 式中 為載荷系數(shù) 特定條件下單排鏈傳遞的功率 O (5-2)paZCON1/ =7.8 KW14.87.085.6 式中： 小鏈輪的齒數(shù)系數(shù)K 傳動(dòng)比系數(shù)1 中心距系數(shù)a 鏈的多排系數(shù)p 因?yàn)椋撬俣?秒弧 度 /2560/14.320 根據(jù) 可由功率曲線圖查的鏈節(jié)距 t 的值為 25.40，故選用鏈 16A（即原，和ON TG254） 。 大、小鏈輪齒數(shù) 、 的計(jì)算：大Z小 在原有最小齒數(shù) 12 的基礎(chǔ)上來綜合考慮受力磨損、重量的總體結(jié)構(gòu)等因素， 選出 =11，再從所需工作轉(zhuǎn)速 =240r/min，計(jì)算出 Z 大。小 刀n 查東風(fēng) 12 手拖設(shè)計(jì)計(jì)算原配旋耕機(jī)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分。6.219轉(zhuǎn)n 因?yàn)?：219.6 / =240 轉(zhuǎn)/分大Z小 所以： =240 / =240 11/219.6=12.02大 小 轉(zhuǎn) 圓整后?。?=12 齒大 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 12 =11 齒小Z 實(shí)有刀軸轉(zhuǎn)速： =E / =219.6 12/11=239 轉(zhuǎn)/分刀n大 小Z 選定中心距 A 根據(jù)本設(shè)計(jì)總體布置和機(jī)動(dòng)草圖的要求，用作圖法初定中心距 mm。410OA 鏈輪軸孔直徑 hd 查表有： =38mm 作用在軸上的壓力 Q 考慮機(jī)械傳動(dòng)效率為 0.8 和拖拉機(jī)輸出軸功率按 0.85 計(jì)算，旋耕扭矩功率為 。扭N =12 0.8 0.85=8.2 馬力=6.04KW扭 圓周力 NkgfP2.5491 =1.25 554=692.5kgf=6786.5NKy 式中 軸上的壓力系數(shù) 鏈條節(jié)數(shù) pL 200 /(/t2/2 ）（ 小大小大 ZAZtA =44 節(jié) 鏈條長度 L L= t=44 25.4=1117.6mmp 定中心距 A A=( -Z)/2 t=(44-11)/2 25.4=412.75mm 但考慮裝配圖工藝應(yīng)留有一定的松度，最后張緊機(jī)構(gòu)壓緊，故決定將中心距 A=410.5mm 鏈條速度 V V=znt/60 1000=11 238.36/60 1000=1.11m/s 5.2 鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 分度圓直徑 d m14.98637.425大 0小 齒頂圓直徑 a 5.2.）（大d14352）（小 齒根圓直徑 f 為鏈條滾子直徑 15.88mm1f大 dm26.8.98大d74560小f 齒寬 b 查表得：b=14.6mm 13 6 主要零部件強(qiáng)度計(jì)算 6.1 鏈傳動(dòng)的強(qiáng)度的磨損核算 鏈上的總載荷 P (6-1)321K 式中 圓周力 由離心力產(chǎn)生的拉力 鏈工作時(shí)松邊上的拉力3 工作特性系數(shù) 5421KK =1.3 1.1 1 0.8 1 =1.14 因?yàn)椋?WN0.6.3馬 力扭 NkgfP5429/2875/751 扭 因 n=8.2 式中：Q鏈條截?cái)噍d荷 n 安全系數(shù) 磨損核算： T= (6-2)KFP/ = 54614.2531P 式中： 鏈節(jié)鉸鏈上許用的單位壓力 F 鏈支承面積 驗(yàn)算結(jié)果，選用節(jié)距 t =25.4 毫米的單排套筒滾子鏈 16A 是合適可靠的。 6.2 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算和疲勞強(qiáng)度校核 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 14 已知條件：軸扭矩功率 =8.2 馬力 =219 轉(zhuǎn)/分扭N軸n 有扭矩 軸扭扭 nM/2.716 =716.2 8.2/219 =2682kgf cm 齒輪外徑 d=128mm,鏈輪直徑 D=98mm,軸的材料為 45 鋼，鏈條與水平傾斜 。42 傳動(dòng)軸的初步強(qiáng)度計(jì)算 作用在軸上的力 圓周力 =4106.2NkgfMP4198.2/6d/扭 徑向力 =1499.4N5304192tan 圓周力 =5306.6NfDQ7./0扭 垂直作用力 =6164.2NK0軸 軸上垂直力 =4125.8Nkgf421sin6si 軸上垂直力 =4576.6N6942 圖（3）傳動(dòng)軸各點(diǎn)受力示意圖 軸承處反作用力和合成力 水平力 cbaQcbPRA /)( =（153 64+467 26） 14 = 152kgf=1489.6N 水平力 aB/)( =（467 )80531 = 468kgf=4586.4N 垂直力 cbaQcbPRA /)( 15 =（419 14/)264 = 262kgf=2567.6N 垂直力 cbaQbaRB /)( = )80912 = 578kgf=5664.4N 合成力 5.2()(AAR = 62 =303kgf=2969.4N 合成力 5.02)()(BBR .24857 =744kgf=7291.2N 合成彎矩和相當(dāng)彎矩 剖面：合成彎矩 5.02)(M = 5.02a(aAAR =2423kgf cm 相當(dāng)彎矩 5.0d）扭當(dāng) =2844kgf 剖面：合成彎矩 5.02)( = 5.02a(aBBR =1984kgf cm 相當(dāng)彎矩 5.02）扭當(dāng) dM =2689kgf cm 剖面：合成彎矩 0 相當(dāng)彎矩 當(dāng) 查表得： =650 I2/cmkgf2/10cmkgfI 59.6/I 由上面的計(jì)算可知，危險(xiǎn)剖面在剖面 I 和剖面 II 處，并確定軸的各部結(jié)構(gòu)尺 寸，取兩軸承處的軸頸相等，并通過軸承的強(qiáng)度計(jì)算選用軸頸為 30 毫米，并確定 配合精度再進(jìn)行校核計(jì)算。 傳動(dòng)軸的疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度校核計(jì)算： 最小許用安全系數(shù) n =n321 查表得： ， ，.124.374. 從相當(dāng)彎矩圖可以看出，在剖面 II 處彎矩最大，在同樣大的軸頸 38 在剖面 II 處為最危險(xiǎn)面，故校核剖面該處。 已知：d=38mm 處鏈輪與軸為花鍵聯(lián)接配合，表面粗糙度為 1.6。 查表得： =2.056.1KT 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 16 8.086.0 9251 =0.45 51 最大彎曲應(yīng)力： 23/68.0/4/ cmkgfWMI最 大 最大扭矩應(yīng)力： /45.2/69/ f扭扭最 大 只考慮彎矩時(shí)的安全系數(shù) ， （因?yàn)閷?duì)稱循環(huán)應(yīng)力 ， ）n0ma =3.49n 只考慮扭矩時(shí)的安全系數(shù) =3.65 剖面 II 處的總安全系數(shù) 37.2n54. 故安全可靠。 6.3 滾動(dòng)軸承的計(jì)算和選擇 6.3.1 軸承假定載荷 Q 值的計(jì)算 公式： (6-3)ZWFBKR 式中： 軸承的徑向負(fù)荷 軸承負(fù)荷性質(zhì)對(duì)軸承壽命影響的系數(shù)FK 軸承工作溫度對(duì)軸承壽命影響的系數(shù)W 齒圈或外圈旋轉(zhuǎn)的軸承壽命影響的系數(shù)Z 查表得： ， ，4.1FW1ZK 故得： kgfQ6.04.7 6.3.2 軸承工作能力系數(shù) C 的計(jì)算 公式： (6-4)3.0)nh(ZWFBR =744 1.4 19 =29016 式中：n工作轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） ，h軸承工作壽命（小時(shí)） ，考慮了軸承的工作壽 命 h=1000 小時(shí)，查表有 。3).0n（ 6.3.3 軸承選用 查表選用 30 毫米的 7206 軸承的工作能力系數(shù) C=43000,容許靜負(fù)荷 是合理的。軸 承， 說 明 選 用值 都 計(jì) 算 的 對(duì) 應(yīng) 值 稍 大值 和故 該 軸 承 的 7206,210CQQJ 17 7 結(jié)論 a.技術(shù)先進(jìn)性方面 我設(shè)計(jì)的 1G100 型水田耕整機(jī)準(zhǔn)備由傳動(dòng)箱、傳動(dòng)軸、 中央傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和犁刀等組成。在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件和現(xiàn)有旋耕機(jī)通用件， 以降低制造成本。如果設(shè)計(jì)成功,本機(jī)可進(jìn)行旱田旋耕、水田耙整等項(xiàng)作業(yè)，能彌補(bǔ) 現(xiàn)有耕整機(jī)存在功能較單一、生產(chǎn)效率偏低等不足之處。 b.適用范圍 1G100 型水田耕整機(jī)與黃海12 或 15 馬力手扶拖拉機(jī)配套， 也能與東風(fēng)12 或其它牌號(hào)的手扶拖拉機(jī)配套相配套。能夠在水田或旱田作業(yè)。 c.生產(chǎn)條件 一般中小型機(jī)械廠、農(nóng)機(jī)廠均可生產(chǎn)制造。 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 18 參考文獻(xiàn) 1 熊元芳. 水田埋草旋耕機(jī)的試驗(yàn)研究J. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2003， （09）. 2 吳明亮, 陳銳平, 楊良玖 , 姚漢清. 1ZS-20 型水田耕整機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)J. 湖南農(nóng) 業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,(08). 3 李理,霍春明 . 提高旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量的幾點(diǎn)建議J. 農(nóng)機(jī)使用與維修, 2005,(01). 4 李均. 新型微型旋耕機(jī)問世J. 農(nóng)家致富, 2006,(24). 5 楊海瑩,胡振瑞. 旋耕機(jī)的改進(jìn)技術(shù)及使用中應(yīng)注意事項(xiàng)J. 農(nóng)機(jī)使用與維修, 2006,(04). 6 張小麗 ,張晉國,李江國,李興國. 雙層施肥旋耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)J. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2006,(11). 7 何忠良,辛惠芬 . 旋耕機(jī)刀片排列規(guī)則的探討J. 山西農(nóng)機(jī), 2000,(S1). 8 王躍生,侯志潔 . 傳統(tǒng)耕作與保護(hù)性耕作的逆向碰撞J. 農(nóng)機(jī)市場(chǎng), 2006,(05). 9 李民杰. 亞澳牌 1GQNB-180 型旋耕機(jī)J. 當(dāng)代農(nóng)機(jī) , 2006,(01). 10 李源俸 ,陳毅培. 變速滅茬旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)研究J. 南方農(nóng)機(jī), 2003,(03). 19 致 謝 本次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次全面考驗(yàn)，它也是對(duì)即將走向社會(huì)的 我們的進(jìn)行的一次有效的訓(xùn)練。在這短短的幾個(gè)月里，在我的不斷的努力下，我現(xiàn) 在回顧這場(chǎng)設(shè)計(jì)，覺得非常的獲益菲淺。我的課題是一個(gè)研究類的課題，它讓我體 會(huì)到做研究的艱難，從苦心設(shè)計(jì)出零件，采集數(shù)據(jù)，然后又要考慮的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析研究，分析工藝系統(tǒng)中加工因素與之對(duì)應(yīng)關(guān)系，查閱了不少書籍，我的理論知識(shí) 與實(shí)踐上的結(jié)合有了很大的提高，鞏固了我以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提高了我的獨(dú)立 分析問題、解決問題的能力。我在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)分析、工藝過程分析、公差配合 等方面建立一個(gè)系統(tǒng)概念，從而提高從事一線工作技術(shù)能力，增強(qiáng)工作協(xié)調(diào)能力。 當(dāng)然我也遇到了不少問題，想到了退縮，但每個(gè)人總得面對(duì)一些困難，在同學(xué)和指 導(dǎo)老師的幫助下，我終于努力的克服了困難。 雖然本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于我水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會(huì)留下 一些不足之處，在此懇請(qǐng)各位專家、老師及同學(xué)指出并原諒。 在本次設(shè)計(jì)的開始到結(jié)束一直得到曹老師的指導(dǎo)和幫助，還有我們這一小組的 全體同學(xué)的，以及給予我?guī)椭脑S多人，我對(duì)你們表示真誠的感謝！ 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 20 附 錄 序號(hào) 圖名 圖號(hào) 圖幅 張數(shù) 1 總裝配圖 1G-100-00 10A 2 部件裝配圖 1G-100-01-00 11 3 工作結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖 1G-100-02-00 1 4 犁刀軸 1G-100-03 13 5 傳動(dòng)軸 1G-100-04 1 6 大鏈輪 1G-100-05 1A 7 犁刀傳動(dòng)齒輪 1G-100-06 13 8 小鏈輪 1G-100-07 1