油茶墾復(fù)機(jī)中間傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【中間齒輪傳動(dòng)】

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墾復(fù)的方法可采用全墾、帶墾、穴墾及階梯式墾、壕溝墾等，不論采用哪種方法都應(yīng)以搞好水土保持為前提。同時(shí)要因地制宜，根據(jù)不同的地形地勢(shì)、林地狀況和經(jīng)營的方式采取相應(yīng)的墾復(fù)方法。 全墾是在地勢(shì)平坦，坡度在１５o以下的荒蕪油茶山。全墾就是將油茶林地的土壤自下而上全部翻挖過來、挖時(shí)要環(huán)山水平而上，邊挖邊把泥土蓋在雜草、灌木上面，做成一條條土埂，阻隔山水，防止水土流失，同時(shí)還可以加速雜草、灌木的腐爛，提高土壤的肥力。 ２ 油茶墾復(fù)機(jī)的工作原理 2.1　油茶墾復(fù)機(jī)的工作方式 油茶墾復(fù)機(jī)的是由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架、土壤耕作機(jī)具、懸掛機(jī)構(gòu)等組成的，通過懸掛機(jī)構(gòu)將墾復(fù)機(jī)連接在一部拖拉機(jī)后面，然后傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把拖拉機(jī)的動(dòng)力傳到傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸經(jīng)由墾復(fù)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把動(dòng)力傳到刀上，通過旋轉(zhuǎn)的方式對(duì)土壤進(jìn)行墾復(fù)。根據(jù)要求選擇墾復(fù)的方法，實(shí)現(xiàn)荒地的墾復(fù)。 2.2　油茶墾復(fù)機(jī)傳動(dòng)的選擇 油茶墾復(fù)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩種方式,一種方式是中間傳動(dòng)，另一種是側(cè)邊傳動(dòng)。中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)的選用各有利弊，一般耕幅小于拖拉機(jī)后輪外緣寬度的墾復(fù)機(jī)多采用側(cè)邊傳動(dòng)，耕幅大于拖拉機(jī)后輪外緣寬度（即1.5米以上）的墾復(fù)機(jī)，多采用中間傳動(dòng)。中間傳動(dòng)由于中間有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使得在耕地時(shí)中間部位有漏耕現(xiàn)象。 選用鏈條還是齒輪傳動(dòng)？在大功率時(shí)，相對(duì)的說，齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)要小些，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明齒輪傳動(dòng)可靠性好，使用的壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，但重量大，優(yōu)質(zhì)的合金材料用量多；鏈條傳動(dòng)較簡單，重量輕，特別是在中心距大的時(shí)候，比齒輪傳動(dòng)優(yōu)越。 依據(jù)設(shè)計(jì)的要求在動(dòng)力為33.1-40.4kw，工作深度為20-25cm,作業(yè)幅寬為1.2-1.3m的條件下，我選擇中間齒輪傳動(dòng)。 2.3　油茶墾復(fù)機(jī)的耕作機(jī)具的選擇 在刀具的選擇上我們有三種，分別為旋轉(zhuǎn)鍬、鏵式犁、旋耕機(jī)。 　鏵式犁雖然是一種傳統(tǒng)的土壤耕作機(jī)具，它的結(jié)構(gòu)簡單，可以翻垡，但碎土能力不足，需要通過后續(xù)工序的碎土作業(yè)，才能達(dá)到苗床的要求，鏵式犁工作需要很大的牽引力，這使拖拉機(jī)的重量減輕受到限制，使機(jī)組本身的移動(dòng)消耗的功率增加。 　旋耕機(jī)的碎土能力和混土能力強(qiáng)，但消耗比較高，不能翻垡，耕深一般比較淺。 　而旋轉(zhuǎn)鍬與鏵式犁及旋耕機(jī)相比，它的最大特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速低，垡片大，耕得深，可以翻垡，能量消耗比旋耕機(jī)小，碎土能力比鏵式犁好。 根據(jù)前面油茶墾復(fù)機(jī)的簡介和設(shè)計(jì)的要求，我們可以知道，作為冬季墾復(fù)的特點(diǎn)在于耕的深，能翻垡。故我選擇旋轉(zhuǎn)鍬作為本設(shè)計(jì)墾復(fù)機(jī)的耕作機(jī)具。 2.4 油茶墾復(fù)機(jī)的工作原理的總圖 圖1 中間傳動(dòng)式旋耕機(jī)機(jī)械原理總圖 1-軸 2-犁刀 3-旋轉(zhuǎn)鍬 4-支架 5-箱體 2.4.1油茶墾復(fù)機(jī)工作原理簡述 通過拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出，經(jīng)傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳給錐齒輪，錐齒輪進(jìn)行一級(jí)減速傳動(dòng)到變速箱5的輸入軸經(jīng)行走傳動(dòng)線路三級(jí)減速后傳到行走輸出軸帶動(dòng)行走地輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械的行走。另外一邊輸入軸運(yùn)動(dòng)經(jīng)三級(jí)減速傳遞到旋耕軸1，實(shí)現(xiàn)機(jī)械的旋耕作業(yè) 2.4.2油茶墾復(fù)機(jī)的三維裝配圖 2.4.3　油茶墾復(fù)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的二維圖 1-軸 2-錐齒輪 3，4--18齒齒輪 5-54齒齒輪 6-24齒齒輪 　　　　　　　　　　　　　　　　　 2.5 油茶墾復(fù)機(jī)的耕作機(jī)具 2.5.1旋耕刀的部分原理圖 1 -刀軸 2 -刀盤 3-旋轉(zhuǎn)刀 4 -支板 2.5.2旋耕刀的部分原理說明 轉(zhuǎn)子繞軸1旋轉(zhuǎn),在刀盤2上裝有三把L形刀齒，兩個(gè)相鄰刀盤的刀齒要對(duì)著安裝，在刀的背后裝有頂板4（裝在刀盤的內(nèi)側(cè)）。工作時(shí)刀切開垡片，頂板和刀一起把垡片帶到后面。當(dāng)?shù)栋眼移蛏咸崞饡r(shí)，垡片脫落頂板而滑下。 垡片長度應(yīng)該大于L，以保證拋投時(shí)垡片位于刀上。該部件的特點(diǎn)在于具有頂板。 3油茶墾復(fù)機(jī)中間傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 3.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1.1中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡圖 3.1.2中間傳動(dòng)系統(tǒng)部分的原理簡述 通過拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出，經(jīng)傳動(dòng)軸I將動(dòng)力傳給錐齒輪，錐齒輪進(jìn)行一級(jí)減速，再由同軸II的直齒輪I將動(dòng)力傳給下一級(jí)齒輪II，直齒輪II將動(dòng)力傳遞給齒輪III進(jìn)行二級(jí)減速，齒輪III將動(dòng)力傳遞給旋耕軸齒輪VI，旋轉(zhuǎn)軸V再將動(dòng)力傳遞給旋轉(zhuǎn)鍬。 3.1.3旋耕鍬的技術(shù)參數(shù) 依據(jù)設(shè)計(jì)要求動(dòng)力為３３.１－４０.４kw，工作幅寬為1.9m,最大耕深為30cm,所以選擇東方紅－LX604系列的拖拉機(jī)，轉(zhuǎn)速選為540r/min,在根據(jù)要求工作效率為0.2-0.3h㎡/h，和相關(guān)的資料可得刀具的轉(zhuǎn)速為135r/min。 3.2　傳動(dòng)比的確定 傳動(dòng)比i=540/135=4，由此得Z2/Z1=3,Z4/Z3=1,Z5/Z4=3,Z6/Z5=0.44由于耕深要求，故選擇Z3的傳動(dòng)比為1的齒輪以增加高度。 設(shè)計(jì)Z1=12,Z2=36,Z3=12,Z4=12,Z5=54,Z6=24 n=540r/min,n=n=180r/min,n=n3=1180r/min,n5=60r/min,n6=135r/min P=38.5×0.98=37.73kw,P=37.73×0.98=36.9754kw 齒輪參數(shù) 模數(shù)（mm） 壓力角（°） 齒數(shù)（個(gè)） 直徑（mm） 齒輪1 4 20 12 220 齒輪2 4 20 36 238 齒輪3 16 20 18 310 齒輪4 16 20 18 310 齒輪5 16 20 54 432 齒輪6 16 20 24 172 3.3　齒輪的設(shè)計(jì) 3.3.1 錐齒輪的基本幾何尺寸 　　　基　本　參　數(shù) 　　　　　數(shù)　值 　　　錐 齒 1　?！?shù) m 　　　　　　　4mm 錐 齒 1的　齒　形　角　 　　　　　　 20o　 　錐 齒 1　分　度　圓　直　徑ｄ 220mm 　　　錐 齒 2　齒　數(shù) z 12 　　　錐 齒 2　?！?shù)m 4mm 　錐 齒 2　分　度　圓　直　徑ｄ 238mm 　　錐 齒 2　的　齒　數(shù)z 36 3.3.2 直齒圓柱齒輪的的設(shè)計(jì) 由上得：i=3 1.齒輪材料選擇： 小齒輪4：40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241-286HB 大齒輪5：QT500-7，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229-286HB 2.計(jì)算校核： （1） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 {1}.初步計(jì)算： 轉(zhuǎn)矩T T=9.55×106=9.55×106 × T =2001286.11N. mm 齒寬系數(shù)d 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.13， 取d=1.0 接觸疲勞極限σ 由圖12.17c σ=710MPa，σ=580MPa 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力[σH] [σH]=0.9σ [σ] =639MPa,[σ]=522MPa Ad的值 由表12.16 取Ad=96mm 初步計(jì)算小齒輪直徑d d Ad 取d=120mm {2} 校核計(jì)算 圓周速度v v= v=1.36m/s 精度等級(jí) 由表12.6 選8級(jí)精度 齒數(shù)z和模數(shù)m z= d/m m=5，z=18,z=54 使用系數(shù)KA 由表12.9 KA=1.5 動(dòng)載系數(shù)KV 由圖 12.9 KV=1.2 齒間載荷分配系數(shù) K　　 K＝　　　　　　　　　 K＝1.42 齒向載荷分布系數(shù)K 　　　　　　　　　　　　　　K＝1.48 載荷系數(shù)K K= KA KV K K K=3.78 彈性系數(shù)Z　 由表12.12 Z=189.8 接觸最小安全系數(shù)S 由表12.14 S= 1.05 接觸壽命系數(shù) 由圖12.18 Z=1.18，Z=1.25 許用接觸應(yīng)力[σ] [σ]= [σ] =798MPa, [σ]=690MPa 驗(yàn)算 σ= ZZZ σ=644MPa< [σ] {3} 確定傳動(dòng)的主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑d d=220mm，d=238mm 中心距a a=180mm 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 載荷系數(shù)K K=3.65 彎曲疲勞極限σ 由圖12.23c σ=600MPa, σ=450MPa 許用彎曲應(yīng)力 = 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　=456MPa,=394MPa 驗(yàn)算　　　=　　　　　=241MPa,=234MPa 傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核。 3.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 選擇軸的材料，因傳動(dòng)軸是錐齒輪與齒輪之間的軸，應(yīng)與齒輪3的材料一致，故材料為45鋼調(diào)質(zhì)。相關(guān)尺寸如下圖所示 軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，=650Mpa，=360Mpa。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 3.4.1初算軸徑d dC 由表，C=112 =112× =26.72mm 取d=40mm 3.4.2 初步計(jì)算軸上各段長度 軸承選6208，寬度B=18mm； 小齒輪齒寬b=75mm； 3.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 計(jì)算軸上載荷： 由前計(jì)算： 齒輪作用在軸上載荷： ===21984N，=714.48N·m 3.4.4.繪制軸的彎扭矩圖，對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核 簡化軸上載荷如圖： 其中， =21984N，T==714.48N·m， ==21984×=20658.2N ==21984×=7518.97N 畫軸的彎矩圖，扭矩圖 由彎矩圖、扭矩圖可知B點(diǎn)為危險(xiǎn)截面。對(duì)B點(diǎn)進(jìn)行校核計(jì)算： M===19565.8Nm 查表得：=215Mpa，=102.5Mpa，=60Mpa 對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，取===0.27 ===19566.8N·m 所以： ===12.23Mpa=60Mpa 滿足強(qiáng)度要求。 軸承選用6208，錐輪和齒輪結(jié)構(gòu)見零件圖。 3.5 軸承的校核 3.5.1 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P： 由式：P=X+Y知， 對(duì)不承受軸向載荷的深溝球軸承，X=1，Y=0 :； 由力學(xué)相關(guān)知識(shí)解得：=2599.6N；； ；728.46N ==3409.6N ==5894.3N 得：= =3409.6N；= =5894.3N 3.5.2 校核計(jì)算 軸承的計(jì)算額定動(dòng)載荷，它與所選用軸承型號(hào)的基本額定載荷C值必須滿足下式要求： C=；=3 為軸承的預(yù)期使用壽命， 查表，取=6000h 解得=3409.6=21.68KwC=29.5Kw =5894.3=27.24KwC=29.5Kw 綜上：軸承滿足使用要求，選用合理 3.5.3 軸上鍵連接的選擇及校核 因無特殊要求，選用圓頭普通平鍵，鍵10×8，通常（1.6～1.8）d 因此，L（1.6～1.8）×34=54.4～61.2mm，取L=50mm； 校核計(jì)算如下： 鍵的接觸長度=L-b=50-10=40mm。鍵與縠的接觸高度h2=82=4mm； 許用擠壓應(yīng)力查表取=150Mpa；所以鍵連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為： T=d=×0.004×0.04×0.034×150×=408N·m=129.68N·m。 所以，以上選擇的參數(shù)滿足強(qiáng)度要求。合理。 3.5.4軸上螺母的選擇 因螺母只需一般的固定作用，并無特殊要求，所以選用普通六角螺母M10。 3.6懸掛機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 懸掛機(jī)構(gòu)的作用是掛接懸掛式農(nóng)具，連接墾復(fù)機(jī)和拖拉機(jī)的機(jī)具。懸掛機(jī)構(gòu)如下圖，主要由連桿、起落搖臂、支桿等組成。　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 懸掛機(jī)構(gòu)總圖 　　　　　　　　　　　　支桿 　　　　　　　　　　　 連桿　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 起落搖臂 3.7 耕作機(jī)具的設(shè)計(jì) 根據(jù)前面關(guān)于耕作機(jī)具的選擇我們可以知道，我們所選的刀具為旋轉(zhuǎn)鍬，它的最大特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速低，垡片大，耕得深，可以翻垡，能量消耗比旋耕機(jī)小，碎土能力比鏵式犁好。在排列上，為了使更好的耕作，避免漏耕，故采用中間箱體增加一把犁刀，如下圖： ４總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)從從動(dòng)的方式和傳動(dòng)比上入手，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，查閱相關(guān)的資料確定配置動(dòng)力和刀軸的轉(zhuǎn)速，然后依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)關(guān)于齒輪的設(shè)計(jì)的方法對(duì)中間傳動(dòng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和相關(guān)參數(shù)、強(qiáng)度的設(shè)計(jì)。由于對(duì)于墾復(fù)的理解和相關(guān)的參數(shù)的不理解，使得第一次的設(shè)計(jì)在各方面達(dá)不到技術(shù)的要求，無法進(jìn)行墾復(fù)。墾復(fù)的特點(diǎn)在于其實(shí)在荒蕪的茶山上進(jìn)行的耕作，在耕作時(shí)要求低速，耕深，所以相應(yīng)的力矩就較大。而且在刀具上的選擇上墾復(fù)的特點(diǎn)也是不得不考慮的因素，故而我選擇較大的傳動(dòng)比以實(shí)現(xiàn)低速的耕作，選擇旋轉(zhuǎn)鍬以實(shí)現(xiàn)對(duì)墾復(fù)的作業(yè)。本次設(shè)計(jì)也使我對(duì)畫圖軟件有了更深的認(rèn)識(shí)，根據(jù)饒老師的指導(dǎo)，首先我利用Proe繪畫了三維圖，得以達(dá)到簡明直觀的圖，對(duì)以后的設(shè)計(jì)有了很大的幫助，然后用AutoCAD軟件，繪制好零件和裝配圖，在饒老師的精心指導(dǎo)下，結(jié)合機(jī)械相關(guān)的書籍和文獻(xiàn)才完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 參 考 文 獻(xiàn) [1]邱宣懷、郭可謙、吳宗澤等.機(jī)械設(shè)計(jì).4版.北京：高等教育出版社.2010. [2]劉混舉、趙河明、王春燕.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì).北京：國防工業(yè)出版社.2010. [3]于永泗、齊民.機(jī)械工程材料.8版.大連：大連理工大學(xué)出版社.2010. [4]鄭文緯、吳克堅(jiān).機(jī)械原理.7版.北京：高等教育出版社.2010. [5]劉鴻文.材料力學(xué).4版.北京：高等教育出版社.2010. [6]邵立新 夏素民 孫江宏等編著 Pro/E Wildfire 3.0 中文版.北京：清華大學(xué)出版社.2007. [7]陳于萍、周兆元.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009. [8]何銘新、錢可強(qiáng).機(jī)械制圖.5版.北京：高等教育出版社.2008. [9]蔣曉、沈培玉、苗青.AutoCAD2008中文版機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例教程.北京：清華大學(xué)出版社.2008. [10]趙衛(wèi)軍 主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，北京：科學(xué)出版社.2010 致謝 轉(zhuǎn)眼間，我已經(jīng)在美麗的江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院度過了四個(gè)年頭。四年，這是我人生中非常重要的四年。給我留下了大學(xué)生活的美好回憶，留下了一筆無形的巨大的知識(shí)財(cái)富。這必將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)、工作、生活產(chǎn)生積極、長足的幫助。感謝江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院四年來的培養(yǎng)，在此，我真誠地向我尊敬的老師們和母校表達(dá)我深深的謝意！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師饒洪輝老師的多次指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題、構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到論文寫作的過程中，饒洪輝老師多次與我深入細(xì)致地探討，并給我提出切實(shí)可行的指導(dǎo)性建議。而且還給我提供了多套方案和設(shè)計(jì)思路。饒老師的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。在此，請(qǐng)?jiān)试S我向尊敬的饒洪輝老師表示真摯的謝意！ 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，同時(shí)還得到許多社會(huì)人士的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。 最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)此畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝！ 衷心祝愿母校江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院的明天更加美好！ 22