3685 小型旋耕機的設(shè)計

3685 小型旋耕機的設(shè)計,小型,旋耕機,設(shè)計 UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）題目 ：小型旋耕機的設(shè)計學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化年 級： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二一二 年 四月I摘要旋耕機是在我國廣大丘陵，山區(qū)，地塊小，高差大，無機耕道，果園，茶園，菜地，溫室大棚作業(yè)的耕耘機械。本篇畢業(yè)設(shè)計對旋耕機的國內(nèi)外情況進行了說明，分析和對比，首先進行了發(fā)動機的選擇，變速器的選擇，部分零件的選擇，傳動路線的設(shè)計；然后對齒輪箱的設(shè)計和校核，關(guān)鍵零部件的校核；最后是工作零部件的總成。國外旋耕機設(shè)施農(nóng)業(yè)耕作機械已非常成熟，作業(yè)性能穩(wěn)定，功能齊全，小巧輕便。日本、荷蘭、以色列等國家的產(chǎn)品廣泛用于旋耕、犁耕、開溝、作畦、起壟、中耕、培土、鋪膜、打孔、播種、灌溉和施肥等作業(yè)項目。如果有適用于中國國情的小型旋耕機問世，不但直接經(jīng)濟效益顯著，而且還具有廣泛的社會效益，其推廣前景將是十分廣闊的。可以大大提高中國農(nóng)業(yè)的機械化水平，向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化邁出堅實的一步。關(guān)鍵詞：小型旋耕機 設(shè)計IIAbstractRotary cultivator is in our country vast hilly, mountainous area, small plot, elevation, inorganic farming road, orchard, tea garden, vegetable garden, greenhouse cultivation machinery operation. The graduation design for rotary machine at home and abroad were introduced, analyzed and compared, the engine options, transmission choices, parts selection, transmission line design; then the gear box design and verification, key parts of the check; the last is working parts assembly.Foreign rotary facility farming machinery is very mature, stable working performance, complete functions, compact and lightweight. Japan, Holland, Israel and other countries, the products are widely used in rotary tillage, plowing, ditching, ridging, bedding, intertill, ridging, filming, punch, sowing, irrigation and fertilization project. If there is a suitable for China s small rotary tiller is published, not only economic benefit is obvious, but also has a wide range of social benefits, its prospects will be very broad. Can greatly improve the agriculture mechanization level in China, to agricultural modernization has taken a solid step forwardKey words: small rotary tiller design1目錄摘要 .IAbstract.II第一章 前言 .11.1 選擇此課題的背景 .11.2 旋耕機的簡介 .11.3 旋耕機的發(fā)展趨勢 .11.4 中國未來農(nóng)業(yè)機械化的展望 .2第二章 旋耕機工作原理與構(gòu)造 .22.1 旋耕機工作原理 .22.2 旋耕機的構(gòu)造 .4第三章 方案的確定 .53.1 總體設(shè)計 .53.2 主要部分確定 .5第四章 旋耕機各部分的選擇 .54.1 柴油機的選擇 .54.2. 耕幅的選擇 .64.3 刀軸轉(zhuǎn)速選定 .64.4 傳動形式的選擇 .74.5 刀滾的選擇 .74.6 齒輪箱的選擇 .104.7 罩殼和拖板 .11第五章 各種部件的設(shè)計選擇 .115.1 柴油機的選擇 .115.2 傳動比的確定 .125.3 各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩 .125.4 選擇帶型 .135.5 齒輪的設(shè)計 .165.6 軸的設(shè)計 .205.7 鏈輪的設(shè)計 .225.8 變速齒輪箱的設(shè)計 .22小結(jié) .24參考文獻 .25致 謝 .261第一章 前言1.1 選擇此課題的背景結(jié)合江西省的地理環(huán)境我們可以得知，江西地貌大致可以劃分為 9 個地貌區(qū)和 9 個地貌副區(qū): 一為贛西北中低山與丘陵區(qū)。 二為鄱陽湖湖積沖擊平原區(qū)。 三為贛東北中低山丘陵區(qū)。四為贛撫中游河谷階地與丘陵區(qū)。 五為贛西中低山區(qū)。 六為贛中南中低山與丘陵區(qū)。土地總面積 166947 平方公里，占全國土地總面積的 1.74%，居華東各省市之首。其中山地 60101 平方公里（包括中山和低山） ，占全省總面積的 36%；丘陵 70117 平方公里（包括高丘和低丘） ，占 42%; 崗地和平原 20022 平方公里，占 12%，水面 16667 平方公里，占 10%。由此可見地雖廣，卻不適合耕種。如何有效高效地利用著有限的資源顯得十分的重要，更能看出江西省大力發(fā)展中小型旋耕機的急迫性和重要性。1.2 旋耕機的簡介早在十九世紀中末葉，世界上就出現(xiàn)了旋耕機，一九一零年左右才達到實用水平，一九二二年首先在澳洲和英國推廣實用，以后擴展到以歐洲為主的許多國家。一九三零年以后，日本又將歐洲旱地使用的旋耕機成功地運用到水田。所以旋耕機在近幾十年內(nèi)有了較大的發(fā)展。目前，從國外的旋耕機使用情況來看，多數(shù)安有安全離合器，有兩種以上刀滾轉(zhuǎn)速，三四種刀型，配有鐵輪或者膠輪限深裝置。我國旋耕機的發(fā)展，是先有與手扶拖拉機配套的旋耕機。輪式拖拉機的配套旋耕機是從一九五九年開始研制的，到一九六三年已有十幾種不同型號的旋耕機用于生產(chǎn)。通過整頓、補缺和提高，逐步向著適合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的系列旋耕機發(fā)展。1.3 旋耕機的發(fā)展趨勢隨著農(nóng)業(yè)機械化程度的不斷增強，工作效率和效益的日益提高，現(xiàn)有的旋耕機弊端也不斷顯現(xiàn)出來，已滿足不了農(nóng)藝要求和生產(chǎn)規(guī)模擴大的要求。故對現(xiàn)有的旋耕機的發(fā)展會出現(xiàn)以下幾種發(fā)展趨勢：1、向?qū)挿咚傩托麢C發(fā)展；2、向聯(lián)合收割機發(fā)展；3、向全幅深旋耕機發(fā)展；4、向自動化，智能化方向發(fā)展；5、小型旋耕機的需求會不斷的增強。目前，我國的農(nóng)機發(fā)展很不平衡，農(nóng)業(yè)機械化水平明顯偏低，農(nóng)機服務(wù)組織化程度低, 整體效益差，農(nóng)業(yè)機械裝備結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)機具科研開發(fā)配套系統(tǒng)建設(shè)落后。21.4 中國未來農(nóng)業(yè)機械化的展望創(chuàng)新是農(nóng)業(yè)機械化水平提高的關(guān)鍵，未來農(nóng)機化創(chuàng)新的特點：一是加強技術(shù)創(chuàng)新。要結(jié)合農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加快農(nóng)機新技術(shù)、機具的研究與開發(fā)，力爭在糧食作物、經(jīng)濟作物和牧業(yè)等機械化生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵技術(shù)，以及農(nóng)產(chǎn)品分級、加工轉(zhuǎn)化等方面取得新的突破，提高農(nóng)機化技術(shù)水平。二是加強機制創(chuàng)新。要進一步深化農(nóng)機化科技體制改革，充分發(fā)揮農(nóng)機科研院校、大型農(nóng)機企業(yè)的積極作用，優(yōu)化農(nóng)機科技資源配置。三是加強農(nóng)機化新技術(shù)的推廣應(yīng)用。要重點推廣水稻機械化生產(chǎn)、玉米收獲及育苗移栽機械化、機械化旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)、秸稈機械化還田、糧食產(chǎn)地烘干、設(shè)施農(nóng)業(yè)機械化、經(jīng)濟作物機械化、牧業(yè)機械化、農(nóng)產(chǎn)品加工和農(nóng)用航空“十大”農(nóng)機化技術(shù)。第二章 旋耕機工作原理與構(gòu)造2.1 旋耕機工作原理旋耕機是由拖拉機動力輸出軸驅(qū)動的耕作機具。旋耕機無論是裝在手扶拖拉機上，還是裝在輪式拖拉機或履帶拖拉機上，其工作原理基本相同（如圖 1.1 圖 1.2 所示）3刀片端點運動軌跡 V-機組前進速度 W-旋轉(zhuǎn)角速度 S-土塊厚度 a-耕深圖 2.1 速度簡圖圖 2.2 旋耕機工作過程刀片是旋耕機的主要工作零件，好像是好多小鋤齒按螺旋形安裝在水平刀軸上，刀軸與拖拉機輪軸平行，由拖拉機動力輸出軸經(jīng)萬向節(jié)，變速箱驅(qū)動旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)方向和拖拉機驅(qū)動軸相同） ，刀片隨刀軸轉(zhuǎn)動自地面從上向下切削土壤，由于拖拉機的前進，旋轉(zhuǎn)的刀片不斷切入未耕土壤，切下的土塊被拋向后方，并與罩殼，拖板相撞擊，進一步破碎再落到地面，最后由拖板拉平，因而碎土充分，地面平整。切下來的土塊是楔形，縱斷面垂直于機具前進方看去呈現(xiàn)月牙形。這種形狀的形成原因，是由于刀片隨刀軸旋轉(zhuǎn)的同時，還要跟隨拖拉機前進的合成運動的結(jié)果。月牙輪廓線就是刀片端點合成的軌跡。因此，刀片旋轉(zhuǎn)速度和拖拉機前進速度的快慢，就決定了土塊的大小。實踐證明，刀片轉(zhuǎn)速大，而前進速度小時，土塊細??；刀片轉(zhuǎn)速小，而前進速度大時，土塊粗大。要達到農(nóng)業(yè)要求的碎土效果，務(wù)需合理選配刀片轉(zhuǎn)速和前進速度。為了便于分析問題，用速比系數(shù) 來表示轉(zhuǎn)速和機組前進速度的配合關(guān)系。速比系數(shù) =刀片端點圓周速度/機組前進速度14用旋耕機在中等粘度的水稻田里耕作（土壤含水率一般在 2030%為適耕范圍） ，每把旋耕刀所切的土塊厚度在 10 厘米左右，碎土質(zhì)量就可以滿足種麥的要求。如果土壤的含水率大于 35%，則切削的土塊厚度必須在 67 厘米才能滿足上述要求。大家也許都知道，土壤粘，碎土差，土壤松，碎土好。耕地適時，碎土就好，過干過濕都不利于旋耕機碎土。2.2 旋耕機的構(gòu)造旋耕機雖系動力驅(qū)動的農(nóng)具，但結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，剛性較好，都是矩形框架結(jié)構(gòu)。按與拖拉機的聯(lián)接方法，系列旋耕機可分直接聯(lián)接和三點懸掛兩種。其中,直接聯(lián)接又可分為側(cè)邊齒輪傳動和側(cè)邊鏈條傳動兩種；三點懸掛又可分為中間齒輪傳動，側(cè)邊齒輪傳動和側(cè)邊鏈條傳動三種。一般旋耕機均由機架、動力傳動系統(tǒng)、罩殼拖板、刀滾等幾部分組成。旋耕機的型號按 J B / 下 8 5 7 4 的規(guī)定， 手扶拖拉機旋耕機型號由下列代號和主參數(shù)組成。1G S Y Z -XX1G 類別代號:I G 表示耕整地機械類中的旋機S 配套特征代號 : S 表示與手扶拖拉機配套Y 配套手扶拖拉機動力:KWZ 傳動特征代號: 鏈傳動用 L 標出，齒輪傳動不標出XX 工作幅寬，CM例如工作幅度為 60CM，鏈傳動配 9 kW 手扶拖拉機的旋耕機旋耕機 1GS9L-60 JB/T 9798.1-1999表 2.1 系列旋耕機主要技術(shù)規(guī)格和性能（耕幅為 1m 部分）型 號項 目 1G-100 1GL-100 1GZ-100 1GZL-100外形尺寸（長x 寬 x 高）mm1012*1245-10261032*1238*10151334*1052*6751334*1052*675整機重量（公斤）196 190 200 200實際耕幅（mm）980 980 980 980耕 深（mm）旱耕 120160 水耕 140180刀片型式數(shù)量 左右彎刀各 14 把最終傳動形式 齒輪傳動 鏈條傳動 齒輪傳動 鏈條傳動刀 540 高檔 220 198 222 222軸 低檔轉(zhuǎn) 720 高檔速 低檔R 1000 高5檔/m 低檔機組前進速度（公里每小時）旱耕 23 水耕 35生產(chǎn)率（畝/班）2030配套動力（馬力）2030第三章 方案的確定3.1 總體設(shè)計由于此次設(shè)計的是小型旋耕機，因此選擇直接聯(lián)接旋耕機設(shè)計，這樣機架主要由提升梁、中間齒輪箱體、側(cè)邊鏈條（或齒輪）箱體、右側(cè)板等機件構(gòu)成。中間齒輪箱體用連接體固定在拖拉機后橋殼體上，側(cè)邊鏈條（或齒輪）箱體和右側(cè)板部件則與中間齒輪箱左、右主梁活鉸聯(lián)接，通過提升梁使側(cè)邊鏈條（或齒輪）箱與右側(cè)板繞中間齒輪箱左、右主梁旋轉(zhuǎn)，達到刀滾的升降。3.2 主要部分確定直接聯(lián)接的旋耕機沒有萬向節(jié)，而是采用牙嵌離合器，把柴油機的動力直接傳遞到旋耕機上。因此傳動部分我們可以這樣理解，柴油機-牙嵌離合器 -皮帶輪傳動-鏈輪傳動-中間齒輪箱- 側(cè)邊鏈輪箱- 刀軸第四章 旋耕機各部分的選擇4.1 柴油機的選擇這里，通過比較性價比，我們選擇常州王常柴油機有限公司的柴油機該公司主要型號柴油機如下：6型號 R185 R192 ZS195 ZS1105 ZS1110 ZS1115 型式 單缸,臥式,四沖程 缸徑*沖程 85*82 92*90 95*115 100*115 110*115 115*115 活塞總排量 0.510 0.598 0.815 0.996 1.093 1.1945 壓速比 17.5 17 17 17 17 17 標準功率/轉(zhuǎn)速 5.88/8/2600 7.7/8.8/2400 9.54/2200 12.1/2200 13.2/2200 14.7/2200 最大功率/轉(zhuǎn)速 6.5/9/2600 8.46/9.7/2400 10.6/2200 13.2/2200 14.7/2200 16.2/2000 燃油消耗率 280 287 242.1 238 238 238 燃油方式 直噴 冷卻方式 蒸發(fā) 潤滑方式 壓力飛濺 起動方式 手搖或電啟動 凈質(zhì)量 90 90 145 150 180 185 型號 ZS1115M ZS1125 ZS1130 L28M LC195 LC1110 型式 單缸,臥式,四沖程 缸徑*沖程 115*115 125*115 130*120 125*120 95*115 110*115 活塞總排量 1.1945 1.41 1.593 1.48 0.815 1.093 壓速比 17 16.5 16.5 17 17 17 標準功率/轉(zhuǎn)速 14.7/2200 17.65/2200 20/2200 20.2/2200 8.82/12/2200 13.2/18/2200 最大功率/轉(zhuǎn)速 16.2/2000 19.41/2200 22/2200 22/2200 9.7/13.2/2000 14.7/20/2200 燃油消耗率 238 244.8 244.8 254.2 238 244.8 燃油方式 直噴 冷卻方式 蒸發(fā) 潤滑方式 壓力飛濺 起動方式 手搖或電啟動 凈質(zhì)量 195 210 210 210 145 185再聯(lián)系到表 2.1 中的配套動力為 2030 馬力，我們選擇的柴油機為 R185.4.2. 耕幅的選擇從使用角度來看，耕幅以大于拖拉機后輪外側(cè)的輪距為好。這樣，旋耕機能對稱地配置在拖拉機后面，可以避免牽引偏移，操作較平穩(wěn)，又可適應(yīng)各種耕作方法的作業(yè)（左、右回轉(zhuǎn)，套耕等） 。但耕幅往往受到拖拉機功率的限制。系列旋耕機以適應(yīng)南方水田地區(qū)的農(nóng)藝要求為主，聯(lián)系到江西省多山陵地形和表 1 中的技術(shù)規(guī)格選定拖拉機馬力和耕幅。所以旋耕機的耕幅選擇 1005CM ，實際耕幅 980mm 。4.3 刀軸轉(zhuǎn)速選定正確選擇旋耕機刀軸轉(zhuǎn)速和拖拉機轉(zhuǎn)速.為保證旋耕機在作業(yè)中碎土符合農(nóng)藝要求,旱耕作業(yè)前進速度選用 23km/h,水耕或耙地作業(yè)則可選用 35km/h.對旋7耕機刀軸轉(zhuǎn)速而言,一般旱耕或耕作比阻較大的土壤時選用低速擋,其轉(zhuǎn)速為200r/min 左右,在水耕、耙地和耕作比阻較小的土壤時選用高速擋,其轉(zhuǎn)速一般為270r/min 左右。這里，我們假定刀軸轉(zhuǎn)速為 260r/min。4.4 傳動形式的選擇選用中間傳動還是側(cè)邊傳動？一般耕幅小于拖拉機拖拉機后輪寬度的旋耕機多用于側(cè)邊傳動，耕幅大于拖拉機后輪外緣寬度的旋耕機，多采用中間傳動。根據(jù)前面的設(shè)想，這里我們選用側(cè)邊傳動。下面來比較一下鏈條傳動和齒輪傳動？齒輪傳動可靠性好，使用壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，但是重量大，優(yōu)質(zhì)合金用量多；鏈條傳動較輕便，重量輕，特別在中心距大的時候，比齒輪傳動優(yōu)越。針對鏈條傳動壽命短，易損壞等問題，經(jīng)改進并在 11.5 米旋耕機上用 1 英寸雙排套筒滾子鏈條傳動，基本可靠。綜合考慮來看，這里我們選用齒輪傳動。4.5 刀滾的選擇刀滾主要由刀片、刀座、刀軸組成的。刀片和刀座都是全系列通用的。它是旋耕機的主要工作部件，刀片形狀及其排列形式直接影響旋耕機的工作性能。4.5.1 刀滾半徑刀滾半徑是刀軸回轉(zhuǎn)中心到刀片端點的距離。刀滾半徑的確定主要根據(jù)旋耕作業(yè)要達到的最大深耕深，在滿足耕深要求和結(jié)構(gòu)允許的前提下，刀滾半徑應(yīng)設(shè)計的盡量小些，使刀片端點的圓周速度不致于過大，避免增加旋耕功率的消耗，同時也可使整個旋耕機的結(jié)構(gòu)比較緊湊，減輕整機重量。系列旋耕機要求達到的最大耕深，旱耕為 16 厘米，水耕是 18 厘米，故采用刀滾半徑為 245毫米和 260 毫米的兩種彎刀。這里我們選擇 245 毫米的旋耕刀。4.5.2 刀片刀片（又叫犁刀，刀齒）是旋耕機的主要工作零件，也是易損件，用螺栓固定在刀座上，刀座按螺旋線排列，焊接在刀軸上，隨刀軸一起旋轉(zhuǎn)，起著切碎土垡的作用刀片有鑿型和“L”型兩類。鑿型刀前端刃口較窄，呈平口型或尖頭型。有較好的入土能力主要起挖掘土壤的作用，工作時候需要的功率較小，但易繞草，適用于無草莖的疏松土壤和熟地上耕作?！癓”型刀靠銳利的刃口切土，刀刃由側(cè)切刃和正切刃兩部分組成，側(cè)切刃8呈直線型或圓弧型，順著回轉(zhuǎn)方向延伸，切土?xí)r還起著支撐側(cè)壓力的作用。正切刃呈直線或者空間曲線狀。常用的“L”型刀有直角刀、沼澤刀和彎刀等幾種。直角刀刀身較寬，剛度較好，主要用于耕作松軟的熟地。切削幅寬較其它刀型為大，一般用螺栓固定在焊有刀盤的刀軸上。這種刀的側(cè)切刃和正切刃一般都由直線構(gòu)成。沼澤刀主要用于耕作沼澤地和草地。為了便于切斷植物的根系，刀身寬度較大，有較大的剛度，而切土的耕幅較直角刀為窄，側(cè)切刃成直線型，正切刃成圓弧形。彎刀是目前推廣使用比較普遍的刀型，由于這種彎刀刃口有較大的滑切角，不易繞草；彎刀主要用于耕作土壤沾濕，田內(nèi)有草、綠肥等易繞物的水稻田。系列旋耕機主要安裝刀滾半徑為 245 毫米的彎刀上述各種類型的旋耕刀，無論是哪種形式，都應(yīng)采用 65 錳優(yōu)質(zhì)鋼材鍛造而成，要求刃口鋒利，形狀正確。目前系列旋耕機的彎刀大多采用國家供應(yīng)的周期軋制刀坯型鋼滾鍛成型。也有一些工廠或使用單位還是用手工鍛打彎刀，形狀不易保持正確一直。下面是手工手工制造旋耕機彎刀應(yīng)注意的關(guān)鍵性問題：（1）應(yīng)盡可能選用規(guī)定的 65 錳鋼材料。這種材料耐磨，使用壽命長，熱處理后不易變形；（2）按著圖形展開形狀做外形樣板，以供鍛造檢測之用；（3）先加工刀柄固定孔，用樣板彎刀的孔為基準，檢測鍛打出來的成品，將多余部分切除；（4）磨刃口；（5）以刀柄和固定孔為定位基準，按尺寸彎型（可以做一個簡單的彎型模具） ；（6）用彎型樣板檢測，合格后熱處理。國產(chǎn)刀片有耐磨性好的優(yōu)點，但抗折強度差，不能適應(yīng)復(fù)雜的土，質(zhì)和意外撞擊。為提高旋耕機刀片內(nèi)在質(zhì)量,充分發(fā)揮 65 錳鋼的特性。使其既耐磨而義杭折；因此建議熱處理工藝改進如下：第一種方案 保證刀尖、刀刀部分有良好的耐磨性，而刀背和刀棲部分都有足夠的抗折強度 ，為此，設(shè)術(shù)條件和熱處理如下：1. 刀尖、刀刃部分的硬度為 HRC5458 ,刀背和刀柄部分硬度為 HRC4347。2. 金相組織。刀尖、刀刀部分為回火馬氏體，刀背和刀棲部分為回火屈氏體。3. 熱處理工藝。先將刀片加熱到 810830整體淬火，使硬度達到HRC6063，然后再局部分級回火（380400）及刀尖和刀刃部分低溫回火（180200 ） 。第二種方案 由既保證刀片在耐磨性好，又達到抗折強度高的硬度最佳值來確定。即綜合機械性能較好。其技術(shù)條件和熱處理工藝應(yīng)為：1. 片整體硬度為 HRC4750；2. 相組織均為回火屈氏體；3. 處理工藝。將刀片加熱到 810830整體淬火，使硬度達到 HRC6063，然后再整體中溫回火（380400） 。以上兩種方案比較 第一種情況刀片機械性能比較理想 ,但熱處理工藝較復(fù)雜第二種情況刀片的耐磨性和抗折強度比第一種情況差些，而對寬刀較為合理，9但熱處理工藝較簡單。圖 4.1 刀片簡圖4.5.3 排列及入土順序為了使旋耕機在工作中不發(fā)生漏耕與堵塞，并使旋耕機刀軸受力均勻，刀片在刀軸上除了有規(guī)則地（按螺旋線）排列外。還必須使相鄰兩刀片在軸向和徑向的角度差（也叫相位差）方面，保持一個適宜的數(shù)值，同時還使左、右彎向刀片的入土順序交錯進行，對稱地入土。下圖是中間傳動旋耕機的刀片排列及入土順序。由于中間傳動，有左右兩根刀軸，每根刀軸各有兩條螺旋線，左右彎刀分別安裝在螺旋線上，但左右刀軸各有一條螺旋線是不連貫的，這樣的布置主要是為了滿足刀軸每轉(zhuǎn)過一相等角度，就有一把刀片入土的要求。相鄰?fù)虻镀g相位差 5736，同一截面上兩把刀片的相位差 12936。裝配刀片時必須嚴格按照使用說明書的刀片排列圖安裝，左右彎向刀片也不得搞錯。不致于因刀片位置裝錯而產(chǎn)生的堵塞或者負載不均勻等現(xiàn)象。中間傳動旋耕機的傳動箱設(shè)在刀軸中間，有一定寬度，刀軸旋轉(zhuǎn)時要讓開箱體，為保證安全，還要求刀片與箱體之間保持一定的間隙。因此，箱體寬度和這個間隙就構(gòu)成了耕地時的漏耕地段。在粘重土壤上耕作，這種漏耕地段特別顯著。消除漏耕地段裝置有兩類：第一類是在箱體下面安裝梨鏟之類的工作部件，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但消除漏耕的質(zhì)量不理想。第二類是在刀軸上安裝特殊結(jié)構(gòu)的刀座和刀片，當(dāng)?shù)遁S旋轉(zhuǎn)時，刀片既能切割箱體下部的土壤，又能讓開箱體，不和箱體相碰。耕作質(zhì)量與旋耕相同，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造比較困難。下圖是刀片在刀軸上位置的展開10圖 4.2 刀片的展開4.6 齒輪箱的選擇1.側(cè)邊傳動的中間齒輪箱中間齒輪箱把拖拉機輸出軸傳來的動力，改換傳動方向和變速后傳給側(cè)邊齒輪箱。無變速齒輪的中間齒輪箱，由一對錐齒輪、兩根軸組成。這種箱體結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，目前主要用于 1 米耕幅的四種型號的旋耕機。主要是與動力輸出軸為 540 轉(zhuǎn)分的拖拉機配套。2.側(cè)邊傳動箱系列旋耕機的側(cè)邊傳動箱，有齒輪傳動和鏈條傳動兩種。三個圓柱齒輪的側(cè)邊齒輪箱，通過它將中間齒輪箱傳來的動力傳給刀軸，箱體除了安裝齒輪外，又是旋耕機矩形框架的組成部分，所以要求牢固，可靠，剛性好。這種箱體中心距小，結(jié)構(gòu)重量輕，多用于 1 米耕幅的旋耕機。缺點是中間齒輪較大，鍛造加工比較困難，優(yōu)質(zhì)材料用量較多。四個圓柱齒輪的側(cè)邊齒輪箱。這種箱體中心距較大，用于有交換齒輪的中間齒輪箱的旋耕機。與三個的側(cè)邊齒輪箱比較，中間齒輪較小，但零件多，結(jié)11構(gòu)重量比較大，一般用于 1.25 米以上耕幅的旋耕機。側(cè)邊鏈條箱由鏈輪，張緊滑輪，鏈條箱體等零件組成。用于 11.5 米耕幅的三種旋耕機。鏈條規(guī)格為一英寸雙排套筒滾子鏈（加強型） 。主、被動鏈輪中心距有兩種，小的中心距和上述三個齒輪傳動的主被動齒輪的中心距相同，大的中心距和四個齒輪傳動的中心距相同，主要考慮到側(cè)邊齒輪傳動和鏈條傳動旋耕機中某些零件的通用性，以提高多品種的“三化”程度。在結(jié)構(gòu)和工藝等方面，鏈條傳動比齒輪傳動有一定的優(yōu)越性，關(guān)鍵是要提高鏈條的壽命，工作可靠性和降低成本，同時也要注意正確的使用和調(diào)整。4. 中間傳動旋耕機的齒輪箱中間傳動旋耕機的齒輪箱，主要由一對錐齒輪，三個圓柱齒輪組成。采用這種形式的齒輪箱，拖拉機動力經(jīng)萬向節(jié)傳給齒輪減速并改變方向后，直接帶動力軸旋轉(zhuǎn)工作。刀軸分為左右兩段安裝在齒輪箱兩側(cè)。這種結(jié)構(gòu)形式的特點是機架牢固，剛性好，布局合理，特別是用于耕幅大于拖拉機輪距的時候，更能顯示出它的優(yōu)越性。缺點是中間齒輪箱不能安裝彎刀，如果不設(shè)置特殊工作部件來彌補，將出現(xiàn)漏耕或工作部件掛草堵塞等現(xiàn)象。4.7 罩殼和拖板罩殼與拖板能起到擋住被刀片拋出的土塊再次得到破碎，并使耕后地表平整，改善勞動條件和保證安全操作安全的作用。刀片與罩殼的間隙過大，結(jié)構(gòu)不允許。間隙過小，則易堵塞而增加摩擦阻力。一般情況下，刀片與罩殼之間的間隙，前端為 3040 毫米，后端為 7080 毫米。系列旋耕機的罩殼拖板形式基本相同。主要是由圓弧形的罩殼、拖板、鏈條、罩殼撐桿等兩件組成的。罩殼和機架上的側(cè)邊齒輪（或鏈條）傳動箱體及側(cè)板聯(lián)接在一起的，使用時可根據(jù)出土?xí)惩ǖ囊?，調(diào)節(jié)鏈條長度來控制拖板的高度。中間傳動旋耕機的罩殼拖板，以中間齒輪箱為邊界，有左右兩部分組成。第五章 各種部件的設(shè)計選擇5.1 柴油機的選擇影響旋耕機功率的因素很多，查農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊 ，得下列經(jīng)驗公式N = 0.1K aVmB (kw) (39)式中：a耕深 (cm);Vm-機組前進速度（m/s）; B-耕幅（m） ；K -旋耕比阻（N/cm2)( K =kgk1k2k3k4)見表 212根據(jù)前面設(shè)計耕深 a=15cm，機組前進速度 Vm=0.5m/s,耕幅 B=1 m，Kg=13 ；k1=1； k2=0.95； k3=0.8；k4=0.66；K =1310.950.80.66=6.52N=4.89 KW根據(jù)附表 1 常州王常柴油機有限公司的柴油機 R185 型柴油機，滿載功率為6.5KW，標準功率 5.88KW，轉(zhuǎn)速 2600rmin。5.2 傳動比的確定根據(jù)柴油機的滿載轉(zhuǎn)速 2600 r/min 和旋耕刀軸的轉(zhuǎn)速 260 r/min，傳動裝置的總傳動比為 10 左右，總傳動比為各級傳動比 i1i2i3 的乘積。根據(jù)傳動比的分配原則及各種傳動的性能，分配傳動比。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，造價低廉，以及緩沖吸震等特點。因此，一般在一級傳動中采用，i1=2.5。而齒輪傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的傳動比，傳動效率高，軸上徑向壓力較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊。二級傳動采用變速箱 i2=4。側(cè)邊傳動采用鏈傳動，可以沒有傳動比，起到傳動功能。5.3 各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩5.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速I 軸轉(zhuǎn)速： N0=2600r/min；變速箱輸入轉(zhuǎn)速： NI=N0/i1=2600/2.5=1040 r/min；變速箱輸出轉(zhuǎn)速和 III 軸轉(zhuǎn)速： NII=NI/i2=1040/4=260 r/min5.3.2 各軸的功率I 軸輸出功率：P1=5.88KW變速箱輸入功率：Px1=P10.950.97=5.42KW變速箱輸出功率：Px2=Px10.97=5.26KWIII 軸輸入功率：PIII= Px20.97=5.10KWIII 軸輸出功率：PIII 出= PIII0.97=4.95KW5.3.3 各軸的轉(zhuǎn)矩I軸轉(zhuǎn)矩： T1=9550 5.88/2600=21.60N m；變速箱輸入轉(zhuǎn)矩： TII=9550 5.42/1040=49.77N m；13變速箱輸出轉(zhuǎn)矩： TII出 =9550 5.26/1040=48.30N m；III軸輸入轉(zhuǎn)矩： TIII=9550 5.10/260=187.33N m；III軸輸出轉(zhuǎn)矩： TIII外 =9550 4.95/260=181.82N m；表2功率 P（KW） 轉(zhuǎn)矩 T（N m）轉(zhuǎn)速n（r/min）傳動比 i 效率 軸 號輸入 輸出 輸入 輸出I 軸 5.88 21.60 26002.5 0.92變速箱軸5.42 5.26 49.77 48.30 1040III 軸 5.10 4.95 187.33 181.82 2604 0.975.4 選擇帶型5.4.1 帶的型號帶的型號可根據(jù)計算功率 Pc 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 選取，普通 V 帶見機械設(shè)計第四版圖 11.15，窄 V 帶見圖 11.16。計算功率 Pc=KAP （P ：名義傳動功率；KA 工作情況系數(shù)）在兩種型號相鄰的區(qū)域，若選用截面較小的型號，則根數(shù)較多，傳動尺寸相同時可獲得較小的 h/D，帶的使用壽命較長。如認為根數(shù)過多，也可以選擇大一號的型號，這時，帶輪尺寸，傳動中心距都會有所增加，帶根數(shù)則可減少。Pc=KAP 選擇為 1.2KA 選擇為 1.2，則 Pc=5.94KW根據(jù)計算，我們選擇 SPA 型 V 帶5.4.2 帶的計算初選小帶輪的基準直徑 。由表 11-6 和表 11-8，取小帶輪的基準直徑1d=112mm ，驗算帶速 v。按式驗算帶的速度1dm/s 239.150624.310601 nvdp因為 5m/sv30m/s,故帶速合適。14然后計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)式（8-15a） ，計算大帶輪的基準直徑 2d=i 而2d1i= =2.52n=i =2.5 112=280mm2d1確定中心距 a 和帶的基準長度 Ld查機械設(shè)計課本，根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)的需要初定中心距 a0，由 0.7(dd1+dd2)a 02(d d1+dd2)，274.4a 0784取 a0=500mma0 取定后,根據(jù)傳動的幾何關(guān)系，計算所需帶傳動的基準長度 L/d：L/d 0d12d210a4)(2)mm6.3502)81(24.350 2查機械設(shè)計課本，由圖 11.3 中選取和 L/d 相近的 V 帶的基準長度 Ld,取Ld=1600mm；再根據(jù) Ld 來計算實際中心距，2a0 m478216.4350驗算主動輪上的包角 1查機械設(shè)計課本，根據(jù)式（8-6）及對包角要求應(yīng)保證= 1oo5.7ad-8012 ooo 8.159.7481-020滿足包角要求。確定帶的根數(shù) z查機械設(shè)計課本，根據(jù)式LcaKPz)(0包角系數(shù),查機械設(shè)計 （表 8-8） ， =0.92；K15長度系數(shù)，查機械設(shè)計 （表 8-2） ， =0.94；LKLK單根 V 帶的基本額定功率，查 機械設(shè)計 表 11-0P5c， =2.61；0計入傳動比的影響時，單根 V 帶額定功率的增量，其值見機0械設(shè)計表 8-5b， =0.56；0Pz= ，取 z=3。15.294.)56.12(8確定帶的預(yù)緊力 F0 查機械設(shè)計課本，考慮離心力的不利影響，并考慮包角對所需預(yù)緊力的影 響 ， 根 據(jù) 式 （ 11 .21） 單 根 V 帶 所需的預(yù)緊力為（4-vqKzvPFcaO2)15.(07）查機械設(shè)計表 8-4，得出 q=0.1kg/m，z=3， =0.969 則N125.0196.52138.50）（OF計算帶傳動作用在軸上的力（壓軸力）F p 如果不考慮帶的兩邊的拉力差，則壓軸力可以近似的按帶的兩邊的預(yù)緊力 F0 的合力來計算即（2sinz2cosz2cs 10100 FFzp ）（N7398.15sin32z-帶的根數(shù)；F0-單根帶的預(yù)緊力； -主動輪上的包角165.4.3 帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為 HT150 或 HT200；轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼(或用鋼板沖壓后焊接而成)；小功率時可用鑄鋁或塑料。鑄鐵制 V 帶輪的典型結(jié)構(gòu)形式有三種：實心式：帶輪基準直徑小于 3d(d 為軸的直徑)時；腹板式：帶輪基準直徑小于 300350mm 時；輪輻式：帶輪基準直徑大于 300350mm 時。圖 5.1 腹板式帶輪5.4.4 帶輪的張緊各種材質(zhì)的 V 帶都不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過一定時間的運轉(zhuǎn)后，就會由于塑性變形而松弛，使初拉力降低。為了保證帶傳動的能力，應(yīng)定期檢查初拉力的數(shù)值。如發(fā)現(xiàn)不足時，必須重新張緊，才能正常工作。常見的張緊裝置有以下幾種：1.定期張緊裝置采用定期改變中心距的方法來調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力，使帶重新張緊。自動張緊裝置將裝有帶輪的電動機安裝在浮動的擺架上，利用帶輪的自重，使帶輪隨同電動機繞固定軸擺動，以自動保持張緊力。2.采用張緊輪的裝置當(dāng)中心距不能調(diào)節(jié)時，可采用張緊輪將帶張緊。張緊輪一般應(yīng)放在松邊內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲，同時張緊輪還應(yīng)盡量靠近大輪，以免過份影響小帶輪的包角。若張緊輪置于松邊外側(cè)，則應(yīng)盡量靠近小帶輪。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同，且直徑小于小帶輪的直徑。175.5 齒輪的設(shè)計5.5.1 基礎(chǔ)的確定1.材料的選擇 表 5.1 材料處理材料牌號 熱處理方法強度極限 /BMpa屈服極限 /Cpa硬 度HBS正 火 560 200 16921745 調(diào) 質(zhì) 580 220 229286其中小齒輪 45 號鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪 45 號鋼正火2.根據(jù)實際需要，選用直齒圓柱齒輪傳動3.旋耕機為一般工作機器，速度不高，故選用 7 級精（GB10095-88 ）4.選小齒輪齒數(shù) Z1=25，大齒輪齒數(shù) Z2=i Z1=1005.5.2 按齒根彎曲疲勞強度計算由設(shè)計計算公式（12-14）進行試算，即3 21)(2.1dHEdtZuTKt 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值計算載荷系數(shù) K Kt=1.3計算扭矩T1=49.77N mT2=48.30N m齒輪傳動齒寬系數(shù) d查機械設(shè)計課本，根據(jù)表 12-7 選取齒寬系數(shù) =1d查表 12-12 查得材料彈性影響系數(shù) ZE=189.8MPa1/2 。由圖 12-13 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 =710MPa；大齒輪1limH的接觸疲勞強度極限 =580MPa。2limH由式（12-15 ）計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N1=60n1jLh=60 1040 1 10000=6.24 108N2=6.24 108/4=1.56 10818由圖 12-24 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ； 。10.95FNK20.98FN計算接觸疲勞許用應(yīng)力一般可靠度（失效概率不大于 ） ，安全系數(shù) S=1.2，由式 12-11 得10=639MPaSHNlim1=522MPaKNH2li2初步計算的小齒輪直徑 =64.7mm 取 d1=65mm3 211)(dHdt uTA初步齒寬 b= dd1=65mm校核計算 圓周速度 V V= 106ndt=3.54m/s齒數(shù) Z 和模數(shù) m初取齒數(shù) Z1=25，Z 2=i Z1=100m=d1/z1=65/25=2.6由表 12.3.取 m=2.5則 z1=65/2.5=26Z2=104使用系數(shù) KA 由表 12.9 KA=1.5動載系數(shù) KV 由圖 12.9 KV=1.2齒間載荷分配系數(shù) KH 由表 12.10 先求Ft= = =1532 N12dT654970=35.35N/MM100N/MMbFTA =1.88-3.2( + ) COS1Z2=1.88-3.2(1/26+1/104)=1.73Z=0.8719KH =1.32齒間載荷分布系數(shù) KH 由表 12.11KH =A+B( )2 +C10-3b1d=1.17+0.1612+0.6110-365=1.37載荷系數(shù) K K=KAKVKH KH =3.26節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH ZH= 2.5驗算 H =189.82.50.87 =518MPa36549702. H2 計算結(jié)果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。確定傳動主要尺寸實際分度圓直徑 d 因模數(shù)取標準值時，齒數(shù)已重新確定，但并未圓整，故分度圓直不會改變，即d1=mz1=2.526=65mmd2=mz2=2.5104=260mm中心距 a a=162.5mm齒寬 b b=65mm齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù) Y Y=0.25+ =0.68 （式 12.18）73.150齒間載荷分配系數(shù) KF 由表 12.10 ，KF=1/Y=1/0.68=1.47齒向載荷分布系數(shù) KF KF=1.38載荷系數(shù) K K=1.51.21.471.38=3.65齒形系數(shù) YFa 由圖 12.21 YFa1=2.46 YFa2=2.19應(yīng)力修正系數(shù) YSA 由圖 12.22 YSA1=1.65 YSA1=1.8彎曲疲勞極限 Flim 由圖 12.23c Flim 1=600MPa Flim 2=450MPa20彎曲最小安全系數(shù) SFmin 由表 12.14 SFmin =1.25彎曲疲勞壽命系數(shù) 由圖 12.24 YN1=0.95 YN2=0.97尺寸系數(shù) YX 由圖 12.25 YX=1.0許用彎曲應(yīng)力【 F】 【 F1】= =456MPa25.1906【 F2】= =349MPa74驗算 F1 = 95MPa F2 = 93MPa傳動無嚴重過載，故不作靜強度校核。5.53 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑 由機械零件設(shè)計手冊得 h*a =1 c* = 0.25ad)(705.2)16(211 mmhZaa 60422da齒距 P = 23.14=6.28(mm)齒根高 )(125.3chaf 齒頂高 m齒根圓直徑 fd)(75.812.36521hff 02ff 5.6 軸的設(shè)計5.6.1 軸的基本數(shù)據(jù)表221功率 P（KW） 轉(zhuǎn)矩 T（N m）轉(zhuǎn)速n（r/min）傳動比 i 效率 軸 號輸入 輸出 輸入 輸出I 軸 5.88 21.60 26002.5 0.92變速箱軸5.42 5.26 49.77 48.30 1040III 軸 5.10 4.95 187.33 181.82 2604 0.97由上表可知變速箱軸輸入的功率 P1=5.42KW ，輸出的功率 P2=5.26KW；輸入的轉(zhuǎn)矩 T1=49.77N m，輸出的轉(zhuǎn)矩 T2=48.30N m；輸入的轉(zhuǎn)速 N1=1040r/min，輸出的轉(zhuǎn)速 N2=260r/min；5.6.2 高速軸的設(shè)計1. 確定高速軸的最小直徑選取軸的材料為 40Cr調(diào)質(zhì)處理，按機械設(shè)計書中要求取 A0=105，則得：mnpAd 20.184.510330min1 綜合軸的強度，以價格要求，取 d1=25mm2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑 由于安裝帶輪，