變速旋耕機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、 變速旋耕機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 前言 旋耕滅茬機(jī)主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。 旋耕機(jī)是和配套配套作業(yè)的機(jī)具，按配套動(dòng)力分為手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)和輪式拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)兩大類。與犁耕和耙耕作業(yè)相比，旋耕機(jī)作業(yè)具有碎土性能好，適應(yīng)性廣，作業(yè)效率高等特點(diǎn)。在我國(guó)大江南北，無(wú)論水田旱田，旋耕機(jī)的應(yīng)用十分普遍，在耕作機(jī)械中占有重要的地位。 旋耕機(jī)的使用極大地提高了土地耕作效率，只需一次旋耕作業(yè)即可完成傳統(tǒng)耕作方式（先犁田、后耙土）的全部?jī)?nèi)容。旋耕機(jī)具有疏松土壤、秸稈還田、增加土質(zhì)肥力和消滅土層中害蟲(chóng)的功能，廣泛用于平原、山區(qū)及丘陵地帶的各種土質(zhì)田塊的作業(yè)任務(wù)，水旱田兼用，具有廣泛適應(yīng)性，旋耕機(jī)是取代犁

2、的較為理想的農(nóng)機(jī)具。 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的旋耕機(jī)品種型號(hào)較多，均以手拖底盤或四輪拖拉機(jī)為配套動(dòng)力，市場(chǎng)上以手拖底盤為配套動(dòng)力的產(chǎn)品居多，適合單個(gè)農(nóng)戶家庭使用。傳動(dòng)方式基本上以鏈條傳動(dòng)為主，通過(guò)旋耕機(jī)上的掛接齒輪與拖拉機(jī)變速箱內(nèi)傳動(dòng)齒輪接合，將底盤動(dòng)力輸出到旋耕機(jī)主動(dòng)鏈輪上，然后再通過(guò)鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪，進(jìn)而帶動(dòng)旋耕刀旋轉(zhuǎn)（通過(guò)后尾輪調(diào)整旋耕刀入土深度），達(dá)到旋耕土壤的目的 全國(guó)生產(chǎn)旋耕機(jī)主機(jī)的企業(yè)有60多家，但都是生產(chǎn)原己定型的無(wú)變速型旋耕機(jī)，功能單一。有不少生產(chǎn)企業(yè)以及農(nóng)機(jī)專業(yè)戶根據(jù)市場(chǎng)的需要，自行；研制了很多種類的多用途旋耕機(jī)，但因各種原因，都沒(méi)有形成大批量生產(chǎn) 為此，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，根

3、據(jù)普通單一旋耕機(jī)和單一滅茬機(jī)的功能，我們應(yīng)該研制一種兼有旋耕碎土和淺耕滅茬雙功能的變速滅茬旋耕機(jī)。 本課題擬解決的問(wèn)題 通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)，增加刀輥軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。在工作時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)牟鹦逗透难b，就可實(shí)現(xiàn)不同功能的作業(yè)，以達(dá)到一機(jī)多能的目的。當(dāng)需要旋耕時(shí)，采用200r/min左右的正旋作業(yè)；當(dāng)需要埋青和滅茬時(shí)，采用415r/min左右的反旋作業(yè)；本課題的實(shí)現(xiàn)解決了現(xiàn)有旋耕機(jī)只能旋耕不能滅茬而滅茬機(jī)又只能滅茬不能旋耕的問(wèn)題。 1、方案的擬定 旋耕滅薦機(jī)狀態(tài)動(dòng)力為36.75KW(約50馬力) 動(dòng)力由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出，軸經(jīng)一對(duì)圓錐齒輪和側(cè)邊圓柱齒輪帶動(dòng)。 設(shè)計(jì)的旋耕滅薦方案滿足如下性能、性質(zhì)

4、要求： 1.1、設(shè)計(jì)參數(shù)要求： ①刀軸轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)：200r/min左右（旋耕） 反轉(zhuǎn)：415 r/min左右（埋青 滅茬） ②設(shè)計(jì)耕深 14cm（最大設(shè)計(jì)耕深） ③工作幅寬 1.6m ④技術(shù)： （1）旋耕滅茬機(jī)與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛聯(lián)接，作業(yè)時(shí)萬(wàn)向傳動(dòng)軸偏置角度不得大于15，田間過(guò)埂刀端離地高度150~250mm，此時(shí)萬(wàn)向傳動(dòng)軸角度不得大于30。切斷動(dòng)力后，旋耕滅茬機(jī)最大提升高度達(dá)刀端離地250mm以上。 （2）、要求旋耕、滅茬作業(yè)能覆蓋拖拉機(jī)輪轍，當(dāng)幅寬小于拖拉機(jī)輪距外緣時(shí)，可采用偏配置。 （3）、要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，保證各項(xiàng)性能指標(biāo)。 （4）、設(shè)

5、計(jì)時(shí)考慮加工工藝性和裝配工藝性，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降低制造成本。 1.2、方案的設(shè)計(jì) 動(dòng)力從拖拉機(jī)輸出軸輸出，經(jīng)一對(duì)圓錐齒輪和一組圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)刀軸施耕，此種方案的特點(diǎn)是前后一級(jí)傳動(dòng)導(dǎo)用側(cè)邊齒輪，正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整圓錐齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2、運(yùn)動(dòng)計(jì)算 表1 軸次 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸 刀軸 齒數(shù) Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 17 36 17 暫不定 28 傳動(dòng)比 2.14 1.64 總傳動(dòng)比 3.78 轉(zhuǎn)速r/min 7

6、20 336 200 表2 軸次 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅴ軸 Ⅵ軸 刀軸 齒數(shù) Z1 Z2 Z6 Z7 Z8 17 36 21 暫不定 17 傳動(dòng)比 2.14 0.81 總傳動(dòng)比 2.95 轉(zhuǎn)速r/min 720 336 415 表1表示正轉(zhuǎn)，表2表示反轉(zhuǎn)。 3、動(dòng)力計(jì)算 3.1、各傳動(dòng)副效率 圓錐齒輪傳動(dòng) η1=0.98 圓柱齒輪 η2=0.98 球軸承 η3=0.99 萬(wàn)向節(jié) η4=0.98 3.2、動(dòng)力分配 3.2.1拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的額定輸

7、出功率： 根據(jù)有關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)估算，其額定輸出功率為： P額=0.8 N發(fā)=29.40KW n=734r/min 3.2.2第一軸及小錐齒輪Z1功率，轉(zhuǎn)速和扭矩： P1=29.40 0.980.99=28.22KW n1=720 r/min T1=9.55106 3.2.3第二軸及大錐齒輪Z2的Z1功率，轉(zhuǎn)速和扭矩： Pz2=Pz1 nz2= TZ2= 3.2.4第三軸及齒輪Z3功率，轉(zhuǎn)速和扭矩：： Pz3=PZ2 nz3=nZ2=336r/min TⅢ=9.55 3.2.5第四軸Z4齒輪功率 PZ4= 3.2.6第四軸（隨輪軸）不傳遞扭矩，故不校核

8、 3.2.7刀軸Z5齒輪功率、轉(zhuǎn)速和扭矩 PZ5= PZ4 nz5=200r/min TⅤ=9.55 3.2.8第五軸及齒輪Z6功率，轉(zhuǎn)速和扭矩： PZ6= PZ2 nz6=nZ2=336r/min TⅥ=9.55 3.2.9第六軸Z7齒輪功率 PZ7= 3.2.10刀軸Z8齒輪功率、轉(zhuǎn)速和扭矩 PZ8= PZ7 nz8=415r/min TⅧ=9.55 3.3、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.3.1 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)（Z1和Z2的設(shè)計(jì)） (1)選材 直齒錐齒輪加工多為刨齒，不宜采用硬齒面。小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB-286

9、HB，取平均硬度260HB，大齒輪選用42SiMn，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217HB-255HB,取平均硬度230HB。計(jì)算步驟如下： (2)齒數(shù) Z和精度等級(jí) 取 Z1=17 Z2 = 36 估計(jì)Vm =5m/s 選8級(jí)精度 使用壽命KA 由課表12.9 KA =1.50 動(dòng)載系數(shù)KV 由課圖12.9 KV =1.15 齒間載荷分配系數(shù)KHa 由課表12.10 估計(jì)KA Ft /b<100N/mm

10、 cosδ1=/＝ = 0.91 cosδ2= =0.42 Zv1 = Z1 /cosδ1=17/0.91=18.65 Zv2 = Zv2/cosδ2=36/0.42=85.71 =1.88-3.2(1/ Zv1 ＋1/ Zv2 ) =1.63 Zε ==0.89 KHa =1/ Zε=1/

11、0.89=1.26 齒向載荷分布系數(shù)Kβ 由課表12.20及注3 取Kβ =1.9 載荷系數(shù)k k= KA KV KHa Kβ =1.50 1.15 1.261.9 =4.13 轉(zhuǎn)矩T1 T1=3.74 彈性系數(shù)ZE 由課表12.12 ZE=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 由圖12.16 ZH =2.5 接觸疲勞極限σHlim 由課圖12.17c σHlim1 =710 M Pa

12、 σHlim2=680M Pa 接觸最小安全系數(shù) 由課表12.14 SHlim =1.05 接觸壽命系數(shù) ==1.0 許用接觸應(yīng)力[σH] [σH1]= σHlim1ZN1/ SHlim =7101/1.05 = 676 M Pa [σH2]= σHlim2ZN2/ SHlim 648M Pa 小輪大端分度圓直徑d1 取φ

13、R =0.3 d≥ =168mm 計(jì)算圓周速度及KA Ft /b dm1 =(1-0.5φR )d1 =(1-0.30.5) 168 =142.8mm 由表12.19 Vm =πdm1 n0 /60000=5.18m/s 與估計(jì)值相近 Ft =2T1 / dm1 =2 3.74/142.8=5238N b=φR R=φR d1 /2sinδ1=φR d1 /

14、 =0.3 168/ =121.6mm KA Ft /b=1.505238/121.6=64.61N/mm<100N/mm 與原估計(jì)值相符 (3)確定傳動(dòng)主要尺寸 大端模數(shù)m m=d1 /Z1 =168/17=9.88mm 由表12.3 取m=10 實(shí)際大端分度圓直徑d d1 =mZ1 =1017=170 d2 =mZ2 =1036=360 錐距R R=m =10

15、 =198.64mm 齒寬b b=φR R=0.3198.64=59.6mm 取b=60mm (4)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒形系數(shù)YFa 由課圖12.30 YFa1 ＝2.38 YFa2 ＝2.68 應(yīng)力修正系數(shù)YSa 由課圖12.31 YSa1 =1.54 YSa2 =1.68 重合度系數(shù)Yε Yε =0.25+0.75/εav (式12.18) =0.25+0.75/1

16、.63 =0.71 齒間載荷分配系數(shù)KFa 由表12.10 KA Ft /b<100N/mm KFa =1/Yε =1/0.71=1.41 載荷系數(shù)k k= KA KV KFa Kβ =1.51.151.411.9 =4.62 彎曲疲勞極限σFlim 由圖12.23c σFlim1=600 M Pa σFlim2=570 M

17、 Pa 彎曲最小安全系數(shù)SFlim 由表12.14 SFlim =1.25 彎曲壽命系數(shù)YN 由圖12.24知 YN1 =YN2 =1.0 尺寸系數(shù)Yx 由圖12.25 Yx ＝1.0 許用彎曲應(yīng)力[σF] [σF1]= σFlim1YN1Yx /SFlim =600 1.01.0/1.25 =480 M Pa [σF2 ]= σFlim

18、2YN2x Yx SFlim =5701.01.0/1.25 =456 M Pa 驗(yàn)算 σF1= = =167.8 M Pa <[σF1] σF2=σF1 YFa2 YSa2 / YFa1 YSa2 =167.962.681.68/3.381.54=140.95 M Pa <[σF2] 通過(guò)校核 3.3.2 圓柱齒輪的設(shè)計(jì)（Z3和Z5的設(shè)計(jì)） (1)選材

19、 小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB~286HB,取平均硬度260HB 大齒輪選用42SiMn，調(diào)質(zhì)處理217HB~255HB，取平均硬度230HB (2)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ①初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩:; = 齒寬系數(shù)： 由課本表12.13取=1.0 =1.0 接觸疲勞極限 由課本圖12.17C 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 ： ； 值: 由課本表12.16取 初算小

20、齒輪直徑: 取=160mm ②校核計(jì)算 初齒數(shù)和模數(shù) 初取齒數(shù)；；+ ； 由課本表12.3取m=9 使用系數(shù) : 由課本表12.9 ； 載系數(shù) 由課本圖12.9 齒間載荷分配系數(shù) 由課本表12.10，先求 ； ； ； （=0，外嚙合取“+”） 式12.6

21、 = ； ; 由此可得； 齒向載荷分布系數(shù) 由課本表12.11 =1.17+0.16[0.16x]+0.61 160 =1.52 載荷系數(shù) K: 彈性系數(shù) 由課本表12.12 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由課本表12.16 .5； 接觸最小安全系數(shù) 由課本表12.14 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) : 接觸壽命系數(shù) 由課本圖12.18 許用接觸應(yīng)力

22、 驗(yàn)算： < 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整 ③確定主要尺寸 d1 =mZ1 =917=153mm d2=mZ2=928=252mm 中心距a a=m(Z1 +Z2 )/2=202.5mm 齒寬b b=φd d1 =1153=153mm (3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 重合度系數(shù)Yε Yε=0.25+0.75/εa =0.25+0.75/1.58

23、 =0.72 齒間載荷分配系數(shù)KFa 由表12.10 KFa =1/Yε =1/0.72=1.39 齒向載荷分配系數(shù)KFβ b/h=153/(2.259)=7.56 由圖12.14 KFβ＝1.44 載荷系數(shù)k k= KAKVKFa KFβ =1.51.071.391.44=3.21 齒形系數(shù)YFa 由課圖12.21 YFa1 =2.92

24、 YFa2 =2.56 應(yīng)力修正系數(shù)YSa 由課圖12.22 YSa1 =1.52 YSa2 =1.61 彎曲極限σFlim 由課圖12.23c σFlim1 =600 M Pa σFlim2 =580 M Pa 彎曲最小安全系數(shù)SFlim 由表12.14 SFlim =1.25 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL NL1 = 8

25、.06 NL2 = 4.91 彎曲壽命系數(shù)YN 由圖12.24 YN1 =1.0 YN2 =1.03 尺寸系數(shù)Yx 由圖12.25 Yx =1.0 許用彎曲應(yīng)力[σF] [σF1]= σFlim1YN1Yx /SFlim =600 1.0 1.0/1.25 = 480 M Pa [σF2 ]= σFlim2YN2

26、x Yx SFlim =4501.031/1.25 =370.8 M Pa 驗(yàn)算 σF1 =2K T3 YFa1 YFa1 Yε/bd1 m =23.21 2.951.520.72/1531539 =75.8MPa σF1 =75.8MP<[σF1] σF1 =σF1 YFa2 YSa2 / YFa1 YSa2 =75.82.561.61/2.951.52 =69.6MPa

27、 σF2 =69.6 MP<[σF2] 傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不做強(qiáng)度校核 3.3.3 中間齒輪Z4的設(shè)計(jì) 根據(jù)拖拉機(jī)輸出軸的高度，以及旋耕機(jī)實(shí)際入土的深度，據(jù)資料查的：旋耕機(jī)第四軸離刀軸的高度應(yīng)為h=462.5mm。 由前面的計(jì)算已知： 取 3.3.4 圓柱齒輪的設(shè)計(jì)（Z6和Z8的設(shè)計(jì)） (1)選材 小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB~286HB,取平均硬度260HB 大齒輪選用42SiMn，調(diào)質(zhì)處理217HB~255HB，取平均硬度230HB

28、 (2)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ①初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩:; = 齒寬系數(shù)： 由課本表12.13取=1.0 =1.0 接觸疲勞極限 由課本圖12.17C 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 ： ； 值: 由課本表12.16取 初算小齒輪直徑: 取=168mm ②校核計(jì)算 初齒

29、數(shù)和模數(shù) 初取齒數(shù)；； ； 由課本表12.3取m=8 使用系數(shù) : 由課本表12.9 ； 載系數(shù) 由課本圖12.9 齒間載荷分配系數(shù) 由課本表12.10，先求 ； ； ； （=0，外嚙合取“+”） 式12.6 = ； ; 由此可得； 齒向載荷分布系數(shù) 由課本表12.11 =1.17+0.16[0.16x]+0

30、.61 168 =1.53 載荷系數(shù) K: 彈性系數(shù) 由課本表12.12 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由課本表12.16 .5； 接觸最小安全系數(shù) 由課本表12.14 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) : 接觸壽命系數(shù) 由課本圖12.18 許用接觸應(yīng)力 驗(yàn)算： < 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整 ③確定主要尺寸 d1 =Mz6

31、=821=168mm d2=mZ2=817=136mm 中心距a a=m(Z1 +Z2 )/2=152mm 齒寬b b=φd d1 =1168=168mm 3.3.3 中間齒輪Z4的設(shè)計(jì) 根據(jù)拖拉機(jī)輸出軸的高度，以及旋耕機(jī)實(shí)際入土的深度，據(jù)資料查的：旋耕機(jī)第四軸離刀軸的高度應(yīng)為h=462.5mm。 由前面的計(jì)算已知： 取 3.4、軸的選擇及計(jì)算 3.4.1軸一的設(shè)計(jì) 1）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

32、 d≥ =112=38.04mm 考慮到該軸上開(kāi)有鍵槽因此取 ①?gòu)较虺叽绱_定 d1 =45mm d2 =50mm d3 與軸承內(nèi)徑配合，為便于安裝， 取d3 ＝60mm 查表6.7 軸承型號(hào)7012C 查表6.7 d4 =68mm d5 與軸承配合， d3 = d5 =60mm d6 =45mm ②軸向尺寸確定 取L1 =65mm 取L2 =40mm L3 =18mm (表5－5) L4 =60mm

33、 L5 =軸承寬度12mm+擋圈寬度1mm+1mm =18mm 齒輪端面與箱體距離L6 取10～15mm 小錐齒輪輪轂孔內(nèi)徑d6 =45mm 查表11－7 l=1.2d=48mm L7 =50mm 兩軸承跨距 L=60mm ③軸的草圖 軸受力圖 小錐輪分度圓直徑 d1 =168mm 平均分度圓直徑為 小輪轉(zhuǎn)矩 T1 =3.74 N﹒mm 圓周力 Ft =2 T1 /d m1 =23.74

34、 /142.8=68N 徑向力 Fr = Ft1 =5.240.930.87 =1.66N 軸向力 Fa = Ft1 =940.35N =3480N =-14100N ⑤畫(huà)軸彎矩圖 水平彎矩圖 垂直彎矩圖 合成彎矩圖

35、 畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 由課表16.3 [σ0b]=95 MPa [σ-1b]=55 MPa 應(yīng)力校正系數(shù) a=[σ-1b]/ [σ0b]=0.58 畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 校核軸徑 軸徑 1= = =59.56<60mm 通過(guò) 2= = =33.27<45mm 通過(guò) 3.4.2軸二的設(shè)計(jì) 1）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

36、 d≥ =112=48.38mm 考慮到該軸上開(kāi)有鍵槽因此取 ①?gòu)较虺叽绱_定 d1 =55mm d2 =65mm d3 與軸承內(nèi)徑配合，為便于安裝， 取d3 ＝60mm 查表6.7 軸承型號(hào)7015C 查表6.7 d4 =82mm d5 與軸承配合， d3 = d5 =75mm d6 =55mm ②軸向尺寸確定 取L1 =60mm 取L2 =40mm L3 =18mm (表5－5) L4 =50mm

37、 L5 =軸承寬度12mm+擋圈寬度1mm+1mm =18mm 齒輪端面與箱體距離L6 取10～15mm 大錐齒輪輪轂孔內(nèi)徑d6 =55mm 查表11－7 l=1.2d=66mm L7 =66mm 兩軸承跨距 L=50mm ③軸的草圖 軸受力圖 小錐輪分度圓直徑 d1 =360mm 平均分度圓直徑為 小輪轉(zhuǎn)矩 T1 =7.5 N﹒mm 圓周力 Ft =2 T1 /d m1 =27.5 /142.8=

38、5030N 徑向力 Fr = Ft1 =5.030.930.87 =1.59N 軸向力 Fa = Ft1 =906.66N =62000N =31600N ⑤畫(huà)軸彎矩圖 水平彎矩圖 垂直彎矩圖 合成彎矩圖

39、畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 由課表16.3 [σ0b]=95 MPa [σ-1b]=55 MPa 應(yīng)力校正系數(shù) a=[σ-1b]/ [σ0b]=0.58 畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 校核軸徑 軸徑 1= = =72.43<75mm 通過(guò) 2= = =42.32<56mm 通過(guò) 3.4.3軸三的設(shè)計(jì) 1）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： d≥

40、 =112=48.05mm 考慮到該軸上開(kāi)有鍵槽因此取 軸承選用角接觸球軸承，代號(hào)7012c（寬度B=18mm） 圓柱齒輪的寬度B=160mm，為良好的卡緊，此段軸長(zhǎng)應(yīng)比B小2-3mm 齒輪兩端用套筒固定取L=10mm ③軸的草圖 軸受力圖 圓柱齒輪的分度圓直徑： 圓周力 =2 T3 / d2 =2750000/153= N 徑向力 ==N 軸受力圖 ④計(jì)算支承反力 水平（XY)受力圖

41、 =5240N =4560N 垂直（XZ)受力圖 垂直面支反力 =1900N =1660N ⑤畫(huà)軸彎矩圖 畫(huà)水平彎矩圖 畫(huà)垂直彎矩圖 合成彎矩圖 ⑥畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 ⑦許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 由課表16.3 [σ0b]=95 MPa [σ-1b]=55 MPa 應(yīng)力校正系數(shù) a=[σ-1b]/ [σ0b]=0.58 ⑧畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量

42、彎矩 aT=0.58750000=442000N﹒mm ⑨校核軸徑 軸徑 = =49.11<64mm = =41.92<55mm 3.4.4軸五的設(shè)計(jì) 1）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： d≥ =112=48.05mm 考慮到該軸上開(kāi)有鍵槽因此取 軸承選用角接觸球軸承，代號(hào)7012c（寬度B=18mm） 圓柱齒輪的寬度B=175mm，為良好的卡緊，此段軸長(zhǎng)應(yīng)比B小2-3mm 齒輪兩端用套筒

43、固定取L=10mm ③軸的草圖 注: 軸四的受力分析與軸三基本相同，故軸四也通過(guò)校核。 3.4.5軸四的設(shè)計(jì) 1）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： d≥ =112=55.8mm 考慮到該軸上開(kāi)有鍵槽因此取 軸承選用深溝球軸承，代號(hào)GB\276-1994-6012（寬度B=18mm） 圓柱齒輪的寬度B=156mm，為良好的卡緊，此段軸長(zhǎng)應(yīng)比B小2-3mm 齒輪兩端用套筒固定取L=10mm ③軸的草圖 注：軸四（隨輪

44、軸）不傳遞扭矩，故不校核。 3.4.6軸六的設(shè)計(jì) 1）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： d≥ =112=57.3mm 考慮到該軸上開(kāi)有鍵槽因此取 軸承選用深溝球軸承，代號(hào)GB\276-1994-6012（寬度B=18mm） 圓柱齒輪的寬度B=156mm，為良好的卡緊，此段軸長(zhǎng)應(yīng)比B小2-3mm 齒輪兩端用套筒固定取L=10mm ③軸的草圖 注：軸六（隨輪軸）不傳遞扭矩，故不校核。 3.4.7刀軸的設(shè)計(jì) 1）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

45、 ≥ =112=54.28mm ≥ =112=42.95mm 考慮到該軸上開(kāi)有鍵槽因此取 軸承選用角接觸球軸承，代號(hào)7013（寬度B=20） 左端圓柱齒輪的寬度 =168mm， 右端圓柱齒輪的寬度 =153mm，為良好的卡緊，此段軸長(zhǎng)應(yīng)比B小2-3mm 齒輪兩端用套筒固定取L=10mm ③軸的草圖 軸受力圖 圓柱齒輪的分度圓直徑： 圓周力 =2 T3 / d2

46、 = N 徑向力 ==N 圓柱齒輪的分度圓直徑： 圓周力 =2 T3 / d2 = N 徑向力 ==N ④計(jì)算支承反力 =15600N =9220.7N 水平（XY)受力圖 垂直面支反力 =5644.8N =3352.05N 垂直（XZ)

47、受力圖 ⑤畫(huà)軸彎矩圖 畫(huà)水平彎矩圖 畫(huà)垂直彎矩圖 合成彎矩圖 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 由課表16.3 [σ0b]=95 MPa [σ-1b]=55 MPa 應(yīng)力校正系數(shù) a=[σ-1b]/ [σ0b]=0.58 當(dāng)量彎矩 aT=0.581120000=661000N﹒mm 當(dāng)量彎矩圖 校核軸徑 軸徑 =

48、 =65.93<70mm = =56.98<70mm = =47.93<60mm 3.5、軸承的選擇及校核 （1）軸一的軸承 Ⅰ軸上所選軸承型號(hào)7004AC，基本參數(shù)如下表 軸承型號(hào) d/mm D/mm B/mm 基本額定動(dòng)載荷/KN 基本額定靜載荷/KN 7012C 60 95 18 38.2 32.8 壽命計(jì)算： 附加軸承力：查課表18.7得e=0.395 Fs1 =1.27 N Fs

49、2 = 1.3 N X ,Y值 Fa1 / FR1 =12700/.34900=0.36e查表18.7 X1 =0.44Y1 =1.42 沖擊載荷系數(shù)fd 查表18.8 fd =1.8 當(dāng)量動(dòng)載荷 P1 = fd (X1 FR1 + Y1 Fa1 )=6.28 N P2 = fd (X2 FR2 + Y2 Fa2 )=4.37N P2 < P1 只計(jì)算軸承1的壽命

50、 =3.13>1.44 X0 ，Y0 查表18.12 =0.5 =0.46 當(dāng)量靜載荷 P0r1 = X0 FR1 + Y0 Fa1 ) =0.53.49 +0.461.37 P0r1 = FR1=3.49 N 取大者 P0r2= X0 FR2 + Y0 Fa2 =0.51.42 +0.

51、461.27 P0r2 = FR2 = 1.42 N 取大者 安全系數(shù)S0 正常使用球軸承 由表18.41 S0 =1 計(jì)算額定靜載荷 = S0 P0r1= = N C0r > （2）軸二的軸承 查手冊(cè)7015c主要參數(shù)如下： 軸承型號(hào) d/mm D/mm B/mm 基本額定動(dòng)載荷/KN 基本額定靜載荷/KN 7015C 75 115 20 49.5 46.5 （3）軸三的軸承 軸上所選

52、軸承型號(hào)7012C，基本參數(shù)如下表 軸承型號(hào) d/mm D/mm B/mm 基本額定動(dòng)載荷/KN 基本額定靜載荷/KN 7012C 60 95 18 38.2 32.8 （4）軸五的軸承 軸上所選軸承型號(hào)7012C，基本參數(shù)如下表 軸承型號(hào) d/mm D/mm B/mm 基本額定動(dòng)載荷/KN 基本額定靜載荷/KN 7012C 60 95 18 38.2 32.8 （5）軸四和軸六的軸承 軸上所選軸承型號(hào)：深溝球軸承6012，基本參數(shù)如下表 軸承型號(hào) d/mm D/mm B/mm 基本額定動(dòng)載荷/KN 基本額定靜

53、載荷/KN 6012 60 95 18 31.5 24.2 （6）刀軸的軸承 軸上所選軸承型號(hào)7013C，基本參數(shù)如下表 軸承型號(hào) d/mm D/mm B/mm 基本額定動(dòng)載荷/KN 基本額定靜載荷/KN 7013C 65 100 18 40.0 35.5 注：軸二，三，四，五，六及刀軸的軸承的校核過(guò)程與軸一相同。 3.6、鍵選擇及校核 3.6.1 軸一的選擇 小錐齒輪的連接采用普通平鍵聯(lián)結(jié)（圓頭）GB/T1096型號(hào) 由d=45mm取14，鍵b=14 h=9 l=48 校核鍵的接觸強(qiáng)度l’=l-d=34mm 由

54、表7.1取鑄鋼輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力 由式7.1得連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩： =0.25 =4.13>3.74 所以選的鍵合適。 3.6.2 軸二的選擇 大錐齒輪的連接采用普通平鍵聯(lián)結(jié)（圓頭）GB/T1096型號(hào) 由d=55取，鍵b=16 h=10 l=63 校核鍵的接觸強(qiáng)度l’=l-d=47mm 由表7.1取鑄鋼輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力 由式7.1得連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩： =0.25 =7.75>7.7 所以選的鍵合適。 3.

55、6.2 軸二的選擇 圓柱齒輪的連接采用普通平鍵聯(lián)結(jié)（圓頭）GB/T1096型號(hào) 由d=60取， 校核鍵的接觸強(qiáng)度l’=l-d=80mm 由表7.1取鑄鋼輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力 由式7.1得連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩： =0.25 =1.58>7.5 所以選的鍵合適。 3.6.3軸三的選擇 圓柱齒輪的連接采用普通平鍵聯(lián)結(jié)（圓頭）GB/T1096型號(hào) 由d=60取 校核鍵的接觸強(qiáng)度l’=l-d=80mm 由表7.1取鑄鋼輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力 由式7.1得連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩

56、： =0.25 =1.58>7.5 所以選的鍵合適。 3.6.4軸五的選擇 圓柱齒輪的連接采用普通平鍵聯(lián)結(jié)（圓頭）GB/T1096型號(hào) 由d=60取 校核鍵的接觸強(qiáng)度l’=l-d=100mm 由表7.1取鑄鋼輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力 由式7.1得連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩： =0.25 =1.98>7.5 所以選的鍵合適。 3.6.5軸四和和軸六的選擇 由于軸四和軸六不傳遞扭矩，所以選鍵：GB/T1096 d=60m

57、m，選用相同的鍵： 3.6.6刀軸鍵的選擇 圓柱齒輪的連接采用普通平鍵聯(lián)結(jié)（圓頭）GB/T1096型號(hào) 由d=75 取 校核鍵的接觸強(qiáng)度l’=l-d=65mm 由表7.1取鑄鋼輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力 由式7.1得連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩： =0.25 =1.75>1.12 所以選的鍵合適。 4.旋耕機(jī)各部位附屬零件的設(shè)計(jì) (1)通氣器 減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱,機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙向外滲漏,所以在機(jī)蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱空氣自由逸處，保證機(jī)體內(nèi)外壓

58、力均衡，提高機(jī)體有縫隙處的密封性，通氣器用帶空螺釘制成. (2) 啟蓋螺釘 ①為了便于啟蓋，在機(jī)蓋側(cè)邊的邊緣上裝一至二個(gè)啟蓋螺釘。在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋；螺釘上的長(zhǎng)度要大于凸緣厚度，釘桿端部要做成圓柱形伙半圓形，以免頂壞螺紋；螺釘直徑與凸緣連接螺栓相同。 ②在軸承端蓋上也可以安裝取蓋螺釘,便于拆卸端蓋.對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán),裝上二個(gè)螺釘,便于調(diào)整 (3) 定位銷 為了保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)接凸緣的長(zhǎng)度方向兩端各安置一個(gè)圓錐定位銷。兩銷相距盡量遠(yuǎn)些，以提高定位精度。如機(jī)體是對(duì)稱的,銷孔位置不應(yīng)對(duì)稱布置. (4)

59、環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤 為了拆卸及搬運(yùn)，應(yīng)在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機(jī)座上鑄出吊鉤。 （5）調(diào)整墊片 用于調(diào)整軸承間隙,有的起到調(diào)整傳動(dòng)零件軸向位置的作用. （6）密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙,必須安裝密封件,以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi). 5.旋耕機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題 　一、旋耕機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，拖拉機(jī)冒黑煙并伴有打滑等現(xiàn)象，這 是由于旋耕機(jī)負(fù)荷過(guò)載所致。負(fù)荷過(guò)重主要由于旋耕深度太大、土壤 粘重或過(guò)硬而造成的。遇此情況應(yīng)適當(dāng)減少耕深或耕幅，或者將擋位 調(diào)低，降低機(jī)組的前進(jìn)速度。 　　二、旋耕機(jī)作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)

60、跳動(dòng)、抖動(dòng)現(xiàn)象，是由于刀片沒(méi)有按 照使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行安裝或因土壤堅(jiān)硬等原因引起的。遇此情況因停機(jī) 檢查刀片的安裝情況，若刀片裝錯(cuò)，應(yīng)予以糾正。若土壤堅(jiān)硬應(yīng)降低 機(jī)組的前進(jìn)速度，或增加機(jī)組的作業(yè)次數(shù)；第一遍先淺耕，第二遍再 將旋耕機(jī)調(diào)到預(yù)定深度，以滿足耕深要求。 　　三、旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。間斷拋出大塊土坷垃或成條出現(xiàn) 大土塊。間斷拋出大土塊是由于旋耕機(jī)刀片彎曲變形、折斷、丟失或 嚴(yán)重磨損所致，應(yīng)視具體情況予以矯正、焊接或更換新刀片；成條出 現(xiàn)大土塊是由于機(jī)手操作不當(dāng)引起，因?yàn)橄噜徸鳂I(yè)銜接不好，出現(xiàn)輕 微漏耕現(xiàn)象，遇此情況，應(yīng)告誡駕駛員，作業(yè)時(shí)銜接行應(yīng)有5～10厘 米的銜接

61、區(qū)。 　　四、旋耕后地面出現(xiàn)凹凸不平現(xiàn)象。這是由于機(jī)組前進(jìn)速度與旋 耕刀軸的轉(zhuǎn)速搭配不當(dāng)引起，應(yīng)降低擋位作業(yè)，若質(zhì)量仍無(wú)改觀，應(yīng) 停機(jī)檢查，找出原因，予以解決。 　　五、齒輪箱內(nèi)有雜音?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行檢查：齒輪箱內(nèi) 有無(wú)異物，傘形齒輪間隙調(diào)整是否得當(dāng)，軸承有無(wú)損壞，齒輪有無(wú)“ 掉牙”現(xiàn)象。應(yīng)根據(jù)檢查的具體情況予以排除、修理。 　　六、作業(yè)過(guò)程中，旋耕機(jī)刀軸突然出現(xiàn)轉(zhuǎn)不動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)明顯不如前 期靈活，很可能是由于齒輪箱內(nèi)齒輪損壞而咬死、軸承碎裂咬死、刀 軸側(cè)板變形、刀軸彎曲變形、刀軸纏草堵泥嚴(yán)重或因齒輪、軸承損壞 引起傘齒輪無(wú)齒側(cè)間隙等原因引起。應(yīng)仔細(xì)檢查各部分，并根據(jù)實(shí)

62、際 情況，排除故障。 　　七、旋耕作業(yè)中有金屬碰撞聲和敲擊聲，可能由如下原因引起的： 傳動(dòng)鏈條過(guò)松與傳動(dòng)箱體相碰；旋刀軸兩端刀片、左支臂或傳動(dòng)箱體 變形后相互碰撞；刀片固定螺絲松動(dòng)等。找出原因，調(diào)整鏈條，矯正 或更換零部件，擰緊固定螺栓。 　　八、齒輪箱漏油是由于油封、紙墊損壞或箱體有裂紋造成的。排 除方法是更換損壞或老化的油封、紙墊，修復(fù)或更換箱體等。 6.參考文獻(xiàn) [1]劉會(huì)英,楊志強(qiáng).機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [2]王大康,盧頌峰.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000. [3]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第四版.

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