757 草坪播種機的設(shè)計
757 草坪播種機的設(shè)計,草坪,播種機,設(shè)計
目 錄1 引 言 ......................................................................................................................12 技術(shù)任務(wù)書（JR ） ..................................................................................................22.1 設(shè)計的依據(jù) .............................................................................................................22.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍 .........................................................................................22.3 主要技術(shù)指標和重要技術(shù)參數(shù) .............................................................................22.4 主要工作原理 .........................................................................................................32.5 已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 .............................................................................32.6 關(guān)鍵問題及其解決辦法 .........................................................................................42.7 機構(gòu)的功能及特點 .................................................................................................53 設(shè)計計算說明書 （SS） .........................................................................................53.1 草坪播種機結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計 .................................................................................53.1.1 傳動比的確定 ......................................................................................................53.1.2 動力參數(shù)計算 ......................................................................................................63.2 圓錐齒輪的設(shè)計計算 ...........................................................................................63.2.1 選擇材料，熱處理方式及精度等級 ..................................................................63.2.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 ..................................................................................73.2.3 計算齒輪的主要尺寸 ...........................................................................................83.2.4 驗算輪齒彎曲疲勞強度 .......................................................................................93.3 軸的設(shè)計計算 .......................................................................................................103.3.1 軸Ⅰ的設(shè)計 .........................................................................................................103.3.2 軸Ⅱ的設(shè)計 ......................................................................................................133.4 葉輪的設(shè)計 .........................................................................................................163.4.1 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 ....................................................................................................163.4.2 驅(qū)動葉輪所需功率 L ......................................................................................173.5 地輪的構(gòu)造 .........................................................................................................183.6 零件的設(shè)計計算 ...................................................................................................183.6.1 絲桿的設(shè)計 ........................................................................................................183.6.2 鍵連接的選擇及計算 ........................................................................................194 使用說明書（SM） ................................................................................................194.1 使用前注意事項 ...................................................................................................194.2 播種時應(yīng)注意的事項 ...........................................................................................195 標準化審核報告（BS） .........................................................................................205.1 產(chǎn)品圖樣的審查 ...................................................................................................205.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 ............................................................................................205.3 標注件的使用情況 ...............................................................................................205.4 審查結(jié)論 ...............................................................................................................216 結(jié) 論 ......................................................................................................................216.1 機構(gòu)的創(chuàng)新點 .......................................................................................................216.2 制造價格及應(yīng)用范圍 ...........................................................................................21參 考 文 獻 ................................................................................................................22致 謝 ..........................................................................................................................23山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 1 -1 引 言時間轉(zhuǎn)瞬即逝，轉(zhuǎn)眼之間四年的大學生涯就要結(jié)束了，回首四年的學習生活，我感到自己的收獲無比豐富。四年來，我不僅認真學習了各門基礎(chǔ)課，而且更加系統(tǒng)地掌握了多門專業(yè)技術(shù)課，在每次的課程設(shè)計中，我都認真對待，努力鉆研。這樣，通過四年的鍛煉不斷地提高了我的設(shè)計、繪圖、識圖能力?？梢哉f，大學里的理論基礎(chǔ)，不但使我學會了分析問題、解決問題的能力，而且更強化了我的知識結(jié)構(gòu)。尤其幸運的是，我不只一次地深入工廠實習，把學到的知識應(yīng)用于實習現(xiàn)場的具體工作中，提高了自己的動手能力，為我今后步入工作崗位打下了更好的實踐基礎(chǔ)。 本次設(shè)計的目的是培養(yǎng)自己初步掌握獨立從事專業(yè)技術(shù)工作的能力，提高自己從事工藝和工藝裝備設(shè)計的水平，使我初步掌握從事本專業(yè)科學研究工作的能力。通過畢業(yè)設(shè)計不但培養(yǎng)了我運用各種工具書的方法和技巧，同時也培養(yǎng)了我獨立思考問題、解決問題的能力。通過翻閱查找各種工具書，擴大了視眼，豐富了自己的知識范圍。 本次設(shè)計我是有充分準備的。我不僅準備了四年的時間來掌握各門專業(yè)課學習，而且我多次深入工廠實習，更主要的是設(shè)計期間不斷地從網(wǎng)上、圖書館收集大量的資料，尋找各種解決問題的方法。所以說本設(shè)計我是有充分準備的，它是與生產(chǎn)實際相結(jié)合。它也將成為我走上工作崗位的一次重要演習，為我今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。 草坪播種機設(shè)計是一個典型的機械系統(tǒng)設(shè)計。 提高農(nóng)業(yè)的機械化和自動化程度，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要一環(huán)。用現(xiàn)代化設(shè)備裝備我國農(nóng)業(yè)工廠，已成為一項迫切的重要任務(wù)。 實現(xiàn)草坪播種作業(yè)機械化的好處：節(jié)約勞動力，提高生產(chǎn)率和草坪質(zhì)量，節(jié)約原材料和降低成本，降低勞動強度和改善環(huán)境衛(wèi)生，保證操作的安全，減少草籽的浪費等。草坪播種作業(yè)機械化、自動化目前正向著高速化、通用性、可靠性、費用低、流水線自動化控制、采用新的機械工具等六個方向發(fā)展。 胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 2 -2 技術(shù)任務(wù)書（JR）2.1 設(shè)計的依據(jù)目前在我國已有專用草坪播種機械, 但是價格很高。通常對于播種面積不算太大, 又不是專業(yè)經(jīng)營草坪種植業(yè)的單位或個人, 就沒有必要專門買一臺草坪播種機, 這樣就給草坪播種帶來很大的困難。為了解決這一問題, 經(jīng)過多次對市場調(diào)查和研究, 決定設(shè)計一種簡易草坪播種機。2.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍草坪是高度培育的特殊草地, 隨著草坪面積的擴大 , 品質(zhì)的提高, 草坪業(yè)逐漸由單一的人工作業(yè)向半機械化、機械化、自動化過渡, 草坪作業(yè)的機械化已成為十分重要的課題。專用的草坪播種機還處于起步階段, 草坪草種子細小,用手撒的方法不僅不易將種子撒勻, 且工作效率低, 不能滿足建坪建設(shè)的要求。 通過市場調(diào)研，決定設(shè)計一種由地輪驅(qū)動的離心式草坪播種機，該機由種子箱、機架、傳動裝置、葉輪等部分組成, 一人即可操作, 播種者雙手推動播種機，種子箱下的旋轉(zhuǎn)葉輪便會把種子吹出去, 下種口的大小可調(diào), 播種量的多少調(diào)節(jié)下種速度。此播種機體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、靈活耐用, 不受地形、環(huán)境和氣候的影響, 不僅適用于大面積建坪, 更適用于在復雜的場地下建坪使用。2.3 主要技術(shù)指標和重要技術(shù)參數(shù)計劃設(shè)計播種機的主要設(shè)計參數(shù)：1）外形尺寸：519mm 380mm 800mm?2）功率：417W3）輪子轉(zhuǎn)速：64r/min4）力矩： =62224N·mmT輪5）凈質(zhì)量：≤40kg6）變速要求：單級7）葉輪半徑：0.1m山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 3 -2.4 主要工作原理本次設(shè)計的手推式播種機主要利用輪子運動傳動變速箱中的錐齒輪實現(xiàn)飛輪的高速運動的功能。播種機工作時由人推動機器行走，驅(qū)動地輪帶動安裝在齒輪箱內(nèi)的一對錐齒輪轉(zhuǎn)動，固定在被動錐齒輪軸上的葉輪在錐齒輪的驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)。種子箱內(nèi)的種子靠重力通過種子箱底部的落種口經(jīng)過絲桿和圓錐下料筒下落到轉(zhuǎn)動的葉輪邊緣，在葉輪風力的作用下撒布于地表。在被動錐齒輪軸伸入種子箱底部的端頭，安裝有攪種裝置，可將種子順利落入撒種盤。撒種量可通過改變落種口開度來調(diào)節(jié)。2.5 已經(jīng)考慮過的若干方案的比較我所設(shè)計的手推式草坪播種機首先要通過一個傳力構(gòu)件將人力傳遞出去。為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過增速機構(gòu)繼續(xù)傳遞。因執(zhí)行播種動作的葉輪的相對運動方向與人行進的方向垂直，經(jīng)前面增速機構(gòu)傳遞過來的運動都需要再經(jīng)過一級轉(zhuǎn)換機構(gòu)傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。通過分析得到手推式草坪剪草機的組成框圖，如圖 2—1 所示。圖 2—1 手推式草坪剪草機的組成框圖能實現(xiàn)草坪播種的方法較多，但各有利弊，具體分析如下：（1）用手撒 草坪草種子細小，用手撒的方法不僅不易將種子撒勻, 且工作效率低, 不能滿足建坪建設(shè)的要求。（2）用鐵篩撒 用鐵篩雖然避免了用手撒的弊端，但浪費時間，且人力消耗量大，不能滿足一般草坪的建設(shè)要求。胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 4 -（3 ）用播種機 用播種機，可避免以上兩種方法存在的問題，使所設(shè)計的機器小巧，且可靈活操作。因此，我們選擇設(shè)計手動式播種機。手動的形式又有手搖動和用手推動兩種。機械容易實現(xiàn)的是簡單的轉(zhuǎn)動和往復直線運動，如果用手搖動手柄實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的往復移動，由于播種機還要靠人力推著向前行進，操作者要完成的動作過多，操作不方便。要使操作者只通過簡單的操作即可完成播種動作，可以用手推播種機向前行駛，靠播種機輪子的轉(zhuǎn)動將轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)變成葉輪的往復旋轉(zhuǎn)而輸出到執(zhí)行構(gòu)件。顯然設(shè)計成手動式草坪剪草機是合理而可行的。2.6 關(guān)鍵問題及其解決辦法增速機構(gòu)的設(shè)計：用組合法實現(xiàn)增速為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過增速機構(gòu)繼續(xù)傳遞。由于轉(zhuǎn)換機構(gòu)的運動輸入構(gòu)件作定軸轉(zhuǎn)動，這樣在播種機動力輸入構(gòu)件輪子和轉(zhuǎn)換機構(gòu)的運動輸入構(gòu)件之間，可以采用鏈傳動，帶傳動和齒輪傳動。為了使所設(shè)計的剪草機結(jié)構(gòu)緊湊，可以采用齒輪傳動。而齒輪傳動有直齒圓柱齒輪傳動，斜齒圓柱齒輪傳動，直齒錐齒輪傳動和蝸輪蝸桿傳動等。但是蝸輪蝸桿傳動的效率低，一般是蝸桿主動，且軸線空間交錯，應(yīng)用到播種機械中，會使支撐結(jié)構(gòu)復雜。直齒圓柱齒輪傳動和斜齒圓柱齒輪傳動的軸線相互平行，不能起到兩軸垂直的作用，因此，可選擇直齒錐齒輪傳動作為增速機構(gòu)。機構(gòu)組成方案如圖 2—2 所示。圖 2-2 機構(gòu)簡圖山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 5 -2.7 機構(gòu)的功能及特點（1） 該機采用地輪—齒輪傳動結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，噪音小、無污染，使用方便、靈活，適合一般草坪的播種；（2） 無需引擎驅(qū)動，使用安全、可靠，便于維護；（3） 播種幅寬為 1m，外形尺寸（長 寬 高：586 369 200mm）,質(zhì)量 40kg（材料由??45 鋼制作） ；（4） 采用耐用的鑄鋁底盤和結(jié)構(gòu)件，具有永不生繡、永不卷曲變形的特點；（5） 地輪半徑為 0.25m，且一個輪子裝上壽命長的球軸承，使播種機轉(zhuǎn)彎時易于推動；（6） 金屬手柄易于折疊，以減少包裝尺寸，手柄長度可伸縮，對于不同身高的操作者同樣適用；（7） 撒種部分獨特的設(shè)計可防止種子堵塞出口通道；（8） 外觀造型美觀，更適合家庭用戶的審美要求；（9） 播種的效果較理想，且成本低，是一般草坪播種的首選產(chǎn)品。 3 設(shè)計計算說明書 （SS）3.1 草坪播種機結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計3.1.1 傳動比的確定根據(jù)運動學基本原理，在忽略種子與撒種盤之間摩擦的情況下，傳動比為：????214HvrgDRid??（1）式中 Rd-------地輪半徑D--------撒種幅寬r---------撒種盤半徑v--------行走速度H--------撒種盤離地高度胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 6 -g---------重力加速度在確定行走速度v時，既要保證播種機在種子箱裝滿種子后，播種機能夠正常作業(yè)，又要保證機組有較高的作業(yè)生產(chǎn)率，以速度v=6km/h來設(shè)計；考慮到我國一般草坪地塊面積小，幅寬窄的特點，撒種幅寬D設(shè)計為1m，設(shè)計參數(shù)Rd=0.25m，r=0.1m ，H=0.55m。則按式（1）計算出地輪驅(qū)動離心式播種機所需的傳動比i=3。 3.1.2 動力參數(shù)計算草籽較輕，容易甩出，不需要過大的載荷，故假設(shè)人的推力為F=250N，所以兩個地輪上所受力的大小為：F 1=F2=125N地輪提供轉(zhuǎn)矩帶動撒種盤進行機械運動，假定撒種盤所受的力全部來自地輪。則：P輪 =Fv=417W地輪轉(zhuǎn)速：n=64r/min初選8級精度直齒錐齒輪 95.01??滾動軸承（球軸承） 2齒輪傳動軸承（滾子軸承） 8.3傳動機構(gòu)總效率： 0.95 0.992 0.98=0.903??21??軸 上的所傳遞的功率大小為： =417 0.99=413(W)? 2??P軸 上的所傳遞的功率大小為： =413 0.95 0.98=396(W)1??軸 上的轉(zhuǎn)速大小為： =147.69(r/min)? 602???dvn?軸 上的轉(zhuǎn)速大小為： =443.09(r/min)i??3.2 圓錐齒輪的設(shè)計計算圓錐齒輪的設(shè)計直齒錐齒輪加工多為刨齒，不宜采用硬齒面，計算步驟如下：山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 7 -3.2.1 選擇材料，熱處理方式及精度等級（1）齒輪材料。熱處理方式由參考文獻[1]表 6-7 和表 6-8 并考慮HBS1=HBS2+（30～50）HBS 的要求，小齒輪選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度241～286HBS，大齒輪選用 42SiMn 鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 217～255HBS。（2）精度等級。估計圓周速度不大于 3m/s，根據(jù)參考文獻[1]表 6-5，初選 8 級精度。3.2.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計1）確定公式中的各參數(shù)值（1）選齒數(shù)。小齒輪齒數(shù) z1=24,z2=uz1=72（2）確定極限應(yīng)力 ，由參考文獻[1]圖 6-32，按齒面硬度中間值 260HBS，limH?查得小齒輪 。由參考文獻[1]圖 6-32，按齒面硬度中間值 230HBS 查得MPaH701lim?大齒輪 。682li?（3）確定壽命系數(shù) ZN。由題意可知：Z N1=ZN2=1。（4）許用應(yīng)力由參考文獻[1]表 6-9 查得，S Hmin=1。由參考文獻[1]式（6-20）得??MPaNH710710lim11 ????ZS68682li2（5）載荷系數(shù) K。考慮錐齒輪是懸臂布置，由參考文獻[1]表 6-10 取 K=1.2。（6）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1mNNNPT ????????624641075.905.93161（7）齒寬系數(shù) 。取 。R?3.（8）節(jié)點區(qū)域系數(shù)。 。52?HZ（9）確定材料系數(shù) 。由參考文獻[1]表 6-11 查得 。E MPaZE9.18?2）計算 和1dv胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 8 -（1）小輪大端分度直徑 ????mmZuKTdHERR 05.64680.195.23.0513.064274)5.0(74 222131 ???????????????????????（2）小齒輪齒寬中點的分度圓直徑 d????mdRm 4..6..11 ??（3）圓周速度：ssnvm 672.1064.5061 ????故 8 級精度合適。3.2.3 計算齒輪的主要尺寸1）模數(shù) mmzd67.2405.61??圓整取 。5.3?2）實際大端分度圓直徑zd72431???mm1623）錐距 Rud84.375.015.022 ??????4）齒寬 bmR1.348.3.?5）分度圓錐角 和1?2，9487.031cos22??u521???52?????6)當量齒數(shù)山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 9 -3.2518cos41?????zV7.9722??zV3.2.4 驗算輪齒彎曲疲勞強度（1）確定極限應(yīng)力 。由參考文獻[1]圖 6-34，按齒面硬度中間值 260HBS，查得limb?小齒輪 ，由參考文獻[1]圖 6-34，按齒面硬度中間值 230HBS，查得大MPab290lim?齒輪 。8li?（2）確定壽命系數(shù) YN1和 YN2,由題意可知：Y N1 =YN2=1。（3）確定最小安全系數(shù) 。查參考文獻[1]表 6-9 得 。minFS 4.12min1in?FS（4）確定許用應(yīng)力 。??b???minlFNbSY????MPaSYFNb 2.074.1290min1l1???Fb.82inl2 ?（5）復合齒形系數(shù) 和 。查參考文獻[1]表 6-12 得1SY，.41?FaF 95.322?FaSFY（6）計算彎曲應(yīng)力：?? ??123221 6.134.0513.0.674. bRRsaFb MPaumZYKT??? ???????2122 5.8.9bFSbMPaY??所以齒輪彎曲強度足夠。胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 10 -3.3 軸的設(shè)計計算3.3.1 軸Ⅰ的設(shè)計（1）選擇軸Ⅰ的材料該軸無特殊要求，選擇 45 鋼調(diào)質(zhì)處理， =640MPaB?（2）初步估算軸徑按扭轉(zhuǎn)強度估算輸入端的最小軸徑。按 45 鋼，取 C=116根據(jù)公式 ，此軸頭上有一鍵槽，將軸mnPCd 34.169.1470363mi ?????徑增大 5%，即 dmin=（16.34 1.05）mm=17.15mm,取 dmin=18mm（3）軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）軸Ⅰ上零件的軸向定位大齒輪在軸Ⅰ上為對稱定位，左右兩端靠套筒定位，裝拆，傳力較為簡單；兩端軸承常用同一尺寸，以便于加工、安裝和維修；為便于拆裝軸承，軸承處軸肩不宜太高。2）軸上零件的周向定位齒輪與軸的軸向固定采用普通平鍵聯(lián)接。根據(jù)軸的直徑查得齒輪處的鍵截面尺寸為 ，配合為 ，滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制。mhb6??76Hr① 確定各段軸徑和長度通過確定定位軸肩高度，從左輪子連接處向右取。m18202018??② 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性考慮到軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端和右段均制成 倒角245??（4）軸Ⅰ的強度演算經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，各軸段作用力大小和作用點位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)均已知。1) 齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩： =62224N·mmT輪齒輪端面分度圓直徑： ??mzmdn7240cos3s11????山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 11 -圓周力： ??NdTFt 17286421???輪徑向力： ntr 690costacosa???軸向力： ??NFtat1728????受力簡圖 5-1 所示：圖 3-1 垂直面上受力簡圖2）求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩??NFFarBV 95.30.125.6????BVrD?截面 C 處的彎矩為：(N·mm)37915.2??BVCFM左(N·mm)D右圖 3-2 垂直面上截面的彎矩3）求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩： ??NFtBH85.12.????胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 12 -??NFBHtD85??截面 C 處的彎矩為： (N·mm)1042.??CM圖 3-3 水平面上截面的支反力4）截面 C 處垂直面和水平面的合成彎矩為：(N·mm) 10822???CHVM左左(N·mm)C右右圖 3-4 水平面上截面的彎矩及合成彎矩5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強度，取 0.6??該截面上的計算應(yīng)力： ????MPaWTv 57.4822?????通過查表可知：材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理的許用應(yīng)力為 ，由于 ，故安全。??160?????1v???山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 13 -3.3.2 軸Ⅱ的設(shè)計（1）選擇軸Ⅱ的材料該軸無特殊要求，選擇 45 鋼調(diào)質(zhì)處理， =640MPaB?（2）初步估算軸徑按扭轉(zhuǎn)強度估算輸入端的最小軸徑。按 45 鋼，取 C=116根據(jù)公式 ，此軸頭上有一鍵槽，將mnPCd 17.09.43163mi ?????軸徑增大 5%，即 dmin=（11.17 1.05）mm=11.72mm,取 dmin=12mm（3）軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）軸Ⅱ上零件的軸向定位小齒輪在軸Ⅱ上為對稱定位，上下兩端靠套筒定位，裝拆，傳力較為簡單；兩端軸承常用同一尺寸，以便于加工、安裝和維修；為便于拆裝軸承，軸承處軸肩不宜太高。2）軸上零件的周向定位齒輪與軸的軸向固定采用普通平鍵聯(lián)接。根據(jù)軸的直徑查得齒輪處的鍵截面尺寸為 ，配合為 ，滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制。mhb5??76Hr① 確定各段軸徑和長度通過確定定位軸肩高度，從上向下取。m1241412??③ 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性考慮到軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端和右段均制成 倒角45??（4）軸Ⅱ的強度演算經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，各軸段作用力大小和作用點位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)均已知。2) 齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩： =19310.18 N·mm 31?iT輪??齒輪端面分度圓直徑： ??mzmdn2670coss22??胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 14 -圓周力： ??NdTFt 79.1826.9302????徑向力： ntr .650costa.cosa???軸向力： ??NFta tn79.18????圖 3-5 軸 垂直面上受力簡圖?2）求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩??NFFFarBV 5.1305.12. .26045.12012 ????????NBVrD68截面 C 處的彎矩為：(N·mm)3725965.1201????FMBVC左(N·mm)0.96DV右圖 3-6 軸Ⅱ垂直面上截面的彎矩3)求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩：山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 15 -??NFtBH85.120.????BtD?截面 C 處的彎矩為： (N·mm)102465.?HCFM圖 3-7 軸Ⅱ水平面上截面的支反力4)截面 C 處垂直面和水平面的合成彎矩為：(N·mm) 109222???CHVM左左(N·mm)7C右右圖 3-8 軸Ⅱ水平面上截面的彎矩及合成彎矩5)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強度，取 0.6??該截面上的計算應(yīng)力： ????MPaWTv 4.212?????通過查表可知：胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 16 -材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理的許用應(yīng)力為 ，由于 ，故安全。??160MPa?????1v???3.4 葉輪的設(shè)計選擇材料：因為草籽質(zhì)量輕，材料無特殊要求，選用 45 號剛調(diào)質(zhì)處理，葉片厚度1mm，制造上多采用整體鑄造結(jié)構(gòu)和分體鉚接或焊接等工藝方法來實現(xiàn)，這也是由其結(jié)構(gòu)特點所決定的。3.4.1 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖 6-1 葉輪形式如圖所示，離心風機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下。①葉輪外徑, 常用 D 表示；②葉輪寬度, 常用 b 表示；③葉輪出口角,一般用 β 表示。葉輪按葉片出口角的不同可分為三種:山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 17 -前向式──葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相同, β> 90°(90°～ 160°)；后向式──葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相反, β< 90°(20°～ 70°)；徑向式──葉片出口沿徑向安裝,β= 90°。根據(jù)播種機行走速度和撒籽幅寬，初設(shè)葉輪直徑D 1=20cm，葉片數(shù)Z按經(jīng)驗公式估計：Z= 1)5.~(D1為葉輪外徑，單位厘米。所以葉片數(shù)取6片。葉片傾角 ???903?3.4.2 驅(qū)動葉輪所需功率 L當葉片數(shù)目有限時，由于流體流動方向的變化，葉片理論壓頭公式為：gvugvuvuHth ''cos'cs' 121122 ??????（1）式中：H th為葉輪壓頭；u為圓周速度；v為徑向速度。飛輪對氣體作功：????????????????112nttvadt pRTkGL?????????????03kttadk（2）式中：k為多變系數(shù)；R為氣體常數(shù)；G為輸送的流體總量；n為多變指數(shù)；T T0為入口全溫； 為容積效率。v?設(shè)葉輪入口處風速為v 1m=16m/s， =0.75，則入口全溫：ad?KgJcvTpmst 063.29485.7.921632210 ??????由（2）式：胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 18 -3.167(KW)????????????105.63.2950.1. .adL4.22(KW)7.63adt?如果葉輪的效率 =0.54，則軸功率：pLs=Lt/0.54=7.81(KW)由 ,得293K時氣體重度 ，故驅(qū)動葉2100 /94mkgTPktsts???????? 30/9.1mkgfs??輪所需軸功率L為：0.3338(KW)???1028.7.102ssLQ?，故符合設(shè)計功率。??PL3.5 地輪的構(gòu)造地輪由兩個個直徑為50cm 的小車輪及其連桿組成。兩個地輪是由長軸的兩端按軸的垂直方向各焊有一對長13cm的平行小鐵板來固定, 小鐵板下端有固定行走輪軸的陷口, 使地輪固定。長軸被套在大三角鐵后面的兩個寬鐵環(huán)內(nèi), 長軸上設(shè)有凸出物使得長軸在寬鐵環(huán)內(nèi)只能轉(zhuǎn)動, 不能左右串動。在長軸的中間, 對準雙桿手柄的一個級桿處, 在長軸上焊有一個長75cm 的單鐵桿柄, 其方向與長軸兩端的兩平行小鐵板恰好反方向，使人推上播種機能夠順利行走。3.6 零件的設(shè)計計算在該播種機上所用的一些附件都是一些標準件，它們一共有絲桿、鍵和墊圈。3.6.1 絲桿的設(shè)計此絲桿受力不大，無特殊要求，選用 45 號鋼。熱處理：調(diào)質(zhì) HB220-270，高頻淬火 HRC45-48。因為絲桿直徑已經(jīng)標準化，所以在設(shè)計絲桿時，直徑不能任意確定。我國所規(guī)定的絲桿直徑系列為：30，45，65， （85）90， （115）120，150，200。一般情況下，確山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 19 -定的絲桿直徑應(yīng)符合此系列。故，選用絲桿直徑為 30mm。螺旋角：物料為草籽，選用 =30o?絲桿螺槽深度：h=0.2D=6mm絲桿與套筒間隙的確定： =（0.003-0.005）D，取 =0.005D=0.15mm??3.6.2 鍵連接的選擇及計算中間軸和齒輪用鍵聯(lián)接的選擇和強度校核齒輪與軸的鍵聯(lián)接①選用圓頭普通平鍵（Ａ型）按軸徑 d=20mm 及輪廓長 l=78mm,查表 14-1,選鍵 18×70GB1096-79. ?、趶姸刃：?鍵材料用 45 鋼，查表得許用應(yīng)力 ，??MPap120~??鍵的工作長度 ，按公式得擠壓應(yīng)力：mbLl1870??akldTp .2965.21033????雖然 略大于 ，但齒輪與軸是采用過盈配合 ，靠聯(lián)接擦力傳遞部分p??p?675rH?轉(zhuǎn)矩，故聯(lián)接的強度是足夠的。4 使用說明書（SM）4.1 使用前注意事項播種機在路上行走時， 可將離合器拉起,，使被動軸與主動軸分開，只有兩個地輪著地，這樣便于遠距離和播過種的區(qū)域的行走。如果需要播種，在被播地段上，將離合器拉下，兩軸自然結(jié)合，然后開始播種。如果播種籽量不適宜，可調(diào)節(jié)下種口大小，在小范圍內(nèi)調(diào)整播種量。播種后出苗特征為：苗幅寬為4cm 左右，兩苗幅間寬為5～6cm 左右，這樣出苗后2～4 個月便可長滿苗幅間空處。胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 20 -4.2 播種時應(yīng)注意的事項（1）草坪床應(yīng)疏松，表層不能有過大的石塊或大的硬土塊及其他草根類雜物。（2）草坪床應(yīng)該盡量平整，坡度不能過大。5 標準化審核報告（BS）5.1 產(chǎn)品圖樣的審查手推式草坪播種機的傳動裝置和葉輪風扇的設(shè)計已經(jīng)基本完成，現(xiàn)以具備全套圖紙和一線基本數(shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對其進行標注化審查，結(jié)果如下：（1） 產(chǎn)品的圖樣完整、統(tǒng)一、表達準確清楚、圖樣清楚。符合 GB4440-84、GB-83《機械制圖》的規(guī)定。（2） 產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標準符合 GB/T1800、3-1998 的規(guī)定。（3） 產(chǎn)品圖樣的編號符合 JB/T5054.5-2000《中華人民共和國機械行業(yè)標準》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計的完整性。（4） 圖紙的標題欄與明細欄符合 GB/T10609. 1-1989GB/T10690. 2-1989 的規(guī)定。（5） 產(chǎn)品圖樣粗糙度的標注符合 GB131-83《表面特征代號及注法 》的規(guī)定。（6） 產(chǎn)品圖樣焊縫的代號符合 GB324-80《焊縫代號 》的規(guī)定。5.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查（1） 產(chǎn)品的技術(shù)文件名稱、術(shù)語符合 ZB/TJ01 和 0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計文件術(shù)語》及有關(guān)標準的規(guī)定。（2） 量和單位符合 GB3100—GB3102-93 的規(guī)定。（3）技術(shù)文件所用的編碼符合 JB/T8823-1998《機械工業(yè)企業(yè)計算機輔助管理信息分類編碼導則》的規(guī)定。（4）技術(shù)文件的完整性符合 JB/T5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性 》的規(guī)定及農(nóng)機部門的有關(guān)具體要求。山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 21 -5.3 標注件的使用情況本設(shè)計所用的緊固件均采用標準的螺栓，材料及材料代號也符合國家標準和部頒標準的相關(guān)規(guī)定。5.4 審查結(jié)論經(jīng)過對播種機裝置和傳動設(shè)計的標準化審查，認為該設(shè)計基本貫徹了國家最新頒發(fā)的各種標準，圖紙和設(shè)計文件完整齊全，符合標準化得要求。6 結(jié) 論6.1 機構(gòu)的創(chuàng)新點（1） 從機構(gòu)運動的功能出發(fā)，按變異—組合法和類比法完成機構(gòu)的構(gòu)件和設(shè)計;（2） 在作品樣機加工前，使用三維造型軟件進行三維造型、虛擬裝配和運動仿真，從理論上驗證設(shè)計的可行性，然后進行樣機制作；（3） 無引擎驅(qū)動，節(jié)省能源，無污染（噪音、廢氣） ，采用綠色環(huán)保設(shè)計；（4） 外觀造型新穎，推桿可折疊伸縮，適合家庭用戶使用；（5） 采用齒輪機構(gòu)（實現(xiàn)增速） ，提高整機的工作效率，解決了手動播種機工作效率不高的問題；（6） 產(chǎn)品成本（制造和使用成本）低，符合廣大用戶購買能力的要求。6.2 制造價格及應(yīng)用范圍根據(jù)目前市場實際:：制造原材料費用80～120 元，手工費: 60～80 元，因此總造價在200元以內(nèi)。目前使用于我國大部分地區(qū)的一般建坪。胡艷虹：草坪播種機的設(shè)計- 22 -參 考 文 獻[1] 吳偉，任紅英. 機械設(shè)計教程 [M] . 北京：北京理工大學出版社，2007.[2] 張祖立. 機械設(shè)計 [M] . 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.[3] 吳宗澤，羅圣國. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第 3 版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4] 張也影. 流體力學（第 2 版）[M] . 北京：高等教育出版社，2005.[5] 張良成. 材料力學 [M] . 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003[6] 楊敏麗. 牧草生產(chǎn)機械化:西部農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展[J]中國農(nóng)機化, 2000,(04)[7] 楊愛軍. 呼和浩特市地區(qū)農(nóng)業(yè)機械化現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J]農(nóng)村機械化, 2004,(04)[8] 趙嶺,呂釗欽. 可靠性技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用[J]山東農(nóng)機, 2004,(07)[9] 郭毅, 張祖立, 張旭東. 大蒜播種機械的研究現(xiàn)狀[J]. 農(nóng)機化研究, 2009, (06)[10] 高林. 育苗生產(chǎn)線氣吸式播種系統(tǒng)智能控制的研究[D]北京林業(yè)大學, 2008 . [11] 劉文忠. 氣吸式排種裝置排種性能試驗研究[D]內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學, 2008 .[12] 李濟賓. 播種機組行走的方法[J]. 河南農(nóng)業(yè), 1993, (04) [13] 籍增順. 關(guān)于發(fā)展小雜糧的思考[J]. 山西農(nóng)業(yè)(村委主任), 2009, (04)[14] 夏俊芬. 旱作多功能精密穴播輪的研究[D]華中農(nóng)業(yè)大學, 2000[15] 史智興. 精播機排種性能檢測系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]中國農(nóng)業(yè)大學, 2002[16] 濮良貴，紀名剛．機械設(shè)計（第七版）[S]．北京：高等教育出版社．2001山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書- 23 -致 謝在設(shè)計過程中，得到了崔清亮老師的親切關(guān)懷和耐心的指導。崔老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。崔老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時半年，卻給以終生受益無窮之道。在次，我向崔老師表示忠心的感謝！我還非常感謝工程技術(shù)學院的老師們，在四年學習期間，他們不僅教給了我很多知識，使我從對機械一無所知成為具有初步機械學知識并且可以簡單應(yīng)用的人，從只為自己的事情操心變成現(xiàn)在經(jīng)常看報紙，聽廣播，并關(guān)注國家大事，而且還教給了我做人的道理。對此我非常感謝！最后，由草坪播種機的復雜性和長期性，不是用一篇文章就能解決問題的，另外，由于我的經(jīng)驗匱乏、水平有限，本文錯誤和疏漏之處不少，請老師和同學們指正，謝謝！
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