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畢業(yè)設(shè)計題目
玉米秸稈粉碎還田機的設(shè)計
指 導(dǎo) 教 師
職 稱
學(xué)生具備條件
熟練做圖的能力、演算的能力，以及獨立分析問題的能力
選題完成形式
畢業(yè)設(shè)計說明書和圖紙
內(nèi) 容 簡 要：
本設(shè)計力求本秸稈還田機是根據(jù)現(xiàn)有機具進行改進而進行設(shè)計的產(chǎn)品。本秸稈還田機在主要優(yōu)化了刀片的排列方式，由于刀片合理的排列方式不僅能使還田機粉碎質(zhì)量提高，而且還能使還田機平衡性能好，減輕還田機的震動。這一點對于拖拉機來講也非常重要，還田機的震動解決不好，不僅機具本身被震壞，對拖拉機的壽命影響也很大。本設(shè)計使用均力免震法。本秸稈還田機主要選用Y型 刀片，傾斜喂入。
系主任簽字：
年 月 日
院長簽字：
年 月 日
2
選題的依據(jù)及意義（包括課題的理論價值和實踐價值；國內(nèi)外的研究概況等）：
由于機械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈資源最經(jīng)濟，最有效的技術(shù)，最具有經(jīng)濟效益，生態(tài)效益和社會效益。因此國外在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展很快。尤其是意大利、美國、英國、德國、法國、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。綜合國外機械化秸稈還田技術(shù)，技術(shù)比較完善，機具品種多，性能可靠，但價格也昂貴。我們可以借鑒國外現(xiàn)有技術(shù)，通過消化吸收，開發(fā)出適合我國國情的產(chǎn)品。目前，我國農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)主要是還田方式，過去由于認識上，政策上及經(jīng)濟上的原因，機械化秸稈還田技術(shù)發(fā)展緩慢。近年來，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的人民生活的提高，剩余秸稈越來越多。為了利用珍貴秸稈資源，政府鼓勵并且大力支持發(fā)展機械化秸稈還田技術(shù)，根據(jù)秸稈處理方式不同，我國機械化秸稈還田主要包括秸稈整株還田技術(shù)，秸稈粉碎還田技術(shù)，根茬粉碎及耕翻還田技校術(shù)，聯(lián)合作業(yè)還田技術(shù)。所以為了使秸稈得到利用選擇此次的設(shè)計題目。
本課題研究內(nèi)容
1、刀的分布排列。
2、整體傳動及各部分的數(shù)據(jù)處理。
3、工作部件的分析討論。
本課題研究方案
1、查找相關(guān)資料，并進行認真閱讀分析。
2、確定整體方案。
3、齒輪、軸、V帶等設(shè)計及計算。
研究的創(chuàng)新之處
使用了免震發(fā)排列刀
研究過程(含完成期限)
第5周——查閱資料，擬訂課題
第6周——查閱玉米秸稈粉碎還田機的設(shè)計資料，并進行概述和文獻綜合。
第7-9周——完計算部分的機械設(shè)計。
第10-12周——繪制裝配圖和部分零件圖。
第13周——完成所有的圖紙并進一步修改。
第14-15周——在以上基礎(chǔ)上完成畢業(yè)設(shè)計說明書一篇。
第16周——修改設(shè)計，并定稿。
第17周——答辯，提交相關(guān)材料，結(jié)束設(shè)計。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見
教研室主任簽名：
年 月 日
院系意見
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日
本科生畢業(yè)設(shè)計
開題報告
題 目 玉米秸稈粉碎還田機的設(shè)計
學(xué)院名稱
專業(yè)名稱
年 級
學(xué)生姓名
學(xué) 號
指導(dǎo)教師
職 稱
年 月 日
玉米秸稈粉碎還田機的設(shè)計
目 錄
1 引言 1
1.1 機械化秸稈還田的目的及意義 1
1.2 機械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀 1
1.3 機械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢 1
2 技術(shù)任務(wù)書 2
3 設(shè)計計算說明書 2
3.1 總體設(shè)計 2
3.1.1 傳動機構(gòu) 3
3.1.2 工作部件 3
3.1.3 秸稈還田機刀片的設(shè)計幾個問題 4
3.1.4 拖拉機的性能參數(shù) 5
3.1.5 懸掛設(shè)計 8
3.2 主要工作部件設(shè)計計算 10
3.2.1 基本參數(shù)計算 10
3.2.2 錐齒輪的設(shè)計計算 11
3.2.3 皮帶輪的設(shè)計計算 15
3.2.4 軸的設(shè)計計算 18
3.3 性能的校核 26
3.3.1 爬坡穩(wěn)定性能指數(shù) 26
3.3.2 拖拉機懸掛機構(gòu)油缸提升能力校核 27
3.4 使用說明書 27
4 標(biāo)準(zhǔn)化審查報告 28
4.1 產(chǎn)品圖樣的審查 28
4.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 28
4.3 標(biāo)注件的使用情況 28
4.4 審查結(jié)論 28
結(jié)論 29
參考文獻 30
致謝 31
玉米秸稈粉碎還田機設(shè)計
摘要 近幾年隨著玉米產(chǎn)量的大幅度的提高，秸稈、根茬也大量增多，隨之出現(xiàn)的問題是清理秸稈、刨根茬，成了農(nóng)民種地前最頭痛的事，為爭時爭工，不影響秋種的進度，有些農(nóng)民只好將秸稈就地焚燒。既浪費資源又污染環(huán)境?？梢园呀斩挿鬯楹箐伻鲈诘乩铮拳h(huán)保又可以改變土壤的理化性。玉米秸稈粉碎還田機就是這樣的一種農(nóng)具，本設(shè)計采用均力免震法排列刀，工作時由拖拉機采用后懸掛方式進行耕作。刀具使用Y型刀中間采用齒輪傳動和皮帶傳動相結(jié)合的方法。
關(guān)鍵詞 還田機 玉米 設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計說明書外文摘要
Design of the Corn straw counters-field
Abstract
In recent years with the corn yield significant enhancement of straw, root, the increasing number of crop also. The resulting problems is clean up straw, follow chi, became farmers sow the land before headaches. As for work, when does not affect to prepare for the progress of the straw stalk, some farmers had to local burned. Do so just a waste of resources and environmental pollution. We can put it to pieces after the stalks strewn in the field, the environmental protection can alter the soil physicochemical. Corn straw chopper drive is one such farm implements. This design uses shock-free laws are arranged in knife edge, the work by the tractor by way of farming after the suspension. Tool use Y knife among USES the gear transmission and the method of combining the belt transmission.
Keyword Counters-field Corn Design
1 引言
1.1 機械化秸稈還田的目的及意義
我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，對于田間作業(yè)趨于機械化是一個必然的發(fā)展過程，它可以節(jié)約勞動力和提高經(jīng)濟效益。在北方玉米是一種常見的農(nóng)作物，過去由于認識上、政策上及經(jīng)濟上的原因，基本上農(nóng)民都是在收獲以后直接將秸稈焚燒，這樣不僅造成了資源的浪費，還污染了環(huán)境，隨著科技的發(fā)展，生態(tài)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，作為寶貴資源的秸稈，也開始了被重新利用，而秸稈直接還田就是其中的主要途徑之一。
將秸稈粉碎后，鋪撒在地里有許多作用：①秸稈還田補充土壤養(yǎng)分。②秸稈還田促進微生物的活動，改善土壤的理化性狀。③可以減少化肥的使用量，從而改善環(huán)境。④還可以改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。這樣不僅可以從分利用資源，還可以改善我們生活的環(huán)境。
1.2 機械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀
由于我國國土遼闊，南北方差異較大，各地區(qū)的耕作制度和農(nóng)藝要求不同，同時作物的秸稈也不同，其物理性能和機械性能差異也很大，這就決定了我國機械化秸稈還田技術(shù)及配套機具的多樣化。在北方多數(shù)是以拖拉機牽引并驅(qū)動的秸稈還田機，把站立的玉米秸稈就地粉碎后鋪撒在地面上，數(shù)日后犁翻耕土地時把晾曬的秸稈翻埋入土。
由于機械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈最經(jīng)濟最有效的技術(shù)，具有較大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益，因此外國在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展較快。尤其是意大利、英國，德國、法國、日本和西班牙等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。綜合國外機械化秸稈還田技術(shù)比較完善，機具品種較多，性能可靠，但價格昂貴。
1.3 機械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢
雖然我國農(nóng)具多樣化，但就北方而言現(xiàn)在已經(jīng)在解決秸稈及根茬單項作業(yè)的基礎(chǔ)上將開發(fā)新的聯(lián)合作業(yè)機具，并在一段時間后將會取代單項作業(yè)機具。收割農(nóng)作物和秸稈還田機結(jié)合，使作業(yè)成本大大降低，靈活度也增加。機械化秸稈還田技術(shù)得到政府的高度重視和大力支持，雖然還有許多問題但前景還是樂觀的。
2 技術(shù)任務(wù)書
隨著人們越來越重視可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護，農(nóng)業(yè)機械化的裝備將得到進一步的發(fā)展。例如農(nóng)業(yè)保護性耕作機械，秸稈綜合利用裝備。對于秸稈還田是重要的秸稈綜合利用，根據(jù)市場調(diào)查粉碎秸稈機一般工作幅寬為1500mm到2000mm之間不等，其動力一般由拖拉機提供，用拖拉機懸掛并驅(qū)動，使農(nóng)具的靈活性增加。由于機械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈資源最經(jīng)濟，最有效的技術(shù)，最具有經(jīng)濟效益，生態(tài)效益和社會效益。因此國外在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展很快。尤其是意大利、美國、英國、德國、法國、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。意大利的OMARV公司尤為突出，它的產(chǎn)品配套動力26-132kw工作幅寬1.2-6米。刀片轉(zhuǎn)速1950r/m。美國萬國公司（International Harvester Company Co.）,美國埃茲拉。隆達爾有限公司在此方面的研究生產(chǎn)水平均很高。此外，國外還研制出拖拉機帶動的臥式轉(zhuǎn)子切碎機，幅寬6m，刀片可更換，轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速2000r/min,外殼上有擋板，使莖稈撒布均勻，同時帶有遇到障礙物的安全機構(gòu)。綜合國外機械化秸稈還田技術(shù)，技術(shù)比較完善，機具品種多，性能可靠，但價格也昂貴。我們可以借鑒國外現(xiàn)有技術(shù)，通過消化吸收，開發(fā)出適合我國國情的產(chǎn)品。
一般土地是由一家為單位的耕種，工作面積不會很大，工作量也小，所以一般配套動力為50到65馬力的拖拉機。根據(jù)以上內(nèi)容綜合得出本人設(shè)計一臺外形尺寸為767×1645×876并選用55馬力的拖拉機
3 設(shè)計計算說明書
3.1 總體設(shè)計
總體設(shè)計示意圖如圖1所示
1—箱傳動軸 2—變速 3—皮帶出動部分 4—粉碎機罩殼 5—工作部件
圖1 總體設(shè)計示意圖
3.1.1 傳動機構(gòu)
其功能是將拖拉機的動力傳遞到工作部件，進行粉碎作業(yè)，它有萬向聯(lián)軸器傳動軸、齒輪箱和側(cè)邊傳動裝置組成。
(1) 萬向聯(lián)軸器傳動軸連接拖拉機動力輸出和齒輪箱輸入軸。安裝時，帶套的夾叉裝在粉碎就輸入軸端，且必須使兩個夾叉的開口處在同一平面內(nèi)。
(2) 齒輪箱：它內(nèi)部裝有一對圓錐齒輪，起改變方向和增速的作用。
(3) 側(cè)邊傳動裝置：由三角皮帶輪組成，采用單側(cè)邊傳動方式（原因前文已提到），要起傳遞動力的作用，另外也有起過載保護作用和傳動比分配的作用。
3.1.2 工作部件
本機所采用如圖一所示的（d）Y型,采用背靠裝置。其尺寸如圖2所示
圖2 Y型刀示意圖
3.1.3 秸稈還田機刀片的設(shè)計幾個問題
(1)甩刀刀片形狀的確定：本秸稈還田機主要選用Y型 刀片，也可以用其它刀片替換。Y型刀片是L型刀片的改進型，其優(yōu)點體現(xiàn)在：（1）消除應(yīng)力集中或緩解了拐角處的應(yīng)力集中;(2)刀片的功耗小，原因是Y型刀切割秸稈斜切，即刀片要省力。所以目前大多數(shù)用于玉米、高粱等高稈作物秸稈還田機都采用Y型刀片。此類型刀片已形成標(biāo)準(zhǔn)，代號為ZBB98008-88.
(2)刀片的材料選擇及其熱處理：考慮刀片經(jīng)常與泥土地、秸稈等磨擦，工作條件極其惡劣，所以選材要好，要求有較強的耐 磨性和較強的抗沖擊韌性。本機選 用20CrMnTi，熱處理工藝：將刀片加熱至880―900。c,再保溫10分鐘。然后用10%的NaCl水溶液淬火，最后在180-200。C回火2小時，可達到3.16ha/g的耐磨性和290J/cm以上的抗沖擊韌性。
(3)刀片的排列方式：刀片的排列方式對于秸稈是至關(guān)重要的，合理的排列方式不僅能使還田機粉碎質(zhì)量提高，而且還可以是還田機平衡性能好，減輕還田機的震動。目前大多數(shù)秸稈還田機采用加配重塊的方法解決振動問題，這樣不僅制造煩瑣，而且配重塊加入后不同程度的影響粉碎質(zhì)量，而甩刀的排列有單螺線排列，雙螺線排列，星形排列，對稱排列幾種，不管哪種排列均應(yīng)滿足：①刀軸受力均勻，徑向受力平衡。②相鄰兩刀片徑向夾角要大。單雙螺線排列有一個共同的弊病，即在粉碎過程中秸稈測向移動現(xiàn)象嚴重，使還田機有“一頭沉”現(xiàn)象。根據(jù)以上幾種排列方式的利弊得出一種新的排列方法————均力免震法。排列方式如圖3所示
圖3 刀得排列示意圖
特點是：①刀軸受力均勻。②刀軸旋轉(zhuǎn)時不震動，無需加配重塊。
3.1.4 拖拉機的性能參數(shù)
表一 懸掛機構(gòu)的技術(shù)參數(shù)
下拉桿后球鉸孔徑D2
28
下拉桿后球鉸寬度b2
38
鏈接三角形的高度H
530-680
懸掛軸的長度M
800
上拉桿連接銷直徑d1
22
銷孔到臺肩距離l1
102
上拉桿后球鉸直徑D1
22
上拉桿后球鉸寬度b1
58
表二 拖拉機懸掛裝置升降機構(gòu)的特性
升降機構(gòu)形式
液壓分置式
液壓油泵型號
CB-32型齒輪泵
分配器形式
型滑閥式
液壓油缸形式
型雙作用式
油缸最大推力（公斤）
推出
7500
懸掛軸的提升能力（公斤）
額定
1100
推入
6250
最大
1500
油缸尺寸及行程（缸徑*最小長度*行程）
懸掛機構(gòu)形式
球鉸接四連桿機構(gòu)
安全閥開啟壓
130
農(nóng)具聯(lián)接形式
后置雙軸三點懸掛
表三 拖拉機的參數(shù)
拖拉機的型號
鐵?！?5
后輪配重（公斤）
150（重塊）210（流水）
發(fā)動機額定功率
55馬力
一檔速度、傳動比
1.37 296.89
牽引力（公斤）
1400
二檔速度、傳動比
1.69 241.29
結(jié)構(gòu)重量（公斤）
2900
三檔速度、傳動比
2.15 189.96
最小使用重量
3300公斤
四檔速度、傳動比
3.52 115.54
前輪分配重量
1100公斤
五檔速度、傳動比
4.82 84.41
后輪分配重量
2200公斤
六檔速度
6.32
重心坐標(biāo)（mm）
七檔速度
7.76
外形尺寸（長寬高）
(mm)
額定功率（馬力）
55
前輪輪距（b）
1200-1800（mm）
額定轉(zhuǎn)速
1500
后輪輪距（b1）
1200-1800(mm)
最大扭矩（公斤/米）
4115
軸距（L）
2493(mm)
離地間隙（h1）
450(mm)
最小轉(zhuǎn)彎距（單邊制動）
3.7（m）
最小轉(zhuǎn)彎距（不制動）
5.75(m)
表四 懸掛機構(gòu)的技術(shù)參數(shù)
下拉桿尺寸
R 800
上拉桿固定點坐標(biāo)
X2 493
R1 400
Y2 190
下懸掛點間距
M 800
升降臂夾角
α ０
下拉桿固定點
坐標(biāo)
X1 285
懸掛軸變化范圍
h1 195
Y1 -200
h2 895
B1 245
上拉桿長度
Lmin 535
B2 490
Lmax 800
油缸固定點坐標(biāo)
X4 438
動力輸出軸坐標(biāo)
X5 400
Y4 -264
Y5 -62.5
B2 154
B3 0
升降臂轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)
X3 398
提升吊桿長度
L1min 430
Y3 340
L2max 515
懸掛軸在最高點與后輪外援間隙
e 145
拖拉機后輪半徑
r 760
升降臂長度
r1 260
拖拉機后輪中心到地面的距離
Rk 720
r2 140
表五 拖拉機動力輸出軸技術(shù)參數(shù)
動力輸形式
半獨立式
位置
后置離地560
旋轉(zhuǎn)方向（朝前進的方向看）
順時針
轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
523
花鍵公稱尺寸（鍵數(shù)-外經(jīng)*內(nèi)徑*鍵寬）
8-38×32×6
花間末端到凹端距離
40
花鍵工作長度
76
3.1.5 懸掛設(shè)計
牽引點：農(nóng)具牽引裝置和拖拉機機體的連接點。
虛牽引點：懸掛機構(gòu)上拉桿和下拉桿在縱向垂直面或水平面內(nèi)投影延長的交點，亦稱“瞬時轉(zhuǎn)動中心”。懸掛農(nóng)具工作時，如果作用力的平衡破壞，農(nóng)具就要繞瞬時轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動。
懸掛點：連接懸掛式農(nóng)具和懸掛機構(gòu)桿件的鉸鏈點。在農(nóng)具懸掛設(shè)計中心提到懸掛點時，常常是指鉸鏈點的幾何中心。
連接三角：連接懸掛式農(nóng)具的上、下懸掛點所得到的幾何圖形。
農(nóng)具立柱：通常指連接三角形的高a。
懸掛軸：指懸掛農(nóng)具的橫梁，其兩端德爾軸銷與懸掛機構(gòu)下拉桿的后球鉸相連。
(1)農(nóng)具和拖拉機的聯(lián)結(jié)型式
牽引力：農(nóng)具具有獨立的行走輪。農(nóng)具在運輸或工作時，其重量均由本身的輪子承受。機組的穩(wěn)定性好，對不平地面的適應(yīng)性強。但機動性較差，金屬消耗最大。多用于各種寬幅，重型農(nóng)具。
懸掛式：農(nóng)具在運輸時全部重量由拖拉機承受。重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，機動性好，效率高。但穩(wěn)定性差，使用調(diào)整較復(fù)雜，對地表的適應(yīng)性不如牽引式和半懸掛式。廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)具，在大部分場合有取代牽引式的趨勢。
半懸掛式：農(nóng)具有自己的行走輪，運輸是承受部分重量，另一部分重量由拖拉機承受，其優(yōu)、缺點介于懸掛式和牽引式農(nóng)具之間，當(dāng)大型、重型農(nóng)具用懸掛式有困難時可用半懸掛式。
根據(jù)實際情況和以上特點，所以本設(shè)計選懸掛式
(2)農(nóng)具在拖拉機上懸掛的位置
后懸掛：特點 農(nóng)具配置在拖拉機后面，增大驅(qū)動輪載荷，提高了牽引性能。拖拉機走在未耕地上，工作后不留輪轍。但不便于觀察作業(yè)情況，運輸時穩(wěn)定性和操作性較差。
前懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機前面，拖拉機走在以工作過的地面上，能滿足收獲機械要求，但可能使前輪負荷過大，轉(zhuǎn)向費力或輪胎超載。
中間懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機前、后軸之間，便于觀察作業(yè)情況。但裝卸費事，農(nóng)具和拖拉機配套行強，通用性小。
側(cè)懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機側(cè)面，視線好。但橫向穩(wěn)定性較差，不適于配帶較重的農(nóng)具作業(yè)。
分組懸掛：農(nóng)具分幾組分別順次懸掛在拖拉機側(cè)面、前面或后面，機組穩(wěn)定性較好。
根據(jù)所設(shè)計還田機的特點和以上所說的特點選擇后懸掛。
(3)農(nóng)具在拖拉機上懸掛的方法
單點懸掛：農(nóng)具通過拉桿與拖拉機相連，可以在垂直面內(nèi)一點O自由轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)簡單。但農(nóng)具工作性能受地面起伏影響較大，不易控制。拉桿容易和拖拉機發(fā)生干涉，O點的位置選擇不受限制。常在一些簡易的或無專門懸掛系統(tǒng)的拖拉機上用。
兩點懸掛：兩點懸掛點A、B布置在水平面內(nèi)，農(nóng)具繞A-B軸線轉(zhuǎn)動桿件，與農(nóng)具剛性連接，相當(dāng)于兩個單點懸掛并聯(lián)。懸掛機構(gòu)通常是專用的。用于沒有或不宜采用三點懸掛系統(tǒng)的地方。
三點懸掛：農(nóng)具通過上拉桿和兩個下拉桿與拖拉機三點相連。在垂直面和水平面內(nèi)各有一個瞬時轉(zhuǎn)動中心O1、O2，農(nóng)具上下左右可自由運動。虛牽引點0、O1的位置不受結(jié)構(gòu)限制。O在農(nóng)具入土過程中位置有變化有利于農(nóng)具入土。通用性好，可掛各種農(nóng)具。
根據(jù)本設(shè)計的要求，選用三點懸掛，因為通用性好。
(4)農(nóng)具工作位置的調(diào)節(jié)方式和特點
根據(jù)選用懸掛的方式和還田機的特點選用高度調(diào)節(jié)
原理：懸掛機構(gòu)在農(nóng)具工作中呈自由狀態(tài)，對農(nóng)具不起控制作用。農(nóng)具1的工作位置由本身的支持輪2決定。調(diào)節(jié)絲桿可以改變農(nóng)具的工作深度。
特點：工作可靠，便于調(diào)整。農(nóng)具的工作位置不受土壤阻力變化影響，耕深一致性好。支持輪有一定的仿形作用，但輪子本身滾動要消耗動力增加結(jié)構(gòu)重量支持輪下方的局部起伏和下陷深度會改變農(nóng)具的工作位置。
3.2 主要工作部件設(shè)計計算
3.2.1 基本參數(shù)計算
(1)傳動比分配
刀軸的工作轉(zhuǎn)速為
所以總轉(zhuǎn)動比
取
(2)功率分配
拖拉機輸出功率
一軸輸出功率
二軸輸出功率
三軸輸出功率
拖拉機輸出轉(zhuǎn)矩
一軸輸出轉(zhuǎn)矩
二軸輸出轉(zhuǎn)矩
三軸輸出轉(zhuǎn)矩
3.2.2 錐齒輪的設(shè)計計算
(1)考慮到錐齒輪所受載荷較大，所以決定采用硬齒面閉式傳動，大小齒輪均用20CrMnTi材料。齒面滲碳后淬火,齒面硬度58—62HRC。查圖得
(2)由簡化計算初步選定主要參數(shù)
(查表得)
（查表得）
取
則
（與的誤差不大于5%）
大端模數(shù)
取 m=5mm
取b=34
(3)校核計算
1）按齒面接觸疲勞強度校核
（查表得）
（8級精度及）
（查圖得）
（查表得）
所以安全
2）按齒根彎曲強度校核
（查圖得）
（查圖得）
（查圖得）
（查表得） 安全
（查表得） 安全
表六輪的基本參數(shù)
小齒輪
大齒輪
節(jié)錐角（分度圓錐角）
大端分度圓直徑
85
200
錐距 R
109.25
109.25
齒寬 b
34
34
齒頂高
8.11
8.11
齒根高
2.89
2.89
齒頂高直徑
99.93
206.35
齒頂角
4.25/1.52
4.25/1.52
頂錐角
27.28
71.22
（5）箱座壁厚
δ=0.0125()+1=0.0125(70+125)+18,故取δ=8mm
箱蓋凸緣厚度 ==12mm
箱座凸緣厚度 b==12mm
箱底座凸緣厚度 ==20mm
地腳螺釘數(shù)目n=底凸緣周長之半/200~3004,取n=4
地腳旁連接螺釘直徑 =0.018()+112, 取
蓋與座連接螺栓直徑 =(0.5~0.6), 取
軸承端蓋螺釘直徑 =(0.4~0.5) , 取=6
軸承旁凸臺半徑 =c2=12
鑄造過渡尺寸 k=3,R=5,h=15
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 Δ1>1.2δ, 取Δ1=10mm
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 Δ2>0.5δ, 取Δ2=5mm
軸承端蓋外徑
=D+(5~5.5),
由于結(jié)構(gòu)的特殊性,取D30306=108mm,D30308=135~140mm
3.2.3 皮帶輪的設(shè)計計算
(1)基本參數(shù)
傳遞功率
轉(zhuǎn)速
(2)定V帶型號和帶輪直徑
工作情況系數(shù)
計算功率
選帶型號得為C型
小帶輪直徑
大帶輪直徑
取
（3）計算帶長
求取中心距
取
帶長
基準(zhǔn)長度 取
(4)求中心距和包角
小帶輪包角
(5)求帶根數(shù)
帶速
傳動比
帶根數(shù)由表得 由表得
由表得 由表得
取Z=7根
(6)求軸上載荷
張緊力
取
對于新安裝的V帶初拉力應(yīng)為1.5（F0）min；對于運轉(zhuǎn)后的V帶，初拉力應(yīng)為1.3（F0）min。帶傳動作用在軸上的壓軸是
由于v<30m/s，故帶輪材料采用HT200可滿足要求，為減輕帶輪的重量，采用輪幅式，
同樣由于大小帶輪直徑小于500mm,因為D2、D3<315，所以由表得
(7)主動輪是的設(shè)計計算
取
槽寬
軸徑
所以選擇孔板式。
（8）從動輪的設(shè)計計算
取
槽寬
軸徑
取
所以為腹板式
3.2.4 軸的設(shè)計計算
（1）一軸的設(shè)計與校核
1）求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
2）初步確定軸的最小直徑
先按式（15-3）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表取A0=112，于是得
輸入軸的最小直徑顯然是安裝萬向節(jié)的直徑d1-2，為了使所選的軸直徑d1-2與萬向節(jié)的孔徑相適應(yīng)。故需同時選擇萬向節(jié)的型號。
查表得，根據(jù)輸入功率為33.0kw，所以選擇帶槽檸檬管節(jié)叉尾部。萬向節(jié)的孔徑d1=50mm,故取d1-2=50mm，l1=30mm。
3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
①為了滿足萬向節(jié)的軸向定位要求1-2軸段右端需制出一
軸肩，故1-2段的直徑d1-2=57mm。
②初步選擇滾動軸承，因為軸承同時受到徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d1-2=57mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精確級的單列圓錐滾子軸承30212，其尺寸為，故d3-4=d7-8=60 mm，而l7-8=33.5mm。左端滾動軸承采用軸肩進行定位，定位軸肩高度為h，
4.2
0.07d，谷取h=7，則軸環(huán)處的直徑d5-6=89mm，軸寬度b>1.4h，取l5-6=12mm。
④取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s=8mm。已知滾動軸承寬度T=33.5mm，小齒輪的大端分度圓直徑B=85mm。
齒輪、萬向節(jié)與軸的周向定位均采用平鍵鏈接，按d4-5由表查的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工長為63mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的中性，故選擇齒輪與軸轂與軸的配合為；同樣萬向節(jié)與軸連接，選用平鍵鍵槽長為25mm。如圖4
圖4 一軸示意圖
⑤軸的強度校核
計算齒輪受力：拖拉機作用在軸上的力
大齒
大齒輪受力 轉(zhuǎn)矩
圓周力
徑向力
軸向力
受力圖如圖5所示
圖5 一軸受力彎矩圖
計算支承反力
水平反力
垂直反力
總彎矩
扭矩
進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取a=0.6軸的計算為：
由表得[]=60MPa,因此< []故安全。
（2）二軸的設(shè)計和校核
1)
2)初步確定軸的最小直徑。
先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表取A0=112于是得
輸出軸的最小直徑是安裝小齒輪外軸的直徑，所以取，小齒輪輪轂寬為所以取，小齒輪與軸用平鍵連接由于傳動距離較長，所以左右定位用15:1錐度。小錐齒右邊用螺母M30GB54-76定位，電帶輪左邊用螺母M24GB-76，皮帶輪與軸采用聯(lián)接則，如圖6所示
圖6 二軸示意圖
3)二軸的強度校核
N
小輪直徑
N·mm
小輪受力；轉(zhuǎn)矩
N·m
圓周力
N
徑向力
=2135.71N
軸向力
受力圖如圖7所示
圖7 二軸受力彎矩圖
計算支承反力
水平反力
N
垂直力
進行校核時通常只校核軸與承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取a=0.6
選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表查得[a]=60Mpa,因為<[a]故安全
(3)刀軸的設(shè)計
輸出軸上的功率p3=29.866KW，轉(zhuǎn)速n3=1600r/min,轉(zhuǎn)矩T3=178262.688N·mm
1)初步確定軸的最小徑。
左軸頭的設(shè)計
先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)取A0=112于是得
mm，；因為小帶輪的輪轂B=185mm所以。選取O基本標(biāo)準(zhǔn)精度級得單列圓錐滾子軸承30318尺寸為故
，，。如圖8所示
圖8 左刀軸軸頭示意圖
右軸頭的設(shè)計
先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理取A0=112于是得
由于最小直徑與軸承相連接，故, ,草圖如圖9所示
圖9 右刀軸軸頭示意圖
2)刀軸的校核；
①對無縫鋼管校核
尺寸大小D=140mm，壁厚取5.5，其材料選用20號剛通過冷撥而成。
；
故滿足。
②對軸的校核
由于 皮帶輪直輪；
皮帶輪圓周力
皮帶輪徑向力
刀具作業(yè)時間所受阻力
N
受力如圖10所示
圖10 刀軸受力彎矩圖
計算水平面反力
垂直反力
進行校核時通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取a=0.6軸的計算應(yīng)為
，因為故安全
3.3 性能的校核
3.3.1 爬坡穩(wěn)定性能指數(shù)
爬坡行駛狀態(tài)下，拖拉機前軸垂直地面的載荷減小，存在翻傾危險。一般道路規(guī)定的最大坡度角，此時機縱向穩(wěn)定性小于爬坡穩(wěn)定性指數(shù)表征，該指數(shù)越大越好。規(guī)定大于20.定義爬坡穩(wěn)定性指數(shù)
（1）
式中：R1Z max-爬坡行駛狀態(tài)下懸掛農(nóng)具時拖拉機前軸垂直地面載荷N
R1z-爬坡行駛狀態(tài)，懸掛農(nóng)具時拖拉機前軸垂直地面的載荷N
將得數(shù)帶入式（1）中得
所以機組滿足縱向穩(wěn)定性要求，不需要增加配重塊。
3.3.2 拖拉機懸掛機構(gòu)油缸提升能力校核
鐵牛-55使用YG-100型油缸，其最大推入推出力PZmax分別為6250N、7500N，油缸提升能力儲備指數(shù)
提升能力儲備達到83%，故懸掛機構(gòu)油缸提升能力足夠。
3.4 使用說明書
（1）作業(yè)時，應(yīng)先將還田機提升到刀離地面20—25厘米高度（提升位置不能過高，以免萬向節(jié)偏角過大造成損壞）接合動力輸出軸，轉(zhuǎn)動1—2分鐘，掛上作業(yè)擋，緩慢松放離合器踏板，使用鐵?！?5拖拉機與之相配套，同時操作液壓升降調(diào)節(jié)手柄，使還田機逐步降至所需要的留茬高度，隨之加大油門，投入正常作業(yè)。
（2）作業(yè)時，禁止刀打土，防止無限增加扭矩而引起故障。若發(fā)現(xiàn)刀打土?xí)r，應(yīng)調(diào)整地輪離地高度或拖拉機上懸掛拉桿長度。
（3）操作人員要首先熟悉機具的性能，按使用說明書操作機具。
（4）使用前變速箱內(nèi)應(yīng)加注30號齒輪油，油面高度以大齒輪浸入油面三分之一為宜。
（5）萬向節(jié)安裝應(yīng)注意以下三點：
1）應(yīng)保證機具在工作提升時，方軸與套管及兩端十字架不頂死、又有足夠的配合長度。
2）萬向節(jié)裝配位置及方向應(yīng)正確，若方向裝錯，會產(chǎn)生響聲及強烈震動，并加劇萬向節(jié)的損壞。
3）與鐵牛55、60配套時，油缸的固定支撐桿應(yīng)改為扁鐵，以免萬向節(jié)轉(zhuǎn)動時相互碰撞。
4 標(biāo)準(zhǔn)化審查報告
4.1 產(chǎn)品圖樣的審查
玉米秸稈粉碎還田機的設(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(biāo)注化審查，結(jié)果如下：
（1）產(chǎn)品的圖樣完整、統(tǒng)一、表達準(zhǔn)確清楚、圖樣清楚。符合GB4440-84、GB-83的規(guī)定。
（2）產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)準(zhǔn)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產(chǎn)品圖樣及設(shè)計的完整性。
（4）圖紙的標(biāo)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(biāo)注符合GB131-83的規(guī)定。
（6）產(chǎn)品圖樣焊縫的代號符合GB324-80的規(guī)定。
4.2 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及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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的規(guī)定。
（4）技術(shù)文件的完整性符合JB/T5054.5-2000的規(guī)定及農(nóng)機部門的有關(guān)具體要求。
4.3 標(biāo)注件的使用情況
本設(shè)計所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓，材料及材料代號也符合國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。
4.4 審查結(jié)論
經(jīng)過對玉米秸稈粉碎還田機的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，圖紙和設(shè)計文件完整齊全，符合標(biāo)準(zhǔn)化的要求。
結(jié)論
還田機的工作幅寬為1500mm，使用55馬力的拖拉機后懸掛工作，工作部分是Y型刀，秸稈成一定傾斜角，喂入性能好。使工作 間隙在定刀處突然減小，甩刀與秸稈將發(fā)生相對運動，利用定刀刃口粉碎。在田間轉(zhuǎn)移行駛狀態(tài)時，各桿參數(shù)不變的情況下，滿足懸掛犁由耕作位置提升到運輸位置，符合各種性能要求。因為本次設(shè)計采用了免震法排列甩刀，所以在工作和運輸期間不會出現(xiàn)震動，也不需要增加配重塊，工作幅寬適中輕巧便捷，在田間具有很強的靈活性。本設(shè)計的懸掛裝置不是中間懸掛，有些偏差。雖然對工作時有一定的影響，但是不影響重心的位置?？傮w不會對裝置的平穩(wěn)行有什么影響。在本次設(shè)計中對變速箱的設(shè)計時，由于轉(zhuǎn)速變化較大，對齒輪的要求也會增加，這樣就會增加成本。以后可以采用別的方法來改本轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向。
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致 謝
在這做畢業(yè)設(shè)計的過程中，我學(xué)到了很多，許多人也幫助了我。首先我要感謝我的指導(dǎo)老師，是他不停的督促我，在設(shè)計中告訴我不同的傳動連接方式，使我學(xué)會了許多東西，尤其是想問題和解決問題的思路，對我以后有很大的幫助。還有我的同學(xué)，隨時都會幫助我，這次最大收獲是掌握了Autocad制圖。謝謝他們幫助了我，使我順利的完成畢業(yè)設(shè)計。
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