機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-旋耕機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（全套圖紙） .

1、旋耕機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：摘要本文在分析小型步旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理的前提下，介紹說明了小型步旋 旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)著和設(shè)計(jì)步驟。并根據(jù)設(shè)計(jì)原則的要求，首先選擇了小型步旋耕 機(jī)的類型，確定小型步旋耕機(jī)的耕幅、傳動(dòng)形式、刀軸轉(zhuǎn)速，離合器工作的選擇 等內(nèi)容。然后具體設(shè)計(jì)了小型步旋耕機(jī)的傳動(dòng)裝置，包括齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān) 鍵零件的強(qiáng)度校核、耕深調(diào)節(jié)裝置和工作部件總成的設(shè)計(jì)。齒輪箱的設(shè)計(jì)是本次 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，這包括了大量的工作：資料的整理，參數(shù)的設(shè)定，相關(guān)計(jì)算， 繪圖等。關(guān)鍵詞：旋耕機(jī)；變速箱；離合器全套圖紙，加153893706Design of electireic rototillerStu

2、dent:xia ming puTutor:yao ming yin(jiang xi Agricultural University)Abstract: Rototiller is a kind of farming machinery which is particularly suited to the hills, mountainous areas, small plot of land, big altitude difference, no-tractor road, orchard, tea house, vegetable plots, greenhouse canopy,

3、hill slopes and small pieces (water, dry farmland) .In order to adapt to the development of large-scale vegetables canopy,I conduct this design according to the demand of agricultural work environment and the present economic heritage requirements of technical conditions micro electric rototiller de

4、sign. This rototiller is designedby making power generator based on motor. The comprehensive analysis of rototiller is conducted by analyzing overall scheme , working principle , the option of spin and plow knife transmission system and control system for a design, and the key components are calcula

5、ted respectively. This rototiller has simple structure, light weight and zero emissions of waste gas ,and is used universally in rellis shallow intertillage of great pavilion.Key words:rototiller; knife; farming tool; reducer.1前言旋耕機(jī)是一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋耕刀袞完成耕、耙作業(yè)的耕耘機(jī)械。旋耕機(jī)具 有犁耙合一的作業(yè)效果，它的耕作部件為旋耕刀輥是由多把旋耕刀在刀軸上按螺 旋線

6、排列而成,，較好地切斷植被并將其混合于整個(gè)耕作層內(nèi),也能有效地將化 肥、農(nóng)藥等混施于土內(nèi),在水田中帶水旋耕后即可直接插秧。其切土、碎土能力 強(qiáng),一次作業(yè)能達(dá)到犁耙?guī)状蔚男Ч?耕后地表平整、松軟，能滿足精耕細(xì)作要求. 旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量好、工效高,既能搶農(nóng)時(shí)、節(jié)省勞力,又可減少機(jī)器下地次數(shù),減 輕行走部件對土壤的壓實(shí),在我國南北方均有廣泛使用。旋耕機(jī)于 19 世紀(jì)中葉問世以來，得到了迅速發(fā)展和推廣使用。日本二戰(zhàn)之后為了盡快恢復(fù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展引進(jìn)旋耕機(jī)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但是由于日本大多為水田直 角形旋耕刀不適宜于進(jìn)行水田耕作。一大批日本學(xué)者開始致力于水田用旋耕刀的 研究如吉田富穗、松尾昌樹、坂井純等人研制出了旋

7、耕彎刀成功地解決了刀軸纏 草等問題。為了解決刀軸纏草的問題本文對旋耕彎刀進(jìn)行了設(shè)計(jì)說明。對彎刀的 刃口曲線提出了相應(yīng)的要求，目前能達(dá)到這種要求的刃口曲線有阿基米德螺線、 等角對數(shù)螺線、正弦指數(shù)曲線等其中阿基米德螺線應(yīng)用最廣。 到目前為止，旋 耕機(jī)產(chǎn)品雖然在理論上可以配套 58.873.5kw 的拖拉機(jī)，但實(shí)際上因受傳動(dòng)系 統(tǒng)強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)尺寸、機(jī)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，配套合理范圍僅達(dá) 48kw 的拖拉機(jī)； 耕深亦局限在旱耕 1216cm，水耕 1418cm。我國對旋耕機(jī)的研制始于 20 世紀(jì) 50 年代末， 初期主要研制與手扶拖拉機(jī)配套的旋 耕機(jī)，后來研制出與中型輪式拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)；70 年代初完

8、成 了與當(dāng)時(shí)國產(chǎn)的各類拖 拉機(jī)配套的系列旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)，并使之得到了推廣應(yīng)用；到 80 年代，與手扶拖拉機(jī)配套的 旋耕機(jī)由專用型發(fā)展到兼用型， 由于手扶拖 拉機(jī)配套發(fā)展到與輪式及履帶式拖拉機(jī)配套。 旋 耕機(jī)在我國的發(fā)展經(jīng)歷了單機(jī) 研制、發(fā)展系列產(chǎn)品、新產(chǎn)品開發(fā)和換代 3 個(gè)階段，隨著新的 種植、耕作農(nóng)藝 的發(fā)展和推廣，在旋耕機(jī)基礎(chǔ)上還研制出了多種用途的聯(lián)合復(fù)式作業(yè)機(jī)。20 世紀(jì) 90 年代以來，為適應(yīng)市場需要，有些企業(yè)試圖開發(fā)大型旋耕機(jī)， 但因水平有限，僅采用原有產(chǎn)品外延放大和堆砌材料的方法，沒有著重結(jié)構(gòu)的改 進(jìn)和參數(shù)的優(yōu)化， 目前能與 200 馬力以上拖拉機(jī)配套的農(nóng)機(jī)具在我國還完全依賴進(jìn)口。

9、另外我國旋 耕機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模都比較小，裝備差、制造工藝水平低，有些產(chǎn)品出廠質(zhì)量粗 放，可靠性不高，企業(yè)低價(jià)競爭導(dǎo)致投入創(chuàng)新的部分過少，不利 于行業(yè)的發(fā)展。 因而走了彎路。因此，現(xiàn)有旋耕機(jī)產(chǎn)品在品種上尚有大型和深 耕型的空缺。隨著水稻集約化、規(guī)模化生產(chǎn)的發(fā)展，水田耕整用寬幅高速型旋耕 機(jī)成為發(fā)展方向。水田土壤含水率高，抗剪切、抗壓強(qiáng)度特別低，附著力、外摩 擦力也接近為零，切土部件與土壤之間存在潤滑水膜。因此，大塊水田使用大型 拖拉機(jī)旋耕機(jī)組水耕時(shí)，為充分發(fā)揮其功率，實(shí)現(xiàn)高效率、高效益，需要工作幅寬 3m 以上的寬幅旋耕機(jī)。但寬幅又受到道路行駛和入庫停機(jī)不便的制約。解決 途徑有二：一是旋耕機(jī)采用

10、寬度伸縮或折疊式結(jié)構(gòu)；二是采用適中的幅寬，提高 作業(yè)速度，從現(xiàn)有的 25km/h 提高到 48km/h。為滿足以上要求，需要改進(jìn) 旋耕機(jī)及工作部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，研制寬幅高速旋耕機(jī)及滅茬、旋耕、旋耙和深 施化肥的復(fù)式作業(yè)機(jī)械。 我國作為農(nóng)業(yè)大國，不少農(nóng)機(jī)學(xué)者在旋耕機(jī)方面進(jìn)行 了大量的研究工作。為了促進(jìn)驅(qū)動(dòng)型耕作機(jī)械的發(fā)展，本人選擇了旋耕機(jī)作為自 己的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文課題，借鑒了不少知名學(xué)者的重要研究成果，書寫成文。由于 資料搜集的局限性和水平有限，錯(cuò)誤和不足之處在所難免，歡迎讀者批評指正。2旋耕機(jī)的研究意義與發(fā)展趨勢2.1開發(fā)旋耕機(jī)的目的和意義土壤耕作是種植業(yè)生產(chǎn)過程中的重要一環(huán)，對于農(nóng)作物增產(chǎn)具有

11、重要作用。 因此，土壤耕作機(jī)械的發(fā)展一直受到人們的關(guān)注。由于土壤耕作是一項(xiàng)能耗很大 的作業(yè)，傳統(tǒng)的土壤耕作機(jī)械，如犁，耙等都需要多次書耕作會(huì)對土壤造成破壞， 不利于水土保持，消耗較大。長期以來，人們一直在探討新的工作制度，松土和 局部松土，不耕和少耕。在這種形勢下，驅(qū)動(dòng)型耕作機(jī)械誕生了。這種機(jī)械之所 以引人注目，一是強(qiáng)化土壤耕作過程，可以滿足不同條件下的不同土壤類型；二 是一次耕作可以聯(lián)合作業(yè)；三是有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，質(zhì)量好；四是作業(yè)時(shí)幾乎不需要牽 引功率，減少了功率的消耗。 驅(qū)動(dòng)型機(jī)具有多種，如旋耕機(jī)，振動(dòng)土壤耕作機(jī) 械等，目前廣泛使用的，應(yīng)用前景最好的就是旋耕機(jī)。耕機(jī)切土、碎土能力強(qiáng)， 一次旋耕能

12、夠達(dá)到一般犁耙作業(yè)幾次的碎土效果，耕后地表平整、松軟，能滿足 精耕細(xì)作要求，且縮短工序間隔，有利于搶農(nóng)時(shí)抗旱保墑，減少拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù)， 減輕對土壤壓實(shí)，減少能源消耗，降低作業(yè)成本，減少機(jī)具投資，提高機(jī)具利用 率，加之近年來國內(nèi)還田技術(shù)和免耕少耕技術(shù)的推廣應(yīng)用，旋耕機(jī)得到了迅猛發(fā) 展，已成為拖拉機(jī)的主要配套機(jī)具之一。2.2國內(nèi)外旋耕機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外旋耕機(jī)的發(fā)展動(dòng)態(tài)、存在問題及發(fā)展方向 目前，水平軸旋耕部件與 地輪轉(zhuǎn)向一致的旋耕機(jī)，在國內(nèi)外在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，并且旋耕工作 部件結(jié)構(gòu)相當(dāng)完善。旋耕機(jī)的保有量也增加的很快，為了適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)規(guī)模， 為不同機(jī)型拖拉機(jī)配套，生產(chǎn)了作業(yè)幅：為 1.

13、25m28m 多種型號的旋耕機(jī)。如 南昌旋耕機(jī)廠的 IGN 系列多種型號旋耕機(jī)，連云港旋耕機(jī)集團(tuán)公司生產(chǎn)的 IGE2210 型旋耕機(jī)，1CN-250S 型旋耕機(jī)等。在黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使用的機(jī)型 還有 1GHL 一 280 型松旋起壟機(jī)、1GSZ-210280 型組合式旋耕多用機(jī)、1GZJ一 210 型旋耕滅茬聯(lián)合整地機(jī)、1GLT-4 型松旋滅茬起壟通用機(jī)等。很多機(jī)型為 了適應(yīng)黑龍江省農(nóng)藝要求，在旋耕機(jī)后部安裝了起壟犁鏵。為了裝配各種不同的 工作件組臺(tái)設(shè)計(jì)了專門的機(jī)架，以提高旋耕機(jī)的應(yīng)用水平。有的旋耕機(jī)依據(jù)旋耕 部件與耕深的相對關(guān)系，把中央調(diào)速器直接設(shè)計(jì)安裝在旋耕工作部件的軸上。這 樣保證了

14、農(nóng)具的最小能耗、最少的材料消耗和較好的工作質(zhì)量。由于調(diào)速器殼體 下是未耕地，存在如何保護(hù)好調(diào)速器殼體的問題。國產(chǎn)的 1G 一 150 旋耕機(jī)和1G 一 140 旋耕機(jī)等多種機(jī)型的旋耕軸配置在地表水平面上或低于地表。為了防止調(diào)速器外殼的損壞，在殼體上或前犁柱上安有專用的分土鏟。分土鏟開出的鏵 溝被補(bǔ)助整地作業(yè)消滅。2.3旋耕機(jī)開發(fā)存在的問題與發(fā)展趨勢從近幾年國產(chǎn)的旋耕機(jī)配套推廣應(yīng)用情況來看，存在一些問題： （1）拖拉 機(jī)動(dòng)力輸出軸容易損壞：（2）、十字萬向傳動(dòng)軸使用壽命短：（3）、旋耕作業(yè)性能 不穩(wěn)定和容易纏草的問題；（4）、缺少與大功率拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)；（5）、作業(yè) 性能滿足不了當(dāng)今的農(nóng)藝要

15、求；這些問題的解決有待于進(jìn)行更深入的研究。 隨 著農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的增強(qiáng)，工作效率和效益的提高，現(xiàn)有的旋耕機(jī)的弊端日益突 出，已滿足不了農(nóng)藝要求和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的需要。故對旋耕機(jī)的研究有了進(jìn)一步 的深化，出現(xiàn)如下幾個(gè)方向的發(fā)展趨勢：（1）、向?qū)挿?，高速型旋耕機(jī)發(fā)展；（2）、 向聯(lián) （3） 全幅深旋耕機(jī)已起步； 、合作業(yè)機(jī)組方向發(fā)展；（4） 向可持續(xù) 發(fā)展戰(zhàn)略型發(fā)展； 、小型旋耕機(jī)需求量有所增加。3 總體方案確定及主要參數(shù)的選擇3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理裝配示意圖如下：1 油門控制器 2 操縱手柄 3 限深機(jī)構(gòu) 4 油門拉繩 5 離合拉桿 6 旋耕工作部 件7 柴油機(jī) 圖 1裝配示意圖主要由發(fā)動(dòng)

16、機(jī)、變速箱、機(jī)架、旋耕工作部件、限深機(jī)構(gòu)、操縱手柄、 三角皮帶輪、支架等組成，其工作原理是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)三角皮帶傳遞給變速 箱主動(dòng)軸，經(jīng)二級減速帶動(dòng)安裝在驅(qū)動(dòng)輪軸上的旋耕刀片旋轉(zhuǎn)（在銑切加工土壤 過程中，通過土壤反力推動(dòng)機(jī)器前進(jìn)）。耕深主要靠阻力鏟柄上孔眼的位置進(jìn)行 上下調(diào)節(jié)，同時(shí)還可通過人改變其對操縱手柄的壓力以增減力矩，調(diào)節(jié)機(jī)器的前 進(jìn)速度，借以達(dá)到改變耕深的目的。 另外，旋耕作業(yè)的碎土性能與土壤含水量、 土壤堅(jiān)實(shí)度和機(jī)器的作業(yè)速度有關(guān)， 在實(shí)際作業(yè)中應(yīng)根據(jù)具體情況選擇最佳的 工作速度。 為了全面實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，體現(xiàn)在以 下幾個(gè)方面； 1變速箱殼體采用薄壁鋼板多

17、次沖壓成型，既減少了加工工序， 又降低了制造造成本，也使機(jī)器重量大大減輕。 2為滿足多項(xiàng)作業(yè)要求，變速 箱設(shè)有三個(gè)速檔，高速檔用于旋耕、運(yùn)輸作業(yè)， 低速檔用于中耕、起壟作業(yè)。 同時(shí)在變速箱右側(cè)有動(dòng)力輸出軸，可肚帶動(dòng)小水泵、脫粒機(jī)、碾米機(jī)、打漿機(jī)等 進(jìn)行場上固定作業(yè)。再有，驅(qū)動(dòng)輪軸采用通軸結(jié)構(gòu)，它與旋耕工作部件配合安裝， 便于工作部件的更換。還可安上運(yùn)輸輪進(jìn)行短途運(yùn)輸作業(yè)。 3由于該機(jī)是旋耕 作業(yè)為主，為在旋耕作業(yè)過程中，不使機(jī)器發(fā)生上跳、前滑現(xiàn)象，增強(qiáng)操作舒適 感，整機(jī)重心的布置非常重要。實(shí)踐證明，為確保旋耕作業(yè)的穩(wěn)定性，重心設(shè)在驅(qū)動(dòng)輪軸上方前后 20mm 處是適宜的。 4為保證作業(yè)質(zhì)量，使旋

18、耕時(shí)不漏耕， 變速箱下部寬度要窄為宜，該機(jī)為 45mm 基本做到了不漏耕。 5為適應(yīng)棚室空 問矮小的作業(yè)條件，機(jī)器操作手柄既可上下調(diào)整，又可在 180內(nèi)前后轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整。表 1 主要技術(shù)參傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖如圖 3 所示。旋耕機(jī)傳動(dòng)路線圖（圖 3）4旋耕機(jī)類型、耕幅、刀軸轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)形式的選擇4.1旋耕機(jī)類型的選擇本設(shè)計(jì)主要適用于溫室及工作內(nèi)部環(huán)境較低的地方，故選用小型號，簡單實(shí) 用的步進(jìn)式旋耕機(jī)。4.2 旋耕機(jī)耕幅的確定根據(jù)主機(jī)動(dòng)力輸出功率和旋耕作業(yè)時(shí)單位幅寬功耗可對幅寬進(jìn)行初步選 定幅寬過大刀片增多將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作過載合適的幅寬則可保證主機(jī)功率的充 分利用。實(shí)際中幅寬的初選可采用經(jīng)驗(yàn)公式 B0.26

19、0.29N 但最終的確定必須經(jīng)過 試驗(yàn)驗(yàn)證。事實(shí)上對于同一種旋耕機(jī)主機(jī)功率大的配套并不一定有好的作業(yè)質(zhì)量 相反卻有可能造成功率的浪費(fèi)通過試驗(yàn)?zāi)芎侠泶_定對應(yīng)幅寬的最佳配套功率可 以避免“大馬拉小車”的情況。耕幅與柴油機(jī)的功率有關(guān)，并影響旋耕機(jī)與柴油 機(jī)的配置方式。耕幅 B 與柴油機(jī)動(dòng)力輸出軸的額定輸出功率大體成以下關(guān)系：B=0.260.29NN =3.5 KW式中 N柴油機(jī)機(jī)的額定功率（KW） B=0.9207m1.1506m本設(shè)計(jì)選取 B=1m4.3 旋耕機(jī)的傳動(dòng)型式的選擇三點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)有中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)兩種形式。中間傳動(dòng)適合于耕幅為1.752m，本設(shè)計(jì)中旋耕機(jī)的耕幅為 1m，采用中間全齒

20、輪傳動(dòng)。利用皮帶將電動(dòng) 機(jī)動(dòng)力傳遞給主軸，輸出的動(dòng)力經(jīng)皮帶傳至齒輪箱，然后通過中間齒輪箱的三級 變速傳動(dòng)，把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳到輥刀軸，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)。刀軸分為左、右兩側(cè)。這種 齒輪箱特點(diǎn)是機(jī)架牢固、剛性好、布局合理，適用本旋耕機(jī)。缺點(diǎn)是箱體處不能安裝彎刀，如不設(shè)置特殊工作部件，將出現(xiàn)漏耕。為此本設(shè)計(jì)在齒輪箱的下方增 設(shè)了犁體總成以消除漏耕現(xiàn)象。4.4 旋耕機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速選定 在機(jī)組前進(jìn)速度不變的情況下，旋耕機(jī)所需功率隨刀軸轉(zhuǎn)速的增加而增加，較理 想的配合是低刀軸轉(zhuǎn)速和較高的前進(jìn)速度，雖然功耗要增加些，但因生產(chǎn)率提高 了，仍可降低單位面積的能耗。近年來，刀軸轉(zhuǎn)速降低的趨勢尤為明顯。另外旋 耕機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速一

21、般在 200-285r/min，隨著土壤比阻不同，旋耕機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速 也不同，粘性重的土壤比阻大，轉(zhuǎn)速應(yīng)偏低，砂性土壤比阻小，轉(zhuǎn)速可偏高。 為 了提高生產(chǎn)率及地區(qū)適應(yīng)性，減少能耗，本設(shè)計(jì)旋耕機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速選擇 200r/min。5耕深裝置的設(shè)計(jì)旋耕機(jī)是一種作業(yè)范圍廣的農(nóng)用機(jī)械，根據(jù)不同的土壤條件和工作要求，需 要有不同的旋耕深度。對于由功率 p 小于等于 44kw 的拖拉機(jī)帶動(dòng)的旋耕機(jī)時(shí)， 如果和具有調(diào)節(jié)液壓懸掛機(jī)構(gòu)的拖拉機(jī)配套時(shí)，利用位調(diào)節(jié)手柄在不同位置的定 位調(diào)整耕深，與具有分置式液壓懸掛機(jī)構(gòu)的拖拉機(jī)配套時(shí)，利用活塞桿上定位卡 箍的不同位置調(diào)整耕深。本設(shè)計(jì)中的旋耕機(jī)所選動(dòng)力源的功率為 3.5KW

22、，根據(jù)設(shè) 計(jì)任務(wù)的要求，要求旋耕機(jī)的耕深范圍為 1015cm。所以該機(jī)的設(shè)計(jì)旋耕深度 最大為 15cm，嚴(yán)禁旋耕機(jī)超限作業(yè)，否則將導(dǎo)致某些零部件的損壞和早期磨損， 還將嚴(yán)重影響整體作業(yè)效率，故需設(shè)計(jì)耕深調(diào)節(jié)裝置。此設(shè)計(jì)運(yùn)用的是限深桿機(jī) 構(gòu)，簡單實(shí)用，通過調(diào)節(jié)螺栓決定限深桿的長度而改變耕作深度。6最優(yōu)傳動(dòng)方案的確定6.1齒輪箱傳動(dòng)方式的確定三點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)有中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)兩種形式。中間傳動(dòng)適合于耕幅為1.752m，本設(shè)計(jì)中旋耕機(jī)的耕幅為 2m，采用中間全齒輪傳動(dòng)。利用帶傳動(dòng)將柴 油機(jī)動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力傳遞給齒輪軸，經(jīng)齒輪傳動(dòng)，再經(jīng)鏈傳動(dòng)，最后傳遞到刀 輥軸。刀軸分為左、右兩側(cè)。這種齒輪箱特點(diǎn)是

23、機(jī)架牢固、剛性好、布局合理。 缺點(diǎn)是箱體處不能安裝彎刀，如不設(shè)置特殊工作部件，將出現(xiàn)漏耕。為此本設(shè)計(jì) 在齒輪箱的下方增設(shè)了犁體總成以消除漏耕現(xiàn)象。根據(jù)傳動(dòng)要求和設(shè)計(jì)目的，選 擇的傳動(dòng)形式為全齒輪傳動(dòng)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是小型旋耕機(jī)，突出的是結(jié)構(gòu)簡單，再 者基于動(dòng)力源是，故傳動(dòng)原理和所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布局如下圖說明：柴油機(jī)輸出軸，即動(dòng)力源，輸出的動(dòng)力經(jīng)皮帶傳至齒輪箱，然后通過中間齒輪箱的三級變速傳動(dòng)，把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳到輥刀軸，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)6.2傳動(dòng)系數(shù)參數(shù)的確定傳動(dòng)方案的分配，首級采用一級帶傳動(dòng)。傳動(dòng)比為 1.2，末級采用一級鏈傳 動(dòng)，傳動(dòng)比為 1.67，使箱體下部分寬度較小，可以起到防止漏耕的效果。6.3各

24、檔傳動(dòng)路線的確定快檔：帶傳動(dòng) Z1/Z5xZ4/Z8 鏈傳動(dòng) 中檔：帶傳動(dòng) Z2/Z6xZ4/Z8 鏈傳動(dòng) 慢檔：帶傳動(dòng) Z3/Z7xZ4/Z8 鏈傳動(dòng)6.4各對齒數(shù)的確定齒輪Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8模數(shù)22242224齒數(shù)2838481848382848配對齒輪Z5Z6Z7Z8Z1Z2Z3Z47軸的計(jì)算7.1 變速箱輸出軸的設(shè)計(jì)1、軸上的功率 P、轉(zhuǎn)速 n、轉(zhuǎn)矩 T由以上計(jì)算知變速箱輸入轉(zhuǎn)速 n2=655r/min,輸出轉(zhuǎn)速 n3=220r/min；功率 P2=3.21KW，輸出 P3=3.18；輸入轉(zhuǎn)矩 T1=47.38N m，輸出轉(zhuǎn)矩 T2=46.36N m；2、求作用在齒輪上的

25、力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為d2=mz2=4 48=192mm 3、初步確定軸的最小直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由式（15-2）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8。根據(jù)表 15-3，取 A0=112，于是得dmin=A03P3 = 112 3n33.18220=27.28mm 輸出軸的最小直徑是帶輪處的直徑。最小直徑選為 30mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定軸上的零件裝配方案裝配圖如圖 43.2） 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度（1） 為使鏈輪的右側(cè)有軸向定位，在 I-II 處需制出一軸肩，故取 II-III 段的直徑 dII-III=40mm，帶輪和軸配合長度

26、 L1=40mm。（2） 初步選擇滾動(dòng)軸承。 軸只承受徑向力，故選擇單列圓柱軸承。根據(jù)工作要求 dII-III=44mm，選擇軸承 6210 其尺寸為 d D B=50 90 20，故 dIII-IV=50mm，而 LIII-IV=20mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行定位，由手冊上查得 6210 型軸承，取dVII-VIII=50mm。（3） 取安裝齒輪處的軸段 IV-V 的直徑 dIV-V=55mm。齒輪的左端與左端軸承 之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為 56.21，為使套筒端面可 靠地壓緊齒輪，故 LIV-V=56mm。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 h0.07,取 h=5mm，則軸

27、環(huán)處直徑 dV-VI=65mm。軸環(huán)寬度 b1.4h,取LV-VI=12mm。（4）軸上零件的周向定位 帶輪、齒輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的平鍵截面b h=20mm 12mm（GB/T1095-1979）,鍵槽用銑刀加工。7.2 變速箱輸入軸的設(shè)計(jì)1、由以上計(jì)算知變速箱輸入轉(zhuǎn)速 n2=655r/min；功率 P2=3.21KW；輸入轉(zhuǎn)矩 T1=47.38N m；2、求作用在齒輪上的力 因已知小齒輪的分度圓直徑為d2=mz2=4 18=72mmt32F =2T /d =2 47.38 103/72=1316NFr=Ft tan n/cos =1316 tan20/cos8063=

28、478.87N3、初步確定軸的最小直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由式（15-2）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 15-3，取 A0=112，于是得dmin=A03P3 = 112 3n33.18655=18.96mm輸入軸的最小直徑是帶輪處的直徑。最小直徑選為 24mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上的零件裝配方案裝配圖 軸上零件的裝配順序?yàn)椋皇紫葟挠疫叞惭b小直齒輪，接著在直齒輪的右邊放上隔離套，用來和要安裝的齒輪實(shí)行軸向定位。然后右邊設(shè)有襯套，用來安裝軸 承，最后右邊裝上軸承蓋。其次，左邊只裝上軸承和軸承蓋就可以了。此種裝配 方案的設(shè)計(jì)和選定，既滿足軸的結(jié)構(gòu)簡單，有符

29、合軸上零件裝配方便的要求。根據(jù)軸上零件的定位要求，確定軸各階梯段的長度和直徑。（1）初選滾動(dòng)軸承取安裝直齒輪 z3 的軸徑為 65mm，直齒輪左段采用軸肩實(shí)行軸向定位，軸肩 的高度 h0.07d,取 h=5mm.右段采用套筒實(shí)行軸向定位。設(shè)直齒輪的輪轂寬為 80， 所以選取 安裝直齒輪的軸段長設(shè)計(jì)為 76mm，短于輪轂 34mm 增強(qiáng)對直齒輪軸上定位的可靠性。齒輪處的軸徑為 d=60mm,因?yàn)?l=(11.2)d,得出錐齒輪的輪轂寬度為 62mm。 直齒輪中心線到右箱體壁的距離為 l=40+20+62+12=134mm,故軸肩的長度為:134-40-12=82mm。 軸的結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖 4

30、軸的示意圖軸上零件的周向定位直齒輪 z3 在軸上的周向定位上采用平鍵聯(lián)結(jié)。由手冊查 得平鍵的截面尺寸為：bh=20mm12mm.(GB/T1995-1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加 工，長為 63mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H 7 h6 ，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的。此處 選軸的直徑尺寸公差為 m6。錐齒輪的周向定位是靠花鍵軸連接來保證的。確定軸上圓角和到角的尺寸： 參考手冊,取軸段角為 245 o 。圖 4-5變速箱軸的受力簡圖（4）軸上零件的周向定位 帶輪、齒輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的平鍵截面b h=20mm 1

31、2mm（GB/T1095-1979）,鍵槽用銑刀加工。5、求軸上載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 4-3）做出軸的計(jì)算簡圖（如圖 4-5），可以看出軸的 受力最大處是危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將該處的 MH、MV 及 M 的值列于下表載荷水平面 H垂直面 V支反力 FFNH1=867.8N，F(xiàn)NH2=1396.4NFNv1=408.7，F(xiàn)Nv2=204.3彎矩 MMH=8378.4NmmMv1=12261 Nmm總彎矩M1=（83784）2 +（12261）2 =87676.34 Nmm扭矩 TT=1684.6 28.105=47168.86、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由式（15-5）及上表中的數(shù)值，

32、并取 = 0.6 ，軸的計(jì)算應(yīng)力M 21 +（T） 2（ 87676.34） 2 +（0.6 47168） 2 ca = = = 10.11MPaW0.1 453材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15-1 查得 1 =60MPa。因此， ca 1 ,故安全。8 齒輪的設(shè)計(jì)8.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1.根據(jù)實(shí)際需要，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2.旋耕機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級精（GB10095-88）。3.材料選擇。由表 10-1 選擇小齒輪材料為 40Cr，（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒 輪材料為 45 鋼，（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，兩者材料硬度相差為

33、40HBS13。4選小齒輪齒數(shù) z1=18，大齒輪齒數(shù) z2=i z1=72。8.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-24）進(jìn)行試算，即d1t 2.32 3KtT 1u 1ZE2 ( )確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 計(jì)算載荷系數(shù) K Kt=1.3（2） 計(jì)算扭矩d（4-11）uH T1=9550 P/n=9550 3.21/655=47.39N m（3） 齒輪傳動(dòng)齒寬系數(shù) d查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，根據(jù)表 10-7 選取齒寬系數(shù) d =1（4）查表 10-6 查得材料彈性影響系數(shù) ZE=189.8MPa1/2 。（5） 由圖 10-21 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 H lim

34、1 =600MPa；大 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 H lim 2 =550MPa。(6)由式（10-13）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)9N1=60n1jLh=60 655 1 2 20 10 20=3.1 1089N2=3.1 10 /2.67=1.16 10（7）由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) K= 0.95 ； K= 0.98 。（8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力FN 1FN 2去失效概率為 1%，安全系數(shù) S = 1.4 ，由式（10-12）得KHN1H lim1H 1 = =0.95 600=570MPaSKHN 2H lim 2H 2 = =098 550=539MPaS8.3 計(jì)算4（1）計(jì)算小

35、齒輪分度圓直徑 d1t，代入H 中較小的值d1t 2.32 3KtT 1du 1u( ZE )2H = 2.323 1.3 4.739 1013.972.97(189.8) 2539=72mm（4-12）v =d 1tn1（2）計(jì)算圓周速度 v 72 655 = =2.47m/s60 1000(5)計(jì)算載荷系數(shù)60 1000根據(jù) v=1.73m/s,7 級精度，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由圖 10-8 得動(dòng)載系數(shù) KV=1.12； 直齒輪，由表 10-3 查得 KH =KF =1.2；由表 10-2 得使用系數(shù) KA=1；由表 10-4 查得 7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)，KH = 1.12

36、+ 0.1（8 1 + 0.6d 2）d 2 + 0.23103 b將數(shù)據(jù)代入后得KH = 1.12+0.18（1+0.6 1） 1+ 0.23 103 64.43=1.42；由 b/h=11.11mm， KH = 1.35 查圖 10-13 得 KF =1.35；故載荷系數(shù)K=KAKV KHKH =1 1.12 1.2 1.35=1.81446）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由式（10-10a） 得d1=d1t 3 K/Kt = 64.43 3 1.8144 /1.3 =72mm(4-13)(7)計(jì)算模數(shù) mm= d1/z1=72/18=4mm8.4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)

37、計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為2KT 1YFaYSam 3 ( )z12F (4-14)1、確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE 1 =500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE 2 =380MPa；(2)由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.85，KFN2=0.88；（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由式（10-12）得F 1 =K0.85 500 = =303.57MPaFN1SFE 11.4F2 =KFN2FE 2S= 0.88 3801.4=238.86MP

38、a（4）計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKF KF =1 1.12 1.2 1.35=1.814（5）查取齒形系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由表 10-5 查得 YFa1=2.65；YFa2=2.226.（6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，YSa1=1.58；YSa2=1.764。 （7）計(jì)算大小齒輪的 YSa1YSa1 并加以比較F YSa1YSa12.65 1.58 = =0.01379F 1303.57YSa 2YSa 22.226 1.764 = =0.01644F 2大齒輪的數(shù)值大。2、設(shè)計(jì)計(jì)算238.862 1.814 5.526 104m 3 0.1644 =3.75mm1 252(4-15)

39、對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決與彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力， 二齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積） 有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 3.75 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 4，按接觸強(qiáng)度算 得的分度圓直徑 d1=72mm，算出小齒輪齒數(shù)z1=d1/m=72/4=18大齒輪齒數(shù)z2=uz1= 2.67 18= ， 取 z2 為 48。 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。8.5 幾何尺寸計(jì)算基本參數(shù)：傳動(dòng)比 i=48/18=2

40、.67；齒數(shù) z1=18，z2=48；模數(shù) m=4；(1)計(jì)算分度圓直徑d1=z1m=4 18=72d2=z2m=4 48=192(2)計(jì)算中心距a=(d1+d2)/2=(72+192)/2=132mm8.6驗(yàn)算11Ft=2T /d =2 5.526 104/72=1535NKAFt =1 1535/72=21.32N/mm100N/mm,合適b9結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪的零件圖10 刀輥軸的強(qiáng)度計(jì)算10.1 旋耕機(jī)負(fù)荷最大的部件就是刀輥軸刀輥軸可以用實(shí)心或空心材料制造?？招妮S可以在小的重量下傳遞較的扭 矩，較好的抵抗扭矩。管的尺寸應(yīng)根據(jù)最大傳遞扭矩計(jì)算，并以附加扭曲應(yīng)力驗(yàn) 算。求截面系數(shù)最小斷面的

41、應(yīng)力。通常最小截面系數(shù)在軸端處鏜過管孔的地方最 小。（下圖所示的 c-c 截面）旋耕刀輥半軸圖 6 軸端 c-c 截面Fig 6The section c-c of Axis扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按下式計(jì)算： = M tq W式中W = D 2 2=1.57D 2當(dāng)扭曲時(shí)，最小的截面系數(shù)D ：為管子的外徑 = D d 2 管的壁厚（ d 管的內(nèi)徑）軸端的花鍵選擇即應(yīng)根據(jù)最大比壓也根據(jù)平均比壓。當(dāng)材料硬度 HRC35時(shí)，矩形端面花鍵上最大比壓不應(yīng)超過 20MPa。最大比壓按下式計(jì)算：Pmax= M tq(Dn + d 04) (Dn d 04) l n式中Dn ：為花鍵軸的外徑d0 ：為花鍵孔的內(nèi)徑l ：為花

42、鍵的（平均）工作長度n ：花鍵的數(shù)量10.2刀輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算說明選擇 40Cr 材料，調(diào)質(zhì)處理， 假設(shè)設(shè)計(jì)刀輥軸的外徑 Dn =78mm。內(nèi)徑 d0 =72mm圓錐滾子軸承的效率為 =0.95，心軸上齒輪傳動(dòng)的效率為齒 =0.98 由 P2 =3.5KW ； n刀 =125r/min得：刀2齒P= P 6 262P刀 = 3.50.950.98=2.257kw6T刀 = 9.55 10的直徑。P刀 / n刀 按最大比壓少于 20MPa，即Pmax 20MPa 來設(shè)計(jì)刀輥軸Pmax= M /(D刀 + d 0 / 4) ( Dn d 0 / 4) l nPmax=1535640/150 3 2

43、7 =19.8620MPa扭曲應(yīng)力驗(yàn)算 ：W = 1.57D 2其中： = (D d )2 =（78-72）/2=3W = 1.57D 2=1.5778 2 3=20655.64 = M tqW =1535640 20655.64 =74.34MPa 1 =185MP故所設(shè)計(jì)的刀輥軸的直徑滿足要求。 刀輥軸的外徑為： Dn =50mm 刀輥軸的內(nèi)徑為： d0 =40mm外花鍵的個(gè)數(shù)為：N=8 外花鍵的平均工作長度為： l =40mm11帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算11.1 皮帶設(shè)計(jì)確定計(jì)算功率 PCA，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，得功率計(jì)算公式PCA=KAP（4-1）式中：PCA計(jì)算功率，單位為 kW;P傳遞的額定功

44、率，單位為 kW; KA工作情況系數(shù)根據(jù)表機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-6，取 KA =1.2， PCA=KAP=1.23=3.6kW。表 41各軸受力表軸號功率 P（KW）轉(zhuǎn)矩 T（N m）轉(zhuǎn)速 n（r/min）傳動(dòng)比 i效率輸入輸出輸入輸出I 軸3.4222.6814400.95變速箱軸3.213.1847.3846.366552.670.96III 軸3.063132.83130.2322011.2 選擇帶型根據(jù)計(jì)算功率 PCA 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1 查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由圖 8-9 選定帶 型，選擇 SPZ 型 V 帶。11.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 和 dd2（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1根據(jù)

45、 v 帶截型參考機(jī)械設(shè)計(jì)課本表 8-3 及表 8-7，選 dd1=100mm。（2） 驗(yàn)算帶的速度 v查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式 8-13，v1 =dp1n1dd 1n13.14 100 1440 = 7.536m/s60 100060 100060 1000（4-2）（3） 計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 dd2由 dd1=i dd2，并安 V 帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表8-7 加以圓整取 dd2=1.9 100=190mm。（4） 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)的需要初定中心距 a0，由0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)，0.7（100+190） a0

46、2(100+190），取 a0=300mm；0da 取定后,根據(jù)傳動(dòng)的幾何關(guān)系，計(jì)算所需帶傳動(dòng)的基準(zhǔn)長度 L/ ：2(dd2 dd1)dL/ 2a 0 + (dd1 + dd2) + （43）24a02 = 1175 mm= 2 300 + 3.14 (190 + 100) + (1 9 0 1 0 0) 22 200查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，由表 8-2 中選取和 L/ 相近的 V 帶的基準(zhǔn)長度 L ,取ddLd=1250mm；再根據(jù) Ld 來計(jì)算實(shí)際中心距，Ld Ld1250 1175a a0 + = 200 + = 237.5mm22（5） 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1（44）查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，根據(jù)式（8

47、-6）及對包角要求應(yīng)保證d2d1190 100 1 =180o d d 57.5o = a180 o 57.5o = 158.o237.5 120o（4-5）（6）確定帶的根數(shù) z查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，根據(jù)式（8-22）z =Pca( P 0 + P 0) KKL（4-6）K 包角系數(shù),查機(jī)械設(shè)計(jì)（表 8-8）， K =0.92；KL 長度系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)（表 8-2）， KL =0.94；P 0 單根 V 帶的基本額定功率，查機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-5c， P 0 =2.61；P 0 計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根 V 帶額定功率的增量，其值見機(jī)械 設(shè)計(jì)表 8-5b， P 0 =0.56；3.6 = 1.313 ，取 z=2。(2.61 + 0.56) 0.92 0.94z= =（7）確定帶的預(yù)緊力 F0查機(jī)械設(shè)計(jì)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（8-23）單根V 帶所需的預(yù)緊力為FPca2.52O = 500(zvK 1) + q v（4-7）查機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-4，得出 q=0.07kg/m，則 FO = 500 3.6 （ 2.5 1）+ 0.07 7.536 2 = 209 N2 7.5360.92（8）計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力（壓軸力）Fp如果不考