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專家系統(tǒng)與應(yīng)用程序 基于模糊集理論的有效性的評估農(nóng)業(yè)機(jī)械 摘要： 農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的服務(wù)質(zhì)量是代表農(nóng)業(yè)成功的基本因素之一。從這個(gè)意義上說,有一個(gè)明確需要定義這些機(jī)器質(zhì)量的具體指標(biāo),它有可能決定哪些機(jī)器適合不同工作條件。服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)概念的有效性代表質(zhì)量的一個(gè)綜合指標(biāo)。本文運(yùn)用模糊集理論定義的有效性和可靠性、可維護(hù)性和功能作為影響指標(biāo)的有效性。在這個(gè)意義上的模型評估的有效性拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)的典型代表機(jī)器已經(jīng)形成。本模型是基于集成上述的語言描述。利用模糊集理論和max-min成分影響指標(biāo)，模型進(jìn)行了測試。同一類別的三個(gè)拖拉機(jī)為例,利用的氣候和土壤條件在更廣泛的貝爾格萊德(塞爾維亞)地區(qū)。即使在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中條件是非常重要參數(shù) , 相比于其他操作，實(shí)現(xiàn)的效果差異也達(dá)到大致相等 。 1.介紹 為達(dá)到擴(kuò)張的全球農(nóng)產(chǎn)品的要求，實(shí)現(xiàn)更大的農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。人們普遍認(rèn)識到當(dāng)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中需要適當(dāng)?shù)臋C(jī)器和設(shè)備，仔細(xì)和詳細(xì)規(guī)劃的需求和控制所有相關(guān)的生物、技術(shù)、技術(shù)和其他進(jìn)程。最終結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠的預(yù)測為每個(gè)指定的操作,以及完整的作物生產(chǎn)過程中,。要求加強(qiáng)了引入復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),數(shù)學(xué),農(nóng)業(yè)科學(xué)統(tǒng)計(jì),機(jī)械和其他方法都是特別重要的。在過去的幾十年。除了上述的要求,一個(gè)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)體系必須滿足生產(chǎn)力的標(biāo)準(zhǔn),期望的作物生產(chǎn)。在大多數(shù)情況下,在塞爾維亞，tractor-machinery農(nóng)場系統(tǒng)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最優(yōu)級別(尼克里奇′,2005),增加成本作物生產(chǎn)。目前,現(xiàn)有的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、支持的高性能計(jì)算機(jī)有效地解決優(yōu)化問題(Dette &韋伯達(dá)菲et al .,1990;1994;Mileusnic′,2007;等等)。一個(gè)最優(yōu)的技術(shù)體系的形成為我們生產(chǎn)了更便宜的食品,高度影響拖拉機(jī)的可靠性、可維護(hù)性和系統(tǒng)的功能。 與系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展同樣,實(shí)際上的開始是IIWorld戰(zhàn)爭后,在適當(dāng)?shù)墓こ毯涂茖W(xué)文獻(xiàn)定義了一系列的概念,來描述技術(shù)系統(tǒng)的基本特征的點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量?？煽啃缘闹笜?biāo)是技術(shù)系統(tǒng)和行為操作,技術(shù)指標(biāo)和可維護(hù)性systembehaviors期間的失敗可以表示為大多數(shù)可辨認(rèn)的概念。這兩個(gè)概念及其實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的發(fā)展。有效性的概念被定義在試圖描述同時(shí)技術(shù)操作系統(tǒng)的行為和失敗的時(shí)期。這概念考慮可靠性和可用性的表演,以及提出了技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能(Papic&Milovanovic2007)。換句話說,一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的有效性的概率,一個(gè)成功的功能系統(tǒng)技術(shù)和執(zhí)行所需的準(zhǔn)則函數(shù)限制允許的差異對于給定時(shí)間和給定的周圍條件。雖然在相同的精神,一些作者定義有效性有所不同。在(Ebramhimipour &鈴木,2006)被定義為總體有效性的指標(biāo)包含效率、可靠性和可用性。這兩個(gè)引用定義包括并行關(guān)于可靠性和可用性,雖然可用性包括可靠性和可維護(hù)性(Ivezic′,Tanasijevic′,& Ignjatovic′,2008)。因此它可以商定有效性是影響可靠性、可維護(hù)性的功能。可靠性系統(tǒng)不斷的被定義為特征保持操作abilitywithin允許的差異極限在現(xiàn)在;可維護(hù)性的能力是預(yù)防和發(fā)現(xiàn)故障及損壞,系統(tǒng)更新通過參加技術(shù)和操作能力和功能維修,功能實(shí)現(xiàn)功能的程度要求,即調(diào)整環(huán)境,或更準(zhǔn)確系統(tǒng)運(yùn)行的條件。 監(jiān)測的可靠性和可維護(hù)性是常見的監(jiān)控時(shí)間的狀態(tài)顯示(圖1)可靠性和可維護(hù)性的函數(shù)可以確定,以及操作的平均時(shí)間和平均時(shí)間相關(guān)。主要問題出現(xiàn)在形成時(shí)間的照片數(shù)據(jù)監(jiān)控和記錄。在現(xiàn)實(shí)條件的機(jī)器應(yīng)該連接到信息系統(tǒng)將準(zhǔn)確記錄每一個(gè)失敗、持續(xù)時(shí)間和修復(fù)程序。這通常是昂貴或簡易監(jiān)測機(jī)器的性能,即關(guān)閉的,是不精確的。此外,提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理時(shí)間的狀態(tài)要求所有的機(jī)器在平等的條件下工作,這是難以實(shí)現(xiàn)。至于技術(shù)體系的功能,沒有共同的方法測量和量化。這在本文的原因,為了評估的有效性, 將使用專業(yè)知識和分析機(jī)器判斷工作的工作過程。應(yīng)用專業(yè)知識判斷主要用于文學(xué),主要是為數(shù)據(jù)處理和評估的技術(shù)系統(tǒng)而言:風(fēng)險(xiǎn)(Li 廖,2007)、安全(王2000;王、楊、&森1995)或可靠性，用專業(yè)知識判斷自然的語言形式。因此,數(shù)學(xué)和邏輯概念模型進(jìn)行處理的經(jīng)驗(yàn)判斷,即計(jì)算的語言描述,模糊集合理論使用(Klir &元,1995;枝,1996)。應(yīng)用模糊今天集代表了最常用的工具之一各領(lǐng)域解決問題的優(yōu)化(黃顧,&杜,2006)和識別(陳,1996)過程問題。Cai(1996)提出了不同的概述應(yīng)用程序方面的模糊方法在系統(tǒng)失敗工程,這是一個(gè)接近效能評估問題。應(yīng)用模糊邏輯理論和專家系統(tǒng)(遼、一般2011;Liebowitz,1988)也用于解決優(yōu)化問題的農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。(Abbaspour-Fard Rohani & Abdolahpour,2011)的基礎(chǔ)上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序,在拖拉機(jī)預(yù)測失敗。(Yu,你們&趙,2010)模糊數(shù)學(xué)、可靠性理論和多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)拖拉機(jī)最終傳動(dòng)。機(jī)器的可預(yù)測性和可靠性,顯著依賴于其有效性的技術(shù)系統(tǒng)。本文的觀點(diǎn)是根據(jù)模糊集理論的利用率建立模型的有效性。從而說明模糊集是用于分析可靠性、可維護(hù)性和功能表現(xiàn)(部分指標(biāo)的有效性)以及為他們?nèi)谌胄?。他們的工作是以這種有效模型質(zhì)量的方式評估技術(shù)系統(tǒng)。模型可以作為標(biāo)準(zhǔn)購買決策相關(guān)的任何程序,系統(tǒng)的操作或維護(hù),修理的預(yù)測和維護(hù)成本。質(zhì)量和功能的建議模型有效性的確定農(nóng)業(yè)所示機(jī)械、拖拉機(jī)。 2。基于模糊集的有效性表現(xiàn)評估理論 數(shù)學(xué)和概念模型的有效性評估實(shí)際上是在兩個(gè)步驟:總結(jié)模糊命題的部分的效性指標(biāo);模糊提到的分成一個(gè)指標(biāo)——合成。模糊命題過程為代表的聲明,包括語言變量基于可用的信息技術(shù)系統(tǒng)。在這個(gè)意義上它必須定義語言的名字變量,代表不同的等級的效果考慮技術(shù)系統(tǒng)和定義的模糊集描述提到的變量。作文是一個(gè)模型,它提供了影響結(jié)構(gòu)有效性性能的指標(biāo)。 2.1。模糊模型解決問題 第一步創(chuàng)建的模糊有效性模型(E)評估本身和定義語言變量以及可靠性(R)、可維護(hù)性(M)和功能(F)有關(guān).許多語言變量,它可以發(fā)現(xiàn)最大數(shù)量的理性,人類可辨認(rèn)的表達(dá)式可以同時(shí)識別(王et al .,1995)。然而,識別的考慮甚至較小的特征數(shù)量的變量可以有用,因?yàn)閷＜业呐袛?Ivezic′et al .,2008)模糊集的靈活性一般包括過渡現(xiàn)象。根據(jù)以上,五個(gè)語言變量為代表的有效性表現(xiàn)包括:窮,充足,平均,和優(yōu)秀。這些語言形式變量給出適當(dāng)?shù)娜悄：?Klir 元,1995),圖2所示。 在圖2中,j = 1,。實(shí)際上,5代表的計(jì)量單位有效性。因此,部分指標(biāo)的有效性:R、M和F,隸屬函數(shù)l:在下一步中,執(zhí)行max-min組成。馬克斯-敏成分,也稱為悲觀,經(jīng)常用于模糊代數(shù)作為一個(gè)綜合模型(Ivezic′et al .,2008;Tanasijevic et al .,2011;王王et al .,1995;2000)。這個(gè)想法是為了讓整體評估(E)等于部分虛擬代表評估。這評估被確定為之間的最好的一個(gè)最壞的打算部分成績(R、M或F)。 它可以得出的結(jié)論是,所有的元素(R、M和F)E有同等影響E,max-min組成以并行方式被使用,這將部分的到綜合指標(biāo)。在文學(xué)(Ivezic′et al .,2008;etal .,1995)max-min成分通過運(yùn)營商”和“和”或“提供一個(gè)優(yōu)勢在其他的某些元素在合成的過程中,也使用。 準(zhǔn)確地說,如果我們看看三個(gè)部分指標(biāo),即他們的隸屬函數(shù)(1),可以使C:= j3 = 53組合 的隸屬度函數(shù)。每一種組合代表一個(gè)可能的合成效果評估(E)。 這個(gè)表達(dá)式(6)有必要映射回E模糊集(圖2)。最佳(王et al .,1995),用于轉(zhuǎn)換方法E描述(6)形成定義等級的會員模糊集:貧窮、充足,平均,和優(yōu)秀的好。這個(gè)過程被公認(rèn)為識別。最佳方法是使用距離E(d)之間通過“max-min”成分(6)和每個(gè)人E表達(dá)式(根據(jù)圖2)來表示的程度E是確認(rèn)每個(gè)模糊集的有效性(圖2)。越接近勒(6)是第i個(gè)語言變量,小迪。距離di等于零,如果勒(6)只是第i個(gè)相同隸屬度函數(shù)的表達(dá)式。在這種情況下,E不應(yīng)該評估其他表達(dá)式,由于這些表達(dá)式的排他性。假設(shè)迪民(i = 1,。,5)是最小的距離對Ej,讓a1,。,a5代表相對的倒數(shù)距離(計(jì)算相應(yīng)的比率距離di(7)和迪民提到的值)。然后,人工智能 : 1.一個(gè)說明性的例子 作為一個(gè)說明性的例子對農(nóng)業(yè)機(jī)械的評價(jià)有效性,比較分析三個(gè)拖拉機(jī)A1 B2、本文給出和C2。 在拖拉機(jī)7.146 l發(fā)動(dòng)機(jī)LO4V TCD 2013安裝。謝謝從35%的扭矩儲備,拖拉機(jī)是能夠滿足所有需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)操作在農(nóng)業(yè)?？偼侠瓩C(jī)質(zhì)量是16000公斤。根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(代碼2)報(bào)告最大動(dòng)力輸出軸功率測量在2200轉(zhuǎn)243千瓦的燃油消耗率嗎198 g /千瓦小時(shí)(ECE-R24)。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩1482海里在引擎1450 rpm的政權(quán)。傳動(dòng)裝置是精心“不一樣的”傳達(dá)。事業(yè)聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類別II / III與提升11800公斤。 在拖拉機(jī)B2和C2 8.134 l發(fā)動(dòng)機(jī)6081 hrw37 JD安裝,儲備扭矩的40%,這能夠滿足所有的拖拉機(jī)需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)操作。拖拉機(jī)總重量是14000公斤。根據(jù)經(jīng)合組織(代碼2)報(bào)告最大的權(quán)力來衡量動(dòng)力輸出軸在2002轉(zhuǎn)217千瓦燃料消耗率193克/千瓦小時(shí)(ECE-R24)。在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩1320海里轉(zhuǎn)速為1400 rpm。傳播是“AutoPower。聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類別II / III 10790丹的提升力。 兩個(gè)模型都是電子控制拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料供給系統(tǒng),滿足排放法規(guī)。從提交的技術(shù)特點(diǎn)的拖拉機(jī),B和C看到所有三個(gè)拖拉機(jī)全功能forperforming困難操作不同的農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)。拖拉機(jī)B和C有相同的技術(shù)特征,和實(shí)踐是相同的類型和模式,除了拖拉機(jī)B進(jìn)入操作在2007年5月,一輛拖拉機(jī)C 6月2007年。一輛拖拉機(jī)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場,這是技術(shù)文檔的基本模型,在7月份進(jìn)入操作2009年。保持農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要任務(wù)提供功能和機(jī)器的可靠性。維護(hù)所有三個(gè)拖拉機(jī)是通過機(jī)器商店所擁有的用戶升級選擇。 十個(gè)工程師(分析師)致力于維護(hù)和操作拖拉機(jī)的采訪。他們評價(jià)R,D和F表1中給出。首先,拖拉機(jī)是計(jì)算的有效性?？梢钥闯隹煽啃允怯墒姆治鰩熢u為優(yōu)秀(6/10 = 0.6),平均三(0.3)和一樣好(0.1)。以這種方式獲得評估R在表單中，在下一步中,這些評估是映射在模糊集(圖1)為了獲得評估(1)。例如,可靠性在這個(gè)例子中確定(11),它是語言0.6變量優(yōu)秀加入重量。 因此,模糊集優(yōu)秀定義為:Rexc=(1/0,1/0,1/0,4/0.25 5/1.0)(據(jù)嗎圖1)。這樣的特定的值模糊集優(yōu)秀Rexc0.6 =(1 / 0.6(0),2 / 0.6(0),3 / 0.6(0),4 /(0.25 - 0.6),5 /(1.0 - 0.6)}。剩下的四個(gè)語言變量被以同樣的方式對待。最后對于每個(gè)j = 1,。5具體隸屬度函數(shù)(最后一行,表2)被添加到最后拖拉機(jī)可靠性模糊形式(1):這些fuzzificated評估(11)和(12)是合成所必需的評估的有效性,使用max-min邏輯。在這種情況下可以使C = 53 = 125組合,走出48的結(jié)果。 第一個(gè)結(jié)果是組合2-2-3:E2-2-3(0.025,0.05,0.125),哪里X2-2-3 =(2 + 2 + 3)/ 3 = 2(四舍五入為整數(shù))。最小值的隸屬度函數(shù)這一結(jié)果的是0.025。其他的結(jié)果和相應(yīng)的我的值如表3所示。所有這些結(jié)果都可以圍繞尺寸X = 2、3、4和5。拖拉機(jī)在很大程度上為0.30065(與30%)評估那么好,拖拉機(jī)在很大程度上0.27538(27.5%)評估一樣好,而拖拉機(jī)C在很大程度上為0.25468平均(25.5%)評估。它可以得出的結(jié)論是,C是最糟糕的,當(dāng)拖拉機(jī)只是稍微比B,特別是如果我們看到的評估為優(yōu)秀的28.8%,而B的程度23.8%的程度。分析了拖拉機(jī)可以提出的有效性如圖3。,它可以更清楚地看到,拖拉機(jī)的最大的效果。如果這個(gè)評估(EA,EB,EC)defuzzificated是重心點(diǎn)計(jì)算- Z(Bowles & Pelaez,1995),我們得到了評估的效果如下: 這就意味著在1 - 5(即從貧困的規(guī)模優(yōu)秀)拖拉機(jī)是最好的和拖拉機(jī)C是最壞的打算。驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)分析的可用性,像家庭與有效性概念,已經(jīng)被使用。那在我們的模型顯示,拖拉機(jī)是最好的,和C的壞的效果。在現(xiàn)實(shí)中,如果我們分析的可用性,它是看到2904 moto-hours拖拉機(jī)在工作3130年可用moto-hours;如果10000 moto-hours計(jì)算,在9244年的工作將花費(fèi)moto-hours。拖拉機(jī)B的10004年moto-hours可用,它花9069moto-hours在工作,和拖拉機(jī)C 9981可用moto-hours花了9045年的工作。實(shí)驗(yàn)表明,更可靠和有效的拖拉機(jī)是少是延遲。在某種程度上,這個(gè)初始的優(yōu)勢消滅更糟糕的物流交付備件的時(shí)候涉及到拖拉機(jī),拖拉機(jī)a . 1100年moto-hours工作可憐的物流在維護(hù)希望8個(gè)工作日, 一個(gè)給定的拖拉機(jī)和它極大地影響了可維護(hù)性的下降帶來的好處,因此相同的效率(內(nèi)部技術(shù)PKB)總剝削的下降。 1.結(jié)論 本文提出一種模型有效性的評估技術(shù)系統(tǒng)、精確農(nóng)業(yè)機(jī)械、基于模糊集理論。表現(xiàn)作為整體的有效性指標(biāo)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量,即為整個(gè)測量技術(shù)系統(tǒng)的可用性。可靠性、可維護(hù)性和功能表演已經(jīng)公認(rèn)的有效性參數(shù)或指標(biāo)。語言可以被任命為形式所有提到的共同特征指標(biāo)。因此模糊集理論出現(xiàn)自然工具建模的有效性。在本文中,應(yīng)用模糊集理論,這是必要的定義:語言變量及其描述隸屬函數(shù)、模糊規(guī)則的組成和模型集成和去模糊化。模糊的成分即max-min邏輯已經(jīng)被用于集成的有效性指標(biāo)有效性的整體性能,最適合集成的方法模糊集的隸屬函數(shù)和質(zhì)心點(diǎn)去模糊化的模糊數(shù)的計(jì)算數(shù)值。Max-min組合模型,它暴露在這篇文章中,沒有以這種方式處理相應(yīng)的文獻(xiàn)。另外,在案例研究中,模型的模糊化的問卷調(diào)查的結(jié)果,它代表的正是所積累的方式工程師的知識和技能。 提出的模型可以作為一個(gè)簡單的工具的快速估計(jì)的有效性即為農(nóng)業(yè)服務(wù)的質(zhì)量機(jī)械、基于專家判斷和估計(jì)。在同時(shí),該模型不需要復(fù)雜的IT基礎(chǔ)設(shè)施。分析實(shí)現(xiàn)模糊集和適當(dāng)?shù)哪：行钥煽啃浴⒖删S護(hù)性和功能表現(xiàn)可以糾正措施的指導(dǎo)購買的方向嗎的設(shè)備,結(jié)構(gòu)調(diào)整,改變的維護(hù)政策或管理/運(yùn)營商變更 本文具體分析了三個(gè)拖拉機(jī),標(biāo)志著一個(gè)B和C,這表明更高效的拖拉機(jī)越頻繁宕機(jī)。在某種程度上,這種最初的優(yōu)勢就終止了窮交付備件物流。 感謝 研究工作得到了塞爾維亞共和國教育部和科學(xué)界的支持。 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 論文（設(shè)計(jì)）課題名稱 立式旱地驅(qū)動(dòng)耙設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 黃葉朋 院（系） 工學(xué)院 專業(yè)班級 機(jī)制051 指導(dǎo)教師 曾一凡 職稱 學(xué)歷 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃： 接受任務(wù)日期： 年 月 日 要求完成日期： 年 月 日 學(xué) 生 簽 名： 指導(dǎo)教師簽名： 院長（主任）簽名： 備注：本表格一式三份，其中一份交學(xué)院存檔，一份發(fā)給所要指導(dǎo)的學(xué)生，一份裝訂到畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的第二頁上。 學(xué)校代碼：10410 序 號：050397 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目： 旱地立式驅(qū)動(dòng)耙設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級： 指導(dǎo)教師： 二OO九年 五 月 摘 要 本文對旱地立式驅(qū)動(dòng)耙的整體結(jié)構(gòu)和工作原理及旋刀運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析，并對主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)與旋刀平均工作阻力及每個(gè)刀盤功耗之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。 在滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)要求和機(jī)組配套掛接的要求下，給出了三套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合結(jié)果分析，擬確定了一套具有較強(qiáng)實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。 關(guān)鍵詞 立式驅(qū)動(dòng)耙 旋刀 參數(shù)分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Vertical 1BLQ dryland harrow driver Abstract In this thesis, dryland vertical rake drive the overall structure and working principle of rotary cutter trajectory analysis, the establishment of a mathematical model of the major structural parameters and operating parameters of rotating knives and an average of resistance and power consumption between each cutter Analysis of the relationship Agricultural machinery to meet the design requirements and unit articulated supporting the request, given the structural design of three sets of programs, combined with the results of analysis, to determine the practicality of a strong structure and economic design. Key words Vertical drive rake Rotary knife Parametric Analysis Structural Design 立式旱地驅(qū)動(dòng)耙畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 緒論…………………………………………… …………………………………2 1.引言………………………………………………… …………………………………2 2.農(nóng)業(yè)土壤耕作的作用與要求…………………………… ……………………………2 2.1土壤耕作的作用………………………………………………………… ………2 2.2耕整地農(nóng)藝要求………………………………………………… ………………3 第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………………………… ………………………4 1.設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………… ………………………4 1.1 耙地的意義及質(zhì)量要求…………………… ………………………… ………4 1.2 旱地驅(qū)動(dòng)耙的優(yōu)越性及應(yīng)用場合………………………………………………4 1.3 旱地驅(qū)動(dòng)耙的作業(yè)參數(shù)…………………………………………………………4 2. 整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析……………………………………………………………………5 2.2 旋刀的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析……………………………………………………… ………5 2.3 刀盤分布設(shè)計(jì)……………………………………………… ……………………6 3. 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………7 3.1 旱地立式驅(qū)動(dòng)耙主體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)……………… …………………………7 3.2 傳動(dòng)比的分配………………………… ……………………………… ………9 4. 扭矩功率分析…………………………………………………………………………10 4.1單盤作業(yè)扭矩與功率分析……………………………… ………………………10 4.2 驅(qū)動(dòng)耙的功率消耗………………………………… ……………………………11 5. 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)與校核………………………………………… ………………………13 5.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核…………………… ………………………………… ………13 5.2 軸的設(shè)計(jì)與校核……………………………………………………………………17 6. 其它零部件設(shè)計(jì)……………………………………………………………… ………26 6.1懸掛機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………………26 6.2箱體的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………26 6.3刀具的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………27 6.4 軸承的選用與校核…………………………………………………………………27 第三章 總結(jié)…………………………………………………………………… …………29 致 謝……………………………………………………………………………… ………30 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… …………31 附錄………………………………………………………………… ………………………32 第一章 緒 論 1.引言 我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，首先要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)手段現(xiàn)代化。農(nóng)業(yè)機(jī)械化就是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。其中，土壤耕作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化是減輕農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件、保證作業(yè)質(zhì)量、提高土地單位面積收獲量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要手段。作為在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中消耗于土壤耕作勞力、動(dòng)力比重很大的耕地機(jī)械就是一種通過機(jī)械化土壤耕作形成良好水、肥、氣、熱梯度，創(chuàng)造有利于作物生長發(fā)育的耕層構(gòu)造要求的專用作業(yè)農(nóng)機(jī)具。 驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中形成了一個(gè)新興品種。此類耕耘機(jī)械由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力以扭矩的形式直接作用于工作部件，使之旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以提高切土能力并使土壤高度松土。其切土、碎土能力很強(qiáng)，一次就能達(dá)到耕、耙?guī)状蔚男Ч蟮乇磔^為平整、且松軟，且能搶農(nóng)時(shí)，減少拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù)，降低作業(yè)成本，達(dá)到農(nóng)藝要求。它對土壤濕度的適應(yīng)范圍較大，因此，我國南方地區(qū)多用于秋耕稻茬種麥，水稻插秋前的水耕水耙。在我國北方地區(qū)，用于大田作物的淺耕滅茬，起到秸稈還田的作用。另外，還適于鹽堿地種水稻的整地作業(yè)等。因此，近幾年驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械的研究與使用有了很大的發(fā)展。目前世界各國生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械主要有水平橫軸式、立軸式、往復(fù)式和聯(lián)合作業(yè)式幾大類。 ㈠ 水平橫軸式旋耕機(jī) 該類旋耕機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸輥與地面平行并與前進(jìn)方向垂直，其工作部件為安裝在水平軸上的旋刀，旋刀在拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)下，垂直切削土壤，達(dá)到切土和碎土的目的。 ㈡ 立軸式旋耕機(jī) 它是刀齒和刀片繞立軸旋轉(zhuǎn)的旋耕機(jī)，其突出的功能是 可以進(jìn)行深耕，一般能達(dá)到30～35cm，較深的能達(dá)到40～50cm，而且可使整個(gè)耕層土壤疏松細(xì)碎，但前進(jìn)速度較慢。目前在水田耕耘的機(jī)型有：立軸漿葉式旋耕機(jī)、立軸爪式旋耕機(jī)（英國）、立軸籠式旋耕機(jī)（日本）、立軸轉(zhuǎn)齒式旋耕機(jī)。國內(nèi)采用立軸式的旋耕機(jī)較。 2. 農(nóng)業(yè)土壤耕作的作用與要求 2.1 土壤耕作的作用 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是通過作物的光合作用，對氣候資源和土地資源的加工。機(jī)械化土壤耕作,則是通過農(nóng)機(jī)具對農(nóng)田土壤的加工。機(jī)械化土壤耕作不同于以人畜力為動(dòng)力的土壤耕作,因?yàn)樗鼘ν寥赖目刂坪凸芾碜饔帽纫匀诵鬄閯?dòng)力要大得多,也深刻得多。原蘇聯(lián)土壤學(xué)家和耕作學(xué)的創(chuàng)始人威廉斯有句名言：“沒有不良的土壤，只有不良的耕種方法”。他所指的耕種方法也包括土壤耕作在內(nèi)。通過國內(nèi)外土壤耕作方法的發(fā)展和多樣化，也證明土壤耕作可能使土壤環(huán)境變好，也可能使土壤環(huán)境變壞。 農(nóng)田土壤在自然力作用下呈現(xiàn)出自上而下的層次結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致土壤的水、肥、氣、熱的層次梯度。這種層次的土壤結(jié)構(gòu)和土壤因素的梯度，有時(shí)對作物生育是有利的，有時(shí)是不利的。通過機(jī)械化土壤耕作，要?jiǎng)?chuàng)造出有利于作物生育的土壤層次結(jié)構(gòu)——耕層構(gòu)造，形成良好的土壤水、肥、氣、熱的梯度。良好的耕層構(gòu)造(以土壤密度梯度或孔隙梯度、三相比梯度為指標(biāo))應(yīng)在不同土壤農(nóng)田中，具有充分協(xié)調(diào)多變氣候?qū)ν寥赖挠绊?，以滿足各類作物生育對土壤生活因素的要求。因此，良好的耕層構(gòu)造不是一成不變的。 機(jī)械化土壤耕作，創(chuàng)造良好的耕層構(gòu)造，它和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)一樣，也是一個(gè)多目標(biāo)、多因素、多變量的系統(tǒng)，既土壤——作物——大氣——機(jī)器系統(tǒng)(SPAMC)的復(fù)雜系統(tǒng)。 農(nóng)藝對土壤機(jī)械化耕整作業(yè)的中心任務(wù)要求是調(diào)節(jié)并創(chuàng)造良好的耕層結(jié)構(gòu)，適宜的三相（固相、液相和氣相）比例，從而協(xié)調(diào)土壤水分、養(yǎng)分、空氣和溫度狀況，以滿足作物生長的農(nóng)藝要求。 · 土壤翻耕的作用主要有： ① 松碎土壤 根據(jù)各地不同的氣候條件和不同作物的要求，以及耕層土壤的緊實(shí)狀況，每隔一定時(shí)期，需要進(jìn)行土壤耕整作業(yè)，使之疏松而多孔隙；以增強(qiáng)土壤通透性。 ② 翻轉(zhuǎn)耕層 通過耕翻將耕作層土壤上下翻轉(zhuǎn)，改變土層位置，改善耕層理化及生物學(xué)性狀，翻埋肥料、殘茬、秸稈和綠肥，調(diào)整耕層養(yǎng)分的垂直分布，培肥地力。同時(shí)可消滅雜草以及附著的某些病菌、害蟲卵等，消除土壤有毒物質(zhì)。 ③ 混拌土壤 混拌土壤，將肥料均勻地分布在耕層中，使土肥相融，成為一體，改善土壤的養(yǎng)分狀況。并可使肥土與瘦土混合，使耕層形成均勻一致的營養(yǎng)環(huán)境。 2.2 耕整地農(nóng)藝要求 · 耕翻地有以下的農(nóng)藝要求： ① 適時(shí)耕翻，既能搶農(nóng)時(shí)，又能保證作業(yè)質(zhì)量； ② 耕深適當(dāng)，并符合農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，深度均勻一致； ③ 翻垡良好，無立垡、回垡，殘株雜草要覆蓋嚴(yán)密； ④ 耕后地面平整松碎，無重耕、漏耕，盡量減少開閉壟，地頭、地邊整齊； ⑤ 坡地耕翻時(shí)應(yīng)沿坡度的等高線進(jìn)行，以防雨后沖刷土壤，造成水土流失。 · 整地有以下的農(nóng)藝要求： ¨ 旱田整地作業(yè)的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求 ① 整地作業(yè)須適時(shí)，以利防旱保墑和提高整地質(zhì)量； ② 整地深度應(yīng)符合農(nóng)藝要求，深度一致、不漏耙、不漏壓； ③ 整地后的地表平整，無壟溝起伏、碎土均勻，表層松軟、下層密實(shí)； ④ 修筑畦田要做到地平、土碎、埂直； ¨ 水田整地作業(yè)的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求 ① 耙后土壤松碎，起漿好，能覆蓋綠肥，田面平坦而無壟溝； ② 在原漿田中以耙代耕作業(yè)時(shí)，應(yīng)將稻茬直接壓入糊泥中，滅茬起漿性能良好。 第二章．設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)滿足農(nóng)藝要求的高效率低能耗的旱地立式驅(qū)動(dòng)耙，適用在犁耕后土塊大且結(jié)實(shí)的地方，耙后土層不亂，表土顆粒小且表面平整，根據(jù)國內(nèi)外旱地驅(qū)動(dòng)耙產(chǎn)品數(shù)據(jù)和參考有關(guān)書籍，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 1.1 耙地的意義及質(zhì)量要求 ① 整地作業(yè)須適時(shí)，以利防旱保墑和提高整地質(zhì)量； ② 整地深度應(yīng)符合農(nóng)藝要求，深度一致、不漏耙、不漏壓； ③ 整地后的地表平整，無壟溝起伏、碎土均勻，表層松軟、下層密實(shí)； ④ 修筑畦田要做到地平、土碎、埂直； 1.2 旱地驅(qū)動(dòng)耙的優(yōu)越性及應(yīng)用場合 作業(yè)質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)如下： ㈠ 耕深： 設(shè)計(jì)耙深為H=20cm 調(diào)節(jié)范圍16~21 cm，耙深一致。 ㈡ 碎土程度：基本上碎土顆粒的大小都應(yīng)該小于2.5cm。 ㈢ 土地耙后應(yīng)該保持平整。 ㈣ 耙后沒有漏耙的現(xiàn)象。 1.3 旱地驅(qū)動(dòng)耙的作業(yè)參數(shù) ① 作業(yè)系數(shù)： （ ：刀盤的線速度； ：機(jī)組前進(jìn)速度 ） ② 耙地深度：16cm ～ 21cm ③ 單盤功率: 1.3 kW 表1扭矩檢測綜合表 刀盤轉(zhuǎn)速 r/min a=6°(kg.m) a=9°(kg.m) R=800 mm(kg.m) 均值 上下限值 均值 上下限值 均值 上下限值 120 3.0183 2.95—3.10 3.3726 3.28—3.48 2.8143 2.65—2.95 140 1.7665 1.65—1.90 2.9324 2.82—3.05 2.0306 1.90—2.15 160 1.6978 1.62—1.78 2.2346 2.16—2.35 2.1380 2.05—2.25 ④ 刀盤轉(zhuǎn)速：壤土與沙壤土≥180r/min；粘土≥220r/min ⑤碎土程度：最小顆粒＜2.5cm 2、 整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求： 本課題目的是設(shè)計(jì)滿足農(nóng)藝要求的高效率低能耗的旱地立式驅(qū)動(dòng)耙。 其設(shè)計(jì)要求如下： （1）耕深 設(shè)計(jì)耙深為h=15cm,調(diào)節(jié)范圍10～18cm，耙深一致； （2）碎土程度 沿地塊對角線選擇具有代表性的5個(gè)測點(diǎn)(每點(diǎn)面積為1m2)，若測點(diǎn)耕層內(nèi)有直徑5cm以上的土塊超過5個(gè)時(shí)，即為碎土不良； （3） 盡量降低整機(jī)生產(chǎn)的成本，提高工作效率 其結(jié)構(gòu)要求如下： （1） 符合FS－275的懸掛機(jī)構(gòu)的幾何尺寸要求： （2） 符合FS－275拖拉機(jī)工作參數(shù)和功率輸出軸的相關(guān)參數(shù)要求。 （3） 機(jī)車通過萬向節(jié)將動(dòng)力輸入機(jī)具變速箱驅(qū)動(dòng)旋刀轉(zhuǎn)動(dòng),為了盡量減小傳動(dòng)的不均勻性，機(jī)具與萬向節(jié)之間的銜接點(diǎn)的位置設(shè)置不可過高。 2.2 旋刀的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 旋刀在工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)為復(fù)合運(yùn)動(dòng)，其中繞刀盤中心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)為相對運(yùn)動(dòng)，設(shè)圓周速度為，機(jī)組勻速前進(jìn)運(yùn)動(dòng)為牽連運(yùn)動(dòng)，前進(jìn)速度。 為旋刀旋轉(zhuǎn)的角速度，則，圓周速度與機(jī)組前進(jìn)速度之比，λ稱為速度比。的大小對旋刀的運(yùn)動(dòng)軌跡及立式驅(qū)動(dòng)耙的工作狀況有重要影響，它確定了工作部件的運(yùn)動(dòng)軌跡如果旋刀以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并以速度 前進(jìn)，那么旋刀的端點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線（如下圖）。 圖2-1：旋刀運(yùn)動(dòng)示意圖 僅是旋刀在工作進(jìn)程中不發(fā)生推土的必要條件，但是否能滿足耙地疏松土壤的需要，還取決于機(jī)器前進(jìn)速度Vm與旋刀工作轉(zhuǎn)速的合理配合 而當(dāng)時(shí)，當(dāng)?shù)毒哌\(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，就會出現(xiàn)Vx〈0的現(xiàn)象，即刀具的絕對速度與機(jī)器的前進(jìn)方向相反，因而能以刀刃切削土壤，其運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線。本課題所取的滿足刀刃一直切土的要求。 2.3 刀盤分布設(shè)計(jì) 在允許的工作幅寬范圍內(nèi)機(jī)具橫向放置六個(gè)刀盤，每個(gè)刀盤上對稱放置兩把旋刀，刀盤2和刀盤5是主動(dòng)刀盤，刀盤1和刀盤3由刀盤2上的齒輪驅(qū)動(dòng)，刀盤4和刀盤6由刀盤5上的齒輪驅(qū)動(dòng)。刀盤1、2、3的運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)組成一組，刀盤4、5、6運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)組成另外一組，為了防止兩刀盤組在傳動(dòng)和工作過程中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，刀盤3和刀盤4之間余留一個(gè)20mm的間隙。 為了減小或抵消刀盤在工作過程中前進(jìn)時(shí)的橫向分力（橫向分力過大會導(dǎo)致機(jī)具的橫向振動(dòng)，增大機(jī)具的損耗，增加機(jī)組工作的不平穩(wěn)性），防止同組相鄰兩刀盤上的旋刀與旋刀之間的運(yùn)動(dòng)干涉，采取以下措施：1. 主動(dòng)刀盤（刀盤2和刀盤5 ）旋轉(zhuǎn)方向相反（由機(jī)具的傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)）； 2. 主動(dòng)刀盤與相鄰兩刀盤呈60度夾角放置。此時(shí)刀盤2和刀盤5、刀盤1和刀盤4、刀盤3和刀盤6的運(yùn)動(dòng)是兩兩對稱關(guān)系，每個(gè)刀盤產(chǎn)生的橫向分力正好被相對稱的那個(gè)刀盤產(chǎn)生的橫向分力相抵消。 圖2-2：刀盤分布示意圖 3、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 3.1驅(qū)動(dòng)耙主體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)： 在滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)要求和配套機(jī)車FS-275的掛接要求的前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，并參考國內(nèi)外旱地驅(qū)動(dòng)耙產(chǎn)品數(shù)據(jù)和參考有關(guān)書籍，動(dòng)力由萬向節(jié)輸入，首先機(jī)具上需要設(shè)計(jì)一組變速箱使得轉(zhuǎn)速由輸入時(shí)的540r/min變成輸出時(shí)的190r/min；其次要求將萬向節(jié)輸入的水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力（由錐齒傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)），再次實(shí)現(xiàn)主動(dòng)刀盤相互間的反向傳動(dòng)。為此在設(shè)計(jì)過程中擬定了以下三種方案： 方案一：萬向節(jié)輸入動(dòng)力傳給兩個(gè)圓柱齒輪（Ⅰ級傳動(dòng)），這兩個(gè)圓柱齒輪再將動(dòng)力分別傳遞給左右兩個(gè)圓錐齒輪（Ⅱ級傳動(dòng)），圓錐齒輪組 將水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力（Ⅲ級傳動(dòng)），進(jìn)而驅(qū)動(dòng)旋刀的轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪的轉(zhuǎn)速是在動(dòng)力傳遞過程中實(shí)現(xiàn)的，兩個(gè)主動(dòng)刀盤相對應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)由圓錐齒輪的放置位置的不同而實(shí)現(xiàn)，具體情況見圖5－3：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一示意圖。本方案的不足之處在于Ⅲ級傳動(dòng)的傳動(dòng)軸采用的是懸臂支承結(jié)構(gòu)，當(dāng)工作環(huán)境比較惡劣（多石土壤）時(shí)，會產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪音，并會降低該機(jī)具的使用壽命。整機(jī)幾何參數(shù)為：長（1654mm）、寬（450mm）、 高（820mm）、工作時(shí)萬向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度（470mm）。 圖3-1：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一示意圖 方案二：與方案一相似，也由三級傳動(dòng)組成，與方案一所不同的是在Ⅰ級傳動(dòng)和Ⅱ級傳動(dòng)之間放置了一個(gè)中間圓柱齒輪用以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主動(dòng)刀盤相對應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在Ⅱ級傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，用于彌補(bǔ)懸臂支承結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。具體情況見圖5－4：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案二示意圖。整機(jī)幾何參數(shù)為：長（1654mm）、寬（450mm）、高（910mm）、工作時(shí)萬向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度（470mm）。 圖3-2：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案二示意圖 方案三：與方案一、方案二有著很大的區(qū)別：萬向節(jié)輸入動(dòng)力直接傳給圓錐齒輪組（Ⅰ級傳動(dòng)），在Ⅰ級傳動(dòng)便把水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力，并且在Ⅰ級傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了兩個(gè)圓柱齒輪，上面的那個(gè)齒輪與另外兩個(gè)圓柱齒輪組成右方向上的傳動(dòng)（Ⅱ＇級傳動(dòng)、Ⅲ＇級傳動(dòng)），下面的那個(gè)齒輪與另外四個(gè)圓柱齒輪組成左方向上的傳動(dòng)（Ⅱ級傳動(dòng)、Ⅲ級傳動(dòng)、Ⅳ級傳動(dòng)），其中Ⅱ級傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)主動(dòng)刀盤之間相對應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。具體情況見圖5－5：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案三示意圖。整機(jī)幾何參數(shù)為：長（1654mm）、寬（693mm）、高（930mm）、工作時(shí)萬向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度（540mm）。 圖3-3：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案三示意圖 從結(jié)構(gòu)上考慮雖然方案三的整機(jī)幾何尺寸比方案一、方案二大，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、齒輪布置緊湊、傳動(dòng)軸受力均勻、動(dòng)力傳遞平穩(wěn)，使得整機(jī)工作時(shí)有很高的穩(wěn)定性，從而提高了機(jī)具的使用壽命；其次，從成本上考慮方案一只使用了一對圓錐齒輪，而方案一、方案二都使用了兩對圓錐齒輪，但變速箱的齒輪總量大致相同，這使得整機(jī)的加工費(fèi)用大幅度下降，從而提高了整機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；第三，方案三的變速箱由兩部分組成，這便于機(jī)具的安裝和修理。 方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足之處在于：工作時(shí)萬向節(jié)與變速箱之間銜接點(diǎn)的位置相對方案一、方案二銜接點(diǎn)的位置偏高，在Ⅰ級傳動(dòng)中有可能存在傳動(dòng)的不均勻性。 綜上所述，方案三在各方面的優(yōu)勢都比較明顯，整機(jī)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性尤為突出,因此選定方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為最終確定方案。 3.2 傳動(dòng)比的分配 如方案三設(shè)計(jì)，總傳動(dòng)比，萬向節(jié)輸入動(dòng)力直接傳給圓錐齒輪組 構(gòu)成Ⅰ級傳動(dòng)，傳動(dòng)比，把水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力。在Ⅰ級傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了兩個(gè)圓柱齒輪，上面的那個(gè)齒輪與另外兩個(gè)圓柱齒輪組成右方向上的傳動(dòng)構(gòu)成Ⅱ＇級傳動(dòng)和Ⅲ＇級傳動(dòng)，下面的那個(gè)齒輪與另外四個(gè)圓柱齒輪組成左方向上的傳動(dòng)構(gòu)成Ⅱ級傳動(dòng)、Ⅲ級傳動(dòng)、Ⅳ級傳動(dòng)，其中Ⅱ級傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)主動(dòng)刀盤之間相對應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 , ，。 4、扭矩與功率分析 4.1單盤作業(yè)扭矩與功率分析 4.1.1 單盤切削、破碎土壤所需的扭矩 圖3－14示意了單把旋刀切削、破碎土壤時(shí)所需的扭矩變化規(guī)律，設(shè)單把旋刀的扭矩曲線為： 圖2-3 單把旋刀切削土壤扭矩圖 單把旋刀每轉(zhuǎn)所需扭矩為： （N.m.rad） 每個(gè)刀盤有z把旋刀，則單個(gè)刀盤的扭矩為： （N.m.rad） 因此根據(jù)單個(gè)刀盤上的扭矩可求得消耗的功率為： 4.2 驅(qū)動(dòng)耙的功率消耗 不考慮轉(zhuǎn)移的力，旱地立式驅(qū)動(dòng)耙單個(gè)刀盤在一個(gè)周期所消耗的總功等于： 式中: ——旋刀一個(gè)周期內(nèi)所經(jīng)過的路程（m） ——旋刀平均阻力（N） ——單個(gè)刀盤上旋刀數(shù) 在一個(gè)周期內(nèi)，旋刀所經(jīng)軌跡長度為L，因?yàn)樾哆\(yùn)動(dòng)軌跡的參數(shù)方程為：， 因此在一個(gè)周期內(nèi)，計(jì)算平面曲線的弧長： 令：，則： 令： 則： 令：；； 則： 所以： 將、、代回（25）式，可得： 則旱地驅(qū)動(dòng)耙所需功率為： 將，代入（27）式，得: 其中： 式中： ——旋刀平均阻力（N） ——單個(gè)刀盤上的旋刀數(shù)目 立式驅(qū)動(dòng)耙消耗的總功率： 其中：——刀盤的個(gè)數(shù) 扭矩與功率在各級傳動(dòng)過程中傳遞的數(shù)值如下表所示： 傳遞參數(shù) 扭矩 N·m 功率 Kw Ⅰ級傳動(dòng) 141.47 8.0 左向Ⅱ級傳動(dòng) 79.58 4.0 右向Ⅱ級傳動(dòng) 106.10 4.0 左向Ⅲ級傳動(dòng) 226.16 4.0 右向Ⅲ級（左向Ⅳ級）傳動(dòng) 226.16 3.9 單盤旋刀 301.55 1.3 5、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)與校核 5.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 齒輪箱里面Ⅰ級傳動(dòng)是一組圓錐齒輪，將水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力，減速箱是幾組直齒圓柱齒輪。 5.1.1 選擇齒輪的材料 選擇齒輪的材料為40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能由參考書《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表11.1和表11.4查得： 硬度范圍 ：235～275(HBS) ； 硬度取值 ：255 (HBS) ; 接觸強(qiáng)度安全系數(shù)S(H2) ：1.10 ；彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力σb(F2)： 291 彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)S(F2)：1.40 ; 彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力 [σ](F2)：395 5.1.2 齒輪的功率P，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T 取該級圓錐齒輪傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)） 由聯(lián)軸器傳遞給錐齒輪的功率為p=8.0 Kw傳遞轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)速為，齒數(shù)均為，傳動(dòng)比，齒數(shù)比 5.1.3齒輪的校核 ① 受力分析：在理想情況下，作用于齒輪上的力是沿接觸線均勻分布的，法向力垂直于齒面，將法向力在節(jié)點(diǎn)處分解為兩個(gè)互相垂直的力，即圓周力和徑向力。 由于齒輪實(shí)際工作要受到各種因素的影響，因此需對理想狀況下的載荷進(jìn)行修正，故實(shí)際圓周力為： ② 齒面接觸疲勞強(qiáng)度分析： ③ 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度分析： ⑴ Ⅰ級傳動(dòng)（圓錐齒輪組）（由于齒輪數(shù)目比較多，故校核過程省略） 齒輪1接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]1 513.18 齒輪2接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]2 513.18 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σH 486.74 滿足 齒輪1彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]1 382.59 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 70.56 滿足 齒輪2彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]2 382.59 齒輪2接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 70.56 滿足 ⑵ ①Ⅱ＇級傳動(dòng) 齒輪1接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]1 513.18 齒輪2接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]2 513.18 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σH 431.91 滿足 齒輪1彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]1 394.42 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 51.81 滿足 齒輪2彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]2 394.42 齒輪2接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 51.81 滿足 ②Ⅱ級傳動(dòng) 齒輪1接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]1 513.18 齒輪2接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]2 513.18 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σH 423.66 滿足 齒輪1彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]1 387.32 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 47.96 滿足 齒輪2彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]2 387.32 齒輪2接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 43.74 滿足 3 ①Ⅲ＇級傳動(dòng) 齒輪1接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]1 513.18 齒輪2接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]2 392.73 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σH 392.46 滿足 齒輪1彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]1 394.42 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 70.91 滿足 齒輪2彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]2 289.52 齒輪2接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 63.03 滿足 ②Ⅲ級傳動(dòng) 齒輪1接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]1 513.18 齒輪2接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]2 513.18 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σH 477.87 滿足 齒輪1彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]1 394.42 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 58.25 滿足 齒輪2彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]2 394.42 齒輪2接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 58.25 滿足 ⑷ Ⅳ級傳動(dòng) 齒輪1接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]1 513.18 齒輪2接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力[σH]2 513.18 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σH 403.17 滿足 齒輪1彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]1 394.42 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 65.69 滿足 齒輪2彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力[σF]2 394.42 齒輪2接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力σF 65.69 滿足 5.2 軸的設(shè)計(jì)與校核 根據(jù)相關(guān)理論知識，可知：在傳遞功率相同的情況下，轉(zhuǎn)速小時(shí)其傳遞的轉(zhuǎn)矩大，由此需要刀軸的截面大，軸的直徑大，軸的強(qiáng)度須進(jìn)行強(qiáng)度校核。 并且在傳遞較大功率時(shí)，要求其相應(yīng)的軸的直徑大。 由以上理論可知，在軸的設(shè)計(jì)校核過程中，在此只需要對軸I和刀軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，其他軸可據(jù)此進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。 齒輪箱里面軸I是傳動(dòng)軸主要承受扭距，刀軸為轉(zhuǎn)軸既承受彎距又承受扭距。 5.2.1 選擇軸的材料 選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能由參考書《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表11.1和表11.4查得： 。 5.2.2 軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T 取該級圓錐齒輪傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)） 由聯(lián)軸器傳遞給錐齒輪軸I的功率為,傳遞轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)速為。 根據(jù)錐齒輪傳遞功率，考慮功率余量和傳動(dòng)的功耗（萬向節(jié)、錐齒、直齒傳動(dòng)），可得每刀軸傳遞的功率為,傳遞轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)速為。 5.2.2 確定軸的最小直徑 對只受扭矩或主要受扭矩的傳動(dòng)軸，安扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的直徑。若有彎矩作用，可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮其影響。 扭矩強(qiáng)度條件為 式中 －軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa; －軸所受的扭矩，； －軸的轉(zhuǎn)速，； －軸所傳遞的功率，； －軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，，見表11.3. 對實(shí)心的圓軸， ，以此代入式（19），可得軸的直徑 式中，為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，其值可查表11.3.。當(dāng)彎矩相對轉(zhuǎn)矩很小時(shí)，取較小值，根據(jù)表11.3選=112，代入上式，則 1 軸I結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將上述數(shù)據(jù)代入（式5.1），計(jì)算可得，考慮到軸截面上開有花鍵，對于的軸，軸徑增大20％. 可取軸的最小直徑。 圖5-1 軸Ⅰ結(jié)構(gòu)圖 參考相關(guān)軸的設(shè)計(jì)，可設(shè)計(jì)如上的軸的結(jié)構(gòu) 2 刀軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將上述數(shù)據(jù)代入（式5.1），計(jì)算可得，考慮到截面上開有花鍵，對于的軸，軸徑增大20％，并加上需在軸上鉆有內(nèi)孔，可取軸的最小直徑。 圖5-2 刀軸結(jié)構(gòu)圖 5.2.3軸的強(qiáng)度校核 1.軸I的受力分析 圖5-3 軸Ⅰ安裝圖 圖5-4 軸Ⅰ受力分析圖 1）軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 2）齒輪受力 法向載荷直齒錐齒輪齒面所受的通常都視為集中作用在平均分度圓上，，受力分別為 — 為法向載荷分解的周向分力 —為法向載荷分解的垂直于分度圓錐母線的分力 —分解的徑向分力 —分解的軸向分力 其中滿足關(guān)系，.代入，可得 153，代入上式，可得, ， 3）支承反力的計(jì)算 a,水平面支承反力 由,得 ，代入計(jì)算得， =499N 由，得 ，代入計(jì)算得，=572N b,垂直面的支承反力 由得 ,代入計(jì)算得，,=757 4)作彎矩圖和扭矩圖 a,水平面彎矩圖 ， b,垂直面彎矩圖 垂直面彎矩 , C、合成彎矩圖 ， d、扭矩圖 前已算得 4）按當(dāng)量彎矩計(jì)算直徑 查表15-8得，根據(jù)表15-7公式計(jì)算A截面軸徑 ，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，取是滿足強(qiáng)度要求的 2.刀軸的受力分析 圖5-5 刀軸安裝圖 圖5-6 刀軸受力分析圖 3 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 2）齒輪受力 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷Fn垂直于齒面，在節(jié)點(diǎn)處分解為兩個(gè)相互垂直的分力，即圓周了Ft與徑向力Fr,如上圖所示。且滿足： 式中：－－－齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為； －－－齒輪的節(jié)圓直徑，多標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑，單位為； －－－嚙合角，對標(biāo)準(zhǔn)齒輪，. 其中，將上式數(shù)據(jù)代入可得：,,. 3)支承反力的計(jì)算 a,水平面支成反力 由得 ,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得，, b.垂直面支承反力 由得，,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得，,. 4)作彎矩圖和扭矩圖 a，水平面彎矩圖 b，垂直面彎矩圖 C，合成彎矩圖 d,扭矩圖 前已算得 4 按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸徑 查表15-8得，根據(jù)表15-7公式計(jì)算B截面軸徑 ，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，取是滿足強(qiáng)度要求的。 6、其它零部件設(shè)計(jì) 6.1懸掛機(jī)構(gòu) 本旱地立式驅(qū)動(dòng)耙采用標(biāo)準(zhǔn)的三點(diǎn)式懸掛機(jī)構(gòu)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。 6.2箱體的設(shè)計(jì) 箱體用8mm的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板制成，轉(zhuǎn)子由重型圓錐軸承支稱，整體軸 承座確保齒輪與軸承對中，軸承座由螺栓固定在齒輪箱上如有損害可以方便更換，如下圖示： 6.3刀具座的設(shè)計(jì) 刀具座用花鍵軸和錐形定心裝置固定在軸上更換簡易，刀具座與刀盤用螺栓進(jìn)行連接，刀具可以直接插入刀具座，拆卸方便。上下刀盤的厚度為15mm。如下所示： 6.4軸承的選用和校核 軸承的作用是支撐軸及軸上的零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支撐之間的摩擦和磨損。 滾動(dòng)軸承的類型應(yīng)根據(jù)所受的載荷大小、性質(zhì)、方向、轉(zhuǎn)速及工作要求來選擇。 在圓錐齒輪變速箱及刀盤中，由于軸同時(shí)受徑向載荷和軸向載荷，且為方便安裝，外圈分離，所以圓錐滾子軸承。 滾動(dòng)軸承在同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時(shí)，為了計(jì)算軸承壽命在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。 當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式是 式中， －徑向載荷，N; －軸向載荷，N; －徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。由于機(jī)械工作時(shí)常具有震動(dòng)和沖擊，為此，軸承當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)按下式計(jì)算： ，其中，均可通過查表獲得。 若軸承工作轉(zhuǎn)速為，可求的以小時(shí)數(shù)為單位的基本額定壽命 ，－壽命指數(shù)，球軸承，滾子軸承。 1）刀盤軸：d=35mm,D=80mm,B=21mm, 基本額定動(dòng)載荷,軸承代號：GB30307 軸的轉(zhuǎn)速為，.動(dòng)載荷系數(shù)，派生軸向力, 當(dāng)時(shí)；；時(shí)；。 圖6-1 軸承受力分析圖 ①兩支點(diǎn)反力 （對軸承1的中心取矩），得 (力平衡) ②兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 , 如上圖所示，，所以軸系有右移的趨勢，所以軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”。 ③軸承壽命 符合要求。 2）軸I：由刀軸的計(jì)算可知，以上基準(zhǔn)所選出的軸承符合要求，且刀軸受力大，依上面可知，在選擇軸承時(shí)，選?。篸=40mm,D=80mm,B=18mm,軸承代號：GB30208 第三章 總結(jié) 通過此次課題設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)和掌握了常見機(jī)械零件，機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法和原則。培養(yǎng)了分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題的能力，為以后進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)工作打下了基礎(chǔ)。使我對相關(guān)的專業(yè)知識的綜合運(yùn)用，有了一定程度上的把握。使理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐密切地結(jié)合起來，使這些知識得到了進(jìn)一步鞏固、加深和擴(kuò)展。 通過此次課題設(shè)計(jì)，還使我在使用掌握計(jì)算機(jī)繪圖、運(yùn)用并熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)資料（包括手冊，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等方面有了一定程度的提高。 總之，此次設(shè)計(jì)為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)而牢固的基礎(chǔ)，為今后從事設(shè)計(jì)工作奠定了廣闊，深厚的基礎(chǔ)。 致 謝 (Acknowledgement) 本論文是在曾一凡老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從論文選題﹑論文設(shè)計(jì)到論文的修改，曾老師都給予了莫大的支持和幫助。老師憑借他淵博的知識和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對論文的設(shè)計(jì)和改進(jìn)給予了指導(dǎo)，使得我的論文得到順利完成。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、深厚的知識底蘊(yùn)和一絲不茍的工作作風(fēng)重塑了我的人生觀和價(jià)值觀，將使我終生受益。學(xué)生在此致以崇高的敬意和忠心的感謝！ 同時(shí)感謝本組成員趙群同學(xué)的幫助，是我們的團(tuán)結(jié)協(xié)作才順利完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)． 最后還要感謝各位評委老師，您們辛苦了！ 黃葉朋 2009 年 5月 參考文獻(xiàn) [1]孫耀邦主編. 土壤耕作技術(shù)與應(yīng)用.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,1996.2 [2]北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)主編. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)（第二版）.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2002.1 [3]國家自然科學(xué)基金委員會主編. 土壤學(xué). 北京: 科學(xué)出版社, 1997. 1， [4] 李守仁 林金天編. 驅(qū)動(dòng)型土壤耕作機(jī)械的理論與計(jì)算. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1997. 2 [5] 鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院主編. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué). 北京 ：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社,1981.2 [6]沈昌蒲主編. 機(jī)械化土壤耕作. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,1995. 10 [7]劉景泉主編. 農(nóng)機(jī)實(shí)用手冊. 北京：人民交通出版社, 1998. 8 [8]北京農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)院主編.國外耕耘機(jī)械技術(shù)水平（一）北京：農(nóng)業(yè)出版社1980.10 [9]北京農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)院主編. 國外耕耘機(jī)械技術(shù)水平（二）.北京農(nóng)機(jī)學(xué)院科研處科技情報(bào)資料室, 1980.10 [10] 張松明 吳湘鑫編著. 農(nóng)用機(jī)械運(yùn)用學(xué)原理. 北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社,1990 [11] 鄭文偉, 吳克堅(jiān). 機(jī)械原理（第七版）.北京：高等教育出版社， 1997. 7 [12] 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)主編. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)（上冊）. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社, 1996 [13] 高爾光. 我國耕整種植機(jī)具產(chǎn)品現(xiàn)狀與展望. 農(nóng)業(yè)機(jī)械化, 1997（1）:13~14 [14] 鄭慶偉 .整地機(jī)械集錦. 農(nóng)業(yè)機(jī)械, 2001（1）：50 [15] 鄭慶偉. 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（4+1）×2，主變速箱為平面三軸式 中央傳動(dòng)齒輪 螺旋錐齒輪，傳動(dòng)比34/9 差速器 錐齒輪式 差速鎖 有 末端傳動(dòng) 直齒圓柱齒輪，內(nèi)置外嚙合 工作裝置 液壓系統(tǒng) 油泵類型 CB310HZ齒輪泵 預(yù)選耕深調(diào)節(jié) 力位綜合調(diào)節(jié) 理論流量L/min 20.8 安全閥開啟壓力Mpa 12.5 標(biāo)準(zhǔn)框架上的最大提升質(zhì)量N ≥4310 提升時(shí)間s ≤3 托掛裝置 托掛銷直徑mm 30 托掛卡離地高度mm 403 動(dòng)力輸出軸 型式 非獨(dú)立式 轉(zhuǎn)速 540/720 花鍵型尺寸 矩形 6－34.79±0.06×28.9±0.05×8.69 34