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說明書 2008
湘潭大學興湘學院
畢業(yè)設(shè)計說明書
題目： 小型旋耕機
學 院： 興湘學院
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
學 號： 2010963041
姓 名： 張毅
指導老師： 朱石沙
完成日期： 2014年5月15日
目錄
摘要
Abstract
第一章 引言…………………………………………………………(4)
第二章 總體設(shè)計……………………………………………………（5）
2.1設(shè)計的內(nèi)容……………………………………………………………………(5)
2.2設(shè)計依據(jù)………………………………………………………………………(5)
2.3 設(shè)計要求 ……………………………………………………………………(5)
第三章 總體方案論證………………………………………………（7）
3.1中間鏈傳動結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計…………………………………………………（7）
3.2主要結(jié)構(gòu)和參數(shù)的設(shè)計與選擇計算…………………………………………（7）
3.3.旋耕刀滾的設(shè)計……………………………………………………………（9）
3.4雙油封和擋草圈的設(shè)計…………………………………………………… （11） 3.5 1G-100旋耕機主要技術(shù)規(guī)格及基本參數(shù)…………………………………（11） 第四章 總體結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計……………………………………（12） 4.1 傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計………………………………………………………………（12） 4.2 主要結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計…………………………………………………………（12）
第五章 鏈傳動的設(shè)計與計算………………………………………（14） 5.1 鏈傳動的設(shè)計計算………………………………………………………… （14） 5.2 鏈輪設(shè)計計算……………………………………………………………… （15） 第六章 主要零部件強度計算………………………………………（16） 6.1 鏈傳動的強度的磨損核算………………………………………………… （16） 6.2 傳動軸的強度計算和疲勞強度校合……………………………………… （16） 6.3 滾動軸承的計算和選擇…………………………………………………… （19）
總結(jié)………………………………………………………………… （20）
參考文獻…………………………………………………………… （21）
附錄感言 翻譯譯文及原文
湘潭大學興湘學院
畢業(yè)論文（設(shè)計）任務書
論文（設(shè)計）題目： 小型旋耕機設(shè)計
學號： 2010963041 姓名： 張毅 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
指導教師： 朱石沙 系主任：
一、主要內(nèi)容及基本要求
查閱相關(guān)文獻資料，基本掌握小型旋耕機的發(fā)展現(xiàn)狀和工作狀況，從其運動學分析著手，開展整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、并對裝置的動力傳動系統(tǒng)進行設(shè)計。
要求：
1、查閱相關(guān)資料，大致了解本次設(shè)計要研究的具體內(nèi)容；
2、設(shè)計一種小型旋耕機，并對其進行分析
3、若干圖紙；
4、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。
5、外文文獻翻譯，字數(shù)3000字以上。
2、 重點研究的問題
小型旋耕機的傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計
三、進度安排
序號
各階段完成的內(nèi)容
完成時間
1
查閱資料、調(diào)研
第1-2周
2
開題報告、制訂設(shè)計方案
第3周
3
方案（設(shè)計）
第4-5周
4
皮帶傳動為傳動方式的小型耕作機的結(jié)構(gòu)設(shè)計
第6-7周
5
寫出初稿，中期檢查
第8-9周
6
修改，寫出第二稿
第10-11周
7
寫出正式稿
第12-13周
8
答辯
第14周
四、應收集的資料及主要參考文獻
李均. 新型微型旋耕機問世[J]. 農(nóng)家致富，2006，（24）
李明杰. 亞澳牌1GQNB-180型旋耕機[J]. 當代農(nóng)機. 2006(01)
李源俸，陳毅培. 變速滅茬旋耕機的設(shè)計研究[J]. 南方農(nóng)機. 2006(01)
何忠良，辛惠芳. 旋耕機刀片排列規(guī)則的探討[J]. 山西農(nóng)機. 2000(S1)
湘潭大學興湘學院
畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表
學號 2010963041 姓名 張毅 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 小型旋耕機
評價項目
評 價 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的；
2.難度、份量是否適當；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運用知識的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；
4.是否具備一定的外文與計算機應用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。
論文
（設(shè)計）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；
3.有無理論價值或?qū)嶋H應用價值，有無創(chuàng)新之處。
綜
合
評
價
評閱人：
年 月 日
湘潭大學興湘學院
畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見
學號： 2010963041 姓名： 張毅 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 36 頁 圖 表 7 張
論文（設(shè)計）題目： 小型旋耕機
內(nèi)容提要：我設(shè)計的是一臺水旱兩用旋耕機，與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機相匹配，主要用于水田耕整，也可進行旱田耕作。現(xiàn)有的水旱旋耕機是耕幅為0.6米的老式機型，而本課題設(shè)計的水旱旋耕機耕幅為1米。
本設(shè)計與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機相匹配，中間傳動，固定聯(lián)接。設(shè)計內(nèi)容包括機架、傳動系統(tǒng)、刀輥、尾輪等，要求結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重心平衡。該機可用于水田耕整地，也可進行旱田旋耕。各項性能指標應達到國家標準和農(nóng)藝要求。通過對水田旋耕機驅(qū)動輪與土壤相互作用的力學特性的分析，結(jié)合水田土壤的力學性質(zhì)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，研制水旱兩用旋耕機驅(qū)動輪，使該驅(qū)動輪具有良好的動力性能。
指導教師評語
張毅同學畢業(yè)設(shè)計期間，針對水旱兩用旋耕機的總體結(jié)構(gòu)，查閱了相關(guān)文獻資料，該旋耕機主要由中間傳動箱體、左右刀軸管、機架、尾輪機構(gòu)、乘坐裝置和防護罩等七個部分組成，原理正確，方案可行，但局部裝配關(guān)系表達不夠清楚，圖紙尺寸標注欠規(guī)范.
同意參加畢業(yè)答辯，建議評定成績“ ”。
指導教師：
年 月 日
答辯簡要情況及評語
根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績評定為
答辯小組組長：
年 月 日
答辯委員會意見
經(jīng)答辯委員會討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定為
答辯委員會主任：
年 月 日
小型旋耕機
摘 要: 水旱兩用旋耕機具有體積小，重量輕，性能好，操作容易，轉(zhuǎn)動方便，適應性廣，價格合宜，水旱兩用旋耕機機動靈活，一般中小型機械廠、農(nóng)機廠均可生產(chǎn)制造的要求。如果設(shè)計成功,本機可進行旱田旋耕、水田耙整等項作業(yè)，能彌補現(xiàn)有旋耕機存在功能較單一、生產(chǎn)效率偏低等不足之處。
我設(shè)計的是一臺水旱兩用旋耕機，與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機相匹配，主要用于水田耕整，也可進行旱田耕作。現(xiàn)有的水旱旋耕機是耕幅為0.6米的老式機型，而本課題設(shè)計的水旱旋耕機耕幅為1米。
本設(shè)計與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機相匹配，中間傳動，固定聯(lián)接。設(shè)計內(nèi)容包括機架、傳動系統(tǒng)、刀輥、尾輪等，要求結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重心平衡。該機可用于水田耕整地，也可進行旱田旋耕。各項性能指標應達到國家標準和農(nóng)藝要求。通過對水田旋耕機驅(qū)動輪與土壤相互作用的力學特性的分析，結(jié)合水田土壤的力學性質(zhì)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，研制水旱兩用旋耕機驅(qū)動輪，使該驅(qū)動輪具有良好的動力性能。
關(guān)鍵詞: 水田旋耕機；創(chuàng)新設(shè)計；驅(qū)動輪性能
Design of 1G-100-floods, droughts and dual-use Rotary machine
Abstract:The floods, droughts and dual-use Rotary machine has small size, light weight, performance, and easy to use, easy rotation. it wide adaptability and affordable. Floods, droughts and dual-use rotary machine has tiller-mobile and flexible.Small and medium-sized general machinery factory. The agriculture of factories can manufacturing requirements. If it can successful design, this machine can be floods and drought rotary,and it can rake the whole paddy field’s operations. It can to cover the existing functions of a rotary-existence’s single and low production efficiency, such as inadequate.
I design is one of the floods, droughts and dual-use rotary tiller machine, and it matchs with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor.It not only mainlies for rotary of paddy field, but also for upland farming. The existing floods, droughts and dual-use rotary tiller machine’s rate is the 0.6-metres site in the old models, but the issue of floods, droughts and Rotary machine’s design for the 1-meter site.
The design mach with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor . It makes the middle transmission and fixed link. The design elements include rack, drive system, knife rolls, round tail and so on. It requires frame simple and compact,and it requires the focus of balance. The aircraft not only can be used for paddy’s rotary and formation, but also for upland Rotary. Various performance indicators should meet the state standards and agronomic requirements. Through the driving wheel of paddy fields Rotary interaction with the mechanical properties of the soil analysis, combining the mechanical properties of the soil of paddy field, optimized design, development of floods, droughts and dual-use rotary tiller-driving wheel, so that the driving wheel has a good dynamic performance.
Key words: Floods, droughts and dual-use rotary machine; innovative design;the performace of driving wheel
第一章 引言
經(jīng)過半個多世紀的努力，中國機械工業(yè)已經(jīng)逐步發(fā)展成為具有一定綜合實力的制造業(yè)，初步確立了在國民經(jīng)濟中的支柱地位。在新的世紀里，科學技術(shù)必將以更快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個領(lǐng)域中,而這一切都將大大拓寬機械制造業(yè)的發(fā)展方向。
它的發(fā)展趨勢可以歸結(jié)為“四個化”：柔性化、靈捷化、智能化、信息化，即使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換產(chǎn)品的需要,使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性，使生產(chǎn)推向市場的時間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制造靈活多變的靈捷化,還有使制造過程物耗,人耗大大降低,高自動化生產(chǎn)，追求人的智能于機器只能高度結(jié)合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價值的信息化。
當然機械制造業(yè)的四個發(fā)展趨勢不是單獨的，它們是有機的結(jié)合在一起的，是相互依賴，相互促進的。同時由于科學技術(shù)的不斷進步，也將會使它出現(xiàn)新的發(fā)展方向。前面我們看到的是機械制造行業(yè)其自身線上的發(fā)展。然而，作為社會發(fā)展的一個部分，它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結(jié)合。21世紀機械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。它將使人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動，智能化促進柔性化，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應能力。
近年來，鹽城拖拉機制造有限公司發(fā)展迅猛，年產(chǎn)3萬臺系列輪式拖拉機和8萬臺手扶拖拉機，銷往國內(nèi)30個省、市和國外60個多國家和地區(qū)。經(jīng)調(diào)查，配套農(nóng)機具跟不上主機迅速發(fā)展的要求。其中包括15馬力的手拖仍配置12馬力的旋耕機，輪式250、700型拖拉機是新產(chǎn)品，也沒有合適農(nóng)具。因此，研制配套旋耕機與拖拉機同步銷售，會使拖拉機、旋耕機兩旺。
我設(shè)計的是一臺水旱兩用旋耕機，與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機相匹配，主要用于水田耕整，也可進行旱田耕作?，F(xiàn)有的水旱旋耕機是耕幅為0.6米的老式機型，而本課題設(shè)計的水旱旋耕機耕幅為1米。隨著我國農(nóng)村聯(lián)合收割機的普遍使用，機割后廢拋的秸桿留在田中，會給夏季插秧帶來很大困難。因此，研制經(jīng)濟高效的寬幅水田旋耕機將深受廣大農(nóng)民群眾的普遍歡迎。
第二章 總體設(shè)計
2.1設(shè)計的內(nèi)容
我設(shè)計的是一臺水田耕整機，與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機相匹配。主要用于水田耕作，也可進行旱田耕作。為達到水旱兩用旋耕機體積小，重量輕，性能好，操作容易，轉(zhuǎn)動方便，適應性廣泛，價格合宜，水旱兩用旋耕機機動靈活，一般中小型機械廠、農(nóng)機廠均可生產(chǎn)制造的要求，設(shè)計主要內(nèi)容有：
a 總體設(shè)計：設(shè)計總體方案，采用中間鏈式傳動；繪制總裝圖、田間作業(yè)狀態(tài)圖。
b 零部件設(shè)計：(a) 旋耕部件圖；(b) 尾輪部件圖；(c) 傳動軸、齒輪、鏈輪、箱體、刀輥等零件圖；(d) 有關(guān)計算、校核等。
a)、調(diào)研、收集相關(guān)資料，研究國內(nèi)外各種旋耕機械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，結(jié)合實際情況，擬定結(jié)構(gòu)方案。
b)、與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機相匹配，中間傳動，固定聯(lián)接。設(shè)計內(nèi)容包括機架、傳動系統(tǒng)、刀輥、尾輪等，要求結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重心平衡。該機可用于水田耕整地，也可進行旱田旋耕。各項性能指標應達到國家標準和農(nóng)藝要求。
c)、編制設(shè)計計算說明書等文件。
2.2設(shè)計依據(jù)
a、設(shè)計相配套的黃海－12（15）馬力手扶拖拉機有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)；
動力輸出軸傳速：554轉(zhuǎn)/分；輸出齒輪模數(shù)：3mm； 齒數(shù)：17；
軸距（mm）：800，740，630，570可調(diào)；
輪胎寬度：200mm；膠輪外徑：600mm；鐵輪（水田用）外徑：800mm；
動力輸出齒輪中心軸離地高度：410mm（膠輪）；
行駛速度（km/h）：1.4，2.5，4.1，5.3；
b、耕耘機械國家標準：GB/T 5668.1-1995 旋耕機；
c、開溝機械國家標準：GB/T 7227－1987開溝機；
d、1G-100型水田耕整機主要技術(shù)參數(shù)
刀輥轉(zhuǎn)速：200r/min左右；
耕深：①水田作業(yè)1４cm；②旱田作業(yè)１２cm；
旋耕幅寬：100cm；
e、產(chǎn)品壽命：按5年，每年工作800小時計算。
2.3設(shè)計要求
a、設(shè)計時考慮加工工藝性和裝配工藝性，盡可能使用標準件、通用件，以降低制造成本。
b、通過采用中間傳動的形式，省去左右支臂結(jié)構(gòu)，以降低制造成本和解決防滑輪與左右支臂相碰的問題。
c、與手扶拖拉機采用左右對稱配置,以覆蓋拖拉機全部輪撤，提高作業(yè)質(zhì)量。
d、國內(nèi)原600mm旋耕機鏈條箱體的無效半徑為95mm，現(xiàn)設(shè)計的鏈條箱體的無效半徑擬定為75mm。這樣，在保持同樣耕作深度的情況下，可使用低一個檔次的小旋耕半徑的國家系列的旋耕刀。以降低旋耕作業(yè)時的功率消耗，確證其寬幅機具的總功耗 與主機動力相匹配。
e、產(chǎn)品應能滿足農(nóng)藝要求，各項性能指標達到國家標準。
f、要求該機與手扶拖拉機固定聯(lián)接，旋耕作業(yè)應能覆蓋拖拉機輪轍。
g、設(shè)計時注意重心位置，與主機聯(lián)接后盡可能達到前后平衡。要求刀軸轉(zhuǎn)速與機組前進速度配置合理。犁刀的入土角以及刀座排列采用優(yōu)化設(shè)計，以達到節(jié)能的效果。
h、設(shè)計一個主傳動系統(tǒng)和旋耕、尾輪兩個組成部件，通過換裝不同的行走輪以實現(xiàn)。
i、力求結(jié)構(gòu)簡單可靠，使用安全方便，旋耕犁刀不得與鐵輪相干涉。
j、設(shè)計時考慮加工和裝配工藝性，盡可能使用標準件、通用件，以降低制造成本。
第三章 總體方案論證
3.1中間鏈傳動結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計
為了克服側(cè)邊傳動方案存在輪子壓已耕地留有輪轍和漏耕嚴重，機組偏移布置力不平衡，操作與走直性能較差等缺陷，故設(shè)計了整機受力勻稱，剛性好的中間鏈傳動結(jié)構(gòu)方案?？紤]到改機構(gòu)為一米工作幅寬，刀軸單懸臂不到50厘米，并可從一把定刀齒滑切破土，利用左右彎刀對土壤的撕裂作用，基本上看不到明顯的漏洞。而中間鏈傳動結(jié)構(gòu)方案可使機器面貌全新，既能增加工作幅寬，受力勻稱，提高與手拖配套的合理性，又能使結(jié)構(gòu)極為簡單、緊湊，有利于機組的對稱布置與縱、橫向平衡，能降低功耗，減輕重量，改善工藝，降低制造成本。由于鏈條熱處理質(zhì)量的不斷提高和設(shè)計有新穎技術(shù)結(jié)構(gòu)的鏈條自動張緊機構(gòu)，可以保證鏈傳動在旋耕機工作中的可靠性能。而鏈傳動比齒輪傳動有大為簡單，價格低廉等優(yōu)點，故設(shè)計采用了中間鏈傳動方案，對樣機的性能、指標、，特別是經(jīng)濟效益有明顯的提高。
3.2主要結(jié)構(gòu)、參數(shù)的設(shè)計與選擇計算
3.2.1耕深H和刀滾半徑Rmax
我省小春種麥要求淺耕，一般為6-10cm，大春耙水田，要求耕作層上細下松，表面平整，土壤通氣性好。耙深一般為8-12cm，因此采用較小的刀滾回轉(zhuǎn)半徑Rmax=198cm,既能滿足我省農(nóng)藝對耕深的要求，又能降低扭矩和功率消耗。該機設(shè)計有最大耕深為;H旱=10cm,H水=12cm，并配有尾輪調(diào)節(jié)裝置，可以作無級調(diào)節(jié)使用。
3.2.2機組前進速度
旋耕機組前進速度主要由拖拉機的工作檔位和行走輪的直徑而定，同時還受土壤打滑率的影響。該機旱旋耕時有直徑為0.6米的膠輪或旱地輪，用Ⅱ、Ⅲ檔位工作，水旋耕時裝有0.8-0.9米的碎伐輪，可用Ⅱ、Ⅲ檔位工作。
表3-1 機組在田間實測速度
機組作業(yè)檔位
膠輪直徑（m）旱耕
(Km/h)
碎伐輪直徑（m）水耕
(Km/h)
Ⅰ Ⅱ
0.6
1.4
Ⅱ
0.6
2.5
0.8
3.2
Ⅲ
0.8
3.2
3.2.3 刀片運動參數(shù)S、λ和
切土節(jié)距S決定旋耕機作業(yè)質(zhì)量的主要參數(shù)。旋耕機的作業(yè)質(zhì)量必須滿足農(nóng)藝要求。
公式 (3-1)
式中：Rmax 最大刀滾半徑（cm）b
—刀軸轉(zhuǎn)速
—速比系數(shù)
Z—每切削平面內(nèi)的刀齒數(shù)
公式 (3-2)
式中： 刀滾圓周線速度（m/s）
機組前進速度（m/s）
從公式可以看出，在刀滾最大回轉(zhuǎn)半徑Rmax和同一切割小區(qū)內(nèi)刀齒數(shù)Z確定后，S就取決于速度比系數(shù)λ。此時，λ又取決于刀軸轉(zhuǎn)速和機組前進速度。所以，對于旋耕機運動參數(shù)的作業(yè)質(zhì)量，最終取決于和的選取。
從大量的實驗資料可知，刀軸轉(zhuǎn)速較高時，即λ值較大，所得切土節(jié)距S值較小，碎土性和溝底縱向不平度都較好。但功耗也隨之拋土、劈土能力增強而顯著增加，故λ值不能過大。根據(jù)手拖旋耕機的情況，一般取λ=3-12較好。從大量實驗資料得知，在我省粘重土壤進行直旋耕作業(yè)，一般以=1.5-2.5km/h, =160-250r/min，S=8-14cm較好。若犁后耙水田，以=2.5-4km/h, =200-300r/min，S=14-35cm就能滿足農(nóng)藝要求。有根據(jù)我國有關(guān)旋耕機科研成果資料介紹，直接選耕作業(yè)的最佳刀軸轉(zhuǎn)速為=240r/min。而本設(shè)計較多地考慮了犁后耙水田與旱水田與旱旋耕，因常用Ⅱ工作，機組前進速度較快，工效也高，故刀軸轉(zhuǎn)速應考慮適當提高，故選用=240r/min左右為宜。并可以計算得出相應的S與λ值分別如表（3-2）。從表中數(shù)值可以看出，其S、λ、的數(shù)值都能分別滿足我省農(nóng)藝要求，并符合最佳參數(shù)的選擇范圍，可以采用。為了增加刀齒對土壤的橫向切割、碎土及起漿作用，還設(shè)計又可以裝卸的起漿結(jié)構(gòu)。
表(3-2) S與λ值對照表
機組作業(yè)檔位
Ⅰ檔（旱旋）
Ⅱ檔（旱旋）
Ⅱ檔（水旋）
Ⅲ檔（水旋）
(m/s)
0.39
0.69
0.89
1.25
(r/min)
240
240
240
240
λ
12
7.1
5.5
3.9
S(cm)
10
17.4
22
31
3.2.4功率及耕副寬度的計算
考慮到柴油機在農(nóng)田作業(yè)時功率狀況等因素，實有功率為74％ ，而動力輸出軸以拖拉機功率的75％計算，東風-12型手扶拖拉機輸出軸（齒輪）的輸出功率為。
=
根據(jù)《機械工程手冊》第65篇“農(nóng)業(yè)機械”旋耕機的功率可以計算：
(3-3)
式中： 旋耕機的比阻（）
耕深（cm）
機組前進速度（m/s）
工作幅寬（m）
當直接旱旋耕，用Ⅰ檔位工作，=11cm時，
已知：=0.39m/s, =240 r/min, S=10cm
查表得：
耕幅
1米幅寬時刀軸的功耗為：
當旱旋用Ⅱ檔位工作，H=9cm時，
耕幅
1米幅寬時刀軸功耗：
當水旋耕用Ⅱ檔位工作，H=12cm時，=0.89 m/s
查表得：
耕幅
刀軸功耗：
從上述計算結(jié)果，可初取耕幅寬度B=100cm,當水田土質(zhì)松軟，耕深較淺或耙第二遍的時候，可以考慮用Ⅲ檔工作。
試驗資料證明：由于旋耕刀切土時，土壤的反推力和拖拉機的前進方相同，當在空擋位使用旋耕機時，拖拉機往前跑的很快，因此行走功率的消耗非常小，一般=0.4-0.87KW(0.3-0.5馬力)，僅克服滾動阻力（滾動阻力系數(shù)f=0.1）,現(xiàn)有拖拉機功率,總傳動效率，傳動損失為,故機組的工作的功率消耗:
當直接旱旋耕用Ⅰ檔位工作，耕深H=11cm時，耗用功率較大，其值為：
有用功率儲備為：
旋耕機的功率利用率為83％。
從上述計算和分析，我們認為該機的耕幅和功率匹配是合理的，又有理論和實踐證明，故本設(shè)計的功率匹配較為合理、先進，能充分發(fā)揮手扶拖拉機配套在農(nóng)忙時獲得較好的經(jīng)濟效益。
3.3旋耕刀滾的設(shè)計
3.3.1 彎刀結(jié)構(gòu)設(shè)計的確定
型系列彎刀采用阿基米德螺旋線為側(cè)刃刃口曲線的滑切性能較好，橫、彎半徑r=30，彎折角Qmax=37°,橫刃鏟掘面的拋土覆蓋性能也較優(yōu)越。新系列彎刀的功率都稍小于老產(chǎn)品旋耕刀片。彎刀仍是水、旱地通用的較好刀型。Ⅱ型刀主要用于水田綠肥、稻茬和麥茬較多及粘重田地耕作。T型刀的刀軸管稍大，能改善水田纏草性能。從節(jié)能和有利于降低阻力，提高滑切和粘重土壤的適應性能，我們選用了新系列標準件IIT195型彎刀比較合理，先進。其主要參數(shù)為：
彎刀型號：IIT195 最大刀滾半徑：Rmax=195
側(cè)切刃起始半徑：R0=125mm,R1=185mm
彎折角：Qmax=37％ 刀幅寬b=50mm
有效切土角：?=120°
3.3.2刀座間距和彎刀總數(shù)的設(shè)計和計算
彎刀端部對土壤適當?shù)乃毫褦D壓作用可以降低功耗。但撕裂過大又使土塊均勻性較差，并使用同一截面相繼入土刀片的切土節(jié)距加大而功耗增加。適當提高刀座間距和選用刀幅較寬的刀齒，可以減少刀齒總數(shù)和降低功耗，參考國外樣機在水田作業(yè)時常取幾個毫米的重疊效果較好。本設(shè)計以水、旱兼用，現(xiàn)選用單刀幅寬b=50毫米，故取刀座間距為50毫米，用于彎向相同的情況而面靠面的對刀刀座間距為65毫米?？紤]在水田作業(yè)中撕裂作用極小，對降低功耗和保證碎土質(zhì)量都能兼顧，較為適合。彎刀總數(shù)可按下式計算:
(3-4)
=1000=20(把)
式中：B 耕幅（米）
刀座間距（毫米）
Z 每切削平面內(nèi)刀齒數(shù)
彎刀總數(shù)取整偶數(shù)
3.3.3彎刀在刀軸上的優(yōu)選排列設(shè)計
彎刀的排列是否合理，在很大程度上決定了旋耕作業(yè)質(zhì)量的好壞，旋耕阻力的大小和功率消耗等重要性能指標。本設(shè)計吸取了國外樣機的先進技術(shù)，采用了以幅寬中央為基準，左右分成幾個小區(qū)段的勻稱、對稱和左右螺旋線排列。著重考慮了刀軸回轉(zhuǎn)入土的動平衡，也考慮了靜平衡等角布置；左右彎刀應相繼順序交替對稱入土，盡量減少刀齒數(shù)目，以求受力均衡、穩(wěn)定，力求土塊大小勻稱，區(qū)段適中，表層平整；相鄰兩刀齒的夾角應盡量大些，以免夾土、堵泥，又便于制造。根據(jù)日本板井純、柴田安雄《拖拉機旋耕機鉈刀的配置設(shè)計理論》，經(jīng)綜合分析提出了三種可行的排列，并對衡量刀齒排列的一項指標；以“推斷扭矩波形法”來檢查旋耕機刀齒的排列，并對個別刀齒作調(diào)整，從而改善旋耕機的動力性能。最后優(yōu)選出一種比較合理先進的排列方案。從上述理論和優(yōu)選結(jié)果，本設(shè)計的刀齒排列方案有以下特點：
a、刀軸每轉(zhuǎn)過18°有一把彎刀入土，勻稱性好。
b、以幅寬中央為基準，左右分開幾個區(qū)段呈均勻、對稱和左右螺旋線排列，不平衡橫力矩分布比較均勻。
c、左右彎刀從幅寬中央基準線兩邊相繼交替對稱入土，軸向受力平衡、穩(wěn)定性好。
d、土塊大小比較勻稱，碎土性能好。
e、從推斷扭矩波形圖上看得出，刀軸的扭矩曲線峰值較為平緩，受力均衡較好。
f、相鄰兩個小區(qū)的刀齒相互交替工作，使相繼入土刀齒的軸向距離較大，使刀軸上的扭矩和彎矩較為分散。
g、每個區(qū)段由三把彎向相同的彎刀組成，耕后地表面起壟適中、表層平整。
h、每相鄰兩把刀齒的夾角不小于72°，不致夾土、堵泥，制造工藝性好。
i、每米幅寬用20把彎刀，減少了刀齒數(shù)目，有利于旋耕阻力和金屬耗能的減少（老式型耕幅0.62米的刀齒數(shù)為18把，故相對于老機型減少刀齒數(shù)30％）。
3.4雙油封和擋草圈的設(shè)置
為了提高傳動箱刀軸軸承處的密封性能，采用了既封油、又封泥水的雙向安置兩個油封結(jié)構(gòu)。為了克服該軸頸處對油封的擠壓而損壞，特此軸頸處的外刀管上設(shè)置有一個迷宮式結(jié)構(gòu)擋草圈，因直徑加大后可以減少纏草，有可以保證密封安全可靠。
3.5 1G-100旋耕機主要技術(shù)規(guī)格及基本參數(shù)
型號： 1G-100 手扶旋耕機
型式: 臥式直連接、中間鏈條傳動
配套動力： 東風-12手扶拖拉機
外形尺寸： 長寬高=14431080630
耕幅寬度： 旱耕6-10cm
水耕8-12cm
作業(yè)速度： 旱耕Ⅰ、Ⅱ檔位（0.39m/s、0.69m/s）
水耕Ⅱ、Ⅲ檔位（0.89m/s、1.25m/s）
刀軸轉(zhuǎn)速： =240r/min
刀滾半徑： Rmax=195mm
相鄰切削面間距：50mm、65mm
每切削平面內(nèi)的刀齒數(shù)：Z=1把
刀齒總數(shù)： =20把
第四章 總體結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計
4.1傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計
該旋耕機的主要由中間傳動箱體、左右刀軸管、機架、尾輪機構(gòu)、乘座裝置和防護罩等七個部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖㈠，其動力傳動路線示意圖如圖㈡。
4.2主要結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計
4.2.1旋耕刀軸的位置的設(shè)計
旋耕刀軸的位置，是在保證拖拉機下水田配置有直徑900毫米的碎伐輪時沒有干涉，并留有間隙24毫米和滿足耕深的條件下，通過作機動圖找到最佳的位置設(shè)計而成。
4.2.2尾輪機構(gòu)位置的設(shè)計
本設(shè)計借用了原1G-0.6老旋耕機的尾輪機構(gòu)，僅是和現(xiàn)有的新結(jié)構(gòu)機架重新布置其位置和聯(lián)結(jié)。在保證機組能滿足最大耕深和要求的運輸間隙為前提，通過作機動圖找到的最佳位置設(shè)計而成。
4.2.3機組平衡性能
由于該機組的結(jié)構(gòu)布置和刀齒入土都為左右對稱，受力均勻，橫向平衡較好。該機采用中間鏈條傳動，結(jié)構(gòu)極為簡單、緊湊，旋耕機重量明顯減輕，故有機組的縱向平衡較好。工作時尾輪的下陷和壓力較小，功率偏低，轉(zhuǎn)向靈便。
圖4-1總體結(jié)構(gòu)示意圖
4.2.4定刀齒的布置
在中間傳動箱體厚度為6cm部位，因兩邊旋耕刀齒不能進入，單靠土塊的少量撕裂作用不能達到作業(yè)質(zhì)量和要求，故設(shè)計了在該傳動箱體下方，配置有一把2厘米厚滑切固定刀齒，先將中心線處滑切劈破，再讓兩側(cè)的旋耕刀齒對剩下的各有2厘米寬之土帶進撕裂和翻修，然后被碎土覆蓋，從而基本上克服了該部位的漏耕。
圖4-2動力傳動路線示意圖
第五章 鏈傳動的設(shè)計與計算
近年來，隨著我國鏈條熱處理技術(shù)和產(chǎn)品性能質(zhì)量的不斷發(fā)展、提高，伴隨著新的鏈傳動張緊機構(gòu)的不斷合理、完善，鏈條傳動已在國產(chǎn)中、小型旋耕機得到廣泛使用。本設(shè)計采用技術(shù)新穎、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的單排套筒滾子鏈條傳動機構(gòu)。圓弧形張緊板簧片的一端鉸接的板簧座用螺栓固定在箱壁上，簧片的另一端平靠在鏈箱下壁上，當鏈條別磨損的松動較大時，可以從箱壁外調(diào)節(jié)頂住螺栓，改變簧片一端的位置，保證始終處在良好的張緊狀態(tài)。
5.1鏈傳動的設(shè)計計算
鏈節(jié)距t的確定
根據(jù)：傳動功率N=12x0.74=8.88馬力=6.53KW
計算功率 (5-1)
=1.26.53=7.8KW
式中 為載荷系數(shù)
特定條件下單排鏈傳遞的功率
(5-2)
=7.8
式中：—小鏈輪的齒數(shù)系數(shù)
—傳動比系數(shù)
—中心距系數(shù)
—鏈的多排系數(shù)
因為，角速度
根據(jù)可由功率曲線圖查的鏈節(jié)距t的值為25.40，故選用鏈16A（即原TG254）。
大、小鏈輪齒數(shù)、的計算：
在原有最小齒數(shù)12的基礎(chǔ)上來綜合考慮受力磨損、重量的總體結(jié)構(gòu)等因素，選出=11，再從所需工作轉(zhuǎn)速=240r/min，計算出Z大。
查《東風 —12手拖設(shè)計計算》原配旋耕機傳動軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分。
因為 ：219.6/=240轉(zhuǎn)/分
所以：=240/=24011/219.6=12.02
圓整后?。?12齒
=11齒
實有刀軸轉(zhuǎn)速：=E/=219.612/11=239轉(zhuǎn)/分
選定中心距A
根據(jù)本設(shè)計總體布置和機動草圖的要求，用作圖法初定中心距mm。
鏈輪軸孔直徑
查表有：=38mm
作用在軸上的壓力Q
考慮機械傳動效率為0.8和拖拉機輸出軸功率按0.85計算，旋耕扭矩功率為。
=120.80.85=8.2馬力=6.04KW
圓周力
=1.25554=692.5kgf=6786.5N
式中 軸上的壓力系數(shù)
鏈條節(jié)數(shù)
=44節(jié)
鏈條長度L
L=t=4425.4=1117.6mm
定中心距A
A=(-Z)/2 t=(44-11)/225.4=412.75mm
但考慮裝配圖工藝應留有一定的松度，最后張緊機構(gòu)壓緊，故決定將中心距A=410.5mm
鏈條速度V
V=znt/601000=11238.36/601000=1.11m/s
5.2 鏈輪設(shè)計計算
分度圓直徑d
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
為鏈條滾子直徑15.88mm
齒寬b
查表得：b=14.6mm
第六章 主要零部件強度計算
6.1鏈傳動的強度的磨損核算
鏈上的總載荷P
(6-1)
式中 —圓周力
—由離心力產(chǎn)生的拉力
—鏈工作時松邊上的拉力
—工作特性系數(shù)
=1.31.110.81
=1.14
因為：
因<5m/s，可忽略不計
鏈上的總載荷
強度計算：
Q/P=5800/634=9.16>n=8.2
式中：Q—鏈條截斷載荷
n —安全系數(shù)
磨損核算：
T= (6-2)
=
式中：—鏈節(jié)鉸鏈上許用的單位壓力
F —鏈支承面積
驗算結(jié)果，選用節(jié)距t =25.4毫米的單排套筒滾子鏈16A是合適可靠的。
6.2傳動軸的強度計算和疲勞強度校核
已知條件：軸扭矩功率 =8.2馬力 =219轉(zhuǎn)/分
有扭矩
=716.28.2/219
=2682kgfcm
齒輪外徑d=128mm,鏈輪直徑D=98mm,軸的材料為45鋼，鏈條與水平傾斜。
傳動軸的初步強度計算
作用在軸上的力
圓周力=4106.2N
徑向力=1499.4N
圓周力=5306.6N
垂直作用力=6164.2N
軸上垂直力=4125.8N
軸上垂直力=4576.6N
圖（3）傳動軸各點受力示意圖
軸承處反作用力和合成力
水平力
=（15364+46726）
= 152kgf=1489.6N
水平力
=（467
= 468kgf=4586.4N
垂直力
=（419
= 262kgf=2567.6N
垂直力
=
= 578kgf=5664.4N
合成力
=
=303kgf=2969.4N
合成力
=744kgf=7291.2N
合成彎矩和相當彎矩
剖面Ⅰ：合成彎矩
=
=2423kgfcm
相當彎矩
=2844kgf
剖面Ⅱ：合成彎矩
=
=1984kgfcm
相當彎矩
=2689kgfcm
剖面Ⅲ：合成彎矩
相當彎矩
查表得：=650
由上面的計算可知，危險剖面在剖面I和剖面II處，并確定軸的各部結(jié)構(gòu)尺寸，取兩軸承處的軸頸相等，并通過軸承的強度計算選用軸頸為30毫米，并確定配合精度再進行校核計算。
傳動軸的疲勞強度強度校核計算：
最小許用安全系數(shù)
=
查表得：，，
從相當彎矩圖可以看出，在剖面II處彎矩最大，在同樣大的軸頸38在剖面II處為最危險面，故校核剖面該處。
已知：d=38mm處鏈輪與軸為花鍵聯(lián)接配合，表面粗糙度為1.6。
查表得： =2.05
=0.45
最大彎曲應力：
最大扭矩應力：
只考慮彎矩時的安全系數(shù)，（因為對稱循環(huán)應力，）
=3.49
只考慮扭矩時的安全系數(shù)
=3.65
剖面II處的總安全系數(shù)
故安全可靠。
6.3 滾動軸承的計算和選擇
6.3.1軸承假定載荷Q值的計算
公式： (6-3)
式中：—軸承的徑向負荷
—軸承負荷性質(zhì)對軸承壽命影響的系數(shù)
—軸承工作溫度對軸承壽命影響的系數(shù)
—齒圈或外圈旋轉(zhuǎn)的軸承壽命影響的系數(shù)
查表得：，，
故得：
6.3.2軸承工作能力系數(shù)C的計算
公式： (6-4)
=7441.4
=29016
式中：n—工作轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分），h—軸承工作壽命（小時），考慮了軸承的工作壽命h=1000小時，查表有。
6.3.3 軸承選用
查表選用30毫米的7206軸承的工作能力系數(shù)C=43000,容許靜負荷是合理的。
結(jié)論
a.技術(shù)先進性方面 我設(shè)計的1G—100型水田耕整機準備由傳動