1G-160型旋耕滅茬機總體及側(cè)邊傳動裝置畢業(yè)設(shè)計,型旋耕,滅茬,總體,整體,側(cè)邊,傳動,裝置,畢業(yè)設(shè)計 目 錄 1前言…………………………………………………………………………………1 2 方案的擬定…………………………………………………………………………4 1.1 設(shè)計參數(shù)要求……………………………………………………………………5 1.2 方案的選擇………………………………………………………………………5 1.2.1方案1……………………………………………………………………………6 1.2.2方案2………………………………………………………………………… 7 1.2.3方案3………………………………………………………………………… 7 1.3 方案對比分析……………………………………………………………………7 3運動計算……………………………………………………………………………8 4 動力計算………………………………………………………………………… 9 4.1 各傳動副效率………………………………………………………………… 10 4.2 動力分配……………………………………………………………………… 10 4.2.1拖拉機動力輸出軸的額定輸出功率…………………………………………10 4.2.2第一軸及小錐齒輪Z動率，轉(zhuǎn)速和扭矩…………………………………… 11 4.2.3大錐齒輪Z2的功率軌跡的扭矩為：………………………………………… 11 4.2.4第二軸功率軌跡和扭矩為：………………………………………………… 11 4.2.5第二軸Z3齒輪功率、轉(zhuǎn)速和扭矩為：………………………………………11 4.2.6第Ⅲ軸Z4齒輪功率……………………………………………………………11 4.2.7第Ⅲ軸（隨輪軸）不傳遞扭矩，故不校核：…………………………………11 4.2.8第Ⅳ軸Z5齒輪功率……………………………………………………………11 4.2.9第Ⅳ軸（隨輪軸）的傳遞扭矩，故不校核………………………………… 11 4.2.10刀軸Z6齒輪功率、轉(zhuǎn)速和扭矩………………………………………………11 4.2.11刀軸功率，轉(zhuǎn)速和扭矩………………………………………………………11 5主要零件的強度校核工………………………………………………………… 12 5.1 圓柱齒輪的計算……………………………………………………………… 12 5.1.1齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇………………………………………………12 5.1.2設(shè)計計算………………………………………………………………………13 5.1.3第一對直齒圓柱齒輪主要尺寸的計算………………………………………13 5.1.4第二對直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)的計算……………………………………14 5.2 軸的選擇……………………………………………………………………… 17 5.3 軸承的選擇…………………………………………………………………… 17 6尺寸鏈計算……………………………………………………………………… 17 參考文獻…………………………………………………………………………… 18 致謝…………………………………………………………………………………19 結(jié)論…………………………………………………………………………………20 附圖清單……………………………………………………………………………21 前言 旋耕滅茬機主要來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。 我國與大中型拖拉機配套的旋耕滅茬機保有量有15萬臺，與手扶拖拉機與小四輪拖拉機配套的旋耕機約有200萬臺，旋耕機在南方水稻生產(chǎn)機械化應用中已占80％的比例，北方的水稻生產(chǎn)、蔬菜種植和旱地滅茬整地也廣泛采用了旋耕機械。近年來，我國北方進行種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力推行旱改水，水稻種植面積迅速增加，擴大了對旋耕機械的市場需求。 旋耕滅茬機的發(fā)展至今已有150多年的歷史，最初在英、美國家由3-4kW內(nèi)燃機驅(qū)動，主要用于庭園耕作，直到L型旋耕刀研制成功后，旋耕機才進入大田作業(yè)。20世紀初，日本從歐洲引進旱田旋耕機后，經(jīng)過大量的試驗研究工作，研制出適用于水田耕作要求的彎刀，解決了刀齒和刀軸的纏草問題，旋耕機得到了迅速發(fā)展。 孟加拉國2000年水稻收獲面積為1070萬hm2。農(nóng)業(yè)機械發(fā)展才剛剛起步，目前只有部分灌溉和耕種設(shè)備實現(xiàn)了機械作業(yè)。考慮其種植方式和耕地大小，對各種型號的旋耕機需求非常大。其進行了自發(fā)研究但在很大層度上不能滿足國內(nèi)的需求。 1G-160型多用旋耕滅茬機可與33～40.4kw(45～50馬力)級各型號拖拉機配套。在一臺主機上只需拆裝少量零部件，就能進行旋耕、滅茬、條播、化肥深施等多種農(nóng)田作業(yè)。 該機具主要適用于埋青、秸桿還田式在大中型聯(lián)合收割機作業(yè)后的稻麥高留茬的田塊上進行反轉(zhuǎn)滅茬、正轉(zhuǎn)旋耕、三麥條播、與半精量播種、化肥深施等多種農(nóng)田作業(yè)。 我在本設(shè)計中研究旋耕機的主要內(nèi)容： (1) 參與總體方案設(shè)計，繪制滅茬機工作總圖,設(shè)計左右支臂、第二動力軸及有關(guān)軸承座等。 (2) 拖拉機佩帶旋耕機滅茬機作業(yè),使用1~3檔前進速度,其中:旋耕機,滅茬時使用1~2檔,時使用3檔; (3) 刀棍轉(zhuǎn)速:正轉(zhuǎn) :200r/min左右(旋耕) 400~500r/min(破垡) 反轉(zhuǎn) :200r/min左右(埋青 滅茬) (4) 最大設(shè)計耕深14cm; 根據(jù)同類旋耕機類比,設(shè)計寬幅為1.6～1.7m. 本課題擬解決的問題 通過改進設(shè)計，增加刀輥軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。在工作時，通過適當?shù)牟鹦逗透难b，就可實現(xiàn)不同功能的作業(yè)，以達到一機多能的目的。當需要旋耕時，采用200r/min左右的正旋作業(yè)；當需要破垡和水田耕整時，采用500r/min左右的正旋作業(yè)；當需要埋青和滅茬時，采用200r/min左右的反旋作業(yè)；本課題的實現(xiàn)解決了現(xiàn)有旋耕機只能旋耕不能滅茬而滅茬機又只能滅茬不能旋耕的問題。 預期成果： 因具備多功能等特點，投入生產(chǎn)后能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益和社會效益。 1、方案的擬定 旋耕滅薦機狀態(tài)動力為36.75KW(約50馬力) 動力由拖拉機動力輸出，軸經(jīng)一對圓錐齒輪和側(cè)邊圓柱齒輪帶動。 設(shè)計的旋耕滅薦方案滿足如下性能、性質(zhì)要求： 1.1、設(shè)計參數(shù)要求： ①刀軸轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)：200r/min左右（旋耕） 500r/min左右（破垡） 反轉(zhuǎn)：200 r/min左右（埋青 滅茬） ②設(shè)計耕深 14cm（最大設(shè)計耕深） ③工作幅寬 1.6m ④技術(shù)： （1）旋耕滅茬機與拖拉機采用三點懸掛聯(lián)接，作業(yè)時萬向傳動軸偏置角度不得大于15°，田間過埂刀端離地高度150~250mm，此時萬向傳動軸角度不得大于30°。切斷動力后，旋耕滅茬機最大提升高度達刀端離地250mm以上。 （2）、要求旋耕、滅茬作業(yè)能覆蓋拖拉機輪轍，當幅寬小于拖拉機輪距外緣時，可采用偏配置。 （3）、要求結(jié)構(gòu)簡單可靠，保證各項性能指標。 （4）、設(shè)計時考慮加工工藝性和裝配工藝性，盡量使用標準件、通用件，以降低制造成本 1.2、方案的選擇 為了使設(shè)計的施耕機既能滿足多項指標，又能結(jié)構(gòu)合理，造價低，在市場上具有一定的先進性為此擬定二套方案對此進行分析： 1.2.1方案1 圖(1 ) 動力由拖拉機動力輸出軸經(jīng)一對圓錐齒和一組四級齒輪帶動刀軸旋耕，此種方案的工作特色： 最后一級動力，由中間齒輪傳動，兩邊由側(cè)板支撐高低檔轉(zhuǎn)速通過撥擋實現(xiàn)，正反轉(zhuǎn)通過調(diào)正太齒輪的拆卸來實現(xiàn)。（此方法的對稱性較好，剛性高，強度高。但在中間齒輪的底下會出現(xiàn)漏耕土壤的現(xiàn)象，需要增加一個部件才能解決此現(xiàn)象）采用拔檔變速，操作較為方便，但結(jié)構(gòu)復雜，造價高。（見圖1、圖2） 圖（2） 1.2.2、方案2 圖（3） 圖（4） 動力從拖拉機輸出軸輸出，經(jīng)一對圓錐齒輪和一組圓柱齒輪傳動帶動刀軸施耕，此種方案的特點是前后一級傳動導用側(cè)邊齒輪，正反轉(zhuǎn)的實現(xiàn)通過調(diào)整圓錐齒輪，高低速的實現(xiàn)通過對調(diào)側(cè)齒輪箱的方向，圖3為正轉(zhuǎn)，圖4為反轉(zhuǎn)。 1.3、方案對比分析 方案1、兩端平衡，受力勻稱，剛性好，但在中間齒輪的底下出現(xiàn)漏耕土壤，需增設(shè)其它部件以耕除漏耕土壤，采用撥擋變速，操作較好方便，但結(jié)構(gòu)比較復雜，造價高。 方案2、采用側(cè)邊傳動，平衡性較差，一般用偏置，剛性較差，但無需要加漏耕裝置，結(jié)構(gòu)簡單，通過拆下側(cè)邊齒輪，然后調(diào)頭安裝以達到變速的目的，簡單，操作不是很方便，農(nóng)機機械不是交通工具，需要經(jīng)常變速和換向。 農(nóng)機機械的使用常常一季節(jié)只使用一個作業(yè)項目，不需要經(jīng)常拆裝。方案2比方案1結(jié)構(gòu)簡單、造價低，方案2更切合實際的需要，所以方案2為選用方案。 2、運動計算 結(jié)構(gòu)見圖（3），其中Z3采用較小的齒數(shù)，為了減小側(cè)齒輪外徑尺寸，以盡可能增加齒刀的耕作深度。 隋輪齒數(shù)Z4、Z5的齒數(shù)待總體結(jié)構(gòu)尺寸確定后再定，任務(wù)書要求，按照方案2的傳動路線，故萬向節(jié)計算傳動比，分配和各軸的軌跡，故參數(shù)分別列表表1~表4 表1 軸次 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸 Ⅴ軸 齒數(shù) Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 14 30 15 暫不定 暫不定 22 傳動比 2.14 147 總傳動比 3.15 轉(zhuǎn)速r/min 734 343 233 表2 軸次 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸 Ⅴ軸 齒數(shù) Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 14 30 22 暫不定 暫不定 15 傳動比 2.14 0.68 總傳動比 1.46 轉(zhuǎn)速r/min 734 343 504 表3與表4分別與表1表2類同，表示反轉(zhuǎn)（僅在數(shù)值前多個負號表方向相反） 3、動力計算 旋耕滅茬機在動轉(zhuǎn)、旋耕和反轉(zhuǎn)滅茬時，消耗功率最大，而在水田作業(yè)和存垡作業(yè)時消耗的功率較小，也就是說，設(shè)在低速檔作業(yè)時，消耗的功能較大，在高速當時，消耗的功率較小，因此，動力計算只需要對低速傳動進行計算，選表1和表3都是低速運動路線傳動比一樣，不同的只是方向相反，故我只按其中一種情況進行計算。 3.1、各傳動副效率 圓錐齒輪傳動 η1=0.96 圓柱齒輪 η2=0.96 滾柱軸承 η3=0.98 球軸承 η4=0.99 萬向節(jié) η5=0.96 3.2、動力分配 3.2.1拖拉機動力輸出軸的額定輸出功率： 根據(jù)有關(guān)資料和經(jīng)驗估算，其額定輸出功率為： P額=0.8 N發(fā)=29.40KW n=734r/min 3.2.2第一軸及小錐齒輪Z動率，轉(zhuǎn)速和扭矩： P1=40× 0.98×0.96=27.66KW n1=734 r/min T1=9.55×106 PZ1= nZ1=734r/min TZ1= 3.2.3大錐齒輪Z2的功率軌跡的扭矩為： Pz2=Pz1· nz2= TZ2= 3.2.4第二軸功率軌跡和扭矩為： pⅡ=PZ2 nⅡ=nZ2=343r/min TⅡ=9.55 3.2.5第二軸Z3齒輪功率、轉(zhuǎn)速和扭矩為： PZ3= pⅡ=26.02KW nZ3=nⅡ=343r/min TZ3=TⅡ=7.24×106 Nmm 3.2.6第Ⅲ軸Z4齒輪功率 PZ4= 3.2.7第Ⅲ軸（隨輪軸）不傳遞扭矩，故不校核： 3.2.8第Ⅳ軸Z5齒輪功率 PZ5=PZ4 3.2.9第Ⅳ軸（隨輪軸）的傳遞扭矩，故不校核 3.2.10刀軸Z6齒輪功率、轉(zhuǎn)速和扭矩 PZ6=P Z5 3.2.11刀軸功率，轉(zhuǎn)速和扭矩 T 表5 軸次 動力 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸 刀軸 輸出軸 軸 Z1 軸 Z2 Z3 軸 Z4 軸 Z5 軸 Z6 P功率（KW） 29-4 27.66 27.1 26.02 26.55 26.02 2498 23.98 22.79 22.79 N轉(zhuǎn)速（r/min） 734 734 734 343 343 343 233 233 T扭矩(Nmn） 3.6×105 3.53×105 7.24×105 7.39×105 7.24×105 7.5×105 9.5×105 4、主要零件的強度校核 4.1 圓柱齒輪的強度計算 4.1．齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇 根據(jù)同類型結(jié)構(gòu)，大小齒輪構(gòu)造選用20CrMnTi表面滲碳淬火①P98表7-1 硬度 HRC選用56~62HBS①P98表7-1 齒輪精度用8級，輪齒表面粗糙度為Ra1.6 硬齒面閉式傳動，失效形式為點蝕 Z3=15 Z4=2 i= 4.2.2設(shè)計計算 ①沒計準則 按齒輪齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度校核； ②按齒面接觸疲勞強度設(shè)計；①P108式（7-9） 選取材料的接觸疲勞極限應力為：①P100圖7-6 選取材料的彎曲勞極限應力為：①P100圖7-7 應力循環(huán)次數(shù)N由①P102式7-3計算 由①P107P～108式計算得 則 接觸疲勞壽命系數(shù)①P102圖7-8 ZN1=1 ZN2=1 彎曲疲勞壽命系數(shù)①P102圖7-9 YN1=YN2=1 由①P102表7-2查得接觸疲勞安全系數(shù)SHmin=1, 彎曲疲勞安全系數(shù)SHmin=1.4,又YST=2.0,試選Kt=1.3; 由①P99式7-1,7-2求許用接觸應力和彎曲應力； ①P104查圖7-10得KV=1.03 ①P103由表7-3得KA=1.35 ①P105由表7-4得， ①P103由式7-5 修正 ①P112表7-6取得標準模數(shù)m=7mm； 因為要確保耕深，提高承載能力所以選擇了15齒，而為加工不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)為17，我選擇小齒輪齒數(shù)為15，小于最小根切數(shù)，因而15齒的齒輪加工時一定會產(chǎn)生根切，所以小齒輪要用變位齒輪（正變位）。 4.1.3第一對齒輪主要尺寸的計算 ②P368查表12-7得 總變位X=0.80mm 根據(jù)類比得X3=0.28mm X4=0.52mm 分度圓直徑 壓力角 嚙合角 中心距變動系數(shù) 中心距 齒高變動系數(shù) 齒數(shù)比 節(jié)圓直徑 齒頂高 齒根高 全齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 公法線長度 跨測齒數(shù) k3=2 k4=3 固定弦齒厚 固定弦齒高 4.1.4第二對直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)的計算 ②P368查表12-7得 總變位X=0.87mm 根據(jù)類比得X5=X4=0.52mm X6=0.35mm 分度圓直徑 壓力角 嚙合角 中心距變動系數(shù) 中心距 齒高變動系數(shù) 齒數(shù)比 節(jié)圓直徑 齒頂高 齒根高 全齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 公法線長度 跨測齒數(shù) k6=3 固定弦齒厚 固定弦齒高 4.2軸的選擇及計算 在側(cè)邊齒輪箱中的第Ⅲ軸、第Ⅳ軸為惰輪軸不傳遞扭矩，故在軸的設(shè)計計算時無需對其進行強度校核。 本設(shè)計對第Ⅲ軸、第Ⅳ軸的尺寸和質(zhì)量均無特殊要求，所以我們對其材料的選擇只要從經(jīng)濟性和實用性上進行考慮，只需選用45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理就可以達到使用時的要求。其基本形狀如圖（5）所示； 圖（5） 根據(jù)同類產(chǎn)品類比得各段軸徑為： ①40mm ②50mm ③40mm 根據(jù)同類產(chǎn)品類比得各段軸長為： ①25mm ②40mm ③33mm 根據(jù)手冊③P3-122查得: 鍵寬 b=12mm 鍵長 l=0.85l3=28mm 4.3軸承的選擇 在本設(shè)計中, 第Ⅲ軸、第Ⅳ軸上主要承受軸向力,承受扭矩很小,故選擇球軸承即可。 根據(jù)外形尺寸、和軸徑要求在手冊③P8-98選擇6308球軸承。 參 考 文 獻 ［1］邱白晶．旋耕機動力學及其在減重降振和節(jié)能上的應用[J].鎮(zhèn)江: 江蘇工學院, 1992 . ［2］丁為民.反轉(zhuǎn)旋耕及旋耕刀的研究[J].南京: 南京農(nóng)業(yè)大學，1999. ［3］四川省農(nóng)業(yè)機械局,西南農(nóng)學院．耕整地機械構(gòu)造使用維護 [M] ．成都 : 四川人民出版社, 1978: -- 169. ［4］農(nóng)業(yè)機械部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所,江蘇省農(nóng)業(yè)機械研究所．旋耕機 [M] ．南京 : 江蘇科學技術(shù)出版社, 1979: -- 74． ［5］旋耕機系列設(shè)計專業(yè)組．旋耕機系列[M] ．南京 : 江蘇省農(nóng)業(yè)機械化研究所, 1974: – 17. ［6］中國農(nóng)業(yè)科學院南京農(nóng)業(yè)機械化研究所．旋耕機速度參數(shù)對功率和功能消耗影響的研究[M] ．南京 : 中國農(nóng)業(yè)科學院南京農(nóng)業(yè)機械化研究所, 1962: -- 15. 致　謝 為期三個月的畢業(yè)設(shè)計業(yè)已經(jīng)結(jié)束。回顧整個畢業(yè)設(shè)計過程，雖然充滿了困難與曲折，但我感到受益匪淺。本次畢業(yè)設(shè)計課題是1G-160型旋耕滅茬機總體及側(cè)邊傳動裝置設(shè)計 。本設(shè)計是為了解決實際生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)力低的問題，因此廠方對我的要求很高。本設(shè)計是學完所有大學期間本專業(yè)應修的課程以后所進行的，是對我三年半來所學知識的一次大檢驗。使我能夠在畢業(yè)前將理論與實踐更加融會貫通，加深了我對理論知識的理解，強化了實際生產(chǎn)中的感性認識。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我基本上掌握了旋耕滅茬機設(shè)計的方法和步驟，以及設(shè)計時應注意的問題等，另外還更加熟悉運用查閱各種相關(guān)手冊，選擇使用工藝裝備等。 總的來說，這次設(shè)計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的鍛練，提高了我獨立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設(shè)計的能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實際工程技術(shù)工作奠定了一個堅實的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗，難免會留下一些遺憾，在此懇請各位專家、老師及同學不吝賜教。 此次畢業(yè)設(shè)計是在曹兆熊老師的認真指導下進行的。曹老師經(jīng)常為我解答一系列的疑難問題，以及指導我的思想，引導我的設(shè)計思路。在歷經(jīng)三個多月的設(shè)計過程中，一直熱心的輔導。在此，我忠心地向他們表示誠摯的感謝和敬意！ 20