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葡萄覆土裝置設(shè)計(jì)
摘 要
葡萄覆土裝置的研制，是為解決我國北方地區(qū)葡萄藤冬前覆土掩埋全部由人工手工作業(yè)勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低而國內(nèi)又沒有適用專用機(jī)具的難題。本文從農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的角度，闡述了該機(jī)具研究開發(fā)的目的、葡萄埋藤作業(yè)的農(nóng)業(yè)技術(shù)條件、機(jī)具設(shè)計(jì)的依據(jù)、機(jī)具作業(yè)的工作原理、機(jī)具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和拋土換向機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算，并對該機(jī)具的進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)提出了改進(jìn)方案。
關(guān)鍵詞 葡萄覆土機(jī)，設(shè)計(jì)計(jì)算，拋土換向
****本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄
I
ABSTRACT
ABSTRACT
Development of grape covering device, is to solve the problem of vines in North China before winter soil buried all by manual operation labor intensity, low production efficiency and the domestic and no special tools for. This paper from the agricultural machinery design point of view, expounds the equipment research and development, the purpose of grapevine burying operation agricultural technology conditions, equipment design basis, implement work principle, equipment overall structural design and throwing soil reversing mechanism as the key parts of the design and calculation, and the further improvement of the proposed equipment design the improved scheme.
Key words Grapevine burying machine；Design calculation；Throwing soil change
目錄
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒 論 1
1.1 前言 1
1.2 葡萄覆土機(jī)的特點(diǎn) 1
1.3 葡萄覆土機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
2 整體總體方案的確定 3
2.1 設(shè)計(jì)思想 6
2.2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
2.3 覆土裝置的工作原理 10
2.4 整機(jī)總體方案的確定 12
3 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
3.1 傳動路線及速度的設(shè)計(jì) 15
3.2 主變速箱傳動比確定 17
3.3 主變速箱錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 18
3.4 鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
3.5 齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
3.6 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
3.7 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
3.8 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 25
3.9 各軸的校核計(jì)算 26
結(jié) 論 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
****本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng)總體方案的確定
26
1 緒 論
1.1 前言
葡萄是我國重要的果品之一。近些年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的深化，葡萄種植業(yè)在我國有了快速的發(fā)展。在、遼寧、天津和北京等地，種植品種和規(guī)模都在逐年擴(kuò)大。葡萄種植面積的增大、產(chǎn)量的提高，極大地豐富了市場，也成為農(nóng)民脫貧致富的一條有效途徑。但長期以來，葡萄的種植管理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，大都以人工手工作業(yè)為主，勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高，這嚴(yán)重制約了葡萄產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展進(jìn)程。而在我國北方地區(qū)，尤以葡萄藤的冬前掩埋為最突出的需要機(jī)械化解決的問題。
1.2 葡萄覆土機(jī)特點(diǎn)
當(dāng)前，國內(nèi)生產(chǎn)的葡萄埋藤機(jī)有以下幾種主要機(jī)型： 1MP-500型多功能葡萄埋藤機(jī)3LG型葡萄埋藤旋耕多用機(jī)、100PF-A型葡萄越冬覆土機(jī)、3MT-1.8型越冬覆土埋藤機(jī)、 PMT-75型葡萄埋藤機(jī)、MT200-2葡萄埋藤機(jī)。這些葡萄埋藤機(jī)，從工作原理上看，主要分兩大類：一類是取土+輸送覆土；另一類是旋耕取土直接拋送覆土。兩大類各有特點(diǎn)，適應(yīng)不同的葡萄埋藤作業(yè)要求。
第一類采用取土+輸送覆土工作原理的葡萄埋藤機(jī)，工作時，將旋送的土經(jīng)縱向輸送、橫向輸送到達(dá)需要掩埋的葡萄藤上，實(shí)現(xiàn)埋藤。這類葡萄埋藤機(jī)具，優(yōu)點(diǎn)是適宜于較寬的葡萄種植行距，埋藤覆土高度較高，取土溝可以距離葡萄根部較遠(yuǎn)。缺點(diǎn)是作業(yè)效率較低，地頭轉(zhuǎn)彎大。
第二類采用旋耕取土直接拋送覆土工作原理的葡萄埋藤機(jī)，工作時，直接旋耕拋土到雙側(cè)綁好的葡萄藤上，實(shí)現(xiàn)覆土作業(yè)。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)具只工作一遍，即可完成埋藤作業(yè)，埋藤作業(yè)效率大大提高，適應(yīng)一定的行距范圍。缺點(diǎn)是僅適應(yīng)葡萄單籬架種植、固定行距且行距較為一致，最高埋土高度在0.3米。其中，手扶單側(cè)埋藤機(jī)可以適宜葡萄單籬架種植，行距在1.5米較小地塊的葡萄埋藤作業(yè)。
葡萄種植用戶可以根據(jù)自己葡萄種植的具體情況，冬季氣溫條件來選擇使用葡萄埋藤機(jī)。
1.3 葡萄覆土機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著農(nóng)業(yè)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，葡萄種植業(yè)發(fā)展迅速，其不僅豐富了市場，滿足了人們的消費(fèi)要求和工業(yè)原料要求，且農(nóng)民的收入獲得較大幅度的增加。但是目前葡萄生產(chǎn)基本處于人工作業(yè)階段，葡萄藤冬剪后須下架進(jìn)行冬前掩埋，以防風(fēng)干。其勞動強(qiáng)度大、效率低、作業(yè)質(zhì)量差，是一項(xiàng)時效性強(qiáng)的作業(yè)，影響了葡萄種植業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。據(jù)了解國外基本選擇在氣候適宜的地域種植，無須葡萄藤掩埋，也沒有相應(yīng)的機(jī)械可以借鑒，國內(nèi)目前尚無專門的葡萄藤越冬掩埋機(jī)。2000年我國成立了課題組開始埋藤機(jī)的研究。根據(jù)旋耕機(jī)工作原理由動力驅(qū)動并切削土壤，加上拋土功能，使其堆土形狀達(dá)到所需要的位置，埋藤后再澆水漫灌，目的是保墑，以防風(fēng)干。
2 整機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)思想
本課題是以機(jī)器經(jīng)濟(jì)性好、人性化設(shè)計(jì)、環(huán)境友好性好、可靠性高、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、易于維修等為設(shè)計(jì)思想。
2.2 主要結(jié)構(gòu)確定
考慮到葡萄行間土壤較堅(jiān)實(shí)，鏟土與送土所需動力較大，且拖拉機(jī)寬度受葡萄種植行距的嚴(yán)格限制，因此，本次設(shè)計(jì)選擇SH-500型輪式拖拉機(jī)作為基本配套動力機(jī)型。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、外型美觀、制造容易、強(qiáng)度可靠、安全系數(shù)高；盡量選用國家標(biāo)準(zhǔn)件及通用零部件；機(jī)具使用、調(diào)節(jié)、維護(hù)方便，使用可靠，便于安裝和掛接。
整機(jī)采用三點(diǎn)全懸掛正牽引式作業(yè)方式。機(jī)具前部挖溝取土，通過兩級輸送機(jī)構(gòu)將土壤提升并拋送到機(jī)具一側(cè)。機(jī)具的升降由拖拉機(jī)的液壓操縱手柄來完成。機(jī)具的取土深度亦即埋藤覆土量由機(jī)具限深地輪的深淺來調(diào)整。
整機(jī)主要組成部分是懸掛牽引機(jī)架、動力輸入變速箱、挖溝集土鏟、縱向輸送器、可換向橫向輸送器、拋土換向器、支承限深地輪、拋土距離控制板等部分組成。
主要組成部分見上圖所示。
2.3 覆土機(jī)的工作原理
覆土機(jī)在作業(yè)時，拖拉機(jī)動力輸出軸經(jīng)主變速箱為縱向和橫向輸送機(jī)構(gòu)提供動力。在拖拉機(jī)前進(jìn)動力的牽引下，與地面保持一定入土角的挖溝集土鏟被強(qiáng)制入土，在兩藤行間刮取一定深度和寬度的土壤，集中并流向集土鏟后下部的向后上方傾斜一定角度的縱向輸送帶上，經(jīng)輸送帶提升、輸送到可左右換向并距離地表有一定高度的橫向輸送帶上，橫向輸送帶在一定的轉(zhuǎn)速下連續(xù)地將土壤拋向機(jī)具一側(cè)。橫向輸送帶兩側(cè)的拋土擋板可由機(jī)手根據(jù)機(jī)具作業(yè)實(shí)際需要抽拉并限定在合適位置，使機(jī)具拋出的土壤能夠集中覆蓋到需掩埋的藤蔓上，最后由置于機(jī)后一側(cè)的整形鎮(zhèn)壓器仿形鎮(zhèn)壓，成為符合埋藤農(nóng)藝要求的梯形土埂。拋土換向器經(jīng)機(jī)手在地頭換位，可使橫向輸送帶實(shí)現(xiàn)左右方向的拋土換向。
2.4 整機(jī)總體方案的確定
由前章所述，整機(jī)的布置如上圖所示。按照此方案，本次設(shè)計(jì)確定以方案為準(zhǔn)，并根據(jù)方案擬定整機(jī)的整體布置，具體布置如下圖所示。
換向器
集土鏟
縱向輸送
橫向輸送
拖拉機(jī)
根據(jù)方案圖所示，本次設(shè)計(jì)中的主要部分為右邊的部分，換向器以及橫向和縱向輸送的部分，并且由拖拉機(jī)連接來的主傳動系統(tǒng)裝置。
3 主要零部件的設(shè)計(jì)
3.1 傳動路線及速度確定
圖3.1 主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
本次葡萄覆土裝置的主傳動結(jié)構(gòu)如上圖所示，序號1為主變速器，主變速器靠一對錐齒輪減速，序號2為縱向輸送帶，主變速器輸出部分為一主鏈輪Z3帶動從動鏈輪Z5連接帶動序號2的縱向輸送帶。
通過主變速器出來的Z4主動鏈輪帶動換向器（序號3），換向器輸出鏈輪帶動Z7從動鏈輪，Z7從動鏈輪帶動一對錐齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向輸送到橫向輸送器；經(jīng)過換向器輸出的鏈輪帶動Z6從動鏈輪連同一對錐齒輪帶動橫向輸送器的另一端，兩端不同主要是為了將集土鏟出的土分別通過換向器將土分散到兩邊。
拖拉機(jī)動力輸出軸的動力經(jīng)變速箱變速后分為兩部分。一部分傳遞到機(jī)具的縱向輸送主傳動滾筒2，帶動縱向輸送帶運(yùn)動，將機(jī)具集土鏟所取土壤沿縱向向后升運(yùn)到一定高度后落向橫向輸送帶；另一部分動力經(jīng)換向器3 或左、或右換向后分別傳遞到橫向輸送傳動滾筒4 或5，使落入橫向輸送帶的土壤沿橫向或左或右輸送到機(jī)組的一側(cè)。
為使集土鏟部分的土壤最大限度地輸送并拋送到需埋藤部位，縱、橫輸送帶需盡量選擇最高速度。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)輸送帶的工作線速度的推薦值并經(jīng)試驗(yàn)后確定為v 帶=3 m/s 或更高一些。而拖拉機(jī)動力輸出軸的轉(zhuǎn)速v1為540 r/min，本設(shè)計(jì)選擇通過主變箱的第一級錐齒輪減速和第二級鏈傳動共兩極降速來實(shí)現(xiàn)上述要求。
3.2 主變速箱及傳動比確定
1）主變箱的第Ⅰ級變速設(shè)計(jì)和計(jì)算。主變箱選擇一級錐齒輪減速。主變速箱主動軸的轉(zhuǎn)速即拖拉機(jī)動力輸出軸的轉(zhuǎn)速v1為540 r/min。
主、被動錐齒輪的齒數(shù)分別設(shè)計(jì)為z1=25，z2=40，變速比
則住變速箱被動軸轉(zhuǎn)速為
（2）主變速箱被動軸到輸送滾筒的第Ⅱ級變速設(shè)計(jì)及計(jì)算。
滾筒直徑設(shè)計(jì)為D 滾筒=200 mm。周長p 滾筒＝πD≈0.63m。
運(yùn)輸帶線速度v 帶選定為v 帶=3 m/s=180 m/min，則輸送滾筒所需轉(zhuǎn)速
則第Ⅱ級鏈傳動的變速比
3.3 主變速箱錐齒輪設(shè)計(jì)
a．選材：
小齒輪材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~255，
σHP1=580 Mpa，σFmin1 =220 Mpa
大齒輪材料選用45號鋼，正火處理，HB=162~217，
σHP2=560 Mpa，σFmin2 =210 Mpa
b. 由參考文獻(xiàn)[2]（以下簡稱[2]）式（5—33），計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：
N1=60njL=60×960×1×8×11×250=1.267×10
N2=N1/i2 =1.267×10/3=2.522×10
查圖5—17得 ZN1=1.0，ZN2=1.12，由式（5—29）得
ZX1=ZX2=1.0，取SHmin=1.0，ZW=1.0，ZLVR=0.92，
∴[σH]1=σHP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=580×0.92=533.6 Mpa，
[σH]2=σHP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin =560×1.12×0.92=577 Mpa
∵[σH]1> [σH]2，∴計(jì)算取[σH]= [σH]2=533.6 Mpa
c．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)）：
取齒數(shù) Z1=21，則Z2=Z1 i12=3.762×32=79，取Z2=79
∵實(shí)際傳動比u=Z2/Z1=79/21=3.762，且u=tanδ2=cotδ1，
∴δ2=72.2965=7216 35，δ1=17.7035=1742 12，則小圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zm1=z1/cosδ1 =21/cos17.7035=23，zm2=z2/cosδ2=79/cos72.2965=259.79
由[2]圖5-14，5-15得
YFa=2.8，Ysa=1.55，YFa2=2.23，Ysa2=1.81
ZH=√2/cosα×sinα=√2/cos20×sin20=2.5
由[2]表11-5有 ZE=189.8，取Kt·Z=1.1， 由[2] 取K=1.4
又∵ T1=28.381 N·m ，u= 3.762，фR=0.3
由[2]式5-56計(jì)算小齒輪大端模數(shù)：
m≥√4KT1YFaYsa/{фRZ[σF]（1-0.5фR）2 √u2 +1}
將各值代得 m≥1.498
由[2]表5-9取 m=4 ㎜
根據(jù)計(jì)算得出主變速器錐齒輪數(shù)據(jù)如下：
（1）實(shí)際齒數(shù)比u=z2/z1=40/25=1.600
(2) 分錐角
δ1 = atan(sin(∑)/(u+cos(∑)))=32.005°
δ2 = Σ-δ1=90-32.0054=57.995°
(3) 大端分度圓直徑
d1 = z1*m =25*4= 100mm
d2 = z2*m = 40*4=160mm
(4) 外錐距
R = d1/2sinδ1 =100/1.06= 94.34mm
(5) 齒寬
b = φR*R =0.3*94.3398= 26mm
(6) 大端齒距
p = π*m =π*4= 12.566mm
(7) 齒頂高
ha1 = m*(1+x1) =4*(1+0)= 4mm
ha2 = m*(1+x2) = 4*(1+(-0))=4mm
(8) 齒根高
hf1 = m*(1+c'-x1) = 4*(1+0.2-0)=4.8mm
hf2 = m*(1+c'-x2) = 4*(1+0.2-(-0))=4.8mm
(9) 頂隙
c = m*c' =4*0.2= 0.8 mm
(10) 齒根角
θf1 = arctan(hf1/R) =arctan(4.8/94.3398)= 2.913°
θf2 = arctan(hf2/R) =arctan(4.8/94.3398)= 2.913°
(11) 齒頂角
等頂系收縮齒：
θa1 = θf2 = 2.913°
θa2 = θf1 = 2.913°
(12) 頂錐角
等頂系收縮齒：
δa1 = δ1+θf2 = 32.0054+2.91269=34.918°
δa2 = δ2+θf1 = 57.9946+2.91269=60.907°
(13) 根錐角
δf1 = δ1-θf1 = 32.0054-2.91269=29.093°
δf2 = δ2-θf2 = 57.9946-2.91269=55.082°
(14) 齒頂圓直徑
da1 = d1+2*ha1*cos(δ1) =100+2*4*0.847998= 106.784mm
da2 = d2+2*ha2*cos(δ2) = 160+2*4*0.529999=164.24mm
(15) 冠頂距
Ak1 = d2/2-ha1*sin(δ1) = 160*0.847998-4*0.529999=77.88mm
Ak2 = d1/2-ha2*sin(δ2) = 100*0.529999-4*0.847998=46.608mm
(16) 輪冠距
H1 = A1-Ak1 = 60-77.88=-17.88 mm
H2 = A2-Ak1 = 60-46.608=13.392 mm
(17) 大端分度圓弧齒厚
s1 = m*(π/2+2*x1*tan(α)+xt1) =4*(π/2+2*0*0.36397+0)= 6.283mm
s2 = π*m-s1 = π*4-6.28319=6.283mm
(18) 大端分度圓弦齒厚
s1' = s1*(1-s1*s1/(6*d1*d1)) = 6.28319*(1-6.28319*6.28319/(6*100*100))=6.279mm
s2' = s2*(1-s2*s1/(6*d2*d2)) = 6.28319*(1-6.28319*6.28319/(6*160*160))=6.282mm
(19) 大端分度圓弦齒高
ha1' = ha1+s1*s1*cos(δ1)/(4*d1) =4+6.28319*6.28319*0.847998/(4*100)= 4.084mm
ha2' = ha2+s2*s2*cos(δ2)/(4*d2) =4+6.28319*6.28319*0.529999/(4*160)= 4.033mm
(20) 端面重合度
εva = ([zv1*(tan(αva1)-tan(α))+zv2*(tan(αva2)-tan(α))])/2π
=(29.4812*(0.539759-0.36397)+75.4718*(0.439648-0.36397))/2π= 1.734
式中αva1 = arccos((zv1*cosα)/(zv1+2*ha'+2*x1))=arccos(29.4812*0.939693/(29.4812+2*1+2*0))=28.358 °
αva2 = arccos((zv2*cosα)/(zv2+2*ha'+2*x2))=arccos(75.4718*0.939693/(75.4718+2*1+2*0))=23.733°
3.4 鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算
本次設(shè)計(jì)鏈傳動采用精密滾子鏈。
滾子一鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)
根據(jù)鏈傳動設(shè)計(jì)要素，由于z1≥zmin，zmin＝9
z1應(yīng)參照鏈速和傳動比選取，推薦：
小鏈輪齒數(shù)Z1確定為15
Z2= iz2=25x2=50,取Z2=24
電機(jī)功率計(jì)算公式為
P= PⅠ =23.86Kw，
查得工礦系數(shù)KA=1.0，小鏈輪齒數(shù)KZ=0.74，多排鏈系數(shù)KP=1.75，代入下式得
確定鏈節(jié)距
根據(jù)23.36Kw，及n=540r/min，選定鏈輪型號為16A，節(jié)距為25.4mm，驗(yàn)算鏈速
=0.635m/s < 15m/s
鏈速適宜
計(jì)算鏈節(jié)數(shù)與實(shí)際中心距
初定為40p
鏈節(jié)數(shù)
=118
取鏈節(jié)為118節(jié)
實(shí)際中心距
=1266
計(jì)算對軸的作用力
取Kq=1.25，
=2994.4N
計(jì)算鏈輪的主要幾何尺寸
分度圓直徑
3.5齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算
1） 選用直齒圓柱齒輪傳動；
2） 選用7級精度；
3） 選擇小齒輪材料為40Gr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）；
4） 選小齒輪齒數(shù)Z=25，大齒輪齒數(shù)取Z=60
1）選擇材料及確定需用應(yīng)力
小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB＝236
大齒輪選用45號鋼，正火處理，HB＝190
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》查得
（2） 確定各種參數(shù)
齒輪按 9等級精度制造
由于原動機(jī)為電動機(jī)，工作機(jī)為帶式輸送機(jī)，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩軸承間對成布置，一般按照中等沖擊載荷計(jì)算。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教材中表11—3得：
取K=1.3
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教材中表11—4取：
區(qū)域系數(shù) ZH=2.5 彈性系數(shù) ZE=188.0
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教材中表11—6?。糊X寬系數(shù)
由
（3）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
齒數(shù)取Z1=25，則Z2=25×2=50。
故實(shí)際傳動比
模數(shù)
取m=4
計(jì)算圓周速度
V=
(3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)
(4)、計(jì)算縱向重合度
(5)、計(jì)算載荷系數(shù)
由表10-2 查得使用系數(shù)K=1
根據(jù)V=3.56m/s ,7級精度，由圖10-8 查得動載荷系數(shù)；由表10-4查得
的計(jì)算公式：
由圖10-13查得K
由圖10-3查得
所以載荷系數(shù)：
(6)、按實(shí)際得載荷系數(shù)校正所算得得分度圓直徑
由式10-10a得：
3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式（10-17）得
1)、確定計(jì)算參數(shù)
(1)、計(jì)算載荷系數(shù)
(2)、根據(jù)縱向重合度從圖10-28 查得螺旋角影響系數(shù)
(3)、查取齒形系數(shù)
由表10-5查得
(4)、查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5查得
(5)、由圖10-20c查得齒輪1的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 齒輪2得彎曲疲勞強(qiáng)度極限
(6)、由圖10- 18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
(7)、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 由公式10-12 得
(8)、計(jì)算大、小齒輪 并加以比較
通過比較大齒輪的 數(shù)值大
（9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為10%,取安全系數(shù)s=1,由式(10-12)得
=/s=510 MPa
=/s=495 MPa
=(+)/2=502..5MPa
3.6 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
我們是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件來計(jì)算軸的最小直徑，這種方法只按軸的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度：如果還受不大的彎矩時，則用降低需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的方法予以考慮。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，通常用這種方法來初步估算軸的直徑。對于不大重要的軸，也可作為最后的計(jì)算結(jié)果。
軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：
式中A0=110-160，，
考慮軸上要安裝鍵，為安全起見，我們?nèi)。?
確定軸的各段尺寸和長度
1.第一段用于安裝大鏈輪，由鏈輪的齒數(shù)30,16A該端軸的直徑為44mm，雙排鏈鏈輪的總寬度43.89，考慮到凸緣，則鏈輪總寬度為75，此段軸徑寬度為75mm。
2.第二段只是在該段軸的右端安置一個軸承，同時配合軸承套的長度要求，由于該軸受軸向力，我們選用圓錐滾子軸承32009，內(nèi)徑45mm，外徑75mm，寬度20mm，加上軸套和密封圈的尺寸，我們?nèi)≡摱屋S的長為50mm.
3.由于軸的定位肩的高度h一般取為（0.07～0.1）d，取軸的直徑為45mm。此段定位軸肩軸徑為50mm，寬度10mm。
4.第四段軸本來采用光軸，但由于為了在轉(zhuǎn)動過程中需要隨時調(diào)節(jié)，。
5.第五段軸與第二段相同為圓錐滾子軸承安裝位，直徑35mm，長度20mm。
3.7中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
中間軸為惰輪的安裝軸，轉(zhuǎn)矩與上鏈輪輸出軸相同則如下：
我們是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件來計(jì)算軸的最小直徑，這種方法只按軸的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度：如果還受不大的彎矩時，則用降低需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的方法予以考慮。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，通常用這種方法來初步估算軸的直徑。對于不大重要的軸，也可作為最后的計(jì)算結(jié)果。軸的最小半徑條件為：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》軸常用幾種材料的及值，。
，
由以上的公式得
：
代入數(shù)據(jù)得：同上一樣最小軸徑32mm，兩端為了裝軸承，軸徑選用35mm。
此段軸的安排我們只選用三段，即中間端為安裝惰輪，兩端連接機(jī)架，兩端軸徑35mm，中間段軸徑40mm。
在惰輪端的軸徑我們做成與一端安裝軸承端為同一軸徑，不用采用階梯式，此方式為了加工更方便，同時也為了考慮此段未受多大的力，如上圖所示。
3.8 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
經(jīng)過齒輪減速后的此段軸的轉(zhuǎn)矩如下
我們是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件來計(jì)算軸的最小直徑，這種方法只按軸的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度：如果還受不大的彎矩時，則用降低需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的方法予以考慮。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，通常用這種方法來初步估算軸的直徑。對于不大重要的軸，也可作為最后的計(jì)算結(jié)果。
軸的最小軸徑要求：
代入數(shù)據(jù)得：
我們?nèi)。?
1.第一段軸徑最小為50mm，此段配換軸承31311，軸承外徑120mm，寬度31.5mm，軸段寬度取50mm。
2.第二段安裝在大齒輪中，取軸徑60mm，寬度取120mm。
3.第三段為軸承30311端，軸徑50mm，軸承寬度31.5mm，為了輸出端還要接上三爪卡盤，取長度190mm。
3.9 各軸的校核計(jì)算
1.鏈輪輸出軸的校核
1）計(jì)算受力
轉(zhuǎn)矩T:T=177.8N?m=1.778×105 N?mm
圓周力Ft: Ft===8081.8N
徑向力Fr: Fr=Ft?=8081.8?tg20°=2941.53N
2)計(jì)算軸支反力:
水平面支反力:
= =·Ft=·8081.8=4040.9N
垂直面支反力
=Fr·==3302.7N
= Ft－=8081.8－3302.7=4779.1N
3)計(jì)算彎矩:
水平面彎矩
MCH= ·AC=4779.1*（256+228）=2313084.4N?mm
垂直面彎矩
MCV= ·AC=3302.7*484=1598506.8 N?mm
合成彎矩
MC==
=2801785.1N?mm
4)軸的扭矩
T=70.1N?m=1.778×105 N?mm
鏈輪輸出軸的彎矩圖
2.中間軸的校核
1）計(jì)算受力
轉(zhuǎn)矩T:T=177.8N?m=1.778×105 N?mm
圓周力Ft: Ft===10160N
徑向力Fr: Fr=Ft?=10160?tg20°=3697.9N
2)計(jì)算軸支反力:
水平面支反力:
= =·Ft=·10160=5080N
垂直面支反力
=Fr·==3697.9N
= Ft－=10160－3697.9=6462.1N
3)計(jì)算彎矩:
水平面彎矩
MCH= ·AC=5080*100=508000N?mm
垂直面彎矩
MCV= ·AC=3697.9*100=369790 N?mm
合成彎矩
MC===628410.7
=628410.7N?mm
4)軸的扭矩
T=458.4N?m=1.778×105 N?mm
中間軸的彎矩圖校核
3.輸出軸的校核
1）計(jì)算受力
轉(zhuǎn)矩T:T=237.1N?m=2.37×105 N?mm
圓周力Ft: Ft===9484N
徑向力Fr: Fr=Ft?=9484?tg20°=3451.9N
2)計(jì)算軸支反力:
水平面支反力:
= =·Ft=·9484=4742N
垂直面支反力
=Fr·==3451.9N
= Ft－=9484－3451.9=6032.1N
3)計(jì)算彎矩:
水平面彎矩
MCH= ·AC=4742*190=900980N?mm
垂直面彎矩
MCV= ·AC=3451.9*190=655861 N?mm
合成彎矩
MC==
=1110180.1N?mm
4)軸的扭矩
T=237.1N?m=2.37×107 N?mm
輸出軸的彎矩圖
結(jié) 論
本次設(shè)計(jì)的葡萄覆土機(jī)按葡萄種植行距為4 m 進(jìn)行分析計(jì)算。
人工作業(yè)：1 人10 h 可埋藤200 m，單價(jià)按0.4 元/m，則人工費(fèi)用為80 元/ 日，人工作業(yè)成本為2 051 元/hm2。機(jī)具作業(yè)：小時生產(chǎn)率為2.5～5.0 km/h，一個作業(yè)季節(jié)可完成作業(yè)面積35 hm2 以上，機(jī)具的作業(yè)成本為420 元/hm2，每公頃降低作業(yè)成本1 631 元。
本次設(shè)計(jì)的葡萄覆土機(jī)有以下特點(diǎn)：
（1）整機(jī)采用三點(diǎn)全懸掛式連接，機(jī)組作業(yè)時拖拉機(jī)承受部分機(jī)具重量和作業(yè)阻力，可改善拖拉機(jī)的牽引性能，結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動性好。
（2）應(yīng)用鏈傳動和帶傳動設(shè)計(jì)，機(jī)具結(jié)構(gòu)和工作原理簡單，整機(jī)國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件和通用件選用程度高，機(jī)具故障檢查維修方便。
（3）整機(jī)設(shè)有拋土換向機(jī)構(gòu)，可使機(jī)組在每個行間都能通過換向后進(jìn)行覆土埋藤作業(yè)，滿足了葡萄單壁籬架種植方式的埋藤作業(yè)特點(diǎn)。
為加大輸土量并使土壤細(xì)碎，提高機(jī)械埋藤質(zhì)量，可在集土鏟部分加裝強(qiáng)制送土機(jī)構(gòu)；完善拋土控制機(jī)構(gòu)，加裝液壓缸以提高自動化程度
致 謝
自從畢業(yè)設(shè)計(jì)開始以來，xxx老師就帶領(lǐng)我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)并給我們講解葡萄覆土裝置的有關(guān)知識和覆土裝置的設(shè)計(jì)的介紹。在設(shè)計(jì)的這段時間內(nèi)，xxx老師都一直帶領(lǐng)著我們并耐心的、不厭其煩的給我們講解有關(guān)知識。在xxx老師的幫助下，我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)習(xí)任務(wù)，而且完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研和資料的搜集、文獻(xiàn)的查閱工作，并按期完成了開題報(bào)告、實(shí)習(xí)報(bào)告和畢業(yè)設(shè)計(jì)翻譯的撰寫。在我們正式進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)后，我自己遇到過很多問題和困難，但xxx老師每周都能在百忙之中騰出時間為我們悉心講解，并且給我提出過很多中肯的建議，而且xxx老師每周都能及時了解我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況，并給我們提出具體的設(shè)計(jì)任務(wù)。Xxx老師的治學(xué)態(tài)度和為人的直率、誠懇都給我們樹立了良好的榜樣，有時間的時候也教我們做人的道理，使我們受益終生。在此，在實(shí)習(xí)當(dāng)中跟我們講解我們所碰到的問題，我對xxx老師表示崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]賈生.10PF-90A型葡萄覆土埋藤機(jī)的設(shè)計(jì)研.農(nóng)業(yè)機(jī)械[J],2011,3(2).
[2] 李憶萱.中型葡萄藤越冬掩埋機(jī)的研究[N].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008-6-17（3）
[3]河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械管理局.新編農(nóng)業(yè)機(jī)械讀本[M].河南科學(xué)技術(shù)出版社，2004（1）.
[4]秦貴.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化新技術(shù)[M].農(nóng)業(yè)出版社，2008（1）
[5]趙勻.農(nóng)業(yè)機(jī)械分析與綜合[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009（1）
[6]楊剛橋，洪建國.農(nóng)業(yè)機(jī)械與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)[M].科學(xué)出版社，2012（1）