温室用小型旋耕机的设计

⑧刀片技术要求与质量指标应符合表4-6的规定表4-6技术要求与质量指标单位（mm)序号项目指标刀座式旋耕刀1刀柄硬度36HRC~45HRC2刀身厚度45HRC~54HRC3金相组织刀柄回火屈氏体刀身回火马氏体4单边脱碳层厚度≤0.25弯刀回转半径偏差R≥195上极限为0，下极限为-4R<195上极限为0，下极限为-36刀身长度尺寸偏差±17刀柄固定孔对称度0.58刀柄厚度10±0.39刀柄厚度偏差—10刀柄宽度S24T3211正切面弯折角偏差±212刀柄固定孔孔径S10.5T12.513刀柄固定孔中心距偏差±0.514工作幅度偏差±415刃口宽度12±116刃口宽度偏差—17刃口厚度1.0~2.018刃口线质量刃口线应光滑19表面质量刀面不应有裂纹20单刀功率消耗≤样刀功率消耗21防锈措施进行防锈处理4.2.3刀片的排列组合为了旋耕机在工作过程中不会出现漏耕，堵塞等问题，并且使得刀轴的受力均匀，一般刀片用螺旋线布置，刀辊转动360°,都会有弯刀进入土壤，能够使得扭矩更加平衡。在相同的回转平面，如果安装两个或更多的刀片，要确保进给量的均等，才能确保碎土的优良品质，耕后沟底平。为了让旋耕机重心更稳，降低刀辊轴承侧压力，保证旋耕机机架的直线运行，刀片左弯刀和右弯刀需要交替切割土壤，尽量加大轴向两相邻弯刀之间的夹角，防止旋耕机设备卡死。旋耕刀片的排列组合如图4-4图4-4弯刀排列4.刀轴转速选定拖拉机前进速度与旋耕机的刀轴转速十分相关。一般情况下，对于不同耕种环境，采取不同的速度，旱耕作业速度稍慢，一般为2-3km/h，旋耕刀片的速度也略小为200r/min；进行水耕或者耙地作业时，速度一般定为3~5km/h，旋耕机的转速保持270r/min左右。我们在此假设刀轴的转速是260r/min。4.3皮带轮的分析与参数设计4.3.1带轮的比较对于带轮来说，最重要的要求就是要轻便、加工工艺性良好、质量分布均一，与一般V带相接触时，槽面要光洁度高。为了缓解带材磨损问题，合理的轮型设计至关重要。带轮由三个部分组成，分别是带轮外圈环形部分：轮缘，轴部的筒形部分：轮毂，带轮中间部分：轮幅。带轮分成了三个部分，分别是外圈部分的轮缘；轴部的筒型轮毂；还有中间部分的轮幅。通常情况下，为了能够使得带内弯曲应力降低，要使用大直径带轮，但是这样就使得传动轮廓尺寸变大。本文介绍了一种确定大带轮最大外径的方法，即根据轮缘与带体接触面积来决定。通常取稍大于指定最小基准直径。在设计中可以考虑用较小的带轮直径来满足作业要求。大带轮的基准直径可以根据计算得到。在保证带轮外圆柱面上不出现椭圆度误差情况下，可以选用较小的基准直径或将其设计成一定值。大带轮和小带轮的直径通常要参考带轮的基准直径。4.3.2小皮带轮的设计小皮带轮的轮缘尺寸如图4-5，表4-7图4-5小皮带轮轮缘表4-7小皮带轮轮缘尺寸项目符号A基准宽度bd11基准线上槽宽hamin2.75基准线下槽宽hfmin8.7槽间距e15±0.3第一槽对称面至端面9最小距离fmin9槽间距累积极限偏差±0.6带轮宽B=(Z-1)e+2f外径da=dd+2ha轮槽角ɑ34°4.3.3小皮带轮的设计大皮带轮的轮缘尺寸见图4-6表4-8图4-6大皮带轮轮缘表4-8大皮带轮轮缘尺寸项目符号A基准宽度bd11基准线上槽宽hamin2.75基准线下槽宽hfmin8.7槽间距e15±0.3第一槽对称面至端面9最小距离fmin9槽间距累积极限偏差±0.6带轮宽B=(Z-1)e+2f外径da=dd+2ha轮槽角ɑ36°4.4蜗轮蜗杆的设计与计算4.4.1蜗轮蜗杆的设计依据与作用蜗轮蜗杆之间采用啮合的方式连接，与齿轮齿条关系类似，其作用是传递两交错轴之间的运动和动力，实现机械的传动和变速。根据相关文献标准GB/10085-1988的记载与分析，选用渐开线蜗杆（ZI)与对应的蜗轮。4.4.2蜗轮蜗杆的材料选择本文设计的蜗杆的传动功率不大，速度适中，精度等级是八级，因此蜗杆采用45钢制造。本文介绍了一种确定大带轮最大外径的方法，即根据轮缘与带体接触面积来决定。本文中对蜗杆螺旋齿面进行淬火处理。在材料选择方面，蜗轮的轮缘材料采用具有更高硬度和耐磨性的ZCuSn10P1型砂模浇注。4.4.3蜗杆蜗轮齿数的确定蜗轮转速为：4.4.4按齿面疲劳强度进行设计（1）根据设计方案和准则传动中心距(2)蜗杆转矩T2按Z1=4,估取效率，则(3)载荷系数(4）弹性影响系数(5)接触系数先假设蜗杆分圆直径和传动中心距的比值，可查得。(6)确定需用接触应力要求蜗轮接触应力。应力循环次数寿命系数则(7)计算中心距取中心距。取模数，蜗杆分度圆直径。可查得接触系数因为,因此以上计算结果可用。4.4.5蜗杆蜗轮的参数与几何尺寸蜗杆(2)蜗轮4.4.6校核齿根弯曲疲劳强度所以弯曲强度是满足的。4.4.7验算效率η=(0.95−0.96)大于原估计值，因此不用重算。第5章蜗轮蜗杆轴与轴承分析5.1蜗杆蜗轮轴的设计分析5.1.1蜗杆轴设计及计算1.选择轴的材料为45钢,正火,硬度为HB=170-2172．按扭转强度估算轴径，按与大带轮的标准原则，取直径3.初选轴的结构轴承选用型号为33205，其参数d=25mm,D=52mm,B=22mm.4.轴的空间受力T1T2Ft1F轴的空间受力如图5-1图5-1轴空间受力剪切力及其弯矩的计算垂直面受力如图5-2图5-2垂直面受力求得剪力图及弯矩图如图5-3 图5-3垂直剪力及弯矩水平面受力图如图5-4图5-4水平面受力求得剪力图及弯矩图如图5-5图5-5水平面剪力及弯矩合成弯矩的计算合成弯矩图如图5-6图5-6合成弯矩扭矩图如图5-7图5-7扭矩图校核轴的强度根据已知轴的弯矩和扭矩，对截面做强度校核计算。取对于B截面，Mσb对于C截面，Mσb因此蜗杆轴满足校核的要求。5.1.2蜗轮轴设计及计算1.选择轴的材料为45钢,正火,硬度为HB=170-2172．按扭转强度估算轴径，按与大带轮的标准原则，取直径3.初选轴的结构轴承选用型号为32005，其参数d=25mm,D=47mm,B=15mm4,轴的空间受力TTFFF轴的空间受力如图5-8图5-8轴空间受力剪切力及其弯矩的计算(1)垂直面受力如图5-9图5-9垂直面受力求得剪力图及弯矩图如图5-10图5-10垂直剪力及弯矩水平面受力图如图5-11图5-11水平面受力求得剪力图及弯矩图如图5-12图5-12水平剪力及弯矩合成弯矩的计算合成弯矩图如图5-13图5-13合成弯矩扭矩图如图5-14图5-14扭矩校核轴的强度根据已知轴的弯矩和扭矩，对截面做强度校核计算。取对于B截面，对于C截面，因此蜗轮轴满足校核的要求。5.2蜗轮蜗杆轴承的设计分析5.2.1蜗杆轴轴承的设计及计算（1）选取轴承33205（一对），查手册主要性能参数如下：e=0.35 轴承受力分析如图5-15图5-15轴承受力（3）蜗杆轴承计算FFr1FFFA=1862NFS1Fa2e=0.37轴承二冲击载荷系数当量动载荷PP=4755N轴承寿命5.2.2蜗轮轴轴承的设计及计算（1）选取轴承32005（一对），查手册主要性能参数如下：::e=0.43（2）轴承受力分析如图5-16图5-16轴承受力（3）涡轮轴承计算FS1Fa1=e=0.43轴承一轴承二冲击载荷系数f当量动载荷P=PP=3315N轴承寿命第6章零件键连接设计与计算6.1发动机轴键的选择与计算材料选钢，则σ键的选择和参数选用普通平键B型。根据轴径d=25mm,选平键剖面尺寸b=8mm,h=7mm,根据轮毂长45mm,选择标准键长L=28mm转矩接触长度=28mm校核强度故满足要求6.2蜗杆轴键的选择与参数材料选钢，则σ键的选择和参数选用普通平键，圆头。由手册查得d=22mm时，应选用转矩键长选择标准键长L=28mm接触长度校核强度故满足要求6.3蜗轮轴键的选择与参数材料选钢，则σ键的选择和参数选用普通平键圆头A型。根据轴径d=30mm,选平键剖面尺寸b=8mm,h=7mm,选择标准键长L=28mm转矩接触长度校核强度故满足要求总结温室大棚作业中，小型旋耕机位农户提供了很大的帮助，是农户的好帮手，此项设计有着不错的经济效益和社会效益，值得推广。尽管目前其技术并不十分成熟，功能尚不十分丰富，普及性不是十分到位，但在其功能逐渐完善的过程中，一定会被越来越多的农民用到。本课题设计以减轻温室大棚内体力劳动为目的，通过对大棚作业机械进行合理改进和创新，使其达到既能提高工作效率又能降低劳动力成本的目的。大家知道棚室经济效益相当高，但是棚室劳动强度之大，也令许多人感到害怕。目前，我国农业生产中存在着大量的劳动力浪费问题。为了降低作业强度，我们设计出一种适合于大棚栽培和农田耕作需要的新型多功能农用机械——温室用小型旋耕机。该旋耕机能够集成多种作业，例如开垦、耕地、播种等，显著降低了人工成本。本旋耕机采用侧边传动，省略中间松土铲设计，还可减少中间漏耕。通过对大棚作业机械进行合理改进和创新，使其达到既能提高工作效率又能降低劳动力成本的目的。该旋耕机扶手采用左、右、前后旋转机构设计，棚室中可随时按需转动。该旋耕机具有结构简单紧凑、操作灵活方便、工作效率高等优点，适用于各种大棚蔬菜种植及温室栽培的机械化作业。但其也存在一些问题，首先由于采用汽油发动机做动力系统，可产生少量的有害气体，其次该旋耕机机架各参数并非最优，有进一步优化的空间；第三该旋耕机需要增加一个辅助机构以减少动力消耗，提高整机性能；最后由于本文只是设计并没有做出样机，因此并未经过实验验证。本文主要是对旋耕刀盘和动力机构进行了研究，后期有足够的时间，也可进行驱动部分的设计。

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