稻田筑埂机的总体设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 设计课题为稻田筑埂机的总体设计，来源于生产实际。本设计主要是为减少人力劳动强度，提高工作效率。设计了一种悬挂式筑埂机，对其结构和原理进行介绍。筑埂机主体由机架、变速箱、推压埂装置和旋耕刀等部件组成。筑埂机采用旋耕刀进行取土和推压圆盘辊镇压成埂，实现一机解决取土和筑埂。并解决了筑埂质量参差不齐的问题，保证了筑埂要求，各项农艺技术指标均达到要求。本课题设计新颖，实用性强，操作简单，具有较大的农机市场前景。 关键词： 筑埂机；稻田；悬挂式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is to A is of a to to a to of of is in of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 . I . 言 . 绪论 . 1 题的意义 . 1 埂的农艺要求 . 1 机结构及其工作原理 . 1 拉机的选择 . 2 2 关键部件设计过程 . 3 压筑埂装置设计 . 3 耕集土装置设计 . 5 齿轮箱设计 . - 11 - 齿轮传动箱齿轮的设计与校核 . 14 架 . 18 承的选择 . 18 3 工作前的安装与调整 . 20 4 筑埂机使用技术要点 . - 22 - 5 结论 . - 23 - 参考文献 . - 24 - 致谢 . 24 附录 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 前 言 随着我国农业快速发展，劳动力紧张的问题更显突出。其中，水田的全程机械化作业，是重点研究的方向。稻田筑埂机应运而生。稻田筑埂机是一种农业机械，用于稻田的筑埂，方便 ,快捷，节省了大量的人力 物力，是一个必要的农业机械。稻田淹灌是把稻田田地划为田格，在田格四周筑埂，灌溉后会对水层厚度有很好的保持作用，对土壤从上到下的浸润。筑埂是实现稻田灌溉的关键之处，高质量的田埂不但能节省水资源，减少水的浪费，更重要的是，还可以确保水稻对水分的需要。稻田筑埂是水稻生产过程中的整地环节，同时也是水稻生产机械化的重要环节。 筑埂机由机架、旋耕集土装置、推压筑埂装置和变速箱等组成。推压筑埂装置是由锁紧螺丝固定在安装座上，安装座是由 压筑埂装置是用焊接的方式固定在轴上，轴是通过带座轴承连接到机架上 的。机架上焊接有牵引架。筑埂机是通过牵引架与拖拉机三点悬挂连接。拖拉机向前行驶，筑埂机前头的旋耕集土装置首先入土翻耕，将土推向机架中间，进入后面的推压筑埂装置的筑埂范围；将大量的土培植成土埂。推压筑埂装置跟着转动，对土埂进行成型压实。一次进地，就可以实现筑埂的作业，筑出的田埂结实规整，满足各项农艺要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 1 绪论 题的意义 设计课题为稻田筑埂机的总体设计，来源于生产实际。本设计主要是为减少人力劳动强度，提高工作效率。设计出一种悬挂式稻田筑埂机，对该机械结构和工作原理进行介绍。筑 埂机主体由机架、变速箱、推压埂装置和旋耕刀组成。 本课题设计新颖，实用性强，操作简单，具有较大的农机市场前景。 埂的农艺要求 筑埂机所筑田埂高度为 250 300 底宽度为 400 600 顶宽度为 250 350 度系数 壤坚实度为 80 110业时间为每年 4 月中旬或 9 月下旬，取土后沟渠深度小于 100 机结构及其工作原理 悬挂式稻田筑埂机是一种专门用在稻田筑埂的农业机具，主要是由推压筑埂装置、旋耕集土装置、传动系统、机架等构成。其 中推压筑埂装置、旋耕集土装置是最主要的工作部件，结构如图 1示。 1. 传动轴 2. 侧齿轮箱 3. 万向节 4. 推压筑埂装置 5. 侧齿轮箱 6. 万向节 7. 变速箱 8. 旋耕集土装置 图 1筑埂机结构简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 机架上从前至后依次安装传动轴 1，变速箱 7，通过万向节 3和 6分别与侧齿轮传动箱2和 5相连接， 4和 8分别是筑埂机的主要工作部件推压筑埂装置和旋耕集土装置。 工作时，筑埂机的动力是由拖拉机的动力输出轴来提供，通过万向联轴 器与传动轴相连接，传动轴也是通过万向联轴器来和变速箱相连接，由变速箱通过万向联轴器与侧齿轮传动箱连接，从而来带动旋耕集土装置和推压筑埂装置工作。 筑埂机筑埂一般要经过 2 个工序：旋耕集土和推压筑埂。根据筑埂工序来设计旋耕集土装置和镇压装置。这 2 个工作装置必须安装在机架之上，根据工序要求，取土装置在前，镇压装置在后。筑埂机工作时，旋耕集土装置将土聚集到推压筑埂装置，通过推压筑埂装置镇压土壤形成田埂。 拉机的选择 选择 40力轮式拖拉机 轮驱动。飞动 (495 大冲程）或江动 动机， 12 小时功率 速箱前进档 8 个，倒档 4 个，啮合套换档，后轮距可调，带有差速锁双作用离合器，力、位调节提升器、三点式悬挂。一组液压输出，全液压转向，双速动力输出轮胎。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 2 关键部件设计过程 压筑埂装置设计 根据农艺要求，田埂高度为 250 300 底宽度为 400 600 顶宽度为 250350 作时，通过盘片和推压辊压实土壤成埂。如图 2示。 1. 盘片 2. 推压辊 图 2推压筑埂装置结构图 推压筑埂装 置的受力情况如图 2示。当推压筑埂装置作匀速运动时，在 面内 平衡方程为 021 x（ 2 0s y （ 2 0211 o y 2 其中 111 R 1 2 （ 2 )( 2122212 （ 2 211(2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 21 （ 2 假设 1， N2=2， 1= 2=1，则将式（ 2式（ 2式（ 2式（ 2 111m a （ 2 222m a x2 s （ 2 2（ 2 代入式 （ 2式（ 2 s g s 22122211 )()(2 （ 2 )(2 2122211 （ 2 根据以上受力分析计算可以确定驱动力矩，完成推压筑埂装置的设计。 注：以上各公式中字母所代表参数详见附录 。 面受力 面受力 图 2压筑埂装置受力分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 耕集土装置设计 辊的结构 图 2刀辊结构图：刀轴是用无缝钢管制成，刀轴的两端焊接轴头，刀轴上焊接刀座，刀座按照螺旋线排列焊接在刀轴上，通过刀座和螺栓来安装刀片。 1. 左轴头 2. 拦板 3. 刀座 4. 刀轴套 5. 右轴头 图 2刀辊结构示意图 轴转速选定 在筑埂机匀速工作的情况下，筑埂机所消耗的功率随着刀轴转速的增大而增大，比较理想的配合是较低的刀轴转速和较高的前进速度，这样功率消耗虽然增加了一些，但与此同时，筑埂的效率也提高 了，仍然可以降低单位面积的功率消耗。近几年来看，刀轴转速降低的趋势更为显著。另外稻田筑埂机的旋耕刀轴转速一般在 200围内，由于土地的比阻不同，筑埂机的旋耕刀轴转速也会因此而不同，粘性较大的土地比阻也较大，转速应该偏低一些。砂性土地的比阻相对较小，转速可适当偏高一些。为了提高筑埂机的工作效率，减少功率消耗，本设计稻田筑埂机旋耕刀轴转速选取 200r/ 辊轴的选择与计算 刀辊轴可以选用实心或空心材料制造。空心轴能够在较低的重量下传递较大的扭矩，而且也可以较好的抵抗 扭矩，各方面均可达到工作要求。空心轴的尺寸应该根据最大传递扭矩进行计算，并以扭曲应力来进行验算。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 通常最小截面系数在轴端处镗过管孔的位置是最小的。（下图 2 图 2轴端 面 扭转应力按下式计算： WM 式中 W = 22D = 当扭 曲时，最小的截面系数。 D ：为管子的外径 2 管的壁厚（ d 管的内径） 轴端的花键选择应该根据最大比压和平均比压。当材料的硬度 35 时，矩形端面花键上的最大比压应该小于 20 最大比压按下式计算： )4()4( 00m a x 式中 为花键轴的外径 0d ：为花键孔的内径 l ：为花键的（平均）工作长度 n ：花键的数量 (1)刀辊轴的设计计算说明 选择 40质处理， 假设刀辊轴的外径00 取内径0d=80锥滚子轴承的效率为 =轴上齿轮传动的效率为齿=5P=刀n=233r/ 得： 刀P= 2P 6 2齿 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 刀P= T=刀刀 按最大比压少于 20 即 20设计刀辊轴的直径。 m a a x )4/()4/ ( n 刀= 72301 5 3 5 6 4 0 /1 5 =20 扭曲应力验算 ： W 其中： 2)( =（ 100W =782 3=M = 1 =185所设计的刀辊轴的直径满足要求。 刀辊轴的外径为： 100辊轴的内径为： 0d =80花键的个数为： N=8 外花键的平均工作长度为： l =40 旋耕刀的设计 弯刀刀刃的设计包括切沟墙的侧切刃和切沟底的正切刃两部分。对于水田工作的稻田筑埂机而言，工 作时候最容易发生的状况是刀轴缠草，为了使发生这种情况时候的严重程度减小，所以对弯刀的要求会更高。其刃口曲线的要求是：当弯刀工作时 ,先由侧切刃沿着纵向切削土地 ,并且是离轴心较近的刃口开始切割 ,由近及远 ,最后由正切刃横向切开土地。这样的切削过程能够把草茎压向未耕地。草茎和残茬即使没有被弯刀切断 ,也能够通过刃口曲线的合理形状使其从端部滑离弯刀 ,这样弯刀就不会缠草了，可以顺利的切削土壤，进行作业。 耕刀的结构组成 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 旋耕刀主要由侧切面、正切面、过渡面三个部分组成。侧切面有切开土垡，隔断或抛开草茎、残茬的 功能；正切面除切土功能外还具有碎土、翻土和抛土等功能。 切刃的设计 我们国产的各种弯刀，侧切刃均为等距离螺旋线，也称阿基米德螺线。 其方程为： 0 （ 2 0 螺线起点的极径（ 螺线极角每增加 1弧度，极径的增量 ( 螺线上任意点的极角（ 螺线终点处的极径： 0 (2在确定 n 、 0 及 n 值后可求出 值： = （ n 0 ） / n (2螺线起点的极径 0 是为了避免无刃部分切土。 0 可由下式求得 0 = 21222 )2(2 (2式中： S 切土节距； 设计耕深（为本设计中的最大耕深）； R 弯刀回转半径，为了使阻扭矩减小，应该在同时满足耕深 要求和结构许可的条件下，选用较小的尺寸。 根据经验公式计算出 S: S =60000 =60000 (200 260 (2式中 旋耕机的前进速度 取 n 刀轴转速 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - z 同一切割小区内的弯刀 取 z = = 21222 )1501502452(2602260245( = 螺线终点处的极径 n ； 为了使螺旋线能够与正切刃圆滑过渡， n 取值通常比弯刀回转半径小 10n =230线终点的极角 n : 可由下式 求得： n =（ n - 0 ） / n (2式中 n 为螺线终点处的滑切角，常取 5060； 这样可得： )( 0=(230* 55 /)( 0 =( 代入式 0 ，并从 0到n之间分成若干份，顺序选定若干 代入 该式，分别求出对应的 ，即可作出侧切刃螺线。 螺线的静态滑切角 （刀刃的曲线角）即刀刃上某一点的极径与该点切线之间的夹角。其数值应当满足不缠草和旋耕阻力小的原则， 即 : 90- 式中 根茎对刀刃的摩擦角。 切刃曲线设计 正切刃曲线是空间曲线，为了能够使沟底比较平整，正切刃曲线位于刀滚的圆柱面上。该曲线在侧视图上其投影为圆弧，两段刃口间以圆弧线相连接。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 座的轴向间距和刀的总数 刀通过 1 刀座固定在刀轴上，刀座用 16板冲压成二半，套和后焊接而成，也可用精密铸造 制成。 由于旋耕刀切土时刀端撕裂附近的土层，因此，刀座的间距 b 可较弯刀工作幅宽 b =b+ b( ) 5 20 每台旋耕机上安装的弯刀总数 Z可按下试计算 Z =1000b 试中 Z为取偶数 中间传动的筑埂机来说， B 为左右刀滚的耕幅之和 计算得 b =500 b=480 Z =18 耕刀的选择 根据 以上对 旋耕刀 正切刃曲线、侧切刃曲线和旋耕 取 土的农艺要求的分析，查阅 农业机械 学手册选取 深 160转半径 245 齿轮箱设计 如图 2锥齿轮箱示意图 1 轴承盖 2. 油封 4. 轴承座 5. 大锥齿轮 6. 螺栓 7. 滚子轴承 8. 螺栓 9. 小锥齿轮 10. 螺钉 图 2齿轮箱示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 锥齿轮强度计算 (1)按齿面接触强度设计 传递功率 P = r/锥n r/椎n 传动比 u = 于该对齿轮为闭式传动，闭式传动可以按照齿面接触强度进行计算。 213221311 9 5 1) 1 7 2（ 2 载荷系数 K=矩 551 小锥 动比 u=轮接触疲劳极限 H 齿轮接触强度安全系数 设计齿轮许用接触应力 M P 6 0 0 l i m 195 1 2 332131 端模数 c t c t ct ct 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 外锥距 i 5 3s i 1 ee 齿宽 b 取 b=44际齿宽系数 b中点模数 6 5 中点分度圆直径 2 m 0)1 4)2 (2)锥齿轮校核 121（ 2 式中 使用系数 K 动载系数 Z 中点区域系数 1弹性系数 Z 螺旋角系数 1Z 再和分配系数 111 Mt 许用接触应力 m i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 计算接触应力 M P 比较得 结果： 校验通过。 计算公式 （ 2 F 为计算应力， 为许用应力 ,数值同 前。 复合齿形系数 1141 2 l 载荷分配系数 12 M P 齿根许用弯曲应力 M P XR r e e 0m i n 比较得 结果： 校核通过。 齿轮传动箱齿轮的设计与校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 如图 2侧齿轮传动箱示意图 图 2侧齿轮传动箱结构示意图 轮的材料、精度和齿数选择 根据同类型结构，大小齿轮构造选用 20面渗碳淬火 1度 6 62 7级，轮齿表面粗糙度为 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 硬齿面闭式传动，失效形式为点蚀 5 3 i= 轮的设计计算 (1)没计准则 按齿轮齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核； (2)按齿面接触疲劳强度设计； 17 3 11 12 2 5661 1500 500 选取材料的弯曲劳极限应力为： 150 50 应力循环次数 1 7 711 083 4 36060 由 1108式计算得 i 38.0d Z 51 则 7712 1 7 弯曲疲劳寿命系数 1 7 由 1 7得接触疲劳安全系数 , 弯曲疲劳安全系数 选 由 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 3 6 0 01m i nl i 3 6 0 02m i nl i 4 01m i nl i 4 02m i nl i 323 0 0 0 343931 0 0 060 111 011 1V=1A=1K， K1 1m=7 由于要保证耕深，提高承载能力所以选择了 15 齿，而为加工不产生根切的最少齿数为 17，选择小齿轮齿数为 15，小于最小根切数，因而 15齿的齿轮加工时一定会产生根切，所以小齿轮要用变位齿轮（正变位）。 一对齿轮主要尺寸的计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 22 总变位 X=据类比得 度圆直径 0533 0544 压力角 20 啮合角 s s X 中心距变动系数 1co 3 o s 20c o 315 中心距 齿高变动系数 齿数比 圆直径 32123 齿顶高 齿根高 全齿高 齿顶圆直径 12 333 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 02 444 齿根圆直径 33 02 444 公法线长度 跨测齿数 固定弦齿 厚 固定弦齿高 二对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算 22 总变位 X=据类比得 4= 度圆直径 0655 0566 压力角 20 啮合角 s s X 中心距变动系数 1co 5 s 20co 223 中心距 齿高变动系数 齿数比 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 圆直径 5 51 6 齿顶高 齿根高 全齿高 齿顶圆直径 82 666 齿根圆直径 22 666 公法线长度 跨测齿数 固定弦齿厚 固定弦齿高 架 按照机具的总体结构装配需要 ,并确保各组件之间有足够的间隔距离和各工作部件的前后距离 ,并保证机具的性能。因此 ,本机设计了框架式和三角形机架结构。 承的选择 根据外形尺寸、和轴径的要求在手册 10308型号轴承。 根据上面轴段的设计，知道第一轴安装的轴承为圆锥滚子轴承，其轴段直径为40d ，根据常用轴承类型及代号标准（ 297选取圆锥滚子轴承 30208C，其 80d ， 100D ， 10b 。第轴、第轴上主要承受轴向力 ,承受扭矩很小 ,故选择球轴承即可 。 传动轴安装的轴承为深沟球轴承，其轴段直径为 65d ，根据常用轴承类型及代号标准（ 297选取代号为 6308的深沟球轴承，其 d=40， 65D ， b=18。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - 3 工作前的安装与调整 稻田筑埂机作业之前，旋耕刀的分布和安装是一项至关重要的工作。安装不当，会严重影响到作业质量，由于刀片旋转不平衡，将会导致机件损坏，还会使机组震动增大，对机具损坏会很严重。为了让筑埂机在稻田作业时，避免漏耕的现象，刀辊轴受力均 匀，旋耕刀在刀辊轴上的排列配置，应当满足以下要求： （ 1）配置两把以上的刀片，应确保切土量相等，从而确保筑埂质量好，耕后沟底平整。 （ 2）在刀轴旋转一周的过程当中，在同一相位角，必须确保一把刀入土，以确保工作的稳定性和刀轴负荷均匀。 （ 3）相继入土的刀片，在确保可以达到筑埂的农艺要求时，在刀轴上的轴向间距越大越好，以免发生堵塞的现象。 （ 4）左弯刀和右弯刀片应交错分布，以保证刀轴两端轴承受力平衡。刀片按螺旋线规则排列。 旋耕刀的安装方法： 内装法 安装时，所有刀片都朝向刀轴中央。 当拖拉机的前进速度一定时，刀轴转速快，碎土性能好；刀轴转速慢，集土能力差。而当刀轴转速恒定时，拖拉机速度越快，则土块越粗大。一般情况下，刀轴的旋转速度通常要用慢档，当要求土壤特别细碎时，这时候可以使用快档。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 4 筑埂机使用技术要点 （ 1）正确选择旋耕刀片的安装方式。 （ 2）万向节传动轴的安装。 万向节传动轴由 2个活节构成，安装的时候需要注意两点：一是筑埂机在升起或工作状态时，方轴与套既不要顶死，还要有足够的配合长度；二是必须使方轴和套的夹叉处在同一平面内，以免影响筑埂机作业质量和造成拖拉 机与筑埂机传动系统及相关零件损坏。 （ 3）筑埂机的调整。 （ 4）前进速度选择。 筑埂机前进速度选择的原则 :既要确保工作质量，同时还要充分发挥拖拉机的功率，从而达到高效、优质、低耗的目的。在通常情况下，前进速度为 3km/h。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 5 结论 本课题针对人工筑埂劳动强度大，工作效率低等主要问题，设计这样一种悬挂式稻田筑埂机，并对其关键部件的工作机理进行分析，得出以下结论： 1）设计的筑埂机旋耕集土装置，通过对刀片的运动分析， 从而确定了旋耕刀轴的转速为 200 r/过对所筑田埂截面的分析，得出取土宽度为 160 土深度为 3095 旋耕刀的配置和分布提供理论依据。 2） 通过对推压筑埂装置的受力分析，得到推压筑埂装置的驱动力矩，为稻田筑埂机的动力分配、优化奠定了理论基础。 3） 通过以上分析，该设计方案是可行的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 24 - 参考文献 1 关振君 . 稻田筑埂机的设计研究 J. 农业科技与装备， 2011(10)： 20 22. 2 杜巧连等 电液控制系统设计与试验 J2008， 39(8)： 62 65. 3 丁为民等 . 反转旋耕刀滑切角分析与计算 J. 农业机械学报， 2001， 32(6)： 26 29. 4 丁为民等 . 反转旋耕刀正切面分析及参数选择 J. 农业机械学报， 2004， 35(4)： 40 43. 5 贾洪雷等 . 耕作刀片在刀辊上的多头螺旋线对称排列法 J. 农业工程学报， 2011， 27(4)： 111 116. 6 李伯全等 . 抛土率估算的模糊动态聚类分析方法 J. 农业机械学报， 2002， 33(6)： 37 39 7 高建民 . 斜置旋耕刀侧切刃曲线的理论研究 J2002， 32(2)： 24 25. 8 涂建平等 . 秸秆还田机刀片及刀片优化排列的研究 J. 农机化研究， 2003(4)： 102 104. 9 陈钧，近江谷和彦，寺尾日出男 . 高速摄影法研究旋耕刀抛土特性 J. 农业机械学报， 1994，25(3)： 59 60. 10 贾洪雷等 . 旋耕 碎茬通用刀片结构参数优化试验 J. 农业机械学报， 2009， 41(7)： 4550. 11 胡杭湘等 . 旋耕机受侧载 整体协调变形模型初探 J. 农业机械学报， 1993， 24(4)： 28 32. 12 车刚，张伟，万霖