旋耕灭茬机总体结构设计【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 1 摘 要 机械旋耕灭茬技术 是对传统的耕作技术 机械翻、耙、压耕作模式的重大改 革。它是利用旋耕机、灭茬机、联合整地机与其配套的拖拉机所进行的 一次性耕地作业技术。现在对于地上秸秆的还田技术已经趋于成熟。但对于根茬，尤其是对玉米根茬的处理。依然是困扰广大农民的一大难题 。 旋耕灭茬机总体及侧边传动装 置 设计 ，来源于生产实际。本设计主要是在普通卧式旋耕机的基础上改进设计 ,使之 既能旋耕又能灭荐，以实现一机多用。设计的主要内容为：总体方案从确定、灭茬状态总装配图 ，设计侧边或中间齿轮传动装置及刀辊轴。 通过改进设计，增 加刀辊轴的转速和转向。在工作时，通过适当的拆卸和改装，就可实现不同功能的作业，以达到一机多能的目的。 旋耕灭茬积及总体侧边转动装置的设计解决 了现有旋耕机只能旋耕不能灭茬而灭茬机又只能灭茬不能旋耕的问题 。 关键词 ： 灭茬机； 旋耕机；侧边传动装置 ； 刀辊轴；压耕 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 It of a to of a by Is it is it to on of to is it to in to of by or of of of of of in to be up to a of of of of of is is y f f 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 摘要 第 1 章 绪论 1 耕灭茬机理论和意义 1 耕灭茬机的现状 2 第 2章旋耕灭茬机总体传动方案的确定 4 耕灭茬机总体传动方案的拟定 4 耕灭茬机总体传动方案的选择 4 案对比分析 6 章小结 7 第 3 章旋耕灭茬机总体运动计算 8 耕灭茬机总体 传动组成 8 耕灭茬机总体 动力计算 8 耕灭茬机总体 动力分配 9 章小结 11 第 4 章主要零件的强度校核 12 齿圆柱齿轮的强度计算 12 齿圆柱齿轮的材料、精度和齿数选择 12 齿圆柱齿轮的主要强度的计算 12 一对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算 14 二对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算 16 齿轮的参数计算 17 的选择及计算 22 的设计及校核 22 的设计及校核 25 承的选择 31 31 V 轴上的轴承寿命计算 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 章小结 32 结论 33 参考文献 34 致谢 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第 1 章 绪 论 耕灭茬机 理论和意义 旋耕灭茬机主要来源于农业生产的需要。 我国大部分农田由于长时间以来耕作方式单一， 使土壤底部形成了坚硬的犁底层，加之多年不施用农家肥，以及大量使用化肥和农药，造成了土壤的污染。致使我国土地的 有机质逐年下降，农作物减产或产量不稳。不利于可持续农业和生态农业的发展。而根茬还田是土壤有机质的主要来源之一，对于调节土壤有机质的平衡，改善土壤腐殖质的组成状况和建立良好的农业生态系统都具有重要的理论和现实意义。 机械旋耕灭茬技术 是对传统的耕作技术 机械翻、耙、压耕作模式的重大改 革。它是利用旋耕机、灭茬机、联合整地机与其配套的拖拉机所进行的 一次性耕地作业技术。现在对于地上秸秆的还田技术已经趋于成熟。但对于根茬，尤其是对玉米根茬的处理 ,依然是困扰广大农民的一大难题。玉米作为我国主要粮食作物。种植范围广，产量 大，仅山东省就有近 267万 h 。但目前机械化水平仍然比较低。玉米根茬的茎秆直径约 22 26茬高度约 100根地表下沉深度 50 60层的次生根和根须在地表下呈灯笼状分布。最大横截面处直径 200 250大而结实的根茬位于耕作层中，直接进行旋耕碎土作业时，根茬难以切断，而且易缠绕旋耕机刀轴；播种作业时，开沟器遇根茬易发生堵塞 ,严重时无法正常作业。传统上为了解决这一问题 ,大多采用人工刨除的方法将玉米根茬清理出农田。这种方式不仅费时费力，而且严重浪费资源。据资料显示：玉米根茬干物质中有机 质含量高达 75 85 ， 养料丰富。其中含氮 0 75 、 磷 0 60 、 钾 0 9 。若每公顷还田的根茬干物质为 1200则相当于施含 5 的优质农家肥 19 5 t。 20世纪 80年代末以来。我国农机工作者在引进国外农业科研成果的基础上自主研究开发出多种类型的秸秆还田机。这类机械多利用高速旋转的甩刀逆向切断茎秆 ， 茎秆不断撞击罩板 ， 并多次受到切割破碎 ， 碎茎秆在刀辊上部甩出。玉米秸秆粗而脆 ，刚度较强，粉碎这类秸秆采用打击与切割相结合的方式。目前大多数玉米秸秆粉碎机的甩刀都采用斜切式 利用滑切作用可以减少 30 40 的切割阻力。对于细软的小麦、水稻秸秆，采用有支承切割较好，且刀刃要求锋利。锤爪式甩刀主要用于大中型粉碎机具上。据不完全统计，近 10年来全国推广应用的根茬处理复合作业机具有 10多种，主要生产地为吉林、河北、黑龙江、山东等省。单一的根茬处理是将大田作物的根茬粉碎后直接均匀混拌于 100到播前整地要求，这种处理也称灭买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 茬作业。根茬处理复合作业是指在碎茬的同时完成其他作业要求，如粉碎地上秸秆、深旋耕及播种等。由于复合作业能减少拖拉机对土壤的压实和动力消耗，因而应用更加广泛。现有的各种机具按作业 模式可大致分为灭茬机、旋耕机、旋耕灭茬机、深松旋耕灭茬机以及联合整地机等。 耕灭茬机现状 我国北方旱作地区已推广的玉米秸秆及根茬粉碎还田技术是将地上秸秆粉碎，再用旋耕机深旋翻，将碎秸秆和残茬翻埋到土层中。在破茬作业中，旋耕机的深旋翻是为了使土壤能完全掩埋秸秆，但根茬并未完全被切碎，一部分根须与土壤粘附在一起的根茬翻到地表，反而增加了播种作业的难度。由于碎茬和碎土对刀轴转速、刀片形状的要求不同，故旋耕灭茬机具应采用双刀轴旋转作业。前轴刀片破碎根茬，深度50为玉米主根地下深度 )；后轴刀片旋耕碎土 ，并对部分根茬 2次破碎，深度 100120刀轴确能满足茬和土的不同切碎要求但结构相对较为复杂。正转旋耕灭茬机由于受到旋转方向及结构的限制，覆盖性能差。试验表明：当秸秆留茬为 300400转旋耕灭茬机作业后的植被覆盖率仅为 40 。这给秸秆还田的新农艺带来了不良影响，致使许多农户放火烧秸，造成大量有机肥的浪费。反转旋耕灭茬机是近年来投入使用的一种新机具，其刀辊旋转方向与拖拉机驱动轮旋转方向相反，从耕底层将留茬和土壤一起通过刀辊和罩壳间隙抛向后方，经挡草栅栏分离后，留茬的绝大部分在栅栏前落地， 被击碎的土块通过栅栏碰到罩壳后再覆盖在留茬上，达到埋茬的目的。同时土块按上粗下细的顺序依次覆盖在留茬上，分层显著，透气性好，并且不扰乱土层，满足农艺要求。因此今后的旋耕灭茬机械应向双轴、反转的复合作业机械方向发展 。 我国与大中型 拖拉机配套的旋耕灭茬机保有量有 15万台，与手扶拖拉机与小四轮拖拉机配套的旋耕机约有 200万台，旋耕机在南方水稻生产机械化应用中已占 80 的比例，北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋耕机械。近年来，我国北方进行种植业结构调整，大力推行旱改水，水稻种植面积迅速增加，扩大了 对旋耕机械的市场需求。 旋耕灭茬机的发展至今已有 150 多年的历史，最初在英、美国家由 3燃机驱动，主要用于庭园耕作，直到 L 型旋耕刀研制成功后，旋耕机才进入大田作业。 20世纪初，日本从欧洲引进旱田旋耕机后，经过大量的试验研究工作，研制出适用于水田耕作要求的弯刀 ， 解决了刀齿和刀轴的缠草问题，旋耕机得到了迅速发展 。 孟加拉国 2000 年水稻收获面积为 1070 万 h 。农业机械发展才刚刚起步，目前只有部分灌溉和耕种设备实现了机械作业。考虑其种植方式和耕地大小，对各种型号买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 的旋耕机需求非常大 ， 其进行了自发研究但在很 大层度上不能满足国内的需求。 旋耕灭茬机可与 33 5 50 马力 )级各型号拖拉机配套。在一台主机上只需拆装少量零部件，就能进行旋耕、灭茬、条播、化肥深施等多种农田作业。 该机具主要适用于埋青、秸杆还田式在大中型联合收割机作业后的稻麦高留茬的田块上进行反转灭茬、正转旋耕、三麦条播、与半精量播种、化肥深施等多种农田作业。 我在本设计中研究旋耕机的主要内容： (1) 参与总体方案设计，绘制灭茬机工作总图 ,设计左右支臂、第二动力轴及有关轴承座等。 (2) 拖拉机佩带旋耕机灭茬机作业 ,使用 1 3 档前进速度 ， 其中旋耕机灭 茬时使用 1 2 档，旋耕 时使用 3 档 ； (3) 刀棍转速 :正转 :200r/右 (旋耕 ) 400 500r/垡 ) 反转 :200r/右 (埋青 灭茬 ) (4) 最大设计耕深 14根据同类旋耕机类比 ， 设计宽幅为 本课题拟解决的问题 是 通过改进设计，增加刀辊轴的转速和转向。在工作时，通过适当的拆 卸 和改装，就可实现不同功能的作业，以达到一机多能的目的。当需要旋耕时，采用 200r/右 的正旋作业 ； 当需要破垡和水田耕 整 时，采用 500r/右的正旋作业 ； 当需要埋青和灭茬时，采用 200r/右 的反旋作业 ； 本课题的实现解决了现有旋耕机只能旋耕不能灭茬而灭茬机又只能灭茬不能旋耕的问题。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第 2 章 旋耕灭茬机总体 方案的确定 耕灭茬机总 体 传动 方案的拟定 旋耕灭荐机状态动力为 50 马力 )， 动力由拖拉机动力输出，轴经一对圆锥齿轮和侧边圆柱齿轮带动。设计的旋耕灭 茬 方案满足如下性能、性质 参数 要求 如下 ： 刀轴转速：正转： 200r/右（旋耕） 500r/右（破垡） 反转： 200 r/右（埋青 灭茬） 设计耕深 14大设计耕深） 工作幅宽 技术： （ 1） 旋耕灭茬机与拖拉机采用三点悬挂联接，作业时万向传动轴偏置角度不得大于 15，田间过埂刀端离地高度 150 250时万向传动轴角度不得大于 30。切断动力后，旋耕灭茬机最大提升高度达刀端离地 250 （ 2） 要求旋耕、灭茬作业能覆盖拖拉机轮辙，当幅宽小于拖拉机轮距外缘时，可采用偏配置。 （ 3） 要求结构简单可靠，保证各项性能指标。 （ 4） 设计时考虑加工工艺性和装配工艺性，尽量使用标准件、通用件，以降低制造成本 。 耕灭茬机总传动 方案的选择 为了使设计的施耕机既能满足多项指标，又能结构合理，造价低，在市场上具有一定的先进性为此拟定二套方案对此进行分析： 方案 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 动力由拖拉机动力输出轴经一对圆锥齿和一组四级齿轮带动刀轴旋耕，此种方案的工作特色： 最后一级动力由中间齿轮传动，两边由侧板支撑 ， 高低档转速通过拨挡实现，正反转通过调 整圆锥齿轮的啮合方向 来实现。（此方法的对称性较好，刚性高，强度高。但在中间齿轮的底下会出现漏 耕土壤的现象，需要增加一个部件才能解决此现象）采用拔档变速，操作较为方便，但结构复杂，造价高。（见图 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 方案 2 图 图 动力从拖拉机输出轴输出，经一对圆锥齿轮和一组圆柱齿轮传动带动刀轴 旋 耕，第二轴到刀轴的传动用侧边齿轮来实现，正反转的实 现通过调整圆锥齿轮的啮合方向，高低速的实现通过对调侧齿轮箱的高低速齿轮方向 ，图 正转，图 反转。 案对比分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 方案 1、两端平衡，受力匀称，刚性好，但在中间齿轮的底下出现漏耕土壤，需增设其它部件以耕除漏耕土壤，采用拨挡变速，操作较好方便，但结构比较复杂，造价高。 方案 2、采用侧边传动，平衡性较差，一般用偏置，刚性较差，但无需要加漏耕装置，结构简单，通过拆下侧边齿轮，然后调头安装以达到变速的目的，简单，操作不是很方便，农机机械不是交通工具，需要经常变速和换向。 农机机械的使用常常一季节只使用 一个作业项目，不需要经常拆装。方案 2 比方案 1 结构简单、造价低，方案 2 更切合实际的需要，所以方案 2 为选用方案。 章小结 本章主要 对 旋耕灭茬 机 的传动方案进行设计 ， 对其在满足使用功能的前提下考虑经济性 最终确定方案， 提供了理论依据， 确保了下一步 过程的顺利， 使我们能够更好的设计传动部件 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 第 3 章 旋耕灭茬机总体 运动计算 耕灭茬机总体 传动组成 由农用机提供动力源通过轴传递，再经直齿 锥齿轮 变运动方向，再由轴 的传递 至侧箱体中，由 递到齿轮 由轴带动 刀 具实现旋耕、灭茬功能。 其中 用较小的齿数，为了减小侧齿轮外径尺寸，以尽可能增加齿刀的耕作深度。 隋轮齿数 齿数待总体结构尺寸确定后再定，任务书要求，按照方案 2 的传动路线，故万向节计算传动比，分配和各轴的轨迹，参数 如 表 示。 表 数 、转速 与传动比 轴次 轴 轴 轴 轴 轴 齿数 2 4 6 14 30 15 暂不定 暂不定 22 传动比 传动比 速 r/34 343 233 表 数、转速与传动比 轴次 轴 轴 轴 轴 轴 齿数 2 4 6 14 30 22 暂不定 暂不定 15 传动比 传动比 速 r/34 343 504 耕灭茬机总体 动力计算 旋耕灭茬机在动转、旋耕和反转灭茬时，消耗功率最大，而在水田作业和存垡作买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 业时消耗的功率较小，也就是说，设在低速档作业时，消耗的功能较大 ，在高速当时，消耗的功率较小，因此，动力计算只需要对低速传动 计算， 正转和反转 都是低速 运动路线传动比一样，不同的只是方向相反，故我只按其中一种情况进行计算。 各传动副效率 圆锥齿轮传动 1=柱齿轮 2=柱轴承 3=轴承 4=向节 5=耕灭茬机总体 动力分配 拖拉机动力输出轴的额定输出功率： 根据有关资料和经验估算，其额定输 出功率为： P 额 = 发 （ =n=734r/一轴及小锥齿轮 Z 的功 率 、 转速和扭矩： P （ 34 r/1=10611 56 4 N34r/6531 TN锥齿轮 功率 、转速和 扭矩为： （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 m in/ 330147 3 4211 6225 3 （ 第二轴 的 功率 、转速 和扭矩为 ： p = （ n =43r/ = N （ 第二轴 率、转速和扭矩为： p =n =343r/ =06 N 轴 轮功率 轴（ 惰 轮轴）不传递扭矩，故不校核 ： 第轴 第轴（ 惰 轮轴）的传递扭矩，故不校核 刀轴 速和扭矩 为： （ m 336336 Z 566666 ZN 刀轴 的 功率 、 转速和扭矩 为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 KW m 336 T 56 轴扭矩、转速、功率 轴次 动力 轴 轴 轴 轴 刀轴 输出轴 轴 3 5 轴 功率（ 转速（ r/ 734 734 734 343 343 343 233 233 05 05 05 05 05 05 05 章小结 本章主要 根据 功能要求，计算总动力输入，计算总传动比及合理分配各级传动比 。进一步通过计算分配各轴功率。 计算个轴扭矩和转速。为设计各主要传动部件 提供理论。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 第 4 章 主要零件的强度校核 齿 圆柱齿轮的强度计算 齿圆柱齿轮 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 后 淬火 ， 硬度选用5662 级，轮齿表面粗糙度为 齿面闭式传动，失效形式为点蚀 5 3 i= （ 齿圆柱齿轮的主要强度 的计算 设 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 ； 按齿面接触疲劳强度设计 ； 3 11 12 5661 （ 选取材料的接触疲劳极限应力为： 500 M 500 选取材料的弯曲劳极限应力为： 50 50 应力循环次数 N 711 （ 计算得 i 38.0d 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 Z 51 则 7712 接触疲劳寿命系数 弯曲疲劳寿命系数 查得接触 疲劳安全系数 , 弯曲疲劳安全系数 选求许用接触应力和弯曲应力 ； 1 3 6 0 01m i nl i S （ 1 3 6 0 02m i nl i S （ 6 4 4 5 01m i nl i S （ 6 4 4 5 02m i nl i S （ 323 （ mm 0 0 0 343931 0 0 060 111 （ 011 取： A=K ， K 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 修正 （ （ 取得标准模数 m=7 因为要确保耕深，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，我选择小齿轮齿数为 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 对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算 查表 总变位 X=据类比得 度圆直径 10571533 6 172344 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 高变动系数 6 8 数比 圆直径 32123 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 01 0 顶高 根高 齿高 顶圆直径 12333 aa 02444 aa 根圆直径 ff 02444 ff 法线长度 测齿数 固定弦齿厚 定弦齿高 个支持圆柱齿轮 结构设计如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 图 轮结构图 二对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算 由参考文献 5表 总变位 X=据类比得 4= 度圆直径 1 6 172355 5472266 力角 20 啮合角 s s X 中心距变动系数 1co 5 s 20co 223 中心距 8 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 齿高变动系数 数比 圆直径 1125 41 6 顶高 根高 齿高 顶圆直径 12666 aa 根圆直径 12666 ff 法线长度 跨测齿数 固定弦齿厚 固定弦齿高 齿轮 的 参数 计算 由 参考 文献 5表 5钢硬度为 217 255取硬度为 225 255 大齿轮选用 45钢 调制 处理 。 硬度为 162 217取 190 217 齿轮精度等级为 7 级。 按齿面接触疲劳强度设计计算（由 参考 文献 5公式 2 )()4 （ 式中 T 2T =选 载荷系数文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 节点区域系数： （ （由文献 5表 ，弹性系数 Z 齿宽系数 文献 5图 5751H 5502H 文献 5式 ： = = 75 （ 2 = =5095 （ 3 221 )172 u （ 3 22 495) =i=轮数取 1Z =14; 2Z = 1Z =4= 2Z =30 实际传动比 012 m= 4= (取标准模数 m=9 11 =914=126 (买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 27030922 文献 5表 用系数 文献 5图 载系数 = 22212 = 2 （ 8 45算锥齿轮的分度圆锥角： 0 1 6 ct ct 9 8 3 6 齿顶圆直径1 11 (= 126+219 =22 (=270+219 =根圆直径1 11 (=126 1+9 =2 (=2702（ 1+9 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 齿顶角的计算1a，2a： 1a= 8 91a r c t a na r c t a n Rh a(1a=2a= 齿根角 1f ，2f1f = 8 9)a r ct a na r ct a n Rh f = (1f = 2f = 顶锥角1a，2a1a= 1 +1a(=( =2a= 2 +2a=（ =小齿轮圆中点分度圆直径11d （ ） (=126（ 5/ =算圆周速度00060 11 =100060 =s 由 表选择 7级精度合宜 校核齿根弯曲疲劳强度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 M P 52211F )b 3 9(当量齿数11= (2= 25表 1文献 6图 数： 90，所以 1 1 90，所以 2 2文献 6图 根疲劳弯曲极限： 1=230 2=210文献 6式 1=30=322 （ 2=10=294 （ 1F = 5221 1 ) 3 9 (= 3 9 22 ）（= 1F 安全 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 2F = 1= 2F 安全 锥齿轮主要参数： 传动比 i=数 14 30 分度圆直径 1d =1262d =270型系数 h *a=1 c* = =20 锥距 R = 22212 = 2 (图 图 的选择及计算 的设计及校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 1197098