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江西农业大学学士学位答辩 1 指导老师： 曾一凡 姓名： 赵群 班级 ：机制 052 一、绪论 小型农业机械占多数，大型农业机械不普及 农业机械化程度不高，与发达国家有较大差距 农业是立国之本，国家促进农业机械的发展 作用方式 由拖拉机的动力输出轴通过传动系统将动力以扭矩的形式直接作用于工作部件，使之旋转或往复运动，以提高切土能力并使土壤高度松土。 效果 其切土、碎土能力强，效果明显，兼具耕整作用，效率高，经济效益好 类型 水平横轴式、立轴式、往复式和联合作业式几大类 二、整机结构设计分析 构设计要求： 目的：设计满足农艺要求的高效低耗的旱地立式驱动耙。 其设计要求如下 ： （ 1）耕深 设计耙深为 h=15节范围 10 18深一致； （ 2）碎土程度 沿地块对角线选择具有代表性的 5个测点 (每点面积为 1若测点耕层内有直径5个时，即为碎土不良； （ 3） 尽量降低整机生产的成本，提高工作效率 其结构要求如下： （ 1） 符合 275的悬挂机构的几何尺寸要求： （ 2） 符合 275拖拉机工作参数和功率输出轴的相关参数要求。 （ 3） 机车通过万向节将动力输入机具变速箱驱动旋刀转动 ,为了尽量减小传动的 不均匀性，机具与万向节之间的衔接点的位置设置不可过高。 刀的运动学分析 旋刀在工作时的运动为复合运动，设圆周速度为 机组匀速前进运动为牵连运动，前进速度 圆周速度与机组前进速度之比 = 2. 速比 的影响 大于 1仅是旋刀在工作进程中不发生推土的必要条件 ,它 确定了工作部件的运动轨迹如果旋刀以角速度 以速度 刀的端点 0动方案设计 旱地立式驱动耙主体结构方案设计 ： 方案要求 1与配套机车 析类似产品数据和参考有关书籍 一组变速箱使得转速由输入时的540r/90r/ 3. 要求将万向节输入的水平方向的动力转变成竖直方向的动力（由锥齿传动实现），再次实现主动刀盘相互间的反向传动。 为此在设计过程中拟定了以下三种方案： 方案一：万向节输入动力传给两个圆柱齿轮（ 级传动），这两个圆柱齿轮再将动力分别传递给左右两个圆锥齿轮（ 级传动），圆锥齿轮组将水平方向的动力转变成竖直方向的动力（ 级传动），进而驱动旋刀的转动。不足之处：在于 级传动的传动轴采用的是悬臂支承结构，当工作环境比较恶劣（多石土壤）时，会产生较大的振动和噪音，并会降低该机具的使用寿命。 方案二：与方案一相似，也由三级传动组成，与方案一所不同的是在 级传动和 级传动之间放置了一个中间圆柱齿轮用以实现两个主动刀盘相对应的反向转动，并且在 级传动的传动轴上安装了一个平衡机构，用于弥补悬臂支承结构带来的不利影响。 方案三： 区别：万向节输入动力直接传给圆锥齿轮组（ 级传动），在 级传动便把水平方向的动力转变成竖直方向的动力，并且在 级传动的传动轴上安装了两个圆柱齿轮，上面的那个齿轮与另外两个圆柱齿轮组成右方向上的传动，下面的那个齿轮与另外四个圆柱齿轮组成左方向上的传动（ 级传动），其中 级传动实现了两个主动刀盘之间相对应的反向转动。 计方案比较： 对方案进行优选，方案三是最成熟也是最实用的。 优点： 案二大，但结构设计合理、齿轮布置紧凑、传动轴受力均匀、动力传递平稳，使得整机工作时有很高的稳定性，从而提高了机具的使用寿命 案一、二使用了两对圆锥齿轮，但变速箱的齿轮总量大致相同，使整机的加工费用大幅度下降，提高了整机的经济性 于安装和修理 不足 ： 方案三的结构设计不足之处在于：工作时万向节与变速箱之间衔接点的位置相对方案一、方案二衔接点的位置偏高，在 级传动中有可能存在传动的不均匀性。 四、 刀盘分布设计 刀盘分布示意 个 刀盘上对称放置两把旋刀，刀盘 2和 5是主动刀盘。 2. 主动刀盘（刀盘 2和刀盘 5 ）旋转方向相反（由机具的传动装置实现）； 为了防止两刀盘组在传动和工作过程中产生运动干涉，刀盘 3和刀盘 4之间余留一个 20 3. 主动刀盘与相邻两刀盘呈 60度夹角放置。此时刀盘 2和 5、刀盘 1和 4、刀盘 3和 6的运动是两两对称关系，每个刀盘产生的横向分力正好被相对称的那个刀盘产生的横向分力相抵消。 ： 动比的分配 如方案三设计，总传动比 i=540/190=向节输入动力直接传给圆锥齿轮组构成 级传动，传动比 ,把水平方向的动力转变成竖直方向的动力。在 级传动的传动轴上安装了两个圆柱齿轮，上面的那个齿轮与另外两个圆柱齿轮组成右方向上的传动构成 级传动和 级传动，下面的那个齿轮与另外四个圆柱齿轮组成左方向上的传动构成 级传动、 级传动、 级传动，其中 级传动实现了两个主动刀盘之间相对应的反向转动 ,i2=i2=i3=i3=i4=i4=1. 五、功率分析 图 3 14示意了单把旋刀切削、破碎土壤时所需的扭矩变化规律，旋刀的扭矩曲线为： 相关因素：土壤阻力 旋刀刀架数 一周路程 六、传动件的设计 对只受扭矩或主要受扭矩的传动轴，安扭转强度条件计算轴的直径。若有弯矩作用，可用降低许用应力的方法来考虑其影响。扭转强度条件为 齿轮箱里面轴 轴为转轴既承受弯距又承受扭距。 #45钢，调质处理。计算得轴 1的最小直径 刀盘轴的最小直径 作用 1、支撑轴及轴上的零件，保持轴的旋转精度，减少摩擦和磨损。 2、类型应根据所受的载荷大小、性质、方向、转速及工作要求来选择。 3、方便安装，外圈分离，所以选用 30000型圆锥滚子轴承。 选用 轴 1选取： d=35=80=21 5承代号：轴选取： d=40=80=18轴承代号： 七、 驱动耙其它零部件设计 采用标准的三点式悬挂机构，具有较强的稳定性。 材料 8 结构 具可以直接插入刀具座，拆卸方便。刀盘厚 15 外文资料翻译 1 完全地驱动 力与运动之间的平衡 适合所有应用的电机 驱动技术的需求反映为该技术领域的快速革新步伐。新的、对具有更高动态特性的紧凑型电机的需求 (不断增加。我们的伺服电机系列符合了这种趋势，使您可以为每一个驱动应用提供最适合的电机。无论是同步电机还是异步电机或是更具创新性的直线电机和扭矩电机，带给您的将是驱动力和动态特性的平衡所获得的性能水平。 适合于所有任务 - 电机输出功率从 630论提出何种要求，西门子总能 为用户提供最适宜的电机。低输出功率范围下限为 是具有高动态响应特性的紧凑型同步伺服电机所覆盖的范围。这些电机有多种样式，包括防爆设计等一系列的附件。我们的紧凑型异步伺服电机具有同样的设计，作为同步电机的补充应用在较高的输出功率范围，最高到 630 服务时间长和高效率是低运行成本的标准 高等级的防护、耐用的轴承设计和抗振动的结构。 伺服电机即使在恶劣环境下的依然是理想的解决方案。内部集成的 缘绕组。西门子的永磁同步电机利用了 最新的磁体技术，因而比传统的三相电机具有更高的效率。永磁激励意味着可调速伺服电机没有励磁损耗。 效率来源于直接联系的合作者 西门子提供完整的电机系列，可确保在各种驱动应用中的灵活使用。为您提供从想法到集成直至调试的各个阶段的服务。 我们可为各种应用提供电机、变频器和附件 活的模块化的系统，可很容易地满足您的应用，组合我们的伺服电机部件，您就可以找到一个独一无二的满足各种要求的驱动解决方案。为了能提供所需要的功率，伺服电机通过新型的 接系统可安全可靠地外文资料翻译 2 与我们的 量 (频器、运动 (频器和频器相连。使用这种制作好的功率和信号电缆可为您节约时间和成本。 门子具有最密集的和最快捷的服务网络，为我们的驱动系统提供技术支持。无论它是工程驱动，系统集成，售后服务还是培训，我们遍及全球的有经验的服务人员都可随时为您服务。 伺服电机可以广泛的应用于： 塑料机械 造纸机械 印刷机械 纺织机械 木制品、玻璃、陶制品 和石材加工机械 包装机械 压力机械 拉丝机械 电缆缠绕机械 机床 机器人和操作设备 仓储运输系统 高架系统 起重和提升设备 测试平台 专用机械设备 优质的同步电机 今，我们的同步伺服电机在包括如定位和速度控制等复杂运动任务方面具有优势。今天，一种新型伺服标准建立了一个明确的基准 机。显著提高的动态响应、紧凑性和系统集成度使得每个应用得以快速的处理，同时该电机能满足未来市场的需求。 1 1机完善了我们的同步伺服电机系列，为特殊工业领域和高端应用提供了解决方案。这些电机在特殊的情况下，比如在危 险区将显示出它们的长处。 1D(高动态特性 ) - 加速时的赢家 外文资料翻译 3 们的 1D 伺服电机为您提供了适合于各种应用必要的性能。与高失速扭矩性能配合，它们就具有了相当高的加速能力和较低的固有转动惯量。甚至可选的制动器也具有较低的转动惯量。正是由于这些特点，我们可以在很短的时间内实现极端工作负载循环、快速定位和启停。 1T(紧凑 ) - 适合各种应用的通用电机 T 伺服电机具有灵活的和模块化的设计，由于它们具有较小的封装尺寸，因此 1T 是同类产品 中结构最紧凑的一个。作为高功率密度和方形设计的结果，它们可以安装到任何机床中最紧凑的位置，以取得最大的驱动功率。例如，我们最小样式的结构尺寸为 28，扭矩达到 长仅为 55 1 灵活，甚至需要大功率输出时 殊应用场合或者输出功率高达 78情况下，对同步电机有着很高的要求。这些要求完全可以通过使用我们的 1机系列来满足。在许多高端应用中，无论是在具有高达 保护等级的标准自然风冷方案，还是在为最高功率密度采用的独立风冷或水冷方案中，这些伺服电机代表着最 适宜的解决方案。当它们集成进一个完整的系统时，各种附件和选项保证了高度的灵活性。 1 防火性能，具有 3 防护等级 险工作场合，如在印刷工业和喷涂系统中，要求电机具有特殊的保护措施。除了必须具有所有相关标准功能和规范外，它们还须具有高动态响应和特别紧凑的结构。为了满足这些要求，我们特意研制开发了 1服电机，这种电机能够在 I 类危险工作场合安全地使用。 频谱的编码系统保障了所需的驱动精度。这意味着几乎所有初级到中级运动控制任务都可以使用经过检验的 旋转变压器。 了满足更高的要求，您可以选择高精度 码器或绝对值编码器，它们都适合用于定位任务。为简单地将电机集成到您的系统中，您可以选择在轴终端是否带有键槽。除此之外，您可以定购带有制动器或者装有齿轮箱的电机。到喷涂油漆时，我们也可以考虑用户的要求。 外文资料翻译 4 异步和无编码器 低价位 涉及到异步伺服电机时，重点考虑的是成本效益和高输出功率。它们具有有利的价格、低运行成本 ，并可以带或不带编码器使用。 1 1机具有革命性的设计，没有外壳。定子即是电机的外壳 机的冷却系统集成在定子中以节省空间，同时定子正是产生热量的地方。由于将框架尺寸提高到了 280，我们的伺服电机现在的功率可以达到 630 1 具有价格优势的紧凑型高效电机 标准电机的尺寸和技术特性不能适合某些工业领域的应用时，具有护等级的定子冷却 1步伺服电机就是最适宜的驱动解决方案。框架尺寸可达 225， 1机可以安装上耐用的、永久性 润滑的轴承，以适应皮带或齿轮传动的悬臂力和最高速度，这些往往是测试的要求。 中等输出功率范围，电机具有一个使它们很容易安装的外形。这是通过使用一个终端盒来实现的，该盒被集成在分离的驱动风扇组件中。为了获得更高的输出功率，传统的解决方法是使用固定紧凑的终端盒。当应用范围从初级到一般复杂类型，这些电机与 量变频器配合使用，可不使用编码器。当对特性有较高要求时可选用各种编码器，这正如同步伺服电机一样。 的框架尺寸为 280，由于通用的冷却系统和终 端盒概念，电机可以很容易的集成到各种机床配置中。该电机可以通过一个放射状固定的冷却单元或者通过连接到齿轮端护板的冷却管冷却。这个终端盒的位置可以根据冷却类型自由地选择。 1 较大的，具有高功率密度的电机 果您倾向于紧凑的三相驱动电机而非 决方案，或者周围环境允许使用开放式电机，那么无论是成本效率还是输出功率， 1机都不会让您失望的。 1服电机可用的框架尺寸从 180 到 280，是一个开环通风异步电机。外文资料翻译 5 这种电机冷却系统意味着输出功率可以达到 63050 1机完全与 0034容，并具有 护等级。 1 特殊工业领域耐用的水冷电机 们的 1冷伺服电机是特殊环境下最适宜的解决方案，例如高温、粉尘、污垢或恶劣的大气，此种环境下无法使用气冷，但是可以采用水冷。这些电机在非驱动端有入水和排水接口，取代了风扇单元，这意味着它们可以满功率输出，而不依赖于周围环境。 线性 旋转 创新 创新和无损耗力转换是直接线性驱动和直接旋转驱动与西门子其他电机的区别：直线电机用于直线运动，扭矩电机用于旋转 运动。无论在任何应用情况下，这两种系列都保证了最高的动态响应和精度。那么是什么使得直接驱动电机如此特殊呢？一方面，电流直接转化为运动，没有机械传动系统的能量损耗和迂回。另一方面，集成的水冷系统抑制了电机的温升，从而保障了 冷 驱动解决方案。 创新性设计的电机：定制驱动概念 们的电机在创新性上总是处于领先地位的。这不是关于直流驱动电机还是三相驱动电机的问题而是涉及到基本的驱动概念，它应该是成本效益和技术都满足特殊产品的加工过程的。除了具有高效率和驱动质量外，是否容易地集成到您的机械中是非常重要 的。将力作用在需要的地方是更加简单的，因为不再需要机械传动元件如齿轮、传送带或齿条和小齿轮等。因此，西门子公司的直接驱动电机提供了定制的解决方案，很好地满足了该领域的要求。使用这种电机将简化您机床的机械设计，同时因为提高了实用性和降低了的运行成本，从而减少了生命周期成本。 1 1性电机 - 通用的功率动力单元 线电机的作用力是无接触传递的，这类似于磁悬浮列车原理。驱动力是初级部件的移动磁场与磁性的次级部件作用产生的。初级部件安装在直线导轨上，因此可以高速运行并具有较高的轨迹精度 。这导致力可非常简单地传递，从而使我们能以创新的机床概念设计新的方案。西门子直线电机可以简单地从一外文资料翻译 6 个模块化系统中选出，这意味着直线电机的特性和特色能更符合您的特殊驱动应用。 1 1性电机方案确保了这些功能：由于 1性电机作用力的峰值负载与连续负载的比值高，所以适于极度工作负载循环和较短的上升时间；可保持较低的功率损失的 1机适于在载荷周期变化下的连续运行。 1 1矩电机 - 用于生产机械的精确旋转运动 矩电机，类似于线性电机，是一种基于同步驱动技术的直接 驱动器。扭矩电机已进行了优化，可在低转速时产生较高的扭矩。 1机是模块化电机，它主要用于机床的旋转工作台或者摆角轴。使用 1机，您就拥有了一台可直接安装的扭矩电机。由于紧凑的设计，这些电机意味着理想的机械结构方案，例如喷射铸模和专用机床。这两种电机都采用水冷法，并有多种尺寸和长度。 外文资料翻译 1 of on of in in a of on of in in a of We an of to or or to a of to 完全地驱动 力与运动之间的平衡 适合所有应用的电机 驱动技术的需求反映为该技术领域的快速革新步伐。新的、对具有更高动态特性的紧凑型电机的需求 (不断增加。我们的伺服电机系列符合了这种趋势，使您可以为每一个驱动应用提供最适合的电机。无论是同步电机还是异步电机或是更具创新性的直线电机和扭矩电机，带给您的将是驱动力和动态特性的平衡所获得的性能水平。 as of to 文资料翻译 2 no of a of of in of up to 服务时间长和高效率是低运行成本的标准 高等级的防护、耐用的轴承设计和抗振动的结构。 伺服电机即使在恶劣环境下的依然是理想的解决方案。内部集成的 缘绕组。西门子的永磁同步电机利用了最新的磁体技术，因而比传统的三相电机具有更高的效率。永磁激励意味着可调速伺服电机没有励磁损耗。 效率来源于直接联系的合作者 西门子提供完整的 电机系列，可确保在各种驱动应用中的灵活使用。为您提供从想法到集成直至调试的各个阶段的服务。 .2 30 a of no or or or or .2 kW is by a in a of 文资料翻译 3 a of a in up 30 be to We a of as a of 适合于所有任务 - 电机输出功率从 630论提出何种要求，西门子总能为用户提供最适宜的电机。低输出功率范围下限为 是具有高动态响应特性的紧凑型同步伺服电机所覆盖的范围。这些电机有多种样式，包括防爆设计等一系列的附件。我们的紧凑型异步伺服电机具有同样的设计，作为同步电机的补充应用在较高的输出功率范围，最高到 630 we to be to to an of a In at be to is an of to 我们可为各种应用提供电机、变频器和附件 活的模块化的 系统，可很容易地满足您的应用，组合我们的伺服电机部件，您就可以找到一个独一无二的满足各种要求的驱动解决方案。为了能提外文资料翻译 4 供所需要的功率，伺服电机通过新型的 接系统可安全可靠地与我们的 量 (频器、运动 (频器和频器相连。使用这种制作好的功率和信号电缆可为您节约时间和成本。 频器和附件 活的模块化的系统，可很容易地满足您的应用，组合我们的伺服电机部件，您就可以找到 一个独一无二的满足各种要求的驱动解决方案。为了能提供所需要的功率，伺服电机通过新型的 接系统可安全可靠地与我们的 量 (频器、运动 (频器和频器相连。使用这种制作好的功率和信号电缆可为您节约时间和成本。 of to it or at 门子具有最密集的和最快捷的服务网络，为我们的驱动系统提供技术支持。无论它是工程驱动，系统集成，售后服务还是 培训，我们遍及全球的有经验的服务人员都可随时为您服务。 a of 外文资料翻译 5 伺服电机可以广泛的应用于： 塑料机械 造纸机械 印刷机械 纺织机械 木制品、玻璃、陶制品 和石材加工机械 包装机械 压力机械 拉丝机械 电缆缠绕机械 机床 机器人和操作设备 仓储运输系统 高架系统 起重和提升设备 测试平台 专用机械设备 as is a a to be be 1文资料翻译 6 in 优质的同步电机 今，我们的同步伺服电机在包括如定位和速度控制等复杂运动任务方面具有优势。今天，一种新型伺服标准建立了一个明确的基准 机。显著提高的动态响应、紧凑性和系统集成度使得每个应用得以快速的处理，同时该电机能满足未来市场的需求。 1 1机完善了我们的同步伺服电机系列，为特殊工业领域和高端应用提供了解决方案。这些电机在特殊的情况下，比如在危险区将显示出它们的长处。 1D ( An in In is of D of In a an of a of As a of be in 1D(高动态特性 ) - 加速时的赢家 们的 1D 伺服电机为您提供了适合于各种应用必要的性能。与高失速扭矩性能配合，它们就具有了相当高的加速能力和较低的固有转动惯量。甚至可选的制动器也具有较低的转动惯量。正是由于这些特点，我们可以在很短的时间内实现极端工作负载循环、快速定位和启停。 1T ( a is 1T to 文资料翻译 7 of of As a of in to 8, a m is 5 mm 1T(紧凑 ) - 适合各种应用的通用电机 T 伺服电机具有灵活的和模块化的设计，由于它们具有较小的封装尺寸，因此 1T 是同类产品中结构最紧凑的一个。作为高功率密度和方形设计的结果，它们可以安装到任何机床中最紧凑的位置，以取得最大的驱动功率。例如，我们最小样式的结构尺寸为 28，扭矩达到 长仅为 55 1at or up 0 kW on we In in of up or in or of a of to be a 1 灵活，甚至需要大功率输出时 殊应用场合或者输出功率高达 78情况下，对同步电机有着很高的要求。这些要求完全可以通过使用我们的 1机系列来满足。在许多高端应用中，无论是在具有高达 保护等级的标准自然风冷方案，还是在为最高功率密度采用的独立风冷或水冷方案中，这些伺服电机代表着最适宜的解决方案。当它们集成进一个完整的系统时，各种附件和选项保证了高度的灵活性。 1of Ex 3 in in In to to of 文资料翻译 8 a be We be in . A of up to be or it to we s or We be 1 防火性能，具有 3 防护等级 险工作场合，如在印刷工业和喷涂系统中，要求电机具有特殊的保护措施。除了必须具有所有相关标准功能和规范外，它们还须具有高动态响应和特别紧凑的结构。为了满足这些要求，我们特意研制开发了 1服电机，这种电机能够在 I 类危险工作场合安全地使用。 频谱的编码系统保障了所需的驱动精度。这意味着 几乎所有初级到中级运动控制任务都可以使用经过检验的旋转变压器。 了满足更高的要求，您可以选择高精度 码器或绝对值编码器，它们都适合用于定位任务。为简单地将电机集成到您的系统中，您可以选择在轴终端是否带有键槽。除此之外，您可以定购带有制动器或者装有齿轮箱的电机。到喷涂油漆时，我们也可以考虑用户的要求。 文资料翻译 9 at a it to is on a a be or a In is in is to of up to 80, up 30 异步和无编码器 低价位 涉及到异步伺服电机时，重点考虑的是成本效益和高输出功率。它们具有有利的价格、低运行成本，并可以带或不带编码器使用。 1 1机具有革命性的设计，没有外壳。定子即是电机的外壳 机的冷却系统集成在定子中以节省空间，同时定子正是产生热量的地方。由于将框架尺寸提高到了 280，我们的伺服电机现在的功率可以达到 630 1at a If of of be to Up to 25, PH as as as In an to is is in a is a to in 文资料翻译 10 be an as 80 be as a of a or a to be on 1 具有价格优势的紧凑型高效电机 标准电机的尺寸和技术特性不能适合某些工业领域的应用时，具有护等级的定子冷却 1步伺服电机就是最适宜的驱动解决方案。框架尺寸可达 225， 1机可以安装上耐用的、永久性润滑的轴承，以适应皮带或齿轮传动的悬臂力和最高速度，这些往往是测试的要求。 中等输出功率范围，电机具有一个使它们很容易安装的外形。这是通过使用一个终端盒来实现的，该盒被集成在分离的驱动风扇组件中。为了获得更高的输出功率，传统的解决方法是使用固定紧凑的终端盒 。当应用范围从初级到一般复杂类型，这些电机与 量变频器配合使用，可不使用编码器。当对特性有较高要求时可选用各种编码器，这正如同步伺服电机一样。 的框架尺寸为 280，由于通用的冷却系统和终端盒概念，电机可以很容易的集成到各种机床配置中。该电机可以通过一个放射状固定的冷却单元或者通过连接到齿轮端护板的冷却管冷却。这个终端盒的位置可以根据冷却类型自由地选择。 1IG If a C or if of be it to 1in 文资料翻译 11 80 80, up 30 1in 0034-5 of 1 较大的，具有高功率密度的电机 果您倾向于紧凑的三相驱动电机而非 决方案，或者周围环境允许使用开放式电机，那么无论是成本效率还是输出功率， 1机都不会让您失望的。 1服电机可用的框架尺寸从 180 到 280，是一个开环通风异步电机。这种电机冷却系统意味着输出功率可以达到 63050 1机完全与 0034容，并具有 护等级。 1as or be is at of a 1 特殊工业领域耐用的水冷电机 们的 1冷伺服电机是特殊环境下最适宜的解决方案，例如高温、粉尘、污垢或恶劣的大气，此种环境下无法使用气冷，但是可以采用水冷。这些电机在非驱动端有入水和排水接口，取代了风扇单元，这意味着它们可以满功率输出，而不依赖于周围环境。 of no so 文资料翻译 12 is On 线性 旋转 创新 创新和无损耗力转换是直接线性驱动和直接旋转驱动与西门子其他电机的区别：直线电机用于直线运动，扭矩电机用于旋转运动 。无论在任何应用情况下，这两种系列都保证了最高的动态响应和精度。那么是什么使得直接驱动电机如此特殊呢？一方面，电流直接转化为运动，没有机械传动系统的能量损耗和迂回。另一方面，集成的水冷系统抑制了电机的温升，从而保障了 冷 驱动解决方案。 it to In it is a as to C or is is In to it is be is it is to it is to as or In a to in of by a 创新性设计的电机：定制驱动概念 们的电机在创新性上总是处于领先地位的。这不是关于直流驱动电机还是三相驱动电机的问题而是涉及到基本的驱动概念，它应该是成本效益和技术都满足特殊产品的加工过程的。除了具有高效率和驱动质量外，是否容易地集成到您的机械中是非常重要的。将力作用在需要的地方是更加简单的，因为不再外文资料翻译 13 需要机械传动元件如齿轮、传送带或齿条和小齿轮等。因此，西门子公司的直接驱动电机提供了定制的解决方案，很好地满足了该领域的要求。使用这种电机将简化您机床的机械设计，同时因为提高了实用 性和降低了的运行成本，从而减少了生命周期成本。 1N4 is to of a is by a in to on a in a to be a be to 1is as a of in 1 1性电机 - 通用的功率动力单元 线电机的作用力是无接触传递的，这类似于磁悬浮列车原理。驱动力是初级部件的移动磁场与磁性的次级部件作用产生的。初级部件安装在直线导轨上，因此可以高速运行并具有较高的轨迹精度。这导致力可非常简单地传递，从而使我们能以创新的机床概念设计新的方案。西门子直线电机可以简单地从一个模块化系统中选出，这意味着直线电机的特性和特色能更符合您的特殊驱动应用。 1 1性电机方案确保了这些功能：由于 1性电机作用力的峰值负载与连续负载的比值高，所以适于极度工作负载循环和较短的上升时间；可保持较低的功率损失的 1机适于在载荷周期变化下的连续运行。 1外文资料翻译 14 to on at 1as or of a of to be to as in 1 1矩电机 - 用于生产机械的精确旋转运动 矩电机，类似于线性电机，是一种基于同步驱动技术的直接驱动器。扭矩电机已进行了优化，可在低转速时产生较高的扭矩。 1机是模块化电机，它主要用于机床的旋转工作台或者摆角轴。使用 1机，您就拥有了一台可直接安装的扭矩电机。由于紧凑的设计，这些电机意味着理想的机械结构方案，例如喷射铸模和专用机床。这两种电机都采用水冷法，并有多种尺寸和长度。 外文资料翻译 1 of on of in in a of on of in in a of We an of to or or to a of to as of to no .2 30 a of no or or or 文资料翻译 2 .2 kW is by a in a of a of a in up 30 be to We a of as a of of a of of in of up to we to be to to an of a In at be to is an of to 外文资料翻译 3 of to it or at a of as is a a 文资料翻译 4 to be be 1of in 1D ( An in In is of D of In a an of a of As a of be in 1T ( a is 1T to of of As a of in to 8, a m is 5 mm 1at or up 0 kW on we In in of up or in or 外文资料翻译 5 of a of to be a 1of Ex 3 in in In to to of a be We be in . A of up to be or it to we s or We be at a it to is on a a be or a In is in is 文资料翻译 6 of up to 80, up 30 1at a If of of be to Up to 25, PH as as as In an to is is in a is a to in be an as 80 be as a of a or a to be on 1IG If a C or if of be it to 1in 80 80, 文资料翻译 7 up 30 1in 0034-5 of 1as or be is at of a of no so On is On it to In it is a as to C or is is In to it is be is it is to it is to as or In a 文资料翻译 8 to in of by a 1N4 is to of a is by a in to on a in a to be a be to 1is as a of in 1to on at 1as or of a of to be to as in 立式旱地驱动耙毕业设计 目 录 1 绪 论 . 2 . 2 . 3 土壤耕作的作用 . 3 耕整地农艺要求 . 4 . 4 . 6 . 6 刀的运动学分析 . 6 盘分布设计 . 7 3 传动方案设计 . 8 . 8 动比的分配 . 12 . 13 . 13 盘切削、破碎土壤所需的扭 矩 . 13 地驱动耙的功率消耗 . 14 动过程的功率分配 . 16 . 16 的设计 . 16 择轴的材料 . 16 上的功率 P，转速 . 17 定轴的最小直径 . 17 . 18 . 26 . 28 6. 驱动耙其它零部件设计 . 29 . 29 . 29 . 30 . 30 参 考 文 献 . 32 致 谢 . 33 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 2 - 2 旱地驱动耙设计 1 绪 论 言 我国 是一个农业大国， 要实现农业现代化，首先要实现生产手段现代化。农业机械化就是农业生产中产前、产中、产后全部实现机械化。其中，土壤耕作实现机械化是减轻农业劳动强度、改善劳动条件、保证作业质量、提高土地单位面积收获量和提高劳动生产率的重要手段。作为 在农业生产中消耗于土壤耕作劳力、动力比重很大 的耕地机械就是一种通过机械化土壤耕作形成良好水、肥、气、热梯度，创造有利于 作物生长发育 的耕层构造 要求 的专用作业农机具。 驱动式耕耘机械，在现代农业机械中形成了一个新兴品种。此类耕耘机械由拖拉机的动力输出轴通过传动系统将动力以扭矩的形式直接作用于工作部件，使之旋转或往复运动，以提高切土能力并使土壤高度松土。 其切土、碎土能力很强，一次就能达到耕、耙几次的效果，耕后地表较为平整、且松软，且能抢农时，减少拖拉机进地次数，降低作业成本，达到农艺要求。它对土壤湿度的适应范围较大，因此，我国南方地区多用于秋耕稻茬种麦，水 稻插秋前的水耕水耙。在我国北方地区，用于大田作物的浅耕灭茬，起到秸秆还田的作用。另外，还适于盐碱地种水稻的整地作业等。因此，近几年驱动式耕耘机械的研究与使用有了很大的发展。 目前世界各国生产的驱动式耕耘机械主要有水平横轴式、立轴式、往复式和联合作业式几大类。 水平横轴式旋耕机 该类旋耕机的旋转轴辊与地面平行并与前进方向垂直，其工作部件为安装在水平轴上的旋刀，旋刀在拖拉机动力输出轴驱动下，垂直切削土壤，达到切土和碎土的目的。 立轴式旋耕机 它是刀齿和刀片绕立轴旋转的旋耕机，其突出的功能是 可以进行深 耕，一般能达到 30 35深的能达到 40 50且可使整个耕层土壤疏松细碎，但前进速度较慢。目前在水田耕耘的机型有：立轴浆叶式旋耕机、立轴爪式旋耕机（英国）、立轴笼式旋耕机（日本）、立轴转齿式旋耕机。国内采用立轴式的旋耕机较少。 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 3 - 3 业土壤耕作的作用与要求 土壤耕作的作用 农业生产的实质是通过作物的光合作用，对气候资源和土地资源的加工。机械化土壤耕作 ,则是通过农机具对农田土壤的加工。机械化土壤耕作不同于以人畜力为动力的土壤耕作 ,因为它对土壤的控制和管理作用比以人畜为动力要大得多 ,也深刻得多。原苏联土壤学家和耕作学的创始人威廉斯有句名言：“没有不良的土壤，只有不良的耕种方法”。他所指的耕种方法也包括土壤耕作在内。通过国内外土壤耕作方法的发展和多样化，也证明土壤耕作可能使土壤环境变好，也可能使土壤环境变坏。 农田土壤在自然力作用下呈现出自上而下的层次结构，从 而导致土壤的水、肥、气、热的层次梯度。这种层次的土壤结构和土壤因素的梯度，有时对作物生育是有利的，有时是不利的。通过机械化土壤耕作，要创造出有利于作物生育的土壤层次结构 耕层构造，形成良好的土壤水、肥、气、热的梯度。良好的耕层构造 (以土壤密度梯度或孔隙梯度、三相比梯度为指标 )应在不同土壤农田中，具有充分协调多变气候对土壤的影响，以满足各类作物生育对土壤生活因素的要求。因此，良好的耕层构造不是一成不变的。 机械化土壤耕作，创造良好的耕层构造，它和农业生态系统一样，也是一个多目标、多因素、多变量的系统，既土壤 作物 大气 机器系统 (复杂系统。 4 农艺对土壤机械化耕整作业的中心任务要求是调节并创造良好的耕层结构，适宜的三相（固相、液相和气相）比例，从而协调土壤水分、养分、空气和温度状况，以满足作物生长的农艺要求。 5 土壤翻耕的作用主要有： 松碎土壤 根据各地不同的气候条件和不同作物的要求，以及耕层土壤的紧实状况，每隔一定时期，需要进行土壤耕整作业，使之疏松而多孔隙；以增强土壤通透性。 翻转耕层 通过耕翻将耕作层土壤上下翻转，改变土层位置，改善耕层理化及生 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 4 - 4 物学性状，翻 埋肥料、残茬、秸秆和绿肥，调整耕层养分的垂直分布，培肥地力。同时可消灭杂草以及附着的某些病菌、害虫卵等，消除土壤有毒物质。 混拌土壤 混拌土壤，将肥料均匀地分布在耕层中，使土肥相融，成为一体，改善土壤的养分状况。并可使肥土与瘦土混合，使耕层形成均匀一致的营养环境。 耕整地农艺要求 耕翻地有以下的农艺要求： 适时耕翻，既能抢农时，又能保证作业质量； 耕深适当，并符合农业技术要求，深度均匀一致； 翻垡良好，无立垡、回垡，残株杂草要覆盖严密； 耕后地面平整松碎，无 重耕、漏耕，尽量减少开闭垄，地头、地边整齐； 坡地耕翻时应沿坡度的等高线进行，以防雨后冲刷土壤，造成水土流失。 整地有以下的农艺要求： 旱田整地作业的农业技术要求 整地作业须适时，以利防旱保墒和提高整地质量； 整地深度应符合农艺要求，深度一致、不漏耙、不漏压； 整地后的地表平整，无垄沟起伏、碎土均匀，表层松软、下层密实； 修筑畦田要做到地平、土碎、埂直； 水田整地作业的农业技术要求 耙后土壤松碎，起浆好，能覆盖绿肥，田面平坦而无垄沟； 在原浆田中以耙代耕作业时，应将稻 茬直接压入糊泥中，灭茬起浆性能良好。 6 壤耕整地机械 (1) 耕地机械 铧式（壁式）犁 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 5 - 5 铧式犁是应用最普遍的一种耕地机械。其主要优点是翻转土垡、覆盖杂草残茬和肥料，消灭病虫害等性能好，但碎土能力较差，耕后尚需进行耙地作业。由于铧式犁使用最普遍，数量又最多，现已发展成为我国北方与南方两种系列犁。 6 圆盘犁 圆盘犁工作部件是一个凹面圆盘。工作时，圆盘与前进方向偏一角度。圆盘滚转前进时，前沿刃口切土，后部的凹面将土垡带着向后、向上运动，并使之破碎、翻转。 圆盘犁具有使用寿命长，刃口 切割力强，不易拖堆堵塞，阻力较小的优点。其缺点是圆盘犁的覆盖性能与沟底平整度不如铧式犁。 3 (2) 整地机械 圆盘耙（轻型圆盘耙、重型圆盘耙、缺口圆盘耙） 圆盘耙主要用于耕后碎土和播种前耙地。它的碎土能力较强，能切断杂草残茬与搅土混肥，用于播前整地、收获后的浅耕灭茬作业或用于果园林木和草牧场的田间管理。 钉齿耙 齿耙其功能是碎土、松土、整平，有的也用来覆盖撒播的种子和将肥混入土中。各种齿耙有一定的除草作用。 水田轧耙及联合耙 这类耙在作业时，工作部件靠土壤阻力滚动前进，常用于水田耕后碎土，使 泥土搅混起浆便于插秧。我国南方的水稻区常用的水田轧耙多属滚耙。 以上整地机械不论是旱地作业机械还是水田作业机械均为被动式机械，要达到预期的整地效果，需要进行多次重复作业，其生产效率低，为了提高生产效率，整地机械日趋向驱动工作部件发展。 水田驱动耙 主要用于水田耕翻后的碎土整地作业，也可用在未耕地浅耕作业。其工作部件与地面平行的水平轴旋转。一次作业相当于一般水田耙作业两遍以上的质量，耙得细烂，表面松软，碎土率可达 80以上。 驱动耙都与拖拉机配套使用。由于驱动型机具可以充分利用拖拉机功率，能控制对土壤的作 用强度，可满足多种耕作要求。 (3) 旋耕机 旋耕机是一种全悬挂并由拖拉机动力输出轴驱动的土壤耕作机具，其工作部件为安装在水平轴上的旋刀，旋刀在拖拉机动力输出轴驱动下，垂 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 6 - 6 直切削土壤，达到切土和碎土的目的。 旋耕机的切土、碎土能力很强，一次就能达到耕、耙几次的效果，耕后地表较为平整、且松软，且能抢农时，减少拖拉机进地次数，降低作业成本，达到农艺要求。它对土壤湿度适应范围较大，因此，我国南方地区多用于秋耕稻茬种麦，水稻插秋前的水耕水耙。在我国北方地区，用于大田作物的浅耕灭茬，起到秸秆还田的作用。 构 设计 分析 构设计要求 本课题目的是设计满足农艺要求的高效率低能耗的旱地立式驱动耙。 其 设计要求如下： （ 1） 耕深 设计耙深为 h=15节范围 10 18深一致 ； （ 2） 碎土程度 沿地块对角线选择具有代表性的 5 个测点 (每点面积为 1若测点耕层内有直径 5上的土块超过 5 个时，即为碎土不良 ； （ 3） 尽量降低整机生产的成本，提高工作效率 其 结构要求如下： （ 1） 符合 275 的悬挂机构的几何尺寸要求： （ 2） 符合 275 拖拉机工作参数和功率输出轴的相关参数要求。 （ 3） 机 车通过万向节将动力输入机具变速箱驱动旋刀转动 ,为了尽量减小传动的不均匀性，机具与万向节之间的衔接点的位置设置不可过高。 刀的运动学分析 旋刀在工作时的运动为复合运动，其中绕刀盘中心旋转的运动为相对运动，设圆周速度为0V，机组匀速前进运动为牵连运动，前进速度 为旋刀旋转的角速度，则 0 ，圆周速度与机组前进速度之比 ，称为速度比。 的大小对旋刀的运动轨迹及立式驱动耙的工作状 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 7 - 7 况有重要影响，它确定了工作部件的运动轨迹 如果旋刀以角速度 转动，并以速度么旋刀的端点 A 的运动轨迹为余摆线（如下图 ） 。 1 仅是旋刀在工作进程中不发生推土的必要条件，但是否能满足耙地疏松土壤的需要，还取决于机器 前进速度 而当 1 时，当刀具运动到一定位置时，就会出现 0 的现象，即刀具的绝对速度与机器的前进方向相反，因而能以刀刃切削土壤，其运动轨迹为余摆线。本课题所取的 满足刀刃一直切土的要求。 盘分布设计 在允许的工作幅宽范围内机具横向放置六个刀盘，每个刀盘上对称放置两把旋刀，刀盘 2 和刀盘 5 是主动刀盘，刀盘 1 和刀盘 3 由刀盘 2 上的齿轮驱动，刀盘 4 和刀盘 6 由刀盘 5 上的齿轮驱动。刀盘 1、 2、 3 的运动相互关联组成一组，刀盘 4、 5、 6 运动相互关联组成另外一组，为了防止两刀盘组在传动和工作过程中产生运动干涉，刀盘 3 和刀盘 4 之间余留一个 20间隙。 为了减小或抵消刀盘在工作过程中前进时的横向分力（横向分力过大会导致机具的横向振动，增大机具的损耗，增加机组工作的不平稳性），防止同组相邻两刀盘上的旋刀与旋刀之间的运动干涉，采取以下措施： 1. 主动刀盘（刀盘 2 和刀盘 5 ）旋转方向相反（由机具的传动装置实现）； 2. 主动刀盘与相邻两刀盘呈 60 度夹角放置。此时刀盘 2 和刀盘 5、刀盘 1 和刀盘 4、刀盘 3 和刀盘 6 的 运动是两两对称关系，每个刀盘产生的横向分力正好被相对称的那个刀盘产生的横向分力相抵消。 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 8 - 8 图 3盘分布示意图 3 传动方案设计 地立式驱动耙主体结构方案设计 在满足农业机械设计要求和配套机车 挂接要求的前提下进行结构方案设计，并 参考国内外 旱地驱动耙产品数据和 参考有关书籍 ，动力由万向节输入，首先机具上需要设计一组变速箱使得转速由输入时的 540r/90r/次要求将万向节输入的水平方向的动力转变成竖直方向的动力（由锥齿传动实现），再次实现主 动刀盘相互间的反向传动。为此在设计过程中拟定了以下三种方案： 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 9 - 9 方案一：万向节输入动力传给两个圆柱齿轮（级传动），这两个圆柱齿轮再将动力分别传递给左右两个圆锥齿轮（级传动），圆锥齿轮组将水平方向的动力转变成竖直方向的动力（级传动），进而驱动旋刀的转动。齿轮的转速是在动力传递过程中实现的，两个主动刀盘相对应的反向转动由圆锥齿轮的放置位置的不同而实现，具体情况见图 5 3：结构设计方案一示意图。本方案的不足之处在于级传动的传动轴采用的是悬臂支承结构，当工作环境比较恶劣（ 多石土壤 ）时，会产生较大的振动和噪音 ，并会降低该机具的使用寿命。整机几何参数为：长（ 1654宽（ 450 高（ 820工作时万向节衔接点的位置离地面的高度（ 470 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 10 - 10 方案二：与方案一相似，也由三级传动组成，与方案一所不同的是在级传动和级传动之间放置了一个中间圆柱齿轮用以实现两个主动刀盘相对应的反向转动，并且在级传动的传动轴上安装了一个平衡机构，用于弥补悬臂支承结构带来的不利影响。具体情况见图 5 4：结构设计方案二示意图。整机几何参数为：长（ 1654宽（ 450高（ 910工作时万向节衔接点 的位置离地面的高度（ 470 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 11 - 11 方案三：与方案一、方案二有着很大的区别：万向节输入动力直接传给圆锥齿轮组（级传动），在级传动便把水平方向的动力转变成竖直方方案三：与方案一、方案二有着很大的区别：万向节输入动力直接传给圆锥齿轮组（级传动），在级传动便把水平方向的动力转变成竖直方向的动力，并且在级传动的传动轴上安装了两个圆柱齿轮，上面的那个齿轮与另外两个圆柱齿轮组成右方向上的传动（级传动、级传动），下面的那个齿轮与另外四个圆柱齿轮组成左方向上的传动（级传动、级传动、 级传动），其中级传动实现了两个主动刀盘之间相对应的反向转动。具体情况见图 5 5：结构设计方案三示意图。整机几何参数为：长（ 1654宽（ 693高（ 930工作时万向节衔接点的位置离地面的高度（ 540 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 12 - 12 这三种方案的设计思路是在不断的摸索、分析、总结的过程中逐渐形成的，设计方案依次从理论型转向实用型，其中第三套方案是这三种方案中最成熟也是最实用的。 首先，从结构上考虑虽然方案三的整机几何尺寸比方案一、方案二大，但由于结构设计合理、齿轮布置紧凑、传动轴受力均匀、动力传递平稳 ，使得整机工作时有很高的稳定性，从而提高了机具的使用寿命；其次，从成本上考虑方案一只使用了一对圆锥齿轮，而方案一、方案二都使用了两对圆锥齿轮，但变速箱的齿轮总量大致相同，这使得整机的加工费用大幅度下降，从而提高了整机的经济性；第三，方案三的变速箱由两部分组成，这便于机具的安装和修理。 方案三的结构设计不足之处在于：工作时万向节与变速箱之间衔接点的位置相对方案一、方案二衔接点的位置偏高，在级传动中有可能存在传动的不均匀性。 综上所述，方案三在各方面的优势都比较明显，整机的实用性和经济性尤为突出 ,因此选 定方案三的结构设计为最终确定方案。 动比的分配 如方案三设计，总传动比 540 ， 万向节输入动力直接传给圆锥齿轮组构成级传动 ，传动比 1i， 把水平方向的动力转变成竖直方向的动力 。 在级传动的传动轴上安装了两个圆柱齿轮，上面的那个齿轮与另外两个圆柱齿轮组成右方向上的传动构成级传动和级传动， 下面的那个齿轮与另外四个圆柱齿轮组成左方向上的传动构成级传动、级传动、级传动，其中级传动实现了两个主动 刀盘之间相对应的反向转动。! 2 , 3 ，4 1i 。 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 13 - 13 盘作业扭矩与功率分析 盘切削、破碎土壤所需的扭矩 图 3 14 示意了单把旋刀切削、破碎土壤时所需的扭矩变化规律，设单把旋刀的扭矩曲线为： 2)(0)(q 单把旋刀切削土壤扭矩图 单把旋刀每转所需扭矩为： 20 （ 每个刀盘有 z 把旋刀，则单个刀盘的扭矩为： zi iz 20 （ 因此根据单个刀盘上的扭矩可求得消耗的功率为： mi 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 14 - 14 地驱动耙的功率消耗 不考虑转移的力，旱地立式驱动耙单个刀盘在一个周期所消耗的总功等于： )23( 式中 : L 旋刀一个周期内所经过的路程（ m） 旋刀平均阻力（ N） z 单个刀盘上旋刀数 在一个周期内，旋刀所经轨迹长度为 L，因为旋刀运动轨迹的参数方程 【 3】为：ms 20 t ()( 22 因此在一个周期 2,0内，计算 平面曲线的弧长： 20 220 22 s )( 所以： 0 24 )s m 22 )c o s()s s 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 15 - 15 )25(82 2 a将 a 、 b 、 代回（ 25）式，可得： )26(22322222222则旱地驱动耙所需功率 2 )27(222 322222222 0， 代入（ 27）式，得 : )28(141 3202 60)( 式中： 旋刀平均阻力（ N） z 单个刀盘上的旋刀数目 立式驱动耙消耗的总功率： )29( 其中： 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 16 - 16 j 刀盘的个数 动过程的功率分配 理论情况下， 由 联轴器输入的功率向两边传递， 传递功率 8p ，转速为5 4 0 r/m ， 由于机器的工作环境的影响 和传动的功耗（万向节、锥齿、直齿传动）的影响 ， 取齿轮传动效率为 . 的设计 根据相关理论知识，可知：在传递功率相 同的情况下，转速小时其传递的转矩大，由此需要刀轴的截面大，轴的直径大，轴的强度须进行强度校核。 并且在传递较大功率时，要求其相应的轴的直径大。 由以上理论可知，在轴的设计校核过程中，在此只需要对轴 他轴可据此进行设计校核。 齿轮箱里面轴 轴为转轴既承受弯距又承受扭距。 择轴的材料 选择轴的材料为 45钢，经 调质处理， 其机械性能由 参考书机械设计中 表 1 1 16 0 , 6 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5 P a M P a M P a M P a 。 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 17 - 17 上的功率 P，转速 n 和转矩 T 取该级圆锥齿轮传动的效率（包括轴承效率在内） 1） 由联轴器传递给锥齿轮 轴 I 的功率为1 8 p 传递转矩为1 1 4 1 T N m，转速为1 5 4 0 / m 2） 根据锥齿轮传递功率，考虑功率余量和传动的功耗（万向节、锥齿、直齿传动），可得每刀轴传递的功率为 ! ,传递转矩为 ! 6 5 m，转速为 ! 1 9 0 / m 。 定轴的最小直径 对只受扭矩或主要受扭矩的传动轴，安扭转强度条件计算轴的直径 。若有弯矩作用，可用降低许用应力的方法来考虑其影响。 扭矩强度条件为 39 5 5 0 1 0 / （ 式中 T轴的扭转切应力， T 轴所受的扭矩， n 轴的转速， / P 轴所传递的功率， T轴的许用扭转切应力， 见表 对实心的圆轴， 33/ 1 6 / 5TW d d，以此代入式（ 可得轴的直径 33 35 9 5 5 0 1 0 ()（式 式中， C 为取决于轴材料的许用扭转切应力 T的系数，其值可查表 当弯矩相对转矩很小时， C 取较小值， 根据表 C =112，代入上式，则 1） 轴 上述数据代入（式 计算可得 ， 考虑到轴 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 18 - 18 截面上开有花键，对于 100d 的轴，轴径增大 20 . 可取轴的最小直径m 6d 参考相关轴的设计，可设计如上的轴 的结构 2） 刀轴结构设计： 将上述数据代入（式 计算可得 ，考虑到截面上开有花键，对于 100d 的轴，轴径增大 20，并加上需在轴上钻有内孔，可取轴的最小直径m 2d 的强度校核 的受力分析 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 19 - 19 1） 轴传递的转矩 33 89 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 . 4 2） 齿轮 受 力 法向载荷直齿锥齿轮 齿面所受的受力分别为 112t d 法向载荷 解的周向分力 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 20 - 20 ! !F 为法向载荷 解的垂直于分度圆锥 母线的分力 !11co !F 分解的径向分力 !11 !F 分解的轴向分力 其中1 0 . 5 )m ，14 3 , 1 3 0 , 1 8 4b R d 得 1153 ，代入 上式，可得112 1 7 8 3 . 3t , !11c o s 4 5 8 . 9 N， !11s i n 4 5 8 . 9 N 3） 支承 反力的计算 a,水平面支承反力 由 0,得 | | | | 02r C z a D R C D F ，代入计算得，99N 由 0Z，得 Z F，代入计算得，72N b,垂直面的支承反力 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 21 - 21 由 0,得 | | | |C y D F A D,代入计算得， 75757N 4)作弯矩图和扭矩图 a,水平面弯矩图 | | 6 4 . 2 4C z A C N m ， ! | | 3 4 . 3 2C z D C D N m b,垂直面 弯矩图 垂直面弯矩 | | 1 8 1C y A C N m , ! | | 4 5C y D C D N m C、 合成弯矩图 22 192C C y C M N m ， ! ! 2 ! 2 56C y C M N m 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 22 - 22 d、扭矩图 前已算得 1407M N m 4）按当量弯矩计算直径 查表 15 , 1 0 2b p b a M P a ，根据表 15截面 轴径 22311 0 ( ) 3 9 . 2m m ，在结构设计时，取 40d 是满足强度要求的 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 23 - 23 1） 轴传递的转矩 33 1 . 39 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2）齿轮受力 直齿圆柱齿轮 传动时，沿啮合线作用在齿面上的法向载荷 直于齿面，在节点处分解为两个相互垂直的分力，即圆周了 径向力 上图所示。 且满足： 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 24 - 24 !2/ta n/ c o 式中： !T 齿轮传递的转矩，单位为 N ； d 齿轮的节圆直径，多标准齿轮即为分度圆直径，单位为 啮合角，对标准齿轮， 020 . 其中 250d ， 将上式数据代入可得： 3)支承反力的计算 a,水平面支成反力 由 0得 r C B R A C,代入数据计算得， 37 1 5 3 由 0得，t C B R A C,代入数据计算得， 1 0 1 4 2 0 4)作弯矩图和扭矩图 a，水平面弯矩图 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 25 - 25 b，垂直面弯矩图 C，合成弯矩图 d,扭矩图 前已算得 M N m 立式旱地驱动耙毕业设计 立式旱地驱动耙毕业设计 - 26 - 26 3） 按当量弯矩计算轴径 查 表 15 , 1 0 2b p b a M P a ，根据表 15截面轴径 22311 0 ( ) 3 4 . 4m m ，在结构设计时，取 35d 是满足强度要求的 。 承的选用 和校核 轴承的作用是支撑轴及轴上的零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支撑之间的摩擦和磨损。 滚动轴承的类型应根据所受的载荷大小、性质、方向、转速及工作要求来选择。 在圆锥齿轮变速箱 及刀盘 中，由于轴同时受径向载荷和轴向 载荷，且为方便安装，外圈分离，所以圆锥滚子轴承 。 滚动轴承在同时承受径向和轴向联合载荷时，为了计算轴承寿命在相同条件下比较，需将实际工作载荷转化为当量动载