香蕉秸秆根茬还田机的主传动、粉碎机构设计（全套含CAD图纸）
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毕 业 设 计（ 论 文 ）任 务 书 （指导教师填表） 填表时间： 08 年 1 月 8 日 学生姓名 魏忠杰 专业班级 04222 指导教师 朱德荣 课题类型 工程设计 设计（论文）题目 香蕉秸秆 /根茬还田机 (主传动、粉碎机构设计 ) 主要研 究内容 1、进行香蕉秸秆 /根茬还田机主传动设计 2、进行香蕉秸秆 /根茬还田机粉碎机构设计 3、进行香蕉秸秆 /根茬还田机主传动强度校核 主要技 术指标(或研究目标 ) 1、必须 独立完成不少于 3 张零号的设计图量 2、至少有折合 1 号图幅以上的图纸用手工绘制 3、必须查阅到 15 篇以上与课题相关的文献 4、必须撰写不少于 12000 字的设计说明书 5、必须写出不少于 400 字的中文摘要 6、至少翻译一篇本专业外文文献（ 10000 个以上印刷符号，附译文） 进度 计划 1、 资料查阅，英文翻译，撰写开题报告 2、 确定方案，熟悉工程实践的设计方法 3、 完成还田机主传动、粉碎机构设计 4、 撰写毕业论文 5、 进行毕业答辩 主要参 考文献 【 1】 袁长良主编 北京：中国铁道 出版社 ， 1992 【 2】 陈宏钧 主编 北京： 机械工业出版社 ， 2004 【 3】 巩云鹏 陈良玉主编 版） 机械工业出版社 ， 2004 研究所（教研室）主任签字： 08 年 1 月 10 日 河南科技大学毕业设计（论文）开题报告 （学生填表） 院系： 机电工程学院 2008 年 4 月 1 日 课题名称 香蕉秸秆 /根茬还田机 的主 传动 、粉碎机构 设计 学生姓名 魏忠杰 专业班级 机械设计制造及自动化 04222 课题类型 工程设计 指导教师 朱德荣 职称 工程师 课题来源 生产 1. 设计（或研究）的依据与意义 机械工业为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的生产。我国是一个农业大国，农业机械化程度的高低反映我国农业生产发展的程 度 ，虽然农业机械也占有大量市场，但专业现代化的不多。故 针对香蕉种植市场设计了一种高效、复式作业工具。 目前，大部分的蕉农还是运用原始的人工方法和工具来收获种植香蕉，当香蕉收获以后，香蕉径杆由人工逐棵砍伐搬运出园。即占地、浪费劳力，又浪费了大量的有机肥，因为香蕉秸秆里富含大量的有机质氮、磷 、钾和微量元素，是农业生产中重要的有机肥原料之一，这就需要 开发出一种独特的农用还田机械。 秸秆直接还田的好处是 :一、增加土壤有机质含量，改善土壤物理性状。秸秆直接还田使新鲜腐殖质在土内形成，利于促进土壤团粒结构形成 ，改善了土壤物理性状（孔隙、土温、蓄水抗旱、通透性等）。二、提高了土壤养分含量。秸秆还田提供了营养和碳源 ,促进了微生物的活动，固氮和保存氮素能力增强 ,同时促进了土壤中养分的有效化 ,增加了土壤养分。 研究应用香蕉秸杆还田机械技术，保护耕地，增强土壤肥力。香蕉秸杆含有大量的有机肥料和农作物需要的元素。利用香蕉秸秆 /根茬还田机的粉碎还田等综合处理，一方面有利于微生物的活动，经过发酵，增加土壤肥力，又解决了占地问题，减少污染。另一方面，还能耕作土地。提高生产的效率，降低生产的成本，同时又可缩短休耕期，便于抢种。也 可以说，香蕉秸秆 /根茬还田机的出现是必然的，也是农业机械上的一次革命。 2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 秸秆还田具有良好的经济效益和社会效益。目前我国的大部分地区没有采用有效的还田措施，致使耕地连年种植不得休闲，土壤养分得不到及时补充，有机质含量逐年下降，农业生产始终处于种大于养、产大于投的掠夺式经营状态。由于化肥的施用量占用肥总量的比例过大，土壤有机质没有得到及时补充，造成土壤板结地力衰退，农作物营养不良和病虫害多的严重后果，因此秸秆还田技术具有很大的发展尚未付清力和广阔的推广应用前景 。 农业机械作为先进技术的载体和先进的生产手段，近几年来在香蕉的种植业中已逐步得到推广应用，大大提高了生产效率与经济效益，初步形成香蕉生产农机与农艺相结合，良种与良法相配套，机械工程技术与生物化学相促进的局面。 3. 课题设计（或研究）的内容 （ 1）、 进行 开题报告 ,完成至少一万字符的英文翻译 。 （ 2）、进行香蕉秸 杆 /根茬还田机主传动 设计 。 （ 3）、进行香蕉秸杆 /根茬还田机 粉碎 机构设计 。 （ 4）、绘制装配图和零件图， 工作量不少于三张 0 号图，其中手绘部分不少 于一张 1 号图。 （ 5）、 按照 规定格式撰 写 字的毕业设计论文。 4. 设计（或研究）方法 导师指导，查阅相关书籍、论文等资料。 结合自己设计课题进行分析，综合考虑整体结构，确定合适的机构和合理的装置。 3 网上搜索所需资料，了解 相关资料。 5. 实施计划 （ 1）、 料查阅，英文翻译，开题报告 （ 2）、 案确定，熟悉农业机械及工程实践的设计方法 （ 3）、 成还田机主传动、粉碎机构 设计 （ 4）、 写毕业论文 （ 5）、 行毕业答辩 指导教师意见 指导教师签字： 年 月 日 研究所（教研室）意见 研究所所长（教研室主任）签字： 年 月 日 河南科技大学 毕业设计 （论文） 1 香蕉秸秆 /根茬还田机 (主传动、粉碎机构设计 ) 摘 要 机械工业为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的生产。我国是一个农业大国，农业机械化程度的高低反映我国农业生产发展的程度，虽然农业机械也占有大量市场，但专业现代化的不多。故我们针对香蕉种植市场设计了一种高效、复式作业工具。 这次的设计 针对香蕉秸秆 /根茬还田机的还田系统，主要设计了它的主动系统，根据 设计 要求 它的主传动系统 动力主要有拖拉机的后置动力供给， 要求供给的动力为两路输出：一路经由换向提供给粉碎 机构 ，需要具有良好的平衡性。另一路经 由换向减速器提供给除根还田装置。为了达到设计要求，设计 一系列齿轮、轴等零件的参数并对其进行校核。其次是它的秸秆粉碎机构 ，根据需要设计它的刀片为两个直刀片，装在刀柄的两端，通过主传动轴传送过来的动力使刀柄高速旋转，从而将香蕉秸秆粉碎。 该设计产品结构合理，紧凑。操作方面，使用性能可靠，通用化程度高。其性能指标达到国内领先水平。一举实现了真正的复式作业，为种植户节省了大量的资源，提高了生产效率。深受用户欢迎，从而为我国的香蕉种植业的发展拓展了前景。 关 键 词： 主传动系统，粉碎机构 ，齿轮，轴，刀片河南科技大学毕业 设计 (论文 ) (F s is a in of of of of of is we a of at at in ha it to to is to to to to to To of as a of it is is to in of so is of of Is by so of of 目 录 前 言 . 1 第 1 章 香蕉秸秆 /根茬还田机的功能及特点 . 2 蕉秸秆 /根茬还田机的功能介绍 . 2 蕉秸秆 /根茬还田机的简单介绍 . 2 蕉秸秆 /根茬还田机的主要参数 . 3 蕉秸秆 /根茬还田机的动力配置 . 3 能简介 . 4 构简介 . 4 第 2 章 设计任务及设计方案 . 6 计任务及设计要求 . 6 计内容 . 6 题名称、设计要求 . 6 传动设计要求 . 6 第 3 章 主传动设计 . 8 传动系统的初步设计方案 . 8 动零件的设计及计算 . 9 动比及齿轮的设计 . 9 的设计 . 12 承的选择 . 15 动轴承的工作特性 . 15 动轴承类型选择原则 . 15 第 4 章 秸秆粉碎还田机刀具的研究 . 17 秆粉碎还田机刀具布置的研究 . 17 辊 振动分析 . 17 均力免振假设”的提出 . 17 具设计及选择 . 18 具结构形式选择 . 18 片的选材及热处理 . 20 片合理密度及最佳排列方式 . 21 第 5 章 其它零件的设计及注意 . 23 它零件设计 . 23 计箱体时应注意的问题 . 24 属零件的选用 . 25 第 6 章 安装调试 与使用维护 . 27 件安装 . 27 子与刀盘的安装 . 27 接性 . 27 盘与刀具的安装 . 27 秆还田机的正确使用及注意事项 . 28 业前的准备 . 28 子与刀盘的安装 . 28 意事项 . 29 田机故障与排除方法 . 29 结论 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 生物质作为替代燃料用来发电 前言 电能有许多不同的产生来源而且可用不同的方式来生产。然而，各国竞相寻找能源，并试图寻找的无限能源来生产电能。此外，生产电能而使用的矿物燃料，如石油，煤炭等，都会产生一些从能源成本到环境的污染等重大问题。在上世纪末，工程师们开始寻找新的能源，这些能源既具有与化石燃料相同的优点势外，同时也避免了其弊端。事实上，有一些能源因来自自然而著称，这就是所谓的可再生能源。之所以称它是可再生能源，是因为它不能耗尽并且可以重复使用。这种能源有不同种类和不同的形式，例如风能，太阳能，水能，水电能 源，生物质能等。 “在美国，自 1973年以来便开始大量利用生物质，特别是木屑在热能及电力应用的利用上”。本文将探讨利用生物质作为电力行业中使用的替代燃料。文章开头，将涉及生物质的背景和它的历史来源。其次，将对利用生物质能发电的电厂进行调查。再次随后，陈述一些利用生物质的优点和缺点。最后，一个结论将总结全文。 生物质能简介 生物质是世界上最古老的可再生能源之一。虽然我们一直在使用它，但很少有人知道它的学名。生物质学名为活着的物质，或具体地讲，它是在死亡的树木，树枝，木材，农作物，甚至动物能量存储能源的转换，从 而让我们可以使用它。例如，“在今天的美国，物质燃料的使用范畴，包括木屑，花草残叶，农业残留物和城市碎木”。因此，生物质能源可在任何时间和地点找到。事实上，如果生物质不转换成其它形式的话它将一无是处。因此，如果任何公司想利用生物质能作为石油或天然气的替代能源，就必须收集生物质（植物，木材等）并将它在某一地点燃烧，燃烧产生的热量可用于推动汽轮机发电。同样，电厂可以使用生物量在的燃烧中的气化过程。在这种情况下，将把生物量加热到极高温度而产生可燃气体，可用于推动涡轮旋转从而产生电能。据加州能源委员会的网页介绍，加州 每年生产约 60万吨的生物质，这意味着 2000兆瓦的电能。事实上，这些能量足以满足市场需求和约 2百万户人家使用。虽然生物质能源已被使用多年，一些国家一直以来仍把它作为燃料用作发电。与此相反，一些国家因为其对环境的负面影响而停止使用。有人说，生物质导致了环境的污染。但是，该能源的益处鼓励一些企业使用它，例如，“ 物质能源集团）推算，在苏格兰，生物质产业有望在提供 2000人就业岗位和促进其他部门经济增长的同时供应多达 450兆瓦的电力”。美国电子协会对生物质的估计表明，每年美国有生物质资源约 当于 供利用。事实上，生物质发电可使用不同的方法，而各种方法都有各自的效率和生产力。 废弃物发电 用化石燃料发电是世界上最通用的方法。然而，利用生物质能发电，并遵守一些规定和限制会更有效率。眼下主要有四种类型的生物发电系统：直燃，混烧，煤气化，模块化系统。大多数发电厂使用生物质直燃系统，用化石燃料来发电。图 1显示了如何使用生物质燃料在工厂中发电。生物质的燃烧锅炉产生高压蒸汽，蒸汽被引入汽轮机，带动一系列气动涡轮叶片，使涡轮旋转，而涡轮连接到发电 机，因此，流动的蒸汽致使涡轮旋转，发电 机旋转和电力的生产。生物质能锅炉产生的电一般在 50兆瓦范围左右，相比燃煤发电厂中的 15兆瓦左右。因此，有人建议，在一些电厂，如在美国亚什兰的海湾发电站，在高负荷期使用煤而在低负荷期使用生物质发电，这将节俭煤的使用。然而，到目前为止，用直接燃烧的木材发电是最省事的方法。另外，除非它和像煤一样的其它能源组合使用，否则就可能没有竞争力。 生物质能的优点： 使用生物质作为替代能源来发电具有一定的经济效益。再者，它也是一种有效的社区或工业区的资源来源。相比而言，即使发达国家能够利用这一资源，以弥补其它像石油， 天然气或煤资源的不足。其中最重要的优势是它的价格低廉 ;而且是一种现成的能源。此外，它是一种可持续、可长期使用的资源，它可以在任何时候任何地方很容易地发现使用。生物质发电厂更大的优势是能帮助许多国家减少失业。施安那 贝尔德，中型项目的苏格兰绿党的能源发言人说： “就新的发电站的建立和它创造的相当数量的就业机会而言，这是个好消息” 。如在苏格兰邓弗里斯郡的洛克比建立的生物质能源发电厂，将支持英国经济也将帮助政府降低失业率。 生物质能的缺点： 如同任何可再生能源一样，利用生物质发电存在一定的缺陷。生物质确实影响环 境吗？这个问题已经被问了很多次。事实上，因为它在燃烧时会产生碳气体，因此许多人担心的是它在全球气候变暖中的作用。然而，如果你了解生物质周期的话，可能知道从这个角度看是错误的。虽然生物质可在世界任何地方看到，有些地方如在中东的沙漠地区，如沙特阿拉伯，找到足够的可用作生物质的植被是一件很困难的事。因此，把植被运送到该地区，将是昂贵的和毫无用处的。 图 1 用生物质在电厂发电 结论： 总之，这篇文章已经表明，使用生物质的行业，特别是像发电厂这样的工业，将有助于人们找到工作，并有助于各国政府减少失业率。此外，每年 许多国家花费数十亿美元购买石油或天然气用来发电，为此，如果用生物质作为替代能源来发电将是更加经济和有效。在电力市场，可以说：能源就是金钱。就生物质能源而言，这一说法更为确切。此外，生物质可用于不同的地方，这意味着更多的灵活性。虽然使用生物质的电厂将产生功耗低于它使用化石燃料时而产生的电能，但在村庄和小城镇，使用生物质将比使用常用的化石燃料更为经济。 as . be in to to so on of to At of as In of is It it 2 碳循环 be of be in so In 973 a in in of of as an in it a on of in be of of A is of of in we it it as or it is of in so we of in As a be in In be if to as a of of or it to so it in of be in a to In in a In is to be at to be to to 0 of 000 of In is to it as a in In it of It to of to a to as 50 MW of 000 of In of 90 13 of in on an be in in is in to be of of of to as in is in a to is a it a of to is to an as to is in 0 MW to in 50MW it in in it to in in of to is at it be in as : to in of as an to it be a in or In to of or of of is it is a of In it is a it be is to in s of it by a it in K in of it to In of in of of be if be in in to to be as a As a of to be in be : To in in to to to of to or it be if In it be is by be be in in be 1. to Ks (_ _) 2. Z, , G. of 4. . M & as a A 6. . , 河 南 科 技 大 学 毕 业 设 计（论 文） 题目 香蕉秸秆 /根茬还田机的主传动、粉碎机构设计 姓 名 魏忠杰 院 系 机电工程 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 朱德荣 2008年 04 月 02日 河南科技大学毕业设计（论文） 1 香蕉秸秆 /根茬还田机 (主传动、粉碎机构设计 ) 摘 要 机械工业为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的生产。我国是一个农业大国，农业机械化程度的高低反映我国农业生产发展的程度，虽然农业机械也占有大量市场，但专业现代化的不多。故我们针对香蕉种植市场设计了一种高效、复式作业工具。 这次的设计针对香蕉秸秆 /根茬还田机的还田系统，主要设计了它的主动系统，根据设计要求它的主传动系统动力主要有拖拉机的后置动力供给，要求供给的动力为两路输出：一路经由换向提供给粉碎机构，需要具有良好的平衡性。另一路经 由换向减速器提供给除根还田装置。为了达到设计要求，设计一系列齿轮、轴等零件的参数并对其进行校核。其次是它的秸秆粉碎机构，根据需要设计它的刀片为两个直刀片，装在刀柄的两端，通过主传动轴传送过来的动力使刀柄高速旋转，从而将香蕉秸秆粉碎。 该设计产品结构合理，紧凑。操作方面，使用性能可靠，通用化程度高。其性能指标达到国内领先水平。一举实现了真正的复式作业，为种植户节省了大量的资源，提高了生产效率。深受用户欢迎，从而为我国的香蕉种植业的发展拓展了前景。 关 键 词： 主传动系统，粉碎机构，齿轮，轴，刀片河南科技大学毕业设计（论文） 2 (F s is a in of of of of of is we a of at at in ha it to to is to to to 南科技大学毕业设计（论文） 3 to to To of as a of it is is to in of so is of of Is by so of of 河南科技大学毕业设计（论文） 4 目 录 前 言 . 1 第 1 章 香蕉秸秆 /根茬还田机的功能及特点 . 2 蕉秸秆 /根茬还田机的功能介绍 . 2 蕉秸秆 /根茬还田机的简单介绍 . 2 蕉秸秆 /根茬还田机的主要参数 . 3 蕉秸秆 /根茬还田机的动力配置 . 3 能简介 . 4 构简介 . 4 第 2 章 设计任务及设计方案 . 6 计任务及设计要求 . 6 计内容 . 6 题名称、设计要求 . 6 传动设计要求 . 6 第 3 章 主传动设计 . 8 传动系统的初步设计方案 . 8 动零件的设计及计算 . 9 动比及齿轮的设计 . 9 的设计 . 12 承的选择 . 15 动轴承的工作特性 . 15 动轴承类型选择原则 . 15 第 4 章 秸秆粉碎还田机刀具的研究 . 17 秆粉碎还田机刀具布置的研究 . 17 辊 振动分析 . 17 均力免振假设”的提出 . 17 具设计及选择 . 18 具结构形式选择 . 18 河南科技大学毕业设计（论文） 5 片的选材及热处理 . 20 片合理密度及最佳排列方式 . 21 第 5 章 其它零件的设计及注意 . 23 它零件设计 . 23 计箱体时应注意的问题 . 24 属零件的选用 . 25 第 6 章 安装调试与使用维护 . 27 件安装 . 27 子与刀盘的安装 . 27 接性 . 27 盘与刀具的安装 . 27 秆还田机的正确使用及注意事项 . 28 业前的准备 . 28 子与刀盘的安装 . 28 意事项 . 29 田机故障与排除方法 . 29 结论 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 河南科技大学毕业设计（论文） 6 前 言 我国香蕉重要分布于广东、广西、海南、福建、云南、台湾等热带地区， 2005年总种植面积 亩总产量 别占世界的 名列世界第 4 位，在世界香蕉生产中占有举足轻重的地位，成为我国南方地区农业经济的主要产业。其中以广东省面积产量最大，分别为 国香蕉生产主要基地。 近年来，国产香蕉口感、香味、质地等方面不如进口香蕉，但国产香蕉的质量有了很大的提高。现在国内一等品以上的香蕉果品的外观、色 泽、梳形、梳指整齐度与进口香蕉相比差别不大，但是一等品以上的香蕉所占总产量的比例尚少，这也说明我国香蕉产业有着巨大的市场空间和发展前景。 经过调查发现，一些蕉农重前轻后，后期水、肥不足，保叶较差，留梳较多，果指饱满度不够，套袋扩果工作跟不上，采收加工处理包装工作滞后。在采收工作中人挑车拉，随意堆放，环节较多，机械损伤严重，包装等加工处理粗放，机械化、集约化程度不高。还有各种激素施用过多过滥，严重破坏香蕉质量，造成土纸板硬。还有就是地方组织程度差，龙头企业不多，辐射力不强。单独、分散经营与大规模标准化 生产之间矛盾越来越凸显，整体产业化的程度不高。 目前，大部分的蕉农还是运用原始的人工方法和工具来收获种植香蕉，当香蕉收获以后，香蕉径杆由人工逐棵砍伐搬运出园。即占地、浪费劳力，又浪费了大量的有机肥，因为香蕉秸秆里富含大量的有机质氮、磷、钾和微量元素，是农业生产中重要的有机肥原料之一，这就需要我们来开发出一种独特的农用还田机械。 研究应用香蕉秸杆还田机械技术，保护耕地，增强土壤肥力。香蕉秸杆含有大量的有机肥料和农作物需要的元素。利用香蕉秸秆 /根茬还田机的粉碎还田等综合处理，一方面有利于微生物的 活动，经过发酵，增加土壤肥力，又解决了占地问题，减少污染。另一方面，还能耕作土地。提高生产的效率，降低生产的成本，同时又可缩短休耕期，便于抢种。也可以说，香蕉秸秆 /根茬还田机的出现是必然的，也是农业机械上的一次革命。 河南科技大学毕业设计（论文） 7 第一章 香蕉秸秆 /根茬还田机 的功能及特点 蕉秸秆 /根茬还田机的功能介绍 香蕉 秸秆 /根茬 还田机是功能齐全的香蕉秸秆粉碎还田专用机械。它不但能够处理香蕉秸秆的 本身，还可以清除地理的根茬。并能够一次性完成粉碎、除根、还田 作业。经过该还田机的作业后，无须再整理就可以实施新一轮的种植。 因而真正实现复式作业，同传统的作业方式相比，可节省大量的人力物力，具有较高的生产率，可为香蕉种植户带来可观的经济效益，并且又较好的保护了环境。另外本机具有较好的经济性，合理的价格使香蕉种植户完全能够接受。在较短的时间内可实现投资回报。独特的结构和完备的工作性能受到蕉农的好评。 蕉 秸 杆 /根茬 还田机的简单介绍 香蕉是热带及亚热带地区的主要经济作物之一，在我国的南方地区大面积地广泛种植。作为多年生长绿草植物，根 秸 粗大（平均直径 200生直立（高度越 2 米 ）叶宽大 、 厚而 长，一年收获一季。为取得较 大的收益，近几年新开发出一年生的香蕉，而且果大 、 品质好，深受用户的欢迎，但新品种也对香蕉地耕整提出更高的要求。 以往的香蕉地耕作业方式是用大中型拖拉机将 秸 杆压倒后把残株推至地头堆积，任其自然风化，腐烂，腐烂期是一到五年，且占用耕地，根 秸 用圆盘率犁式重耙多次的破碎，由于重耙破碎效果差，碎块较大，还田后腐烂期较长，年复一年，造成土质过送，不利于香蕉生根，影响其抗风雨的能力，最后再犁耕深翻，不仅效率低，而且浪费人力 、 物力 和财力，这种传统的作业方式已不能适应当前生产的需要。 根 海南市场 的调研，首先确定了与东方红拖拉 机的配套的复式作业机的方案（香蕉秸 杆和根茬一次粉碎还田）并与国外一些相关机具的刀轴和耕机对比实验，河南科技大学毕业设计（论文） 8 得出以下几种结论： 506马力）拖拉机动力不足，不能同时完成复式作业，只能单一工作，复式机具的粉碎效果好，工作效率高，根据这种情况的总结，最终确定了大马力拖拉机配套使用香蕉 秸 杆和根茬一次性粉碎还添的设计方案，它功能满足目前香蕉还田的要求，各项要求均达到国际要求，符合农业机械的实际要求，并能深入农心。 蕉 秸秆 /根茬 还田机的主要参数 香蕉秸秆根茬还田机的主要参数如表 表 香 蕉 秸秆 /根茬 还田机的主要性能参数 规格 还田机 配套动力 /50 耕深 400 切碎刀轴转速 r/ 810 旋耕刀轴转速 r/70 生产率 拖拉机联接方式 标准三点式 外形尺寸（长 高） 2000 1200 900 整机重量 /80 耕幅 /000 蕉 秸秆 /根茬 还田机的动力配置 由于还田机是复式作业，粉碎装置和除根装置同时工作，若选用的拖拉机功率过小时，则只能满足单功率机具作业，若粉碎和除根同时工作，则 动力不足，难以起动还田机。因为拖拉机后置动力输出分两部分作用，因此，要求拖拉机具有良好的动力性能。根据多次试验和对比使用，最后选择了东方红 轮拖，81马力，后轮驱动，采用东方红 90拖拉机成熟技术，动力强劲，性能卓越，河南科技大学毕业设计（论文） 9 造型美观，可配套犁、耙、旋耕机、播种机、收割机、青贮机、秸秆还田机等机具进行各种农田作业，并可用于运输等其它作业。 其主要技术参数如表 1 表 东方红 拖拉机的主要技术参数： 外型尺寸 (4260 2170 2785 轴距 (2314 前轮轮距 (可调 )(1630轮轮距 (可调 )(1500小离地间隙 (430 最小转向圆半径 (m) 速箱挡数 前进 /后退 12/4 速度范围 前进 (km/h) 退 (km/h) 动机 形式 立式、水冷、四冲程、直喷节能型柴油机 发动机 标定功率 ( 力输出轴形式 后置、独立式及同步式 发动机 额定转速 (r/2400 动力输出轴转速 (r/720 选装 540 1000 540/1000 540/720 能简介 香蕉 秸 杆 /根茬还田机是功能齐备的香蕉 秸 杆粉碎还田的专用农业机械，它不但能够处理香蕉 秸 杆的本身，对香蕉树的根茬也可以同时进行处理，并且可在一台机械上（拖拉机）实现还田物直接翻入土中，而后平整土地，过还田机作业后的土地无须再进行整理，即可实施新一轮的种植。因而真正实现复式作业，同传统的作业方式相比，可节省大量的人力物力和才力，能很好的保护环境。另外本机 具有较好的经济性，合理的价格使香蕉种植户完全能够承受，在较短的时间内，可实现投资回报。独特的结构和完整的工作性能，深受农民的好评。 构简介 香蕉 秸 杆 /根茬还田机是拖拉机后置式农具，它从拖拉机的后动力输出为为动力源，采用三点标准悬挂式，整机由两大部分组合而成。前部为香蕉 秸 杆粉碎部河南科技大学毕业设计（论文） 10 分，后部分为除根还田部分，动力流分为两路：一路换向提速供给粉碎刀具800r/高速粉碎需要具有良好的平衡性，其一定质量的惯性保证了粉碎的稳定性和良好的切碎效果，所需起动的加速度较大，故需求拖拉机应具有较好的动力性 能；另一路经 换向、 减速器提供给除根还田装置，双辊款到阶梯工作装置，可以有效的保证根茬的清除和良好的动力，消耗更为合理。整机的动力输入端装有拖拉机和农具的安全保护装置，使拖拉机与农具构成的整个系统能在特定的安全工况下工作，并对意外情况的出现实施设备保护。为了便于地头调头和转场，保证除根的有效性。该机还设有液压动力装置。工作时液压系统对除根装置产生向下的压力，以保证除根装置的入土量，转场即地间调头，液压系统又可方便的将全部的除根装置提起，巧妙的传动线路的设计，保证了耕作转场等期间动力流的联系不断性，无需在次 期间断开拖拉机的动力输出，方便了操作。 香蕉秸秆 /根茬还田机 结构如图 1 图 1蕉 秸秆 /根茬 还田机 拖拉机 万向传动轴 提升油缸 除根还田装置 粉碎装置 河南科技大学毕业设计（论文） 11 第二章 设计任务及设计方案 计任务及设计要求 计内容 根据设计任务书的要求，在本次的设计的过程中。整个还田分为若干部分来设计。分别为主要传动设计装置、粉碎装置的设计、侧传动设计、除根装置设计以及总装设计。本次设计由 2 人共同设计完成，每人负责一部分装置的设计。最后由总装人员通过三 点悬挂及提升油卸来把各部分组装成功，通过连轴器和安全离合器把主传动系统和拖拉机的后置动力输出连接起来，组成香蕉 秸 杆一根茬粉碎还田机的总成。完成 香蕉秸秆 /根茬还田机 的设计。 题名称、 设计要求： 1：完成主传动系统各零件部件的设计； 2：完成主传动系统的总装配图（绘制一张 0号图纸） ； 3：完成主传动箱箱体的零件图（绘制一张 号图纸） ； 4：完成其他零部件的零件图（ 至少 绘制六 张 2号图纸） ； 5：编写毕业设计说明书 。 传动系统设计要求 主传动系统是整个还田机的 心脏部分。 它既是要给粉碎系统提供动力，又要给除根装置提供动力，并且还要接收由拖拉机传来的动力，这就要求它有良好的抗冲击能力，运动的过程必须平稳，各个换位装置之间不干涉，结合紧簇。由于还田机要尽可能的减少重量。使它的生产率高，所以主传动系统也应更可能的轻便，这样才能保证它符合农用的要求。 为了使还田工作在可靠的情况下，必须做到以下几点： 会产生弯曲变形等一系列情况。 河南科技大学毕业设计（论文） 12 个齿轮的齿面间隙，压力角符合设计要求，不会出现卡死等情况。 不会出现漏油现象，有能够换油的放油通道，能够散发出热量，延长机器的一次性运行时间。 保能够生产出来，最好低成本生产出来，减少设计造价。 零件，减少设计周期，提前完成产品的上市。 河南科技大学毕业设计（论文） 13 第三章 主传动设计 传动系统 的 初步设计方案 由于香蕉 秸 杆 /根茬还田机是农用机械，它工作在重载的情况下，并且有两次的换向机构，故采用圆锥直齿轮 来 传递功率，它的传动平稳，结构平稳，结构牢固可靠。根 据这些要求初步设计简图如 图 3 图 3传动系统简图 据 初步传动 方案，分别定义三根传动轴为：主传动轴、 齿轮轴 、 侧传动轴 。分别定义两组转向的齿轮为 3 和 4。其中 主传动齿轮。由于齿轮与轴之间的连接力较大，用普通的轴难以达到要求，故选用花键来连接，根据轴 径 的大小和轴承的型号来设计不同的花键号。花键的传递功率大，传动平稳可靠，用在这里是最佳方案。 其中 3是反向的，这样为了安装的方便把 2 竖直传动轴 3 侧传动轴 主传动轴 河南科技大学毕业设计（论文） 14 来连接 。这样 就 很好解决了 轴上 难 剃 花键的 问题，也达到了设计的要求，是很好的方案。 动零件的设计及计算 设计 时初用拖拉机的动力是 东方红 轮式拖拉机，它的动力输出轴的转速为 540/1000r/于香蕉 秸 杆根茬粉碎还田机工作在重载输出，中速运行的情况下，所以应选择输出轴的转速为 540r/步设计还田机的刀轴的转速为900r/根装置的转速为 180 r/ 动比及齿轮的设计： 由 得21 ： 1200r/3480r/： 根据传动比和齿轮的工作条件，初步 设计齿轮的齿数分别为 50、 30、 4、 42 设它的模数为 m=7端压力角为标准角 20 。 已知 一对啮合的齿轮： 分锥角： 1 =1 / =0=59 2 =90 - 1 =90 =31 当 m1 , 则 齿顶高： 1， c = m=1 7南科技大学毕业设计（论文） 15 齿根高： c ） m=(1+ 7=度圆直径 ： 5050711 1 030722 齿顶高直径：15059c o o 1 2231c o o 22 齿根圆直径： 4159c o o 11 9831c o o 22 锥距： 0430502/72/ 222221 齿根角： 4/4.8/ta n 顶隙 ： 齿宽 ： 83/2043/ 根据上面两齿轮的传动几何参数，我们可以设计出这两个齿轮的啮合 图 如 图3示： 河南科技大学毕业设计（论文） 16 图 3一组齿轮啮合图 又因为 4 是一对啮合齿轮 分锥角： 4ar ct an/ar ct 2 因为这对齿轮为标准的圆锥直齿齿轮，且 m1 故 1， c =2 齿顶高： m=1 7根高： c ） m=(1+ 7=度圆直径： 814733 9 442744 齿顶圆直径：3 1 4 o 4c o 4 齿根圆直径： o o 33 o o 44 锥距 ： 5542142/72/ 222423 齿根角： .8/t a n 顶隙： 齿宽： 23/1 5 53/ 根据上面两齿轮的传动几何参数，我们可以设计出这两个齿轮的啮合 图如图3示： 河南科技大学毕业设计（论文） 17 图 3二组齿轮啮合图 计算两组齿轮的圆周速度 ： 由 公式100060 11 得： 11 22 由机械手册得 可知 ： 农业机械的精度一般为 89 级，因为要求它传动平稳运行可靠，故选用 8 级精度 。 的设计 在传动的过程中，主传动轴直接与拖拉机的后置输出轴通过联轴器和离合器联结在一起的，它承受很高的转矩，故选用的材料较好一点，其它两传动轴分别选用相对经济的材料，故主传动轴选用 40它两轴 均为 45 钢，初步设计说明拖拉机的 标定 功率为 轴 径的初步估算公式为： 3 （ 3 河南科技大学毕业设计（论文） 18 A 为 材料的承载情况，是确定常数。 故： 35 4 31 根据功率分配，此轴需用功率很大可取 行设计 59 0 0 6 332 根据功率分配可取 18 0 18 060 . 5p 41 8 0111 1 0 333 根据轴的直径求 它的扭矩为： 1 33(2111 242 2 2 6 0 . 5 5 59 5 5 0 9 5 5 0 3 . 1 4 ( ) 1 0 1 5 2 . 49 0 0 2PT m A A N 44(2333 因为轴上装有齿轮，齿轮与轴之间的扭矩相当大，故普通键已不能满足其要求，故本次设计中齿轮与轴之间的键都采用花键连接（除齿轮 下传动轴为齿轮轴外） 。 由机械设计手册、最小轴径、机构特点结合来 选用以下几种花键型号：主传动轴的最小直径为 36选花键为 8 36 40 7（ Z d D B）齿数为 8，小径为 36径为 40宽为 7角为 粉碎刀轴的最小直径为80选花键为； 10 82 86 12。 河南科技大学毕业设计（论文） 19 （ a） 外花键 （ b）内花键 图 3内、外花键图 在本次设计中主传动轴安排在箱体的中间位置，因为它上面装两个齿轮，并且与离合器相连接，故有两个花键 及一个轴有连接。为了使箱体的优化加工，应选大小两个外径一样大的 同型号轴承，齿轮 1 左边用套筒来定位，右边用轴肩定位，两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合或过盈配合装入，右边齿轮 边通过调速螺母和垫片来调节。 段即为与离合器相连接部分，它是由所造花键来确定的，初步设定长度为73，它的直径为花键大径 50 段直径 50（由机械设计手册查齿轮倒角 此段安装入轴承，故取 c=3.5,d2=c=50+=57亦符合毡圈离封标准轴径，也符合轴承内径要求。 初选 30210 系列圆锥滚子轴承， 其内径为 50 段安装齿轮，根据齿轮的设计，这段轴为阶梯轴，大径为 140二阶为 76步设计这段长度为 60 段为传动部分，是主传动轴最长的部分，这段主要是为了齿轮 2 和齿轮 3的空间而留，为了轴的加工方便，设计这段轴的直径为 40段长度为 220 段为轴肩，其直径为 48 段为安装齿轮 3，为了在加工的过程中减小挽刀的次数，故在符合轴的强度及抗扭强度上，采用与离合器相同的外花键，故这段轴的长度为 50大直径为 50 段为安装轴承，初步定轴承的型号为 30210 系列轴承，它的内径为 50 段为螺纹结构，它是用来调整齿轮位置并锁紧轴承防止其轴向跳动，它的长度为 17 轴的结构设计草图 如图 3示。 河南科技大学毕业设计（论文） 20 图 3动轴结构简图 根据这种设计方法， 齿轮 轴的初步设计见 图 3示： 图 3- 6 齿轮轴结构简图 承的选择 动轴承的工作特性 1负荷能力 滚动轴承的负荷能力与轴承类型和尺寸有关。相同外形尺寸下，滚子轴承的负荷能力为球轴承的 3 倍。滚动轴承的选用，即应该满足外载荷的要求，又应该尽量发挥轴承本身的负荷能 力。 2速度特性 滚动轴承的工作转速上升到一定限度后，滚动体和保持架的惯性力，以及极小的形状偏差，不仅导致运动状态恶化，而且造成摩擦面间温度升高和润滑剂的河南科技大学毕业设计（论文） 21 性能变化，从而导致滚动体回火或轴承元件的胶合失效。在一定负荷和润滑条件下，滚动轴承所能允许的最高转速称之为极限转速。它与轴承类型、尺寸、精度、油隙、保持架的材料和结构、润滑方式、润滑剂的性能和用量、负荷的大小和方向以及散热条件等因素有关。一般来说，圆锥滚子轴承具有较高的极限转速。 动轴承类型选择原则 1轴转速较高，负荷不大，而旋转精度要求 较高时，宜用球轴承，如： 6000型。 2转速较低负荷较大或冲击负荷时，宜采用滚子轴承，如： 2000 型， 3000型。 3支点跨距大，轴的变形大或多支点轴，宜采用调心轴承，如： 1000 型、 3000型、 69000 型。 根据以上原则及分析，类比三门峡通用机械厂的设计数据，选用 30000 型 圆锥 滚子轴承，其受力及寿命均能满足设计要求。 轴承如图 3示： 图 3锥滚子轴承 河南科技大学毕业设计（论文） 22 第四章：秸秆粉碎还田机刀具 的研究 秆粉碎还田机刀具布置的研究 秸秆粉碎还田机刀辊（包裹刀轴、刀具及附件）的振动危害性非常大，不但影响粉碎性能，而且对整机也有极大的破坏性。例如：悬挂架、机罩开焊开裂，胶带（或链条）拉断或磨损失效等等。影响机具振动的因素很多，如刀辊、传动系、工况等。其中刀具布置的合理性是影响机具振动的重要因素。因此，本文对刀具布置加以研究，以使刀辊的振动减至最小。 辊振动分析 空载情况下刀辊高速旋转，受力比较复杂，可以从静态分量和动态分量两方面来考虑。其中，静态分量包括刀辊自重、轴承支力、传动扭矩等 ；动态分量则指刀辊、刀具及其附件由于旋转而产生的离心力，现有机器一般具有以下特点：刀轴近似为匀质回转件，刀具轴向间距相等，刀具周向间距角度相等。这些特点可保证到辊自重及其作用点在旋转过程中是变动的，实质上，刀辊正是通过轴承支力使整机产生振动。假如能够保证动态分量平衡，轴承支力可视为不变量。这样，刀辊自重、轴承支力、传动扭矩 3 个静态分量就在旋转过程中达到了平衡。河南科技大学毕业设计（论文） 23 刀轴一般可以认为是匀质回转件，它的离心力可视为零。因此，减振的关键在于使刀具及其附件的离心力保持平衡。 力免振假设”的提出 秸秆还田机 的转速一般都比较高，由于刀辊不平衡，在高速运转的状况下，会产生较大的振动。在刀轴上合理排列刀片是减振的重要措施。目前掌握的国内外有关这方面的资料甚少，我们在分析秸秆还田机刀片排列以及与之类似的还田机弯刀排列，锤片式粉碎机锤片排列基础上，归纳出一些秸秆还田机刀片排列必须遵循的原则以及不是必须满足但对秸秆还田机工作防振等有利用的原则： （ 1）空载旋转时刀轴受力均匀，刀片产生的离心力的合力为零，即径向受力必须平衡 。 （ 2）轴向相邻刀片间距以不产生实际漏切割带为原则 。 （ 3）轴向相邻两刀片径向夹角要尽量大 。 （ 4）相继打击秸秆的刀片的轴向距离越大越好，以免干扰和堵塞 。 （ 5）所有刀片沿刀轴周向尽量呈等角分布，以使工作平衡，刀轴负荷均匀 。 （ 6）尽量每次一组刀片打击秸秆 。 （ 7）制造及装配要方便 。 （ 8）功率消耗尽量小。 根据这些原则，我们进一步提出假设 ： 某一种刀片排列方式能满足刀片在刀辊轴向上等间分布，而在刀轴周向上等角度分布，并且满足刀辊空载时受力均匀，径向平衡的基本条件，那么它就是能达到减振要求的优先排列。 具设计及选择 具结构形式选择 现在常见的甩刀有以下几种：直刀型、 L 型刀、 锤爪型、 T 型刀等。 1 玉米、高梁等高杆作物，由于 秸 秆较粗而脆、刚度较好，所以此类秸秆的粉碎多以打击粉碎为主，切割为辅，因而对刃口的锋利程度要求不高，而且都是单支撑切割，刀片形状为 图 4 1所示。它的工作过程是高速旋转的刀片打击秸秆，从而达到粉碎目的。理论上 L 改进型刀片要比 L 型刀片粉碎秸秆所需的河南科技大学毕业设计（论文） 24 功耗小 30% 40%。因为 L 型改进刀片切割秸秆是斜切，即刀片与 秸 秆纤维成一定斜角；而 L 型刀片 切割 秸 秆是横断切，即刀片垂直 秸 秆纤维。实际上秸秆粉碎还有打击的因素掺杂其中，但
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