机械毕业设计（论文）-起垄机设计（全套图纸）.pdf

i jiangxi agricultural university 本本 科科 毕毕 业业 论论 文（设文（设 计）计） 题目： 起垄机设计起垄机设计 学学 院：院： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 专专 业：业： 年年 级：级： 指导教师指导教师 二二 0 一三一三 年年 五五 月月 ii 摘要摘要 起垄机是一种深受农户欢迎的农具，主要适用于署类、豆类、蔬菜类的田间 耕后起垄作业，起垄机具有垄距、垄高、起垄行数、角度调整方便，配套范围广、 适应能力强、作业效率高、应用前进广等特点。目前我国大部分起垄机存在的主要问题是 结构复杂、拆装不便，换刀时间长，费工费时。本设计在连接上选择螺栓固定方式连接，结 构简单、连接稳固、操作和拆装方便。由于在工作过程中刀具为易损件，因此刀具用螺栓固 定的方式固定在刀座上便于换刀提高工作效率。 关键词：关键词：起垄机；刀具；设计 iii iv abstract ridging machine is a kind of welcome by farmers farming tools, mainly is suitable for the agency, beans, vegetables cultivated in the field of the prominent ridge, ridging machine has high ridge distance, ridge, ridging rows, angle adjustment is convenient, supporting a wide range, strong adaptability, high efficiency, wide application forward. at present our country most of the main problems of ridging machine is complex and inconvenient disassembling structure, tool change time is long, takes work. this design choice way bolted connections in the connection, simple structure, stable connections, and tear open outfit and convenient operation. because in the working process of the cutter for the wearing parts, therefore cutting tool bolted way fixed on the cutter holder is easy to change to improve work efficiency. key words : ridging machine; cutting tool; design v 目录 1 绪论. 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 国内外研究现状和水平发展趋势 . 1 1.3 中国农业发展的展望 . 2 2 基本原理 2 2.1 主要规格 . 3 2.2 主要结构简介 . 4 3 方案确定 5 3.1 总体设计 . 5 3.2 主要部分确定 . 5 4 起垄机各部分选择 6 4.1 柴油机的选择 . 6 4.2 刀轴转速的选择 . 7 4.3 工作幅宽选择 . 7 4.4 传动形式选择 . 8 4.4 刀滚选择 . 8 4.4.1 刀具 8 4.4.2 刀滚半径 9 4.5 齿轮箱的选择 . 9 4.5.1 侧边传动的中间齿轮箱 9 4.5.2 侧边传动箱 9 4.5.3 中间传动起垄机的齿轮箱. 10 5 参数设计. 10 5.1 刀具转速与前进速度的合理性 10 5.2 传动比的确定 10 5.3 传动部分设计 11 5.3.1 各传动副效率. 11 5.3.2 i 轴 . 11 5.3.3 变速箱. 11 5.3.4 轴. 11 5.4 齿轮的设计 11 5.4.1 基础的确定. 11 5.4.2 按齿轮弯曲疲劳强度计算. 12 5.4.3 齿轮几何尺寸的确定. 14 5.5 轴的设计 15 5.5.1 轴的基本数据. 15 5.5.2 高速轴的设计. 15 5.5.3 低速轴的设计. 15 5.5.4 刀轴结构的设计. 16 vi 5.6 链轮的设计 17 5.7 变速齿轮箱的设计 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.8 旋耕中消除漏耕作装置 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结 论. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1 1 绪论 起垄机是由拖拉机动力输出轴驱动的旋耕起垄整地机具，其利用旋耕刀轴 进行耕地， 最后进行起垄的多功能作业， 减少了拖拉机下田次数， 提高工作效率， 并增加了土地的有机肥含量，它是我国旱地旋耕起垄整地的先进农机具之一。 起垄机是一种集碎土、翻土、开沟、起垄、整畦等功能于一体的新型农用耕 作机械。具有体积小、结构紧凑、操作简便等优点。 我国作为农业大国，不少农机学者在起垄机方面进行了大量的研究工作。为 了促进旋耕起垄机械的发展，本人选择了起垄机作为自己的毕业设计论文课题， 借鉴了不少知名学者的重要研究成果，书写成文。 1.1 研究背景 农田的耕翻、整地起垄开沟是农业生产最为繁重的劳动环节。长期以来，都 只能靠青、壮年劳力和畜力来完成，劳动强度大，生产效率低，严重制约了农作 物生产和农村经济发展。没有劳力的农户和外出打工户，根本就无法有效的进行 农作物种植和生产。 雇工不但成本高， 还难以保证作业质量。 使用整地起垄机后， 彻底解决了农作物种植中劳动强度大，作业成本高及劳动工序多等问题。受到了 农民、农机手和有关部门的肯定和欢迎。而且起垄机具有工作可靠、结构简单、 造价低等特点，并且可以一次性完成旋耕和起垄两个工序，从而提高了机具的利 用率，降低了作业成本，有较好的前景。 1.2 国内外研究现状和水平发展趋势 上个世纪 90 年代初期，机械走进农村，逐步取代原始的耕作方式。随着经 济的发展，人们种植农作物种类及规模的不断增大，市场对农机械的要求也越来 越高。 世界各国都纷纷将农机械的改革和发展作为提高产量的主要研究手段。而 许多西方国家由于在工业上的优势，农机械的技术也远远领先于国内。美国、德 国等国家在上世纪 80 年代末逐渐施行土地集中化管理， 运用现代科技实施整地、 播种、施肥、收割，使农村种植逐渐向多元化一条龙发展。而起垄机作为一种农 用耕作机器，在农业生产中有着举足轻重的作用。现在在起垄机大都具备基本的 翻土功能，但各国都在致力于提高起垄机性能的研究。 现在，我国在起垄机的前沿科技方面与发达国家还有很大的差距。主要表现 在： （1）起垄机关键核心技术上的差距， （2）技术性能上差距， （3）可靠性、寿 命上的差距， （4）大面积作业能力上的差距， （5）操控系统上的差距。 目前，世界各国都在加快研究对现有输送机的核心技术进行改革的步伐。其 中，在关键技术与装备上卓有成效的主要有： （1）设备大型化， （2）操作智能化 2 （3）新型、高可靠性（4）关键元部件技术，在减少人工作业的同时提高生产效 率高。 随着对起垄机研究的深入和市场需求， 未来烟地起垄机在考虑能源和环境的 同时，将会向着设备大型化、提高元部件性能和可靠性、操作智能化、一机多用 化等方面发展 1.3 中国农业发展的展望 创新是农业机械化水平提高的关键，未来农机化创新的特点：一是加强技术 创新。要结合农业结构调整，加快农机新技术、机具的研究与开发，力争在粮食 作物、经济作物和牧业等机械化生产关键环节、关键技术，以及农产品分级、加 工转化等方面取得新的突破，提高农机化技术水平。二是加强机制创新。要进一 步深化农机化科技体制改革， 充分发挥农机科研院校、 大型农机企业的积极作用， 优化农机科技资源配置。三是加强农机化新技术的推广应用。要重点推广水稻机 械化生产、 玉米收获及育苗移栽机械化、 机械化旱作节水农业、 秸秆机械化还田、 粮食产地烘干、设施农业机械化、经济作物机械化、牧业机械化、农产品加工和 农用航空“十大”农机化技术。 2 基本原理 起垄机工作原理：拖拉机与本机联接后，拖拉机的动力经传动输出轴，万向 节总成传至本机中间传动箱总成的小锥形齿轴， 经过一对小锥齿轮减速并改变方 向。首先通过一对圆柱齿轮减速，通过花键轴将动力传递到起垄刀滚总成，使起 垄埋茬刀滚总成旋转。旋耕机无论是装在手扶拖拉机上，还是装在轮式拖拉机或 履带拖拉机上，其工作原理基本相同（如图 1.1 图 1.2 所示） 刀具是起垄机的主要工作零件， 好像是好多小锄齿按螺旋形安装在水平刀轴 上， 刀轴与拖拉机轮轴平行， 由拖拉机动力输出轴经万向节， 变速箱驱动旋转 （旋 转方向和拖拉机驱动轴相同） ，刀具随刀轴转动自地面从上向下切削土壤，由于 拖拉机的前进，旋转的刀片不断切入未耕土壤，切下的土块被抛向后方，并与罩 壳，拖板相撞击，进一步破碎再落到地面，又由于起垄刀具是扇形，将切碎土块 向中间垄起，最后形成垄沟。 切下来的土块是楔形，纵断面垂直于机具前进方看去呈现月牙形。这种形状 的形成原因，是由于刀片随刀轴旋转的同时，还要跟随拖拉机前进的合成运动的 结果。月牙轮廓线就是刀片端点合成的轨迹。因此，刀具旋转速度和拖拉机前进 速度的快慢，就决定了土块的大小。实践证明，刀片转速大，而前进速度小时， 土块细小；刀片转速小，而前进速度大时，土块粗大。要达到农业要求的碎土效 果，务需合理选配刀片转速和前进速度。为了便于分析问题，用速比系数来表 示转速和机组前进速度的配合关系。 速比系数 =刀片端点圆周速度/机组前进速度1 3 图 1.1 速度简图 图 1.2 起垄机工作过程 2.1 主要规格 表 1 起垄机的主要规格 4 型号 sgfq-12 5 sgfq-140 sgfq-180 sgfq-200 配套动力（hp） 35 40 5055 55 65 旋耕深度（cm） 1215 耕幅（cm） 125 140 180 200 刀 轴 转 速 （ r/ min） 动 力 输 出 轴 转 速 540 720 旋耕刀轴 235 266 生产率 前 进 速 度 （km/h） 0.62 生产率 15 起垄数（个） 12 1 2 2 3 2 3 垄距（cm） 100/60 120 /70 90/60 100/66 垄高（cm） 1820 外形尺寸（cm） （长*宽*高） 154128124 169128124 208 128 124 228 128 124 整机质量（kg） 适应范围：用于旱田或烟地的旋耕施肥起垄整地。 2.2 主要结构简介 起垄机主要是由中间传动齿轮箱、悬挂装置、机架、机罩总成、起垄刀辊、 起垄刀具总成等组成。如图 2.1 所示。 5 图 2.1 2.2.1 中间齿轮箱 中间齿轮箱由箱体、一对锥齿轮、三个平齿轮及轴等组成。拖拉机动力经万 向节传至中间齿轮箱，经变速从二轴传给灭茬刀辊，从四轴（底部花键轴）传给 旋耕刀辊。箱盖上有通气的加油螺塞，箱底有放油螺塞，左侧轴承盖上由检油螺 塞。 2.2.2 机罩总成 机罩分前左、右机罩与原旋耕机左、右机罩，都由罩板与连接板焊接而成， 其主要作用为挡土 2.2.3 悬挂总成 采用直接联结使整机与拖拉机连接起来。 2.2.4 起垄刀轴总成 起垄刀轴分左、右刀轴两部分，呈对称分布。 3 方案确定 3.1 总体设计 联接方式采用直接联接，这样机架主要由提升梁、中间齿轮箱体、侧边链条 （或齿轮）箱体、右侧板等机件构成。中间齿轮箱体用连接体固定在拖拉机后桥 壳体上，侧边链条（或齿轮）箱体和右侧板部件则与中间齿轮箱左、右主梁活铰 联接，通过提升梁使侧边链条（或齿轮）箱与右侧板绕中间齿轮箱左、右主梁旋 转，达到刀滚的升降。 3.2 主要部分确定 直接联接的旋耕机没有万向节，而是采用牙嵌离合器，把柴油机的动力直接 6 传递到旋耕机上。因此传动部分我们可以这样理解。 柴油机-牙嵌离合器-皮带轮传动-链轮传动-中间齿轮箱-侧 边链轮箱-刀轴。如图 2.2 所示。 图 2.2 4 起垄机各部分选择 4.1 柴油机的选择 这里，通过比较性价比，我们选择常州王常柴油机有限公司的柴油机 该公司主要型号柴油机如表 2 所示： 表 2：柴油机主要型号 型号 r185 r192 zs19 5 zs11 05 zs11 10 zs11 15 zs11 15m zs11 25 zs11 30 l28m lc19 5 缸径 冲程 85*8 2 92*9 0 95*1 15 100* 115 110* 115 115* 115 115* 115 125* 115 130* 120 125* 120 95*1 15 活塞 总排 量 0.51 0 0.59 8 0.81 5 0.99 6 1.09 3 1.19 45 1.19 45 1.41 1.59 3 1.48 0.81 5 7 压速 比 17.5 17 17 17 17 17 17 16.5 16.5 17 17 标准 功率 / 转 速 5.88 /8/2 600 7.7/ 8.8/ 2400 9.54 /220 0 12.1 /220 0 13.2 /220 0 14.7 /220 0 14.7 /220 0 17.6 5/22 00 20/2 200 20.2 /220 0 8.82 /12/ 2200 最大 功率 / 转 速 6.5/ 9/26 00 8.46 /9.7 /240 0 10.6 /220 0 13.2 /220 0 14.7 /220 0 16.2 /200 0 16.2 /200 0 19.4 1/22 00 22/2 200 22/2 200 9.7/ 13.2 /200 0 燃油 消耗 率 280 287 242.1 238 238 238 238 244.8 244.8 254.2 238 净质 量 90 90 145 150 180 185 195 210 210 210 145 我们选择的柴油机为 r185. 4.2 刀轴转速的选择 正确选择起垄机刀轴转速和拖拉机转速.为保证起垄机在作业中碎土符合农 艺要求,旱田作业前进速度选用 23km/h,水田或耙地作业则可选用 35km/h.对 起垄机刀轴转速而言,一般旱耕或耕作比阻较大的土壤时选用低速挡,其转速为 200r/min 左右,在水耕、耙地和耕作比阻较小的土壤时选用高速挡,其转速一般 为 270r/min 左右。这里，我们假定刀轴转速为 260r/min。 4.3 工作幅宽选择 从使用角度来看，工作幅宽以大于拖拉机后轮外侧的轮距为好。这样，起垄 机能对称地配置在拖拉机后面，可以避免牵引偏移，操作较平稳，又可适应各种 耕作方法的作业（左、右回转，套耕等） 。但工作往往受到拖拉机功率的限制。 系列起垄机以适应南方水田地区的农艺要求为主， 根据水田特点故工作幅宽可以 8 选择 1100mm。 4.4 传动形式选择 选用中间传动还是侧边传动？一般工作幅宽小于拖拉机拖拉机后轮宽度的 起垄机多用于侧边传动，工作幅宽大于拖拉机后轮外缘宽度的起垄机，多采用中 间传动。根据前面对工作幅宽的设想，这里我们选用侧边传动。 将齿轮传动与链条传动进行对比，齿轮传动可靠性好，使用寿命长，结构紧 凑，但是重量大，优质合金用量多；链条传动较轻便，重量轻，特别在中心距大 的时候，比齿轮传动优越。针对链条传动寿命短，易损坏等问题，经改进并在 11.5 米起垄机上用 1 英寸双排套筒滚子链条传动，基本可靠，并且链条更换简 单，综合考虑来看，这里我们选用链条传动。 4.4 刀滚选择 刀滚主要由刀具、刀座、刀轴组成的。刀具和刀座都是全系列通用的。它是 起垄机的主要工作部件，刀具形状及其排列形式直接影响起垄机的工作性能。 4.4.1 刀具 起垄机的刀轴上设计装有 9 把起垄刀，左 4 把右 4 把中间 1 把。9 把刀具在 刀轴上等距排列，其中中间 1 把为旋耕刀在耕作过程中起碎土作用，其联接刀座 与刀轴轴线成 7夹角焊接。其中 8 把刀（左 4 把右 4 把）在耕作过程中除了起 碎土作用外还要将碎土拨向中间，所以其联接刀座与刀轴轴线成 20夹角焊接。 安装起垄刀具的刀盒在刀轴上排列成螺纹线，以改善刀轴旋转是的平衡，并且左 边 4 把右旋右边 4 把左旋。 起垄刀具在起垄过程中除了将泥土打碎外， 还要将泥土由两边往中间推起形 成垄硅，故刀身设计的较为宽阔，刃口部位微弯，形状如风扇叶或螺旋桨叶。刀 具的高度从根部到刃口顶部为 150mm，刀具的宽度从刀头至刀尾为 240mm，刃口 弯曲部分是从刃口顶部往下 60mm 处起弧形，圆弧半径为 100mm，弯曲分左右， 向做弯为左刀向右弯为右刀，刀具的结构示意图如图 4.1 所示。 图 4.1 由于起垄刀具在耕作时同时受较大的径向力和轴向力，因此在材料上选 择 6mm 厚的 65mn 钢板加工制作而成，由于起垄刀具的特点，目前我国有一些工 厂或使用单位还是用手工锻打弯刀，形状不易保持正确一直。下面是手工手工制 造起垄机弯刀应注意的关键性问题： （1）应尽可能选用规定的 65 锰钢材料。这种材料耐磨，使用寿命长，热处理后 不易变形； （2）按着图形展开形状做外形样板，以供锻造检测之用； （3）先加工刀柄固定孔，用样板弯刀的孔为基准，检测锻打出来的成品，将多 余部分切除； （4）磨刃口； （5）以刀柄和固定孔为定位基准，按尺寸弯型（可以做一个简单的弯型模具） ； （6）用弯型样板检测，合格后热处理。 9 国产刀具有耐磨性好的优点，但抗折强度差，不能适应复杂的土，质和意外 撞击。 为提高起垄机刀具内在质量,充分发挥 65 锰钢的特性。使其既耐磨而义杭 折； 因此建议热处理工艺改进如下： 第一种方案 保证刀尖、刀刀部分有良好的耐磨性，而刀背和刀栖部分都有足够 的抗折强度 ，为此，设术条件和热处理如下： 1. 刀尖、刀刃部分的硬度为 hrc5458 ,刀背和刀柄部分硬度为 hrc4347。 2. 金相组织。刀尖、刀刀部分为回火马氏体，刀背和刀栖部分为回火屈氏体。 3. 热处理工艺。先将刀片加热到 810830整体淬火，使硬度达到 hrc6063， 然后再局部分级回火 （380400） 及刀尖和刀刃部分低温回火 （180200） 。 第二种方案 由既保证刀具在耐磨性好， 又达到抗折强度高的硬度最佳值来确定。 即综合机械性能较好。其技术条件和热处理工艺应为： 1. 片整体硬度为 hrc4750； 2. 相组织均为回火屈氏体； 3. 处理工艺。将刀片加热到 810830整体淬火，使硬度达到 hrc6063，然后 再整体中温回火（380400） 。 以上两种方案比较 第一种情况刀具机械性能比较理想 ,但热处理工艺较复 杂第二种情况刀片的耐磨性和抗折强度比第一种情况差些，而对宽刀较为合理， 但热处理工艺较简单。故起垄机刀具适合选择第二种方式。 4.4.2 刀滚半径 刀滚半径是刀轴回转中心到刀片端点的距离。 刀滚半径的确定主要根据起垄 作业要达到的最大深耕深，在满足耕深要求和结构允许的前提下，刀滚半径应设 计的尽量小些，使刀片端点的圆周速度不致于过大，避免增加起垄功率的消耗， 同时也可使整个起垄机的结构比较紧凑，减轻整机重量。而起垄机耕深一般为 80150mm,故采用刀滚半径为 245 毫米和 260 毫米的两种弯刀。这里我们选择 245 毫米的起垄刀。 4.5 齿轮箱的选择 4.5.1 侧边传动的中间齿轮箱 中间齿轮箱把拖拉机输出轴传来的动力，改换传动方向和变速后传给侧边齿 轮箱。无变速齿轮的中间齿轮箱，由一对锥齿轮、两根轴组成。这种箱体结构简 单、体积小、重量轻。 4.5.2 侧边传动箱 系列起垄机的侧边传动箱，有齿轮传动和链条传动两种。 三个圆柱齿轮的侧边齿轮箱，通过它将中间齿轮箱传来的动力传给刀轴，箱 体除了安装齿轮外，又是起垄机矩形框架的组成部分，所以要求牢固，可靠，刚 齿轮较大，锻造加工比较困难，优质材料用量较多。 四个圆柱齿轮的侧边齿轮箱。这种箱体中心距较大，用于有交换齿轮的中间 齿轮箱的旋耕机。与三个的侧边齿轮箱比较，中间齿轮较小，但零件多，结构重 量比较大。 侧边链条箱由链轮，张紧滑轮，链条箱体等零件组成。用于 11.5 米耕幅的 起垄机。链条规格为一英寸双排套筒滚子链（加强型） 。主、被动链轮中心距有 两种， 小的中心距和上述三个齿轮传动的主被动齿轮的中心距相同，大的中心距 和四个齿轮传动的中心距相同， 主要考虑到侧边齿轮传动和链条传动起垄机中某 些零件的通用性，以提高多品种的“三化”程度。在结构和工艺等方面，链条传 10 动比齿轮传动有一定的优越性，关键是要提高链条的寿命，工作可靠性和降低成 本，同时也要注意正确的使用和调整。 4.5.3 中间传动起垄机的齿轮箱 中间传动起垄机的齿轮箱，主要由一对锥齿轮，三个圆柱齿轮组成。采用这 种形式的齿轮箱，拖拉机动力经万向节传给齿轮减速并改变方向后，直接带动力 轴旋转工作。刀轴分为左右两段安装在齿轮箱两侧。这种结构形式的特点是机架 牢固，刚性好，布局合理，特别是用于耕幅大于拖拉机轮距的时候，更能显示出 它的优越性。 缺点是中间齿轮箱不能安装弯刀， 如果不设置特殊工作部件来弥补， 将出现漏耕或工作部件挂草堵塞等现象。 5 参数设计 5.1 刀具转速与前进速度的合理性 起垄机作业时，起垄刀上各点的运动轨迹为余摆线，刀端的运动轨迹可用下 列方程式表示： = += try ttrx m sin cos （3.1） 式中 m 机组前进的速度（m/s） r起垄刀的回转半径（mm） 起垄刀的回转角速度（rad/s） t起垄刀的转角（rad） 将速比系数 = m r 代入式（3.1）中得 = += try t trx sin cos （3.2） 式（3.2）表示，值不同时，起垄刀在土壤中的运动轨迹和所切土垡的形状各 不相同。由此可知速比系数应该大于零。 即刀具端点圆周速度大于机组前进速度。 5.2 传动比的确定 根据柴油机的满载转速 2600 r/min 和起垄刀轴的转速 260 r/min，传动装 置的总传动比为 10 左右，总传动比为各级传动比 i1i2i3的乘积。根据传动 比的分配原则及各种传动的性能，分配传动比。 带传动具有结构简单传动平稳，造价低廉，以及缓冲吸震等特点。因此一般 在一级传动中采用，i1=2.5。而齿轮传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准 11 确的传动比，传动效率高，轴上径向压力较小，结构较为紧凑。二级传动采用变 速箱 i2=4。侧边传动采用链传动，可以没有传动比，起到传动功能。 5.3 传动部分设计 5.3.1 各传动副效率 带传动 1=0.94 圆柱齿轮 2 =0.97 滚子链传动 3=0.97 滚动轴承 4=0.98 5.3.2 i 轴 i 轴转速：n0=2600r/min； i 轴输出功率：p1=5.88kw； i 轴转矩： t1=95505.88/2600=21.60n.m； 5.3.3 变速箱 变速箱输入转速：ni=n0/i1=2600/2.5=1040 r/min； 变速箱输出转速：ni出=ni/i2=1040/4=260r/min； 变速箱输入功率：px1=p10.940.97=5.36kw 变速箱输出功率：px2=px10.97=5.20kw 变速箱输入转矩：tii=95505.36/1040=49.22n.m； 变速箱输出转矩：tii 出=95505.20/1040=47.75n.m； 5.3.4 轴 轴转速：n=ni出=260r/min； 轴输入功率：pii= px20.97=5.04kw； 轴输出功率：pii 出= pii0.97=4.89kw； 轴输入转矩：tii=95505.94/260=185.12n.m； 轴输出转矩：tii 出=95504.89/260=179.61n.m； 表 2 轴 号 功率 p（kw） 转矩 t（n.m） 转 速n （r/min） 传动比 i 输入 输出 输入 输出 2.5 i 轴 5.88 21.60 2600 变速箱轴 5.36 5.20 49.22 47.75 1040 4 ii 轴 5.04 4.89 185.12 179.61 260 5.4 齿轮的设计 5.4.1 基础的确定 1.材料的选择 2. 表 3 材料处理 材料牌号 热处理方法 强度极限 / b mpa 屈服极限 / c mpa 硬 度 hbs 45 正 火 560 200 169217 12 调 质 580 220 229286 其中小齿轮 45 号钢调质，大齿轮 45 号钢正火 2.根据实际需要，选用直齿圆柱齿轮传动 3.起垄机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精 4.选小齿轮齿数 z1=25，大齿轮齿数 z2=i z1=100 5.4.2 按齿轮弯曲疲劳强度计算 由设计计算公式（12-14）进行试算，即 3 2 1 ) ( 1 .32. 21d h e d tz u utk t 确定公式内的各计算数值 计算载荷系数 k kt=1.3 计算扭矩 t1=49.22n.m t2=47.75n.m 齿轮传动齿宽系数 d 查机械设计课本，根据表 12-7 选取齿宽系数d =1 查表 12-12 查得材料弹性影响系数 ze=189.8mpa 1/2 。 由图 12-13 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限1limh=710mpa； 大齿轮的 接触疲劳强度极限2limh=580mpa。 由式（12-15）计算应力循环系数 n1=60n1jlh=601040110000=6.2410 8 n2=6.2410 8/4=1.56108 由图 12-24 查得弯曲疲劳寿命系数 1 0.95 fn k=； 2 0.98 fn k=。 计算接触疲劳许用应力 一般可靠度（失效概率不大于 100 1 ） ，安全系数 s=1.2，由式 12-11 得 s khhn h 1lim1 1 =639mpa s khhn h 2lim2 2 =522mpa 初步计算的小齿轮直径 3 2 1 1) 1 ( 1 d hd t u ut ad + =64.7mm 取 d1=65mm 13 初步齿宽 b= d d1=65mm 校核计算 圆周速度 v v= 100060 11 ndt =3.54m/s 齿数 z 和模数 m 初取齿数 z1=25，z2=iz1=100 m=d1/z1=65/25=2.6 由表 12.3.取 m=2.5 则 z1=65/2.5=26 z2=104 使用系数 ka 由表 12.9 ka=1.5 动载系数 kv 由图 12.9 kv=1.2 齿间载荷分配系数 kh 由表 12.10 先求 ft= 1 12 d t = 65 492202 =1514 n b fkta =34.94n/mm100n/mm =1.88-3.2( 1 1 z + 2 1 z ) cos =1.88-3.2(1/26+1/104) =1.73 z=0.87 kh=1.32 齿间载荷分布系数 kh 由表 12.11 kh=a+b( 1d b ) 2 +c10-3b =1.17+0.161 2+0.6110-365 =1.37 载荷系数 k k=kakvkhkh=3.26 节点区域系数 zh zh= 2.5 验 算 h =189.8 2.5 0.87 3656565 44922026 . 3 2 =516mpah2 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。 14 确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 d 因模数取标准值时，齿数已重新确定，但并未圆整，故 分度圆直 不会改变，即 d1=mz1=2.526=65mm d2=mz2=2.5104=260mm 中心距 a a=162.5mm 齿宽 b b=65mm 齿根弯曲疲劳强度验算 重合度系数 y y=0.25+ 73 . 1 75 . 0 =0.68 （式 12.18） 齿间载荷分配系数 kf 由表 12.10 ，kf=1/y=1/0.68=1.47 齿向载荷分布系数 kf kf=1.38 载荷系数 k k=1.51.21.471.38=3.65 齿形系数 yfa 由图 12.21 yfa1=2.46 yfa2=2.19 应力修正系数 ysa 由图 12.22 ysa1=1.65 ysa1=1.8 弯曲疲劳极限flim 由图 12.23c flim 1=600mpa flim 2=450mpa 弯曲最小安全系数 sfmin 由表 12.14 sfmin =1.25 弯曲疲劳寿命系数 由图 12.24 yn1=0.95 yn2=0.97 尺寸系数 yx 由图 12.25 yx=1.0 许用弯曲应力【f】 【f1】= 25 . 1 195 . 0 600 =456mpa 【f2】= 25 . 1 197 . 0 450 =349mpa 验算 f1 = 95mpa f2 = 93mpa 传动无严重过载，故不作静强度校核。 5.4.3 齿轮几何尺寸的确定 齿顶圆直径 a d 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25 ()(705 . 2) 1226(22 1111 mmmhzhdd aaa =+=+=+= ()(2655 . 2) 12104(22 2222 mmmhzhdd aaa =+=+=+= 齿距 p = 23.14=6.28(mm) 齿根高 ()(125. 3mmmchha f =+= 齿顶高 )(5 . 25 . 21mmmhha a = 齿根圆直径 f d )(75.58125. 32652 11 mmhdd ff = 15 )(75.253125. 322602 22 mmhdd ff = 5.5 轴的设计 5.5.1 轴的基本数据 由表 2 可知 变速箱轴输入的功率 p1=5.36kw ，变速箱轴输出的功率 p2=5.20kw； 变速箱轴输入的转矩 t1=49.22n.m，变速箱轴输出的转矩 t2=47.75n.m； 变速箱轴输入的转速 n1=1040r/min，变速箱轴输出的转速 n2=260r/min； 5.5.2 高速轴的设计 1. 确定高速轴的最小直径 选取轴的材料为 40cr调质处理，按机械设计书中要求取 a0=105，则得： mm n p ad18.18 1040 36. 5 105 33 1 1 0min1 = 综合轴的强度，以价格要求，取 d1=25mm 2.轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 由于安装带轮，所以该段直径尺寸选为 25mm， 考虑到轴向定位可靠，所以段直径选为 30 mm， 段轴要安装轴承， 考虑到轴肩要有 2mm 的圆角， 根据机械设计手册， 轴承选用 6207 型深沟球轴承，即该段直径定为 35mm，外径 72mm，厚度 21mm， 段轴为小齿轮，齿顶圆直径为 70mm， 、 轴肩固定轴承，直径为 45mm， 段轴要安装轴承，直径定为 35mm。 各段长度的确定 连接大带轮，长度为 70mm， 段长度为 100mm， ，为滚动轴承部分，长度定为 23mm， ，为中间间隙，长度定为 20mm， 为齿轮部分，长度定为 65mm。 5.5.3 低速轴的设计 1.确定低速轴的最小直径 选取轴的材料为 40cr调质处理，按机械设计书中要求取 a0=105，则得 mm n p a