毕业设计（论文）-梯形垄整地压实装置结构设计（全套图纸三维）.doc

本 科 毕 业 设 计题 目 梯形垄整地压实装置结构的设计 学 院 机械工业学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 指导教师 职称 讲师 2016年4月16日 摘要当今社会，农业机械在机械工业中占据的比例越来越大，随着农耕的生产自动化，各种各样的农业机械将会出现并使用，本课题来源于当今社会机械工业梯形垄整地压实装置设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出梯形垄整地压实装置机，从而来满足当今社会梯形垄整地压实装置设备不足的缺陷。 国内梯形垄整地压实装置机设备的研发及制造要与全球号召的高效经济、整地压实质量好，效率高等主题保持一致。近期对农业机械行业中梯形垄整地压实装置的使用情况进行了调查，传统的农田在没有梯形垄整地压实装置机而需要人工整地压实的情况下，效率低下，劳动强度大，所以设计一个专用的梯形垄整地压实装置势在必行。本文运用大学所学的知识，提出了梯形垄整地压实装置的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了梯形垄整地压实装置总的指导思想，从而得出了该梯形垄整地压实装置的优点是高效，经济，并且整地压实质量高，运行平稳的结论。关键词：梯形垄整地压实装置；质量；设计；经济；结论 全套图纸，加153893706II Abstract With the development of science and technology, interdisciplinary mutual infiltration, mutual exchanges between the various industry, extensive use of new structure, new materials, new technology, the sleeve pressing machine is large, efficient, reliable, energy saving, Recently, the use of machinery industry, bearing and shaft sleeve shaft were investigated, found that the shaft, bearings and bushings in the machinery industry is one of the key parts. Come very naturally in the assembly of the installation is also very simple. In the installation if the use of artificial pressure with not only the labor intensity is too large and the size of each other is not easy to ensure the shaft, bearing and shaft sleeve, so the design of a special press be imperative. Graduation project this time is a tube axial compressive loading machine. This paper introduces the theoretical calculation to design sleeve pressing machine structure, working principle and main parts of the strength check and the advantages of the sleeve, pressing machine is efficient, economical, and high safety, stable operation. The overall plan .the relative position of two axle sleeve on the plane, the motor reducer to provide power through belt drives the screw rod to rotate, and drives the head movement, a nut, a rotary motion of the linear motion of press. Block type safety clutch overload protection with teeth, pressure distribution in the corresponding position of the pipe after drilling through the drilling template.Key words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture;目 录 1 绪论1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义1 1.2 梯形垄整地压实机的发展现状3 1.3 本课题研究的内容5 2 梯形垄整地压实装置总体方案结构的设计7 2.1 梯形垄整地压实装置的总体方案设计9 2.2 梯形垄整地压实装置的工作原理10 3 机械结构的设计10 3.1 电机的选型计算11 3.2 轴的设计计算 12 3.3 轴承的选型计算12 3.4 链传动的设计计算13 3.5 键的选型计算15 4 整地机构的设计16 4.1 整地刀的要求18 4.2 整地刀的结构类型20 4.2.1芯铧式整地刀21 5设计总结22 结 论23 参考文献24 致 谢25III 1 绪论1.1课题的来源与研究的目的和意义 我国生产的梯形垄整地压实装置结构简陋，整地压实效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的梯形垄整地压实装置的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，梯形垄整地压实装置的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的梯形垄整地压实装置势在必行！ 相信此种梯形垄整地压实装置的出现将会大大提高农田的整地压实能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界梯形垄整地压实装置以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代，美国的HUGER公司将新开发的梯形垄整地压实装置应用到该公司的子公司-一个专业生产农业机械设备的公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，德国的DESTO公司也看到了整地压实机的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制梯形垄整地压实机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行梯形垄整地压实装置的研发工作。现在国外等著名梯形垄整地压实装置的品牌中，都有梯形垄整地压实装置的销售，全世界梯形垄整地压实装置的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，梯形垄整地压实装置的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此梯形垄整地压实装置是当今农机生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的梯形垄整地压实装置销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展梯形垄整地压实装置的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间梯形垄整地压实装置的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的梯形垄整地压实装置。 我国从1953年开始生产梯形垄整地压实装置，于1958年自行设计制造整地压实半径在50、70、90、120、500等功率的梯形垄整地压实装置之后，为了适应生产厂家的需要，1959年又制造了500、1000、1200等大直径的梯形垄整地压实装置。 为了满足农业机械生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型梯形垄整地压实装置。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了农业机械整地压实机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径农机的整地压实机，与同年12也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出PX1400/170梯形垄整地压实装置，其设计能力为1750t/h，实际达到2508t/h，是设计值的1.6倍。目前机械式梯形垄整地压实装置将逐渐被全自动梯形垄整地压实装置所代替。传统的机械式的梯形垄整地压实装置已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的梯形垄整地压实装置来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的梯形垄整地压实装置，然而我国机械人业所需的梯形垄整地压实装置全部依赖进口，这使得国产机械人配备梯形垄整地压实装置后，成本增加很大，而装备自行开发生产梯形垄整地压实装置，其成本提高不大，说明梯形垄整地压实装置的市场前景令人乐观。本论文主要是对梯形垄整理压实机构进行设计。通过对梯形垄整理压实机构进行设计，来了解梯形垄整理压实机构的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。该课题来自于农业机械公司的生产实际，通过设计出梯形垄整理压实机构，从而来掌握梯形垄整理压实机构的整个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的梯形垄整理压实机构结构简陋，整理压实效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的梯形垄整理压实机构的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，梯形垄整理压实机构的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的梯形垄整理压实机构势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了梯形垄整理压实机构的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了梯形垄整理压实机构总的指导思想，从而得出了该梯形垄整理压实机构的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳的结论。 通过设计梯形垄整理压实机构，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用二维绘图软件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应用水平和设计能力。 相信此种梯形垄整理压实机构的出现将会大大提高该农业机械的整理压实能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。1.2 整地压实机的发展现状国外的梯形垄整理压实机构技术始于六十年代，到七十年代已经发展成熟，八十年代中期，大部分梯形垄整理压实机构都可以实现对农田的全自动整地和压实，泰国金衫公司的卧式梯形垄整理压实机构，整理压实机构可调。八十年代中期后的一、两年，整理压实机构技术发展到了鼎盛时期，从而诞生了世界上一些著名的梯形垄整理压实机构厂家，1987年，日本最大的农业机械加工生产公司把梯形垄整理压实机构投放市场，获得成功。美洲的BDJE 公司也将新开发的梯形垄整理压实机构投入亚洲市场取得了巨大的成功。梯形垄整理压实机构自1795年被发明以来，经过两个世纪的发展，已被世界各国的农机行业广泛采用。特别是第三次工业革命带来了新材料、新技术的应用，使梯形垄整理压实机构的发展步入了一个新纪元。随着时代的发展，梯形垄整理压实机构在国外将会得到越来越广泛的应用和发展。目前国内外常见的梯形垄整理压实机构有以下几种，其产品图片如下图1-1所示：图1-1 梯形垄整地压实装置1.3 本课题研究的内容 本次设计主要针对梯形垄整理压实机构进行设计，从梯形垄整理压实机构的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：（1）通过网络和图书馆查找各种关于农田整理压实机的相关资料，对梯形垄整理压实机构进行方案的比较和预定。（2）分析梯形垄整理压实机构的结构与参数。（3）确定设计总体方案。（4）确定具体设计方案。（5）梯形垄整理压实机构的图纸的绘制。（6）说明书的整理。2 梯形垄整地压实装置机总体方案结构的设计2.1 梯形垄整地压实装置的总体方案设计本次设计的梯形垄整地压实装置主要有拖拉机，地轮、镇压轮、传动链轮、电动机、机架等等组成。其具体方案图如下图2-1所示：图2-1 总体方案图2.2 梯形垄整地压实装置的工作原理本次设计的梯形垄整地压实装置的工作原理为：拖拉机拉动梯形垄整地压实装置前几年，由于该梯形垄整地压实装置上面安装有地轮、传动机构以及镇压轮和整地刀，其中整地刀实现对农田的整地，然后镇压轮实现对整地后的农田的镇压，通过这些组合，从而实现对土地的整地压实。3 机械结构的设计3.1 电机的选型计算 已知整个梯形垄整地压实装置机中零件重量与其他零部件的重量，我们取总重量为300Kg，电机额定转速为1440r/m。即： 具体的电机设计计算如下:N=0.75(KW)G电机的负载传动效率，取0.75所以根据N0.75kw，n1500r/min，查B1表10-4-1选用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4电机的结构。 3.2 轴的设计计算轴是组成机械的重要零件之一，它是安装各种传动零件，使之绕其轴线转动传动转矩或回转运动，并通过轴承与机座相联接。轴与其上的零件组成一个组合体轴系部件，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零、不见的整个结构密切联系起来。 由于振动输送所用的轴即传递扭矩又承受弯矩，所以我所设计的阶梯轴为转轴，由于小带轮已经设计好，大带轮的尺寸也就定了，只剩下轴径的确定，轴的初步设计是根据扭转强度，校核弯曲强度，由于轴的材料很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度、和其他机械性能等的要求，采用热处理方式，同时考虑制造加工工艺并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料，选用最常见的45#钢作为轴的材料,且其需用切应力为40MPa。轴与其上的零件组合成一个组合体，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。轴的结构设计是在初算轴径的基础上进行的。为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆，通常将轴设计成阶梯轴。轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。轴的材料选用45号钢，为保证其力学性能，进行调质或正火处理。1、初步计算轴的直径按照扭转强度估算轴的最小直径，写成设计公式，轴的最小直径mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入设计公式得=32.26mm。考虑到轴上有键槽以及其他因素的影响，应适当增加轴径以补偿键槽对轴强度的削弱。取轴的直径d为40mm，即最右端装带轮处的直径为40mm。装有密封元件和滚动轴承处的直径，应与密封元件和轴承的内孔径尺寸保持一致。轴上两个支点的轴承，应尽量采用相同的型号，便于轴承座孔的加工。相临轴段的直径不同形成轴肩。当轴肩用于轴上零件定位和承受轴向力时，应具有一定的高度，轴肩处的直径差一般取510mm，这里轴肩出的直径差选择5mm，然后协调各段轴的长度，考虑到要装轴承座和机构的合理性，还有螺钉等的长度及其他各方面的因素，初步确定轴的各段长度。3.3 轴承选型计算 轴承的选择并不是只考虑轴径一个因素，还要考虑到轴承的性能，一般要考虑到其寿命、可靠度（指该轴承达到或超过规定寿命的概率）、静载荷、动载荷、额定寿命、基本额定寿命、基本额定载荷等等很多因素。最主要的是允许空间、载荷的大小和方向、轴承工作转速、旋转精度、轴承的刚性（一般磙子轴承的刚性大于球轴承）、轴向游动、安装和拆卸。因为在本设计的轴上径向载荷大，轴向载荷小，而且存在轴或壳体变形大以及安装对中性差的问题，所以选用调心滚子轴承，因为调心磙子轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双轴向载荷，而圆锥磙子轴承有打的锥角可承受大的径、轴向联合载荷。所以选用（双列向心）圆锥磙子轴承，有双内圈，并是可分离的轴承，根据d=80mm,由参考资料2P7356 表7278 带紧定套的调心滚子轴承（GB/T288-1994），选用22218CK/W33+H318轴承，其基本额定载荷为=240KN,=322KN, 根据轴承选用配套的轴承座，参考资料2P7-43表7-2-105 适用圆锥孔的异径孔滚动轴承座(GB/T7813-1998) SNK型轴承座，可选用SNK316型的轴承座。3.4 链传动的设计计算已知p=1.5KW，小链轮的转速n1=720r/min，传动比i=2.8，载荷平稳，两班工作制，两链轮中心距a=500600mm范围，中心距可调，两轮中心连线与水平面夹角近于35o，小链轮孔径 dk=30;计算：（1）小链轮齿数z1z1=29-2i=29-2*2.8=23.4 取整数z1=23 i 12 23 34 45 56 6 z1 3127 2725 2523 2321 2117 1715 优先选用齿数：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114z1、z2取奇数，则链条节数为偶数时，可使链条和链轮轮齿磨损均匀。在高速或有冲击载荷的情况下，小链轮齿最小应有25齿。（2） 大链轮齿数z2Z2=iz1=2.8*23=64.4 取整z2=65（3）实际传动比i=（4）设计功率Z1=Z2工况系数，查表5.4-3 Ka=1，（5）单排链条传递功率，查表5.4-4和5.4-5，齿数系数，排数系数 =0.4kw（6）链节距p 根据Pa=0.4kw，n1=720r/min，查图5.4-1功率曲线和n1确定的点，应在所选型号链的功率曲线下方附近（不超过直线）。结果为10A，节距p=15.875mm，（7）验算小链轮轴直径链轮中心孔最大许用直径（8）初定中心距为优，无张紧轮时取 i 4 4 0.2z1（i+1）p 0.33z1(i-1)p（9）确定链条节数=115.3取;（10）链条长度（11）计算（理论）中心距 当时， 当时， 查表5.4-9，若有必要可使用插值(12)实际中心距a(13)链速(14)有效圆周率(15)作用在轴上的力F 水平或倾斜的传动 接近垂直的传动Ka工况系数，见表5.4-3 F=1.212283.1=2739.7N;(16)润滑方式。(17)链条标记：10A-1-116 GB 1243-1997;1表示排数，116表示节数(18)链轮的几何尺寸1) 滚子直径 p=15.875mm2）齿顶圆对于三圆弧-直线齿形小链轮齿顶圆mm，取整124mm;大链轮齿顶圆，取整337mm;3)齿根圆直径 df=d-d1； 小链轮齿根圆直径df=d-d1；= 116.585-10.16=106.425mm，取106.43mm;大链轮齿根圆直径df=d-d1；= 328.584-10.16=318.424mm，取318.42 mm;4)节距多变形以上的齿高ha=0.27p=0.2715.875=4.286mm（对于三圆弧-直线齿形）5)最大齿根距 奇数齿偶数齿小链轮;大链轮6)轴凸缘直径小链轮=99.045mm;大链轮7)轮毂厚度h，孔的直径d150K3.24.86.49.5小链轮取整14mm大链轮取整数22mm8)轮毂长度ll=3.3h小链轮l=3.314=46.2mm，取整46mm大链轮l=3.322=72.6mm，取整72mm9)轮毂直径小链轮=68mm大链轮=104mm10)齿宽单排b单=0.959.4=8.93mm11)齿侧半径 12)倒角宽,取2.1mm13)倒角深h=0.5p=0.515.875=7.9375mm14)齿侧凸缘圆角半径=0.635mm(9)链轮公差 1)齿根圆直径和量柱测量距极限偏差 项 目极限偏差孔径H8齿顶圆h11齿根圆直径极限偏差h11齿宽h14量柱测量距极限偏差h11小链轮齿根圆直径= 116.585-10.16=106.425mm，取106.43mm;大链轮齿根圆直径= 328.584-10.16=318.424mm，取318.42 mm;小链轮量柱测量距大链轮量柱测量距2)径向圆跳动 小链轮径向圆跳动=min0.0008df+0.008,0.76=0.0008106.43+0.008=0.09314端面跳动=min0.0009df+0.008,1.14;本次设计的链轮的零件图纸如下图3-4所示：图3-4 链轮3.5 键的选型计算机械设备中连接的方式有很多种，有螺纹连接，键连接等等，键连接主要是用在轴和其他传动机构配合的场合，用来传递轴的输出扭矩。通常情况下，选取键条的类型很关键，根据不同的工况选取不同的键。一般都有标准值，也就是说，在机械设计手册里面查询得到。键的bh根据径来确定。轴和带轮的联结，d=70mm, 参考资料2P5-194表5-3-18 (GB/T1095-1979)选用B2012，B1811和B128的普通A型平键，键长分别为90，70，30。4 整地机构的设计4.1 整地刀的要求 一个良好的整地刀必须符合下列要求： (1)开出的沟要深浅一致，沟型整齐、平直，开沟深度能在一定范围内调节，以适应不同作物的播深要求。 (2)开沟时不乱土层，不应将下层湿土翻至地面，也不可使干土落入沟 底，应将种子和肥料导至湿土上。 (3)梯形垄分布均匀，不飞散而应都落到沟底。 (4)应有一定的回土作用，使细湿土将小麦苗全部覆盖，以利于其成长。 (5)要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被杂草、残茬和 土块堵塞。 (6)结构简单，工作阻力小，调整、维护方便。4.2 整地刀的结构类型根据所播作物的整地压实要求，地区气候和土壤条件的不同，整地压实机应采用 相应的整地刀。整地刀结构类型按其入土角不同，可分为锐角整地刀和钝角 整地刀两大类。锐角整地刀的开沟工作面与地面平的夹角，即入土角 90，它通常有锄铲式、翼铲式、船形铲式和芯铧式等多种。钝角整地刀的 入土角90，它包括有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。 整地刀的结构类型、工作原理和特点： 1.锄铲式（锐角锚式）它依靠自重、附加重量和整地压实机前进时的牵引 力有自行入土的趋势，直至与土壤阻力相平衡时为止。工作时，将部分土 壤升起，使底层土壤翻到上层，对前端及两边土壤有挤压作用，开沟过后便 形成土丘和沟痕。 由于下层较湿的土壤翻到上层， 容易损失水分，不利保墒，