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机械毕业设计全套
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NJ01-063@水田平地机,机械毕业设计全套
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稻田搅浆平地机械设计 姓名：吕佳祺 指导老师：李玉清 学号： 20104024212 nts . 水田在我省的适用情况 我省土地以丘陵为主，但又以水稻为主的主要粮食的地区。无法适应于大规模的生产，但又是水田，泥泞的土地作业有一定的难度。本文基于机械设计和相关的研究，利用减速箱，和液压装置设计了一台水田搅浆平地机。 nts搅浆平地机的实体图： nts设计的一些不同： .平地板更加灵活，实用。 .增加了座椅，作业时更加舒适。 .行走轮同搅浆装置同样有疏松土壤的作用，提高作业效率。 nts装配简图： .175-1型柴油机 .底座 .减速箱 .铰链 .手柄 .液压装置 .平地船 .搅浆装置 .耕整双轮 nts . 结构特点与优势 ）通过小型柴油机作为动力源，具有小型水田也能快速工作的特点。 ）体积小、质量轻、结构简单、操作方便、保养方便。 ）良好的导向性，平地效果理想。 nts . 工作原理 设计一台稻田搅浆平地机械，由现有双轮耕整机牵引，工作部件通过搅浆，平底船的振动，对土壤的挤压，刮平、推送以实现水田中土壤的平整， 经参考众多农机类型，我设计了如 图 所示双轮拖挂式水田平地机。柴油机为动力源，经过 V带传动将功率传给减速器，经历两级减速后又利用 V带传动将功率传递给行走的双轮，双轮拖动平地船在水田上行走，平地船与拖拉机具采用三点悬挂方式连接，三点悬挂装置的两个提升杆改用两个双作用油缸，其动作可分别控制，以实现平地具左右两侧提升和下降的独立控制，保证平地机具始终处于水平位置工作。悬挂点以铰链连接，人站在平地船上通过手柄掌控方向。液压控制系统控制平底船左右水平。 nts . 柴油机的选择 通过对家乡柴油机的使用情况了解， 175-1型发动机的在手推式水田搅浆平地机的使用率很高，很适合本地环境与交通状况的柴油机，能满足小型农业机构要求，故本次设计以龙舟 -175F-1型柴油为动力源规格如下 : nts5 . 减速箱的设计 按常识，取 170cm，体重取 70kg，双臂抬起高度 h=800mm。柴油机高 500mm，为了让人前方视野开阔，取双轮半径r=500mm那么轮子的转速 n=51.54r/min.确定传动装置的总传动比和分配传动比，以此设计减速器。 传动装置示意图： nts 搅浆机具 耕深 20-60cm,转速 150-200转 nts旋耕刀： 名称：左弯刀 名称：右弯刀 回转半径： 245mm 耕深： 16cm nts7. 液压装置 在分析国内外平地控制系统的产品的基础上，借鉴它们的成功经验，根据国内现有产品的现状，以及现有的技术水平，以单片机为控制，以液压系统为执行机构，设计了一种精密水田平地控制系统。在系统设计中，结合实验的实际需要，主要以耕整水田为研究对象。利用电磁阀的控制，实现油泵的不同排量，从而实现排种器的转速控制。 nts平地机具静态简图： nts总结： 本次设计旨在设计一款体积小、质量轻、噪音小、操作灵活方便，适合小面积平地的水田搅浆平地机械，基于以上设计要求，经过几次大的设计方案的变动，最后决定用双轮耕整轮作为动力源，通过带传动到齿轮机构以实现减速、搅浆、拖动平底船在水田行走。 至此，我的设计过程结束，谢谢！ nts I 摘 要 由于我国土地形状复杂，类型繁多，且纬度跨越大，故我国各省的农业机械各有差异，其现代化程度不同。我省是以水稻为主要粮食的地区 ,且 无法适用于大规模的生产，但又是水田，泥泞土地的作业有一定的难度。本文基于机械设计和相关的理论研究，利用减速箱，单片机和液压装置设计了一台水田平地机。由于本人能力有限，此文只着重设计了其传动装置与平地的液压装置。此次设计的水田平地机特点是结构简单，受力均匀，运行平稳，工作效率高。 关键词： 水田平地机 ；耕整机 ；手推 ；液压系统设计 nts II Abstract due to land complex shapes, type range and latitude spans, of agricultural machinery in all the different, varying degrees of its modernization. I mainly hilly land in type, but with rice as the main food of the region. Cannot be applied to large-scale production, but paddy fields, muddy land a job with a certain degree of difficulty. This article is based on research on mechanical design and theories related to the, using gearboxes, hydraulic design of single-chip and a grader for paddy field. Because of my ability is limited, this article only focuses on the design of its gear and leveling of hydraulic equipment. Grader for paddy field feature of the design is simple, uniform, stable operation, high efficiency. Keywords: grader for paddy field; cultivator; hand; design of hydraulic systems nts III 目 录 摘要 . ABSTRACT . 前言 . 1 绪论 . 1 1.1 水田平地机在国内外的发展和使用 . 1 1.2 设计水田平地机的意义 . 1 1.3 作品的 结构特点与优势 . 2 2 水田平地机的方案选择 . 3 2.1 柴油机的选择 . 4 2.2 减速箱的设计 . 5 2.3 设计 V带 . 6 2.4 齿轮的设计 . 8 2.5 轴的设计 . 11 3 液压系统的设计及整体方案的确定 . 21 3.1 确定液压系统的压力和流量 . 21 3.2 液压缸主要尺寸的确定 . 22 3.3 各主要液压器件选择及其工作原理 . 22 4 润滑方式的确定以及其它的一些要求 . 26 5 总结 . 27 参考文献 . 28 nts IV 致谢 . 29 nts V 前 言 稻田搅浆平地机是我省广泛采用的主要水田平地机械，手推式搅浆平地机适应了我省山丘为主的主要地形形式，并且也满足了耕地的主要作业要求。稻田搅浆平地机之所以有广泛的辅助作业能力，是由于它能完成 360 度运动。他们可以单独进行，也可以组合进行。本次研究的是一款能在我省水田中平地搅浆的机械，作业后疏松、平整的土壤更加利于之后的播种以及收割。水耙地是水稻插秧的基础，是提高水稻单产的保证措施之一。近几年水田搅浆技术在广大的水稻种植户中已经逐步得到广泛认可并已进行推广和应用。搅浆平地机工作到也随 着生产的需求加以改造，种类繁多。我在前水田平地机的基础上结合平地机的工作原理对在水田平地机的基础上增添了搅浆装置，平地搅浆装置的集合不仅节省时间，减少进地次数的同时也增加了平地的水平，减少了水田耕作的成本。 nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 1 1 绪论 1.1 水田平地机在国内外的发展和使用 随着高新技术的发展及在工程机械产品上的应用，以现代微电子技术为代表的高科技正越来越普遍地用来改造工程机械产品的传统结构。成熟技术的移植应用已大大促进了平地机综合技术水平的进一步提高。在满足新的技术要求前提下选择合理的价位，适应不同档次的用户 需求是目前平地机的发展方面。中国市场与国外市场不同，国外发达国家的农业现代化基本已经形成，平地机的市场走势处于低谷，而中国平地机市场刚刚开始启动，另一方面中国是发展中国家，经济实力等远远落后于发达国家，多种因素决定了现阶段的中国市场对平地机不需要很高的技术含量和高的配置，只要具有同样的作业功能和较好的可靠性，具有性能价格比的优势，就会有高的市场份额。近年来，国外平地机之所以从中国市场逐步退出不是因为国外产品的技术水平不高，而是价位太高。进口机的价位约是国产同类机型的 3 倍以上。因此，国产平地机必须在保持或略高 于原同类机型价位的基础上，尽量提高整机的可靠性和操作舒适性来适应中国的市场。 从技术发展角度考虑，中国平地机的发展，依然要跟踪国际领先水平。展望迅速发展的中国市场，加入 0 后国内市场国际化的趋势日趋明显。参与国际交换和分工，充分利用国际先进的配套资源和科学技术，实现技术资源的优化配置，成为国内平地机制造业发展的必经之路。中国平地机技术发展的基本特征应是：高、中、低档产品并存。广泛使用新材料、新工艺，提高制造工艺水平，提高产品的可靠性和寿命，这是国产平地机的发展趋势。 1.2 设计水田平地机的 意义 随着我国现代化建设事业的迅速发展，农业现代化的建设越来越紧迫。但由于我国土地形状复杂，类型繁多，且纬度跨越大，故我国各省的农业机械各有差异，其现代化程度不同。我省土地类型主要以丘陵为主，但又是以水稻为主要粮食的地区。无法适用于大规模的生产，但又是水田，泥泞土地的作业有一定的难度。因此我省水田对平地类型的机械有一定的要求。使用方便，外形较小，移动方便是我省现阶段水田平地机的研究意义。 nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 2 1.3 作品的结构特点与优势 1）通过小型柴油机作为动力源，具有小型水田也能快速工作的特点 2）体 积小、质量轻、结构简单、操作方便、保养方便、成本低廉，无废气及噪音等污染。 3) 平地的高度可在 20 60mm 之间，横向 100200mm， ,质量 400kg 左右（材料由 45钢制作）； 4)前轮采用双轮耕整机构，具有良好的导向性，后面的平地船通过铰链与行走机构相连，可以大幅度拐弯。 5) 平地的效果较理想，且成本低，是小面积平地的首选产品。 nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 3 2 水田平地机的方案选择 据本次设计要求： 设计出一台水田平地机，由现有双轮耕整机牵引，工作部件平地船 通过振动、对土壤挤压，刮平、推送，实现水田中土壤的平整。经参考众多农机类型，我设计了如图 1 所示双轮拖挂式水田平地机。 随着国家惠农政策的不断出台，黑龙江省水稻种植面积的不断扩大，水田农机装备的不断提高，水稻搅浆平地机以其适用、稳定、易行、节本特点成为我国水稻种植必备的平地机械。水田搅浆平地是水稻生产中的重要环节，长期以来，水田耕整地一直延续着传统的耕整地作业模式。主要有旱田水整、旱田灭茬水整两种形式，所以使用机具多为拖拉机配套水田犁、旋耕机、水田耙等。这种耕作方式，机具进地次数多，费工费时，劳动强度 大，作业效率低，资源浪费严重，不仅增加水田生产成本，而且作业质量不能满足插秧作业要求。水田搅浆平地机能一次完成碎土，搅浆，压茬及平地等联合作业，田块能满足机械插秧要求。水田平地技术的应用与传统方法相比，降低生产成本、增产、增收，还可以减少整地用水，联合作业又可以缩短整地时间，节省能源消耗，提高作业效率，实现水稻高产稳产，对促进农业增收、农民增收和保证粮食安全生产具有重要的意义。 因此，我设计的水田搅浆平地机是以 柴油机为动力源，经过 V 带传动将功率传给减速器，经历两级减速后又利用 V带传动将功率传递给行走的双轮， 双轮拖动平地船在水田上行走，平地船与拖拉机具采用三点悬挂方式连接，三点悬挂装置的两个提升杆改用两个双作用油缸，其动作可分别控制，以实现平地具左右两侧提升和下降的独立控制，保证平地机具始终处于水平位置工作。悬挂点以铰链连接，人站在平地船上通过手柄掌控方向。液压控制系统控制平底船左右水平。 . 柴油机的选择 有常识得知：正常成年人的移动速度为 3.5 5km/h，考虑安全问题取v=4km/h=66.67m/min。按水田耕整作业： KPTN nn hb (2-1) 式中： nb 耕宽，取 100cm nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 4 nh 耕深，取 10mm K 土壤比阻，根据资料取 0.36 所以TNP=3.60kw 1.175F 1 型柴油机 2.底座 3.耕整双轮 4.铰链 5.平地船 6 液压装置 7.手柄 8.减速箱 图 2-1 总装配简图 Fig 2-1 General Assembly Drawing 通过对家乡柴油机的使用情况了解， 175F 1 型柴油发动机的使用率特别广，它是最适合本地环境状况与交通状况的柴油机，它能满足轻小型农业机构的要求，故本次研究以龙舟 -175F-1型柴油 为动力源驱动。其规格如图 2 所示： 型号 175F-1 缸径行程（ mm） 75 70 1h 功率（ kw/ps） 3.65/4.95 马力 12h 功率（ kw/ps） 3.81/4.5 马力 标定转速（ r/min） 2600 润滑方式 离心飞溅 净质量（ kg） 44 图 2-2 柴油机铭牌 Fig 2-2 diesel engine nameplate nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 5 2.2 减速箱的设计 2.2.1 减速箱的传动比分配 图 2-3 传动装置示意图 Fig 2-3 Schematic diagram of transmission device 按常识，取 170cm，体重取 70kg，双臂抬起高度 h=800mm。柴油机高 500mm，为了让人前方视野开阔，取双轮半径 r=500mm 那么轮子的转速 n=51.54r/min。 确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比： 53.5045.512 60 0 轮总 nni(2-2) 分配传动比：取 05.3带i 则 49.1605.353.5021 ii 21 )5.13.1( ii 取 21 3.1 ii 经计算 56.32 i 56.41 i 注： 带i 为带轮传动比， 1i 为高速级传动比， 2i 为低速级传动比。 2.2.2 计算传动装置的运动和动力参数 将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1 轴、 2轴、 3轴、 4 轴 0 1 1 2 2 3 3 4, , , 依次为电机与轴 1，轴 1 与轴 2，轴 2与轴 3，轴 3 与轴 4，之间的传动nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 6 效率。 （ 1）各轴转速： m in/8 5 205.32 6 0 0n 1 rin m 带 (2-3) m in/18463.405.3 2600n12riin m 带 (2-4) m in/71.5156.363.405.3 2 6 0 0n213riii n m 带 (2-5) （ 2）各轴输入功率： kwppd 52.396.067.3011 kwppp d 21.396.099.096.067.312011212 kwppp d 05.396.099.096.099.096.067.32312012323 kwppp d 3993.099.096.099.096.099.096.067.3342312013434 （ 3） 各轴输入转矩： mNnPT wdd 1.132600 65.395509550(2-6) m4.3896.005.31.13011 NiTT d 带 mNiTTT d 8.16896.099.063.44.3812112 mNiTT 8.5 7 696.099.056.38.1 6 823223 mNTT 58.5 3 196.096.08.5 7 63434 各轴动力参数结果如下表： 表 2-1 各轴动力参数 Table 2-1 the axial dynamic parameters 轴名 输入功率 P KW 输出功率 P KW 输入转矩 T Nm 输出转矩 T Nm 转速 r/min 柴油机轴 3.65 36.5 2600 高速轴 3.52 3.48 13.1 38.4 852 中间轴 3.21 3.18 38.4 168.8 184 低速轴 3.05 3.02 168.8 576.8 51.71 2.3 设计 V 带 nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 7 (1)确定 V 带型号 查机械设计手册205P表 13-6得： 2.1AK 则 KWPKPdAc 4.467.32.1 (2-7) 根据 4.4cPmin2600 rno ,由机械设计205P图 13-5，选择 A 型 V带， 1 125d 。 1212 1 3 . 0 5 1 2 5 0 . 9 8 3 7 3 . 6 3nddn 取 2 375d 。 为带传动的滑动率 02.001.0 。 （ 2）验算 带速： smd v mV 01.17100060 2600125100060 带速在 sm255 范围内，合适。 (3)取 V 带基准长度dL和中心距 a： 初步选取中心距 a： 750)375125(5.1)(5.121 dda o，取 0 750a 。 所以： 8.2 3 0 54)()(2221221 ooo addddaL (2-8) 查资料取 2500dL。那么实际中心距： 1.8472 odo LLaa。 验算小带轮包角 ： 211 8 0 5 7 . 3 1 6 3 1 2 0dda 。 (2-9) 求 V 带根数 Z： 00 LcPZP P K K (2-10) 根据内插值法得 38.1oP108.0op。 EF=0.1 38.11.037.1 oP EF AFBC AC 10.0108.0 op 08.0EF 09.1tK 。 nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 8 由内插值法得 959.0aK 。 0.1631 a ACAFBCEF 009.0EF 959.0009.095.0 K 09.1959.0)108.038.1( 4.4)( KWKKPP PZ Laoo c(2-11) 取 Z=3 根。 （ 4）求作用在带轮轴上的压力QF： 有 q=0.10kg/m，单根 V带的初拉力： 220 500 2 . 5 5 0 0 4 . 4 2 . 5( 1 ) ( 1 ) 0 . 1 0 6 . 2 8 1 9 0 . 93 6 . 2 8 0 . 9 5 9cPF q v Nz v K (2-12) 作用在轴上压力： 0 1632 s i n 2 3 1 9 0 . 9 s i n 1 1 3 2 . 822cF Z F N 2.4 齿轮的设计 2.4.1 高速齿轮的设计 （ 1）材料：高速级小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 250HBS。高速级大齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 220HBS。 （ 2）查机械设计表 11-7得： li m 1 550H M p a li m 2 540H M p a 。 又由表 11-4得： 1.1HS 1.3FS 。 故 M p aM p aS HHH 5001.1550 1l i m1 M p aM p aS HHH 4 9 01.15 4 0 2l i m2 。 查机械设计第 168 页表 11-10C 图得： MpaF 2001lim MpaF 1502lim 。 故 M p aM p aS FFF 1543.1200 1l i m1 M p aM p aS FFF 1153.1150 2l i m2 。 （ 3）按齿面接触强度设计： 9 级精度制造，取载荷系数 2.1K ，取齿宽系数 4.0a计算中心距：由机械设计第 165 页式 11-5 得： nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 9 3.1 7 263.44.0 103 8 4.02.14 9 03 3 5163.43 3 51 3 5231121 uKTuan 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 210a 2.5m 则 168221 maZZ取 291 Z 1392 Z 实际传动比： 79.429139 传动比误差： %5%5.3%10063.4 63.479.4 。 齿宽： 842104.0 aba取 842 b 901b 高速级大齿轮： 842 b 1392 Z 高速级小齿轮： 901b 291 Z （ 4）验算轮齿弯曲强度： 根据机械设计第 167 页表 11-9 得： 1 2.6FY 2 2.2FY 按最小齿宽 2 84b 计算： 1113222 2 1 . 2 1 0 6 . 9 2 . 6 1 0 4 3 . 58 4 2 . 5 2 9FFFK T Y M p ab m Z 22 1 213 6 . 8FF F FFY M p aY 所以安全。 （ 5）齿轮的圆周速度： smndV 19.1100060 8.3145.229100060 11 查课本第 162 页表 11-2知选用 9 级的的精度是合适的。 2.4.2 低速级大小齿轮的设计 材料：低速级小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 250HBS。低速级大齿选用 45 钢正火，齿面硬度为 220HBS。 查机械设计第 166页表 11-7得： li m 3 550H M p a li m 4 540H M p a 。 查机械设计第 165 页表 11-4得： 1.1HS 1.3FS 。 故 M p aM p aS HHH 5001.1550 1l i m3 M p aM p aS HHH 4 9 01.15 4 0 4l i m4 nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 10 查课本第 168 页表 11-10C 图得： li m 3 200F M p a lim 4 150F M p a 。 故 M p aM p aS FFF 1543.1200 3l i m3 M p aM p aS FFF 1153.1150 4l i m4 。 按齿面接触强度设计： 9 级精度制造，查课本第 164 页表 11-3 得：载荷系数 1.2K ，取齿宽系数 0.5 计算中心距： 由课本第 165 页式 11-5 得： 3.2 3 163.44.0 106 8 8.12.14 9 03 3 5156.33 3 51 3 5232222 uKTuan (2-13) 取 250a 4m 则 34 2 125aZZ m 取 3 27Z 4 98Z 计算传动比误差： 98 3 . 5 627 1 0 0 % 1 . 9 % 5 %3 . 5 6 齿宽： 0 . 5 2 5 0 1 2 5ba 则取 4 125b 34 5 1 0 1 3 0bb : 低速级大齿轮： 4 125b 4 98Z 低速级小齿轮： 3 130b 3 27Z 验算轮齿弯曲强度：查课本第 167 页表 11-9得： 3 2.65FY 4 2.25FY 按最小齿宽 4 125b 计算： 333333222 2 1 . 2 1 5 9 1 . 5 2 . 6 5 1 0 4 7 . 91 2 5 4 2 7FFFK T Y M p ab m Z (2-14) 42 3 434 0 . 7FF F FFY M p aY 安全。 齿轮的圆周速度： 32 2 7 4 6 8 0 . 1 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnV m s 查机械设计教材第 162 页表 11-2知选用 9 级的的精度是合适的。 nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 11 2.5 轴的设计 2.5.1 高速轴的设计与校核 （ 1）材料：选用 45 号钢调质处理。查机械设计第 230 页表 14-2取 35Mpa C=100。 （ 2）各轴段直径的确定：根据机械设计课本第 230 页式 14-2得： 1m i n 133 3 . 5 21 0 0 2 2 . 43 1 4 . 8PdC n (2-15) 又因为装小带轮的电动机轴径 38d ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮， 1 0 . 8 1 . 2 3 8d : 所以取 1 36d 。 L1=1.75d1-3=60。 2 40d 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以根据机械设计手册手册 85 页表 7-12 取 2 40d ， L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 3d 段装配轴承且 32dd ，所以由表 6-1取 3 45d 。选用 6009 轴承。 L3=B+ 3 +2=16+10+2=28。 4d 段主要是定位轴承，取 4 50d 。 L4根据箱体内壁线确定后在确定。 5d 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： 4 1 2 . 52fdde t m 查机械设计手册 51 页表 4-1得： mm3.3t1 e=5.9 6.25。 6d 段装配轴承所以 6345dd L6= L3=28。 校核该轴和轴承： L1=73 L2=211 L3=96 作用在齿轮上的圆周力为： NdTFt 9 8 15.229104.3822 311 径向力为 2 9 8 4 2 0 1 0 7 3rtF F t g t g N 作用在轴 1 带轮上的外力： 1 1 3 2 . 8QF F N 求垂直面的支反力： nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 12 2112211 1 0 7 3 8 0 07 3 2 1 1rVlFFNll (2-16) 21 1 0 7 3 8 0 0 2 7 3V r VF F F N 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图： 322 2 7 3 2 1 1 1 0 5 7 . 6 .a v vM F l N m 311 8 0 0 7 3 1 0 5 7 . 4 .a v vM F l N m 求水平面的支承力： 由 1 1 2 2()HtF l l F l得 NFll lF tH 2197294821173 2112121 NFFF HtH 7512197294812 求并绘制水平面弯矩图： 311 2 1 9 7 7 3 1 0 1 5 8 . 2 .a H HM F l N m 322 7 5 1 2 1 1 1 0 1 5 8 . 4 .a H HM F l N m 求 F 在支点产生的反力： 31129 6 1 1 3 2 . 8 3 8 4 . 37 3 2 1 1FlFFNll 21 3 8 4 . 3 1 1 3 2 . 8 1 5 1 7 . 1FFF F F N 求并绘制 F 力产生的弯矩图： 323 1 1 3 2 . 8 9 6 1 0 1 0 8 . 7FM F l N 311 3 8 4 . 3 7 3 1 0 2 7 . 7a F FM F l N F在 a处产生的弯矩： 311 3 8 4 . 3 7 3 1 0 2 7 . 7a F FM F l N m 求合成弯矩图： 考虑最不利的情况，把 aFM 与 22av aHMM 直接相加。 nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 13 2 2 2 22 7 . 7 5 7 . 6 1 5 8 . 2 1 9 6 . 1 .a a F a V a HM M M M N m 2 2 2 22 7 . 7 5 7 . 4 1 5 8 . 4 1 9 6 . 2 .a a F a V a HM M M M N m 求危险截面当量弯矩： 从图可见， m-m 处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 0.6 ） NmTMM e 4.2 064.386.02.1 96 22220 (2-17) 计算危险截面处轴的直径： 因为材料选 择 #45 调质，则 650B M Pa ，许用弯曲应力 1 60b M Pa ，则有： 33312 0 6 . 4 1 0 3 2 . 50 . 1 0 . 1 6 0e bMd m m (2-18) 因为 54 50ad d d m m d ，所以该轴是安全的。 弯矩及轴的受力分析图 : 图 2-4 高速的弯矩及受力分析图 Fig2-4 Bending moment and stress analysis of high speed shaft （ 3）键的设计与校核 : 轴1nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 14 根据 113 6 , 1 0 6 .9dT，确定 V带轮选铸铁 HT200，参考机械设计教材表 10-9,由于 1 36d 在30 38: 范围内，故 1d 轴段上采用键 bh ： 10 8 , 采用 A型普通键 : 键校核 .为 L1=1.75d1-3=60 综合考虑取 l =50 314 4 1 0 6 . 9 1 0 3 7 . 1 3 6 8 5 0 1 0pT M p a pd l h （ 2-19） 查课本 155 页表 10-10 50 60b : 所选键为： : 1 0 8 5 0b h l 2.5.2 中间轴的设计与校核 （ 1）材料：选用 45 号钢调质 处理。查机械设计课本第 230 页表 14-2 取 35Mpa C=100。 故 2m i n 233 3 . 2 11 0 0 3 6 . 168PdC n (2-20) 1d 段要装配轴承，所以查手册第 9页表 1-16 取 1 40d ，查手册 62页表 6-1 选用 6208 轴承， L1=B+ 3 + 2 +(2 3)=18+10+10+2=40。 2d 装配低速级小齿轮，且 21dd 取 2 45d ， L2=128，因为要比齿轮孔长度少 (2 3)。 3d 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 3 60d ， L3= 4 =10。 4d 装配高速级大齿轮，取 4 45d L4=84-2=82。 5d 段要装配轴承，所以查手册第 9页表 1-16 取 5 45d ，查手册 62页表 6-1 选用 6208 轴承， L1=B+23 +3+（ 2 3） =18+10+10+2=43。 （ 2）校核该轴和轴承： L1=74 L2=117 L3=94 作用在 2、 3 齿轮上的圆周力： 32222 2 4 7 0 . 3 1 0 27071 3 9 2 . 5tTFNd 径向力： nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 15 22 2 7 0 7 2 0 9 8 5rtF F t g t g N 33 8 7 0 9 2 0 3 1 6 9rtF F t g t g N 求垂直面的支反力 : Nlll llFlFF rrV 316941177494316994117985321322331 2 3 1 2 3 1 6 9 3 1 6 9 8 5 2 5 0 0V r V rF F F F N 计算垂直弯矩： 311 3 1 6 7 4 1 0 2 3 . 9 .a V m VM F l N m 31 1 2 2 2( ) 3 1 6 ( 7 4 1 1 7 ) 9 8 5 1 1 7 1 0 5 3 . 5 .a V n V rM F l l F l N m 求水平面的支承力： Nlll llFlFF ttH 45869411774 2112707948709321 322331 2 2 3 1 2 7 0 7 8 7 0 9 4 5 8 6 6 8 3 0H t t HF F F F N 计算、绘制水平面弯矩图： 311 4 5 8 6 7 4 1 0 3 2 3 .a H m HM F l N m 32 1 2 3 2( ) 6 8 3 0 ( 7 4 1 1 7 ) 8 7 0 9 1 1 7 1 0 2 9 5 .a H n H tM F l l F l N m 求合成弯矩图，按最不利情况考虑： 2 2 2 22 3 . 9 3 2 3 3 2 3 . 8 .a m a v m a H mM M M N m (2-21) 2 2 2 25 3 . 5 2 9 5 3 0 0 .a n a v n a H nM M M N m 求危险截面当量弯矩： 从图可见， m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 0.6 ） NTMM ame 4 118.1 686.03 00 2222 NTMM ame 4 138.1 686.08.3 23 22222 计算危险截面处轴的直径： n-n 截面 : nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 16 33314 1 1 1 0 4 0 . 90 . 1 0 . 1 6 0e bMd m m m-m 截面 : 33314 1 3 1 0 4 0 . 90 . 1 0 . 1 6 0e bMd m m 由于 42 45d d m m d ，所以该轴是安全的。 轴承寿命校核： 轴承寿命可由式 hffn6010pt6h ）（ PCL 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以rPF ，查课本 259 页表 16-9， 10 取 1.1,1 pt ff， 取 3 2 2 2 21 1 1 3 1 6 4 5 8 6 4 5 9 6r v HF F F N (2-22) 2 2 2 22 2 2 2 5 0 0 6 8 3 0 7 2 7 3r v HF F F N 6 6 3 321 0 1 0 1 2 9 . 5 1 0( ) ( ) 2 . 1 26 0 6 0 6 8 1 . 1 7 2 7 3th PCfL h yn P f 轴承使用寿命在 23: 年范围内，因此所该轴承符合农用机械要求。 图 -5 中间轴的弯矩及受力分析图 Fig 2-5 Intermediate shaft bending moment and Stress Analysis nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 17 2.5.3 低速 轴 的设计与校核 1) 弯矩及轴的受力分析图如下图： 图 2-6 低速轴的弯矩及受力分析图 Fig 2-6 Moment and stress analysis of the Low-speed Shaft 2）键的设计与校核： 已知 NmTdd 8.1 6 8,45 242 参考机械设计表 10-11，由于 )5044(2 d 所以取 :14 9bh 因为齿轮材料为 45 钢。查表 10-10得 120100 bL=128-18=110 取键长为 110. L=82-12=70 取键长为 707 根据挤压强度条件，键的校核为： bb M Pad h lT 8.401470945 108.1 6 844 32 (2-23) bb M P ad h lT 8.53141 0 0945 108.1 6 844 32 所以所选键为 : : 1 4 9 7 0b h l : 1 4 9 1 1 0b h l nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 18 确定各轴段直径 计算最小轴段直径。 因 为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式 14-2 得： mmnPCd 1.571.19 56.3100 33331 考虑到该轴段上开有键槽，因此取 1 5 7 . 1 ( 1 5 % ) 5 9 . 9d m m 查手册 9页表 1-16 圆整成标准值，取 mmd 631 为使带轮轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 mmd 702 。查手册 85页表 7-2，此 尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 mmd 702 。 设计轴段 3d ，为使轴承装拆方便，查手册 62 页，表 6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承 6215: 75.84,25,1 3 03 ddBD a设计轴段 4d ，考虑到 挡油环轴向定位，故取 804 d设计另一端轴颈7d，取 mmdd 7573 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 轮装拆方便，设计轴头6d，取76 dd ，查手册 9 页表 1-16 取 806 dmm。 设计轴环5d及宽度 b 使齿轮轴向定位，故取 mmhdd 2.97)38007.0(280265 取 mmd 1005 1 . 4 1 . 4 ( 0 . 0 7 8 0 3 ) 1 2b h m m , 确定各轴 段长度。 1l 带轮的尺寸决定 ,1071 mmLl 2 5 5 0l m e L 2 2 5 4 2 5 1 0 1 9m L B m m , 所以 mmLeml 5052 轴头长度 1 2 231 2 5)32(6 hll 因为此段要比此轮孔的长 度短 32 33 2 3 3 8lB : nts黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） 19 其它各轴段长度由结构决定。 （ 3）校核该轴和轴承： L1=97.5 L2=204.5 L3=116 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 作用在齿轮上的圆周力： 3342 2 1 5 9 1 . 5 1 0 81199 8 4tTFNd 径向力： 8 1 1 9 2 0 2 9 5 5rtF F t g t g N 30 2 1 5 9 1 . 50 . 2 5 1 0 2 9 4 7270F F N 求垂直面的支反力： 21 12 2 0 4 . 5 2 9 5 5 20889 7 . 5 2 0 4 . 5rV lFFNll 21 2 9 5 5 2 0 8 8 8 6 7V r VF F F N 计算垂直弯矩： 322 8 6 7 2 0 4 . 5 1 0 1 8 0 . 8 .a v vM F l N m 求水平面的支承力。 21122 0 4 .
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