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机械毕业设计论文
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机械毕业设计1492小型手扶水稻割捆机设计,机械毕业设计论文
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2 摘 要 本 设计 在 查阅大量相 关 农业机械资料的 基础上， 参照国外同种机械，并加以改进以适应我国农业技术要求。在本说明书中， 首先介绍了国内外割捆机械研究和发展现状，论述了本设计的研究意义。接下来介绍了割捆机的的工作条件，在满足我国水稻种植以及收割的农业技术要求的同时，给出了小型手扶水稻割捆机总体设计方案的选择与确定，并对其主要零部件进行了设计计算与强度校核 ，进一步就其整体结构、工艺性以及经济性进行了分析。本设计结 构紧凑 、 稳定性好 、 操作灵活 ，有比较合理的价格和较低的使用成本。 对不同地块 、地形均有良好的适应性 ， 且 割茬整齐， 打捆可靠 ， 收割倒伏作物落粒损失少 。省工 、 省时 ， 经济效益好 。 本文主要是应用机械设计方法对 小型手扶水稻割捆机 每个零件进行尺寸设计，对主要的传动零件进行受力分析和强度计算，用 AutoCAD 和软件进行设计和绘图，初步完成了整机的设计并整理出图纸 . 关键词 ： 小型 割捆机 ntsAbstract This binder designed on the foundation of checking a great deal of related farm machinery data ,also consulted the foreign of homogeneity machine ,and made some improvements with the orientation of our countrys agriculture technique request. In this manual, introduced the present research and the development conditions of the binder at home and abroad first, discuss the research meanings of this design. Then introduced work condition of the binder, at the time of satisfying the our country agriculture request of rice plant and harvest technique, give out the choice and confirm of the whole design project of the minitype hand rice binder , and as to its main parts carried on the calculation and check the intensity, further carried on the analysis for the its whole structure, craft and economy. This design has a close structure, a good stability , and agile operation , also have the more reasonable price and lower usage costs. The binder has a good adaptability to the different field and landform ,has regular cut-stubble and high credibility to tie up the,low damnify when harvest the fell crop. It saves work and time and also has good economic performance The paper fully applied method of machine design on the development of the minitype hand rice binder, to design individual parts and perform load analyzing and strength evaluation.And then the software of AutoCAD were used to complete the whole series drawings for the machine. Keywords： Minitype Binder Design nts摘要 1 nts摘要 1 目录 第一章 绪 论 . 1 1.1 问题的提出 . 1 1.2 我国农业机械化收获水平 现状及发展趋势 . 错误 !未定义书签。 1.3 我国机械化存在的问题及建议 . 错误 !未定义书签。 1.4、国内外水稻割捆机研究现状 .1 第二章 具体设计方案的选择和确定 . 1 2.2 总体方案的确定 . 1 2.2.1 设计要求 . 1 2.2.2 整体结构 . 1 2.2.3 割捆机工作过程 . 1 2.2.4 动力系统 . 7 2.2.5 前处理装置 . 7 2.2.6 切割装置 . 7 2.2.7 茎秆输送装置 . 8 2.2.8 传动装置 . 8 2.2.9 打捆装 置 . 8 第三章 主要零部件的设计计算和强度校核 . 9 3.1 动力系统的选择 . 错误 !未定义书签。 3.2 带传动的设计计算 . 9 3.2.1 带传动的类型、特点和应用 . 9 3.2.2 V 带类型的选择 . 9 3.2.3 V 带及带轮的设计计算 . 9 3.2.4 带传动的张紧装置 . 12 3.3 减速器的设计计算 . 13 3.3.1 传动方案的确定 . 14 3.3.2 减速器结构设计及主要参数的确定 . 14 3.4 切割装置的设计 . 26 3.4.1 切割器型式的选择 . 27 3.4.2 往复式切割器的传动机构 . 27 3.5 前处理装置的设计 . 28 3.5.1 扶禾器类型 . 28 3.5.2 扶禾器主要设计参数的选定 . 29 3.6 打捆装置 . 30 3.6.1 打捆机构组成 . 30 3.6.2 打捆原理 . 30 3.6.2 捆绳路线分析 . 31 nts吉 林 大 学 学 士 学 位 论 文 2 第四章 结构工艺性分析 . 32 4.1 减速器箱体结构工艺性分析 . 32 4.2 齿轮的结构工艺性分析 . 32 4.3 轴的制造工艺分析与拟定 . 33 第五章 设计经济性分析 . 36 参考文献 . 错误 !未定义书签。 结束语 . 39 致谢 . 40 nts第一章 绪 论 1 第一章 绪 论 1.1 问题的提出 水稻 是我国主要粮食作物之一 ,是农民的主要经济来源 .近些年来随着我国水稻种植面积的不断增加 ,实现水稻作业机械化成了一项亟待解决的迫切任务 . 我国是世界上栽培水稻最早的国家之一。 解放初我国水稻种植面积只有2546.7 万 2hm ， 总产为 4860 万 t，每公顷产量仅有 1909.5kg。 1980 年种植面积发展到 3375.3 万 2hm ， 总产为 13925.5 万 t，每公顷产量提高到 4125kg。 1983年种植面积虽然比 1980 年减少 1.83%，但总产却增 加 21.26%， 每公顷产量提高 23.45%。据 1983 年统计，我国北方水稻种植面积占全国种植面积的 5.93%，其中以辽宁种植面积最大，为 40.32 万 2hm ，每公顷产量最高，为 7200kg；其次是河南、吉林等 省 1 。 目前 ,我国水稻的生产化育秧 ,插秧 ,摆载均已实现了良好的机械化 .但在水稻收获环节上还很薄弱 ,仍停留在使用大型小麦联合收割机或半喂入式联合收获机的水平上 ,甚至有些地区仍然采用 人工收割结合机械脱粒的半机械化方式 ,不仅劳动强度大 ,而且造成的损失也相当严重 .为此 ,在引进吸收和消化国外机型的同时 ,立足我国水稻生产的实际情况 ,我们研究并设计了小型手扶水稻割捆机 ,以提高国营农场 ,各乡村的水稻收获能力 . 收获作业是谷物田间生产过程的最后一个环节，对于谷物最终获得的产量和质量具有重要影响；同时，它也是有多项工作组成的较繁重、复杂的作业。近代，许多国家在科学技术发展的过程中，都投入相当的技术力量，研制出多种形式的谷物收获机械并致力于使其达到如下要求： 1) 有较好的生产能力并能适应多种工作条件。 2) 有比 较合理的价格和较低的使用成本。 3) 尽可能减少收获过程中的谷物损失。 4) 操作、使用方便，舒适性好。 目前我国收获机械产品发展不平衡，存在大型号多、小型号少、收小麦的多、收水稻的少等问题。且生产的收获机械还存在许多缺点，如可靠性较差，机型杂乱，标准化、通用化程度低。由于技术难度较大，现已开发的数十种机型仍然存在田间通过性差等问题，尽管市场需求量很大，但可用的成熟机型少，现有机型中地区适应性也较差。这些问题制约了收获机械的发展。 割捆机虽属于分段收获，割捆机将作物切割后在田间捆束铺放，然后在田间或运至脱粒场用脱粒机脱 粒。分段收获在技术上比较成熟，机型较多、生产率低，在捆、垛、运、脱等工序中损失较大。但价格较低，就目前我国国情考nts吉 林 大 学 学 士 学 位 论 文 2 虑，尽管国家政策偏向农民，但是要用占世界 7%的耕地养活占世界 22%的人口，人均耕地很少，农民收入还比较低，虽然国家鼓励农民购买农业机械，并提供但是对于大型联合收获机械，更多的农民还是望而兴叹。因此，研究设计小型手扶水稻割捆机无论从经济角度，还是从适应性上都都能满足农民的需要。 小型手扶水稻割捆 机体小 、 结 构紧凑 、 稳定性好 、 操作灵活 。 对不同地块 、 地形均有良好的适应性 ， 且 割茬整齐， 打捆可靠 ， 收割倒伏作物 落粒损失少 。 省工 、 省时 ， 经济效益好 。因此，本课题具有很实际的现实意义。 1.2 农业机械化收获水平现状及发展趋势 近年来 ，我国水稻收获机械化技术发展速度较快，但由于各地气候、地貌及种植制度的差异，水稻收获机械化的区域发展水平很不均衡。北方稻区面积仅占全国稻区的 10%,但由于地块大、收获前进行了放水晾田，收获时地表基本硬化，适于自走式、背负式等各种联合收割机和割晒机，机收率已达 45%，约占全国机收面积的 27%,远高于全国平均水平。由此可见，我国水稻机械化的重点发展目标在占全国稻区面积 90%的南方稻区。本次调 查涉及南方的川、浙、皖、鄂、湘、粤、云、琼 8 省，机收率平均为 9.28%。其中最高的浙江省为 27.95%,最低的四川省为 1.5%，可见 8 省的发展水平存在着较大的差异。农业部已将水稻生产机械化技术列为“十五”期间农机化重点推广的十大技术之一，水稻生产机械化技术的重点环节是收获和栽植，从发展趋势上看，“十五”期间将会有较大的进展，预计机收面积将在现有基础上翻一番。四川、云南等西部地区由于平坝区少、地块小、经济欠发达、农民购买力弱、基础水平低等原因，即使翻一番，水稻机收面积也只能达到 4%一 5%左右。经济发达地区如浙 江、广东、安徽等省由于乡镇企业发达，现有基础较好，农民购买力和政府补贴力度都优于中西部地区，发展步伐也将相应加大，“十五”末可望达到30%一 50%. 1.3 我国机械化存在的问题及建议 1） . 地区间经济发展不平衡，整体水平较低 ;建议各地应因地制宜地制定发展目标和政策，促进水稻生产机械化发展。 2） . 种粮收人低，柴油价格高，经济落后地区农民劳动力转移少，经济条件差，影响农民购机和雇机的积极性 ;建议在调整种植业结构、发展乡镇企业的基础上，制定相应的优惠政策，吸引和鼓励农民购机、雇机的积极性。 3） . 农户经 营田块小，农田基本建设基础差，机耕道路少，机械收获时间短、效率低 ;建议应在联产承包的基础上，发展集约化、产业化经营，加强农nts第一章 绪 论 3 田基础建设。 4） . 国产机可靠性较低，寿命短，进口机价格过高，使用维修成本过高，投资回收率低 ;建议国内生产企业应进一步提高国产机的使用可靠性，加强售后服务，经济发达地区可继续加大补贴力度，在大力发展国产机 1.4 国内外水稻割捆机研究现状 割捆机可分为在外国使用的大型割捆机和在日本使用的小型割捆机。大型割捆机是收割 10 公亩时打 100 捆左右，割幅为 1.5 米 3 米；小型割捆机是10 公亩打 1000 2000 捆，割幅为 35 75 厘米的多。 大型割捆机主要是在美国研究、发明的。 1850 年前后在美国随着摇臂收割机的推广使用，打捆作业成为阻碍提高收割工作功效的原因，所以设计研究了很多打捆机构。为了合理的经营大面积土地，需要带打捆机构的收割机。因此陆续设计制造了有摇臂收割机发展而来的机子上乘坐人的人力打捆机，自动输送式摇臂收割机上安装打捆机构的形式以及割捆机等。 美国早在 1850 年即对割捆机提出了需求， 50 年前日本也根据其自身的实际情况设计了小型割捆机，并且经过几十年的不断发展完善，无论从机器作业速度 ，打捆成功率等方面都处于世界领先地位。而我国水稻的生产化育秧、插秧、摆载均已实现了良好的机械化，但在水稻收获环节上还很薄弱，仍停留在使用大型水稻联合收割机或半喂入式联合收获机的水平上，甚至有些地区仍然采用人工收割结合机械脱粒的半机械化方式不仅劳动强度大，而且造成的损失也相当严重。我国近几年才对割捆机做出需求，目前国内还没有厂家生产水稻割捆机，对水稻割捆机的研究也是近几年才展开的。为此，在引进、吸收和消化国外机型的同时，立足我国水稻生产的实际情况，我们研究并设计了小型手扶水稻割捆机，以提高水稻收获能力。 我国 大部分水稻种植区属于家庭式的分块种植，基本情况与日本相似，大型割捆机不能充分发挥其功效，为了适应收割作业工效，研究小型手扶水稻割捆机具有重大的现实意义。 nts第一章 绪 论 3 行走 系统 传动由柴油机输出动力，一级皮带轮减速比 2.78 ，二级链轮减速比 2.82 3 通过中间轴上的牙嵌式离合器调整空转或启动工作状态，三级双联链轮减速 比 5.27 ，将动力传递给两行走轮，行走轮速度即机具前进速度由切割速比和人行走速 度综合考虑，为提高收割质量，降低劳动强度，设计机具平均前进速度 0. 99米 /秒nts吉林大学学士学位论文 6 第二章 具体设计方案的选择和确定 2.1 总体 方案的确定 2.2.1 设计要求 割捆机的收割作业是收割谷类后打捆，并铺放在收割完的地面上。为完成上述作业，需要调节很多机构，设计方面要满足下列条件： 1、 要适应丘陵和沟等田间地形。 2、 矮秆作物和高秆作物的收获质量均要高。 3、 收割倒状、纠结的作物时，谷粒损失要少。 4、 能与作物成熟程度无关的正常完成收割打捆作业。 2.2.2 整体结构 该机型主要由扶禾装置 ,茎杆输送装置 ,切割装置 ,打捆机构传动机构 ,行走装置和操纵装置等部分组成 。 对于农业机械来说是机构比较复杂的机具。 2.2.3 割捆机工作过程 割捆机的 在工作时， 茎 杆由分禾器分开 ， 用扶禾器机构，把要收割的水稻往割刀方向拨过来， 用 割刀进行切割，对于收割矮秆品种的水稻用星轮机构辅助切割；然后把割倒的作物铺放在收割平台的茎秆 输送装置上，经由输送链的作用由打捆平台移送到打捆机构。 进入打捆机构中的茎秆，借助捆绳由捆结器离合器控制杆阻止其暂时流动，达到一定大小的捆束为止集束在压紧杆上。当集束的捆束加在捆机器离合nts第二章 具体设计方案的选择和确定 7 器控制杆上的压力达到一定值时，离合器动作，打捆机构开始工作。离合器接通时，带捆绳的打捆针在捆束上 卷 缠 捆绳 ，把绳的一端移到打结嘴等的打结器上，则打结器作打结绳的结子，再用 放出杆把捆束抛到打捆平台的外边，同时切断捆绳，结束打捆作业。 2.2.4 动力系统 本设计 动力系统 选择 东风 -12 手扶拖拉机 的 常柴牌 S195 柴油机， 其技术参数为： 额 定转速 2000r/min 额 定功率 8.8 KW 最小转向圆半径（ m） ： 0.9m 离地间隙（ mm）： 175mm 结构质量 350kg 理论前进速度 1.4-15.3kw/n 动力输出轴转速 890r/min 5 2.2.5 扶禾装置 收割作物是要求切割器在不受过载，不 压到作物的情况下进行完全切割；还要求切割下来的茎秆整齐的排列在收割台上，并紧接着送到输送装置上，因此需要辅助装置。在田间作物的生长状态和栽植密度均匀，没有倒状的情况下收割是顺利的，所以前处理 装置的必要性不大突出；收割倾斜倒伏状态的作物是由必要加适当的 扶禾装置 。 2.2.5.1 分禾器 决定收割机一行程的工作幅宽，是割幅范围内的作物能完全收割的部件为分禾器，它具有分离收割部分和未割部分，集中割刀割下来的作物的能力。 2.2.5.2 扶禾器 扶禾器利用装在链条上的拨指，贴着地面从根部插入作物丛中，由下至上将倒伏 作物扶起，而不是像拨禾轮那样从作物的顶部插入，因此它具有较强的扶倒伏能力和梳理茎秆的作用。 在辅助拨禾装置的配合下，使茎秆在扶持状态下切割，然后进行交接输送，能保持茎秆的 直立 ，禾层均匀不乱，较好的满足了打捆机构的要求。 2.2.6 切割装置 收获机械上采用的切割装置又成为切割器，它是重要的通用部件之一。对切割器的性能要求是：割茬整齐，不漏割，不堵刀，功率消耗少，在收割水稻时还特别要求能进行低割，以减少损失增加收获。 nts吉林大学学士学位论文 8 2.2.7 茎秆输送装置 茎秆输送装置是将收割台上的作物均匀连续的输送给打捆机构的过渡部分，本 设计中采用了三级输送装置，最下层是采用链条上加装拨片的形式，中间及最上层采用橡胶输送带通过带轮的形式输送作物茎秆。 2.2.8 传动装置 由 柴油机 传过来的动力首先 经传动箱分两条传动路线分别传至驱动轮和分配箱再由分配箱 ,分别将动力分配给打捆器 ,导禾器及切割器 。 由 分配箱 下部输出轴将动力传到切割装置；由 分配箱 侧输出轴将动力输出到打捆机构；打捆机构的压紧杆部分将一部分动力通过最下层输送链 经由万向节 传递到中层及上层输送带 ，同时通过滚子链传给星轮机构 ， 上层输送带再经一对伞齿轮传递给右扶禾器及其星轮机构；打捆机构的压紧杆 部分通过滚子链将动力传给打结嘴部分，打结嘴部分通过万向节将动力传送给左扶禾器及其星轮机构。 2.2.9 打捆装置 打捆装置是割捆机最重要的机构，又是最复杂的机构。由于 打捆装置 机体小、部件多、机构复杂、要求设计精度高，以及 个人能力问题和 时间 原因， 本次设计没有具体设计打捆装置。在今后的研究中会加以补 充。nts第二章 具体设计方案的选择和确定 9 第三章 主要零部件的设计计算和强度校核 3.1 带传动的设计计算 3.1.1 带传动的类型、特点和应用 带传动是在两个或多个带轮之间用带作为拉曳元件来传递运动和动力的一种挠性件传动。带传动分为摩擦传动和带传动两类。平 带、 V 带、多楔带都是利用带与带轮间的摩擦力实现传动，同步带则是利用齿与轮齿相啮合传地运动和动力。 带传动的主要优点是：带有弹性，可以缓冲和吸振，传动平稳；过载打滑，可防止其他零件损坏；传动中心距大，结构简单，制造、安装、维护方便，成本低。主要缺点是：带与轮面之间有滑动，不能保证准确的传动比。 3.1.2 V 带类型的选择 由 机械设计 表 3-1 可知普通 V 带技术参数为： 传动比： i 10 带速： 25 30m/s 传递功率 ： P500kW 传动效率： 87 92%（帘布结构）； 92 96%（绳芯结构 ） 7 由以上技术参数可知普通 V 带可满足本设计的要求 ，所以选择的 V 带类型为普通 V 带。 3.1.3 V 带及带轮的设计计算 3.1.3.1 V 带传动设计和使用时应注意的问题 1、 传动的结构应便于 V 带的安装和更换，还应考虑带传动的保护。 2、 安装多根 V 带时，应检验其配组允差是否符合 GB11544 89 的规定。 3、 若有一根带损坏，则应该全部更换，其余未损坏的带应按照允差另行组合使用。 4、 普通 V 带和窄 V 不得混用，带轮也无互换性。 5、 因 V 带传动的压轴力 Q 很大 ，若轴的弯曲变形影响轴的工作时，可以选用减载型 V 带轮。 6、 带传动在工作时易产生静电和电火花现象。若在易爆易燃场合下工作，应选用有抗静电性能的 V 带。另外，在有可能被油 污染处，应选用耐油橡胶制造的 V 带。 3.1.3.2 V 带 参数选择和设计计算 nts吉林大学学士学位论文 10 1确定设计功率dPPKP Ad 在 割幅 为 600mm，收割速度为 0.76m/s 的情况下，在干田收割水稻时 平均所需动力估计收割、 前处理装置为 0.71.0 马力，打捆装置 0.81.0 马力 ，输送装置为 0.3 0.5 马力 。 本设计均取最大动力计算则： kwP 5.2 查机械设计手册带传动篇 表 14.1-12 得工况系数 2.1AK ， 则 kwPKP Ad 35.22.1 2选定带形 min/9501 rn 根据设计功率dP和小带轮转速 1n ,由图 3-1 选 取 A 型 V 带。 3 确定传动比 由上文确定的设计方案及动力系统的选择可知， 动力输出轴转速 890r/min可以满足机器要求，故将传动比定为 1.11，即 1i .11 4选择带轮的基准直径21 pp dd 、为了避免弯曲应力过大，应使带轮 minDd ，由 机械设计中 表 5-7 查图 3-1 普通 V 带选型图 nts第二章 具体设计方案的选择和确定 11 得 mmD 75min 。当设计功率一定时，采用较大的带轮直径，可使带速提高，减小带的拉力，弯曲应力也随 之下降。考虑到带轮转速和结构尺寸，选取mmd p 1251 。 验算带速 v ： smndv p /21.6100060 95012514.3100060 11 带速在 5 25 sm/ 之间，故1pd选择合适。 mmidd pp 75.13811.112512 参考 机械设计中 表 5-8 普通 V 带轮的基准直径系列确定带轮的基准直径 圆整 mmdd 1251 mmd d 1402 5 初定中心距 a 设计条件中没有限定中心距 a ,故可初选中心距0a，由下式： )(2)(7.0 21021 dddd ddadd 得 mmamm 5305.1850 ， 取 mma 4000 6 确定所需带的基准长度dLmma ddddaL ddddd 12164 )()(220212210 由 机械 设计中 表 5-3 选 取和dL相近的 V 带的基准长度 mmLd 12507 确定皮带的实际中心距和调整范围 实际中心距 mmLLaa dd 4172 5.992100030020 根据实际中心距以及带长可求出实际中心距 a 的调整范围： mmLaa d 3 8 10 1 5.0m in mmLaa d 43803.0m a x 8 验算带轮包角 1 根据式 3.571 8 0 121 a dd dd nts吉林大学学士学位论文 12 得带轮的包角 1209.1771 ， 1201.1822 满足要求，合适。 9 确定 V 带的根数 z Ld KKPP PZ)( 11 由于传动比 1i ，所以额定功率的增量 0P 由机械设计中表 5-5 查得单根 V 带的基本额定功率 kwP 15.11 由机械设计中表 5-9 查得 1K由机械设计中 表 5-3 查得 93.0LK 带入 公式得 8.293.01)015.1( 3 Z取 Z=3 3.1.3.3 V 带轮设计 1、带轮材料 因为带速 smsmv /30/21.6 ，所以采用 HT200 制造 2、确定带轮的结构设计 带轮轴的直径 mmd 160 轮毂长度 mmLmm 300480 因此采用腹板式结构。具体结构尺寸见图纸。 3.1.4 带传动的张紧装置 V 带经过一定时间的运转后，就会由于塑性变形而松弛，使初拉力降低。为了保证传动能力，应定期检查初拉力的数值。如果发现不足，就必须重新张紧，才能正常工作。常见的张紧装置有以下三类： 1.定期张紧装置： 采用定期改变中心距的方法来调节带的初拉力，使带重新张紧。在水平和倾斜不大的运动中可以采用图 3-2 的方法，将装有带轮的电动机安装在制有滑道的基板 1 上。要调节带的张紧力时，松开基板上个螺栓的螺母 2，旋动调节螺钉 3，将电机向右推移到所需的位置，然后拧紧螺母 2。即可实现对张紧力的调 节。在垂直的或接近垂直的传动中，可利用图 3-3 的方法，将装有带轮的电机安装在可调的摆架上。 nts第二章 具体设计方案的选择和确定 13 2.自动张紧装置 将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，如图 3-4 所示，利用电动机的自重，使带轮随同电动机绕固定轴摆动，以自动保持初拉力。 3.采用张紧轮的装置 当传动中心距不能调节时，可采用张紧轮张紧。如图 3-4 所示。张紧轮内应放在松边，可设置在代的内侧，也可设置在带的外侧。如设置在外侧，可以增加小带轮包角，但是带因受反向弯曲而降低了寿命；若设置在内侧，张紧轮应该靠近大带轮，以减小对小 带轮包角的影响。采用了张紧轮后，增加了带的挠曲次数，结构也显得复杂，所以如中心距能调整时不采用张紧轮装置来调节张紧力。 3.2 减速器的设计计算 由于 本设计 中的 的割刀要求离地 高度比较 低，因此减速器其中一个动力输出轴冲下 ，为了传动的实现， 要选择合适的传动与连接装置 。根据传动要求，及机器结构布置要求，可以确定此减速器为 单级 级圆柱齿轮减速器。 图 3-2 定期张紧装置（水平） 图 3-3 定期张紧装置（垂直） 图 3-4 自动张紧装置 图 3-5 张紧轮装置 nts吉林大学学士学位论文 14 齿轮传动是机械传动中最重要也是应用最广泛的一种传动形式， 且齿轮传动具有：效率高、传动比准确、结构紧凑、工作可靠、使用寿命长 等优点，再综合考虑 标准化、可靠 性、经济性以及结构工艺性等因素，设计出满足要求的减速器 。 3.2.1 传动方案的确定 设计 减速器 时，合理 确定其 传动方案至关重要。传动方案的合理与否，将直接影响到传动系 统 和整机的工作性能。由于一般采用专业设备加工，所以当产品形成一定的生产能力后再要改变传动方案是相当困难的，因此必须慎重。查机械设计手册，知当传动比 8i 时可采用单级齿轮传动， 但由于本设计中动力传输需改变方向，因此采用 单级 级圆柱齿轮传动， 下输出轴多加一对圆锥齿轮传动。 其中轮齿可制成直齿、斜齿及人字齿，传动轴 线平行。结构 较 简单，精度容易保证。直齿一般用在圆周速度 smv /8 ，轻负荷场所；斜齿和人字齿，用在圆周速度 smv /5025 、重负荷的场所。 因为本设计属农用机械，从经济角度考虑 在此 减速 器 中选择直 齿圆柱齿轮传动。传动方案如 图 3-6 所示： 3.2.2 减速器结构设计及主要参数的确定 3.2.2.1 润滑设计 润滑方式为脂润滑，润滑脂采用合成钙基润滑脂。 3.2.2.2 中心距的确定 图 3-6 减速器传动方案 示意图 nts第二章 具体设计方案的选择和确定 15 减速器 中心距即齿轮箱壳体孔中心距，是齿轮传动装置的一个重要 尺寸参数，由齿轮强度、轴承尺寸和寿命等条件所决定。 减速器 输出齿轮副的中心距可按下列公式估算理论中心距 a ： 3 max1TKa A 式中 AK 为中心距系数，一般 AK =14 16，在此取 16AK ； max1T为 减速器 输出轴计算转矩（ mN ），可按下式计算 bbe iTT 1maxmax1nPT e 9550max b为 减速器 传动效率，取 0.96 从而可以初步得到 减速器 中心距： mma 16.30 因为受到 机器的结构尺寸 限制，确定实际中心距 mma 65 ， 满足mma 16.30 的要求，所以可确定中心距为 65mm。 3.2.2.3 齿轮设计及其强度校核 在齿轮设计中要考虑以下 几个方面： 1） 齿轮运转性方面：噪声低、振动小、传动效率高； 2） 承载能力方面：具有所要求的强度和工作寿命，或在规定寿命下的可靠度； 3） 工艺性方面：能采用容易得到的刀具加工，齿轮参数与刀具参数相协调； 4） 经济性方面：在保证使用性能和耐久性的条件下，加工和使用成本低。 1、 选择齿轮材料和热处理、精度等级、齿轮齿数 理想的齿轮材料是齿面应具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根应具有较高的抗疲劳折断能力。因此对齿轮的要求是：齿面要硬，齿芯要韧。 另外，选择时还应考虑加工和热处理等工艺性方面要求。制造齿轮的材料主要有各种钢材，其次是铸铁，还有其他非金属材料。钢材按齿轮毛坯形式可分为锻钢和铸钢，钢料经锻造后，可以改善材料性质，可以提高轮齿的强度，因此 除 尺寸较大，结构形状复杂，宜用铸钢外，一般都用锻钢制造齿轮；铸铁由于抗弯及耐冲击性能都比较差，因此主要适用于制造低速、传递功率不大的开式齿轮；非金属材料主要用于制造高速、轻载及精度不高的齿轮传动中的小齿轮以降低噪声。 考虑上述因素，查机械设计手册表 16.2-59、 60、 65 参考常用的齿轮nts吉林大学学士学位论文 16 材料及其机械性能，选择齿轮材料为 45 钢，调质处理，并进行表面淬火。 齿面硬度 48 45HRC,齿轮精度为 8 级 选小齿轮齿数 501 z ， 80506.112 ziz 2、 根据齿根弯曲疲劳强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强度设计，验算接触强度。由公式 3 211 )(2FSaFadYYzYKTm 确定式中各项数值： 因载荷冲击较小，原动机手扶拖拉机是单缸内燃机，由机械设计中表6-3 查得 5.1AK ，故初选载荷系数 2tKmmNnpT 6.3 3 4 6 9890 31055.91055.9 661 由公式 c o s)11(2.388.121 zz 计算断面重合度=1.71； 由公式， 69.075.025.0 Y 由机械设计中表 6-6，选取 7.0d由机械设计中图 6-19、图 6-20 查得 51.21 FaY ， 63.11 SaY 33.22 FaY ， 69.12 SaY 由公式， 911 1097.1)106016(6.19506060 hjLnN92 1023.1 N 由机械设计中图 6-21 查得 88.0,86.021 NN YY； 取 25.1min FS 由机械设计中图 6-22d 按齿面硬度均值 51HRC，在 ML 线上查得M p aFF 4502lim1lim M PaM PaS YFNFF 30925.1 86.0450m i n11l i m1 nts第二章 具体设计方案的选择和确定 17 M PaM PaS YFNFF 31625.1 88.0450m i n22l i m2 0 1 3 2.0309 63.151.2111 FSaFa YY 0125.0316 69.133.2222 FSaFa YY 取 0 1 3 2.030963.151.2 1 11 FSaFa YY 。设计齿轮模数： 将确定后的各项数值代入设计公式，求得： mmmmYYz YTKmFSaFadt 70.0)309 63.151.2(507.0 69.06.3346922)(2 323 111211 修正tm： smnzmv t /57.11 0 0 060 11 由机械设计中图 6-7 查得 vK=1.11 由机械设计中图 6-10 查得 03.1K由机械设计 中表 6-4 查得 2.1K则 06.22.103.111.15.1 KKKKK vA71.0206.270.0 33 tt KKmm 由机械设计中表 6-1，选取第一系列标准模数 mmm 1 齿轮主要几何尺寸： mmmzd 5011 ； mmmzd 8022 ； mmzzma 65)(2 21 ； mmdb d 351 ，取 mmBmmB 40,35 12 3、 校核齿面接触疲劳强度 HHEH uubdKTZZZ 12211 nts吉林大学学士学位论文 18 由机械设计中表 6-5 查得 MPaZ E 8.189 由机械设计中图 6-14 查得 5.2HZ 由机械设计中图 6-13 查得 87.0Z由机械设计中图 6-15，按不允许出现点蚀，查得 88.0,86.021 NN ZZ由机械设计中图 6-16e，按齿面硬度均值 51HRC，在 MQ 和 ML 线中间查出 M p aHH 10602lim1lim 取 1min HS 则 M PaS ZHNHH 911m in11li m1 M PaS ZHNHH 9 3 2m i n22l i m2 将确定出的各项数值代入接触强度校核公式，得 12 2.6546.116.150356.3 3 4 6 902.2287.05.28.189HH 接触强度满足 3.2.2.4 键的 选择与键连接的强度计算 在 减速器 中齿轮与轴的连接选用键连接方式，接下来将对所用键进行设计，并 对 其强度 进行校核 。 3.2.2.4.1 键的选择 键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂间的轴向固定以传递转矩。 有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键连接的主要类型有：平键联结、半圆键联结、楔键联结和切向键联结。 平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点，因而得到广泛应用，但平键联 接 不能承受轴向力，对轴上的零件不能起轴向固定的作用；半圆键联结的主要优点是工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的联结，但是轴上的键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静联结中；楔键联结在传递有冲击和振动较大转矩时，仍能保证联结的可靠性，但是键楔紧后，轴和轮毂的配合会产生偏心和偏斜，因此主要用于毂类零件的定心 精度
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