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机械毕业设计论文
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机械毕业设计331GN-175旋耕机的设计,机械毕业设计论文
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第 1 页 共 26 页 1 本 科 毕 业 论 文（设 计） 题目 ： 1GN-175 旋耕机 的设计 学 院： 工学院 姓 名： 学 号： 专 业： 年 级： 指导教师： 二 0 14 年 5 月 nts第 2 页 共 26 页 2 摘 要 随着我国农业机械化的发展，耕耘机械也发生了较大变革，国外在十九世纪中末期，才出现实用的旋耕机，国内出现先与手扶拖拉机 配套的旋 耕机，轮式拖拉机的配套从 1959年开始研制的， 50年代到 80 年代，经历了很大的变化，到 80年代末已行成多系列 产品， 90年代上市的产品还有系列旋耕播种联合作业机 16种等。目前，随着国家对农机补贴政策的实施，大中型功率拖拉机的快速发展和 生产精耕细作及新农艺的要求，旋耕机又有了新的发展。 本文着重对 1GN 175 旋耕机的设计做出分析和研究。围绕旋耕机的设计方法，针对刀片的特点，研究了如何在工作中选择刀片及影响因素，并对每一部件进行了分析，研究了如何选择与拖拉机的悬挂方式，并提出了解决漏耕的方法。设计过程中兼顾了低能耗、高效率的理念，达到了较实用的效果。 关键词：耕耘机械 ； 旋耕机 ； 系列化 ； 联合作业 机 nts第 3 页 共 26 页 3 Abstract As in China Agricultural Mechanization Development, work machinery also happen larger change, Foreign in in 19th century in the THE END OF THE, is appear practical Rotary tillage machine, domestic appear first and walking tractor supporting Rotary tillage machine, round of type tractor supporting from in 1959 start development of, in 50 generation to in 80 generation, experience big change, to in 80 the late has line more series, in 90 generation listed products series Rotary tillage sowing the United job machine 16 KIND OF SUCH AS.At present, with the implementation of the National Policy on subsidies for agricultural machinery, large and medium-sized power intensive rapid development and production of tractors and requirements of the new agronomic, Rotary tiller and a new development. This article focuses on analysis to 1gn-175 design of Rotary tiller and research. Around the design method of rotary tiller, for the characteristics of the blades, studies on how to select a blade in his work and influence factors and analysed for each part, studies on how to choose how and tractor suspension, and made way to solve the missing till.In the design process take into account the concept of low power, high efficiency, to achieve a more practical effect. Keyword： farm machinery ； rotary cultivator ； series ； Combined Machine nts第 4 页 共 26 页 4 目录 摘 要 . 2 Abstract . 3 第一章 前言 . - 1 - 1.1 选择此课题的背景 . - 1 - 1.2 旋耕机的简介 . - 1 - 第二章 旋耕机工作原理与构造 . - 2 - 2.1 旋耕机工作原理 . - 2 - 2.2 旋耕机的构造 . - 4 - 第三章 方案的确定 . - 5 - 3.1 总体设计 . - 5 - 3.2 主要部分确定 . - 5 - 第四章 旋耕机各部分的选择 . - 6 - 4.1 拖拉机的选择 . - 6 - 4.3 刀轴转速选定 . - 7 - 4.4 传动形式的比较与选择 . - 7 - 4.5 刀滚的选择 . - 7 - 4.6 齿轮箱的选择 . - 10 - 4.7 罩壳和拖板 . - 11 - 第五章 各种部件的设计选择 . - 12 - 5.1 拖拉机的选择 . - 12 - 5.2 总 传动比的确定 . - 12 - 5.3 各轴的转速功率和转矩 . - 12 - 5.4 齿轮的设计 . - 13 - 5.5 轴的结构设计与 校核 . - 17 - 5.6 中间传动齿轮箱体设计 . - 19 - 小结 . - 21 - 参考文献 . - 22 - nts 第 - 1 - 页 共 26 页 - 1 - 第一章 前言 1.1 选择此课题的背景 新疆生产建设兵团位于中国西北部新疆维吾尔自治区境内。分布在东起东经95 34，西到东经 75 50，南起北纬 35 30、北至北纬 48 34的广大地区，东西和南北相距各 1500 千米。 兵团的土地面积 7.43 万平方千米，占新疆总面积的 4.47%，约占全国农垦总面积的 1/5，是全国农垦最大的垦区之一 农业是兵团的基础产业，具有突出的资源优势和巨大的开发潜力。兵团农业生产规模大，机械化程度和科技含量高，水利等基础设施完善，己初 步形成了规范化的现代的大农业体系。兵团生产的农牧产品品种多、单产高、质量好、商品率高，主要经济作物单产水平均居全国前列，是国家重要的商品棉基地。 1.2 旋耕机的简介 早在十九世纪中末叶，世界上就出现了旋耕机，一九一零年左右才达到实用水平，一九二二年首先在澳洲和英国推广实用，以后扩展到以欧洲为主的许多国家。一九三零年以后，日本又将欧洲旱地使用的旋耕机成功地运用到水田。所以旋耕机在近几十年内有了较大的发展。目前，从国外的旋耕机使用情况来看，多数安有安全离合器，有两种以上刀滚转速，三四种刀型，配有铁轮或 者胶轮限深装置。 我国旋耕机的发展，是先有与手扶拖拉机配套的旋耕机。轮式拖拉机的配套旋耕机是从一九五九年开始研制的，到一九六三年已有十几种不同型号的旋耕机用于生产。通过整顿、补缺和提高，逐步向着适合我国农业生产的系列旋耕机发展。 1.3 旋耕机的发展趋势 随着农业机械化程度的不断增强，工作效率和效益的日益提高，现有的旋耕机弊端也不断显现出来，已满足不了农艺要求和生产规模扩大的要求。故对现有的旋耕机的发展会出现以下几种发展趋势： 1、向宽幅高速型方向发展； 2、向联合收割机方向发展； 3、向全幅深耕方 向发展； 4、向自动化，智能化方向发展；5、旋耕机的需求会不断的增强。 目前，我国的农机发展很不平衡，农业机械化水平明显偏低，农机服务组织化程度低 , 整体效益差，农业机械装备结构不合理，农机具科研开发配套系统建设落后。 nts 第 - 2 - 页 共 26 页 - 2 - 1.4 中国未来农业机械化的展望 农业发展靠科技，科技发展看农机。 创新是农业机械化水平提高的关键，未来农机化创新的基点：一是加强技术创新。要结合农业结构调整，加快农机化新技术、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，合理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。 第二章 旋耕机工作原理与构造 2.1 旋耕机工作原理 nts 第 - 3 - 页 共 26 页 - 3 - 旋耕机工作时，其刀片随着刀轴由拖拉机动力输出轴驱动作回转运动，同时又随机组前进作等速 直线运动（如图 1 所示）。刀片切削土壤时，刀片的绝对运动是由机组的前进运动与刀轴的回转运动所合成。为了使机组能正常工作，刀片在整个切土过程中不能产生推土现象，要求其绝对运动的轨迹为余摆线。在这一余摆线绕圈最大横弦以下任意一点的水平分速度的方向与机组前进方向相反。这样刀片将切下的土块向后抛掷与挡泥罩以及平土拖板相撞击，使土块进一步破碎再落到地面。由于机组不断前进，刀片就连续不断地对未耕地进 图 2.1 旋耕机工作原理 行松碎。最终完成整个耕作的过程。 图 2.2 旋耕机工作过程 刀片是旋耕机的主要工作零件，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），刀片随刀轴转动自地面从上向下切削土壤，由于拖拉机的前进， nts 第 - 4 - 页 共 26 页 - 4 - 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，最后由拖板拉平，因而碎土充分，地面平整。 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，刀片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 =R /Vm=刀片端点圆周速度 /机组前进速度 6 较好 用旋耕机在中等粘度的水稻田里耕作（土壤含水率一般在 2030%为适耕范围），每把旋耕刀所切的土块厚度在 10 厘米左右，碎土质量就 可以满足种麦的要求。如果土壤的含水率大于 35%，则切削的土块厚度必须在 67 厘米才能满足上述要求。大家也许都知道，土壤粘，碎土差，土壤松，碎土好。耕地适时，碎土就好，过干过湿都不利于旋耕机碎土。 2.2 旋耕机的构造 旋耕机虽 是由拖拉机 动力驱动的农具，但结构并不复杂，刚性较好，都是矩形框架结构。按与拖拉机的联接方法，系列旋耕机可分三种：直接联接式、三点悬挂式、牵引式。其中 ,直接联接又可分为侧边齿轮传动和侧边链条传动两种；三点悬挂又可分为中间齿轮传动，侧边齿轮传动和侧边链条传动三种。一般旋耕机均由机架、动力传动 系统、刀滚、罩壳拖板等几部分组成。 旋耕机的型号按部标准 NJ89 74“农机具产品编号规则”进行编制。整个型号分左右两个部分，用阿拉伯数字及拼音来表示，右边表示耕幅，左边表示特征，中间用 连接。左边第一、第二两个符号表示旋耕机的一般意义。左边第一个 1 代表分类号，代表耕耘和整地机械类。 G 表示旋耕机。第三个以后用拼音来表示，例如： L 链条传动 N 中间传动 Z 直接连接 但侧边齿轮传动和三点悬挂式为基本型，在型号中不加特征代号。 举例说明： 1GZL 100 表示直接连接侧边链条传动，耕幅为 100CM 的旋耕机 1G 175 表示三点悬挂式侧边齿轮传动 耕幅为 175CM 的旋耕机 1GN 150 表示三点悬挂式中间齿轮传动 耕幅为 150CM 的旋耕机 nts 第 - 5 - 页 共 26 页 - 5 - 表 2.1 系列旋耕机主要技术规格和性能 （部分） 型 号 项 目 1G-100 1GL-100 1GZ-100 1GN-175 外形尺寸 长 *宽 *高 mm 1012* 1245* 1026 1032* 1238* 1015 1334* 1052* 675 1040* 2056* 1152 整机重量（ KG） 196 190 200 200 实际耕幅（ mm） 980 980 980 1836 耕 深（ mm） 旱耕 120160 水耕 140180 刀片型式数量 左右各弯刀 14 把 左右各弯刀 25 把 最终传动形式 齿轮传动 链条传动 齿轮传动 齿轮传动 刀轴转速 动力输出轴 转速 r/min 540 高档 220 198 222 200 720 高档 209 1000 高档 291 机组前进速度 旱耕 23 水耕 35 （ km/h） 生产率（亩 /班） 2030 5565 配套动力（马力） 2030 5060 第三章 方案的确定 3.1 总体设计 由于此次设计的是中型旋耕机， 配套为中型拖拉机， 因此选择三点悬挂式中间齿轮传动设计，这样机架主要由提升梁、中间齿轮箱体、刀滚轴总成、 罩壳与拖板 等机件构成。中间齿轮箱体用连接 万向节 在拖拉机后桥壳体上， 把动力传到刀辊轴上从而带动刀片的旋转。 3.2 主要部分确定 三点悬挂的旋耕机需要使用万向节，而不是采用牙嵌离合器，把拖拉机动力nts 第 - 6 - 页 共 26 页 - 6 - 输出轴的动力直接传递 到万向节上。因此传动路线如下： 拖拉机 -动力输出轴 -万向节 -中间齿轮箱 -刀轴 -刀片 第四章 旋耕机各部分的选择 4.1 拖拉机的选择 表 4.1 拖拉机部分主要参数 型号 SH500 发动机型号 495A 495A-33 标定功率 转速 35.3 KW 2000r/min 燃油消耗率 246.2g/kg.h 最大牵引力 14.7KN 标定牵引力 9.8KN 最大提升力 8KN 前进速度 r/min 2.1526.86 6 种速度 动力输出轴转速 r/min 540 720 1000 长宽高 mm 3250*1690*2325 前轮距 mm 1313(常用 ) 1413 1513 后轮距 mm 1350(常用 ) 1392 1502 耕深调节 力、位 、 高度调节 拖拉机 选择主要依据 ： 上提供的资料以及 农业机械设计手册 给出的 数据 选定为上海 50 拖拉机 SH500 拖拉机 部优产品，荣获部第二、第三届全国农业博览会名牌产品，上海市名牌产品，为国内农机市场最畅销产品之一。上海牌 500系列拖拉机是水旱兼用的中型轮式拖拉机，它具有设计合理、结构紧凑、操作轻便、转向灵活、维护保养方便等特点。配套农机具可进行耕、播、收等农业作业和运输作业，是一种用途广泛、深受国内外用户欢迎的基本农业机械。 SH500 拖拉机通过 ISO9001质量体系认证和 OECD农业拖拉机国际论证。与之配套的 495A型柴油机排放已达到我国 2002 年 1 月 1 日起强制执行的 JB8891-1999中小功率柴油机排放放限值第二阶段的要求。 再联系到表 .2. 耕幅的选择 从使用角度来看，耕幅以大于拖拉机后轮外侧的轮距为好。这样，旋耕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）。但耕幅往往受到拖拉机功率的限制。系列旋耕机以适应南方水田地区的农艺要求为主，联系到江西省多山陵地形和表 1中的技术规格选定拖拉机马力和耕幅。所以旋耕机的耕幅选择 175 5CM ，实际耕幅 1836mm 。 nts 第 - 7 - 页 共 26 页 - 7 - 4.3 刀轴 转速选定 正确选择旋耕机刀轴转速和拖拉机转速 .为保证旋耕机在作业中碎土符合农艺要求 ,旱耕作业前进速度选用 23km/h,水耕或耙地作业则可选用 35km/h.对旋耕机刀轴转速而言 ,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 230r/min 4.4 传动形式的比较与选择 选用中间传动还是侧边传动 一般耕幅小于拖拉机拖拉机后轮宽度的旋耕机多用于侧边传动，耕幅大于 拖拉机后轮外缘宽度的旋耕机，多采用中间传动。根据前面的设想，这里我们选用中间传动。 下面我们来比较一下 链条传动 &齿轮传动链传动的特点 链传动特点： :和齿轮传动比较 ,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力 ; 能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作 ; 和带传动比较 ,它能保证准确的平均传动比 ,传递功率较大 , 且作用在轴和轴承上的力较小 ; 传递效率较高 ,一般可达 0.95 0.97; 链条的铰链磨损后 ,使得节距变大造成脱落现象 ; 安装和维修要求较高 .链轮材料一般是结构钢 等 . 齿轮传动特点 : 能保证瞬时传动比恒定 ,平稳性较高 ,传递运动准确可靠 ; 传递的功率和速度范围较大 ; 结构紧凑、工作可靠 ,可实现较大的传动比 ; 传动效率高 ,使用寿命长 ;齿轮的制造、安装要求较高 .齿轮材料一般是铸铁等 . 通过对比，我们可以选齿轮传动作为传递动力的部件 4.5 刀滚的选择 刀滚主要由刀片、刀座、刀轴组成的。刀片和刀座都是全系列通用的。它是旋耕机的主要工作部件，刀片形状及其排列形式直接影响旋耕机的工作性能。 4.5.1 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 要根据旋耕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，避免增加旋耕功率的消耗，nts 第 - 8 - 页 共 26 页 - 8 - 同时也可使整个旋耕机的结构比较紧凑，减轻整机重量。系列旋耕机要求达到的最大耕深，旱耕为 16 厘米，水耕是 18 厘米，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 毫米的旋耕刀。 4.5.2 刀片 刀片（又叫犁刀，刀齿）是旋耕机的主要工作零件，也是 易损件 ，用螺栓固定在刀座上，刀座按 螺旋线 排列，焊接在刀轴上，随刀轴一起旋转，起着切碎土垡的作用刀片有 凿型 和“ L”型两类。 凿型刀前端刃口较窄，呈平口型或尖头型。有较好的入土能力主要起挖掘土壤的作用，工作时候需要的功率较小，但易缠草，适用于无草茎的疏松土壤和熟地上耕作。 “ L”型刀靠锐利的刃口切土，刀刃由 侧切刃 和 正切刃 两部分组成，侧切刃呈直线型或圆弧型，顺着回转方向延伸，切土时还起着支撑侧压力的作用。正切刃呈直线或者空间曲线状。常用的“ L”型刀有直角刀、沼泽刀和左右弯刀等几种。 直角刀 ：刀身较宽，刚度较好，主要用于耕作松软的熟地。切削幅宽比其它刀型要大，一般用螺栓固定在焊有刀盘的刀轴上。这种刀的侧切刃和正切 刃一般都由直线构成。 沼泽刀： 主要用于耕作沼泽地和草地。为了便于切断植物的根系，刀身宽度较大，有较大的刚度，而切土的耕幅比直角刀要窄，侧切刃成直线型，正切刃成圆弧形。 弯刀 ：是目前推广使用比较普遍的刀型，由于这种弯刀刃口有较大的 滑切角 ，不易缠草；弯刀主要用于耕作土壤沾湿，田内有草、绿肥等易缠绕的水稻田。系列旋耕机主要安装刀滚半径为 245 毫米的弯刀 上述各种类型的旋耕刀，无论是哪种形式，都应采用 65 锰优质钢材 锻造而成，要求刃口锋利，形状正确。目前系列旋耕机的弯刀大多采用国家供应的周期轧制刀坯型钢滚锻成型。也有 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 手工制造 旋耕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。 国产刀片有耐磨性好的优点，但抗折强度差，不能适应复杂的土 质和意外撞击。为提高旋耕机刀片内在质量 ,充分发挥 65 锰钢的特性。使其既耐磨而易抗折； 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，技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。 nts 第 - 9 - 页 共 26 页 - 9 - 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 既要保证刀片在耐磨性好，又要达到抗折强度高的硬度最佳值来确定。也就是综合机械性能较好。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 第一种情况刀片机械性能比较理想 ,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。 图 4.1 刀片简图 4.5.3 排列及入土顺序 为了使旋耕机在工作中不发生 漏耕 与 堵塞 ，并使旋耕机刀轴受力均匀，刀片在刀轴上除了按螺旋线排列外。还必须使相邻两刀片在轴向和径向的相位差方面，保持一个合适的数值，同时还使左、右弯向刀片的入土顺序交错进行，对称地入土。 下图是 1GN 175 中间传动旋耕机的 刀片排列及入土顺序。由于中间传动，有左右两根刀轴，每根刀轴各有两条螺旋线，左右弯刀分别安装在 螺旋线 上，但左右刀轴各有一条螺旋线是不连贯的，这样的布置主要是为了满足刀轴每转过一相等角度，就有一把刀片入土的要求。相邻同向刀片之间相位差 57 36，同一截面上两把刀片的相位差 129 36。 装配刀片时必须严格按照使用说明书的刀片排列图安装，左右弯向刀片也不得搞错。不致于因刀片位置装错而产生的堵塞或者负载不均匀等现象。 中间传动旋耕机的传动箱设在刀轴中间，有一定宽度，刀轴旋转时要让开箱体，为保证安全，还要求刀片与 箱体之间保持一定的间隙。因此，箱体宽度和这nts 第 - 10 - 页 共 26 页 - 10 - 个间隙就构成了耕地时的漏耕地段。在粘重土壤上耕作，这种漏耕地段特别显著。 消除漏耕地段装置有两类：第一类是在箱体下面安装 犁铲 之类的工作部件，结构简单，制造容易，但消除漏耕的质量不理想。 第二类是在刀轴上安装特殊结构的刀座和刀片，当刀轴旋转时，刀片既能切割箱体下部的土壤，又能让开箱体，不和箱体相碰。耕作质量与旋耕相同，但结构复杂，制造比较困难。 下图是刀片在刀轴上位置的展开 图 4.2 刀片的展开 4.6 齿轮箱的选择 4.6.1 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，目前主要用于 1 米耕幅的四种型号的旋耕机。主要是与动nts 第 - 11 - 页 共 26 页 - 11 - 力输出轴为 540 转分的拖拉机配套。 4.6.2 侧边传动箱 系列旋耕机的侧边传动箱，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，又是旋耕机矩形框架的组成部分，所以要求牢固，可靠，刚性好。这种箱体中心距小，结构重 量轻，多用于 1 米耕幅的旋耕机。缺点是中间齿轮较大，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，一般用于 1.25 米以上耕幅的旋耕机。 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 米耕幅的三种旋耕机。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旋耕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。 4.6.3 中间传动齿轮箱 中间传动旋耕机的齿轮箱，主要由 一对锥齿轮 ， 三个圆柱齿轮 四根轴 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。 4.7 罩壳和拖板 罩壳与拖板能起到挡住被刀片抛出的土块再次得到破碎，并使耕后地表平整，改善劳动条件和保证安全操作安全的作用。刀片与罩壳的间隙过大，结构不允许。间隙过小，则易堵塞而增加摩擦阻力。一般情况下，刀片与罩壳之间的间隙，前端为 3040 毫米，后端为 7080 毫米。 系列旋耕机的罩壳拖板形式基本相同。主要是由圆弧形的罩壳、拖板、链条、罩壳撑杆等部分组成的。罩壳和机架上的侧边 齿轮（或链条）传动箱体及侧板联接在一起的，使用时可根据出土畅通的要求，调节链条长度来控制拖板的高度。中间传动旋耕机的罩壳拖板，以中间齿轮箱为边界，有左右两部分组成。 nts 第 - 12 - 页 共 26 页 - 12 - 第五章 各种部件的设计选择 5.1 拖拉机的选择 影响旋耕机功率的因素很多，查农业机械设计手册，得下列经验公式 N = 0.1K aVmB (kw) 式中： a 耕深 (cm); Vm 机组前进速度（ m/s） ; B 耕 幅（ m）； K 旋耕比阻（ N/cm2)( K =kg k1 k2 k3 k4) 根据前面设计耕深 a=15cm，机组前进速度 Vm=0.97m/s,耕幅 B=1.75 m， Kg=13； k1=1； k2=0.95； k3=0.8； k4=0.66； K =13 1 0.95 0.8 0.66=8 N=32.283kw 根据查资料，选择上海拖拉机 上海 50 配套的拖拉机及 发动机。 5.2 总 传动比的确定 根据 柴油机动力输出轴 转速 选择为 720 r/min 和旋耕刀轴 的转速 209 r/min，传动装置的总传动比为 3.5 左右，总传动比为各级传动比 i12 i23 i34 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。 。齿轮传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的传动比，传动效率高，轴上径向压力较小，结构较为紧凑。 5.3 各轴的转速功率和转矩 5.3.1 各轴的转速 动力输出轴 0： N0=720r/min； 齿轮箱第一轴 ： NI= N0=720r/min； 齿轮 箱 第二轴 ： NII=NI/i12=720/2.352=306 r/min 中间轴第三轴 ： N = NII/i23=306/2.385=128r/min 刀滚轴第四轴 ： N = N /i34=128/0.614=209r/min nts 第 - 13 - 页 共 26 页 - 13 - 5.3.2 各轴的功率 动力输出轴 功率： P0= 19.6KW 齿轮箱第一轴 功率： PI= P0= 19.6KW 齿轮箱第二轴 功率： P =PI 0.97 0.99=18.82KW 中间轴第三轴 功率： PIII= P 0.97 0.99=18.07KW 刀滚轴第四轴 功率： P = PIII 0.97 0.99=17.36KW 5.3.3 各轴的转矩 由公式 T=9550 P/n 计算下列转矩 0 轴转矩： T0=9550 19.6/720N m 轴 转矩： T1=9550 19.6/720N m 轴 转矩 T2=9550 18.63/306 N m 轴 转矩 T3=9550 17.89/128 N m 轴 转矩 T4=9550 17.17/209 N m 表 5.1 轴 号 功率 P（ KW） 转矩 T（ N m） 转速 n r/min 传动比 i 效率 输入 输出 输入 输出 2.352 0.96 轴 19.60 260 720 轴 18.82 18.63 581.43 575.61 306 2.385 0.96 轴 18.07 17.89 1334.76 1321.41 128 轴 17.36 17.17 784.56 776.72 209 0.614 0.96 5.4 齿轮的设计 5.4.1 基本参数 表 5.2 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 560 200 260 调 质 580 220 190 1.材料的选择 其中小齿轮 45号钢调质，大齿轮 45号钢正火 nts 第 - 14 - 页 共 26 页 - 14 - 2.根据实际需要，选用直齿 圆锥 齿轮传动 3.旋耕机为一般工作机器，速度不高，故选用 8 级精（ GB10095-88） 4.选小齿轮齿数 Z1=17，大齿轮齿数 Z2=40 选择齿形制 GB12369-90，齿形角 20 设计基本参数与条件：齿数比 u=2.3529，传递功率 kWP 6.191 = ，主动轴转速min/7200 rn = （ 1）选择齿轮材料和精度等 级 材料均选取 45 号钢调质。小齿轮齿面硬度为 260HBS，大齿轮齿面硬度为190HBS。 精度等级取 8 级。 试选小齿轮齿数 171 =z ,则 40173529.212 = uzz 5.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 查 3(10-26)有齿面接触疲劳强度设计公式 3 2121 )5.01()(92.2 uKTZdRRHEt 试选载荷系数： 31.2=tK。 计算小齿轮传递的扭矩： mNnPT /2601055.91161 = 取齿宽系数： 3.0 =R （机械设计表 10-7， P205） 确定材料弹性影响系数： 218.189 MPaZ E = （机械设计，表 10 6， p201） 确定区域系数：锥齿角为 20标准直齿圆锥齿轮传动： 5.2=HZ 根 据 循 环 次 数 公 式 3 式 10-13 ， 计 算 应 力 循 环 次 数 ：911 104 8 8 3 2.2536082114406060 = hjLnN 912 1082944.0 = uNN 查 3图 10-19 得接触疲劳寿命系数： 97.01 =HNK， 1.12 =HNK 查 3图 10-21(d)得疲劳极限应力： MPaH 600 1lim = ， MPaH 550 2lim = 由 3式 10-12 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为 1%，安全系数 0.1=HS ， nts 第 - 15 - 页 共 26 页 - 15 - M P aSKHHHNH 582 1l i m11 =M P aSKHHHNH 605 2l i m22 =由接触强度计算出小齿轮分度圆直径：3 2121 )5.01()(92.2 uKTZdRRHEt ， 得： 25837385.571 td 则 mmddRtm 65.48)5.01(11 = 齿轮的圆周速度 smndv m /38.1100060 11 =计算载荷系数： a：齿轮使用系数，查 3表 10-7 得 1=AK b：动载系数，查 3图 10-8 得 17.1=vKc：齿间分配系数，查 3表 10-9 得 4.1 = FH KKd：齿向载荷分布系数beHFH KKK 5.1=查 3表 10-9 得 25.1 =beHK，所以 875.1 = FH KKe：接触强度载荷系数 07125.3875.14.117.11 = HHvA KKKKK按载荷系数校正分度圆直径 mmKKdd tt 96125937.62/311 = mzdm 867.511 =取标准值，模数圆整为 mmm 6= 计算齿轮的相关参数 mmmzd 10611 = ， mmmzd 24022 = 1123a rc ta n211 = zz， 59596790 12 = mmzzdR 4 9 7 6 9.13521)( 2121 =+= 确定齿宽： mmRb R 1 2 0 7 3.47 = nts 第 - 16 - 页 共 26 页 - 16 - 圆整取 mmbb 5021 = 5.4.3 按 齿根弯曲疲劳强度 设计 载荷系数 31.2=K 当量齿数 18cos 111 =zzv， 107cos 222 =zzv查 3表 10-5 得 65.21 =FaY， 58.11 =SaY， 06.22 FaY， 97.12 =SaY取安全系数 4.1=FS 由 3图 10-18 得弯曲疲劳寿命系数 86.01 =FNK， 9.02 =FNK查 3图 10-20(c)得弯曲疲劳极限为： MPaFE 500 1 = ， MPaFE 380 2 = 许用应力 M P aSKFFEFNF 14.307 111 =M P aSKFFEFNF 29.244 222 =校核强度，由 3式 10-23 )5.01(2 22 1 FRSaFaF zbm YYKT=计算得 11 58710043.76 FF M P a = 22 27 1 0 9 5 7 4 8 6 1 FF M Pa = 可知弯曲强度满足，参数合理。 5.4.4 低速级齿轮的设计 低速级齿轮的设计与高速级齿轮的设计是大致一样的，其中包括齿面接触疲劳强度计算、齿根弯曲强度计算和校核。 计算过程省略，得一下数据： 表 5.3 名称 计算公式 结果 模数 m 8 压力角 20 nts 第 - 17
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