1G-100稻田旋耕机的结构设计（含全套CAD图纸）
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本科毕业设计开题报告题 目： 1G-100 型稻田旋耕机结构设计 院 （系）： 机械工程学院 班 级： 机械 06-9 班 姓 名： 王清泉 学 号： 0603010904 指导教师： 林海鹏 教师职称： 副教授 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题 目 1G-100 型稻田旋耕机结构设计 来源 工程实际1、研究目的和意义80 年代，与手扶拖拉机配套的旋耕机由专用型发展到兼用型，由与手扶拖拉机配套发展到与轮式及履带式拖拉机配套。旋耕机在我国的发展经历了单机研制、发展系列产品、新产品开发和换代 3 个阶段，随着新的种植、耕作农艺的发展和推广，在旋耕机基础上还研制出了多种用途的联合复式作业机。新系列旋耕机采用的新型旋耕刀，综合了合理的速度参数、幅宽和复式作业功能，采用旋耕机基础件组合式结构，可组装在多种机型上，满足不同的用途与农艺要求。本次设计系统提高了劳动生产率,降低了人类的体力劳动,是将来我国实行自动化生产的一项重要任务。旋耕机切土、碎土能力强，墒，减少拖拉机进地次数，减轻对土壤压实，减少能源消耗，降低作业成本，减少机具投资，提高机具利用率且设备的可靠性、可维护性及灵活性都很优越。2、国内外发展情况(文献综述)旋耕机械是我国主要耕作机具之一。当前全国生产和推广使用的乎扶拖拉机和轮式拖拉机配套旋耕机产品有 300 多种，保有量 400 万台，秸秆还田机 60 多万台。目前，在南方水川耕整地作业中旋耕机应用比例己占 80%。北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋耕机械。近儿年来我国政府对农机实行购机补贴，把旋耕及其旋耕播种等复式作业机具产品纳入了国家与地方则政补贴产品目录中，旋耕机的保有量得到较快增加。旋耕机械生产企业也由儿十家发展到 200 余家，生产旋耕机械配件的企业近 300 家。旋耕机产品的品种由 20 多个发展到 300 多个、零配件 500 多个。产品功能也由单一发展到复式联合作业。国外旋耕机主要是多品种、系列化，并向宽幅、高速、高效、智能化与自动化方向发展。在结构及运行性能方面，采用快速挂接器、短尺寸广角万向节传动轴、耕深和水平自控调节、快速换刀结构、宽幅工作部件液压折叠装置等改进作业效果和操作方便化的结构。产品功能完善，材料和制造工艺水平相对较高，外观漂亮。工作可靠性好，平均无故障使用时间至少要高出我国国产旋耕机 1/3 以上。手扶拖拉机在我国农村普遍使用，与其配套的旋耕机是主要耕地机械，它与烨犁耕作相比具有切土效果好、碎土能力强等特点，深受广大用户青睐。口前市场上，配套 12 马力手扶拖拉机的旋耕机刑号较多，如:1GS9L-60;Ouyatc-60,1GZL-86,1GS9L-90 和1GS9L-100 等，其中 1GS9L-60 和 Ouyatc-60 刑为老式旋耕机，其它刑号都是近些年来衍生出来的新式产品。随着科学技术的不断进步，这些新的技术在旋耕机上得到了应用，如:节能旋耕刀的应用，使用计算机对犁刀轴进行优化排列等，使旋耕机的功耗大大降低。新式旋耕机基本解决了老式旋耕机存在的二个问题，是增加了幅宽，能够覆盖拖拉机轮辙，提高了作业性能;二是增加了旋耕机的品种和用途，如:出现了破华盖籽机、旋耕播种机和埋青灭茬机等，能够满足多种农艺要求。同时，新式旋耕机也存在二点小足，是刑号较多，参数各异，小具有互换性和小便于标准化生产;二是功能较单，没有形成机多用的特色。针对以上二点小足，本文设计种多功能宽幅旋耕机，主要设计内容是:选择最佳参数，使之科学化、合理化;实现机多用，使之既能旋耕、破华又能播种施肥和埋青灭茬等;尽叫能在老式旋耕机的基础上改进设计，以保留部分零件的原形，降低制造成本。3、研究/设计的目标：研究内容：参阅相关资料,研究旋耕机的系统组成以及组成机器零件的利弊,最终满足企业的各种指标,达到经济,可靠,适用范围广的目的.。设计目标:：配套黄海-12 马力手扶拖拉机，耕幅达到 1 米，相对老式手扶旋耕机更节能、高效。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：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行松碎。图 1 旋耕机工作原理简图手扶旋耕机的主要由中间传动箱体、左右刀轴管、机架、尾轮机构、乘座装置和防护罩等六个部分组成，结构示意图如图 2，1、乘坐装置，2、尾轮机构，3、机架，4、防护罩，5、中央传动箱体，6、左右刀轴管图 2 旋耕机结构示意图5、方案的可行性分析：本设计应对农业需要而设计,进行改造的旋耕机经过实际应用后，切土、碎土能力强，一次旋耕能够达到一般犁耙作业几次的碎土效果，耕后地表平整、松软，能满足精耕细作要求，且缩短工序间隔，有利于抢农时抗旱保墒，减少拖拉机进地次数，减轻对土壤压实，减少能源消耗，降低作业成本，减少机具投资，提高机具利用率能够充分体现本系统具有集成度高，经济性好，操作方便，自动化水平较高等特点，且设备的可靠性、可维护性及灵活性都很优越,是值得推广和使用的。6、该设计的创新之处本设计是应对农业要求开发研制的，是一种经济实用型的旋耕机。它保存原有旋耕机的主体结构，增加其耕幅，加大了工作面积。充分体现本次设计的旋耕机具有集成度高，减少能源消耗，经济性好，操作方便，等特点，且设备的可靠性、可维护性及灵活性都很优越。7、设计产品的主要用途和应用领域：旋耕机的用途和应用领域都十分广泛,但本设计专为一些水田的耕作所设计,。本设计还可以应用于旱地。8、时间进程第四周 对前三周得到的资料进行整理、写开题报告及相关的实习总结第五周 手扶旋耕机整体结构的设计第六周 传动装置的选择、传动装置的几何参数的确定第七周 主要零部件的强度校核第八周 CAD 绘图（总体）第九周 CAD 绘图（总体）第十周 CAD 绘图（总体）第十一周 CAD 绘图（总图修改）第十二周 CAD 绘图（零件图）第十三周 整理说明书及图纸、检查错误之处第十四周 整理说明书及图纸、检查错误之处第十五周 对论文及图纸进行修改第十六周 进行答辩9、参考文献：1 孔令德.旋耕刀的研究现状与展望.江苏理工大学学报.1997.18(3) ：8892；2 刘保军.东方红 1GQN 系列旋耕机的研制开发.2002.5（17）：3435；3 吴德印.关于轮轴式旋耕机的几个问题的探讨.农业机械化与电气化. 1998.5：2223；4 周建来.国内外旋耕机的技术状况. 农机化研究. 2000.5（2）：4951；5 李伦.浅谈拖拉机与旋耕机合理配套.拖拉机与农用运输车.2002（6）：2225；6 刘峰梅.旋耕机的市场前景分析.探讨与研究.2004.6（5）：811；7 贾洪雷.新型旋耕碎茬通用机的研究与设计.农业机械学报. 1998.8（29）：增刊2630；8 王芬娥.卧轴式旋耕机刀齿工作参数的图解方法.甘肃农业大学学报.2002.37（2）.237240；9 .詹国祥.影响反转旋耕机功耗的几个因素. 农机与食品机械.1998.253（1）：17；10 叶新跃. 对我国旋耕机研究现状及发展方向的探讨.山东农机.1995.7（5）：1213；11 何忠良. 旋耕机刀片排列规则的探讨. 山西农机学术版.2000.14（12）：2021；12 李旭.旋耕机的功率消耗及其负荷程度的确定.广西农业机械化.1999.（5）：810；13 袁文旭. 旋耕机研究综述.山西农机.2003.12（6）：12；.14 Sheet metal forming of magnesium wrought alloys formability and process technology.2001.7（8）：1720；15 A Feature-Based, Parametric Modeling System for CAD/CAPP/CAM Integrated System.1997.4（5）：4346.指导教师意见教师签字：年 月 日开题答辩小组意见：组长签字： 成员签字：年 月 日毕业设计领导小组意见: 组长签字：年 月 日 I摘 要水旱两用旋耕机具有体积小，重量轻，性能好，操作容易，转动方便，适应性广，价格合宜，水旱两用旋耕机机动灵活，一般中小型机械厂、农机厂均可生产制造的要求。如果设计成功,本机可进行旱田旋耕、水田耙整等项作业，能弥补现有旋耕机存在功能较单一、生产效率偏低等不足之处。本设计为一台稻田旋耕机，与黄海12 马力手扶拖拉机相匹配，主要用于水田耕整，也可进行旱田耕作。分析了现有的水旱旋耕机，对耕幅为 0.6 米的老式旋耕机进行了探讨。本设计与黄海12 马力手扶拖拉机相匹配，中间传动，固定联接。设计内容包括机架、传动系统、刀辊、尾轮等，要求结构简单、紧凑、重心平衡。该机可用于水田耕整地，也可进行旱田旋耕。各项性能指标应达到国家标准和农艺要求。通过对水田旋耕机驱动轮与土壤相互作用的力学特性的分析，结合水田土壤的力学性质，经过优化设计，研制水旱两用旋耕机驱动轮，使该驱动轮具有良好的动力性能。关键词: 稻田旋耕机；传动系统；驱动轮性能IIAbstractThe floods, droughts and dual-use Rotary machine has small size, light weight, performance, and easy to use, easy rotation. it wide adaptability and affordable. Floods, droughts and dual-use rotary machine has tiller-mobile and flexible.Small and medium-sized general machinery factory. The agriculture of factories can manufacturing requirements. If it can successful design, this machine can be floods and drought rotary,and it can rake the whole paddy fields operations. It can to cover the existing functions of a rotary-existences single and low production efficiency, such as inadequate.This design is a rotary machine rice, rotary machine, and it matchs with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor.It not only mainlies for rotary of paddy field, but also for upland farming. Analysis of the existing drought rotary cultivator, on farming and the rate was 0.6 m, old-fashioned rotary machine is discussed.The design mach with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor . It makes the middle transmission and fixed link. The design elements include rack, drive system, knife rolls, round tail and so on. It requires frame simple and compact,and it requires the focus of balance. The aircraft not only can be used for paddys rotary and formation, but also for upland Rotary. Various performance indicators should meet the state standards and agronomic requirements. Through the driving wheel of paddy fields Rotary interaction with the mechanical properties of the soil analysis, combining the mechanical properties of the soil of paddy field, optimized design, development of floods, droughts and dual-use rotary tiller-driving wheel, so that the driving wheel has a good dynamic performance. Key words: Paddy Rotary; Transmission; Driving wheel performance.IV目 录摘 要 .IAbstract .II第一章 绪 论 .11.1 目的和意义 .11.2 国内外发展的现状与趋势 .11.3 旋耕机设计的主要内容 .4第二章 总体设计 .52.1 设计依据 .52.2 设计方案 .52.3 设计要求 .62.4 中间链传动结构方案的设计 .62.5 传动结构的设计 .72.6 主要结构的分析设计 .82.6.1 旋耕刀轴的位置的设计 .82.6.2 尾轮机构位置的设计 .82.6.3 机组平衡性能 .92.6.4 定刀齿的布置 .9第三章 旋耕机的设计计算 .103.1 主要结构参数的计算 .103.1.1 耕深 H 和刀滚半径 Rmax .103.1.2 机组前进速度 .10TV3.1.3 刀片运动参数 S、 和 .10n刀3.1.4 功率及耕副宽度的计算 .123.2 旋耕刀滚的设计 .153.2.1 弯刀结构设计的确定 .15V3.2.2 刀座间距 和弯刀总数 的设计和计算 .15bz3.2.3 弯刀在刀轴上的优选排列设计 .163.3 双油封和挡草圈的设置 .173.4 旋耕机主要技术规格及基本参数 .17第四章 链传动的计算与强度校核 .184.1 链传动的设计计算 .184.2 链轮及犁刀传动齿轮设计计算 .204.2.1 链轮的设计计算 214.2.2 犁刀传动齿轮设计计算 .224.3 链传动的强度的磨损核算 .234.4 传动轴的强度计算和疲劳强度校核 .244.5 滚动轴承的计算和选择 .284.5.1 轴承假定载荷 Q 值的计算 .284.5.2 轴承工作能力系数 C 的计算 .294.5.3 轴承选用 .29结 论 .30致 谢 .31参考文献 .32VIDIRECTORYAbstract.IAbstract.IIChapter 1 Introduction .11.1 Purpose and meaning.11.2 Status and Trends of the development at home and abroad .11.3 Rotary design the main content .4Chapter 2 Design.52.1 Design basis .52.2 Design .52.3 Design requirements .62.4 Intermediate structure in the design chain drive.62.5 Transmission Structure Design.72.6 The structure of the analysis and design.82.6.1 Axis position rotary blade design .82.6.2 Last round of institutional locations .82.6.3 Balance Performance Unit .92.6.4 Arrangement of teeth fixed knife.9Chapter 3 Design and Calculation of Rotary .103.1 Calculation of the main structural parameters .103.1.1 Tillage depth H and the knife roll radius Rmax.103.1.2 Advance speed .10VT3.1.3 Blade motion parameters S, and .10n刀3.1.4 Vice-width tillage power and the calculation .123.2 Design of rotary knife roll .153.2.1 Scimitar structural design to determine .153.2.2 Machete knife spacing and the design and calculation of the total VIInumber .153.2.3 Machete knife shaft in the preferred arrangement of the design .163.3 Double oil seals and retaining ring setting grass .173.4 Rotary main technical specifications and basic parameters.17Chapter 4 Chain drive and strength check calculation.184.1 Design and calculation of chain drive.184.2 Large and small sprocket and gear design calculations coulter.204.2.1 sprocket design and calculation 214.2.2 Coulter design and calculation of transmission gear .224.3 Chain drive wear and tear strength accounting.234.4 Shaft strength and fatigue strength calculation.244.5 Calculation and selection of rolling bearing .284.5.1 Q load bearing calculation assumes.284.5.2 Bearing the ability to work the calculation of coefficients C .294.5.3 Bearing Selection.29Conclusions.30Thanks.31References.32实 习 总 结专 业： 机械设计制造及其自动化 性 质： 毕业实习 学 年： 2009-2010 班 级： 机械 06-9 班 姓 名： 王清泉 学 号： 0603010904 机械工程学院为期三周的毕业实习已经结束了，在这三周里，我所做的工作主要是针对毕业设计任务书所要求的设计任务以及设计对象的参数，功能等方面进行一些资料的收集。这三周的实习地点为佳木斯联合收割机厂。此实习报告也就是我对这些天所做工作，对设计对象认识了解，分析给予的一个总结。一 对农业机械及其产生的了解农业机械是在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。农业机械包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。广义的农业机械还包括林业机械、渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农村副业机械。二 农业机械的分类及其应用范围农业机械一般按用途分类。其中大部分机械是根据农业的特点和各项作业的特殊要求而专门设计制造的，如土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、作物收获机械、畜牧业机械 ，以及农产品加工机械等。另一部分农业机械则与其他行业通用，可以根据农业的特点和需要直接选用，如农用动力机械、农田 排灌机械中的水泵等；或者根据农业的特点和需要，把这些机械设计成农用变型，如农业运输机械中的农用汽车、挂车和农田建设机械中的土、石方机械等。农业机械还可按所用动力及其配套方式分类。农业机械应用的动力可分力两部分：一部分用于农业机械的行走或移动，据此可分为人力、畜力牵引、拖拉机牵引和动力自走式等类型；另一部分用于农业机械工作部件的驱动，据此可分为人力驱动、畜力驱动、机电动力驱动和拖拉机驱动等类型。在同一台农业机械上，这两部分可以使用相同的或不同的动力。按照作业方式，农业机械可分为行走作业和固定作业的两大类。在行走作业的农业机械中，又有连续行走式和间歇行走式两类。在固定作业的农业机械中，则有在非作业状态下可以转移作业地点的可移动式和作业地点始终固定的不可移动式两类。农业动力机械是为各种农业机械和农业设施提供动力的机械，主要有内燃机和装备内燃机的拖拉机，以及电动机、风力机、水轮机和各种小型发电机组等。柴油机有热效率高、燃料经济性好、工作可靠和防火安全性好等优点，在农用内燃机中和拖拉机上应用最广。汽油机的特点是轻巧、低温起动性能好且运转平顺，大多用于小型农业机械 。农田建设机械是用于平整土地、修筑梯田和台田、开挖沟渠、敷设管道和开凿水井等农田建设的施工机械。其中推土机、平地机、铲运机、控掘机、装载机和凿岩机等土、石方机械，与道路和建筑工程用的同类机械基本相同，但大多数(凿岩机除外)与农用拖拉机配套使用，挂接方便，以提高动力的利用率，其他农田建设机械主要有开沟机、鼠道犁、铲抛机、水井钻机等。土壤基本耕作机械是用以对土壤进行翻耕、松碎或深松、碎土 等所用的机械，包括桦式犁、圆盘犁、凿式犁和旋耕机等；表土耕作机械包括圆盘耙、钉齿耙镇压器和中耕机等；联合耕作机械能一次完成土壤的基本耕作和表土耕作耕地和耙地 ，其形式可以是两台不同机具的组合，如铧式犁钉齿耙、铧式犁旋耕机等，也可以是两种不同工作部件的组合，由铧式犁犁体与立轴式旋耕部件组成的耕耙犁等。植物保护机械是用于保护作物和农产品免受病、虫、鸟、兽和杂草等危害的机械，通常是指用化学方法防治植物病虫害的各种喷施农药的机械，也包括用化学或物理方法除草 ，和用物理方法防治病虫害、驱赶鸟兽所用的机械和设备等。植物保护机械主要有喷雾、喷粉和喷烟机具。作物收获机械包括用于收取各种农作物或农产品的各种机械。不同农作物的收获方式和所用的机械都不相同，有的机器只进行单项收获工序，如稻、麦、玉米和甘庶等带穗茎秆的切割；薯类、甜菜和花生等地下部分的挖掘：棉花、茶叶和水果等的采摘 ；亚麻、黄麻等茎秆的拔取等。有的收获机械则可一次进行全部或多项收获工序，称为联合收获机。例如谷物联合收获机可进行茎杆切割、谷穗脱粒、秸秆分离和谷粒清选等项作业；马铃薯联合收获机可进行挖掘、分离泥土和薯块收集作业。农产品加工机械包括对收获后的农产品或采集的禽、畜产品进行初步加工，以及某些以农产品为原料进行深度加工的机械设备。 农产品加工机械的品种很多，使用较多的有谷物干燥设备、粮食加工机械、油料加工机械、棉花加工机械、麻类剥制机械、茶叶初制和精制机械、果品加工机械、乳品加工机械、种子加工处理设备和制淀粉设备等。农业运输机械是用于运输各种农副产品、农业生产资料、建筑材料和农村生活资料，包括各种农用运输车、由汽车或拖拉机牵引的挂车和半挂车、畜力胶轮大车、胶轮手推车以及农船等。农 业 机 械 的 发 展 ， 与 国 家 和 农 村 的 经 济 条 件 有 直 接 的 联 系 。 在 经 济 发 达 国 家 ，特 别 是 在 农 业 劳 动 力 很 少 的 美 国 ， 农 业 机 械 继 续 向 大 型 、 宽 幅 、 高 速 和 高 生 产 率 的方 向 发 展 ， 并 在 实 现 机 械 化 的 基 础 上 逐 步 向 生 产 过 程 的 自 动 化 过 渡 。 电 子 技 术 、 微型 电 子 计 算 机 技 术 等 各 种 先 进 科 学 技 术 ， 在 农 业 机 械 产 品 及 其 设 计 制 造 中 得 到 日 益广 泛 的 应 用 。在 畜 牧 饲 养 业 中 ， 特 别 是 养 鸡 业 已 进 入 工 厂 化 连 续 生 产 的 阶 段 ， 自 动 控 制 小 气候 的 密 闭 鸡 舍 是 畜 牧 机 械 的 新 发 展 ； 在 田 间 作 业 机 械 中 ， 液 压 和 电 气 控 制 相 结 合 ，或 直 接 用 电 气 或 电 磁 控 制 的 自 动 控 制 装 置 已 开 始 应 用 ， 如 谷 物 联 合 收 获 机 上 收 割 台的 升 降 控 制 和 拨 禾 轮 的 无 级 变 速 等 。中 国 近 期 仍 以 发 展 中 小 型 农 业 机 械 为 主 ， 重 点 发 展 的 项 目 是 经 济 效 益 高 、 能 提高 抗 御 自 然 灾 害 能 力 、 保 证 稳 产 高 产 和 增 产 增 收 的 农 业 机 械 品 种 ， 如 排 灌 、 植 物 保护 和 施 肥 等 机 械 。 用 于 农 村 多 种 经 营 的 机 械 品 种 将 得 到 较 大 的 发 展 ， 例 如 各 种 农 副产 品 加 工 机 械 和 禽 畜 饲 养 机 械 ， 以 及 养 蜂 、 养 蚕 、 池 塘 养 鱼 和 食 用 苗 类 培 植 等 机 械设 备 。三周的实习生活已经结束，通过三周的实习，我主要是了解一下关于收获机械转向系统方面的知识，和相关的机械，对于一些大型机械有相关的认识。（1） 、转向操纵机构转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。（2） 、 转向器转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。 目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。收获机械转向系统一般应用液压式动力转向系统 .其中属于转向加力装置的部件是：转向液压泵 7、转向油管 8、转向油罐 6 以及位于整体式转向器 4 内部的转向控制阀及转向动力缸 5 等。当驾驶员转动转向盘 1 时，通过机械转向器使转向横拉杆 9 移动，并带动转向节臂，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操作。由于有转向加力装置的作用，驾驶员只需比采用机械转向系统时小得多的转向力矩，就能使转向轮偏转。优缺点：能耗较高,尤其时低速转弯的时候，觉得方向比较沉，发动机也比较费力气。又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。大田的耕作机械主要有铧式犁和旋耕机两种。传统的耕作方式是三年一深耕(犁耕)、一年一旋耕(浅耕)。旋耕机由于具有耕地和耙地的双重作用,在耕地机械中占有重要的地位。旋耕机切土、碎土能力强，一次旋耕能够达到一般犁耙作业几次的碎土效果，耕后地表平整、松软，能满足精耕细作要求，且缩短工序间隔，有利于抢农时抗旱保墒，减少拖拉机进地次数，减轻对土壤压实，减少能源消耗，降低作业成本，减少机具投资，提高机具利用率，加之近年来国内还田技术和免耕少耕技术的推广应用，旋耕机得到了迅猛发展，已成为拖拉机的主要配套机具之一。现在旋耕机的研究另外两个热点是,一个是国家今年提出可持续发展的战略,降低污染和资源重用已成为当前农业机械设计的最终目的。秸杆还田无疑是一个重要的研究方向,其中已出现了反转灭茬旋耕机等新的旋耕机机型。另一个热点是随着温室技术的发展,农村已大力推广大棚的使用,如太原北郊蔬菜办已提出很多优惠政策来吸引菜农使用大棚。这样,小型大棚机械的研制成为目前的研究重点。据报道,日本已研制出重量仅为 8.6 公斤的小型旋耕机,妇女都可以使用。近几十年来，随着农业科学技术的发展，旋耕机的研究和应用有很大的进展，出现了多种形式的产品：（1）、按旋耕刀轴的位置可分为横轴式（卧式）、立轴式（立式）、斜轴式。（2）、按与拖拉机连接型式可分为牵引式、悬挂式、直接连接式。（3）、按刀轴传动形式可分为中间传动、侧边传动。旋耕机主要由万向节总成、悬挂架总成、齿轮箱、左弯刀、右主梁总成、右弯刀、左主梁总成、左刀轴总成、右刀轴总成、机罩拖板总成等组成。实习期间加上上网查找的资料总结出了我要设计的课题的一些基础知识，了解了旋耕机的基本结构和现在旋耕机的各种型号和应用领域，从而为接下来的毕业设计打好了基础。黑龙江科技学院毕业设计任务书学生姓名： 王清泉 任务下达日期： 2009 年 9 月 28 日设计开题日期： 2010 年 3 月 22 日设计开始日期： 2010 年 3 月 23 日中期检查日期： 2010 年 5 月 4 日设计完成日期： 2010 年 6 月 16 日一、设计题目： 1G100 稻田旋耕机的结构设计 二、设计的主要内容： 完成旋耕机整体结构方案的确定、链传动系统的设计，机械结构及主要零部件的设计、计算与校核。完成设计说明书（说明书内容应包括中英文摘要、目录，设计的目的和意义、详细设计过程及步骤、结论） ，并绘制出相应图纸，图纸量合计 A0 图纸二张或二张以上。 三、设计目标：设计与黄海12 型手扶拖拉机相配套的稻田旋耕机的结构设计，能实现其功能。设计参数：耕幅 1000mm。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日I摘 要水旱两用旋耕机具有体积小，重量轻，性能好，操作容易，转动方便，适应性广，价格合宜，水旱两用旋耕机机动灵活，一般中小型机械厂、农机厂均可生产制造的要求。如果设计成功,本机可进行旱田旋耕、水田耙整等项作业，能弥补现有旋耕机存在功能较单一、生产效率偏低等不足之处。本设计为一台稻田旋耕机，与黄海12 马力手扶拖拉机相匹配，主要用于水田耕整，也可进行旱田耕作。分析了现有的水旱旋耕机，对耕幅为 0.6 米的老式旋耕机进行了探讨。本设计与黄海12 马力手扶拖拉机相匹配，中间传动，固定联接。设计内容包括机架、传动系统、刀辊、尾轮等，要求结构简单、紧凑、重心平衡。该机可用于水田耕整地，也可进行旱田旋耕。各项性能指标应达到国家标准和农艺要求。通过对水田旋耕机驱动轮与土壤相互作用的力学特性的分析，结合水田土壤的力学性质，经过优化设计，研制水旱两用旋耕机驱动轮，使该驱动轮具有良好的动力性能。关键词: 稻田旋耕机；传动系统；驱动轮性能IIAbstractThe floods, droughts and dual-use Rotary machine has small size, light weight, performance, and easy to use, easy rotation. it wide adaptability and affordable. Floods, droughts and dual-use rotary machine has tiller-mobile and flexible.Small and medium-sized general machinery factory. The agriculture of factories can manufacturing requirements. If it can successful design, this machine can be floods and drought rotary,and it can rake the whole paddy fields operations. It can to cover the existing functions of a rotary-existences single and low production efficiency, such as inadequate.This design is a rotary machine rice, rotary machine, and it matchs with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor.It not only mainlies for rotary of paddy field, but also for upland farming. Analysis of the existing drought rotary cultivator, on farming and the rate was 0.6 m, old-fashioned rotary machine is discussed.The design mach with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor . It makes the middle transmission and fixed link. The design elements include rack, drive system, knife rolls, round tail and so on. It requires frame simple and compact,and it requires the focus of balance. The aircraft not only can be used for paddys rotary and formation, but also for upland Rotary. Various performance indicators should meet the state standards and agronomic requirements. Through the driving wheel of paddy fields Rotary interaction with the mechanical properties of the soil analysis, combining the mechanical properties of the soil of paddy field, optimized design, development of floods, droughts and dual-use rotary tiller-driving wheel, so that the driving wheel has a good dynamic performance. Key words: Paddy Rotary; Transmission; Driving wheel performance.IV目 录摘 要 .IAbstract .II第一章 绪 论 .11.1 目的和意义 .11.2 国内外发展的现状与趋势 .11.3 旋耕机设计的主要内容 .4第二章 总体设计 .52.1 设计依据 .52.2 设计方案 .52.3 设计要求 .62.4 中间链传动结构方案的设计 .62.5 传动结构的设计 .72.6 主要结构的分析设计 .82.6.1 旋耕刀轴的位置的设计 .82.6.2 尾轮机构位置的设计 .82.6.3 机组平衡性能 .92.6.4 定刀齿的布置 .9第三章 旋耕机的设计计算 .103.1 主要结构参数的计算 .103.1.1 耕深 H 和刀滚半径 Rmax .103.1.2 机组前进速度 .10TV3.1.3 刀片运动参数 S、 和 .10n刀3.1.4 功率及耕副宽度的计算 .123.2 旋耕刀滚的设计 .153.2.1 弯刀结构设计的确定 .15V3.2.2 刀座间距 和弯刀总数 的设计和计算 .15bz3.2.3 弯刀在刀轴上的优选排列设计 .163.3 双油封和挡草圈的设置 .173.4 旋耕机主要技术规格及基本参数 .17第四章 链传动的计算与强度校核 .184.1 链传动的设计计算 .184.2 链轮及犁刀传动齿轮设计计算 .204.2.1 链轮的设计计算 214.2.2 犁刀传动齿轮设计计算 .224.3 链传动的强度的磨损核算 .234.4 传动轴的强度计算和疲劳强度校核 .244.5 滚动轴承的计算和选择 .284.5.1 轴承假定载荷 Q 值的计算 .284.5.2 轴承工作能力系数 C 的计算 .294.5.3 轴承选用 .29结 论 .30致 谢 .31参考文献 .32VIDIRECTORYAbstract.IAbstract.IIChapter 1 Introduction .11.1 Purpose and meaning.11.2 Status and Trends of the development at home and abroad .11.3 Rotary design the main content .4Chapter 2 Design.52.1 Design basis .52.2 Design .52.3 Design requirements .62.4 Intermediate structure in the design chain drive.62.5 Transmission Structure Design.72.6 The structure of the analysis and design.82.6.1 Axis position rotary blade design .82.6.2 Last round of institutional locations .82.6.3 Balance Performance Unit .92.6.4 Arrangement of teeth fixed knife.9Chapter 3 Design and Calculation of Rotary .103.1 Calculation of the main structural parameters .103.1.1 Tillage depth H and the knife roll radius Rmax .103.1.2 Advance speed .10VT3.1.3 Blade motion parameters S, and .10n刀3.1.4 Vice-width tillage power and the calculation .123.2 Design of rotary knife roll .153.2.1 Scimitar structural design to determine .153.2.2 Machete knife spacing and the design and calculation of the total VIInumber .153.2.3 Machete knife shaft in the preferred arrangement of the design .163.3 Double oil seals and retaining ring setting grass .173.4 Rotary main technical specifications and basic parameters.17Chapter 4 Chain drive and strength check calculation.184.1 Design and calculation of chain drive.184.2 Large and small sprocket and gear design calculations coulter.204.2.1 sprocket design and calculation 214.2.2 Coulter design and calculation of transmission gear .224.3 Chain drive wear and tear strength accounting.234.4 Shaft strength and fatigue strength calculation.244.5 Calculation and selection of rolling bearing .284.5.1 Q load bearing calculation assumes.284.5.2 Bearing the ability to work the calculation of coefficients C .294.5.3 Bearing Selection.29Conclusions.30Thanks.31References.321第一章 绪 论1.1 目的和意义手扶拖拉机在我国农村普遍使用，与其配套的旋耕机是主要耕地机械，它与烨犁耕作相比具有切土效果好、碎土能力强等特点，深受广大用户青睐。口前市场上，配套 12 马力手扶拖拉机的旋耕机刑号较多，如:1GS9L-60;Ouyatc-60,1GZL-86,1GS9L-90 和 1GS9L-100 等，其中 1GS9L-60 和 Ouyatc-60 刑为老式旋耕机，其它刑号都是近些年来衍生出来的新式产品。随着科学技术的不断进步，这些新的技术在旋耕机上得到了应用，如:节能旋耕刀的应用，使用计算机对犁刀轴进行优化排列等，使旋耕机的功耗大大降低。新式旋耕机基本解决了老式旋耕机存在的二个问题，是增加了幅宽，能够覆盖拖拉机轮辙，提高了作业性能;二是增加了旋耕机的品种和用途，如 :出现了破华盖籽机、旋耕播种机和埋青灭茬机等，能够满足多种农艺要求。同时，新式旋耕机也存在二点小足，是刑号较多，参数各异，小具有互换性和小便于标准化生产;二是功能较单，没有形成机多用的特色。针对以上二点小足，本文设计种多功能宽幅旋耕机，主要设计内容是:选择最佳参数，使之科学化、合理化;实现机多用，使之既能旋耕、破土又能播种施肥和埋青灭茬等 ;尽叫能在老式旋耕机的基础上改进设计，以保留部分零件的原形，降低制造成本。61.2 国内外发展的现状与趋势旋耕机的发展至今已有 150 多年的历史，最初在英、美国家由 3 一 4kW内燃机驱动，主要用于庭园耕作，直到 L 型旋耕刀研制成功后，旋耕机才进人大田作业。20 世纪初，日本从欧洲引进旱田旋耕机后，经过大量的试验研究工作，研制出适用于水田耕作要求的弯刀，解决了刀齿和刀轴的缠草问题，旋耕机得到了迅速发展。我国对旋耕机的研制始于 20 世纪 50 年代末，初期主要研制与手扶拖拉机配套的旋耕机，后来研制出与中型轮式拖拉机配套的旋耕机;70 年代初完成了2与当时国产的各类拖拉机配套的系列旋耕机的设计，并使之得到了推广应用;到 80 年代，与手扶拖拉机配套的旋耕机由专用型发展到兼用型，由与手扶拖拉机配套发展到与轮式及履带式拖拉机配套。旋耕机在我国的发展经历了单机研制、发展系列产品、新产品开发和换代 3 个阶段，随着新的种植、耕作农艺的发展和推广，在旋耕机基础上还研制出了多种用途的联合复式作业机。新系列旋耕机采用的新型旋耕刀，综合了合理的速度参数、幅宽和复式作业功能，采用旋耕机基础件组合式结构，可组装在多种机型上，满足不同的用途与农艺要求。目前我国旋耕机的使用范围不断扩大，整机及零部件生产企业有 100 余家，从南方水田到北方旱地以及牧场、荒地和果林等都广泛使用旋耕机进行耕耘作业。 1旋耕机械是我国主要耕作机具之一。当前全国生产和推广使用的乎扶拖拉机和轮式拖拉机配套旋耕机产品有 300 多种，保有量 400 万台，秸秆还田机60 多万台。目前，在南方水川耕整地作业中旋耕机应用比例己占 80%。北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋耕机械。近儿年来我国政府对农机实行购机补贴，把旋耕及其旋耕播种等复式作业机具产品纳入了国家与地方则政补贴产品目录中，旋耕机的保有量得到较快增加。旋耕机械生产企业也由儿十家发展到 200 余家，生产旋耕机械配件的企业近 300 家。旋耕机产品的品种由 20 多个发展到 300 多个、零配件 500 多个。产品功能也由单一发展到复式联合作业。国外旋耕机主要是多品种、系列化，并向宽幅、高速、高效、智能化与自动化方向发展。在结构及运行性能方面，采用快速挂接器、短尺寸广角万向节传动轴、耕深和水平自控调节、快速换刀结构、宽幅工作部件液压折叠装置等改进作业效果和操作方便化的结构。产品功能完善，材料和制造工艺水平相对较高，外观漂亮。工作可靠性好，平均无故障使用时间至少要高出我国国产旋耕机 1/3 以上。经过半个多世纪的努力，中国机械工业已经逐步发展成为具有一定综合实力的制造业，初步确立了在国民经济中的支柱地位。在新的世纪里，科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。 由于旋耕机产品相对简单，技术含量不高，企业进入和退出的成本低，所以我国旋耕机械生产企业规模相对都比较小、装备差、制造工艺水平低、创新少。大多数企业没有系统的质量控制体系，没有产品开发和设计能力，产品质量不高，结构粗放，可靠性差。生产装备更新投入少，技术创新跟不上市场发3展的要求，产品宙同，低价竞争严重，厂家利润低、效益差。品牌意识不强，知识产权保护不力，致使生产过于分散。随着我国农业产业化和适度规模经营的发展，对大中型农业机械的市场需求日渐增大，农垦系统国营农场、乡村农机服务站、个体农机专业户，都需要更新和添置大、中型旋耕机。国内旋耕机械的发展趋势卞要有儿个方面。一是向多品种、系列化方向发展。为了抑制生态环境恶化，保障农业可持续发展，我国西北 3300 万公顷十旱耕地上正在大力推广机械化旱地保护性耕作旱地保护性耕作卞要农艺特征是秸秆残茬全部还川，覆盖地表层，少耕免耕施肥播种，需要深松型旋耕机、浅耕型旋耕机、免耕播种机等。二是向宽幅、高速、高效联合作业发展。随着农村经济的发展，土地流转的推进，经营规模将逐步扩大，小机具将逐步失去竞争优势。市场上有些大的旋耕机产品虽然在名义上可以配套 58.873.5 千瓦拖拉机，但实际上因受传动系统强度及结构尺寸、机架结构强度的局限，配套合理范围仅达 48 千瓦拖拉机。耕深亦局限在旱耕 1216 厘米，水耕 1418 厘米。随着我国东北和沿海农垦系统水稻集约化、规模化生产的发展，川块面积扩大，需要高效率、高效益的水川耕整用宽幅高速型旋耕机、逆旋灭茬旋耕联合整地机及多功能联合作业机。由于复式作业具有高速、节能、成本低，减少作业次数、缩短作业时间等优点，大中型、联合化将逐步成为主流，也是未来旋耕机械发展的必然趋势。三是向自动化、智能化方向发展。为特种作物和果园等地生产液压传动、仲缩、折叠自动控制旋耕机。河南豪丰开发的智能免耕施肥覆盖旋播机首次将数显技术、远红外技术和信息技术运用于旋耕机产品，开旋耕机智能化先河。四是向微型化方向发展近两年微耕机包括耕整机和川园管理机等产品发展势头迅猛，该系列产品正处于高速发展时期。 2当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21 世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。4近两年，各旋耕机械生产企业和科研院所加大了技术创新，知识产权保护意识也明显增强。2005 年国家知识产权局公布的旋耕机械及配件发明专利 4项，实用新型专利共 31 项。2006 年旋耕机械及配件发明专利 2 项，实用新型专利共 24 项。2007 年旋耕机械及配件发明专利 12 项，实用新型专利共 84 项。2008 年旋耕机械及配件发明专利 9 项，实用新型专利共 25 项。 21.3 旋耕机设计的主要内容本设计为一台水旱两用旋耕机，与黄海12 马力手扶拖拉机相匹配，主要用于水田旋耕，也可进行旱田耕作。现有的水旱旋耕机是耕幅为 0.6 米的老式机型，而本毕业设计的旋耕机耕幅为 1 米。随着我国农村联合收割机的普遍使用，机割后废抛的秸杆留在田中，会给夏季插秧带来很大困难。因此，研制经济高效的宽幅水田旋耕机将深受广大农民群众的普遍欢迎。与黄海12 马力手扶拖拉机相匹配，中间传动，固定联接。设计内容包括机架、传动系统、刀辊、尾轮等，要求结构简单、紧凑、重心平衡。该机可用于水田旋耕地，也可进行旱田旋耕。各项性能指标应达到国家标准和农艺要求。5第二章 总体设计 2.1 设计依据a、 设计相配套的黄海12 马力手扶拖拉机有关技术数据；动力输出轴传速：554 转/分；输出齿轮模数：3mm； 齿数：17；轴距（mm）：800，740，630，570 可调；轮胎宽度：200mm；胶轮外径：600mm；铁轮（水田用）外径：800mm；动力输出齿轮中心轴离地高度：410mm（胶轮） ；行驶速度（km/h）：1.4，2.5，4.1，5.3；b、 旋耕机耕幅为 1 米；c、 耕耘机械国家标准：GB/T 5668.1-1995 旋耕机；d、 开沟机械国家标准：GB/T 72271987 开沟机；e、 产品寿命：按 5 年，每年工作 800 小时计算。2.1 设计方案我设计的是一台稻田旋耕机，与黄海12（15）马力手扶拖拉机相匹配。主要用于水田耕作，也可进行旱田耕作。为达到水旱两用旋耕机体积小，重量轻，性能好，操作容易，转动方便，适应性广泛，价格合宜，水旱两用旋耕机机动灵活，一般中小型机械厂、农机厂均可生产制造的要求，设计主要内容有：a 总体设计：设计总体方案，采用中间链式传动；绘制总装图、部件图。b 零部件设计：(a) 旋耕部件图； (b) 尾轮部件图；(c) 传动轴、齿轮、链轮、箱体等零件图；(d) 有关计算、校核等。a)、 调研、收集相关资料，研究国内外各种旋耕机械的现状与发展趋势，结合实际情况，拟定结构方案。b)、 与黄海12 马力手扶拖拉机相匹配，中间传动，固定联接。设计6内容包括机架、传动系统、刀辊、尾轮等，要求结构简单、紧凑、重心平衡。该机可用于水田旋耕地，也可进行旱田旋耕。各项性能指标应达到国家标准和农艺要求。c)、 编制设计计算说明书等文件。2.3 设计要求a、 设计时考虑加工工艺性和装配工艺性，尽可能使用标准件、通用件，以降低制造成本。b、 通过采用中间传动的形式，省去左右支臂结构，以降低制造成本和解决防滑轮与左右支臂相碰的问题。c、 与手扶拖拉机采用左右对称配置,以覆盖拖拉机全部轮撤，提高作业质量。d、 国内原 600mm 旋耕机链条箱体的无效半径为 95mm，现设计的链条箱体的无效半径拟定为 75mm。这样，在保持同样耕作深度的情况下，可使用低一个档次的小旋耕半径的国家系列的旋耕刀。以降低旋耕作业时的功率消耗，确证其宽幅机具的总功耗 与主机动力相匹配。e、 产品应能满足农艺要求，各项性能指标达到国家标准。f、 要求该机与手扶拖拉机固定联接，旋耕作业应能覆盖拖拉机轮辙。g、 设计时注意重心位置，与主机联接后尽可能达到前后平衡。要求刀轴转速与机组前进速度配置合理。犁刀的入土角以及刀座排列采用优化设计，以达到节能的效果。h、 设计一个主传动系统和旋耕、尾轮两个组成部件，通过换装不同的行走轮以实现。i、 力求结构简单可靠，使用安全方便，旋耕犁刀不得与铁轮相干涉。j、 设计时考虑加工和装配工艺性，尽可能使用标准件、通用件，以降低制造成本。2.4 中间链传动结构方案的设计为了克服侧边传动方案存在轮子压已耕地留有轮辙和漏耕严重，机组偏移布置力不平衡，操作与走直性能较差等缺陷，故设计了整机受力匀称，刚性好7的中间链传动结构方案。考虑到改机构为一米工作幅宽，刀轴单悬臂不到 50厘米，并可从一把定刀齿滑切破土，利用左右弯刀对土壤的撕裂作用，基本上看不到明显的漏洞。而中间链传动结构方案可使机器面貌全新，既能增加工作幅宽，受力匀称，提高与手拖配套的合理性，又能使结构极为简单、紧凑，有利于机组的对称布置与纵、横向平衡，能降低功耗，减轻重量，改善工艺，降低制造成本。由于链条热处理质量的不断提高和设计有新颖技术结构的链条自动张紧机构，可以保证链传动在旋耕机工作中的可靠性能。而链传动比齿轮传动有大为简单，价格低廉等优点，故设计采用了中间链传动方案，对样机的性能、指标、 ，特别是经济效益有明显的提高。2.5 传动结构的设计该旋耕机的主要由中间传动箱体、左右刀轴管、机架、尾轮机构、乘座装置和防护罩等六个部分组成，结构示意图如图 2-1，其动力传动路线示意图如图 2-2。1-乘坐装置；2-尾轮机构；3-机架；4-防护罩；5-中间传动箱；6-左右刀轴管8图 2-1 总体结构示意图图 2-2 动力传动路线示意图2.6 主要结构的分析设计2.6.1 旋耕刀轴的位置的设计旋耕刀轴的位置，是在保证拖拉机下水田配置有直径 900 毫米的碎伐轮时没有干涉，并留有间隙 24 毫米和满足耕深的条件下，通过作机动图找到最佳的位置设计而成。2.6.2 尾轮机构位置的设计本设计借用了原 1G-0.6 老旋耕机的尾轮机构，仅是和现有的新结构机架重新布置其位置和联结。在保证机组能满足最大耕深和要求的运输间隙为前提，9通过作机动图找到的最佳位置设计而成。2.6.3 机组平衡性能由于该机组的结构布置和刀齿入土都为左右对称，受力均匀，横向平衡较好。该机采用中间链条传动，结构极为简单、紧凑，旋耕机重量明显减轻，故有机组的纵向平衡较好。工作时尾轮的下陷和压力较小，功率偏低，转向灵便。2.6.4 定刀齿的布置在中间传动箱体厚度为 6cm 部位，因两边旋耕刀齿不能进入，单靠土块的少量撕裂作用不能达到作业质量和要求，故设计了在该传动箱体下方，配置有一把 2 厘米厚滑切固定刀齿，先将中心线处滑切劈破，再让两侧的旋耕刀齿对剩下的各有 2 厘米宽之土带进撕裂和翻修，然后被碎土覆盖，从而基本上克服了该部位的漏耕。10第三章 旋耕机的设计计算3.1 主要结构参数的计算3.1.1 耕深 H 和刀滚半径 Rmax水稻要求浅耕，一般为 6-10cm，大春耙水田，要求耕作层上细下松，表面平整，土壤通气性好。耙深一般为 8-12cm，因此采用较小的刀滚回转半径Rmax=198cm,既能满足我省农艺对耕深的要求，又能降低扭矩和功率消耗。该机设计有最大耕深为;H 旱=10cm, H 水=12cm，并配有尾轮调节装置，可以作无级调节使用。3.1.2 机组前进速度 TV旋耕机组前进速度 主要由拖拉机的工作档位和行走轮的直径而定，同T时还受土壤打滑率的影响。该机旱旋耕时有直径为 0.6 米的胶轮或旱地轮，用、档位工作，水旋耕时装有 0.8-0.9 米的碎伐轮，可用、档位工作。表 3-1 机组在田间实测速度 机组作业档位 胶轮直径（m）旱耕(Km/h)TV碎伐轮直径（m）水耕(Km/h)TV 0.6 1.4 0.6 2.5 0.8 3.2 0
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