1G-96旋耕播种机设计

11 前言旋耕播种机简称旋播机，它以增产、增收、培肥地力、改善土壤结构、减少杂草、减少病虫害、为农作物创造良好的生活环境。是我国正在大面积推广发展的新型高效农业机械，也是我国农业可持续发展的重要内容。 为适应农业机械 化的发展需要，我厂开发研制生产获国家多项专利的多种,多功能旋播机,以其设计 合理 ,外型美观,坚固耐用,使用简便等特点,配套在 30 马力以上的四轮大中型拖拉机上耕种,它一次性可完成碎土、碎秸杆、起垄、开沟、灭茬、施肥、播种、伏土、喷药、铺膜、蓄水等多项作业可直接在多种环境下作业 ,减少了拖拉机多次进地,多次作业带来的不良后果和不必要的损失,大大降低了农机用户 的作业强度. 降低作业成本,提高了工作效率,为农民增产增收开辟了新的发展方向. 种肥分施旋播机是实现高产地快再创高产的一项综合技术措施,它具有种肥分施、播种均匀、不烧种、苗齐苗壮、根系发达、茎杆粗壮、分孽多、抗冻旱、防涝、抽穗整齐、穗大粒多、粒重省种、施肥均匀、肥效利用高等优点。国外旋耕机发展情况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。我国旋耕机行业存在问题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展酌要求，产品雷同，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。旋耕机产品发展趋势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，都需要更新和添霞大、中型旋耕机。国内旋耕机械的发展趋势主要有几个方面。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 万公顷干旱耕地上正在大力推广机械化旱地保护性耕作。旱地保护性耕作主要农艺特征是秸秆残茬全部还田，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、1G-96 旋耕播种机设计2规模化生产的发展，田块面积扩大，需要高效率高效益的水田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、伸缩、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编辑！张蓝水术、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田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。32 总体设计2.1 设计课题课题来源于盐城拖拉机制造有限公司。1G-96 旋耕播种机，他与黄海-12(东风-12)型手扶拖拉机相匹配，用语农田耕作、播种等项作业。旋耕播种机简称旋播机它以增产，增收，培肥地力，改善土壤结构，减少杂草，减少病虫害，为农作物创造良好的生活环境，是我国正在大面积推广发展的新型高效农业机械，也是我国农业可持续发展的重要内容。为适应农业机械 化的发展需要，多功能旋播机,以其设计合理 ,外型美观,坚固耐用,使用简便等特点,配套 在 30马力以上的四轮大中型拖拉机上耕种,它一次性可完成碎土,碎秸杆,起垄,开沟,灭茬,施肥,播种,伏土,喷药,铺膜 ,蓄水等多项作业可直接在多种环境下作业,减少了拖拉机多次进地,多次作业带来的不良后果和不必要的损失,大大降低了农机用户 的作业强度.降低作业成本,提高了工作效率,为农民增产增收开辟了新的发展方向。 旋耕播种机种类繁多，一般有小麦旋耕播种机、玉米旋耕播种机等。2.2 技术要求 与黄海12（东风12）型手扶拖拉机相匹配，三点悬挂浮动连接,侧边传动。要求设计悬挂连接机构、传动机构和工作部件等。各项性能指标对照国家标准优于目前同类产品。主要零件应进行强度计算，以保证使用可靠性，并要求结构、工艺性好，具有可生产性。2.3 设计步骤内容及方法主要的内容有：设计一台旋耕机，与黄海-12 (东风-12)拖拉机相匹配，用于农田旋耕、播种作业。a.总体方案，采用齿轮传动加侧边链传动；b.要求通过拔档变速以实现旋耕和播种两个项目的作业。c.绘制机动原理图、总装图、总体设计d.设计田间作业状态图2零部件设计(a) 旋耕部件图，(b) 播种部件图，(c) 传动轴、齿轮、箱体、支臂、刀辊等零件图，(d) 有关计算、校核等。设计的方法以以往类似的机型为基础，在此基础上改进以达到预期的效果。2.4 方案的制订2.4.1 旋耕机与拖拉机的联结方法旋耕机与拖拉机的液压悬挂机构是三点连接，其安装步骤如下：第一，倒车对准悬挂架中部，提升悬挂杆到适当的高度，然后再倒车，直到能与旋耕机左、右悬挂销连接为止。1G-96 旋耕播种机设计4第二，先装左边的悬挂杆，再装右边的悬挂杆，因为右边升降杆有丝杆，能调节长短，装好悬挂杆后再装好插销。第三，安装上拉杆，插好插销。第四，安装万向节，插好插销，拔开开口销2.4.2 工作原理旋耕机传递动力为 12 马力东风-12 型节能多用旋耕机的主要结构：旋耕部分是由齿轮变速箱体、变速手柄、左右支臂壳体、侧边链条箱体、耕耘尾轮和刀轴组合件等部件组成，旋耕播种机器总体结构见图 1,它在旋耕状态基础上变换刀轴转速，改装活动罩壳板装配位置，再加上播种箱组合件及镇压轮而组成。本旋耕机设计的传动路线是，在旋耕机中间齿轮箱箱体与右支臂内装有犁刀传动轴，在犁刀传动轴上装有犁刀齿轮和牙嵌齿轮。当旋耕机进行旋耕或破垡作业时，牙嵌齿轮在操纵杆的作用下，其牙嵌与犁刀齿轮的牙嵌啮合，动力由拖拉机齿轮传至犁刀齿轮、牙嵌齿轮，带动犁刀传动轴旋转，此时旋耕机获得较低转速，为 157或 254 转分。当旋耕机进行播种施肥作业时，牙嵌齿轮在操纵杆的作用下与拖拉机齿轮相啮合，动力由拖拉机齿轮直接传至牙嵌齿轮，带动犁刀传动轴旋转，此时旋耕机获得高速转速，为 423 转分。本旋耕机的传动方案可实现低、高 2 个转速，且直接通过拨档获得高速。能够满足旋耕、破垡和播种施肥等项作业的要求。反向旋转是在齿轮之间增加一惰轮来实现，以满足埋青灭渣作业要。5图 1-1 旋耕播种机总体结构图2.4.3 部件设计1G-96 旋耕播种机设计6变速齿轮箱示意图图 2-1 变速齿轮箱示意图7刀辊结构示意图 C2 C2图 3-1 刀辊结构示意图1G-96 旋耕播种机设计83 设计内容计算3.1 运动计算1G-96 旋耕播种机配套动力为 12 马力，动力由拖拉机动力输出轴经过变速齿轮箱的一对变速齿轮组，侧边链传动传动路线图见图 4，有关设计依据见表 1。表 1-1 齿轮参数齿 数 模 数 传 动 比Z1 36 3Z2 24 31.5Z3 43 3圆柱齿轮传动Z4 17 32.5294Z5 12链 轮Z6 121图 4-1 传动结构图根据已有参数，选择齿轮的个数古以及齿轮的齿数如下表 2表 2-1 轴上齿轮的参数轴 次 轴 轴Z2 Z4 Z1 Z3齿数24 17 36 43传 动 比 1.5 2.5294 1.5 2.5294总传动比 317941转速(转/分) 554 554 369.333 219.0243.2 动力计算a.各运动副的效率：圆柱齿轮传动 1=0.96球轴承 2=0.99链传动 3=0.969b.动力分配(a)拖拉机动力输出轴的额定输出功率：根据有关资料和经验估算，其额定输出功率为：N 额=0.8N 发=120.8=9.6（马力）取最大 N 额=20 马力，作为旋耕机的功率。(b)算第一轴两齿轮 、 功率、转速和扭矩：z24N1=9.60.960.99=9.12384(马力)=554(转/分)nM1= 716.2N1 =9.12384716.2554=11.795(千克/米)Nz1=N1 2=9.123840.99=9.033(马力)=554(转/分)ZMz2=716.2Nz2 =11.678(千克/米)nZ2Nz4=Nz2=9.033(马力)Mz4=Mz2=11.678(千克/米)= =554(转/分)Z42(c)第二轴功率、转速、扭矩。2=Nz2 1=9.0330.96=8.67168(马力)=369.333(转/分)n=219.024(转/分)M2=716.2N2 =716.28.67168369.333=16.816(千克/米)M2=716.2N2 =716.28167168219.024=28.333(千克/米)(4)第二轴两个齿轮 Z1、Z 3功率、转速、扭矩。Nz1=Nz3=8.67168(马力)= =369.333(转/分)nZ1= =219.024(转/分)3Mz1=716.2Nz1 =716.28.67168369.333=16.816（千克/米）Z1Mz3=716.2Nz3 =716.28.67168219.024=28.356(千克/米)3Nz5=Nz1=Nz3=8.67168(马力)1G-96 旋耕播种机设计10= = =369.333(转/分)nZ51= = =219.024(转/分)3Mz5=716.2Nz5 =716.28.67168369.333=16.816（千克/米）Z5Mz5=716.2Nz5 =716.28.67168219.024=28.356(千克/米)(d)第三轴功率、转速、扭矩。= =369.333(转/分)n = =219.024(转/分) M3=Mz5=716.2Nz5 =716.28.67168369.333=16.816（千克/米）Z5M3=Mz5=716.2Nz5 =716.28.67168219.024=28.356(千克/米)(e)第三轴链轮的功率、转速、扭矩。Nz6=Nz3 =8.671680.960.99=8.24156(马力)32Mz6=716.2Nz6 =716.28.24156369.333=15.98179（千克/米）nMz6=716.2Nz6 =716.28.24156219.024=26.94958（千克/米）各轴与齿轮考虑传动效率后相应功率、转速和扭矩汇总于下表：3-3表 3-3 各轴的输出参数 轴 轴 刀轴轴次 动力输出轴 Z2 Z4 Z1 Z3 Z5 Z6功率（马力） 12 9.033 9.033 8.7 8.7 8.7 8.2369.3 369.3转速(转/分) 554 554 554 369.3 219219.0 219.016.8 16 扭矩(千克米) 11.795 11.7 11.7 16.8 28.428.4 26.93.3 圆柱齿轮参数的计算a.直齿轮（1，2）模数： 3m齿数 61z24z压力角： 043螺旋角： 分度圆直径： mzd10836111mzd72432基圆直径： b 5.10cos108cos51 62齿顶高： 21*aahmh齿根高： mcf 5.120.*21 齿顶圆直径： zda 381m6222齿根圆直径: mzf 510.5.1 df 2422中心距： mza350)36()(12 齿数比： 5.421zi齿顶压力角： 4.163805.arctnarcos11 bd.27.rtr22aba端面重合度： tanttnt165a zz 20t.14(0a4.169.32所以 合格b.齿轮（3，4）模数： 343m压力角： 20齿数： 3z174z1G-96 旋耕播种机设计12螺旋角： 0分度圆直径： mzd129433574基圆直径： b .0coscos3md947214齿顶高： 430*aahmh齿根高： cf 5.10.*33齿顶圆直径： mzda 3523 7944齿根圆直径: zf 5.12.33 mmdf 4315244 中心距： za90)7()(34齿数比： 5294.1743zi齿顶压力角： 9.41352.arctnarcos33 bd07.rtr44aba端面重合度： tanttnt21625a zz 20t4(0a9.14.3所以 合格134、主要零件的应力计算及强度校核4.1 圆柱齿轮的强度计算表 3-4 齿轮的参数1G-96 旋耕播种机设计14名称 代号 公式及依据 数 值 单位材料 45 20MnTi表面硬度HRC 5863齿数 Z 17 43模数 m 3 3 mm啮合角 20计算寿命T 2000 h各齿轮转速n 3.69n1Z0244 r/min传动比 i 24/36/1Z74 5.i122.529434齿宽 b dR)105(21bb173材料系数 EZ查机械设计手册 表 6.3 得 189.8 aMP齿轮圆周速度V 106dn1.2V53 m/s使用系数 AK机械设计 表 6.2 得 7.AK动载系数 V图 6.10 得 1V.3齿间载荷分配系数K0K齿向载荷分布系数图 6.13 0.131/bd32.0/3 .103齿轮转矩T .691T24315载荷系数K AVK 08.21943齿面接触疲劳强度H机械设计公式 6.10 udTZE1b25.6.71H0823MPa应力循环次数N hLnj601 8196.N7302接触疲劳寿命系数HNK机械设计 图 6.6 .1HNK3接触疲劳强度极限limH 图 6.8 650lim1Hli3MPa安全系数 HS HS许用接触应力 HHNSK/lim11165015.8643HMPa弯曲疲劳极限 limF图 6.9 0lim1Fli3MPa弯曲疲劳安全系数FS 4.FS应力修正系数 STY 0.2STY弯曲疲劳疲劳寿命系数FNK机械设计 图 6.7 1FNK许用弯曲应力 FFSTFNY/lim40FMPa齿形系数 aY机械设计师手册 图 17-2 3.a1Y1G-96 旋耕播种机设计161.4a3FY应力修正系数 saY机械设计师手册 图 17-13 6s.3sa计算大、小齿轮 FSaY值069.13.41FSa7.3FSaY齿根弯曲强度 FSAFaTKbdm231.963F04MPa经计算：安全1H 1F安全3 35 播种机操作规程A 机具作业前的准备。17a 免耕施肥播种机与拖拉机挂接好后，前后左右要水平，若不符合要求应及时进行调整。b 作业前必须仔细检查各连接件是否可靠，各坚固件是否松动，转动部分是否灵活，若有松动或转动困难应及时排除，并按说明书要求加注润滑油。 c 逐个检查刀片、刀轴等部件的质量及安装是否正确，发现刀轴变形或刀片损坏应及时修理或更换。 d 免耕施肥播种机与拖拉机挂接好后，应将机具提升离地面 2025cm，如无异常，可缓慢接合动力，使转速由低到高空转运行，若发现强烈震动、摩擦、碰撞等异常现象，应立即停车检查，排除故障后还需高速运转 510 分钟，待停车检查一切正常后方可入地作业；空运转时，机具前后严禁站人，防止事故的发生。 B 机具作业。a 要空负荷低速启动，待发动机达到额定转速后方可进行作业，否则会因突然接合，冲击负荷过大，造成动力输出轴和花键套的损坏。 b 作业期间要及时停机清除侧板内壁上的泥土和各处的缠草，以防加大负荷和加剧刀片磨损，严禁拆除传动防护罩，清除缠草或排除故障时必须停机进行。 c 机具作业时严禁带负荷转弯或倒退，机具不能升得过高或降得过低，以免损坏机具。d 合理选择作业速度。免耕施肥播种作业时前进速度不能太快，否则播深过浅，土壤覆盖不好，容易造成缺苗断垄。地头因拖拉机回转次数多，土质较硬，土块较多影响出苗，因此，在播种时拖拉机应放在低档，使其紧旋慢播，千方百计提高播种质量。 e 作业时，地头留 35m 的机组回转地带，转移地块时必须停止刀轴旋转，将机具提升到一定的高度。 f 作业时若有异常响声，应立即停车检查，排除故障后方可继续作业。g 作业时应随时检查链条的张紧程度，既不能过紧又不能过松，以免掉链影响播种。h 小麦免耕施肥播种若与带有分置式液压悬挂机构的拖拉机配套使用，工作时应将分配器手柄置于“浮动”位置，下降机具时不可使用“压降”位置，以免损坏机件，下降或提升机具时，手柄应迅速扳到“浮动”或“提升”位置，不要在“压降”或“中立”位置上停留。 l 种箱、肥箱内的种子和化肥要经常保持在三分之一以上；拖拉机作业时，要经常检查免耕施肥播种机播种、排肥情况，看排种轮两端的固定卡片有无松动，输种管、输肥管是否畅通，各行间播量是否一样，种子覆盖是否严密，发现问题，及时解决。 C 机具的保养。a 检查旋耕刀片磨损情况，必须更换刀片时，要注意保持刀轴的平衡；个别刀片更换时，要尽量对称更换，大量刀片更换时，要将刀片按质量分级，同一质量的刀片装在同一根轴上（单位质量差小于 10g 的作为一级），以保持机具的动平衡。 1G-96 旋耕播种机设计18b 保养时应特别注意十字头万向节的润滑，必须按时注足黄油。 c 变速箱中应及时加注齿轮油，添加量不允许超过油尺刻线。工作前要检查油面高度，及时放出沉淀在变速箱底部的脏物，一般要求作业季节结束后清洗变速箱，更换润滑油。变速箱盖上的通气螺栓丢失时要配用专用螺栓，不允许用其它螺栓随意代替。 d 作业结束后清理检修整机，各轴承内要注满黄油，各部件做好防锈处理，机具不要悬挂放置，应将其放在事先垫好的物体上，停放干燥处，放松张紧轮，不得以地轮为支撑点；入库存放用木块垫起，使刀片离开地面以防变形。6 旋耕机播种机安全操作注意事项19按照安全操作规程正确使用农机具，是减少农机事故发生、确保机具发挥最大作业效率、增加机手经济收入的重要措施。为提高广大机手的安全生产意识，现将“三秋”农忙季节使用频率较高的旋耕机播种机的安全操作注意事项提示如下：a、旋耕机作业，不准在起步前将刀片入土或猛放入土。b、作业时，不准急转弯和倒退。转弯或倒退时，应先将旋耕机升起；地头升降，须减慢转速，不准提升过高。万向节转动角度不得超过 30 度。c、清除旋耕机上的缠草、杂物或紧固、更换犁刀时，须先切断旋耕机动力，在发动机熄火后进行。d、手扶拖拉机在地头转弯时，应先托起手扶架，待旋耕犁刀出土后，再分离转向离合器。e、田间转移或过田埂时须切断动力，将旋耕机提升到最高位置。手扶拖拉机过田埂时，驾驶员不准坐在座位上。7 结论 1G-96 旋耕播种机设计20至此，1G-96 型旋耕播种机的设计已完成。在这些天的计算与找资料的过程中不断的完善设计，其中设计的时候也出现过一些错误，不错及时的发现与改正，最终能够功能正常的运行。设计的 1G96 旋耕播种机由传动箱、传动轴、齿轮变速传动机构、链轮传动机构和犁刀等组成。在设计时尽可能多的采用标准件和现有旋耕机通用件，以降低制造成本。如果设计成功,本机可进行范围性的旋耕、播种作业，能弥补现有旋耕播种机存在的生产效率偏低等不足之处。此次设计的旋耕播种机的结构比较简单，工作适应型比较好，价格适中，操作简单的，能满足大部分的田间作业要求。参考文献211刘长军，俊红播种机故障排除法J农机与维修，2008， （33）：552孙元. 机械自动化发展趋势探析J. 工程技术，2010，(11)：167.3周春丽. 简述工程机械自动化发展方向J. 铁道建设，2009，(1)：41-43.4蔡洪. 论 CAD 技术在机械设计中的应用J. 工程技术，2010，(23)：61.5周桂霞，张伟