多功能施肥机的设计【含10张CAD图纸、文档所见所得】
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多功能施肥机的设计摘 要 以前的农业机具大多都是单一作业，耕深不够，开沟、喂入秸秆和扶垄整垄需要三个行程才能完成，这不仅增加了作业成本和对土壤的压实，动力消耗也大。另外，在长期的生产实践中，农家肥的施用也是一个需要解决的问题。传统的农家肥一般是撒施在地表，然后通过旋耕或者犁耕作业将农家肥和土壤混合在一起。这样，劳动强度大，肥料的利用效果不理想。设计一种多功能施肥机包括：开沟器、施肥器、覆土板。开沟装置分为三种形式，即螺旋式、铣刀圆盘式和履带旋转开沟式。施肥装置分为液体注入式和挖掘施肥式两类。开沟装置首先要确定挖穴的方式，通过比较选择圆盘式，再通过设计计算来确定圆盘式转速和结构。施肥装置采用深耕式，在深施肥过程中采用外槽轮式排肥器将肥料排放到漏斗内，最后将挡板来开将肥料排入施肥穴。覆土装置是在机架后面悬挂倾斜的覆土板，通过机械的前移来将覆土板前面的土壤刮进施肥穴内。从而确定总体方案。然后对改变动力传输方向的锥齿轮进行计算说明校核，最后对两个齿轮轴和轴承进行校核说明。关键词：开沟器；施肥器；铣刀圆盘；覆土板；Abstract The previous farming tools are mostly a single operation, plow deep enough, ditching, feeding straw and form ridges need three trip to complete, this not only increases the cost and the soils homework compaction, but also the power consumption is big. In addition, long-term production practices, manure application is also a problem to be solved. Generally the traditional farm manure is broadcast in the surface, and then the farm manure and soil mixed together through the spin tillage or the plough assignments . So, Labor strength, the use of fertilizer effect is not ideal.Design a kind of multifunctional fertilizer applicatorincludes: Dig cave installation , apply fertilizer to install , cover earth installation. Dig cave installation to divide into 3 kinds of form, screw type, the disc type of milling cutter and caterpillar are revolving to open ditch type. Apply fertilizer to install divide into liquid spoon-fed with excavate to apply fertilizer type two kinds. Dig cave installation the way that will first determine to dig cave , through selecting screw type fairly, determine structure and the rotational speed of spiral bit again through designing calculation. Apply fertilizer to install adopting excavate to apply fertilizer type, in the deep course of applying fertilizer queue up fat ware with outside groove ship type will fertilizer emission go to funnel , open baffle finally will fertilizer emit into to apply fertilizer cave. Cover earth installation is in frame back hang a pair incline cover earth board, since passing through mechanical reach will cover the soil before earth board to scrape enter to apply fertilizer cave. So, determine overall scheme. Then for changing power transmission, the bevel gear of direction calculates explanation school nucleus , checks nuclear explanation finally for two gear axle and bearing. Key words:Opener; Fertilization; Cutter disc; Casing plate;目录前 言11.国内外研究现状与发展趋势11.1国内研究现状11.2国外研究现状21.3发展趋势和方向22.设计目的意义33. 多功能施肥机总体方案设计43.1总体结构设计43.2 工作原理54.动力源的选择55.开沟器的设计及计算55.1开沟器的设计55.2开沟机刀轴转速的选定65.3开沟器结构设计65.4开沟机的零件说明及其校核75.4.1开沟刀的选择7 5.4.2刀盘的尺寸确定85.5刀片的数目及其排列95.6.动力输出轴的设计及其校核95.6.1轴的尺寸设计95.7刀棍轴的强度校核125.8刀轴组合的设计145.9减速器的选定155.9.1 锥齿轮传动的设计说明155.9.2接触强度校核165.9.3弯曲强度校核175.10带轮的参数185.11轴承的参数选择185.11.1 轴承寿命计算185.12联轴器的选择196链传动的设计计算206.1传动链的计算206.2链轮的设计207.排肥结构选择设计22 7.1排肥机构设计227.2排肥轴的设计248.车厢横梁和纵梁的选取259.覆土装置的设计2510.十字轴式万向联轴器如下图：26结论26致 谢28参考文献30前 言农业是国民经济的基础, 这是不以人们意志为转移的客观经济规律。农业生产力发展的水平和农业劳动生产率的高低, 决定了农业为其他部门提供剩余产品和劳动力的数量, 进而制约着这些部门的发展规模和速度。只有农业发展了, 国民经济其他部门才能得以进一步的发展。而农业机械化是农业现代化的中心环节, 它凝聚着现代科学技术的最新成果, 并配合农业生物等农业技术, 成为发挥增产作用的基本手段和提高劳动生产率、减轻繁重体力劳动的必要条件和根本途径, 从而带来生产力的质的飞跃。在中国现代小农经济农业生产中，施肥在农业耕作的地位无疑是重要的，各类机械被广泛应用于农业生产与发展中。目前，我国农业机械市场现状不是很乐观。通过借鉴和研究国外先进制造技术，进一步完善农业机械各项性能指标的同时，还应该从人机工程学和美学的角度对农用播种施肥中耕机外观造型进行研究，提高其宜人性设计水平，改善人机环境系统的协调、统一关系，使其更具有市场竞争力。农业机械产品造型设计是中国小农经济机械产品设计的重要组成部分。新颖的造型设计有利于体现产品功能的合理性、技术的先进性和宜人性，从而大幅度提高产品的附加值，增强产品的竞争力。中国的农用机械产品设计在视觉传达设计、色彩设计和人机工程学，缺乏设计或者干脆不设计，这样的产品往往因不易使用或外观丑陋而严重影响价格。随着农业机械行业的发展，外观造型和人机工程学和农业机械相关知识变得尤为重要。1.国内外研究现状与发展趋势多功能整地机已经逐渐成为国内外的主要耕整机械，耕作配套机械有手扶拖拉机和轮式拖拉机两种类型。1.1国内研究现状 我国的小型农机耕整机具在山区、水田等广大农村生产中仍发挥着主力作用，同时大中型整地机并存。大型整地机由于具有抢农时、省能耗、减少机具下地次数等优点，在国内得到了较快的发展。全国各地根据当地农业发展情况研制的多功能整地机已有多种。国内采用驱动工作部件的多功能整地机，大多是以旋耕机为主要工作部件发展起来的，能够实现旋耕、深松、起垄、镇压、灭茬、施肥 等作业中的两个或者多个项目的联合作业。1多数产品的动力在36.8kw以上，现在我国已能生产与132kw拖拉机配套的耕作农具，大型机具开始向宽幅高速发展，但是从整体技术水平来看，我们还与国际水平有很大的差距。2由于受拖拉机技术条件的制约和配套机具本身的研究水平限制，一些国际先进结构还未能得到完全使用：快速挂接器、耕深和水平自控调节、短尺寸广角万向节传动轴、宽幅工作部件液压折叠装置、快速换刀结构等等。同时多功能整地机还在一定程度上还不能很好的满足农艺和农业生产的需要，而且我国的耕整技术发展缓慢，电子、自动控制、智能化技术还处于刚刚起步的阶段，还有很大的提升空间。 1.2国外研究现状 20世纪50年代一来开始研制推广多功能整地机，西欧地区气候复杂多变，适播期短，因而在德、法、英等国生产和使用多功能整地机比较普遍，而美国也开始推出宽幅、高效型的配套大功率拖拉机的多功能整地机，而日本、韩国等地，因地小而使用多功能联合整地机也比较多。4从机型功能上讲，美国、加拿大、澳大利亚主要以发展少、免耕播种机为方向，而美国、德国主要以联合作业为方向。由于国外田间拖拉机的功率达到了360kw以上，使得与之配套的整地机也随之大型化，宽幅机械的生产率高，单位幅宽的成本低，能便于采用先进的生产技术，提高田间作业速度和效率、改善作业性能。大型整地机具已达20m以上，为便于其行走，采用机架折叠或纵向运输，实现宽幅作业窄幅运输。并且耕地速度为815km/h，整地达到1020km/h,播种达到815km/h。5电子监控系统能保证实现一人操作，减少了各种调整，连接等辅助工作时间，提高了生产效率。同时，国外整地机的产品功能相比国内更加完善，材料和制造工艺水平较高，外观漂亮，平均使用寿命比我国高出1/3以上，但是价格相对较贵，为国产的10倍左右。1.3发展趋势和方向（1）向一机多用型方向发展 机器一次下地完成多项作业或者一种机器通过置换结构能分别完成多种不同的功能，满足不同的耕作需求，大大减少农机投入，提高生产效率，降低作业成本。（2）向大幅宽、可折叠方向发展 研制为大功率拖拉机配套的大幅宽多功能整地机已成为今后农业的发展方向，增大作业幅宽和耕深，充分提高机具的作业效率。采用机架折叠式使得机器入库时缩小幅宽，达到宽幅作业低幅运输的结果。 （3）向低功率消耗性、高效节能型方向发展 降低机具功耗的研究是现在各项研究的重点，合理恰当利用和分配能源和资源，提高工艺水平和制造质量，提高机器的质量和使用寿命，实施可持续发展战略，建设节约型社会。 （4）向操作简单、自动化、智能化方向发展 易于操作、易于拆装、让人们更加容易上手和操作。将电子技术、控制技术等广泛合理地引用在多功能整地机上，减轻劳动强度。（5）整机和工作部件多系列化、多品种化方向发展让各种耕整农业机械能适合配套不通动力、耕深、耕幅，形成系列化和一定程度上的标准化，让用户根据自己的需要方便选用。 2.设计目的意义 近些年来，由于国家对农业生产越来越重视，粮食生产产量从而得到稳步提升。但是在很多地方，人们仍习惯采用传统的耕作方式进行农业生产，造成春冬季节地表的长期裸露，这样就会导致我国许多地区耕地的土壤表层有机物质和水分的严重流失，从而加剧土壤贫瘠化和生态环境恶化。同时，由于长期对土地营养物质的大肆吸收，导致农田土壤肥力日趋下降，土地得不到很好的休养生息，进而导致农业生态系统逐渐恶化，严重制约我国粮食产量的进一步提高。1 作为一个农业大国，农业机械化是农业生产发展的基本方向。3随着农业产业结构的不断改革深入，小型农机现在已经无法满足农业生产的要求，合理有效地组装各种功能的工作部件和装置形成的多功能整地机越来越成为研究方向，这样，整机结构紧凑，功能齐全，机动性、操作性好，能提高经济效益。多功能整地机一次下地能完成多项作业，减少了机具下地作业次数，避免压实土壤和破坏土壤结构，利于土壤水分和养分吸收，降低能耗，节省时间和燃油的开支，从而降低了作业成本，具有很强的实用性。例如SGTN210 型灭茬旋耕联合整地机，2该机具一次下地就能够完成灭茬、旋耕、镇压、起垄、施肥等作业,实用性强、应用范围广、碎土能力强,在各种土壤条件下均可一次作业后达到待播状态, 降低了土地耕作的成本,显著提高作业效率, 又减少了对土壤的压实和破坏。将多功能整地机应用于耕作中，能够加深土地的耕作深度，使作物根系深扎充分吸收水分和养料，为农作物的正常生长创造良好的土壤条件；适当规律的间隔深松建立了虚实并存的土壤层构造，能实现用地养地的良好结合；灭茬、深松、起垄等能将作物根茬粉碎还田使用，增加了土壤有机物质的含量；作业次数少能有利于保护土壤的团粒结构，降低了土壤的程度，而作业的高效率也缓解了农忙整地的紧张状况，能降低各方面的生产成本，增加粮食产量和收益。6 总之，农业机械技术要适应我国的农业与国民经济的发展需要，积极创新。应用保护性的耕作机械化技术，采用多功能整地机，对保护农田土壤和生态环境，提高水资源和养分的利用率，实施可持续发展战略，推动粮食生产产量的大幅提升有着十分积极的意义，并将产生十分可观的经济效益和社会效益。本人在假期里的时候偶尔也会帮助家里施肥，一般需要两三天，而且至少需要两个人合作才能完成，而且很辛苦，需要有人替换着，每次施肥结束，总听到家人说自己的肩膀酸疼几天。所以本人想设计一个适和拥有少量耕地的农民使用的多功能施肥机，在询问了邻居及其他村里的村民，发现大家也是抱怨原来的工具确实很费力，村里人均耕地不到两亩地，但是只要种地，所需要的工具也是一样不能少的，但耕地少，购买大型的农用车，又很不划算，所以只好靠人力解决那些繁重的农活了。决定设计一款小巧方便的多功能施肥机。一方面农民在使用起来会轻便不少，而且在一个人的情况下就能轻松完成施肥的劳动，减少了劳动力的浪费。3. 多功能施肥机总体方案设计 多功能施肥机是开沟器开沟、排肥装置把肥排入垄沟、整垄装置修整垄形一次完成，实现联合作业；通过一个作业行程，完成土壤的深松-肥料施入-合垄过程。多功能施肥机的动力是由拖拉机直接提供。机具通过三点悬挂的方式与拖拉机相连，工作时有拖拉机带着机具前行。排肥的机构是用地轮转动带动主动链轮转动，以链传动的方式，将动力传递给被动链轮，从而带动槽轮轴一起转动，施肥箱中的颗粒肥料被排出，沿着出肥管施入地底。其特点是结构简单、制造简单、重量较轻。3.1总体结构设计 图3-1 施肥机结构图2、机架 3、动力输入轴 4、大链轮 5、拨刀滚筒 6、肥箱 7、过滤网 11、旋耕刀架 12、下肥孔 13、覆土板 14、小带轮 15、轮胎该机具的主要工作流程分为 3个步骤:开沟、施肥、覆土。3.2 工作原理 该机具主要目的是利用开沟机的开沟功能，排肥槽的排肥功能和覆土器的覆土功能等，从而实现整个开沟深施肥全程自动化机械作业的过程。为了满足田间劳作的强动力消耗，该机具的动力来源采用拖拉机牵引力，变速箱内部的动力进行齿轮传动， 传动后的一部分动力通过皮带轮和皮带(即带传动)传输到装有开沟器的轴上，带动该轴的转动，进而带动开沟器的旋转，完成开沟过程。另一部分动力同样通过皮带轮和皮带(带传动)传输到该轴上的动力通过链传动传递到排肥器内部的轴上，带动排肥器内轴的转动，装在排肥器内的肥料在自身重力和机械振动双重作用下落入开出的沟中，实现施肥过程。覆土器悬挂在开沟深施肥机的尾部，在整个机器前行时可以实现均匀覆土功能。4.动力源的选择该施肥机的主要技术参数： 项目参数数据外形尺寸(mm)300015001800作业速度(kmh)0.81.5结构重量200配套动力(kW)13.5-25.9(轮式拖拉机)生产率(hm2h) 0.260.67刀轴转速（r/min）252开沟宽度(mm)下口250，上口500开沟深度(mm)300350连接形式牵引式 结合施肥机的尺寸参数，针对农业的工作环境，动力源选用手扶拖拉机，小四轮拖拉机等小型的牵引机械，在施肥的过程中便于操作和观察，同时也能让每个农民都能用上该施肥机械，都能自己操作该机械。5.开沟器的设计及计算5.1开沟器的设计 开沟机类型、传动形式、刀轴转速的选择 本设计主要适用于农田施农家肥所需，故选用小型、简单实用的圆盘开沟机。利用万向节传动轴将拖拉机动力输出轴的动力传递给减速箱内的圆锥齿轮轴，减速并改变方向后，再利用皮带轮传递到刀辊轴。5.2开沟机刀轴转速的选定 在机组前进速度不变的情况下，开沟机所需功率随刀轴转速的增加而增加，较理想的配合是低刀轴转速和较高的前进速度，虽然功耗要增加些，但因生产率提高了，仍可降低单位面积的能耗。近年来，刀轴转速降低的趋势尤为明显。通过参考旋耕机的技术参数可知，旋耕机的刀轴转速一般在200285r/min，随着土壤比阻不同，旋耕机的刀轴转速也不同，粘性重的土壤比阻大，转速应偏低，砂性土壤比阻小，转速可偏高。 为了提高生产率及地区适应性，减少能耗，本设计开沟机刀轴转速选择250r/min。5.3开沟器结构设计 图5.2-1 开沟器结构图1.悬挂架 2.凸缘联轴器 3.皮带轮 4.减速器5.刀辊轴 6.开沟培土铲 7.弯刀 8.开沟圆盘等组成。圆盘开沟机工作原理 利用开沟机的动力轴，通过皮带轮传动带动旋转轴，从而带动开沟机旋转刀盘旋转，刀盘上的旋转弯刀切削土壤将其前抛并一次破碎，当被切削土壤落到开沟盘上时，会再次碰到尾随而至的旋转弯刀。在土壤自身重力、离心惯性力、支持力等作用下朝沟两边的前方和横向上抛送，抛送的过程中一部分土壤颗粒碰撞到刀盘正上方的曲目挡泥板，产生3次碎土，最后落到沟的两边，完成开沟切土、抛土、碎土等一系列工作过程。5.4开沟机的零件说明及其校核5.4.1开沟刀的选择 开沟机上所用的刀片是旋耕机刀片，使用较多的旋耕刀有凿形刀、弯刀和直角刀。 图5.4.1-1所示凿形刀前端刃口较窄，呈平口或尖头形。有较好的入土性能，主要起挖掘土壤作用，功率较少。但作业时易缠草，在黏重潮湿的土壤中耕耘，刀间会漏耕。主要用于沙土、多石砾地等。图5.4.1-1 凿形刀 图5.4.1-2所示弯刀有正切部和侧切部构成，按正切部的弯折方向，可分为右弯和左弯两种。弯刀有较为锐利的正切刃和侧切刃，刃口为曲线，有较好的滑切性能。作业时，刀刃按离刀轴中心的距离先近后远依次入土，有利于使挂在刃口上的杂草、茎秆沿刃口甩出。常用于地面有秸秆和绿肥的黏重土壤稻田。图5.4.1-2 弯刀 图5.4.1-3所示直角刀也有正切部和侧切部两部分组成，两部分夹角大于等于90度，它有较为锐利的刃口，刀身宽，刚度好，有较好的砍切能力。图5.4.1-3 直角刀弯刀作为系列旋耕机的配套工作部件在我国应用较为广泛，故本设计中的刀片选用弯刀。 刀片的结构组成弯刀主要有侧切面、正切面、过渡面三部分组成。侧切面具有切开土垡，断面或推开草茎、残茬的功能；正切面除了切土外还具有翻土、碎土、抛土等功能。5.4.2刀盘的尺寸确定 通过查农业机械设计手册可知，弯刀片的耕深为150mm，设刀盘的半径为R，已知沟深为300mm。 且150+R300 圆盘的直径不宜过小，否则会发生转动不灵和拥土，增加阻力和工作质量恶化等现象。 故取R=160mm由上可知，刀盘的直径为320mm。圆盘材料选灰铸铁HT250,减震性好，抗压强度和硬度接近碳素钢。小结 ：圆盘材料选灰铸铁HT250 刀盘的直径为320mm5.5刀片的数目及其排列 通过参考旋耕机的技术参数可知，旋耕机的刀轴转速一般在200285r/min。可知刀盘转速大约取=250r/min，通过查资料可知，农艺上要求的切削厚度s=20mm一般的小型四轮拖拉机的作业速度v=1km/h.令在刀轴同一平面内均匀安装z把刀，刀轴角速度为w则 （5.5-1）又 （5.5-2）即 代入数据可得z=3.4, 取z=4故在刀轴同一平面内需安装4把刀 又因为弯刀片的工作幅宽b=50mm，本设计要求的沟宽为300mm，故该开沟机需要分8路切削，每一路需安装4把刀，所以该开沟机共需要32把弯刀。 则刀盘的速度为=4.2m/s。弯刀为易损件，它的排列方式对开沟质量影响很大，故左右弯刀各置于刀盘两侧，保证每隔45度角有一刀片入土，且保证左右交替入土，以有利于刀盘的受力稳定均衡，使轴两端轴承所受的侧向压力较为平衡，耕后地表平整。小结 ：刀轴同一平面内需安装4把刀，需要8路切削，共需要32把弯刀。5.6.动力输出轴的设计及其校核5.6.1轴的尺寸设计 拖拉机的动力P=14.7kw(20马力),动力输出轴转速为n=540r/min，由实际可知，配套拖拉机动力输出轴的功率为=。 图5.6.1-1 传动系统 令1、2、3、4轴的输入功率和输入转矩分别为;。输出功率和输出转矩分别为;。转速为。各轴之间的传动比为。为万向联轴器效率为=0.98，凸缘联轴器效率为=0.98，滑动轴承效率为=0.98，齿轮传动效率为=0.97，带轮传动效率为=0.93。 各轴输入功率为： 各轴输出功率为： 各轴转速为： 各轴之间的传动比为： 各轴输入转矩为： 各轴输出转矩为： 列表：表5-1 动力参数计算结果表轴功率 kw转矩 Nm转速 r/min传动比 i效率输入输出输入输出8.828.64156152.9540121.080.930.940.908.648.05152.9148.65408.057.58284.9268.12707.056.77249.4239.5250 令、轴的轴径分别为。轴的材料选45号钢，调质处理，查机械设计手册取C=110. 由可得： 小结：轴的材料选45号钢，、轴的轴径分别为28mm 35mm 35mm5.7刀棍轴的强度校核型式 锄铲式 双圆盘式 单圆盘式 滑刀式 芯铧式 靴鞋式开沟深度(cm) 36 48 48 410 510 24平均阻力(N) 3065 80160 70120 200400 200800 2050表5-2 单个开沟器工作阻力作出轴的计算简图 图5.7-2 刀辊轴受力图 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图由上表可知F=120N根据上述公式可得F1=F2=60N 可得总弯矩图：图5.7-3 总弯矩图： 图5.7-4 总扭矩图由总弯矩图可知轴承处是危险截面。按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。则由机械设计基础P-245可得 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计基础P-246表14-3查得。因为所以刀辊轴符合强度要求。小结：轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度为8.02MP 查机械设计基础。知 刀辊轴符合强度要求。5.8刀轴组合的设计如下5.8-1图所示，在刀盘上焊接了对称的8个铸铁槽，用来安装刀片，刀片是通过螺栓连接固定在刀盘上的。在刀辊轴上焊接了8个支座，用来安装2个刀盘，刀盘也是通过螺栓连接固定在刀辊轴上的。安装刀片用M12的螺栓，安装刀盘用M14的螺栓，用螺栓连接的目的是刀片和刀盘都是易损件，这样易于拆装和更换。 图5.8-1 刀轴组合5.9减速器的选定旋耕机动力输出轴的转速=540r/min,一级减速器的传动比为1;2,采用啮合的锥齿轮。5.9.1 锥齿轮传动的设计说明 已知输入功率12.87KW（150.960.960.960.97=12.87KW），输入转速150r/min。转矩T=9550=819N.m分度圆de1=185.7186mm载荷系数k=1.5齿数比u=1齿数接触疲劳极限N/mm2安全系数=1.1许用接触应力=1182N/mm2齿数Z=31分锥角=450大端模数me=6mm平均分度圆直径dm=de（1-0.5）=159.4mm平均模数Mm=me（1-0.5R）=5.142mm外锥距Re=131.5mm齿宽b=R Re=0.286131.5=37.609mm大端齿顶高ha1=(1+x）me=6mm大端齿根高hfe1=（1+C*-x）=7.2mm齿根角=3.130顶锥角根锥角=41.870大端齿顶园直径dae1=194.5mm=dae2大端分度圆齿厚s1=9.42=s2当量齿数Zv1=43.844=Zv2端面重合度=1.82小结：齿轮齿数Z=31当量齿数 44 齿宽 端面重合度1.82 5.9.2接触强度校核 （5.9.2-1） 分度圆的切向力 Ft=10276.03N 使用系数KA=1.25 动载荷系数Kv=1.05 载荷分布系数 KH=1.9 载荷分配系数KHa=1 节点区域系数ZH=2.5 弹性系数ZE=189.8N/mm2 锥齿轮系数Zk=1 计算结果：=1068.3 许用接触应力=1164结论： 通过。小结 锥齿接触应力小于最大接触应力 接触强度符合5.9.3弯曲强度校核许用弯曲应力(5.9.3-1)复合齿形系数YFs1=4.4=YFs2重合度和螺旋角系数=0.68 计算结果：许用弯曲应力 齿根基本强度=630N/mm2寿命系数YN=1相对齿根圆角敏感系数 相对齿根表面状况系数 尺寸系数 Yx=1最小安全系数 SFmin=1.4许用弯曲应力值N/mm2小结： 最大承受弯曲强度小于实际弯曲强度弯曲强度符合计算结果如下表所示：表5-3模数m6齿数Z31分度园直径d186分锥角45度外锥距R131.5法向齿厚S9.42法向齿形角20度接触强度1068.31164 通过弯曲强度436.27450 通过5.10带轮的参数表5-4 带轮参数表槽型直径d0孔径基准ddLd1da槽数Z3510070701044带轮材料选灰铸铁HT200.5.11轴承的参数选择轴承选用圆锥滚子轴承，它属于向心推力轴承，能同时承受较大的径向载荷和轴向载荷，外圈可分离，游隙可调，装拆方便，适用于刚性较大的轴，一般成对使用，对称安装。表5-5 轴承参数表代号dDTBC30208408019.7518165.11.1 轴承寿命计算滚动轴承的基本额定寿命L(r)与基本额定动载荷C(N)、当量动载荷P(N)间的关系为 （5.11.1-1）对于圆锥滚子轴承， 轴上重量的估算：圆盘材料为灰铸铁HT250，质量密度为，取。带轮材料为灰铸铁HT200，质量密度同上。 =22.5Kg+0.615Kg=23Kg所以估算下轴承承受的总重量为23Kg。轴承受力： 查表得:X=0.44,Y=0.9当量动载荷为 用小时数表示轴承寿命为 (5.11.1-2)n表示轴承工作转速，查表得n=5000r/min. 农业机械轴承的预期寿命为=30008000h.因为,所以所选轴承可以长期使用.小结：圆盘材料为灰铸铁HT250 轴承寿命小于农业机械轴承的预期，所以所选轴承可以长期使用5.12联轴器的选择联轴器是机械传动中常用的部件。它主要用来联接轴与轴，以传递运动与转矩；有时也可用作安全装置。联轴器用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联轴器传动系统的断续，以便运行变速及换向等。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。整个设计中有两处需要用到联轴器，即减速器两端轴与拖拉机动力输出轴和3轴之间，选用尼龙滑块联轴器。凸缘联轴器适用于：两轴要求同轴度不太高，工作平稳，无冲击载荷。它的特点是：结构简单，制造容易，使用方便。减速器两端轴的轴径是=28 mm, =32mm,所以选用联轴器型号为YL6联轴器， 所用联轴器的材料为HT200。6链传动的设计计算链轮用作传动轮，其中大链轮固定在地轮轴上，小链轮固定在槽轮轴上，两者通过链传动使动力由地轮传到槽轮轴。6.1传动链的计算 取小链轮的齿数，大链轮的齿数为。由机械设计表9-7查得,由图9-13查得,单排链，则计算功率 选择链条型号和节距： 。 。 计算链条节数和中心距初选中心距为 。 因是倾斜放置，所以a030p,取，相应的链长节数为 取链长节数节。 得到中心距计算系数，则链传动的最大中心距为 计算链速v，确定润滑方式 由v=0.98和链号32A-1，可知应采用滴油润滑， 计算压轴力。 有效圆周力为 链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为 小结 传动链链长节数节链速0.98压轴力1788.5N6.2链轮的设计 大链轮分度圆直径 齿顶圆直径: 齿根圆直径: 齿高: 最大轴凸缘直径 由机械设计表9-4可得，齿宽： 齿侧倒角： 齿侧半径： 齿全宽： 由机械设计表9-2可得： 齿侧圆弧半径： 小链轮可得分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 齿高： 最大轴凸缘直径： 由机械设计表9-4可得，齿宽：齿侧倒角：齿侧半径：齿全宽： 由机械设计表9-2可得：齿侧圆弧半径： 小结：链轮轮齿要具有足够的耐磨性和强度。由于图6.2-1小链轮的轮齿啮合次数比大链轮多，所受的冲击也比较大，故小链轮应用较好的材料制造。即，材料45碳钢正火处理。链轮的润滑，定期人工润滑，用油壶或油刷定期在链条松边内，外连扳间隙中注油，每班注油一次。用油牌号为46,全损耗系统用油。图6.2-1大链轮图形1.链轮毂 2.链齿 3.键槽图6.2-2小链轮图形1.链轮毂 2.链齿 3.键槽7排肥结构选择设计根据农业生产技术的要求，垄上作物施足底肥对作物的生长期起着重要的作用，主要目的是为了提供苗期营养，为作物生长发育创造良好条件 底肥的施放部位影响到肥效和根系的发育，垄上作物大多是植株较大，根系发达，施放过浅或太集中，将出现烧蚀根茎现象 实践表明，深施肥能明显地减少肥效损失，提高肥料利用率，其原因是： 避免氨气挥发，减少氮素损失； 减少地面径流和风蚀造成的损失；延缓化肥转化速度，延长肥效，增加植物根系吸收时间； 增加作物根系接触化肥的面积； 硝化、反硝化及氨化过程所产生的气体，在通过较深土层时可被土壤充分吸收，因此施肥机构设计的依据是量大且不破碎、深施、均匀和宽肥带。7.1排肥机构设计排肥机构设计主要考虑两个问题：解决化肥深施； 解决施肥量大、颗粒大、施肥部位均匀、肥带宽的问题。以玉米种植为例，玉米是垄上播种，垄高超过 180 mm，垄宽约1 000 mm，所使用大颗粒复合肥或粉碎的秸秆，肥量超过1 200kg/hm2 ，要求肥料深施距垄顶250 mm以下，施肥带宽大于 200 mm。目前，排肥器的机构种类较多，其工作原理不尽相同，使用较多的有：螺旋输送式排肥机构、振动式排肥机构、水平轴旋转式排肥机构等。排肥机构原理见图7-1 图7.1-1 排肥机构原理螺旋输送式排肥机构工作时，随着螺旋叶片的旋转，肥箱内的肥料被送到排肥口，并被强制推动排出，通过输出管落入沟内，该机构结构简单，能排施干燥的粒状和粉状化肥，不适于排施吸湿性强的化肥；振动式排肥机构工作时，肥箱底振动板受凸轮撞击，绕铰链点上下振动，肥料在振动力和重力作用下，向下运动，经排肥口直接落入输肥管。由于肥料受振动板的振动作用，在箱内形成不停的肥料流，肥料不易发生堵塞、架空和结块。该机构能排施粒状和粉状化肥，也能排施吸湿性强的粉状化肥，排肥量适应范围较大，结构较简单，但工作阻力大，密封件的可靠性较差。水平轴旋转式排肥机构的排肥量与轮轴的转速成比例增加，并达到最大，当轮轴转速达到一定界限值时，化肥的排出发生间隙，不能充分填补。产生排肥量减少的现象 该机构构简单，制造安装。简单，通用性好。综合成本造价实用用性考虑，本设计采用水平轴旋转式排肥机构。肥箱用来装肥料，固定在悬架上。机器在工作的时候，地轮通过链轮带动输肥轴转动，肥料被拨刀滚筒粉碎，掉落在槽轮中，槽轮转到输肥孔中，通过重力的作用，施洒在肥沟里。下肥的装置就是一根输肥轴和槽轮构成。如图7-2肥箱的构造：用45钢铁板焊接而成，下部倾斜设计，方便肥料自由下滑。在底面有两个出肥口，出肥口四圈向下延伸，用来和外槽轮相配合，防止肥料泄漏。图7.1-2 肥箱机构1 拨刀滚筒孔 2 槽轮孔 3 出肥口 4肥箱7.2排肥轴的设计根据链轮的大小可以计算出来和链轮配合的轴的直径，根据设计和安装的要求轴的尺寸如下：轴长：1700mm，轴端到轴肩的距离为：50mm，连接有链轮的轴端到轴肩的距离为：90mm，轴肩的高度为3mm，轴的连接链轮的轴径为：100mm。在车的右侧轴上要装齿轮实现转向，安装齿轮的轴端到轴肩的距离80mm，输肥轴的结构如图7-2所示：图7.2-1 排肥轴轴的材料：轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价格便宜，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，所以本设计采用45号钢作为轴的材料。调制处理。轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。轴的校核按扭转强度计算，用于只承受转矩的传动轴的精确计算，也可用于既受弯矩又受扭矩的轴的计算。其强度条件为：对圆截面为传递的功率，为轴的转速，为轴的直径，为许用扭切应力， 由于轴的选材为45号钢，所以查表可知45号钢的许用扭切应力为，。 小结：经校核设计的轴符合要求，可以正常工作。轴的选材为45号钢根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图，如图7.2-2所示: 图7.2-2 轴的弯矩图和扭矩图 8车厢横梁和纵梁的选取槽钢属建造用和机械用碳素结构钢，是复杂断面的型钢钢材，其断面形状为凹槽形。槽钢主要用于建筑结构、幕墙工程、机械设备和车辆制造等。6在使用中要求其具有较好的焊接、铆接性能及综合机械性能。材料：槽钢、45钢9覆土装置的设计对于覆土装置，可以在机架后悬挂一个地轮，地轮后挂接带30斜角的覆土板，利用机器的前移带动覆土板从而将覆土板周围的土推进施肥穴。在将整块地施肥结束后，再进行整地作业。覆土装置如下图所示：图9-1 覆土块图形1.挂接点 2.覆土铁块10十字轴式万向联轴器如下图：图10-1 十字轴式万向联轴器1、2半联轴器 3圆锥销4十字轴5销钉6套筒7圆柱销子万向节传动轴 万向节传动轴是将拖拉机动力传递给开沟机轴直齿轮的传动件 ,它适应开沟机的升降变化 。由于开沟机为变载荷 ,工作条件较差 ,这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角a最大可以达到350-450），而且在机器运转时夹角发生改变仍可正常传动；但当a过大时传动效率会显著降低。因此选用的十字轴 应有足够的强度和可靠性 。结论多功能施肥机是开沟器开沟、排肥装置把肥排入垄沟、整垄装置修整垄形一次完成，实现联合作业；通过一个作业行程，完成土壤的深松-肥料施入-合垄过程。多功能施肥机的动力是由拖拉机直接提供。机具通过三点悬挂的方式与拖拉机相连，工作时有拖拉机带着机具前行。排肥的机构是用地轮转动带动主动链轮转动，以链传动的方式，将动力传递给被动链轮，从而带动槽轮轴一起转动，施肥箱中的颗粒肥料被排出，沿着出肥管施入地底。其特点是结构简单、制造简单、重量较轻。设计总结 1.动力源选用拖拉机的动力P=14.7kw的牵引机械，在施肥的过程中便于操作和观察，同时也能让每个农民都能用上该施肥机械，都能自己操作该机械。 2.设计主要适用于农田施农家肥所需，故选用小型、简单实用的圆盘开沟机。刀片选用弯刀。刀盘的直径为320mm 刀轴同一平面内需安装4把刀，需要8路切削，共需要32把弯刀。 3.旋耕机动力输出轴的转速=540r/min,一级减速器的传动比为1;2,采用啮合的锥齿轮。 4.链轮用作传动轮，其中大链轮固定在地轮轴上，小链轮固定在槽轮轴上，两者通过链传动使动力由地轮传到槽轮轴。小链轮的齿数，大链轮的齿数为。传动链链长节数节链速0.98 5.肥箱固定在悬架上，本设计采用水平轴旋转式排肥机构。在工作的时候，地轮通过链轮带动输肥轴转动，肥料被拨刀滚筒粉碎，掉落在槽轮中，槽轮转到输肥孔中，通过重力的作用，施洒在肥沟里。 6.排肥轴根据设计和安装的要求轴的尺寸如下：轴长：1700mm，轴端到轴肩的距离为：50mm，连接有链轮的轴端到轴肩的距离为：90mm，轴肩的高度为3mm，轴的连接链轮的轴径为：100mm。在车的右侧轴上要装齿轮实现转向，安装齿轮的轴端到轴肩的距离80mm。用45号钢作为轴的材料 7.覆土装置，可以在机架后悬挂一个地轮，地轮后挂接带30斜角的覆土板，利用机器的前移带动覆土板从而将覆土板周围的土推进施肥穴。在将整块地施肥结束后，再进行整地作业。 设计创特点发展方向 （1）农家肥与化肥混合，进行深施，发挥肥料最佳效果、提高作物产量； （2）实现开沟器开沟、排肥装置把肥排入垄沟、整垄装置修整垄形一次完成，实现联合作业；通过一个作业行程，完成土壤的深松-肥料施入-秸秆还田-合垄过程。 （3）施肥机构用地轮带动使结构简单，机械重量减轻。10 （4）向一机多用型方向发展 机器一次下地完成多项作业或者一种机器通过置换结构能分别完成多种不同的功能，满足不同的耕作需求，大大减少农机投入，提高生产效率，降低作业成本。 （5）向大幅宽、可折叠方向发展 研制为大功率拖拉机配套的大幅宽多功能整地机已成为今后农业的发展方向，增大作业幅宽和耕深，充分提高机具的作业效率。采用机架折叠式使得机器入库时缩小幅宽，达到宽幅作业低幅运输的结果。7 （6）向低功率消耗性、高效节能型方向发展 降低机具功耗的研究是现在各项研究的重点，合理恰当利用和分配能源和资源，提高工艺水平和制造质量，提高机器的质量和使用寿命，实施可持续发展战略，建设节约型社会。8 （4）向操作简单、自动化、智能化方向发展 易于操作、易于拆装、让人们更加容易上手和操作。将电子技术、控制技术等广泛合理地引用在多功能整地机上，减轻劳动强度。 （5）整机和工作部件多系列化、多品种化方向发展让各种耕整农业机械能适合配套不通动力、耕深、耕幅，形成系列化和一定程度上的标准化，让用户根据自己的需要方便选用。9 结合北方旱作区耕作存在的主要问题，应积极贯彻蓄水保水耕作制度。由多耕向少耕，由浅耕向深耕，由耕翻向深松旋耕方向发展，结合深耕大量增施有机肥，有机无机相结合，高茬收割与耙茬深翻相结合，实行秸秆还田，增加土壤有机质，建设土壤水库，有效接纳自然降水并很好地保留在土壤耕层内，具有旱地不旱、上旱下不旱的特性。10目前还研制出如旱农蓄水聚肥改土耕作法(丰产沟)、秸秆覆盖技术、变春耕春施肥为秋耕秋施肥、变秋耕不带耙为秋耕带耙等有效的耕作节水措施，尽最大可能减少土壤水分的损失。 多功能深耕合龙施肥机式集耕地、起垄、整垄、秸秆还田作业于一体的机械，能一个行程完成多项作业，节省能源和劳动力，作业效率比单独的一个机械效率高。更适合于干旱地区机械化作业，满足了一般农民的需要,11发展前景较好。 多功能作业农机械不仅能满足生产作业的要求还符合“可持续发展”。12无论从农业还是从能源来讲，多功能作业农机械将
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