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履带式播种机浅耕开沟机构结构设计
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黑龙江工程学院本科生毕业设计附 录Seeder history and introductionhe first century B.C., China has good, this is to promote the use of the worlds earliest drill machine, today is still in the north of equal applications. 1636 in Greece first Taiwan machine made. In 1830, russians in livestock HuaLi more on LiBo machine made. 1860 years later, the countries such as Britain and started mass production work grain suitable drill. After the 20 th century have appeared traction and hanging drill machine, and the use of grain strength of the machine. 50 s development precision machine. China from the 1950 s to introduce grain suitable drill, cotton machine, etc. 60 s has developed into a suspension type grain machine, centrifugal machine, universal frame and gas suction style such as machine machine DuoZhong type, and grinding lines to the development of the device. In the 70 s, has formed the seeding machine general machine and grain joint seeder two series, and has developed precision machine. Europe first Taiwan machine made in 1636 in Greece. In 1830, the russians in livestock HuaLi more on the sowing device LiBo machine made. Britain, the United States and other countries in 1860 years later started mass production work grain suitable drill. 20 centuries later period, there appeared the traction and hanging drill machine, and the use of grain strength of the machine. In 1958, Norway appear first Taiwan centrifugal machine, 50 s gradually developed all kinds of precision machine. China in the 1950 s introduced from abroad grain suitable drill, cotton machine, the 60 s and has successfully developed suspension type grain machine, centrifugal machine, universal frame and gas suction style such as machine machine DuoZhong models, and has developed grinding lines of the device. In the 70 s, has formed the seeding machine general machine and grain joint seeder two series and production. For grain and intertillage crops, grasses, and all kinds of vegetables with suitable drill and XueBo machine are already widely used. At the same time, also has developed DuoZhong precision machine. Corn is uniform, sowing machine depth is consistent, stable, cover earth good row spacing, save seeds, work efficiency higher characteristic. The correct use of machine should pay attention to the following points: master 10 1 in the maintenance of the field before operation to clean up the trash and sowing the device on the open ditch the winding grass, clay, ensure good condition, and the tractors and the transmission, the rotation of the machine parts, according to the requirements of the manual filling lubricating oil, especially every time before operation should pay attention to the transmission chain lubrication and a tight situation on the fastening bolts and sowing. 2 frame cant tilt seeder and tractors to hook up may not be tilt, work should make frame a state level before and after. 3 do well adjusted according to the instructions of the rules and regulations of the main requirements, the rate, open ditch is the spaced, open ditch crackdown on the depth of the wheel turns the soil suitable. 4 attention and good seed to join the seeds of seeds, where there is no box small, Bi, miscellaneous, to ensure the effectiveness of the seeds; Second seed box with kind of quantity of at least to add to that cover the box of entrance, in order to ensure the smooth. 5 test broadcasts to ensure the quality of the large area, seeded before sowing, must hold to test broadcasts 20 meters, observe the machine work. Please agricultural technology personnel, local farmers consultation, testing confirmed that meet local agricultural demands, and then carry on large area sown. 6 note of uniform linear driving NongJiShou choose the assignment walking routes, should guarantee and kind of and mechanical in and out of convenience, planting time to pay attention to more uniformly and in a straight line, line, not fast and slow or stop the leak, lest the replay, broadcast; To prevent the open ditch jams, the rise and fall of machine to are on the march, when turning back or operation should be filed seeder. 7 was the first out first broadcast to rolling out, out, was hard by deep too shallow. 8 often observed planting time constant observation of the device, open ditch device, the cover and transmissions work, such as the clogging, clay, winding grass, seed cover lax, shall be ruled out in time. Adjustment, repair, lubrication or cleaning the winding grass, etc, must be in after parking. 9 protect parts of the machine work, it is strictly prohibited to scale back or sharp turn and the ascension of the machine should slow or land, lest attaint parts. 10 note seed box when the seeds of the homework seed shall be not less than 1/5 of the seed case volume; Transportation or transfer in the plot, when the seed shall not be equipped with seeds, the more can pack other weight. Corn seeder troubleshooting 1 the device not discharge. The main reason is the transmission gear meshing, or no shaft head the row gear square hole to wear, the adjustment, maintenance or replacement. 2 individual the device does not work. The reason is the individual the box seed the scaffolding or the device to be sundry congestion, mouth should clean up sundry; The shaft and individual the tank round of connection pin broken, should be replaced pins; Individual the box of plug-in boards should not open, pull open plug-in boards. 3 the device to the individual, but a groove no seed. The reason is the open ditch or lose jam (occurs in pipe by land wheel of the open ditch device on), should be clear, forming and take corresponding measures to prevent sundry fall into the open ditch. 4 the constantly, out of control. The reason is the separation of the poles clutch fall off or separation clearance sales is too small, and should be put on pins and to lock, or adjust the separation clearance. 5 the intermittent, seeded not divide evenly. The reason is transmission gears mesh clearance is too large, gear sliding, should be adjusted; The clutch spring bounce is too weak, gear to ski, should be adjusted or replace the spring.显示对应的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典详细内容朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典详细内容朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典详细内容播种机历史及简介 公元前1世纪，中国已推广使用耧，这是世界上最早的条播机具，今仍在北方旱作区应用。 1636年在希腊制成第一台播种机 。1830 年俄国人在畜力多铧犁上制成犁播机。 1860年后，英美等国开始大量生产畜力谷物条播机。20世纪后相继出现了牵引和悬挂式谷物条播机，以及运用气力排种的播种机。50年代发展精密播种机。中国从20世纪50年代引进了谷物条播机、棉花播种机等。60年代先后研制成悬挂式谷物播种机、离心式播种机、通用机架播种机和气吸式播种机等多种类型，并研制成磨纹式排种器。到70年代，已形成播种中耕通用机和谷物联合播种机两个系列，同时研制成功了精密播种机。 欧洲第一台播种机于1636年在希腊制成。1830年，俄国人在畜力多铧犁上加装播种装置制成犁播机。英、美等国在1860年以后开始大量生产畜力谷物条播机。20世纪以后相继出现了牵引和悬挂式谷物条播机，以及运用气力排种的播种机。1958年挪威出现第一台离心式播种机，50年代以后逐步发展各种精密播种机。 中国在20世纪50年代从国外引进谷物条播机、棉花播种机等，60年代先后研制成功悬挂式谷物播种机、离心式播种机、通用机架播种机和气吸式播种机等多种机型,并研制成功了磨纹式排种器。到70年代,已形成播种中耕通用机和谷物联合播种机两个系列并投入生产。供谷物、中耕作物、牧草、蔬菜用的各种条播机和穴播机都已得到推广使用。与此同时，还研制成功了多种精密播种机。 大豆播种机的使用方法大豆播种机具有播种均匀、深浅一致、行距稳定、覆土良好、节省种子、工作效率高等特点。正确使用播种机应注意掌握以下10要点： 1 进田作业前的保养 要清理播种箱内的杂物和开沟器上的缠草、泥土，确保状态良好，并对拖拉机及播种机的各传动、转动部位，按说明书的要求加注润滑油，尤其是每次作业前要注意传动链条润滑和张紧情况以及播种机上螺栓的紧固情况。 2 机架不能倾斜 播种机与拖拉机挂接后，不得倾斜，工作时应使机架前后呈水平状态。 3 搞好各种调整 按使用说明书的规定和农艺要求，将播种量、开沟器的行距、开沟覆土镇压轮的深浅调整适当。 4 注意加好种子 加入种子箱的种子，达到无小、秕、杂，以保证种子的有效性；其次种子箱的加种量至少要加到能盖住排种盒入口，以保证排种流畅。 5 试播 为保证播种质量，在进行大面积播种前，一定要坚持试播20米，观察播种机的工作情况。请农技人员、当地农民等检测会诊，确认符合当地的农艺要求后，再进行大面积播种。 6 注意匀速直线行驶 农机手选择作业行走路线，应保证加种和机械进出方便，播种时要注意匀速直线前行，不能忽快忽慢或中途停车，以免重播、漏播；为防止开沟器堵塞，播种机的升降要在行进中操作，倒退或转弯时应将播种机提起。 7 先播地头 首先横播地头，以免将地头轧硬，造成播深太浅。 8 经常观察 播种时经常观察排种器、开沟器、覆盖器以及传动机构的工作情况，如发生堵塞、粘土、缠草、种子覆盖不严，及时予以排除。调整、修理、润滑或清理缠草等工作，必须在停车后进行。 9 保护机件 播种机工作时，严禁倒退或急转弯，播种机的提升或降落应缓慢进行，以免损坏机件。 10 注意种子箱 作业时种子箱内的种子不得少于种子箱容积的1/5；运输或转移地块里时，种子箱内不得装有种子，更不能装其他重物。 大豆播种机故障排除1 排种器不排种。主要原因是传动齿轮没有啮合，或者排种轴头排种齿轮方孔磨损，调整、维修或更换。 2 个别排种器不工作。原因是个别排种盒内种子棚架或排种器口被杂物堵塞，应清理杂物；排种轴与个别排种槽轮的连接销折断，应更换销子；个别排种盒插板未拉开，应拉开插板。 3 排种器排种，但个别种沟内没有种子。原因是开沟器或输种管堵塞（多发生在靠地轮的开沟器上），应清理堵塞物，并采取相应措施防止杂物落进开沟器。 4 排种不停，失去控制。原因是离合撑杆的分离销脱落或分离间隙太小，应重新装上销子并加以锁定，或调整分离间隙。 5 排种时断时续，播种不匀。原因是传动齿轮啮合间隙过大，齿轮打滑，应进行调整；离合器弹簧弹力太弱，齿轮要滑，应调整或更换弹簧。6湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）中期检查表学院：工学院学生姓名学号年级专业及班级2009级农业机械化及其自动化(1)班指导教师姓名指导教师职称教授论文（设计）题目履带式多功能播种机浅耕开沟机构结构设计毕业论文（设计）工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题1.总体设计方案的确定2.零部件的选取1.运动动力计算2.强度校核3.CAD草图绘制4，设计说明书的编写指导教师意见签名：年月日检查小组意见组长签名：年月日注：1.此表可用黑色签字笔填写，也可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.此表可从教务处网站下载中心下载。湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）选题审批表学院：工学院毕业论文（设计）题目履带式多功能播种机浅耕开沟机构结构设计选题来源结合科研课题课题名称：生产实际或社会实际其他选题性质基础研究应用研究其他选题完成形式毕业论文毕业设计提交作品，并撰写论文指导教师姓名吴明亮职称教授是否主持或参与过科研课题是否选题依据（科学性、可行性论证）和内容简要为解决南方冬油菜产区田间前茬作物留茬高及杂草丛生对油菜苗期生长的影响，有必要在播种同时对土壤进行浅耕除草、灭茬.在现有的机械上优化设计出灭茬率高，漏耕率小浅耕开沟机构将极大的解决浅耕开沟困难效果不理想的问题，并达到增产增收的目的。对学生有无特殊要求：无有：专业委员会意见专业委员会主任签名：年月日注：1.请把选项的涂黑；对学生的要求是指该选题对学生在计算机、英语、绘图、语言文字等方面有何特殊要求。2.此表可用黑色笔填写，也可打印，但意见栏必须由相应责任人亲笔填写，如不够填写，可另加页。3.此表可从教务处网站下载中心下载。湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）开题报告学生姓名学号年级专业及班级2009级农业机械化及其自动化(1)班指导教师及职称教授学院工学院20年月日毕业论文（设计）题目履带式多功能播种机浅耕开沟机构结构设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于1000字）一.选题研究意义履带式播种机是一种直播机，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。它一次性可完成碎土、碎秸杆、起垄、开沟、灭茬、施肥、播种等多项作业。在我国南方地区油菜是主要油料作物，中国食用植物油自给率仅39.4%，油菜生产的重要性已被提高到国家战略安全的高度。传统的油菜种植方式效率低，劳动强度大。而留在农村从事农业生产者以老弱病残居多。依靠这种劳动力结构采用传统的生产方式无法满足大规模扩大油菜面积、增加油菜总产的要求。因此研制油菜生产系列机械，组装、集成油菜高效栽培技术，实现机械化生产是降低油菜生产劳动强度、提高生产效率，达到大规模扩大油菜种植面积、增加菜籽总产、解决中国食用油安全问题的根本途径。南方冬油菜产区冬前雨水充足，导致田间杂草丛生，严重影响油菜苗期生长，而前茬作物收获后田间留茬高，也严重影响油菜出苗，为此，在现有油菜免耕直播机的基础上，通过改进设计和优化组合，研制出了集浅耕、灭茬、开排水沟、播种和施肥一次完成的油菜直播机履带式播种机。此作业机械的关键结构为浅耕开沟机构，因此在现有的机械上优化设计出灭茬率高，漏耕率小浅耕开沟机构将极大的解决浅耕开沟困难效果不理想的问题，并达到增产增收的目的。其作业顺序为：先将肥料播撒在未耕地表面，随后浅耕旋刀对土壤表层浅耕，将表层土、杂草、稻茬与肥料拌和均匀，同时由开沟刀盘开出排水沟并将沟内土壤抛撒至厢面实施覆土，最后排种器将种子经排种管直接条播到厢面细碎的土壤表层而完成一个作业流程二.国外研究现状1)国外自20世纪50年代开始研制并推广联合作业机。在西欧各地气候条件复杂且变化急骤,适播期短,抢农时适时耕种成为十分突出的问题。因而在德、法、英等国家生产和使用整体型联合作业机比较普遍。北美一带气候条件好,土地面积大、适播期长,仍使用宽幅单项作业机,但近几年美国凯斯和迪尔公司也推出了为大功率拖拉机配套使用的宽幅、高效联合整地机械。在日本、韩国等地,因地块小,使用耕整、施肥、播种、铺膜联合作业机较多。2)总的看,国外驱动型耕作机,近几年发展很快。其趋势是:整机和工作部件多系列、多品种化,生产批量趋小;适应少免耕法新农艺,以旋耕机为主体的整地、施肥、播种联合作业机得以优先发展;向宽幅、大功率、高效能发展;采用新结构、新部件和增加附件,如快速挂卸装置、动力输出轴离合器、保护器等;由机械式传动向液压传动、气力传动方向发展;机电一体化、微电子技术用于作业机组的自动监测、显示和控制,自动调节耕深、机组水平、作业速度等三国内研究现状我国的驱动型耕耘机械,自农村实行家庭联产承包以来,因地块小,所以近些年飞速发展。目前旋耕机生产厂100余家,年产量达40万台左右。近几年,我国也同国际发展趋势一样,受作业成本增加、地块缩小等因素的影响,联合作业机的研制和推广迅速崛起。全国各地结合当地的农艺要求研制了以旋耕机、灭茬机为主体的联合作业机,品种繁多、功能各异例如有湖南农业大学研制的2BYF-6型油菜免耕直播联合机及2BYD-6型油菜浅耕直播施肥联合播种机，沈阳农业大学的2BG-2型玉米垄作免耕播种机，河北农业大学2BMF-4型玉米免耕播种机等一系列优秀的作品。浅旋耕条播机，旋耕施肥播种机，松旋起垄机，灭茬施肥起垄机，灭茬旋耕机，耕整播种联合作业机等已有60多种规格型号,年产量在1.52万台左右。目前,黑龙江省已研制推广了多功能旋松起垄机、松旋起垄机、灭茬起垄机、玉米大垄灭茬起垄机、耕整播种联合作业机，而湖南省的稻茬田油菜免耕播种机取得了极大地突破，并逐渐向形式结构的多样化发展。但由于受国内特殊的稻田环境等因素的影响，从整体技术水平看,与国际先进水平相比,仍有许多需要改进的地方。其主要表现在:(1)结构及运行性能水平低。因受拖拉机技术的制约和配套农具本身研究开发水平的限制,一些国际已采用的先进结构尚未采用,如快速挂接,短尺寸广角万向节传动轴,可调机罩、耕深和水平自控调节,快速换刀结构和安全减振装置等。(2)可靠性差。国产旋耕机无故障使用时间最长为370h,仅为国外的2/3。(3)(材料和制造工艺水平低。材料以市场供应为标准,但满足不了设计要求;而国际上已普遍采用新材料、新工艺,如高强铸铁、低合金钢模锻。如西德杜齐耕作机,刀齿强度为10,并箱形零件薄壁铸造新工艺、热处理新工艺、多刀加工中心和柔性加工自动线等。(4)机型杂乱,三化水平低,重复低水平设计,缺乏科学严密的试验。从国际和国内今后耕作机械的方向和走势看,从学术观点上,以减少能源消耗、降低作业成本和维持粮食单产为目标的少耕、免耕技术和以增加粮食产量为目标的精耕细作两者之间,进行长时间的争论。近年来两者共同寻求更合理的以节省能源、降低投入、增加产量为统一目标的耕作技术与配套设备。因此,研制耕作施肥播种为一体的联合作业机,成为当今国内外共同的发展方向。四发展方向和需要解决的问题随着精播技术的发展、国家对农业的重视和机械加工技术水平不断提高,一些更精确的排种器相继出现,如山东省研制的内充种式排种器、吉林大学的气吹式排种器、黑龙江省农机院近年通过鉴定的高速气吸式精密排种器。2)精密播种机大、中、小型并举。如哈尔滨沃尔科技有限公司生产的6/7/8/9/11行气吸式精播机、佳联公司生产的9/11行气吹式精量播种机、瓦房店播种机厂生产的4/6行精播机、勃利农机制造厂和海伦农机二厂生产的两行垄耕施肥精播机。3)向联合作业方向发展。黑龙江省农机院研制了耕整播种联合作业机,一次完成灭茬、施肥、播种、镇压、喷药等联合作业。4)已开始研制麦茬免耕播种机,急需研制高茬免耕地、灭茬、开沟、播种、复土的土壤耕作部件。5)向电子自动控制播种方向发展。3.3存在的问题及研究方向1)国内播种机存在的问题有以下几点:播种部件的结构型式繁杂、三化水平低。其工艺水平低、制造质量差、铸铁质量大、塑料部件寿命短,粗制滥造现象严重。2)主要研究方向:从配套机型上看,给大、中型拖拉机配套急需更新换代。应研制开发中、小型联合作业播种机;研制为大功率拖拉机配套的大豆宽幅窄行密植和大垄密植精量播种机;急需提高工艺水平提高制造质量,广泛采用新工艺、新材料。五.主要参考文献1吴明亮.2BYD-6型油菜浅耕直播施肥联合播种机设计与试验.农业工程学报，20102周宏明,薛伟等.旋耕机总体参数的优化设计模型.农业机械学报.20013曲国良等.旋耕弯刀侧切刃曲线分析及新型曲线的推导J.农业机械学报,1991(2):22-27.4曲国良.旋耕弯刀切土能耗理论及降低能耗的途径J.南京农业大学学报,1991,14(1):4-9.5刘永清,桑正中.潜土逆转旋耕刀参数对耕作功耗的影响J.江苏理工大学学报,2001,22(4):15-18.6孔令德.斜置旋耕试验装置的研制J.太原重机学院学报.1999,20(2):119124.7孔令德.斜置旋耕刀和国标旋耕刀的对比分析J.南京农业大学学报,1999,22(4):14.8孔令德,桑正中等.斜置旋耕试验研究J.农业机械学报,2000,31(2):30-349GB/T56692008，旋耕机械刀和刀座S10吴明亮等：2BYD-6型油菜浅耕直播施肥联合播种机设计与试验11蔡洪.论CAD技术在机械设计中的应用J.工程技术2010(23)61.12丁为民.反旋耕及旋耕刀的研究.南京农业大学199913旋耕机系列设计专业组.南京：江苏省农业机械化研究所。注：此表如不够填写，可另加页。研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）研究目的：此作业机械的关键结构为浅耕开沟机构，在现有的机械上优化设计出灭茬率高，漏耕率小浅耕开沟机构解决浅耕开沟困难效果不理想的问题，并达到增产增收的目的。研究内容：（1）理解履带式播种机浅耕开沟机构的工艺过程，明确机械的工作原理，确定总体方案设计；（2）浅耕开沟工作机构设计计算包含运动计算动力计算（3）驱动/传动方案的计算和设计；（4）变速箱及部件结构绘图设计（5）其他部分的计算和设计（CAD绘制总体结构装配图）研究方法：课题拟通过研究现有成果、经验设计和理论设计并与我国农艺要求相结合的方法来开展设计。通过查阅相关资料计算得到有用数据，并用CAD绘制出总体结构的装配图和部分零件的零件图，达到设计目标。预期成果：计划在3月中下旬完成旋耕刀片，开沟器，齿轮，轴等零部件设计计算。4月份完成零部件的CAD绘制，5月上旬完成侧边传动系统及工作总图的设计，5月中下旬完成毕业设计。按期完成完成目标任务后，预计该机构将具有一定的先进性（高灭茬率，低漏耕率），开沟性能好，可以改进现有机构的存在的一些不足。进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）1.2012年12月25日1月5日.撰写开题报告2.2013年1月2月，文献查询和软件学习3.2013年3月4月，确定设计方案，展开设计。4.2013年5月，进行零部件的设计5.2013年6月，提交毕业设计文档，准备答辩6.答辩后进行修改，完善，最总提交设计材料。论证小组意见组长签名：20年月日专业委员会意见专业委员会主任签名：20年月日注：1.此表可用黑色签字笔填写，也可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.此表可从教务处网站下载中心下载。履带式播种机浅耕开沟机构结构设计学 生：指导老师：（湖南农业大学工学院，长沙 410128）摘 要：本文在分析履带式播种机浅耕开沟机构的结构组成和工作原理的前提下，介绍说明了履带式播种机浅耕开沟机构的设计原则和设计步骤。并根据设计原则的要求，首先选择了浅耕机的类型，确定浅耕机的耕幅、传动型式、刀轴转速的选择等内容。然后具体设计了浅耕机的传动装置包括齿轮箱的结构设计、关键零件的强度校核、耕深调节装置和工作部件总成的设计（包含浅耕刀片的选择以及开沟器的设计）。其中浅耕开沟机构以及传动装置是本次设计中的主要内容，它包含了大量的工作：资料的整理，参数的设定，相关计算，绘图等。关键词：履带式播种机；旋耕刀片；耕幅；浅耕；开沟；Design Of Crawler Drills Shallow Tillage And Furrowing StructureStudent: Xiang wei Tutor: Wu MingLiang(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: After analyzing the components and principles of Shallow tillage trenching machine of crawler seeder ,the thesis introduces the principle of design and the procedure of Shallow tillage trenching machine of crawler seeder .According to the plan ,the thesis chooses Shallow tillage trenching machine of crawler seeders type, confirms their ploughs ,the connection and disposition method with the selected tractor, transmission pattern, rotation speech of cutter shift , etc. Then Shallow tillage trenching machines gearing is designed concretely ,which includes overall design of gear case strength calculation of main parts, the design and choice of plough depth limiting device and working part .The design of Gear Case is the main point of the thesis ,which needs lots of work ,data sorting ,the choice of parameter and relevant calculation and drawing etc.Key words: crawler seeder;rotary blade;the breadth of furrow;shallow tillage;trenching1 前言履带式播种机是一种直播机，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。 它一次性可完成碎土、碎秸杆、起垄、开沟、灭茬、施肥、播种等多项作业。在我国南方地区油菜是主要油料作物，中国食用植物油自给率仅39.4%，油菜生产的重要性已被提高到国家战略安全的高度。传统的油菜种植方式效率低，劳动强度大。而留在农村从事农业生产者以老弱病残居多。依靠这种劳动力结构采用传统的生产方式无法满足大规模扩大油菜面积、增加油菜总产的要求。因此研制油菜生产系列机械，组装、集成油菜高效栽培技术，实现机械化生产是降低油菜生产劳动强度、提高生产效率，达到大规模扩大油菜种植面积、增加菜籽总产、解决中国食用油安全问题的根本途径。南方冬油菜产区冬前雨水充足，导致田间杂草丛生，严重影响油菜苗期生长，而前茬作物收获后田间留茬高，也严重影响油菜出苗，为此，在现有油菜免耕直播机的基础上，通过改进设计和优化组合，研制出了集浅耕、灭茬、开排水沟、播种和施肥一次完成的油菜直播机履带式播种机。此作业机械的关键结构为浅耕开沟机构。浅耕开沟机是一种由动力驱动的土壤耕作机械。它的耕作部件为旋耕刀辊,刀辊上由多把浅耕弯刀按螺旋线排列以及一个位于刀轴侧边的开沟装置构成。浅耕机开沟机灭茬开沟切土能力强，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，浅耕开沟机构得到了迅猛发展，已成为拖拉机的主要配套机具之一。浅耕机于19世纪中叶问世以来，得到了迅速发展和推广使用。日本二战之后为了尽快恢复经济发展,引进浅耕机用于农业生产。但是由于日本大多为水田,直角形旋耕刀不适宜于进行水田耕作。一大批日本学者开始致力于水田用旋耕刀的研究,如吉田富穗、松尾昌树、坂井纯等人研制出了旋耕弯刀,成功地解决了刀轴缠草等问题。为了解决刀轴缠草的问题本文对旋耕弯刀进行了设计说明。对弯刀的刃口曲线提出了相应的要求，目前能达到这种要求的刃口曲线有阿基米德螺线、等角对数螺线、正弦指数曲线等,其中阿基米德螺线应用最广。到目前为止，浅耕开沟机产品虽然在理论上可以配套58.873.5kw的拖拉机，但实际上因受传动系统强度及结构尺寸、机架结构强度的限制，配套合理范围仅达48kw的拖拉机；耕深亦局限在旱耕1216cm，水耕1418cm。20世纪90年代以来，为适应市场需要，有些企业试图开发大型旋耕机，但因水平有限，仅采用原有产品外延放大和堆砌材料的方法，没有着重结构的改进和参数的优化，因而走了弯路。因此，现有旋耕机产品在品种上尚有大型和深耕型的空缺。我国作为农业大国，不少农机学者在旋耕机方面进行了大量的研究工作。为了促进驱动型耕作机械的发展，本人选择了浅耕开沟机构作为自己的毕业设计论文课题，借鉴了不少知名学者的重要研究成果，书写成文。由于资料搜集的局限性和水平有限，错误和不足之处在所难免，欢迎读者批评指正。1.1 开发浅耕机的目的和意义 土壤耕作是种植业生产过程中的重要一环，对于农作物增产具有重要作用。因此，土壤耕作机械的发展一直受到人们的关注。由于土壤耕作是一项能耗很大的作业，传统的土壤耕作机械，如犁，耙等都需要多次书耕作会对土壤造成破坏，不利于水土保持，消耗较大。长期以来，人们一直在探讨新的工作制度，松土和局部松土，不耕和少耕。在这种形势下，驱动型耕作机械诞生了。这种机械之所以引人注目，一是强化土壤耕作过程，可以满足不同条件下的不同土壤类型；二是一次耕作可以联合作业；三是有动力驱动，质量好；四是作业时几乎不需要牵引功率，减少了功率的消耗。驱动型机具有多种，如旋耕机，振动土壤耕作机械等，目前广泛使用的，应用前景最好的就是旋耕机。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，浅耕开沟机得到了迅猛发展，已成为拖拉机的主要配套机具之一。1.2 国内外旋耕机的发展动态、存在问题及发展方向1.2.1 国外研究现状 1)国外自20世纪50年代开始研制并推广联合作业机。在西欧各地气候条件复杂且变化急骤,适播期短,抢农时适时耕种成为十分突出的问题。因而在德、法、英等国家生产和使用整体型联合作业机比较普遍。北美一带气候条件好,土地面积大、适播期长,仍使用宽幅单项作业机,但近几年美国凯斯和迪尔公司也推出了为大功率拖拉机配套使用的宽幅、高效联合整地机械。在日本、韩国等地,因地块小,使用耕整、施肥、播种、铺膜联合作业机较多。 2)总的看,国外驱动型耕作机,近几年发展很快。其趋势是:整机和工作部件多系列、多品种化,生产批量趋小;适应少免耕法新农艺,以旋耕机为主体的整地、施肥、播种联合作业机得以优先发展;向宽幅、大功率、高效能发展;采用新结构、新部件和增加附件,如快速挂卸装置、动力输出轴离合器、保护器等;由机械式传动向液压传动、气力传动方向发展;机电一体化、微电子技术用于作业机组的自动监测、显示和控制,自动调节耕深、机组水平、作业速度等1.2.2 国内研究现状 我国的驱动型耕耘机械,自农村实行家庭联产承包以来,因地块小,所以近些年飞速发展。目前旋耕机生产厂100余家,年产量达40万台左右。近几年,我国也同国际发展趋势一样,受作业成本增加、地块缩小等因素的影响,联合作业机的研制和推广迅速崛起。全国各地结合当地的农艺要求研制了以旋耕机、灭茬机为主体的联合作业机,品种繁多、功能各异例如有湖南农业大学研制的2BYF-6型油菜免耕直播联合机及2BYD-6型油菜浅耕直播施肥联合播种机，沈阳农业大学的2BG-2型玉米垄作免耕播种机，河北农业大学2BMF-4型玉米免耕播种机等一系列优秀的作品。浅旋耕条播机，旋耕施肥播种机，松旋起垄机，灭茬施肥起垄机，灭茬旋耕机，耕整播种联合作业机等已有60多种规格型号,年产量在1.52万台左右。目前,黑龙江省已研制推广了多功能旋松起垄机、松旋起垄机、灭茬起垄机、玉米大垄灭茬起垄机、耕整播种联合作业机，而湖南省的稻茬田油菜免耕播种机取得了极大地突破，并逐渐向形式结构的多样化发展。但由于受国内特殊的稻田环境等因素的影响，从整体技术水平看,与国际先进水平相比,仍有许多需要改进的地方。其主要表现在: (1)结构及运行性能水平低。因受拖拉机技术的制约和配套农具本身研究开发水平的限制,一些国际已采用的先进结构尚未采用,如快速挂接,短尺寸广角万向节传动轴,可调机罩、耕深和水平自控调节,快速换刀结构和安全减振装置等。 (2)可靠性差。国产旋耕机无故障使用时间最长为370h,仅为国外的2/3。 (3)(材料和制造工艺水平低。材料以市场供应为标准,但满足不了设计要求;而国际上已普遍采用新材料、新工艺,如高强铸铁、低合金钢模锻。如西德杜齐耕作机,刀齿强度为10,并箱形零件薄壁铸造新工艺、热处理新工艺、多刀加工中心和柔性加工自动线等。 (4)机型杂乱,三化水平低,重复低水平设计,缺乏科学严密的试验。从国际和国内今后耕作机械的方向和走势看,从学术观点上,以减少能源消耗、降低作业成本和维持粮食单产为目标的少耕、免耕技术和以增加粮食产量为目标的精耕细作两者之间,进行长时间的争论。近年来两者共同寻求更合理的以节省能源、降低投入、增加产量为统一目标的耕作技术与配套设备。因此,研制耕作施肥播种为一体的联合作业机,成为当今国内外共同的发展方向。1.2.3 发展方向及需要解决的问题 目前浅耕机逐渐向向联合作业方向发展。黑龙江省农机院研制了耕整播种联合作业机,一次完成灭茬、施肥、播种、镇压、喷药等联合作业。且已开始研制麦茬免耕播种机,急需研制高茬免耕地、灭茬、开沟、播种、复土的土壤耕作部件。向电子自动控制播种方向发展。存在的问题及研究方向1)国内播种机存在的问题有以下几点:播种部件的结构型式繁杂、三化水平低。其工艺水平低、制造质量差、铸铁质量大、塑料部件寿命短,粗制滥造现象严重。主要研究方向:从配套机型上看,给大、中型拖拉机配套急需更新换代。应研制开发中、小型联合作业播种机;研制为大功率拖拉机配套的大豆宽幅窄行密植和大垄密植精量播种机;急需提高工艺水平提高制造质量,广泛采用新工艺、新材料。1.2.4 设计依据： 浅耕开沟机构中耕深50H100(单位：mm)浅耕宽度：B=1800mm 开沟机构畦沟沟深：100h150(单位：mm) 沟宽B=200mm 功效：56亩/h 切土节距S=46 余摆线1 设计的浅耕开沟机构应挂接在履带式行走底盘上，且沟深可调。 建议：开沟刀盘与浅耕刀辊在一根轴上 建议：浅耕机构采用旋耕，开沟机构采用旋转刀盘 建议：开沟刀盘上采用起垄刀 注意：考虑沿田埂周边开畦沟时，土壤不抛洒出田埂上及外延 注意：应考虑刀片的安装方向 注意：应考虑刀辊的旋转半径，开沟刀盘旋转半径，轴上的布置位置及关系，开沟铲与浅耕机构机架的连接关系，整个机构与底盘的连接关系。2 总体方案确定及主要参数的选择2.1 浅耕开沟机工作部件支架的选定 依据南方农作物种植农艺要求，箱面宽度为2.0m,，可配套侧边传动幅宽为2.0m的大型旋耕机的传动系统和结构作为主体支架。2.2 浅耕开沟机耕幅及配套动力的确定根据主机动力输出功率和旋耕作业时单位幅宽功耗可对配套动力进行初步选定,而幅宽过大(刀片增多)将导致发动机工作过载,合适的幅宽则可保证主机功率的充分利用。实际中配套动力的初选可采用经验公式B=0.260.29N,但最终的确定必须经过试验验证。事实上,对于同一种旋耕机,主机功率大的配套并不一定有好的作业质量,相反却有可能造成功率的浪费,通过试验能合理确定对应幅宽的最佳配套功率,可以避免“大马拉小车”的情况。耕幅与拖拉机的功率有关，并影响旋耕机与拖拉机的配置方式。耕幅B与拖拉机动力输出轴的额定输出功率大体成以下关系（已考虑拖拉机提升能力在内）：B=0.260.29N 式中N拖拉机发动机的额定功率（KW） 本设计中考虑到南方农作物的农艺学特点，为使浅耕开沟机构具有更好的适应性故选取: B=2.0m 故N=47.5KW59.1KW.参考耕幅相同的旋耕机，1GQN-200，1GQNB-200所配套的动力为55-75马力，考虑到所设计的浅耕机耕深较旋耕机要浅，因此可配套动力为60马力的牵引机构。2.3 浅耕开沟机构与履带式底盘的挂接方式 浅耕开沟机构与履带式底盘的挂接方式有三点悬挂，直接连接和牵引等三种连接方式，我国各种类型的旋耕机构目前采用前两种联接方式。三点悬挂式旋耕机的悬挂方法类似铧式犁，动力由拖拉机动力输出轴通过万向节传动轴传递至浅耕机构的中间齿轮箱，然后再由万向节轴传递至侧边齿轮箱驱动刀轴转动。2.4 浅耕开沟机最优传动方案的选择 本文设计中所采用的支架是大型旋耕机的支架，而对于旋耕机其传动形式一般有全齿轮传动及齿轮-带轮，齿轮-链轮等传动形式。动力传动的路线大致有两种，第一种是拖拉机动力输出轴万向节传动轴中间齿轮箱旋耕刀辊，第二种是 拖拉机动力输出轴万向节传动轴中间齿轮箱侧边传动箱（链传动及齿轮传动）旋耕刀辊。 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，这里我们选用侧边传动。图1 传动方案一Fig. 1 The first transmission scheme 方案一可行性分析：动力由动力输出轴万向节中间齿轮箱输入轴经一对锥齿轮减速再由圆柱齿轮三级减速在由侧边链传动箱将动力传递至刀轴 优点：侧边链传动可时间较远距离的精准传动且噪音小。 缺点：中间齿轮箱结构复杂，侧边链传动相比齿轮传动无法传递较大的力。 图2 传动方案二Fig. 2 The second transmission scheme 方案二可行性分析：动力传入到中间齿轮箱的输入轴经一对锥齿轮减速后万向节由侧边齿轮箱里的圆柱齿轮减速后传递至刀轴。 优点：结构简单，传动精准，可传递较大的扭矩，且易于制造。 缺点：传动距离有限。综合考虑两种方案的优缺点，方案2结构简单，可传递较大的功率及扭矩，且易于制造，其传动距离满足性能要求，故选择方案2做为传动方案。2.5 浅耕开沟机的刀轴转速选定 在机组前进速度不变的情况下，浅耕机灭茬及耕地的效率随刀轴转速的增加而增加，较理想的配合是较高的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，刀轴转速有增加的趋势。浅耕机的刀轴转速逐渐增加至300r/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，本设计旋耕机刀轴转速选择300r/min左右的转速,在后文中将根据传动方式确定具体的刀轴转速。3 浅耕弯刀的选取及排列方式3.1 旋耕刀的结构组成旋耕刀主要有侧切面、正切面、过渡面三部分组成，旋耕刀各部位名称下图，侧切面具有切开土垡，切断或推开草茎、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。图3 刀的结构设计图Fig 3 The Knife structure design drawing3.2 浅耕刀片的选择3.2.1 刀片型号的选择 旋耕刀是浅耕机构的主要工作部件，刀片的形状和参数直接影响旋耕的工作质量，目前国内外对旋耕刀刃口曲线形状和结构参数作了大量的研究，就横轴旋机上的刀齿而言主要有刚性和弹性两大类，刚性刀按其外形分有直刀、L形刀、弯刀、凿形刀等类型。根据GB/T5669-1995，旋耕刀分为型刀，型刀和型刀。 型刀主要用于水旱田耕作。刀辊回转半径R有225、245、260mm三种； 型刀主要用于水田绿肥，稻茬，麦茬较多的田地作业。刀辊回转半径有195、210、225、245、260mm五种； 型刀主要用于浅耕灭茬作业，刀辊回转半径R有150、175mm两种。 根据设计要求，选用T175型浅耕弯刀，刀辊回转半径为175mm，其结构如上图所示。3.2.2 刀座间距和弯刀总数的设计和计算弯刀端部对土壤适当的撕裂挤压作用可以降低功耗。但撕裂过大又使土块均匀性较差，并使用同一截面相继入土刀片的切土节距加大而功耗增加。适当提高刀座间距和选用刀幅较宽的刀齿，可以减少刀齿总数和降低功耗,翻阅相关研究文献及考虑到南方作物的农艺学特点，现选用单刀幅宽b=45毫米。弯刀总数可按下式计算: （1） =1000=44.4(把) 取整=44式中：B 耕幅（米） 刀座间距（毫米） Z 每切削平面内刀齿数 弯刀总数取整偶数3.2.3 弯刀在刀轴上的优选排列设计弯刀的排列是否合理，在很大程度上决定了旋耕作业质量的好坏，旋耕阻力的大小和功率消耗等重要性能指标。本设计吸取了国内外样机的先进技术，采用了以幅宽中央为基准，左右分成几个小区段的匀称、对称和左右螺旋线排列。着重考虑了刀轴回转入土的动平衡，也考虑了静平衡等角布置；左右弯刀应相继顺序交替对称入土，尽量减少刀齿数目，以求受力均衡、稳定，力求土块大小匀称，区段适中，表层平整；相邻两刀齿的夹角应尽量大些，以免夹土、堵泥，又便于制造。根据相关文献综合分析可提出了三种可行的排列，对其进行比较，并对个别刀齿作调整，从而改善旋耕机的动力性能。最后优选出一种比较合理先进的排列方案。从上述理论和优选结果，所设计的刀齿排列方案应尽量满足以下要求： a、刀轴每转过18o左右应有一把弯刀入土，保证均匀性。 b、要以幅宽中央为基准，左右分开几个区段呈均匀、对称和左右螺旋线排列，不平衡横力矩分布比较均匀。 c、左右弯刀从幅宽中央基准线两边相继交替对称入土，轴向受力平衡、稳定性好。 d、土块大小比较匀称，碎土性能好。 e、相邻两个小区的刀齿相互交替工作，使相继入土刀齿的轴向距离较大，使刀轴上的扭矩和弯矩较为分散。 f、每个区段由三把弯向相同的弯刀组成，耕后地表面起垄适中、表层平整。 g、每米幅宽约20把弯刀，减少了刀齿数目，有利于旋耕阻力和金属耗能的减少3.3 材料和技术条件 用GB69965规定的65Mn钢制造。切削部分必须进行淬火处理，淬火区硬度为HRC5055。旋耕弯刀应用样板进行检查，刃口曲线形状误差不得大于3mm。4 开沟器的设计4.1 开沟部件具体结构参数的确定 结合履带式底盘的结构特点，利用旋耕机刀轴的空心结构，在刀轴上安装一圆盘式开沟部件。为能开出形状规则深度均匀沟内干净沟型整齐的排水沟，需要考虑多个方面因素，即对各工作部件进行确定。其中包括刀片型号及刀片数量，刀盘的结构和尺寸参数，开沟铲的结构参数及挡土板的结构等，现分以下几个方面，逐步进行选择设计。4.1.1 刀片型号旋耕刀是旋耕机的主要工作部件，刀片的形状和参数直接影响开沟工作质量，目前国内外对旋耕刀刃口曲线形状和结构参数作了大量研究，就横轴旋耕机上的刀齿而言主要有刚性和弹性两大类，刚性刀按其外形分有直刀、L形刀、弯刀、凿形刀等型。其中直刀主要用于对已经翻耕的土地进行碎土作用，L形刀、弯刀(铊刀)、凿形刀则用于初耕，L形刀结构简单，但工作稳定性差，且易缠草;凿形刀主要适应在早作砂性土壤中采用超进距旋耕作业，可节约动力消耗；而弯刀有好的滑切性能，脱草性能好，工作平稳，多用于水田耕作和草原耕作，在稻田旋耕得到广泛应用。针对以上情形选用弯刀片作为开沟的刀片。 弯刀片由侧切刃(包括侧切面)和正切刃(包括正切面)两部分组成。其中主要尺寸有:R0为旋耕起始半径，Rn为侧切刃口上任一点半径，R1为刀片在弯折处的刃口半径，Rmax为刀片工作最大回转半径，max为起始半径到最大回转半径间的偏置角，b为刀片切土宽度，为刀片弯折后角(包括左弯和右弯两种)。 弯刀结构如图； 图4 旋耕弯刀结构图Fig. 4 The structure of the tiller blade 刀片的选择：由于弯形刀片对土壤的适应性较强，它的特点是切割能力强，有自清作用，不易缠草，而且有一定的翻土能力。因此刀片选用国际旋耕机弯刀S245.弯形刀片的刃口的形成原理是根据阿基米德螺旋线形成的，其材料是用GB69965规定的65Mn钢制造。切削部分必须进行淬火处理，淬火区硬度为HRC5055。旋耕弯刀应用样板进行检查，刃口曲线形状误差不得大于3mm。4.1.2 切土进距及刀片数量开沟切土过程是刀盘作复杂运动切割土壤。在刀片旋转的同一纵向平面内，前后两相邻刀片的切土间距，称为切土进距，记作S。相继作用与土壤的两片刀片，描绘出相同的彼此移开一个切土节距S的曲线，形成断面变化的垡片。如图5所示： 图5 正转开沟土壤垡片形成示意图Fig. 5 The sketch map of the soil slice forming in deasil rotary ditching 切土节距S由开沟刀盘的运动参数和结构参数确定。S是刀盘转动角的时间内旋耕刀辊轴前进的距离，z是刀盘上同一切削面上刀齿的安装数量。可计算为: （2） 式中: vm一机器前进速度,m/s t一机组前进时间, t z一旋转切削面刀片数; 一刀辊角速度,rad/s; n一刀辊转速,r/min S一切土进距,m 垡片的厚度及土壤破碎程度由S值确定，因此切土进距的大小直接影响碎土质量。由上式知降低机组前进速度、提高刀轴转速、增加每切割小区内的旋耕刀数，都能减少切土进距，提高碎土质量。但机组前进速度过慢，生产率底;刀轴转速过快，机组的安全性能降低;刀数增加，刀间空隙度小，容易缠草堵泥。因此，切土进距不能设计过小，一般在中等粘度的土壤(含水率20%30%)中作业，正转作业切土进距46cm左右，耕作质量即能满足农艺要求。现取较小值4cm进距作计算，结合4LZ-0.6型水稻联合收割机履带底盘的行进速度，开沟作业采用一档操作其速度约为1.5km/h,代入公式中得：(片） （3） 圆整计算结果，选取单位切割面上刀片数量为2片。4.1.3 刀片直径计算刀片最大切削半径Rmax：Rmax的确定与设计耕深和传动箱结构结构有关，耕深增大，要求R增大，切削扭矩也随之增大，因此在满足耕深的要求及传动箱结构尺寸允许的情况下，Rmax应尽量取小值。刀片切土宽度b（工作幅宽）：b的大小影响旋耕机的工作质量及功率消耗，若b增大旋耕刀辊的刀片数减少，则相邻刀片间距增大，有利于减少堵塞现象，功率消耗不变，但碎土质量差，为了保证碎土质量，就要减少机器的行进速度，故b不宜过大。为了保证耕深及适宜的刃口长度，刀片切削半径R0的大小可由下式确定： （4） 式中： S刀片最大进给量，mm a最大设计耕深，mm开沟刀盘的正切回转半径与许多结构参数有关，现拟开沟结构尺寸如图6所示： 图6 开沟部件结构尺寸示意图Fig. 6 The sketch map of the structure size of the ditching components 正切面回转直径取决于最大开沟深度hmaz刀轴传动箱尾部圆角半径r，开沟机处于最大开沟深度时传动箱底部离地间隙1，刀轴中心与变速箱的距离L和正切面与变速箱的安全间隙2，其数学表达式为: （5） 结合履带式底盘的结构特点，以及设计任务要求，各参数的 设计尺寸为:hmax=200mm ; r=55mm ; L=350mm ;=10 mm;80 mm。 计算得： 为提高抛土距离，尽量选取较大的旋耕半径，因此取最大回转切削半径R回为270mm。4.1.4 刀片正反转的确定 正转旋耕与反转旋耕概念 旋耕机的刀片，无论其为何种形状，它在工作时的绝对运动均由两种运动合成。如图所示，一种运动是由于安装刀片的轴转动时刀片绕轴心旋转所形成的圆周运动，另一种运动是机器不断前进时所具有的直线运动。旋耕机在工作时，这两种运动同时在刀片上产生，刀片的绝对运动是这两种运动合成的结果。 正转旋耕旋耕机的刀辊的旋转方向和拖拉机前进时轮子的转向相同，旋耕刀由地表向下切土，刀辊的切土反力的水平分力与拖拉机前进方向一致。 反转旋耕旋耕机的刀辊的旋转方向和拖拉机前进时轮子的转向相反，旋耕刀由已耕土中入土，从底部开始往上切土，刀辊的切土反力的水平分力与拖拉机前进方向相反。通过分析比较，为了提高开沟质量和拖拉机的附着性能，采用正转切削方式。4.1.5 刀盘转速采用旋耕机自身的链传动，根据相关文献得:开沟需要的刀盘转速要求为200300r/min，开沟刀盘安装在旋耕刀轴上并与刀轴一起旋转。其转速为296.6r/min。线速度计算如下: （6） 4.2 刀盘结构及刀片布置原则4.2.1 刀盘结构 由前面刀片直径计算得出，刀盘最大回转半径R回=270mm弯刀最大工作半径Rmax=245mm，因此刀盘直径要略大于原弯刀安装尺寸。具体尺寸如图:刀盘最大直径R0=220mm，刀盘上刀座布置中心圆直径R1=95mm，刀盘内圆直径取R2=72mm略大于刀轴外径。 由前面计算得出同一切削面上刀片数量为12片，考虑到在近沟边两侧的抛土能力较中间强，在刀盘最外侧各安装两片，靠近刀盘中间的两个切削面各安装一片刀片，共6片弯刀。同时为了方便刀盘在旋耕轴上安装，采用哈夫式刀盘对接安装，如图2. 8示，上下刀盘通过两边焊接的钢板3螺栓连接，整个刀盘靠定位孔4固定在旋耕刀轴上。为增加弯刀片的纵向切削面，在刀盘上左右两边横向焊接了U型钢，向外扩展了两个切削面，即由紧贴刀盘的两个切削面增加到四个切削面。图7 刀盘结构图Fig. 7 The structure of blade disc 另外，为使得开出的沟型整齐，在刀轴原有刀座上、开沟刀盘两侧各加装一片切壁刀，以利于沟壁光洁成型。切壁刀为一直面弧形刀，弧形刀最大回转直径R略大于开沟刀盘最大回转直径R回23mm4.2.2 刀片布置原则刀片布置原则: 1、同一回转平面内，若配置两片以上的刀齿，每片刀的进距应相等，使之切土均匀； 2、 整个刀轴回转一周的过程中，在同一相位角上，应当只有一片刀入土，以保证工作稳定和刀轴负荷均匀。3、左刀和右刀应尽量交替入土，以保证刀辊的侧向稳定。安装方式为左右弯刀各置于刀盘两侧，保证每隔60角有一刀片入土，且保证左右交替入土，以利于刀盘的受力稳定均衡。按照下述规则安置刀片见图8： 图8 切壁刀结构及排列图Fig. 8 The structure and display of the wall-cutting blade 4.2.3 开沟铲开沟铲的设计及位置确定:为了将已切削的土壤抛出沟底，必须将土壤的水平后抛改为上抛，为此加装一个圆弧形开沟铲，圆弧和刀盘为的同心圆，开沟铲与刀盘刀片回转面间的间隙尽量取较小值，一般为11.5cm。开沟铲安装位置要求:最低点略低于刀盘最低点，保证将沟内的土壤抛干净;水平最高点基本和旋耕刀盘刀盘圆心位置平齐，有利于提高土壤抛掷高度，延长抛土行程，保证足够的抛土宽度。5 中间齿轮箱的设计及强度校核5.1 选取齿轮的材料 由机械设计手册，考虑到工厂加工条件和减速器要承受很大的转矩，选择大小齿轮材料都为20CrMnTi，渗碳淬火处理后，硬度为5560HRC，抗拉强度，屈服强度。材料加工后有较高的心部强度，主要用于制造承受中等载荷，要求足够冲击韧度和耐磨性的汽车拖拉机齿轮等零件。浅耕机为工作功率较大的工作机器，但速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）5.2 齿轮传动参数确定表1 确定齿轮齿数及传动比Table1 Choosing the number of the gear teeth and transmission ratio轴的序号12345齿数传动比总传动比Z117Z228Z317Z441Z525表2 选择传动形式Table2 Choose the transmission type传动形式齿数模数传动比圆锥齿轮传动圆柱齿轮传动Z1=17Z2=28Z3=17Z4=41Z5=25886661.651.465.3 动力计算a.各运动副的效率：圆锥齿轮传动 =0.96每对圆柱齿轮的传动效率 =0.97链传动的传动效率 =0.96万向节的传动效率 =0.98b.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：P额=0.8N发1.36=600.81.36=35.3（kw）（能耗计算）(b)算第一轴齿轮的功率、转速和扭矩：=720(转/分)0.46106 Nmm(c)第二轴功率、转速、扭矩。=720/1.65=436.4r/min(d)第三轴功率、转速、扭矩。 (e)第四轴功率、转速、扭矩(f)第五轴功率、转速、扭矩表3 主要技术参数Table3 the Main output parameters of the shafts轴次 动力输入轴 功率（kw) 35.3转速（转/分） 720扭矩（)106 0.46 34.6 720 0.4633.2436.40.7332.3436.40.7131.3181.11.6530.4296.90.985.4 锥齿轮的设计与校核5.4.1 按齿面接触强度设计传递功率P = 34.6kw 传动比 u = 1.65因为该对齿轮为闭式传动，闭式传动可按齿面接触强度估算。 （7） 载荷系数 K=1.6转矩 Nmm传动比 u=1.65齿轮接触疲劳极限 齿轮接触强度安全系数 设计齿轮许用接触应力 大端模数 圆整 大端分度圆直径 分锥角 外锥距 齿宽系数 齿宽 取b=39mm实际齿宽系数 中点模数 中点分度圆直径 5.4.2 锥齿轮校核a.锥齿轮齿面接触疲劳强度校核式 （8） 式中使用系数 动载系数 齿向载荷系数 端面载荷系数 节点区域系数 中点区域系数 弹性系数 螺旋角系数 FE锥齿轮系数 再和分配系数 许用接触应力 计算接触应力比较得 结果： 校验通过。b.锥齿齿根弯曲疲劳强度校核 计算公式 （9）为计算应力，为许用应力数值同前。复合齿形系数 重合度系数 齿根抗弯强度的锥齿轮系数 （10）载荷分配系数 弯曲应力计算值 齿根许用弯曲应力 比较得 结果： 校核通过。5.5 圆柱直齿轮的设计与校核5.5.1 齿轮设计参数 齿轮3，4，5材料和模数相同，其中中齿轮3尺寸最小，传递功率最大，因此以齿轮3为基础设计3个齿轮。传递功率 P3 = 33.2kw 传递转矩 T=0.71106 Nmm r/min传动比 i = 2.41表4 圆柱齿轮简化计算设计公式Table4 Cylindrical gear transmission simplified design formula齿轮类型按接触强度设计公式按弯曲强度设计公式直齿轮5.5.2 设计计算 圆柱齿轮传动简化设计计算公式 式中符号 a-中心距（mm） -小齿轮的分度圆直径（mm）K-载荷系数,一般可取1.22-小齿轮传递的额定转矩（）u-齿数比-小齿轮齿数-许用接触应力（MPa）-许用弯曲应力（MPa）-齿宽系数注：式中（）项中，“+”号用于外啮合传动，“-”号用于内啮合传动。闭式齿轮结构，硬齿面齿轮，滑移齿轮3采用对称布置（轴钢性较大），齿轮4也采用对称布置（轴钢性较大）取齿宽系数。因两啮合齿轮均为硬齿面，故设计计算时，应同时按接触强度和抗弯强度的计算确定尺寸，并取其中最大值。a.按接触强度设计各原动机载荷特性：工作时所受载荷交变不平稳，冲击大。故载荷系数K=1.4。 b.按弯曲强度设计复合齿形系数 =3.8 圆整 m=55.5.3 参数确定中间齿轮箱动力输出轴离地高度约为H=600mm，沟深a=150mm开沟刀盘的总回转半径约为280mm考虑轴中心距要求。动力输出轴所连万向节倾斜与水平成一定角度，其垂直高度约为100mm，所以轴3至轴5距离=600-100-(280-150)=370mm （10）求得 m=5.61圆整 m=6故最终确定三个圆柱齿轮模数 m = 6分度圆直径 齿宽 =0.4 表5 分传动箱齿轮尺寸Table5 Transmission gear box dimension齿轮序号 3 4 5分度圆直径d(mm)齿宽b（mm)102402464515045 由于旋耕机作业时，所受载荷交变，为提高齿轮承载能力且减小齿轮根切最 小齿数，采用变位齿轮。 查参考文献2，初选 =1.12，0.12 =1.12-0.12=1 204mm 查参考文献2，查取 = 0.58，= 0.55同理可算出齿轮3的变位系数 = 0.52已知不产生根切的条件 符合条件 表6 分传动箱齿轮变位系数Table6 Gearbox gear modification coefficient齿轮序号345变位系数x0.520.580.555.5.4 齿轮校核齿轮3，4，5材料和模数相同，其中中齿轮3尺寸最小，传递功率最大，若齿3校验合格，则均合格。 a.齿面接触疲劳强度校核强度条件 计算应力 （11）许用应力 （12） 查得，节点区域系数 材料弹性系数 接触强度计算的重合度与螺旋角系数 使用系数 动载系数 齿向载荷分布系数 齿间载荷分配系数 齿轮的接触疲劳极限应力 解除强度计算的寿命系数 润滑油膜影响系数 工作硬化系数 接触强度计算的尺寸系数 接触强度最小安全系数 分度圆上的圆周力 许用应力计算应力 比较得 结果： 校核合格。 b.齿根弯曲疲劳强度校核强度条件 计算应力 （13） 许用应力 （14） 模数 = 6mm齿宽 b = 45mm复合齿形系数 =3.8抗弯强度计算的重合度与螺旋角系数 齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值 抗弯强度计算的寿命系数 相对齿根圆角敏感系数 相对表面状况系数 抗弯强度计算的尺寸系数 弯曲强度最小安全系数 许用应力 计算应力比较得 结果： 校验合格。故，齿轮3，4，5都满足强度要求。6 轴的结构设计和强度校核6.1 轴的材料轴的材料选择45钢，经调质处理。查得材料力学性能数据为：抗拉强度 屈服点 弯曲疲劳极限 扭转疲劳极限 许用静应力 许用疲劳应力 6.2 轴的结构设计6.2.1 轴1的设计 轴1为锥齿轮轴轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速：功率： P=34.6kW根据式 初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。 取轴承处直径为 d=45mm轴1为与小锥齿轮一体的齿轮轴，其轴径及各段长度确定要结合所承受的扭矩及与中间齿轮箱的定位以及与拖拉机动力输出轴的连接方式等因素综合考虑。其结构如下图所示： 图9 轴1的结构图Fig. 9 The structure of the first shaft6.2.2 轴2设计与校核 按转矩初步估算轴径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速： 功率： 转矩： 齿轮直径d根据式 初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。 因轴两端有花键传递动力，所以取轴承处直径轴2上安装有一大锥齿轮，其各段长度及轴径的确定要依据所传递的功率转速以及与中间齿轮箱的定位等因素确定。其结构如下图所示： 图10 轴2的结构图Fig. 10 The structure of the second shaft6.2.3 轴3的设计校核 按转矩初步估算轴径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速： 功率： 转矩： 齿轮直径d根据式 初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。 因轴两端有花键传递动力，所以取轴承处直径轴3上有一圆柱直齿轮，其尺寸与结构根据与侧边齿轮箱的定位来确定，其结构如下： 图11 轴3的结构图Fig. 11 The structure of the third shaft6.2.4 轴4的设计校核在中间齿轮箱中的第三轴为惰轮轴，不传递扭矩，故在轴的设计计算中无需对其进行强度校核，在设计尺寸时只需参考同类产品，并满足使用要求即可。根据其上安装直齿轮的尺寸确定其直径：。其结构如下： 图12 轴4的结构图Fig. 12 The structure of the fourth shaft6.2.5 轴5的设计与校核 按转矩初步估算直径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速： 功率： 转矩： 齿轮直径d根据式 初算最小值。选取轴承处直径为d=55mm。轴5上安装有一圆柱直齿轮，此外它还是侧边齿轮的动力输出轴，你右端花键与刀轴相连将动力传递给刀轴，其结构与尺寸的确定要所传递的扭矩及与侧边齿轮箱和刀轴的定位来确定。其结构如下： 图13 轴5的结构图Fig. 13 The structure of the fifth shaft6.3 轴的强度校核 6.3.1 轴的受力分析轴传递的转矩： 齿轮分度圆直径： 分锥角： 圆周力： 径向力： 轴向力： 6.3.2 轴的弯曲强度校核表7 轴的强度校核公式Table7 Strength checking formula of shaft载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T轴1 轴2 轴3 轴4 轴5 轴1 轴2 轴3 轴4 轴5 按弯扭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最大扭矩界面强度。所选轴的材料为45钢，调质处理。因此 经验算得 故 安全7 刀辊轴的强度计算7.1 机组负荷最大的部件就是刀辊轴刀辊轴可以用实心或空心材料制造。实心轴可以传递较大的扭矩。管的尺寸应根据最大传递扭矩计算，并以附加扭曲应力验算。求截面系数最小断面的应力。通常最小截面系数在轴端处镗过管孔的地方最小。（下图所示的c-c截面） 图14 轴端c-c截面Fig. 14 The section c-c of axis 旋耕刀辊半轴扭转应力按下式计算： 式中 = = 当扭曲时，最小的截面系数：为轴的外径 管的壁厚（管的内径） 轴端的花键选择即应根据最大比压也根据平均比压。当材料硬度HRC35时，矩形端
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