毕业论文终稿-开沟机的设计（送全套CAD图纸 资料打包）

买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑毕业设计（说明书）2014届题目开沟机设计专业学生姓名学号指导教师论文字数完成日期教务处印制I原创性声明本人郑重声明本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名日期II关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属湖州师范学院。本人完全了解湖州师范学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权湖州师范学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为湖州师范学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为湖州师范学院。论文作者签名日期指导老师签名日期III开沟机设计摘要本文分析比较了国内外开沟机械的工作方法和原理，结合我国现有的开沟方式及现有小型旋耕机大量使用的现状，比较了前置和后置式开沟方式设计圆盘式开沟部件，试设计一款开沟机。本开沟机采用一个柴油机作为主动力源，利用一个齿轮分速装置输出两个转速，一个提供开沟机的前进，另一个控制开沟机开沟部分的旋转，从而工作机构和行走机构相互独立，不相干涉。开沟刀盘动力采用链传动，结构简单、轻巧，运行灵活。采用上抛，并设置挡土板，从而达到覆土要求，开沟刀盘后接开沟铲，达到了沟底平整的要求，设置弧形挡板，满足了操作安全性及碎土系数需要。再利用一个液压装置，控制开沟部分的开沟深度调节。关键词开沟；刀盘；液压装置IVDITCHINGMACHINEDESIGNABSTRACTTHISPAPERANALYZESANDCOMPARESTHEDOMESTICANDTRENCHINGMACHINERYWORKINGMETHODSANDPRINCIPLES,COMBINEDWITHTHEEXISTINGSTATUSQUOANDTHEEXISTINGWAYOFDITCHINGTHEEXTENSIVEUSEOFSMALLROTARYTILLER,COMPARINGPREANDPOSTWAYDESIGNDISCOPENEROPENERPARTS,TRYTODESIGNATRENCHERTHETRENCHINGMACHINEUSESADIESELENGINEASTHEPRIMARYPOWERSOURCE,THEUSEOFATWOSPEEDGEARUNITOUTPUTDIFFERENTIALS,THEONEOFFERINGTHEFORWARDDITCHINGMACHINE,ROTARYDITCHINGMACHINEDITCHINGANOTHERCONTROLPORTIONTOWORKWITHEACHOTHERAGENCIESANDTRAVELAGENCIESINDEPENDENT,DONOTINTERFEREDITCHINGCUTTERISPOWEREDBYACHAINDRIVE,THESTRUCTUREISSIMPLE,LIGHTWEIGHT,FLEXIBLEOPERATIONUSINGTHETHROW,ANDSETTHERETAININGPLATE,SOASTOACHIEVETHECASINGREQUIREMENTS,DITCHINGTRENCHINGSHOVELKNIFEAFTERHOURSACCESSTOREACHTHEDITCHFORMATIONREQUIREMENTSSETCURVEDBAFFLE,OPERATIONALSAFETYANDTOMEETTHENEEDSOFTHEPULVERIZERCOEFFICIENTREUSEAHYDRAULICDEVICE,THECONTROLSECTIONDITCHINGDITCHINGDEPTHADJUSTMENTKEYWORDSDITCHINGCUTTERHYDRAULICSVVIVIIVIII目录第1章绪论111研究背景及意义112开沟机概述113国内外研究现状3131国外现状3132国内现状3第2章开沟机总体设计521设计要求522总体方案设计5221开沟机类型选择5222动力系统方案确定5223开沟深度调节装置方案确定6224总体结构6第3章动力及传动系统设计731功率计算及发动机选型7311切土阻力7312开沟机功耗计算8313发动机选型1032传动系统设计10321传动比分配10IX322运动和动力参数计算10323V带传动设计11324齿轮传动设计与校核1433轴及轴上零件的设计与校核18331轴的设计与校核18332滚动轴承的选择与校核21333键的选择与校核22第4章开沟装置的设计2441开沟刀设计24411刀片型号24412切土进距及刀片数量25413刀片直径计算26414刀片正反转的确定27415刀盘转速27416刀盘结构及刀片布置原则2742开沟铲2843挡土板29第5章开沟深度调节装置的设计3051深度调节液压缸的选用及分析30511液压缸型号的确定30512液压缸行程验证3052深度调节液压系统设计32521供油方式32522平衡及锁紧32523液压系统原理图32总结33参考文献34致谢35X湖州师范学院本科毕业论文1第1章绪论11研究背景及意义我国是一个典型的农业大国，作物种植面积非常大，同时我国也是一个人口大国，对食品的需求量也非常的大，随着国家工业化进程，从农田中解放出更多的生产力，提高生产效率，我国的农业机械也在国家的扶持和工程师的研究中飞速发展，开沟作为农田作业的一个环节，在作物生长过程中的影响甚大，与此同时，其工作量大，人工开沟耗时耗力。所以，开发出一种开沟机械，就能极大的解决这个问题。本文就南方地块小，一般开沟机机型过长，不能灵活运行的情况，拟开发出一款微型开沟机，解决在小型田地作业的需要。图1开沟机油菜、棉花等作物是直根系忌湿作物，土壤水分适宜与否，对其生长发育影响甚大，水分过多会造成缺氧，直接引起植株生理代谢过程变化，针对油菜、棉花等作物生长特性，一般要求如下1、开沟要及时，以便抗旱排涝；2、沟深、沟宽要符合要求并均匀一致；3、抛土要均习。在开沟过程中能将泥土均匀抛向沟的两边，对种子的覆盖率能达90以上；4、沟要直以利于排灌；5、沟底、沟壁要光滑。目前，南方各水稻主产区大都以两季连作，10月份晚稻收获后的田块留待第二年开春后翻耕种植早稻。在过冬的近5个月时间恰好是冬油菜的全生育期，但由于油菜的种植工序较多，尤其手工开沟劳动强度大，劳动力投入多，许多农民想尽量扩大种植冬油菜面积却又因劳动力不足而耽误了，加上近些年来，大部分农村青年都外出打工，人力不足最终导致油菜种植面积还相对减少，经济效益低，导致目前有限的耕地未能得到充分、合理利用。为了充分、合理利用南方土地资源，加快种植业向农机械化、产业化方向发展，因此设计一种开沟性能好且经济实用的开沟机械，解决农民当前开沟难的问题，提高种植效率和劳动生产率，快速实现油菜种植机械化，具有重要意义。12开沟机概述开沟机产品可分为开沟机和轮盘式开沟机（1）开沟机开沟机主要由传动皮带轮、传动轴、变速齿轮箱、刀轴和机架构成。开沟机主要是与拖拉机配套使用，并由拖拉机动力驱动工作来实现开沟随着经济的发展，国家对基本建设力度加大，地下管湖州师范学院本科毕业论文2道、电（光）缆铺设工程数量激增，质量要求提高。靠人工开挖，不仅效率低下，沟槽开挖质量欠佳，且不能满足“微创”要求。因为开沟机的使用越显得重要。开沟机主要有两种第一种为开种沟而设计的开沟器，开沟器为小型从动部件，靠牵引作用力而开出适合种子发育的种床，沟形表现为小、窄、浅等特点，开沟器常作为播种机一附属部件而挂靠其上；第二种为开排水沟或其它用途的开沟机，开沟机相对较大型，挖沟机一般以主动型部件为主，消耗功率大，体积大，沟深且宽。范围广泛，结构简单、造价低廉、使用拆装方便，开沟质量好、效率高并具有开沟、碎伐、均匀排土一次完成的特点，适宜棉、麦、油菜等旱地田间开挖排水沟用。一种小型链式挖沟机，它包括有一固定在机架上的发动机，该发动机的输出轴上通过皮带轮传动机构或链轮传动机构分别与一中间轴和一液压泵相连；所述的中间轴通过一链轮传动机构或皮带轮传动机构与一链刀主轴相连，该链刀主轴上通过链刀主链轮相连着开挖用的链刀机构；所述液压泵的压力油出口经多路阀分两路分别连通于液压油缸和驱动桥上的液压马达，液压油缸上的伸缩杠杆机构与链刀机构相连；所述的发动机输出轴上通过皮带轮传动机构分别与一中间轴和一液压泵相连，所述的中间轴通过一链轮传动机构与一链刀主轴相连；所述的发动机输出轴与中间轴相联的皮带轮传动机构上加装有由手把、拉锁装置和张紧轮构成的离合机构，张紧轮靠近设置在皮带边上，并通过拉索装置与手把相连；它具有结构紧凑，体积小，重量轻，方便运输；成本低，可靠性好的特点图2河北深远机械开沟机（2）轮盘式开沟机轮盘式开沟机主要用于管道和电缆电线等地下铺设,该机械特点是开沟速度快,深度自由调节,对路面破坏小,极大的提高了生产力,节省人力物力,其特点经济效益显著，投资少、见效快，一台机器是人工的几十倍、小型挖掘机的几倍。开沟机开出的沟，可窄到10公分，深达2米，且沟直、壁陡，人工和挖掘机无法开出这样的沟；较人工和挖掘机有更高的作业效率（是挖掘机的35倍）和经济效益，特别在挖窄深沟的情况（埋管或埋电缆）下，该机的作业效果就更显突出。整机结构简单，操作方便，维护容易。湖州师范学院本科毕业论文3图3河南凤翔TD50轮盘式开沟机13国内外研究现状131国外现状国外很早就开始有机肥的应用研究，如欧美、日本、意大利、法国等，并且有着广泛的应用。随着科学技术的进步和应用范围的扩大，对开沟机的要求也越来越高，开沟装备研究工作步入一个新时代，先进的新型设备不断涌现。从结构特点和使用性能两方面来看，目前基本上以苏联和意大利为代表的两大类型。苏联从1975年开始推出一系列的旋转开沟机产品TP171A全液压铣切式开沟机、MK47犁刀铣切式开沟机。意大利主要生产DARL系列的单圆盘开沟机心及DBR系列的双圆盘开沟机。两大类型的开沟机主要区别在于前者是开挖大型沟渠的大型机械，且能一次性成沟，所采用的是切抛分开型的刀齿；后者是临时性的小沟渠，采用的是切抛合一型的刀齿711。例如，美国BURKEEN公司有3种开沟机，功率范围在97343KW之间，B30B型开沟机的功率为343KW，挖沟装置与驾驶位置间采用橡胶减振隔离，网状ROPS防止驾驶员被抛起物击伤，独特的液压驱动链张紧装置可实现挖沟深度的改变。美国VERMEER公司生产的以RT450为代表的开沟机，开沟深度可达152M，开沟宽度为1330CM，静力液压系统制动，可适用于多种工况。MAXON公司已生产出10种PARSONS品牌开沟机目前，国外挖沟机的代表机型有切削开沟机、螺旋助推式开沟机、侧置式公路开沟机、圆盘旋转式开沟机，主要特点是以大功率，重机型为主，功耗大，体积也大。现国外开沟机生产已向多样化趋势发展，且更趋专机专用，开沟机只用于开沟作业，而当机械不开沟时只能闲置。这种情况并不符合我国的国情。132国内现状我国开沟机的种类很多，60年代开始从国外引进，从七十年代开始正式研制旋转开沟机，通过自身研究和借鉴国外的经验，目前逐步形成了适合我国国情的开沟机系列，到现在已经有几十种型号。其主要型式有四种（1）铧式犁开沟机铧式犁开沟机属于从动型工作部件，利用“刨削”原理，沿直线运动对土壤进行刨削。加工过程相对铧式犁切削速度要大。铧式犁型开沟机主要应用于蔬菜的栽种和植树造林等，我国主要有KGTP和京HK14两种类型，KGTP工作原理；随着机组前进，犁尖入土，开轴的土沿着犁体上升。湖州师范学院本科毕业论文4冀板将土推向两面三刀侧、冀尾板将沟壁压紧，形成梯形断面的沟渠，达到列沟培土的目的。京HK14开沟机在工作时，前面的犁铧起土，分土板片土扣翻到两面三刀侧，形成农艺要求的一种沟型12。该机型入土阻力小，质量轻，工作性能好，可以开出成型沟，但沟型断面不平整。（2）链齿式开沟机1992年，江西省农机研究所和江西农业大学针对果园开沟，设计了与丰收180GV拖拉机配套的1K30型链齿式开沟机13，开沟机通过链条上的刀齿逆向切削土壤，切削垡片由链齿出沟面，再由双向搅龙输送到沟两测，完成开沟作业。1K30型开沟机主要特点；开沟理管时，沟形一次成型，种植山药可不开沟只松土，刮土板改变刀齿排列，达到深松土60100CM，可节省大量人力。配套拖拉机功率1737KW,开沟深度600MM、1000MM、1500MM，开沟宽度140MM、160MM、200MM、300MM，工作速度200600M/H。（3）螺旋式开沟机2000年东北农业大学针对了泥炭（沼泽地的产物）的开采而设计了一种1KL100型立式螺旋式开沟机14，其工作部件采用锥螺旋式搅龙切抛土，可开挖出较大型梯形沟渠。在立式开沟机的思路上，2001年昆明市农业机械研究所又研制出1KS22型双轴立式旋转开沟机。采用双轴结构，两套旋转方向相反的刀轴同时切抛上下沟土，能开出小型矩形沟渠。（4）圆盘式开沟机圆盘式开沟机属旋转式开沟机，将开沟部件做成圆盘式结构，利用动力输出轴带动刀盘旋转切削土壤，我国从七十年代开始正式研制，通过自身研究和借鉴国外的经验，目前逐步形成了适合我国国情的开沟机系列15。定型为东方红75拖拉机配套的1KD100单圆盘旋转开沟机和1KD100双圆盘旋转开沟机，为铁牛55拖拉机配套了1K80双圆盘旋转开沟机。结合我国国情出发的即要求重量轻，结构简单，又要求能耗小，生产率高。到80年代，圆盘式开沟机又生产出一系列产品1KSQ35型（配套88千瓦拖拉机）、1K0型、1K351A型、1K35型、1KH35型等16。近年来，随着国家对绿色农业的大力倡导，有机肥在农业上得到广泛应用和发展，特别是在果园的应用上，使开沟机的研究方向逐渐向果园有机肥开沟机方向发展。果树园林业是现代化大农业的重要组成部分和富民工程的重要途径，施肥是果树生产管理中的重要技术措施，其合理与否直接影响果树生长、产量、果品质量及经济效益。因此，研制出一种适于果园施肥开沟的机械，对减少人力和物力资源的浪费、提高劳动生产率具有重要意义。湖州师范学院本科毕业论文5第2章开沟机总体设计21设计要求采用一个柴油机作为主动力源，利用一个齿轮分速装置输出两个转速，一个提供开沟机的前进，另一个控制开沟机开沟部分的旋转。再利用一个液压装置，控制开沟部分的开沟深度调节。开沟机的总体参数选定如下开沟机工作环境为果园、深度不超过400MM，沟宽限制在150MM300MM。链刀式开沟机的基本参数为开沟宽度200MM开沟深度400MM链条线速度115M/S前进速度100300M/H配套动力88KW动力输出轴转速2400R/M22总体方案设计221开沟机类型选择为了适用于多种土质、工作环境以及与通用的手扶拖拉机匹配，本次选用圆盘式开沟机。222动力系统方案确定本开沟机采用一个柴油机作为主动力源，利用一个齿轮分速装置输出两个转速，一个提供开沟机的前进，另一个控制开沟机开沟部分的旋转，从而工作机构和行走机构相互独立，不相干涉。具体传递方案如下即，发动机经过离合器与V带传动到减速箱，减速箱通过齿轮分出两个转速，一个传给车轮，一个通过离合器与V带传动到开沟器。湖州师范学院本科毕业论文6图21动力传递方案图22减速箱方案223开沟深度调节装置方案确定深度调节装置通过液压缸与开沟器臂实现，液压缸无杆腔供油开沟器提起，有杆腔供油开沟器放下，从而实现调节开沟器高度。224总体结构利用微型耕作机的动力带动整个开沟部件的运转，开沟的刀盘采用中间式，在刀盘上焊接刀座，用螺栓将刀座和旋耕刀联接起来；通过螺栓将刀盘与刀轴联接起来，使刀盘旋转，进行开沟工作，为了满足旋耕刀工作时的滑切性能和脱草性能且在稻田进行工作，故选用弯刀做为开沟工具；为了更好的提高碎土性能和对操作者进行保护，设计左右两块弧形挡板，最后设计一个支撑架杆，对整个开沟部件进行固定。总体结构如下图湖州师范学院本科毕业论文7图1总体结构图第3章动力及传动系统设计31功率计算及发动机选型开沟过程中，刀片在土壤中连续运动进行切削，被切削下来的土壤，其中一部分在切削刃前面形成土堆，被刀片带着向前移动；一部分土壤在挤压力的作用下越过切削刃前面的土堆进入杯形刀体内。由此可见，在开沟过程中刀片除了遇到切削阻力外，还会遇到土壤进入杯形刀体内的阻力及带动土堆的阻力，后二项合称为装土阻力。切削阻力与装土阻力之和称为总阻力6。开沟机功耗及阻力的计算方法还不完善，主要通过借鉴其它切削经验公式来计算，且不同的参数下所使用的经验公式也不同，因此探求合适的阻力计算公式是非常关键的。311切土阻力切削总阻力计算公式71359098018RSCHFCBE式中土壤坚实度计的冲击次数，取15SSC切削厚度刀片宽度CB刀片切削角，对于圆弧形刀片刀片切削角等于后角2刀片尖角计算系数，取081HEHE湖州师范学院本科毕业论文8将上式中的切削厚度、刀片切削角和刀片厚度作相应的调整后得到单个刀片的切削阻SCHFCBE3514677084135N开沟机盘刀总切削阻力101TRFZN式中Z链条上同时与土壤作用的刀片数。工作时有5组即约10把刀片同时切土。由于刀片受到各种冲击的影响，在设计时应加入动载系数，一般情况下动载系数0K取13158，则01340534TTFKN312开沟机功耗计算（1）开沟装置总功耗开沟机的总切削功耗为5342/1069TTAPFVNMSW开沟机的总切削比功3203/417/084TTKJMSQVSS式中比功，单位立方米作业量的切削功耗沟的断面面积S表23土壤容重土壤级别土壤名称难易系数容重砂和粉砂土种植土075150001600012000轻粘土小石头夹有碎石当砂土09160001700017500亚粘土重粘土干黄土10180001750018000重粘土硬黄土含石块的粘土131950020000湖州师范学院本科毕业论文9石块与粗卵石19500密实硬黄土轻质泥灰土不坚实页岩岩石201950019000200002000033000沿沟深方向提升土壤的功耗每次切削下来的土壤层的重心都相同，距地面为05H，则050318054198RPPQHKW式中，土壤颗粒在链刀与沟侧壁间滞塞的可能系数，取1PPK土壤容重土壤容重9是土壤在未破坏的自然结构下，单位容积中的重量，通常以表示。土壤容3/NM重大小反映土壤结构、透气性、透水性能以及保水能力的高低，一般耕作层土壤容重118103N/M3，土层越深则容重越大。各种土壤的容重数据见表23。被运送土壤与沟道土壤的摩擦功耗025COSFPQH031854019COS501439W式中土壤的内摩擦系数，见表242表24土壤摩擦系数土壤名称内摩擦系数外摩擦系数砂058一075073粘土07一105一075小块砾石09一11泥土灰075一106一075饱含水分的粘土018一042碎石09084则开沟机装置总功耗为0129814309810693461975HFRTPWW式中开沟链的传动效率湖州师范学院本科毕业论文10配套动力到开沟装置的传动效率2（2）开沟机前进功耗传动机构功耗043461938647WPW对于机组前进所受的阻力FA，可以做受力分析，如图22，则SINCOSATTFGF4753507345COS04125N图22开沟机前进状态受力分析式中G一机器自重滚动阻力系数，取0079开沟机前进功耗03412504/138647105438AWFVNMSPW式中机器行走的传动效率开沟机的总功耗为0346194075387AP313发动机选型根据开沟机功耗选用蓝天1DN4型多功能农用微型耕作机功率44千瓦转速1800转/分32传动系统设计321传动比分配总传动比为180/63I322运动和动力参数计算（1）各轴的转速湖州师范学院本科毕业论文11耕种机动力输出轴为0轴，变速箱主轴为轴，车轮轴为轴，刀轴为轴，各轴转速为018/MINNR29/450/IR32NN（2）各轴的轴功率04DPKW22109846K22701W2313PK（3）各轴输入转矩T11950/546/1804NNM229739P35/3/25T初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，查参考文献2表153得，015A又由。将有关值代入公1426P180N2417P260N3976P3125N式可见得3MIN0DA133MIN10426595PDCM取150DC同理计算可得2C350DC323V带传动设计1）确定计算功率CP湖州师范学院本科毕业论文12已知；KWP1963MIN/140RNM查机械设计基础表138得工况系数；251AK则KWKAC936252）选取V带型号根据、查机械设计基础图1315选用A型V带,CPMN3）确定大、小带轮的基准直径D（1）初选小带轮的基准直径MD801（2）计算大带轮基准直径；DID9625201）（）（带圆整取，误差小于5，是允许的。M624）验算带速SMSNDVM/25,/036160483160带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距中心距27021021DDA初选中心距M6（2）基准长度MADDALD6124840820830221210对于A型带选用LD125（3）实际中心距MAD74026804200湖州师范学院本科毕业论文136）验算主动轮上的包角1由AD35718012得120867401主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数ZLARKPZC0，查机械设计基础表133得MIN/14NMMD81；KWP80（2），查表得；2IN/140带，RNMKWP170（3）由查表得，包角修正系数6295K（4）由，与V带型号A型查表得LD530L综上数据，得64930517086Z取合适。15Z8）计算预紧力（初拉力）0F根据带型A型查机械设计基础表131得MKGQ/10NQVKZVPC810036195023651029）计算作用在轴上的压轴力QF湖州师范学院本科毕业论文14NZFQ51092816SIN2I0其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表带型带轮基准直径MM传动比基准长度MMA801D6221250中心距（MM）根数初拉力N压轴力N5835110810955324齿轮传动设计与校核选择最后一级传动的齿轮进行设计计算（1）齿轮相关参数的选择选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）根据设定的传动方案，采用软齿面直齿轮传动。2）由于此机构中齿轮传动为低速级齿轮传动，速度不高，故选用7级精度3）材料选择小齿轮材料为20CRMNTI，渗碳淬火，硬度为300HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料差为60HBS。4）取小齿轮齿数Z120，则大齿轮齿数Z2IZ122040，取Z240（2）按齿面接触疲劳强度设计设计计算公式132131TETDHKTUZD确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数13T2）计算小齿轮的转矩1453390PTN5591037210NM湖州师范学院本科毕业论文153）由参考文献2表107选取齿宽系数1D4）由参考文献2表106选取材料的弹性系数89EZMPA5）由图1021E按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接LIM1650HA触疲劳强度极限LIM250HMPA6）由式1516HNNJL计算应力循环次数设该齿轮的工作寿命为12年，每年工作180天，每天10小时，则8160312803108276N7）由参考文献2图1019查得接触疲劳寿命系数；197HNK2HN8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，取安全系数S1。由式得16LIMNHS1LIM0971650HNKMPAS2LI2计算尺寸1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值1TDH2332TETDKTZUD523212041896476M2）计算圆周速度183647012/601TNMS3）计算齿宽B193476DT4）计算齿宽与齿高之比B/H模数2032350TTDMMZ湖州师范学院本科毕业论文16齿高212532579THMM齿宽与齿高之比B647895）计算载荷系数根据，7级精度，由参考文献2图108查得动载荷系102/MS105VK直齿轮，假设由参考文献2表10310N/ATKFB；H由参考文献2表102查得使用系数；15AK由参考文献2表104查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，2223120860HDKB将数据代入后得231164523由，查参考文献2图1013得；故载荷系数B64789H24HK1FK150123465AVHK6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得3TTD334657981DM7）计算模数M320MZ（3）按齿根弯曲强度设计弯曲强度设计公式为32FASDKTYZ确定公式内的各计算数值1）由参考文献2图1020D查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限湖州师范学院本科毕业论文17105FEMPA2105FEMPA2）由参考文献2图1018查得弯曲疲劳寿命系数198FNK203）计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S13由式得FNEKS11098157915383FNEKMPAAS27226FP4）计算载荷系数K2815013204AVF5）查取齿型系数由参考文献2表105查得，18FAY23FA6）查取应力校正系数由参考文献2表105可查得，15SA2169SAY7）计算大小齿轮的并加以比较FASY128504893FASY216927FAS小齿轮的数值大。设计计算根据式（27）得53204104896M对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数M大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力湖州师范学院本科毕业论文18仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数496，并就近圆整为标准值M5，按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮数310DM205Z大齿轮齿数，取4324ZU4这样设计出的齿轮传动既满足齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。（4）几何尺寸计算1）计算分度圆直径32051DZM42）计算中心距（29）3480192362DA3）计算齿轮宽度考虑到尽可能的减少质量和缩短变速器的轴向尺寸，应该选用较小的齿宽。若使用宽些的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿齿宽方向受力不均匀并在齿宽方向磨损不均匀。通常更据齿轮模数M的大小来选定齿宽。直齿BKCM,KC为齿宽系数，取为459（30）斜齿BKCMM，KC取6095第一轴常啮合齿轮副的齿宽系数，KC可取大些，使接触线长度增加、接触应力降低，以提高传动平稳性和齿轮寿命。所以小齿轮齿宽取20MM,大齿轮齿宽取20MM（5）验算315321024TTFND324/10/MATKMB合适。33轴及轴上零件的设计与校核331轴的设计与校核本次设计选到刀轴的外径D为50MM。由于农田土壤的复杂性，至今尚缺乏表达旋耕阻力及能耗与土壤动力特性、耕作机具参数之间湖州师范学院本科毕业论文19明晰的、便于应用的关系式，所以通过以下半经验公式进行计算P（3）0/2MDBHVP式中B耕幅，MM；H耕深，MM；VM机组前进速度，KM/H；P0切土比阻，KN/M；VD刀滚外缘线速度，M/S；未耕土壤密度，MG/M3切土比阻P0与土壤质地、耕深等多种因素有关，由实验取得为324KN/M,从农业土壤力学一书中得知未耕土壤密度为269MG/M3。计算P502011100032466265/232KW由公式T9550P/N955032/256157NM当轴回转时，有三把刀进行工作，两把弯刀和一把直壁刀，由于直壁刀所受的阻力很小，可以忽略不计，则只要考虑两把弯刀同时进行切削土壤的情况，一把弯刀通过焊接在刀盘上的刀座固定，对轴产生扭转变形；另一把弯刀通过焊接在刀盘上的U型钢与之相连，对刀轴同时产生弯矩和扭转变形。由于每把弯刀的参数基本一致，则每把弯刀产生的弯矩为T/2，即785NM,又因为TFL,从此式可以求出弯刀给轴带来的载荷F的大小，由弯刀的最大回转半径为270MM可求出切削阻力F785/027291N湖州师范学院本科毕业论文20图A分析了刀盘对轴所产生的力效应，力F2原来的作用点在垂直刀盘所在平面70MM的平面内，利用力的平移定理将其移到刀盘所在平面内，此力在平移后相当于对轴附加了一个弯矩，其值为MF27029170203NM如图A中所示，根据力的平移定理将力F1平移至轴心，将附加一个扭矩，其大小为TF1270291270786NM将力F2再次平移，F2会附加一个和力F1同样的附加扭矩，大小与方向相同。各力的方向如图A中所示，作出其扭矩图，如E所示。为了计算的方便将图A中平移后的两个力进行合成，如图B所示，合成后的合力F为F13，方向如图中所示。以合力F的方向为纵轴为方向建立直角坐标系XOY对刀轴进行受力分析，如图C所示，利用平衡条件对其进行计算，建立平衡方向有P1P2F0XP2730M365F1PM解之得P21176NP11734N力P1、P2将轴心各产生一个弯矩，其大小为M1117636543NMM21734365633NM湖州师范学院本科毕业论文21作出其弯矩图，如D所示，从弯矩图中得知其最大弯矩为633NM，从扭矩图中得知最大扭矩为1572NM，根据弯曲强度条件利用下式对轴进行校核（4）MAXAXMW因为刀轴为空心轴，W查机械设计表154得其计算公式为W（5）3410D其中D为刀轴的大径，D1为刀轴小径。计算得W01503144/5046125MM3则1033MPA60MPAMAX630125所以轴的强度能够满足弯曲强度要求。根据扭转强度条件利用下式对轴进行校核（6）TTTW计算得35MPA157206TTMPA所以轴的强度能够满足扭转强度要求，综上所述可知，轴能满足工作时的强度要求，使刀盘能正常的工作。332滚动轴承的选择与校核因轴承主故要承受径向载荷无受轴向载荷，初步选取球深沟轴承。其主要性能和特点主要承受径向载荷,也可同时承受小的轴向载荷。当量摩擦系数最小。在高转速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内、外圈轴线偏斜量不大于，大量生产，价格最低。861这里选输出轴上的轴承校核（其它轴承的选择和校核略）。为了方便安装，两端选用相同型号的轴承。因轴承承担的径向力远远大于轴向力，参照工作要湖州师范学院本科毕业论文22求，初选6205型号的轴承。验算轴轴承的使用寿命为12小时/天180天/年10年21600小时1）对左端，已知，在理想状况下无轴向力，故，所以X1，Y0。1574RNFARFE根据GB27689，选6205型轴承，查得C108KN，695KN。C0求当量载荷P查参考文献2表136得1218，取18。FP3818574103PFNXFR验算6205轴承的寿命3966806492160301CHLHPN所以6205型满足要求。2）对左端，已知，在理想状况下无轴向力，故，所以14RNFARFEX1，Y0。根据GB27689，选6205型轴承，查的C108KN，C0695KN。求当量载荷P查参考文献2表136得FP1218，取18。XFR1830457FNP验算6205轴承的寿命53661084276102605CHLHPN所以6205型满足要求。轴承校核完毕。333键的选择与校核此设计涉及两类键平键和花键，其选择见装配图。现选择变速箱输出轴上的矩形花键进行校核，其基本尺寸为NDDB8MM36MM42MM29MM。假设载荷在键的工作面上均匀分布，每个齿工作面上压力的合力F作用在平均直径处。MD此处为静联接，其校核公式为湖州师范学院本科毕业论文2340PMPZHLDT3102式中T传递的转矩，已知T69211NM；载荷分配不均匀系数，取08Z花键的齿数，取Z8H花键齿侧面的工作高度，矩形花键中41DD4236H052CML齿的工作长度，取L29MM花键的平均直径，矩形花键中MD（DD）/24236/239MM42花键联接的许用挤压应力，查参考文献2表63得120MPAPP则由式（40）得MPA120MPA符合要求，校核完毕。619532800169P湖州师范学院本科毕业论文24第4章开沟装置的设计在选取了后置开沟方式的基础上，在原有旋耕机刀轴上安装一圆盘式开沟部件1720。为能开出形状规则、沟内干净、沟型整齐的排水沟，需要考虑多个方面因素，包括刀片型号及数量，刀盘的结构参数，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。41开沟刀设计411刀片型号旋耕刀是开沟机的主要工作部件，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。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、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；凿形刀主要适应在旱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21，其结构如图RON1BMAX侧切面正切面侧切刃弯折始线正切刃图2旋耕弯刀结构图弯刀片由侧切刃（包括侧切面）和正切刃（包括正侧面）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）。湖州师范学院本科毕业论文25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IIS245。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。412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。如图26所示,图3正转开沟土壤垡片形成示意图O1AHSBMTXY湖州师范学院本科毕业论文26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切土进距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TS内,旋耕也辊2Z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SVMT（1）2MVZR60MVZN式中VM机器前进速度，M/S；T机组前进时间，S；Z同一旋转切削面刀片数；刀辊角速度，RAD/S；N刀辊转速，R/MIN；S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，降低机能前进速度、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（含水量2030）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，湖州师范学院本科毕业论文27拖拉机行使速度一般采用一档操作，其速度为11KM/H，代入公式中，得Z179（片）60104263VMSN圆整计算结果，选取单位切割面上刀片数量为2片。413刀片直径计算刀片最大切削半径RMAXRMAX的确定与设计耕深和传动箱结构有关，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，旋耕刀滚的刀片数减少，则相邻刀片问距增大，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，就要减小机器的行进速度，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RO的大小可由下式确定（2）220MAXMAX0RSR式中S刀片最大进给量，MM；A最大设计耕深，MM。正切面回转直径取决于最大开沟深度HMAX，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222，如下图其数学表达式为；RHMAXR1RL2在蓝天1DN4型多功能农用微型耕作机上，各参数的取值为HMAX160MM；R825MM；L280MM120MM；210MM。计算得2525R270图4开沟结构尺寸示意图DHMAX1湖州师范学院本科毕业论文28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270MM414刀片正反转的确定旋耕机的刀片，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。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。为了提高开沟质量和耕种机的附着性能，采用正转切削方式。2415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，本旋耕刀盘设计转速为300R/MIN，以满足开沟抛土的要求。线速度计算如下U1R3002/600256686M/S416刀盘结构及刀片布置原则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RMAX245MM，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R0220MM，刀盘上刀座布置中心圆直径R195MM，刀盘内圆直径取R252MM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，如图示，左右刀盘通过焊接的钢板用螺栓连接，整个刀盘通过定位孔用螺栓与刀轴上的刀刀座固定在刀轴上。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。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）23MM，结构如下图示。湖州师范学院本科毕业论文291234R0图5刀盘结构图1，U型钢2，刀座3，连接钢板4，定位孔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。基本按照上述规则安置刀片见下图。42开沟铲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，圆弧和刀盘为同心圆，如下图示。图7开沟铲结构图图6刀片排列展开图030124刀片排列顺序左弯左弯左弯右弯右弯右弯4刀片入土顺序湖州师范学院本科毕业论文30开沟铲与刀盘刀片回转面间的间隙尽量取较小值，一般为115CM。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。43挡土板从沟面开始抛出的土壤，由于各方面的因素，会导致部分抛出土壤走向的不确定性，以及对操作的安全性，必须加装一个弧形挡板，如下图示，在略高于刀盘旋转的最高点处安装，挡板的圆弧半径取较大值115M，挡板间的夹角为8090，安装挡板的作用有利于土壤横向抛土距离的作用。图8挡土板结构图湖州师范学院本科毕业论文31第5章开沟深度调节装置的设计51深度调节液压缸的选用及分析511液压缸型号的确定首先确定梁和架上的液压缸耳环的具体位置，然后即可对初定的杆件在CAD中进行简单模拟（工作位置和提起位置），测量出开沟装置在两个极限位置的时液压缸的长度（即两个耳环中心线之间的距离）218MM395MM。参考已有的微耕机的液压缸型号和液压缸系列值21，选用HSG型工程用液压缸，技术参数见表35。型号HSGL50/25E1111160218型号的含义表35液压缸技术参数缸径速比活塞杆直径额定工作压力拉力推力最大行程501333016MP2356031420400HSG双作用单活塞杆液压缸L外螺纹连接50/30液压缸内径/活塞杆外径MME压力等级16MP缸盖耳环带衬套，杆端外螺纹，两端带缓冲，油口内螺纹连接80行程MM218安装距MM512液压缸行程验证活塞杆的最大允许行程（31）2LKKEIMF将数据带入并化简后（32）230KKD式中活塞杆弯曲失稳临界压缩力KFKFPN安全系数，通常取356，这里取35。NE弹性模数。钢