一种插秧机株距调整变速箱设计【含CAD图纸+PDF图】
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外 文 翻 译毕业设计题目：一种插秧机株距调整变速箱设计 原文1： Development of a mechanism for transplanting rice seedlings 译文1：水稻幼苗移植装置的发展 原文2： Detecting cracks in the tooth root of gears 译文2： 齿轮齿根的裂缝检测 水稻幼苗移植装置的发展作者：Edathiparambil Vareed Thomas出处：Mechanism and Machine Theory 37 (2002) 395410摘要：幼苗移植是水稻种植中的一种劳动密集型操作。它是一种需要技能的工作，涉及弯腰工作。人们有将这种操作机械化的需要。正是基于此目的，一种机械装置的设计根据分析合成方法已经开始实施。一个平面四杆机构与耦合器扩展被选为基本的设计。由机械装置产生的路径被绘制在电脑屏幕上。通过改变机械装置中各个杆的尺寸规格来获得各耦合点的输出运动的运动轨迹。依据拾取路径（输送和种植幼苗以及返回运动的轨迹）的适度性确定连杆的尺寸规格。一个使用以上机械装置和优化种植曲线的四列自行式插秧机就被制造出来并加以测试。该机械装置的移植系统在技术上是可行的。1 介绍印度主要是一个农业大国,水稻是主要的粮食作物。它每年生产大约8000万吨大米,这是世界上大约22%的稻米生产。从文化方面来讲，将生长20至35天的幼苗移植到水田中比直接种植要好。由于更好的作物管理实践前者能带来更高的产量。水稻移植需要大量的人手，而且这是一项非常艰辛的工作，它需要劳动者弯腰工作，并且在泥泞的水田里移动。因此，这是一项需要机械化的活动。机械化移栽有利于水稻生产的后续活动也得以机械化。这种早已在日本和韩国时间成功的机器可能不会被印度采用，主要是因为经济条件约束以及这个国家主流文化的影响。命名法 曲柄AB长度 耦合器长度 随动杆长度 固定杆长度 耦合器的扩展连杆长度 F点的X轴坐标 F点的Y轴坐标 固定杆的倾斜角度 耦合器和从动杆之间的夹角 耦合器夹角 从动杆夹角 数学常数，3.14 曲柄夹角 耦合器和耦合器扩展之间的夹角操作机械移植系统可能被可视化为如下（图1）。l 幼苗被堆放在一个托盘。l 一个被合适机构操作的机械手从托盘中拾取秧苗。 图1 一个机械水稻插秧机的示意图l 秧苗被带到土壤然后以直立的姿势被插入恰当的深度。l 机械手回到它的原始位置以便重复刚才的进程。l 机器向前移动到另外一个位置继续种植。在目前的研究中，一种机械装置被设计完成水稻幼苗移植。该机械装置被大约40转的发动机驱动。插秧机的行走驱动也是应用同样的发动机。插秧机轮子和种植机构曲柄之间的速度比例取决于秧苗间的距离。1.1 动力操作插秧机中种植机构的设计有匿名者的文章1指出大多数动力操作插秧机的种植装置可以被划分为四连杆机构的曲柄摇杆机构。作为装置中连接杆的一部分的种植手指，会将幼苗从幼苗托盘中分离出来然后种植在土壤中。种植手指所走过的曲线可能会对幼苗种植的稳定性有一定的影响。种植装置的运动分析对于理解它的操作及进一步提高其性能是必不可少的。1.2 装置设计Erdman和Sandor2指出大多数机械装置任务要求单一的输入被转换为单一的输出。因此，单自由度的机械装置是被应用最频繁的形式。Shigley6指出Grubler的标准是关心机械装置中连杆的数量以及运动对的数量和种类。它可以用来决定机械装置的自由度。Erdman和Sandor2指出分析技术可以在测试和错误设计中用来取代昂贵和耗时的物理样机的构建和测试。分析技术一般形成合成方法的基础部分。Norton4指出四连杆机构应该是解决被探讨的运动控制问题的首要考虑的方法之一。能够完成工作的部件越少，通常是最廉价，最可靠的解决方案。Norton4指出格拉晓夫条件可以作为一个非常简单的关系，它可以基于连杆长度预测四连杆机构的运动。Zimmerman7指出如果在四连杆机构中有一根杆的长度比其它三根杆的长度之和都要长，那这个四连杆机构是不能运动的。Hirschhorn3指出在四连杆机构中，截然不同类型的机构可以通过反演而得到。曲柄摇杆机构可以通过固定与最短链路成对的两个链接之一而得到。Paul3建议可以使用的Newton-Raphson方法可以用于解决非线性方程组，这种方程组被用来解决四连杆机构的位置问题。Zimmerman7认为四连杆链可以为一个基本机构设计问题提供的解决方案是找到四连杆机构的耦合点，它可以近似地描述所需要寻找的轨迹。 2 方法在机械插秧机中，机械手指按照所需路径运动。选用转动副平面四连杆机构，因为其简单，所以由其构成的机械装置容易维护且制造成本最少。输入运动施加到曲柄从而使运动连续旋转。输出运动遵循一个合适的路径从而满足下面指出的插秧机要求。该机械装置应该有一个自由度和一个能够不断循环运动地耦合点。种植手指将被装在耦合点处。2.1拟议的种植机构输出运动要求（1）幼苗能从被放置的托盘中取出。托盘上设有槽以便取苗器不间断地运动。在向下行进期间，取苗器能够将秧苗取出并带到土壤。（2）秧苗能够被种植到期望的深度。（3）秧苗能够被近似之力的种植。允许有30度的偏差。（4）种植完成后取苗器能够回到初始位置。在返回运动中，取苗器不能影响已经被种植的秧苗。在种植结束时取苗器运动速度的逆向回转有助于实现这一要求。（5）在返回运动中，取苗器经过的路径必须不能干涉托盘。这是为了防止任何可能的干扰在托盘中布置好的幼苗。因此，前行运动和返回运动必须是不同的路径。（6）取苗器在运动过程中必须不能与机械的其它装置发生干涉。（7）机械装置的部件必须与田地之间有恰当的间隙以使在这些部件上的土壤积累量最少。拾取点离土壤必须有恰当的高度以便幼苗托盘与水田之间有恰当的间隙。（8）在机器以恒定的速度向前移动的过程中，种植循环必须是连续的。齿轮齿根的裂缝检测作者：Ales Belsak , Joze Flasker出处：Engineering Failure Analysis 14 (2007) 14661475摘要：齿轮齿根的裂缝对齿轮单元是最不希望的破坏形式，它经常导致齿轮单元运作的失败。齿轮单元的一种可能破坏形式可以通过检测振动来加以鉴别。与此相关，不同的时间信号分析方法就产生了。信号通过实验获得。轮齿刚度的显着变化是由于齿根的疲劳裂纹的产生。随之而产生的，破损齿轮的动态响应与未损齿轮是不同的。通过频率分析，时间信号的振幅随时间频率分析以频谱的频率函数形式呈现。1 介绍将技术系统（齿轮单元）维持在最合适的工作环境是保养的目标；它的目的是发现，诊断，预测，阻止，预测以及消除破坏。然而，现代保养的目的，不仅仅是为了消除破坏，也是为了定义系统操作突然发生故障的潜在危险的阶段。诊断在于判断系统当前的环境以及位置，破坏的形状及原因。下面的诊断评价方法常用于确定不正确的操作方法，破坏的可能性及位置以及消除这些破坏的可能性：不同的信号，条件参数以及其它间接的信号。损害的形式从完好的齿轮系统的偏差形式的基础上确定。2 模拟和裂纹构成齿轮直接啮合区域的激发来产生于以下内部来源：齿轮开始啮合时的影响，齿刚度，参数激励，齿和轴承及轴变形的几何偏差1。齿根的疲劳裂纹会导致轮齿刚度的显着变化；其动态响应与未损齿轮的是不同的。动态测试的机器的机械元件用于形成两个不同齿轮中小齿轮齿根的裂纹。两条裂纹的长度是4.5毫米（图1）和1.1毫米。动态测试（形成预期裂纹长度所需要的恰当的在和以及加载周期的数量）的参数由采用的有限元方法（FEM）决定。有限元分析的目的在于与真实疲劳裂纹的实际产生挂钩。由Glodez2提出的模型是有用的。这一模型使监测齿轮单元关于裂纹尺寸的寿命成为可能。通过有限元方法获得的结果使得确定对于裂纹长度非常重要的循环次数成为可能。对于真正的直齿圆柱齿轮的使用寿命的计算测定，表1中给出了完整的数据集。齿轮采用高强度合金钢16MnCr5（含有0.16%的碳，1.15%的锰，1.15%的铬，0.25%的硅）制成，杨氏模量E=2.1*105MPa，泊松比v=0.3。齿轮材料热处理如下：加热到810摄氏度，维持2分钟；在油中淬硬3分钟；保持180摄氏度2小时。在疲劳裂纹萌生过程中， MSC/FATIGUE有限元程序代码框架下的应变寿命方法被运用，其目的是为了确定裂纹萌生所需要的应力循环数。基于齿轮数据和材料性能的有限元模型被构建为在平面应变条件下的齿轮齿根应力应变场的数值计算。轮齿被施加正常的啮合力，它作用于单齿接触的外点。计算分析齿根产生最大主应力的点。FRANC2D有限元程序包被用来进行疲劳裂纹扩展的数值模拟。初始裂纹垂直于表面，并放置在齿轮轮齿拉伸区的最大主应力的点处。在数值计算中，假设初始裂纹对应于阈值裂纹长度。轮齿负荷等于数值分析得到的疲劳裂纹萌生时的负载。在图2中展示了由数值方法确定的齿轮根部的裂纹扩展路径。根据裂纹的萌生（Ni）和裂纹扩展(Np)计算结果，有可能获得齿轮齿根完整的寿命Nc。对于临界裂纹长度为7.9毫米，载荷为700牛顿/毫米时，总的循环次数为3.87*107，而临界裂纹长度为6.1毫米，载荷为900牛顿/毫米时，总的循环次数为4.62*106。当比较图1和图2时，可以清楚的看到，测试齿轮的裂纹扩展方向与数值模拟中的结果是一样的。依据为了获得恰当裂纹长度而由数值确定的载荷循环次数，为了获得相应结果所需要的时间成功建立起来。图1. 具有真实齿根疲劳裂纹的齿表1处理后直齿圆柱齿轮数据轮廓渐开线法向模数Mn=4mm齿数Z=19节圆压力角轮廓位移系数X=0.228齿宽B=23mm图2.齿轮齿根的预测裂纹扩展在小齿轮的一个齿根部，真正的疲劳裂纹形成后（使用适当的设备对机械元件进行动态测试），然后齿轮被安装在测试平台上。因此，一个类似于啮合时齿轮受力的疲劳载荷被加载上。在特定载荷F=700牛顿/毫米下，为了获得4.5毫米的裂纹长度，载荷总共的循环次数为Nc=3.7*107，为了获得1.1毫米的裂纹长度，载荷总共的循环次数为Nc=3.2*107。3 测试装置下面是两对直齿圆柱齿轮的振动测量方法。一对齿轮中有一个有疲劳裂纹而另一个没有。测试在恒定载荷和振动下由加速度计直接测得，它被固定在外壳上。测试在功率测试装置上进行。每一个齿轮单元包含了轮渗碳厚度为4毫米的直齿圆柱齿。小齿轮有19 个轮毂，34个齿。在3中齿轮进一步的数据可以利用。呈现的结果与一个名义上的小齿轮20Nm的转矩和名义上的齿轮1200 rpm（20Hz）的转速是相关的。在工业应用中,对这种类型的齿轮单元，这是十分典型的载荷条件。实验装置方案如图3.输入轴的旋转频率和转矩由Mohile Steiger测量系统测量。固定在齿轮单元上的温度传感器用来测量齿轮重要部分的温度。这些参数启用齿轮单元的负载控制。在小
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