毕业设计-马铃薯杀秧机的设计

1、全日制普通本科生毕业设计马铃薯杀秧机的设计THE DESIGN DF POTATO LEAF SHREDDER MACHINE 学生姓名： 学 号： 年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化3 班 指导老师及职称： 学 部：理工学部提交日期：2012年05月 全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农

2、业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言1 1.1 马铃薯生产全程机械化概述1 1.1.1 马铃薯整地种植机械化2 1.1.2 马铃薯田间管理机械化2 1.1.3 马铃薯收获运输机械化2 1.2 国外马铃薯杀秧机发展概况2 1.2.1 德国Gimme公司2 1.2.2 美国Reekie公司3 1.2.3 荷兰APH公司3 1.3 国内马铃薯杀秧机发展概况4 1.4 传统马铃薯杀秧机存在的问题42 总体结构及技术参数4 2.1 结构组成4 2.2 性能特点5 2.2.1 该机作业效率高、 垄距适应

3、性强5 2.2.2 该机作业质量好、适应性强5 2.2.2 该机作业性能优越、一机多用5 2.3 主要性能指标53 主要工作部件的研究6 3.1 传动部分设计6 3.1.1 锥齿轮传动的设计6 3.1.2 带和带轮传动的设计8 3.2 刀具部分设计9 3.3 杀秧机行走轮的设计104 轴的设计10 4.1 齿轮箱内轴的设计11 4.1.1 轴的计算12 4.1.2 拟定轴上零件的装配方案12 4.2 刀轴的设计135 外壳与支架设计146 重要零部件的校核15 6.1 轴2的校核15 6.1.1 轴上的受力分析15 6.1.2 支反力的计算15 6.1.3 求齿轮轴弯矩和扭矩图15 6.2 键

4、的校核167 结论17参考文献 17致谢1820马铃薯杀秧机的设计 摘 要：马铃薯杀秧机主要用于马铃薯收获前的秧秆粉碎,以保证马铃薯的机械化收获。马铃薯杀秧机是结合我国配套动力及马铃薯收获工艺的实际情况设计的一种新型马铃薯茎叶切碎设备。其与 48kW以上的轮式拖拉机配套使用 ,可以完成茎叶切碎作业。为此 ,阐述了马铃薯茎叶切碎机的设计原理和思想 ,介绍了其技术参数及结构特点 ,为马铃薯茎叶切碎机的研制提供参考依据。 关键词：马铃薯；茎叶切碎机；杀秧机；切碎；切碎机；捡拾The Design of Potato Leaf Shredder Machine Abstract: Potato lea

5、f shredder machine is mainly used in potato harvesting of potato seedling stalk grinding, to ensure that the potato mechanization harvesting.Potato kill seedlings are Chinas supporting force and actual situation of the potato harvest process design of a new type of potato stem and leaf shredding equ

6、ipment. Supporting the use of its wheeled tractor with 48kw, stem and leaf shredding job can be completed. To this end, explained potato stem and leaf Shredders design principles and ideas, describing its technical parameters and characteristics, for the development of potato stem and leaf Shredder

7、provides reference.Key words: potato; leaf shredder; shred; cutting machine; collection1 前言1.1 马铃薯生产全程机械化概述马铃薯作为我国促进粮食生产发展的优势作物 ,正在得到各有关方面的重视 ,今后将朝向扩大种植面积、提高单产水平、增加产量方向发展;推进种薯良种化、种植标准化、 经营产业化 ,需要对马铃薯生产设备的关键技术和设备进行研发。马铃薯生产全程机械化，其生产过程可分为 3个阶段：第一为整地种植阶段；第二为田间管理阶段；第三为收获运输阶段。就目前情况看，马铃薯的种植、田间管理和挖掘机械化面积在逐年

8、增加，但随着马铃薯作物种植面积日益扩大。以传统人工、畜力种植、手工收获为主的生产方式已经不能满足现代农业发展的需要。马铃薯生产全程机械化已经被提到重要的议事日程。同时 ,加工业也要充分发挥市场和加工的拉动作用 ,以建立马铃薯专用生产基地，采用订单生产等方式 ,促进适合加工需求的马铃薯专用设备的快速发展 ,以满足产业发展的需要。11.1.1 马铃薯整地种植机械化 使用马铃薯播种机，一次可完成开沟、起垄、播种、覆土、镇压等多项工序。播种后深浅一致，出苗整齐，出苗率较高，能够满足马铃薯种植的农艺要求。马铃薯种植全程机械化，不仅可以大大减轻劳动强度，改善农民的耕作环境，而且能保证不误农时按时入种，有效

9、地提高马铃薯生产效率和经济效益据有关调查资料显示，马铃薯种植机械化是传统人力种植的67倍，可节约人工费 900元hm2用播种机种植较人工种植可增产 3000kghm2以上，用播种机种植可提高大薯率1023淀粉含量增加03节约种子费 450 元hm2。1.1.2 马铃薯田间管理机械化由于马铃薯生产机械化种植地域，大部分为缓坡地和旱原，水地较少，田间管理机械化主要包括化学除草、防治病害、机械喷灌和中耕施肥等项目。1.1.3 马铃薯收获运输机械化（1）割秧 马铃薯挖掘前，大都需要割秧，主要是避免机械挖掘时秧蔓缠绕，影响挖掘效果。目前，割秧机有圆盘式和往复式2种机型，一般割草机稍加改动后即可使用。（2

10、）挖掘 马铃薯挖掘机是以拖拉机动力输出和牵引为动力。工作幅宽 5002000cm （依据行数、垄距离）。（3）捡拾 挖掘机把马铃薯挖出后，根据马铃薯挖掘机的设计要求，薯、土分离后，马铃薯有的完全暴露在土壤表面，有的则摆放成一条，由人工进行捡拾、装袋。（4）运输 用拖拉机或其他运输机械将马铃薯运送到贮藏地点或销售地点。21.2 国外马铃薯杀秧机发展概况国外对农机产品的研发起步很早，在马铃薯种植、喷药杀秧、收获、运输、清选、加工和储藏等全过程的研究均已比较成熟，各环节都有不同型号、系列的机具。在马铃薯杀秧机产品方面，代表世界一流技术水平的农机企业有德国Gimme公司、美国Reekie公司、美国Do

11、uble L公司、荷兰APH公司、比利时AVR公司和挪威TKS公司等。1.2.1 德国Gimme公司德国Gimme 公司生产的KS 75-2型马铃薯杀秧机（见图1），主要特点是可采用前悬挂和后悬挂2种方式，限深轮能够控制工作深度；机器上盖可以打开，能够方便地更换切割部件；十字交叉切割，并将切碎的茎秆传送到机器右侧；采用 V带驱动方式，通过中间的齿轮箱驱动刀轴旋转；齿轮箱由拖拉机动力输出轴驱动，配套动力输出轴转速有540、750 或1000 r/min。1.2.2 美国Reekie公司Reekie公司生产的 RHT 2200 型杀秧机（见图2），具有高速动态平衡回转轴，全幅宽升起和吸入茎秧，进行

12、高质量切碎，可以保证切碎的茎秧和土壤一起通过收获机分离筛，使用十字交叉形的输送带将茎秧运输到收获作业的一侧。限深轮可调，确保有效割秧；悬挂方式：前挂或后挂；滑轮和V带输送；配套动力输出轴转速可选择：540、750 和 1000 r/min；工作幅宽：2.2m；可保证机具前悬挂时，将拖拉机前面的茎秆都处理掉，避免后续作业中收获机喂入部分堵塞；镇压轮可调，在牵引机具上，镇压轮可选。 1.2.3 荷兰APH公司荷兰APH公司生产的小型2行马铃薯杀秧机主要有2LKB- 170型和2LKB-190型多功能杀秧机，两者均可用于马铃薯菊苣和胡萝卜等根茎类作物的除秧两者齿轮箱转速均为1000 r/min，2L

13、KB- 170型工作宽度为1.50m，行数为2行，行距为75cm，配套动力为 58.8 kW（80 hp）拖拉机，工作效率为0.9 hm2/h 2LKB- 190型工作宽度为1.80 m，行数为2行，行距为90cm，配套动力为33.1 kW（45 hp）拖拉机，工作效率达到1.0hm2/h。31.3 国内马铃薯杀秧机发展概况 国内的马铃薯杀秧机生产企业为数不多，目前市场上销售的杀秧机产品主要来自青岛洪珠机械厂，如HZ-SHY08A型马铃薯杀秧机，该机可与 58.8-88.2 kW拖拉机配套使用，生产效率为1.3-2.0 hm2/h；工作行数为4行；还有一种HZ- SHY-120小型杀秧机（见图

14、4），配套动力为14.7-25.7kW拖拉机；生产效率为0.27-0.33 hm2/h 其他机型未见相关报道，国内杀秧机的研发才刚起步，鉴于此，中机美诺科技股份有限公司制定了马铃薯杀秧机开发项目，满足马铃薯种植区对马铃薯收获的不同需求，促进马铃薯收获机械化的发展。1.4 传统马铃薯杀秧机存在的问题马铃薯打秧机主要用于马铃薯收获前的秧秆粉碎,以保证马铃薯的机械化收获。传统的马铃薯打秧机采用立轴水平旋转刀或者旋耕机的旋耕刀。其缺点是只能将垄上的秧秆粉碎,而垄底的秧秆却不能被粉碎。42 总体结构及技术参数在总体结构上 ,首先要考虑机具性能稳定、作业特点、作业条件及实际工作中安装方便等因素;另外还要考

15、虑保证机组工作可靠、配套合理、通过性能好等前提下,实现结构紧凑,并在配置中满足:一是性能上实现垄沟、垄台的茎叶及杂草全部除去（包括垄沟中倒扶的茎叶);二是保证联接和安装工作部件的机架要有足够的强度和刚度;三是保证适合不同行距的调整方便,适应性强;四是各部件结构紧凑,部件总成相对独立,以便拆装、更换和保养,部件间配置合理,防止杂草等堵塞茎叶切碎辊等。52.1 结构组成马铃薯杀秧机结构简图,如图1所示。图1 马铃薯杀秧机结构简图Fig.1 Structural Diagram of Potato Leaf Shredder Machine 1.行走轮2.皮带及皮带轮3.刀具4.中间万向节5.传动轴

16、6.齿轮箱7.机架2.2 性能特点2.2.1 该机作业效率高、垄距适应性强。 该机采用三点悬挂式,可在收获的同时前悬挂在拖拉机的前面作业,后部马铃薯收获机进行收获,这样有效地降低了拖拉机的进地次数,提高了作业效率。另外,也可悬挂在拖拉机的后面,单独作业,此时该机配套动力为48.8kW,作业效率为每天10hm2以上。该机可方便地调整垄距,主要靠移动刀和顶套的位置来调节不同垄距的长短刀位置,有效地提高了垄距的调整范围。2.2.2 该机作业质量好、适应性强。 一是采用了横轴旋转,立式甩刀结构 ,而甩刀又由不同间隔配置、刃口方向不同的 4种刀组成,可以除去垄沟、垄台、垄帮中的茎叶、杂草等,为马铃薯收获

17、准备了较好的适应条件。同时,采用甩刀式可以很好地在多石块的土壤条件下作业 ,降低了机器的故障率,适应性强。2.2.2 该机作业性能优越、一机多用。该机一次作业可以完成除去垄沟、沟台直立、倒扶的杂草及茎叶,作业性能优越。另外,该机还可除去其他作物的所有地表茎叶,一机多用。62.3 主要性能指标 整机质量/kg:600外形尺寸(长宽高)/mm: 213219201272作业幅宽/mm:1500配套动力/kW:48.8轮式拖拉机拖拉机输出转速：760r/min刀轴工作转速：1300r/min生产率/hm2h-1：1切碎长度/mm: 510除净率/%: 903 主要工作部件的研究马铃薯打秧机采用水平轴

18、旋转刀辊安装长短刀按照仿垄型排列,其主要由悬挂架、机架、防护罩、刀辊、主动轴、变速箱、传动轴、主动皮带轮、刀轴皮带轮、仿形刀、刀轴等组成7。机具通过悬挂架与机车相连接,当机具作业时,首先由机车的动力输出轴将动力由变速箱的前端轴传送到变速箱。通过齿轮的变向动力经由传动轴传送到主动皮带轮,主动皮带轮通过皮带将动力传送到刀轴皮带轮,刀轴皮带轮带动刀轴高速旋转而切碎秧秆,切碎的秧秆被高速抛出,从而完成杀秧作业。3.1 传动部分设计杀秧机工作时，拖拉机的动力经万向节传递给变速箱，经一对圆锥齿轮和主、被动皮带轮增速后带动刀轴和甩刀（锤抓）一起高速旋转。高速旋转的甩刀（锤抓）冲击并拣拾秸秆，在喂入口负压的作

19、用下将秸秆吸入机壳内，经过动刀和定刀的多次剪切、搓擦和撕裂将秸秆粉碎，并在气流和离心力的作用下，将其均匀的抛撒在地面上8。拖拉机动力为50kw，拖拉机输出转速为760r/min，刀轴工作转速为1300r/min，由此可得总传动比i总=0.58。由于传动比不大，齿轮箱中采用传动比为1的锥齿轮传动，V带轮传动比为0.85。3.1.1 锥齿轮传动的设计 （1）本方案选用直齿圆锥齿轮（轴交角90）传动; （2）采用硬齿面。大小齿轮选用40Cr调质及表面淬火，大、小齿轮的齿面硬度HRC4855。参考机械设计附表8-12，选择锥齿轮精度为8级精度。 （3）齿数的选择 对于封闭式硬齿面齿轮，齿轮的齿数选择Z

20、=100。（4） 按齿根弯曲疲劳强度进行设计m (1)确定上式各项参数： 因为载荷平稳，可选载荷系数Kt=1.5计算转轴T1=9550P1/n1=6.122105 Nmm确定齿宽系数根据机械设计，锥齿轮齿宽选0.3.确定复合齿形系数YFS，则1=arctan1=45即1=452=90-45=45即2=45，故当量齿数为Zv1=142=Zv2 （2）根据当量齿数查表10-5，得YFS1=YFaYSa=2.181.79=3.9=YFS2 （3）（5） 确定弯矩许用应力，则N1=60n1jLh=6014401（1036528）=5.05109=N2 （4）查得疲劳寿命系数KFN1=0.80=KFN2

21、，按一般可靠度，查得最小安全系数SFmin=1.25，按碳钢ML线及延长线查得小齿轮 Fmin1= 525MPa=Fmin2则F1=336N /mm2=F2 （5）因此，有 =0.0074 (6)把0.0074代人公式进行计算，则m2.09 mm（6） 修正计算结果：锥齿轮大头分度圆直径为d1t=mtz1=2.07100=207mm (7) 锥齿轮的平均分度圆直径为dm1t= d1t（1-0.5R）=207（1-0.50.3）=175.95mm (8)锥距为Rt= d1t =207mm，齿宽为b=RR = 0.3207=62.1 mm (9)平均速度为Vmt= =8.23m/s （10）根据工

22、作情况特性，取KA=1.0；根据速度，圆锥齿轮8级精度按低一级选取，即按9级精度去KV=1.22；查表取KF=1.2。根据圆柱齿轮KH的计算公式，进行近似计算。查表，按硬齿面、8级精度、悬臂布置、安装时不做调整查找，则计算公式为KFKH=1.23+0.18(1+6.7)+0.6110-3b （11）=1.23+0.18(1+6.7+0.6110-362.11.29载荷系数K=KAKVKFKF=11.221.21.29=1.89 （12） =2.09=2.26mm （13）因为是闭式齿轮传动，故取m=2.5mm。 (7）确定锥齿轮的主要尺寸d1=mz1=2.5100=250mm=d2 （14）=

23、176.78mm （15）由b=RR=0.3176.78=53.034 mm （16）取齿宽b1=b2=54mm锥齿轮的平均分度圆直径为dm1= d1（1-0.5R）=250（1-0.50.3）=212.5mm=dm2 （17）齿顶高ha=m=2.5 （18）齿根高hf=1.2m =3 （19）齿顶间隙c=0.2m =1 （20）3.1.2 带和带轮传动的设计（1）确定计算功率，查课本表9-6得： （21） 式中为工作情况系数，为传递的额定功率。 （2）选择带型号：根据kw，,查课本表8-4选用带型为D型。（3） 选取带轮基准直径：查课本表8-3和表8-7得小带轮基准直径，则大带轮基准直径 （

24、22）式中为带传动的滑动率，通常取（1%2%），查课本表8-4后取。（4） 验算带速v （23）在525m/s范围内，带充分发挥。（5）确定中心距a和带的基准长度，由于 （24）所以初步选取中心距a： （25）初定中心距，所以带长为= （26）查机械设计表8-2选取基准长度得实际中心距 （27）取 。 （6）验算小带轮包角， （28）包角合适。（7）确定v带根数z，因，带速，传动比,查课本表8-4a和8-4b,并由内插值法得。查课本表8-2得=0.93。查课本表8-8,并由内插值法得=0.93。由公式8-22得 （29）故选Z=3根带。 （8）计算预紧力，查课本表8-3可得,故:单根普通带张紧

25、后的初拉力为 （30）（9）计算作用在轴上的压轴力，利用公式8-24可得: （31）3.2 刀具部分设计茎叶击碎器是该机的主要工作部件,在旋转轮转动上安装有铰接式击碎刀,也叫切碎刀。工作时旋转轮(即刀辊)转动,在离心力作用下切碎刀张开做圆周运动,作用力把茎叶打碎,其未端的圆周速度为3040m/s。击碎的质量可达0.5kg,其离心力可达1764N。刀片的作用是将马铃薯秧秆粉碎。常用的刀片为普通旋耕刀片,其特点是刀长一致。该机的刀轴整体结构如图2,其整体刀组由刀轴及仿形刀、组成,刀片结构如图3。两组刀片按对称布置,在刀轴上每组刀片按螺旋排列,角度分配均匀。这样消除了机具作业中的遗漏,而且保证机组作

26、业时的动力平衡。在其作业时垄上的秧秆被仿形刀切碎,而垄侧的秧秆将被仿形刀、切碎9。由于该机采用水平轴旋转刀辊安装长短刀,按照仿垄型排列,克服了秧秆粉碎不彻底的缺点,降低了马铃薯损伤率,提高了作业质量。图2 刀片在刀轴水平方向排列图Fig.2 The Blade Knife Shaft in Horizontal Direction Arrangment Diagram1. 刀轴2. 仿形刀3. 仿形刀4. 仿形刀5.仿形刀四种仿形刀的结构如图7所示。图3 4种刀型图Fig.3 Four Types of Knife Figure3.3 杀秧机行走轮的设计杀秧机的行走轮由轮毂和轮胎组成。轮毂根据

27、前面的设计要求材料选取45钢。轮胎在此要与轮毂配合，轮胎的大小尺寸应与杀秧机的整体形状和尺寸紧紧相连。轮胎的外径是=390mm,而其具体形状是参照现代机械设备设计手册中驱动轮的形状尺寸，外圈材料为橡胶10。行走轮的具体结构及尺寸如图4、5。 图4 行走轮效果图 图5 行走轮 Fig.4 Wheel Rendering Fig.5 Wheel 材料选择依据：45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板、梢子、导柱等,但须热处理。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可

28、用调质表面淬火提高零件表面硬度。随着现代工业的飞速发展,仪器设备的功率越来越大,转速越来越快,振动和噪声的危害也越来越突出。振动和噪声不仅影响产品质量和操作精度、缩短产品寿命、危及安全性,而且污染环境，影响人身健康11。因此,掌握振动与噪声控制技术是各国工业发展面临的重大课题。消除振动和噪声的有效方法之一是减少振动源的振动和隔离振动的传递。目前广泛使用的方法是利用橡胶材料与骨架材料(如金属、纤维、工程塑料等)复合制成的功能装置或特殊的橡胶粘弹性高阻尼材料来消除振动源的振动冲击和吸收噪声。这种橡胶减震功能装置已广泛应用于飞机、舰船、汽车、火车和建筑工程等方面以及仪器仪表的振动隔离。橡胶材料减震主

29、要承受压缩应力、剪切应力和扭转力矩以及两种或两种以上应力的复合作用,在保证机车的高速性、舒适性和安全性方面起着重要作用12。 4 轴的设计轴的设计也和其它零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度13。这时只需要对轴进行强度计算，以防止断

30、裂或塑性变形。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联结的方法；载荷性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。而影响轴的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须使轴满足以下条件：轴和轴上工作的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装卸和调整；轴应具有良好的制造工艺等。轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价廉，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，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更高的

31、淬火性能。因此，在传递大的动力时，并且要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或者低温条件下工作的轴，常采用合金钢14。各种热处理（高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（喷丸、滚压），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有廉价、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低的优点，可以用于制造外形比较复杂的轴。4.1 齿轮箱内轴的设计4.1.1 轴的计算 刀轴上的功率P=48.8kw,刀轴转速n1=1300r/min，根据公式算得：Nmm （32）初步确定轴的最小直径：先初步估算轴的最小直径。本设计选取轴的材料为45钢，调质处

32、理,适用于承受交变负荷、中等速度、中等负荷，强烈磨损、无很大冲击的重要零件。取A0=112，于是得 （33）因此，选取轴径为40mm。4.1.2 拟定轴上零件的装配方案（1）选择滚动轴承：因轴承承受径向载荷和轴向载荷的作用，故使用深沟球轴承，由课本P311表13-2，初选滚动轴承代号为6310，选择内径d=50，外径D=80，宽度B=16。（2）键的选择包括类型选择和尺寸选择两方面。其主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽b键高h表示）与长度L。键的截面尺寸bh，按轴的直径d由标准中选择键的长度L。一般可以按轮毂的长度决定，键长短于轮毂的长度。一般轮毂的长度可以取为L=(1.52)d，这里d为轴径，

33、由设计手册表4-1查出。15普通平键的主要尺寸，因为：d=40mm,即公称直径：d3844,公称尺寸：bh=128，公称尺寸b=12。深度：轴t=6.0极限偏差：，毂t1=4.3极限偏差：。由L=(1.52)d =6080mm （34）取轮毂长度L=80。平键选用材料为45钢，个数为2个，长度取40mm。为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为。16（3） 确定轴上圆角和倒角尺寸，参考机械设计表15-2，取轴端倒角为245，各轴肩处的圆角半径及结构尺寸见图6。图6 轴2结构图Fig.6 Axis 2Chart4.2 刀轴的设计刀轴工作时每把刀片相间切割秧苗,承受弯曲、扭转

34、复合载荷作用，就受弯而言，刀轴的力学模型可简化为一受若干集中载荷作用的简支梁，集中载荷的位置和角度由刀片的排列方式确定17，此处刀具绕圆周平均分布刀轴任意载面处的弯矩方程为： （35）根据此弯矩方程再结合刀片排列方式可推出刀轴部（x=L/2）为危险截面。由第四强度理论可得旋耕机刀轴的最大工作应力： （36）式中：W为刀轴的抗弯截面模量 （37）其中M、Mn分别为刀轴危险截面处的弯矩、扭矩。 杀秧机刀轴一般为空心轴，需满足以下四个条件18（1）强度条件：= （38）式中为刀轴的许用应力。（2）临界转速条件:既 （38）式中为刀轴的最高转速；为临界转速的安全系数，=1.2-2.0。（3）扭转失稳条

35、件：根据弹性约束理论,对长度相同的薄壁圆杆,半径越大,壁厚越小,扭转稳定性则越差.为此扭转失稳约束为： （39）式中: 为最大工作转矩;E为刀轴材料的弹性模量。 （4）制造工艺条件： （40）按以上四个条件，根据已知参数为刀轴管长L=1668.5mm; 传递扭矩Mn=1280Nm; 危险截面弯矩M=1354Nm; 刀轴的许用应力;刀轴的最高转速,取临界转速安全系数,由此设计该刀轴的截面尺寸。取刀轴最小直径dmim=50mm，空心部分外径dmax=144mm，壁厚a=20mm。经过验证，符合设计要求。具体尺寸图7。图7 刀轴结构图Fig.7 Tool Axis Chartzr5 外壳与支架设计根

36、据垄的高度、杀秧机整体尺寸和功率，支架采用45号钢18，厚度为20mm。支撑板1与支撑板2的弯折部分用于连接行走轮支架。具体尺寸参看图8、9。图8 支架1结构图Fig.8 Stand 1Chart图9 支架2结构图Fig.9 Stand 2 Chart6 重要零部件的校核6.1 轴2的校核6.1.1 轴上的受力分析 轴传递的转矩由轴的计算得T1=3.5105Nmm 齿轮的圆周力计算 （41） 齿轮的径向力计算 （42） 齿轮的轴向力计算 （43）6.1.2 支反力的计算 在垂直面上支反力计算 （44） （45） 得FNV1=8517.86N FNV2=4017.86N 在水平面内的支反力计算

37、（46） （47） 得FNV1=4500N FNH1=31517.86N FNH2=14017.86N6.1.3 求齿轮轴弯矩和扭矩图 齿轮的作用力在垂直面的弯矩，如图10 c 齿轮的作用力在水平面的弯矩，如图10 e 危险截面处的最大合成弯矩计算,如图10 f （48） 做转矩图，如图10 gT1=3.5105Nmm 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。根据机械设计书式（15-5）及以上所算的数据，并取a=0.6，轴的计算应力19 =8.9 （49）易知 8.9=60MPa，,故安全！图10 载荷分析图Fig.10 Load analysis picture6.2 键的

38、校核平键连接传递转矩时，其主要的实效形式是工作面被压溃。因此通常只按工作面的挤压应力进行强度校核。假定载荷在键的工作面上是均匀分布的，不同平键连接的强度条件为20 (50) 式中：T传递的转矩 k键与轮键槽的接触高度mm l键的工作长度mm d轴的直径mm对于安装小锥齿轮的轴上的键进行相关的校核，可见，所以键的强度足够。7 结论马铃薯杀秧机为马铃薯的收获做了前期准备，提高了马铃薯收获效率，杀秧是马铃薯机械化种植过程中必不可少的一部分。在这次毕业设计中，我根据马铃薯杀秧机的技术参数要求，首先确定割草机的总体方案设计，然后对杀秧机的传动部分、刀具、刀轴、轴承的选择等进行合理设计。在满足工作要求的前

39、提下，尽量使杀秧机的结构紧凑，以减小割草机的整体尺寸，从而减小杀秧机的总体体积和自重，达到工作、使用更加方便的目的。通过这次比较完整的马铃薯杀秧机的设计，我认识到了单纯的理论知识学习和实际设计之间的差距。通过这次毕业设计既锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际应用问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力的水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且使我的毅力，意志力以及耐力都得到了不同程度的提高。这些都是我希望得到的也是毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获

40、也是非常的多。各种设计方案的适用条件，各种零部件的选用标准，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。从毕业设计中学来的这些宝贵的知识和经验，必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。参考文献1 沈国宏.关于马铃薯生产全程机械化技术的介绍J.农业装备与车辆工程,2009(5):52-53.2 王新忠，袁中文等.小麦秸秆切碎机切碎性能的试验研究J.中国农机化,2002(6):44-46.3 吕金庆，毛俐等.4JYQ-2型马铃薯茎叶切碎机的研究J.农机化研究,2009(7):113-114,117.4 宋慧芝，盛奎川等.农作物硬茎秆切碎机的设计研制J.浙江大学学

41、报,2003(2):157-160.5 濮良贵，纪名刚.机械设计M第八版.高等教育出版社,2006：20-150.6 陈伊里，屈冬玉.马铃薯种植与加工进展.哈尔滨工程大学出版社,2008：52-24.7 吴忠泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M第三版.高等教育出版社,2006：110-118.8 张淑娟，全腊珍.画法几何与机械制图M.中国农业出版社,2007：68-77.9 李明喜.旋耕机刀轴的优化设计J.湖北汽车学院学报,2001(3):21-38.10 张勋.马铃薯生产机械化与产业发展战略J.农机化研究,2008(1):1-6.11 刘春香，马小愚，雷浦.马铃薯块茎组织泊松比的试验研究J.农机化研究,2007 (3):101-103.12 王永