机械毕业设计545稻田筑埂机的总体设计

1、 I设计课题为稻田筑j更机的总体设计，来源于生产实际。本设计主要是为减少人力劳动强度，提高工作效率。设计了一种悬挂式筑坡机，对其结构和原理进行介绍。筑块机主体由机架、变速箱、推压坡装置和旋耕刀等部件组成。筑硬机釆用旋耕刀进行取土和推压圆盘辘镇压成坡，实现一机解决取土和筑t更。并解决了筑上更质量参差不齐的问题，保证了筑坡要求，各项农艺技术指标均达到要求。本课题设计新颖，实用性强，操作简单，具有较大的农机市场前景。关键词：筑j更机；稻田；悬挂式AbstractHieoveralldesignprojectforthepaddyridger,fiomtheactualproductionTliisd

2、esignismainlytoreducelaborintensity,improveworkefficiency.Asuspensiontyperidgingmacliinewasdesigned,itsstnictureandprinciplearepresented.Ridgerbodyiscomposedofaframe,gearbox,pushridgedeviceandrotaiytillageknife.Ridgertoborrowandpushdiskrollerrepressionintoridgeusingrotaryblade,toachieveamacliinetoso

3、lvethesoilandtlieridgingAndsolvethebankingproblemofunevenquality,ensurethebankingrequirements,varioustechnicalindicatorshavereachedtherequirementsofagionomy.Tliistopicisnovelindesign,strongpracticability,simpleoperation,withwideprospectofagriculturalmarketKeywords:paddyridger,paddyfield,suspensionty

4、peTOC o 1-5 h z摘要I HYPERLINK l bookmark0 Abstract11前言IV HYPERLINK l bookmark4 1绪论1 HYPERLINK l bookmark6 1.1选题的意义1 HYPERLINK l bookmark8 1.2筑境的农艺要求1 HYPERLINK l bookmark10 1.3整机结构及其工作原理1 HYPERLINK l bookmark12 1.4拖拉机的选择2 HYPERLINK l bookmark16 2关键部件设计过程3 HYPERLINK l bookmark18 2.1推压筑境装置设计3 HYPERLINK

5、 l bookmark20 2.2旋耕集土装置设计5 HYPERLINK l bookmark14 2.3锥齿轮箱设计-11- HYPERLINK l bookmark22 2.4侧齿轮传动箱齿轮的设计与校核142.5机架18 HYPERLINK l bookmark24 2.6轴承的选择18 HYPERLINK l bookmark26 3工作前的安装与调整20 HYPERLINK l bookmark28 4筑境机使用技术要点-22-5结论-23-参考文献-24- HYPERLINK l bookmark34 致谢24 HYPERLINK l bookmark36 附录25- #- -/A

6、刖5随着我国农业快速发展，劳动力紧张的问题更显突出。其中，水田的全程机械化作业,是重点研究的方向。稻田筑坡机应运而生。稻田筑坡机是一种农业机械，用于稻田的筑坡,方便,快捷，节省了大量的人力物力，是一个必要的农业机械。稻田淹灌是把稻田田地划为田格，在田格四周筑坡，灌溉后会对水层厚度有很好的保持作用，对土壤从上到下的浸润。筑坡是实现稻田灌溉的关键之处，高质量的田块不但能节省水资源，减少水的浪费，更重要的是，还可以确保水稻对水分的需要。稻田筑块是水稻生产过程中的整地环节，同时也是水稻生产机械化的重要环节。筑坡机由机架、旋耕集土装置、推压筑坡装置和变速箱等组成。推压筑硬装置是由锁紧螺丝固定在安装座上，

7、安装座是由U型螺丝固定在机架上；推压筑坡装置是用焊接的方式固定在轴上，轴是通过带座轴承连接到机架上的。机架上焊接有牵引架。筑坡机是通过牵引架与拖拉机三点悬挂连接。拖拉机向前行驶，筑块机前头的旋耕集土装置首先入土翻耕，将土推向机架中间，进入后面的推压筑坡装置的筑坡范围；将大量的土培植成土硬。推压筑坡装置跟着转动，对土坝进行成型压实。一次进地，就可以实现筑上更的作业，筑出的田坡结实规整，满足各项农艺要求。- #- - 1绪论1.1选题的意义设计课题为稻田筑块机的总体设计，來源于生产实际。本设计主要是为减少人力劳动强度，提高工作效率。设计出一种悬挂式稻田筑块机，对该机械结构和工作原理进行介绍。筑块机

8、主体由机架、变速箱、推压坝装置和旋耕刀组成。本课题设计新颖，实用性强，操作简单，具有较大的农机市场前景。1.2筑境的农艺要求筑坡机所筑田坝高度为250300mm,坡底宽度为400600mm,坡顶宽度为250350mm,坡度系数0.60.85,土壤坚实度为80llOkPa,作业时间为每年4月中旬或9月下旬，取土后沟渠深度小于100mirio1.3整机结构及其工作原理悬挂式稻田筑坡机是一种专门用在稻田筑坡的农业机具，主要是由推压筑坡装置、旋耕集土装置、传动系统、机架等构成。其中推压筑块装置、旋耕集土装置是最主要的工作部件，结构如图1T所示。1.传动轴2.侧齿轮箱3.万向节4.推压筑境装置5.侧齿轮

9、箱6.万向节7.变速箱8.旋耕集土装呂图1-1筑i更机结构简图机架上从前至后依次安装传动轴1,变速箱7,通过万向节3和6分别与侧齿轮传动箱2和5相连接，4和8分别是筑坡机的主要工作部件推压筑坡装置和旋耕集土装置。工作时，筑坡机的动力是由拖拉机的动力输出轴来提供，通过万向联轴器与传动轴相连接，传动轴也是通过万向联轴器來和变速箱相连接，由变速箱通过万向联轴器与侧齿轮传动箱连接，从而来带动旋耕集土装置和推压筑坡装置工作。筑块机筑上更一般要经过2个工序：旋耕集土和推压筑坡。根据筑坡工序来设计旋耕集土装置和镇压装置。这2个工作装置必须安装在机架之上，根据工序要求，取土装置在前,镇压装置在后。筑坝机工作时

10、，旋耕集土装置将土聚集到推压筑坡装置，通过推压筑坡装置镇压土壤形成田坡。1.4拖拉机的选择选择40-80马力轮式拖拉机TS504四轮驱动。飞动（495大冲程）或江动JD4100发动机，12小时功率36.8KW,变速箱前进档8个，倒档4个，啮合套换档，后轮距可调，带有差速锁双作用离合器，力、位调节提升器、三点式悬挂。一组液压输出，全液压转向，双速动力输出轮胎。- - - 2关键部件设计过程2.1推压筑境装置设计根据农艺要求，田坡高度为250300mm,上更底宽度为400600mm,坡顶宽度为250350mm。工作时，通过盘片和推压眾压实土壤成境。如图2-1所示。1.盘片2.推压總图2-1推压筑埋

11、装置结构图推压筑硬装置的受力情况如图2-2所示。当推压筑硬装置作匀速运动时，在xoy平面内平衡方程为TOC o 1-5 h z工兀=只+禺-丁=0(2-1)工Fy=N+N2sill0W-W,=0(2-2)工Mgy二MdN】eRh-iy-Mf=0(2-3)其中尺=均叫K=qN?sin0W=2wCsg(2-4)W=刘rj+tj+0i+r3)Lsg(2-5)M&Nje+Rjh+Rjl+Mf(26)Rj+RT(2-7)假设M二旳，加二sine他，p1二2二1,则将式（2-4）、式（2-5）、式（2-8）、式（2-9）(2-8)(2-9)max2代入式(2-6)、式(2-7)得Md2xC铝(e+h)+况

12、if+r?+(g+r2)Lsgis+Mf(2-10)T35时，矩形端面花键上的最大比压应该小于20MPao最大比压按下式计算：P喰=/(Dn+d0/4)X(Dn-d0/4)xlxn式中D“为花键轴的外径为花键孔的内径1：为花键的(平均)工作长度：花键的数量刀辗轴的设计计算说明选择40Cr材料，调质处理，假设刀车区轴的外径Dn=100mm。取内径d二80mm圆锥滚子轴承的效率为二0.95,心轴上齿轮传动的效率为讥二0.98由P5=23.98KWn;J=233r/min得:P刀=P2X，76X齿2P.j=22.79X0.956X0.982=16.lkwT刀二9.55x10,刀/n刀按最大比压少于2

13、0MPa,即Pnwx20MPa來设计刀辘轴的直径。Pz=M/(D7j+d0/4)x(Dn-d0/4)xlxnP_=1535640/150 x3x2x7=19.8620MPa扭曲应力验算：W=1.57D2J其中：5=(D-d)/2二(00_8o)/2二3W=1.57D2J=i.57X782X3=20655.64r=几何=15356402065564=74.34MPa1?Km/h11一一刀轴转速Z同一切割小区内的弯刀取2=2.5必二(2452+2602-2x260 x(2x245x150-1502)二120.83mm螺线终点处的极径久；为了使螺旋线能够与正切刃圆滑过渡，久取值通常比弯刀回转半径小1

14、0-20mm；九二230mm螺线终点的极角久:可由下式求得:(2-18)式中几一为螺线终点处的滑切角，常取5060；这样可得：2=(Pn-Po)Pntgrn=(230-120.83)/230*壇55。二0.3323rad：&=(久-几)/2二(230-120.83)/0.3323二320.52mm将代入式PSa%,并从0到厲之间分成若干份，顺序选定若干。代入该式,分别求出对应的,即可作出侧切刃螺线。螺线的静态滑切角厂(刀刃的曲线角)即刀刃上某一点的极径与该点切线之间的夹角。其数值应当满足不缠草和旋耕阻力小的原则，即：r1951KT；v=19511.6x0,85x10V1.65X13636214

15、8.8mm大端模数圆整大端分度圆直径分锥角41=竺Z17叫=9mmdel=1几Z=15nmde2=nZ3=252inm6、=arctan=arctaii=31.2628Z28八=arctan-=arctan=58.74-Zi17载荷系数K二1.6P1=9.55xl05=3.53x105NnunU二214 - -外锥距&=del/2siii=153/2sin312&=1474mm齿宽系数齿宽实际齿宽系数中点模数中点分度圆直径如=0.3b=如R=03x147.4=44.22inm取b二44mmb44R瓦一147.4a0.2980.5如)=7659=del(l-0.5)=130.2mmdni2=de

16、2(1-0.5)=214.5mm锥齿轮校核&锥齿轮齿面接触疲劳强度校核式glbmuZmbZhZeZhZH%(2-20)式中使用系数Ka=1.5动载系数Kv=1.24齿向载荷系数Kh/j=1.6端面载荷系数KHa=l.l节点区域系数ZH=2.5中点区域系数ZM_B=1弹性系数ZE=189.8螺旋角系数Zfi=l锥齿轮系数Zk=0.8再和分配系数Z=l=5-=1.15x104NdMl许用接触应力1500 xl.4xQ.9xl.08xlM855j6Mpanun计算接触应力lKAKvKH/;KHaFtVM-BHELSZqZkl5xl24xl6xllxl15xl(/150 x36Jl65?+11.65x

17、lx2.5x189.8x1x1x0.8=11635MPa比较得-HP结果：校验通过。b.锥齿齿根弯曲疲劳强度校核计算公式b%(2-21)6为计算应力，6p为许用应力KkyKFfi=KKFa=Kna数值同前。复合齿形系数=4.6重合度系数%=0.68齿根抗弯强度的锥齿轮系数力卄载荷分配系数吃=Z2h=1弯曲应力计算值6=b%44x7.659388.94MPa=1.6xl.24xl.6xl.lxl“曲如xO.6861齿根许用弯曲应力知=孤丫凡尽禺=I396.9MP3nuix比较得结果：校核通过。2.4侧齿轮传动箱齿轮的设计与校核如图2-6为侧齿轮传动箱示意图II图2-6侧齿轮传动箱结构示意图2.4

18、.1齿轮的材料、精度和齿数选择根据同类型结构，大小齿轮构造选用20CrMnTi表面渗碳淬火11P98表7-1硬度HRC选用5662HBS1P98表7-1齿轮精度用8级，轮齿表面粗糙度为Rai.6- #- 硬齿面闭式传动，失效形式为点蚀Z,=15Z4=232.4.2齿轮的设计计算没计准则按齿轮齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核;按齿面接触疲劳强度设计:11P108式(9)(2-22)Ti=9-55xl6r9-55xl6x=7-24xl5Nnin选取材料的接触疲劳极限应力为：11P100图7-6=1500MPa=1500MPa选取材料的弯曲劳极限应力为：11P100图7-7=450MP

19、a乃如=450MPa应力循环次数N由1P102式7-3计算%=6010=60 x343x(8x500)=8.23x1()7由11P107108式计算得/z=i=1.030d=0.38ZE=189.sVMPaZH=2.5E=7.24xlO5Nnim则弘=%=&27xl0%53=5.63x107接触疲劳寿命系数11Pl02图7-8ZB1=1ZE=1弯曲疲劳寿命系数11P102图7-9Yh=Ye=1由11P102表7-2查得接触疲劳安全系数Sjl,弯曲疲劳安全系数Sh_=1.4,乂YSI=2.0,试选Kt=l.3;由11P99式7-1,7-2求许用接触应力和弯曲应力；%卜沖Hnun1500 xl=1

20、36lPa1.1%小导叫Zn厂罟xl=1364MPaTOC o 1-5 h zHnunI码450 x2crF1l=11-Yn=xl=643MPaS“14450 x2xl=643MPa7Td1160 x1000=9299inm乃x93x343.“1.6760000ziY/=15x1.67/Zloo/loolP104查图7-10得Kv二10311P103由表7-3得Ka二13511P105由表7-4得=1.11,Ka=l.l11P103由式7-5Kh=Ka%Kg&=l35xL03xlllxll=L70=9.3x1.09=203.7mmm=3人5=6.78111111P112表7-6取得标准模数m=

21、7mm：由于要保证耕深，提高承载能力所以选择了15齿，而为加工不产生根切的最少齿数为17,选择小齿轮齿数为15,小于最小根切数，因而15齿的齿轮加工时一定会产生根切,所以小齿轮要用变位齿轮（正变位）。2.4.3第一对齿轮主要尺寸的计算P368查表12-7得总变位X二0.80mm根据类比得丘二028mmX4=0.52mm分度圆直径压力角啮合角d3=Z3m=205mmcl4=Z4m=20mnz=20sina=兀+X)玄叱+鈕aZ1+Z2&=20.93尸中心距变动系数Z3+Z4rcosa2coszr115+23(cos202lcos20.937=0.116中心距齿高变动系数齿数比节圆直径齿顶高齿根高

22、全齿高齿顶圆直径af=a+ym=206.812mmAy=XL-y=0.8-0.116=0.684nmd3r=2%+)=13381%53=205.65mmd4=/zd3=20697mmha3=(ha*+x-Ay)n=8.37mmha4=9.95nunhf3=(lia*+c*-x3)n=6.79imnhf4=5.11mmh3=ha3+1馬=15.16mmh4=ha4+hfj=15.06mmda3=d3+2=12173mm- - #- 齿根圆直径公法线长度跨测齿数固定弦齿厚固定弦齿高g=dq+2h注4=180.90inmdf3=d3-2hf3=91.42mmdf4=d4-2-hf4=25Q7wk3=

23、33.81mm%二210.97mmhx3r=6.37mmWg=56.41mmk.=3Sx4f=12.05mmhx4r=7.76mm2.4.4第二对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算P368查表12-7得总变位X=0.87mm根据类比得X5=XfO.52mm人二0.35mm分度圆克径d5=Z5m=20nind6=Z6m=205inni压力角a=20啮合角sina=X+X&)anQf+鈕aZ5+z6&=20.86中心距变动系数x_Z5+Z6fCOS6Zj2(cos/)23+22(cos20A=12(cos20.86=0.126中心距af=a+yin=209.38mm齿高变动系数Ay=XL-y=0.87-

24、0.126=0.744nm齿数比=%96圆直径d5=2+)=20461mmd6=yzd5=0.96x161=205.56mm齿顶高ha3=(ha*+x-y)n=&86nm齿根高hf3=(ha+c*-x3)n=6.3mm全齿高%=h注6+hg=15.16mm齿顶圆直径da6=d6+2I=20872imn齿根圆直径clf6=d62-hf6=20240mm公法线长度%=55.49mm跨测齿数“3固定弦齿厚Sx6r=11.28mm固定弦齿高hx6r=6.81inm2.5机架按照机具的总体结构装配需要，并确保各组件之间有足够的间隔距离和各工作部件的前后距离,并保证机具的性能。因此，本机设计了框架式和三角

25、形机架结构。2.6轴承的选择根据外形尺寸、和轴径的要求在手册101P8-98选择6308型号轴承。根据上面轴段的设计，知道第一轴安装的轴承为圆锥滚子轴承，其轴段直径为d=040,根据常用轴承类型及代号标准(GB/T297-1993)可选取圆锥滚子轴承30208C,其d=80,D=100,b=10o第111轴、第IV轴上主要承受轴向力，承受扭矩很小，故选择球轴承即可。传动轴安装的轴承为深沟球轴承，其轴段直径为d=65,根据常用轴承类型及代号标准(GB/T297-1993)可选取代号为6308的深沟球轴承,其d=40,D=65,218。 # 3工作前的安装与调整稻田筑坡机作业之前，旋耕刀的分布和安

26、装是一项至关重要的工作。安装不当，会严重影响到作业质量，由于刀片旋转不平衡，将会导致机件损坏，还会使机组震动增大，对机具损坏会很严重。为了让筑硬机在稻田作业时，避免漏耕的现象，刀辘轴受力均匀，旋耕刀在刀辘轴上的排列配置，应当满足以下要求：（1）配置两把以上的刀片，应确保切土量相等，从而确保筑坝质量好，耕后沟底平整。（2）在刀轴旋转一周的过程当中，在同一相位角，必须确保一把刀入土，以确保工作的稳定性和刀轴负荷均匀。（3）相继入土的刀片，在确保可以达到筑埃的农艺要求时，在刀轴上的轴向间距越大越好，以免发生堵塞的现象。（4）左弯刀和右弯刀片应交错分布，以保证刀轴两端轴承受力平衡。刀片按螺旋线规则排列

27、。旋耕刀的安装方法：内装法安装时，所有刀片都朝向刀轴中央。当拖拉机的前进速度一定时，刀轴转速快，碎土性能好；刀轴转速慢，集土能力差。而当刀轴转速恒定时，拖拉机速度越快，则土块越粗大。一般情况下，刀轴的旋转速度通常要用慢档，当要求土壤特别细碎时，这时候可以使用快档。 #4筑境机使用技术要点（1）正确选择旋耕刀片的安装方式。（2）万向节传动轴的安装。万向节传动轴由2个活节构成，安装的时候需要注意两点：一是筑坝机在升起或工作状态时，方轴与套既不要顶死，还要有足够的配合长度；二是必须使方轴和套的夹叉处在同一平面内，以免影响筑坡机作业质量和造成拖拉机与筑硬机传动系统及相关零件损坏。（3）筑坡机的调整。（

28、4）前进速度选择。筑坡机前进速度选择的原则：既要确保工作质量，同时还要充分发挥拖拉机的功率，从而达到高效、优质、低耗的目的。在通常情况下，前进速度为3km/ho- - -5结论本课题针对人工筑块劳动强度大，工作效率低等主要问题，设计这样一种悬挂式稻田筑上更机，并对其关键部件的工作机理进行分析，得出以下结论：1）设计的筑坡机旋耕集土装置，通过对刀片的运动分析，从而确定了旋耕刀轴的转速为200r/mino通过对所筑田坡截面的分析，得出取土宽度为160mm,取土深度为3095mm,为旋耕刀的配置和分布提供理论依据。2）通过对推压筑坡装置的受力分析，得到推压筑块装置的驱动力矩，为稻田筑坡机的动力分配、

29、优化奠定了理论基础。3）通过以上分析，该设计方案是可行的。参考文献关振君.DTZG-01型稻田筑埃机的设计研究J农业科技与装备,2011(10)：20-22.杜巧连等拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统设计与试验J农业机械学报，2008,39(8)：62一65丁为民等.反转旋耕刀滑切角分析与计算U.农业机械学报，2001,32(6)：26-29.丁为民等.反转旋耕刀正切面分析及参数选择J.农业机械学报，2004,35(4)：4043.贾洪雷等.耕作刀片在刀幅上的多头螺旋线对称排列法J.农业工程学报,2011,27(4)：111-116.李伯全等.抛土率估算的模糊动态聚类分析方法J农业机械学报，200

30、2,33(6)：37-39高建民.斜置旋耕刀侧切刃曲线的理论研究口.农业机械学报，2002,32(2):2425.涂建平等.秸秆还田机刀片及刀片优化排列的研究J.农机化研究，2003(4)：102-104.陈钧，近江谷和彦，寺尾日出男.高速摄影法研究旋耕刀抛土特性J农业机械学报,1994,25(3)：59-60贾洪雷等.旋耕一碎茬通用刀片结构参数优化试验J.农业机械学报，2009,41(7)：45-50.胡杭湘等.旋耕机受侧载整体协调变形模型初探LJ.农业机械学报，1993,24(4)：28-32.车刚，张伟，万霖，等.基于灭茬圆盘驱动旋耕刀多功能耕整机设计与试验LJ.农业工程学报，2012,28(20):34-40.应义斌等.蔬菜棚室用自走式微型旋耕机的研究J.农业工程学报，1997,13(1)：88-91.杨懿，潘英俊，梁山成.自走式微型旋耕机质量调查的模糊综合评判J农业工程学报，