毕业设计（论文）-农田清石捡石机设计

机械工程学院毕业设计说明书题目:农田清石捡石机设计年级专业:姓名:指导教师:完成时间:

摘要本次设计的是一款荒地清石机，其主要目的是为解决荒地、农田土壤中石块不利于农作物的生长发育及人工捡石劳动强度大等问题。该清石机的主要结构包括机架、减速器、入土装置、拨石装置、分离运输装置、集石箱等，机架实现将清石机各执行机构连接在一起的功能；减速器实现传递清石机各执行机构所需动力的功能；入土装置实现挖掘和碎土的功能；拨石装置实现碎土和拨送石块的功能；分离运输装置实现土壤分离和石块运输的功能；集石箱实现将分离的石块进行储存并处理的功能。具体设计工作主要有：（1）通过调研了解清石机机械结构和机器工作坏境及农艺要求等；（2）采用黑箱法对该机进行功能原理分析，确定本次设计的清石机应具备的功能；（3）通过计算确定各执行部件所需的动力，然后选择合适的拖拉机，并完成整机动力传动方案设计；（4）针对各执行部件三维建模设计，包括入土装置、拨石装置、分离运输装置、机架等；（5）在三维模型的基础上，绘制本次设计的整机结构工程图和各零部件工程图；（6）撰写计算说明书。关键词：清石机、入土铲、拨石轮、分离运输、抖动轮、集石箱。全套图纸加V信153893706或扣3346389411

AbstractThisdesignisawastelandstonecleaningmachine,whichismainlydesignedtosolvetheproblemsthatthestonesinwastelandandfarmlandsoilarenotconducivetothegrowthanddevelopmentofcropsandthelaborintensityofmanualstonepicking.Themainstructureofthestonecleaningmachineincludesaframe,areducer,anearthinsertiondevice,astonepullingdevice,aseparationandtransportationdevice,astonecollectingbox,etc.theframerealizesthefunctionofconnectingtheexecutivemechanismsofthestonecleaningmachinetogether;Thereducerrealizesthefunctionoftransmittingthepowerrequiredbyeachactuatorofthestonecleaningmachine;Theearthinsertiondevicerealizesthefunctionsofexcavationandsoilcrushing;Thestonepullingdevicerealizesthefunctionsofcrushingsoilandpullingstones;Theseparationandtransportationdevicerealizesthefunctionsofsoilseparationandstonetransportation;Thestonecollectingboxrealizesthefunctionofstoringandprocessingtheseparatedstones.Thespecificdesignworkmainlyincludes:(1)understandthemechanicalstructure,workingenvironmentandagronomicrequirementsofstonecleaningmachinethroughliteraturereviewandonlineresearch;(2)Theblackboxmethodisusedtoanalyzethefunctionprincipleofthemachineanddeterminethefunctionsthatthestonecleaningmachineshouldhaveinthisdesign;(3)Determinethepowerrequiredbyeachactuator,selectthetractorwithappropriatepower,anddeterminethepowertransmissionschemeofthewholemachine;(4)Threedimensionalmodelinganddesignforeachexecutivepart,includingearthpenetratingdevice,stonepullingdevice,separationandtransportationdevice,frame,etc;(5)Basedonthethree-dimensionalmodel,thegeneralassemblyofthewholemachinestructureandthetwo-dimensionalengineeringdrawingsofvariouspartsaredrawn;(6)Writecalculationinstructions.KeyWords:Stoneremover,Earthshovel,Stonepullingwheel,Separationtransportation,Shakingwheel,Stonecollectingbox.目录TOC\o"1-5"\h\z\u1.绪论 11.1研究背景及意义 11.2国内外研究现状 11.3课题任务 52.功能原理方案设计 62.1黑箱法功能分析 62.2机具结构特点 62.3工作原理 72.4主要性能参数 83.动力选择及传动方案设计 83.1动力选择 83.2传动方案设计 113.3减速器设计 113.3.1传动比确定 113.3.2锥齿轮设计计算 113.3.3轴的设计及校核 174.主要执行机构设计 224.1入土装置的设计 224.1.1入土铲设计依据 224.1.2入土装置设计要求 224.1.3入土装置参数确定 234.2拨石装置的设计 284.2.1拨石装置设计要求 284.2.2拨石装置设计原理 284.2.3拨石装置参数确定 304.2.4拨石装置的链传动设计计算 324.3分离运输装置的设计 364.3.1分离运输装置设计原理 364.3.2分离运输装置设计要求 374.3.3分离运输装置参数确定 374.3.4同步带及带轮设计 384.3.5分离运输装置链传动设计计算 404.3.6分离运输装置主动轴设计 434.4抖动装置的设计 444.4.1抖动轮设计原理及要求 444.4.2抖动轮参数确定 454.4.3抖动装置的链传动设计计算 474.5三点悬挂装置的设计 494.6集石装置的设计 504.7机架的设计 515.总结与体会 52参考文献 53致谢 54

1.绪论1.1研究背景及意义在我国现有的农田耕地中，其中的中低产田就占耕地总面积1／3[5]，而造成其低产的主要原因是因为土壤中含有大量的、大小不一的石块，因为这些石块随机的裸露于地表或埋藏在耕层之中，不仅影响农田土壤的物理特性，还影响播种质量、出苗率和作物生长，以及给田间机械，如铧式犁、旋耕机等带来损坏严重，工作难度大等影响。在中国东北部分地区，较多的荒地含有大量的石头，在没有机械的帮助下，农民们只能依靠人工捡拾的方法把石头和土壤分离开来，而土壤深处的石头无法由人工捡拾，不仅劳动强度大且效益低下。从而导致我国耕地荒废及农作物产量及质量低下。70年代末期，辽宁省抚顺市农机研究所设计出了专用的松土捡石机[2]，但该机在具体的实际应用中堆土现象严重，且经常被石头卡死，达不到工作要求。针对上述情况，本次设计的荒地清石机应具有入土、分离、运石、集石的功能，且为了减轻农民劳作强度，优化农作物生长坏境，推动农业机械化的发展，设计一种工作效率高、工作稳定的荒地清石机是有必要的。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状在中国的大多数山区，由于土壤条件和机具不兼容，农田中的石头大多由人工拾取。这种方法效率低下，经常导致土壤中的石块捡拾不干净，影响作物生长发育和对农业机械化作业造成影响。中国农田土壤捡石机的研究也是从20世纪6O～70年代开始的,但国内对于农田清石机仅有零星的研究工作，且其工作用途较单一，因此没有获得长期的成功应用。图1-1抚顺市研制的松土捡石机20世纪70年代，辽宁省抚顺市农机研究所研究出一款包含松土、捡石和积石清理功能的适用于其地区土壤状况的专用松土捡石机[6]（图1.1），其主要机构分别为：1)松土装置：松土装置主要用于将入土铲深入到土壤深处，将土壤和石块铲起来，同时也为碎土打下地基，由拖拉机前端的液压系统来控制松土深度。2)捡石装置：捡石作业是利用转动犁转动产生的离心力，使石块沿犁体外缘的切线方向抛出。犁体转动的动力来自于拖拉机的输出轴，而犁体的提升作用则通过后方的液压机构进行调整和控制。将抛出的石块通过犁体盖板送入清洁筛内进行清洁。3）清除积石的过程：通过链式振动筛和储石箱实现碎石和积石清理功能。链式振动链能够疏松土壤，筛出小石块。剩下的石块被运到石头储藏箱。储石箱内装满石块后，依靠控制图1-1抚顺市研制的松土捡石机图1.1辽宁抚顺市研制的松土捡石机新疆生产建设兵团于2001年上半年，成功研发了滚动筛式田间拾石机（6）（图1.2）。本机的构造由机架、托轮、入土深度调整装置等构成。它的特点是：在车架上装有动力驱动装置，在车架前端设有土壤收集器，而在车架的后面，采用了低进高出的轴向式筛网。以上所述的动力传动装置是由转轴与所述的转筒相联接，所述转筒的内壁上装有一个土壤的导向装置，所述的转筒在所述转筒的出口下面装有一个石块收集箱。本机型由“铁牛55”型拖拉机牵引，机器总长11米，重1.2吨，入土深度为8-10厘米。该机的成功研制为中国对农田捡石机的研究上增添的新的机型，但由于该机工作时切割阻力大，捡石时对土壤翻动大，因此未得到后续应用。图1.2新疆生产建设兵团研制的滚筒筛式捡石机目前，随着土壤捡石问题的影响越来越严重，我国对于农田清石机的需求越来越明显，我国不断加大农业基本建设投入，大力研讨中国荒地农田的土壤捡石机器，将中低产田变为高产田，提高农作物产量，同时农田清石机械技术也得到了快速的跨越式发展。1.2.2国外研究现状最初的捡石机是由明尼苏达州的一位农民设计的。经过几年的改进和现场试验，它只能捡起小石块。在此之后，美国、加拿大和俄罗斯等国的一些公司逐步开始研发捡石机。自第一台捡石机诞生以来，美国和加拿大的科研机构和公司相继开发了一些新型号，如美国的“pikrite”土壤捡石机（图1.3）、“Rotoveyer”土壤捡石机。“Pikrite”捡石机是一款改良版的二代土壤捡石机，它能在同一时间将大的石头捡起，并能有效地将泥土分开，这样就能把被捡起来的泥土及时送到田里，因为山地土地不多，所以地表土要尽量还土利用；另外，在捡拾时，“Pikrite”捡石机可以在石块发生掉落的情况下，不需要反转机器就能将其捡起来。“Pikrite”在拾取石头之后，可以把石头从土地上带走，仅在农田里留下表面的耕作土地[6]。图1.3“Pikrite”土壤捡石机加拿大的“XL-6048”（图1.4）、“XL-78”和“RS320”土壤捡石机，可以迅速收集表层和土层石块，并尽量减少挖掘耕地的泥土。捡石机的拾石器是一种抛石轮，它的构造和联合收割机上的拨禾轮相似，但它能保证锯齿与地面的夹角在某种程度上是固定的，这样就能在田间快速、高效地拣出石头，然后把石头拖进捡石机。本机结构紧凑，捡石效率高，但对土壤条件的要求较高，若土质较硬，残茬较多，则会对入土构件的入土造成严重的影响，影响捡石的效果[6]。图1.4“XL-6048”土壤捡石机上述各型号的捡石设备均有多种系列，可根据不同的土壤特性和使用要求。而俄罗斯使用最多的是螺旋输送机和齿耙式土壤捡石机。综上所述，国内外对于清石机功能性和实用性的研究日趋完善，但仍存在机具与土壤条件不适配、土壤堆积等问题，因此在提高清石机工作效率方面还存在改进空间。1.3课题任务荒地农田中的石头不仅严重地影响了农作物的种植效益，而且对播种机械、田间管理机械产生了很大的干扰和破坏，因此本次设计的任务是在查阅资料的基础上了解土壤和石块混合条件下进行分离的各种原理和方法，确定含石较多的农田荒地清石原理，从而设计一种荒地清石机，实现将土壤与石块进行分离，同时运走清出的石头的功能，达到高效清石的目的。

2.功能原理方案设计2.1黑箱法功能分析黑箱法是一个“黑箱”，它把一个已知的功能和功能载体看作是一个不知道其内部的功能结构和功能载体，它可以逐渐地理解它的基本特点和转化关系，并在此基础上探索其工作机制和功能载体。这个由未知到未知的逐渐清晰的过程，就是用来解决功能载体的方法。其技术过程如图2.1：图2.1黑箱体技术过程本次设计的清石机由入土装置、拨石装置、分离运输装置、动力传递装置和机架等组件组成。入土装置实现挖掘和碎土以及部分土石分离的功能；分离运输装置能实现将土壤和石块运输和分离的功能；传动装置是实现将拖拉机输出的动力传递到清石机各执行部件的功能；机架是实现将机器各个零部件连接在一起的功能。2.2机具结构特点本次设计选取辽宁省部分山区的旱田作为工作对象，该地区的含石农田的主要特点是：土壤大部分均为沙壤土，土壤松散；含石较多且本次任务设计的荒地清石机与轮式拖拉机配套作业，挂接方式为后三点悬挂。设计其作业幅宽为1000mm，作业深度为土壤表面以下200mm的深度，工作速度在0.6至1.4m/s之间。该机主要由减速器、入土装置、拨石装置、分离运输装置、抖动装置、集石箱等部件组成。焊接在车架上的三点悬挂与拖拉机的连杆相连，铲板通过螺栓连接固定在机架侧板上，铲板上装有入土铲和延伸栅条。在机架的中部安装了一个锥形减速装置，它包括一个中央锥形齿轮和两个输出锥形齿轮。通过减速器的减速和转向，将拖拉机的输出功率输出给拨石装置和分离运输装置，实现拨石轴和分离运输主动轴转动的目的，同时为了提高土石分离效率，在分离运输装置上装有抖动轮，使石块和土壤达到分离的效果。其三维模型如下图所示：集石箱分离运输装置集石箱分离运输装置入土铲拨石装置减速器三点悬挂入土铲拨石装置减速器三点悬挂图2.2清石机结构模型图2.3工作原理荒地清石机的整机和拖拉机通过三点悬挂装置连接，随着拖拉机的前进方向移动，通过入土装置挖掘土壤，将土壤和石块一起铲起并向后运行，铲起的土壤和石块被推送到转动拨石装置，在拨石装置的快速拍打下，土壤和石块被推送至分离运输装置，分离运输装置上的抖动轮使得同步带边有规律的抖动，边向后运输，实现分离运输过程。经过抖动分离后，土壤和石块基本被分离干净，而留在分离运输装置上的石块被输送到尾部，最后落入在集石箱，以方便运出和集中处理。该机的结构原理如图2.3所示。图中1为入土铲，2为拨石装置，3为分离运输装置，4为抖动轮，5为集石箱。清石机的工作原理是首先依靠前端的入土铲1将土壤和石块铲起，然后再利用拨石装置2进行碎土工作并将挖掘出的土壤和石块拨送至分离运输装置3，土壤和石块在抖动轮4的抖动下将土壤还田，并且通过同步带转动同时向后移动，并最终落入集石箱5，完成清石工作。图2.3荒地清石机工作原理图2.4主要性能参数表2.1清石机主要性能参数配套动力15～30kw作业深度200mm作业幅宽1000mm作业效率0.2～0.3hm²／h行走速度0.6～1.4m/s3.动力选择及传动方案设计3.1动力选择清石机所需功率主要消耗在三部分，即机器行走、克服入土铲的工作阻力和驱动执行机构的工作[3]，即：N=N1+N2+N式中N——清石机所需的总功率（kw）NN2——入土铲N3——用于克服机器本身行走阻力和入土铲工作时土壤阻力的功率之和，称为机器的牵引效率Np，即Np=N1+式中F1——机器行走阻力（NF2——入土铲工作阻力（v——机器实际工作速度（m/s）机器行走阻力F1F1=9.8fG式中：f——机器行走摩擦系数G——机器使用质量（kg）由表2.1可知，清石机质量为G=500kg时，行走速度v=1m/s最为合适，故取G=500kg，v=1m/s。清石机的行走摩擦系数范围一般为f=0.15～0.3。其中，小直径的铁制行走轮的清石机行走摩擦系数为f=0.3；行走轮为大直径充气轮胎的清石机行走摩擦系数为f=0.15。因本次设计的轮胎采用充气轮胎，故选取机器行走摩擦系数f=0.15。一般固定式入土铲的工作力F所以有：F1=9.8fG=9.8FNp=(F1N=NP41.5%=11.41kw则动力输出轴的功率NdNd=N-N根据清石机所需总功率N=11.41kw，选取本次设计的拖拉机为东方红SK304型号拖拉机，其标定功率为22.06kw，输出转速为540r/min。设定该清石机每天使用6小时，每年使用50天，寿命为15年，清石机在输入轴转速n0=540r/min的拖拉机牵引下开始工作，拖拉机的发动机功率P大致为22.06kw，动力输出轴的最大功率P0为取万向联轴器的效率η联=0.99，锥齿轮的效率η锥齿轮=0.97，链传动的效率η链=0.96，滚动轴承转递效率η轴承则可计算各轴功率：减速器输入轴功率P1=P0×减速器输出轴功率P2=P1×输送装置主动轴功率P3=P2×拨石装置轴功率P4=P2×抖动轮轴功率P5=P3×计算各轴转矩：减速器输入轴转矩T1=9550×P1n减速器输出轴转矩T2=9550×P2n1输送装置主动轴转矩T3=9550×P3拨石轴转矩T4=9550×P4n2抖动轮轴转矩T5=9550×P53.2传动方案设计本次设计中，清石机与配套动力为30马力的四轮拖拉机协调作业，根据实践，清石机在输入轴转速为540r/min时开始工作，所设计的清石机动力传递图如图3.1所示：图3.1清石机动力传递图如图，清石机通过与拖拉机动力输出轴连接，先通过锥齿轮箱换向和减速，动力传输到锥齿轮半轴的链轮,拨石轴和分离运输装置主动轴转动通过链轮链条驱动拨，分离运输装置主动轴通过链传动将动力传递到抖动轮轴，带动抖动轮轴转动。3.3减速器设计3.3.1传动比确定由于拨石装置和分离运输装置的运动方向相反，一根输出轴无法达到设计要求，故此处采用双半轴锥齿轮减速器。由上文已知拖拉机动力输入主轴转速n=540r/min，此处设计左右锥齿轮半轴的输出转速为n1=270r/min，故确定锥齿轮箱的传动比为2:1。3.3.2锥齿轮设计计算在上文选择的锥齿轮减速器中，锥齿轮同时起到换向和减速的作用，且传动比i=2：1。选用小锥齿轮材料为力学性能较好的40Cr调质，HBW1=280，大锥齿轮材料为45钢调质，齿面硬度HBW2=240，均选用8级精度[2]。初选小齿轮齿数Z1（1）按齿面接触疲劳强度进行设计，其公式为：d1≥341）上文以计算出小齿轮传递转矩T12）因速度v值未知，动载荷系数Kv值无法确定，因此载荷系数也不能确定，在此可初选载荷系数K3）查阅文献1，可得材料的弹性影响系数ZE4）计算区域系数Z计算接触疲劳强度用重合度系数Z由分锥角δ1=arctanZδ2=90°-可得当量齿数Zv1Zv1=Z由此得到当量齿轮的重合度αa1=arccosαa2=arccosεαv=Z重合度系数:Zε=4-ε5）齿数比μ=6）查阅文献1，取齿宽系数∅7）许用接触应力可用下式计算σH=ZN查文献1，得接触疲劳应力为σ小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为N1=60naLN2=N1查得寿命系数ZN1=0.95，ZN2则有[σ]H[σ]H取[σ]初算小齿轮的分度圆直径d1d1t≥3==133.09（2）调整小齿轮分度圆直径1）圆周速度vdm1=dvm=Πd

2）当量齿轮的齿宽系数∅b=∅Rd1∅d=bdm3）计算实际载荷系数K选取使用系数KA=1.0，动载系数Kv=1.13，齿间载荷分配系数KHα由此得实际载荷系数KH=KA4）按实际载荷系数计算分度圆直径d1H=d及相应的齿轮模数mH=d1（3）按齿根弯曲疲劳强度设计1）试算模数，即mt≥34①初选K②重合度系数YY③计算Y查得齿形系数YFa1=2.85，YFa2=2.23；应力修正系数YSa1=1.54；

所以有σF1=KσF2=KYFa1YYFa2Y因为大齿轮的YFa2YS因此试算模数：mt≥34==5.442）调整齿轮模数①圆周速度v：d1=mtdm1=dvm=Πd②齿宽b：b=∅Rd1∅d=bd③齿宽与中点齿高之比：mm=mthm=2hb3）计算实际载荷系数K查文献2得动载系数Kv=1.12，齿间载荷分配系数KFα=1.0由此得实际载荷系数KF=KA4）按实际载荷系数算得的齿轮模数mF=mt及相应的小齿轮分度圆d1F=m通过比较结果，得出按齿面接触疲劳强度计算的模数mH和小齿轮分度圆直径d1H分别大于按齿根弯曲疲劳强度计算的模数mF和小齿轮的分度圆直径d1F，由于齿轮模数的大小与齿根的弯曲疲劳强度有关，而齿面的啮合疲劳强度是由齿根处的疲劳强度决定的，故取按弯曲疲劳强度算得的模数5.33mm并就近圆整为标准值m=5.5mmZ1=d1取Z1=24采用这种方法，既能达到齿面接触疲劳强度，又能达到齿根处的疲劳强度要求，又能使其结构更加紧凑。（4）几何尺寸计算1)计算分度圆直径d1=Z1md2=Z2m2)计算分锥角δ1=arctanZ1δ2=90°-δ3)计算齿轮宽度b=∅Rd1μ取b（5）主要设计结论如下表3.1：表3.1锥齿轮设计主要参数小锥齿轮大锥齿轮齿数ZZ模数m分度圆直径132mm264mm压力角α=20齿宽b分锥角δδ3.3.3轴的设计及校核（1）动力输入轴设计1）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。已知输入轴传递功率P1=18.18kw，，取dmin=A03输入轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径dⅠ-Ⅱ联轴器的计算转矩Tca=KATTca=KAT按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，，选用HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1.25×106N·mm。其材料为35确定半联轴器的孔径d1=40mm，故取dⅠ-2）轴的结构设计=1\*GB3①为了满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径dⅡ-Ⅲ=45②初步选择滚动轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。根据dⅡ-Ⅲ=45mm，选取型号为30209的圆锥滚子轴承，其尺寸为d×D×③由于右侧轴承采用轴承套杯进行轴向定位，则中间轴端lⅢ-Ⅳ的长度需满足箱体结构，取lⅢ-Ⅳ=60mm，Ⅳ④取锥齿轮安装处的轴端Ⅴ-Ⅵ的直径dⅤ-Ⅵ=40，已知轮毂宽度为至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。⑤平键的选择。锥齿轮、半联轴器和轴的周向定位均采用平键连接。由dⅤ-Ⅵ=40mm查得平键截面b×h=12mm×8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为48mm，同时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H7n6；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为12mm×8mm×⑥确定轴上倒角尺寸。取轴端倒角为C2，各轴肩处的倒角为C1。⑦轴结构如图3.2所示：图3.2减速器动力输入轴结构图（2）轴的校核减速器输入轴转矩T锥齿轮作用在轴上的力为：周向力：Ft=2T1径向力：Fr=Fttan轴向力：Fa=Fttan由于轴所受的载荷是由轴上零件传递的，在作轴的受力分析图时，锥齿轮对轴的力为圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa。圆锥滚子轴承处的水平反力FNH和垂直反力F图3.3动力输入轴的受力分析简图根据上述简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩。水平面上：FNH2=FNH垂直面上：FNV2=FNV解得FF可计算得MM由于锥齿轮存在轴向力，垂直面上弯矩发生部分突变，其大小为Ma=Fad故M按上述计算结果分别作出水平面上的弯矩MH图和垂直面上的弯矩MV图，然后按下式计算总弯矩并作出MM=MH2+M图3.4弯矩MH,MV已知减速器输入轴得输入转矩为T1图3.5扭矩T图由计算可知，该轴的危险截面在图5.2中C点处，查文献2可得轴的许用弯曲应力σ-1σca=M2+式中σcaM——轴所受弯矩，N·mmT——轴所受扭矩，N·mmα——扭转切应力为静应力时，取α=0.3W——轴的抗弯截面系数，mm³，W=0.1d³计算得σ故轴得强度满足要求。（3）键的校核由键、轴的材料都是钢，键采用静链接，轻微冲击，查得许用挤压应力δbs=100～120Mpa，根据键连接强度计算公式：δbs=2000Tkld式中T——传递的转矩，T=T1k——键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，h为的高度mm。l——键的工作长度。l=L-b，b为键的宽度，mm。d——轴的直径，mm。（1）GB／T1096-1979普通平键A型b×h×L=12mm×8mm×48mm，工作长度l=L-b=36mm。δbs=故强度合适。（2）GB／T1096-1979普通平键A型b×h×L=12mm×8mm×60mm，工作长度l=L-b=48mm。δbs=故强度合适。4.主要执行机构设计4.1入土装置的设计4.1.1入土铲设计依据由于地区的地形和土质不同，所设计出来的入土铲结构也有所不同。国内的农业机械上常见的入土部件主要有平面三角铲、条形铲、多片锯齿形铲。此次设计的清石机的工作对象是我国辽宁省部分山区的旱田，该地区的含石农田的主要特点是：土壤大部分均为沙壤土，土壤松散，含石较多且多裸露于土壤表面，石块直径主要在40-200mm之间[6]。考虑的该地区的土质及设计要求，入土装置要尽可能少的挖掘土壤，故可采用带间隙的多个入土铲，即在各铲之间留有滑土间隙，从而减小阻力，减轻机器负荷，滑土间隙应小于石块最小直径。所以本次设计的入土装置选用带栅条式三角平面多铲，由多个三角平面铲有间隙地固定在铲板上，且铲板带有延伸栅条，有利于土壤和石块的分离。4.1.2入土装置设计要求入土装置的主要功能是将石块和土壤一并铲起，将土壤耕层20cm内的石块挖掘起来，以便在下一步通过拨石装置将其推送至分离运输机构，同时还能达到疏松土壤的目的。所以本次设计中对于入土装置的要求是：（1）挖掘出石块的同时应尽可能少的挖掘土壤。（2）将耕层以内直径大于40mm的石块挖掘出来，保证清石机的工作效果。（3）要求入土铲受到的阻力小，铲刃口的耐磨性好。（4）要求入土铲的碎土能力较好，防止堵土现象。4.1.3入土装置参数确定该清石机入土铲采用8mm厚度的65Mn材料制成，因为滑土间隙应小于石块最小直径，所以各铲之间留30mm的滑土间隙。入土铲基本参数主要包括：γ——铲刃斜角α——铲的倾角L——铲的长度B——铲的宽度h——铲后端高度图4.1入土铲主要参数图4.2入土铲主要参数如图4.1和图4.2所示，入土铲倾角α的大小直接关系到挖掘效率和挖掘质量，若倾角过小，入土铲在挖掘时达不到想要的工作深度，且由于横向推力不足，导致挖出的土壤和石块无法受横向力散开从而影响分离效果。若倾角过大，入土铲入土过深，从而横向力增大，导致入土铲以及整个机器负荷增大，同时也会使挖出的土壤和石块因倾角过大而无法传送到分离运输装置。如图3.3所示，θ1为入土铲与水平面的倾角，θ2为延伸栅条与水平面的倾角。对所挖掘的土石混合物做受力分析，在沿着入土铲倾角方向和沿着入土铲Fcosθ1-fFn-mgcosθ1其中：F——入土铲挖出泥土所需要的力m——所挖出的土壤混合物的质量Fn——入土铲f——入土铲和土壤之间的摩擦力θ1——入土铲又：fmg为变换可得：θ1=arctanF-由于入土铲的倾角与土质等多种因素相关，一般情况下取θ120~24°[12]。在此设计中，由于设计了延伸栅条，所以入土铲土垡入土铲土垡延伸栅条石块图4.3入土铲受力图入土铲的长度与其要求的工作深度和倾角1有关，前文提到清石机的工作深度为200mm以内，则此处取该机器的挖掘最大深度为200mm。因此有：L=hsinθ1=由此可看出，如果仅靠固定的入土铲来实现要求的工作深度，入土铲的长度则要达到584.76mm，入土铲长度过长会导致其刚性变差，要求入土铲的力学性能较高。根据对平面铲的研究，一般的农用机械入土铲装置，当α=20~40°时，入土铲长度一般为150-400mm，这样既能保证入土铲的强度和刚度，又能保证入土铲的挖掘深度且减少入土铲的阻力[12]。因此在此设计中取L250mm。入土铲铲刃斜角直接影响到入土铲的使用性能，铲刃斜角过大，阻力变大，铲刃不能实现自清理；铲刃斜角过小，铲刃吃土过深，也会增大入土铲的阻力，同时，如果要达到同样的挖掘宽度，就必须增加入土铲的长度，从而对入土铲的强度要求会更高。为了保证入土铲的自清洁，γ可由图4.4受力分析得出。图4.4铲刃受力分析刀具自清洁因满足以下公式：P0sin90°-即被挖出的土壤能在入土铲铲刃的滑切能力克服土壤与入土铲的摩擦力。式中：F——土壤与入土铲之间的摩擦力P0——γ——入土铲铲刃斜角则可得为入土铲铲刃与土壤的摩擦角。所以有：F=Ntgφ（4-6）N=P0cos⁡(90°-γ)将方程带入刀具自清洁应满足公式，整理可得：90°-γ>φ（4查阅文献可知，土壤与入土铲铲刃的摩擦角为20°~30°时，一般γ取40°入土铲宽度B的确定：若入土铲宽度过大，则会导致阻力增大增加机器的负荷，且难以打碎土壤；若入土铲宽度过小，则会降低挖掘差的强度和刚度。综合上述相关因素，取入土铲的宽度B=95mm。平面三角铲铲片数量的确定：由初步参数确定的机器作业幅宽为1000mm，且入土铲间的间隙应满足石块的直径范围40-250mm，间隙过大则会导致漏石现象，因此入土铲的间隙设为30mm。因为入土铲宽度和工作宽度已确定，则可计算出入土铲的铲片数量为：n=1000B+30=8入土铲的延伸栅条倾角应略大于入土铲倾角，这样能加大入土装置的工作深度，同时也有利于土壤和石块的分离。栅条总长度设计为200mm，从中间弯折，前100mm倾角为20°，以保证泥土混合物的通过性，后100mm的倾角为25°，这样既能保证挖掘深度，又能提高分离效果。入土铲延伸栅条间距的确定：栅条间距的确定与入土铲铲片间距的确定相似，但延伸栅条主要是实现前期初步的土石分离，以及将土壤还田，为下一步输送机构的抖动分离减少难度。因此，栅条间距因在保证不漏石的情况下尽量大，才能实现更好的分离效果。故此处栅条间隙取35mm，栅条宽度为15mm。

由以上叙述可得入土装置参数如下表：表4.1入土装置主要参数入土铲倾角20°延伸栅条后半部倾角25°入土铲长度250mm延伸栅条总长度200mm入土铲宽度95mm三角铲铲片数量8个延伸栅条数量20条入土铲刃斜角60°铲间间隙30mm延伸栅条间隙35mm延伸栅条宽度15mm工作宽度1000mm4.2拨石装置的设计4.2.1拨石装置设计要求拨石装置实现的功能是初步脱土，即将入土铲挖掘的石块和土壤拍打分离，部分土壤通过入土铲的延伸栅条间隙漏回土地，余留石块和土壤被推送到分离运输机构上。因此在入土铲和分离运输机构之间，需要有快速转动的拨石机构来保证石块的顺利捡拾。所以对拨石轮设计的要求是：（1）要保证顺利地将石块从入土铲上拨至输送机构，且消耗功率小；（2）工作时应保持平稳，振动和冲击应尽量小；（3）在拨送石块的同时，对大块土壤具有破碎的作用；（4）结构应尽量简单，使用可靠。4.2.2拨石装置设计原理在清石机工作时，拖拉机的动力输出轴传递给锥齿轮进行换向变速，再通过传动传递到拨石轴上带动拨石轴转动。拨石轴在拖拉机的牵引下做平面运动，并且同时绕轴线做定轴转动，由此可知，拨石装置的运动就是典型的刚体平面运动[15]。图4.5拨石装置运动模型如图4.6拨石装置的运动模型所示，机器的前进方向为右，速度为V1。拨石装置以ω的速度作顺时针旋转运动，当拨石装置旋转到A点时开始拨石，此时石块的运动方向与拨石装置运动轨迹的切向相同，其中O点为拨石装置的旋转中心，r为拨石装置的转动半径；在图中，0A与竖直平面夹角为α，在拨石装置转动时，A端的瞬间速度为V2，其方向是与圆周相切的，V2在横向和纵向的速度分量分别为V2x和V2y，且V(1)当V1>V2(2)当V1=V2x时，拨石装置A端的拨石速度和机器的前进速度相同，拨石装置相对于土壤和石块没有任何相对运动，此时拨石装置同样对石块不起拨送作用，石块只能依靠入土铲板(3)当V1<V2x,时，拨石装置A端处的拨石速度比机器的前进速度要快，这时拨石装置末端有一个向后的速度分量，这样可以使拨石装置的末端对土壤和石块形成接触和拨送作用，综上所述，为了使拨石装置具有拨石功能，拨石装置的末端在拨石开始时，必须存在一个向后的分速度，并且这个分速度要比机器的前进速度大，这样拨石装置的轨迹才能形成扣环。因此设计的拨石装置采用矩形锤片式拨齿，由多个矩形拨片等间距螺旋交错的固定在拨石轴上，其具有拨送范围大，土石分离效果好等特点。4.2.3拨石装置参数确定根据设计要求，机组工作时应保证土壤分离效果70%～80%。若拨石装置线速度过高，石块受到拨石装置的碰撞力较大，易造成拨石装置撞击损坏;若拨石装置线速度过小，则会导致拨送力不足，造成土壤和石块的堆积问题，从而影响工作效率。当机组作业速度为1.0m/s、拨石装置线速度为1.3～1.6m/s最佳，取线速度为1.60m/s[3]。拨石装置半径R与拨石装置轴转速n的关系为:V=2πRn（4-10）设计拨轮半径为150mm，则可得拨石轴转速n:n=V2πR=1.60×取拨石装置转速n=102r/min如图4.6所示，拨石装置逆时针转动，旋转轨迹最低点到铲板的间距为h=75mm，拨齿半径为R=150mm，工作时需要接触并拨送直径为40-200mm的石块，由于直径较小的石块通过机组前进的惯性力向后推送，直径较大的石块则借助拨石装置推送。图4.6拨石装置工作示意图拨齿数量的确定：由初步参数确定的机器作业幅宽为1000mm，且各齿的间隙应满足石块的直径范围40-200mm，间隙过大则会导致拨石效果不明显，间隙过小则会导致堵塞，因此设计锤片拨齿间隙L=80mm，且各拨齿夹角为120度，齿厚度B=10mm，宽度K=50mm，且各拨齿夹角为120°，每组3个拨石片，每组长度250mm，则可计算出拨齿的组数为：n=1000B+3L=1000取n=4组，则拨齿数量为3×4=12个。其结构如图4.7所示：图4.7拨石装置结构图由以上叙述可得拨石装置参数如下表：表4.2拨石装置主要参数拨齿宽度50mm拨齿厚度10mm拨齿间隙80mm拨石装置半径R150mm拨齿数量124.2.4拨石装置的链传动设计计算1）链传动参数确定本设计中，拨石装置设计成主动式，即需要动力输入，由减速器输出，通过链转动传递动力到拨石轴上。上文已分析出，要使拨石装置具有拨送效果，必须满足拨石装置的运动线速度大于机组的工作速度。有前文设计可知，拨石装置转速n=102r/min，即拨石装置的拨石轴转速n和拨石装置链轮转速n2n=由上文已知减速器输出半轴转速n1=270r/min，i=n1n2式中n1n2——拨石装置选择链轮齿数Z1、Z一般链轮的齿数Z1≥17，考虑到链条与链轮轮齿的摩擦均匀摩擦，及链轮的链节数为偶数，链轮齿数一般取奇数，且为了减小链轮体积，所以取最小值Z因此有：i=Z2Z1=可得：Z取Z2单排链的额定功率PcaPca=KAK式中：KA——工况系数,查文献《机械设计》得P——减速器输出轴功率，P=KP——单排链系数，KZ——主动链轮齿数系数，

所以有：P确定链条型号和节距p：本次设计的链传动采用单排链，计算功率Pca、主动链轮转速n2和单排链额定功率Pc，参考文献1，查表时要确保Pca＜Pc，选择链条的型号为20计算链节数和中心距：初选中心距a取拨石装置的链传动装置中心距为a0=24LP1=2a=2×=79.83取链长节数L把LP=80则实际中心距a=a1-∆a计算链速v：v=n1z1p60由v=2.43m/s和链条型号为20A计算压轴力FP有效圆周力Fe=1000Pv压轴力FP=KFPFe因此，减速器与分离运输装置之间的链传动设计参数如表4.3所示：表4.3减速器与拨石装置之间的链传动参数传动比i2.65主动轮齿数Z17从动轮齿数Z45链节数L80中心距a761.72mm链号20A滚子外径d119.05mm内链板高度h230.18mm2）链轮参数确定：链轮的基本参数是配用链条的节距p、滚子外径d1、排距pt和齿数。由表4.3所设计的数据，计算出滚子链小链轮的尺寸参数如下：分度圆直径d=psin(180°齿顶圆直径da=d+取中值d齿根圆直径df=d-d齿高hamin=0.5hamax取中值h最大齿侧凸缘直径d同理可得大链轮的尺寸参数：分度圆直径d=psin(180°齿顶圆直径da=d取中值d齿根圆直径df齿高取中值h最大齿侧凸缘直径d因此，减速器与分拨石装置之间的大小链轮设计参数如表4.4所示。表4.4减速器与拨石装置之间的大小链轮设计参数基本参数小链轮大链轮分度圆直径d172.79mm455.15mm齿顶圆直径d187.97mm471.26mm齿根圆直径d153.74mm436.1mm齿高9.08mm8.62mm最大齿侧凸缘直径d137.70mm421.90mm4.3分离运输装置的设计4.3.1分离运输装置设计原理在农业机械中，杆条式分离运输装置是一种应用非常广泛的设备，它的分离效率高，分离效果好，不易堵塞。杆式分离设备又分为链式分离运输、带杆分离运输和钩杆分离运输{16}。其中，带杆式分离运输装置的强度和生产技术都属于中等水平，因此，本设计选用了一种带杆型分离输送装置。带杆式分离运输装置由主动轮、从动轮、同步带和杆条组成。杆条两端压扁，并各钻两个通孔，用铆钉固定在同步带上，通过同步带带动杆条一起运动。结构如图4.8所示：杆条从动带轮杆条从动带轮主动带轮抖动轮同步带图4.8分离运输装置的结构形式4.3.2分离运输装置设计要求分离运输装置在整个清石机结构中起着至关重要的作用。工作时，拨石装置将石块和土壤拨送至分离运输机构，分离运输机构将石块传送到集石箱，同时在抖动轮的协调配合下实现土壤和石块的第二次分离。因此本次设计中对于分离运输装置的要求是：（1）要保证顺利地将石块输送至集石箱，且消耗功率小；（2）工作可靠，结构简单。（3）传动精确度较高，工作过程中避免打滑。4.3.3分离运输装置参数确定分离运输装置的输送速度影响着分离效果，速度过快会导致磨损严重；速度过慢则会导致分离效果不明显。分离运输装置运动简图如图4.9所示：图4.9分离运输装置运动简图在分离运输装置中，角α1和角α2直接影响土壤和石块的分离效果，在本设计中设计角α1=20°。对于角α2因为前端已经设计的20°的角度，因抖动装置而改变其夹角，如果夹角过大，会导致石块因抖动而向前滚落，同时为了减少清石机分离运输装置影响着土石分离质量，在杆条、带轮以及同步带的选择上也有很高的要求。杆条的选择与设计与入土装置延伸栅条的设计相似，采用65Mn钢制成的圆柱杆条，其直径为10mm，杆条间距为35mm，杆的两端通过螺钉固定在同步带上。分离运输器的工作宽度理论上应该和入土的工作宽度一致，但是考虑到分离运输器在工作中的流畅性，使其不会被机体两侧卡住，因此在设计时分离运输器的宽度应略小于入土铲的工作宽度。入土铲的工作宽度为1000mm，综合以上因素，所设计的分离运输器的宽度为960mm。4.3.4同步带及带轮设计带传动和链条传动广泛应用于农业机械的轴间传动。带传动具有运行稳定、无噪音、缓冲效果好、结构简单等优点，但普通带传送在分离运输装置中只起到托举、防打滑和固定杆条的作用。综合上述因素，结合齿轮传动、链传动、带传动等优势，主要解决带传动带条打滑、伸长等缺陷，同时为了保证杆条在输送带上固定可靠，故采用双面梯形齿同步带传送。在设计同步带时，为了保证杆条间距，设计同步带上侧与杆条固定的齿形节距p1=35mm，下侧与带轮啮合齿形节距p2=17.5mm，同步带宽度为40mm，同步带总厚度为20mm，齿根厚10mm，单侧齿高为5mm。设计的齿形同步带结构基本参数如图4.10图4.10双面梯形齿同步带基本参数分离运输装置在工作时，速度应略大于工作速度，保证输送装置的通畅，才能有效的分离土壤。通过查阅相关文献，得知一般的农用机械中，分离运输装置的线速度与机器的工作速度的比值取λ为1.2~2.5。在本此设计中，前文已大致确定该清石机的工作速度为0.6~1.4m/s，分离运输装置的最佳线速度为1.4~2.0m/s[10]，结合所设计的清石机的工作速度，取所以有：分离运输装置的线速度V已知同步带传递功率P3为15.93kw，输送带主动轮转速为180r/min，通过查阅文献，根据同步带的最小需用齿数Zmin≥17则可由带轮的节圆直径公式：d=Z带轮p2得带轮的节圆直径d选取带轮中心距为a=1000由此可以计算出分离运输器主动轮的转速n为：n=v2Πr=145.21~338.81取n180r/min，即分离运输器的主动轮转速n和分离运输器主动链轮转速n3n=取同步带速度V=1.2m/s，工况系数KA=1.2，矢量相加修正系数KF则计算带轮压轴力：Q=500KFKA

设计的同步带轮结构基本参数如图4.11所示：图4.11带轮结构图综上所述，所设计的带杆式分离运输机构参数如表4.5：表4.5分离运输机构相关参数工作宽度960mm杆条直径10mm杆条间距35mm带轮节圆直径94.70mm输送带主动轴转速180r/min同步带齿数17同步带宽度40mm同步带杆条节距35mm同步带带轮节距17.5同步带总厚度20mm同步带单侧齿高5mm分离运输装置倾角α120°分离运输装置倾角α25°4.3.5分离运输装置链传动设计计算1）链传动参数确定：已知锥齿轮减速器传动比为2，减速器输出半轴转速n1=270r/min，分离运输装置主动链轮转速n3=180i=n1n3式中n1n3——选择链轮齿数Z1、Z根据前文设计可推算出链速在0.6—3m/s之间，通过查阅文献2，可知一般链轮的齿数Z1≥17，考虑到链条与链轮之间的摩擦力应尽量均匀，链轮的链节数是偶数，链轮的齿数通常是奇数，同时为了减少链轮的体积，所以取最小因此有：i=Z3Z1=n可得Z取Z3确定链条型号和节距p：选择同一型号链条进行设计，即链条型号为20A，链条节距p=31.75mm。计算链节数和中心距：初选中心距a1=30~50p初步选取a则相应的链长节数LP0=2a1=2=93.05取链长节数L把LP=94反带入得理论则实际中心距a=a1-∆a1计算链速v：v=n1z1p60由v=1.94m/s和链型号16A计算压轴力FP有效圆周力Fe=1000Pv压轴力FP=KFPF因此，减速器与分离运输装置之间的链传动设计参数如表4.6所示:表4.6减速器与分离运输装置之间的链传动参数传动比i1.5主动轮齿数Z17从动轮齿数Z25链节数L94中心距a1153.5mm链速v2.43m/s链号20A节距p31.75mm滚子外径d119.05mm内链板高度h230.18mm2)链轮的基本参数确定：链轮的主要参数为齿轮的节距p、滚子外径d1、排距pt，以及齿轮齿数。由表4.6所设计的数据可知，小链轮的尺寸参数和拨石装置的链传动设计中小链轮参数是一致的。故此处只计算大链轮的尺寸参数：分度圆直径d=psin(180°齿顶圆直径da=d+取中值d齿根圆直径df=d-d齿高hamin=0.5hamax取中值h最大齿侧凸缘直径dg=pcot180°Z3因此，减速器与分离运输装置之间的大小链轮设计参数如表4.7所示。表4.7减速器与分离运输装置之间的大小链轮设计参数基本参数小链轮大链轮分度圆直径d172.79mm253.32mm齿顶圆直径d187.97mm268.98mm齿根圆直径d153.74mm234.27mm齿高9.08mm8.84mm最大齿侧凸缘直径d137.70mm219.18mm4.3.6分离运输装置主动轴设计（1）轴的设计1）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理,已知分离运输装置主动轴传递功率P3=15.93kwdmin=A032）轴的结构设计①取右端链轮安装处的轴段Ⅰ-Ⅱ的直径dⅠ-Ⅱ②由于Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径dⅡ-Ⅲ③因轴段Ⅲ-Ⅳ的作用是安装左端链轮，结合轴段Ⅰ-Ⅱ的设计，链轮右端采用轴肩轴向定位，左端采用轴用弹性挡圈定位，取至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。④平键的选择。同步带轮及链轮的周向定位均采用平键连接。由dⅠ-Ⅱ=50mm查得平键截面b×h=14mm×9mm，键槽采用铣刀加工，长度为39mm，同时为了保证链轮与轴配合有良好的对中性，故选择链轮与轴的配合为H8f7；同样，同步带轮安装处的平键，由dⅡ-⑤确定轴上倒角尺寸。取轴端倒角为C2，各轴肩处的倒角为C1。⑥轴结构如图4.12所示：图4.12分离运输装置主动轴结构图4.4抖动装置的设计4.4.1抖动轮设计原理及要求抖动装置分为主动式抖动装置和被动式抖动装置两大类，但被动式抖动装置因结构简单、平稳性好等优点而被广泛应用在农用机械中；被动式抖动轮的形状有圆头的、双头的和三头的。但是圆头抖动轮的抖动效率较低，其在分离运输装置中主要起到托举支撑输送带的功能；而双头式和三头式的抖动轮抖动频率和振幅过大，对运输装置损害较大[12]。由于抖动轮与同步带的梯形槽是同步运动的，所以本次设计的抖动轮是一种齿轮式偏心抖动轮，它对输送皮带的冲击小，工作平稳，能满足一般工况下的工作需要，结构也比较简单，但调节振幅和频率时必须更换不同形状的抖动轮。其结构如下图4.11所示：图4.12齿式偏心抖动轮结构形式抖动装置实现的功能是土石的二次分离，通过同步带的上下振动使得土石分离，其需满足的要求有：（1）结构简单，工作可靠。（2）抖动效果明显且稳定，能实现土石分离。4.4.2抖动轮参数确定如上图4.11所示，在设计抖动轮时，采用键连接的方法将抖动轮进行周向固定，再通过两边的弹性挡圈进行轴向固定。已知同步带带轮侧节距为17.5mm，单侧齿高为5mm，故偏心式齿形抖动轮的节距为17.5mm。由设计可知抖动轮轴直径d4=35抖动轮设计原理和同步带轮相同，初选抖动轮的齿数为Z抖d抖=Z抖p故抖动轮半径R=41.78mm。由设计可以大致得到抖动轮的周长即为转动一周的长度，算出偏心齿式抖动轮L为：L=2ΠR=2Π×41.78=262.51要使抖动装置能将物体抛起，输送装置必须要有一定的初速度，其最低速度为：Vmin1=gR式中k——轴孔直径与节圆直径之比，kVmin——分离运输g——重力加速度所以有：Vmin1=gR清石机的最大前行速度为1.4m/s，在此速度下还能保证土壤的正常输送，则输送带的最低速度也应该满足：Vmin2=v·cos式中v——清石机的最大行进速度，即1.4m/sα——分离运输器的最大倾角，即20°所以有：V比较Vmin1和V前文中设计分离运输器的同步带轮半径为47.35mm，转速为180r/min，即3r/s，可以计算出分离运输装置的速度为：V=2因为V查文献3可得到分离运输装置的速度V、抖动装置抖动轮的转速n4n4=60VL取抖动轮转速n抖动装置中，抖动轮的频率可以按照以下公式计算：f=Zn60式中Z——抖动轮的抖动齿数，即Z=15n——抖动装置转速，即n=所以有：f综上所述，抖动装置的参数如表4.8所示:表4.8抖动装置参数抖动轮外形偏心齿式抖动轮抖动齿数15抖动装置转速204r/min抖动频率51Hz抖动轮半径41.78mm轴孔半径35mm分离速度0.705m/s直径比0.42抖动轮数24.4.3抖动装置的链传动设计计算1）链传动参数确定：已知输送装置主动链轮转速n3=180r/min，齿数Z3=25，抖动轮转速n4=2所以有：i=n3n4=可得：Z则Z4=22该链条同样采用链号为20A，链条节距p=31.75mm。设计时，取抖动装置的链传动装置中心距a2=16p=508mm，LP1=2a2p=2×=55.51取链长节数L把LP=84反带入得理论则实际中心距a=a1-∆a1因此，输送装置主动链轮与抖动装置链轮之间的链传动设计参数如表4.9所示：表4.9输送装置与抖动装置之间的链传动参数传动比i0.88主动轮齿数Z25从动轮齿数Z22链节数L56中心距a513.7mm链号20A节距p31.75mm滚子外径d19.05mm内链板高度d30.18mm2）链轮的基本参数确定：计算可知抖动装置链传动大链轮的尺寸参数与输送装置链传动大链轮相同，同理可得抖动装置的小链轮的尺寸参数：分度圆直径d=psin(180°齿顶圆直径da=d+取中值d齿根圆直径df=d-d1齿高hamin=0.5p-hamax=0.625p-0.5取中值h最大齿侧凸缘直径dg=pcot180°Z4因此，减速器与分拨石装置之间的大小链轮设计参数如表4.10所示:表4.10输送主动链轮与分抖动链轮之间的大小链轮设计参数基本参数大链轮小链轮分度圆直径d253.32mm223.10mm齿顶圆直径d268.98mm238.62mm齿根圆直径d234.27mm204.05mm齿高8.84mm8.91mm最大齿侧凸缘直径d219.18mm188.68mm4.5三点悬挂装置的设计悬挂指的是清石机与拖拉机的配合。悬挂的参数确定的是否合理，会直接影响清石机的入土性能、捡石性能、机组牵引稳定性、以及对地表的悬挂装置是指清石机和拖拉机之间的协同工作。悬挂参数的选取，将直接关系到清石机的入土性能、捡石性能、机组牵引稳定性和地面适应性。由于我国目前对荒地清石机的研究尚处于空白状态，因此本文提出的悬挂装置只能在其它农机机械的基础上进行改良。所以，本次设计中使用了常见的三点式悬挂，可以确保与一般拖拉机的平稳匹配，具有良好的通用性。其结构如图4.13所示：图4.13三点悬挂装置三维模型4.6集石装置的设计集石装置是由集石箱和承箱架通过螺柱和螺母连接，集石箱的升降工作通过液压推杆实现，根据安装位置选取行程为500mm的DYTP-500型号液压推杆。集石箱采用普通碳素结构钢材焊接制成，承箱架采用空心方钢