多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 目錄 1 中文摘要 3 Abstract 3 第 1 章 緒論 4 1.1 可行性分析 4 1.2 研究開發(fā)的內(nèi)容、方法、技術(shù)路線 4 1. 3 項目的特色和創(chuàng)新之處 4 1. 4 擬定技術(shù)路線以及工藝流程 5 第 2 章 軟件簡介 6 2.1 CAD 技術(shù)應(yīng)用概況 6 2.2 Pro/E 簡介 6 2.3 AutoCAD 簡介 7 第 3 章 總體機構(gòu)的設(shè)計 8 3. 1 行走機構(gòu)的設(shè)計 8 3. 2 整地機構(gòu)的設(shè)計 8 3 2 1 鏵的選擇與計算 8 3 2 2 中耕追肥機的選擇與計算 9 3 2 3 懸掛機構(gòu)的選擇 11 3 2 4 施肥工具的選擇與計算 11 3 2 5 發(fā)動機的選擇與布局 13 3 2 6 重量參數(shù) 13 3 2 7 整體布局 13 第 4 章 主要零部件的設(shè)計 15 4 1 結(jié)構(gòu)參數(shù) 15 4 1 1 履帶拖拉機的履帶接地長度與寬度 15 4 1 2 軌距 15 4 1 3 間隙 15 4 1 4 整機參數(shù) -15 4 1 5 拖拉拖機基本性能的計算 -16 4 1 6 穩(wěn)定性的計算 -17 4. 2 行走機構(gòu)零件的設(shè)計 18 4 2 1 履帶的總體結(jié)構(gòu) 18 4 2 2 驅(qū)動輪的設(shè)計 19 4 2 3 履帶的選擇 19 4 2 4 支重輪和托輪 20 4 2 5 張緊輪和張緊緩沖裝置的設(shè)計 21 4 2 6 犁的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 4 2 7 液壓元件的選擇 22 總 結(jié) 24 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 2 鳴 謝 24 參考文獻 25 整機三維圖 26 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 3 中文摘要 本文是關(guān)于甘蔗中耕田管機的改進設(shè)計，其重點是要解決犁溝、除草、施肥、噴藥、培土等一系列農(nóng)藝要求，目的是要實現(xiàn)田管機在整體結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化、功能布局合理、重量降低、強度增加，同時使行走機構(gòu)在結(jié)構(gòu)與參數(shù)上更加合理。本設(shè)計運用計算機輔助制造設(shè)計，分為實體設(shè)計和實體加工制造，前者是對目前機器的各重要零部件的改進設(shè)計，后者是用 Pro/E 將零件生成 3D 實體，并轉(zhuǎn)化為工程圖，進行實際生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞 ：改進設(shè)計；實體設(shè)計；實體加工；計算機輔助制造設(shè)計； Pro/E。 Abstract This text is an improved design of plowing in the middle age of the sugar cane in the field manage machines, its main point is trying to solve the plough ditch, divided by the grass、 apply fertilizer、 gush out medicine、 turn over the soil and a series of agriculture etc. Its purpose is to realize the machine to be modern in the whole construction, function and layout to be reasonable, lower the weight , increase the strength , and make running organization more reasonable in construction and parameter.This is a design made use of the calculator assistance manufactur :It is divided into the entity design and process entity, the former is about the improved designs for every important spare or part of machine at present, the latter is to creat an entity of the spare parts by PRO/E,then converse the engineering diagram,and proceed the actual production. Keywords： Improved Design；Entity Design；The Dntity Processes；Design Made Use Of The Calculator Assistance Manufactur；Pro/E. 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 4 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 5 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 6 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 第 1 章 緒論 1.1 可行性分析 新中國成立以來，尤其是進入改革開放新的歷史時期，我國在農(nóng)業(yè)機械的研制開發(fā)和推廣普多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 7 及方面，進行了艱苦不懈的努力并取得了舉世矚目的成績，大大推動了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程。黨的十五屆三中全會指出“沒有農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，就沒有整個國民經(jīng)濟的現(xiàn)代化”。農(nóng)業(yè)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志和技術(shù)支撐點， 2004 年和 2005 年黨中央的 1 號文件都是關(guān)于“三農(nóng)問題”的，可見對三農(nóng)問題的重視。但美中不足的是，全國各農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)均有相應(yīng)的生產(chǎn)機械，唯獨甘蔗生產(chǎn)機械的研制與推廣，幾呼還在“零”起點上徘徊。甘蔗 生產(chǎn)的種植、中耕田管、收獲等主要環(huán)節(jié)，至今仍然延緩幾千年的手工操作方式，使甘蔗生產(chǎn)成為一個技術(shù)含量不高的落后產(chǎn)業(yè)，拖了中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的后腿。 入世后，我國糖業(yè)市場已經(jīng)成為世界糖市場的重要組成部分，我國糖業(yè)正直接面對競爭激烈的國際糖市，面臨國際糖市低糖價的嚴(yán)峻考驗。由于人工生產(chǎn)甘蔗勞動中強度大，工效低，產(chǎn)量低，是甘蔗生產(chǎn)成本居高不下的主要原因，而甘蔗成本占了我國制糖總成本的比例高達 70%，削弱了我國糖業(yè)在國際市場上的競爭力。 可以說，解決甘蔗生產(chǎn)勞動力不足，勞動強度大，成本高，產(chǎn)量低蔗農(nóng)收入低等一系列問題，一 個最有效的辦法就是發(fā)展甘蔗機械化生產(chǎn)。從上述分析不難看出，甘蔗生產(chǎn)機械化水平低，已經(jīng)成為制約我國制糖業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展、較好地實現(xiàn)與國際市場接軌的瓶頸，只有突破這個瓶頸，中國制糖業(yè)才能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模經(jīng)營；而只有實現(xiàn)機械化、產(chǎn)化規(guī)模經(jīng)營，才能大提高勞動生產(chǎn)率，改善甘蔗生產(chǎn)條件，降低甘蔗生產(chǎn)成本，提高國際競爭力。因此，開發(fā)研制和推廣應(yīng)用技術(shù)更加先進、功能更加齊全的甘蔗機械及其配套技術(shù)，以滿足甘蔗生產(chǎn)發(fā)展的需要，就成了當(dāng)前中國制糖業(yè)是不我待的具有劃時代意義的關(guān)鍵性任務(wù)。 1. 2 研究開發(fā)的內(nèi)容、方法、技術(shù)路線 本 項目擬研制主要生產(chǎn)區(qū)地處南部丘陵地區(qū)，種植環(huán)境較復(fù)雜，因此要解決好中耕田管機行走問題；由于甘蔗在不同生長階段其蔗干的高度也不相同，其高度變化很大，中耕在在結(jié)構(gòu)上要解決好這一難題，且整機的結(jié)構(gòu)合理；根據(jù)不同生長時期中耕農(nóng)藝作業(yè)的不同要求，中耕機要完成松土、除草、培土固根、回土、下肥、噴除草劑等多道工序，故解決如何能準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)地一次性完成所有工序；需要解決國外中耕成本高、轉(zhuǎn)彎半徑大的難題。 1. 3 項目的特色和創(chuàng)新之處 （ 1）整機將按照功能聯(lián)合、結(jié)構(gòu)組合、性能綜合的技術(shù)思路進行設(shè)計，能一次性地完成兩行甘蔗的中 耕作業(yè)，作業(yè)效率高，完全合適這國甘蔗種植環(huán)境和符合農(nóng)藝要求。 （ 2）創(chuàng)新設(shè)計的拱形機架傳動結(jié)構(gòu)，整機跨過 1.5 米高的甘蔗進行中耕田管作業(yè)。 （ 3）采用自行式設(shè)計方案，行走裝置采用橡膠履帶，使轉(zhuǎn)彎靈活、半徑小，對地面壓力小，不易使土壤板結(jié)，適合各種土壤條件作業(yè)，且可在公路上行駛，轉(zhuǎn)移方便。 （ 4）將多種田管作業(yè)功能整合為一體，使得整機的結(jié)構(gòu)緊湊合理，一機多能，滿足甘蔗各生長階段的田管作業(yè)要求。 1.4 技術(shù)路線以及工藝流程 多功能甘蔗中耕田管機要能具有在濕滑、泥濘、松軟的甘蔗地中牽引行駛，跨越 01.3 米蔗干 進行相關(guān)中耕田管作業(yè)功能要求。由于目前國內(nèi)外沒有實際使用的成熟的專用產(chǎn)品可以借鑒，因此本研究項目的總體技術(shù)路線為：在進行充分調(diào)研、蔗田試驗已經(jīng)獲得本項目的基本技術(shù)數(shù)據(jù)和農(nóng)藝要求的基礎(chǔ)上，吸收國內(nèi)外甘蔗機械相關(guān)技術(shù)特長，按照功能聯(lián)合，結(jié)構(gòu)組合、性能綜合的技術(shù)路，采用整機機電一體化履帶行走式的技術(shù)方案，利用 Pro/E、 AutoCAD 等先進設(shè)計軟件多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 8 進行設(shè)計和研制。 第 2 章 軟件簡介 2. 1 CAD 技術(shù)應(yīng)用概況 CAD/CAM(計算機輔助設(shè)計及 制造 )技術(shù)產(chǎn)生于本世紀(jì) 50 年代后期發(fā)達國家的航空和軍事工業(yè)中，隨著計算機軟硬件技術(shù)和計算機圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來。 1989 年美國國家工程科學(xué)院將 CAD/CAM 技術(shù)評為當(dāng)代 (1964-1989)十項最杰出的工程技術(shù)成就之一。三十幾年來 CAD技術(shù)和系統(tǒng)有了飛速的發(fā)展， CAD/CAM 的應(yīng)用迅速普及。在工業(yè)發(fā)達國家， CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用已迅速從軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴展，由大型企業(yè)向中小企業(yè)推廣，由高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用向日用家電、輕工產(chǎn)品的設(shè)計和制造中普及。而且這一技術(shù)正在從發(fā)達國家 流向 發(fā)展中國家。 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 9 CAD 是一個包括范圍很廣的概念，概括來說， CAD 的設(shè)計對象有兩大類，一類是機械、電氣、電子、輕工和紡織產(chǎn)品；另一類是工程設(shè)計產(chǎn)品，即工程建筑，國外簡稱 AEC(Architecture、Engineering 和 Construction)。而如今， CAD 技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到藝術(shù)、電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟及社會效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。 CAD 在機械制造行業(yè)的應(yīng)用最早，也最為廣泛。采用 CAD 技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計不但可以使設(shè)計人員 甩掉圖板 ，更新傳統(tǒng)的設(shè)計思想，實現(xiàn)設(shè)計自動化，降低產(chǎn)品的成本，提 高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上的競爭能力；還可以使企業(yè)由原來的串行式作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高勞動生產(chǎn)率。如今世界各大航空、航天及汽車等制造業(yè)巨頭不但廣泛采用 CAD/CAM 技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計，而且投入大量的人力物力及資金進行 CAD/CAM 軟件的開發(fā)，以保持自己技術(shù)上的領(lǐng)先地位和國際市場上的優(yōu)勢。 計算機輔助建筑設(shè)計 (ComputerAidedArchitectureDesign，簡稱 CAAD)是 CAD 在建筑方面的應(yīng)用，它為建筑設(shè)計帶來了一場真正的革命。隨著 CAAD 軟件從最初的二維通用繪圖軟件發(fā)展到如今的三維建筑模型軟件， CAAD 技術(shù)已開始被廣為采用，這不但可以提高設(shè)計質(zhì)量，縮短工程周期，還可以節(jié)約 2%至 5%的建設(shè)投資，而近幾年來我國每年的基本建設(shè)投資都有幾千億元之多，如果全國大小近萬個工程設(shè)計單位都采用 CAD 技術(shù)，則可以大大提高基本建設(shè)的投資效益。 CAD 技術(shù)還被用于輕紡及服裝行業(yè)中。以前我國紡織品及服裝的花樣設(shè)計、圖案的協(xié)調(diào)、色彩的變化、圖案的分色、描稿及配色等均由人工完成，速度慢、效率低，而目前國際市場上對紡織品及服裝的要求是批量小、花色多、質(zhì)量高、交貨要迅速 ，這使得我國紡織產(chǎn)品在國際市場上的競爭力不強。采用 CAD 技術(shù)以后，大大加快了我國紡織及服裝企業(yè)走向國際市場的步伐。 近十年來，在 CIMS 工程和 CAD 應(yīng)用工程的推動下，我國計算機輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用越來越普遍，越來越多的設(shè)計單位和企業(yè)采用這一技術(shù)來提高設(shè)計效率、產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動條件。目前，我國從國外引進的 CAD 軟件有好幾十種，國內(nèi)的一些科研機構(gòu)、高校和軟件公司也都立足于國內(nèi)，開發(fā)出了自己的 CAD 軟件，并投放市場，我國的 CAD 技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。 2. 2 Pro/E 簡介 Pro/E（ Pro/Engineer）是由 PTC 參數(shù)技術(shù)公司推出，是國際上最先也是最成熟使用的參數(shù)化的特征造型技術(shù)的大型 CAD/CAM 集成軟件。 Pro/E 包括三維實體造型、裝配模擬、加工仿真 NC 自動編程、板金設(shè)計、電路布線、裝配管路設(shè)計等專用模塊， ID 反求、 CE 并行工程等先進的設(shè)計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化的特征造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設(shè)計、設(shè)計修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中相應(yīng)的圖形或數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良、功能強大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計、功能仿真、制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自 動化軟件包。 Pro/E 自 1988 年問世以來，20 多年來已成為全世界最普及的 3D CAD/CAM 系統(tǒng)。 Pro/E 在今日儼然已成為 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子、機械、模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、自行車、航天工業(yè)、家電、玩具等各行業(yè)。 Pro/E 可謂是全方位的 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，集成了零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、 NC 加工、機構(gòu)模擬、應(yīng)力分析、鈑金件設(shè)計、鑄造設(shè)計、造型設(shè)計、逆向工程、自動測量、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能于一體，其模塊眾多。 Pro/E 是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 10 件，是新一 代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且有單一數(shù)據(jù)庫功能。 2. 3 AutoCAD 簡介 AutoCAD 系統(tǒng)是美國 Autodesk 公司為微機開發(fā)的一個交互式繪圖軟件，它基本上是一個二維工程繪圖軟件，具有較強的繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及方便用戶的二次開發(fā)功能，也具有部分的三維作圖造型功能。它是目前世界上應(yīng)用最廣的 CAD 軟件，占整個世界個人微機 CAD/CAE/CAM 軟件市場的 37%左右，是諸多微機 CAD 軟件的佼佼者，把其他微機CAD 軟件，如 Cadkey、 EagleCAD、 CAD-Plan 等等遠遠地拋在后面。如今 AutoCAD 已經(jīng)推出了R14 版本，并且有中文化的最新版本面市。 MDT(MechanicalDesktop)是 Autodesk 公司在機械行業(yè)推出的基于參數(shù)化特征實體造型和曲面造型的微機 CAD/CAM 軟件，據(jù)稱目前已經(jīng)裝機 2 萬余套， MDT 的用戶主要有：中國一汽集團、荷蘭菲利浦公司、德國西門子公司、日本東芝公司、美國休斯公司等等。 第 3 章 總體機構(gòu)的設(shè)計 3. 1 行走機構(gòu)的設(shè)計 3.1.1 行走機構(gòu)的選擇 農(nóng)用拖拉機的行走方式有輪式和履帶式兩種。 兩者相比，履帶附著力大。在旱田茬地的附著系數(shù)為 0。 70。 85；滑轉(zhuǎn)損失小，一般滑轉(zhuǎn)率為 37%，牽引效率可達 70%80%，平均接地壓力較低（ 3550 千帕），因而對土壤的壓實作用小，通用性能好，重心低，穩(wěn)定性好。因此，農(nóng)業(yè)履帶式拖拉機適用于耕地，開荒，農(nóng)用建設(shè)，低濕地和沼澤上重負荷作業(yè)及坡地作業(yè)。但履帶式拖拉機不能在公路上進行運輸作業(yè)，不便長距多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 11 離轉(zhuǎn)移。 由于甘蔗種植地多在旱地上，綜合以上優(yōu)缺點，現(xiàn)選擇履帶式行走機構(gòu)。 3.1.2 行走機構(gòu)的組 成 行走機構(gòu)由履帶，驅(qū)動輪，支重輪，托輪，張緊輪和張緊緩沖裝置組成。 3.1.3 履帶的選擇 履帶分為金屬履帶和金屬橡膠履帶兩種，現(xiàn)應(yīng)用最廣泛的是金屬履帶。它又分為組合式和整體式。 組合式履帶的優(yōu)點是剛度大，使用壽命長，可隨時更換不同形式的履帶；缺點是重量大，拆裝不便。 整體式履帶的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，拆裝方便；缺點是壽命較短。 考慮到成本，綜合以上的分析，選用整體式履帶。 3. 2 整地機構(gòu)的設(shè)計 3.2.1 鏵的選擇與計算 3.2.1.1 培土鏵的選擇與計算 由于中耕機要施肥及培土，現(xiàn)就培土工序作出 選擇。 鏵式犁是目前應(yīng)用最廣泛的農(nóng)耕機具，用它可將田地表面的殘株雜草及施于地表的肥料翻埋至土層中，耕后土壤碎裂疏松。 現(xiàn)選取鏵式培土犁作為培土農(nóng)具，并進行計算。 現(xiàn)設(shè)計該鏵的耕幅 b 為 35mm； 設(shè)計耕深 a 為 27mm； 適用耕深范圍為 2130mm； 犁體曲面上的工件阻力 Rx 的計算： Rx= kab kgf 其中， 為犁的效率，取 0.70.85,牽引犁用小值，懸掛犁用大值?，F(xiàn)設(shè)計為懸掛犁，取 0.85。 由機械工程手冊 12 卷表 70.2 1，取 k=0.4。 所以 Rx= kab =0.85*0.4*27*35=321 kgf 3.2.1.2 中耕追肥機的選擇與計算 作物行間采用機械中耕追肥，可以提高勞動生產(chǎn)率，深中耕，高培土，深施肥，實現(xiàn)人畜力無法達到的良好作業(yè)質(zhì)量且管理及時，試驗表明，用機具在地表下 10 厘米左右深施化肥與地表撒施相比，可提高肥效 30%50%。 中耕追肥機分為通用型中耕追肥機，通用機架播種追肥機，經(jīng)濟 作物專用中耕追肥機等。其工作原理可分為鏟式和旋轉(zhuǎn)式。 考慮到經(jīng)濟性，選用鏟式通用型中耕追肥機，并進行計算。 現(xiàn)設(shè)計該鏵的耕幅 b 為 10mm 設(shè)計耕深 a 為 10mm； 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 12 適用耕深范圍為 515mm； 犁體曲面上的工件阻力 Rx 的計算： Rx= kab kgf 其中， 為犁的效率，取 0.70.85,牽引犁用小值，懸掛犁用大值。現(xiàn)設(shè)計為懸掛犁，取 0.85 由機械工程手冊 12 卷表 70.2 1，取 k=0.4 所以， Rx= kab =0.85*0.4*10*10=34 kgf 3.2.2 懸掛機構(gòu)的選擇 鏵的掛接方式可分為 4 類。 3.2.2.1 直接掛接犁 借牽引器用提環(huán)插銷直接掛拉在手扶拖拉機的掛接框內(nèi)。 3.2.2.2 牽引犁 通過牽引裝置與拖拉機單點掛接。主要由犁體、圓犁刀、小前犁等工作部件與牽引裝置、行走裝置、犁架、起落機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)等輔助部件兩大部件所組成。犁的升降由起落機構(gòu)控制，空行時，犁的重量全由犁輪支承。 3.2.2.3 懸掛 犁 由拖拉機的液壓懸掛機構(gòu)將犁和拖拉機連接。運輸時犁的重量全部由拖拉機承擔(dān)，工作時由液壓懸掛機構(gòu)控制犁的起落和耕深，可省去起落調(diào)節(jié)機構(gòu)和行走輪等部件。因此，懸掛犁的結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，較相同耕幅的牽引犁輕 30%50%；金屬消耗量少，成本低；工作時空行少，地頭小，生產(chǎn)率比牽引犁約高 10%；對拖拉機驅(qū)動輪的增重較大，有利于拖拉機功率的充分發(fā)揮；轉(zhuǎn)彎半徑小，機動性好，操作方便，機組能倒退，可用于小塊地耕作；不需農(nóng)具手，節(jié)省勞動力。近年來國內(nèi)外懸掛犁的應(yīng)用日益廣泛。 3.2.2.4 半懸掛犁 適用于與大馬力拖拉機配 套，是介于懸掛犁 和牽引犁之間的一種寬幅多鏵，前端與拖拉機的液壓懸掛機構(gòu)連接，后端有尾輪和尾輪液壓起落機構(gòu)。工作時犁的升降和耕深，均由拖拉機的液壓懸掛機構(gòu)和尾輪液壓起落機構(gòu)控制；運輸時犁的重量由拖拉機和犁的尾部共同支承。半懸掛犁兼有牽引犁和懸掛犁的一些優(yōu)點，比牽引犁結(jié)構(gòu)簡單，重量減輕約 30%，機動性好。因尾輪承受犁的部分重量，比懸掛犁縱向穩(wěn)定性好，耕深較穩(wěn)定，運輸時可減輕拖拉機的翹頭傾向，并可使犁鏵數(shù)、犁身長度和工作幅寬不受機組縱向穩(wěn)定性的限制。 考慮到經(jīng)濟性與實際生產(chǎn)，采用三點懸掛犁，轉(zhuǎn)向時可用液壓裝置提 高犁架來進行作業(yè)。 3.2.3 施肥工具的選擇與計算 施化肥的方式有三：一是將化肥撒在地表，用耙翻入土中；二是在播種的同時施肥，作種肥用；三是中耕同時追肥。后兩種在我國應(yīng)用較廣。我國現(xiàn)有各種化肥排肥器均適于排粒狀化肥而不適于排粉狀化肥，特別是在它吸濕以后。 目前使用的化肥排肥器種類很多，常用有外槽輪式、轉(zhuǎn)盤式、螺旋式、星輪式和振動式等幾多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 13 種。 3.2.3.1 外槽輪式排肥器 它適用于排松散性好的粒肥。排粉狀及潮濕的化肥時，易出現(xiàn)架空和斷條等現(xiàn)象，且槽輪易被肥料粘附而堵塞，失去排肥能力。有時困化肥粉末進入阻塞套 與外槽輪之間和內(nèi)齒形擋圈與排肥杯之間，使傳動阻力急增而損壞傳動機構(gòu)，故現(xiàn)在生產(chǎn)的播種施肥機上己很少采用外槽輪式排肥器。 3.2.3.2 轉(zhuǎn)盤式排肥器 它在肥料筒的底部有一轉(zhuǎn)動的輸肥盤，其上裝有撒肥 輪。當(dāng)輸肥圓盤轉(zhuǎn)動時，肥料經(jīng)調(diào)節(jié)門由分配器分成兩部分，一部分由撒肥輪將肥料送入漏斗，另一部分在導(dǎo)引板的引導(dǎo)下由撒肥輪將肥料送入漏斗。這種排肥器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，適用于排松散性較好的粒肥或粉狀化肥，常用在中耕追肥機上。 3.2.3.3 螺旋式排肥器 它主要的工作部件是排肥螺旋。常用的排肥螺旋有葉片工、中空葉片式和鋼 絲彈簧式。排肥量由排肥口的插板控制。這種排肥器可以施化肥和有機肥，施肥量大。施潮濕肥料易架空，同時葉片上因粘滿肥料而失去推送作用。中空式螺旋葉片排肥器能把多余的肥料留待下一螺距輸送，使壓實肥料的作用減輕，施肥均勻。 3.2.3.4 星輪式排肥器 我國系列設(shè)計條播機的排肥器，結(jié)構(gòu)簡單，適用于排施粒狀和干燥粉狀化肥。 3.2.3.5 振動式排肥器 它主要由肥箱、振動板、調(diào)節(jié)板和振動凸輪等組成。工作時，凸輪使振動板不斷振動，化肥在箱內(nèi)因振動產(chǎn)生由下到上不斷循環(huán)地滾動，克服了化肥顆粒間的粘結(jié)力，消除架空而呈松散狀態(tài) 。在重力作用下，肥料沿振動板斜面下滑，經(jīng)過排肥口排出。 現(xiàn)設(shè)計施肥器中的肥料為粒狀的，料斗現(xiàn)已在市場大量生產(chǎn)，可采購而得。 選擇螺旋式排肥器作為施肥工具，并進行設(shè)計。 其具體的三維結(jié)構(gòu)如圖 3-1。 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 14 圖 3-1 螺旋式排肥器 此追肥裝置能夠自動完成肥料的施放與拌勻。 其工作原理為： 液壓馬達帶動渦桿旋轉(zhuǎn)，通過渦輪的配合把動力傳送到十字轉(zhuǎn)軸上，由轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)把肥料調(diào)勻。 3.2.4 發(fā)動機的選擇與布局 發(fā)動機是拖拉機的心臟部分，其位置設(shè)計 將影響到整個機構(gòu)的工作，因此，要求合理地布置其位置，發(fā)揮最大的作用。 由于發(fā)動機重量大，應(yīng)將其放置在履帶上，使它的全部重量都落在履帶上，從而減少對拖拉機框架的壓力變形。 因此，設(shè)計時將發(fā)動機與駕駛室分別放置在兩條履帶上，以使機構(gòu)的重心居中，達到平衡的目的。 拖拉機所需額定牽引力的確定TNP。 額定牽引力TNP為拖拉機以基本犁耕速度、驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率在規(guī)定值或發(fā)動機于標(biāo)定工況下工作時，所能發(fā)出的最大牽引力。 為保持拖拉機在較高牽引效率 范圍內(nèi)使用，延長行走機構(gòu)壽命、減少對土壤的破壞，通常規(guī)定拖拉機正常工作時驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率 不應(yīng)超過 7%。 確定拖拉機的TNP，是由該拖拉機配帶主要的配套機具、在常遇重要條件下正常工作時的平均牽引阻力TP來確定的，并考慮因工作條件和農(nóng)具性能變化所引起的阻力變化而留有 1020%的儲備，即TNP=(1.11.2) TP。 對農(nóng)業(yè)拖拉機，犁耕是最基本而又繁重的作業(yè)，牽引力的確定首先應(yīng)滿足犁耕作業(yè)要求。犁耕作業(yè)所需的拖拉機牽引力為： TP= khzbkikgf 式中 z 犁鏵數(shù) z=2*2=4； ib 單體犁鏵寬度1ib=35 cm 2ib=10 cm； kh 耕 深 1kh=27cm 2kh=10 cm； 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 15 k 土壤比阻 k=0.4 kgf/cm2； 所以，TP= khzbki=4*35*27*0.4+4*10*10*0.4=1512+160=1672 kgf TNP=(1.11.2) TP=1.2*1672=2006.4 kgf 農(nóng)用拖拉機發(fā)動機的功率 Ne，由在基本耕作檔下發(fā)揮出的額定牽引力來確定，按下式計算： Ne=TjTNVP 270 式中，jV 基本耕作檔發(fā)揮出額定牽引力的實際速度 km/h；現(xiàn)取jV=5km/h； T 牽引效率。取 T =0.7 所以， Ne=TjTNVP 270 = 7.0*270 5*)4.2006( =53 PS=40 kw 考慮到拖拉機有油泵，液壓馬達，液壓缸，換向閥等元件的功率消耗，適當(dāng)選取較大的發(fā)動機。 選擇發(fā)動機功率為 50kw,型號為 CZ4102Q,其參數(shù)如表 3-1。 表 3-1 發(fā)動機的選擇 3.2.5 拖拉機總體布局 與輪式拖拉機比較，履帶式拖拉機總體布置的顯著特點是履帶行走裝置的布置。臺車架同機體連接方式和位置的布置對整機影響很大，因此，整機和行走裝置的布置應(yīng)密切配合進行。 機架的型式的對整機布置及部件設(shè)計均有很大的影響?yīng)毩⑿吐膸侠瓩C常用半架式機架。半架式機架由后橋梁殼及縱橫梁組成，剛性較好。 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 16 為使重心前移，將發(fā)動機偏前布置或在前端掛配重時，應(yīng)使拖拉機的接近角 不小于 30 度，且不妨礙前部配套機具。 在履帶變形設(shè)計時應(yīng)加強有關(guān)薄弱環(huán)節(jié)，同時應(yīng)在保證強度足夠的條件下限制整機重量的增加，以保證使用耐久性。 3.2.6 重量參數(shù) 結(jié)構(gòu)重量： JG=3570kgf/PS=40*53=2120 kg 最少使用重量： minsG=（ 1+611%） *JG=110%*2120=2332 kgf 最大使用重量： maxsG=1.5TNP=1.5*2006.4=3009 kgf 3.2.7 整體布局 綜上所述，設(shè)計出拖拉機的總體布局如圖 3-2 。 圖 3-2 拖拉機布局圖 拖拉機布局圖履帶駕駛室發(fā)動機鏵架排 肥 器 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 17 第 4 章 主要零部件的設(shè)計 4.1 結(jié)構(gòu)參數(shù) 4.1.1 履帶拖拉機的履帶接地長度與寬度 履帶接地長度0L和履帶寬度 b，主要是根據(jù)接地比壓pq及拖拉機的穩(wěn)定性和牽引附著性能的要求選取。其間存在下列關(guān)系： 0L=psbqG2 maxcm pq的大小影響拖拉機的通過性及牽引力的發(fā)揮。 中耕用的履帶拖拉機的pq=0.6kgf/cm2,現(xiàn)取pq=0.6kgf/cm2. 履帶的0L與 b 的合理配合，對提高拖拉機的牽引附著性能有較大影響。窄而長的履帶，滾動阻力小，在一般地面上有較好的牽引附著性能，但轉(zhuǎn)向阻力矩較大。 B/0L值一般為 0.130.16,現(xiàn)取 B/0L=0.15。 因此 0L=psbqG2 max=6.0*15.0*2 3009 0L=130 cm 4.1.2 軌距 用于中耕作業(yè)的拖拉機，其軌距應(yīng)與作物的壟距相適應(yīng)，并不小于 1020cm 寬的保護帶?，F(xiàn)取軌距為 40cm。 4.1.3 離地間隙 拖拉機的最小離地間隙 minH 主要取決于農(nóng)藝和通過性要求，應(yīng)保證穩(wěn)定性的前提下盡可能提高，一般用途中小型履帶拖拉機的最小離地間隙 minH 為 2030cm,現(xiàn)設(shè)計為 26cm。 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 18 4.1.4 整機參數(shù) 型號 XXX 主要用途 農(nóng)用 發(fā)動機 型號 CZ4102Q 標(biāo)定功率 kw 52 標(biāo)定轉(zhuǎn)速 r/min 2800 理論速度 前進 m/h 512 后退 m/h 512 結(jié)構(gòu)重量 kgf 2120 最小使用重量 kgf 2332 履帶板寬 mm 390 接地比壓 kgf/cm2 0.593 軌距 mm 400 最小離地間隙 mm 260 外形尺寸 長 mm 3300 寬 mm 1600 高 mm 2150 4.1.5 拖拉拖機基本性能的計算 4.1.5.1 拖拉機的驅(qū)動力 Pq Pq =qqcerdiM kgf 式中： eM 發(fā)動機的扭矩，由于拖拉機的驅(qū)動元件是由所選擇的液壓馬達驅(qū)動，應(yīng)選取馬達的扭矩進行計算 ，取 eM=710kgf.m； i 拖拉機各檔總傳動比，取i=1； c 拖拉機各檔總傳動效率，取c=1； dqr 驅(qū)動輪動力半徑 ， 取dqr=0.3m； q 履帶拖 拉機履帶驅(qū)動段效率，計算時一般取q=0.95。 所以 Pq =qqcerdiM = 3.0 95.0*1*1*710 =2248 kgf 4.1.5.2 拖拉機的滾動阻力fPfP=fsGkgf 式中：sG 拖拉機的使用重量 ,取為 2332 kgf； f 拖拉機的接地摩擦系數(shù)，取為 0.1。 因此 fP=fsG=0.1*2332=233kgf 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 19 4.1.5.3 拖拉機的牽引力TPTP=Pq -fP=2248-233=2015 kgf 4.1.5.4 拖拉機的牽引功率TNTN=270vpTPS=270 5*2015=37 PS 4.1.5.5 拖拉機的牽引比油耗TgTg =TTNG1000gf/PS.h 式中： TG 發(fā)動機的燃油消耗量，取為 13.78 kgf/h 所以 Tg =TTNG1000=36 78.13*1000=382.78 gf/PS.h 4.1.5.6 拖拉機的牽引附著重量 G G =sG=2332 kgf 4.1.5.7 拖拉機的附著力PP=Gkgf 式中： 附著系數(shù)，取為 0.75。 所以 P=G=0.75*2332=1749 kgf 4.1.6 穩(wěn)定性的計算 4.1.6.1 最小轉(zhuǎn)向半徑minR按拖拉機的寬度設(shè)計，minR=1.3m。 4.1.6.2 上坡極限翻傾角 lim lim =arctghla q deg 式中： ql 履帶最最后一個支重輪至驅(qū)動輪軸水平距離，取為 300mm； a 驅(qū)動輪到履帶支重輪的水平距離，取為 800mm； 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 20 l 拖拉機的重 心高度，取為 600mm。 所以 lim=arctghla q =arctg600300800 =40 4.1.6.3 下坡極限翻傾角 ,lim,lim=arctghall q deg 式中： l 履帶最前和最后支重輪距，取為 1300mm。 所以 ,lim=arctghall q =arctg600 8003001300 =18 4.1.6.4 橫向極限翻傾角 lim lim =arctgh ebB )(5.0式中： B 拖拉機的軌距，取為 400mm. b 履帶寬度，取為 390mm. e 重心到中截面的距離，取為 10mm. 所以 lim =arctgh ebB )(5.0=arctg600 10)390400(*5.0 =34 4.1.6.5 下滑臨界坡度角 拖拉機能在坡道上制動住而不下滑的最大坡度角為其下滑臨界角落a（上坡時）、 a（下坡時）、（側(cè)滑時）分別用下 式計算： a= a=arctgmaxdeg deg 式中：max 最大附著系數(shù)，履帶式取 1.0； max 橫向最大附著系數(shù)，一般可取 max=max=1.0。 所以 a= a=arctgmax=arctg1.0=45 =arctg max=arctg1.0=45 4.2 行走機構(gòu)零件的設(shè)計 4.2.1 履帶的總體結(jié)構(gòu) 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 21 拖拉機機體履帶張緊輪履帶支重輪托輪平衡杠桿履帶驅(qū)動輪懸架彈簧拖拉機行走系圖4-1 拖拉機行走系 此結(jié)構(gòu)為平衡臺車行走系結(jié)構(gòu)，它每側(cè)兩個或兩個以上支重輪彼此用平衡杠桿。支重輪直徑一般較大，在硬地面滾動阻力小，非彈簧支承重量小，適用于工作速度較 高 的拖拉機。對不平地面適應(yīng)性較好，在泥雪中自潔性能較好，也可用于某些專用的林業(yè)、沼 地，雪地拖拉機。其重量較輕，成本低行駛平順性較好。 4.2.2 驅(qū)動輪的設(shè)計 絕大多數(shù)拖拉機驅(qū)動輪后置，張緊輪在前，使緊邊履帶距離短，減少了履帶的磨損，提高了行走系效率。同時，驅(qū)動輪后置可使傳動系靠后布置，通常駕駛座應(yīng)靠近變速桿，也隨著布置在拖拉 機的后部，便于拖拉機總體布置。 驅(qū)動輪主要的設(shè)計要求是減少輪齒的磨損和保證在履帶節(jié)距允許伸長范圍內(nèi)嚙合平穩(wěn)。 為便于修理，齒圈和輪轂分別制造，用螺栓連接。 驅(qū)動輪常用 45、 45Mn、 50Mn 鑄造，齒面淬火?，F(xiàn)選它的材料為 45 鋼。 驅(qū)動輪齒形有很多種，現(xiàn)采用直線齒形，它齒形簡單，齒頂較厚，齒面形狀易焊補修理。用于不經(jīng)常倒退的農(nóng)業(yè)拖拉機，如昔陽 -10、東方紅 -20L、東方紅 -75 等拖拉機上。 驅(qū)動輪節(jié)圓直徑通常為： 4)8575(sq GD mm 式中， Gs 為不帶作業(yè)機具的拖拉機使用 重量，取為 2332kgf。 4)8575(sq GD =75* 4 2332 =520 mm 在綜合考慮拖拉機地隙，履帶后傾角，驅(qū)動輪合適的齒數(shù)范圍和履帶行走裝置結(jié)構(gòu)布置的高度等因素后，確定qD=520mm。 驅(qū)動輪的傳動軸軸花鍵聯(lián)接，可按簡支梁校核其彎曲強度。 其校核方式與支承輪軸的校核相同，但要考慮到傳動力矩 T。 L 可取為 100mm。 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 22 T=Fr=22 qTNDP =2006*0.52/2/2=261N.m 空心軸內(nèi)外徑之比 =dD,可取為 0.6。 ca=WTM 22 )( =)43221(1.0)2 6 1*6.0(1 1 6 6D=61mm. 將其圓整為 65mm,所以， d=0.6*65=39mm,圓整為 40mm. 軸承型號為 61913。 其內(nèi)徑為 65mm；外徑為 90mm。 根據(jù)所設(shè)計的尺寸確定出軸的尺寸 , 分別畫出它們的零件圖以及裝配圖。 4.2.3 履帶的選擇 整體式履帶，只采用剛度較大的節(jié)齒式，部分履帶節(jié)距 t 拖拉機重量sG有以下關(guān)系： t=(17.523) 4sGmm 農(nóng)業(yè)拖拉機為使接地壓力均勻， t 取得大些。選擇 t 時尚需要注意和系列中相鄰機型的通用性。 t=(17.523) 4sG=20*4 2332=138 mm 除保證附著等性能外，目前一般履帶主要的設(shè)計要求是提高壽命。 整體式履帶板常用 ZGMn13（高錳鋼）制造，水中淬火成奧氏體鋼，硬度為 HB156229。因易冷作硬化，銷孔一般不加工。在使用中節(jié)銷等處受擠壓而硬化。整體履帶板也可用35Mn,35SiMn,35CrMn2 或球墨鑄鐵制造。 目前履帶主要損壞原因是磨損，所以設(shè)計時需驗算履帶銷、銷套和履帶節(jié)等零件磨磨損損部位的比壓和接觸應(yīng)力。 驗算從略（可參考機械工程手冊 12 卷 70-123 頁） 4.2.4 支重輪和托輪 支重輪主要的設(shè)計 要求是提高各磨損零件的壽命和保證密封可靠、潤滑良好。 支重輪一般是鑄鋼或鑄鋼件，材料為 50Mn、 55SiMn、輪緣表面淬火硬度為 HRC5360，淬硬層深不小于 4mm。現(xiàn)選為 55Mn。 支重輪軸固定在輪上，跟隨著輪的轉(zhuǎn)動，按懸臂梁核算在垂直載荷sY作用下的彎曲強度。計算工況是拖拉機越過水平橫梁，載荷集中于每側(cè)一個支重輪上，此時 sY=2sGkgf 所以，sY=2sG=22332=1166 kgf 現(xiàn)選用 45 調(diào)質(zhì)鋼為軸的設(shè)計材料。 考慮到支重輪轉(zhuǎn)速較高，工況不很差，設(shè)計它的支承元件為圓錐滾子軸承。 現(xiàn)設(shè)計支承軸的大小及長度，聯(lián)系實際，初定軸長為 200mm，軸承與支承輪受力點長度為多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 23 50mm。 畫出軸的受力圖，計算它的彎曲強度： 50Ys圖 4-2 支重輪軸受力分析 危險處截面彎矩 M= 22VH MM 所以， M= 22VH MM = HM =sYLg=1166*0.05*9.8=571.3N.m 根據(jù)機構(gòu)設(shè)計第七版，軸的彎曲校核計算， ca=WTM 22 )( =46mm。 將外徑圓整為 d=50mm。 初選圓錐滾子的型號： 32010。 其內(nèi)徑為 50mm；外徑為 80mm。 軸承的破壞一般為基本額定壽命的失效，現(xiàn)設(shè)計為短期或間斷使用的機械，中斷使用不致引起嚴(yán)重后果。其預(yù)期壽命 hL為 30008000h. 根據(jù)所設(shè)計的尺寸確定出軸的尺寸，支承輪的尺寸，分別畫出它們的零件圖以及裝配圖。 4.2.5 張緊輪和張緊緩沖裝置的設(shè)計 多功能甘蔗中耕田管機改進設(shè)計 24 張緊輪和張緊緩沖裝置主要的設(shè)計要求是保證履帶行走裝置的張 緊和緩沖性能。 張緊輪須前后移動以張緊履帶和緩和沖擊，移動方式為移動式。 張緊輪軸按拖拉機在平地倒退或急轉(zhuǎn)彎，履帶所能傳遞的最大驅(qū)動力作用在張緊輪上計算，一個張緊輪的計算載荷： P 2 P=sGkgf 按簡支梁計算軸的彎曲應(yīng)力， 軸的材料為 45 調(diào)質(zhì)鋼