基于1G-100型水旱兩用旋耕機設(shè)計VIP

鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 目目 錄錄 1 前言 1 2 總體設(shè)計 2 2 1 設(shè)計的內(nèi)容 2 2 2 設(shè)計依據(jù) 2 3 總體方案論證 4 3 1 中間鏈傳動結(jié)構(gòu)發(fā)案的設(shè)計 4 3 2 主要結(jié)構(gòu) 參數(shù)的設(shè)計與選擇計算 4 3 2 1 耕深 H 和刀滾半徑 Rmax 4 3 2 2 機組前進速度 4 T V 3 2 3 刀片運動參數(shù) S 和 4 刀 n 3 2 4 功率及耕幅寬度的計算 5 3 3 旋耕刀滾的設(shè)計 6 3 3 1 彎刀結(jié)構(gòu)設(shè)計的確定 6 3 3 2 刀座間距和彎刀總數(shù)的設(shè)計與計算 7 b z 3 3 3 彎刀在刀軸上的優(yōu)選排列設(shè)計 7 3 4 雙油封和擋草圈的設(shè)置 8 3 5 1G 100 旋耕機主要技術(shù)規(guī)格及基本參數(shù) 8 4 總體結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計 9 4 1 傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 9 4 2 主要結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計 9 4 2 1 旋耕刀軸的位置的設(shè)計 9 4 2 2 尾輪機構(gòu)位置的設(shè)計 9 4 2 3 機組平衡性能 9 4 2 4 定刀齒的布置 9 5 鏈傳動的設(shè)計與計算 11 5 1 鏈傳動的設(shè)計計算 11 5 2 鏈輪設(shè)計計算 12 6 主要零部件強度計算 13 6 1 鏈傳動的強度的磨損核算 13 6 2 傳動軸的強度計算和疲勞強度校核 13 6 3 滾動軸承的計算和選擇 16 6 3 1 軸承假定載荷 Q 值的計算 16 6 3 2 軸承工作能力系數(shù) C 的計算 16 6 3 3 軸承選用 16 7 結(jié)論 17 參考文獻 18 致 謝 19 附 錄 20 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 1 1 前言 經(jīng)過半個多世紀的努力 中國機械工業(yè)已經(jīng)逐步發(fā)展成為具有一定綜合實力的 制造業(yè) 初步確立了在國民經(jīng)濟中的支柱地位 在新的世紀里 科學技術(shù)必將以更 快的速度發(fā)展 更快更緊密得融合到各個領(lǐng)域中 而這一切都將大大拓寬機械制造業(yè) 的發(fā)展方向 它的發(fā)展趨勢可以歸結(jié)為 四個化 柔性化 靈捷化 智能化 信息化 即使 工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要 能適用于迅速更換工藝 更換 產(chǎn)品的需要 使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性 使生產(chǎn)推向市場的時間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制 造靈活多變的靈捷化 還有使制造過程物耗 人耗大大降低 高自動化生產(chǎn) 追求人的 智能于機器只能高度結(jié)合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出 價值的信息化 當然機械制造業(yè)的四個發(fā)展趨勢不是單獨的 它們是有機的結(jié)合在一起的 是 相互依賴 相互促進的 同時由于科學技術(shù)的不斷進步 也將會使它出現(xiàn)新的發(fā)展 方向 前面我們看到的是機械制造行業(yè)其自身線上的發(fā)展 然而 作為社會發(fā)展的 一個部分 它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結(jié)合 21 世紀機械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在 它的全球化 網(wǎng)絡(luò)化 虛擬化 智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等 它將使人類不 僅要擺脫繁重的體力勞動 而且要從繁瑣的計算 分析等腦力勞動中解放出來 以 便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動 智能化促進柔性化 它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有 更完善的判斷與適應(yīng)能力 近年來 鹽城拖拉機制造有限公司發(fā)展迅猛 年產(chǎn) 3 萬臺系列輪式拖拉機和 8 萬臺手扶拖拉機 銷往國內(nèi) 30 個省 市和國外 60 個多國家和地區(qū) 經(jīng)調(diào)查 配套 農(nóng)機具跟不上主機迅速發(fā)展的要求 其中包括 15 馬力的手拖仍配置 12 馬力的旋耕 機 輪式 250 700 型拖拉機是新產(chǎn)品 也沒有合適農(nóng)具 因此 研制配套旋耕機 與拖拉機同步銷售 會使拖拉機 旋耕機兩旺 我設(shè)計的是一臺水旱兩用旋耕機 與黃海 12 15 馬力手扶拖拉機相匹配 主要用于水田耕整 也可進行旱田耕作 現(xiàn)有的水旱旋耕機是耕幅為 0 6 米的老式 機型 而本課題設(shè)計的水旱旋耕機耕幅為 1 米 隨著我國農(nóng)村聯(lián)合收割機的普遍使 用 機割后廢拋的秸桿留在田中 會給夏季插秧帶來很大困難 因此 研制經(jīng)濟高 效的寬幅水田旋耕機將深受廣大農(nóng)民群眾的普遍歡迎 1G 100 型水旱兩用旋耕機設(shè)計 2 2 總體設(shè)計 2 1 設(shè)計的內(nèi)容 我設(shè)計的是一臺水田耕整機 與黃海 12 15 馬力手扶拖拉機相匹配 主要 用于水田耕作 也可進行旱田耕作 為達到水旱兩用旋耕機體積小 重量輕 性能 好 操作容易 轉(zhuǎn)動方便 適應(yīng)性廣泛 價格合宜 水旱兩用旋耕機機動靈活 一 般中小型機械廠 農(nóng)機廠均可生產(chǎn)制造的要求 設(shè)計主要內(nèi)容有 a 總體設(shè)計 設(shè)計總體方案 采用中間鏈式傳動 繪制總裝圖 田間作業(yè)狀態(tài) 圖 b 零部件設(shè)計 a 旋耕部件圖 b 尾輪部件圖 c 傳動軸 齒輪 鏈輪 箱體 刀輥等零件圖 d 有關(guān)計算 校核等 a 調(diào)研 收集相關(guān)資料 研究國內(nèi)外各種旋耕機械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 結(jié)合 實際情況 擬定結(jié)構(gòu)方案 b 與黃海 12 15 馬力手扶拖拉機相匹配 中間傳動 固定聯(lián)接 設(shè)計內(nèi) 容包括機架 傳動系統(tǒng) 刀輥 尾輪等 要求結(jié)構(gòu)簡單 緊湊 重心平衡 該機可 用于水田耕整地 也可進行旱田旋耕 各項性能指標應(yīng)達到國家標準和農(nóng)藝要求 c 編制設(shè)計計算說明書等文件 2 2 設(shè)計依據(jù) a 設(shè)計相配套的黃海 12 15 馬力手扶拖拉機有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù) 動力輸出軸傳速 554 轉(zhuǎn) 分 輸出齒輪模數(shù) 3mm 齒數(shù) 17 軸距 mm 800 740 630 570 可調(diào) 輪胎寬度 200mm 膠輪外徑 600mm 鐵輪 水田用 外徑 800mm 動力輸出齒輪中心軸離地高度 410mm 膠輪 行駛速度 km h 1 4 2 5 4 1 5 3 b 耕耘機械國家標準 GB T 5668 1 1995 旋耕機 c 開溝機械國家標準 GB T 7227 1987 開溝機 d 1G 100 型水田耕整機主要技術(shù)參數(shù) 刀輥轉(zhuǎn)速 200r min 左右 耕深 水田作業(yè) 1 cm 旱田作業(yè) cm 旋耕幅寬 100cm e 產(chǎn)品壽命 按 5 年 每年工作 800 小時計算 2 3 設(shè)計要求 a 設(shè)計時考慮加工工藝性和裝配工藝性 盡可能使用標準件 通用件 以降 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 3 低制造成本 b 通過采用中間傳動的形式 省去左右支臂結(jié)構(gòu) 以降低制造成本和解決防 滑輪與左右支臂相碰的問題 c 與手扶拖拉機采用左右對稱配置 以覆蓋拖拉機全部輪撤 提高作業(yè)質(zhì)量 d 國內(nèi)原 600mm 旋耕機鏈條箱體的無效半徑為 95mm 現(xiàn)設(shè)計的鏈條箱體的無 效半徑擬定為 75mm 這樣 在保持同樣耕作深度的情況下 可使用低一個檔次的小 旋耕半徑的國家系列的旋耕刀 以降低旋耕作業(yè)時的功率消耗 確證其寬幅機具的 總功耗 與主機動力相匹配 e 產(chǎn)品應(yīng)能滿足農(nóng)藝要求 各項性能指標達到國家標準 f 要求該機與手扶拖拉機固定聯(lián)接 旋耕作業(yè)應(yīng)能覆蓋拖拉機輪轍 g 設(shè)計時注意重心位置 與主機聯(lián)接后盡可能達到前后平衡 要求刀軸轉(zhuǎn)速 與機組前進速度配置合理 犁刀的入土角以及刀座排列采用優(yōu)化設(shè)計 以達到節(jié)能 的效果 h 設(shè)計一個主傳動系統(tǒng)和旋耕 尾輪兩個組成部件 通過換裝不同的行走輪 以實現(xiàn) i 力求結(jié)構(gòu)簡單可靠 使用安全方便 旋耕犁刀不得與鐵輪相干涉 j 設(shè)計時考慮加工和裝配工藝性 盡可能使用標準件 通用件 以降低制造成 本 1G 100 型水旱兩用旋耕機設(shè)計 4 3 總體方案論證 3 1 中間鏈傳動結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計 為了克服側(cè)邊傳動方案存在輪子壓已耕地留有輪轍和漏耕嚴重 機組偏移布置 力不平衡 操作與走直性能較差等缺陷 故設(shè)計了整機受力勻稱 剛性好的中間鏈 傳動結(jié)構(gòu)方案 考慮到改機構(gòu)為一米工作幅寬 刀軸單懸臂不到 50 厘米 并可從 一把定刀齒滑切破土 利用左右彎刀對土壤的撕裂作用 基本上看不到明顯的漏洞 而中間鏈傳動結(jié)構(gòu)方案可使機器面貌全新 既能增加工作幅寬 受力勻稱 提高與 手拖配套的合理性 又能使結(jié)構(gòu)極為簡單 緊湊 有利于機組的對稱布置與縱 橫 向平衡 能降低功耗 減輕重量 改善工藝 降低制造成本 由于鏈條熱處理質(zhì)量 的不斷提高和設(shè)計有新穎技術(shù)結(jié)構(gòu)的鏈條自動張緊機構(gòu) 可以保證鏈傳動在旋耕機 工作中的可靠性能 而鏈傳動比齒輪傳動有大為簡單 價格低廉等優(yōu)點 故設(shè)計采 用了中間鏈傳動方案 對樣機的性能 指標 特別是經(jīng)濟效益有明顯的提高 3 2 主要結(jié)構(gòu) 參數(shù)的設(shè)計與選擇計算 3 2 1 耕深 H 和刀滾半徑 Rmax 我省小春種麥要求淺耕 一般為 6 10cm 大春耙水田 要求耕作層上細下松 表面平整 土壤通氣性好 耙深一般為 8 12cm 因此采用較小的刀滾回轉(zhuǎn)半徑 Rmax 198cm 既能滿足我省農(nóng)藝對耕深的要求 又能降低扭矩和功率消耗 該機設(shè) 計有最大耕深為 H 旱 10cm H 水 12cm 并配有尾輪調(diào)節(jié)裝置 可以作無級調(diào)節(jié)使 用 3 2 2 機組前進速度 T V 旋耕機組前進速度主要由拖拉機的工作檔位和行走輪的直徑而定 同時還受 T V 土壤打滑率的影響 該機旱旋耕時有直徑為 0 6 米的膠輪或旱地輪 用 檔位 工作 水旋耕時裝有 0 8 0 9 米的碎伐輪 可用 檔位工作 表 3 1 機組在田間實測速度 機組作業(yè)檔位膠輪直徑 m 旱耕 Km h T V碎伐輪直徑 m 水耕 Km h T V 0 6 1 4 0 6 2 5 0 8 3 2 0 8 3 2 3 2 3 刀片運動參數(shù) S 和 刀 n 切土節(jié)距 S 決定旋耕機作業(yè)質(zhì)量的主要參數(shù) 旋耕機的作業(yè)質(zhì)量必須滿足農(nóng)藝 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 5 要求 公式 3 1 刀 cmn 60 max2 T VRS 式中 Rmax 最大刀滾半徑 cm b 刀軸轉(zhuǎn)速 刀 n 速比系數(shù) Z 每切削平面內(nèi)的刀齒數(shù) 公式 3 2 TTOK VnRVV30 max刀 式中 刀滾圓周線速度 m s OK V 機組前進速度 m s T V 從公式可以看出 在刀滾最大回轉(zhuǎn)半徑 Rmax 和同一切割小區(qū)內(nèi)刀齒數(shù) Z 確定 后 S 就取決于速度比系數(shù) 此時 又取決于刀軸轉(zhuǎn)速和機組前進速度 刀 n T V 所以 對于旋耕機運動參數(shù)的作業(yè)質(zhì)量 最終取決于和的選取 刀 n T V 從大量的實驗資料可知 刀軸轉(zhuǎn)速較高時 即 值較大 所得切土節(jié)距 S 值較 小 碎土性和溝底縱向不平度都較好 但功耗也隨之拋土 劈土能力增強而顯著增 加 故 值不能過大 根據(jù)手拖旋耕機的情況 一般取 3 12 較好 從大量實驗資 料得知 在我省粘重土壤進行直旋耕作業(yè) 一般以 1 5 2 5km h 160 T V 刀 n 250r min S 8 14cm 較好 若犁后耙水田 以 2 5 4km h 200 T V 刀 n 300r min S 14 35cm 就能滿足農(nóng)藝要求 有根據(jù)我國有關(guān)旋耕機科研成果資料介 紹 直接選耕作業(yè)的最佳刀軸轉(zhuǎn)速為 240r min 而本設(shè)計較多地考慮了犁后耙 刀 n 水田與旱水田與旱旋耕 因常用 工作 機組前進速度較快 工效也高 故刀軸轉(zhuǎn) 速應(yīng)考慮適當提高 故選用 240r min 左右為宜 并可以計算得出相應(yīng)的 S 與 刀 n 值分別如表 3 2 從表中數(shù)值可以看出 其 S 的數(shù)值都能分別滿足我省 刀 n 農(nóng)藝要求 并符合最佳參數(shù)的選擇范圍 可以采用 為了增加刀齒對土壤的橫向切 割 碎土及起漿作用 還設(shè)計又可以裝卸的起漿結(jié)構(gòu) 表 3 2 S 與 值對照表 機組作業(yè)檔位 檔 旱旋 檔 旱旋 檔 水旋 檔 水旋 m s T V 0 39 0 69 0 89 1 25 r min 刀 n 240 240 240 240 12 7 1 5 5 3 9 S cm 10 17 4 22 31 3 2 4 功率及耕副寬度的計算 考慮到柴油機在農(nóng)田作業(yè)時功率狀況等因素 實有功率為 74 而動力輸出 軸以拖拉機功率的 75 計算 東風 12 型手扶拖拉機輸出軸 齒輪 的輸出功率為 輸 N 輸 NW491067 6 75 0 74 0 12 馬力 根據(jù) 機械工程手冊 第 65 篇 農(nóng)業(yè)機械 旋耕機的功率可以計算 1G 100 型水旱兩用旋耕機設(shè)計 6 3 3 BHVKBHVKN TXTX 33 1 75 100 輸 式中 旋耕機的比阻 X K 2 kg cm 4321 KKKKKK gX 耕深 cm H 機組前進速度 m s T V 工作幅寬 m B 當直接旱旋耕 用 檔位工作 11cm 時 H 已知 0 39m s 240 r min S 10cm T V 刀 n 查表得 68 0 1 1 95 0 9 0 2 1 4321 KKKKKg 7674 0 68 0 1 195 0 9 02 1 X K 耕幅cmHVKNB TX 52 1 39 0 117674 0 33 1 67 6 33 1 旱 1 米幅寬時刀軸的功耗為 WHBVKB TX 403048 5 39 0 11196 0 33 1 33 1 馬力 旱 當旱旋用 檔位工作 H 9cm 時 耕幅mHVKNB TX 05 169 097674 0 33 1 67 633 1 扭旱 1 米幅寬時刀軸功耗 WHBVKN TX 467034 669 0 197674 0 33 1 33 1 馬力 旱 當水旋耕用 檔位工作 H 12cm 時 0 89 m s T V 查表得 4 0 4 K 45 0 4 01 195 0 9 02 1 X K 耕幅mB04 1 89 0 1245 0 33 1 67 6 水 刀軸功耗 WHBVKN TX 47104 689 0 11245 0 33 1 33 1 馬力 水 從上述計算結(jié)果 可初取耕幅寬度 B 100cm 當水田土質(zhì)松軟 耕深較淺或耙第二 遍的時候 可以考慮用 檔工作 試驗資料證明 由于旋耕刀切土時 土壤的反推力和拖拉機的前進方相同 當 在空擋位使用旋耕機時 拖拉機往前跑的很快 因此行走功率的消耗非常小 行 N 一般 0 4 0 87KW 0 3 0 5 馬力 僅克服滾動阻力 滾動阻力系數(shù) f 0 1 現(xiàn) 行 N 有拖拉機功率 總傳動效率 傳動損失KWNe48 6 8 874 0 12 馬力 額 85 0 為 故機組的工作的功率消耗 WNQ97015 0 48 6 耗 eN Q NNNN 行旋耗 e 當直接旱旋耕用 檔位工作 耕深 H 11cm 時 耗用功率較大 其值為 WNNNN Q 537097 0 37 0 03 4 e 行旋耗 有用功率儲備為 WNeNe111037 5 48 6 耗額 旋耕機的功率利用率為 83 從上述計算和分析 我們認為該機的耕幅和功率匹配是合理的 又有理論和實 踐證明 故本設(shè)計的功率匹配較為合理 先進 能充分發(fā)揮手扶拖拉機配套在農(nóng)忙 時獲得較好的經(jīng)濟效益 3 3 旋耕刀滾的設(shè)計 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 7 3 3 1 彎刀結(jié)構(gòu)設(shè)計的確定 型系列彎刀采用阿基米德螺旋線為側(cè)刃刃口曲線的滑切性能較好 橫 彎半徑 r 30 彎折角 Qmax 37 橫刃鏟掘面的拋土覆蓋性能也較優(yōu)越 新系列彎刀的功率 都稍小于老產(chǎn)品旋耕刀片 彎刀仍是水 旱地通用的較好刀型 型刀主要用于水 田綠肥 稻茬和麥茬較多及粘重田地耕作 T 型刀的刀軸管稍大 能改善水田纏草 性能 從節(jié)能和有利于降低阻力 提高滑切和粘重土壤的適應(yīng)性能 我們選用了新 系列標準件 IIT195 型彎刀比較合理 先進 其主要參數(shù)為 彎刀型號 IIT195 最大刀滾半徑 Rmax 195 側(cè)切刃起始半徑 R0 125mm R1 185mm 彎折角 Qmax 37 刀幅寬 b 50mm 有效切土角 120 3 3 2 刀座間距和彎刀總數(shù)的設(shè)計和計算 b z 彎刀端部對土壤適當?shù)乃毫褦D壓作用可以降低功耗 但撕裂過大又使土塊均勻 性較差 并使用同一截面相繼入土刀片的切土節(jié)距加大而功耗增加 適當提高刀座 間距和選用刀幅較寬的刀齒 可以減少刀齒總數(shù)和降低功耗 參考國外樣機在水田 作業(yè)時常取幾個毫米的重疊效果較好 本設(shè)計以水 旱兼用 現(xiàn)選用單刀幅寬 b 50 毫米 故取刀座間距為 50 毫米 用于彎向相同的情況而面靠面的對刀刀座間距為 65 毫米 考慮在水田作業(yè)中撕裂作用極小 對降低功耗和保證碎土質(zhì)量都能兼顧 較為適合 彎刀總數(shù)可按下式計算 z 3 4 bBZ 1000z 1000 20 把 50 11 式中 B 耕幅 米 刀座間距 毫米 b Z 每切削平面內(nèi)刀齒數(shù) 彎刀總數(shù)取整偶數(shù) z 3 3 3 彎刀在刀軸上的優(yōu)選排列設(shè)計 彎刀的排列是否合理 在很大程度上決定了旋耕作業(yè)質(zhì)量的好壞 旋耕阻力的 大小和功率消耗等重要性能指標 本設(shè)計吸取了國外樣機的先進技術(shù) 采用了以幅 寬中央為基準 左右分成幾個小區(qū)段的勻稱 對稱和左右螺旋線排列 著重考慮了 刀軸回轉(zhuǎn)入土的動平衡 也考慮了靜平衡等角布置 左右彎刀應(yīng)相繼順序交替對稱 入土 盡量減少刀齒數(shù)目 以求受力均衡 穩(wěn)定 力求土塊大小勻稱 區(qū)段適中 表層平整 相鄰兩刀齒的夾角應(yīng)盡量大些 以免夾土 堵泥 又便于制造 根據(jù)日 本板井純 柴田安雄 拖拉機旋耕機鉈刀的配置設(shè)計理論 經(jīng)綜合分析提出了三 種可行的排列 并對衡量刀齒排列的一項指標 以 推斷扭矩波形法 來檢查旋耕 機刀齒的排列 并對個別刀齒作調(diào)整 從而改善旋耕機的動力性能 最后優(yōu)選出一 種比較合理先進的排列方案 從上述理論和優(yōu)選結(jié)果 本設(shè)計的刀齒排列方案有以 1G 100 型水旱兩用旋耕機設(shè)計 8 下特點 a 刀軸每轉(zhuǎn)過 18 有一把彎刀入土 勻稱性好 b 以幅寬中央為基準 左右分開幾個區(qū)段呈均勻 對稱和左右螺旋線排列 不平 衡橫力矩分布比較均勻 c 左右彎刀從幅寬中央基準線兩邊相繼交替對稱入土 軸向受力平衡 穩(wěn)定性好 d 土塊大小比較勻稱 碎土性能好 e 從推斷扭矩波形圖上看得出 刀軸的扭矩曲線峰值較為平緩 受力均衡較好 f 相鄰兩個小區(qū)的刀齒相互交替工作 使相繼入土刀齒的軸向距離較大 使刀軸 上的扭矩和彎矩較為分散 g 每個區(qū)段由三把彎向相同的彎刀組成 耕后地表面起壟適中 表層平整 h 每相鄰兩把刀齒的夾角不小于 72 不致夾土 堵泥 制造工藝性好 i 每米幅寬用 20 把彎刀 減少了刀齒數(shù)目 有利于旋耕阻力和金屬耗能的減少 老式型耕幅 0 62 米的刀齒數(shù)為 18 把 故相對于老機型減少刀齒數(shù) 30 3 4 雙油封和擋草圈的設(shè)置 為了提高傳動箱刀軸軸承處的密封性能 采用了既封油 又封泥水的雙向安置 兩個油封結(jié)構(gòu) 為了克服該軸頸處對油封的擠壓而損壞 特此軸頸處的外刀管上設(shè) 置有一個迷宮式結(jié)構(gòu)擋草圈 因直徑加大后可以減少纏草 有可以保證密封安全可 靠 3 5 1G 100 旋耕機主要技術(shù)規(guī)格及基本參數(shù) 型號 1G 100 手扶旋耕機 型式 臥式直連接 中間鏈條傳動 配套動力 東風 12 手扶拖拉機 外形尺寸 長 寬 高 1443 1080 630 耕幅寬度 旱耕 6 10cm 水耕 8 12cm 作業(yè)速度 旱耕 檔位 0 39m s 0 69m s 水耕 檔位 0 89m s 1 25m s 刀軸轉(zhuǎn)速 240r min 刀 n 刀滾半徑 Rmax 195mm 相鄰切削面間距 50mm 65mm 每切削平面內(nèi)的刀齒數(shù) Z 1 把 刀齒總數(shù) 20 把 z 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 9 4 總體結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計 4 1 傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 該旋耕機的主要由中間傳動箱體 左右刀軸管 機架 尾輪機構(gòu) 乘座裝置和 防護罩等七個部分組成 結(jié)構(gòu)示意圖如圖 其動力傳動路線示意圖如圖 4 2 主要結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計 4 2 1 旋耕刀軸的位置的設(shè)計 旋耕刀軸的位置 是在保證拖拉機下水田配置有直徑 900 毫米的碎伐輪時沒有 干涉 并留有間隙 24 毫米和滿足耕深的條件下 通過作機動圖找到最佳的位置設(shè) 計而成 4 2 2 尾輪機構(gòu)位置的設(shè)計 本設(shè)計借用了原 1G 0 6 老旋耕機的尾輪機構(gòu) 僅是和現(xiàn)有的新結(jié)構(gòu)機架重新 布置其位置和聯(lián)結(jié) 在保證機組能滿足最大耕深和要求的運輸間隙為前提 通過作 機動圖找到的最佳位置設(shè)計而成 4 2 3 機組平衡性能 由于該機組的結(jié)構(gòu)布置和刀齒入土都為左右對稱 受力均勻 橫向平衡較好 該機采用中間鏈條傳動 結(jié)構(gòu)極為簡單 緊湊 旋耕機重量明顯減輕 故有機組的 縱向平衡較好 工作時尾輪的下陷和壓力較小 功率偏低 轉(zhuǎn)向靈便 1G 100 型水旱兩用旋耕機設(shè)計 10 圖 4 1 總體結(jié)構(gòu)示意圖 4 2 4 定刀齒的布置 在中間傳動箱體厚度為 6cm 部位 因兩邊旋耕刀齒不能進入 單靠土塊的少量 撕裂作用不能達到作業(yè)質(zhì)量和要求 故設(shè)計了在該傳動箱體下方 配置有一把 2 厘 米厚滑切固定刀齒 先將中心線處滑切劈破 再讓兩側(cè)的旋耕刀齒對剩下的各有 2 厘米寬之土帶進撕裂和翻修 然后被碎土覆蓋 從而基本上克服了該部位的漏耕 圖 4 2 動力傳動路線示意圖 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 11 5 鏈傳動的設(shè)計與計算 近年來 隨著我國鏈條熱處理技術(shù)和產(chǎn)品性能質(zhì)量的不斷發(fā)展 提高 伴隨著 新的鏈傳動張緊機構(gòu)的不斷合理 完善 鏈條傳動已在國產(chǎn)中 小型旋耕機得到廣 泛使用 本設(shè)計采用技術(shù)新穎 結(jié)構(gòu)簡單 工作可靠的單排套筒滾子鏈條傳動機構(gòu) 圓弧形張緊板簧片的一端鉸接的板簧座用螺栓固定在箱壁上 簧片的另一端平靠在 鏈箱下壁上 當鏈條別磨損的松動較大時 可以從箱壁外調(diào)節(jié)頂住螺栓 改變簧片 一端的位置 保證始終處在良好的張緊狀態(tài) 5 1 鏈傳動的設(shè)計計算 鏈節(jié)距 t 的確定 根據(jù) 傳動功率 N 12x0 74 8 88 馬力 6 53KW 計算功率 5 1 NKNc F 1 2 6 53 7 8KW 式中 為載荷系數(shù) F K 特定條件下單排鏈傳遞的功率 O N 5 2 paZCO KKKKNN 1 7 8KW14 1878 1 87 0 85 0 56 0 式中 小鏈輪的齒數(shù)系數(shù) Z K 傳動比系數(shù) 1 K 中心距系數(shù) a K 鏈的多排系數(shù) p K 因為 角速度秒弧度 2560 14 3 2240 根據(jù)可由功率曲線圖查的鏈節(jié)距 t 的值為 25 40 故選用鏈 16A 即原 和 O N TG254 大 小鏈輪齒數(shù) 的計算 大 Z 小 Z 在原有最小齒數(shù) 12 的基礎(chǔ)上來綜合考慮受力磨損 重量的總體結(jié)構(gòu)等因素 選出 11 再從所需工作轉(zhuǎn)速 240r min 計算出 Z 大 小 Z 刀 n 查 東風 12 手拖設(shè)計計算 原配旋耕機傳動軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn) 分 6 219 轉(zhuǎn) n 因為 219 6 240 轉(zhuǎn) 分 大 Z 小 Z 所以 240 240 11 219 6 12 02 大 Z 小 Z 轉(zhuǎn) n 圓整后取 12 齒 大 Z 1G 100 型水旱兩用旋耕機設(shè)計 12 11 齒 小 Z 實有刀軸轉(zhuǎn)速 E 219 6 12 11 239 轉(zhuǎn) 分 刀 n 大 Z 小 Z 選定中心距 A 根據(jù)本設(shè)計總體布置和機動草圖的要求 用作圖法初定中心距mm 410 O A 鏈輪軸孔直徑 h d 查表有 38mm h d 作用在軸上的壓力 Q 考慮機械傳動效率為 0 8 和拖拉機輸出軸功率按 0 85 計算 旋耕扭矩功率為 扭 N 12 0 8 0 85 8 2 馬力 6 04KW 扭 N 圓周力NkgfP 2 5429554 1 1 25 554 692 5kgf 6786 5N 1 PKQ y 式中 軸上的壓力系數(shù) y K 鏈條節(jié)數(shù) p L 2 00 2 t 2 2 小大小大 ZZAZZtALp 44 節(jié) 鏈條長度 L L t 44 25 4 1117 6mm p L 定中心距 A A Z 2 t 44 11 2 25 4 412 75mm p L 但考慮裝配圖工藝應(yīng)留有一定的松度 最后張緊機構(gòu)壓緊 故決定將中心距 A 410 5mm 鏈條速度 V V znt 60 1000 11 238 36 60 1000 1 11m s 5 2 鏈輪設(shè)計計算 分度圓直徑 d mm14 988637 3 4 25d 大 mm16 905949 3 4 25 小 d 齒頂圓直徑 a d mm51 1087321 3 54 0 4 25 大a d mm22 102405 3 54 0 4 25 小a d 齒根圓直徑 f d 為鏈條滾子直徑 15 88mm 1 ddd f 大1 d mm26 8288 1514 98 大f d mm28 7488 1516 90 小f d 齒寬 b 查表得 b 14 6mm 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 13 6 主要零部件強度計算 6 1 鏈傳動的強度的磨損核算 鏈上的總載荷 P 6 1 321 PPKPP 式中 圓周力 1 P 由離心力產(chǎn)生的拉力 2 P 鏈工作時松邊上的拉力 3 P 工作特性系數(shù)K 54321 KKKKKK 1 3 1 1 1 0 8 1 1 14 因為 KWN04 6 2 3 馬力 扭 NkgfNP542955411 1 2 8751 1 75 1 扭 因n 8 2 式中 Q 鏈條截斷載荷 n 安全系數(shù) 磨損核算 T 6 2 KFP 55456614 1 1 2153 1 P 式中 鏈節(jié)鉸鏈上許用的單位壓力 P F 鏈支承面積 驗算結(jié)果 選用節(jié)距 t 25 4 毫米的單排套筒滾子鏈 16A 是合適可靠的 6 2 傳動軸的強度計算和疲勞強度校核 1G 100 型水旱兩用旋耕機設(shè)計 14 已知條件 軸扭矩功率 8 2 馬力 219 轉(zhuǎn) 分 扭 N 軸 n 有扭矩 軸扭扭 nNM 2 716 716 2 8 2 219 2682kgf cm 齒輪外徑 d 128mm 鏈輪直徑 D 98mm 軸的材料為 45 鋼 鏈條與水平傾斜 42 傳動軸的初步強度計算 作用在軸上的力 圓周力 4106 2NkgfMP419 8 12 26822d 2 扭 徑向力 1499 4NkgfPP153364 0 41920tan 圓周力 5306 6NkgfDMQ5478 9 26822 2 0 扭 垂直作用力 6164 2NkgfQKQ62954714 1 0 軸 軸上垂直力 4125 8NkgfQQ42142sin62942sin 軸上垂直力 4576 6NkgfQQ46742sin62942sin 圖 3 傳動軸各點受力示意圖 軸承處反作用力和合成力 水平力cbacQcbPRA 153 64 467 26 114 152kgf 1489 6N 水平力cbaaPbaQRB 467114 80153118 468kgf 4586 4N 垂直力cbacQcbPRA 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 15 419144 2642164 262kgf 2567 6N 垂直力cbaaQbaQRB 114 80629118421 578kgf 5664 4N 合成力 5 0 22 AAA RRR 152262 22 303kgf 2969 4N 合成力 5 0 22 BBB RRR 5 022 468578 744kgf 7291 2N 合成彎矩和相當彎矩 剖面 合成彎矩 5 022 MMM 5 0 22 a a AA RR 2423kgf cm 相當彎矩 5 0 2 d 扭當 MMM 2844kgf 剖面 合成彎矩 5 022 MMM 5 0 22 a a BB RR 1984kgf cm 相當彎矩 5 0 22 扭當 dMMM 2689kgf cm 剖面 合成彎矩 0 M 相當彎矩 0 當 M 查表得 650 III 2 cmkgf 2 1100cmkgf II 59 01100 650 IIIII 由上面的計算可知 危險剖面在剖面 I 和剖面 II 處 并確定軸的各部結(jié)構(gòu)尺 寸 取兩軸承處的軸頸相等 并通過軸承的強度計算選用軸頸為 30 毫米 并確定 配合精度再進行校核計算 傳動軸的疲勞強度強度校核計算 最小許用安全系數(shù) n n 321 nnn 查表得 3 1 1 n3 1 2 n4 1 3 n 37 2 4 13 13 1 n 從相當彎矩圖可以看出 在剖面 II 處彎矩最大 在同樣大的軸頸38 在剖面 II 處為最危險面 故校核剖面該處 已知 d 38mm 處鏈輪與軸為花鍵聯(lián)接配合 表面粗糙度為 1 6 查表得 2 056 1 K T K 1G 100 型水旱兩用旋耕機設(shè)計 16 88 0 86 0 9 0 2500 1 0 45 1500 1 0 最大彎曲應(yīng)力 23 3628 31 0 1984 cmkgfWM IIII 最大 最大扭矩應(yīng)力 23 2458 32 0 2689 cmkgfWM 扭扭最大 只考慮彎矩時的安全系數(shù) 因為對稱循環(huán)應(yīng)力 n0 m a 3 49 n 只考慮扭矩時的安全系數(shù) n 3 65 n 剖面 II 處的總安全系數(shù) 37 2 n54 2 n 故安全可靠 6 3 滾動軸承的計算和選擇 6 3 1 軸承假定載荷 Q 值的計算 公式 6 3 ZWFB KKKRQ 式中 軸承的徑向負荷 B R 軸承負荷性質(zhì)對軸承壽命影響的系數(shù) F K 軸承工作溫度對軸承壽命影響的系數(shù) W K 齒圈或外圈旋轉(zhuǎn)的軸承壽命影響的系數(shù) Z K 查表得 4 1 F K1 W K1 Z K 故得 kgfQ 6 104114 14 1744 6 3 2 軸承工作能力系數(shù) C 的計算 公式 6 4 3 0 nh ZWFB KKKRC 744 1 4 1 391 29016 式中 n 工作轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 h 軸承工作壽命 小時 考慮了軸承的工作壽 命 h 1000 小時 查表有 39 3 0 nh 6 3 3 軸承選用 查表選用30 毫米的 7206 軸承的工作能力系數(shù) C 43000 容許靜負荷 是合理的 軸承 說明選用值都計算的對應(yīng)值稍大值和故該軸承的7206 2100CQQJ 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008 17 7 結(jié)論 a 技術(shù)先進性方面 我設(shè)計的 1G 100 型水田耕整機準備由傳動箱 傳動軸 中央傳動機構(gòu)和犁刀等組成 在設(shè)計時盡可能多的采用標