溫室電動松土機論文

1、農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計題 目： 溫室電動松土機的設(shè)計姓 名：志聰院 系：專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化班 級：2021.04學(xué) 號： 202101211指導(dǎo)教師：艷芬2021年06月18日摘要 IAbstract .U1緒論11.1溫室電動松土機設(shè)計的目的和意義11.2溫室電動松土機國外研究現(xiàn)狀11.3設(shè)計主要研究的容42溫室電動松土機工作機理分析62.1溫室土壤根本物理特性62.2對三種平面機構(gòu)的分析63溫室電動松土機總體方案確實定143.1溫室電動松土機組成143.2松土機各部件設(shè)計154溫室電動松土機相關(guān)參數(shù)確實定 224.1運動參數(shù)224.2性能參數(shù)224.3構(gòu)造參數(shù)234.4

2、功率消耗計算244.5電動機的選擇254.6減速器的選擇254.7聯(lián)軸器的選擇274.8離合器的選擇284.9松土機動力傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算285軸的選擇及其校核355.1軸的計算355.2軸的校核386其它局部的設(shè)計426.1底盤的設(shè)計 426.2 確定軸承的尺寸 427 結(jié)論 447.1結(jié)論 447.2設(shè)計中的缺乏 44參考文獻 45致 47溫室電動松土機的設(shè)計摘要本文設(shè)計的溫室電動松土機，主要由電動機、聯(lián)軸器、減速器、松土部件、機架、行走 機構(gòu)和操作機構(gòu)等組成。 電動機提供動力， 電動機輸出軸通過聯(lián)軸器與減速器的輸入軸相連， 減速器選用雙輸出軸型， 一側(cè)輸出軸輸出的動力直接驅(qū)動曲柄， 通

3、過松土爪柄將動力傳遞給 松土爪， 使其實現(xiàn)刨地的動作； 另一側(cè)輸出軸輸出的動力通過鏈輪分級傳動， 將動力傳遞給 行走輪，實現(xiàn)松土機的自走，過渡軸上安離合器， 通過離合器的嚙合和別離，控制機器行走 與停頓，通過操縱手柄控制機器轉(zhuǎn)向。分析幾種運動機構(gòu)的特點， 確定采用曲柄搖桿機構(gòu)作為松土機構(gòu)。 通過運動學(xué)分析， 建 立了松土機構(gòu)特殊點的運動參數(shù)方程， 求出各點的運動速度， 并分析其運動性質(zhì)。 在保證農(nóng) 藝要求的前提下， 分析了機組前進速度、 曲柄轉(zhuǎn)速、 松土深度及切土節(jié)距等因素對功率消耗 的影響，確定了相關(guān)參數(shù)，盡可能地減小動力消耗，并確定電動機的型號。關(guān)鍵詞： 溫室；松土機；曲柄搖桿機構(gòu)Desi

4、gn of Small-Size Corn ThresherAbstractThe machine is mainly posed of electromotor, shaft coupling, speed reducer, loosening parts, shelf, walking system, operationing system, etc Electromotor supplies power, it is connected with speed reducer through shaft coupling We choosed dual-output-type reduce

5、r, power ing from one output shaft of the speed reducer goes to the crank directly Finally, the power passes through loosening handle and gets to the loosening claws to make it loosen soil Power ing from the other output shaft passes through multilevel sprocket wheel and gets to the walking wheel ev

6、entually to realize the loosener-wa'lkisngselfInstall clutch on the interim axle The machine ' s running andstopping state can be controlled by operating the cluth'sengagement and separation An universal wheel is installed at the rear of shelf The machine ' s running direction can be

7、 decided by controlling the operationing handlesAfter analyzing a variety of athletic mechanisms, eventually, a clank-rocker mechanism was used as the loosening part Using the knowledge of kinematics, motion parameter equations of special points of the loosening mechanism is expressed， velocity equa

8、tion of each special point is get and their athletic characters are analyzedKey words: Greenhouse； Loosener； Crank-rocker mechanism1 緒論1.1溫室電動松土機設(shè)計的目的和意義溫室大棚的大規(guī)模興起不僅豐富了人們的菜籃子， 而且大大的帶動了農(nóng)村經(jīng)濟的 開展，加快了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的開展進程，溫室大棚的松土作業(yè)是一項根底性作業(yè)， 迫切需要小型化、多功能化的農(nóng)機具代替人力來提高生產(chǎn)效率。資料說明，溫室大棚，土壤一般耕作層厚度為 15-25cm,蔬菜根系的80 90%分布其中；耕

9、層土壤的容積密度為 1.11.13g/cm3,并隨著種植年限加長而 增加的趨勢， 土壤粘性較大， 傳統(tǒng)的土壤耕作機俱在粘性較大的土壤中， 碎土能 力較低，土壤阻力大，功耗增加，并且在棚室采用柴油機和汽油機作為動力，對 溫室的環(huán)境造成污染 。針對上述情況， 開展適用于簡易棚室的土壤耕作機具的研究， 對工作部件進 展改良，進一步減小機具尺寸， 提高機器作業(yè)的經(jīng)濟性和機動性， 盡可能地減輕 機器作業(yè)時對環(huán)境的污染， 對于開展經(jīng)濟、 高效和環(huán)保的設(shè)施農(nóng)業(yè)， 改善農(nóng)民的 生產(chǎn)條件，增加農(nóng)民的收入，具有重要的現(xiàn)實意義 2。1.2溫室電動松土機國外研究現(xiàn)狀國溫室電動松土機研究現(xiàn)狀近幾年，針對溫室大棚等特殊作

10、業(yè)環(huán)境， 我國也相繼出現(xiàn)了適于保護地作業(yè) 的小型機具。隨著國設(shè)施農(nóng)業(yè)的開展和農(nóng)村經(jīng)濟水平的提高， 由大中專院校、 科 研院所和企業(yè)相結(jié)合，研制開發(fā)了的一些能夠進展溫室作業(yè)的小型自走式旋耕 機、微型多功能田園管理機等。農(nóng)業(yè)大學(xué)機電學(xué)院研制的溫室電動爪式松土機 3，額定功率 4kw ，構(gòu)造簡單， 操作方便， 適于溫室、 大棚的松土作業(yè)。 曲柄連桿機構(gòu)作為松土工作部件模擬人 工刨地時鎬頭的運動軌跡， 對土壤進展切削加工， 提高了翻土碎土的能力， 到達 了人工刨土的作業(yè)效果。由XX農(nóng)業(yè)大學(xué)的科研人員研制成功的一種適于溫室作業(yè)的綠色環(huán)保型 農(nóng)機局，IGDD 900型電動旋耕機，有380V、220V兩種動

11、力機型可供選 擇，裝有行走輪，推動方便，轉(zhuǎn)向靈活，操作搬運一人便可完成，工作參數(shù) 為耕幅900mm、耕深可調(diào)150 250mm、刀片數(shù)量18個。耕作速度快、 不排放有害氣體、噪聲低，是日光溫室生產(chǎn)中節(jié)省勞動力、降低本錢的綠色 環(huán)保型農(nóng)機具。DN-4型禾豐多功能田園管理機，配置 2.94kw動力，體積小、重量輕、功 能多、構(gòu)造緊湊、操作方便。在狹窄地段、山區(qū)梯田、差遠果林、大棚暖房 內(nèi)均可作業(yè)。利用摩擦片牙盤式離合器，別離靈敏，平安可靠。萬向扶手可 作水平180，垂直30的調(diào)整。機器可正向或反向作業(yè)，機配置 2.94kw4馬 力機型，特加倒退檔和無快速互鎖裝置，即機器換倒退檔時，快速檔自動 脫開

12、。采用旋耕刀具、耗用功率小，碎土效果好5。近幾年，針對溫室、大棚等特殊耕作環(huán)境，國內(nèi)研制生產(chǎn)了一些小型耕 作機械，適用于露地和溫室不同條件，提高了機械的利用效率，但大多產(chǎn)品 存在以下問題5:1、外型尺寸重量大，操作不靈便。特別是從露地直接轉(zhuǎn)移到大棚內(nèi)的機 械，在設(shè)施內(nèi)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)移都十分困難，而且邊角地帶無法工作。2、 適應(yīng)性較差，當土壤含水率較高超過15%以上時，松土效果變差， 能耗增加。3、可靠性較差，易對環(huán)境造成污染。國外溫室電動松土機研究現(xiàn)狀國外設(shè)施農(nóng)業(yè)耕作機械已非常成熟，作業(yè)性能穩(wěn)定，功能齊全，小巧輕便。 日本、國、美國和意大利等國家在開展溫室的過程中， 對溫室作業(yè)機具進展了研 究開發(fā)，

13、溫室生產(chǎn)過程中的耕整地播種、間苗、灌溉、中耕和除草等作業(yè)均已實 現(xiàn)機械化。日本、國等國家的手扶系列多功能耕耘機， 其操作把手上下左右可隨 意調(diào)節(jié)，作業(yè)性能好。可以在溫室中進展耕地、移栽、開溝、起壟、中耕、 鋤草、施肥、培土、噴藥及短途運輸?shù)榷喾N作業(yè)。這些耕耘機體積小、重心 低、功能全、用途廣、廢氣排放少，并且具有工作部件更換、安裝容易等特 點。興旺國家擁有先進的溫室和管理技術(shù)，日本、意大利、荷蘭、以色列等 國家的產(chǎn)品廣泛用于旋耕、犁耕、開溝、作畦、起壟、中耕、培土、鋪膜、 打孔、播種、灌溉和施肥等作業(yè)工程。荷蘭、以色列、日本、美國等國家對 溫室用作業(yè)機具進展了系統(tǒng)的開發(fā)、研究、推廣和應(yīng)用，許多

14、作業(yè)工程如耕 整地、播種、間苗、中耕和除草都已實現(xiàn)了機械化7。美國專門生產(chǎn)小型拖拉機的吉爾森公司生產(chǎn)的自走式旋耕機，主要特點是旋耕刀片取代行走輪，刀盤直徑為 35.5cm，耕幅為30.4 66cm，傳動形式 為鏈傳動和蝸輪桿傳動兩種型式。功率為3.68kw左右，適于菜園、溫室等地作業(yè)。不旋耕時可換上行走輪并佩帶其他農(nóng)具：翻轉(zhuǎn)犁、除草鏟、中耕鏟、 齒耙等。意大利MB公司生產(chǎn)一種單輪驅(qū)動旋耕機9，動力為3.3kw汽油機，單機 重量為40kg，適于菜園、花圃中耕作業(yè)，一次完成旋耕培土兩項作業(yè)。該公 司還生產(chǎn)5.89 7.63kw多用自走地盤，由驅(qū)動軸配帶旋耕機完成田間旋耕作 業(yè)，換上輪胎后又可完成犁

15、耕、運輸、噴霧等作業(yè)。綜上所述，通過調(diào)查和分析，雖然國外溫室農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的開展比擬成熟，功能比擬齊全，可靠性高。但是進口價格高，一般要在5000元以上，維修不方便10。而且不適合在簡易棚室內(nèi)使用。1.3設(shè)計主要研究的容溫室電動松土機主要由電動機、聯(lián)軸器、減速器、松土部件、機架、行走機構(gòu)和操作機構(gòu)等組成，以蓄電池作為能源裝置，電動機提供能力。采用曲柄搖桿 機構(gòu)作為松土機構(gòu)，該機構(gòu)構(gòu)造簡單，搖桿的固定點機器與松土爪柄的鉸接點，類似于人的肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)，使松土機構(gòu)可以更好的模擬人的刨土動作、切土和 碎土性能好，拋土動力消耗顯著較小，松土效果比擬理想。采用電動機提供動力，比燃油經(jīng)濟，無污染，符合節(jié)能、

16、環(huán)保的要求，機器構(gòu)造簡單，體積小，重量輕，機動性好，適合在空間狹小的棚室工作。2 溫室電動松土機工作機理分析2.1溫室土壤根本物理特性溫室耕層土壤的物理學(xué)性質(zhì)不同，土壤產(chǎn)生的作業(yè)阻力也不一樣，它 直接影響耕作機具的功率消耗 11。溫室土壤容重低于農(nóng)田上，大約為 1.101.13g/cm3 土壤的總孔隙度增 加，但非毛管孔隙度低于農(nóng)田土，提高了硝化細菌的活性，大棚的溫高于露地， 而且有晝夜溫差，有利于蔬菜體物質(zhì)的積累，灌溉次數(shù)越多，水的用量大，大棚 土壤容易產(chǎn)生次生鹽潰化 12。據(jù)有關(guān)資料，溫室土壤耕作層厚度為1015 cm,相比露地土壤要少近6 15 cm,蔬菜8090%的根系分布在其中。50

17、.25mm水穩(wěn)性團聚體為13.755.5%, 為露地土壤的 3 .2 1 1 . 1倍，并有隨著種植年限加長而增加的趨勢， 土壤粘性較大， 針對這種情況，應(yīng)該對溫室土壤進展松土而不耕翻或者旋耕 13 。2.2對三種平面機構(gòu)的分析曲柄滑塊機構(gòu)如圖2-1所示，曲柄1繞軸心A回轉(zhuǎn)時，滑塊3便在機架4的上來回移動，我們 稱這種機構(gòu)稱為曲柄滑塊機構(gòu)， 它有三個回轉(zhuǎn)副和一個移動副組成。 可以分為無 偏距的對心曲柄滑塊機構(gòu) （圖2-1）和偏置曲柄滑塊機構(gòu) （圖2-2）。設(shè)曲柄1、連桿2的 長度分別為a、b滑塊導(dǎo)路偏離曲柄中心 A偏距為e，對心曲柄滑塊機構(gòu)的偏距 e 0，a b時，桿1能夠整周回轉(zhuǎn)成為曲柄。偏

18、置曲柄滑塊機構(gòu)滑塊導(dǎo)路的偏圖2-1對心曲柄搖桿機構(gòu)14 距為e>0,那么桿1能做整周回轉(zhuǎn)而成為曲柄的條件為：a e b圖2-2偏置曲柄滑塊機構(gòu)在圖2-1和圖2-2的根底上，將連桿2沿CB方向延長，在連桿2延長端（圖中D處） 安裝上松土爪（圖中DE），其機構(gòu)如圖2-3和圖2-4所示。令曲柄I為原動件，當其以 一定的速度作勻速圓周運動時，帶動連桿2前后上下擺動，在連桿2的帶動下滑塊 3在機架4的導(dǎo)路上往復(fù)移動。在曲柄I轉(zhuǎn)動的過程中，連桿2帶動松土爪抬起落下，適當設(shè)置連桿2和松土爪的長度，可以對土壤進展切削通過以上分析，采用曲柄滑塊機構(gòu)構(gòu)造較簡單，但存在缺點：首先，松土爪的起落幅度主要松土爪柄

19、長度決定， 假設(shè)起落幅度過大，在棚室的邊角地不容易作業(yè)，但是起落的幅度太小，達不到預(yù)計的切土效果。其次，松土過程中，滑塊需要沿導(dǎo)路往復(fù)移動，導(dǎo)路要固定在機架上，當松土爪切削土壤時，土壤反作用 力容易會讓機身的強烈震動。因此，曲柄滑塊機構(gòu)不適合作為松土部件， 要進一曲柄搖桿機構(gòu)常見的鉸鏈四桿機構(gòu)是曲柄搖桿機構(gòu)，如圖2-5所示，通常構(gòu)件I為原動件，并作勻速轉(zhuǎn)動，稱為曲柄；構(gòu)件3相對機架在一定角度內(nèi)搖擺，稱為搖桿；構(gòu)件2不與機架相連，稱為連桿。該機構(gòu)的特點是當曲柄為原動件，搖桿為從動件時，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動，變成搖桿的往復(fù)擺動15。鉸鏈四桿機構(gòu)只有一個曲柄的條件是：在四邊形ABCD中，與機架相鄰的曲

20、柄為最短邊，且最短邊與最長邊的長度之和小于另外兩邊的長度之和。步考慮更加合理的方案。圖2-5 對心曲柄搖桿機構(gòu)在圖2-5勺根底上，延長連桿2（如圖2-6所示），在末端（圖中E處）安裝松土爪。 原動件1勻速轉(zhuǎn)動，帶動連桿2擺動，搖桿3繞D往復(fù)擺動。此時，連桿2帶動EF抬 起落下，對土壤進展切削。相比于用曲柄滑塊機構(gòu)做松土部件， 不僅可以調(diào)整各 桿的長度和位置，而且可以緩沖在松土過程中搖桿 3的震動，土壤對松土機構(gòu)的 反作用力也不會引起機身的強烈震動。 但是缺乏是：雖然可以任意調(diào)節(jié)各桿長度 和位置，但是這樣機器的尺寸較大。因此，還需要進一步改良曲柄搖桿機構(gòu)。異形曲柄搖桿機構(gòu)在常見曲柄搖桿機構(gòu)圖2-

21、5的根底上，將D點抬高，使搖桿懸掛起來形成的異 形曲柄搖桿機構(gòu)如圖2-7所示，構(gòu)件4為機架、構(gòu)件I、3與機架相連，稱為連架桿, 通常構(gòu)件1為原動件，并作勻速轉(zhuǎn)動，稱為曲柄；構(gòu)件3相對機架在一定角度搖擺, 稱為搖桿：構(gòu)件2不與機架相連，稱為連桿。B23CA圖2-7異形曲柄搖桿機構(gòu)在異形曲柄搖桿機構(gòu)的根底上，將連桿2沿CB方向延長，在連桿2的延長 其構(gòu)造如圖28所示。令曲柄1為原動件，當其以一 時，帶動連桿2擺動，在連桿2的帶動下?lián)u桿3繞固定端（圖中E處）安裝松土爪, 定的速度作勻j圓圓r、J.1轉(zhuǎn)動、D兩點的位置，設(shè)定適點D在一定角度內(nèi)往復(fù)擺動。搖桿的固定點肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)，可使松土機構(gòu)更好地模擬

22、人的松土動及其與連桿的鉸接點C，類人的的過程中，連桿2帶動松土爪抬起落下，適當調(diào)整宜的各桿長度，可以到達理想的松土效果。答V.圖2-8異形曲柄搖桿型松土機構(gòu). word.zl3 溫室電動松土機總體方案確實定3.1溫室電動松土機組成溫室電動松土機主要由電動機、聯(lián)軸器、減速器、松土部件、機架、行走機構(gòu)和操作機構(gòu)等組成。構(gòu)造如圖 3-1 所示。圖3-1溫室電動松土機構(gòu)造簡圖1減速器2.聯(lián)軸器3電動機4搖桿5操作手柄6離合器操作桿17離合器操作桿2 8萬向輪9.過渡軸1 10機架11.行走輪12.行走輪軸13松土爪柄14 .過渡軸2 15.松土爪柄3.2松土機各部件設(shè)計松土爪柄的設(shè)計松土爪柄如3-2所

23、示，采用厚為8mm的鋼板，其一端通過四個螺栓與松土爪橫梁連接，另一端通過銅套和銷子與搖桿連接，中間孔通過銅套與曲柄連接。322松土爪橫梁的設(shè)計松土爪橫梁如圖3-3所示，是厚度為8mm長方形鋼板，松土爪齒安裝在直徑8mm的孔上，用螺栓將松土爪齒與橫梁連接，過兩個螺栓將松土爪齒與松土爪橫梁連接，相鄰兩對孔之間的距離為80 m m，那么橫梁可以安裝8個松土爪齒， 直徑5mm四個孔用來將橫梁固定在松土爪柄上。323松土爪齒的設(shè)計松土爪齒的設(shè)計主要參考釘齒耙的耙齒，確定松土爪齒的長度b 240mm ,那么齒尖長度b -24080mm ,形狀為上寬下窄，有利于減小土壤阻力，因33圖3-4松土爪齒為方形斷面

24、釘齒有良好松土、碎土能力，工作穩(wěn)定，而圓斷面設(shè)計為方形斷面。40CC11形狀如圖3-43.2.4曲柄的設(shè)計曲柄分為主動曲柄和從動曲柄，主動曲柄如圖3-5所示，通過花鍵與工作軸連接，另一端與一側(cè)的松土爪柄連接，從動曲柄如圖3-6示，其一端與機架另一側(cè)的松土爪柄連接，另一端套在帶座外球面軸承35M6J14T&o0圖3-5主動曲柄亍0費I圖3-6 從動曲柄324搖桿的設(shè)計搖桿由搖桿主體和夾板兩局部組成，搖桿主體和夾板分別如圖3-7和3-8示,圖3-7 夾板搖桿主體的材料為厚8mm的鋼板，夾板的材料為厚5mm的鋼板。兩塊夾板通過三個螺栓固定在搖桿主體的兩側(cè)，將搖桿夾在中間，保證了搖桿受力圖3-

25、8搖桿主體桿受力的均衡性和運動的穩(wěn)定性，搖桿組合體如圖3-9所示4溫室電動松土機相關(guān)參數(shù)確實定4.1運動參數(shù)1機組前進速度Vm溫室旋耕機常用的前進速度一般為 0.550.85m/s，應(yīng)選定機組的前進速度Vm 0.3m/s 1.08km/h。2曲柄轉(zhuǎn)速n在滿足工作要求的情況下，依據(jù)曲柄轉(zhuǎn)速越低越好的原那么，初定曲柄的轉(zhuǎn)速 n 142r / min。3松土比速度比對旋耕機的工作性能有重要影響，的選擇既要保證旋耕機正常工作滿足耕深要求，還要綜合考慮旋耕機構(gòu)造，功率消耗及生產(chǎn)率等其他因素，常 用的速度比為410，初定 8，那么Vp Vm 8 0.3 2.4m/s。4.2性能參數(shù)1松土深度H溫室里土壤含

26、水率比擬高，一般在16%左右，適宜耕作，農(nóng)藝要求耕作深度 一般為10 15cm ;參照旋耕機的耕作深度，確定松土深度H 13cm。2松土幅寬B參考已有資料有公式B 0.26 0.29 Nm N為發(fā)動機的額定功率/kW丨將電動機的輸出功率2.2kW帶入上式得:B 0.26 0.29 N 0.26 0.29 2.20.386 0.430m于松土機來說，由于松土過程中松土爪齒并非完全從土里穿過，在耕幅和耕深一 樣的情況下，松土機的功率消耗比旋耕機小，因此，在旋耕機幅寬計算公式的根 底上，可以適當?shù)卦龃笏赏练鶎?，這里選擇松土幅寬為 0.5m。3理論生產(chǎn)率W松土機的幅寬B設(shè)定為0.5m，由此得機組的理論

27、生產(chǎn)率W 0.1VmB 0.1 1.08 0.50.05hm件構(gòu)造如下：曲柄邊緣圓周線速度 Vp=2.4m/s，曲柄轉(zhuǎn)速n=142r/min，且Vp= R 為曲柄/h。4.3構(gòu)造參數(shù)構(gòu)造參數(shù)主要由曲柄長度 R，O '相對于O的坐標p, h，連桿長度L， 松土爪柄長度L1+L2，搖桿長度L3，松土爪齒長度L4和行走直徑D等，松土部的角速度，=2 n"60,Vp，那么:60R 0Vp60 2.40.16m 16cm2 n 2 3.14 1424.4功率消耗計算松土機工作時消耗的功率主要有兩局部組成，一局部為松土部件所消耗的功 率，另一局部為機組行駛所消耗的功率。1松土部件消耗的功

28、率根據(jù)旋耕機功耗的計算方法和文獻昭，松土功率消耗為：N 0.1K HVmB 4-1其中K為土壤比阻，可由公式K Kk2k3k4kg進展計算。其中匕為耕深修 正系數(shù)；k2為土壤含水率休整系數(shù)；ka為殘茬植被修正系數(shù)； k4作業(yè)方式休整系數(shù)；kg為平均土壤比阻；H為松土深度；Vm為機具前進速度；B為松土幅寬。根據(jù)棚室的作業(yè)條件，經(jīng)查表確定：k1=1.0， k2 =0.92， k3=1.1， k4 =0.9， kg =6N/ cm2所以K =6 1.0 0.92 1.1. 0.9 5.46(N/cm2)，H 13cm，Vm=0.30m/s， B 0.5m，故可得N15.46 13 0.30 0.5

29、0.1 1.1kW2機組行駛所消耗的功率機組在前進過程中所受到的土壤阻力設(shè)為F ,松土機的前進速度為Vm,那么機組行駛所消耗的功率 N2 ：N2 FVm 4-2其中F fG fmg 4-3松土機的質(zhì)量m按120kg計，取f 0.27，那么F 0.27 120 9.8 318N所以N2 318 0.3 95.4W 0.1kW由此可得，松土機工作時消耗的功率：N N1 N21.1 0.1 1.2kW4.5電動機的選擇考慮到由于摩擦和一些其他原因造成的功率損失， 電動機的實際功率應(yīng)該大 于計算所得的松土機工作消耗功率的理論值，應(yīng)選用 Z2 電動機，其額定功率為 2.2kW ,滿載轉(zhuǎn)速為1420r/m

30、i n ,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩分別為1.8N m和 1.6N m 。4.6減速器的選擇在滿足傳動比和性能要求的情況下， 為了減少機具大的尺寸應(yīng)選擇一個體積 盡可能小的減速器，應(yīng)選用WP系列蝸桿減速器，型號為：WPS-7Q傳動比i 10， 質(zhì)量15kg，輸入軸直徑D1 18mm,兩個輸出軸直徑D2 28mm。電動機的輸出軸通過聯(lián)軸器直接與減速器的輸入軸相連， 忽略功能消耗， 因為電動機的輸出功率P 2.2kW，那么減速器的輸入軸的功率 Pi 2.2kW，其轉(zhuǎn)速和電動機輸出軸一樣，為1420r/min減速器輸入軸強度和剛度的校核減速器的輸入軸和輸出軸材料均為45號鋼，查表可知 40MPa ，G 80

31、MPa，1.5( )/m。軸傳遞的扭矩計算公式為:M n m9549®竺nr / min4-4那么減速器輸入軸傳遞的扭矩為:9549Rn95492.2142014.79N由強度條件:msxTmaxWt16TmaxD34-512.4mm由此可得，輸入軸的直徑D118mm 16.4mm滿足強度要求。由剛度條件:max可見，輸入軸的直徑D1T max180Gl pT max180G D4324-618mm 16.4mm滿足剛度要求。減速器輸出軸強度和剛度的校核由 4.6.1 計算可得，同理，輸出軸也是符合要求的。4.7聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器本身已經(jīng)標準化，減速器輸入軸直徑為 18mm ，即聯(lián)軸

32、器輸出軸直徑為18m m。經(jīng)分析，選用彈性柱銷聯(lián)軸器 HL1，本聯(lián)軸器機構(gòu)簡單，制造容易， 裝拆方便， 有微量補償兩軸線偏移和緩沖吸振的能力， 主要用于載荷較平穩(wěn)、 起 動頻繁、對緩沖要求不高的中、低速軸系列傳動。S3$:00圖4-2 聯(lián)軸器4.8離合器的選擇充分考慮到工作要求和經(jīng)濟性，選用簡易的牙嵌離合器。該離合器傳動的扭 矩大，轉(zhuǎn)矩的圍為634100N m。外形尺寸小，構(gòu)造簡單，適用于靜止接合， 或者轉(zhuǎn)速差較低接合。為防止離合器空轉(zhuǎn)的時候于軸產(chǎn)生摩擦，在離合器部安裝兩個深溝球軸承， 套在過渡軸上。4.9松土機動力傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算動力傳動方案行走輪半徑R 160mm ,行走輪邊緣速度為機

33、具前進的速度Vm ,由公式VmR 得:Vm0.301.875rad/sR 0.16行走輪的轉(zhuǎn)速n ：6060 1.875n17.91r/min22 3.14其中為行走輪軸的轉(zhuǎn)動的角速度。電動機既要帶動松土爪齒進展松土作業(yè)，又要驅(qū)動行走輪轉(zhuǎn)動，電動機的轉(zhuǎn)速為1420/min,曲柄的轉(zhuǎn)速為n 142r /min，行走輪的轉(zhuǎn)速n 17.91r /min。故借用一個減速器將電動機的轉(zhuǎn)速減小到曲柄的轉(zhuǎn)速，傳動比僅為10,因為WP系列減速器最大傳動比為 60,所以傳動比大小適中。選用雙輸出軸式減速器，一側(cè)通過離合器連接工作軸，另一側(cè)通過鏈輪分機傳動將動力通過過渡軸傳遞到 行走輪軸，為防止出現(xiàn)鏈輪的尺寸過大

34、情況，采用三級鏈輪傳動。工作軸上的動力傳遞方式的設(shè)計12345圖4-3工作軸上動力傳遞圖1.減速器輸出軸 2.主動離合器3.軸承4從動離合器5.工作軸減速器通過離合器實現(xiàn)輸出軸與工作軸相連，通過離合器的結(jié)合與別離控制工作軸的工作狀態(tài)。工作軸穩(wěn)定性至少要有兩個相距一定距離的軸承支撐來保 證，為了盡可能地較小機具的尺寸，防止使用兩個軸承座，將工作軸的左端與鑲 嵌在主動離合器中的調(diào)心球軸承連接，主動離合器既起到動力傳遞和結(jié)合作用， 又起到軸承座的作用，靠近花鍵的軸肩處安裝調(diào)心球軸承，通過軸承座固定在機 架上，保證了工作軸的工作穩(wěn)定性。與使用兩個軸承座相比，這樣的動力傳動方 式有效地減小了整機的寬度。

35、行走輪軸上動力傳遞方式的設(shè)計鏈輪2與主動離合器焊接在一起，與過渡軸 1連接。減速器輸出軸上的鏈輪I將 電動機的動力傳遞給鏈輪2,鏈輪2帶動過渡軸1轉(zhuǎn)動，如果離合器和主動軸嚙 合，動力將通過從動離合器傳遞給過渡軸 1,再經(jīng)由鏈輪3傳遞給行走輪軸，機 具最終實現(xiàn)的自走；如果主動離合器與從動離合器別離，過渡軸I空轉(zhuǎn)，動力不能傳遞，機具停頓行走。傳動比的計算電動機的轉(zhuǎn)速為n 1420r /min，曲柄的轉(zhuǎn)速為n 142r /min，行走輪的轉(zhuǎn)速為 n 17.91r / min。那么減速器的傳動比為：n 1420n 142那么減速器輸出軸到行走輪的傳動比為：107.93n 142i n 17.91因減速

36、器輸出軸到行走輪之間為三級鏈輪傳動，根據(jù)總傳動比，結(jié)合各軸直徑大小，確定減速器到過渡軸1的傳動比i1291.93，過渡軸1到過渡軸15292和過渡軸2到過渡軸3的傳動比為i2（ia）2.07，總傳動比14i i1i2i3 1.93 2.07 2.07 8.27，行走輪的轉(zhuǎn)速 n n -142 17.17r/min。i 8.27鏈輪設(shè)計與滾子鏈傳動計算農(nóng)業(yè)機械中較常見的是套筒滾子鏈傳確子鏈720，如下列圖45,滾子鏈傳動在傳動過程中無滑動，而且傳動尺寸比擬緊湊、效率較高，能適應(yīng)農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)環(huán)境。以減速器輸出軸到過渡軸1的傳動為例，1選擇鏈輪齒數(shù)乙、Z2和確定傳動比i由以上設(shè)計可知，由減速器到過

37、渡軸1的傳動比i 1.93，取Z1 15，那么由公式Z2Z14-7z2 i z11.93 15 28.95取 Z2292計算當量的單排鏈的計算功率Pca根據(jù)鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動傳遞的功率修正為當量的單排鏈的計算功率PcaKaKZ P 4-8Kp式中：Ka 工況系數(shù)；Kz 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)；Kp 多排鏈系數(shù)；P傳遞的功率，kW那么管p 01 100.17 4kW3確定鏈條型號和節(jié)距p根據(jù)修正功率和小鏈輪轉(zhuǎn)速查表確定鏈條節(jié)距12.74計算鏈節(jié)數(shù)和中心距由初選中心距公式aoa0(30 50) p4-950p50 12.7635由公式Lp02?pZ2Z122衛(wèi)4-10ao

38、計算鏈節(jié)數(shù)Lp0，得:a。Z1Z2Lp0 2pZ22Zi衛(wèi)ao2 63512.7淪仝4 122.12635計算出的鏈節(jié)數(shù)Lpo圓整為偶數(shù)Lp °那么Lpo圓整成Lp 122。ZiZ2Zi122 1529 157.648，查表得f10.24978那么鏈傳動的最大中心距為：a fip2Lp (zi Z2) 0.24978 12.7 2 122 (15 29)634.44mm由實際中心距公式：a a a其中 a (0.0020.004)a，取 a 0.003a1.903。故實際中心距a a a 634.44 1.903632.545計算鏈速v,確定潤滑方式平均鏈速公式為：15 142 12

39、.7600000.45m/s 0.6m/s，為低速轉(zhuǎn)動。zgpz2n2pv60 1000 60 10006計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力Fp1000 P 有效圓周力F 222.2N0.45壓軸力Fp可近似取為FpKFp Fe(1.15 1.20) f1F(1.151.20) 1.0 222.2255.53 266.64N可取Fp 265N根據(jù)計算結(jié)果，選用短節(jié)距精細滾子鏈的規(guī)格為ISO08A GB/T1243 1997。其余鏈傳動計算步驟同以上計算過程，選用滾子鏈的規(guī)格也同上。5軸的選擇及其校核5. 1軸的計算工作軸的設(shè)計1工作軸的初步計算根據(jù)扭矩強度計算實心軸徑的公式四：'T974Pd

40、 17.23- 17.23 5-1 V n其中：d為軸端直徑；T為軸所傳遞的扭矩，T 974- ； P為軸傳遞的功n率；n為軸的工作轉(zhuǎn)速；為許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。那么'974 1 1d 17.2； 21.15mmV 4 142當截面上有一個鍵槽時，應(yīng)將求得的軸徑增大45%，該軸上只有一個鍵槽，所以其軸徑為d d d 5%21.15 21.15 5%22.10mm根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度計算實心軸徑的公式：d 16.384 T16.384 947 業(yè)n因為軸的材料為45#鋼，故式中許用扭轉(zhuǎn)角1.5( )/m，代入上式中得：(974 1 1d 16.384 24.53mmV1.5 142因為該軸只有一個鍵槽

41、，那么其軸徑應(yīng)為:d d d 5%24.53 24.53 5%25.76mm故危險截面處的最小軸徑為 25.76mm，軸上任意的截面處的軸徑應(yīng)大于該 值。2工作軸的設(shè)計在保證曲柄、離合器和軸承順利安裝的前提下，必須要考慮安裝件的軸向定 位，右端通過花鍵與曲柄相連，左端與在離合器中的調(diào)心球軸承連接，通過軸承座固定在機架上，保證了工作軸的工作穩(wěn)定性。過渡軸1的設(shè)計因為減速器到行走輪的動力采用三級鏈輪傳動實現(xiàn)，故需兩個過渡軸，離合 器安裝在過渡軸1上。(1) 過渡軸1的初步計算軸的材料選用45#鋼，4kg/mm2，根據(jù)公式5-1d 17卒17勺警P 0.1kW，減速器輸出軸到過渡軸1的傳動比為1.9

42、33那么過渡軸1的轉(zhuǎn)142速n 73.46r / min。代入上式得:1.933d 17.23974 0.111.90mm4 73.46當截面上有兩個鍵槽時，應(yīng)將球的的軸徑增大710%，該軸上有兩個鍵槽,故其軸徑應(yīng)為 d d d 10%11.90 11.90 10%13.09mm。根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度計算實心軸徑的公式:d 16.38（石 16.3894l 5-2因為軸的材料為45#鋼，故式中許用扭轉(zhuǎn)角1.5( )/m，代入上式中得:* 974 0.115.88mmd16.31.5 73.46故危險截面處的最小軸徑為17.47mm,軸上任意截面處的軸徑應(yīng)大于該值。(2) 過渡軸1的構(gòu)造設(shè)計過渡軸1兩端

43、安裝軸承，通過軸承座安裝固定在機架上；在此軸長鍵槽處安 裝離合器，通過離合器的嚙合與分開來保證減速器傳遞給行走輪的動力可以有效 的被切斷。離合器通過控制過渡軸1的轉(zhuǎn)動，將動力傳遞給過渡軸2,從而控制 過渡軸2的轉(zhuǎn)動，以及行走輪軸，從而實現(xiàn)機具的自走。過渡軸2的設(shè)計過渡軸2和過渡軸1選用的材料一樣，傳遞的功率也是一樣的，而且設(shè)計類 似，所以軸徑的初步計算與過渡軸1是一樣的，那么危險截面處的最小軸徑為17.47m m,軸上任意截面處的軸徑應(yīng)大于該值。過渡軸2的兩端安裝軸承，通過軸承固定在機架上，通過兩個鏈輪與過渡軸1和行走輪建立傳動關(guān)系。行走輪軸的設(shè)計行走輪與兩個過渡軸選用的材料一樣，消耗的功率也

44、與兩個過渡軸傳遞的功率一樣，而且設(shè)計類似，所以軸徑的初步計算與兩個中間軸一樣，那么危險截面 處的最小軸徑為17.47mm，軸上任意截面處的軸徑應(yīng)當大于該值。行走輪的設(shè)計，在保證軸承、鏈輪與行走輪順利安裝的前提下， 其次要考慮 安裝件的軸向定位。搖桿掛軸的設(shè)計搖桿掛軸的作用首先是固定搖桿上的端點，其次緊固操作手柄。該軸兩側(cè)軸 肩處車有螺紋，其軸向固定需要四個螺母，而且要用螺栓將兩個軸孔和操作手柄 銷住。該軸穿過兩個操作手柄的橫孔。5. 2軸的校核用平安系數(shù)法對行走輪軸進展校核行走輪軸的校核，行走輪軸選用的材料為45#鋼調(diào)質(zhì)， B 650MPa, S 360MPa。1求鏈速及其有效圓周力由滾子鏈及

45、其鏈輪設(shè)計可知鏈速：有效圓周力:式中:Zi乙14, rbi 35.54r / min, pZE p60 10001000P12.7mm, P5-35-40.1kW，分別代入上式中，可得:v 14 35® 佗70.105m/s,F600001000 0.10.105952.38N因為鏈輪對行走輪軸的切向力即等于有效圓周力，那么Ft 952.38 N2計算扭轉(zhuǎn)力矩鏈對軸的徑向力 Fr (1.21.3)Ft，取 Fr 1.25Ft1.25 952.38 1190.48N扭轉(zhuǎn)力矩Ti9.55 106 P 9.55 106 0.117.1755620N m用平安系數(shù)法進展校核 計算水平面反力及

46、其垂直面反力水平面反力:Fr119048 288834.20N411FR21190.48 123411356.28N垂直面反力：FR1952.38 123411667.36N，F(xiàn)r295238 123285.02N411算當量合成彎矩：M M2 2xy M xz 131395 N m軸受轉(zhuǎn)矩：T £55620N mm經(jīng)查表可得，許用應(yīng)力值：b650MPa 0b102.5MPa 1b 60MPa由公式一狙得應(yīng)力校正系數(shù)1bcj60102.50.59當量彎矩為：MM ( T)21313952計算等效系數(shù)對稱循環(huán)：10.44B0.44650286MPa疲勞極限：10.30B0.306501

47、95MPa脈動循環(huán)：0b1.71b1.7286486MPa0.59 5562032816N m疲勞極限:1.6 195 312MPa0當量轉(zhuǎn)矩為：T1.6 1328162135431N m那么等效系數(shù)2 1b 0b0b2 286 486 0.184862 195 3123120.25(3) 計算彎矩MMxy2 Mxz2102606.62 82085.282 131395N m(4) 計算彎曲應(yīng)力幅與扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅 由彎曲應(yīng)力幅公式:5-5其中查表得W1.83103/mm3，得:a 哼 59.86MPa0.1 283彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅:豐 12.7 a m0.2 286.35(5) 計算許用平安

48、系數(shù)及其復(fù)合平安系數(shù)5-6只考慮彎矩作用時的平安系數(shù)公式:S IK式中：由于過渡圓角半徑r 1mm2815r1.12,- d丄250.04，b 650MPa，查表得有效應(yīng)力系數(shù) k1.69, k1.46，彎曲時尺寸影響系數(shù) 0.91,扭轉(zhuǎn)時尺寸影響系數(shù)那么0.89，外表質(zhì)量系數(shù)0.82。1.692.110.82 0.9159.86 0.18 0195089 6-35 °-2513.646.35那么，經(jīng)查表得許用平安系數(shù)S1.6復(fù)合平安系數(shù)s； 2 2,2.11213.6422.09s經(jīng)校核，設(shè)計的軸徑尺寸滿足使用要求均可滿足使用要求。同理，用平安系數(shù)法對除行走輪軸外的其他軸進展校核,

49、6其它局部的設(shè)計6.1底盤的設(shè)計松土機底盤的設(shè)計，四個軸上的軸承處于同一縱垂面，行走輪軸與過渡軸1、 2的軸承在同一個水平面上。每一對鏈輪的同向齒面在同一縱垂面，以防止工作 過程中鏈條滑落。為了保證松土機能有穩(wěn)定的松土深度， 在機架后面安裝了萬向 輪，而且可以通過操縱桿改變?nèi)f向輪的角度來實現(xiàn)機器的轉(zhuǎn)向。6.2確定軸承的尺寸滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一， 它是依靠主要元件間的滾動接 觸來支撐傳動零件的。因為松土機上的軸承主要是承受徑向載荷，在此設(shè)計中選用深溝球軸承。其當量摩擦系數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速時，可用來承受純軸向載荷。工 作中允許、外圈軸線偏斜量8 16，大量生產(chǎn)，價格最低。由滾動軸承

50、壽命的計算公式，軸承根本額定壽命Lh :6-1為壽命I 106 ch 60n P式中，n代表軸承的轉(zhuǎn)速，C為根本額定載荷，P為當量動載荷， 指數(shù)對于球軸承，3 ;對于滾子軸承，10。3經(jīng)查表 c 9.88kN9880 N。在進展軸承壽命計算時，必須把實際載荷轉(zhuǎn)換為與確定根本額定動載荷的載 荷條件相一致的當量動載荷用字母 P表示。6-2P XFr YFa式中，F(xiàn)r為軸承所承受徑向載荷，F(xiàn)a為軸承所承受軸向載荷，X、Y分別 為徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)。計算安裝在行走輪上的軸承壽命。式,10660 1748554848h行走輪軸的使用壽命經(jīng)計算為Lh554848h8000h，因此滿足工作要求Fr 1190.48N，查表可得X 1,Y0,代入上式得:P1 1190.4801190.48Nn 17.17r / min,3, P1190.48N,e9880N，代入軸承額定壽命計算公同理，應(yīng)用上面計算方法對其他軸承進展計算，結(jié)果均可滿足使用要求7結(jié)論7.1結(jié)論本文通過對現(xiàn)有溫室電