小型旋耕機(jī)的總體設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-3"\h\u13235摘要 15978Abstract 221104第一章緒論 3220081概述 3143891.1發(fā)展歷史和背景 3269921.2旋耕機(jī)的簡介 3129531.3研究方向 521116第二章總體方案的確定 727982.1旋耕機(jī)的組成 7150362.2旋耕機(jī)的傳動(dòng)部分 7316402.3旋耕機(jī)的工作過程 829983第三章中間齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 934283.1中間齒輪傳動(dòng)箱中一軸和直齒輪的設(shè)計(jì) 9190643.1.1一軸的設(shè)計(jì) 910973.1.2直齒輪的計(jì)算 10152623.1.3軸承的選擇 12326303.1.4一軸的校核 12281203.2中間齒輪傳動(dòng)箱中二軸和錐齒輪的設(shè)計(jì) 17201303.2.1二軸的設(shè)計(jì) 17233953.2.2錐齒輪的計(jì)算 18202083.2.3軸承的選擇 2029003第四章側(cè)邊傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 21296734.1側(cè)邊傳動(dòng)中三軸的設(shè)計(jì) 21196984.2側(cè)邊傳動(dòng)中鏈輪的設(shè)計(jì) 2213734.2.1鏈的選擇 2279344.2.2鏈輪的尺寸計(jì)算 248484第五章彎刀、刀座及刀軸設(shè)計(jì) 2898595.1刀軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 28184605.1.1刀軸的設(shè)計(jì) 2837455.1.2軸承的選擇 29142905.2彎刀的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2925445.2.1彎刀的類型 2978625.2.2彎刀的設(shè)計(jì) 3088155.2.3彎刀的配置與排列 33263285.2.4彎刀的安裝 3410706結(jié)論 3629551參考文獻(xiàn) 3721864致謝 3920414附錄 40摘要隨著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，耕耘機(jī)械也發(fā)生了較大變革，國外在十九世紀(jì)中末期，才出現(xiàn)實(shí)用的旋耕機(jī)，國內(nèi)出現(xiàn)先與手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)，輪式拖拉機(jī)的配套從1959年開始研制的，50年代到80年代，經(jīng)歷了很大的變化，到80年代末已行成多系列產(chǎn)品，90年代上市的產(chǎn)品還有系列旋耕播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)16種等。目前，隨著國家對農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼政策的實(shí)施，大中型功率拖拉機(jī)的快速發(fā)展和生產(chǎn)精耕細(xì)作及新農(nóng)藝的要求，旋耕機(jī)又有了新的發(fā)展。本文著重對旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)做出分析和研究。圍繞旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)方法，針對刀片的特點(diǎn)，研究了如何在工作中選擇刀片及影響因素，并對每一部件進(jìn)行了分析，研究了如何選擇與拖拉機(jī)的懸掛方式，并提出了解決漏耕的方法。設(shè)計(jì)過程中兼顧了低能耗、高效率的理念，達(dá)到了較實(shí)用的效果。關(guān)鍵詞：耕耘機(jī)械；旋耕機(jī)；系列化；聯(lián)合作業(yè)機(jī)AbstractWiththedevelopmentofAgriculturalMechanizationinChina,farmingmachineryhasalsoundergoneagreatchange,foreignlateinthe19thcentury,itappearspracticalrotarycultivator,domesticfirsthandtractorrotarycultivator,wheeledtractorsupportingfrom1959startedtodevelop.Inthe1950stothe1980s,hasexperiencedgreatchanges,tothe1980sattheendofaseriesofproducts,1990slistedproductsandseriesrotarytillageandsowingoperationsforthejointmachine16.Atpresent,withtheimplementationofnationalpolicyofagriculturalsubsidies,largeandmedium-sizedtractorsandtherapiddevelopmentofproductionintensiveandnewagronomicrequirements,rotarycultivatorandthenewdevelopment.Thispapermakesanalysisandresearchfocusesonthedesignoftherotarytiller.Aroundthecultivatordesignmethod,accordingtothecharacteristicsofthebladeofhowtochoosethebladeanditsinfluencingfactorsatwork,andhascarriedontheanalysistoeachcomponent,studieshowtoselectandtractorsuspension,andputsforwardthemethodtosolvetheleakageofcultivation.Inthedesign,theconceptoflowenergyconsumptionandhighefficiencyisconsidered,andthepracticaleffectisachieved..Keyword：farmmachinery；rotarycultivator；series；CombinedMachine第一章緒論1概述1.1發(fā)展歷史和背景旋耕機(jī)的發(fā)展至今已有150多年的歷史，最初在英、美國家由3～4kw內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要用于庭園耕作，直到L型旋耕刀研制成功后，旋耕機(jī)才進(jìn)入大田作業(yè)。20世紀(jì)初，日本從歐洲引進(jìn)旱田旋耕機(jī)后，經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究工作，研制出適用于水田耕作要求的彎刀，解決了刀齒和刀軸的纏草問題，旋耕機(jī)得到了迅速發(fā)展。我國對旋耕機(jī)的研制始于20世紀(jì)50年代末，初期主要研制與手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)，后來研制出與中型輪式拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)；70年代初完成了與當(dāng)時(shí)國產(chǎn)的各類拖拉機(jī)配套的系列旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)，并使之得到了推廣應(yīng)用；到80年代，與手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)由專用型發(fā)展到兼用型，由與手扶拖拉機(jī)配套發(fā)展到與輪式及履帶式拖拉機(jī)配套。旋耕機(jī)在我國的發(fā)展經(jīng)歷了單機(jī)研制、發(fā)展系列產(chǎn)品、新產(chǎn)品開發(fā)和換代3個(gè)階段，隨著新的種植、耕作農(nóng)藝的發(fā)展和推廣，在旋耕機(jī)基礎(chǔ)上還研制出了多種用途的聯(lián)合復(fù)式作業(yè)機(jī)。新系列旋耕機(jī)采用的新型旋耕刀，綜合了合理的速度參數(shù)、幅寬和復(fù)式作業(yè)功能，采用旋耕機(jī)基礎(chǔ)件組合式結(jié)構(gòu)，可組裝在多種機(jī)型上，滿足不同的用途與農(nóng)藝要求。目前我國旋耕機(jī)的使用范圍不斷擴(kuò)大，從南方水田到北方旱地以及牧場、荒地和果林等都廣泛使用旋耕機(jī)進(jìn)行耕耘作業(yè)[21]。1.2旋耕機(jī)的簡介旋耕機(jī)有多種不同的分類方法，按刀軸的位置可分為臥式、立式和斜置式，目前臥式旋耕機(jī)的使用較為普遍。旋耕機(jī)傳動(dòng)形式有中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)2種。中間傳動(dòng)系統(tǒng)由萬向節(jié)傳動(dòng)軸和中間傳動(dòng)箱組成；側(cè)邊傳動(dòng)系統(tǒng)由萬向節(jié)傳動(dòng)軸、中間傳動(dòng)箱和側(cè)邊傳動(dòng)箱組成。側(cè)邊傳動(dòng)又有齒輪傳動(dòng)和鏈輪傳動(dòng)2種，側(cè)邊傳動(dòng)箱采用鏈傳動(dòng)時(shí)，雖然加工要求較低，但其可靠性較差，使用壽命短，鏈條斷后會增加維修費(fèi)用。當(dāng)采用中間傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)箱的下部會造成漏耕，影響作業(yè)質(zhì)量，為了解決這個(gè)問題，在傳動(dòng)箱的下部固定了一個(gè)松土鏟，即小型鏵式犁，或者在傳動(dòng)箱的旁邊裝兩把特殊的彎刀。為了適應(yīng)不同的土壤條件及拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速，有的旋耕機(jī)的傳動(dòng)箱配有速比不同的齒輪，以得到不同的刀輥轉(zhuǎn)速。耕機(jī)與拖拉機(jī)的掛接有3點(diǎn)懸掛、直接聯(lián)接和牽引3種形式，我國目前采用前2種聯(lián)接方式。3點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)的懸掛及升降與鏵式犁相同，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)，通過萬向節(jié)傳動(dòng)軸，經(jīng)傳動(dòng)箱減速后帶動(dòng)刀軸工作。直接聯(lián)接式旋耕機(jī)主要用于與手扶拖拉機(jī)配套，一般是將手扶拖拉機(jī)的變速箱后蓋取下來，然后將旋耕機(jī)減速箱和拖拉機(jī)變速箱用螺栓聯(lián)接在一起，動(dòng)力由拖拉機(jī)變速箱里的齒輪直接傳給旋耕機(jī)的齒輪，以驅(qū)動(dòng)旋耕機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。臥式旋耕機(jī)刀輥的轉(zhuǎn)向有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)2種，目前使用較多的是正轉(zhuǎn)旋耕機(jī)。正轉(zhuǎn)時(shí)刀片強(qiáng)制切碎土塊，并將土塊向后拋擲，土塊與機(jī)罩及拖板相撞后，進(jìn)一步破碎，碎土充分，但功耗較大，在耕深增加時(shí)，影響耕深的穩(wěn)定性。刀輥反轉(zhuǎn)則有利于降低切土能耗和提高碎土效果，覆蓋埋青能力強(qiáng)，但易導(dǎo)致已耕土塊堆積，造成刀輥的重復(fù)切削，增大了不必要的負(fù)荷和功耗。反轉(zhuǎn)旋耕機(jī)作業(yè)時(shí)，罩殼粘土比較嚴(yán)重，因此一般只應(yīng)用于滅高留的稻、麥茬，在土壤濕度較大的情況下，不宜采用反轉(zhuǎn)旋耕機(jī)。刀輥轉(zhuǎn)速對旋耕機(jī)組的功耗影響較大，較理想的配置是低的刀輥轉(zhuǎn)速和較高的前進(jìn)速度。一般情況下,刀輥轉(zhuǎn)速為180～260r/min，目前刀輥轉(zhuǎn)速有降低的趨勢。同一縱向平面內(nèi)切土的旋耕刀，在其相繼切土的時(shí)間間隔內(nèi)，機(jī)組前進(jìn)的距離稱為切土節(jié)距。切土節(jié)距對碎土程度有較大的影響，一般為達(dá)到良好的碎土效果，可增加刀輥在一周內(nèi)的刀片數(shù)量或增加旋耕速比，即降低機(jī)組前進(jìn)速度。目前在中等粘度的麥田地，切土節(jié)距為10cm左右，在水稻田的旱耕時(shí)，由于放水后一般還用水耙輪作業(yè)，因此對碎土質(zhì)量要求可放寬，切土節(jié)距為10～14cm[18]。121刀片有鑿型刀、直角型刀(又稱L型刀或?qū)挼?和彎刀3種形式。鑿型刀正面有鑿型刃口，入土能力強(qiáng)，但易纏草，一般適用于墾荒地和較疏松的田地。直角型刀的刃口由側(cè)切刃和正切刃組成，切削方式和鑿型刀相似，也易纏草，但刀身寬，剛性好，適合在土質(zhì)較硬的干旱地上作業(yè)。彎刀的刃口由曲線構(gòu)成，包括側(cè)切刃和正切刃兩個(gè)部分，可輕松地將草莖切斷，且不易纏草，適合在多草的田里作業(yè)，是一種水旱通用的刀型。目前，彎刀在我國、日本及東南亞等地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。彎刀在刀軸上的排列是影響旋耕機(jī)耕作質(zhì)量及功率消耗的重要因素之一，在安裝時(shí)可根據(jù)不同的農(nóng)藝要求配置。彎刀的排列一般應(yīng)滿足下列要求：刀片盡量工作在少側(cè)向約束條件下，并均勻、順序入土，以減小對刀軸軸承的側(cè)壓力，減少旋耕刀對旋耕機(jī)重心的轉(zhuǎn)距，保證機(jī)器工作時(shí)的直線性，減少功耗，相鄰刀片間沿圓周方向的間距應(yīng)盡可能大，以防止刀間壅土[17]。彎刀的安裝方法主要有3種。第一，內(nèi)裝法。所有左、右刀片都朝向刀軸中間，采用這種裝法的旋耕機(jī)耕地后，地面中間高成壟,刀軸受力均勻，適于做畦前的耕作。第二，外裝法。除左、右兩端刀片朝向刀軸中間外，其余左刀片裝在刀軸的左側(cè)，右刀片裝在刀軸的右側(cè)。這種裝法使刀軸受力均勻，耕后地面中間形成一個(gè)溝，適于拆畦或旋耕開溝作業(yè)。第三，交錯(cuò)法。左右刀片在刀軸上交錯(cuò)對稱安裝，耕后地面平整，適于犁耕后耙田或旋耕滅茬耕地。其排列方式有多頭螺旋線、人字形等圈式[13]。機(jī)組前進(jìn)速度選擇的原則是達(dá)到碎土要求，地表平整，既要保證耕作質(zhì)量，又要充分發(fā)揮拖拉機(jī)的功率。一為控制功耗急劇增加，應(yīng)適當(dāng)壓縮耕幅，但為了消除拖拉機(jī)輪墩，使耕后地表平整，在土壤比阻較小的情況下，可采用拖拉機(jī)與旋耕機(jī)正配置，使耕幅大于拖拉機(jī)后輪外緣10cm以上；在土壤比阻較大的情況下，可采用拖拉機(jī)與旋耕機(jī)側(cè)配置。在南方水田一般土壤條件下，耕深12～16cm，刀軸轉(zhuǎn)速80～220r/min，前進(jìn)速度2～5km/h時(shí)，各功率段拖拉機(jī)應(yīng)配套的旋耕機(jī)工作幅寬。般情況下前進(jìn)速度選2～5km/h[14]，在堅(jiān)實(shí)度較大的土地上耕作時(shí)可選用較低的前進(jìn)速度[12]。1.3研究方向目前旋耕機(jī)已被大量推廣使用，但由于現(xiàn)有產(chǎn)品系列因受強(qiáng)度限制，其功能較為單一，預(yù)計(jì)今后將向以下方向發(fā)展，(1)由于我國山地丘陵占大部分，所以中小型旋耕機(jī)還將是研究的重點(diǎn)(2)減少功耗、提高效率也是今后研究的一個(gè)重點(diǎn)。為了降低功能，提高耕作質(zhì)量，需對刀片參數(shù)進(jìn)行深入研究，探討新的耕耘方式，如潛土逆轉(zhuǎn)等。目前國內(nèi)已生產(chǎn)出反轉(zhuǎn)旋耕埋青機(jī)，用于耕作并覆蓋綠肥；吸取鏵式犁、驅(qū)動(dòng)圓盤犁的優(yōu)點(diǎn)，使旋耕部件在水平面內(nèi)斜置，這樣旋耕刀能順利切削土壤，刀輥受力均勻，從而降低功能。為提高效率，還需開發(fā)具有復(fù)式聯(lián)合作業(yè)功能的大型機(jī)具.(3)采用各零部件等壽命的原則和方法對旋耕機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證整機(jī)無故障使用期限為4～5年，減少用戶的維修保養(yǎng)費(fèi)用。(4)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)考慮將一些新技術(shù)應(yīng)用到旋耕機(jī)上，如信息系統(tǒng)等，開發(fā)仿形控制耕幅的果園、林場用旋耕機(jī)和液力驅(qū)動(dòng)刀輥的旋耕機(jī)等[23]。因此，小型旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。小型農(nóng)用旋耕機(jī)外形圖(如圖1.1)所示：圖1.1小型農(nóng)用旋耕機(jī)外形圖[14]第二章總體方案的確定2.1旋耕機(jī)的組成旋耕機(jī)主要由機(jī)架、懸掛架、傳動(dòng)部分、旋耕刀軸、刀片、罩殼等部分組成(如圖2.1)所示。其中刀片和刀軸是旋耕機(jī)的主要工作部件，刀片通過焊在刀軸的刀座上而且是螺旋排列。本次設(shè)計(jì)刀片采用65號