三箱傳動式旋耕機的設(shè)計-淮海工學院 (5)

1、三箱傳動式旋耕機的設(shè)計葛劍剛 機械設(shè)計制造及其自動化摘 要：本設(shè)計為寬幅大功率旋耕機的設(shè)計，如果按傳統(tǒng)方法設(shè)計，由于刀軸跨度大，傳動不平穩(wěn)，致使刀軸壽命大大降低，所以本設(shè)計采用三箱傳動方案，將拖拉機輸入的動力分兩處傳至兩根刀軸，使得刀軸受力均衡，傳動平穩(wěn)，提高了刀軸使用壽命。關(guān)鍵詞：旋耕機；三箱；傳動1 引言旋耕機主要用于農(nóng)田栽植、播種前的耕整地作業(yè)。本設(shè)計配套120馬力輪式拖拉機的三箱傳動式旋耕機。寬度3.25m，耕深120180mm，刀軸轉(zhuǎn)速200230轉(zhuǎn)/分，功效1520畝/h。采用中間箱傳動，三點懸掛。通過采用分箱傳動以減小刀軸承受的過大扭矩，提高使用壽命。大幅度提高農(nóng)機的工作效率，符

2、合旋耕機的發(fā)展方向。2 旋耕機的總體設(shè)計2.1 拖拉機的選擇根據(jù)使用要求選擇東方紅X1204型輪式拖拉機，旋耕機與拖拉機采用常用的三點懸掛進行掛接。2.2 傳動方案設(shè)計2.3.1 設(shè)計方案分析由于是三箱傳動，而且采用中間箱輸入動力，故減速器采用展開式三級閉式齒輪傳動。其特點為結(jié)構(gòu)簡單、效率高、容易制造、使用壽命較長、維護方便，裝拆容易，工作可靠。 2.3.2 機構(gòu)運動分析與動力參數(shù)選擇與計算旋耕機作業(yè)時，拖拉機功率的大部分用于驅(qū)動刀滾作業(yè)，其數(shù)值可實測確定。影響功率消耗的因素很多，主要有刀軸轉(zhuǎn)速，機組前進速度，耕深，土壤含水率和土壤堅實度，土質(zhì)等，此外，殘茬，旋耕刀的類型及排列諸因素對此也產(chǎn)生

3、不同程度的影響。可用經(jīng)驗公式(2-1)估算刀軸工作時消耗的功率，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-1所示。 圖2-1 傳動系統(tǒng)簡圖 (kw) (2-1) 查參考文獻1確定輸入軸轉(zhuǎn)速：n輸入=540 r/min；輸出軸轉(zhuǎn)速：=200230 r/min。傳動比：2.352.7。2.3.3 齒輪齒數(shù)的確定查參考文獻5，確定拖拉機動力輸出軸離地高度為H=470mm，并取耕深a=150mm。考慮軸中心距要求，當動力輸出軸所連萬向節(jié)水平時為旋耕機正常作業(yè)狀態(tài)，所以軸兩周軸距離=470-(245-150)=375mm初步計算出齒輪模數(shù)。由于旋耕機作業(yè)時，齒輪受交變載荷。為提高齒輪承載能力且減小齒輪根切最小齒數(shù)，故采用變位齒

4、輪。變位系數(shù)查參考文獻2計算確定。 3 齒輪的設(shè)計與校核3.1 齒輪的材料考慮到工廠加工條件和減速器要承受很大的轉(zhuǎn)矩，選擇大小齒輪材料都為20CrMnTi，滲碳處理，硬度為5560HRC，抗拉強度，屈服強度；精度7級。3.2 分傳動箱齒輪設(shè)計與校核表3-1 圓柱齒輪傳動簡化設(shè)計計算公式齒輪類型按接觸強度設(shè)計公式按彎曲強度設(shè)計公式直齒輪閉式齒輪結(jié)構(gòu)，硬齒面齒輪，滑移齒輪3采用對稱布置（軸鋼性較大），齒輪4也采用對稱布置（軸鋼性較大）取齒寬系數(shù)。因兩嚙合齒輪均為硬齒面，故設(shè)計計算時，應同時按接觸強度和抗彎強度的計算確定尺寸，并取其中最大值。齒輪3、4、5材料和模數(shù)相同，其中齒輪3尺寸最小，傳遞功率

5、最大，若齒3校驗合格，則均合格。3.2.1 齒面接觸疲勞強度校核強度條件 （3-1） 齒面接觸疲勞強度計算應力 （3-2）齒面接觸疲勞強度許用應力 （3-3） 3.2.2 齒根彎曲疲勞強度校核強度條件 （3-4）齒根彎曲疲勞強度計算應力 （3-5）齒根彎曲疲勞強度許用應力 （3-6）經(jīng)驗算，強度合格。3.3 中間箱齒輪的設(shè)計與校核中間箱為一對交角為90o 的錐齒輪，可按以下步驟進行設(shè)計校核。3.3.1 錐齒輪按齒面接觸強度設(shè)計 （3-7）初步計算錐齒輪大端直徑，然后算出大端模數(shù)。 3.3.2 錐齒輪的強度校核（1）錐齒輪齒面接觸疲勞強度校核 （3-8）（2）錐齒齒根彎曲疲勞強度校核 （3-9）

6、經(jīng)驗算，強度合格。4 軸的設(shè)計與校核4.1 軸的材料軸的材料選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理；抗拉強度；彎曲疲勞極限 ；許用靜應力；許用疲勞應力4.2 軸的設(shè)計計算首先按軸所受扭矩初步估算軸的直徑 （4-1）根據(jù)式4-1初算軸直徑最小值。4.3 軸的校核通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，針對危險截面做彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，彎扭合成強度條件為 （4-2）經(jīng)驗算，強度合格。結(jié)論隨著農(nóng)田集約化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，未來旋耕機將朝著大功率、寬幅、深耕、復合式方向發(fā)展。本設(shè)計為寬幅大功率旋耕機的設(shè)計，符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需要，此次設(shè)計與以往的最大不同是采用了三箱傳動方案，側(cè)傳動箱與中間傳動箱都使用萬向節(jié)連接，使寬幅旋耕

7、機能更平穩(wěn)地工作。另外，旋耕機工作時刀軸受交變載荷作用，為提高齒輪強度，齒輪采用角變位齒輪，即能縮小齒輪結(jié)構(gòu)尺寸又能提高齒輪強度。由于本人能力有限，本設(shè)計尚有很多不足之處。例如，由于旋耕機耕幅過寬，未考慮旋耕機路間行駛問題，若要進一步改進，可將旋耕機設(shè)計為可折疊式的，方便運輸和路間行駛。參 考 文 獻1陳志.農(nóng)用機械設(shè)計手冊M.北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社，2007.2王文斌.機械設(shè)計手冊（單行本 齒輪傳動）M.北京：機械工業(yè)出版 社，2007.3濮良貴.機械設(shè)計M.高等教育出版社，2006. 4王之櫟，王大康.機械設(shè)計綜合課程設(shè)計M.機械工業(yè)出版社，2003.5馮辛安.機械制造裝備設(shè)計M.機

8、械工業(yè)出版社，2005.6劉鴻文.材料力學M.高等教育出版社，2004.7大連理工大學工程畫教研室.機械制圖M.北京：高等教育出版社， 2003. 8王章忠.機械工程材料M.北京：機械工業(yè)出版社，2007.1.The design on rotary cultivator with threecases transmissionAbstract: In order to improve the working efficiency of the rototiller and meet the requirements of agricultural development, this desi

9、gn is about the wide high-power rototiller. If designing according to the traditional method, drive is not smooth due to the large span of the cutter shaft, which greatly reduces the life of the knife shaft. So uses three cases of transmission project, transfers input power of the tractor to the knife shaft by two ways, makes the force