畢業(yè)設(shè)計(jì)-秸稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
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目 錄
1 前言 1
2 總體設(shè)計(jì) 2
2.1拔桿粉碎還田機(jī)與拖拉機(jī)的聯(lián)結(jié) 2
2.2 拔桿粉碎還田機(jī)的配置 2
2.3 拔桿部分 3
2.3.1拔桿機(jī)現(xiàn)狀 3
2.3.2 對(duì)拔桿機(jī)的要求 4
2.3.3 本課題拔桿機(jī)選擇 4
2.3.4 拔桿機(jī)工作原理 5
2.3.5 本課題拔桿機(jī)的技術(shù)解決方案 5
2.3.6 本拔桿機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 6
2.3.7 通軸刨刀的設(shè)計(jì) 7
2.2.8拔桿刀軸入土深度可調(diào)設(shè)計(jì)...........................................7
3 部件設(shè)計(jì) 8
3.1 側(cè)邊齒輪箱總成 8
3.2 刀軸總成 9
4 設(shè)計(jì)計(jì)算 10
4.1 運(yùn)動(dòng)計(jì)算 10
4.2動(dòng)力計(jì)算 11
4.3 主要零件的應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核 15
4.3.1 圓錐齒輪主要零件的應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核 15
4.3.2直齒圓柱齒輪 17
4.4 軸與齒輪的計(jì)算.....................................................22
5 使用維護(hù)與保養(yǎng) ... 27
6 結(jié)論 29
參考文獻(xiàn) 30
致 謝...............................................................31
附 錄...............................................................32
1前言
機(jī)械化秸稈粉碎直接還田技術(shù), 就是用秸稈粉碎機(jī)將摘穗后的玉米及高粱、小麥等農(nóng)作物秸稈就地粉碎, 均勻地拋灑在地表, 隨即翻耕入土, 使之腐爛分解,直接還田。這種機(jī)械化秸稈粉碎直接還田技術(shù), 不僅能夠改善土壤結(jié)構(gòu), 增加土壤有機(jī)質(zhì)含量, 減少病蟲害, 培肥地力, 延緩?fù)寥腊褰Y(jié), 增強(qiáng)保水保肥能力, 而且能夠爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí), 節(jié)省勞動(dòng)力, 減輕農(nóng)民朋友的勞動(dòng)強(qiáng)度, 同時(shí)也是充分利用秸稈資源、減少秸稈焚燒、保護(hù)大氣環(huán)境、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、實(shí)現(xiàn)有機(jī)農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要保證。
發(fā)達(dá)國(guó)家在還田機(jī)具的研制和生產(chǎn)上起步較早，美國(guó)萬(wàn)國(guó)公司于20世紀(jì)60年代初首次在聯(lián)合收割機(jī)上采取切碎機(jī)對(duì)秸稈進(jìn)行粉碎還田，其后研制了與90KW拖拉機(jī)配套的60型秸稈切碎機(jī)。英國(guó)在20世紀(jì)80年代初在收獲機(jī)上對(duì)秸稈進(jìn)行粉碎，并采用梨式耙進(jìn)行深埋。日本采用的是半喂式聯(lián)合收割機(jī)后面安裝切草裝置，一次能完成收獲和秸稈粉碎。我國(guó)機(jī)械化秸稈還田回收起源于20 世紀(jì)80 年代，發(fā)展速度較慢，主要開發(fā)的產(chǎn)品是與中小型拖拉機(jī)配套使用的秸稈粉碎還田機(jī)具。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的秸稈還田機(jī)械種類繁雜, 且功能單一, 有的只粉碎秸稈不能滅茬, 或秸稈粉碎后不能充分掩埋, 撒落在地表, 不易漚制, 影響播種和種子發(fā)芽。若秸稈粉碎和旋耕滅茬分兩次作業(yè), 又會(huì)增加作業(yè)成本。同時(shí), 現(xiàn)有機(jī)具作業(yè)時(shí)還存在運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)度差, 動(dòng)力傳遞可靠系數(shù)小, 無(wú)安全保障, 秸稈粉碎率低, 不能鏟除作物根茬等缺陷。
本課題所設(shè)計(jì)的秸稈粉碎還田機(jī)是為金馬-500型拖拉機(jī)配套設(shè)計(jì)的農(nóng)機(jī)具，該農(nóng)機(jī)具具有拔桿和粉碎的作用。可以把拔桿機(jī)和粉碎機(jī)技術(shù)運(yùn)用于同一臺(tái)機(jī)子上，設(shè)計(jì)、計(jì)算與50馬力輪式拖拉機(jī)相匹配的拔稈粉碎還田機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力參數(shù)；設(shè)計(jì)與拖拉機(jī)懸掛以及連接的機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)拔桿機(jī)和粉碎兩個(gè)組成部件以及一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，繪制部件圖。最終設(shè)計(jì)的拔稈粉碎還田機(jī)能夠達(dá)到, 拔桿機(jī)和粉碎兩個(gè)工作部件，能各自獨(dú)立作業(yè)，共用一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，即通過(guò)換裝不同的組成部件可實(shí)現(xiàn)不同項(xiàng)目的作業(yè)，由于該產(chǎn)品具有一機(jī)兩用的功能，因此具有較好地適用性和一定先進(jìn)性。
2總體設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)的總體方案，在現(xiàn)有的機(jī)型“錘爪式粉碎還田機(jī)” 的基礎(chǔ)上，融合“拔棉桿機(jī)的技術(shù)，使之兩機(jī)合一，以達(dá)到一次性完成拔桿、粉碎和還田作肥的目的。
粉碎還田機(jī)包括萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)總成，整體主梁懸掛總成、中央齒輪箱、側(cè)支承、刀軸和機(jī)罩總成。中央齒輪箱由動(dòng)力輸入軸、動(dòng)力輸入軸軸承殼，主動(dòng)傘齒輪、從動(dòng)傘齒輪、動(dòng)力輸出軸、承殼、箱體、箱蓋、軸承、油封和螺栓組成。其特征是動(dòng)力輸入軸軸承殼向齒輪箱的前上方伸出與整體主梁懸掛總成聯(lián)接，動(dòng)力輸出軸伸出動(dòng)力輸出軸軸承殼與刀軸聯(lián)接。在錘爪式粉碎還田機(jī)機(jī)殼上裝一齒輪箱，由中央齒輪箱經(jīng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)傳到拔桿齒輪箱，在齒輪箱里經(jīng)齒輪傳動(dòng)傳到拔桿刀軸。
粉碎還田機(jī)按普通的分類方式大致可以分為臥式和立式，由于臥式的使用比較普遍，所以本次課題的粉碎還田機(jī)選擇臥式。
2.1 拔桿粉碎還田機(jī)與拖拉機(jī)的聯(lián)結(jié)
作業(yè)機(jī)和拖拉機(jī)的聯(lián)結(jié)方式有：懸掛式、半懸掛式、牽引式等幾種。懸掛式掛接是用拖拉機(jī)上的懸掛機(jī)構(gòu)將作業(yè)機(jī)與拖拉機(jī)聯(lián)結(jié)在一起成為作業(yè)機(jī)組，機(jī)組在道路上行進(jìn)或在地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)，利用拖拉機(jī)的液壓機(jī)構(gòu)將作業(yè)機(jī)全部或局部提起，這種掛接方式，不僅是在移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行工作的各種機(jī)械如犁、耙、中耕機(jī)、播種機(jī)、噴霧機(jī)、收獲機(jī)等已經(jīng)廣泛采用，而且對(duì)于某些固定作業(yè)的機(jī)械在移動(dòng)地點(diǎn)時(shí)，也采用了這種技術(shù)。
懸掛式機(jī)組具有許多優(yōu)點(diǎn)：
a．機(jī)動(dòng)性高 作業(yè)機(jī)在懸起后，由于機(jī)器本身不與地面接觸，因而拖拉機(jī)不因帶有農(nóng)具而影響它的原有的機(jī)動(dòng)性，轉(zhuǎn)向方便靈活，回轉(zhuǎn)半徑小，空行時(shí)間少，道路行駛速度高，機(jī)組的通過(guò)性能好。
b．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕 懸掛式作業(yè)機(jī)因系直接與拖拉機(jī)結(jié)成一體，不需設(shè)置行走輪、牽引裝置和工作部件提升機(jī)構(gòu)。故結(jié)構(gòu)緊湊，可節(jié)約鋼材，減輕機(jī)器重量，減低制造成本。
c．可以改善拖拉機(jī)的牽引性能 由于懸掛式作業(yè)機(jī)是和拖拉機(jī)結(jié)成一體，因此作業(yè)機(jī)的重量以及工作阻力的鉛垂分力，都有可能轉(zhuǎn)移到拖拉機(jī)上，增加拖拉機(jī)后輪的載荷，從而提高拖拉機(jī)輪胎與土壤附著力。
由此，本設(shè)計(jì)確定為全懸掛方案。
2.2 拔桿粉碎還田機(jī)的配置
拔桿粉碎還田機(jī)有正配置和偏配置，根據(jù)任務(wù)書要求選擇正配置。
拔桿粉碎還田機(jī)采用兩極或多級(jí)減速，其最后一級(jí)傳動(dòng)裝置的配置有兩種方案：
a．側(cè)邊傳動(dòng)；
b．中間傳動(dòng)。
比較：中間傳動(dòng)多用于正配置的拔桿粉碎還田機(jī)，動(dòng)力從中間傳至刀軸，整機(jī)受力均勻，剛性好，但有漏粉碎現(xiàn)象，需裝備換擋裝置和漏粉碎裝置，因此齒輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜。側(cè)邊轉(zhuǎn)動(dòng)都用于偏至的旋耕機(jī)，作業(yè)是不漏粉碎，容易調(diào)速。對(duì)于本科題第一方案較好。
因此，整體設(shè)計(jì)為拔桿粉碎還田機(jī)，采用三點(diǎn)懸掛式與拖拉機(jī)連接，偏配置側(cè)邊傳動(dòng)。
圖2-1拔桿粉碎還田機(jī)機(jī)動(dòng)原理圖
拔桿粉碎還田機(jī)與拖拉機(jī)聯(lián)接作業(yè)時(shí)，萬(wàn)向傳動(dòng)軸偏置角度不得大于15°。田間過(guò)埂時(shí)，刀端離地高度在150～250mm之間，此時(shí)萬(wàn)向傳動(dòng)軸角度不得大于30°。切斷動(dòng)力后，拔桿粉碎還田機(jī)最大提升高度達(dá)刀端離地250mm以上；動(dòng)力輸出軸離地615mm。
2.3拔桿部分
起拔機(jī)構(gòu)是棉柴收獲機(jī)的關(guān)鍵部件，起拔性能的好壞，對(duì)于以后的作業(yè)直接影響整機(jī)的性能。
拔桿機(jī)主要用于玉米和棉柴的拔除作業(yè)?，F(xiàn)有的各種拔桿機(jī)雖然作業(yè)質(zhì)量能基本滿足農(nóng)藝要求，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高、通過(guò)性差、操作不方便，推廣工作受到了一定限制。針對(duì)上述情況我們研制了拔桿粉碎還田機(jī)。
2.3.1拔棉桿的現(xiàn)狀
我國(guó)雖然自60 年代中期就開始了對(duì)棉柴收獲機(jī)械的研制工作, 但由于種種原因, 至今還沒(méi)能研制成功一種理想的機(jī)型, 推向市場(chǎng), 應(yīng)用于棉田。所以廣大棉農(nóng)還是“面向黃土, 背朝天”, 據(jù)測(cè)定, 人工用手拔棉柴的提拔阻力為40～120 kg/ 株, 可見其勞動(dòng)強(qiáng)度特別大。面對(duì)廣大棉農(nóng)的呼聲, 加速研制棉柴收獲機(jī)械, 應(yīng)得到有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門和農(nóng)機(jī)科研單位的高度重視和支持, 盡快研制、開發(fā)出較理想的、適宜我國(guó)農(nóng)藝要求的機(jī)型, 早日實(shí)現(xiàn)棉柴收獲機(jī)械化。
我國(guó)現(xiàn)在研制的棉柴收獲機(jī)械的“收獲”, 是指把摘拾完棉絮、扎根于土壤中并處于生長(zhǎng)狀態(tài)的棉柴, 用鏟切或提拔的方法, 使棉根脫離土壤, 弄到地面上來(lái)。到目前為止, 還都是單純地進(jìn)行“收獲”作業(yè), 沒(méi)有考慮到“聯(lián)合收獲”的問(wèn)題, 如“收獲”、撿拾、集束、打捆、運(yùn)輸、切斷及粉碎等一次完成。
A．機(jī)型
我國(guó)研制的棉柴收獲機(jī)械按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分, 有懸掛式、牽引式、鋤鏟式、拔輥式、鏈條式、連桿式和圓盤式等。就目前看, 多數(shù)傾向于與動(dòng)力機(jī)配置采用前懸掛式, 起拔機(jī)構(gòu)采用拔輥式。
B．種類
按收獲原理分, 我國(guó)研制的棉柴收獲機(jī)械歸納起來(lái)可分為兩大類, 即鏟切式和提拔式。
a．鏟切式收獲機(jī)械。這類機(jī)械的收獲部件, 一般設(shè)計(jì)成一個(gè)特殊形狀的大鋤鏟, 工作時(shí)使鏟入土一定深度穿行, 由此切斷棉根,并使棉柴向上抬起, 有的后面牽引一耬耙, 把棉柴集成堆。這種棉柴收獲機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 制造和使用容易, 但消耗動(dòng)力大, 殘留棉根較多, 鋪放不整齊, 棉農(nóng)不太歡迎。
b.提拔式收獲機(jī)械。這類機(jī)械的收獲部件多數(shù)采用對(duì)輥式, 也有的采用連桿式、圓盤式或是鏈條式。這類機(jī)械的工作過(guò)程是當(dāng)動(dòng)力機(jī)前進(jìn)時(shí), 起拔部件遇到棉柴即能迅速把它夾住, 在動(dòng)力機(jī)繼續(xù)前進(jìn)的同時(shí), 起拔部件把棉根從地下提拔到地面上來(lái), 然后由輸送機(jī)械把棉柴從機(jī)械側(cè)面送出, 成條狀斜躺在地面上。這類機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,消耗動(dòng)力較少, 殘留棉根較少, 鋪放整齊, 棉農(nóng)較歡迎。我國(guó)70 年代研制的棉柴收獲機(jī)械多數(shù)是利用鏟切原理設(shè)計(jì)制造的, 與動(dòng)力機(jī)的配置多采用后牽引式。90 年代研制的棉柴收獲機(jī)械, 多數(shù)是利用提拔原理設(shè)計(jì)制造的, 與動(dòng)力機(jī)的配置多采用前懸掛式, 這便于操這便于操作者觀察、使用。由于棉柴長(zhǎng)勢(shì)特殊,沒(méi)有一定規(guī)律, 主稈與枝杈堅(jiān)硬如木材, 要實(shí)現(xiàn)機(jī)械收獲, 確實(shí)難度很大。
本課題目的在于提供一種與粉碎還田機(jī)結(jié)合，能使之兩機(jī)合一，以達(dá)到一次性完成拔桿、粉碎和還田作肥的目的。
2.3.2 對(duì)拔桿機(jī)的要求
要求拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對(duì)位置可調(diào)。設(shè)計(jì)時(shí)注意重心位置，與主機(jī)聯(lián)接后盡可能達(dá)到前后平衡，以減輕負(fù)荷量和提高安全性能。
2.3.3 本課題拔桿機(jī)的選擇
目前使用較多的是一種圓盤式拔棉柴機(jī), 靠的是把棉柴卡入圓盤上的鋸齒內(nèi), 通過(guò)拖拉機(jī)的前進(jìn), 利用地輪傳遞扭矩使得圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)與機(jī)具前進(jìn)的差值, 達(dá)到拔和拉的效果來(lái)拔出棉柴。在土壤較干情況下, 由于地輪傳遞的力矩有限, 拔斷率和漏拔率太高。為了提高拔凈率, 降低拔斷率, 采用旋耕機(jī)的工作原理( 即由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力以扭矩的形式直接作用于通軸刨刀, 使之做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 切入土中使作物根茬可以翻出來(lái)) , 旋轉(zhuǎn)的通軸刨刀切入土壤3 cm～5 cm 深, 直接作用于作物的根部, 達(dá)到拔和刨的效果來(lái)拔出棉柴。這樣即使在土壤較干的情況下, 也會(huì)提高拔凈率, 降低拔斷率。拔棉柴時(shí)受力工作原理如圖2-2 所示。
圖2-2 拔棉柴時(shí)受力工作原理圖
2.3.4 拔棉桿機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理
a.拔棉桿機(jī)主要由變速箱、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、通軸刨刀等組成。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-3
圖2-3 拔棉桿機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
b.工作原理
拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸輸出的動(dòng)力通過(guò)萬(wàn)向節(jié)傳遞給棉柴收獲機(jī), 按一定轉(zhuǎn)速比例經(jīng)過(guò)變速箱、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給通軸刨刀, 當(dāng)旋轉(zhuǎn)刀軸上的刀刃接觸棉柴根部時(shí), 隨著拖拉機(jī)的前進(jìn)和刀軸的旋轉(zhuǎn)迅速切入棉桿的一定深度, 把棉柴向上拔起, 被拔出的棉柴向后傾倒, 被后面的粉碎機(jī)粉碎還田。在通軸刨刀拔出棉柴的同時(shí), 把地里的殘膜刨起, 有利于殘膜的回收, 減少了白色污染。
2.2.5 本拔桿機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
棉花生產(chǎn)過(guò)程中, 棉柴收獲是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度最大的工作, 使用該機(jī)具后, 可以減少棉農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度, 降低生產(chǎn)成本, 提高生產(chǎn)效益。在收獲棉柴的同時(shí)還可回收殘膜, 避免造成土壤的白色污染。同時(shí)由于棉柴的及時(shí)收獲, 避免了農(nóng)民因要播種小麥而焚燒棉柴, 具有良好的社會(huì)效益。
拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對(duì)位置可調(diào)。該機(jī)具在工作時(shí)不受棉花行距、株距限制, 具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力, 操作方便, 拔凈率高; 同時(shí)還可以一機(jī)多用, 有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展, 可以大批量生產(chǎn)和推廣。
2.2.6 通軸刨刀的設(shè)計(jì)
由于通軸刨刀在作業(yè)時(shí)的入土深度只有3 cm～5 cm, 因而刨刀刀片的設(shè)計(jì)在長(zhǎng)度方面要較短。而刀軸上沒(méi)有刀片的地方在工作時(shí)容易產(chǎn)生雜草和殘膜的纏繞, 所以采用通軸刨刀的形式, 同時(shí)也可以適應(yīng)不同的棉花種植行距。為此, 全軸的刨刀刀片共分配為5 組, 每組3 片刀片, 在圓周上均勻排列。每片刀片的尺寸為50mm×250 mm。5組刀片的工作順序采用1, 4, 5，2, 3, 從而減少了機(jī)具在工作中的受扭情況及機(jī)具的振動(dòng)。
圖2-4通軸刨刀總成
1．刀輥刀鋒 2.刀輥刀架 3.六角頭螺栓 4.六角頭螺母 5.刀輥支架 6 .刀輥支桿
2.2.8拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對(duì)位置可調(diào)設(shè)計(jì)
圖2-5 傳動(dòng)原理圖
齒輪箱與機(jī)殼用定位銷定位，用螺栓連接，在需要調(diào)節(jié)拔桿刀軸入土深度時(shí)，以定位銷為圓點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)到所需的入土深度，然后用螺栓連接。
3 部件設(shè)計(jì)
3.1側(cè)邊齒輪箱總成
圖 3-1 側(cè)邊齒輪箱
傳動(dòng)箱總成,箱蓋上裝有供加油、通氣用的加油螺塞，箱體后上部裝有供檢油用的檢油螺塞，放油螺塞位于箱體下部。大錐齒輪、二軸標(biāo)準(zhǔn)齒輪與第二軸用花鍵連接。傳動(dòng)齒輪裝載傳動(dòng)軸上，為過(guò)橋齒輪。刀軸花鍵軸中間花鍵與刀軸齒輪連接，兩端花鍵與左、右刀軸內(nèi)花鍵連接，傳遞動(dòng)力。
傳動(dòng)箱內(nèi)的幾項(xiàng)調(diào)整：
旋耕機(jī)在使用中，由于軸承、齒輪的磨損，軸承間隙和齒輪嚙合情況都會(huì)發(fā)生變化，因此，必要時(shí)應(yīng)加以調(diào)整：
A．第一軸軸承間隙的調(diào)整
第一軸軸承間隙的正常值為0.1-0.2毫米，當(dāng)軸承間隙超過(guò)0.5毫米時(shí)，應(yīng)加以調(diào)整。
B．第二軸軸承間隙的調(diào)整
第二軸軸承間隙的正常值為0.1-0.2毫米，當(dāng)軸承間隙超過(guò)0.5毫米時(shí)，應(yīng)加以調(diào)整。
C．錐齒輪副嚙合印痕的檢查及其調(diào)整
印痕的測(cè)取方法：
將紅丹油涂在大錐齒輪工作表面上，用手按正常工作方向轉(zhuǎn)動(dòng)錐齒輪軸，觀察小錐齒輪工作面上印痕的大小及分布情況。
D．錐齒輪副赤側(cè)間隙的調(diào)整
適當(dāng)?shù)凝X側(cè)間隙是齒輪正常工作的條件之一。間隙過(guò)小，則潤(rùn)滑不良；間隙過(guò)大，運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生較大的沖擊和噪音?？傊紝?dǎo)致齒輪的加速磨損。
齒側(cè)間隙的測(cè)取方法：
用保險(xiǎn)絲或其他軟金屬，彎成S形，置于齒輪非嚙合面之間，按正常工作方向轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪將保險(xiǎn)絲擠扁，然后取出，測(cè)量靠近大端處被擠壓的厚度既即為齒側(cè)間隙，正常值為0.26-0.65毫米，如果齒側(cè)間隙超過(guò)0.8毫米，即應(yīng)調(diào)整。
E．關(guān)于傳動(dòng)軸和傳動(dòng)軸軸端壓蓋與箱體之間的傳動(dòng)軸紙墊的數(shù)量，規(guī)定為0.5毫米厚各一張，使用單位在拆裝、保養(yǎng)時(shí)，務(wù)請(qǐng)注意不得任意增加或減少紙墊的數(shù)量，紙墊的厚度亦不得變更。
F．刀軸花鍵軸軸承間隙的調(diào)整
軸承間隙的正常值為0.1-0.2毫米，當(dāng)軸承間隙超過(guò)0.5毫米時(shí)，應(yīng)加以調(diào)整。如果軸承間隙調(diào)好后，刀軸齒輪對(duì)稱平面不和傳動(dòng)箱體對(duì)稱平面相重合，還需進(jìn)行調(diào)整，其調(diào)整方法可通過(guò)增、減刀軸左、右軸承蓋與箱體之間的紙墊來(lái)達(dá)到，但紙墊的總厚度不得增加或減少，即左邊增加多少右邊必須減少多少，反之亦然，以防止破壞已調(diào)整好的軸承間隙。
3.2刀軸總成
1.刀軸 2.刀軸套
圖 3-2 拔桿刀軸焊合
刀軸總成（如圖3-2所示）由刀軸、刀軸套組成。
4 設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 運(yùn)動(dòng)計(jì)算
拔桿粉碎機(jī)配套動(dòng)力為36.75千瓦（50馬力），動(dòng)力有拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)一對(duì)圓錐齒輪、帶傳動(dòng)、側(cè)邊圓柱齒輪帶動(dòng)刀軸旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)路線圖見圖4-1，有關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)見表4-1.
圖 4-1傳 動(dòng)路線圖
表4-1 設(shè)計(jì)依據(jù)
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
720
軸距(mm)
1944
前輪距(mm)
1250-1500
前輪距(mm)
1300-1600
前輪距(mm)
8.3-24
后輪胎(mm)
14.9-30
動(dòng)力輸出軸離地面高度(mm)
615
刀輥轉(zhuǎn)速(r/min)
200-300
拔桿刀軸轉(zhuǎn)速(r/min)
1600-1800
粉碎入土深度(mm)
20
幅寬(mm)
1600
工作壽命(h)
5×800
根據(jù)已有的參數(shù)，選擇齒輪的個(gè)數(shù)以及齒輪的齒數(shù)如下圖：
表4-2
齒 數(shù)
模數(shù)
傳動(dòng)比
圓錐
齒輪
38
6
0.3835
14
6
帶輪
1.1735
圓柱
齒輪
15
3
3.8
57
3
15
3.5
1.333
17
3.5
4.2 動(dòng)力計(jì)算
4.2.1各運(yùn)動(dòng)副的效率
查有關(guān)文獻(xiàn)得：
圓錐齒輪傳動(dòng) =0.96
圓柱齒輪傳動(dòng) =0.96
滾柱軸承 =0.98
球軸承 =0.99
萬(wàn)向節(jié) =0.96
帶輪 =0.96
（4-1）
（4-2）
4.2.2動(dòng)力分配
A 拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的額定輸出功率:
其額定輸出功率為:=0.8=0.8×50×0.7355=29.42 KW
B算第一軸及大錐齒輪功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
29.42×0.98×0.96=27.68 KW
r/min
KW
r/min
C第二小錐齒輪功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
D第二軸功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
E第二軸功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
F刀軸和帶輪功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
G刀軸功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
H拔桿部分的計(jì)算
a帶輪的功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
b第三軸和的功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
c第四軸和和的功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
KW
r/min
KW
r/min
d拔桿刀軸和的功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
KW
r/min
表4-3各軸與齒輪考慮傳動(dòng)效率后相應(yīng)的功率、轉(zhuǎn)速和扭距匯總于
表4-3
軸次
動(dòng)力
Ⅰ軸
Ⅱ
刀軸
輸出軸
軸
軸
軸
功 率（KW）
29.42
27.68
27.68
26.04
26.57
25.01
22.35
22.81
轉(zhuǎn)速（r/min）
720
720
720
1954.29
1954.29
1954.29
1655.39
1665.39
扭距（）
367.10
359.8
124.70
127.24
122.20
128.92
130.79
傳動(dòng)比
0.3684
1.1735
總傳動(dòng)比
0.43
軸次
齒輪軸
Ⅲ
刀軸
軸
軸
功 率（KW）
23.76
23.52
21.46
22.58
22.58
21.68
21.46
轉(zhuǎn)速（r/min）
1651
1651
434.47
434.47
434.47
325.93
325.93
扭距（）
137.42
136.03
471.66
496.27
496.27
635.17
628.73
傳動(dòng)比
1.1837
3.8
1.333
總傳動(dòng)比
6
4.3主要零件的應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核
4.3.1 圓錐齒輪
a.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算見下表
表4-4
名稱
代號(hào)
公式及依據(jù)
數(shù) 值
單 位
材料
20CrMnTi
表面硬度
HRC
59~64HRC
動(dòng)力軸轉(zhuǎn)速
n動(dòng)
720
r/min
計(jì)算壽命
T
T=10(小時(shí))40（天）5（年）
2000
H
齒數(shù)
Z
38
14
模數(shù)
m
6
mm
傳動(dòng)比
i
0.3684
分度圓錐角
69.77°
20.22°
齒寬
b
40
mm
嚙合角
20°
材料系數(shù)
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表6.3得
189.8
使用系數(shù)
表6.2得
1.75
動(dòng)載系數(shù)
圖6.10得
1.15
齒向載荷分布系數(shù)
圖6.13
1.02
載荷系數(shù)
K
2.05
齒寬系數(shù)
圓周速度
7.16
M/s
齒面接觸疲勞強(qiáng)度
810.38
MPa
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N
接觸疲勞壽命系數(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6.6
接觸疲勞強(qiáng)度極限
MPa
安全系數(shù)
許用接觸應(yīng)力
MPa
彎曲疲勞極限
機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6.9
彎曲疲勞壽命系數(shù)
彎曲疲勞安全系數(shù)
應(yīng)力修正系數(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì)
許用彎曲應(yīng)力
MPa
齒形系數(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì) 表6.4
計(jì)算大、小齒輪值
大齒輪數(shù)大，應(yīng)按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
∵ MPa＜571.43 MPa
∴合格
4.3.2圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算
表4-5 參數(shù)表
名稱
代號(hào)
公式及依據(jù)
數(shù) 值
單位
材料
45
20MnTi
表面硬度
HRC
58~63
齒數(shù)
Z
15
57
15
17
模數(shù)
m
3
3.5
mm
嚙合角
20
計(jì)算壽命
T
2000
h
各齒輪轉(zhuǎn)速
n
r/min
傳動(dòng)比i
3.8
1.333
齒寬
b
材料系數(shù)
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表6.3得
189.8
齒輪圓周速度
V
m/s
使用系數(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì) 表6.2得
動(dòng)載系數(shù)
圖6.10得
齒間載荷分配系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
圖6.13
齒輪轉(zhuǎn)矩
T
載荷系數(shù)
K
齒面接觸疲勞強(qiáng)度
機(jī)械設(shè)計(jì)公式6.10
MPa
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N
接觸疲勞壽命系數(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6.6
接觸疲勞強(qiáng)度極限
圖 6.8
MPa
安全系數(shù)
許用接觸應(yīng)力
1650
MPa
彎曲疲勞極限
圖6.9
MPa
彎曲疲勞安全系數(shù)
應(yīng)力修正系數(shù)
彎曲疲勞疲勞壽命系數(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6.7
許用彎曲應(yīng)力
MPa
齒形系數(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 圖17-2
應(yīng)力修正系數(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 圖17-13
計(jì)算大、小齒輪值
齒根彎曲強(qiáng)度
MPa
經(jīng)計(jì)算：
安全
安全
安全
安全
4.4齒輪的計(jì)算
A．錐齒輪
齒數(shù)：
大端模數(shù)：=6
分度圓直徑：
(4-4)
節(jié)錐角： (4-5)
錐矩 (4-6)
齒寬： (4-7)
齒距： (4-8)
變位系數(shù)：由于 所以
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本機(jī)械傳動(dòng)圖13-1-4
取
齒頂高： (4-9)
齒根高： (4-10)
(4-11)
齒頂間隙： (4-12)
齒根角： (4-13)
齒頂角: (4-14)
齒頂圓錐角： (4-15)
齒根圓錐角： (4-16)
齒頂圓直徑： (4-17)
節(jié)錐頂點(diǎn)到輪轂距離: (4-18)
大端分度圓弧齒厚： (4-19)
分度圓齒厚： (4-20)
分度圓弦齒高： (4-21)
B． 直齒輪（3.4）變位
模數(shù)：
齒數(shù)
壓力角：
螺旋角：
未變位時(shí)中心距：
總變位系數(shù)：
齒數(shù)比：
分度圓直徑：
基圓直徑：
齒頂高
齒根高：
全齒高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
齒頂壓力角：
端面重合度：
所以合格
軸向重合度：
總重合度：
C．齒輪（5.6）
模數(shù)：
壓力角：
齒數(shù)：
螺旋角：
分度圓直徑：
基圓直徑：
齒頂高：
總變位系數(shù)：
齒頂高
齒根高：
全齒高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
齒頂壓力角：
端面重合度：
所以合格
軸向重合度：
總重合度：
5 使用維護(hù)與保養(yǎng)及使用注意事項(xiàng)
5.1 使用維護(hù)與保養(yǎng)
根據(jù)“防重于漢,養(yǎng)重于修”的原則,正確地進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)是保證旋耕機(jī)正確運(yùn)轉(zhuǎn)、工效高、性能好、使用壽命長(zhǎng)的重要方法。
(A)班保養(yǎng)（工作10小時(shí)）
a.檢查擰緊各連接螺栓、螺母，檢查放油螺塞有無(wú)松動(dòng)。
b.檢查各部位插銷、開口銷有無(wú)缺損，必要時(shí)添補(bǔ)或更換新件。開口銷不得用舊件或它物替代。
c.檢查傳動(dòng)箱齒輪油油面，缺油時(shí)應(yīng)添加到檢查孔剛剛能流出為止，再擰緊檢油螺塞。
(B)一號(hào)保養(yǎng)（拔桿粉碎還田機(jī)工作一季）
a.全部進(jìn)行班保養(yǎng)的規(guī)定項(xiàng)目。
b.更換齒輪油。
c.檢查刀軸兩端軸承磨損情況和是否因油封失效而進(jìn)了泥水，拆開清洗并加足黃油，必要時(shí)更換新油封。
a.檢查刀片是否過(guò)渡磨損，必要時(shí)更換新刀片。對(duì)于錘爪磨損較大需調(diào)整時(shí)，必須用同重量的錘爪（最大差值不得超過(guò)20克），方可調(diào)換安裝在滾筒上。
b.檢查傳動(dòng)箱各軸承間隙及錐齒輪副嚙合的間隙，必要時(shí)調(diào)整間隙。
(C)二號(hào)保養(yǎng)（拔桿粉碎還田機(jī)工作一年后進(jìn)行）
a.徹底清除拔桿粉碎還田機(jī)上的泥土.
b.放出齒輪油,進(jìn)行拆卸檢查.特別注意檢查各軸磨損情況,安裝時(shí)零件須清潔,安裝好后加注新齒輪油至規(guī)定油面。
c.拆洗刀軸軸承及軸承座，更換油封，安裝時(shí)注足黃油。
d.拆洗萬(wàn)向節(jié)總成，清洗十字軸滾針，如有損壞應(yīng)更換。
e.拆下全部刀片檢查，磨損嚴(yán)重和有裂痕的必須更換。
f.檢查刀軸上的刀座是否裂開，六角孔是否損壞，刀座與刀軸管焊縫是否裂開，必要時(shí)鏟去已損壞的刀座并焊上新刀座。
g.修理機(jī)罩及拖板，使其恢復(fù)原狀，如無(wú)法修復(fù)應(yīng)更換新件。拔桿粉碎還田機(jī)不工作長(zhǎng)期停放，萬(wàn)向節(jié)應(yīng)拆下放置室內(nèi)，墊高秸稈還田機(jī)是刀尖離地，刀片應(yīng)涂廢機(jī)油防銹，外露花鍵軸亦需涂油防銹。非工作表面剝落的油漆應(yīng)按原色補(bǔ)齊以防銹蝕。秸稈還田機(jī)置于室外應(yīng)覆蓋。
5.2 使用注意事項(xiàng)
A秸稈還田機(jī)要正確起動(dòng), 機(jī)組起步必須平穩(wěn)。先將秸稈還田機(jī)提升到刀片距離地面10厘米左右,再結(jié)合動(dòng)力輸出軸使桔稈還田機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。然后選擇適當(dāng)?shù)那斑M(jìn)檔位, 緩慢放松離合器, 在機(jī)組前進(jìn)中降下桔稈還田機(jī), 投入正常作業(yè)。嚴(yán)禁還田機(jī)處于作業(yè)位置下起步, 更不得強(qiáng)行掛接動(dòng)力輸出軸。否則將會(huì)造成動(dòng)力輸出軸、花鍵套及桔稈還田機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損壞。
B檢修保養(yǎng)秸稈還田機(jī)時(shí), 必須切斷動(dòng)力, 以防傳動(dòng)部件傷人。
C倒車時(shí)應(yīng)切斷動(dòng)力, 并將秸稈還田機(jī)升起。作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁有人在機(jī)組后方跟行。
D更換損壞或磨損的刀片時(shí),更注意保持粉碎刀軸的平衡。個(gè)別刀片更換時(shí)要對(duì)稱進(jìn)行大量更換時(shí), 要將所備刀片按重量分級(jí), 把重量差小于10克的作為同一級(jí), 同一級(jí)刀片才可裝在同一根軸上。
E作業(yè)中及時(shí)清除或避開地面障礙物, 如石塊、界碑、樹樁等, 以免損壞機(jī)件。
F越過(guò)較大溝、埂時(shí), 要注意還田機(jī)的升降高度, 防止萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸頂死、脫落和刀片吃土。
6 結(jié)論
A本次設(shè)計(jì)1GF-160 型拔稈粉碎還田機(jī)結(jié)構(gòu)合理、新穎, 有一定的創(chuàng)新性, 調(diào)整、保養(yǎng)、維修方便。該機(jī)一機(jī)兩用, 可同時(shí)完成各種農(nóng)作物的秸稈粉碎還田和拔除秸桿兩項(xiàng)作業(yè), 實(shí)用性強(qiáng)。設(shè)計(jì)時(shí)盡可能將重心前移，使拔稈粉碎還田機(jī)與主機(jī)聯(lián)接后達(dá)到前后平衡，以減輕負(fù)荷量和提高安全性。拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對(duì)位置可調(diào)。與配套動(dòng)力掛接簡(jiǎn)單, 動(dòng)力傳動(dòng)安全可靠, 田間作業(yè)基本不受土壤和地理?xiàng)l件限制, 是農(nóng)戶理想的拔稈粉碎還田機(jī)機(jī)具。
B 該機(jī)性能優(yōu)良, 造價(jià)低廉, 作業(yè)質(zhì)量好, 工作效率高, 油料消耗適中, 作業(yè)性能穩(wěn)定可靠, 可為農(nóng)民創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益, 能節(jié)約大量勞動(dòng)力, 減輕農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度, 同時(shí), 減少病蟲害和改良土壤, 有效保持秸稈肥力, 增產(chǎn)效果明顯, 有效避免了因秸稈焚燒而造成的環(huán)境污染、能源流失和火災(zāi)發(fā)生。
C 通過(guò)對(duì)技術(shù)性能指標(biāo)測(cè)試和生產(chǎn)試驗(yàn)查定,該機(jī)的主要性能指標(biāo)已達(dá)到或超過(guò)國(guó)家和行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和農(nóng)藝要求。秸稈粉碎合格率達(dá)91% , 滅茬率達(dá)82% , 掩埋合格率達(dá)92% , 使用可靠性達(dá)96% 。
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致 謝
在畢業(yè)設(shè)計(jì)的幾個(gè)月中，我經(jīng)過(guò)自己的努力，在指導(dǎo)老師的幫助和其他同學(xué)的配合下，完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的順利完成是與指導(dǎo)老師曹兆熊和本組的畢傳杰，李梅等同學(xué)的努力分不開的。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我和小組成員配合默契分工明確，按照老師的要求踏實(shí)工作，最終完成了設(shè)計(jì)。在即將走上工作崗位之際，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使得我在各個(gè)方面得到了全方位的鍛煉，為今后的工作學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)?；仡櫿麄€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我受益匪淺。該設(shè)計(jì)運(yùn)用了我們四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)，使我們能夠在畢業(yè)前將理論與實(shí)踐更加融會(huì)貫通，加深了我對(duì)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了實(shí)際生產(chǎn)中的感性認(rèn)識(shí)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠鞏固以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立工作能力、分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力得到進(jìn)一步提高，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)分析、工藝過(guò)程分析、公差配合等方面建立一個(gè)系統(tǒng)概念，提高從事一線工作技術(shù)能力，增強(qiáng)工作協(xié)調(diào)能力。
本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于我水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會(huì)留下一些不足之處，在此懇請(qǐng)各位專家、老師及同學(xué)指出并原諒。
最后，我再次向在設(shè)計(jì)期間一直給予我指導(dǎo)和關(guān)心的曹兆熊老師表以深深的謝意！
附 錄
序號(hào) 圖名 圖號(hào) 圖幅 張數(shù)
1 總裝圖 1BF-160-00 A0 1
2 田間作業(yè)狀態(tài)圖 1BF-160-00 A0 1
3 拔桿刀部件圖 1BF-160-01-00 A3 1
4 齒輪箱 1BF-160-02 A3 1
5 第一軸 1BF-160-03 A3 1
6 傳動(dòng)軸 1BF-160-04 A2 1
7 齒輪軸 1BF-160-05 A3 1
8 刀軸 1BF-160-06 A2 1
9 大錐齒輪 1BF-160-07 A2 1
10 小錐齒輪 1BF-160-08 A3 1
11 傳動(dòng)齒輪 1BF-160-09 A3 1
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