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塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
保護(hù)性耕作技術(shù)是全球農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，秸稈還田技術(shù)是機(jī)械化保護(hù)性耕作中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在農(nóng)忙期間，使用機(jī)械化的秸稈還田技術(shù)可以使耕作更為高效化，同時(shí)有力推動(dòng)機(jī)械化還田技術(shù)可以避免由于秸稈焚燒而帶來的一系列環(huán)境污染。本文所研制棉花秸稈粉碎機(jī)還田機(jī)粉碎率高，適合大面積田間的秸稈還田。在對(duì)秸稈粉碎及滅茬的基本理論分析的基礎(chǔ)上，對(duì)此機(jī)具做了具體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。通過拖拉機(jī)傳動(dòng)軸將動(dòng)力經(jīng)過聯(lián)軸器傳遞給變速箱，變速箱經(jīng)一軸傳遞給大帶輪，再有大帶輪經(jīng)皮帶傳給小帶輪，最終由小帶輪帶動(dòng)刀軸旋轉(zhuǎn)達(dá)到秸稈粉碎還田的目的。
1引言
1.1機(jī)械化秸稈還田的目的及意義
我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，對(duì)于田間作業(yè)趨于機(jī)械化是一個(gè)必然的發(fā)展過程，它可以節(jié)約勞動(dòng)力和提高經(jīng)濟(jì)效益。在北方棉花是一種常見的經(jīng)濟(jì)作物，過去由于認(rèn)識(shí)上、政策上及經(jīng)濟(jì)上的原因，基本上農(nóng)民都是在收獲以后直接將秸稈焚燒，這樣不僅造成了資源的浪費(fèi)，還污染了環(huán)境，隨著科技的發(fā)展，生態(tài)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，作為寶貴資源的秸稈，也開始了被重新利用，而秸稈直接還田就是其中的主要途徑之一[1]。
將秸稈粉碎后，鋪撒在地里有許多作用：①秸稈還田補(bǔ)充土壤養(yǎng)分。②秸稈還田促進(jìn)微生物的活動(dòng)，改善土壤的理化性狀。③可以減少化肥的使用量，從而改善環(huán)境。④還可以改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。這樣不僅可以從分利用資源，還可以改善我們生活的環(huán)境[4]。
1.2機(jī)械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀
由于我國(guó)國(guó)土遼闊，南北方差異較大，各地區(qū)的耕作制度和農(nóng)藝要求不同，同時(shí)作物的秸稈也不同，其物理性能和機(jī)械性能差異也很大，這就決定了我國(guó)機(jī)械化秸稈還田技術(shù)及配套機(jī)具的多樣化。在北方多數(shù)是以拖拉機(jī)牽引并驅(qū)動(dòng)的秸稈還田機(jī)，把站立的棉花秸稈就地粉碎后鋪撒在地面上，數(shù)日后犁翻耕土地時(shí)把晾曬的秸稈翻埋入土[4]。
由于機(jī)械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈最經(jīng)濟(jì)最有效的技術(shù)，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益，因此外國(guó)在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展較快。尤其是意大利、英國(guó)，德國(guó)、法國(guó)、日本和西班牙等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。綜合國(guó)外機(jī)械化秸稈還田技術(shù)比較完善，機(jī)具品種較多，性能可靠，但價(jià)格昂貴。
1.3機(jī)械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
雖然我國(guó)農(nóng)具多樣化，但就北方而言現(xiàn)在已經(jīng)在解決秸稈及根茬單項(xiàng)作業(yè)的基礎(chǔ)上將開發(fā)新的聯(lián)合作業(yè)機(jī)具，并在一段時(shí)間后將會(huì)取代單項(xiàng)作業(yè)機(jī)具[5]。收割農(nóng)作物和秸稈還田機(jī)結(jié)合，使作業(yè)成本大大降低，靈活度也增加。機(jī)械化秸稈還田技術(shù)得到政府的高度重視和大力支持，雖然還有許多問題但前景還是樂觀的。
2技術(shù)任務(wù)書
隨著人們?cè)絹碓街匾暱沙掷m(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的裝備將得到進(jìn)一步的發(fā)展。例如農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作機(jī)械，秸稈綜合利用裝備。對(duì)于秸稈還田是重要的秸稈綜合利用，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查粉碎秸稈機(jī)一般工作幅寬為1500mm到2000mm之間不等，其動(dòng)力一般由拖拉機(jī)提供，用拖拉機(jī)懸掛并驅(qū)動(dòng)，使農(nóng)具的靈活性增加[5]。由于機(jī)械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈資源最經(jīng)濟(jì)，最有效的技術(shù)，最具有經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)效益和社會(huì)效益。因此國(guó)外在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展很快。尤其是意大利、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。意大利的OMARV公司尤為突出，它的產(chǎn)品配套動(dòng)力26-132kW工作幅寬1.2-6米。刀片轉(zhuǎn)速1950r/m。美國(guó)萬國(guó)公司（International Harvester Company Co.）,美國(guó)埃茲拉。隆達(dá)爾有限公司在此方面的研究生產(chǎn)水平均很高。此外，國(guó)外還研制出拖拉機(jī)帶動(dòng)的臥式轉(zhuǎn)子切碎機(jī)，幅寬6m，刀片可更換，轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速2000r/min,外殼上有擋板，使莖稈撒布均勻，同時(shí)帶有遇到障礙物的安全機(jī)構(gòu)。綜合國(guó)外機(jī)械化秸稈還田技術(shù)，技術(shù)比較完善，機(jī)具品種多，性能可靠，但價(jià)格也昂貴。我們可以借鑒國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)，通過消化吸收，開發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的產(chǎn)品。
一般土地是由一家為單位的耕種，工作面積不會(huì)很大，工作量也小，所以一般配套動(dòng)力為50到65馬力的拖拉機(jī)。根據(jù)以上內(nèi)容綜合得出本人設(shè)計(jì)一臺(tái)外形尺寸為767×1645×876并選用55馬力的拖拉機(jī)。
3整機(jī)設(shè)計(jì)
3.1 總體設(shè)計(jì)
總體設(shè)計(jì)示意圖如圖3-1所示
1—箱傳動(dòng)軸 2—變速 3—皮帶出動(dòng)部分 4—粉碎機(jī)罩殼 5—工作部件
圖3-1 總體設(shè)計(jì)示意圖
3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
其功能是將拖拉機(jī)的動(dòng)力傳遞到工作部件，進(jìn)行粉碎作業(yè)，它有萬向聯(lián)軸器傳動(dòng)軸、齒輪箱和側(cè)邊傳動(dòng)裝置組成。
（1）萬向聯(lián)軸器傳動(dòng)軸連接拖拉機(jī)動(dòng)力輸出和齒輪箱輸入軸。安裝時(shí)，帶套的夾叉裝在粉碎就輸入軸端，且必須使兩個(gè)夾叉的開口處在同一平面內(nèi)。
（2）齒輪箱：它內(nèi)部裝有一對(duì)圓錐齒輪，起改變方向和增速的作用。
（3）側(cè)邊傳動(dòng)裝置：由三角皮帶輪組成，采用單側(cè)邊傳動(dòng)方式，要起傳遞動(dòng)力的作用，另外也有起過載保護(hù)作用和傳動(dòng)比分配的作用。
3.3工作部件
本機(jī)所采用如圖一所示的（d）Y型,采用背靠裝置。其尺寸如圖3-2所示
圖3-2 Y型刀示意圖
3.4秸稈還田機(jī)刀片的設(shè)計(jì)幾個(gè)問題
（1）甩刀刀片形狀的確定：本秸稈還田機(jī)主要選用Y型 刀片，也可以用其它刀片替換[3]。Y型刀片是L型刀片的改進(jìn)型，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：
（2）消除應(yīng)力集中或緩解了拐角處的應(yīng)力集中。
（3）刀片的功耗小，原因是Y型刀切割秸稈斜切，即刀片要省力。此類型刀片已形成標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)為ZBB98008-88.
（4）刀片的材料選擇及其熱處理：考慮刀片經(jīng)常與泥土地、秸稈等磨擦，工作條件極其惡劣，所以選材要好，要求有較強(qiáng)的耐 磨性和較強(qiáng)的抗沖擊韌性。本機(jī)選 用20CrMnTi，熱處理工藝：將刀片加熱至880―900。c,再保溫10分鐘。然后用10%的NaCl水溶液淬火，最后在180-200。C回火2小時(shí)，可達(dá)到3.16ha/g的耐磨性和290J/cm以上的抗沖擊韌性（農(nóng)牧與食品機(jī)械，2002）。
（5）刀片的排列方式：刀片的排列方式對(duì)于秸稈是至關(guān)重要的，合理的排列方式不僅能使還田機(jī)粉碎質(zhì)量提高，而且還可以是還田機(jī)平衡性能好，減輕還田機(jī)的震動(dòng)。目前大多數(shù)秸稈還田機(jī)采用加配重塊的方法解決振動(dòng)問題，這樣不僅制造煩瑣，而且配重塊加入后不同程度的影響粉碎質(zhì)量，而甩刀的排列有單螺線排列，雙螺線排列，星形排列，對(duì)稱排列幾種，不管哪種排列均應(yīng)滿足：①刀軸受力均勻，徑向受力平衡。②相鄰兩刀片徑向夾角要大。單雙螺線排列有一個(gè)共同的弊病，即在粉碎過程中秸稈測(cè)向移動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，使還田機(jī)有“頭沉”現(xiàn)象。根據(jù)以上幾種排列方式的利弊得出一種新的排列方法—均力免震法。排列方式如圖3-3所示
圖3-3 刀得排列示意圖
特點(diǎn)是：①刀軸受力均勻。②刀軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不震動(dòng)，無需加配重塊。
3.5懸掛設(shè)計(jì)
牽引點(diǎn)：農(nóng)具牽引裝置和拖拉機(jī)機(jī)體的連接點(diǎn)。
虛牽引點(diǎn)：懸掛機(jī)構(gòu)上拉桿和下拉桿在縱向垂直面或水平面內(nèi)投影延長(zhǎng)的交點(diǎn)，亦稱“瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心”。懸掛農(nóng)具工作時(shí)，如果作用力的平衡破壞，農(nóng)具就要繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。
懸掛點(diǎn)：連接懸掛式農(nóng)具和懸掛機(jī)構(gòu)桿件的鉸鏈點(diǎn)。在農(nóng)具懸掛設(shè)計(jì)中心提到懸掛點(diǎn)時(shí)，常常是指鉸鏈點(diǎn)的幾何中心。
連接三角：連接懸掛式農(nóng)具的上、下懸掛點(diǎn)所得到的幾何圖形。
農(nóng)具立柱：通常指連接三角形的高a。
懸掛軸：指懸掛農(nóng)具的橫梁，其兩端德爾軸銷與懸掛機(jī)構(gòu)下拉桿的后球鉸相連。
(1)農(nóng)具和拖拉機(jī)的聯(lián)結(jié)型式
牽引力：農(nóng)具具有獨(dú)立的行走輪。農(nóng)具在運(yùn)輸或工作時(shí)，其重量均由本身的輪子承受。機(jī)組的穩(wěn)定性好，對(duì)不平地面的適應(yīng)性強(qiáng)。但機(jī)動(dòng)性較差，金屬消耗最大。多用于各種寬幅，重型農(nóng)具。
懸掛式：農(nóng)具在，機(jī)動(dòng)性好，效率高。但穩(wěn)定性差，使用調(diào)整較復(fù)雜，對(duì)地表的適應(yīng)運(yùn)輸時(shí)全部重量由拖拉機(jī)承受。重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊性不如牽引式和半懸掛式。廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)具，在大部分場(chǎng)合有取代牽引式的趨勢(shì)。
半懸掛式：農(nóng)具有自己的行走輪，運(yùn)輸是承受部分重量，另一部分重量由拖拉機(jī)承受，其優(yōu)、缺點(diǎn)介于懸掛式和牽引式農(nóng)具之間，當(dāng)大型、重型農(nóng)具用懸掛式有困難時(shí)可用半懸掛式。
根據(jù)實(shí)際情況和以上特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選懸掛式
(2)農(nóng)具在拖拉機(jī)上懸掛的位置
后懸掛：特點(diǎn) 農(nóng)具配置在拖拉機(jī)后面，增大驅(qū)動(dòng)輪載荷，提高了牽引性能。拖拉機(jī)走在未耕地上，工作后不留輪轍。但不便于觀察作業(yè)情況，運(yùn)輸時(shí)穩(wěn)定性和操作性較差。
前懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)前面，拖拉機(jī)走在以工作過的地面上，能滿足收獲機(jī)械要求，但可能使前輪負(fù)荷過大，轉(zhuǎn)向費(fèi)力或輪胎超載。
中間懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)前、后軸之間，便于觀察作業(yè)情況。但裝卸費(fèi)事，農(nóng)具和拖拉機(jī)配套行強(qiáng)，通用性小(農(nóng)機(jī)化，2002)。
側(cè)懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)側(cè)面，視線好。但橫向穩(wěn)定性較差，不適于配帶較重的農(nóng)具作業(yè)。
分組懸掛：農(nóng)具分幾組分別順次懸掛在拖拉機(jī)側(cè)面、前面或后面，機(jī)組穩(wěn)定性較好。
根據(jù)所設(shè)計(jì)還田機(jī)的特點(diǎn)和以上所說的特點(diǎn)選擇后懸掛。
(3)農(nóng)具在拖拉機(jī)上懸掛的方法
單點(diǎn)懸掛：農(nóng)具通過拉桿與拖拉機(jī)相連，可以在垂直面內(nèi)一點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但農(nóng)具工作性能受地面起伏影響較大，不易控制。拉桿容易和拖拉機(jī)發(fā)生干涉，O點(diǎn)的位置選擇不受限制。常在一些簡(jiǎn)易的或無專門懸掛系統(tǒng)的拖拉機(jī)上用。
兩點(diǎn)懸掛：兩點(diǎn)懸掛點(diǎn)A、B布置在水平面內(nèi)，農(nóng)具繞A-B軸線轉(zhuǎn)動(dòng)桿件，與農(nóng)具剛性連接，相當(dāng)于兩個(gè)單點(diǎn)懸掛并聯(lián)。懸掛機(jī)構(gòu)通常是專用的。用于沒有或不宜采用三點(diǎn)懸掛系統(tǒng)的地方。
三點(diǎn)懸掛：農(nóng)具通過上拉桿和兩個(gè)下拉桿與拖拉機(jī)三點(diǎn)相連。在垂直面和水平面內(nèi)各有一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心O1、O2，農(nóng)具上下左右可自由運(yùn)動(dòng)。虛牽引點(diǎn)0、O1的位置不受結(jié)構(gòu)限制。O在農(nóng)具入土過程中位置有變化有利于農(nóng)具入土。通用性好，可掛各種農(nóng)具[7]。
根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選用三點(diǎn)懸掛，因?yàn)橥ㄓ眯院谩?
(4)農(nóng)具工作位置的調(diào)節(jié)方式和特點(diǎn)
根據(jù)選用懸掛的方式和還田機(jī)的特點(diǎn)選用高度調(diào)節(jié)
原理：懸掛機(jī)構(gòu)在農(nóng)具工作中呈自由狀態(tài)，對(duì)農(nóng)具不起控制作用。農(nóng)具1的工作位置由本身的支持輪2決定。調(diào)節(jié)絲桿可以改變農(nóng)具的工作深度。
特點(diǎn)：工作可靠，便于調(diào)整。農(nóng)具的工作位置不受土壤阻力變化影響，耕深一致性好。支持輪有一定的仿形作用，但輪子本身滾動(dòng)要消耗動(dòng)力增加結(jié)構(gòu)重量支持輪下方的局部起伏和下陷深度會(huì)改變農(nóng)具的工作位置。
4主要工作部件設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1基本參數(shù)計(jì)算
（1）傳動(dòng)比分配
刀軸的工作轉(zhuǎn)速為
所以總轉(zhuǎn)動(dòng)比
取
（2)功率分配
拖拉機(jī)輸出功率
一軸輸出功率
二軸輸出功率
三軸輸出功率
拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩
一軸輸出轉(zhuǎn)矩
二軸輸出轉(zhuǎn)矩
三軸輸出轉(zhuǎn)矩
4.2 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1)考慮到錐齒輪所受載荷較大，所以決定采用硬齒面閉式傳動(dòng)，大小齒輪均用20CrMnTi材料。齒面滲碳后淬火,齒面硬度58—62HRC。查圖得
(查表得)
（查表得）
取
則
（與的誤差不大于5%）
大端模數(shù)
取 m=5mm
取b=34
（2）校核計(jì)算
①按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
（查表得）
（8級(jí)精度及）
（查圖得）
（查表得）
所以安全
②按齒根彎曲強(qiáng)度校核
（查圖得）
（查圖得）
（查圖得）
（查表得） 安全
（查表得） 安全
表4-1輪的基本參數(shù)
小齒輪
大齒輪
節(jié)錐角（分度圓錐角）
大端分度圓直徑
85
200
錐距 R
109.25
109.25
齒寬 b
34
34
齒頂高
8.11
8.11
齒根高
2.89
2.89
齒頂高直徑
99.93
206.35
齒頂角
4.25/1.52
4.25/1.52
頂錐角
27.28
71.22
（3）箱座壁厚
δ=0.0125()+1=0.0125(70+125)+18,故取δ=8mm
箱蓋凸緣厚度 ==12mm
箱座凸緣厚度 b==12mm
箱底座凸緣厚度 ==20mm
地腳螺釘數(shù)目n=底凸緣周長(zhǎng)之半/200~3004,取n=4
地腳旁連接螺釘直徑 =0.018()+112, 取
蓋與座連接螺栓直徑 =(0.5~0.6), 取
軸承端蓋螺釘直徑 =(0.4~0.5) , 取=6
軸承旁凸臺(tái)半徑 =c2=12
鑄造過渡尺寸 k=3,R=5,h=15
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 Δ1>1.2δ, 取Δ1=10mm
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 Δ2>0.5δ, 取Δ2=5mm
軸承端蓋外徑
=D+(5~5.5),
由于結(jié)構(gòu)的特殊性,取D30306=108mm,D30308=135~140mm
4.3 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)基本參數(shù)
傳遞功率
轉(zhuǎn)速
(2)定V帶型號(hào)和帶輪直徑
工作情況系數(shù)
計(jì)算功率
選帶型號(hào)得為C型
小帶輪直徑
大帶輪直徑
取
（3）計(jì)算帶長(zhǎng)
求取中心距
取
帶長(zhǎng)
基準(zhǔn)長(zhǎng)度 取
(4)求中心距和包角
小帶輪包角
（5）求帶根數(shù)
帶速
傳動(dòng)比
帶根數(shù)由表得 由表得
由表得 由表得
取Z=7根
（6）求軸上載荷
張緊力
取
對(duì)于新安裝的V帶初拉力應(yīng)為1.5（F0）min；對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶，初拉力應(yīng)為1.3（F0）min。帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸是
由于v<30m/s，故帶輪材料采用HT200可滿足要求，為減輕帶輪的重量，采用輪幅式，
同樣由于大小帶輪直徑小于500mm,因?yàn)镈2、D3<315，所以由表得
(7)主動(dòng)輪是的設(shè)計(jì)計(jì)算
取
槽寬
軸徑
所以選擇孔板式。
（8）從動(dòng)輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
取
槽寬
軸徑
取
所以為腹板式
4.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）一軸的設(shè)計(jì)與校核
求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
(2）初步確定軸的最小直徑
初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表取A0=112，于是得
輸入軸的最小直徑顯然是安裝萬向節(jié)的直徑d1-2，為了使所選的軸直徑d1-2與萬向節(jié)的孔徑相適應(yīng)。故需同時(shí)選擇萬向節(jié)的型號(hào)。
查表得，根據(jù)輸入功率為33.0kW，所以選擇帶槽檸檬管節(jié)叉尾部。萬向節(jié)的孔徑d1=50mm,故取d1-2=50mm，l1=30mm。
(3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
①為了滿足萬向節(jié)的軸向定位要求1-2軸段右端需制出一
軸肩，故1-2段的直徑d1-2=57mm。
②初步選擇滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d1-2=57mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精確級(jí)的單列圓錐滾子軸承30212，其尺寸為，故d3-4=d7-8=60 mm，而l7-8=33.5mm。左端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行定位，定位軸肩高度為h，
4.2
0.07d，谷取h=7，則軸環(huán)處的直徑d5-6=89mm，軸寬度b>1.4h，取l5-6=12mm。
③取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s=8mm。已知滾動(dòng)軸承寬度T=33.5mm，小齒輪的大端分度圓直徑B=85mm。
齒輪、萬向節(jié)與軸的周向定位均采用平鍵鏈接，按d4-5由表查的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工長(zhǎng)為63mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的中性，故選擇齒輪與軸轂與軸的配合為；同樣萬向節(jié)與軸連接，選用平鍵鍵槽長(zhǎng)為25mm。如圖4-1
圖4-1一軸示意圖
④軸的強(qiáng)度校核
計(jì)算齒輪受力：拖拉機(jī)作用在軸上的力
大齒
大齒輪受力 轉(zhuǎn)矩
圓周力
徑向力
軸向力
受力圖如圖4-2所示
圖4-2 一軸受力彎矩圖
計(jì)算支承反力
水平反力
垂直反力
總彎矩
扭矩
進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取a=0.6軸的計(jì)算為：
由表得[]=60MPa,因此< []故安全。
（4）二軸的設(shè)計(jì)和校核
①
②初步確定軸的最小直徑。
先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表取A0=112于是得
輸出軸的最小直徑是安裝小齒輪外軸的直徑，所以取，小齒輪輪轂寬為所以取，小齒輪與軸用平鍵連接由于傳動(dòng)距離較長(zhǎng)，所以左右定位用15:1錐度。小錐齒右邊用螺母M30GB54-76定位，電帶輪左邊用螺母M24GB-76，皮帶輪與軸采用聯(lián)接則，如圖4-3所示
圖4-3 二軸示意圖
（5）二軸的強(qiáng)度校核
N
小輪直徑
N·mm
小輪受力；轉(zhuǎn)矩
N·m
圓周力
N
徑向力
=2135.71N
軸向力
計(jì)算支承反力
水平反力
垂直力
進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸與承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取a=0.6
選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表查得[a]=60Mpa,因?yàn)?[a]故安全
(6)刀軸的設(shè)計(jì)
輸出軸上的功率p3=29.866KW，轉(zhuǎn)速n3=1600r/min,轉(zhuǎn)矩T3=178262.688N·mm
①初步確定軸的最小徑。
左軸頭的設(shè)計(jì)
先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)取A0=112于是得
mm，；因?yàn)樾л喌妮嗇濨=185mm所以。選取O基本標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)得單列圓錐滾子軸承30318尺寸為故
，，。如圖4-5所示
圖4-5 左刀軸軸頭示意圖
右軸頭的設(shè)計(jì)
先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理取A0=112于是得
由于最小直徑與軸承相連接，故, ,草圖如圖4-6所示
圖4-6 右刀軸軸頭示意圖
（7)刀軸的校核；
①對(duì)無縫鋼管校核
尺寸大小D=140mm，壁厚取5.5，其材料選用20號(hào)剛通過冷撥而成。
；
故滿足。
②對(duì)軸的校核
由于 皮帶輪直輪；
皮帶輪圓周力
皮帶輪徑向力
刀具作業(yè)時(shí)間所受阻力
N
圖4-8 刀軸受力彎矩圖
計(jì)算水平面反力
垂直反力
進(jìn)行校核時(shí)通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取a=0.6軸的計(jì)算應(yīng)為
，因?yàn)楣拾踩?
5性能的校核
5.1爬坡穩(wěn)定性能指數(shù)
爬坡行駛狀態(tài)下，拖拉機(jī)前軸垂直地面的載荷減小，存在翻傾危險(xiǎn)。一般道路規(guī)定的最大坡度角，此時(shí)機(jī)縱向穩(wěn)定性小于爬坡穩(wěn)定性指數(shù)表征，該指數(shù)越大越好。規(guī)定大于20.定義爬坡穩(wěn)定性指數(shù)
（1）
式中：R1Z max-爬坡行駛狀態(tài)下懸掛農(nóng)具時(shí)拖拉機(jī)前軸垂直地面載荷N
R1z-爬坡行駛狀態(tài)，懸掛農(nóng)具時(shí)拖拉機(jī)前軸垂直地面的載荷N
將得數(shù)帶入式（1）中得
所以機(jī)組滿足縱向穩(wěn)定性要求，不需要增加配重塊。
5.2拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)油缸提升能力校核
鐵牛-55使用YG-100型油缸，其最大推入推出力PZmax分別為6250N、7500N，油缸提升能力儲(chǔ)備指數(shù)
提升能力儲(chǔ)備達(dá)到83%，故懸掛機(jī)構(gòu)油缸提升能力足夠。
6結(jié)論
還田機(jī)的工作幅寬為1500mm，使用55馬力的拖拉機(jī)后懸掛工作，工作部分是Y型刀，秸稈成一定傾斜角，喂入性能好。使工作 間隙在定刀處突然減小，甩刀與秸稈將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用定刀刃口粉碎。在田間轉(zhuǎn)移行駛狀態(tài)時(shí)，各桿參數(shù)不變的情況下，滿足懸掛犁由耕作位置提升到運(yùn)輸位置，符合各種性能要求。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)采用了免震法排列甩刀，所以在工作和運(yùn)輸期間不會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，也不需要增加配重塊，工作幅寬適中輕巧便捷，在田間具有很強(qiáng)的靈活性。本設(shè)計(jì)的懸掛裝置不是中間懸掛，有些偏差。雖然對(duì)工作時(shí)有一定的影響，但是不影響重心的位置?？傮w不會(huì)對(duì)裝置的平穩(wěn)行有什么影響。在本次設(shè)計(jì)中對(duì)變速箱的設(shè)計(jì)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速變化較大，對(duì)齒輪的要求也會(huì)增加，這樣就會(huì)增加成本。以后可以采用別的方法來改本轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
致 謝
在這做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我學(xué)到了很多，許多人也幫助了我。首先我要感謝我的指導(dǎo)老師范修文老師，是他不停的督促我，在設(shè)計(jì)中告訴我不同的傳動(dòng)連接方式，使我學(xué)會(huì)了許多東西，尤其是想問題和解決問題的思路，對(duì)我以后有很大的幫助。還有我的同學(xué)，隨時(shí)都會(huì)幫助我，這次最大收獲是掌握了Autocad制圖。謝謝他們幫助了我，使我順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
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