小型微耕機設計【cad高清圖紙和說明書全套】

【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預覽，需要原稿請自助充值下載，請見壓縮包內(nèi)的文件及預覽，所見才能所得，請細心查看有疑問可以咨詢QQ：414951605或1304139763

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本科畢業(yè)設計論文（設計） 題目： 小型微耕機設計 學 院： 工學院 姓 名： 黎鄒鄒 學 號： 20100974 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級： 農(nóng)機1001班 指導教師： 劉木華 職 稱 教授 二0 一四 年 五 月 目錄 中文摘要 英文摘要 1 微耕機的總體設計 1 1.1 整體的主要結構與工作原理 1 1.2 參數(shù)的選擇與計算 1 2 微耕機傳動部分的設計與計算 7 2.1 選擇傳動方式 7 2.2 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù) 8 3 皮帶傳動的設計與計算 8 3.1 皮帶傳動 8 3.2 V帶傳動的設計計算 8 3.3 皮帶輪的設計 10 4 蝸輪蝸桿的設計與計算 11 5 軸的設計和校核計算 14 5.1 蝸桿軸 14 5.2 蝸輪軸 17 6 軸承的設計和校核計算 21 6.1 蝸桿軸軸承的計算 21 6.2 蝸輪軸軸承的計算 22 7 鍵連接設計計算 24 7.1 發(fā)動機軸鍵 24 7.2 蝸桿軸鍵 24 7.3 蝸輪軸鍵 25 8 附件的設計 25 1 壓緊輪的設計 25 2 擋泥板的設計 25 3 阻力桿的設計 25 4 潤滑和密封形式的選擇，潤滑油和潤滑脂的選擇 25 參考文獻 26 致謝 28 摘要 小型微耕機的定義為：發(fā)動機功率小于4.5kw的微耕機定義為小型微耕機。小型微耕機主要由發(fā)動機、工作部件、機架和傳動系統(tǒng)幾個部分組成。它具有重量輕，體積小，結構簡單，耕作靈活等特點，具有很好的市場潛力。此次設計的微耕機耕幅為0.55m,配套采用的動力為3.6kw的垂直軸發(fā)動機。傳動方式采用蝸輪蝸桿傳動和皮帶傳動。設計的小型微耕機要保證安全性能和舒適性能，并且要具有很好的經(jīng)濟性。此次設計的微耕機采用壓緊輪控制開關，當壓緊輪壓緊皮帶時，皮帶傳動能夠?qū)崿F(xiàn)。當壓緊輪放松時，皮帶輪空轉(zhuǎn)，不能實現(xiàn)傳動。采用這種開關控制方式，能使機子的傳動更加簡單，經(jīng)濟性更好。設計的重點在于選擇合適的旋耕刀片，發(fā)動機，蝸輪蝸桿，皮帶輪，還有這些零件的空間分布。 關鍵詞：小型微耕機、垂直軸發(fā)動機、旋耕刀片、蝸輪蝸桿、皮帶輪。 Abstract Definition of small tillers for : engine power tillers less than 4.5kw defined for small tillers . Tiller is mainly composed of small engines, working parts , chassis and transmission of several parts. It is light weight , small size, simple structure , flexible features farming , with good market potential. The design of micro-farming tractor width of 0.55m, supporting the use of force is 3.6kw vertical shaft engine . Transmission using worm drive and belt drive . Designed to ensure the safety of small tillers confidential performance and comfort , and to have a good economy. The design of micro-farming machine pressed wheel control switch, when pressed pinch roller belt , belt drive can be realized. When the pinch roller relax, idle pulley , drive can not be achieved . With this switch control, make the machine easier to drive , better economy . Focus of the design lies in choosing the right rotary blades, engine , worm , pulleys , and the spatial distribution of these parts . Keywords : Small Tiller , vertical shaft engine , rotary blade , worm , pulleys . 1 微耕機的總體設計 1.1 整體的主要結構與工作原理 根據(jù)小型微耕機的定義為：發(fā)動機的功率小于4.5kw的微耕機定義為小型微耕機。小型微耕機主要由發(fā)動機、工作部件、機架和傳動系統(tǒng)部分組成?，F(xiàn)在設計的微耕機采用3.6kw的LCIP70FA垂直軸汽油發(fā)動機作為配套動力，傳動方式為皮帶傳動與蝸輪蝸桿傳動。工作部件為II型旋耕刀片，主要用于水田施肥、稻茬、麥茬較多的田地作業(yè)，并且按一定規(guī)律固定在刀軸上。小型微耕機工作時，發(fā)動機的動力輸出軸經(jīng)過傳動裝置帶動刀軸旋轉(zhuǎn)，刀軸上的刀片自地面由上而下的切削土壤。隨著機組前進，旋耕刀片不斷切入未耕土壤，并且使切下的土壤拋向后方，與擋泥板相撞，土壤進一步破碎落到地面，達到松土碎土的目的[1]。小型微耕機適用于丘陵地帶，具有體積小、重量輕、耕作靈活等特點，具有很好的市場潛力。結構見圖如圖1 1.機架 2.發(fā)動機 3.手把 4.阻力桿 5.擋泥板 6.旋耕刀組 7.傳動機構 8.獨行輪 圖1 整體結構簡圖 1.2 參數(shù)的選擇與計算 1.2.1 動力部分 配套動力選擇3.6kw的LC1P70FA垂直軸汽油發(fā)動機，發(fā)動機的各項參數(shù)如下表所示 表1 發(fā)動機參數(shù) 發(fā)動機類型 單缸、四沖程、強制風冷、頂置式氣門 排量 196cc 缸徑×行程 70mmx51mm 凈功率 3.6kw/3600rpm 凈扭矩 10.5N.M（7.7lbf.ft)/2500rpm) 怠速轉(zhuǎn)速 1800±150r/min 壓縮比 8.4:1 輸出旋轉(zhuǎn)方式 逆時針（從輸出軸端看） 點火系統(tǒng) 晶體管無觸點點火 啟動方式 手拉反沖啟動 潤滑方式 飛濺潤滑 空濾器 半干，雙濾芯 機油容量 0.6L(0.16gal) 燃油箱容積 1.0L 凈重 12.8kg(28lb) 外形尺寸（長×寬×高） 385×358×278 1.2.2 工作部件 （1) 機組前進速度 根據(jù)駕駛者在田間的行走速度及農(nóng)藝的要求，大小一般控制在0.55~0.88之間。 (2)耕幅B 耕幅的大小與發(fā)動機輸出軸的額定功率之間的關系式為B=0.26~0.29(m) 式中N—旋耕機發(fā)動機的額定功率（kw) 已知N=3.6kw.則B=0.49~0.55m。 (3)耕深 根據(jù)以往經(jīng)驗及農(nóng)藝技術要求，一般在10cm以上。 (4）刀輥轉(zhuǎn)速 常用刀輥轉(zhuǎn)速為190~280r/min。[1] （5）刀片的選擇及刀片的設計 根據(jù)南方丘陵田地的特點選擇刀座式II型旋耕刀，主要用于水田施肥，稻茬麥茬較多的田地作業(yè)。根據(jù)微耕機外形尺寸及耕深 的需要，選擇刀軸回轉(zhuǎn)半徑R為195mm的旋耕刀片。型號為IIT195。[2] ①刀座式旋耕刀刀柄尺寸如圖 圖2 刀座式旋耕刀刀柄尺寸 ②刀座式旋耕刀刀柄尺寸選擇如表2 表2 刀座式旋耕刀刀柄尺寸 刀柄類型 尺寸 A B D E F S 25 10±0.5 10.5 55±2 25 T 30 10±0.5 12.5 70±2 30 ③刀座的尺寸見圖3 圖3 精密鑄造刀座 ④刀座尺寸的選擇見表3 表3 刀座的尺寸 刀柄類型 尺寸 K P G D Y Z C H M N 精密鑄造 焊合 S 75 57 20 11 21 11 42 46 26 16.5 19 T 95 67 25 13 47 51 31 18.5 21.4 ⑤刀身尺寸 刀座式旋耕刀刀身尺寸見圖4和表4 圖4 刀座式旋耕刀刀身尺寸 ⑥刀身尺寸的選擇見表4 表4刀座式旋耕刀刀身尺寸 刀型號 刀身尺寸 R R0 θmax R1 b h a r α β C1 C2 l IIS195 195 125 37° 185±2 35~45 40~50 20 30 42°~52° 120° 3.5~5.0 1.0~2.0 12 IIT195 45~55 注:側切刃曲線推薦采用公式：Rn=R0+Kθn ⑦刀和刀座的符號及名稱見表5 表5 符號及名稱 序號 符號 名稱 1 A 刀柄寬度 2 B 刀柄厚度 3 D 孔徑 4 E 回轉(zhuǎn)中心到刀柄孔中心的距離 5 F 孔中心到刀柄頂部的距離 6 R 刀輥回轉(zhuǎn)半徑 7 R0 側切刃起始半徑 8 Rn 側切刃上任意點的半徑 9 θmax 側切刃的包角 10 R1 側切刃終點半徑 11 b 工作幅寬 12 h 正切面端面刀高 13 a 正切面頂部寬度 14 r 正切面彎折半徑 15 α 側切刃終點半徑與彎折線之夾角 16 β 正切面彎折角 17 c1 正切面?zhèn)让鎸挾? 18 c2 刃口厚度 19 l 刃口寬度 20 S 刀身長度尺寸 21 e 孔中心到刀背距離 22 g 孔中心到邊緣距離 23 L 刀柄固定孔中心距 24 K 回轉(zhuǎn)中心至刀座底部的距離 25 P 刀座長度 26 G 刀座孔至刀座頂部距離 27 Y 刀座厚度 28 Z 刀座內(nèi)腔寬度 29 C 刀座寬度 30 H 刀座內(nèi)腔長度 31 M 六角對邊寬度 32 N 六角對角寬度 ⑧刀片技術要求與質(zhì)量指標應符合表6的規(guī)定 表6 技術要求與質(zhì)量指標 單位（mm) 序號 項目 指標 刀座式旋耕刀 1 刀柄硬度 38HRC~45HRC 2 刀身厚度 48HRC~54HRC 3 金相組織 刀柄 回火屈氏體 刀身 回火馬氏體 4 單邊脫碳層厚度 ≤0.2 5 彎刀回轉(zhuǎn)半徑偏差 R≥195 上極限為0，下極限為-4 R<195 上極限為0，下極限為-3 6 刀身長度尺寸偏差 — 7 工作幅度偏差 ±4 8 刀柄厚度 10±0.5 9 刀柄厚度偏差 — 10 刀柄寬度 S 25 T 30 11 刀柄固定孔對稱度 0.5 12 刀柄固定孔孔徑 S 10.5 T 12.5 13 刀柄固定孔中心距偏差 — 14 正切面彎折角偏差 ±2 15 刃口寬度 12±2 16 刃口寬度偏差 — 17 刃口厚度 1.0~2.0 18 刃口線質(zhì)量 刃口線應光滑 19 防銹措施 進行防銹處理 20 單刀功率消耗 ≤樣刀功率消耗 21 表面質(zhì)量 刀面不應有裂紋 (6） 刀片的排列組合 采用螺旋線排列，刀輥每轉(zhuǎn)過360°/Z就有一把彎刀入土，能使扭矩較為均衡。減少扭矩波動幅度。使刀軸左右彎刀交替入土，減少了旋耕刀對微耕機重心的轉(zhuǎn)矩，保持機架工作的直線型。同時左右彎刀交替入土，可減少刀輥軸承的側壓力，切割區(qū)幾把彎刀的切土量要求相近，盡可能增大軸向相鄰兩把彎刀間夾角，以避免堵塞。[3] 旋耕刀片的排列組合如圖5 圖5 彎刀排列 2 微耕機傳動部分的設計與計算 2.1 選擇傳動方式 根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為3600r/min.刀輥轉(zhuǎn)速為190~280r/min.減速方式選擇以皮帶減速和蝸輪蝸桿兩級減速。傳動組合方式如圖6 1.垂直軸發(fā)動機 2.皮帶 3.皮帶輪 4.蝸輪蝸桿 圖6 傳動結構簡圖 2.2 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù) (1) 總傳動比 (2) 分配傳動裝置各級傳動比 皮帶輪 蝸輪蝸桿傳動比取 (3) 各軸功率參數(shù)的計算 0軸（電機軸） 1軸（蝸桿軸） 2軸（蝸輪軸） ` 軸名 功率 P / Kw 轉(zhuǎn)矩T /N·m 轉(zhuǎn)速r/min 傳動比i 效率 0軸 3.6 9.55 3600 1 1 1軸 3.312 13.179 2400 1.5 0.92 2軸 2.95 114.522 246 9.75 0.89 3 皮帶傳動的設計與計算 3.1 皮帶傳動 ①選擇帶型 根據(jù)機器需要，查《機械設計手冊》選擇齒形V帶，承載層為繩芯結構，內(nèi)周制成齒形的V帶。特點是散熱性好，與輪槽粘附性好，是曲撓性最好的V帶。 ②帶傳動的效率 普通V帶：簾布結構 87~92:；繩芯結構 92~96。 3.2 V帶傳動的設計計算 1. 設計功率Pd Pd=KAP=1.2×3.6kw=4.32kw 2. 選擇帶型 根據(jù)《機械設計手冊》中圖14.1-2，圖14.1-3，選用A 型V帶。 3. 傳動比i 4. 小帶輪的基準直徑 按表14.1-8，表14-19，選定。 5. 大帶輪直徑 由式 按表14.1-19 選取標準值150mm。 7.帶速v 。 8.初定軸間距 9.所需V帶基準長度Ld 查機械設計手冊，就近取Ld=900mm。 10.實際軸間距 11.小帶輪包角 12. V帶根數(shù) 13. 取整Z=2 14. 單根皮帶的預緊力F0 V帶的密度 15. 作用在軸上的力Fr 16. 載荷G的值可由下式算出 17. 壓緊輪所需要的總的壓緊力 3.3 皮帶輪的設計 3.3.1 小皮帶輪的輪緣尺寸如圖7，表7 圖7 小皮帶輪輪緣 表7 小皮帶輪輪緣尺寸 項目 符號 A 基準寬度 bd 11 基準線上槽寬 hamin 2.75 基準線下槽寬 hfmin 8.7 槽間距 e 15±0.3 第一槽對稱面至端面 9 最小距離 fmin 9 槽間距累積極限偏差 ±0.6 帶輪寬 B=(Z-1)e+2f 外徑 da=dd+2ha 輪槽角 ɑ 34° 3.3.2 大皮帶輪的輪緣尺寸見圖8表8 圖8 大皮帶輪輪緣 表8 大皮帶輪輪緣尺寸 項目 符號 A 基準寬度 bd 11 基準線上槽寬 hamin 2.75 基準線下槽寬 hfmin 8.7 槽間距 e 15±0.3 第一槽對稱面至端面 9 最小距離 fmin 9 槽間距累積極限偏差 ±0.6 帶輪寬 B=(Z-1)e+2f 外徑 da=dd+2ha 輪槽角 ɑ 36° 4 蝸輪蝸桿的設計與計算 1. 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù)GB/10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI). 2. 選擇材料 考慮到蝸桿傳動功率不大，速度只是中等，精度等級為8級，故蝸桿用45鋼。因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45~55HRC，蝸輪輪緣材料用ZCuSn10P1砂模鑄造。 3. 確定蝸桿渦輪齒數(shù) 蝸輪轉(zhuǎn)速為： 4.按齒面疲勞強度進行設計 （1）根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計， 再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距 (2) 蝸桿轉(zhuǎn)矩T2 按Z1=4,估取效率，則 (3) 載荷系數(shù) (4）彈性影響系數(shù) (5) 接觸系數(shù) 先假設蝸桿分圓直徑和傳動中心距的比值，可查得。 (6) 確定需用接觸應力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷錫銅，金屬模制造，查得蝸輪基本需用接觸應力。 應力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 (7) 計算中心距 取中心距。取模數(shù)，蝸桿分度圓直徑?？刹榈媒佑|系數(shù)因為,因此以上計算結果可用。 5蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 (1) 蝸桿 (2) 蝸輪 6. 校核齒根彎曲疲勞強度 所以彎曲強度是滿足的。 7.驗算效率 大于原估計值，因此不用重算。 5 軸的設計和校核計算 5.1 蝸桿軸 1.選擇軸的材料為45鋼,正火,硬度為HB=170-217 2．按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑 ，按與大帶輪的標準原則，取直徑 3.初選軸的結構 將支撐布置成兩端固定式結構，軸承初選33205（一對),d=25mm,D=52mm,B=22mm. 4,軸的空間受力 軸的空間受力如圖9 圖9 5. 剪切力及其彎矩的計算 (1) 垂直面受力如圖10 圖10 求得 剪力圖及彎矩圖如圖11 圖11 （2） 水平面受力圖如圖12 圖12 求得 剪力圖及彎矩圖如圖13 圖13 （3） 合成彎矩的計算 合成彎矩圖如圖14 圖14 （4) 扭矩圖如圖15 圖15 （5） 校核軸的強度 已知軸的彎矩和扭矩后，僅對B,C截面做彎矩合成強度校核計算。轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮，取 對于B截面， 對于C截面， 因此蝸桿軸滿足校核的要求。 5.2 蝸輪軸 1.選擇軸的材料為45鋼,正火,硬度為HB=170-217 2．按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑 ，按與大帶輪的標準原則，取直徑 3.初選軸的結構 將支撐布置成兩端固定式結構，軸承初選32005（一對),d=25mm,D=47mm,B=15mm. 4,軸的空間受力 軸的空間受力如圖16 圖16 6. 剪切力及其彎矩的計算 (1)垂直面受力如圖17 求得 剪力圖及彎矩圖如圖18 圖18 （3） 水平面受力圖如圖19 圖19 求得 剪力圖及彎矩圖如圖20 圖20 （4） 合成彎矩的計算 合成彎矩圖如圖21 圖21 （5) 扭矩圖如圖22 圖22 （6） 校核軸的強度 已知軸的彎矩和扭矩后，僅對B,C截面做彎矩合成強度校核計算。轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮，取 對于B截面， 對于C截面， 因此蝸輪軸滿足校核的要求。 6 軸承的設計和校核計算 6.1 蝸桿軸軸承的計算 （1）選取軸承33205（一對），查手冊主要性能參數(shù)如下： e=0.35 （2） 軸承受力分析如圖23 圖23 （3） 沖擊載荷系數(shù) 當量動載荷 軸承壽命 6.2 蝸輪軸軸承的計算 （1）選取軸承32005（一對），查手冊主要性能參數(shù)如下： :: e=0.43 （2）軸承受力分析如圖24 圖24 （3） e=0.43 沖擊載荷系數(shù) 當量動載荷 軸承壽命 7 鍵連接設計計算 7.1 發(fā)動機軸鍵 材料選鋼，則 鍵的選擇和參數(shù) 選用普通平鍵B型。根據(jù)軸徑d=25mm,選平鍵剖面尺寸b=8mm,h=7mm,根據(jù)輪轂長45mm,選擇標準鍵長L=28mm 轉(zhuǎn)矩 接觸長度 =28mm 校核強度 故滿足要求 7.2 蝸桿軸鍵 材料選鋼，則 鍵的選擇和參數(shù) 選用普通平鍵，圓頭。 由手冊查得d=22mm時，應選用 轉(zhuǎn) 矩 鍵 長 選擇標準鍵長L=28mm 接觸長度 校核強度 故滿足要求 7.3 蝸輪軸鍵 材料選鋼，則 鍵的選擇和參數(shù) 選用普通平鍵圓頭A型。根據(jù)軸徑d=30mm,選平鍵剖面尺寸b=8mm,h=7mm,選擇標準鍵長L=28mm 轉(zhuǎn)矩 接觸長度 校核強度 故滿足要求 8 附件的設計 1 壓緊輪的設計 2 擋泥板的設計 3 阻力桿的設計 4 潤滑和密封形式的選擇，潤滑油和潤滑脂的選擇 1）齒輪、蝸桿及蝸輪的潤滑 在減速器中，蝸桿采用浸油潤滑。浸油深度一般要求浸沒蝸桿螺紋高度，但不高于蝸桿軸承最低一個滾動體中心高。 2）滾動軸承的潤滑 蝸桿軸齒輪上軸承選擇油潤滑，其他兩軸上軸承采用油脂潤滑，采用脂潤滑軸承的時候，為避免稀油稀釋油脂，需用擋油環(huán)將軸承與箱體內(nèi)部隔開。 3）密封形式的選擇 為防止機體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進入機體內(nèi)部影響機體工作，在構成機體的各零件間，如箱蓋與箱座間、及外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間，需設置不同形式的密封裝置。本設計中，輸入軸與軸承蓋間，采用橡膠油封，因為橡膠油封適用于較高的工作速度。輸出軸與軸承蓋間采用氈圈油封，因為氈圈油封適用于脂潤滑及轉(zhuǎn)速不高的油潤滑。 4）技術要求 1.螺釘、螺栓和螺母緊固時，嚴禁打擊或使用不合適的旋具和扳手。緊固后螺釘槽、螺母和螺釘、螺栓頭部不得損壞。 2.零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污、著色劑和灰塵等。 參考文獻 [1] 張柯柯，盧劍鋒，張富貴.微耕機的結構設計與動力學分析 [2] 中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中華人名共和國國家標準，旋耕機械 刀和刀座GB/T 5669-2008 [3] 許穎，李祥，陽緒英等，微耕機用旋耕刀的標準化研究 [4] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布，中華人民共和國機械行業(yè)標準，微型耕耘機，JB/10266-2013. 致謝 本次畢業(yè)設計，是在劉木華教授的悉心指導下完成的，同時也非常感謝嚴霖元老師給予的幫組。通過本次設計，不僅檢驗了我大學四年來知識積累的程度，而且豐富了我在實際設計中經(jīng)驗的累積，更是對我設計思想的一次全面升華。 在設計過程中，我本著認真刻苦的態(tài)度去學習設計的步驟、方法、以及經(jīng)驗，但是由于該設計許多方面的細節(jié)問題涉及面太廣，而本人知識面和能力都極其有限，同時由于時間倉促，因而不能科學詳盡地做出正確的選擇與判斷。所以設計中難免出現(xiàn)很多錯誤。雖然有這些不足和遺憾，但是總的來說，該設計還是比較成功的?；旧贤瓿闪诉@臺微耕機設計和一些零部件設計，能夠?qū)崿F(xiàn)預期的所有功能，成功的完成了老師布置的任務。不夠完善的地方還望各位老師同學不吝賜教，敬請斧正。 在這一個學期的設計過程中，我們得到了有豐富工作經(jīng)驗的指導老師的大力支持和幫助，在設計過程中他們不知疲倦、不厭其煩的給我們分析和講解，而且也給我們灌輸了一些先進的設計方法和設計理念，使我們大受裨益。在此，我忠心地向劉木華教授和嚴霖元教授表示感謝。同時，在設計過程中，我也得到了宋科金峰、許方城、龔洋洋很多同學的支持和幫助，在此，我一同表示最忠誠的感謝。