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UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目 ：小型旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： 職 稱：
年 四月
26
摘要
旋耕機(jī)是在我國廣大丘陵，山區(qū)，地塊小，高差大，無機(jī)耕道，果園，茶園，菜地，溫室大棚作業(yè)的耕耘機(jī)械。本篇畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)旋耕機(jī)的國內(nèi)外情況進(jìn)行了說明，分析和對(duì)比，首先進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇，變速器的選擇，部分零件的選擇，傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)；然后對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì)和校核，關(guān)鍵零部件的校核；最后是工作零部件的總成。
國外旋耕機(jī)設(shè)施農(nóng)業(yè)耕作機(jī)械已非常成熟，作業(yè)性能穩(wěn)定，功能齊全，小巧輕便。日本、荷蘭、以色列等國家的產(chǎn)品廣泛用于旋耕、犁耕、開溝、作畦、起壟、中耕、培土、鋪膜、打孔、播種、灌溉和施肥等作業(yè)項(xiàng)目。如果有適用于中國國情的小型旋耕機(jī)問世，不但直接經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且還具有廣泛的社會(huì)效益，其推廣前景將是十分廣闊的?？梢源蟠筇岣咧袊r(nóng)業(yè)的機(jī)械化水平，向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化邁出堅(jiān)實(shí)的一步。
關(guān)鍵詞：小型旋耕機(jī) 設(shè)計(jì)
Abstract
Rotary cultivator is in our country vast hilly, mountainous area, small plot, elevation, inorganic farming road, orchard, tea garden, vegetable garden, greenhouse cultivation machinery operation. The graduation design for rotary machine at home and abroad were introduced, analyzed and compared, the engine options, transmission choices, parts selection, transmission line design; then the gear box design and verification, key parts of the check; the last is working parts assembly.
Foreign rotary facility farming machinery is very mature, stable working performance, complete functions, compact and lightweight. Japan, Holland, Israel and other countries, the products are widely used in rotary tillage, plowing, ditching, ridging, bedding, intertill, ridging, filming, punch, sowing, irrigation and fertilization project. If there is a suitable for China 's small rotary tiller is published, not only economic benefit is obvious, but also has a wide range of social benefits, its prospects will be very broad. Can greatly improve the agriculture mechanization level in China, to agricultural modernization has taken a solid step forward
Key words: small rotary tiller design
目錄
摘要 I
Abstract II
第一章 前言 1
1.1 選擇此課題的背景 1
1.2 旋耕機(jī)的簡(jiǎn)介 1
1.3 旋耕機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1
1.4 中國未來農(nóng)業(yè)機(jī)械化的展望 2
第二章 旋耕機(jī)工作原理與構(gòu)造 2
2.1旋耕機(jī)工作原理 2
2.2旋耕機(jī)的構(gòu)造 4
第三章 方案的確定 5
3.1 總體設(shè)計(jì) 5
3.2 主要部分確定 5
第四章 旋耕機(jī)各部分的選擇 5
4.1 柴油機(jī)的選擇 5
4.2. 耕幅的選擇 6
4.3 刀軸轉(zhuǎn)速選定 6
4.4 傳動(dòng)形式的選擇 7
4.5 刀滾的選擇 7
4.6 齒輪箱的選擇 10
4.7罩殼和拖板 11
第五章 各種部件的設(shè)計(jì)選擇 11
5.1 柴油機(jī)的選擇 11
5.2 傳動(dòng)比的確定 12
5.3 各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩 12
5.4 選擇帶型 13
5.5 齒輪的設(shè)計(jì) 16
5.6 軸的設(shè)計(jì) 20
5.7 鏈輪的設(shè)計(jì) 22
5.8 變速齒輪箱的設(shè)計(jì) 22
小結(jié) 24
參考文獻(xiàn) 25
致 謝 26
第一章 前言
1.1 選擇此課題的背景
結(jié)合江西省的地理環(huán)境我們可以得知，江西地貌大致可以劃分為9個(gè)地貌區(qū)和9個(gè)地貌副區(qū): 一為贛西北中低山與丘陵區(qū)。 二為鄱陽湖湖積沖擊平原區(qū)。 三為贛東北中低山丘陵區(qū)。四為贛撫中游河谷階地與丘陵區(qū)。 五為贛西中低山區(qū)。 六為贛中南中低山與丘陵區(qū)。土地總面積 166947 平方公里，占全國土地總面積的 1.74%，居華東各省市之首。其中山地 60101 平方公里（包括中山和低山），占全省總面積的 36%；丘陵 70117 平方公里（包括高丘和低丘），占 42%; 崗地和平原 20022 平方公里，占 12%，水面16667平方公里，占10%。由此可見地雖廣，卻不適合耕種。如何有效高效地利用著有限的資源顯得十分的重要，更能看出江西省大力發(fā)展中小型旋耕機(jī)的急迫性和重要性。
1.2 旋耕機(jī)的簡(jiǎn)介
早在十九世紀(jì)中末葉，世界上就出現(xiàn)了旋耕機(jī)，一九一零年左右才達(dá)到實(shí)用水平，一九二二年首先在澳洲和英國推廣實(shí)用，以后擴(kuò)展到以歐洲為主的許多國家。一九三零年以后，日本又將歐洲旱地使用的旋耕機(jī)成功地運(yùn)用到水田。所以旋耕機(jī)在近幾十年內(nèi)有了較大的發(fā)展。目前，從國外的旋耕機(jī)使用情況來看，多數(shù)安有安全離合器，有兩種以上刀滾轉(zhuǎn)速，三四種刀型，配有鐵輪或者膠輪限深裝置。
我國旋耕機(jī)的發(fā)展，是先有與手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)。輪式拖拉機(jī)的配套旋耕機(jī)是從一九五九年開始研制的，到一九六三年已有十幾種不同型號(hào)的旋耕機(jī)用于生產(chǎn)。通過整頓、補(bǔ)缺和提高，逐步向著適合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的系列旋耕機(jī)發(fā)展。
1.3 旋耕機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的不斷增強(qiáng)，工作效率和效益的日益提高，現(xiàn)有的旋耕機(jī)弊端也不斷顯現(xiàn)出來，已滿足不了農(nóng)藝要求和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的要求。故對(duì)現(xiàn)有的旋耕機(jī)的發(fā)展會(huì)出現(xiàn)以下幾種發(fā)展趨勢(shì)：1、向?qū)挿咚傩托麢C(jī)發(fā)展；2、向聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展；3、向全幅深旋耕機(jī)發(fā)展；4、向自動(dòng)化，智能化方向發(fā)展；5、小型旋耕機(jī)的需求會(huì)不斷的增強(qiáng)。
目前，我國的農(nóng)機(jī)發(fā)展很不平衡，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平明顯偏低，農(nóng)機(jī)服務(wù)組織化程度低, 整體效益差，農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)機(jī)具科研開發(fā)配套系統(tǒng)建設(shè)落后。
1.4 中國未來農(nóng)業(yè)機(jī)械化的展望
創(chuàng)新是農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平提高的關(guān)鍵，未來農(nóng)機(jī)化創(chuàng)新的特點(diǎn)：一是加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新。要結(jié)合農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加快農(nóng)機(jī)新技術(shù)、機(jī)具的研究與開發(fā)，力爭(zhēng)在糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和牧業(yè)等機(jī)械化生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵技術(shù)，以及農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)、加工轉(zhuǎn)化等方面取得新的突破，提高農(nóng)機(jī)化技術(shù)水平。二是加強(qiáng)機(jī)制創(chuàng)新。要進(jìn)一步深化農(nóng)機(jī)化科技體制改革，充分發(fā)揮農(nóng)機(jī)科研院校、大型農(nóng)機(jī)企業(yè)的積極作用，優(yōu)化農(nóng)機(jī)科技資源配置。三是加強(qiáng)農(nóng)機(jī)化新技術(shù)的推廣應(yīng)用。要重點(diǎn)推廣水稻機(jī)械化生產(chǎn)、玉米收獲及育苗移栽機(jī)械化、機(jī)械化旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)、秸稈機(jī)械化還田、糧食產(chǎn)地烘干、設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化、經(jīng)濟(jì)作物機(jī)械化、牧業(yè)機(jī)械化、農(nóng)產(chǎn)品加工和農(nóng)用航空“十大”農(nóng)機(jī)化技術(shù)。
第二章 旋耕機(jī)工作原理與構(gòu)造
2.1旋耕機(jī)工作原理
旋耕機(jī)是由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的耕作機(jī)具。旋耕機(jī)無論是裝在手扶拖拉機(jī)上，還是裝在輪式拖拉機(jī)或履帶拖拉機(jī)上，其工作原理基本相同（如圖1.1 圖1.2所示）
刀片端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 V-機(jī)組前進(jìn)速度 W-旋轉(zhuǎn)角速度 S-土塊厚度 a-耕深
圖2.1 速度簡(jiǎn)圖
圖2.2 旋耕機(jī)工作過程
刀片是旋耕機(jī)的主要工作零件，好像是好多小鋤齒按螺旋形安裝在水平刀軸上，刀軸與拖拉機(jī)輪軸平行，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)萬向節(jié)，變速箱驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)方向和拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)軸相同），刀片隨刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)自地面從上向下切削土壤，由于拖拉機(jī)的前進(jìn)，旋轉(zhuǎn)的刀片不斷切入未耕土壤，切下的土塊被拋向后方，并與罩殼，拖板相撞擊，進(jìn)一步破碎再落到地面，最后由拖板拉平，因而碎土充分，地面平整。
切下來的土塊是楔形，縱斷面垂直于機(jī)具前進(jìn)方看去呈現(xiàn)月牙形。這種形狀的形成原因，是由于刀片隨刀軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，還要跟隨拖拉機(jī)前進(jìn)的合成運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。月牙輪廓線就是刀片端點(diǎn)合成的軌跡。因此，刀片旋轉(zhuǎn)速度和拖拉機(jī)前進(jìn)速度的快慢，就決定了土塊的大小。實(shí)踐證明，刀片轉(zhuǎn)速大，而前進(jìn)速度小時(shí)，土塊細(xì)??；刀片轉(zhuǎn)速小，而前進(jìn)速度大時(shí)，土塊粗大。要達(dá)到農(nóng)業(yè)要求的碎土效果，務(wù)需合理選配刀片轉(zhuǎn)速和前進(jìn)速度。為了便于分析問題，用速比系數(shù)λ來表示轉(zhuǎn)速和機(jī)組前進(jìn)速度的配合關(guān)系。
速比系數(shù) λ=刀片端點(diǎn)圓周速度/機(jī)組前進(jìn)速度＞1
用旋耕機(jī)在中等粘度的水稻田里耕作（土壤含水率一般在20~30%為適耕范圍），每把旋耕刀所切的土塊厚度在10厘米左右，碎土質(zhì)量就可以滿足種麥的要求。如果土壤的含水率大于35%，則切削的土塊厚度必須在6~7厘米才能滿足上述要求。大家也許都知道，土壤粘，碎土差，土壤松，碎土好。耕地適時(shí)，碎土就好，過干過濕都不利于旋耕機(jī)碎土。
2.2旋耕機(jī)的構(gòu)造
旋耕機(jī)雖系動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的農(nóng)具，但結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，剛性較好，都是矩形框架結(jié)構(gòu)。按與拖拉機(jī)的聯(lián)接方法，系列旋耕機(jī)可分直接聯(lián)接和三點(diǎn)懸掛兩種。其中,直接聯(lián)接又可分為側(cè)邊齒輪傳動(dòng)和側(cè)邊鏈條傳動(dòng)兩種；三點(diǎn)懸掛又可分為中間齒輪傳動(dòng)，側(cè)邊齒輪傳動(dòng)和側(cè)邊鏈條傳動(dòng)三種。一般旋耕機(jī)均由機(jī)架、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、罩殼拖板、刀滾等幾部分組成。
旋耕機(jī)的型號(hào)按J B / 下8 5 7 4 的規(guī)定， 手扶拖拉機(jī)旋耕機(jī)型號(hào)由下列代號(hào)和主參數(shù)組成。
1G S Y Z ---XX
1G 類別代號(hào):I G表示耕整地機(jī)械類中的旋機(jī)
S 配套特征代號(hào): S 表示與手扶拖拉機(jī)配套
Y 配套手扶拖拉機(jī)動(dòng)力:KW
Z 傳動(dòng)特征代號(hào): 鏈傳動(dòng)用L 標(biāo)出，齒輪傳動(dòng)不標(biāo)出
XX 工作幅寬，CM
例如工作幅度為60CM，鏈傳動(dòng)配9 kW手扶拖拉機(jī)的旋耕機(jī)
旋耕機(jī) 1GS9L-60 JB/T 9798.1-1999
表2.1 系列旋耕機(jī)主要技術(shù)規(guī)格和性能（耕幅為1m部分）
型 號(hào)
項(xiàng) 目
1G-100
1GL-100
1GZ-100
1GZL-100
外形尺寸（長(zhǎng)x寬x高）mm
1012*1245-1026
1032*1238*1015
1334*1052*675
1334*1052*675
整機(jī)重量（公斤）
196
190
200
200
實(shí)際耕幅（mm）
980
980
980
980
耕 深（mm）
旱耕120~160 水耕140~180
刀片型式數(shù)量
左右彎刀各14把
最終傳動(dòng)形式
齒輪傳動(dòng)
鏈條傳動(dòng)
齒輪傳動(dòng)
鏈條傳動(dòng)
刀 540 高檔
220
198
222
222
軸 低檔
轉(zhuǎn) 720 高檔
速 低檔
R 1000高檔
/m 低檔
機(jī)組前進(jìn)速度
旱耕2~3 水耕3~5
（公里每小時(shí)）
生產(chǎn)率（畝/班）
20~30
配套動(dòng)力（馬力）
20~30
第三章 方案的確定
3.1 總體設(shè)計(jì)
由于此次設(shè)計(jì)的是小型旋耕機(jī)，因此選擇直接聯(lián)接旋耕機(jī)設(shè)計(jì)，這樣機(jī)架主要由提升梁、中間齒輪箱體、側(cè)邊鏈條（或齒輪）箱體、右側(cè)板等機(jī)件構(gòu)成。中間齒輪箱體用連接體固定在拖拉機(jī)后橋殼體上，側(cè)邊鏈條（或齒輪）箱體和右側(cè)板部件則與中間齒輪箱左、右主梁活鉸聯(lián)接，通過提升梁使側(cè)邊鏈條（或齒輪）箱與右側(cè)板繞中間齒輪箱左、右主梁旋轉(zhuǎn)，達(dá)到刀滾的升降。
3.2 主要部分確定
直接聯(lián)接的旋耕機(jī)沒有萬向節(jié)，而是采用牙嵌離合器，把柴油機(jī)的動(dòng)力直接傳遞到旋耕機(jī)上。因此傳動(dòng)部分我們可以這樣理解，
柴油機(jī)-----牙嵌離合器----皮帶輪傳動(dòng)-----鏈輪傳動(dòng)-----中間齒輪箱----側(cè)邊鏈輪箱----刀軸
第四章 旋耕機(jī)各部分的選擇
4.1 柴油機(jī)的選擇
這里，通過比較性價(jià)比，我們選擇常州王常柴油機(jī)有限公司的柴油機(jī)
該公司主要型號(hào)柴油機(jī)如下：
型號(hào) R185 R192 ZS195 ZS1105 ZS1110 ZS1115
型式 單缸,臥式,四沖程
缸徑*沖程 85*82 92*90 95*115 100*115 110*115 115*115
活塞總排量 0.510 0.598 0.815 0.996 1.093 1.1945
壓速比 17.5 17 17 17 17 17
標(biāo)準(zhǔn)功率/轉(zhuǎn)速 5.88/8/2600 7.7/8.8/2400 9.54/2200 12.1/2200 13.2/2200 14.7/2200
最大功率/轉(zhuǎn)速 6.5/9/2600 8.46/9.7/2400 10.6/2200 13.2/2200 14.7/2200 16.2/2000
燃油消耗率 ≤ 280 ≤ 287 ≤ 242.1 ≤ 238 ≤ 238 ≤ 238
燃油方式 直噴
冷卻方式 蒸發(fā)
潤滑方式 壓力飛濺
起動(dòng)方式 手搖或電啟動(dòng)
凈質(zhì)量 90 90 145 150 180 185
型號(hào) ZS1115M ZS1125 ZS1130 L28M LC195 LC1110
型式 單缸,臥式,四沖程
缸徑*沖程 115*115 125*115 130*120 125*120 95*115 110*115
活塞總排量 1.1945 1.41 1.593 1.48 0.815 1.093
壓速比 17 16.5 16.5 17 17 17
標(biāo)準(zhǔn)功率/轉(zhuǎn)速 14.7/2200 17.65/2200 20/2200 20.2/2200 8.82/12/2200 13.2/18/2200
最大功率/轉(zhuǎn)速 16.2/2000 19.41/2200 22/2200 22/2200 9.7/13.2/2000 14.7/20/2200
燃油消耗率 ≤ 238 ≤ 244.8 ≤ 244.8 ≤ 254.2 ≤ 238 ≤ 244.8
燃油方式 直噴
冷卻方式 蒸發(fā)
潤滑方式 壓力飛濺
起動(dòng)方式 手搖或電啟動(dòng)
凈質(zhì)量 195 210 210 210 145 185
再聯(lián)系到表2.1中的配套動(dòng)力為20~30馬力，我們選擇的柴油機(jī)為R185.
4.2. 耕幅的選擇
從使用角度來看，耕幅以大于拖拉機(jī)后輪外側(cè)的輪距為好。這樣，旋耕機(jī)能對(duì)稱地配置在拖拉機(jī)后面，可以避免牽引偏移，操作較平穩(wěn)，又可適應(yīng)各種耕作方法的作業(yè)（左、右回轉(zhuǎn)，套耕等）。但耕幅往往受到拖拉機(jī)功率的限制。系列旋耕機(jī)以適應(yīng)南方水田地區(qū)的農(nóng)藝要求為主，聯(lián)系到江西省多山陵地形和表1中的技術(shù)規(guī)格選定拖拉機(jī)馬力和耕幅。所以旋耕機(jī)的耕幅選擇100±5CM ，實(shí)際耕幅980mm 。
4.3 刀軸轉(zhuǎn)速選定
正確選擇旋耕機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速和拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速.為保證旋耕機(jī)在作業(yè)中碎土符合農(nóng)藝要求,旱耕作業(yè)前進(jìn)速度選用2~3km/h,水耕或耙地作業(yè)則可選用3~5km/h.對(duì)旋耕機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速而言,一般旱耕或耕作比阻較大的土壤時(shí)選用低速擋,其轉(zhuǎn)速為200r/min左右,在水耕、耙地和耕作比阻較小的土壤時(shí)選用高速擋,其轉(zhuǎn)速一般為270r/min左右。
這里，我們假定刀軸轉(zhuǎn)速為260r/min。
4.4 傳動(dòng)形式的選擇
選用中間傳動(dòng)還是側(cè)邊傳動(dòng)？一般耕幅小于拖拉機(jī)拖拉機(jī)后輪寬度的旋耕機(jī)多用于側(cè)邊傳動(dòng)，耕幅大于拖拉機(jī)后輪外緣寬度的旋耕機(jī)，多采用中間傳動(dòng)。根據(jù)前面的設(shè)想，這里我們選用側(cè)邊傳動(dòng)。
下面來比較一下鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)？齒輪傳動(dòng)可靠性好，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，但是重量大，優(yōu)質(zhì)合金用量多；鏈條傳動(dòng)較輕便，重量輕，特別在中心距大的時(shí)候，比齒輪傳動(dòng)優(yōu)越。針對(duì)鏈條傳動(dòng)壽命短，易損壞等問題，經(jīng)改進(jìn)并在1~1.5米旋耕機(jī)上用1英寸雙排套筒滾子鏈條傳動(dòng)，基本可靠。綜合考慮來看，這里我們選用齒輪傳動(dòng)。
4.5 刀滾的選擇
刀滾主要由刀片、刀座、刀軸組成的。刀片和刀座都是全系列通用的。它是旋耕機(jī)的主要工作部件，刀片形狀及其排列形式直接影響旋耕機(jī)的工作性能。
4.5.1刀滾半徑
刀滾半徑是刀軸回轉(zhuǎn)中心到刀片端點(diǎn)的距離。刀滾半徑的確定主要根據(jù)旋耕作業(yè)要達(dá)到的最大深耕深，在滿足耕深要求和結(jié)構(gòu)允許的前提下，刀滾半徑應(yīng)設(shè)計(jì)的盡量小些，使刀片端點(diǎn)的圓周速度不致于過大，避免增加旋耕功率的消耗，同時(shí)也可使整個(gè)旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)比較緊湊，減輕整機(jī)重量。系列旋耕機(jī)要求達(dá)到的最大耕深，旱耕為16厘米，水耕是18厘米，故采用刀滾半徑為245毫米和260毫米的兩種彎刀。這里我們選擇245毫米的旋耕刀。
4.5.2刀片
刀片（又叫犁刀，刀齒）是旋耕機(jī)的主要工作零件，也是易損件，用螺栓固定在刀座上，刀座按螺旋線排列，焊接在刀軸上，隨刀軸一起旋轉(zhuǎn)，起著切碎土垡的作用刀片有鑿型和“L”型兩類。
鑿型刀前端刃口較窄，呈平口型或尖頭型。有較好的入土能力主要起挖掘土壤的作用，工作時(shí)候需要的功率較小，但易繞草，適用于無草莖的疏松土壤和熟地上耕作。
“L”型刀靠銳利的刃口切土，刀刃由側(cè)切刃和正切刃兩部分組成，側(cè)切刃呈直線型或圓弧型，順著回轉(zhuǎn)方向延伸，切土?xí)r還起著支撐側(cè)壓力的作用。正切刃呈直線或者空間曲線狀。常用的“L”型刀有直角刀、沼澤刀和彎刀等幾種。
直角刀刀身較寬，剛度較好，主要用于耕作松軟的熟地。切削幅寬較其它刀型為大，一般用螺栓固定在焊有刀盤的刀軸上。這種刀的側(cè)切刃和正切刃一般都由直線構(gòu)成。
沼澤刀主要用于耕作沼澤地和草地。為了便于切斷植物的根系，刀身寬度較大，有較大的剛度，而切土的耕幅較直角刀為窄，側(cè)切刃成直線型，正切刃成圓弧形。
彎刀是目前推廣使用比較普遍的刀型，由于這種彎刀刃口有較大的滑切角，不易繞草；彎刀主要用于耕作土壤沾濕，田內(nèi)有草、綠肥等易繞物的水稻田。系列旋耕機(jī)主要安裝刀滾半徑為245毫米的彎刀
上述各種類型的旋耕刀，無論是哪種形式，都應(yīng)采用65錳優(yōu)質(zhì)鋼材鍛造而成，要求刃口鋒利，形狀正確。目前系列旋耕機(jī)的彎刀大多采用國家供應(yīng)的周期軋制刀坯型鋼滾鍛成型。也有一些工廠或使用單位還是用手工鍛打彎刀，形狀不易保持正確一直。下面是手工手工制造旋耕機(jī)彎刀應(yīng)注意的關(guān)鍵性問題：
（1）應(yīng)盡可能選用規(guī)定的65錳鋼材料。這種材料耐磨，使用壽命長(zhǎng)，熱處理后不易變形；
（2）按著圖形展開形狀做外形樣板，以供鍛造檢測(cè)之用；
（3）先加工刀柄固定孔，用樣板彎刀的孔為基準(zhǔn)，檢測(cè)鍛打出來的成品，將多余部分切除；
（4）磨刃口；
（5）以刀柄和固定孔為定位基準(zhǔn)，按尺寸彎型（可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的彎型模具）；
（6）用彎型樣板檢測(cè)，合格后熱處理。
國產(chǎn)刀片有耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)，但抗折強(qiáng)度差，不能適應(yīng)復(fù)雜的土，質(zhì)和意外撞擊。為提高旋耕機(jī)刀片內(nèi)在質(zhì)量,充分發(fā)揮65錳鋼的特性。使其既耐磨而義杭折；
因此建議熱處理工藝改進(jìn)如下：
第一種方案 保證刀尖、刀刀部分有良好的耐磨性，而刀背和刀棲部分都有足夠的抗折強(qiáng)度 ，為此，設(shè)術(shù)條件和熱處理如下：
1. 刀尖、刀刃部分的硬度為 HRC54~58 ,刀背和刀柄部分硬度為HRC43~47。
2. 金相組織。刀尖、刀刀部分為回火馬氏體，刀背和刀棲部分為回火屈氏體。
3. 熱處理工藝。先將刀片加熱到810~830℃整體淬火，使硬度達(dá)到HRC60~63，然后再局部分級(jí)回火（380~400℃）及刀尖和刀刃部分低溫回火（180~200℃） 。
第二種方案 由既保證刀片在耐磨性好，又達(dá)到抗折強(qiáng)度高的硬度最佳值來確定。即綜合機(jī)械性能較好。其技術(shù)條件和熱處理工藝應(yīng)為：
1. 片整體硬度為HRC47~50；
2. 相組織均為回火屈氏體；
3. 處理工藝。將刀片加熱到810~830℃整體淬火，使硬度達(dá)到HRC60~63，然后再整體中溫回火（380~400℃）。
以上兩種方案比較 第一種情況刀片機(jī)械性能比較理想 ,但熱處理工藝較復(fù)雜第二種情況刀片的耐磨性和抗折強(qiáng)度比第一種情況差些，而對(duì)寬刀較為合理，但熱處理工藝較簡(jiǎn)單。
圖4.1 刀片簡(jiǎn)圖
4.5.3排列及入土順序
為了使旋耕機(jī)在工作中不發(fā)生漏耕與堵塞，并使旋耕機(jī)刀軸受力均勻，刀片在刀軸上除了有規(guī)則地（按螺旋線）排列外。還必須使相鄰兩刀片在軸向和徑向的角度差（也叫相位差）方面，保持一個(gè)適宜的數(shù)值，同時(shí)還使左、右彎向刀片的入土順序交錯(cuò)進(jìn)行，對(duì)稱地入土。
下圖是中間傳動(dòng)旋耕機(jī)的刀片排列及入土順序。由于中間傳動(dòng)，有左右兩根刀軸，每根刀軸各有兩條螺旋線，左右彎刀分別安裝在螺旋線上，但左右刀軸各有一條螺旋線是不連貫的，這樣的布置主要是為了滿足刀軸每轉(zhuǎn)過一相等角度，就有一把刀片入土的要求。相鄰?fù)虻镀g相位差57°36′，同一截面上兩把刀片的相位差129°36′。
裝配刀片時(shí)必須嚴(yán)格按照使用說明書的刀片排列圖安裝，左右彎向刀片也不得搞錯(cuò)。不致于因刀片位置裝錯(cuò)而產(chǎn)生的堵塞或者負(fù)載不均勻等現(xiàn)象。
中間傳動(dòng)旋耕機(jī)的傳動(dòng)箱設(shè)在刀軸中間，有一定寬度，刀軸旋轉(zhuǎn)時(shí)要讓開箱體，為保證安全，還要求刀片與箱體之間保持一定的間隙。因此，箱體寬度和這個(gè)間隙就構(gòu)成了耕地時(shí)的漏耕地段。在粘重土壤上耕作，這種漏耕地段特別顯著。
消除漏耕地段裝置有兩類：第一類是在箱體下面安裝梨鏟之類的工作部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但消除漏耕的質(zhì)量不理想。
第二類是在刀軸上安裝特殊結(jié)構(gòu)的刀座和刀片，當(dāng)?shù)遁S旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀片既能切割箱體下部的土壤，又能讓開箱體，不和箱體相碰。耕作質(zhì)量與旋耕相同，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造比較困難。
下圖是刀片在刀軸上位置的展開
圖4.2 刀片的展開
4.6 齒輪箱的選擇
1.側(cè)邊傳動(dòng)的中間齒輪箱
中間齒輪箱把拖拉機(jī)輸出軸傳來的動(dòng)力，改換傳動(dòng)方向和變速后傳給側(cè)邊齒輪箱。無變速齒輪的中間齒輪箱，由一對(duì)錐齒輪、兩根軸組成。這種箱體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，目前主要用于1米耕幅的四種型號(hào)的旋耕機(jī)。主要是與動(dòng)力輸出軸為540轉(zhuǎn)／分的拖拉機(jī)配套。
2.側(cè)邊傳動(dòng)箱
系列旋耕機(jī)的側(cè)邊傳動(dòng)箱，有齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)兩種。
三個(gè)圓柱齒輪的側(cè)邊齒輪箱，通過它將中間齒輪箱傳來的動(dòng)力傳給刀軸，箱體除了安裝齒輪外，又是旋耕機(jī)矩形框架的組成部分，所以要求牢固，可靠，剛性好。這種箱體中心距小，結(jié)構(gòu)重量輕，多用于1米耕幅的旋耕機(jī)。缺點(diǎn)是中間齒輪較大，鍛造加工比較困難，優(yōu)質(zhì)材料用量較多。
四個(gè)圓柱齒輪的側(cè)邊齒輪箱。這種箱體中心距較大，用于有交換齒輪的中間齒輪箱的旋耕機(jī)。與三個(gè)的側(cè)邊齒輪箱比較，中間齒輪較小，但零件多，結(jié)構(gòu)重量比較大，一般用于1.25米以上耕幅的旋耕機(jī)。
側(cè)邊鏈條箱由鏈輪，張緊滑輪，鏈條箱體等零件組成。用于1~1.5米耕幅的三種旋耕機(jī)。鏈條規(guī)格為一英寸雙排套筒滾子鏈（加強(qiáng)型）。主、被動(dòng)鏈輪中心距有兩種，小的中心距和上述三個(gè)齒輪傳動(dòng)的主被動(dòng)齒輪的中心距相同，大的中心距和四個(gè)齒輪傳動(dòng)的中心距相同，主要考慮到側(cè)邊齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)旋耕機(jī)中某些零件的通用性，以提高多品種的“三化”程度。在結(jié)構(gòu)和工藝等方面，鏈條傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)有一定的優(yōu)越性，關(guān)鍵是要提高鏈條的壽命，工作可靠性和降低成本，同時(shí)也要注意正確的使用和調(diào)整。
4. 中間傳動(dòng)旋耕機(jī)的齒輪箱
中間傳動(dòng)旋耕機(jī)的齒輪箱，主要由一對(duì)錐齒輪，三個(gè)圓柱齒輪組成。采用這種形式的齒輪箱，拖拉機(jī)動(dòng)力經(jīng)萬向節(jié)傳給齒輪減速并改變方向后，直接帶動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)工作。刀軸分為左右兩段安裝在齒輪箱兩側(cè)。這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是機(jī)架牢固，剛性好，布局合理，特別是用于耕幅大于拖拉機(jī)輪距的時(shí)候，更能顯示出它的優(yōu)越性。缺點(diǎn)是中間齒輪箱不能安裝彎刀，如果不設(shè)置特殊工作部件來彌補(bǔ)，將出現(xiàn)漏耕或工作部件掛草堵塞等現(xiàn)象。
4.7罩殼和拖板
罩殼與拖板能起到擋住被刀片拋出的土塊再次得到破碎，并使耕后地表平整，改善勞動(dòng)條件和保證安全操作安全的作用。刀片與罩殼的間隙過大，結(jié)構(gòu)不允許。間隙過小，則易堵塞而增加摩擦阻力。一般情況下，刀片與罩殼之間的間隙，前端為30~40毫米，后端為70~80毫米。
系列旋耕機(jī)的罩殼拖板形式基本相同。主要是由圓弧形的罩殼、拖板、鏈條、罩殼撐桿等兩件組成的。罩殼和機(jī)架上的側(cè)邊齒輪（或鏈條）傳動(dòng)箱體及側(cè)板聯(lián)接在一起的，使用時(shí)可根據(jù)出土?xí)惩ǖ囊螅{(diào)節(jié)鏈條長(zhǎng)度來控制拖板的高度。中間傳動(dòng)旋耕機(jī)的罩殼拖板，以中間齒輪箱為邊界，有左右兩部分組成。
第五章 各種部件的設(shè)計(jì)選擇
5.1 柴油機(jī)的選擇
影響旋耕機(jī)功率的因素很多，查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，得下列經(jīng)驗(yàn)公式
N = 0.1K aVmB (kw) (3—9)
式中：a—耕深(cm);
Vm-機(jī)組前進(jìn)速度（m/s）;
B-耕幅（m）；
K -旋耕比阻（N/cm2)( K =kgk1k2k3k4)見表2
根據(jù)前面設(shè)計(jì)耕深a=15cm，機(jī)組前進(jìn)速度Vm=0.5m/s,耕幅B=1 m，Kg=13；
k1=1；k2=0.95； k3=0.8；k4=0.66；
K =13×1×0.95×0.8×0.66=6.52
N=4.89 KW
根據(jù)附表1 常州王常柴油機(jī)有限公司的柴油機(jī)R185型柴油機(jī)，滿載功率為6.5KW，標(biāo)準(zhǔn)功率5.88KW，轉(zhuǎn)速2600r／min。
5.2 傳動(dòng)比的確定
根據(jù)柴油機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速2600 r/min和旋耕刀軸的轉(zhuǎn)速260 r/min，傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為10左右，總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比i1×i2×i3的乘積。根據(jù)傳動(dòng)比的分配原則及各種傳動(dòng)的性能，分配傳動(dòng)比。
帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉，以及緩沖吸震等特點(diǎn)。因此，一般在一級(jí)傳動(dòng)中采用，i1=2.5。而齒輪傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高，軸上徑向壓力較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊。二級(jí)傳動(dòng)采用變速箱i2=4。側(cè)邊傳動(dòng)采用鏈傳動(dòng)，可以沒有傳動(dòng)比，起到傳動(dòng)功能。
5.3 各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩
5.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速
I軸轉(zhuǎn)速： N0=2600r/min；
變速箱輸入轉(zhuǎn)速： NI=N0/i1=2600/2.5=1040 r/min；
變速箱輸出轉(zhuǎn)速和III軸轉(zhuǎn)速： NII=NI/i2=1040/4=260 r/min
5.3.2 各軸的功率
I軸輸出功率：P1=5.88KW
變速箱輸入功率：Px1=P1×0.95×0.97=5.42KW
變速箱輸出功率：Px2=Px1×0.97=5.26KW
III軸輸入功率：PIII= Px2×0.97=5.10KW
III軸輸出功率：PIII出= PIII×0.97=4.95KW
5.3.3 各軸的轉(zhuǎn)矩
I軸轉(zhuǎn)矩： T1=95505.88/2600=21.60Nm；
變速箱輸入轉(zhuǎn)矩： TII=95505.42/1040=49.77Nm；
變速箱輸出轉(zhuǎn)矩： TII出=95505.26/1040=48.30Nm；
III軸輸入轉(zhuǎn)矩： TIII=95505.10/260=187.33Nm；
III軸輸出轉(zhuǎn)矩： TIII外=95504.95/260=181.82Nm；
表2
軸 號(hào)
功率P（KW）
轉(zhuǎn)矩T（Nm）
轉(zhuǎn)速n（r/min）
傳動(dòng)比i
效率
輸入
輸出
輸入
輸出
2.5
0.92
I軸
5.88
21.60
2600
變速箱軸
5.42
5.26
49.77
48.30
1040
4
0.97
III軸
5.10
4.95
187.33
181.82
260
5.4 選擇帶型
5.4.1帶的型號(hào)
帶的型號(hào)可根據(jù)計(jì)算功率Pc和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1選取，普通V帶見《機(jī)械設(shè)計(jì)》第四版圖11.15，窄V帶見圖11.16。計(jì)算功率Pc=KAP （P：名義傳動(dòng)功率；KA 工作情況系數(shù)）
在兩種型號(hào)相鄰的區(qū)域，若選用截面較小的型號(hào)，則根數(shù)較多，傳動(dòng)尺寸相同時(shí)可獲得較小的h/D，帶的使用壽命較長(zhǎng)。如認(rèn)為根數(shù)過多，也可以選擇大一號(hào)的型號(hào)，這時(shí)，帶輪尺寸，傳動(dòng)中心距都會(huì)有所增加，帶根數(shù)則可減少。
Pc=KAP選擇為1.2
KA選擇為1.2，則Pc=5.94KW
根據(jù)計(jì)算，我們選擇SPA型V帶
5.4.2 帶的計(jì)算
初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由表11-6和表11-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=112mm ，驗(yàn)算帶速v。按式驗(yàn)算帶的速度
m/s
因?yàn)?m/s
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