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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書
學(xué)院
機械電氣化工程學(xué)院
班級
農(nóng)機12-1班
學(xué)生姓名
程玉龍
學(xué)號
8031208113
課題名稱
棉桿粉碎還田機的設(shè)計
起止時間
年 月 日—— 年 月 日（共 14 周）
指導(dǎo)教師
范修文
職稱
講師
課題內(nèi)容
根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的秸稈切碎機和玉米秸稈粉碎還田機，設(shè)計棉桿收集粉碎還田機，要求結(jié)構(gòu)簡單，收集效果好，粉碎效果好，拋灑均勻。具體要求如下：
1.選擇合適配套動力，設(shè)計工作裝置和傳動裝置。
2.繪制二維裝配圖和零件圖。
3.要求利用Solidworks繪制三維圖。
擬定工作進度（以周為單位）
第1～2周 查閱相關(guān)文獻，撰寫開題報告。
第3～4周 根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的秸稈切碎機和玉米秸稈粉碎還田機確定棉稈收集粉碎還田機的總體設(shè)計方案，繪制總體結(jié)構(gòu)簡圖。
第5～6周 根據(jù)工作要求，計算并查閱相關(guān)手冊，選擇和設(shè)計各零部件。
第7～9周 運用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。
第10～11周 運用三維設(shè)計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。
第12周 從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價、校核、修正。
第13周 完成設(shè)計說明書。
第14周 整理材料，準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻
[1] 畢于運，寇建平，王道龍等編著. 中國秸稈資源綜合利用技術(shù). 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社, 2008.
[2] 劉巽浩等主編. 秸稈還田的機理與技術(shù)模式. 北京市：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2001.
[3] 朱良，蘭心敏主編. 秸稈、根茬粉碎還田機使用、維護與選購指南. 北京市：農(nóng)業(yè)出版社, 2010.06.
[4] 崔勇，鐘永紅主編；全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心編著. 秸桿還田技術(shù)研究與推廣實踐. 北京市：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006.
[5] 宋建農(nóng)主編. 農(nóng)業(yè)機械與設(shè)備. 北京市：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006.
[6] 宮元娟主編. 農(nóng)機具造型及使用與維修. 北京市：金盾出版社, 2008.12.
[7] 中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會農(nóng)墾農(nóng)機化分會編. 農(nóng)墾農(nóng)機化研討論文集. 北京市：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2008.10.
[8] 李克明等編. 農(nóng)業(yè)機械化適用技術(shù). 北京市：機械工業(yè)出版社, 2000.
任務(wù)下達人（簽字）
同意按此計劃進行設(shè)計
年 月 日
任務(wù)接受人意見
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
棉桿收集粉碎機還田機的設(shè)計
一、課題研究的意義
我國地處溫帶和亞熱帶，棉田分布較廣。70年代我國棉花分布局部分散，生產(chǎn)水平低。80年代以后，經(jīng)過農(nóng)業(yè)區(qū)劃及實施，棉花區(qū)域分布局域開始戰(zhàn)略性調(diào)整，方向是：鞏固提高現(xiàn)有的集中棉區(qū)。主要是長江中下游平原的集中高產(chǎn)棉區(qū)，加速其現(xiàn)代化建設(shè)；回復(fù)建設(shè)黃河中下游包括冀中南、魯西北、豫北平原等老的集中棉區(qū)；積極發(fā)展條件適宜的新棉區(qū)，主要是在黃淮平原和南疆等地積極發(fā)展棉花生產(chǎn)：逐步收縮華北北部、南方紅壤丘陵區(qū)和云貴高原地區(qū)生態(tài)條件不適宜的棉區(qū)。
近年來，農(nóng)作物秸稈成為農(nóng)村面源污染的新源頭。每年夏收和秋冬之際，總有大量小麥、玉米等秸稈在田間焚燒，產(chǎn)生了大量濃重的煙霧，不僅成為農(nóng)村環(huán)境保護的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環(huán)境的罪魁禍?zhǔn)?。?jù)有關(guān)統(tǒng)計，我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年可生成7億多噸秸稈，成為“用處不大”但必須處理掉的“廢棄物”。在此情況下，完全由農(nóng)民來處理，就出現(xiàn)了大量焚燒的現(xiàn)象。在的種植區(qū)域里，其中棉花的種植面積達到2000畝。
棉桿收集粉碎機還田機對于大面積種植棉花的區(qū)域來說非常重要。消除了秸稈以便夏種能夠順利進行。目前還有部分農(nóng)民依靠人工撿拾，或燃燒的方式來處理棉稈。這樣不僅對勞動力和資源產(chǎn)生了浪費，還對環(huán)境造成了極大的危害。
二、現(xiàn)狀及分析
1國內(nèi)外秸稈（棉桿）還田機的研究現(xiàn)狀并不是秸稈利用，同時要適當(dāng)分析現(xiàn)有秸稈還田機 是否存在問題那些需要改進這就是你設(shè)計棉桿還田機原因。也可簡要說明一下現(xiàn)在棉桿處理方式
2.國內(nèi)秸稈還田機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
我國目前不少地方使用正轉(zhuǎn)旋耕機進行秸稈還田作業(yè)，正轉(zhuǎn)旋耕機由于受到刀輥旋轉(zhuǎn)方向及結(jié)構(gòu)的限制，其覆蓋性能差。另外，正旋耕機入土能力差且易產(chǎn)生寄生功率，加重了旋耕機和拖拉機傳動裝置的負(fù)荷，導(dǎo)致功率消耗很大且折損機械壽命。
現(xiàn)有的用于滅茬的翻轉(zhuǎn)旋耕機，其植被覆蓋、碎土、平整度等耕作質(zhì)量均優(yōu)于正轉(zhuǎn)旋耕機，也有利于避免產(chǎn)生寄生功率。但刀輥前方壅土嚴(yán)重，纏草多，造成旋耕刀重復(fù)切削，功率消耗也很大。
現(xiàn)有秸稈切碎還田機幾乎都試用甩刀（L型甩刀、錘爪式甩刀等）砍切秸稈。
2.1目前試用的三種類型棉花秸稈粉碎機還田
（1）：瑪納斯縣興工高橋雙豐農(nóng)機廠生產(chǎn)的ZJH-0.9/1.6型秸稈粉碎還田機，作業(yè)幅寬為90cm或160cm，切碎長度＜15cm。該機已經(jīng)得到廣泛推廣試用。
（2）：心境巴州農(nóng)機研究所研制的1JGCN-80型秸稈粉碎還田殘膜回收機，可將秸稈粉碎和殘膜回收兩項作業(yè)同時進行，不必分段作業(yè)，大大節(jié)約了成本、時間，提高了經(jīng)濟效益、作業(yè)幅寬為80cm，適合棉花收完后，進行秸稈還田和殘膜回收。
（3）：農(nóng)科院農(nóng)機研究所研制的4JSM-1800型秸稈粉碎殘膜回收機，可連續(xù)進行棉稈粉碎還田、松土、挑膜、送膜和集裝作業(yè)，一次完成秸稈還田和殘膜回收。工作幅寬為140-180cm，秸稈切碎長隊＜15cm。
三、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
作業(yè)時，拖拉機動力經(jīng)萬向節(jié)傳到主變速箱，主變速箱的錐齒輪將動力傳到側(cè)變速箱，通過圓柱齒輪傳至粉碎刀軸，粉碎刀軸又通過圓柱齒輪和雙排鏈輪兩級傳動最后帶動旋耕刀軸旋轉(zhuǎn)。粉碎刀軸上粉碎錘爪的高速旋轉(zhuǎn)和撞擊，把作物秸稈從地面上剪斷后吸入殼體。在秸稈進入喂入口時遇到第一行定刀的阻攔進行第一次切割，秸稈在折線型的機殼內(nèi)多次受到錘爪的撞擊，被推送到最后一排定刀進行剪切和粉碎。秸稈粉末被氣流吹出。滅茬旋耕刀將作物根茬連同秸稈粉末一起均勻地攪拌在土壤里，作業(yè)后的地面由限深滾筒軋實，利于保墑并加快秸稈的漚制。
四、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題
該機動力源選用小四輪拖拉機，通過萬向節(jié)傳動，需要設(shè)計：
（1）秸稈粉碎機的傳動裝置。
（2）粉碎刀片的型式與線速度的確定。
（3）刀片的排列形式以及機架和行走裝置。
五、工作方案及進度
第1～2周 查閱相關(guān)文獻，撰寫開題報告。
第3～4周 根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的秸稈切碎機和玉米秸稈粉碎還田機確定棉稈收集粉碎還田機的總體設(shè)計方案，繪制總體結(jié)構(gòu)簡圖。
第5～6周 根據(jù)工作要求，計算并查閱相關(guān)手冊，選擇和設(shè)計各零部件。
第7～9周 運用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。
第10～11周 運用三維設(shè)計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。
第12周 從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價、校核、修正。
說明書。
說明書。說明書。
第14周 整理材料，準(zhǔn)備答辯。
參考文獻
【1】 陳小兵，陳巧敏，我國機械化秸稈還田技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢【J】。農(nóng)業(yè)機械，2000，（4）：14-15
【2】 欒玉振，侯季理，JZH-2型秸稈根茬還田通用機結(jié)構(gòu)與性能參數(shù)的選擇【J】。農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，1955，（1）：120-121
【3】毛罕平，陳翠英，秸稈還田機工作機理與參數(shù)分析【J】。農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1955，11（4）：62.66
【4】河北省農(nóng)業(yè)機械化研究所，論秸稈還田機刀片的設(shè)計【J】。農(nóng)牧與食品機械，1922，（2）：18-21
【5】史建新，陳發(fā)，郭俊先，等。拋送式棉稈粉碎還田機的設(shè)計與實驗【J】。農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006，22（3）：68-72.
【6】歸柯庭，汪軍，王秋穎。工程流體力學(xué)【M】。北京：科學(xué)出版社，2003.
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
前 言
保護性耕作技術(shù)是全球農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，秸稈還田技術(shù)是機械化保護性耕作中的一項關(guān)鍵技術(shù)，在農(nóng)忙期間，使用機械化的秸稈還田技術(shù)可以使耕作更為高效化，同時有力推動機械化還田技術(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還田機粉碎率高，適合大面積田間的秸稈還田。在對秸稈粉碎及滅茬的基本理論分析的基礎(chǔ)上，對此機具做了具體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。通過拖拉機傳動軸將動力經(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，最終由小帶輪帶動刀軸旋轉(zhuǎn)達到秸稈粉碎還田的目的。
1引言
1.1機械化秸稈還田的目的及意義
我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，對于田間作業(yè)趨于機械化是一個必然的發(fā)展過程，它可以節(jié)約勞動力和提高經(jīng)濟效益。在北方棉花是一種常見的經(jīng)濟作物，過去由于認(rèn)識上、政策上及經(jīng)濟上的原因，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，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秸稈還田補充土壤養(yǎng)分。②秸稈還田促進微生物的活動，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機械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀
由于我國國土遼闊，南北方差異較大，各地區(qū)的耕作制度和農(nóng)藝要求不同，同時作物的秸稈也不同，其物理性能和機械性能差異也很大，這就決定了我國機械化秸稈還田技術(shù)及配套機具的多樣化。在北方多數(shù)是以拖拉機牽引并驅(qū)動的秸稈還田機，把站立的棉花秸稈就地粉碎后鋪撒在地面上，數(shù)日后犁翻耕土地時把晾曬的秸稈翻埋入土[4]。
由于機械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈最經(jīng)濟最有效的技術(shù)，具有較大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益，因此外國在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展較快。尤其是意大利、英國，德國、法國、日本和西班牙等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。綜合國外機械化秸稈還田技術(shù)比較完善，機具品種較多，性能可靠，但價格昂貴。
1.3機械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢
雖然我國農(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作業(yè)的基礎(chǔ)上將開發(fā)新的聯(lián)合作業(yè)機具，并在一段時間后將會取代單項作業(yè)機具[5]。收割農(nóng)作物和秸稈還田機結(jié)合，使作業(yè)成本大大降低，靈活度也增加。機械化秸稈還田技術(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
隨著人們越來越重視可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護，農(nóng)業(yè)機械化的裝備將得到進一步的發(fā)展。例如農(nóng)業(yè)保護性耕作機械，秸稈綜合利用裝備。對于秸稈還田是重要的秸稈綜合利用，根據(jù)市場調(diào)查粉碎秸稈機一般工作幅寬為1500mm到2000mm之間不等，其動力一般由拖拉機提供，用拖拉機懸掛并驅(qū)動，使農(nóng)具的靈活性增加[5]。由于機械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈資源最經(jīng)濟，最有效的技術(shù)，最具有經(jīng)濟效益，生態(tài)效益和社會效益。因此國外在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展很快。尤其是意大利、美國、英國、德國、法國、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。意大利的OMARV公司尤為突出，它的產(chǎn)品配套動力26-132kW工作幅寬1.2-6米。刀片轉(zhuǎn)速1950r/m。美國萬國公司（International Harvester Company Co.）,美國埃茲拉。隆達爾有限公司在此方面的研究生產(chǎn)水平均很高。此外，國外還研制出拖拉機帶動的臥式轉(zhuǎn)子切碎機，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，同時帶有遇到障礙物的安全機構(gòu)。綜合國外機械化秸稈還田技術(shù)，技術(shù)比較完善，機具品種多，性能可靠，但價格也昂貴。我們可以借鑒國外現(xiàn)有技術(shù)，通過消化吸收，開發(fā)出適合我國國情的產(chǎn)品。
一般土地是由一家為單位的耕種，工作面積不會很大，工作量也小，所以一般配套動力為50到65馬力的拖拉機。根據(jù)以上內(nèi)容綜合得出本人設(shè)計一臺外形尺寸為767×1645×876并選用55馬力的拖拉機。
3整機設(shè)計
3.1 總體設(shè)計
總體設(shè)計示意圖如圖3-1所示
1—箱傳動軸 2—變速 3—皮帶出動部分 4—粉碎機罩殼 5—工作部件
圖3-1 總體設(shè)計示意圖
3.2傳動機構(gòu)
其功能是將拖拉機的動力傳遞到工作部件，進行粉碎作業(yè)，它有萬向聯(lián)軸器傳動軸、齒輪箱和側(cè)邊傳動裝置組成。
（1）萬向聯(lián)軸器傳動軸連接拖拉機動力輸出和齒輪箱輸入軸。安裝時，帶套的夾叉裝在粉碎就輸入軸端，且必須使兩個夾叉的開口處在同一平面內(nèi)。
（2）齒輪箱：它內(nèi)部裝有一對圓錐齒輪，起改變方向和增速的作用。
（3）側(cè)邊傳動裝置：由三角皮帶輪組成，采用單側(cè)邊傳動方式，要起傳遞動力的作用，另外也有起過載保護作用和傳動比分配的作用。
3.3工作部件
本機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秸稈還田機刀片的設(shè)計幾個問題
（1）甩刀刀片形狀的確定：本秸稈還田機主要選用Y型 刀片，也可以用其它刀片替換[3]。Y型刀片是L型刀片的改進型，其優(yōu)點體現(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，要求有較強的耐 磨性和較強的抗沖擊韌性。本機選 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，可達到3.16ha/g的耐磨性和290J/cm以上的抗沖擊韌性（農(nóng)牧與食品機械，2002）。
（5）刀片的排列方式：刀片的排列方式對于秸稈是至關(guān)重要的，合理的排列方式不僅能使還田機粉碎質(zhì)量提高，而且還可以是還田機平衡性能好，減輕還田機的震動。目前大多數(shù)秸稈還田機采用加配重塊的方法解決振動問題，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共同的弊病，即在粉碎過程中秸稈測向移動現(xiàn)象嚴(yán)重，使還田機有“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
特點是：①刀軸受力均勻。②刀軸旋轉(zhuǎn)時不震動，無需加配重塊。
3.5懸掛設(shè)計
牽引點：農(nóng)具牽引裝置和拖拉機機體的連接點。
虛牽引點：懸掛機構(gòu)上拉桿和下拉桿在縱向垂直面或水平面內(nèi)投影延長的交點，亦稱“瞬時轉(zhuǎn)動中心”。懸掛農(nóng)具工作時，如果作用力的平衡破壞，農(nóng)具就要繞瞬時轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動。
懸掛點：連接懸掛式農(nóng)具和懸掛機構(gòu)桿件的鉸鏈點。在農(nóng)具懸掛設(shè)計中心提到懸掛點時，常常是指鉸鏈點的幾何中心。
連接三角：連接懸掛式農(nóng)具的上、下懸掛點所得到的幾何圖形。
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構(gòu)下拉桿的后球鉸相連。
(1)農(nóng)具和拖拉機的聯(lián)結(jié)型式
牽引力：農(nóng)具具有獨立的行走輪。農(nóng)具在運輸或工作時，其重量均由本身的輪子承受。機組的穩(wěn)定性好，對不平地面的適應(yīng)性強。但機動性較差，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，機動性好，效率高。但穩(wěn)定性差，使用調(diào)整較復(fù)雜，對地表的適應(yīng)運輸時全部重量由拖拉機承受。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，在大部分場合有取代牽引式的趨勢。
半懸掛式：農(nóng)具有自己的行走輪，運輸是承受部分重量，另一部分重量由拖拉機承受，其優(yōu)、缺點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可用半懸掛式。
根據(jù)實際情況和以上特點，所以本設(shè)計選懸掛式
(2)農(nóng)具在拖拉機上懸掛的位置
后懸掛：特點 農(nóng)具配置在拖拉機后面，增大驅(qū)動輪載荷，提高了牽引性能。拖拉機走在未耕地上，工作后不留輪轍。但不便于觀察作業(yè)情況，運輸時穩(wěn)定性和操作性較差。
前懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機前面，拖拉機走在以工作過的地面上，能滿足收獲機械要求，但可能使前輪負(fù)荷過大，轉(zhuǎn)向費力或輪胎超載。
中間懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機前、后軸之間，便于觀察作業(yè)情況。但裝卸費事，農(nóng)具和拖拉機配套行強，通用性小(農(nóng)機化，2002)。
側(cè)懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機側(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側(cè)面、前面或后面，機組穩(wěn)定性較好。
根據(jù)所設(shè)計還田機的特點和以上所說的特點選擇后懸掛。
(3)農(nóng)具在拖拉機上懸掛的方法
單點懸掛：農(nóng)具通過拉桿與拖拉機相連，可以在垂直面內(nèi)一點O自由轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)簡單。但農(nóng)具工作性能受地面起伏影響較大，不易控制。拉桿容易和拖拉機發(fā)生干涉，O點的位置選擇不受限制。常在一些簡易的或無專門懸掛系統(tǒng)的拖拉機上用。
兩點懸掛：兩點懸掛點A、B布置在水平面內(nèi)，農(nóng)具繞A-B軸線轉(zhuǎn)動桿件，與農(nóng)具剛性連接，相當(dāng)于兩個單點懸掛并聯(lián)。懸掛機構(gòu)通常是專用的。用于沒有或不宜采用三點懸掛系統(tǒng)的地方。
三點懸掛：農(nóng)具通過上拉桿和兩個下拉桿與拖拉機三點相連。在垂直面和水平面內(nèi)各有一個瞬時轉(zhuǎn)動中心O1、O2，農(nóng)具上下左右可自由運動。虛牽引點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)計的要求，選用三點懸掛，因為通用性好。
(4)農(nóng)具工作位置的調(diào)節(jié)方式和特點
根據(jù)選用懸掛的方式和還田機的特點選用高度調(diào)節(jié)
原理：懸掛機構(gòu)在農(nóng)具工作中呈自由狀態(tài)，對農(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：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，但輪子本身滾動要消耗動力增加結(jié)構(gòu)重量支持輪下方的局部起伏和下陷深度會改變農(nóng)具的工作位置。
4主要工作部件設(shè)計計算
4.1基本參數(shù)計算
（1）傳動比分配
刀軸的工作轉(zhuǎn)速為
所以總轉(zhuǎn)動比
取
（2)功率分配
拖拉機輸出功率
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)計計算
（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，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）校核計算
①按齒面接觸疲勞強度校核
（查表得）
（8級精度及）
（查圖得）
（查表得）
所以安全
②按齒根彎曲強度校核
（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)計計算
(1)基本參數(shù)
傳遞功率
轉(zhuǎn)速
(2)定V帶型號和帶輪直徑
工作情況系數(shù)
計算功率
選帶型號得為C型
小帶輪直徑
大帶輪直徑
取
（3）計算帶長
求取中心距
取
帶長
基準(zhǔn)長度 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
對于新安裝的V帶初拉力應(yīng)為1.5（F0）min；對于運轉(zhuǎn)后的V帶，初拉力應(yīng)為1.3（F0）min。帶傳動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,因為D2、D3<315，所以由表得
(7)主動輪是的設(shè)計計算
取
槽寬
軸徑
所以選擇孔板式。
（8）從動輪的設(shè)計計算
取
槽寬
軸徑
取
所以為腹板式
4.4 軸的設(shè)計計算
（1）一軸的設(shè)計與校核
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)。故需同時選擇萬向節(jié)的型號。
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
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初步選擇滾動軸承，因為軸承同時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。左端滾動軸承采用軸肩進行定位，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，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s=8mm。已知滾動軸承寬度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為63mm，同時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，選用平鍵鍵槽長為25mm。如圖4-1
圖4-1一軸示意圖
④軸的強度校核
計算齒輪受力：拖拉機作用在軸上的力
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
計算支承反力
水平反力
垂直反力
總彎矩
扭矩
進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取a=0.6軸的計算為：
由表得[]=60MPa,因此< []故安全。
（4）二軸的設(shè)計和校核
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距離較長，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
計算支承反力
水平反力
垂直力
進行校核時通常只校核軸與承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，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,因為<[a]故安全
(6)刀軸的設(shè)計
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
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，；因為小帶輪的輪轂B=185mm所以。選取O基本標(biāo)準(zhǔn)精度級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
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對無縫鋼管校核
尺寸大小D=140mm，壁厚取5.5，其材料選用20號剛通過冷撥而成。
；
故滿足。
②對軸的校核
由于 皮帶輪直輪；
皮帶輪圓周力
皮帶輪徑向力
刀具作業(yè)時間所受阻力
N
圖4-8 刀軸受力彎矩圖
計算水平面反力
垂直反力
進行校核時通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取a=0.6軸的計算應(yīng)為
，因為故安全
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，拖拉機前軸垂直地面的載荷減小，存在翻傾危險。一般道路規(guī)定的最大坡度角，此時機縱向穩(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)具時拖拉機前軸垂直地面載荷N
R1z-爬坡行駛狀態(tài)，懸掛農(nóng)具時拖拉機前軸垂直地面的載荷N
將得數(shù)帶入式（1）中得
所以機組滿足縱向穩(wěn)定性要求，不需要增加配重塊。
5.2拖拉機懸掛機構(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，油缸提升能力儲備指數(shù)
提升能力儲備達到83%，故懸掛機構(gòu)油缸提升能力足夠。
6結(jié)論
還田機的工作幅寬為1500mm，使用55馬力的拖拉機后懸掛工作，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)生相對運動，利用定刀刃口粉碎。在田間轉(zhuǎn)移行駛狀態(tài)時，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輸位置，符合各種性能要求。因為本次設(shè)計采用了免震法排列甩刀，所以在工作和運輸期間不會出現(xiàn)震動，也不需要增加配重塊，工作幅寬適中輕巧便捷，在田間具有很強的靈活性。本設(shè)計的懸掛裝置不是中間懸掛，有些偏差。雖然對工作時有一定的影響，但是不影響重心的位置?？傮w不會對裝置的平穩(wěn)行有什么影響。在本次設(shè)計中對變速箱的設(shè)計時，由于轉(zhuǎn)速變化較大，對齒輪的要求也會增加，這樣就會增加成本。以后可以采用別的方法來改本轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向。
致 謝
在這做畢業(yè)設(shè)計的過程中，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)計中告訴我不同的傳動連接方式，使我學(xué)會了許多東西，尤其是想問題和解決問題的思路，對我以后有很大的幫助。還有我的同學(xué)，隨時都會幫助我，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。
參考文獻
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[16]機械設(shè)計手冊編委會，機械設(shè)計手冊（第 3 卷）[M].機械工業(yè)出版社,2004.8:22-157
23
目 錄
1引言 .........................................................................................................................................3
1.1機械化秸稈還田的目的及意義 3
1.2機械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀 3
1.3.機械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢 3
2技術(shù)任務(wù)書 3
3整機設(shè)計 4
3.1總體設(shè)計 4
3.2傳動機構(gòu) 4
3.3工作部件 5
3.4秸稈還田機刀片的設(shè)計幾個問題 5
3.5懸掛設(shè)計 6
4主要工作部件設(shè)計計算 7
4.1基本參數(shù)計算 7
4.2錐齒輪的設(shè)計計算 8
4.3皮帶輪的設(shè)計計算 12
4.4軸的設(shè)計計算 15
5性能的校核 23
5.1爬坡穩(wěn)定性能指數(shù) 23
5.2拖拉機懸掛機構(gòu)油缸提升能力校核 23
6標(biāo)準(zhǔn)化審查報告 24
6.1產(chǎn)品圖樣的審查 24
6.2產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 24
6.3標(biāo)注件的使用情況 24
6.4審查結(jié)論 24
結(jié)論 24
致謝 25
參考文獻 26
12 屆畢業(yè)設(shè)計
棉花秸稈粉碎機還田機
設(shè)計說明書
學(xué)生姓名 程 玉 龍
學(xué) 號 8031208113
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 12-1班
指導(dǎo)教師 范 修 文
日 期 2012年5月