旋耕機(jī)畢業(yè)論文

旋耕機(jī)畢業(yè)論文 1 緒論 11研究目的和意義近些年來由于國家對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越來越重視糧食生產(chǎn)產(chǎn)量從而得到穩(wěn)步提升但是在很多地方人們?nèi)粤?xí)慣采用傳統(tǒng)的耕作方式進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成春冬季節(jié)地表的長期裸露這樣就會(huì)導(dǎo)致我國許多地區(qū)耕地的土壤表層有機(jī)物質(zhì)和水分的嚴(yán)重流失從而加劇土壤貧瘠化和生態(tài)環(huán)境惡化同時(shí)由于長期對土地營養(yǎng)物質(zhì)的大肆吸收導(dǎo)致農(nóng)田土壤肥力日趨下降土地得不到很好的休養(yǎng)生息進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)逐漸惡化嚴(yán)重制約我國糧食產(chǎn)量的進(jìn)一步提高1 14作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的基本方向隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷改革深入小型農(nóng)機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)無法滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求合理有效地組裝各種功能的工作部件和裝置形成的多功能整地機(jī)越來越成為研究方向這樣整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊功能齊全機(jī)動(dòng)性操作性好能提高經(jīng)濟(jì)效益多功能整地機(jī)一次下地能完成多項(xiàng)作業(yè)減少了機(jī)具下地作業(yè)次數(shù)避免壓實(shí)土壤和破壞土壤結(jié)構(gòu)節(jié)省時(shí)間和燃油的開支從而降低了作業(yè)成本旋耕作業(yè)具有犁耙合一的作業(yè)效果旋耕一次即可達(dá)到土碎地平若在水田中帶水旋耕后即可直接插秧將電子技術(shù)控制技術(shù)等廣泛合理地引用在多功能整地機(jī)上減輕勞動(dòng)強(qiáng)度8 19整機(jī)和工作部件多系列化多品種化方向發(fā)展能適合配套不通動(dòng)力耕深耕幅方便選用13研究的內(nèi)容和方法com容對多功能整地機(jī)的設(shè)計(jì)就是對整地機(jī)的整機(jī)的設(shè)計(jì)特別是傳動(dòng)系統(tǒng)和關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)1傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)a拖拉機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)為整地機(jī)提供穩(wěn)定的輸出動(dòng)力b變速箱由兩對斜齒輪組成的變速箱將拖拉機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)輸出的動(dòng)力轉(zhuǎn)化成整地機(jī)所需要的穩(wěn)定動(dòng)力根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定的齒輪傳動(dòng)比2關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)采用最優(yōu)化方法確定傳動(dòng)系統(tǒng)以及關(guān)鍵零部件的選用關(guān)鍵零部件包括旋耕刀安裝刀片的旋轉(zhuǎn)軸支撐輪以及深耕鏟等根據(jù)工作需要選擇需要的零部件進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)3零件圖和裝配圖的設(shè)計(jì)利用CAD軟件對部分關(guān)鍵零部件及整機(jī)裝配圖作圖com法本文主要是針對多功能整地機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要是完成其旋耕方面的設(shè)計(jì)利用確定的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)確定穩(wěn)定的傳動(dòng)比通過計(jì)算對整機(jī)各個(gè)部分的參數(shù)進(jìn)行確定選擇相應(yīng)合適的零部件然后進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)軸校核可行性分析同時(shí)利用CAD軟件對關(guān)鍵零部件繪制零件圖整機(jī)繪制裝配圖14研究技術(shù)路線本文的研究技術(shù)路線如圖1-1所示2多功能整地機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)多功能整地機(jī)通過中間減速箱的變速將穩(wěn)定的動(dòng)力傳送到刀軸上可以滿足相關(guān)的工作要求3多功能整地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)31多功能整地機(jī)傳動(dòng)方案的選擇根據(jù)機(jī)器的幅寬選擇與之配套的拖拉機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)在我們設(shè)計(jì)的多功能整地機(jī)的幅寬為2m即軸的轉(zhuǎn)速為225rmin則我們選擇其配套的拖拉機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速720rmin這樣就需要一個(gè)變速箱來實(shí)現(xiàn)變速變速箱里面可以經(jīng)過錐齒輪傳動(dòng)變向后經(jīng)過帶傳動(dòng)或者鏈傳動(dòng)最終輸出到整地機(jī)刀軸也可以經(jīng)過齒輪多級減速后傳動(dòng)到刀軸相對來說齒0輪傳動(dòng)傳動(dòng)比穩(wěn)定結(jié)構(gòu)緊湊壽命長可靠性高雖然制造成本稍高但出于安全性和使用壽命等方面考慮我們選用齒輪傳動(dòng)方式而針對齒輪傳動(dòng)我們也有兩種傳動(dòng)方式中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)其中側(cè)邊傳動(dòng)方式是錐齒輪降速變向后經(jīng)側(cè)邊齒輪箱多級變速最終輸出到整地機(jī)刀軸結(jié)構(gòu)簡單但是平衡性較差一般容易偏置使得動(dòng)力集中于刀輥一側(cè)使用壽命和安全性得不到保證而中間傳動(dòng)是整地機(jī)的刀軸直接由中間齒輪箱經(jīng)多次減速后驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)更加緊湊對稱性好工作時(shí)受力均勻同時(shí)可以節(jié)省材料減輕整機(jī)的重量但是中間傳動(dòng)時(shí)在中間齒輪下面會(huì)出現(xiàn)漏耕現(xiàn)象為解決這個(gè)問題我們需要在中間齒輪正前方安裝一個(gè)小型深耕鏟這樣就能很好的解決漏耕問題了本研究最后確定選用的方式是中間傳動(dòng) 32整地機(jī)的總傳動(dòng)比及其分配com的總傳動(dòng)比由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速 720rmin及刀軸轉(zhuǎn)速n 225rmin可以確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為 720225 32傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比是各級傳動(dòng)比的連乘積即 ···在設(shè)計(jì)多級傳動(dòng)比的時(shí)候應(yīng)將總的傳動(dòng)比分配到各級傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中com的傳動(dòng)比分配整地機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案和傳動(dòng)參數(shù)影響了整機(jī)的結(jié)構(gòu)性能和工作性能我們應(yīng)合理安排設(shè)計(jì)整地機(jī)的傳動(dòng)方案使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊布置恰當(dāng)根據(jù)需要現(xiàn)確定整地機(jī)的傳動(dòng)方案如圖3-1所示動(dòng)力通過輸入軸經(jīng)一對直齒錐齒輪降速換向后由兩對直齒圓柱齒輪降速后經(jīng)輸出軸將動(dòng)力輸出如圖3-1所示對傳動(dòng)系統(tǒng)的各軸哥齒輪進(jìn)行編號各級的傳動(dòng)比分別為 15 178 120 由機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新P161表107我們查得相關(guān)的機(jī)械傳動(dòng)效率如下軸承的效率 099圓柱齒輪 098錐齒輪 097圖3-1 整地機(jī)傳動(dòng)部分示意圖配套拖拉機(jī)的選擇 給整地機(jī)選擇合適恰當(dāng)?shù)耐侠瓩C(jī)配套功率能大大提高拖拉機(jī)的功率利用程度降低功耗能更好的完成作業(yè)我可以通過下面的計(jì)算公式來確定拖拉機(jī)消耗的功率上面的式子中K的取值為6090KPaB的取值為15mh的取值為16cm的取值為3kmh從而我們可以算出機(jī)具所需要的功率在12Kw到18Kw之間根據(jù)以上數(shù)據(jù)和相關(guān)資料我們選擇拖拉機(jī)的功率為147Kw由此我們可以算出刀軸功率為 13155Kw符合機(jī)具的工作要求計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)動(dòng)力輸入軸的轉(zhuǎn)速 720rmin則各根軸的轉(zhuǎn)速為 72015 480rmin 480178 26966rmin 2696612 225rmin 拖拉機(jī)的標(biāo)定功率 147Kw從而計(jì)算得出各軸的輸入功率為 147Kw 1470992097 13975Kw 13975099098 13559Kw 13229099098 13155Kw 由此算出各軸轉(zhuǎn)矩為 9550 9550147720 com 9550 955013975480 com 9550 95501355926966 com 9550 95501315522472 com 將各軸轉(zhuǎn)速輸入功率轉(zhuǎn)矩值匯總?cè)绫?-1所示表3-1 各軸轉(zhuǎn)速輸入功率轉(zhuǎn)矩值匯總表項(xiàng)目軸1軸2軸3軸4轉(zhuǎn)速rmin7204802696622472輸入功率Kw147139751355913155轉(zhuǎn)矩N·m19497927804448019255905233整地機(jī)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)com的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇齒輪材料及精度等級 由于減速器傳遞的功率不太大所以齒輪采用軟齒面小齒輪選用調(diào)質(zhì)45鋼硬度為250HBS大齒輪選用正火45鋼硬度為220HBS由機(jī)械設(shè)計(jì)P210表10-8我們可選用8級精度GB10095-98按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式機(jī)械設(shè)計(jì)P227式10-26即確定有關(guān)參數(shù)如下a選擇齒數(shù)齒寬系數(shù)傳動(dòng)比 15取小齒輪的齒數(shù)為 28則大齒輪的齒數(shù) i 1528 42齒數(shù)比u i 15由機(jī)械設(shè)計(jì)P224取 13b由機(jī)械設(shè)計(jì)P201表10-6取彈性影響系數(shù) 1898c計(jì)算載荷系數(shù) k 機(jī)械設(shè)計(jì)P192式10-2 1105112 126d由機(jī)械設(shè)計(jì)P206式10-13即應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 60njLh假設(shè)工作十年每年工作60天每天工作10小時(shí) 607201 106010 2592108 N1u 259210815 1728108查機(jī)械設(shè)計(jì)P207圖10-19可得接觸疲勞壽命系數(shù) 095 097查機(jī)械設(shè)計(jì)P209圖10-21可得接觸疲勞極限 600MPa 560MPae計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1安全系數(shù)S 10由機(jī)械設(shè)計(jì)P205式10-12有 0956001 570MPa 0975601 5432MPaf由接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪的分度圓直徑 292mm 11345mm則模數(shù)m 1134528 405mm根據(jù)機(jī)械原理P159表5-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m 4計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù) 計(jì)算公式如機(jī)械設(shè)計(jì)P224 分度圓直徑 m 428 112mm m 442 168mm錐距R 112 10096mm錐角 33690 90-33690 56310 齒寬b R 1310096 3365mm圓整取b 34mm 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)K 11051117 12285確定當(dāng)量齒數(shù) 28cos33690 33652 42cos56310 75717c由機(jī)械設(shè)計(jì)P200表10-5可查得齒形系數(shù) 249 223應(yīng)力校正系數(shù) 164 176d查機(jī)械設(shè)計(jì)P206圖10-18可得接觸疲勞壽命系數(shù) 089 092由機(jī)械設(shè)計(jì)P208圖10-20c得 440MPa 425MPae取安全系數(shù) 14按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力 08944014 27971MPa 09242514 27929MPaf根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P226式10-23的彎曲強(qiáng)度公式進(jìn)行校核 184945MPa 168986MPa滿足彎曲強(qiáng)度故錐齒輪安全所選參數(shù)合適錐齒輪參數(shù)如下表3-2表3-2 錐齒輪參數(shù)表名稱代號計(jì)算公式小齒輪大齒輪分度圓錐角 33690 56310 齒頂高齒根高 分度圓直徑 112mm 168mm 齒頂圓直徑 118656mm 172438mm齒根圓直徑 18>04012mm 162675mm錐距RR 10096mm齒頂角收縮頂隙傳動(dòng) 00396 2268齒根角 00475 2720分度圓齒厚 628 頂隙 08當(dāng)量齒數(shù) 33652 75717當(dāng)量齒數(shù)比 7571733652 225平均模數(shù) 333平均分度圓直徑 9333mm 140mm頂錐角收縮頂隙傳動(dòng) 35958 58578根錐角 30970 53590 當(dāng)量齒輪分度圓半徑 67304 151433當(dāng)量齒輪齒頂圓半徑 71304 155433當(dāng)量齒輪齒頂壓力角 27504 23722重合度 1749齒寬b 34mmcom的設(shè)計(jì)計(jì)算如圖3-1所示由四個(gè)直齒圓柱齒輪進(jìn)行嚙合傳動(dòng)本文僅對第一對齒輪即齒輪34進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算其余齒輪同理可以得到 齒輪34的設(shè)計(jì)計(jì)算1選擇齒輪類型精度等級材料整地機(jī)一般為耕作機(jī)器速度不高故選8級精度直齒圓柱齒輪傳動(dòng)GB10095-98齒根噴丸強(qiáng)化由機(jī)械設(shè)計(jì)P191表10-1可選擇小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)硬度為280HBS大齒輪材料為45鋼硬度為240HBS二者硬度相差為40HBS2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式機(jī)械設(shè)計(jì)P203式10-9a即1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值a 試選載荷系數(shù) 13b計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 278044N·mmc查機(jī)械設(shè)計(jì)P205表10-7選取齒寬系數(shù) 1d查機(jī)械設(shè)計(jì)P201表10-6選取彈性影響系數(shù) 1898e由機(jī)械設(shè)計(jì)P209圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 550MPaf由計(jì)算公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)假設(shè)齒輪一年工作60天每天工作10小時(shí)使用年限10年 604801 106010 1728108 N1u 1728108178 9708107g由機(jī)械設(shè)計(jì)P207圖10-19知取接觸疲勞疲勞系數(shù) 096 098h 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1安全系數(shù)S 1由機(jī)械設(shè)計(jì)P205式10-12有 0966001 576MPa 0985501 539MPa2 計(jì)算a試算出小齒輪分度圓直徑由計(jì)算公式得 91474mmb計(jì)算圓周速度vv ms 2298msc計(jì)算齒寬bb 191474 91474mmd計(jì)算模數(shù)齒高取小齒輪的齒數(shù) 23則大齒輪的齒數(shù) 17823 41模數(shù) 914723 398mm 齒高h(yuǎn) 225m 2254 9mme計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v 2298ms8級精度由機(jī)械設(shè)計(jì)P194圖10-8可查得動(dòng)載系數(shù) 116直齒輪 1由機(jī)械設(shè)計(jì)P193表10-2可查得使用系數(shù) 1由機(jī)械設(shè)計(jì)P196表10-4可查得齒向載荷分布系數(shù) 132同時(shí)有bh 914749 10163查機(jī)械設(shè)計(jì)P198圖10-13可查得齒向載荷分布系數(shù) 124故載荷系數(shù) 11161132 15312f按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)P204式10-10a得 91474 96604mmg計(jì)算模數(shù)mm 9660423mm 420mm3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)P201式10-5可知彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為1確定計(jì)算參數(shù)a由機(jī)械設(shè)計(jì)P208圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 380MPab由機(jī)械設(shè)計(jì)P206圖10-18查得小齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù) 091大齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù) 097c計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S 14由機(jī)械設(shè)計(jì)P205式10-12得 09150014 325MPa 09738014 263286MPad計(jì)算載荷系數(shù)K 11161124 14384e根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P200表10-5查齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)有 269 239 1575 167f計(jì)算大小齒輪的并加以比較 2691575325 00130 239167263286 00152大齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算 290mm對比計(jì)算結(jié)果由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)290mm并就近圓整為m 3mm按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 96604mm算出小齒輪的齒數(shù) 966043 32大齒輪的齒數(shù) 32178 57幾何尺寸計(jì)算a計(jì)算大小齒輪分度圓直徑 332 96mm 357 171mmb計(jì)算中心距 325732 1335c計(jì)算齒輪寬度 0496 384mm故各齒輪齒寬分別取 40mm 40mm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大齒輪因齒輪齒頂圓直徑大于160mm而又小于500mm故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜小齒輪因齒輪齒頂圓直徑小于160mm故以選用實(shí)心式結(jié)構(gòu)為宜對于小齒輪和軸之間的連接采用花鍵連接大齒輪與軸之間的連接采用平鍵連接 齒輪56的設(shè)計(jì)計(jì)算由于這對齒輪的設(shè)計(jì)方法與上面齒輪34的設(shè)計(jì)方法相同在此就不再贅述了各個(gè)齒輪的基本信息列表如表3-3表3-3 各齒輪的具體信息齒輪1齒輪2齒輪3齒輪4齒輪5齒輪6齒數(shù)284232574149齒寬mm343440405050結(jié)構(gòu)形式實(shí)心式實(shí)心式實(shí)心式腹板式實(shí)心式實(shí)心式鍵連接平鍵平鍵花鍵平鍵平鍵平鍵傳動(dòng)比i1517812模數(shù)m433其他參數(shù)齒頂高系數(shù) 1頂隙系數(shù) 02壓力角 20com計(jì)計(jì)算整地機(jī)一共有4根軸分別是動(dòng)力輸入軸軸1減速箱內(nèi)的軸2軸3 刀軸軸4本文對軸2進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算校核1選擇軸的材料及熱處理選用軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理軸上受力分析由前面計(jì)算已得出的軸2的相關(guān)參數(shù)如下 13975Kw com 480rmin 168mm 96mm齒輪2上的圓周力 2 227804410001681-0513 4766469N齒輪2上的徑向力 4766469tan20cos56310 962322N齒輪2上的軸向力 4766469tan20sin56310 1443486N齒輪3上的圓周力 2278004100096 579175N齒輪3上的徑向力 579175tan20 210802N齒輪3上的軸向力 579175cos20 616345N 3初步確定軸的最小直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P370表15-3取 115根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P378有 115 35378mm軸徑需適當(dāng)增大取d 45mm4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-2所示圖3-2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件裝配方案裝配方案見裝配圖 根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長度a因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用故選用角接觸球軸承根據(jù)工作需要和d 45mm通過查詢資料我們選用0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度等級的角接觸球軸承7009C其基本尺寸為dDB 45mm75mm19mmb-段軸用于安裝軸承套筒等故取直徑 45mm齒輪端面距離箱體內(nèi)壁a 10mm故取 30mm -段安裝低速級錐齒輪為便于安裝故取 55mm齒輪輪轂為60mm為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度故取 58mm -段為分隔兩齒輪段直徑為 60mm為滿足配合要求長度為 70mm -段安裝高速級大齒輪可取直徑取為 50mm齒寬為40mm則取 38mm - 段安裝套筒和軸承直徑 45mm 30mmb因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用故選用角接觸球軸承根據(jù)工作需要和d 45mm通過查詢資料我們選用0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度等級的角接觸球軸承7009C其基本尺寸為dDB 45mm75mm19mm3 軸上零件的周向定位齒輪的周向定位采用平鍵連接按由機(jī)械設(shè)計(jì)P106表6-1查得平鍵截面bh 16mm10mm長為45mm同樣按由機(jī)械設(shè)計(jì)P106表6-1查得平鍵截面bh 14mm9mm長為28mm同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性故選擇齒輪輪轂與軸的配合為滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的此處選軸的直徑尺寸公差為m64 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為2各軸肩處的圓角半徑見零件圖軸上載荷的計(jì)算在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)查取a值對于7209C型角接觸球軸承我們查得a 182mm可以知道 398mm 120mm 298mm因此此作為簡支梁的軸的支承跨距 1898mm水平支反力 4676219N 4766469579175-4676219 5884N垂直支反力 1091639N 962322210802-1091639 1978703N水平彎矩 4676219398 18611312N·mm 5884298 1753432N·mm垂直彎矩 1091639398 434472322N·mm 1978703298 589653494N·mm總彎矩 191117125N·mm 184992298N·mm扭 矩 278044N·mm按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P373式15-5及上面算出的數(shù)據(jù)則軸上-段為危險(xiǎn)截面 55mm取 06則軸的計(jì)算應(yīng)力 1497MPa我們開始選擇的軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理查機(jī)械設(shè)計(jì)P362表15-1得軸的許用彎曲應(yīng)力 75MPa因此 故安全 com密封潤滑我們選用的是閉式齒輪減速器且齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度小于12ms通常是采用浸油潤滑通過查機(jī)械設(shè)計(jì)P235表10-12可知我們選用潤滑油的粘度為815cSt根據(jù)粘度值我們選取潤滑油的代號為N100密封我們選用的密封形式為氈圈油封密封com體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)箱體的材料選擇我們選用減速箱為整體式鑄造箱體材料為HT200我們選擇齒輪箱的厚度為10mm箱體的結(jié)構(gòu)如裝配圖所示為了保證箱體與外界零件連接處的密封選用表面粗超度為634刀軸和刀片的研究41刀片的設(shè)計(jì)研究多功能整地機(jī)在作業(yè)時(shí)依靠刀片的合成運(yùn)動(dòng)完成相關(guān)的耕作任務(wù)刀片直接與土壤相接觸所以刀片的設(shè)計(jì)相對來說對整機(jī)性能影響很大通過對農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的查閱我們知道刀的種類有鑿形刀彎刀和L形刀其中鑿形刀作業(yè)時(shí)容易纏草L形刀刀身較寬相對來說彎刀是最合適的刀片而且彎刀作為系列旋耕機(jī)的相關(guān)配套的工作部件已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用彎刀由前端部分和切削部分組成按照前端部分的彎折方向有左彎刀和右彎刀兩種類型彎刀有相當(dāng)鋒利的正切刃和側(cè)切刃刃口處為曲線有較大的滑切能力在作業(yè)時(shí)刀刃按照離軸心線的距離先近后遠(yuǎn)的依次入土便于將掛在刃口處的雜草等沿刀刃口甩出整地機(jī)刀片的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下回轉(zhuǎn)半徑R根據(jù)需要我們選擇的刀片回轉(zhuǎn)半徑為245mm刀片的回轉(zhuǎn)半徑主要是根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的耕深來選擇靜態(tài)滑切角應(yīng)該滿足刀刃不纏草和耕耘阻力小的要求取為3449螺線起點(diǎn)的極徑應(yīng)該避免無刃部分切土取為135mm螺線終點(diǎn)的極徑使螺線能夠與正切刃圓滑過渡一般比回轉(zhuǎn)半徑小1020mm取為228mm螺線終點(diǎn)的極角取為27橫彎半徑r半徑過小時(shí)工作時(shí)彎折圓弧處容易粘土功耗增大通產(chǎn)不小于30mm此處取為30mm工作幅寬b增大幅寬能減少刀軸上彎刀的數(shù)量但過大會(huì)影響彎刀的剛度和碎土的質(zhì)量此處取為50mm橫彎角取為30整地機(jī)的刀片結(jié)構(gòu)圖如下42刀軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刀軸是刀輥的主體部件上面承載有刀盤刀片最后一級齒輪等這決定了刀軸成為了整機(jī)的關(guān)鍵部件之一選擇刀軸材料選用材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理其主要力學(xué)性能如下表4-1所示表4-1 調(diào)質(zhì)45鋼力學(xué)性能選用材料硬度HBS抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度 MPa 彎曲疲勞強(qiáng)度度MPa剪切疲勞強(qiáng)度MPa許用彎曲應(yīng)力MPa45鋼調(diào)質(zhì)25564035527515560刀軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刀軸中間部分承載刀片兩端為左右軸頭起支撐作用中間部分通過齒輪傳遞力矩和動(dòng)力刀軸上每兩個(gè)刀盤間的距離為75mm為了避免由于刀盤厚度造成的漏耕現(xiàn)象同一刀盤上的兩個(gè)刀片刀齒應(yīng)相對安裝而不是相背安裝由前面的已知條件對于軸的最小直徑式中我們?nèi)?113由于前面已知p 13155KWn 225rmin代入上式中確定得出刀軸直徑為 4386mm我們需要適當(dāng)增大軸的直徑因此我們?nèi)〉遁S的最小直徑為50mm根據(jù)需要我們可以確定刀軸的安裝刀盤部分的直徑為60mm刀軸結(jié)構(gòu)圖如圖所示刀軸強(qiáng)度校核多功能整地機(jī)在工作作業(yè)時(shí)刀齒受到土壤的反作用力因而產(chǎn)生對刀軸的作用力矩由于刀軸上刀片的排列方式的不同刀軸所受的力矩方向也是不斷變化的為了便于計(jì)算我們需要確定刀片阻力合力的大小及其作用點(diǎn)根據(jù)相關(guān)資料的查閱我們按以下方法進(jìn)行校核18切削阻力大小確定切削阻力Q于刀軸上面的均布載荷按Q Tr來進(jìn)行確定切削阻力作用點(diǎn)確定刀片阻力作用點(diǎn)的平均半徑r與刀軸的旋轉(zhuǎn)半徑R的關(guān)系為r 09R如下圖所示切削力Q作用點(diǎn)在A點(diǎn)A點(diǎn)的求法作弦線與耕深高度相等交刀輥于B點(diǎn)過B點(diǎn)作 BOC 20作半徑為r 09R的同心圓該圓與OB交于A點(diǎn)由下面的計(jì)算公式其中我們已知T 559052N·m 16cmR 30cm則我們可以算出Q 207056N 6218 4218 153437N 139030N雖然每個(gè)刀片的位置安裝的方向不同但在入土?xí)r同一時(shí)刻有且僅有一把刀片入土因此可以將刀軸看作一個(gè)僅受集中載荷Q作用的簡支梁集中載荷的位置以及偏轉(zhuǎn)角度由刀片的排列方式來進(jìn)行確定其示意圖如下圖所示當(dāng)?shù)趇把刀片作用于刀軸時(shí)AB兩個(gè)支撐點(diǎn)的受力大小為 i 12318 代表垂直分力 i 12318 代表水平分力 任意截面受到的彎矩大小為 i 12318 i 12318 式中x表示刀軸上的任意截面到點(diǎn)A的水平距離通過對上面幾個(gè)式子的分析我們可以發(fā)現(xiàn)刀軸在水平方向和垂直方向的彎矩最大值均在處取得而且均有有再分析在處取得最大值此時(shí) PL4當(dāng)最中間的刀片即第9或者第10組刀進(jìn)行切土?xí)r刀軸承受的彎矩為最大當(dāng)?shù)?組刀片切土?xí)r其距離左端A點(diǎn)的距離為 655mmAB段的總長為L 1520mm彎矩扭矩圖如下圖所示危險(xiǎn)截面的相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)如下水平支反力 87318N 66119N垂直支反力 79119N 59911N水平彎矩 87318655 5719329N·mm垂直彎矩 79119655 51822945N·mm總彎矩 77179596N·mm扭 矩 559052N·mm查材料力學(xué)P94式5-32知彎曲截面模量為 21195mm3我們?nèi)?com算應(yīng)力 3978MPa由前面的表可知 60MPa因此 故安全 43刀片的排列設(shè)計(jì)在整地機(jī)下地作業(yè)之前刀片的安裝是一項(xiàng)十分重要的工作如果安裝不恰當(dāng)將會(huì)嚴(yán)重的影響作業(yè)質(zhì)量并會(huì)因?yàn)榈镀男D(zhuǎn)不平衡從而導(dǎo)致機(jī)具的損壞和震動(dòng)增大很不安全為了使得整地機(jī)在作業(yè)時(shí)避免漏耕堵塞使得刀軸受力均勻刀片在刀軸上的排列應(yīng)滿足以下要求刀片按照雙頭螺旋線有規(guī)則排列 左右刀片按一定的順序依次入土使得受力均勻 減少震動(dòng)相繼入土的兩刀片在刀軸上的軸向距離應(yīng)越大越好避免發(fā)生干擾在同一個(gè)切削區(qū)的兩把以上刀片 要保證切土比相等 從而保證一定的工作質(zhì)量刀軸回轉(zhuǎn)一周在同一相位角上應(yīng)有且僅有一把刀入土使得扭矩平衡減少扭矩波動(dòng)保證工作的穩(wěn)定性同一螺旋線上的相鄰兩把同向刀之間的夾角應(yīng)大于36從而防止夾土纏草刀片相繼入土的角度間隔應(yīng)相等要求所有刀片左右交錯(cuò)入土避免同向刀片的相繼入土減少軸向力根據(jù)上面的原則我對刀片進(jìn)行排列保證在同一時(shí)刻僅有一把刀片入土刀軸每轉(zhuǎn)一周轉(zhuǎn)過的角度為360而刀片的總數(shù)為36把則相繼入土的兩刀片之間的角度間隔為10從左至右依次將刀盤排序1-18每個(gè)刀盤上有2把刀以等角度排列則我們可以畫出刀片的排列展開圖如圖所示5其他零部件的研究51萬向節(jié)傳動(dòng)軸萬向節(jié)傳動(dòng)軸的主要作用是將拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸與整地機(jī)的動(dòng)力輸入軸進(jìn)行連接并滿足兩者間的夾角變化