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稻田攪漿平地機(jī)械設(shè)計稻田攪漿平地機(jī)械設(shè)計姓名：呂佳祺指導(dǎo)老師：李玉清學(xué)號：20104024212.水田在我省的適用情況水田在我省的適用情況我省土地以丘陵為主，但又以水稻為主的主要糧食的地區(qū)。無法適應(yīng)于大規(guī)模的生產(chǎn)，但又是水田，泥濘的土地作業(yè)有一定的難度。本文基于機(jī)械設(shè)計和相關(guān)的研究，利用減速箱，和液壓裝置設(shè)計了一臺水田攪漿平地機(jī)。攪漿平地機(jī)的實(shí)體圖：攪漿平地機(jī)的實(shí)體圖：設(shè)計的一些不同：設(shè)計的一些不同：.平地板更加靈平地板更加靈活，實(shí)用?；?，實(shí)用。.增加了座椅，增加了座椅，作業(yè)時更加舒適。作業(yè)時更加舒適。.行走輪同攪漿行走輪同攪漿裝置同樣有疏松土裝置同樣有疏松土壤的作用，提高作壤的作用，提高作業(yè)效率。業(yè)效率。裝配簡圖：裝配簡圖：.175-1型柴油機(jī).底座.減速箱.鉸鏈.手柄.液壓裝置.平地船.攪漿裝置.耕整雙輪.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢）通過小型柴油機(jī)作為動力源，具有小型水田也能快速工作的特點(diǎn)。）體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、保養(yǎng)方便。）良好的導(dǎo)向性，平地效果理想。.工作原理工作原理設(shè)計一臺稻田攪漿平地機(jī)械，由現(xiàn)有雙輪耕整機(jī)牽引，工作部件通過攪漿，平底船的振動，對土壤的擠壓，刮平、推送以實(shí)現(xiàn)水田中土壤的平整，經(jīng)參考眾多農(nóng)機(jī)類型，我設(shè)計了如圖所示雙輪拖掛式水田平地機(jī)。柴油機(jī)為動力源，經(jīng)過V帶傳動將功率傳給減速器，經(jīng)歷兩級減速后又利用V帶傳動將功率傳遞給行走的雙輪，雙輪拖動平地船在水田上行走，平地船與拖拉機(jī)具采用三點(diǎn)懸掛方式連接，三點(diǎn)懸掛裝置的兩個提升桿改用兩個雙作用油缸，其動作可分別控制，以實(shí)現(xiàn)平地具左右兩側(cè)提升和下降的獨(dú)立控制，保證平地機(jī)具始終處于水平位置工作。懸掛點(diǎn)以鉸鏈連接，人站在平地船上通過手柄掌控方向。液壓控制系統(tǒng)控制平底船左右水平。.柴油機(jī)的選擇柴油機(jī)的選擇通過對家鄉(xiāng)柴油機(jī)的使用情況了解，175-1型發(fā)動機(jī)的在手推式水田攪漿平地機(jī)的使用率很高，很適合本地環(huán)境與交通狀況的柴油機(jī)，能滿足小型農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)要求，故本次設(shè)計以龍舟-175F-1型柴油為動力源規(guī)格如下:5.減速箱的設(shè)計減速箱的設(shè)計 按常識，取170cm，體重取70kg，雙臂抬起高度h=800mm。柴油機(jī)高500mm，為了讓人前方視野開闊，取雙輪半徑r=500mm那么輪子的轉(zhuǎn)速n=51.54r/min.確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比，以此設(shè)計減速器。傳動裝置示意圖：攪漿機(jī)具攪漿機(jī)具耕深20-60cm,轉(zhuǎn)速150-200轉(zhuǎn)旋耕刀：名稱：左彎刀名稱：右彎刀回轉(zhuǎn)半徑：245mm耕深：16cm7.液壓裝置液壓裝置在分析國內(nèi)外平地控制系統(tǒng)的產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，借鑒它們的成功經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的現(xiàn)狀，以及現(xiàn)有的技術(shù)水平，以單片機(jī)為控制，以液壓系統(tǒng)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計了一種精密水田平地控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計中，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需要，主要以耕整水田為研究對象。利用電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)油泵的不同排量，從而實(shí)現(xiàn)排種器的轉(zhuǎn)速控制。平地機(jī)具靜態(tài)簡圖：總結(jié)：總結(jié)：本次設(shè)計旨在設(shè)計一款體積小、質(zhì)量輕、噪音小、操作靈活方便，適合小面積平地的水田攪漿平地機(jī)械，基于以上設(shè)計要求，經(jīng)過幾次大的設(shè)計方案的變動，最后決定用雙輪耕整輪作為動力源，通過帶傳動到齒輪機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)減速、攪漿、拖動平底船在水田行走。至此，我的設(shè)計過程結(jié)束，謝謝！ I 摘 要 由于我國土地形狀復(fù)雜 類型繁多 且緯度跨越大 故我國各省的農(nóng)業(yè)機(jī)械各有差 異 其現(xiàn)代化程度不同 我省土地類型主要以丘陵為主 但又是以水稻為主要糧食的地 區(qū) 無法適用于大規(guī)模的生產(chǎn) 但又是水田 泥濘土地的作業(yè)有一定的難度 本文基于 機(jī)械設(shè)計和相關(guān)的理論研究 利用減速箱 單片機(jī)和液壓裝置設(shè)計了一臺水田平地機(jī) 由于本人能力有限 此文只著重設(shè)計了其傳動裝置與平地的液壓裝置 此次設(shè)計的水田 平地機(jī)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單 受力均勻 運(yùn)行平穩(wěn) 工作效率高 關(guān)鍵詞 水田平地機(jī) 耕整機(jī) 手推 液壓系統(tǒng)設(shè)計 II Abstract due to land complex shapes type range and latitude spans of agricultural machinery in all the different varying degrees of its modernization I mainly hilly land in type but with rice as the main food of the region Cannot be applied to large scale production but paddy fields muddy land a job with a certain degree of difficulty This article is based on research on mechanical design and theories related to the using gearboxes hydraulic design of single chip and a grader for paddy field Because of my ability is limited this article only focuses on the design of its gear and leveling of hydraulic equipment Grader for paddy field feature of the design is simple uniform stable operation high efficiency Keywords grader for paddy field cultivator hand design of hydraulic systems III 目 錄 摘要 ABSTRACT 前言 1 緒論 1 1 水田平地機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展和使用 1 2 設(shè)計水田平地機(jī)的意義 1 3 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢 2 水田平地機(jī)的方案選擇 3 柴油機(jī)的選擇 4 減速箱的設(shè)計 4 1 減速箱的傳動比分配 4 2 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 4 3 設(shè)計 V 帶 4 4 齒輪的設(shè)計 4 5 軸的設(shè)計 11 4 6 高速大齒輪及帶輪的設(shè)計 22 5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計及整體方案的確定 24 5 1 確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量 24 5 2 液壓缸主要尺寸的確定 24 IV 5 3 各主要液壓器件選擇及其工作原理 25 5 4 其他 27 6 潤滑方式的確定以及其它的一些要求 30 7 總結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 V 前 言 稻田攪漿平地機(jī)是我省廣泛采用的主要水田平地機(jī)械 手推式攪漿平地機(jī)適應(yīng)了我 省山丘為主的主要地形形式 并且也滿足了耕地的主要作業(yè)要求 稻田攪漿平地機(jī)之所 以有廣泛的輔助作業(yè)能力 是由于它能完成 360 度運(yùn)動 他們可以單獨(dú)進(jìn)行 也可以組 合進(jìn)行 本次研究的是一款能在我省水田中平地攪漿的機(jī)械 作業(yè)后疏松 平整的土壤 更加利于之后的播種以及收割 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 0 1 緒論 1 1 水田平地機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展和使用 隨著高新技術(shù)的發(fā)展及在工程機(jī)械產(chǎn)品上的應(yīng)用 以現(xiàn)代微電子技術(shù)為代表的高科 技正越來越普遍地用來改造工程機(jī)械產(chǎn)品的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) 成熟技術(shù)的移植應(yīng)用已大大促進(jìn) 了平地機(jī)綜合技術(shù)水平的進(jìn)一步提高 在滿足新的技術(shù)要求前提下選擇合理的價位 適 應(yīng)不同檔次的用戶需求是目前平地機(jī)的發(fā)展方面 中國市場與國外市場不同 國外發(fā)達(dá) 國家的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化基本已經(jīng)形成 平地機(jī)的市場走勢處于低谷 而中國平地機(jī)市場剛剛 開始啟動 另一方面中國是發(fā)展中國家 經(jīng)濟(jì)實(shí)力等遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家 多種因素決 定了現(xiàn)階段的中國市場對平地機(jī)不需要很高的技術(shù)含量和高的配置 只要具有同樣的作 業(yè)功能和較好的可靠性 具有性能價格比的優(yōu)勢 就會有高的市場份額 近年來 國外 平地機(jī)之所以從中國市場逐步退出不是因?yàn)閲猱a(chǎn)品的技術(shù)水平不高 而是價位太高 進(jìn)口機(jī)的價位約是國產(chǎn)同類機(jī)型的 3 倍以上 因此 國產(chǎn)平地機(jī)必須在保持或略高于原 同類機(jī)型價位的基礎(chǔ)上 盡量提高整機(jī)的可靠性和操作舒適性來適應(yīng)中國的市場 從技術(shù)發(fā)展角度考慮 中國平地機(jī)的發(fā)展 依然要跟蹤國際領(lǐng)先水平 展望迅速發(fā) 展的中國市場 加入 0 后國內(nèi)市場國際化的趨勢日趨明顯 參與國際交換和分工 充 分利用國際先進(jìn)的配套資源和科學(xué)技術(shù) 實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的優(yōu)化配置 成為國內(nèi)平地機(jī)制 造業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路 中國平地機(jī)技術(shù)發(fā)展的基本特征應(yīng)是 高 中 低檔產(chǎn)品并存 廣泛使用新材料 新工藝 提高制造工藝水平 提高產(chǎn)品的可靠性和壽命 這是國產(chǎn)平 地機(jī)的發(fā)展趨勢 1 2 設(shè)計水田平地機(jī)的意義 隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)越來越緊迫 但由于我國土 地形狀復(fù)雜 類型繁多 且緯度跨越大 故我國各省的農(nóng)業(yè)機(jī)械各有差異 其現(xiàn)代化程 度不同 我省土地類型主要以丘陵為主 但又是以水稻為主要糧食的地區(qū) 無法適用于 大規(guī)模的生產(chǎn) 但又是水田 泥濘土地的作業(yè)有一定的難度 因此我省水田對平地類型 的機(jī)械有一定的要求 使用方便 外形較小 移動方便是我省現(xiàn)階段水田平地機(jī)的研究 意義 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 1 1 3 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢 1 通過小型柴油機(jī)作為動力源 具有小型水田也能快速工作的特點(diǎn) 2 體積小 質(zhì)量輕 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 保養(yǎng)方便 成本低廉 無廢氣及噪音 等污染 3 平地的高度可在 20 60mm 之間 橫向 100 200mm 質(zhì)量 400kg 左右 材料由 45 鋼制作 4 前輪采用雙輪耕整機(jī)構(gòu) 具有良好的導(dǎo)向性 后面的平地船通過鉸鏈與行走機(jī)構(gòu) 相連 可以大幅度拐彎 5 平地的效果較理想 且成本低 是小面積平地的首選產(chǎn)品 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 2 2 水田平地機(jī)的方案選擇 據(jù)本次設(shè)計要求 設(shè)計出一臺水田平地機(jī) 由現(xiàn)有雙輪耕整機(jī)牽引 工作部件平地 船通過振動 對土壤擠壓 刮平 推送 實(shí)現(xiàn)水田中土壤的平整 經(jīng)參考眾多農(nóng)機(jī)類型 我設(shè)計了如圖 1 所示雙輪拖掛式水田平地機(jī) 柴油機(jī)為動力源 經(jīng)過 V 帶傳動將功率傳給減速器 經(jīng)歷兩級減速后又利用 V 帶傳 動將功率傳遞給行走的雙輪 雙輪拖動平地船在水田上行走 平地船與拖拉機(jī)具采用三 點(diǎn)懸掛方式連接 三點(diǎn)懸掛裝置的兩個提升桿改用兩個雙作用油缸 其動作可分別控制 以實(shí)現(xiàn)平地具左右兩側(cè)提升和下降的獨(dú)立控制 保證平地機(jī)具始終處于水平位置工作 懸掛點(diǎn)以鉸鏈連接 人站在平地船上通過手柄掌控方向 液壓控制系統(tǒng)控制平底船左右 水平 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 3 3 柴油機(jī)的選擇 有常識得知 正常成年人的移動速度為 3 5 5km h 考慮安全問題取 v 4km h 66 67m min 按水田耕整作業(yè) 1 KPTNnhb 式中 耕寬 取 100cmnb 耕深 取 10mmh 土壤比阻 根據(jù)資料取 0 36 K 所以 3 60kwTNP 1 175F 1 型柴油機(jī) 2 底座 3 耕整雙輪 4 鉸鏈 5 平地船 6 液壓裝置 7 手柄 8 減速箱 圖 1 總裝配簡圖 Fig 1 General Assembly Drawing 通過對家鄉(xiāng)柴油機(jī)的使用情況了解 175F 1 型柴油發(fā)動機(jī)的使用率特別廣 它是最 適合本地環(huán)境狀況與交通狀況的柴油機(jī) 它能滿足輕小型農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)的要求 故本次研究 以龍舟 175F 1 型柴油為動力源驅(qū)動 其規(guī)格如圖 2 所示 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 4 圖 2 柴油機(jī)銘牌 Fig 2 diesel engine nameplate 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 5 4 減速箱的設(shè)計 4 1 減速箱的傳動比分配 圖 3 傳動裝置示意圖 Fig 3 Schematic diagram of transmission device 按常識 取 170cm 體重取 70kg 雙臂抬起高度 h 800mm 柴油機(jī)高 500mm 為了 讓人前方視野開闊 取雙輪半徑 r 500mm 那么輪子的轉(zhuǎn)速 n 51 54r min 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 總傳動比 53 04 126 輪總 ni 1 分配傳動比 取 則 05 3 帶i 49 16 2 i 取 經(jīng)計算 21 3 i 21i 535i 注 為帶輪傳動比 為高速級傳動比 為低速級傳動比 帶 2i 4 2 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為 1 軸 2 軸 3 軸 4 軸 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 6 依次為電機(jī)與軸 1 軸 1 與軸 2 軸 2 與軸 3 軸 3 與軸 4 之間的傳01234 動效率 1 各軸轉(zhuǎn)速 min 8520 36nrim 帶 2 i 14 12i 帶 2 in 7 56 305 2n213 rim 帶 2 2 各軸輸入功率 1013 69 52dpkW 1012 79 1dpp 32330 963 05k 440124 6 9 93d kW 3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 2 mNnPTwdd 1 3205954 386 01 301 iTd 帶 1948212 mNi 57 5 633T 8309 744 各軸動力參數(shù)結(jié)果如下表 表 1 各軸動力參數(shù) Table 1 the axial dynamic parameters 軸名 輸入功率 P KW 輸出功率 P KW 輸入轉(zhuǎn)矩 T Nm 輸出轉(zhuǎn)矩 T Nm 轉(zhuǎn)速 r min 柴油機(jī)軸 3 65 36 5 2600 高速軸 3 52 3 48 13 1 38 4 852 中間軸 3 21 3 18 38 4 168 8 184 低速軸 3 05 3 02 168 8 576 8 51 71 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 7 4 3 設(shè)計 V 帶 1 確定 V 帶型號 查機(jī)械設(shè)計手冊 表 13 6 得 205P2 1 AK 則 WKdAc 4 67 31 根據(jù) 由機(jī)械設(shè)計 圖 13 5 選擇 A 型 V 帶 4 minrno 205P125d 3 123 0512 9837 6d 取 375 為帶傳動的滑動率 2 驗(yàn)算帶速 帶速在 范圍內(nèi) 合smdvmV01 716025160 s25 適 3 取 V 帶基準(zhǔn)長度 和中心距 a dL 初步選取中心距 a 取 750 32 5 5 21 o 075a 所以 3 8 42121 ooaL 查資料取 那么實(shí)際中心距 50 d 1 472 odoL 驗(yàn)算小帶輪包角 4 21857 3610da 求 V 帶根數(shù) Z 5 00L cPK 根據(jù)內(nèi)插值法得 38 1o18 op EF 0 1 037 1 oP EFABC 1 8 op08 EF9 1tK 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 8 由內(nèi)插值法得 95 0 aK0 163ACFBE 09 E95 6 09 15 108 3 4 KWPZLaoc 取 Z 3 根 4 求作用在帶輪軸上的壓力 QF 有 q 0 10kg m 單根 V 帶的初拉力 6 2 205 504 25 1 1 0 68190 3689cPFqv NzvK 作用在軸上壓力 0 2sin90 sin32 cZN 4 4 齒輪的設(shè)計 4 4 1 高速齒輪的設(shè)計 1 材料 高速級小齒輪選用 鋼調(diào)質(zhì) 齒面硬度為 250HBS 高速級大齒輪選用45 鋼正火 齒面硬度為 220HBS 45 2 查機(jī)械設(shè)計表 11 7 得 lim10HMpa lim2540Hpa 又由表 11 4 得 1 HS 3F 故 MpaH50 1lim1 MSH91 2li2 查機(jī)械設(shè)計第 168 頁表 11 10C 圖得 paF01lim paF502lim 故 paSF1543 20 1lim1 SF13 2li2 3 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 9 級精度制造 取載荷系數(shù) 取齒寬系數(shù)2 K 計算中心距 由機(jī)械設(shè)計第 165 頁式 11 5 得 4 0a 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 9 3 1726 40382 149356 351 512 uKTuan 考慮高速級大齒輪與低速級大齒輪相差不大取 a m 則 取 821maZ 91Z12 實(shí)際傳動比 79 43 傳動比誤差 5 3106 齒寬 取 82ab 842b901 高速級大齒輪 高速級小齒輪 49Z21Z 4 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 根據(jù)機(jī)械設(shè)計第 167 頁表 11 9 得 12 6FY 2 F 按最小齒寬 計算 28b 7 11 1322 106 94 545FF FKTYMpamZ 所以安全 21 23 8FFFMpa 5 齒輪的圓周速度 smndV19 106834 29106 查課本第 162 頁表 11 2 知選用 9 級的的精度是合適的 4 4 2 低速級大小齒輪的設(shè)計 材料 低速級小齒輪選用 鋼調(diào)質(zhì) 齒面硬度為 250HBS 低速級大齒選用 鋼45 45 正火 齒面硬度為 220HBS 查機(jī)械設(shè)計第 166 頁表 11 7 得 lim30HMpa lim450Hpa 查機(jī)械設(shè)計第 165 頁表 11 4 得 1 S F 故 paMSH501 1lim3 MSH91 4li4 查課本第 168 頁表 11 10C 圖得 lim320Fpa lim450Fpa 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 10 故 MpaSF1543 20 3lim3 MpaSF153 0 4lim4 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 9 級精度制造 查課本第 164 頁表 11 3 得 載荷系數(shù) 取1 2K 齒寬系數(shù) 0 5 計算中心距 由課本第 165 頁式 11 5 得 3 216 40812 493516 31 522 uKTuan 6 取 則 取50 4m 34aZm37Z49 計算傳動比誤差 983 62710 955 齒寬 則取 21ba 4125b 34103b 低速級大齒輪 448Z 低速級小齒輪 3037 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 查課本第 167 頁表 11 9 得 32 65FY 4 F 按最小齒寬 計算 4125b 8 33 3322 9 651047 94FF FKTYMpamZ 安全 423 40 7FFFMpa 齒輪的圓周速度 327680 12 610dnVms 查機(jī)械設(shè)計教材第 162 頁表 11 2 知選用 9 級的的精度是合適的 4 5 軸的設(shè)計 4 5 1 高速軸的設(shè)計與校核 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 11 1 材料 選用 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理 查機(jī)械設(shè)計第 230 頁表 14 2 取 35Mpa C 100 2 各軸段直徑的確定 根據(jù)機(jī)械設(shè)計課本第 230 頁式 14 2 得 9 1min33 520 48PdC 又因?yàn)檠b小帶輪的電動機(jī)軸徑 又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪 3d 所以取 L 1 1 75d1 3 60 1 82 16 因?yàn)榇髱л喴枯S肩定位 且還要配合密封圈 所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊手冊 85 頁240d 表 7 12 取 L 2 m e l 5 28 9 16 5 58 2 段裝配軸承且 所以由表 6 1 取 選用 6009 軸承 3 3d 345d L3 B 2 16 10 2 28 3 段主要是定位軸承 取 L 4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定 裝配齒輪段直徑 4d450 5d 判斷是不是作成齒輪軸 412 5fetm 查機(jī)械設(shè)計手冊 51 頁表 4 1 得 e 5 9 6 25 3 t1 段裝配軸承所以 L6 L3 28 6d6345d 校核該軸和軸承 L 1 73 L2 211 L3 96 作用在齒輪上的圓周力為 NdTFt 9815 20431 徑向力為 98407rtFg 作用在軸 1 帶輪上的外力 3 Q 求垂直面的支反力 10 2110738rVl N 212rVF 求垂直彎矩 并繪制垂直彎矩圖 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 12 3271057 6avMFl Nm 184 求水平面的支承力 由 得12 Htll N 12129481773tFl N215Ht 求并繪制水平面彎矩圖 3197108 2aMFl m 2554H 求 F 在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 312961 83 7l N 214 2 157 F 求并繪制 F 力產(chǎn)生的彎矩圖 323 89608 Ml N 147127aF F 在 a 處產(chǎn)生的彎矩 3138 0 l m 求合成彎矩圖 考慮最不利的情況 把 與 直接相加 aFM2avH 2 27 5 618 96 1aFaVHMNm 24 求危險截面當(dāng)量彎矩 從圖可見 m m 處截面最危險 其當(dāng)量彎矩為 取折合系數(shù) 0 6 NmTe 206 38602 1920 11 計算危險截面處軸的直徑 因?yàn)椴牧线x擇 調(diào)質(zhì) 則 許用彎曲應(yīng)力 則有 455BMPa 160bMPa 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 13 12 3331206 412 50 ebMdm 因?yàn)?所以該軸是安全的 54add 彎矩及軸的受力分析圖 軸 1 圖 4 高速的彎矩及受力分析圖 Fig 4 Bending moment and stress analysis of high speed shaft 3 鍵的設(shè)計與校核 根據(jù) 確定 V 帶輪選鑄鐵 HT200 參考機(jī)械設(shè)計教材表 10 9 由于16 0 9dT 在 范圍內(nèi) 故 軸段上采用鍵 81dbh 108 采用 A 型普通鍵 鍵校核 為 L1 1 75d1 3 60 綜合考慮取 50 得l 13 3406 97 1 385pTMpadlh 查課本 155 頁表 10 10 所選鍵為 60b 1085bhl 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 14 4 5 2 中間軸的設(shè)計與校核 1 材料 選用 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理 查機(jī)械設(shè)計課本第 230 頁表 14 2 取 C 100 35Mpa 故 14 2min33 106 8PdC 段要裝配軸承 所以查手冊第 9 頁表 1 16 取 查手冊 62 頁表 6 1 選用 62081 140d 軸承 L 1 B 2 3 18 10 10 2 40 3 2 裝配低速級小齒輪 且 取 L 2 128 因?yàn)橐三X輪孔長度少 2d21d 24523 段主要是定位高速級大齒輪 所以取 L 3 10 3 360d 4 裝配高速級大齒輪 取 L4 84 2 82 4 4 段要裝配軸承 所以查手冊第 9 頁表 1 16 取 查手冊 62 頁表 6 1 選用 62085d 5 軸承 L 1 B 3 2 3 18 10 10 2 43 3 2 2 校核該軸和軸承 L 1 74 L2 117 L3 94 作用在 2 3 齒輪上的圓周力 32470 70195tTFNd 徑向力 2298rtgt 3870316rtFN 求垂直面的支反力 32311 985 74 3169rrVll N 2326120rVrFF 計算垂直彎矩 31740 9aVmMl Nm 32 16 74 851705 nrFl Nm 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 15 求水平面的支承力 32311 870942714586ttHFll N 2370563tt N 計算 繪制水平面彎矩圖 31458612 aHmMFl m 3232 80 741 80917295 ntl Nm 求合成彎矩圖 按最不利情況考慮 5 22 93 amavHmN 53 0 nnMm 求危險截面當(dāng)量彎矩 從圖可見 m m n n 處截面最危險 其當(dāng)量彎矩為 取折合系數(shù) 0 6 NTame 418 6 03222 M32 計算危險截面處軸的直徑 n n 截面 7 333140 90 6ebMdm m m 截面 333140 90 6ebd 由于 所以該軸是安全的 425m 軸承壽命校核 軸承壽命可由式 進(jìn)行校核 由于軸承主要承受徑向載荷的作用 所以hfn601pth PCL 查課本 259 頁表 16 9 10 取 取rPF 1 tpf 3 8 22211345896rvHN 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 16 222506837rvHFN 63211029 510 2 87thPCfLhyn 軸承使用壽命在 年范圍內(nèi) 因此所該軸承符合農(nóng)用機(jī)械要求 3 圖 5 中間軸的彎矩及受力分析圖 Fig 5 Intermediate shaft bending moment and Stress Analysis 4 5 低速軸的設(shè)計與校核 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 17 彎矩及軸的受力分析圖如下頁圖 圖 6 低速軸的彎矩及受力分析圖 Fig 6 Moment and stress analysis of the Low speed Shaft 2 鍵的設(shè)計與校核 已知 NmTd8 16 452 參考機(jī)械設(shè)計表 10 11 由于 所以取2 4 50 d 19bh 因?yàn)辇X輪材料為 45 鋼 查表 10 10 得 10b L 128 18 110 取鍵長為 110 L 82 12 70 取鍵長為 70 根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件 鍵的校核為 bb MPadhlT 8 4017945 6832 2 bbl 5 32 2 所以所選鍵為 14970bhl 1490hl 確定各軸段直徑 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 18 計算最小軸段直徑 因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用 所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算 由式 14 2 得 考慮到該軸段上開有鍵槽 因此取 331 56107 19PdCmn 查手冊 9 頁表 1 16 圓整成標(biāo)準(zhǔn)值 取157 163dm 為使帶輪軸向定位 在外伸端設(shè)置軸肩 則第二段軸徑 查手冊 85 頁表 7 270 2 此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值 因此取 2dm 設(shè)計軸段 為使軸承裝拆方便 查手冊 62 頁 表 6 1 取 采用擋油環(huán)給軸承定位 3d 選軸承 6215 10 25 84aDBd 375 設(shè)計軸段 考慮到擋油環(huán)軸向定位 故取4 480d 設(shè)計另一端軸頸 取 軸承由擋油環(huán)定位 擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處7d73m 定位 輪裝拆方便 設(shè)計軸頭 取 查手冊 9 頁表 1 16 取 667d 680dm 設(shè)計軸環(huán) 及寬度 b5d 使齒輪軸向定位 故取 取56280 803 7 2h 51 1 4 0783 1bhm 確定各軸段長度 帶輪的尺寸決定 1l1lL 250me 2249LBm 所以 1650le 軸頭長度 因?yàn)榇硕我却溯喛椎拈L度短 632hl 23 3328lB 其它各軸段長度由結(jié)構(gòu)決定 3 校核該軸和軸承 L 1 97 5 L2 204 5 L3 116 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 19 求作用力 力矩和和力矩 危險截面的當(dāng)量彎矩 作用在齒輪上的圓周力 3342159 08194tTFNd 徑向力 25rtgt 3025 109477 求垂直面的支反力 214 28950 rVlFN 2167rV 計算垂直彎矩 3286704 5180 avMFl Nm 求水平面的支承力 21 9302tHl 2157415tFN 計算 繪制水平面彎矩圖 3138 07 aHMl m 295621F 求 F 在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 3124780l N 21594105F 求 F 力產(chǎn)生的彎矩圖 323476Ml N 1589 10 mF F 在 a 處產(chǎn)生的彎矩 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 20 315897 10 mFMl N 考慮最不利的情況 把 與 直接相加 mFM 2avH 2 22 8 476 38 amFavH Nm 求危險截面當(dāng)量彎矩 從圖可見 m m 處截面最危險 其當(dāng)量彎矩為 取折合系數(shù) 0 6 22223 68 0 159 4 ameMT 計算危險截面處軸的直徑 因?yàn)椴牧线x擇 調(diào)質(zhì) 查機(jī)械設(shè)計手冊得 許用彎曲應(yīng)力 45650BMPa 160bMPa 則 5 33312057 0 6ebdm 考慮到鍵槽的影響 取 所以該軸是安全的 803 6 1d 4 鍵的設(shè)計與校核 因?yàn)?d1 63 裝帶輪查課本 153 頁表 10 9 選鍵為 b h 18 11 查 155 頁表 10 10 得 02b 因?yàn)?L1 107 初選鍵長為 100 校核 3467 5108bTMpadlh 所以所選鍵為 bl 裝齒輪查課本 153 頁表 10 9 選鍵為 查機(jī)械設(shè)計 155 頁表 10 10 得680 214h 12b 因?yàn)?L6 122 初選鍵長為 100 校核 34165 2076 84bTMpadlh 所以所選鍵為 b 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 21 4 6 齒輪及帶輪的設(shè)計 因 采用腹板式結(jié)構(gòu) 347 50adm 表 2 高速大齒輪的設(shè)計 Table2 Design of high Speed Gear 代號 結(jié)構(gòu)尺寸和計算公式 結(jié)果 輪轂處直徑 1D1 6 45sd 72 輪轂軸向長度 LB84 倒角尺寸 n0 nm1 齒根圓處的厚度 0 25 4 10 腹板最大直徑 1D10fd 321 25 板孔直徑 0d01 D62 5 腹板厚度 c 3cb齒 寬 25 2 表 3 柴油機(jī)帶輪的設(shè)計 Table 3 Design of diesel Engine Pulley 代號 結(jié)構(gòu)尺寸和計算公式 結(jié)果sd 手冊 157 頁 90mmh 908 12 shd 162mmL5 sL 135mmrdradHm 81mm0 02hrd 143 5mm s 3 50sB 10mm11 1s 15mm2s20 5mm 表 4 減速箱的帶輪設(shè)計 Table 4 The belt wheel gear Box Design 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 22 代號 結(jié)構(gòu)尺寸和計算公式 結(jié)果sd 手冊 157 頁 38mmh 1 8 2 38hsd 68 4mmL5sL 取 60mmrd 1raHm 81mm0 02hrd 74 7mms 3 50sB 10mm11 1s 15mm2s20 5mm 表 5 行走機(jī)構(gòu)的帶輪設(shè)計 Table 5 The belt wheel walking Mechanism Design 代號 結(jié)構(gòu)尺寸和計算公式 結(jié)果sd 手冊 157 頁 45mmh 458 1 2 Snd 81mmL5sL 67 5mmrd 2radHm 81mm0 0hrd 74mms 3 50sB 10mm1 11s 15mm2 20 5mm 5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計及其整體方案確定 在分析國內(nèi)外平地控制系統(tǒng)的產(chǎn)品的基礎(chǔ)上 借鑒它們的成功經(jīng)驗(yàn) 根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有 產(chǎn)品的現(xiàn)狀 以及現(xiàn)有的技術(shù)水平 以單片機(jī)為控制 以液壓系統(tǒng)為執(zhí)行機(jī)構(gòu) 設(shè)計了 一種精密水田平地控制系統(tǒng) 在系統(tǒng)設(shè)計中 結(jié)合實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需要 主要以耕整水田為 研究對象 利用電磁閥的控制 實(shí)現(xiàn)油泵的不同排量 從而實(shí)現(xiàn)排種器的轉(zhuǎn)速控制 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 23 5 1 確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量 液壓油缸受力分析 當(dāng)下拉桿與地面平行時 平地機(jī)具重力方向與左拉桿垂直 此時平地機(jī)具所產(chǎn)生的力矩 最大 根據(jù)力矩平衡原理得 16 12LGF 式中 G 平地機(jī)具的質(zhì)量 力臂 m5 01 L 平地機(jī)具重心位置 2L2 液壓油缸靜態(tài)最大拉力 的垂直向上分力 1FmaxF 圖 8 平地機(jī)具靜態(tài)受力圖 Fig 8 land leveler static force 經(jīng)計算 4000N 力 F 的最大值 平地機(jī)具工作時會增加慣性負(fù)載 根據(jù)1 N4620max 經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)取 0 5 倍 則液壓缸工作時必須提供最大拉力 F 6930N 由于采用兩液壓 缸 可知單缸最大拉力為 3465N 5 2 液壓缸主要尺寸的確定 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 24 1 油缸工作壓力 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本系統(tǒng) p 6MPa 2 確定液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 考慮安裝因素活塞工作時塞桿受拉 經(jīng)推 導(dǎo) D 可按下式計算 即 15 2124FDP 式中 F 是液壓缸外負(fù)載 已計算 F 3465N 液壓缸的機(jī)械效率 本系統(tǒng)取 0 95 p1 是液壓缸工作壓力 已知 p 6MPa P2 是液壓缸回油腔背壓力 因該系統(tǒng)屬于簡單的中壓系統(tǒng) 可取 0 5MPa 由于活塞桿受拉 取 d 0 5D 將數(shù)據(jù)代入式中可得 D 0 048m 圓整后 取 D 63mm 因 d 0 5D 圓整后取活塞桿直徑 d 35mm 由此可計算單缸活塞桿工作時能產(chǎn)生的拉力為 7659N 大于 3465N 滿足要求 3 計算液壓缸工作時所需的流量 q 為 16 式中 v 油缸活塞伸縮速度 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)取 v 4m min 系統(tǒng)工作時 經(jīng)常需要兩個液壓油缸同時工作 故系統(tǒng)所需流量為 2q 即 25L min 5 3 各主要液壓器件選擇及其工作原理 5 3 1 液壓馬達(dá) 從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來看 液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的液壓元件 向任何一種液 壓泵輸入工作液體 都可使其變成液壓馬達(dá)工況 反之 當(dāng)液壓馬達(dá)的主軸由外力矩驅(qū) 動旋轉(zhuǎn)時 也可變?yōu)橐簤罕霉r 因?yàn)樗鼈兙哂型瑯拥幕窘Y(jié)構(gòu)要素 密閉而又可以周 期變化的容積和相應(yīng)的配油機(jī)構(gòu) 10 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 25 但是 由于液壓馬達(dá)和液壓泵的工作條件不同 對它們的性能要求也不一樣 所以 同類型的液壓馬達(dá)和液壓泵之間 仍存在許多差別 首先液壓馬達(dá)應(yīng)能夠正 反轉(zhuǎn) 因 而要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍需要足夠大 特別對它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有 一定的要求 因此 它通常都采用滾動軸承或靜壓滑動軸承 其次液壓馬達(dá)由于在輸入 壓力油條件下工作 因而不必具備自吸能力 但需要一定的初始密封性 才能提供必要 的起動轉(zhuǎn)矩 由于存在著這些差別 使得液壓馬達(dá)和液壓泵在結(jié)構(gòu)上比較相似 但不能 可逆工作 11 該系統(tǒng)液壓泵由拖拉機(jī) 型號為清江 504 的動力輸出軸驅(qū)動 已知動力輸出軸高 擋轉(zhuǎn)速為 1000r min 再根據(jù)系統(tǒng)工作壓力及流量等要求選用淮安市液壓件總廠生產(chǎn)的 CBT F532 型齒輪泵 該泵的技術(shù)參數(shù)如下 排量為 32mL r 額定壓力為 20MPa 額定 轉(zhuǎn)速為 1000r min 容積效率為 0 92 5 3 2 選擇液壓閥 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)選用深圳亞德客 AIRTAC 液壓氣動件廠生產(chǎn)的三位四通電磁換向閥 其額定工作電壓為 12V 直流電 響應(yīng)頻率為 5Hz 根據(jù)擬定的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理選定液 壓元件 如下表所示 表 6 液壓元件的選擇 Table 6 The choice of Hydraulic Components 序 號 元件名稱 規(guī)格 最大流量 L min 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 26 1 漏油器 XU B32 30 2 齒輪泵 CBT F532 40 3 壓力表 4K F10D 1 4 溢流閥 A F10D DP1 32 5 三位四通電磁換 向閥 ED 3C2 G02 D1 32 6 單向節(jié)流閥 LA F10D B1 32 7 囊式蓄能器 CQJ 16 16 5 3 3 確定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸由選用的液壓元件接口尺寸確定 即油管內(nèi)徑為 8mm 5 3 4 液壓油箱容積的確定 為了提高液壓系統(tǒng)的動作靈敏度 采用恒壓系統(tǒng) 即油泵壓力恒為工作壓力 6MPa 液壓油箱有效容量按齒輪泵的流量的 10 倍來確定 即選用容量為 320L 的油箱 17 5 3 5 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 系統(tǒng)為恒壓系統(tǒng) 所以在整個田間作業(yè)過程中若液壓缸不動作 則泵的輸入功率全 部轉(zhuǎn)化為熱量 此時液壓油的溫升最大 單位時間發(fā)熱量 Q 為 9 kw127 3pq Q 式中 p 油泵的理論泵油排量 為 32L 0 92 q 液壓泵的理論泵出壓力 估算為系統(tǒng)的工作壓力 即 6MPa 郵箱的散熱面積可近似為 A 3 14 由于系統(tǒng)的散熱狀況一般 可取 K 則系統(tǒng)的溫升為 7 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 27 液壓系統(tǒng)油溫一般不應(yīng)超過 70 因此必須設(shè)置散熱器 散熱器選用汽車空調(diào)散熱 器 其入口與溢流閥的回油箱口相連 實(shí)驗(yàn)表明 設(shè)置散熱器后 液壓系統(tǒng)油溫不超過 70 工作正常 如液壓系統(tǒng)油路圖所示 5 3 6 溢流閥 溢流閥是一種液壓壓力控制閥 在液壓設(shè)備中主要起定壓溢流作用和安全保護(hù)作用 定壓溢流作用 在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中 定量泵提供的是恒定流量 當(dāng)系統(tǒng)壓力增大 時 會使流量需求減小 此時溢流閥開啟 使多余流量溢回油箱 保證溢流閥進(jìn)口壓力 即泵出口壓力恒定 閥口常隨壓力波動開啟 安全保護(hù)作用 系統(tǒng)正常工作時 閥門 關(guān)閉 只有負(fù)載超過規(guī)定的極限 系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力 時開啟溢流 進(jìn)行過載保護(hù) 使系統(tǒng)壓力不再增加 通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高 10 20 19 5 4 其他 應(yīng)用中發(fā)現(xiàn) 該系統(tǒng)雖然壓力較為穩(wěn)定 但平地機(jī)具在上升和下降的過程中存在較 大的沖擊 影響了平地機(jī)具的升降控制精度 為此 建議采用頻率響應(yīng)高于 5Hz 的電磁 換向閥 或應(yīng)用電液伺服閥 以提高平地機(jī)具的位置控制精度 詳情請見如下原理圖 1 7 油缸 2 8 單向節(jié)流閥 3 蓄壓器 4 6 截止閥 5 油壓表 9 17 三位四通電磁閥 10 溢 流閥 11 散熱器 12 郵箱 13 溫度計 14 濾網(wǎng) 15 油泵 16 單向閥 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 28 圖 7 液壓系統(tǒng)油路圖 Fig 7 hydraulic system schematic 6 潤滑方式的確定已經(jīng)其他的一些要求 因?yàn)閭鲃友b置屬于輕型的 且傳速較低 所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 所以采用脂潤滑 箱體內(nèi)選用 SH0357 92 中的 50 號潤滑 裝至5 1 2 0 minr 規(guī)定高度 其他有關(guān)數(shù)據(jù)見裝配圖的明細(xì)表和手冊中的有關(guān)數(shù)據(jù) 20 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 29 7 總結(jié) 本次設(shè)計旨在研究出一款體積小 質(zhì)量輕 噪音小 操作靈活 適合小面積平地的水 田平地船 基于以上的設(shè)計要求 經(jīng)歷了幾次大的方案變動 最后決定采用以雙輪耕整 機(jī)構(gòu)作為動力源 通過 V 帶輪軸傳動到齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減速速 拖動平地船在水田中行走 方案確定后 我馬上查閱了許多關(guān)于機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計與農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的書籍 以解決方 案中的不足與問題 使之更加合理與可行 隨后我對傳動機(jī)構(gòu)與減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行了具體的 設(shè)計與計算 對于液壓系統(tǒng)的設(shè)計也查閱了相關(guān)書籍 如農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)等 了解了其工作 原理和結(jié)構(gòu) 完成了每個機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算 然后是裝配圖的初繪制 一邊繪制一邊校 正其結(jié)構(gòu)尺寸的合理性與整體性 最后的階段是說明書的撰寫與零件圖和裝配圖的正式 繪制 經(jīng)歷本次畢業(yè)設(shè)計 使我無論在機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新方面 還是計算機(jī)繪圖方面的能力 都有了顯著地提高 熟練掌握了機(jī)械設(shè)計的一般規(guī)律 培養(yǎng)了我分析與解決問題的能力 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)計 30 總之 通過這次畢業(yè)設(shè)計 我的設(shè)計與創(chuàng)新能力得到了很大的提升 設(shè)計中需要用 到許多大學(xué)期間學(xué)過的專業(yè)知識 以前這些知識都是分散的 現(xiàn)在通過這次設(shè)計 我感 覺我能把這些知識都整合在一起 系統(tǒng)合理的運(yùn)用 這是一個很大的提升 對于我以后 專業(yè)知識的運(yùn)用和解決實(shí)際問題很有裨益 參考文獻(xiàn) 1 鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) M 北京 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 1981 135 2 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計 M 高等教育出版社 2002 12 5 10 36 221 3 徐希民 黃宗益 鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計 M 機(jī)械工業(yè)出版社 1985 320 344 4 何挺繼 展朝勇 現(xiàn)代公路施工機(jī)械 R 人民交通出版社 1999 81 104 5 徐福玲 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