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畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）任 務(wù) 書
（指導(dǎo)教師填表）
填表時間： 08 年 1月 8 日
學(xué)生姓名
魏忠杰
專業(yè)班級
04222
指導(dǎo)教師
朱德榮
課題類型
工程設(shè)計
設(shè)計（論文）題目
香蕉秸稈/根茬還田機(jī)(主傳動、粉碎機(jī)構(gòu)設(shè)計)
主要研
究內(nèi)容
1、進(jìn)行香蕉秸稈/根茬還田機(jī)主傳動設(shè)計
2、進(jìn)行香蕉秸稈/根茬還田機(jī)粉碎機(jī)構(gòu)設(shè)計
3、進(jìn)行香蕉秸稈/根茬還田機(jī)主傳動強(qiáng)度校核
主要技
術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))
1、必須獨立完成不少于3張零號的設(shè)計圖量
2、至少有折合1號圖幅以上的圖紙用手工繪制
3、必須查閱到15篇以上與課題相關(guān)的文獻(xiàn)
4、必須撰寫不少于12000字的設(shè)計說明書
5、必須寫出不少于400字的中文摘要
6、至少翻譯一篇本專業(yè)外文文獻(xiàn)（10000個以上印刷符號，附譯文）
進(jìn)度
計劃
1、3.24～4.10 資料查閱，英文翻譯，撰寫開題報告
2、4.10～4.27 確定方案，熟悉工程實踐的設(shè)計方法
3、4.27～6.20 完成還田機(jī)主傳動、粉碎機(jī)構(gòu)設(shè)計
4、6.20～6.25 撰寫畢業(yè)論文
5、6.25～6.27 進(jìn)行畢業(yè)答辯
主要參
考文獻(xiàn)
【1】 袁長良主編.機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計手冊.北京：中國鐵道出版社，1992
【2】 陳宏鈞主編.實用機(jī)械加工工藝手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
【3】 鞏云鵬 陳良玉主編.機(jī)械設(shè)計手冊（新版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
研究所（教研室）主任簽字： 08 年 1 月 10 日
河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
（學(xué)生填表）
院系：機(jī)電工程學(xué)院 2008 年4月 1日
課題名稱
香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的主傳動、粉碎機(jī)構(gòu)設(shè)計
學(xué)生姓名
魏忠杰
專業(yè)班級
機(jī)械設(shè)計制造及自動化04222
課題類型
工程設(shè)計
指導(dǎo)教師
朱德榮
職稱
工程師
課題來源
生產(chǎn)
1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義
機(jī)械工業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的生產(chǎn)。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的高低反映我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的程度，雖然農(nóng)業(yè)機(jī)械也占有大量市場，但專業(yè)現(xiàn)代化的不多。故針對香蕉種植市場設(shè)計了一種高效、復(fù)式作業(yè)工具。
目前，大部分的蕉農(nóng)還是運用原始的人工方法和工具來收獲種植香蕉，當(dāng)香蕉收獲以后，香蕉徑桿由人工逐棵砍伐搬運出園。即占地、浪費勞力，又浪費了大量的有機(jī)肥，因為香蕉秸稈里富含大量的有機(jī)質(zhì)氮、磷、鉀和微量元素，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的有機(jī)肥原料之一，這就需要開發(fā)出一種獨特的農(nóng)用還田機(jī)械。
秸稈直接還田的好處是:一、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤物理性狀。秸稈直接還田使新鮮腐殖質(zhì)在土內(nèi)形成，利于促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，改善了土壤物理性狀（孔隙、土溫、蓄水抗旱、通透性等）。二、提高了土壤養(yǎng)分含量。秸稈還田提供了營養(yǎng)和碳源,促進(jìn)了微生物的活動，固氮和保存氮素能力增強(qiáng),同時促進(jìn)了土壤中養(yǎng)分的有效化,增加了土壤養(yǎng)分。
研究應(yīng)用香蕉秸桿還田機(jī)械技術(shù)，保護(hù)耕地，增強(qiáng)土壤肥力。香蕉秸桿含有大量的有機(jī)肥料和農(nóng)作物需要的元素。利用香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的粉碎還田等綜合處理，一方面有利于微生物的活動，經(jīng)過發(fā)酵，增加土壤肥力，又解決了占地問題，減少污染。另一方面，還能耕作土地。提高生產(chǎn)的效率，降低生產(chǎn)的成本，同時又可縮短休耕期，便于搶種。也可以說，香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的出現(xiàn)是必然的，也是農(nóng)業(yè)機(jī)械上的一次革命。
2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述
秸稈還田具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前我國的大部分地區(qū)沒有采用有效的還田措施，致使耕地連年種植不得休閑，土壤養(yǎng)分得不到及時補(bǔ)充，有機(jī)質(zhì)含量逐年下降，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)始終處于種大于養(yǎng)、產(chǎn)大于投的掠奪式經(jīng)營狀態(tài)。由于化肥的施用量占用肥總量的比例過大，土壤有機(jī)質(zhì)沒有得到及時補(bǔ)充，造成土壤板結(jié)地力衰退，農(nóng)作物營養(yǎng)不良和病蟲害多的嚴(yán)重后果，因此秸稈還田技術(shù)具有很大的發(fā)展尚未付清力和廣闊的推廣應(yīng)用前景。
農(nóng)業(yè)機(jī)械作為先進(jìn)技術(shù)的載體和先進(jìn)的生產(chǎn)手段，近幾年來在香蕉的種植業(yè)中已逐步得到推廣應(yīng)用，大大提高了生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益，初步形成香蕉生產(chǎn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合，良種與良法相配套，機(jī)械工程技術(shù)與生物化學(xué)相促進(jìn)的局面。
3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容
（1）、進(jìn)行開題報告,完成至少一萬字符的英文翻譯。
（2）、進(jìn)行香蕉秸桿/根茬還田機(jī)主傳動設(shè)計。
（3）、進(jìn)行香蕉秸桿/根茬還田機(jī)粉碎機(jī)構(gòu)設(shè)計。
（4）、繪制裝配圖和零件圖，工作量不少于三張0號圖，其中手繪部分不少
于一張1號圖。
（5）、按照規(guī)定格式撰寫1.2萬字的畢業(yè)設(shè)計論文。
4. 設(shè)計（或研究）方法
⑴ 導(dǎo)師指導(dǎo)，查閱相關(guān)書籍、論文等資料。
⑵ 結(jié)合自己設(shè)計課題進(jìn)行分析，綜合考慮整體結(jié)構(gòu)，確定合適的機(jī)構(gòu)和合理的裝置。
[3] 網(wǎng)上搜索所需資料，了解相關(guān)資料。
5. 實施計劃
（1）、3.24 ~ 4.10 資料查閱，英文翻譯，開題報告
（2）、4.10 ~ 4.27 方案確定，熟悉農(nóng)業(yè)機(jī)械及工程實踐的設(shè)計方法
（3）、4.27 ~ 6.20 完成還田機(jī)主傳動、粉碎機(jī)構(gòu)設(shè)計
（4）、6.20 ~ 6.25 撰寫畢業(yè)論文
（5）、6.25 ~ 6.27 進(jìn)行畢業(yè)答辯
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
研究所（教研室）意見
研究所所長（教研室主任）簽字： 年 月 日
河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
香蕉秸稈/根茬還田機(jī)(主傳動、粉碎機(jī)構(gòu)設(shè)計)
摘 要
機(jī)械工業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的生產(chǎn)。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的高低反映我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的程度，雖然農(nóng)業(yè)機(jī)械也占有大量市場，但專業(yè)現(xiàn)代化的不多。故我們針對香蕉種植市場設(shè)計了一種高效、復(fù)式作業(yè)工具。
這次的設(shè)計針對香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的還田系統(tǒng)，主要設(shè)計了它的主動系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計要求它的主傳動系統(tǒng)動力主要有拖拉機(jī)的后置動力供給，要求供給的動力為兩路輸出：一路經(jīng)由換向提供給粉碎機(jī)構(gòu)，需要具有良好的平衡性。另一路經(jīng)由換向減速器提供給除根還田裝置。為了達(dá)到設(shè)計要求，設(shè)計一系列齒輪、軸等零件的參數(shù)并對其進(jìn)行校核。其次是它的秸稈粉碎機(jī)構(gòu)，根據(jù)需要設(shè)計它的刀片為兩個直刀片，裝在刀柄的兩端，通過主傳動軸傳送過來的動力使刀柄高速旋轉(zhuǎn)，從而將香蕉秸稈粉碎。
該設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，緊湊。操作方面，使用性能可靠，通用化程度高。其性能指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。一舉實現(xiàn)了真正的復(fù)式作業(yè)，為種植戶節(jié)省了大量的資源，提高了生產(chǎn)效率。深受用戶歡迎，從而為我國的香蕉種植業(yè)的發(fā)展拓展了前景。
關(guān) 鍵 詞：主傳動系統(tǒng)，粉碎機(jī)構(gòu)，齒輪，軸，刀片
II
河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)
THE MACHINE FOR BANANA
STRAW/ROOT REUSE (DESIGN OF THE MAIN TRANSMISSION SYSTEM AND THE SMASH INSTALLATION)
ABSTRACT
Mechanical industry offers equipment and the production that offers durable consumer goods for people's life for national economy. Our country is a agricultural large country, the difference in degree of the degree of mechanization of farming reflects the degree that the agricultural production of our country develops , though agricultural machinery also possesses plenty of markets, but special field is modern seldom. So, we have designed a kind of efficient, compound schoolwork tool aimed at banana planting market.
When aiming at banana in the design straw stalk / root Cha return field machine return field system, basis and the active system especially it need to design its main transmission system after have tractor put power supply 。The power that design asks to provide is exported for two roads: Offer all the way via inverting to give to smash installation , need to have good balancedness. Another road offers via inverting gear reducer to give to root out return field installation. To reach design requirement , design the parameter of the elements such as a series of gear and axle and carry out school for it, it is nuclear. Secondly is its straw stalk smashes installation, design its blade according to needs for two straight blades , pack the two ends in knife handle , make the high speed of knife handle revolving through the power that main power transmission shaft delivers , so smash banana straw stalk.
This design product mix is reasonable, compact. Operating aspect and the reliable, generalization degree of performance characteristics are high. Its performance index reaches domestic leading level. Have realized genuine compound schoolwork instantly , have saved plenty of resources for planting household , have raised production efficiency. Is welcomed deeply by user , so have extended prospect for the development of the banana planting field of our country.
KEY WORDS：Main transmission system, smash installation, gear, axle, blade
目 錄
前 言 1
第1章 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的功能及特點 2
§1.1 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的功能介紹 2
§1.2 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的簡單介紹 2
§1.3 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的主要參數(shù) 3
§1.4 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的動力配置 3
§1.4.1 功能簡介 4
§1.4.2 結(jié)構(gòu)簡介 4
第2章 設(shè)計任務(wù)及設(shè)計方案 6
§2.1 設(shè)計任務(wù)及設(shè)計要求 6
§2.1.1 設(shè)計內(nèi)容 6
§2.1.2 課題名稱、設(shè)計要求 6
§2.2 主傳動設(shè)計要求 6
第3章 主傳動設(shè)計 8
§3.1 主傳動系統(tǒng)的初步設(shè)計方案 8
§3.2 傳動零件的設(shè)計及計算 9
§3.2.1 傳動比及齒輪的設(shè)計 9
§3.2.2 軸的設(shè)計 12
§3.3 軸承的選擇 15
§3.3.1 滾動軸承的工作特性 15
§3.3.2 滾動軸承類型選擇原則 15
第4章 秸稈粉碎還田機(jī)刀具的研究 17
§4.1 秸稈粉碎還田機(jī)刀具布置的研究 17
§4.1.1 刀輥振動分析 17
§4.1.2 “均力免振假設(shè)”的提出 17
§4.2 刀具設(shè)計及選擇 18
§4.2.1 刀具結(jié)構(gòu)形式選擇 18
§4.2.2 刀片的選材及熱處理 20
§4.2.3 刀片合理密度及最佳排列方式 21
第5章 其它零件的設(shè)計及注意 23
§5.1 其它零件設(shè)計 23
§5.2 設(shè)計箱體時應(yīng)注意的問題 24
§5.3 附屬零件的選用 25
第6章 安裝調(diào)試與使用維護(hù) 27
§6.1 零件安裝 27
§6.1.1 輥子與刀盤的安裝 27
§6.1.2 焊接性 27
§6.2 刀盤與刀具的安裝 27
§6.3 秸稈還田機(jī)的正確使用及注意事項 28
§6.3.1 作業(yè)前的準(zhǔn)備 28
§6.3.2 輥子與刀盤的安裝 28
§6.3.3 注意事項 29
§6.4 還田機(jī)故障與排除方法 29
結(jié)論 31
參考文獻(xiàn) 32
致 謝 33
河 南 科 技 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）
題目 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的主傳動、粉碎機(jī)構(gòu)設(shè)計
姓 名 ＿＿ 魏忠杰＿ ＿＿
院 系 ＿ 機(jī)電工程＿＿＿
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師 ＿＿＿朱德榮＿＿＿＿＿
2008年 04 月 02日
河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
前 言
我國香蕉重要分布于廣東、廣西、海南、福建、云南、臺灣等熱帶地區(qū)，2005年總種植面積383.25萬畝總產(chǎn)量590.33萬噸，分別占世界的7.8%和6.9%，名列世界第4位，在世界香蕉生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，成為我國南方地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的主要產(chǎn)業(yè)。其中以廣東省面積產(chǎn)量最大，分別為188.7萬畝和`國香蕉生產(chǎn)主要基地。
近年來，國產(chǎn)香蕉口感、香味、質(zhì)地等方面不如進(jìn)口香蕉，但國產(chǎn)香蕉的質(zhì)量有了很大的提高?，F(xiàn)在國內(nèi)一等品以上的香蕉果品的外觀、色澤、梳形、梳指整齊度與進(jìn)口香蕉相比差別不大，但是一等品以上的香蕉所占總產(chǎn)量的比例尚少，這也說明我國香蕉產(chǎn)業(yè)有著巨大的市場空間和發(fā)展前景。
經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些蕉農(nóng)重前輕后，后期水、肥不足，保葉較差，留梳較多，果指飽滿度不夠，套袋擴(kuò)果工作跟不上，采收加工處理包裝工作滯后。在采收工作中人挑車?yán)?，隨意堆放，環(huán)節(jié)較多，機(jī)械損傷嚴(yán)重，包裝等加工處理粗放，機(jī)械化、集約化程度不高。還有各種激素施用過多過濫，嚴(yán)重破壞香蕉質(zhì)量，造成土紙板硬。還有就是地方組織程度差，龍頭企業(yè)不多，輻射力不強(qiáng)。單獨、分散經(jīng)營與大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)之間矛盾越來越凸顯，整體產(chǎn)業(yè)化的程度不高。
目前，大部分的蕉農(nóng)還是運用原始的人工方法和工具來收獲種植香蕉，當(dāng)香蕉收獲以后，香蕉徑桿由人工逐棵砍伐搬運出園。即占地、浪費勞力，又浪費了大量的有機(jī)肥，因為香蕉秸稈里富含大量的有機(jī)質(zhì)氮、磷、鉀和微量元素，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的有機(jī)肥原料之一，這就需要我們來開發(fā)出一種獨特的農(nóng)用還田機(jī)械。
研究應(yīng)用香蕉秸桿還田機(jī)械技術(shù)，保護(hù)耕地，增強(qiáng)土壤肥力。香蕉秸桿含有大量的有機(jī)肥料和農(nóng)作物需要的元素。利用香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的粉碎還田等綜合處理，一方面有利于微生物的活動，經(jīng)過發(fā)酵，增加土壤肥力，又解決了占地問題，減少污染。另一方面，還能耕作土地。提高生產(chǎn)的效率，降低生產(chǎn)的成本，同時又可縮短休耕期，便于搶種。也可以說，香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的出現(xiàn)是必然的，也是農(nóng)業(yè)機(jī)械上的一次革命。
第一章 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的功能及特點
§1.1 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的功能介紹
香蕉秸稈/根茬還田機(jī)是功能齊全的香蕉秸稈粉碎還田專用機(jī)械。它不但能夠處理香蕉秸稈的本身，還可以清除地理的根茬。并能夠一次性完成粉碎、除根、還田作業(yè)。經(jīng)過該還田機(jī)的作業(yè)后，無須再整理就可以實施新一輪的種植。因而真正實現(xiàn)復(fù)式作業(yè)，同傳統(tǒng)的作業(yè)方式相比，可節(jié)省大量的人力物力，具有較高的生產(chǎn)率，可為香蕉種植戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，并且又較好的保護(hù)了環(huán)境。另外本機(jī)具有較好的經(jīng)濟(jì)性，合理的價格使香蕉種植戶完全能夠接受。在較短的時間內(nèi)可實現(xiàn)投資回報。獨特的結(jié)構(gòu)和完備的工作性能受到蕉農(nóng)的好評。
§1.2 香蕉秸桿/根茬還田機(jī)的簡單介紹
香蕉是熱帶及亞熱帶地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物之一，在我國的南方地區(qū)大面積地廣泛種植。作為多年生長綠草植物，根秸粗大（平均直徑200mm）單生直立（高度越2米）葉寬大、厚而長，一年收獲一季。為取得較大的收益，近幾年新開發(fā)出一年生的香蕉，而且果大、品質(zhì)好，深受用戶的歡迎，但新品種也對香蕉地耕整提出更高的要求。
以往的香蕉地耕作業(yè)方式是用大中型拖拉機(jī)將秸桿壓倒后把殘株推至地頭堆積，任其自然風(fēng)化，腐爛，腐爛期是一到五年，且占用耕地，根秸用圓盤率犁式重耙多次的破碎，由于重耙破碎效果差，碎塊較大，還田后腐爛期較長，年復(fù)一年，造成土質(zhì)過送，不利于香蕉生根，影響其抗風(fēng)雨的能力，最后再犁耕深翻，不僅效率低，而且浪費人力、物力和財力，這種傳統(tǒng)的作業(yè)方式已不能適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)的需要。
根海南市場的調(diào)研，首先確定了與東方紅拖拉機(jī)的配套的復(fù)式作業(yè)機(jī)的方案（香蕉秸桿和根茬一次粉碎還田）并與國外一些相關(guān)機(jī)具的刀軸和耕機(jī)對比實驗，得出以下幾種結(jié)論：50kw(66馬力）拖拉機(jī)動力不足，不能同時完成復(fù)式作業(yè)，只能單一工作，復(fù)式機(jī)具的粉碎效果好，工作效率高，根據(jù)這種情況的總結(jié)，最終確定了大馬力拖拉機(jī)配套使用香蕉秸桿和根茬一次性粉碎還添的設(shè)計方案，它功能滿足目前香蕉還田的要求，各項要求均達(dá)到國際要求，符合農(nóng)業(yè)機(jī)械的實際要求，并能深入農(nóng)心。
§1.3 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的主要參數(shù)
香蕉秸稈／根茬還田機(jī)的主要參數(shù)如表１-１所示。
表１-１ 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的主要性能參數(shù)
規(guī)格
還田機(jī)
配套動力/kw
>50
耕深
400
切碎刀軸轉(zhuǎn)速 r/min
810
旋耕刀軸轉(zhuǎn)速r/min
270
生產(chǎn)率
0.4 ～～0.6
與拖拉機(jī)聯(lián)接方式
標(biāo)準(zhǔn)三點式
外形尺寸（長X寬X高）
2000×1200×900
整機(jī)重量/kg
980
耕幅/mm
1000
§1.4 香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的動力配置
由于還田機(jī)是復(fù)式作業(yè)，粉碎裝置和除根裝置同時工作，若選用的拖拉機(jī)功率過小時，則只能滿足單功率機(jī)具作業(yè)，若粉碎和除根同時工作，則動力不足，難以起動還田機(jī)。因為拖拉機(jī)后置動力輸出分兩部分作用，因此，要求拖拉機(jī)具有良好的動力性能。根據(jù)多次試驗和對比使用，最后選擇了東方紅—X824大輪拖，81馬力，后輪驅(qū)動，采用東方紅LF80—90拖拉機(jī)成熟技術(shù)，動力強(qiáng)勁，性能卓越，造型美觀，可配套犁、耙、旋耕機(jī)、播種機(jī)、收割機(jī)、青貯機(jī)、秸稈還田機(jī)等機(jī)具進(jìn)行各種農(nóng)田作業(yè)，并可用于運輸?shù)绕渌鳂I(yè)。其主要技術(shù)參數(shù)如表1-2所示。
表１-２ 東方紅－X824型拖拉機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：
外型尺寸(mm)
4260 × 2170 × 2785
軸距(mm)
2314
前輪輪距(可調(diào))(mm)
1630-1960
后輪輪距(可調(diào))(mm)
1500-2100
最小離地間隙(mm)
430
最小轉(zhuǎn)向圓半徑(m)
5.3
變速箱擋數(shù) 前進(jìn)/后退
12/4
速度范圍
前進(jìn)(km/h) 1.65-27.2
倒退(km/h) 4.3-12.8
發(fā)動機(jī)形式
立式、水冷、四沖程、直噴節(jié)能型柴油機(jī)
發(fā)動機(jī)標(biāo)定功率(kw)
60.5
動力輸出軸形式
后置、獨立式及同步式
發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)
2400
動力輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
720選裝540 1000 540/1000 540/720
§1.4.1 功能簡介
香蕉秸桿/根茬還田機(jī)是功能齊備的香蕉秸桿粉碎還田的專用農(nóng)業(yè)機(jī)械，它不但能夠處理香蕉秸桿的本身，對香蕉樹的根茬也可以同時進(jìn)行處理，并且可在一臺機(jī)械上（拖拉機(jī)）實現(xiàn)還田物直接翻入土中，而后平整土地，工作效率可達(dá)0.3~0.5，經(jīng)過還田機(jī)作業(yè)后的土地?zé)o須再進(jìn)行整理，即可實施新一輪的種植。因而真正實現(xiàn)復(fù)式作業(yè)，同傳統(tǒng)的作業(yè)方式相比，可節(jié)省大量的人力物力和才力，能很好的保護(hù)環(huán)境。另外本機(jī)具有較好的經(jīng)濟(jì)性，合理的價格使香蕉種植戶完全能夠承受，在較短的時間內(nèi)，可實現(xiàn)投資回報。獨特的結(jié)構(gòu)和完整的工作性能，深受農(nóng)民的好評。
§1.4.2 結(jié)構(gòu)簡介
香蕉秸桿/根茬還田機(jī)是拖拉機(jī)后置式農(nóng)具，它從拖拉機(jī)的后動力輸出為為動力源，采用三點標(biāo)準(zhǔn)懸掛式，整機(jī)由兩大部分組合而成。前部為香蕉秸桿粉碎部分，后部分為除根還田部分，動力流分為兩路：一路換向提速供給粉碎刀具800r/min的高速粉碎需要具有良好的平衡性，其一定質(zhì)量的慣性保證了粉碎的穩(wěn)定性和良好的切碎效果，所需起動的加速度較大，故需求拖拉機(jī)應(yīng)具有較好的動力性能；另一路經(jīng)換向、減速器提供給除根還田裝置，雙輥款到階梯工作裝置，可以有效的保證根茬的清除和良好的動力，消耗更為合理。整機(jī)的動力輸入端裝有拖拉機(jī)和農(nóng)具的安全保護(hù)裝置，使拖拉機(jī)與農(nóng)具構(gòu)成的整個系統(tǒng)能在特定的安全工況下工作，并對意外情況的出現(xiàn)實施設(shè)備保護(hù)。為了便于地頭調(diào)頭和轉(zhuǎn)場，保證除根的有效性。該機(jī)還設(shè)有液壓動力裝置。工作時液壓系統(tǒng)對除根裝置產(chǎn)生向下的壓力，以保證除根裝置的入土量，轉(zhuǎn)場即地間調(diào)頭，液壓系統(tǒng)又可方便的將全部的除根裝置提起，巧妙的傳動線路的設(shè)計，保證了耕作轉(zhuǎn)場等期間動力流的聯(lián)系不斷性，無需在次
期間斷開拖拉機(jī)的動力輸出，方便了操作。香蕉秸稈/根茬還田機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。
粉碎裝置
拖拉機(jī)
萬向傳動軸
提升油缸
除根還田裝置
圖1-1香蕉秸稈/根茬還田機(jī)
第二章 設(shè)計任務(wù)及設(shè)計方案
§2.1 設(shè)計任務(wù)及設(shè)計要求
§2.1.1 設(shè)計內(nèi)容
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在本次的設(shè)計的過程中。整個還田分為若干部分來設(shè)計。分別為主要傳動設(shè)計裝置、粉碎裝置的設(shè)計、側(cè)傳動設(shè)計、除根裝置設(shè)計以及總裝設(shè)計。本次設(shè)計由2人共同設(shè)計完成，每人負(fù)責(zé)一部分裝置的設(shè)計。最后由總裝人員通過三點懸掛及提升油卸來把各部分組裝成功，通過連軸器和安全離合器把主傳動系統(tǒng)和拖拉機(jī)的后置動力輸出連接起來，組成香蕉秸桿一根茬粉碎還田機(jī)的總成。完成香蕉秸稈/根茬還田機(jī)的設(shè)計。
§2.1.2 課題名稱、設(shè)計要求：
1：完成主傳動系統(tǒng)各零件部件的設(shè)計；
2：完成主傳動系統(tǒng)的總裝配圖（繪制一張0號圖紙）；
3：完成主傳動箱箱體的零件圖（繪制一張１號圖紙）；
4：完成其他零部件的零件圖（至少繪制六張2號圖紙）；
5：編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。
§2.2主傳動系統(tǒng)設(shè)計要求
主傳動系統(tǒng)是整個還田機(jī)的心臟部分。它既是要給粉碎系統(tǒng)提供動力，又要給除根裝置提供動力，并且還要接收由拖拉機(jī)傳來的動力，這就要求它有良好的抗沖擊能力，運動的過程必須平穩(wěn)，各個換位裝置之間不干涉，結(jié)合緊簇。由于還田機(jī)要盡可能的減少重量。使它的生產(chǎn)率高，所以主傳動系統(tǒng)也應(yīng)更可能的輕便，這樣才能保證它符合農(nóng)用的要求。
為了使還田工作在可靠的情況下，必須做到以下幾點：
1.保證每根傳動軸的強(qiáng)度足夠，不會產(chǎn)生彎曲變形等一系列情況。
2.傳動平穩(wěn)，每個齒輪的齒面間隙，壓力角符合設(shè)計要求，不會出現(xiàn)卡死等情況。
3.傳動箱體設(shè)計合理，不會出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，有能夠換油的放油通道，能夠散發(fā)出熱量，延長機(jī)器的一次性運行時間。
4.各部分部件應(yīng)設(shè)計合理，確保能夠生產(chǎn)出來，最好低成本生產(chǎn)出來，減少設(shè)計造價。
5.達(dá)到設(shè)計說明書的設(shè)計要求。
6.盡量使用標(biāo)準(zhǔn)的零件，減少設(shè)計周期，提前完成產(chǎn)品的上市。
第三章 主傳動設(shè)計
§3.1 主傳動系統(tǒng)的初步設(shè)計方案
由于香蕉秸桿/根茬還田機(jī)是農(nóng)用機(jī)械，它工作在重載的情況下，并且有兩次的換向機(jī)構(gòu)，故采用圓錐直齒輪來傳遞功率，它的傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)牢固可靠。根據(jù)這些要求初步設(shè)計簡圖如圖3-1所示：
Z1
Z2
豎直傳動軸
Z4
Z3
側(cè)傳動軸
主傳動軸
圖3-1主傳動系統(tǒng)簡圖
據(jù)初步傳動方案，分別定義三根傳動軸為：主傳動軸、齒輪軸、側(cè)傳動軸。分別定義兩組轉(zhuǎn)向的齒輪為Z1/Z3和Z3/Z4。其中Z1、Z3是主傳動齒輪。由于齒輪與軸之間的連接力較大，用普通的軸難以達(dá)到要求，故選用花鍵來連接，根據(jù)軸徑的大小和軸承的型號來設(shè)計不同的花鍵號?；ㄦI的傳遞功率大，傳動平穩(wěn)可靠，用在這里是最佳方案。
其中Z1齒面連接的與Z3是反向的，這樣為了安裝的方便把Z1與軸上的螺栓來連接。這樣就很好解決了軸上難剃花鍵的問題，也達(dá)到了設(shè)計的要求，是很好的方案。
§3.2 傳動零件的設(shè)計及計算
設(shè)計時初用拖拉機(jī)的動力是東方紅-X824型輪式拖拉機(jī)，它的動力輸出軸的轉(zhuǎn)速為540/1000r/min。由于香蕉秸桿根茬粉碎還田機(jī)工作在重載輸出，中速運行的情況下，所以應(yīng)選擇輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min。初步設(shè)計還田機(jī)的刀軸的轉(zhuǎn)速為900r/min，除根裝置的轉(zhuǎn)速為180 r/min。
§3.2.1 傳動比及齒輪的設(shè)計：
1.傳動比：
由：
==3/5 ==3/1
2.齒輪的設(shè)計：
根據(jù)傳動比和齒輪的工作條件，初步 設(shè)計齒輪的齒數(shù)分別為
Z=50、Z=30、Z=14、Z=42
設(shè)它的模數(shù)為m=7mm，大端壓力角為標(biāo)準(zhǔn)角20。
已知Z和Z是一對嚙合的齒輪：
分錐角： =arc tan(Z/ Z)=art tan50/30=59
=90-=90-59=31
當(dāng)m>1mm時, 則齒頂高：
=1，=0.2
故 ha=·m=1×7mm=7mm
齒根高： =（＋）·m=(1+0.2)×7=8.4mm
分度圓直徑：
齒頂高直徑：=
齒根圓直徑：
錐距：
齒根角：
頂錐角：
頂隙 ：
齒寬 ：
根據(jù)上面兩齒輪的傳動幾何參數(shù)，我們可以設(shè)計出這兩個齒輪的嚙合圖如圖3-2所示：
圖3-2 第一組齒輪嚙合圖
又因為Z和Z是一對嚙合齒輪
分錐角：
因為這對齒輪為標(biāo)準(zhǔn)的圓錐直齒齒輪，且m>1故=1，=2
齒頂高：ha=·m=1×7mm=7mm
齒根高：=（＋）·m=(1+0.2)×7=8.4mm
分度圓直徑：
齒頂圓直徑：=
=
齒根圓直徑：
錐距 ：
齒根角：
頂錐角：
頂隙：
齒寬：
根據(jù)上面兩齒輪的傳動幾何參數(shù)，我們可以設(shè)計出這兩個齒輪的嚙合圖如圖3-3所示：
圖3-3 第二組齒輪嚙合圖
計算兩組齒輪的圓周速度：
由公式得：
由機(jī)械手冊得可知：
農(nóng)業(yè)機(jī)械的精度一般為8~9級，因為要求它傳動平穩(wěn)運行可靠，故選用8級精度。
§3.2.2 軸的設(shè)計
1.傳動軸的材料和直徑設(shè)計
在傳動的過程中，主傳動軸直接與拖拉機(jī)的后置輸出軸通過聯(lián)軸器和離合器聯(lián)結(jié)在一起的，它承受很高的轉(zhuǎn)矩，故選用的材料較好一點，其它兩傳動軸分別選用相對經(jīng)濟(jì)的材料，故主傳動軸選用40Gr，其它兩軸均為45鋼，初步設(shè)計說明拖拉機(jī)的標(biāo)定功率為60.5kw，故軸徑的初步估算公式為：
式（3-1）
A為材料的承載情況，是確定常數(shù)。
故：
根據(jù)功率分配，此軸需用功率很大可取60.5KW進(jìn)行設(shè)計
根據(jù)功率分配可取
根據(jù)軸的直徑求它的扭矩為：
因為軸上裝有齒輪，齒輪與軸之間的扭矩相當(dāng)大，故普通鍵已不能滿足其要求，故本次設(shè)計中齒輪與軸之間的鍵都采用花鍵連接（除齒輪Z與下傳動軸為齒輪軸外）。由機(jī)械設(shè)計手冊、最小軸徑、機(jī)構(gòu)特點結(jié)合來選用以下幾種花鍵型號：主傳動軸的最小直徑為36mm，故選花鍵為8×36×40×7（Z×d×D×B）齒數(shù)為8，小徑為36mm，大徑為40mm，齒寬為7mm，倒角為0.3mm，粉碎刀軸的最小直徑為80mm，故選花鍵為；10×82×86×12。
（a）外花鍵 （b）內(nèi)花鍵
圖3-4 內(nèi)、外花鍵圖
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
在本次設(shè)計中主傳動軸安排在箱體的中間位置，因為它上面裝兩個齒輪，并且與離合器相連接，故有兩個花鍵及一個軸有連接。為了使箱體的優(yōu)化加工，應(yīng)選大小兩個外徑一樣大的同型號軸承，齒輪1左邊用套筒來定位，右邊用軸肩定位，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，采用過渡配合或過盈配合裝入，右邊齒輪z3的左邊與軸承套筒相連，右邊通過調(diào)速螺母和墊片來調(diào)節(jié)。
Ⅰ段即為與離合器相連接部分，它是由所造花鍵來確定的，初步設(shè)定長度為73，它的直徑為花鍵大徑d1＝50mm。
Ⅱ段直徑d2＝50（由機(jī)械設(shè)計手冊查齒輪倒角c1=2.5-3.5mm，由此段安裝入軸承，故取c=3.5,d2=d1+2c=50+3.5*2=57mm），亦符合氈圈離封標(biāo)準(zhǔn)軸徑，也符合軸承內(nèi)徑要求。
初選30210系列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為50mm。
Ⅲ段安裝齒輪１，根據(jù)齒輪的設(shè)計，這段軸為階梯軸，大徑為140mm，第二階為76mm，初步設(shè)計這段長度為60mm。
Ⅳ段為傳動部分，是主傳動軸最長的部分，這段主要是為了齒輪2和齒輪3的空間而留，為了軸的加工方便，設(shè)計這段軸的直徑為40mm，這段長度為220mm。
Ⅴ段為軸肩，其直徑為48mm。
Ⅵ段為安裝齒輪3，為了在加工的過程中減小挽刀的次數(shù)，故在符合軸的強(qiáng)度及抗扭強(qiáng)度上，采用與離合器相同的外花鍵，故這段軸的長度為50mm，最大直徑為50mm。
Ⅶ段為安裝軸承，初步定軸承的型號為30210系列軸承，它的內(nèi)徑為50mm。
Ⅷ段為螺紋結(jié)構(gòu)，它是用來調(diào)整齒輪３位置并鎖緊軸承２防止其軸向跳動，它的長度為17mm。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖如圖3-5所示。
圖3-5 主動軸結(jié)構(gòu)簡圖
根據(jù)這種設(shè)計方法，齒輪軸的初步設(shè)計見圖3-6所示：
圖3- 6齒輪軸結(jié)構(gòu)簡圖
§3.3 軸承的選擇
§3.3.1滾動軸承的工作特性
1．負(fù)荷能力
滾動軸承的負(fù)荷能力與軸承類型和尺寸有關(guān)。相同外形尺寸下，滾子軸承的負(fù)荷能力為球軸承的1.5～3倍。滾動軸承的選用，即應(yīng)該滿足外載荷的要求，又應(yīng)該盡量發(fā)揮軸承本身的負(fù)荷能力。
2．速度特性
滾動軸承的工作轉(zhuǎn)速上升到一定限度后，滾動體和保持架的慣性力，以及極小的形狀偏差，不僅導(dǎo)致運動狀態(tài)惡化，而且造成摩擦面間溫度升高和潤滑劑的性能變化，從而導(dǎo)致滾動體回火或軸承元件的膠合失效。在一定負(fù)荷和潤滑條件下，滾動軸承所能允許的最高轉(zhuǎn)速稱之為極限轉(zhuǎn)速。它與軸承類型、尺寸、精度、油隙、保持架的材料和結(jié)構(gòu)、潤滑方式、潤滑劑的性能和用量、負(fù)荷的大小和方向以及散熱條件等因素有關(guān)。一般來說，圓錐滾子軸承具有較高的極限轉(zhuǎn)速。
§3.3.2滾動軸承類型選擇原則
1．軸轉(zhuǎn)速較高，負(fù)荷不大，而旋轉(zhuǎn)精度要求較高時，宜用球軸承，如：6000型。
2．轉(zhuǎn)速較低負(fù)荷較大或沖擊負(fù)荷時，宜采用滾子軸承，如：2000型，3000型。
3．支點跨距大，軸的變形大或多支點軸，宜采用調(diào)心軸承，如：1000型、3000型、69000型。
根據(jù)以上原則及分析，類比三門峽通用機(jī)械廠的設(shè)計數(shù)據(jù)，選用30000型圓錐滾子軸承，其受力及壽命均能滿足設(shè)計要求。軸承如圖3-7所示：
圖3-7 圓錐滾子軸承
第四章：秸稈粉碎還田機(jī)刀具的研究
§4.1 秸稈粉碎還田機(jī)刀具布置的研究
秸稈粉碎還田機(jī)刀輥（包裹刀軸、刀具及附件）的振動危害性非常大，不但影響粉碎性能，而且對整機(jī)也有極大的破壞性。例如：懸掛架、機(jī)罩開焊開裂，膠帶（或鏈條）拉斷或磨損失效等等。影響機(jī)具振動的因素很多，如刀輥、傳動系、工況等。其中刀具布置的合理性是影響機(jī)具振動的重要因素。因此，本文對刀具布置加以研究，以使刀輥的振動減至最小。
§4.1.1刀輥振動分析
空載情況下刀輥高速旋轉(zhuǎn)，受力比較復(fù)雜，可以從靜態(tài)分量和動態(tài)分量兩方面來考慮。其中，靜態(tài)分量包括刀輥自重、軸承支力、傳動扭矩等；動態(tài)分量則指刀輥、刀具及其附件由于旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力，現(xiàn)有機(jī)器一般具有以下特點：刀軸近似為勻質(zhì)回轉(zhuǎn)件，刀具軸向間距相等，刀具周向間距角度相等。這些特點可保證到輥自重及其作用點在旋轉(zhuǎn)過程中是變動的，實質(zhì)上，刀輥正是通過軸承支力使整機(jī)產(chǎn)生振動。假如能夠保證動態(tài)分量平衡，軸承支力可視為不變量。這樣，刀輥自重、軸承支力、傳動扭矩3個靜態(tài)分量就在旋轉(zhuǎn)過程中達(dá)到了平衡。刀軸一般可以認(rèn)為是勻質(zhì)回轉(zhuǎn)件，它的離心力可視為零。因此，減振的關(guān)鍵在于使刀具及其附件的離心力保持平衡。
§4.1.2“均力免振假設(shè)”的提出
秸稈還田機(jī)的轉(zhuǎn)速一般都比較高，由于刀輥不平衡，在高速運轉(zhuǎn)的狀況下，會產(chǎn)生較大的振動。在刀軸上合理排列刀片是減振的重要措施。目前掌握的國內(nèi)外有關(guān)這方面的資料甚少，我們在分析秸稈還田機(jī)刀片排列以及與之類似的還田機(jī)彎刀排列，錘片式粉碎機(jī)錘片排列基礎(chǔ)上，歸納出一些秸稈還田機(jī)刀片排列必須遵循的原則以及不是必須滿足但對秸稈還田機(jī)工作防振等有利用的原則：
（1）空載旋轉(zhuǎn)時刀軸受力均勻，刀片產(chǎn)生的離心力的合力為零，即徑向受力必須平衡。
（2）軸向相鄰刀片間距以不產(chǎn)生實際漏切割帶為原則。
（3）軸向相鄰兩刀片徑向夾角要盡量大。
（4）相繼打擊秸稈的刀片的軸向距離越大越好，以免干擾和堵塞。
（5）所有刀片沿刀軸周向盡量呈等角分布，以使工作平衡，刀軸負(fù)荷均勻。
（6）盡量每次一組刀片打擊秸稈。
（7）制造及裝配要方便。
（8）功率消耗盡量小。
根據(jù)這些原則，我們進(jìn)一步提出假設(shè)：某一種刀片排列方式能滿足刀片在刀輥軸向上等間分布，而在刀軸周向上等角度分布，并且滿足刀輥空載時受力均勻，徑向平衡的基本條件，那么它就是能達(dá)到減振要求的優(yōu)先排列。
§4.2刀具設(shè)計及選擇
§4.2.1 刀具結(jié)構(gòu)形式選擇
現(xiàn)在常見的甩刀有以下幾種：直刀型、L型刀、錘爪型、T型刀等。
1．L型及其改進(jìn)型
玉米、高梁等高桿作物，由于秸稈較粗而脆、剛度較好，所以此類秸稈的粉碎多以打擊粉碎為主，切割為輔，因而對刃口的鋒利程度要求不高，而且都是單支撐切割，刀片形狀為L型，如圖4—1所示。它的工作過程是高速旋轉(zhuǎn)的刀片打擊秸稈，從而達(dá)到粉碎目的。理論上L改進(jìn)型刀片要比L型刀片粉碎秸稈所需的功耗小30%～40%。因為L型改進(jìn)刀片切割秸稈是斜切，即刀片與秸稈纖維成一定斜角；而L型刀片切割秸稈是橫斷切，即刀片垂直秸稈纖維。實際上秸稈粉碎還有打擊的因素?fù)诫s其中，但綜合作用的結(jié)果仍然是L改進(jìn)型刀片功效好。其次，刀片在工作過程中又不是不可避免地要打土。在同等入土深度的情況下，L改進(jìn)型刀片接觸土的總長度要比L型短，這樣，L改進(jìn)型刀片也要比L型省力，所以目前大多數(shù)用于玉米、高梁等高稈作物秸稈還田機(jī)的刀片都采用L改進(jìn)型。目前，此類型刀片已形成標(biāo)準(zhǔn)，代號為 ZB B93008—88。
其中L改進(jìn)型刀片幾何參數(shù)見圖4—1（b）（40位單面刃口刀片的寬度）。
（a） L型橫斷切 （b） L改進(jìn)型，斜切
圖4—1 L型及其改進(jìn)型
2．T型刀片
T型刀片的特點是既有橫向切割，又有縱向切割，即在切割的同時還通過刀柄的刃部將秸稈打裂。由于它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜所以較多的用于立式摘剝機(jī)的還田機(jī)上。
3．爪型刀片
爪型刀片又稱錘爪式刀片，如圖4—2示，它的主要工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘爪來搗碎、撕剪秸稈。由于錘爪質(zhì)量較大，且其重心靠外，旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)動慣量很大，粉碎效果較好。錘爪一般采用高強(qiáng)度耐磨鑄鋼，強(qiáng)度大耐磨損。由于它旋轉(zhuǎn)時的能量出貯存大，常用于大中型秸稈還田機(jī)上。河北石家莊農(nóng)機(jī)廠生產(chǎn)的4Q系列秸稈粉碎還田機(jī)就是使用的這種。
圖4—2 錘爪刀片
4.直刀片
對于香蕉秸稈還田，由于香蕉秸稈比較脆，所以香蕉秸稈的粉碎主要以打擊為主，切斷為輔。因此，香蕉秸稈還田機(jī)以直刀片形式為最好。直刀片如圖4-3所示：
圖4—3 直刀片
實驗結(jié)果及設(shè)計任務(wù)的要求，此秸稈還田機(jī)是與東方紅X-824型拖拉機(jī)配套使用的，且直刀片適應(yīng)性強(qiáng)，對香蕉秸稈具有較好的粉碎性能。所以選用直刀片。根據(jù)動力學(xué)原理，甩刀的能量T為：
式（4-1）
式中 J為轉(zhuǎn)動慣量，
m為錘爪質(zhì)量，kg；
為轉(zhuǎn)動物體的慣性半徑
為軸轉(zhuǎn)動的角速度
v為刀片末端線速度
從式中可以看出，在一定的前提下，適當(dāng)增大甩刀的慣性半徑，即增加轉(zhuǎn)動慣量，就可提高甩刀的打擊能量，提高粉碎質(zhì)量。
§4.2.2 刀片的選材及熱處理
由于秸稈還田機(jī)刀片經(jīng)常與泥土、秸稈等摩擦，工作條件極為惡劣，所以要求選材要好，要有較強(qiáng)的耐磨性和較高的抗沖擊韌性，通過比較不同材料的十幾種熱處理工藝的實驗結(jié)果，最終篩選出兩種材料的熱處理工藝，即65Mn合金鋼等溫處理工藝和28SiMnB合金鋼強(qiáng)熱化處理工藝，經(jīng)過這兩種工藝處理后，材料的各項技術(shù)指標(biāo)明顯提高。
1．65Mn合金鋼等溫處理工藝
將加工好的刀片加熱到830～840保溫10分鐘后，爐內(nèi)冷卻到250～260時，保溫30分鐘正火，然后250～260回火2小時。
2．28SiMnB強(qiáng)熱化處理工藝
將刀片加熱到880～900保溫10分鐘，然后用10%的水溶液淬火，最后
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在180～200回火2小時。除此之外，也可采用單面氧炔噴焊工藝，這種工藝加工出的刀片還具有自磨銳性能。
根據(jù)這兩種材料對比，刀片材料選用65Mn。
§4.2.3刀片合理密度及最佳排列方式
1．刀片合理密度
通過實驗可知，對秸稈還田機(jī)，并非刀片數(shù)目越多，粉碎質(zhì)量越好。刀片的數(shù)量有一個最佳值，過多或過少都會使粉碎質(zhì)量下降。刀片數(shù)目過少，秸稈沒有被充分的切割打擊，而是粉碎出的物料塊大稈長；刀片數(shù)目過多，一方面空載功耗大，另一方面，過多的刀片使被粉碎的物料難以很快排出粉碎室，已造成局部暫時堵塞而影響粉碎。刀片數(shù)量的最佳值一般由刀片的密度來確定：
刀片密度 C 式（4-2）
式中 N—刀片總數(shù)，片；
L—刀片在主軸上分布的長度，mm;
對于直刀片型，刀片密度取的大些，一般取C=0.05～0.07片/mm，對于L型及L改進(jìn)型一般取C=0.02～0.04片/mm，而對于T型刀片，C值較小，取C=0.01片/mm，直刀片為12mm/片。
2．刀片的末端線速度及動能
由公式可以看出，刀片速度的大小直接影響到片動能的大小，也就直接關(guān)系到粉碎的質(zhì)量。一般刀片的末端線速度為30～50m/s，粉碎香蕉秸稈刀片速度可適當(dāng)高些，速度提高了，刀片的動能就增大，粉碎質(zhì)量也會更好。
3．刀片的排列方式
刀片的排列方式對于秸稈還田至關(guān)重要，合理的排列方式不僅能使還田機(jī)粉碎質(zhì)量提高，而且還可以使還田機(jī)平衡性能好，減輕還田機(jī)的震動。這一點對于拖拉機(jī)來講也非常重要，還田機(jī)的震動解決不好，不僅機(jī)具本身被震壞，對拖拉機(jī)的壽命影響也很大。目前大多數(shù)秸稈還田機(jī)采用加配重的方法解決震動問題，這樣做不僅制造繁瑣，而且配重加入后不同程度地影響粉碎質(zhì)量。因此探討免震的刀片排列方式尤為重要。
甩刀的排列方式有單螺旋線排列、雙螺旋線排列、星形排列、對稱排列幾種。不管那種排列均應(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。
單雙螺旋線排列有一個共同的弊病，即在粉碎過程中，秸稈側(cè)向移動
現(xiàn)象嚴(yán)重，使還田機(jī)有“一頭沉”現(xiàn)象。
根據(jù)所要切割秸稈的長度要求，綜合以上布置原則，參考三門峽通用機(jī)械廠的產(chǎn)品，且考慮到刀具平衡問題，并且參考農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊中旋耕機(jī)刀具布置結(jié)構(gòu)和李慶軍等的“秸稈還田機(jī)具布置的研究”，確立使用對稱排列的排刀方式，在刀柄的兩端各裝一個直刀片，結(jié)構(gòu)如圖4-5所示：
圖4-5 粉碎裝置
第五章 其它零件的設(shè)計及注意
§5.1其它零件設(shè)計
在本次的設(shè)計中，主傳動箱體是用在農(nóng)業(yè)用途上，當(dāng)傳動軸在高速運轉(zhuǎn)時，一些樹枝及土塊飛濺上運轉(zhuǎn)的軸時，將會使它們以更快的速度飛濺出去，容易造成人身的傷害，一些柔性物質(zhì)繞在運轉(zhuǎn)的軸上，容易造成一些零件的損壞。故需要軸筒把這些旋轉(zhuǎn)的軸保護(hù)起來，使它不能被別的東西毀壞，也不致傷到別人。
本次設(shè)計中用到兩個軸筒，它們分別是側(cè)傳動軸上的側(cè)軸筒和粉碎刀軸上的下軸筒。
密封法蘭盤：密封法蘭盤是可防止油流經(jīng)軸承流到地面污染土地，密封法蘭盤上裝有密封圈，它與下軸筒相聯(lián)結(jié)使刀軸從法蘭盤中伸出。其結(jié)構(gòu)圖5-1如下：
圖5-1 密封法蘭盤圖
§5.2 設(shè)計箱體時應(yīng)注意的問題
設(shè)計箱體時應(yīng)考慮以下幾個方面的問題：
機(jī)體要有足夠的剛度，機(jī)體剛度不夠，會在加工和工作的過程中產(chǎn)生不容許的變形，引起軸承座孔中心線歪斜，在傳動這產(chǎn)生偏載，影響減速器的正常工作。因此要在設(shè)計機(jī)制是，首先保證軸承座的剛度，為此應(yīng)使軸承有足夠的壁厚，并在軸承座的附近加支撐肋。
應(yīng)在考慮便于機(jī)體加工零件的潤滑，密封的散熱，對大多數(shù)的減速器由于傳動件的圓周速度V小于等于12米每秒，故常用鋟油潤滑，因此機(jī)體內(nèi)需要有足夠的潤滑油用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動是沉渣泛起，齒輪頂?shù)接统氐酌娴木嚯x不應(yīng)小于30—50mm。
機(jī)體結(jié)構(gòu)要有良好的工藝性，機(jī)體結(jié)構(gòu)工藝性的好壞，對提高加工精度和裝配質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率以及便于檢修、維護(hù)等方面有直接的影響。故應(yīng)特別注意，在設(shè)計鑄造機(jī)體時，應(yīng)該考慮到鑄造工藝的特點，力求形狀簡單、壁厚均勻、過度平緩，金屬不要局部積聚。還應(yīng)該機(jī)體外形簡單，校核方便，盡量避免出現(xiàn)狹縫，否則沙型強(qiáng)度不夠，在取模和澆注形成廢品。
機(jī)體加工要求在設(shè)計時，應(yīng)盡可能減少機(jī)械加工面積以提高勞動生產(chǎn)率，并減少刀具磨損，為了保證加工精度并縮短加工工時，應(yīng)盡可能減少在機(jī)械加工時工件和刀具的調(diào)整次數(shù)，其中與螺栓頭部或螺母接觸的支承面，應(yīng)進(jìn)行機(jī)械加工，這樣可以保證機(jī)體安裝的平穩(wěn)性。
主傳動箱體的設(shè)計圖見圖紙（１號零件圖）
在本次的設(shè)計中，由于是選用直齒圓錐齒輪，這樣軸承它受兩種不同的力，一種是軸向力，一種是徑向力，這樣深溝球軸承就滿足不了要求，故選擇圓錐滾子軸承，這種軸承既可以承受軸向力作用，同時也可以承受徑向力作用。
本次設(shè)計中共選擇了３對不同的軸承，其中也有一個深溝球軸承，代號為6309系列，圓錐滾子軸承有30010，30011，30012三個不同系列的軸承。
§5.3附屬零件的選用
1.放油螺塞
減速器底一般都有放油螺塞，在本次的設(shè)計中也不例外，它也有放油螺塞．它用來排出污油，注油前用螺塞封住螺紋孔，防止油流出來。
2.通氣孔
減速器運行時，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙（如剖面軸深出間隙）向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣孔，使體內(nèi)熱漲氣體自由逸出，達(dá)到機(jī)體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙出的密封性能。
3.調(diào)整墊片
調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用以調(diào)整軸承間隙，有的墊片還要起填整傳動零件（如蝸輪 圓錐 齒輪等，本次設(shè)計中調(diào)整圓錐齒輪）軸向位置的作用。
4.密封裝置
在伸出軸與可通端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，造成不必要的影響。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況的不同而選用不同的密封件。
5.軸承端蓋結(jié)構(gòu)
軸承端蓋用以固定軸承及調(diào)整軸承間隙并承受軸承向力，軸承端蓋有嵌入式和凸緣式兩種。本次設(shè)計中運用的就是凸緣式軸承端蓋。
凸緣式軸承端蓋調(diào)整軸承間隙比較方便，密封性能也好，所以用的較多．這種端蓋多用鑄鐵鑄造，所以要很好考慮鑄造工藝。例如在設(shè)計穿通式軸承端蓋時，由于裝置密封件需要較大的端蓋厚度，這時應(yīng)考慮鑄造工藝，盡量使整個端蓋厚度均勻，當(dāng)軸承端蓋的寬度較大時，為了減少加工量，可在端部鑄出一段較小的直徑Ｄ，但必須保留有足夠的長度Ｌ，否則擰緊螺釘時容易使端蓋傾斜，以致軸承受力不均，可取L＝0.15D。
6.軸承的潤滑與密封
根據(jù)軸徑的速度，軸承可以用潤滑脂和潤滑油潤滑，當(dāng)浸油齒輪圓周速度小于2m/s時，宜用潤滑脂來潤滑，當(dāng)浸油齒輪圓周速度大于２m/s時，可采用機(jī)體內(nèi)的油液的飛濺來直接潤滑軸承式引導(dǎo)飛濺在機(jī)體內(nèi)壁上的油溝經(jīng)流通道流到軸承面上進(jìn)行潤滑．如采用脂潤滑時應(yīng)在軸承旁加擋油板，在本次設(shè)計中，均采用潤滑油來潤滑。
當(dāng)軸承旁是斜齒輪時，而且斜齒輪直徑小于軸承外徑時，由于斜齒有沿齒輪軸向派油作用，使過多的潤滑油件沖向軸承，尤其在高速時更為嚴(yán)重，增加軸承阻力，還有齒輪嚙合時會出現(xiàn)一些細(xì)小的金屬粒掉入軸承，造成軸承運動的不暢，影響它的運行及使用壽命，所以應(yīng)在軸承旁裝置擋油板，擋油板可可用薄鋼沖壓式用圓鋼車制，也可以用鑄造成型。
7.減速器箱體的設(shè)計
主傳動箱體是用以支承和固定軸系零件并保證傳動件嚙合精度和良好的潤滑及軸系可靠密封的重要零件，其重量占整個主傳動機(jī)構(gòu)的總重量的3%－5%。因此，設(shè)計機(jī)箱體結(jié)構(gòu)時必須綜合考慮傳動質(zhì)量，加工的工藝及成本等一系列的問題。
主傳動箱體可以是鑄造的，也可以是焊接的，本次設(shè)計要求機(jī)體采用HT200鑄造制成。鑄鐵是具有較好的吸振性，容易切削且承受性能良好，但它的缺點是重量較大，但仍廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)中。
變速器的機(jī)體可以采用部分式或整體式結(jié)構(gòu)，剖分式被廣泛采用，但本次設(shè)計的機(jī)體是采用整體式，它的優(yōu)點是提高了孔的加工精度，減少了零件數(shù)量，但裝配較復(fù)雜，裝配精度高。
第六章 安裝調(diào)試與使用維護(hù)
§6.1零件安裝
§6.1.1輥子與刀盤的安裝
因為輥子與刀盤不經(jīng)常拆卸安裝,把輥子和刀盤的聯(lián)接采用焊接。焊接就是通過加熱或加壓或兩者并用,采用填充材料使連接件達(dá)到原子結(jié)合的加工方法。其實質(zhì)就是使被焊接金屬的原子之間相互擴(kuò)散,相互結(jié)合,并形成整體。它屬于永久性連接金屬的工藝方法,其具有其他連接方法所沒有的優(yōu)點：
(1) 節(jié)省材料和工時,減輕結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
(2) 焊接接頭的致密性好,可以制造密封容器。
(3) 生產(chǎn)率高,便于機(jī)械化自動化生產(chǎn)。
但是由于焊接過程中局部加熱或冷卻,容易產(chǎn)生焊接應(yīng)力、變形及焊縫等缺陷，并且有些金屬的焊接要求比較復(fù)雜的工藝措施才能保證焊接質(zhì)量。
§6.1.2焊接性
在焊接中常用的材料是鋼材，實踐證明鋼的碳含量越高焊接性越差，當(dāng)Wce<0.4% 時,鋼的焊接性較好，當(dāng)Ｗce=(0.4%-0.6%)時，鋼的焊接性一般，當(dāng)Wce>0.6%時,鋼的焊接性差。
根據(jù)鋼材的這種焊接特性，本次設(shè)計中錕子和刀盤的材料都是根據(jù)這種特性來選擇的,錕子材料是35號鋼,刀盤材料是45號鋼,兩者能夠進(jìn)行良好的焊接。
§6.2 刀盤與刀具的安裝
1．刀具在長時間使用后,會磨損和損壞,要不斷地把這些損壞的刀具拆卸下來,換裝新刀，由此,在此設(shè)計中,刀具和刀盤的聯(lián)結(jié)采用螺栓連接,能夠滿足這種工作要求。但是刀具在工作時,會對螺栓產(chǎn)生很大的剪切力,按照傳統(tǒng)的方法是直接選用標(biāo)準(zhǔn)件,以節(jié)省設(shè)計時間,在此次設(shè)計中,不能采用標(biāo)準(zhǔn)件螺栓,需要根據(jù)這種工作特點來設(shè)計出合適的螺栓。
這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)點是能夠避免刀具在工作中和螺栓產(chǎn)生很大的剪切力,把螺紋損壞.因此,用此軸連接可避免這種情況。
2．螺栓材料選擇:
螺栓在工作中要受到剪切力,并不承受拉力和應(yīng)力,因此,選用25鋼來加工螺栓。
§6.3 秸稈還田機(jī)的正確使用及注意事項
§6.3.1作業(yè)前的準(zhǔn)備:
1. 認(rèn)真閱讀使用說明書,熟悉秸稈還田機(jī)的技術(shù)性能及安全操作要領(lǐng)。
2. 檢查萬向節(jié)安裝的正確性!萬向節(jié)若安裝錯誤,則會產(chǎn)生響聲,加劇還田機(jī)的震動,并引起機(jī)件損壞。
3. 檢查各部件固定是否牢靠,各轉(zhuǎn)動部件是否靈活,有無碰撞現(xiàn)象,齒輪箱機(jī)油是否達(dá)到標(biāo)定油位,各軸承部位是否注足黃油。
4. 檢查并調(diào)整還田機(jī)橫向,縱向水平程度和留茬高度。
5. 檢查地輪的調(diào)整是否與土壤干濕度,堅定度,作物種植形式及地表平整狀況相適宜。
6. 檢查三角皮帶的松架度,用手力壓,帶體下沉5mm為宜,在作業(yè)中應(yīng)隨時檢查,以免降低刀軸轉(zhuǎn)速,影響粉碎質(zhì)量和加劇三角帶的磨損。
7. 檢查完畢后(機(jī)后嚴(yán)禁站人),應(yīng)進(jìn)行空負(fù)荷運轉(zhuǎn)5-10min,檢查有無異?，F(xiàn)象,如強(qiáng)烈震動,摩擦,碰撞等,確定各部件運轉(zhuǎn)正常后方可準(zhǔn)備作業(yè)。
8. 察看待作業(yè)地塊有無障礙物,如石塊,樹根等,對不能移動的障礙物應(yīng)設(shè)明顯標(biāo)志,對堆放的作物秸桿應(yīng)均勻散開!以保證作業(yè)質(zhì)量。
§6.3.2作業(yè)操作
1. 作業(yè)前,應(yīng)先將還田機(jī)提升到直刀片離地20-25cm高度.接合動力輸出軸,轉(zhuǎn)動1-2min掛上作業(yè)檔,緩慢放松離合器踏板,同時操作液壓升降調(diào)節(jié)手柄;使還田機(jī)逐步降至所需要的留茬高度,隨之加大油門投入正常作業(yè)。
2. 作業(yè)時,禁止直刀片甩入土作業(yè),防止無限增加扭矩而引起機(jī)具損壞;作業(yè)時應(yīng)及時清除纏草;避開土埂及其它障礙物;地頭應(yīng)留有3-5m機(jī)組回轉(zhuǎn)地帶。
3. 作業(yè)轉(zhuǎn)彎或倒退時應(yīng)先提升機(jī)具,提升位置不應(yīng)過高,以免萬向節(jié)傾角過大造成機(jī)件損壞,轉(zhuǎn)彎或倒退后方可降落工作,轉(zhuǎn)移地塊或路上行走時必須切斷拖拉機(jī)后輸出動力。
4. 作業(yè)時若聽到有異常響聲,應(yīng)立即停車檢查,排除故障后方可繼續(xù)作業(yè)。
§6.3.3注意事項
1. 還田機(jī)作業(yè)時刀具禁止打土。
2. 每班作業(yè)前必須檢查各連接螺栓,螺母和刀具銷軸連接是否牢固。
3. 還田機(jī)運轉(zhuǎn)時機(jī)后嚴(yán)禁站人或跟蹤。
4. 禁止帶負(fù)荷轉(zhuǎn)彎或倒退。
5. 還田機(jī)運轉(zhuǎn)時嚴(yán)禁檢查,保養(yǎng)和排除故障。
6. 還田機(jī)運轉(zhuǎn)時嚴(yán)禁猛提猛放升降裝置。
§6.4 還田機(jī)故障與排除方法
還田機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的機(jī)具之一,為使機(jī)手在使用中正確維護(hù)并能解決常見的故障,提高作業(yè)質(zhì)量,以下介紹部分常見故障及其排除方法。
1. 刀片斷裂和變形
(1) 原因 刀片質(zhì)量差、過硬易斷、過軟則易彎曲;機(jī)具落地太快,與起步結(jié)合動力不協(xié)調(diào)。
(2) 排除和預(yù)防的措施 選擇專業(yè)廠家生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,先起步,再結(jié)合動力輸出軸,最后再緩慢落下還田機(jī),使其在前進(jìn)中逐漸入土。
2. 傳動系統(tǒng)損壞
(1) 原因 機(jī)手操作不當(dāng)、萬向節(jié)選擇錯誤、機(jī)具的安裝不當(dāng)、作業(yè)前后沒及時保養(yǎng)機(jī)具、地頭轉(zhuǎn)彎時、農(nóng)具提升過晚。
(2) 排除和預(yù)防的方法 嚴(yán)格按前述正確的方法入土落機(jī),使傳動系統(tǒng)受力均勻;萬向節(jié)方軸和軸套的選擇要適于作業(yè)機(jī)的型號,不可與其他機(jī)型的方軸和軸套混用；安裝萬向節(jié)時要注意萬向節(jié)的夾叉開口要在同一個水平面內(nèi),保證刀軸旋轉(zhuǎn)均勻；嚴(yán)格按說明書要求潤滑保養(yǎng)機(jī)具,防止出現(xiàn)干磨；農(nóng)具提升高度不宜過高,刀齒離地20cm以下,傳動軸的傾角不超過30°；轉(zhuǎn)彎時，必須先提起農(nóng)具然后轉(zhuǎn)彎，不得先轉(zhuǎn)彎后提農(nóng)具，也不得邊轉(zhuǎn)彎邊提農(nóng)具。
3．超負(fù)荷
(1)原因 耕深過大，刀刃方向裝反、前進(jìn)速度過快、萬向節(jié)安裝不當(dāng)、阻力增大。
(2)排除和預(yù)防的方法 減少耕深、糾正裝反的刀齒、將刀齒刃口磨銳、降低行進(jìn)速度、重新安裝萬向節(jié)。
4．萬向節(jié)損壞
(1)原因
安裝不當(dāng)、保養(yǎng)不良、萬向節(jié)選擇不當(dāng)。
(2)排除和預(yù)防的措施
變速箱在工作位置時與方軸夾角不得超過１０°、提升時該夾角不得超過３０°、及時保養(yǎng)、潤滑萬向節(jié)。
5．振動大
(1)原因
萬向節(jié)安裝不當(dāng)、螺栓松動、個別刀齒裝反、刀齒質(zhì)量不均勻、萬向節(jié)夾叉開口不在同一個平面內(nèi)、軸承磨損嚴(yán)重、間隙變大而振動。
(2)排除的方法
緊固松動的螺栓、對磨損嚴(yán)重的軸承要更換新的。
結(jié) 論
在朱德榮老師近三個月的耐心指導(dǎo)下，我和同學(xué)一起完成了這次的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。在這次設(shè)計中，我主要負(fù)責(zé)的是香蕉秸稈還田機(jī)的切和傳動部分碎的設(shè)計。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，我總結(jié)如下：
（1） 雖然設(shè)計很不滿意，但我基本掌握了設(shè)計的方法。
（2） 通過實地調(diào)研、查找資料，類比同類機(jī)型等各種方法，獲得必要的機(jī)器和設(shè)計參數(shù)。
（3） 在盡量準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，通過計算、比較、優(yōu)化參數(shù)，以使獲得最好的設(shè)計效果。
（4） 在用CAD作圖中，進(jìn)行反復(fù)的比較，在不斷的修改中逐漸完善設(shè)計的合理性，使裝備的結(jié)構(gòu)性、整體性盡量完善。
但是，也有不足：
（1） 設(shè)計中 ，總感知識的貧乏，力不從心，使自己很痛苦。望在以后的工作中把此克服掉。
（2） 自己的創(chuàng)新意識不足，在有了草案或在設(shè)計過程中，與別人比較，總感自己方案不是很好，就得從頭再來，把好的轉(zhuǎn)化為自己的。望自己能盡快趕上能人，直至超過為好。
這次設(shè)計是對以前所學(xué)知識的一次綜合檢驗，是對個人綜合素質(zhì)的一次考評。通過設(shè)計，我對以前所學(xué)知識有了進(jìn)一步的認(rèn)識，尋找問題、分析問題、解決問題的能力有了進(jìn)一步的提高，這是一次極好的鍛煉機(jī)會。同時，在設(shè)計中，有些設(shè)計還不夠優(yōu)化、不夠合理等，這些問題我會在以后的工作中克服掉。
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致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計過程中，得到了各方面的大力幫助，首先帶我設(shè)計的指導(dǎo)老師朱德榮老師給我耐心的指導(dǎo)，對我不明白的地方給予耐心細(xì)致的講解，直到我徹底明白為之，這使我受益匪淺。同時，在我整個設(shè)計過程中，給我耐心地提供了大量的實驗參數(shù)和參考資料，并提出了很多好的建議和設(shè)計方法，這些對我做好此次設(shè)計以及改進(jìn)我的設(shè)計思路都有很大的幫助，真可為受益匪淺，朱老師多次到實驗室親自指導(dǎo)我們，并給我們做詳細(xì)的講解各個部分的功用和有關(guān)技術(shù)要求，這使我對整個還田機(jī)的工作過程、工作原理等有了一個全面地認(rèn)識。另外，還給我們講了香蕉秸稈粉碎機(jī)的市場供求情況及相關(guān)的生產(chǎn)廠家，使我們增長了很多見識，學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的知識，在此我向朱老師表示我最誠摯的感謝！
此外，還得到了很多老師的熱情幫助，若沒有這么多老師的細(xì)心指導(dǎo)，我很難把此次設(shè)計做好。在此感謝老師們！