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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文) 題目： 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 劉 陽 學(xué) 號(hào)： 20100987 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 1001 班 指導(dǎo)教師： 肖麗萍 職 稱： 副教授 2014 年 5月 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 1 摘 要 近幾年由于國(guó)家農(nóng)業(yè)政策的鼓勵(lì)，我國(guó)整個(gè)農(nóng)業(yè)形勢(shì)大好， ，玉 米產(chǎn)量也大幅度的提高，但隨之出現(xiàn)的問題是玉米秸稈也大量增多， 清除秸稈成了農(nóng)民種地前最頭痛的事。為不影響農(nóng)耕，按時(shí)播種， 同時(shí)又省事省力，有些農(nóng)民就直接將秸稈就地焚燒，這樣既浪費(fèi)資 源又污染環(huán)境。玉米秸稈粉碎機(jī)就是未解決這一問題而產(chǎn)生的。它 是將玉米秸稈粉碎并鋪撒在田里，這樣既環(huán)保又達(dá)到了很好的增肥 效果。 該玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)主要依靠三點(diǎn)懸掛與拖拉機(jī)相掛接， 依靠其牽引本機(jī)工作。主要由懸掛部分、齒輪箱、秸稈粉碎部分等 組成。 關(guān)鍵詞 秸稈粉碎 ; 還田; 設(shè)計(jì); 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 2 ABSTRACT In recent years, due to the encouragement of national agricultural policy, China's overall agricultural situation is excellent, and corn production is also greatly improved, but the attendant problems are also a large increase in corn stalks, straw became clear the former peasant farming Headaches . Does not affect farming, sowing time, while easy effort, some farmers directly in situ burning of straw, so not only waste resources and pollute the environment. Corn stalk shredder is not to solve this problem arising. After the straw chopper shop sprinkle it in the ground, so that environmentally friendly and can change soil fertility, fertility to achieve good results. The corn stalk shredder designed primarily rely on three-point suspension with articulated tractor, pulling the machine relies on its work. Mainly by the suspension, gearbox, straw chopping mechanism and other components. Keywords： Straw chopper ; Field; Design; 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 3 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT .2 目 錄 .3 1引言 4 1.1玉米秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)的背景 4 1.2玉米秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義 4 2總體結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)的 確定 5 2.1總體結(jié)構(gòu) 5 2.2工作原理 5 2.3拖拉機(jī)的選擇 5 2.4基本參數(shù)計(jì)算以及各軸功率、轉(zhuǎn)矩分配 6 2.4.1基本參數(shù)的計(jì)算 6 2.4.2 各軸的功率分配 .6 2.4.3 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 .7 2.5玉米秸稈粉碎機(jī)主要參數(shù) 7 3傳動(dòng)部分主要零件設(shè)計(jì) 8 3.1帶輪主要參數(shù)的計(jì)算和結(jié)構(gòu)的確定 8 3.1.1幾何尺寸的確定 8 3.1.2 V帶輪的材料，結(jié)構(gòu)的確定 9 3.1.3大、小動(dòng)帶輪的具體尺寸 .10 3.2錐齒輪的幾何計(jì)算和說明 .10 3.2.1選定齒輪參數(shù) .10 3.2.2按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) .10 3.2.3幾何尺寸的計(jì)算 .11 3.2.4校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .13 3.2.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .14 3.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 .15 3.3.1軸的材料選擇和最小直徑估算 .15 3.3.2輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .16 3.3.4輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .20 3.3.5輸出軸上的載 荷與校核 .21 4主要工作部 件的設(shè)計(jì) .24 4.1秸稈粉碎刀輥工作原理 .24 4.2甩刀 的排列方式 .25 4.3甩刀的選擇 .25 5總 結(jié) 26 主要參考文獻(xiàn) 27 致 謝 .28 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 4 1引言 1.1玉米秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)的背景 目前，我國(guó)的秸稈開發(fā)利用主要是從三個(gè)方面來進(jìn)行的：—是秸稈還田， 包括整株和粉碎還田兩種；二是作為家畜飼料，包括直接飼喂、粉碎飼喂及氨 化、青貯、微貯等處理后飼喂；三是作為相關(guān)工業(yè)原料利用，如用于造紙、制 炭、編織等。 近幾年由于國(guó)家農(nóng)業(yè)政策的鼓勵(lì)，糧食直補(bǔ)，農(nóng)機(jī)購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼等措施的實(shí)施， 使農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的不斷提高。我國(guó)整個(gè)農(nóng)業(yè)形勢(shì)大好， ，玉米產(chǎn)量也大幅度的 提高，但隨之出現(xiàn)的問題是玉米秸稈也大量增多，清除秸稈成了農(nóng)民種地前最 頭痛的事。為不影響農(nóng)耕，按時(shí)播種，同時(shí)又省事省力，有些農(nóng)民就直接將秸 稈就地焚燒，這樣既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。 玉米秸稈粉碎機(jī)就是未解決這一問題而產(chǎn)生的。它是將玉米秸稈粉碎并鋪 撒在田里，這樣既環(huán)保又達(dá)到了很好的增肥效果。 我國(guó)土地面積廣闊，秸稈資源數(shù)量巨大，開發(fā)價(jià)值大，開發(fā)利用前景十分 可觀，真可謂廣闊天地，大有作為啊！ 1.2玉米秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義 該粉碎機(jī)是將玉米秸稈粉碎并鋪撒在田里，這樣既環(huán)保又達(dá)到了很好的增 肥效果。 它是一種在玉米聯(lián)合收割機(jī)以外使用的機(jī)械，作業(yè)的對(duì)象是收獲完玉米棒 子之后，玉米秸稈還在地里，手工粉碎清理比較麻煩，它很好的彌補(bǔ)了這部分 需求，價(jià)格適中，適用于中小型的田地，功率也比較適中，應(yīng)用范圍較廣，有 很好的使用前景。 我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平相較以前有了很大的提升，但水平與國(guó)際相比還是有 很大的距離，所以作為一名學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)機(jī)械的學(xué)生來說還有很長(zhǎng)的路要走，真可 謂任重道遠(yuǎn)啊！設(shè)計(jì)玉米秸稈粉碎機(jī)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的開始，是對(duì)自己的一次檢 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 5 驗(yàn)， 以后必須更加努力才行。 2總體結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)的確定 2.1總體結(jié)構(gòu) 該玉米秸稈還田 機(jī)主要由動(dòng)力輸入、 變速箱、帶傳動(dòng)、工 作部件秸稈粉碎機(jī)構(gòu) 等組成。采用的結(jié)構(gòu) 形式為臥式結(jié)構(gòu)，刀 軸水平配置，安裝在 刀軸上的甩刀在縱向垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。粉碎機(jī)在工作的時(shí)候，依靠三點(diǎn)懸掛裝置 與拖拉機(jī)后輸出軸通過萬向聯(lián)軸器相掛接，牽引著該機(jī)工作。 2.2工作原理 粉碎機(jī)的工作原理是：在該機(jī)工作時(shí)，拖拉機(jī)輸出軸傳遞的動(dòng)力經(jīng)萬向節(jié)傳 遞給變速齒輪箱，齒輪箱傳遞動(dòng)力到帶輪。在進(jìn)行秸稈粉碎作業(yè)時(shí)，軸通過齒 輪箱、大小帶輪兩級(jí)增速后，帶動(dòng)粉碎刀軸上的甩刀高速旋轉(zhuǎn)，把地上的秸稈 抓起，使之受到一次切割。當(dāng)秸稈進(jìn)到機(jī)箱內(nèi)后，又一次同時(shí)受到剪切、搓擦 和撕拉的作用，從而得到進(jìn)一步粉碎，粉碎完后被均勻地拋撒于機(jī)后田地中， 達(dá)到還田的目的。 2.3拖拉機(jī)的選擇 配套拖拉機(jī)的選擇就是發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇，必須依靠粉碎機(jī)的要求來進(jìn)行選擇。 發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)有適當(dāng)?shù)娜萘縼頋M足要求，如果所選的發(fā)動(dòng)機(jī)功率太大，必然會(huì)因容 量不能充分利用而增加成本，造成功率的浪費(fèi)；相反，如果容量太小，就不能 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 6 保證粉碎機(jī)的正常粉碎，或使發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于過載、發(fā)熱量大的工作狀態(tài)，導(dǎo) 致過早損壞?？紤]到功率儲(chǔ)備以及傳遞過程中的功率損失，所以選擇的發(fā)動(dòng)機(jī) 功率必須大于粉碎機(jī)的使用功率。 家用型的玉米秸稈還田機(jī)可選擇 55~60 馬力左右中型拖拉機(jī)與其配套。 2.4基本參數(shù)計(jì)算以及各軸功率、轉(zhuǎn)矩分配 2.4.1基本參數(shù)的計(jì)算 現(xiàn)已知粉碎軸及刀軸的工作轉(zhuǎn)速是 n3=1800r/min，拖拉機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速 n拖 =523r/min。 所以總的傳動(dòng)比 581.01/046min/46./5235.029118/523321231????ni rinini帶 錐 錐則 帶 輪 傳 動(dòng) 比的 轉(zhuǎn) 速則 軸錐 齒 輪 的 傳 動(dòng) 比 2.4.2 各軸的功率分配 已知聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ，錐齒輪 8級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)效率.90?聯(lián) 軸? ，滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 帶輪的傳動(dòng)效率 。5.90?錐 齒 輪?.軸 承 96.0?帶 輪n 拖拉機(jī)的輸出功率 （20%用于拖拉機(jī)的行駛功率）kWP34.2%8073.0?? 軸 1的輸出功率 6.10?聯(lián) 軸 器軸 承 ? 軸 2的輸出功率 kWP2.91?錐 齒 輪軸 承 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 7 軸 3的輸出功率 kWP49.272?軸 承帶 輪 ? 2.4.3 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 mNnpT????53.9024.3950拖 軸 1的輸出轉(zhuǎn)矩 n p????16.5723.9501I 軸 2的輸出轉(zhuǎn)矩 mNnpT????78.6104.9502 軸 3的輸出轉(zhuǎn)矩 n p????85.10.9503 2.5玉米秸稈粉碎機(jī)主要參數(shù) 外型尺寸(毫米) 1750×1350×1050 作業(yè)幅寬(mm) 1050 拋撒幅寬(mm) 1050 整機(jī)重量(公斤) 450 粉碎軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分) 1800 粉碎刀數(shù)(片) Y型刀 30 滾筒回轉(zhuǎn)直徑(mm) 496 切碎長(zhǎng)度 ≤10cm 配套功率 55-60馬力 切碎合格率 ≥90% 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 8 3傳動(dòng)部分主要零件設(shè)計(jì) 3.1帶輪主要參數(shù)的計(jì)算和結(jié)構(gòu)的確定 3.1.1幾何尺寸的確定 計(jì)算的項(xiàng)目 計(jì)算的內(nèi)容 計(jì)算的結(jié)果 確定計(jì)算功率 查書中帶傳動(dòng)表 8-7工況系數(shù)為 1.2?AK Pca=KAP, P=27.49 Pca=KAP=1.2*27.49 Pca=32.988 選取帶型 由書上圖 8-11P ca=32.988, n3=1800r/min 選用 C帶 選取小帶輪直徑 由設(shè)計(jì)手冊(cè)初選出小帶輪直徑 dd1=224mm 大帶輪直徑 dd2=idd1, i=1.72 dd2=385.54，圓整為 400mm 帶輪帶速 1061??ndv? V1=21.11m/s；5m/sV 130m/s,合適 初選中心距 0a )(2)(7. 21021 dda??? 初選中心距 436.8 12480a 初選 =600mm0 帶初步基準(zhǔn)長(zhǎng)度 0dL 0214)(210)(2adddaL????? =2193.6mm0dL 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由表 8-2得： =2000mmd 實(shí)際中心距 0maxin 003.152ddsL????? ma56470xin? 小帶輪包角 ??????3.57a-1802-180d21?? ?10??9 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 9 帶的根數(shù) 由小帶輪直徑和轉(zhuǎn)速，查 8-4a得 P0 由表 8-4b查得 0p? 由表 8-5取包角系數(shù) ?K 由表 8-2取長(zhǎng)度系數(shù) L8.0 953.170??LKkw? 帶的根數(shù) ??Lckpz?00???z=4.266z取 5 計(jì)算初拉力 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得帶長(zhǎng)度質(zhì)量 q=0.3kg/m2)5.2(min0)( qvFZVKPca???? =452.4N;min0)(F 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉 力 min0)(? 帶的壓軸力 2sin)(2)(1m0minFzp =3564NiPF 3.1.2 V帶輪的材料，結(jié)構(gòu)的確定 帶速 V30m/s時(shí)的帶傳動(dòng)，其帶輪內(nèi)一般用 HT1500或 HT200制造，高速 時(shí)應(yīng)使用鋼制造， 。由于該機(jī)帶速為 V=21.11m/s，故帶輪材料選用 HT200。 在設(shè)計(jì)帶輪結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)使所選的帶輪易于制造，可以避免因制造而產(chǎn)生過 大的內(nèi)應(yīng)力，重量要輕。V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式和基準(zhǔn)直徑有關(guān)， 當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑 dd300mm時(shí)，可采用輪輻式。 由上表可知，d d1=224mm；d d2=400mm，則： 小帶輪可以采用腹板式，大帶輪可以采用輪輻式 查表得：C 型 V帶輪輪槽截面尺寸： 基準(zhǔn)寬度 bd=19mm， 基準(zhǔn)線上槽深 hamin=4.8mm， 基準(zhǔn)線下槽 hfmin=14.3mm， 槽間距 me5.02??，槽邊距 mf16in?， 帶輪寬度 （ —輪槽數(shù)） ， 外徑feZB)1(??Zada2?? 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 10 3.1.3大、小動(dòng)帶輪的具體尺寸 A 小帶輪： 軸頸尺寸 d=40mm，分度圓直徑 dd1=224mm,da1=234mm, B=132mm, L=80mm,d1=80mm,C`=33mm. B 大帶輪： 軸頸尺寸 D=50mm，分度圓直徑 dd2=400mm，d a2=410mm, h1=55.43mm, h2=0.8h1=44.34mm, b1=0.4h1=22.17mm, b2=0.8b1=17.74mm, f1=0.2h1=11.086mm, f2=0.2h2=8.87mm。 3.2錐齒輪的幾何計(jì)算和說明 3.2.1選定齒輪參數(shù) 大齒輪和小齒輪材料都選為 20Cr，滲碳淬火，硬度均為 56-62HRC。齒輪 精度等級(jí)為 6級(jí)，按傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案，選擇閉式傳動(dòng)直齒錐齒輪 由表查的： 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限： MPaH150lim?? 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ： FE46li 3.2.2按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) 對(duì)于閉式的齒輪可按齒面接觸強(qiáng)度公式設(shè)計(jì) 查表得到公式： ??3 2211 )5.0(965HRmuKTCd????? 載荷系數(shù) K=2.4 額定轉(zhuǎn)矩 mNnpT????16.723.91I 齒數(shù)比 ； 5.046/5231u 齒寬系數(shù) ( ).0?R?3.~.R? 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 11 許用接觸應(yīng)力 ??MPaH13509.0.lim???? 材料配對(duì)系數(shù) （兩者材料相同，均為 20Cr鋼）1mC 初算結(jié)果 ??3 222 1350.).051(.06749651?????d =148.25mm 3.2.3幾何尺寸的計(jì)算 齒數(shù)取 1245.0,2411 ???uzz 分錐角 ?43.6arctnrt? ???57.912 大端模數(shù) mzdm.6,18.64251 ??取 大端分度圓直徑 d721 齒寬中點(diǎn)分度圓直徑 mRm3.6)5.0(21???? 外錐距 dR.87sin1? 中錐距 Rm29.4)5.0(??? 齒寬 mbbR7,63??取 切向變?yōu)橄禂?shù) , 01tX02?t 高變位系數(shù) ? 大端齒頂高 mhxa5.6.)(211? 大端齒根高 f8.7 .)(211?? 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 12 大端齒頂圓直徑 mhdaa 63.89cos2152211????? 齒根角 ??1.5.rtn2f ffR? 齒頂角 ?.2fa 頂錐角 ??68.3154221??a 根錐角 ??4.221ff 冠頂距 mhdAak 092.75sin2 186.321??? 安裝距 取 （考慮到齒輪結(jié)構(gòu)情況，以及輪冠距 H的測(cè)量方便）09.86321? 輪冠距 mAHk150221?? 大端分度圓弧齒厚 Sxt0. 210.)tan(2111?? π 分度圓弦齒厚 mdS18.0)61( 3.2221??? 分度圓弦齒高 dSha79.64cos 5.221???? 當(dāng)量齒數(shù) 13cs/5221zv 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 13 當(dāng)量齒輪分度圓直徑 mdmv129.74cos/56221?? 齒寬中點(diǎn)齒頂高 bhaam293.5tn .21?? 當(dāng)量齒輪頂圓直徑 mdamva71.8402211?? 齒寬中點(diǎn)模數(shù) Rm5.? 當(dāng)量齒輪基圓直徑 dvb68.9cos73221??? 嚙合線長(zhǎng)度 mg dddva vvbvavba287.5 sin2)(012221? ?????? 端面重合度 6.1cos???πmvava 3.2.4校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 強(qiáng)度條件： ][H?? 已知： ][)5.01(523HREHudKTZ?????? 載荷系數(shù) K=2.4 28.9MPaE 額定轉(zhuǎn)矩 mNnpT????16.5730.501I 齒數(shù)比 ； .46/231u 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 14 齒寬系數(shù) ( )3.0?R?3.0~25.R? a567.12MPH?算 得 ： 許用接觸應(yīng)力 MPaS ZZHRvLXRXH86.134][5097.0;48.;97.;][limlim???? 即得出： ，滿足強(qiáng)度要求。][57.2HH?? 3.2.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （1）確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)： = =2.4KAVF?? 當(dāng)量齒數(shù)： 13cos/54221??zv (2) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，圓錐齒輪部分可知 =2.78 =2.18 =1.548 =1.7851aFY2aFY1aSY2aSY 確定許用應(yīng)力 =0.92 =0.951FNK2FNK 取安全系數(shù) =1.4S =320MPa =340MPa1FN?2FN? 由齒輪為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用應(yīng)力 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 15 即 = = =210MPa1F????? 1NFKS0.9234? = 2FN = =231MPa2???? .51 (3)校核彎曲強(qiáng)度 1F?= =1.185MPa?? 1220.5aFSRKTYbmZ??1F????? = =1.071MPa2F 211.aFSR2F 滿足彎曲強(qiáng)度，以上所選參數(shù)合適。 3.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 3.3.1軸的材料選擇和最小直徑估算 根據(jù)此粉碎機(jī)的工作條件，初選軸的材料為 45鋼，調(diào)制處理。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即： 30nPAd? 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的： 軸 1、軸 2各取 150? 各軸直徑的最小值為: mnpAd89.347.20min2310in1? 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 16 3.3.2輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.2.1裝配方案如圖所示 3.3.2.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度： 帶輪的直徑為 200mm，齒輪的分度圓直徑為 52.5mm，第一階的長(zhǎng)度取 55mm（留出 5mm 安裝端蓋） ，由于有兩個(gè)鍵槽，所以直徑取 24mm，根據(jù)齒輪的精度 7 級(jí)，可選用平鍵，由于靠 近軸端面與帶輪的輪轂連接，所以常選擇單圓頭平鍵 C 型，根據(jù)直徑查表 6-1 取鍵的鍵寬×鍵高 8×6，鍵長(zhǎng)取 40mm； 校核鍵連接的強(qiáng)度：鍵的材料一般為鋼 許用應(yīng)力 查表 6-2 MPap10][?? 鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b*0.5l =41mml 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k k=0.5h k=3mm 計(jì)算擠壓強(qiáng)度 p?kldTp20??=30.236Mpap 沒有超過許用應(yīng)力，鍵的強(qiáng)度滿足，所以鍵選擇 的型號(hào)的鍵4568? 第二階梯是為了裝端蓋直徑取 26mm，考慮帶輪的輪轂要與軸承端蓋有一定的距離，所以長(zhǎng)度 取 45mm,；第三階梯的直徑根據(jù)軸承的內(nèi)徑取 30mm 與軸承相對(duì)應(yīng)，初選軸承類型 6006 型 30×72×19 軸承的右端用套筒定位軸承與齒輪，長(zhǎng)度取 40mm，套筒的長(zhǎng)度取 19mm；第四階的 長(zhǎng)度取小于齒輪的寬度，取 50mm,長(zhǎng)度取 33mm；，這選擇使用平鍵，由于齒輪不在軸的兩端， 所以使用圓頭平鍵，選用 的鍵4081? 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 17 校核齒輪上鍵連接的強(qiáng)度：鍵的材料一般為鋼 許用應(yīng)力 查表 6-2 MPap10][?? 鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-bl =30mml 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k k=0.5h k=4mm 計(jì)算擠壓強(qiáng)度 p?kldTp20??=22.539Mpap 沒有超過許用應(yīng)力，鍵的強(qiáng)度滿足，所以鍵選擇 的型號(hào)的鍵4081? 第五階為了定位齒輪，可取大點(diǎn) 40mm，軸肩的直徑可取 36mm；第六階考慮到齒輪能夠 與中間軸上的齒輪很好的嚙合，定位右邊的軸承取 130mm，直徑取 33mm；最后，軸承與 左邊的軸承一樣配對(duì)出現(xiàn)直徑 30mm，長(zhǎng)度取稍長(zhǎng)與軸承的長(zhǎng)度取 17mm。 3.3.3輸入軸上的載荷與校核 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，查手冊(cè)得軸承的支點(diǎn)位置 ，20am? 因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖所示。 3.3.3.1計(jì)算作用在齒輪上的力 NdTFmt 8546.132701??? 11sintaco??ar軸 向 力徑 向 力 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 18 1247raFN?12304arFN? 由方程 ?? 1210HtCFM???121VrCFM?? 帶入數(shù)據(jù)得： 12790650NH???1214756903650NVNV???? 計(jì)算得出： 129NHF??12845NVF? 即各彎矩分別為： 150750639.HtMm?? 72amDFdN? 1821.VNV 3.3.3.2按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（既危險(xiǎn)截面 C）的強(qiáng)度。根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，查的 ，取 ，軸的計(jì)算應(yīng)力為：0.6?? ????2 222357.4961.1caMTMPaW????? ? 前已選定軸的材料為 45鋼，并做調(diào)質(zhì)處理， 查得 ，因此 ，故安全。??160Pa?????1ca??? 3.3.3.3校核輸入軸的疲勞強(qiáng)度 其中設(shè)計(jì)安全系數(shù) 取 1.5，S 載荷 水平面 H 垂直面 V 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 19 支反力 1627NHF??90 18NVF??245 彎矩 M 35.HMm036.VMm 總彎矩 2226395157.V N???? 扭矩 147.TN 抗彎截面系數(shù) 3.0DW?=W3270m 抗扭截面系數(shù) 2T 54T? 彎曲應(yīng)力 Mb?MPab1.8? 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 TW??WT26.? 查表 15-1 材料選用 45 MPaB157 40???? 軸上環(huán)槽處的理論應(yīng)力集中 系數(shù) 查表得 2mm 1./074?dDr 4. 8??? 軸的材料敏性系數(shù) 85.02???q 有效應(yīng)力集中系數(shù) )1(????????qk 34.16??k 尺寸系數(shù) 850??? 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 9.? 表面質(zhì)量系數(shù) 2?? 綜合系數(shù) 1?????????kK54.103??K 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 20 碳鋼的特性系數(shù) 05.1???? 計(jì)算安全系數(shù) 21???????SKScama????? 5.18.396?caS?? 故 安全 3.3.4輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.4.1裝配方案如圖所示 3.3.4.2 確定軸的直徑和長(zhǎng)度： 第一、五處安裝軸承，第三階段安裝錐齒輪，第四階段安裝套筒，定位軸承；第六 階段與小帶輪相連。軸上有兩個(gè)鍵槽，最小的直徑為右端帶輪處，寬度取 72mm，安裝軸承 的直徑取 80mm，軸承選用 61016型號(hào) ，142580? 第二階直徑取 88mm長(zhǎng)度取 41mm， 第三階定位右邊的齒輪， 鍵選用 。 第四階安裝套筒固定齒輪，套筒的長(zhǎng)度取 27mm。 第六階安裝軸承與帶輪相連，鍵槽選用 ，選用單圓頭平鍵。6 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 21 3.3.5輸出軸上的載荷與校核 3.3.5.1計(jì)算作用在齒輪上的力 NdTFmt 76.8043.622??? 11sintaco??ar軸 向 力徑 向 力 帶輪的徑向力： NdTF1628/0t2?? 兩個(gè)軸承的水平壓力： N2846 15? 3.3.5.2畫彎矩，扭矩圖 由于豎直上只有軸承的重力，所以只考慮水平面上的情況，彎矩 144000N.mm 3.3.5.3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（既危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)上表 中的數(shù)值，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，并取 ，軸的計(jì)算應(yīng)力為：0.6?? ????2 2223574911caMTMPaW????? ? 前已選定軸的材料為 45鋼調(diào)質(zhì)處理， 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 22 查得 ，因此 ，故安全。??160MPa?????1ca??? 3.3.5.4校核軸的疲勞強(qiáng)度 彎矩 M 63950.HMNm?12036.VMNm? 總彎矩 22639557.V?? 扭矩 147.T 抗彎截面系數(shù) 3.0DW?340mW? 抗扭截面系數(shù) 2T 68T 彎曲應(yīng)力 Mb??MPab90.41?? 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 TW?W T65.? 查表 15-1 MPa B203571???? 軸上環(huán)槽處的理論應(yīng)力集中 系數(shù) 查表 r取 2mm 1./ 074?dDr 4.8??? 軸的材料敏性系數(shù) 85.02???q 有效應(yīng)力集中系數(shù) )1(????????qk 34.1 6??k 尺寸系數(shù) 850??? 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 9.? 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 23 表面質(zhì)量系數(shù)附圖 92.0???? 綜合系數(shù) 1?????? ???kK542.13??K 碳鋼的特性系數(shù) 0.???? 計(jì)算安全系數(shù) 21???? ???SKScama????? 5.186937.??caS?? 故 安全 4主要工作部件的設(shè)計(jì) 4.1秸稈粉碎刀輥工作原理 玉米秸稈首先被拖拉機(jī)前橫梁推斜，機(jī)組再行進(jìn)一段距離后，秸稈還田機(jī) 橫梁 A 點(diǎn)就抵住玉米秸稈，由于拖拉機(jī)的地隙高于秸稈還田機(jī)的喂入口高度， 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 24 A 點(diǎn)起一定的支承作用，這時(shí)甩刀砍切秸稈比在純無支承狀態(tài)砍切要好一些。 目前，秸稈還田機(jī)基本都是采用錘爪、彎刀等以高速砍、切、撞、搓、撕 的方式將玉米秸稈直接粉碎還田。粉碎工作部件的旋轉(zhuǎn)方向與機(jī)具前進(jìn)方向相 反， 粉碎部件是該機(jī)的核心工作部件。粉碎刀輥的轉(zhuǎn)速、甩刀的配制方式及數(shù)量 是直接影響秸稈粉碎性能的主要參數(shù)。甩刀數(shù)量越多,甩刀的線速度越大。對(duì)秸 稈的粉碎效果越好。 考慮動(dòng)力的匹配以及作業(yè)的安全性, 選用了臥式結(jié)構(gòu)。20 把錘爪式甩刀按 螺旋線均勻分布在刀軸上。刀盤回轉(zhuǎn)直徑 D=512mm；刀軸轉(zhuǎn)速 n=1800r/min；甩 刀的最大線速度 v=40m/s。 4.2甩刀的排列方式 甩刀的排列方式會(huì)對(duì)刀輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平衡、物料在粉碎室內(nèi)的分布狀態(tài)等有 著極大的影響。因此，甩刀在刀輥上的排列方式，應(yīng)將物料在粉碎室寬度內(nèi)分 布的均勻，不會(huì)向一側(cè)推移，并且有利于轉(zhuǎn)軸保持動(dòng)平衡。 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 25 常見的排列方式有螺旋線的排列、對(duì)稱式排列、交錯(cuò)平衡式排列等三種方 式。 本機(jī)選用螺旋線式排列方式。 4.3甩刀的選擇 （1）甩刀的刀型 甩刀的刀型選擇的是 Y型刀，它的優(yōu)點(diǎn)是消除了或者緩解了甩刀拐角處的 集中應(yīng)力；刀片的功率消耗小，Y 型刀是斜粉碎切動(dòng)秸稈，所以到達(dá)了省力的 效果。從現(xiàn)在來看，大多數(shù)秸稈還田機(jī)都會(huì)采用這種刀型。 （2）甩刀的材料 考慮到甩刀的工作環(huán)境惡劣，常常和秸稈、泥土等接觸，需要有很強(qiáng)的耐 磨性和抗沖擊韌性。 所以，考慮以上因素，本機(jī)選用 20CrMnTi。 5總 結(jié) 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的半年來，從開始的無從下手，通過上圖書館查 書，上網(wǎng)查資料，向老師、同學(xué)請(qǐng)教，漸漸地有了大致框架，再到 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 26 后來又遇到了難題，做不下去了，種種問題，再慢慢的融入其中， 找到門路。其實(shí)是關(guān)鍵是心態(tài)，調(diào)整好自己很重要，心態(tài)好了，就 都順利了。 通過此次做畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)大學(xué)四年的總體知識(shí)進(jìn)行了的梳理和 檢驗(yàn)，讓自己重新認(rèn)識(shí)了自己，發(fā)現(xiàn)了以前知識(shí)學(xué)習(xí)的不足與盲點(diǎn)。 繼而去彌補(bǔ)不足與缺憾，從而提升自己。 此設(shè)計(jì)由于本人水平有限，設(shè)計(jì)當(dāng)中難免會(huì)有一些錯(cuò)誤和不足， 還望查看的老師，同學(xué)們批評(píng)指正。 主要參考文獻(xiàn) [1] 鄭文偉，吳克堅(jiān).機(jī)械原理（第七版）.北京：高等教育出版社.2011 [2] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）. 北京：高等教育出版社.2012 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 27 [3] 涂建平，徐雪紅，夏忠義．秸稈還田機(jī)刀片及刀片優(yōu)化排列的研究．農(nóng)機(jī) 化研究，2003，(2)：102—104． [3] 王大康，盧頌峰.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 北京工業(yè)大學(xué)出版社.2000 [4] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.1999 [5] 李艷.多功能玉米秸稈還田機(jī)的研制.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文.2007 [6] 姬江濤，李慶軍，蔡葦．甩刀布置對(duì)莖桿切碎還田機(jī)振動(dòng)得影響分析 [J]．農(nóng)機(jī)化研究，2003，(2)：63—64． [7] 劉世祥.秸稈粉碎還田機(jī)的正確使用及操作要點(diǎn).現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 2012年第 11 期：53-54 [8] 陳小兵，陳巧敏.我國(guó)機(jī)械化秸稈還田技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械， 2000，(4)：14—15． [9] 張銀霞,曾憲陽. 秸稈粉碎滅茬還田機(jī)的試驗(yàn)研究.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2002 年 6月第二期 [10] 王勇,周魯進(jìn).玉米秸稈粉碎還田技術(shù) .《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》2009 年第 20 期 [11] 李寶筏 .農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué). 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 .2003 [12] 沈再春 .農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備 . 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 . 2013 [13] 李艷等 .新型玉米滅茬旋耕機(jī)的設(shè)計(jì).農(nóng)機(jī)化研究.2007 致 謝 首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師肖老師，沒有她的積極鼓勵(lì)和悉 玉米秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 28 心指導(dǎo)，設(shè)計(jì)不可能這么順利完成。在這設(shè)計(jì)的半年來，無論是在 學(xué)習(xí)上還是在生活上，自己都得到了很大的提升，對(duì)大學(xué)四年的總 體知識(shí)進(jìn)行了的梳理和檢驗(yàn)，讓自己重新認(rèn)識(shí)了自己，發(fā)現(xiàn)了以前 知識(shí)學(xué)習(xí)的不足與盲點(diǎn)。 感謝同學(xué)、室友的支持與幫助。 感謝在學(xué)校四年里，所有的任課老師對(duì)我的悉心教導(dǎo)，感謝學(xué) 校對(duì)我的培養(yǎng)，感謝哪些無私幫助過我的所有同學(xué)、朋友們。謝謝。 感謝我的父母、親人們一直以來無微不至的關(guān)心和照顧。 祝愿你們身體健康，工作順利，生活的永遠(yuǎn)幸福、快樂。