小型棚室旋耕机的研究答辩PPT

指导教师 : 学生姓名 : 班级机械0722 总体方案确定 零件结构设计 结 论 引 言 土壤耕作是种植业生产过程中的重要一环，对于农作物增产具有作用。因此，土壤耕作机械的发展一直受到人们的关注。由于土壤耕作是一项能耗很大的作业，传统的土壤耕作机械，如犁，耙等都需要多次数耕作会对土壤造成破坏，不利于水土保持，消耗较大。长期以来，人们一直在探讨新的工作制度，松土和局部松土，不耕和少耕。在这种形势下，驱动型耕作机械诞生了。 这种机械之所以引人注目 一是强化土壤耕作过程，可以满足不同条件下的不同土壤类型； 二是室内的使用和运输方便，节省了大量的工时。 三是保护土壤，不造成水土严重破坏 四是经济实惠，性价比高。 目前国内一般选用卧式旋耕机，旱耕深度 10一 15厘米，水耕深度 12一 17厘米。但是一般耕深较浅漏耕严重，且在室内转向不灵活造成死角的不能处理，作业能量消耗较大，工作量不能达到预期效果。 随着农业机械化程度的增强，工作效率和效益的提高，现有的旋耕机的弊端日益突出，已满足不了农艺要求和生产规模扩大的需要。故对旋耕机的研究有了进一步的深化，出现如下几个方向的发展趋势： （ 1）向高速型旋耕机发展； （ 2）向可持续发展战略型发展； （ 3）小型旋耕机需求量有所增加。 实践证明，为确保旋耕作业的稳定性，重心设在驱动轮轴上方前后 20cm处是适宜的 。 7 配套动力 耕幅 耕深 刀片型式 刀片数量 输入转速 刀轴转速 前进速度 外形长 外形宽 外形高 175-1型柴油机 100 5cm 10cm 弯刀 20 2600r/min 125r/min 2.17km/h 1250mm 60mm 870mm 1由于此种小型的旋耕机造价低，使用广泛，很可能大量生产。变速箱壳体采用薄壁钢板冲压成型，而不使用传统的铸造，既减少了加工工序， 又降低了制造造成本，也使机器重量大大减轻。 2为满足多项作业要求，变速箱设有二个速档。高速档用于旋耕、运输作业， 低速档用于中耕、起垄作业。 3由于该机是旋耕作业为主，为在旋耕作业过程中，不使机器发生上跳、前滑现象，增强操作舒适感，整机重心的布置非常重要。实践证明，为确保旋耕作业的稳定性，重心设在驱动轮轴上方前后 20cm处是适宜的 。 4为保证作业质量，使旋耕时不漏耕，变速箱下部宽度要窄为宜，该机为 45cm，并加用了 防漏耕装置，基本做到不漏耕。 5为适应棚室空问矮小的作业条件，机器操作手柄既可上下调整，又可在 180 内前后转动调整。 1旋耕机类型的选择 本设计主要适用于温室，故选用小型号，简单实用的横轴式旋耕机。 2旋耕机耕幅的确定 根据主机动力输出功率和旋耕作业时单位幅宽功耗可对幅宽进行初步选定,幅宽过大 (刀片增多 )将导致发动机工作过载 ,合适的幅宽则可保证主机功率的充分利用。实际中幅宽的初选可采用经验公式 B=0.260.29N,但最终的确定必须经过试验验证。 B=0.26 0.29N N = 3.5 KW 式中 N柴油机的额定功率（ KW） B=0.9207m 1.1506m, 本设计选取 B=1m 3旋耕机的传动型式的选择 本设计中旋耕机的耕幅为 1m，采用中间全齿轮传动，减速并改变方向后，最后经过链轮传递到刀辊轴。刀轴分为左、右两侧。这种齿轮箱特点是机架牢固、刚性好、布局合理。缺点是箱体处不能安装弯刀，如不设置特殊工作部件，将出现漏耕。 4旋耕机的刀轴转速选定 旋耕机的刀轴转速一般在 200-285r/min，随着土壤比阻不同，旋耕机的刀轴转速也不同，粘性重的土壤比阻大，转速应偏低，砂性土壤比阻小，转速可偏高。 为了提高生产率及地区适应性，减少能耗，本设计旋耕机刀轴转速选择200r/min。 4传动系数参数的确定 传动方案的分配，首级采用一级带传动。传动比为 1.2，末级采用一级链传动，传动比为 3，使箱体下部分宽度较小，可以防止漏耕。 5各档传动路线的确定 快档：带传动 -Z1-Z3- Z5- Z6-链传动 慢档：带传动 -Z2-Z4- Z5- Z6-链传动 快档 慢档 第一级 i=1.2 i=1.2 第二级 i=40/25=1.6 i=48/17=2.8 第三级 i=56/16=3.5 i=56/16=3.5 第四级 i=3 i=3 Z1=25 Z2=17 Z3=40 Z4=48 Z5=16 Z6=56 15 确定轴上零件的装配方案，如图所表示： 轴上零件的装配顺序为；首先从右边安装小直齿轮，接着在直齿轮的右边放上隔离套，用来和要安装的齿轮实行轴向定位。然后右边设有衬套，用来安装轴承，最后右边装上轴承盖。其次，左边只装上轴承和轴承盖就可以了。此种装配方案的设计和选定，既满足轴的结构简单，有符合轴上零件装配方便的要求。 根据轴上零件的定位要求，确定轴各阶梯段的长度和直径。 （ 1）初选滚动轴承 因为轴承同时承受径向力和轴向力作用，故选单列圆锥滚子轴承，参照工作要求，并根据 d=65，有轴承产品目录中初步选定 0基本游隙组，标准精度等级的单列圆锥滚子轴承 30313，其中尺寸分别为 d D T=65 140 36. 取安装直齿轮 的轴径为 65mm，直齿轮左段采用轴肩实行轴向定位，轴肩的高度 h0.07d,取 h=5mm.右段采用套筒实行轴向定位。设直齿轮的轮毂宽为 80，所以选取 安装直齿轮的轴段长设计为 76mm，短于轮毂 3 4mm增强对直齿轮轴上定位的可靠性。 齿轮处的轴径为 d=60mm,因为 l=(1 1.2)d,得出锥齿轮的轮毂宽度为 62mm。 直齿轮中心线到右箱体壁的距离为 l=40+20+62+12=134mm,故轴肩的长度 为 :134-40-12=82mm。 轴上零件的周向定位直齿轮 在轴上的周向定位上采用平键联结。由手册查得平键的截面尺寸为：b h=20mm 12mm.(GB/T1995-1979)，键槽用键槽铣刀加工，长为 63mm，同时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ，滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的。此处选轴的直径尺寸公差为 m6。锥齿轮的周向定位是靠花键轴连接来保证的。 确定轴上圆角和到角的尺寸： 参考手册 ,取轴段角为 2 45 。 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从设计手册中查取 a值。 对于 30313型圆锥滚子轴承，由设计手册查得 a=29mm，因此，可以作出作为简支梁的轴的支撑跨距。再根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。 其中 Fr=233.26N, Ft640.89N RH1=530.4 RH2=110.49 RV1 193.04 RV2=40.32 MH=13260Nmm,MV=4862Nmm 求得 M=14110N Mca=17066Nm 26.3Mpa 从轴的结构以及弯矩图和扭矩图可以看出截面 D是轴的危险截面； 受力图刀辊轴结构确定 刀辊轴可以用实心或空心材料制造。空心轴可以在小的重量下传递较大的扭矩，较好的抵抗扭矩。管的尺寸应根据最大传递扭矩计算，并以附加扭曲应力验算。 求截面系数最小断面的应力。通常最小截面系数在轴端处镗过管孔的地方最小。（左图所示的 c-c截面） 选择 40Cr材料，调质处理，圆锥滚子轴承的效率为 0.95，心轴上齿轮传动的效率为 0.98 由 p=3.5KW ； v= 125r/min 得： p= 3.5 0.95 0.98 =2.257kw = 按最大比压少于 20MPa，即 20MPa 来设计刀辊轴的直径。 18 本论文通过对小型旋耕机的选型，配备和整体设计计算，设计了本小型旋耕机。此小型旋耕机相对于其他国内机型最大的优点就是具有质量小灵活方便。 本小型旋耕机具有高、低两个档速。高档速对小型旋耕机换上行走轮田间运输较为方便。低速来调整旋耕作业。 通过可调限深装置可以较好的控制耕深，并可通过扶手及拉杆控制旋耕机前进速度和行走方向，操作方便灵活。 通过本次设计，让我将这 4年所学的专业课知识很好的温习和运用，熟练了 CAD等制图软件的使用。 本论文是在我的导师冯江老师悉心指导下顺利完成的，无论是从论文研究方向的确定还是整个论文的撰写过程无不倾注了老师无数的心血。老师严谨求实的治学作风和对学生精益求精的态度都使我受益非浅；老师诚恳待人、严于律己的精神更加使我终身难忘！在此论文完成之际，谨向我敬爱的导师在我设计和生活上的无私指导、帮助和关怀表示最衷心的感谢！ 对各评阅本文的老师、专家表示感谢，感谢他们在百忙中的细心批阅 ! 在论文完成之际，谨向几年来在学习、生活上给予过我帮助、关心、指导和支持的 所有老师和同学一并致以崇高的敬礼和深深的谢意！ 22 选用直齿圆柱齿轮传动。 耕机为工作功率较大的工作机器，但速度不高，故选用 7级精度（ GB10095-88） 材料的选择。 查齿轮的设计手册，选择小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮： 材料为 45钢硬度为 240HBS，二者材料硬度相差为 40HBS。 小齿轮齿数为 25，大齿轮齿数为 =u*i=25 2.82=40取 40 接触强度设计： d= 确定公式内的各计算数值： 计算小齿轮传递的转矩： = 9.55 10 3.5 0.92/293=1499317（ N.m） 由机械设计教材表 10-7选取齿宽系数为 = 0.8 机械设计教材表 10-6查得材料的弹性影响系数为 =189.8MPa 由机械设计教材图 10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触强度极限为 =920MPa；大齿轮的接触强度极限为 =800 MPa； 3 22 )(1()( HEdt ZTK 2262 /1055.9 nPT KZ计算接触疲劳许用应力： 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得： = =0.9 1280=828MPa =0.95 1280=1318.4 MPa SK HHN 1lim1 1H SK HHNH 2lim222 计算圆周速度 ： 5.5m/s 计算齿宽b=0.8 95.3368=76.269mm 计算齿宽和齿高之比 b/h： 50.01/25=2mm 齿高：h=2.25m=2.25 3.97=8.938mm b/ h=76.269/8.938=6.53 计算载荷系数： 根据 =5.5m/s， 7级精度，由图10-8查得动载系数 =0.96； 直齿轮，假设 / b 1001.2； 使用系数 =1； 查得 7级精度，小齿轮相对支承对称布置 分度圆直径 50.12mm 计算模数 50.12/25=2mm 弯曲强度设计 3 12 )()2( FSaFad YYZKT M=