旋耕灭茬机总体结构设计

黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要机械旋耕灭茬技术是对传统的耕作技术 机械翻、 耙、压耕作模式的重大改革。 它是利用旋耕机、灭茬机、联合整地机与其配套的拖拉机所进行的一次性耕地作业技 术。现在对于地上秸秆的还田技术已经趋于成熟。但对于根茬，尤其是对玉米根茬的 处理。依然是困扰广大农民的一大难题。旋耕灭茬机总体及侧边传动装置设计，来源于生产实际。本设计主要是在普通卧 式旋耕机的基础上改进设计，使之既能旋耕又能灭荐，以实现一机多用。设计的主要内 容为：总体方案从确定、灭茬状态总装配图，设计侧边或中间齿轮传动装置及刀辊轴。通过改进设计，增加刀辊轴的转速和转向。在工作时，通过适当的拆卸和改装， 就可实现不同功能的作业，以达到一机多能的目的。旋耕灭茬积及总体侧边转动装置 的设计解决了现有旋耕机只能旋耕不能灭茬而灭茬机又只能灭茬不能旋耕的问题。关键词：灭茬机；旋耕机；侧边传动装置；刀辊轴；压耕1黑龙江工程学院本科生毕业设计ABSTRACTRotary Tillage Stubble Cleaner .The traditional farming, machinery, farming, the double major reform mode. It is MieCha machine, using rototiller, matched machine joint preparati on of a on e-time tractor cultivated tech niq ue. Now the straw returni ng to earth have sophisticated tech no logy. But for the root, especially for the treatme nt of corn crop root. Farmers are still a problemDesign subject rotary tillage stubble cleaner overall for Model and transmission device design by the side, stem from production reality. Is it is it design to improve on the basis of ordinary horiz on tal rotary tillage machi ne main ly to desig n orig in ally, make their can rotary tillage can is it recommend to kill also , in order to realize one machine multi-purpose. The main content desig ned is: Overall con ceptual desig n , draw ing the state job gen eral draw ing of the stubble-clea ning , desig ning by the side or middle gear system and one one hun dred sheets of rollers axle .Desig n through impro ving, in crease the rotati onal speed of the axle of one one hun dred sheetsof rollers and cha nge directi on. While work ing, through proper disma ntleme nt and repack ing , can realize the homework of differe nt functions , in order to be up to a mach ine multi-f unctional purpose .Can only solve rotary tillage not existing of rotary tillage of stubble-cleaning of realizatio ns of subject but stubble clea ner can only stubble-clea ning can problem of rotary tillage. This subject is novel and practical, there is greater improvement technically , have very great market prospects.Keywords: Rotary Tillage ； Stubble Cleaner ; Transmission Device By The Side; Axle OfOne Hundred Sheets Of Rollers Pressure Tillage.2黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要 IAbstract n第1章绪论 11.1旋耕灭茬机理论和意义 11.2旋耕灭茬机的现状 2第2章旋耕灭茬机总体传动方案的确定 42.1旋耕灭茬机总体传动方案的拟定 42.2旋耕灭茬机总体传动方案的选择 42.3方案对比分析 62.4本章小结 7第3章旋耕灭茬机总体运动计算83.1旋耕灭茬机总体传动组成 83.2旋耕灭茬机总体动力计算 83.3旋耕灭茬机总体动力分配 93.4本章小结 11第4章主要零件的强度校核 124.1直齿圆柱齿轮的强度计算 124.1.1直齿圆柱齿轮的材料、精度和齿数选择 124.1.2直齿圆柱齿轮的主要强度的计算 124.1.3第一对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算 144.1.4第二对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算 164.1.5锥齿轮的参数计算 174.2轴的选择及计算 224.2.1第II轴的设计及校核 224.2.2第IV轴的设计及校核 254.3轴承的选择 314.3.1第II轴上的轴承寿命计算 314.3.2第V轴上的轴承寿命计算 314.4本章小结 32结论 33参考文献 34致谢 35侧边箱萍M111 O大椎齿耗姫 AutoCAD 團惠76 KB梨妇刀轴蚯WtoCAB團形8T KBZ成应图形249 KJ右側板 和曲矗图形62 O直齿圆柱齿fA2 皿式AD图形59 KB中司瑚据AutoCAD 图形52 KB襦要园录Hicrosof i TqqrA 9.酯KB没计说明弔（论立）Mi cros aft Word. S.919 KE5黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章绪论1.1旋耕灭茬机理论和意义旋耕灭茬机主要来源于农业生产的需要。我国大部分农田由于长时间以来耕作方 式单一，使土壤底部形成了坚硬的犁底层， 加之多年不施用农家肥，以及大量使用化 肥和农药，造成了土壤的污染。致使我国土地的有机质逐年下降，农作物减产或产量 不稳。不利于可持续农业和生态农业的发展。而根茬还田是土壤有机质的主要来源之 一，对于调节土壤有机质的平衡，改善土壤腐殖质的组成状况和建立良好的农业生态 系统都具有重要的理论和现实意义。机械旋耕灭茬技术是对传统的耕作技术 机械翻、 耙、压耕作模式的重大改革。 它是利用旋耕机、灭茬机、联合整地机与其配套的拖拉机所进行的一次性耕地作业技 术。现在对于地上秸秆的还田技术已经趋于成熟。但对于根茬，尤其是对玉米根茬的 处理,依然是困扰广大农民的一大难题。 玉米作为我国主要粮食作物。种植范围广，产 量大，仅山东省就有近267万h卅。但目前机械化水平仍然比较低。玉米根茬的茎秆直 径约2226mm,留茬高度约100mm主根地表下沉深度5060mm，各层的次生根和根 须在地表下呈灯笼状分布。最大横截面处直径200250mm。粗大而结实的根茬位于耕 作层中，直接进行旋耕碎土作业时，根茬难以切断，而且易缠绕旋耕机刀轴；播种作 业时，开沟器遇根茬易发生堵塞，严重时无法正常作业。传统上为了解决这一问题 ，大 多采用人工刨除的方法将玉米根茬清理出农田。这种方式不仅费时费力，而且严重浪 费资源。据资料显示：玉米根茬干物质中有机质含量高达 75%85 %，养料丰富。其 中含氮0. 75%、磷0. 60%、钾0. 9%。若每公顷还田的根茬干物质为1200kg，则相 当于施含5%的优质农家肥19. 5 to20世纪80年代末以来。我国农机工作者在引进国外农业科研成果的基础上自主研 究开发出多种类型的秸秆还田机。这类机械多利用高速旋转的甩刀逆向切断茎秆，茎 秆不断撞击罩板，并多次受到切割破碎，碎茎秆在刀辊上部甩出。玉米秸秆粗而脆， 刚度较强，粉碎这类秸秆采用打击与切割相结合的方式。目前大多数玉米秸秆粉碎机 的甩刀都采用斜切式L型，利用滑切作用可以减少30%40%的切割阻力。对于细软的 小麦、水稻秸秆，采用有支承切割较好，且刀刃要求锋利。锤爪式甩刀主要用于大中 型粉碎机具上。据不完全统计，近10年来全国推广应用的根茬处理复合作业机具有 10 多种，主要生产地为吉林、河北、黑龙江、山东等省。单一的根茬处理是将大田作物 的根茬粉碎后直接均匀混拌于100m m的耕层中，达到播前整地要求，这种处理也称灭 茬作业。根茬处理复合作业是指在碎茬的同时完成其他作业要求，如粉碎地上秸秆、 深旋耕及播种等。由于复合作业能减少拖拉机对土壤的压实和动力消耗，因而应用更 加广泛。现有的各种机具按作业模式可大致分为灭茬机、旋耕机、旋耕灭茬机、深松 旋耕灭茬机以及联合整地机等。1.2旋耕灭茬机现状我国北方旱作地区已推广的玉米秸秆及根茬粉碎还田技术是将地上秸秆粉碎，再 用旋耕机深旋翻，将碎秸秆和残茬翻埋到土层中。在破茬作业中，旋耕机的深旋翻是 为了使土壤能完全掩埋秸秆，但根茬并未完全被切碎，一部分根须与土壤粘附在一起 的根茬翻到地表，反而增加了播种作业的难度。由于碎茬和碎土对刀轴转速、刀片形 状的要求不同，故旋耕灭茬机具应采用双刀轴旋转作业。前轴刀片破碎根茬，深度 50mm（约为玉米主根地下深度）；后轴刀片旋耕碎土，并对部分根茬2次破碎，深度100 120mm。双刀轴确能满足茬和土的不同切碎要求但结构相对较为复杂。正转旋耕灭 茬机由于受到旋转方向及结构的限制，覆盖性能差。试验表明：当秸秆留茬为300400mm时，正转旋耕灭茬机作业后的植被覆盖率仅为 40%。这给秸秆还田的新农艺带 来了不良影响，致使许多农户放火烧秸，造成大量有机肥的浪费。反转旋耕灭茬机是 近年来投入使用的一种新机具，其刀辊旋转方向与拖拉机驱动轮旋转方向相反，从耕 底层将留茬和土壤一起通过刀辊和罩壳间隙抛向后方，经挡草栅栏分离后，留茬的绝 大部分在栅栏前落地，被击碎的土块通过栅栏碰到罩壳后再覆盖在留茬上，达到埋茬 的目的。同时土块按上粗下细的顺序依次覆盖在留茬上，分层显著，透气性好，并且 不扰乱土层，满足农艺要求。因此今后的旋耕灭茬机械应向双轴、反转的复合作业机 械方向发展。我国与大中型拖拉机配套的旋耕灭茬机保有量有 15万台，与手扶拖拉机与小四轮拖 拉机配套的旋耕机约有200万台，旋耕机在南方水稻生产机械化应用中已占80%的比例，北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋耕机械。近年来，我 国北方进行种植业结构调整，大力推行旱改水，水稻种植面积迅速增加，扩大了对旋 耕机械的市场需求。旋耕灭茬机的发展至今已有150多年的历史，最初在英、美国家由3-4kW内燃机 驱动，主要用于庭园耕作，直到 L型旋耕刀研制成功后，旋耕机才进入大田作业。20世纪初，日本从欧洲引进旱田旋耕机后，经过大量的试验研究工作，研制出适用于水 田耕作要求的弯刀，解决了刀齿和刀轴的缠草问题，旋耕机得到了迅速发展。孟加拉国2000年水稻收获面积为1070万h怦。农业机械发展才刚刚起步，目前 只有部分灌溉和耕种设备实现了机械作业。考虑其种植方式和耕地大小，对各种型号的旋耕机需求非常大，其进行了自发研究但在很大层度上不能满足国内的需求。旋耕灭茬机可与3340.4kw（4550马力）级各型号拖拉机配套。在一台主机上只 需拆装少量零部件，就能进行旋耕、灭茬、条播、化肥深施等多种农田作业。该机具主要适用于埋青、秸杆还田式在大中型联合收割机作业后的稻麦高留茬的 田块上进行反转灭茬、正转旋耕、三麦条播、与半精量播种、化肥深施等多种农田作 业。我在本设计中研究旋耕机的主要内容：（1）参与总体方案设计，绘制灭茬机工作总图，设计左右支臂、第二动力轴及有关 轴承座等。（2）拖拉机佩带旋耕机灭茬机作业，使用13档前进速度，其中旋耕机灭茬时使 用12档，旋耕时使用3档；（3）刀棍转速：正转：200r/min左右（旋耕）400500r/min（破垡）反转：200r/min左右（埋青 灭茬） 最大设计耕深14cm，根据同类旋耕机类比，设计宽幅为 1.61.7m。本课题拟解决的问题是通过改进设计，增加刀辊轴的转速和转向。在工作时，通 过适当的拆卸和改装，就可实现不同功能的作业，以达到一机多能的目的。当需要旋 耕时，采用200r/min左右的正旋作业；当需要破垡和水田耕整时，采用500r/min左右的正旋作业；当需要埋青和灭茬时，采用200r/min左右的反旋作业；本课题的实现解决了现有旋耕机只能旋耕不能灭茬而灭茬机又只能灭茬不能旋耕的问题。8黑龙江工程学院本科生毕业设计第2章旋耕灭茬机总体方案的确定2.1旋耕灭茬机总体传动方案的拟定旋耕灭荐机状态动力为36.75KW（约50马力），动力由拖拉机动力输出，轴经一对 圆锥齿轮和侧边圆柱齿轮带动。设计的旋耕灭茬方案满足如下性能、性质参数要求如 下： 刀轴转速：正转：200r/min左右（旋耕） 500r/min左右（破垡）反转：200 r/min左右（埋青 灭茬） 设计耕深14cm （最大设计耕深） 工作幅宽1.6m 技术：（1）旋耕灭茬机与拖拉机采用三点悬挂联接，作业时万向传动轴偏置角度不得大于15,田间过埂刀端离地高度150250mm此时万向传动轴角度不得大于 30 切断动力后，旋耕灭茬机最大提升高度达刀端离地250mn以上。（2）要求旋耕、灭茬作业能覆盖拖拉机轮辙，当幅宽小于拖拉机轮距外缘时， 可采用偏配置。（3）要求结构简单可靠，保证各项性能指标。（4）设计时考虑加工工艺性和装配工艺性，尽量使用标准件、通用件，以降低 制造成本。2.2旋耕灭茬机总传动方案的选择为了使设计的施耕机既能满足多项指标，又能结构合理，造价低，在市场上具有 一定的先进性为此拟定二套方案对此进行分析：万案1图2.1传动方案一正转动力由拖拉机动力输出轴经一对圆锥齿和一组四级齿轮带动刀轴旋耕，此种方案 的工作特色：最后一级动力由中间齿轮传动，两边由侧板支撑，高低档转速通过拨挡实现，正 反转通过调整圆锥齿轮的啮合方向来实现。（此方法的对称性较好，刚性高，强度高 但在中间齿轮的底下会出现漏耕土壤的现象，需要增加一个部件才能解决此现象）采 用拔档变速，操作较为方便，但结构复杂，造价高。（见图2.1图2.2）图2.2传动方案一反转10黑龙江工程学院本科生毕业设计万案211黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计图2.4传动方案二反转动力从拖拉机输出轴输出，经一对圆锥齿轮和一组圆柱齿轮传动带动刀轴旋耕，第二轴到刀轴的传动用侧边齿轮来实现，正反转的实现通过调整圆锥齿轮的啮合方向,高低速的实现通过对调侧齿轮箱的高低速齿轮方向，图2.3为正转，图2.4为反转。2.3方案对比分析方案1、两端平衡，受力匀称，刚性好，但在中间齿轮的底下出现漏耕土壤，需 增设其它部件以耕除漏耕土壤，采用拨挡变速，操作较好方便，但结构比较复杂，造 价高。方案2、采用侧边传动，平衡性较差，一般用偏置，刚性较差，但无需要加漏耕 装置，结构简单，通过拆下侧边齿轮，然后调头安装以达到变速的目的，简单，操作 不是很方便，农机机械不是交通工具，需要经常变速和换向。农机机械的使用常常一季节只使用一个作业项目，不需要经常拆装。方案2比方案1结构简单、造价低，方案2更切合实际的需要，所以方案2为选用方案。2.4本章小结本章主要对旋耕灭茬机的传动方案进行设计，对其在满足使用功能的前提下考虑 经济性最终确定方案，提供了理论依据，确保了下一步 过程的顺利，使我们能够更好 的设计传动部件。12黑龙江工程学院本科生毕业设计第3章旋耕灭茬机总体运动计算3.1旋耕灭茬机总体传动组成由农用机提供动力源通过I轴传递，再经直齿锥齿轮 乙、Z2改变运动方向，再 由U轴的传递至侧箱体中，由Z3、Z4、Z5传递到齿轮Z6再由V轴带动刀具实现旋耕、 灭茬功能。其中Z3采用较小的齿数，为了减小侧齿轮外径尺寸，以尽可能增加齿刀的耕作深 度。隋轮齿数Z4、Z5的齿数待总体结构尺寸确定后再定，任务书要求，按照方案2的传动路线，故万向节计算传动比，分配和各轴的轨迹，参数如表3.1、3.2所示。表3.1齿数、转速与传动比轴次I轴n轴川轴轴V轴齿数Z1Z2Z3Z4Z5Z6143015暂不定暂不定22传动比2.141.47总传动比3.15转速r/mi n734343233表3.2齿数、转速与传动比轴次I轴n轴川轴W轴V轴齿数Z1Z2Z3Z4Z5Z6143022暂不定暂不定15传动比2.140.68总传动比1.46转速r/min7343435043.2旋耕灭茬机总体动力计算旋耕灭茬机在动转、旋耕和反转灭茬时，消耗功率最大，而在水田作业和存垡作业时消耗的功率较小，也就是说，设在低速档作业时，消耗的功能较大，在高速当时, 消耗的功率较小，因此，动力计算只需要对低速传动计算，正转和反转都是低速运动 路线传动比一样，不同的只是方向相反，故我只按其中一种情况进行计算。各传动副效率圆锥齿轮传动n=0.96圆柱齿轮n=0.96滚柱轴承n=0.98球轴承n=0.99万向节n=0.963.3旋耕灭茬机总体动力分配拖拉机动力输出轴的额定输出功率： 根据有关资料和经验估算，其额定输出功率为：P 额=0.8 N 发(3.1)=29.40KW n=734r/m in第一轴及小锥齿轮Z的功率、转速和扭矩：(3.2)Pi=R , 240 0.98 0.9627.66 KWn1=734 r/minTi=9.55X 106旦ni(3.3)14黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计6 27.6659.55 103.6 10 N?mm734Pz1=R 327.66 0.98 27.1 KWn Z1=734r/minTz1=T13 3.6 105 0.98 3.53 106 N?mm(3.4)大锥齿轮Z2的功率、转速和扭矩为：Pz2=Pz1 227.1 0.9626.55 KW#黑龙江工程学院本科生毕业设计15黑龙江工程学院本科生毕业设计Z1n z2= nz1Z273414 343r/min30TZ2=9.55 10逹9.5510626557.39 105 N mm343(3.5)第二轴的功率、转速和扭矩为:pn=Fh 326.02 KW(3.6 )n=n Z2=343r/m in6 PTn =9.55 109.55nz10626027.24 105 N mm343(3.7)第二轴Z3齿轮功率、转速和扭矩为:Pz3= pn =26.02KWnz3=n” =343r/m inTz3=T n =7.24 X06 Nmm第川轴Z4齿轮功率Pz4=Pz3226.02 0.9624.96KW第川轴（惰轮轴）不传递扭矩,故不校核:第W轴Z5齿轮功率Pz5=Pz4224.98 0.9623.98KW第W轴（惰轮轴）的传递扭矩,故不校核刀轴z6齿轮功率、转速和扭矩为:Z6=Pz5423.98 0.99 0.9622.79KW(3.8 )Z6nz3玉 233r/minZ6TZ6 9.55106 T66 津 106霧 9.3 叽？(3.9)刀轴的功率、转速和扭矩为:16黑龙江工程学院本科生毕业设计P Pz6 22.79KWnD nz6 233r/mi n5TTz6 9.3 10 N?mm表3.3各轴扭矩、转速、功率轴次动力I轴n轴川轴轴刀轴输出轴轴Z1轴Z2Z3Z4Z5轴Z6P功率（KW29.427.6627.126.0226.5526.0224.9823.9822.7922.79N转速734734734343343343233233(r/mi n )T扭矩3.6 103.53 7.24 7.39 7.24 7.5 09.5 0(Nmn)5510510105105553.4本章小结本章主要根据功能要求，计算总动力输入，计算总传动比及合理分配各级传动比 进一步通过计算分配各轴功率。计算个轴扭矩和转速。为设计各主要传动部件提供理 论。17黑龙江工程学院本科生毕业设计18黑龙江工程学院本科生毕业设计第4章主要零件的强度校核4.1直齿圆柱齿轮的强度计算4.1.1直齿圆柱齿轮的材料、精度和齿数选择根据同类型结构，大小齿轮构造选用5662HR（齿轮精度用8级，轮齿表面粗糙度为硬齿面闭式传动，失效形式为点蚀20CrMnTi表面渗碳后淬火,Ra1.6Z3=15Z4=23i=Z323151.534.1.2直齿圆柱齿轮的主要强度的计算设计准则：按齿轮齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核;按齿面接触疲劳强度设计；du 3ZhZeZ2KT116 p T1 9.55 1069.55n选取材料的接触疲劳极限应力为：10626027.24 105N mm343硬度选用（4.1）（4.2）（4.3）H1lim 1500MPaH 2lim1500MPa选取材料的弯曲劳极限应力为:F1lim450MPaF2lim450MPa应力循环次数NN160门&603438 2 5008.27 107(4.5)计算得1.530.38Ze189.8 . MPa19黑龙江工程学院本科生毕业设计20黑龙江工程学院本科生毕业设计接触疲劳寿命系数Zh7.242.5510 N mm则 N2 N18.2713 5.63 107(4.6)Zni=1Zn2=1弯曲疲劳寿命系数 YN1=YN2=1查得接触疲劳安全系数SHmin = 1,弯曲疲劳安全系数SHmin = 1.4,又 Yst=2.0,试选求许用接触应力和弯曲应力;H1H2F1F2d1tZhZeZ2KT1V1取:Kt=1.3;H1limSH minH2|mSH minZ N1Z N2F 1limYSTSf minYN1F 2lim YST vYn2SF min60Z1V110015001.115001.14501.4450 21.42.5 189.8 0.9136492.99 mmd1 n11000936000015 1.0.25Kv=1.03Ka=1.351.11， K 1.11364 MPa1364 MPa1643MPa1643 MPa2 1.3 1.53 10.381.53吗.67(4.7)(4.8)(4.9)(4.10)(4.11)(4.12)21黑龙江工程学院本科生毕业设计Kh KA Kv K K 1.35 1.03 1.11 1.1 1.70(4.13)22黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计修正d1d1t9.3 1.09101.7 mm(4.14)#黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计m d1Z101.715 6.78 mm(4.15)取得标准模数m=7m;因为要确保耕深，提高承载能力所以选择了 15齿，而为加工不产生根切的最少齿 数为17,我选择小齿轮齿数为15,小于最小根切数，因而15齿的齿轮加工时一定会 产生根切，所以小齿轮要用变位齿轮(正变位)。4.1.3第一对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算查表12.7得 总变位X=0.80mm分度圆直径d3Z3m157105 mmd4Z4m237161mm压力角20啮合角sin21X3X4-tansin根据类比得X?=0.28mmX 4=0.52mm乙Z220.937中心距变动系数y 互Z -C0S12 cos 15 23 cos20 .1 2cos20.9370.116y xy 0.8 0.1160.684 mm中心距a a ym 133.812 mm齿咼变动系数齿数比节圆直径d4d31.53105160.97 mm齿顶咼ha3haxy m8.37 mmha49.95mm齿根高hf 3hacX3 m6.79 mmh f 45.11mm全齿高h3ha3hf315.16mmh4ha4hf415.06mm齿顶圆直径da3d32 ha3121.73 mmda4d42 ha4180.90 mm齿根圆直径d f 3d32 hf391.42 mmd f 4d42 h f 4150.78 mm公法线长度Wk333.81 mmwk4 56.41 mm跨测齿数k3=2k4=3固定弦齿厚Sx310.97 mmSx4 12.05 mm固定弦齿高hx36.37 mmhx4 7.76 mm第W个支持圆柱齿轮结构设计如图 4.1所示23黑龙江工程学院本科生毕业设计24黑龙江工程学院本科生毕业设计I /13Tf#黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计图4.1直齿圆柱齿轮结构图4.1.4第二对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算由参考文献 表12.7得 总变位X=0.87mm根据类比得X5=X4=0.52mmX6=0.35mm分度圆直径d5Z5m23 7161 mmd6Z6m22 7154 mm压力角20啮合角sin21X5 X6tansinZ5 Z620.86中心距变动系数y Z5 Z6 -C0S12 cos 23 22 cos20 ,12cos20.860.126中心距a a ym 158.38 mm25黑龙江工程学院本科生毕业设计齿咼变动系数齿数比节圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径yXy 0.87 0.1260.744 mmZ6Z52223 0.96ds2a1161.61 mmd6d50.96 161154.56 mmha3hax y m8.86 mmhf 3hac x3 m6.3 mmh6ha6hf615.16mmda6d62 ha6 171.72 mmd f 6d62 hf6 141.40 mm26黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计公法线长度wk6 55.49 mm跨测齿数k6=3固定弦齿厚Sx6 11.28 mm固定弦齿高hx6 6.81 mm4.1.5锥齿轮的参数计算225255HBS由参考文献 表5.1查得45钢硬度为217255HBS取硬度为大齿轮选用45钢调制处理硬度为 162 217HBS, 取 190 217HBS。齿轮精度等级为7级。按齿面接触疲劳强度设计计算（由参考文献5公式5.54）d14KT2rU（10.5 r）（猗2mm（4.16）Doo式中 T T2=9.55 丄 9.55 N.m =360N.mn2734初选载荷系数Kt =1.65(4.17)节点区域系数：Zh=2.22.5 cos sin v cos20 sin 20（由文献 表5.5 ）得，弹性系数Ze ,189.8 MPa取齿宽系数r 0.3文献图5.16得：h iimi 575 MPa， Hiim2 550 MPa由文献5式5.28得：28黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计d1HP1= 0.9 H lim1 = 0.9 575MPa=517.5MPahP2 = 0.9 h lim 2 =0.9 爲50MPa=495MPa11723V RU(1KT10.5 r)22HPmm(4.18)(4.19)(4.20)#黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计117231.65 3600.3 2.14 (1 0.5 0.3)24952124.5mm卩=i=2.14齿轮数取乙=14;=2.14 14=29.96取 Z2=30实际传动比i1 30/14 2.14和理论值相同(4.21)d1m= -124.5/14=8.8乙取标准模数m=929黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计d1 mz1 =914=126mm(4.22)#黑龙江工程学院本科生毕业设计d2 mz29 30270 mm由文献表5.3得使用系数KA =1.00由文献图5.4得动载系数Kv=1.00R=m ：Z,2 Z22 =2142 302 148.98 mm(4.23)2b r R 148.98 1/3 44.69 mm 取 45mm计算锥齿轮的分度圆锥角：Z1141 arctan - arctan 25.0169(4.24)Z2302 9025.016964.9831齿顶圆直径da1， da2 :da1 = d1 2hacos 1(4.25)=126+2 X9cos25.02=142.31mmda2 d2 2hacos 2(4.26)=270+2X1 9cos69.13=277.61mm齿根圆直径d f1 , d f2:df1 =d1 2hfcos 1(4.27)=126-2 X (1+0.2) X9cos25.02=106.43mmdf 2 = d2 2hf cos 2(4.28)=270-X (1+0.2) X9cos69.13=262.31mm30黑龙江工程学院本科生毕业设计齿顶角的计算al , a231黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计al=arcta谱1 9arctan3.45148.97(4.29)ala2=3.45齿根角f2f1 = arcta nhfRarctan(19=4.15148.97(4.30)顶锥角a2f1= f2=4.15#黑龙江工程学院本科生毕业设计(4.31) -La1 一 1 a1=(25.01+3.45)=28.4669 a2 =2 + a2=(64.98+4.15)=69.13 #黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计小齿轮圆中点分度圆直径dm1#黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计dm1 = d1 (1-0.5b/R)(4.32)#黑龙江工程学院本科生毕业设计=126X (1-0.5 45/148.97)=143.7mm#黑龙江工程学院本科生毕业设计32黑龙江工程学院本科生毕业设计运算圆周速度VmVm =d m1 n160 1000(4.33)=143.7 73460 1000=5.5m/s#黑龙江工程学院本科生毕业设计由表选择7级精度合宜 校核齿根弯曲疲劳强度#黑龙江工程学院本科生毕业设计FP MPa(4.34)3539KY22 丫F 5bzim (10.5 r)当量齿数Zvi,Zv2计算锥齿轮的速度系数33黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计Zvi=乩=14=15.45cos 1 cos 25.01(4.35)z = z2=30V 2cos 2cos69.13=90.9由ZV1和ZV2查5表12.8得：YFa1 =4.05YFa2 =3.85由文献图5.14外齿轮齿形系数：Zv1 V 90,所以 YFa1=1.05YFa1=1.05 405=4.25,ZV2 90,所以 YFa2=1.10YFa2=1.10 %.85=4.24由文献图5.18b齿根疲劳弯曲极限：f lim1 =230MPa,F lim 2 =210MPa由文献式5.31 :FP1=1.14 Flim1=1.4 ：230=322MPafP2=1.4 Fiim2=1.4 忽10=294MPa(4.36)(4.37)3539KT1F1=bz1m2(10.5r)2YF 5FP MPa3539 1.65 90.577= 2 245 14 9(1 0.5 0.3)=242.32 F1安全(4.38)4.2534黑龙江工程学院本科生毕业设计(4.39)=Y FS2F 2= FP1 Y FS1=242.32 來24/4.25=241.75 F2安全锥齿轮主要参数：传动比i=2.14齿数乙=14 Z2=30分度圆直径di=126mm d2=270mm齿型系数ha =1 c =0.2=20锥距35黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计R=m Z12 Z22 =2 . 142 302 148.98mm(4.40)2 、图4.2大锥齿轮结构图#黑龙江工程学院本科生毕业设计36黑龙江工程学院本科生毕业设计4.2轴的选择及计算4.2.1第II轴的设计及校核1.估算轴的基本直径选用45钢调制处理，估 计直径d30.5+ Fvc 740-13790.5 770.5=0FVc =14093.5NFvb =6137.0N5T=7.24 10 N?mm(4)按当量弯矩校核轴的强度由图可知截面B的弯矩、转矩皆为最大，且相对尺寸较小，所以是危险截面, 应与校核。截面B的当量弯矩为MBe MB a T)2(2128 103)2 (0.6 7.24 105) 447.21 103 N?mm(4.49)39黑龙江工程学院本科生毕业设计由 图11.4查得，对于45号钢b 700 MPa其中i w 65 MPa故按（11-3）BeBe0.1d3447.21 1030.1 507MPa=35.78MP65 MPa(4.50)40黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计因此，轴的强度够#黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计|1|1厂iTir1111Il J图4.3传动轴的强度计算$55-5JL7討064i33图4.4传动轴结构图4.2.2第IV根轴的设计及校核1估算轴的基本直径选用45钢，调制处理，估计值径d C3 P =118X 3 27.66 =39.56mm(4.51)H nV 7342轴的结构设计表4.3初定各轴段直径位置轴直径说明轴承处60因轴承需要承受径向力及轴向力， 轴承内径应稍大于油封处轴径， 并 符合滚动轴承标准内径， 故取轴径为60选用圆柱滚子轴承，初定轴承 型号为32212，两端相同螺帽处齿轮处39为满足定位与安装取标准螺帽39mm两端相同55考虑齿轮从右端装入，齿轮孔径应稍大于轴承，并为标准直径端盖处65起到密封工作部分，为固定轴承应稍大于轴承处直径故选择65mm两端相同装刀处75由于该处刀为安装式，所以要保证轴的强度，选择75mm左轴承轴肩处65为便于轴承拆卸，轴肩咼度不能过咼，按32212型轴承安装尺寸表4.4确定各轴段长度位置轴段长度/mm说明螺帽处21此段轴应长于标准螺帽的长度切不能与端盖接触故取21mm两端相同齿轮处42此段轴长度包括两个部分：齿轮宽度和定位的套筒故取42mm轴承处30考虑到箱体制造误差、装配方式等方面该段轴长为30mm两端相同轴承端盖处32为方便零件的拆装及内部的尺寸，故该段长度为32mm安装犁刀处1650由于要预留左边的零件安装尺寸，所以该段长度为1650mm轴端挡盖处8由于要进行密封所以该段为固定挡盖，故该段长度为8mm全轴长1833(21+42+30+32+1650+9+8+20+30+21 ) mm=183342黑龙江工程学院本科生毕业设计(3)传动零件的轴向固定齿轮处采用 A型普通平键,齿轮处键A12X30GB/T1096-2003o(4)其它尺寸为加工方便, 半径全部取r=1mm轴端倒角为 3轴的受力分析并参照C232212型轴承的安装尺寸5，轴上过渡圆角43黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计(1)求轴的传递的转矩由(3.9 )得9.55109.55 10622799.3 105233N mm(4.52 )(2) 求轴上的作用力F22Td252 9.3 103908476Fti2T d1529 3 1052 9.3 1012078 N154(4.53 )#黑龙江工程学院本科生毕业设计#黑龙江工程学院本科生毕业设计齿轮上的径向力Fr1Ft1 tan12078tan 20 =4396N(4.54)Fr2Ft2 tan3908tan 30 =2256N(4.55)齿轮上的轴向力由于刀