起垄机设计（机械CAD图纸）

本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 摘要起垄机是一种深受农户欢迎的农具，主要适用于署类、豆类、蔬菜类的田间耕后起垄作业，起垄机具有垄距、垄高、起垄行数、角度调整方便，配套范围广、适应能力强、作业效率高、应用前进广等特点。目前我国大部分起垄机存在的主要问题是结构复杂、拆装不便，换刀时间长，费工费时。本设计在连接上选择螺栓固定方式连接，结构简单、连接稳固、操作和拆装方便。由于在工作过程中刀具为易损件，因此刀具用螺栓固定的方式固定在刀座上便于换刀提高工作效率。 关键词：起垄机；刀具；设计I AbstractRidging machine is a kind of welcome by farmers farming tools, mainly is suitable for the agency, beans, vegetables cultivated in the field of the prominent ridge, ridging machine has high ridge distance, ridge, ridging rows, Angle adjustment is convenient, supporting a wide range, strong adaptability, high efficiency, wide application forward. At present our country most of the main problems of ridging machine is complex and inconvenient disassembling structure, tool change time is long, takes work. This design choice way bolted connections in the connection, simple structure, stable connections, and tear open outfit and convenient operation. Because in the working process of the cutter for the wearing parts, therefore cutting tool bolted way fixed on the cutter holder is easy to change to improve work efficiency.Key words : Ridging machine; Cutting tool; design目 录1 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状和水平发展趋势11.3 中国农业发展的展望22 基本原理22.1 主要规格32.2 主要结构简介43 方案确定53.1 总体设计53.2 主要部分确定54 起垄机各部分选择64.1 柴油机的选择64.2 刀轴转速的选择74.3 工作幅宽选择74.4 传动形式选择84.4 刀滚选择84.4.1 刀具84.4.2 刀滚半径94.5 齿轮箱的选择94.5.1 侧边传动的中间齿轮箱94.5.2 侧边传动箱94.5.3 中间传动起垄机的齿轮箱105 参数设计105.1 刀具转速与前进速度的合理性105.2 传动比的确定105.3 传动部分设计115.3.1 各传动副效率115.3.2 I轴115.3.3 变速箱115.3.4 轴115.4 齿轮的设计115.4.1 基础的确定115.4.2 按齿轮弯曲疲劳强度计算125.4.3 齿轮几何尺寸的确定145.5 轴的设计155.5.1 轴的基本数据155.5.2 高速轴的设计155.5.3 低速轴的设计155.5.4 刀轴结构的设计165.6 链轮的设计175.7 变速齿轮箱的设计185.8 旋耕中消除漏耕作装置18结 论20参考文献21致 谢22IV1 绪论 起垄机是由拖拉机动力输出轴驱动的旋耕起垄整地机具，其利用旋耕刀轴进行耕地，最后进行起垄的多功能作业，减少了拖拉机下田次数，提高工作效率，并增加了土地的有机肥含量，它是我国旱地旋耕起垄整地的先进农机具之一。起垄机是一种集碎土、翻土、开沟、起垄、整畦等功能于一体的新型农用耕作机械。具有体积小、结构紧凑、操作简便等优点。我国作为农业大国，不少农机学者在起垄机方面进行了大量的研究工作。为了促进旋耕起垄机械的发展，本人选择了起垄机作为自己的毕业设计论文课题，借鉴了不少知名学者的重要研究成果，书写成文。1.1 研究背景 农田的耕翻、整地起垄开沟是农业生产最为繁重的劳动环节。长期以来，都只能靠青、壮年劳力和畜力来完成，劳动强度大，生产效率低，严重制约了农作物生产和农村经济发展。没有劳力的农户和外出打工户，根本就无法有效的进行农作物种植和生产。雇工不但成本高，还难以保证作业质量。使用整地起垄机后，彻底解决了农作物种植中劳动强度大，作业成本高及劳动工序多等问题。受到了农民、农机手和有关部门的肯定和欢迎。而且起垄机具有工作可靠、结构简单、造价低等特点，并且可以一次性完成旋耕和起垄两个工序，从而提高了机具的利用率，降低了作业成本，有较好的前景。1.2 国内外研究现状和水平发展趋势 上个世纪90年代初期，机械走进农村，逐步取代原始的耕作方式。随着经济的发展，人们种植农作物种类及规模的不断增大，市场对农机械的要求也越来越高。世界各国都纷纷将农机械的改革和发展作为提高产量的主要研究手段。而许多西方国家由于在工业上的优势，农机械的技术也远远领先于国内。美国、德国等国家在上世纪80年代末逐渐施行土地集中化管理，运用现代科技实施整地、播种、施肥、收割，使农村种植逐渐向多元化一条龙发展。而起垄机作为一种农用耕作机器，在农业生产中有着举足轻重的作用。现在在起垄机大都具备基本的翻土功能，但各国都在致力于提高起垄机性能的研究。现在，我国在起垄机的前沿科技方面与发达国家还有很大的差距。主要表现在：（1）起垄机关键核心技术上的差距，（2）技术性能上差距，（3）可靠性、寿命上的差距，（4）大面积作业能力上的差距，（5）操控系统上的差距。目前，世界各国都在加快研究对现有输送机的核心技术进行改革的步伐。其中，在关键技术与装备上卓有成效的主要有：（1）设备大型化，（2）操作智能化（3）新型、高可靠性（4）关键元部件技术，在减少人工作业的同时提高生产效率高。随着对起垄机研究的深入和市场需求，未来烟地起垄机在考虑能源和环境的同时，将会向着设备大型化、提高元部件性能和可靠性、操作智能化、一机多用化等方面发展1.3 中国农业发展的展望 创新是农业机械化水平提高的关键，未来农机化创新的特点：一是加强技术创新。要结合农业结构调整，加快农机新技术、机具的研究与开发，力争在粮食作物、经济作物和牧业等机械化生产关键环节、关键技术，以及农产品分级、加工转化等方面取得新的突破，提高农机化技术水平。二是加强机制创新。要进一步深化农机化科技体制改革，充分发挥农机科研院校、大型农机企业的积极作用，优化农机科技资源配置。三是加强农机化新技术的推广应用。要重点推广水稻机械化生产、玉米收获及育苗移栽机械化、机械化旱作节水农业、秸秆机械化还田、粮食产地烘干、设施农业机械化、经济作物机械化、牧业机械化、农产品加工和农用航空“十大”农机化技术。2 基本原理起垄机工作原理：拖拉机与本机联接后，拖拉机的动力经传动输出轴，万向节总成传至本机中间传动箱总成的小锥形齿轴，经过一对小锥齿轮减速并改变方向。首先通过一对圆柱齿轮减速，通过花键轴将动力传递到起垄刀滚总成，使起垄埋茬刀滚总成旋转。旋耕机无论是装在手扶拖拉机上，还是装在轮式拖拉机或履带拖拉机上，其工作原理基本相同（如图1.1 图1.2所示） 刀具是起垄机的主要工作零件，好像是好多小锄齿按螺旋形安装在水平刀轴上，刀轴与拖拉机轮轴平行，由拖拉机动力输出轴经万向节，变速箱驱动旋转（旋转方向和拖拉机驱动轴相同），刀具随刀轴转动自地面从上向下切削土壤，由于拖拉机的前进，旋转的刀片不断切入未耕土壤，切下的土块被抛向后方，并与罩壳，拖板相撞击，进一步破碎再落到地面，又由于起垄刀具是扇形，将切碎土块向中间垄起，最后形成垄沟。切下来的土块是楔形，纵断面垂直于机具前进方看去呈现月牙形。这种形状的形成原因，是由于刀片随刀轴旋转的同时，还要跟随拖拉机前进的合成运动的结果。月牙轮廓线就是刀片端点合成的轨迹。因此，刀具旋转速度和拖拉机前进速度的快慢，就决定了土块的大小。实践证明，刀片转速大，而前进速度小时，土块细小；刀片转速小，而前进速度大时，土块粗大。要达到农业要求的碎土效果，务需合理选配刀片转速和前进速度。为了便于分析问题，用速比系数来表示转速和机组前进速度的配合关系。速比系数 =刀片端点圆周速度/机组前进速度1图1.1 速度简图图1.2 起垄机工作过程2.1 主要规格表1起垄机的主要规格型号SGFQ-125 SGFQ-140SGFQ-180SGFQ-200配套动力（HP）354050555565旋耕深度（cm） 1215耕幅（cm）125140180200刀轴转速（r/min）动力输出轴转 速540720旋耕刀轴235266生产率前进速度（km/h）0.62 生产率15起垄数（个）12122323垄距（cm）100/60120/7090/60100/66垄高（cm）1820外形尺寸（cm）（长*宽*高）154128124169128124208128124228128124整机质量（kg）适应范围：用于旱田或烟地的旋耕施肥起垄整地。 2.2 主要结构简介 起垄机主要是由中间传动齿轮箱、悬挂装置、机架、机罩总成、起垄刀辊、起垄刀具总成等组成。如图2.1所示。 图2.12.2.1 中间齿轮箱 中间齿轮箱由箱体、一对锥齿轮、三个平齿轮及轴等组成。拖拉机动力经万向节传至中间齿轮箱，经变速从二轴传给灭茬刀辊，从四轴（底部花键轴）传给旋耕刀辊。箱盖上有通气的加油螺塞，箱底有放油螺塞，左侧轴承盖上由检油螺塞。2.2.2 机罩总成 机罩分前左、右机罩与原旋耕机左、右机罩，都由罩板与连接板焊接而成，其主要作用为挡土2.2.3 悬挂总成 采用直接联结使整机与拖拉机连接起来。2.2.4 起垄刀轴总成 起垄刀轴分左、右刀轴两部分，呈对称分布。3 方案确定3.1 总体设计联接方式采用直接联接，这样机架主要由提升梁、中间齿轮箱体、侧边链条（或齿轮）箱体、右侧板等机件构成。中间齿轮箱体用连接体固定在拖拉机后桥壳体上，侧边链条（或齿轮）箱体和右侧板部件则与中间齿轮箱左、右主梁活铰联接，通过提升梁使侧边链条（或齿轮）箱与右侧板绕中间齿轮箱左、右主梁旋转，达到刀滚的升降。3.2 主要部分确定直接联接的旋耕机没有万向节，而是采用牙嵌离合器，把柴油机的动力直接传递到旋耕机上。因此传动部分我们可以这样理解。柴油机-牙嵌离合器-皮带轮传动-链轮传动-中间齿轮箱-侧边链轮箱-刀轴。如图2.2所示。 图2.24 起垄机各部分选择4.1 柴油机的选择 这里，通过比较性价比，我们选择常州王常柴油机有限公司的柴油机该公司主要型号柴油机如表2所示： 表2：柴油机主要型号型号R185 R192ZS195ZS1105ZS1110ZS1115 ZS1115MZS1125ZS1130L28MLC195缸径冲程85*8292*9095*115100*115110*115115*115115*115125*115 130*120125*12095*115活塞总排量0.5100.5980.8150.9961.0931.19451.1945 1.411.5931.480.815压速比17.517171717171716.516.51717标准功率/转速5.88/8/26007.7/8.8/24009.54/220012.1/220013.2/220014.7/2200 14.7/220017.65/220020/220020.2/22008.82/12/2200 最大功率/转速6.5/9/26008.46/9.7/240010.6/220013.2/220014.7/2200 16.2/2000 16.2/200019.41/220022/220022/22009.7/13.2/2000燃油消耗率280287242.1238238238238244.8244.8254.2238净质量9090145150180185195210210210145我们选择的柴油机为R185.4.2 刀轴转速的选择正确选择起垄机刀轴转速和拖拉机转速.为保证起垄机在作业中碎土符合农艺要求,旱田作业前进速度选用23km/h,水田或耙地作业则可选用35km/h.对起垄机刀轴转速而言,一般旱耕或耕作比阻较大的土壤时选用低速挡,其转速为200r/min左右,在水耕、耙地和耕作比阻较小的土壤时选用高速挡,其转速一般为270r/min左右。这里，我们假定刀轴转速为260r/min。4.3 工作幅宽选择从使用角度来看，工作幅宽以大于拖拉机后轮外侧的轮距为好。这样，起垄机能对称地配置在拖拉机后面，可以避免牵引偏移，操作较平稳，又可适应各种耕作方法的作业（左、右回转，套耕等）。但工作往往受到拖拉机功率的限制。系列起垄机以适应南方水田地区的农艺要求为主，根据水田特点故工作幅宽可以选择1100mm。4.4 传动形式选择 选用中间传动还是侧边传动？一般工作幅宽小于拖拉机拖拉机后轮宽度的起垄机多用于侧边传动，工作幅宽大于拖拉机后轮外缘宽度的起垄机，多采用中间传动。根据前面对工作幅宽的设想，这里我们选用侧边传动。将齿轮传动与链条传动进行对比，齿轮传动可靠性好，使用寿命长，结构紧凑，但是重量大，优质合金用量多；链条传动较轻便，重量轻，特别在中心距大的时候，比齿轮传动优越。针对链条传动寿命短，易损坏等问题，经改进并在11.5米起垄机上用1英寸双排套筒滚子链条传动，基本可靠，并且链条更换简单，综合考虑来看，这里我们选用链条传动。4.4 刀滚选择刀滚主要由刀具、刀座、刀轴组成的。刀具和刀座都是全系列通用的。它是起垄机的主要工作部件，刀具形状及其排列形式直接影响起垄机的工作性能。4.4.1 刀具起垄机的刀轴上设计装有9把起垄刀，左4把右4把中间1把。9把刀具在刀轴上等距排列，其中中间1把为旋耕刀在耕作过程中起碎土作用，其联接刀座与刀轴轴线成7夹角焊接。其中8把刀（左4把右4把）在耕作过程中除了起碎土作用外还要将碎土拨向中间，所以其联接刀座与刀轴轴线成20夹角焊接。安装起垄刀具的刀盒在刀轴上排列成螺纹线，以改善刀轴旋转是的平衡，并且左边4把右旋右边4把左旋。起垄刀具在起垄过程中除了将泥土打碎外，还要将泥土由两边往中间推起形成垄硅，故刀身设计的较为宽阔，刃口部位微弯，形状如风扇叶或螺旋桨叶。刀具的高度从根部到刃口顶部为150mm，刀具的宽度从刀头至刀尾为240mm，刃口弯曲部分是从刃口顶部往下60mm处起弧形，圆弧半径为100mm，弯曲分左右，向做弯为左刀向右弯为右刀，刀具的结构示意图如图4.1所示。 图4.1 由于起垄刀具在耕作时同时受较大的径向力和轴向力，因此在材料上选择6mm厚的65Mn钢板加工制作而成，由于起垄刀具的特点，目前我国有一些工厂或使用单位还是用手工锻打弯刀，形状不易保持正确一直。下面是手工手工制造起垄机弯刀应注意的关键性问题：（1）应尽可能选用规定的65锰钢材料。这种材料耐磨，使用寿命长，热处理后不易变形；（2）按着图形展开形状做外形样板，以供锻造检测之用；（3）先加工刀柄固定孔，用样板弯刀的孔为基准，检测锻打出来的成品，将多余部分切除；（4）磨刃口；（5）以刀柄和固定孔为定位基准，按尺寸弯型（可以做一个简单的弯型模具）；（6）用弯型样板检测，合格后热处理。国产刀具有耐磨性好的优点，但抗折强度差，不能适应复杂的土，质和意外撞击。为提高起垄机刀具内在质量,充分发挥65锰钢的特性。使其既耐磨而义杭折；因此建议热处理工艺改进如下：第一种方案 保证刀尖、刀刀部分有良好的耐磨性，而刀背和刀栖部分都有足够的抗折强度 ，为此，设术条件和热处理如下：1. 刀尖、刀刃部分的硬度为 HRC5458 ,刀背和刀柄部分硬度为HRC4347。2. 金相组织。刀尖、刀刀部分为回火马氏体，刀背和刀栖部分为回火屈氏体。3. 热处理工艺。先将刀片加热到810830整体淬火，使硬度达到HRC6063，然后再局部分级回火（380400）及刀尖和刀刃部分低温回火（180200） 。第二种方案 由既保证刀具在耐磨性好，又达到抗折强度高的硬度最佳值来确定。即综合机械性能较好。其技术条件和热处理工艺应为：1. 片整体硬度为HRC4750；2. 相组织均为回火屈氏体；3. 处理工艺。将刀片加热到810830整体淬火，使硬度达到HRC6063，然后再整体中温回火（380400）。以上两种方案比较 第一种情况刀具机械性能比较理想 ,但热处理工艺较复杂第二种情况刀片的耐磨性和抗折强度比第一种情况差些，而对宽刀较为合理，但热处理工艺较简单。故起垄机刀具适合选择第二种方式。4.4.2 刀滚半径刀滚半径是刀轴回转中心到刀片端点的距离。刀滚半径的确定主要根据起垄作业要达到的最大深耕深，在满足耕深要求和结构允许的前提下，刀滚半径应设计的尽量小些，使刀片端点的圆周速度不致于过大，避免增加起垄功率的消耗，同时也可使整个起垄机的结构比较紧凑，减轻整机重量。而起垄机耕深一般为80150mm,故采用刀滚半径为245毫米和260毫米的两种弯刀。这里我们选择245毫米的起垄刀。4.5 齿轮箱的选择4.5.1 侧边传动的中间齿轮箱中间齿轮箱把拖拉机输出轴传来的动力，改换传动方向和变速后传给侧边齿轮箱。无变速齿轮的中间齿轮箱，由一对锥齿轮、两根轴组成。这种箱体结构简单、体积小、重量轻。4.5.2 侧边传动箱系列起垄机的侧边传动箱，有齿轮传动和链条传动两种。三个圆柱齿轮的侧边齿轮箱，通过它将中间齿轮箱传来的动力传给刀轴，箱体除了安装齿轮外，又是起垄机矩形框架的组成部分，所以要求牢固，可靠，刚齿轮较大，锻造加工比较困难，优质材料用量较多。四个圆柱齿轮的侧边齿轮箱。这种箱体中心距较大，用于有交换齿轮的中间齿轮箱的旋耕机。与三个的侧边齿轮箱比较，中间齿轮较小，但零件多，结构重量比较大。侧边链条箱由链轮，张紧滑轮，链条箱体等零件组成。用于11.5米耕幅的起垄机。链条规格为一英寸双排套筒滚子链（加强型）。主、被动链轮中心距有两种，小的中心距和上述三个齿轮传动的主被动齿轮的中心距相同，大的中心距和四个齿轮传动的中心距相同，主要考虑到侧边齿轮传动和链条传动起垄机中某些零件的通用性，以提高多品种的“三化”程度。在结构和工艺等方面，链条传动比齿轮传动有一定的优越性，关键是要提高链条的寿命，工作可靠性和降低成本，同时也要注意正确的使用和调整。4.5.3 中间传动起垄机的齿轮箱中间传动起垄机的齿轮箱，主要由一对锥齿轮，三个圆柱齿轮组成。采用这种形式的齿轮箱，拖拉机动力经万向节传给齿轮减速并改变方向后，直接带动力轴旋转工作。刀轴分为左右两段安装在齿轮箱两侧。这种结构形式的特点是机架牢固，刚性好，布局合理，特别是用于耕幅大于拖拉机轮距的时候，更能显示出它的优越性。缺点是中间齿轮箱不能安装弯刀，如果不设置特殊工作部件来弥补，将出现漏耕或工作部件挂草堵塞等现象。5 参数设计5.1 刀具转速与前进速度的合理性起垄机作业时，起垄刀上各点的运动轨迹为余摆线，刀端的运动轨迹可用下列方程式表示： （3.1）式中机组前进的速度（m/s） R起垄刀的回转半径（mm） 起垄刀的回转角速度（rad/s） t起垄刀的转角（rad）将速比系数代入式（3.1）中得 （3.2） 式（3.2）表示，值不同时，起垄刀在土壤中的运动轨迹和所切土垡的形状各不相同。由此可知速比系数应该大于零。即刀具端点圆周速度大于机组前进速度。5.2 传动比的确定根据柴油机的满载转速2600 r/min和起垄刀轴的转速260 r/min，传动装置的总传动比为10左右，总传动比为各级传动比i1i2i3的乘积。根据传动比的分配原则及各种传动的性能，分配传动比。带传动具有结构简单传动平稳，造价低廉，以及缓冲吸震等特点。因此一般在一级传动中采用，i1=2.5。而齿轮传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的传动比，传动效率高，轴上径向压力较小，结构较为紧凑。二级传动采用变速箱i2=4。侧边传动采用链传动，可以没有传动比，起到传动功能。5.3 传动部分设计5.3.1 各传动副效率带传动 1=0.94圆柱齿轮 2 =0.97滚子链传动 3=0.97滚动轴承 4=0.985.3.2 I轴I轴转速：N0=2600r/min；I轴输出功率：P1=5.88KW；I轴转矩： T1=95505.88/2600=21.60Nm；5.3.3 变速箱变速箱输入转速：NI=N0/i1=2600/2.5=1040 r/min；变速箱输出转速：NI出=NI/i2=1040/4=260r/min；变速箱输入功率：Px1=P10.940.97=5.36KW变速箱输出功率：Px2=Px10.97=5.20KW变速箱输入转矩：TII=95505.36/1040=49.22Nm；变速箱输出转矩：TII出=95505.20/1040=47.75Nm；5.3.4 轴轴转速：N=NI出=260r/min；轴输入功率：PII= Px20.97=5.04KW；轴输出功率：PII出= PII0.97=4.89KW；轴输入转矩：TII=95505.94/260=185.12Nm；轴输出转矩：TII出=95504.89/260=179.61Nm； 表2轴 号功率P（KW）转矩T（Nm）转速n（r/min）传动比i输入输出输入输出2.5I轴5.8821.602600变速箱轴5.365.2049.2247.7510404II轴5.044.89185.12179.612605.4 齿轮的设计5.4.1 基础的确定1. 材料的选择 2. 表3 材料处理材料牌号热处理方法强度极限屈服极限硬 度45正 火560200169217调 质580220229286 其中小齿轮45号钢调质，大齿轮45号钢正火2.根据实际需要，选用直齿圆柱齿轮传动3.起垄机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精4.选小齿轮齿数Z1=25，大齿轮齿数Z2=i Z1=1005.4.2 按齿轮弯曲疲劳强度计算由设计计算公式（12-14）进行试算，即 确定公式内的各计算数值计算载荷系数K Kt=1.3计算扭矩T1=49.22NmT2=47.75Nm齿轮传动齿宽系数 查机械设计课本，根据表12-7选取齿宽系数=1查表12-12查得材料弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2 。由图12-13按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=710MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限=580MPa。由式（12-15）计算应力循环系数 N1=60n1jLh=601040110000=6.24108N2=6.24108/4=1.56108由图12-24查得弯曲疲劳寿命系数；。计算接触疲劳许用应力一般可靠度（失效概率不大于），安全系数S=1.2，由式12-11得 =639MPa=522MPa初步计算的小齿轮直径 =64.7mm 取d1=65mm初步齿宽b=d1=65mm校核计算 圆周速度V V=3.54m/s齿数Z和模数m初取齿数 Z1=25，Z2=iZ1=100 m=d1/z1=65/25=2.6由表12.3.取 m=2.5则 z1=65/2.5=26 Z2=104使用系数KA 由表12.9 KA=1.5动载系数KV 由图12.9 KV=1.2齿间载荷分配系数KH 由表12.10 先求 Ft=1514 N =34.94N/mm100N/mm=1.88-3.2(+)COS =1.88-3.2(1/26+1/104) =1.73Z=0.87KH=1.32齿间载荷分布系数KH 由表12.11 KH=A+B()2 +C10-3b =1.17+0.1612+0.6110-365 =1.37载荷系数K K=KAKVKHKH=3.26节点区域系数ZH ZH= 2.5验算 H =189.82.50.87=516MPaH2 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。确定传动主要尺寸实际分度圆直径d 因模数取标准值时，齿数已重新确定，但并未圆整，故分度圆直 不会改变，即 d1=mz1=2.526=65mm d2=mz2=2.5104=260mm中心距a a=162.5mm齿宽b b=65mm齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数Y Y=0.25+=0.68 （式12.18）齿间载荷分配系数KF 由表12.10 ，KF=1/Y=1/0.68=1.47齿向载荷分布系数KF KF=1.38载荷系数K K=1.51.21.471.38=3.65齿形系数YFa 由图12.21 YFa1=2.46 YFa2=2.19应力修正系数YSA 由图12.22 YSA1=1.65 YSA1=1.8弯曲疲劳极限Flim 由图12.23c Flim 1=600MPa Flim 2=450MPa弯曲最小安全系数SFmin 由表12.14 SFmin =1.25弯曲疲劳寿命系数 由图12.24 YN1=0.95 YN2=0.97尺寸系数YX 由图12.25 YX=1.0许用弯曲应力【F】 【F1】=456MPa 【F2】=349MPa验算 F1 = 95MPa F2 = 93MPa传动无严重过载，故不作静强度校核。5.4.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 5.5 轴的设计5.5.1 轴的基本数据由表2可知变速箱轴输入的功率P1=5.36KW ，变速箱轴输出的功率P2=5.20KW；变速箱轴输入的转矩T1=49.22Nm，变速箱轴输出的转矩T2=47.75Nm；变速箱轴输入的转速N1=1040r/min，变速箱轴输出的转速N2=260r/min；5.5.2 高速轴的设计1. 确定高速轴的最小直径 选取轴的材料为40Cr调质处理，按机械设计书中要求取A0=105，则得： 综合轴的强度，以价格要求，取d1=25mm2.轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 由于安装带轮，所以该段直径尺寸选为25mm， 考虑到轴向定位可靠，所以段直径选为30 mm， 段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有 2mm 的圆角，根据机械设计手册，轴承选用6207型深沟球轴承，即该段直径定为35mm，外径72mm，厚度21mm， 段轴为小齿轮，齿顶圆直径为70mm， 、 轴肩固定轴承，直径为45mm， 段轴要安装轴承，直径定为35mm。 各段长度的确定 连接大带轮，长度为70mm， 段长度为100mm， ，为滚动轴承部分，长度定为23mm， ，为中间间隙，长度定为20mm， 为齿轮部分，长度定为65mm。5.5.3 低速轴的设计1.确定低速轴的最小直径 选取轴的材料为40Cr调质处理，按机械设计书中要求取A0=105，则得 综合考虑，d2=35mm2. 低速轴结构设计根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 由于安装带轮，所以该段直径尺寸选为35mm， 考虑到轴向定位可靠，所以段直径选为40 mm， 段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有 2mm 的圆角，根据机械设计手册，轴承选用6207型深沟球轴承，即该段直径定为45mm，外径100mm，厚度27mm， 段轴为小齿轮，齿顶圆直径为35mm， 、 轴肩固定轴承，直径为50mm， 段轴要安装轴承，直径定为45mm。 各段长度的确定 连接大带轮，长度为70mm， 段长度为100mm， ，为滚动轴承部分，长度定为27mm， ，为中间间隙，长度定为20mm， 为齿轮部分，长度定为65mm。 低速轴的总长为329mm。5.5.4 刀轴结构的设计轴的结构设计包括定出轴的合理的外形设计和全部的机构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式：轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装配和调整；轴应具有良好的制造工艺等。 拟订轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定轴的基本形式。起垄刀轴为垂直安装，配置方案为：密封圈、下端轴衬、上端轴衬、齿轮、轴端螺母依次从轴的上端向下端安装。 1刀轴 2轴端螺母 3 滚动轴承 4密封圈 图4-2刀轴及其上零件装配示意图为了防止轴上零件受力时发生沿轴或周向的相对运动，轴上除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。轴向定位油封下端用弹簧挡圈定位，上端以刀架定位；下端轴承内圈以刀轴定位，外圈以刀轴架定位；上端轴承内圈以轴端螺母定位，外圈以刀轴架定位。周向定位轴端螺母上的键定位各个轴段直径和长度的确定根据轴上的各零件的尺寸即可定出刀轴各段的尺寸。总长度有主体箱的下部尺寸来确定。故可确定刀轴长度l=112cm。 1-轴头 2-起垄刀 4-刀轴 5-花键半轴 图4-3刀轴结构示意图5.6 链轮的设计 链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 链的排数愈多，承载能力愈高，但链的制造与安装精度要求也愈高，且愈难使各排链受力均匀，将大大降低多排链的使用寿命，故排数不宜超过4排。当传动功率较大时，可采用两根或两根以上的双排链或三排链。 链传动并不减速，依据机械设计手册上的数据，选择滚子链的型号为12A。具体参数如下： 链节距P=19.05mm 滚子外距dr=11.91mm 销轴直径dz=5.94mm 内链节内宽b1=12.57mm 内链节外宽b2=17.75mm 内链板高度h=18.08mm 排距pt=22.78mm计算得出 分度圆直径d=145.95mm 齿顶圆直径da=157.86mm 齿根圆直径df=134.04mm 图5.1 链轮5.7 变速齿轮箱的设计起垄机变速齿轮箱用螺钉固定在拖拉机变速箱上，箱内有一根传动轴，其上套着大小两个齿轮，分别与行走部分变速箱内刀轴传动齿轮啮合。齿轮的两端面制有牙嵌式离合器的棘轮，两齿轮中间有一个离合套，该套能在传动轴有花键的部分左右移动。用刀轴变速拨叉移动离合套，使其与其某一侧的齿轮啮合，就能通过刀片传动轴及刀轴传动箱内的四个齿轮，使刀轴高速或者低速旋转，进行工作。 5.8 旋耕中消除漏耕作装置中间传动起垄机的传动箱设在刀轴中间，有一定的宽度，刀片在旋转工作时要让开箱体，为保证安全，还要求刀片与箱体之间保留一定的间隙，因此，箱体宽度和这个间隙就成了耕地时的漏耕地段。所以必须设计消除漏耕的装置，在这里采用在刀轴上安装特殊结构的刀片来实现，当刀轴旋转时，刀片即能切割箱体下面的土壤，又能让开箱体，不和箱体相碰。故可采用下图所示刀具进行消除漏耕。 图5.2消除漏耕刀具 结 论 在做毕业设计的过程中，我跑图书馆和上网查资料，严老师和吴老师给了我很大的帮助，也给了我不少建议和方案，付出了很多的时间与精力，让我少走了很多的弯路，才能让我顺利完成了以前从没接触过的农机设计。此次设计我主要做了如下几点工作： 1.查找相关资料。前期资料的收集是毕业设计的基础前提，没有对自己课题很好的了解是做不出出色的设计的，前期我主要对起垄机进行相关资料的查询。 2.确定主要结构。确定起垄机需要才能合理的完成机构的设计。 3.起垄刀具部分的设计。起垄刀具是重要部件，它的设计有刀具的类型、长度、刀刃倾角、入土倾角、刀具宽度。通过选型、计算，得出了起垄刀具相应的尺寸。 4.对传动部分进行设计。主要进行了传动部件的选择，传动方案示意图的绘制，减速器的设计和校核。这一次的设计让我感受颇深:1.设计是一项不断完善的过程。设计是一个不断完善的过程，每一次的设计都是在原有基础上的改进，我们的主要任务就是对其结构进行不断的完善，使其结构合理化，操作简单化，成本最低化，技术现代化，以使其更加完善，更能适应社会的发展。2.设计是一个创新的过程。设计本身就意味着创新，任何一次设计，都是根据由于社会生产的需要而产生，这就要求我们只有不断创新，才能使我们或我们的企业更好的生存和发展。 参考文献1 农业机械设计手册（下册），农业机械化科学研究所编，机械工业出版社.1972年；2 蒋晓主编Auto CAD2008中文版 ，清华大学出版社，2008年；3 旋耕机，农业机械部南京农业机械化研究所编，江苏科学技术出版社，1978年；4 邱宣怀，郭可谦，吴宗泽，汤绍模，郭芝俊，黄纯颖，杨景蕙编著，机械设计（第四版）.高等教育出版社，1997年；5 蔡春源主编，机械零件设计手册（第3版），冶金工业出版社，1995年；6陈于萍，周兆元主编，互换性与测量技术基础（第二版），机械工业出版社2009年；7 清华大学 吴宗泽 北京科技大学 罗圣国 主编，机械设计课程设计手册（第二版），高等教育出版社，1999年；8 董国耀 主编，机械制图.北京理工大学出版社，1998年；9 李宝筏 主编，农业机械学.，中国农业出版社，2003年；10 吉林工业大学合编，农业机械理论及设计(上册) .镇江农业机械学院，.中国工业出版社，1961年；11 编辑委员会 编，机械工程手册.第11卷机械产品（一），机械工程手册，电机工程手册 机械工业出版社.1982年；12彭毛玷，张建领，梁政主编，拖拉机配套旋耕起垄机设计与研发，华东农业大学，2010年；13王建超主编，ANSYS在旋耕起垄刀片设计中的应用，华东农业大学，2012年；14席伟光，杨光，李波主编，机械设计课程设计，高等教育出版社，2002年；15机械设计师手册，机械工业出版社，1987年； 致 谢 能够顺利完成毕业设计，我真的十分感谢严老师和吴老师的帮助，没有他们的精心点拨，热忱鼓励以及严格把关，我就无法顺利完成毕业设计。吴老师毁人不倦的精神和严谨的治学态度深深的感染着我从他的身上，我学到了许多书本上难以学到的东西，这些将对我今后的生活和工作有很大的帮助。严老师虽不是我的指导老师，但对我课题上的指导是孜孜不倦，一点也不怕麻烦，就算是最简单的农机方面的常识，严老师都会耐心的教我们，在此，我想对严老师表示崇高的敬意和真挚的感谢！在大学四年的学习过程中，得到了工学院各位老师的教育和指导，在此也表示衷心感谢。最后我要感谢我的母校江西农业大学，愿她的将来更加美好。25