三箱传动式旋耕机的设计淮海工学院2

本 科 毕 业 设 计 (论 文)三箱传动式旋耕机的设计The design of rotary cultivator of threecases transmission学 院： 机械工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 机械067 学生姓名： 葛剑刚 学 号： 090612111 指导教师： 卢龙（副教授） 2010 年 6 月毕业设计（论文）中文摘要三箱传动式旋耕机的设计摘 要：我国对旋耕机的研制始于20世纪50年代末，初期主要研制与手扶拖拉机配套的旋耕机，后来研制出与中型轮式拖拉机配套的旋耕机；70年代初完成了与当时国产的各类拖拉机配套的系列旋耕机的设计，并使之得到了推广应用；到80年代，与手扶拖拉机配套的旋耕机由专用型发展到兼用型，由于手扶拖拉机配套发展到与轮式及履带式拖拉机配套。旋耕机在我国的发展经历了单机研制、发展系列产品、新产品开发和换代3个阶段，随着新的种植、耕作农艺的发展和推广，在旋耕机基础上还研制出了多种用途的联合复式作业机。新系列旋耕机采用的新型旋耕刀，综合了合理的速度参数、宽幅和复式作业功能，采用旋耕机基础件组合式结构，可组装在多种机型上，满足不同的用途与农艺要求。为了提高旋耕机工作效率，符合农业发展要求，本设计为宽幅大功率旋耕机，如果按传统方法设计，由于刀轴跨度大，传动不平稳，致使刀轴寿命大大降低，所以我采用三箱传动方案，将拖拉机输入的动力分两处传至刀轴，刀轴受力均衡，传动平稳，刀轴使用寿命提高。关键词：农机；旋耕机；三箱；传动毕业设计（论文）外文摘要The design of rotary cultivator of threecases transmissionAbstract: My rotary cultivator of the 1950s and the 20th century began with the end of the initial development and the main walking tractor supporting rotary cultivator and subsequently developed with medium-wheeled tractor supporting rotary cultivator ;70 1990s was made in China with the completion of the various series of rotary cultivator tractors supporting the design, and has been promoting the application; To the 1980s, from the rotary cultivator and walking tractor supporting dedicated to the development of both type, and by supporting the development of the walking tractor with wheeled and tracked tractors matching. Rotary cultivator in the countrys development has a single research and development series products, new product development and updating of three stages, with new cultivation, the development and promotion of farming techniques, rotary cultivator basis also developed a multi-purpose joint compound operations aircraft. A new series of rotary cultivator new rotary knife, a reasonable speed integrated parameters, and the breadth of operational functions, the introduction of rotary cultivator basis of modular structure, assembly in a variety of models, and techniques to meet the requirements of different uses. In order to improve the work efficiency, With agricultural development requirements,The design for the wide high-power rototiller, if method, the method of traditional design, Due to the large span, transmission shaft, causing instability cutter life greatly reduced. so I use three cases of transmission scheme, separate the input power of tractor in two points to the shaft, knife shaft bearing balanced, stable transmission, improve the knife shafts life.Keywords: farm machinery; rotary cultivator; three cases; transmission目 录1 绪论11.1 课题要求11.2 旋耕机的研究现状与发展趋势12 旋耕机的总体设计32.1 旋耕机的工作原理32.2 拖拉机的选择32.3 旋耕机与拖拉机挂接方式42.4 旋耕机与拖拉机配置形式42.5传动方案设计53 齿轮的设计与校核83.1 齿轮的材料83.2 分传动箱齿轮的设计与校核83.3中间传动齿轮的设计与校核124 轴的设计与校核154.1 轴的材料154.2 轴1的设计与校核154.3 轴2的设计与校核174.4 轴3的设计与校核194.5 轴4的设计与校核214.6 轴5的设计与校核225 工作前的安装与调整236 旋耕机的使用技术要点25结论 27致谢 28参考文献29 淮海工学院二一届毕业设计（论文） 第 28 页 共 29 页1 绪论中国农业正处于从传统农业向现代农业转变的关键时期。在这一进程中，农业机械化的作用越来越显著。其中旋耕机主要用于农田栽植、播种前的耕整地作业。耕后，地表平整、松软、细碎，能够满足精耕细作的农艺要求。在潮湿地或水田上工作时，可减少拖拉机轮子的下陷和打滑丢转现象。旋耕机的发展大幅提高了农业生产效率，旋耕机械在我国已被广泛使用，正逐步发展成为农业机械的一个重要门类。我国现有旋耕机产品系列虽然在名义上可以配套58.873.5kw（80100马力）拖拉机，但实际上因受传动系统强度及结构尺寸、机架结构强度的局限，配套合理范围仅达48kw（65马力）拖拉机。耕深亦局限在旱耕1216cm，水耕1418cm。因此现有产品在品种上尚有大型和深耕型的缺门。90年代以来，有些企业为适应市场需要试图开发大型旋耕机。但因研究设施水平有限，仅采用原有产品外延放大和堆砌材料的方法，没有着重结构改进和参数优化，目前能与200马力以上拖拉机配套的农机具在我国还完全依赖进口。另外我国旋耕机械生产企业规模都比较小，装备差、制造工艺水平低，有些产品出厂质量粗放，可靠性不高，企业低价竞争导致投入创新的部分过少，不利于行业的发展。本次设计为120马力大型宽幅旋耕机，通过采用分箱传动以减小刀轴承受的过大扭矩，提高使用寿命。大幅度提高农机的工作效率，符合旋耕机的未来发展方向，满足现代农业耕作要求。1.1 课题要求 设计一种配套120马力（88.2kw）轮式拖拉机的三箱传动式旋耕机，宽度3.25m，耕深120180mm，刀轴转速200230转/分，功效1520亩/h。要求采用中间箱传动，三点悬挂。1.2 旋耕机的研究现状与发展趋势1.2.1 国内旋耕机的发展现状我国近年来旋耕机的保有量增加很快，为了适应当前的生产形式（规模），为不同机型拖拉机配套，生产了作业幅为1.252.8m多种型号的旋耕机。如南昌旋耕机厂的1GN系列和1G系列多种型号旋耕机；连云港旋耕机集团公司生产的1GE2-210型旋耕机，1GQN-250S型旋耕机等。在黑龙江省农业生产中，使用的机型还有1GHL-280型松旋起垄机、1GSZ-201/280型组合式旋耕多用机、1GZJ-210型旋耕灭茬起垄通用机及1GQH-280D型灭茬旋耕多用机等。很多机型为了适应黑龙江省农艺要求，在旋耕机后部安装了起垄犁铧。为了装配各种不同的工作件组合设计了专门的机架，以提高旋耕机的应用水平。1.2.2 国外旋耕机的发展现状纵观国外旋耕机现状，由于拖拉机功率的提高，具有水平轴旋耕部件的旋耕机更加先进、合理，大大提高了旋耕机生产率。国外大公司的旋耕机的主要参数看，其单位能耗高达280700KJ/m，大约高于翻整地机械能耗的36倍。为了降低旋耕机的单位能耗，现在普遍采用了改进工作部件的几何参数、选用符合旋耕工作部件作业条件的运动参数等方法进行优化设计，以达到降低能耗的目的。此外，为了降低能耗，提高旋耕机的工作效率，在满足农艺要求的前提下，必须采用适合分层作业的生产工艺，设计上强下弱的松土工作部件。目前得到广泛应用的分层作业机具采用的是被动（松土）工作部件和主动（旋耕）工作部件。1.2.3 旋耕机的发展趋势 随着水稻集约化、规模化生产的发展，水田耕整用宽幅高速型旋耕机成为发展方面。水田土壤含水率高，抗剪切、抗压强度特别低，附着力、外摩擦力也接近为零，切土部件与土壤之间存在润滑水膜。因此，大块水田使用大型拖拉机旋耕机组水耕时，为充分发挥其功率，实现高效率、高效益，需要工作幅宽3m以上的宽幅旋耕机。但宽幅又受到道路行驶和入库停机不便的制约，解决途径有二：一是旋耕机采用宽度伸缩或折叠式结构；二是采用适中的幅宽，提高作业速度，从现有的25km/h提高到48km/h。为满足以上要求，需要改进旋耕机及工作部件的结构和参数，研制宽幅高速旋耕机及灭茬、旋耕、旋耙和深施化肥的复式作业机械。 大中型拖拉机具有强劲的动力输出、较大的牵引力和悬挂提升能力，为配套旱地耕作型联合作业提供了先决条件。而旋耕机作为驱动型耕作机械，易于更换和附加工作部件，形成灭茬、深松、碎土、做畦、起垄、开沟、精量半精量播种、深施化肥、铺膜、镇压和喷药等多项作业的结构紧凑的联合作业机组，大幅度提高了生产效率，降低了作业成本。国内现有小批量生产和投放市场的系列旋耕复式作业机具主要配套中型拖拉机，在型机具尚待研制开发。 深耕型旋耕机耕深一般不超过20cm。为了满足增厚土壤熟化层、改善深层透气性以及栽培薯类、根茎类作物需要深耕的农艺要求，近年来国外开发了全幅深旋耕机和间隔窄幅深旋耕机，耕深达到3060cm或90120cm。国内该型产品的开发刚起步，目前已经批出加深型中间传动卧式旋耕机，耕深达30cm。加大旋耕深度的主要难点是引起动力机作业负荷和功率消耗急剧增大，机械强度不足和机组功率不平衡。而大功率拖拉机具有双速独立动力输出轴，可以全功率输出，同时具有多个慢速挡以及爬行挡，这也为配套深耕旋耕机提供了条件。卧式深耕旋耕机在国内外正处于转型期，而国内专家学者认为反转旋耕是一种大有前途的耕耘方式，潜土逆转应用在深耕旋耕机上将更能体现其优越性，目前需进一步开展这方面的研究工作，完善理论，积累经验，开发出成功的产品。 2 旋耕机的总体设计2.1 旋耕机的工作原理旋耕机是一种由动力驱动工作部件以切碎土壤的耕作机械。兼有耕翻和碎土功能，一次作业即能达到土碎地平的效果，而犁耕很难一次造成土壤松碎、地表平整而满足播种或插秧的要求，必须再经过整地才能进行种植作业。因此，用旋耕机耕地可大大缩短耕整地的时间，有利于抢农时和提高功效。图2-1 旋耕刀工作图旋耕机工作时，其刀片随着刀轴由拖拉机动力输出轴驱动作回转运动，同时又随机组前进作等速直线运动（如图2-1所示）。刀片切削土壤时，刀片的绝对运动是由机组的前进运动与刀轴的回转运动所合成。为了使机组能正常工作，刀片在整个切土过程中不能产生推土现象，要求其绝对运动的轨迹为余摆线。在这一余摆线绕圈最大横弦以下任意一点的水平分速度的方向与机组前进方向相反。这样刀片将切下的土块向后抛掷与挡泥罩以及平土拖板相撞击，使土块进一步破碎再落到地面。由于机组不断前进，刀片就连续不断地对未耕地进行松碎。2.2 拖拉机的选择 选东方红X1204型轮式拖拉机。 图2-2 东方红-X1204拖拉机东方X1204大轮拖是在东方红1204大轮拖的基础上改进而成的，120马力，四轮驱动，动力强劲，性能卓越，造型美观，可配套犁、耙、旋耕机、播种机、收割机、青贮机、秸秆还田机等机具进行各种农田作业，并可用于运输等其它作业。 表2-1 拖拉机主要参数 机型东方红X1204 外型尺寸（mm）4770 2330 2960 轴距（mm） 2688.5 前轮轮距（可调）（mm） 18222153后轮轮距（可调）（mm） 16622262最小离地间隙（mm） 470 最小转向圆半径（m） 4.6最小使用质量（kg） 4500变速箱档数 前进/倒退 12/4速度范围 前进（km/h） 2.3430.55 倒退（km/h） 5.0414.27 发动机型号 LR6108T1X 标定功率 (kw) 88.2 额定转速 (r/min) 2400 额定工况燃油消耗率（ g/kwh ） 242 最大提升力悬挂点后610mm处(kN) 26 动力输出轴转速 (r/min) 540/1000 最大配重质量 前/后 (kg) 400/300 动力输出轴最大功率（kw） 78.75最大牵引力 （kN） 40.5 2.3 旋耕机与拖拉机的挂接 旋耕机与拖拉机有三点悬挂，直接连接和牵引等三种连接方式，我国的旋耕机目前采用前两种联接方式。 三点悬挂式旋耕机的悬挂方法类似铧式犁，动力有拖拉机动力输出轴通过万向节传动轴传递至旋耕机第一轴，驱动刀轴工作。旋耕机悬挂装置参数主要根据万向节伸缩轴与前后轴间的夹角大小和旋耕机的通过性能来确定，要求耕作时该夹不超过10；地头转弯提升至旋耕刀离地100250mm时，夹角不超过30。切断动力输出轴动力，提升旋耕机到最高位置时，机下的通过高度一般不400mm，万象节伸缩轴和轴套至少应有40mm的重叠量，还应考虑在最大耕深和提升到最高位置时，机架和旋耕机不碰到拖拉机。三点悬挂式旋耕机能与多种拖拉机配套，挂接方便，使用较多。本设计旋耕机与拖拉机的挂接采用三点悬挂式。2.4 旋耕机与拖拉机的配置型式 旋耕机与拖拉机的配置有两种形式，正配置和偏配置。当旋耕机的耕幅超过拖拉机后轮外缘10cm以上时，采用正配置否则采用偏配置，以消除轮辙，使耕后地表平整，耕幅偏出轮胎外缘的距离大于510cm。为了减少拖拉机对土地的压实，且由于旋耕机的耕幅325cm，大于所配套拖拉机的后轮外缘10cm，所以采用正后配置。2.5 传动方案设计2.5.1 设计方案分析应课题要求为三箱传动，而且采用中间箱输入动力，故减速器采用展开式三级闭式齿轮传动，特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命较长、维护方便，装拆容易，工作可靠。它的结构简图如图2-3所示。图2-3 传动简图 2.5.2 机构运动分析与动力参数选择与计算旋耕机作业时，拖拉机功率的大部分用于驱动刀滚作业，其数值可实测确定。影响功率消耗的因素很多，主要有刀轴转速，机组前进速度，耕深，土壤含水率和土壤坚实度，土质等，此外，残茬，旋耕刀的类型及排列诸因素对此也产生不同程度的影响。可用经验公式2-1估算刀滚工作时消耗的功率。 (kw) (2-1) 式中 耕深(cm)； 机组前进速度(m/s)； 耕幅(m)； 旋耕比阻()，()。已知 a=1218cm 取a=15cm B=3.25 m功效1520亩/h 1亩=666.67 取功效为18亩/h 得 其中 ， =1210.91.10.68=8.07将以上数值带入公式2-1得 40 kw表2-2 动力输出轴型号和参数（GB1592-86）动力输出轴型号123公称尺寸（mm）353545标准转速（r/min）54010001000允许传递最大功率(kw)4892185查表2-2 选取1类。输入轴转速 n输入=540 r/min输出轴转速 =200230 r/min 故传动比2.352.72.5.3 传动装置的运动和动力参数计算查参考文献5中表3-9（各常用传动比的适用齿数），合理分配传动比，初步选定各齿数如表2-3。 表2-3 初步选定各齿数轴的序号12345齿数Z1Z2Z3Z4Z51728133119传动比u1=1.65u2=2.38u3=0.611.46总传动比u总=2.41 各轴转速轴1 =540r/min轴2 =540/1.65=327.3r/min轴3 327.3r/min轴4 =327.3/2.38=137.5r/min轴5 =137.5/0.61=225.4r/min =225.4 (200230) 符合要求 各传动副效率圆锥齿轮传动 =0.96每对圆柱齿轮的传动效率 =0.97每对滚动轴承的传动效率 =0.98万向节的传动效率 =0.98 各轴的传递功率传动轴5 传动轴4 传动轴3 传动轴2 输入轴1 各轴传递转矩0.86106 Nmm1.34106 Nmm0.65106 Nmm1.46106 Nmm0.84106 Nmm3 齿轮设计与校核3.1 齿轮的材料由机械设计手册，考虑到工厂加工条件和减速器要承受很大的转矩，选择大小齿轮材料都为20CrMnTi，渗碳处理，硬度为5560HRC，抗拉强度，屈服强度；精度7级。3.2 分传动箱齿轮的设计与校核3.2.1 齿轮设计参数传递功率 P = 45.1 kw传递转矩 T=1.32106 Nmm r/min r/min传动比 i = 2.383.2.2 设计计算表3-1 圆柱齿轮传动简化设计计算公式齿轮类型按接触强度设计公式按弯曲强度设计公式直齿轮式中符号 a-中心距（mm） -小齿轮的分度圆直径（mm）K-载荷系数,一般可取1.22-小齿轮传递的额定转矩（）u-齿数比-小齿轮齿数-许用接触应力（MPa）-许用弯曲应力（MPa）-齿宽系数注：式中（）项中，“+”号用于外啮合传动，“-”号用于内啮合传动。闭式齿轮结构，硬齿面齿轮，滑移齿轮3采用对称布置（轴钢性较大），齿轮4也采用对称布置（轴钢性较大）取齿宽系数。因两啮合齿轮均为硬齿面，故设计计算时，应同时按接触强度和抗弯强度的计算确定尺寸，并取其中最大值。a.按接触强度设计各原动机载荷特性：工作时所受载荷交变不平稳，冲击大。故载荷系数K=1.4。 b.按弯曲强度设计复合齿形系数=3.8 圆整 m=73.2.3 参数确定由表2-2查得拖拉机动力输出轴离地高度为H=470mm，取耕深a=150mm考虑轴中心距要求。当动力输出轴所连万向节水平时为旋耕机正常作业状态，所以轴2至轴4距离=470-(245-150)=375mm求得 m=7.98圆整 m=8故最终确定三个圆柱齿轮模数 m = 8分度圆直径 齿宽 =0.4 表3-2 分传动箱齿轮尺寸齿轮序号345分度圆直径d（mm） 104248152齿宽b（mm）454045由于旋耕机作业时，所受载荷交变，为提高齿轮承载能力且减小齿轮根切最 小齿数，采用变位齿轮。查参考文献2，初选 =1.12，0.12 =1.12-0.12=1 208mm查参考文献2，查取 = 0.58，= 0.55同理可算出齿轮3的变位系数 = 0.52已知不产生根切的条件 符合条件 表3-3 分传动箱齿轮变位系数齿轮序号345变位系数x0.520.580.553.2.4 齿轮校核齿轮3，4，5材料和模数相同，其中中齿轮3尺寸最小，传递功率最大，若齿3校验合格，则均合格。 a.齿面接触疲劳强度校核强度条件 （3-1） 计算应力 （3-2）许用应力 （3-3） 查参考文献2，节点区域系数 材料弹性系数 接触强度计算的重合度与螺旋角系数 使用系数 动载系数 齿向载荷分布系数 齿间载荷分配系数 齿轮的接触疲劳极限应力 解除强度计算的寿命系数 润滑油膜影响系数 工作硬化系数 接触强度计算的尺寸系数 接触强度最小安全系数 分度圆上的圆周力 许用应力计算应力 比较得 结果： 校核合格。 b.齿根弯曲疲劳强度校核强度条件 （3-4）计算应力 （3-5）许用应力 （3-6）模数 = 8mm齿宽 b = 45mm复合齿形系数 =3.8抗弯强度计算的重合度与螺旋角系数 齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值 抗弯强度计算的寿命系数 相对齿根圆角敏感系数 相对表面状况系数 抗弯强度计算的尺寸系数 弯曲强度最小安全系数 许用应力 计算应力比较得 结果： 校验合格。故，齿轮3，4，5都满足强度要求。3.3 中间箱齿轮的设计与校核3.3.1 按齿面接触强度设计传递功率P = 47.9kw 传动比 u = 1.65因为该对齿轮为闭式传动，闭式传动可按齿面接触强度估算。 （3-7） 载荷系数 K=1.6转矩 Nmm传动比 u=1.65齿轮接触疲劳极限 齿轮接触强度安全系数 设计齿轮许用接触应力 大端模数 圆整 大端分度圆直径 分锥角 外锥距 齿宽系数 齿宽 取b=44mm实际齿宽系数 中点模数 中点分度圆直径 3.3.2 锥齿轮校核a.锥齿轮齿面接触疲劳强度校核式 （3-8）式中使用系数 动载系数 齿向载荷系数 端面载荷系数 节点区域系数 中点区域系数 弹性系数 螺旋角系数 锥齿轮系数 再和分配系数 许用接触应力 计算接触应力比较得 结果： 校验通过。b.锥齿齿根弯曲疲劳强度校核 计算公式 （3-9）为计算应力，为许用应力数值同前。复合齿形系数 重合度系数 齿根抗弯强度的锥齿轮系数 载荷分配系数 弯曲应力计算值 齿根许用弯曲应力 比较得 结果： 校核通过。4 轴的设计与校核4.1 轴的材料轴的材料选择45钢，经调质处理。查得材料力学性能数据为：抗拉强度 屈服点 弯曲疲劳极限 扭转疲劳极限 许用静应力 许用疲劳应力 4.2 轴1的设计计算4.2.1 按转矩初步估算轴径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速：功率： P=47.9kW根据式 初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。 取轴承处直径为 d=55mm4.2.2 轴的受力分析轴传递的转矩： 齿轮分度圆直径： 分锥角： 圆周力： 径向力： 轴向力： 由图4-1可知，截面B为危险截面。各数据如表4-1。 表4-1 危险截面计算数值 载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的界面的强度，即界面B。轴的计算应力： 前已选定轴材料为45钢，调质处理， 因此 结果：轴的强度满足要求。 图4-1 轴1的弯扭矩图 注：B,C处为轴承安装位置，A处为齿轮安装位置4.3 轴2设计与校核4.3.1 按转矩初步估算轴径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速： 功率： 转矩： 齿轮直径d根据式 初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。 因轴两端有花键传递动力，所以取轴承处直径4.3.2 轴的受力分析 轴传递的转矩： 齿轮分度圆直径： 分锥角： 圆周力： 径向力： 轴向力： 4.3.3 轴的强度校核 作弯扭矩图4-2截面B（危险截面）处各计算数值如表4-2。表4-2 危险截面计算数值 载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的界面的强度，即界面B。轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理， 因此 结果：轴的强度满足要求。 图4-2 轴2的弯扭矩图 注：A,C处为轴承安装位置,B处为齿轮安装位置4.4 轴3的设计与校核4.4.1 按转矩初步估算轴径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速： 功率： 转矩： 齿轮直径d根据式 初算最小值。轴所选的材料为45钢，调质处理。选取。 取轴承处直径 4.4.2 轴的受力分析 轴传递的转矩： 齿轮分度圆直径： 圆周力： 径向力： 轴向力： 4.4.3 轴的强度校核参照图4-2已知： 截面B（危险截面）处各计算数值如表4-3。表4-3 危险截面计算数值载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的界面的强度，即界面B。轴的计算应力 前已选定轴材料为45钢，调质处理， 得 结果：轴的强度满足要求。4.5 轴4的设计与校核4.5.1 按转矩初步估算轴径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速： 功率： 转矩： 齿轮直径d根据式 初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。 取轴承处直径： 4.5.2 轴的受力分析轴传递的转矩： 齿轮分度圆直径： 圆周力： 径向力： 轴向力： 4.5.3 轴的强度校核 参照图4-2截面B（危险截面）处各计算数值如表4-4。表4-4 危险截面计算数值载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和 扭矩的界面的强度，即界面B。轴的计算应力 前已选定轴材料为45钢，调质处理， 因此 结果：轴的强度满足要求。4.6 轴5的设计与校核4.6.1 按转矩初步估算直径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速： 功率： 转矩： 齿轮直径d根据式 初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。 取轴承处直径 4.6.2 轴的受力分析轴传递的转矩： 齿轮分度圆直径： 圆周力： 径向力： 轴向力： 4.6.3 轴的强度校核 参照图4-2 截面B（危险截面）处各计算数值如表4-5。 表4-5 危险截面计算数值载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的界面的强度，即界面B。轴的计算应力 前已选定轴材料为45钢，调质处理， 因此 结果：轴的强度满足要求。5 工作前的安装与调整旋耕作业之前，旋耕刀的排列安装是一项重要的工作。安装不当，将严重影响作业质量，并因刀片旋转不平衡，会导致机件损坏和机组震动增大，且不安全。为使旋耕机在作业时，避免漏耕和堵塞，刀轴受力均匀，刀片在刀轴上的排列配置，应满足以下要求：1) 配置两把以上的刀片，应保证切土量相等，以达到碎土质量好，耕后沟底平整。2) 在刀轴回转一周过程中，在同一相位角，必须是一把刀入土，以保证工作稳定性和刀轴负荷均匀。3) 相继入土的刀片，在刀轴上的轴向距离越大越好，以免发生堵塞。4) 左弯和右弯刀片应尽量交错排列，以使刀轴两端轴承受力平衡。一般刀片按螺旋线规则排列。 旋耕刀的安装方法有三种： 内装法 安装时，全部刀片都朝向刀轴中央，耕后，地面中部凸起。 外装法 除最外端的两刀片内装外，其余刀片全部都向外装，耕后，地面中部凹下。 混合装法 刀片内外交错排列，耕后，表面平整。 旋耕刀片安装时，要注意使刃口朝入土方向。与轮式拖拉机配套的旋耕机，其耕深由拖拉机的液压系统控制。整体和半分置式液压系统应使用位置调节。分置式液压系统使用油缸活塞杆上的定位卡箍调节耕深，工作时操纵手柄放在“浮动”位置上。作业时机架应保持左右水平，前后位置使变速箱处于水平状态。其水平调整是通过悬挂装置的左右吊杆来调整水平的。当拖拉机的前进速度一定时，刀轴转速快，碎土性能好；刀轴转速慢，碎土能力差。而刀轴转速一定时，拖拉机速度快，则土块粗大。一般来说，刀轴的速度通常用慢档，要求土壤特别细碎或耕两遍时，可用快档。旋耕作业耕头遍时，拖拉机用、档，耕二遍时，可用档。6 旋耕机使用技术要点旋耕机的结构、性能和使用操作方法与犁耙大不相同，使用者只有熟悉旋耕机的结构特点、工作原理和性能正确掌握，使用方法才能发挥其功效、防止机具或人身事故的发生。现将其使用技术要点叙述如下：（1）正确选择旋转刀片安装方式不同刀片安装方法可以得到不同的耕作效果。刀片安装分3种：一是常用刀片安装方式，这种排列方式耕作后地表平整，适用于平耕；二是旋耕-开沟联合作业安装方式，这种排列方法耕后地中间开成一浅沟，土块抛向两侧，以利中间开沟作业的进行；三是畦作刀片安装方式，机器跨沟旋耕时，部分土地被抛向沟中达到填沟的作用。进行旋耕作业时，要根据不同农艺要求，选择合适的刀片安装方法。（2）万向节传动轴的安装万向节传动轴由2个活节组成，安装时需注意两点：一是旋耕机在升起或工作状态时，方轴与套既不要顶死，还要有足够的配合长度；二是必须使方轴及套的夹叉处于同一平面内，以免影响作业质量和造成拖拉机与旋耕机传动系统及相关零件损坏。（3）旋耕机的调整左右水平调整。拖拉机停放在平地上，将旋耕机降下使刀尖接近地面，看其左右刀尖离地高度是否一致，若不一致，可通过拖拉机悬挂机构左右提升杆调整，使旋耕机处于水平状态，以保证左右耕深一致。万向节前后夹角的调整。将旋耕机下降到要求耕深时，看其万向节总成前后夹叉是否水平，夹角是否最小，前后夹角是否相等。可用调节上拉杆长度的方法，保证万向节夹角最小，使之处于最有利的工作状态。耕深的调节。通过液压悬挂机构升降来调节耕深。为保证旋耕机作业时耕深一致，可用定位手轮将调节手柄档住或将油缸活塞杆上的定位卡箍调整适当后固定。旋耕机提升高度的调整。由于万向节夹角不宜过大，一般在转弯提升时只要使刀尖离地20cm即可，可以不切断动力输出而转弯空行，如遇过沟埂或道路运输需提升到较高位置限制，在位调节扇形板上的适当位置固定限位螺钉，使位调节手柄在提升时每次都处于同一位置，达到相同的提升高度。（4）前进速度选择旋耕机前进速度选择的原则是满足碎土和沟底平整的要求，即要保证耕作质量，又要充分发挥拖拉机的功率，达到高效、优质、低耗的目的。在一般情况下，旋耕时前进速度为3km/h。（5）作业注意事项机组赴必须平稳。在旋耕机升起状态下，结合动力输出轴，挂上工作档，要柔和地松放离合器踏板，同进操纵液压机构位调节手柄，使旋耕机逐渐入土，到正常耕深。禁止起步前先将旋耕机入土到耕深或猛放入土，因为这会使旋耕机损坏和拖拉机离合器严重磨损，特别严重时会使动力输出轴折断。检修保养旋耕机时，必须切断动力，以防传动部件伤人。旋耕作业中严禁倒车，倒车时需将旋耕机升起。转弯时，必须将旋耕机升起，禁止在耕作中转弯，否则将使刀片变形、断裂，甚至损坏旋耕机。工作时，禁止在旋耕机上或机后站人。注意经常检查万向节插销及十字节档圈，已损坏或技术状态不良时应禁止继续使用，以免发生意外。进行长距离运输或转移时，应拆除与拖拉机动力输出轴连接的万向节，并将旋耕机升到最高位置。结 论通过这段时间的毕业设计，我对农业机械有了更深入的了解，同时也更好的巩固了自己大学四年所学的专业知识。旋耕机传动的合理性，对旋耕机的整地质量影响很大。水平旋耕部件的动力来源于拖拉机的动力输出轴，中间传动装置是万向节和中央调速器。旋耕入土深度小于旋耕工作部件半径的10%20%。考虑到旋耕工作部件半径大小所需的相适应的单位能耗，使旋耕部件的旋耕轴距离地表较低。有的旋耕机依据旋耕部件与耕深的相对关系，把中央调速器直接设计安装在旋耕工作部件的轴上。这样保证了农具的最小能耗、最少的材料消耗和较好的工作质量。由于调速器壳体下是未耕地，存在如何保护好调速器壳体的问题。国产的1G-150旋耕机和1G-140旋耕机等多种机型的旋耕轴配置在地表水平面上或的低于地表。为防止调速器外壳的损坏，在壳体上或前犁柱上安有专用的分土铲。分土铲开出的铧沟被补助整地作业消灭。整地旋耕机的缺点是修理费用高。其主要原因是旋耕部件数量多，易磨损。一般提高旋耕刀寿命的方法是：采用合金熔焊；应用新材料；设计上选择更为合理的配置方案等。致 谢感谢我的设计指导老师卢龙老师和孙星钊老师，感谢他们在设计过程对我细心的讲解与耐心的指导，还有就是孙总工厂的师傅们，他们的详细解释让我对旋耕机有了很深的了解，对我在设计之处的帮助很大。在设计过程中，同组的同学经常集体去工厂测绘，大家在设计过程中能够做到互帮互助，有问题相互讨论共同解决，分享资料，使毕业设计能够更顺利的完成。在看到自己的设计成果时，心中充满了喜悦。感谢卢龙老师孙星钊老师在设计过程中对我的帮助，辛苦你们啦！设计中尚有不足之处敬请老师谅解，并希望老师提出宝贵意见，本人不胜感谢！参 考 文 献1陈志.农用机械设计手册M.北京：中国农业科学技术出版社，2007.2王文斌.机械设计手册（单行本 齿轮传动）M.北京：机械工业出版 社，2007.3濮良贵.机械设计M.高等教育出版社，2006. 4王之栎，王大康.机械设计综合课程设计M.机械工业出版社，2003.5冯辛安.机械制造装备设计M.机械工业出版社，2005.6刘鸿文.材料力学M.高等教育出版社，2004.7大连理工大学工程画教研室.机械制图M.北京：高等教育出版社， 2003. 8王章忠.机械工程材料M.北京：机械工业出版社，2007.1.