1G-100型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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滾動(dòng)軸承的計(jì)算和選擇 16 6.3.1 軸承假定載荷 Q 值的計(jì)算16 6.3.2 軸承工作能力系數(shù) C 的計(jì)算16 6.3.3 軸承選用16 7 結(jié)論17 參考文獻(xiàn) 18 致 謝 19 附 錄 20 1 1G-100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 1 前言 經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的努力，中國機(jī)械工業(yè)已經(jīng)逐步發(fā)展成為具有一定綜合實(shí)力的 制造業(yè)，初步確立了在國民經(jīng)濟(jì)中的支柱地位。在新的世紀(jì)里，科學(xué)技術(shù)必將以更 快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個(gè)領(lǐng)域中,而這一切都將大大拓寬機(jī)械制造業(yè) 的發(fā)展方向。 它的發(fā)展趨勢可以歸結(jié)為“四個(gè)化”：柔性化、靈捷化、智能化、信息化，即使 工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換 產(chǎn)品的需要,使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性，使生產(chǎn)推向市場的時(shí)間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制 造靈活多變的靈捷化,還有使制造過程物耗,人耗大大降低,高自動(dòng)化生產(chǎn)，追求人的 智能于機(jī)器只能高度結(jié)合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出 價(jià)值的信息化。 當(dāng)然機(jī)械制造業(yè)的四個(gè)發(fā)展趨勢不是單獨(dú)的，它們是有機(jī)的結(jié)合在一起的，是 相互依賴，相互促進(jìn)的。同時(shí)由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也將會(huì)使它出現(xiàn)新的發(fā)展 方向。前面我們看到的是機(jī)械制造行業(yè)其自身線上的發(fā)展。然而，作為社會(huì)發(fā)展的 一個(gè)部分，它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結(jié)合。21 世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在 它的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。它將使人類不 僅要擺脫繁重的體力勞動(dòng)，而且要從繁瑣的計(jì)算、分析等腦力勞動(dòng)中解放出來，以 便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動(dòng)，智能化促進(jìn)柔性化，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有 更完善的判斷與適應(yīng)能力。 近年來，鹽城拖拉機(jī)制造有限公司發(fā)展迅猛，年產(chǎn) 3 萬臺(tái)系列輪式拖拉機(jī)和 8 萬臺(tái)手扶拖拉機(jī)，銷往國內(nèi) 30 個(gè)省、市和國外 60 個(gè)多國家和地區(qū)。經(jīng)調(diào)查，配套 農(nóng)機(jī)具跟不上主機(jī)迅速發(fā)展的要求。其中包括 15 馬力的手拖仍配置 12 馬力的旋耕 機(jī)，輪式 250、700 型拖拉機(jī)是新產(chǎn)品，也沒有合適農(nóng)具。因此，研制配套旋耕機(jī) 與拖拉機(jī)同步銷售，會(huì)使拖拉機(jī)、旋耕機(jī)兩旺。 我設(shè)計(jì)的是一臺(tái)水旱兩用旋耕機(jī)，與黃海12（15）馬力手扶拖拉機(jī)相匹配， 主要用于水田耕整，也可進(jìn)行旱田耕作?，F(xiàn)有的水旱旋耕機(jī)是耕幅為 0.6 米的老式 機(jī)型，而本課題設(shè)計(jì)的水旱旋耕機(jī)耕幅為 1 米。隨著我國農(nóng)村聯(lián)合收割機(jī)的普遍使 用，機(jī)割后廢拋的秸桿留在田中，會(huì)給夏季插秧帶來很大困難。因此，研制經(jīng)濟(jì)高 效的寬幅水田旋耕機(jī)將深受廣大農(nóng)民群眾的普遍歡迎。 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 2 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 我設(shè)計(jì)的是一臺(tái)水田耕整機(jī)，與黃海12（15）馬力手扶拖拉機(jī)相匹配。主要 用于水田耕作，也可進(jìn)行旱田耕作。為達(dá)到水旱兩用旋耕機(jī)體積小，重量輕，性能 好，操作容易，轉(zhuǎn)動(dòng)方便，適應(yīng)性廣泛，價(jià)格合宜，水旱兩用旋耕機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，一 般中小型機(jī)械廠、農(nóng)機(jī)廠均可生產(chǎn)制造的要求，設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有： a 總體設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)總體方案，采用中間鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)；繪制總裝圖、田間作業(yè)狀態(tài) 圖。 b 零部件設(shè)計(jì)：(a) 旋耕部件圖；(b) 尾輪部件圖；(c) 傳動(dòng)軸、齒輪、鏈輪、 箱體、刀輥等零件圖；(d) 有關(guān)計(jì)算、校核等。 a)、 調(diào)研、收集相關(guān)資料，研究國內(nèi)外各種旋耕機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，結(jié)合 實(shí)際情況，擬定結(jié)構(gòu)方案。 b)、與黃海12（15）馬力手扶拖拉機(jī)相匹配，中間傳動(dòng)，固定聯(lián)接。設(shè)計(jì)內(nèi) 容包括機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀輥、尾輪等，要求結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重心平衡。該機(jī)可 用于水田耕整地，也可進(jìn)行旱田旋耕。各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)藝要求。 c)、編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書等文件。 2.2 設(shè)計(jì)依據(jù) a、設(shè)計(jì)相配套的黃海12（15）馬力手扶拖拉機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)； 動(dòng)力輸出軸傳速：554 轉(zhuǎn)/分；輸出齒輪模數(shù)：3mm； 齒數(shù)：17； 軸距（mm）：800，740，630，570 可調(diào)； 輪胎寬度：200mm；膠輪外徑：600mm；鐵輪（水田用）外徑：800mm； 動(dòng)力輸出齒輪中心軸離地高度：410mm（膠輪） ； 行駛速度（km/h）：1.4，2.5，4.1，5.3； b、耕耘機(jī)械國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 5668.1-1995 旋耕機(jī)； c、開溝機(jī)械國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 72271987 開溝機(jī)； d、1G-100 型水田耕整機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 刀輥轉(zhuǎn)速：200r/min 左右； 耕深：水田作業(yè) 1cm；旱田作業(yè)cm； 旋耕幅寬：100cm； e、產(chǎn)品壽命：按 5 年，每年工作 800 小時(shí)計(jì)算。 2.3 設(shè)計(jì)要求 a、設(shè)計(jì)時(shí)考慮加工工藝性和裝配工藝性，盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降 3 低制造成本。 b、通過采用中間傳動(dòng)的形式，省去左右支臂結(jié)構(gòu)，以降低制造成本和解決防 滑輪與左右支臂相碰的問題。 c、與手扶拖拉機(jī)采用左右對(duì)稱配置,以覆蓋拖拉機(jī)全部輪撤，提高作業(yè)質(zhì)量。 d、國內(nèi)原 600mm 旋耕機(jī)鏈條箱體的無效半徑為 95mm，現(xiàn)設(shè)計(jì)的鏈條箱體的無 效半徑擬定為 75mm。這樣，在保持同樣耕作深度的情況下，可使用低一個(gè)檔次的小 旋耕半徑的國家系列的旋耕刀。以降低旋耕作業(yè)時(shí)的功率消耗，確證其寬幅機(jī)具的 總功耗 與主機(jī)動(dòng)力相匹配。 e、產(chǎn)品應(yīng)能滿足農(nóng)藝要求，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。 f、要求該機(jī)與手扶拖拉機(jī)固定聯(lián)接，旋耕作業(yè)應(yīng)能覆蓋拖拉機(jī)輪轍。 g、設(shè)計(jì)時(shí)注意重心位置，與主機(jī)聯(lián)接后盡可能達(dá)到前后平衡。要求刀軸轉(zhuǎn)速 與機(jī)組前進(jìn)速度配置合理。犁刀的入土角以及刀座排列采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能 的效果。 h、設(shè)計(jì)一個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)和旋耕、尾輪兩個(gè)組成部件，通過換裝不同的行走輪 以實(shí)現(xiàn)。 i、力求結(jié)構(gòu)簡單可靠，使用安全方便，旋耕犁刀不得與鐵輪相干涉。 j、設(shè)計(jì)時(shí)考慮加工和裝配工藝性，盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降低制造成 本。 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 4 3 總體方案論證 3.1 中間鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 為了克服側(cè)邊傳動(dòng)方案存在輪子壓已耕地留有輪轍和漏耕嚴(yán)重，機(jī)組偏移布置 力不平衡，操作與走直性能較差等缺陷，故設(shè)計(jì)了整機(jī)受力勻稱，剛性好的中間鏈 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案。考慮到改機(jī)構(gòu)為一米工作幅寬，刀軸單懸臂不到 50 厘米，并可從 一把定刀齒滑切破土，利用左右彎刀對(duì)土壤的撕裂作用，基本上看不到明顯的漏洞。 而中間鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案可使機(jī)器面貌全新，既能增加工作幅寬，受力勻稱，提高與 手拖配套的合理性，又能使結(jié)構(gòu)極為簡單、緊湊，有利于機(jī)組的對(duì)稱布置與縱、橫 向平衡，能降低功耗，減輕重量，改善工藝，降低制造成本。由于鏈條熱處理質(zhì)量 的不斷提高和設(shè)計(jì)有新穎技術(shù)結(jié)構(gòu)的鏈條自動(dòng)張緊機(jī)構(gòu)，可以保證鏈傳動(dòng)在旋耕機(jī) 工作中的可靠性能。而鏈傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)有大為簡單，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，故設(shè)計(jì)采 用了中間鏈傳動(dòng)方案，對(duì)樣機(jī)的性能、指標(biāo)、 ，特別是經(jīng)濟(jì)效益有明顯的提高。 3.2 主要結(jié)構(gòu)、參數(shù)的設(shè)計(jì)與選擇計(jì)算 3.2.1 耕深 H 和刀滾半徑 Rmax 我省小春種麥要求淺耕，一般為 6-10cm，大春耙水田，要求耕作層上細(xì)下松， 表面平整，土壤通氣性好。耙深一般為 8-12cm，因此采用較小的刀滾回轉(zhuǎn)半徑 Rmax=198cm,既能滿足我省農(nóng)藝對(duì)耕深的要求，又能降低扭矩和功率消耗。該機(jī)設(shè) 計(jì)有最大耕深為;H 旱=10cm,H 水=12cm，并配有尾輪調(diào)節(jié)裝置，可以作無級(jí)調(diào)節(jié)使 用。 3.2.2 機(jī)組前進(jìn)速度 TV 旋耕機(jī)組前進(jìn)速度 主要由拖拉機(jī)的工作檔位和行走輪的直徑而定，同時(shí)還受 土壤打滑率的影響。該機(jī)旱旋耕時(shí)有直徑為 0.6 米的膠輪或旱地輪，用、檔位 工作，水旋耕時(shí)裝有 0.8-0.9 米的碎伐輪，可用、檔位工作。 表 3-1 機(jī)組在田間實(shí)測速度 機(jī)組作業(yè)檔位 膠輪直徑 （m）旱耕 (Km/h)TV碎伐輪直徑 （m）水耕 (Km/h)TV 0.6 1.4 0.6 2.5 0.8 3.2 0.8 3.2 3.2.3 刀片運(yùn)動(dòng)參數(shù) S、 和 刀n 切土節(jié)距 S 決定旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量的主要參數(shù)。旋耕機(jī)的作業(yè)質(zhì)量必須滿足農(nóng)藝 5 要求。 公式 (3-1)）（刀 cmn/60/max2TVRS 式中：Rmax 最大刀滾半徑（cm）b 刀軸轉(zhuǎn)速刀n 速比系數(shù) Z每切削平面內(nèi)的刀齒數(shù) 公式 (3-2)TTOKVnRV30/max刀 式中： 刀滾圓周線速度（m/s） 機(jī)組前進(jìn)速度（m/s ）T 從公式可以看出，在刀滾最大回轉(zhuǎn)半徑 Rmax 和同一切割小區(qū)內(nèi)刀齒數(shù) Z 確定 后，S 就取決于速度比系數(shù) 。此時(shí)， 又取決于刀軸轉(zhuǎn)速 和機(jī)組前進(jìn)速度 。刀nTV 所以，對(duì)于旋耕機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的作業(yè)質(zhì)量，最終取決于 和 的選取。刀 TV 從大量的實(shí)驗(yàn)資料可知，刀軸轉(zhuǎn)速較高時(shí)，即 值較大，所得切土節(jié)距 S 值較 小，碎土性和溝底縱向不平度都較好。但功耗也隨之拋土、劈土能力增強(qiáng)而顯著增 加，故 值不能過大。根據(jù)手拖旋耕機(jī)的情況，一般取 =3-12 較好。從大量實(shí)驗(yàn)資 料得知，在我省粘重土壤進(jìn)行直旋耕作業(yè)，一般以 =1.5-2.5km/h, =160-T 刀n 250r/min，S=8-14cm 較好。若犁后耙水田，以 =2.5-4km/h, =200-V刀 300r/min，S=14-35cm 就能滿足農(nóng)藝要求。有根據(jù)我國有關(guān)旋耕機(jī)科研成果資料介 紹，直接選耕作業(yè)的最佳刀軸轉(zhuǎn)速為 =240r/min。而本設(shè)計(jì)較多地考慮了犁后耙刀n 水田與旱水田與旱旋耕，因常用工作，機(jī)組前進(jìn)速度較快，工效也高，故刀軸轉(zhuǎn) 速應(yīng)考慮適當(dāng)提高，故選用 =240r/min 左右為宜。并可以計(jì)算得出相應(yīng)的 S 與 刀 值分別如表（3-2） 。從表中數(shù)值可以看出，其 S、 、 的數(shù)值都能分別滿足我省刀n 農(nóng)藝要求，并符合最佳參數(shù)的選擇范圍，可以采用。為了增加刀齒對(duì)土壤的橫向切 割、碎土及起漿作用，還設(shè)計(jì)又可以裝卸的起漿結(jié)構(gòu)。 表(3-2) S 與 值對(duì)照表 機(jī)組作業(yè)檔位 檔（旱旋） 檔（旱旋） 檔（水旋） 檔（水旋） (m/s)TV 0.39 0.69 0.89 1.25 (r/min)刀n 240 240 240 240 12 7.1 5.5 3.9 S(cm) 10 17.4 22 31 3.2.4 功率及耕副寬度的計(jì)算 考慮到柴油機(jī)在農(nóng)田作業(yè)時(shí)功率狀況等因素，實(shí)有功率為 74 ，而動(dòng)力輸出 軸以拖拉機(jī)功率的 75計(jì)算，東風(fēng)-12 型手扶拖拉機(jī)輸出軸（齒輪）的輸出功率為 。輸N =輸 W491067.5.07412馬 力 根據(jù)機(jī)械工程手冊第 65 篇“農(nóng)業(yè)機(jī)械”旋耕機(jī)的功率可以計(jì)算： 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 6 (3-3)BHVKBHVKNTXTX3.175/10輸 式中： 旋耕機(jī)的比阻（ ）2/kgcm 4321g 耕深（ cm） 機(jī)組前進(jìn)速度（m/s ）T 工作幅寬（ m）B 當(dāng)直接旱旋耕，用檔位工作， =11cm 時(shí)，H 已知： =0.39m/s, =240 r/min, S=10cmTV刀n 查表得： 68.0,1.,95.0,.,2.1432KKKg 768190X 耕幅 cmVNBT 52.139./.3./ 旱 1 米幅寬時(shí)刀軸的功耗為： WHX 408.0.3. 馬 力旱 當(dāng)旱旋用檔位工作，H=9cm 時(shí)， 耕幅 KT 5.169.74.1/6.1/ 扭旱 1 米幅寬時(shí)刀軸功耗： BVNX 4703.09.033. 馬 力旱 當(dāng)水旋耕用檔位工作，H=12cm 時(shí)， =0.89 m/sTV 查表得： 4.0 45.1.9521XK 耕幅 mB08.3/67.水 刀軸功耗： WHBNTX 4710.689.12.3馬 力水 從上述計(jì)算結(jié)果，可初取耕幅寬度 B=100cm,當(dāng)水田土質(zhì)松軟，耕深較淺或耙第二 遍的時(shí)候，可以考慮用檔工作。 試驗(yàn)資料證明：由于旋耕刀切土?xí)r，土壤的反推力和拖拉機(jī)的前進(jìn)方相同，當(dāng) 在空擋位使用旋耕機(jī)時(shí)，拖拉機(jī)往前跑的很快，因此行走功率的消耗 非常小，行N 一般 =0.4-0.87KW(0.3-0.5 馬力)，僅克服滾動(dòng)阻力（滾動(dòng)阻力系數(shù) f=0.1）,現(xiàn)行N 有拖拉機(jī)功率 ,總傳動(dòng)效率 ，傳動(dòng)損失KWe48.6.874.012馬 力額 85.0 為 ,故機(jī)組的工作的功率消耗 :WQ95.486 耗eQN行旋耗 當(dāng)直接旱旋耕用檔位工作，耕深 H=11cm 時(shí)，耗用功率較大，其值為：N53709.034e 行旋耗 有用功率儲(chǔ)備為： e186耗額 旋耕機(jī)的功率利用率為 83。 從上述計(jì)算和分析，我們認(rèn)為該機(jī)的耕幅和功率匹配是合理的，又有理論和實(shí) 踐證明，故本設(shè)計(jì)的功率匹配較為合理、先進(jìn)，能充分發(fā)揮手扶拖拉機(jī)配套在農(nóng)忙 時(shí)獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 3.3 旋耕刀滾的設(shè)計(jì) 7 3.3.1 彎刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的確定 型系列彎刀采用阿基米德螺旋線為側(cè)刃刃口曲線的滑切性能較好，橫、彎半徑 r=30，彎折角 Qmax=37,橫刃鏟掘面的拋土覆蓋性能也較優(yōu)越。新系列彎刀的功率 都稍小于老產(chǎn)品旋耕刀片。彎刀仍是水、旱地通用的較好刀型。型刀主要用于水 田綠肥、稻茬和麥茬較多及粘重田地耕作。T 型刀的刀軸管稍大，能改善水田纏草 性能。從節(jié)能和有利于降低阻力，提高滑切和粘重土壤的適應(yīng)性能，我們選用了新 系列標(biāo)準(zhǔn)件 IIT195 型彎刀比較合理，先進(jìn)。其主要參數(shù)為： 彎刀型號(hào)：IIT195 最大刀滾半徑： Rmax=195 側(cè)切刃起始半徑：R0=125mm,R1=185mm 彎折角：Qmax=37 刀幅寬 b=50mm 有效切土角：=120 3.3.2 刀座間距 和彎刀總數(shù) 的設(shè)計(jì)和計(jì)算bz 彎刀端部對(duì)土壤適當(dāng)?shù)乃毫褦D壓作用可以降低功耗。但撕裂過大又使土塊均勻 性較差，并使用同一截面相繼入土刀片的切土節(jié)距加大而功耗增加。適當(dāng)提高刀座 間距和選用刀幅較寬的刀齒，可以減少刀齒總數(shù)和降低功耗，參考國外樣機(jī)在水田 作業(yè)時(shí)常取幾個(gè)毫米的重疊效果較好。本設(shè)計(jì)以水、旱兼用，現(xiàn)選用單刀幅寬 b=50 毫米，故取刀座間距為 50 毫米，用于彎向相同的情況而面靠面的對(duì)刀刀座間距為 65 毫米?？紤]在水田作業(yè)中撕裂作用極小，對(duì)降低功耗和保證碎土質(zhì)量都能兼顧， 較為適合。彎刀總數(shù) 可按下式計(jì)算 :z (3-4)bBZ/10z =1000 =20(把)5 式中：B 耕幅（米） 刀座間距（毫米） Z 每切削平面內(nèi)刀齒數(shù) 彎刀總數(shù)取整偶數(shù)z 3.3.3 彎刀在刀軸上的優(yōu)選排列設(shè)計(jì) 彎刀的排列是否合理，在很大程度上決定了旋耕作業(yè)質(zhì)量的好壞，旋耕阻力的 大小和功率消耗等重要性能指標(biāo)。本設(shè)計(jì)吸取了國外樣機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，采用了以幅 寬中央為基準(zhǔn)，左右分成幾個(gè)小區(qū)段的勻稱、對(duì)稱和左右螺旋線排列。著重考慮了 刀軸回轉(zhuǎn)入土的動(dòng)平衡，也考慮了靜平衡等角布置；左右彎刀應(yīng)相繼順序交替對(duì)稱 入土，盡量減少刀齒數(shù)目，以求受力均衡、穩(wěn)定，力求土塊大小勻稱，區(qū)段適中， 表層平整；相鄰兩刀齒的夾角應(yīng)盡量大些，以免夾土、堵泥，又便于制造。根據(jù)日 本板井純、柴田安雄拖拉機(jī)旋耕機(jī)鉈刀的配置設(shè)計(jì)理論 ，經(jīng)綜合分析提出了三 種可行的排列，并對(duì)衡量刀齒排列的一項(xiàng)指標(biāo)；以“推斷扭矩波形法”來檢查旋耕 機(jī)刀齒的排列，并對(duì)個(gè)別刀齒作調(diào)整，從而改善旋耕機(jī)的動(dòng)力性能。最后優(yōu)選出一 種比較合理先進(jìn)的排列方案。從上述理論和優(yōu)選結(jié)果，本設(shè)計(jì)的刀齒排列方案有以 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 8 下特點(diǎn)： a、刀軸每轉(zhuǎn)過 18有一把彎刀入土，勻稱性好。 b、以幅寬中央為基準(zhǔn)，左右分開幾個(gè)區(qū)段呈均勻、對(duì)稱和左右螺旋線排列，不平 衡橫力矩分布比較均勻。 c、左右彎刀從幅寬中央基準(zhǔn)線兩邊相繼交替對(duì)稱入土，軸向受力平衡、穩(wěn)定性好。 d、土塊大小比較勻稱，碎土性能好。 e、從推斷扭矩波形圖上看得出，刀軸的扭矩曲線峰值較為平緩，受力均衡較好。 f、相鄰兩個(gè)小區(qū)的刀齒相互交替工作，使相繼入土刀齒的軸向距離較大，使刀軸 上的扭矩和彎矩較為分散。 g、每個(gè)區(qū)段由三把彎向相同的彎刀組成，耕后地表面起壟適中、表層平整。 h、每相鄰兩把刀齒的夾角不小于 72，不致夾土、堵泥，制造工藝性好。 i、每米幅寬用 20 把彎刀，減少了刀齒數(shù)目，有利于旋耕阻力和金屬耗能的減少 （老式型耕幅 0.62 米的刀齒數(shù)為 18 把，故相對(duì)于老機(jī)型減少刀齒數(shù) 30） 。 3.4 雙油封和擋草圈的設(shè)置 為了提高傳動(dòng)箱刀軸軸承處的密封性能，采用了既封油、又封泥水的雙向安置 兩個(gè)油封結(jié)構(gòu)。為了克服該軸頸處對(duì)油封的擠壓而損壞，特此軸頸處的外刀管上設(shè) 置有一個(gè)迷宮式結(jié)構(gòu)擋草圈，因直徑加大后可以減少纏草，有可以保證密封安全可 靠。 3.5 1G-100 旋耕機(jī)主要技術(shù)規(guī)格及基本參數(shù) 型號(hào)： 1G-100 手扶旋耕機(jī) 型式: 臥式直連接、中間鏈條傳動(dòng) 配套動(dòng)力： 東風(fēng)-12 手扶拖拉機(jī) 外形尺寸： 長 寬 高=1443 1080 630 耕幅寬度： 旱耕 6-10cm 水耕 8-12cm 作業(yè)速度： 旱耕、檔位（0.39m/s、0.69m/s） 水耕、檔位（0.89m/s、1.25m/s） 刀軸轉(zhuǎn)速： =240r/min刀n 刀滾半徑： Rmax=195mm 相鄰切削面間距：50mm、65mm 每切削平面內(nèi)的刀齒數(shù)：Z=1 把 刀齒總數(shù)： =20 把z 9 4 總體結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計(jì) 4.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 該旋耕機(jī)的主要由中間傳動(dòng)箱體、左右刀軸管、機(jī)架、尾輪機(jī)構(gòu)、乘座裝置和 防護(hù)罩等七個(gè)部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖，其動(dòng)力傳動(dòng)路線示意圖如圖。 4.2 主要結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì) 4.2.1 旋耕刀軸的位置的設(shè)計(jì) 旋耕刀軸的位置，是在保證拖拉機(jī)下水田配置有直徑 900 毫米的碎伐輪時(shí)沒有 干涉，并留有間隙 24 毫米和滿足耕深的條件下，通過作機(jī)動(dòng)圖找到最佳的位置設(shè) 計(jì)而成。 4.2.2 尾輪機(jī)構(gòu)位置的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)借用了原 1G-0.6 老旋耕機(jī)的尾輪機(jī)構(gòu)，僅是和現(xiàn)有的新結(jié)構(gòu)機(jī)架重新 布置其位置和聯(lián)結(jié)。在保證機(jī)組能滿足最大耕深和要求的運(yùn)輸間隙為前提，通過作 機(jī)動(dòng)圖找到的最佳位置設(shè)計(jì)而成。 4.2.3 機(jī)組平衡性能 由于該機(jī)組的結(jié)構(gòu)布置和刀齒入土都為左右對(duì)稱，受力均勻，橫向平衡較好。 該機(jī)采用中間鏈條傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)極為簡單、緊湊，旋耕機(jī)重量明顯減輕，故有機(jī)組的 縱向平衡較好。工作時(shí)尾輪的下陷和壓力較小，功率偏低，轉(zhuǎn)向靈便。 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 10 圖 4-1 總體結(jié)構(gòu)示意圖 4.2.4 定刀齒的布置 在中間傳動(dòng)箱體厚度為 6cm 部位，因兩邊旋耕刀齒不能進(jìn)入，單靠土塊的少量 撕裂作用不能達(dá)到作業(yè)質(zhì)量和要求，故設(shè)計(jì)了在該傳動(dòng)箱體下方，配置有一把 2 厘 米厚滑切固定刀齒，先將中心線處滑切劈破，再讓兩側(cè)的旋耕刀齒對(duì)剩下的各有 2 厘米寬之土帶進(jìn)撕裂和翻修，然后被碎土覆蓋，從而基本上克服了該部位的漏耕。 圖 4-2 動(dòng)力傳動(dòng)路線示意圖 11 5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 近年來，隨著我國鏈條熱處理技術(shù)和產(chǎn)品性能質(zhì)量的不斷發(fā)展、提高，伴隨著 新的鏈傳動(dòng)張緊機(jī)構(gòu)的不斷合理、完善，鏈條傳動(dòng)已在國產(chǎn)中、小型旋耕機(jī)得到廣 泛使用。本設(shè)計(jì)采用技術(shù)新穎、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的單排套筒滾子鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 圓弧形張緊板簧片的一端鉸接的板簧座用螺栓固定在箱壁上，簧片的另一端平靠在 鏈箱下壁上，當(dāng)鏈條別磨損的松動(dòng)較大時(shí)，可以從箱壁外調(diào)節(jié)頂住螺栓，改變簧片 一端的位置，保證始終處在良好的張緊狀態(tài)。 5.1 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈節(jié)距 t 的確定 根據(jù)：傳動(dòng)功率 N=12x0.74=8.88 馬力=6.53KW 計(jì)算功率 (5-1)NKcF =1.2 6.53=7.8KW 式中 為載荷系數(shù) 特定條件下單排鏈傳遞的功率 O (5-2)paZCON1/ =7.8 KW14.87.085.6 式中： 小鏈輪的齒數(shù)系數(shù)K 傳動(dòng)比系數(shù)1 中心距系數(shù)a 鏈的多排系數(shù)p 因?yàn)椋撬俣?秒弧 度 /2560/14.320 根據(jù) 可由功率曲線圖查的鏈節(jié)距 t 的值為 25.40，故選用鏈 16A（即原，和ON TG254） 。 大、小鏈輪齒數(shù) 、 的計(jì)算：大Z小 在原有最小齒數(shù) 12 的基礎(chǔ)上來綜合考慮受力磨損、重量的總體結(jié)構(gòu)等因素， 選出 =11，再從所需工作轉(zhuǎn)速 =240r/min，計(jì)算出 Z 大。小 刀n 查東風(fēng) 12 手拖設(shè)計(jì)計(jì)算原配旋耕機(jī)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分。6.219轉(zhuǎn)n 因?yàn)?：219.6 / =240 轉(zhuǎn)/分大Z小 所以： =240 / =240 11/219.6=12.02大 小 轉(zhuǎn) 圓整后?。?=12 齒大 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 12 =11 齒小Z 實(shí)有刀軸轉(zhuǎn)速： =E / =219.6 12/11=239 轉(zhuǎn)/分刀n大 小Z 選定中心距 A 根據(jù)本設(shè)計(jì)總體布置和機(jī)動(dòng)草圖的要求，用作圖法初定中心距 mm。410OA 鏈輪軸孔直徑 hd 查表有： =38mm 作用在軸上的壓力 Q 考慮機(jī)械傳動(dòng)效率為 0.8 和拖拉機(jī)輸出軸功率按 0.85 計(jì)算，旋耕扭矩功率為 。扭N =12 0.8 0.85=8.2 馬力=6.04KW扭 圓周力 NkgfP2.5491 =1.25 554=692.5kgf=6786.5NKy 式中 軸上的壓力系數(shù) 鏈條節(jié)數(shù) pL 200 /(/t2/2 ）（ 小大小大 ZAZtA =44 節(jié) 鏈條長度 L L= t=44 25.4=1117.6mmp 定中心距 A A=( -Z)/2 t=(44-11)/2 25.4=412.75mm 但考慮裝配圖工藝應(yīng)留有一定的松度，最后張緊機(jī)構(gòu)壓緊，故決定將中心距 A=410.5mm 鏈條速度 V V=znt/60 1000=11 238.36/60 1000=1.11m/s 5.2 鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 分度圓直徑 d m14.98637.425大 0小 齒頂圓直徑 a 5.2.）（大d14352）（小 齒根圓直徑 f 為鏈條滾子直徑 15.88mm1f大 dm26.8.98大d74560小f 齒寬 b 查表得：b=14.6mm 13 6 主要零部件強(qiáng)度計(jì)算 6.1 鏈傳動(dòng)的強(qiáng)度的磨損核算 鏈上的總載荷 P (6-1)321K 式中 圓周力 由離心力產(chǎn)生的拉力 鏈工作時(shí)松邊上的拉力3 工作特性系數(shù) 5421KK =1.3 1.1 1 0.8 1 =1.14 因?yàn)椋?WN0.6.3馬 力扭 NkgfP5429/2875/751 扭 因 n=8.2 式中：Q鏈條截?cái)噍d荷 n 安全系數(shù) 磨損核算： T= (6-2)KFP/ = 54614.2531P 式中： 鏈節(jié)鉸鏈上許用的單位壓力 F 鏈支承面積 驗(yàn)算結(jié)果，選用節(jié)距 t =25.4 毫米的單排套筒滾子鏈 16A 是合適可靠的。 6.2 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算和疲勞強(qiáng)度校核 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 14 已知條件：軸扭矩功率 =8.2 馬力 =219 轉(zhuǎn)/分扭N軸n 有扭矩 軸扭扭 nM/2.716 =716.2 8.2/219 =2682kgf cm 齒輪外徑 d=128mm,鏈輪直徑 D=98mm,軸的材料為 45 鋼，鏈條與水平傾斜 。42 傳動(dòng)軸的初步強(qiáng)度計(jì)算 作用在軸上的力 圓周力 =4106.2NkgfMP4198.2/6d/扭 徑向力 =1499.4N5304192tan 圓周力 =5306.6NfDQ7./0扭 垂直作用力 =6164.2NK0軸 軸上垂直力 =4125.8Nkgf421sin6si 軸上垂直力 =4576.6N6942 圖（3）傳動(dòng)軸各點(diǎn)受力示意圖 軸承處反作用力和合成力 水平力 cbaQcbPRA /)( =（153 64+467 26） 14 = 152kgf=1489.6N 水平力 aB/)( =（467 )80531 = 468kgf=4586.4N 垂直力 cbaQcbPRA /)( 15 =（419 14/)264 = 262kgf=2567.6N 垂直力 cbaQbaRB /)( = )80912 = 578kgf=5664.4N 合成力 5.2()(AAR = 62 =303kgf=2969.4N 合成力 5.02)()(BBR .24857 =744kgf=7291.2N 合成彎矩和相當(dāng)彎矩 剖面：合成彎矩 5.02)(M = 5.02a(aAAR =2423kgf cm 相當(dāng)彎矩 5.0d）扭當(dāng) =2844kgf 剖面：合成彎矩 5.02)( = 5.02a(aBBR =1984kgf cm 相當(dāng)彎矩 5.02）扭當(dāng) dM =2689kgf cm 剖面：合成彎矩 0 相當(dāng)彎矩 當(dāng) 查表得： =650 I2/cmkgf2/10cmkgfI 59.6/I 由上面的計(jì)算可知，危險(xiǎn)剖面在剖面 I 和剖面 II 處，并確定軸的各部結(jié)構(gòu)尺 寸，取兩軸承處的軸頸相等，并通過軸承的強(qiáng)度計(jì)算選用軸頸為 30 毫米，并確定 配合精度再進(jìn)行校核計(jì)算。 傳動(dòng)軸的疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度校核計(jì)算： 最小許用安全系數(shù) n =n321 查表得： ， ，.124.374. 從相當(dāng)彎矩圖可以看出，在剖面 II 處彎矩最大，在同樣大的軸頸 38 在剖面 II 處為最危險(xiǎn)面，故校核剖面該處。 已知：d=38mm 處鏈輪與軸為花鍵聯(lián)接配合，表面粗糙度為 1.6。 查表得： =2.056.1KT 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 16 8.086.0 9251 =0.45 51 最大彎曲應(yīng)力： 23/68.0/4/ cmkgfWMI最 大 最大扭矩應(yīng)力： /45.2/69/ f扭扭最 大 只考慮彎矩時(shí)的安全系數(shù) ， （因?yàn)閷?duì)稱循環(huán)應(yīng)力 ， ）n0ma =3.49n 只考慮扭矩時(shí)的安全系數(shù) =3.65 剖面 II 處的總安全系數(shù) 37.2n54. 故安全可靠。 6.3 滾動(dòng)軸承的計(jì)算和選擇 6.3.1 軸承假定載荷 Q 值的計(jì)算 公式： (6-3)ZWFBKR 式中： 軸承的徑向負(fù)荷 軸承負(fù)荷性質(zhì)對(duì)軸承壽命影響的系數(shù)FK 軸承工作溫度對(duì)軸承壽命影響的系數(shù)W 齒圈或外圈旋轉(zhuǎn)的軸承壽命影響的系數(shù)Z 查表得： ， ，4.1FW1ZK 故得： kgfQ6.04.7 6.3.2 軸承工作能力系數(shù) C 的計(jì)算 公式： (6-4)3.0)nh(ZWFBR =744 1.4 19 =29016 式中：n工作轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） ，h軸承工作壽命（小時(shí)） ，考慮了軸承的工作壽 命 h=1000 小時(shí)，查表有 。3).0n（ 6.3.3 軸承選用 查表選用 30 毫米的 7206 軸承的工作能力系數(shù) C=43000,容許靜負(fù)荷 是合理的。軸 承， 說 明 選 用值 都 計(jì) 算 的 對(duì) 應(yīng) 值 稍 大值 和故 該 軸 承 的 7206,210CQQJ 17 7 結(jié)論 a.技術(shù)先進(jìn)性方面 我設(shè)計(jì)的 1G100 型水田耕整機(jī)準(zhǔn)備由傳動(dòng)箱、傳動(dòng)軸、 中央傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和犁刀等組成。在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件和現(xiàn)有旋耕機(jī)通用件， 以降低制造成本。如果設(shè)計(jì)成功,本機(jī)可進(jìn)行旱田旋耕、水田耙整等項(xiàng)作業(yè)，能彌補(bǔ) 現(xiàn)有耕整機(jī)存在功能較單一、生產(chǎn)效率偏低等不足之處。 b.適用范圍 1G100 型水田耕整機(jī)與黃海12 或 15 馬力手扶拖拉機(jī)配套， 也能與東風(fēng)12 或其它牌號(hào)的手扶拖拉機(jī)配套相配套。能夠在水田或旱田作業(yè)。 c.生產(chǎn)條件 一般中小型機(jī)械廠、農(nóng)機(jī)廠均可生產(chǎn)制造。 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 18 參考文獻(xiàn) 1 熊元芳. 水田埋草旋耕機(jī)的試驗(yàn)研究J. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2003， （09）. 2 吳明亮, 陳銳平, 楊良玖 , 姚漢清. 1ZS-20 型水田耕整機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)J. 湖南農(nóng) 業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,(08). 3 李理,霍春明 . 提高旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量的幾點(diǎn)建議J. 農(nóng)機(jī)使用與維修, 2005,(01). 4 李均. 新型微型旋耕機(jī)問世J. 農(nóng)家致富, 2006,(24). 5 楊?，?胡振瑞. 旋耕機(jī)的改進(jìn)技術(shù)及使用中應(yīng)注意事項(xiàng)J. 農(nóng)機(jī)使用與維修, 2006,(04). 6 張小麗 ,張晉國,李江國,李興國. 雙層施肥旋耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)J. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2006,(11). 7 何忠良,辛惠芬 . 旋耕機(jī)刀片排列規(guī)則的探討J. 山西農(nóng)機(jī), 2000,(S1). 8 王躍生,侯志潔 . 傳統(tǒng)耕作與保護(hù)性耕作的逆向碰撞J. 農(nóng)機(jī)市場, 2006,(05). 9 李民杰. 亞澳牌 1GQNB-180 型旋耕機(jī)J. 當(dāng)代農(nóng)機(jī) , 2006,(01). 10 李源俸 ,陳毅培. 變速滅茬旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)研究J. 南方農(nóng)機(jī), 2003,(03). 19 致 謝 本次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次全面考驗(yàn)，它也是對(duì)即將走向社會(huì)的 我們的進(jìn)行的一次有效的訓(xùn)練。在這短短的幾個(gè)月里，在我的不斷的努力下，我現(xiàn) 在回顧這場設(shè)計(jì)，覺得非常的獲益菲淺。我的課題是一個(gè)研究類的課題，它讓我體 會(huì)到做研究的艱難，從苦心設(shè)計(jì)出零件，采集數(shù)據(jù)，然后又要考慮的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析研究，分析工藝系統(tǒng)中加工因素與之對(duì)應(yīng)關(guān)系，查閱了不少書籍，我的理論知識(shí) 與實(shí)踐上的結(jié)合有了很大的提高，鞏固了我以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提高了我的獨(dú)立 分析問題、解決問題的能力。我在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)分析、工藝過程分析、公差配合 等方面建立一個(gè)系統(tǒng)概念，從而提高從事一線工作技術(shù)能力，增強(qiáng)工作協(xié)調(diào)能力。 當(dāng)然我也遇到了不少問題，想到了退縮，但每個(gè)人總得面對(duì)一些困難，在同學(xué)和指 導(dǎo)老師的幫助下，我終于努力的克服了困難。 雖然本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于我水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會(huì)留下 一些不足之處，在此懇請(qǐng)各位專家、老師及同學(xué)指出并原諒。 在本次設(shè)計(jì)的開始到結(jié)束一直得到曹老師的指導(dǎo)和幫助，還有我們這一小組的 全體同學(xué)的，以及給予我?guī)椭脑S多人，我對(duì)你們表示真誠的感謝！ 1G100 型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 20 附 錄 序號(hào) 圖名 圖號(hào) 圖幅 張數(shù) 1 總裝配圖 1G-100-00 10A 2 部件裝配圖 1G-100-01-00 11 3 工作結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖 1G-100-02-00 1 4 犁刀軸 1G-100-03 13 5 傳動(dòng)軸 1G-100-04 1 6 大鏈輪 1G-100-05 1A 7 犁刀傳動(dòng)齒輪 1G-100-06 13 8 小鏈輪 1G-100-07 1 1G-100型水旱兩用旋耕機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要: 水旱兩用旋耕機(jī)具有體積小，重量輕，性能好，操作容易，轉(zhuǎn)動(dòng)方便，適應(yīng)性廣，價(jià)格合宜，水旱兩用旋耕機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，一般中小型機(jī)械廠、農(nóng)機(jī)廠均可生產(chǎn)制造的要求。如果設(shè)計(jì)成功,本機(jī)可進(jìn)行旱田旋耕、水田耙整等項(xiàng)作業(yè)，能彌補(bǔ)現(xiàn)有旋耕機(jī)存在功能較單一、生產(chǎn)效率偏低等不足之處。 我設(shè)計(jì)的是一臺(tái)水旱兩用旋耕機(jī)，與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機(jī)相匹配，主要用于水田耕整，也可進(jìn)行旱田耕作。現(xiàn)有的水旱旋耕機(jī)是耕幅為0.6米的老式機(jī)型，而本課題設(shè)計(jì)的水旱旋耕機(jī)耕幅為1米。 本設(shè)計(jì)與黃海－12（15）馬力手扶拖拉機(jī)相匹配，中間傳動(dòng)，固定聯(lián)接。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀輥、尾輪等，要求結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重心平衡。該機(jī)可用于水田耕整地，也可進(jìn)行旱田旋耕。各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)藝要求。通過對(duì)水田旋耕機(jī)驅(qū)動(dòng)輪與土壤相互作用的力學(xué)特性的分析，結(jié)合水田土壤的力學(xué)性質(zhì)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，研制水旱兩用旋耕機(jī)驅(qū)動(dòng)輪，使該驅(qū)動(dòng)輪具有良好的動(dòng)力性能。 關(guān)鍵詞: 水田旋耕機(jī)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；驅(qū)動(dòng)輪性能 Design of 1G-100-floods, droughts and dual-use Rotary machine Abstract:The floods, droughts and dual-use Rotary machine has small size, light weight, performance, and easy to use, easy rotation. it wide adaptability and affordable. Floods, droughts and dual-use rotary machine has tiller-mobile and flexible.Small and medium-sized general machinery factory. The agriculture of factories can manufacturing requirements. If it can successful design, this machine can be floods and drought rotary,and it can rake the whole paddy field’s operations. It can to cover the existing functions of a rotary-existence’s single and low production efficiency, such as inadequate. I design is one of the floods, droughts and dual-use rotary tiller machine, and it matchs with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor.It not only mainlies for rotary of paddy field, but also for upland farming. The existing floods, droughts and dual-use rotary tiller machine’s rate is the 0.6-metres site in the old models, but the issue of floods, droughts and Rotary machine’s design for the 1-meter site. The design mach with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor . It makes the middle transmission and fixed link. The design elements include rack, drive system, knife rolls, round tail and so on. It requires frame simple and compact,and it requires the focus of balance. The aircraft not only can be used for paddy’s rotary and formation, but also for upland Rotary. Various performance indicators should meet the state standards and agronomic requirements. Through the driving wheel of paddy fields Rotary interaction with the mechanical properties of the soil analysis, combining the mechanical properties of the soil of paddy field, optimized design, development of floods, droughts and dual-use rotary tiller-driving wheel, so that the driving wheel has a good dynamic performance. Key words: Floods, droughts and dual-use rotary machine; innovative design;the performace of driving wheel