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設計題目 小型煙根挖掘機設計
學 院： 金山學院
專業(yè)年級： 機械設計制造及其自動化 2011級
學 號： 116712161
學生姓名：
指導教師、職稱：
2015年 5 月 18 日
- 29 -
目錄
摘要 - 3 -
Abstract - 4 -
第一章 緒 論 - 5 -
1.1煙根挖掘機的研究目的和意義 - 5 -
1.2 煙根挖掘機的簡介 - 5 -
1.3煙根挖掘機的發(fā)展趨勢及前景 - 6 -
1.4 國內(nèi)外煙根挖掘機的研究現(xiàn)狀 - 8 -
第二章 煙根挖掘機工作原理與構造 - 9 -
2.1 煙根挖掘機的工作原理 - 9 -
2.1 煙根挖掘機的構造 - 9 -
第三章 整機方案設計 - 11 -
3.1 總體設計 - 11 -
3.2主要結構的確定 - 11 -
3.2.1動力輸入裝置 - 11 -
3.2.2 整機的基本參數(shù) - 13 -
第四章 煙根挖掘機零部件及參數(shù)的選擇 - 14 -
4.1 動力機的選擇 - 14 -
4.2 傳動比 - 16 -
4.2.1刀軸設計 - 16 -
4.3 鏈的選擇設計 - 17 -
4.3.1.鏈傳動的主要失效形式 - 19 -
4.3.2鏈傳動的計算準則 - 19 -
4.4 刀具的材質選擇 - 22 -
4.5 變速器的設計 - 23 -
4.6 轉動軸的強度校核 - 23 -
4.7支撐架擋板的設計 - 25 -
第五章 設計小結 - 27 -
第六章 參考文獻 - 28 -
第七章 致謝 - 29 -
摘要
煙根挖掘機，又可以稱作是拔桿機。就是用拔桿裝置將煙草、棉花等作物采摘完的根莖自動連根拔起。一些秸稈矮小的農(nóng)作物在田間耕作的時候直接打碎埋入土里，但是像煙草，棉花等作物的根莖比較粗長的不易這樣處理，因此就需要連根拔起再進行二次處理。煙根挖掘機是將作物根莖拔起后便于轉移或者直接將根莖在田里處理粉碎，節(jié)省勞動力，大大減輕了農(nóng)民朋友的勞動強度，便于農(nóng)民進行土壤改良和翻耕，同時也便于充分利用植物根莖資源，一定程度上減少了根莖燃燒帶來的環(huán)境污染，有利于保護大氣環(huán)境，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，便于實現(xiàn)有機農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)。本次設計主要是針對挖掘機的挖掘切割部分和傳動系統(tǒng)的分析設計。
關鍵詞：煙根挖掘機;傳動系統(tǒng)；切割挖掘
Abstract
tobacco root excavator, pulling rod can be described as machine. Is to use pull rod device will be picking the roots of tobacco, cotton and other crops automatically by the roots. Some short straw of crops in the field farming directly break buried in the grave, but like tobacco, cotton and other crops root fairly thick long difficult this kind of treatment, so they need to be uprooted and secondary processing. Smoke root excavator is transferring crop roots pull up later processing crushing in the fields or directly to the roots, the save Labour, and greatly reduce the labor intensity of farmers friends, facilitate the farmers for soil improvement and ploughing, also easy to make full use of plant root resources, to a certain extent reduced the rhizome combustion pollution to the environment, is conducive to protect the atmospheric environment, the development of ecological agriculture, to realize organic agriculture and agricultural sustainable development. This design mainly for excavator digging cutting part and the analysis of the transmission system design.
Keywords: smoke root excavator, transmission system; Cutting excavation section.
第一章 緒 論
1.1 煙根挖掘機的研究目的和意義
我國是全世界全世界最大的煙草生產(chǎn)國和消費國，生產(chǎn)并消費了全球三分之一的卷煙，八項指標位居“世界第一”，烤煙種植面積第一，烤煙產(chǎn)量世界第一，烤煙增長速度世界第一，卷煙產(chǎn)銷量世界第一，卷煙增長速度世界第一，吸煙人數(shù)世界第一，吸煙人數(shù)增加量世界第一，煙稅增長速度世界第一。中國有3.5億煙民，占世界總數(shù)的百分之二十五，其煙草生產(chǎn)占世界的百分之三十五，而煙草銷售占世界的百分之三十二。
據(jù)中國報告大廳發(fā)布的《2013-2018年中國煙草行業(yè)市場調查報告》了解到，中國目前仍然是全球最大的煙草市場，煙草制品消費量約占全球總量的三分之一。2002-2012 年，中國卷煙銷量年均增長 3.7%，稅利貢獻平均增長19.6%，占全國財政收入總額的7%左右。其中，2012年全行業(yè)實現(xiàn)工商稅利8649.39億元，同比增長15.79%，卷煙產(chǎn)銷量4950萬箱，同比增長在2.4%左右，種植烤煙2118萬畝，收購烤煙5474萬擔；戶均收入4.45萬元，同比增長48.4%。根據(jù)各種有力的數(shù)據(jù)報道我們可以看出來，煙草行業(yè)的經(jīng)濟增長目前依然躍居于各行業(yè)之首，成為我國財政收入的支柱產(chǎn)業(yè)。
而目前我國煙草的生產(chǎn)種植主要來源于煙農(nóng)。大多數(shù)的煙農(nóng)在生產(chǎn)過程的還是采用比較落后的人力手動作業(yè)，這就在生產(chǎn)中大大浪費了時間與人力資源。這些在煙草的前期種植過程還還不太明顯，但是后期煙草成熟收獲是就尤為明顯了：煙桿粉碎、秸稈粉碎、煙草培土、煙根挖掘等等，這些工作量大且費力，單單是靠人力作業(yè)完全是不夠的。所以煙農(nóng)目前最需要的就是用農(nóng)用機械來代替人力勞作。所以，對小型農(nóng)作機械用具的開發(fā)研究和探索，對于提高農(nóng)民生產(chǎn)水平和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。
此次設計我們要做的是煙根挖掘機的設計。傳統(tǒng)煙草拔稈機是將煙稈整根拔起，但易導致煙稈打碎殘留，根土分離不夠理想，故現(xiàn)在提出兩段式的收獲工藝，即采用先切割煙稈，再挖掘煙根。為了實現(xiàn)這種新工藝，需要設計出一種小型煙根挖掘機來清除煙稈收獲后的殘留煙根。這種小型煙根挖掘機適用于丘陵地帶的地形地勢運作。
如此通過小型煙根挖掘機在生產(chǎn)中的應用，可以做到節(jié)約勞動力，節(jié)約生產(chǎn)時間，減輕勞動人員的工作量。例如：原本煙根清除是一項費時費力的工作，由于煙根在地里埋得較深，人工勞作時有時必須徒手拔除，這樣做則可能會劃傷皮膚。在應用煙根挖掘機之后，就不會存在諸如此類的問題了，大大節(jié)省的生產(chǎn)時間和勞動力，而且更方便安全。
1.2煙根挖掘機的簡介
煙根挖掘機是一種農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)機械，是一種可進行拔除煙草根桿作業(yè)的拔桿機。煙草根桿作為煙草的一部分，既不宜做燃料進行焚燒，也不宜做肥料直接還田。煙葉采收結束后必須將遺留的煙桿去除干凈并進行相應處理，避免煙桿廢棄物對農(nóng)業(yè)環(huán)境帶來污染。其次，加強對煙桿資源的綜合利用，如制造板材、活性炭等，不僅可以有效處理這些廢棄物，而其可以變廢為寶，提高煙農(nóng)的經(jīng)濟收入。這些處理過程都需要對煙草根桿桿進行拔除并有效地破碎。
1.3 煙根挖掘機的發(fā)展趨勢及前景
近年來，隨著科技科技興煙的意識不斷地增強，在發(fā)展現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)和實行煙葉標準化生產(chǎn)各項措施的推動下，徹底清除田間煙柱殘體，減少初侵染源以減輕第二年病蟲危害在廣大煙農(nóng)心中已形成共識。實踐中，大部分煙區(qū)已經(jīng)將此項工作作為后期田間管理的重要內(nèi)容來抓，但效果不甚理想，部分煙區(qū)尤其是生產(chǎn)技術落后，種植水平低下，煙農(nóng)意識不到位的地方忽視了該項工作，任煙桿，煙根遺留田間。由于煙柱殘體的處理不當導致病蟲危害發(fā)生加劇已經(jīng)給煙葉生產(chǎn)者造成了嚴重影響，并將繼續(xù)帶來后遺癥，而如何有力的組織和引導煙農(nóng)及時清除田間煙柱殘體，并將其正確的處理和有效的利用則顯得至關重要。
煙葉采收后的煙桿，煙根的煙柱殘體是有害微生物的越冬場所，同時也是重要的傳播途徑。若不及時將殘體清除田間，一方面煙桿煙根在田間的繼續(xù)生長會吸收土壤養(yǎng)分，降低土壤肥力，還為病蟲的不斷繁殖提供場所，導致有害生物種群數(shù)量急劇上升，使大規(guī)模病蟲危害暴發(fā)流行;另一方面，病株殘體留于田間，附著其上的有害生物在風等傳播媒介的作用下進一步在不同地塊和地區(qū)間傳播，或煙柱腐爛后病原物直接落入土壤中造成各種有害微生物的擴散，增加土壤中越冬菌和蟲口基數(shù)。煙柱殘體能顯著地增加第二年初侵染源，嚴重的可導致病害大流行，蟲災泛濫。煙柱殘體在田間多留一天就多一分隱患，通常情況下，采拷結束一塊地就清理一塊地，如若沒有足夠的勞動力，也應該在采烤結束后立即進行。煙桿清出煙田后，要在野外不種煙的一塊地統(tǒng)一堆放，待可點燃后及時堆燒，以防止有害生物的繼續(xù)繁殖和傳播。煙草的黑脛病，煙草青枯病，根黑腐等都是根莖病害，根系上攜帶有較多的有害生物，必須清除田間。雖然秸稈還田能增加土壤肥力，但是煙草具有自毒現(xiàn)象，腐爛后產(chǎn)生的化學物質將對下一季的作物生長產(chǎn)生副作用；同時，煙桿上攜帶的病原和蟲原也將隨之進入田間，造成再侵染，導致煙桿還田得不償失。煙桿必須連桿帶根一并拔除干凈，嚴禁用刀砍下煙桿后將煙根煙蔸留在田間。
煙桿的根系非常發(fā)達，煙桿平均直徑（距地面50cm）在30mm左右，高1.6m以上，采用傳統(tǒng)的人工拔出方式非常費時費力。目前采用人工拔除煙桿大約1.5~2畝/人*天，采用機械化拔桿機拔除方式至少達到20畝/人*天；人工拔桿成本大約為50元/畝，機械化拔桿大約15元/畝。而今農(nóng)村勞動力大量外出務工，人力成本逐年增加，以每個勞動力工資為80元/天計算，每畝煙地的煙桿拔除費用為50多遠，煙桿的收獲工作急需一種機械來替代繁重的人工勞動，同時最大程度的節(jié)省勞動成本，為煙農(nóng)增加收益。因此，實現(xiàn)我國煙草拔桿機機械化已成為煙業(yè)生產(chǎn)的一項重大課題。
1.4國內(nèi)外煙根挖掘機的研究現(xiàn)狀
CN101558708 公開了一種煙葉拔桿機，包括傳動機構、掘兜轉子、送桿轉子和集桿箱，所述送桿轉子位于掘兜轉子和集桿箱之間，所述掘兜轉子和送桿轉子相鄰設置，并且軸向平行，所述傳動機構帶動掘兜轉子和送桿轉子轉動，所述掘兜轉子上設有齒釘。該煙葉拔桿機可以一次性連續(xù)將煙桿掘起，將其收集后進行有規(guī)律的堆放，改變現(xiàn)有手工拔或挖的勞作方式，使煙桿拔除實現(xiàn)機械化作業(yè)，大大提高了勞動生產(chǎn)率。
圖1-1我國現(xiàn)有農(nóng)用拔桿機型1
CN201409310 公開了另一種煙草拔桿機，它包括架體，在所述架體上傾斜向上設置有由動力源驅動的相向運動的一對鏈條，在所述鏈條相鄰一側的架體上分別設置有由壓力彈簧控制的鏈條軌道。使用時，用拖拉機作牽引動力，拖拉機向前行走時，煙桿進入兩相向運動的鏈條之間，因兩鏈條為傾斜向上設置，并在其相鄰一側的架體上分別設置有由壓力彈簧控制的鏈條軌道可使兩鏈條能夠相互擠緊，這樣就可以將煙桿緊緊夾住，并隨鏈條向斜上方運動被輕松拔出；雖然煙桿的粗細不一致，因壓力彈簧可自動調整鏈條之間的空隙，使煙草拔桿機能夠適應不同粗細煙桿的拔桿作業(yè)，其結構簡單，操作方便，一小時便可拔掉四畝地的煙桿，與原先人工拔桿相比極大的提高了效率。
圖1-2 簡易拔桿機
上述兩種拔桿機，拔桿原理不同，但基本上代表了國內(nèi)兩大類機型。其中，CN201409310 所述拔桿機，是直接對煙桿進行拔除作業(yè)，功率消耗大。由于煙草根系發(fā)達，拔除過程中容易發(fā)生斷根、斷莖等現(xiàn)象，最終會殘留在土地中，拔除不凈，且所拔除的根莖上的附土仍需人工去除。CN101558708 所述拔桿機，是將煙桿掘起、輸送從而達到拔桿的作用，其掘兜轉子齒釘磨損大，易傷根莖，且輸送機構不能滿足有效集料的要求。另外，上述兩種拔桿機均不具有破碎根桿功能。
目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比較先進的國家比如美國、日本、加拿大等國家，煙草種植早就已經(jīng)實現(xiàn)全程機械化。在煙草根基、秸稈利用方面歐美國家以及日本通用的做法是將其粉碎還田。在這方面的煙草機械主要有煙桿收割機BTM-2000、殘桿處理機、殘桿切碎機、殘桿拔根機KB-2、拔根切碎機KB-3C等.
第二章 煙根挖掘機工作原理與構造
2.1 煙根挖掘機的工作原理
煙草拔桿機是根據(jù)煙葉可持續(xù)種植的要求及我國丘陵、山區(qū)煙葉種植的環(huán)境條件和種煙農(nóng)藝要求開發(fā)的產(chǎn)品，適用于絕對含水率15％~30％的壤土、輕粘土、煙葉采摘后5天內(nèi)拔桿作業(yè)。它以我司W(wǎng)M610A微型耕耘機為工作主機，186F風冷柴油機為工作動力，采用反轉掘蔸的作業(yè)方式,經(jīng)刀具旋轉將煙蔸掘起，并向后輸送到整機后部收集堆放。其工作主機具有性能穩(wěn)定、多檔變速、操作便捷、可選配培土及覆膜等各種機具。煙草拔桿機具有煙蔸及根系清理干凈、附土少、結構簡單、操作使用方便、作業(yè)高效、油耗低等優(yōu)點，特別適用于山區(qū)、丘陵。
2.1 煙根挖掘機的構造
圖2.1-1所示該款煙根挖掘機包括機架、行走輪、動力傳輸裝置、根莖掘起裝置及變速器；其特征在于：所述根莖掘起裝置為一根莖掘起輥筒，包括輥筒軸，及在輥筒軸上交錯安裝的若干個旋耕刀，圍繞輥筒軸的周向固定安裝有若干根與輥筒軸平行的纏繞棒。
圖2-1
傳動裝置采用液壓傳動裝置，主要由液壓馬達、鏈輪、鏈條、支架等結構組成，采用液壓結構傳動，具有結構簡單、易于安裝、性能可靠等特點。該產(chǎn)品采用傾斜和傳動的拔桿方式，通過鏈輪和鏈條靈活運轉，將煙桿連續(xù)不斷拔起輸出。煙桿的拔掉可靠率達95％以上。適合區(qū)域為平原、山區(qū)、丘陵等地形。
第三章 整機方案設計
3.1 總體設計
本次設計的根莖挖掘機主要是以煙葉根為主，同時可以適用于玉米，棉花等作物，能一次性將煙草根莖進行兩段式清除，先切割煙桿，然后挖掘煙根。力求設計出一種適用于丘陵地帶的小型煙根挖掘機。通過小型煙根挖掘機在生產(chǎn)中的應用，可以做到節(jié)約勞動力，節(jié)約生產(chǎn)時間，減輕勞動人員的工作量。例如：原本煙根清除是一項費時費力的工作，由于煙根在地里埋得較深，人工勞作時有時必須徒手拔除，這樣做則可能會劃傷皮膚。在應用煙根挖掘機之后，就不會存在諸如此類的問題了，大大節(jié)省的生產(chǎn)時間和勞動力，而且更方便安全。
其作業(yè)工藝流程如下：
小型農(nóng)作物根莖挖掘機是由內(nèi)燃機，行走輪，機架，破土拔桿裝置等組成。作業(yè)時，啟動動力裝置帶動刀具轉動，壓低扶手使刀具貼近根莖深入地表對根莖進行挖掘切割，然后將切割挖掘好的根莖挖刨出地表方便之后煙農(nóng)的統(tǒng)一收集（由于煙草根莖有自毒現(xiàn)象，所以不建議留田深埋處理）。
設計的主要內(nèi)容：
（1）收集煙根特性及挖掘機械設計制造的相關理論基礎知識；
（2）提出煙根挖掘機設計方案,并作方案比較，確定總體方案及相關參數(shù)；
（3) 完成煙根挖掘機的主要機構設計；
（4) 挖掘參數(shù)選擇；
（5）繪制圖紙并完成設計說明書。
3.2主要結構的確定
3.2.1動力輸入裝置
煙草根莖挖掘機的動力輸入目前有三種方案選擇：（1）鏈傳動；（2）V型帶傳動（3）同步帶傳動。
① ②
圖3-1①②鏈傳動
③ ④
圖3-2 ③④V帶傳動
圖3-3 同步帶傳動
表3-1傳動方案分析
傳動類型
傳動效率
使用壽命
傳動轉矩
成本
鏈傳動
較好
最長
較好
一般
V帶傳動
正常
較長
最好
較貴
同步帶傳動
最好
最短
小
昂貴
由上分析，鏈傳動具有整體尺寸小，結構緊湊，傳動效率高，使用壽命長的優(yōu)點。同時鏈傳動使用的鏈條能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。在我所做的設計中動力輸入的方案上選用鏈傳動。
3.2.2 整機的基本參數(shù)
此次設計的為小型的根莖挖掘機，其挖掘裝置懸掛在行走架后方，由手扶架控制升降。挖掘是，拖拉機自行開道，挖掘道具破土切割挖掘根莖將作物根莖挖掘翻出地表。簡潔易操作，有效地優(yōu)化了整機的機構，同時也提高了小型內(nèi)燃機功率的利用性能。
整機基本參數(shù)
表3-2 主發(fā)動機參數(shù)
汽油機功率、轉速
7.5kW
1800r/min
行走輪直徑（mm）
400
小皮帶輪直徑（mm）
87
大皮帶輪直徑（mm）
231
主機變速箱動力輸出軸轉速（r/min）
678
表3-3 主機變速箱參數(shù)
行走檔位
主機變速箱行走輸出軸轉速r/min
前進1
15.60
前進2
29.25
前進3
38.56
前進4
72.30
前進5
49.93
前進6
93.62
前進7
64.94
前進8
121.75
倒退1
23.16
倒退2
43.42
第四章 煙根挖掘機零部件及參數(shù)的選擇
4.1 動力機的選擇
我們都知道，無論是汽油機還是柴油機，他們都屬于內(nèi)燃機，都是燃燒燃料后通過推動氣缸內(nèi)活塞做往返運動來將燃料中的化學能量轉換成驅動車輛前進的機械能量，因此兩者的工作原理大體是相同的。
作為日常使用的燃料本身，柴油機的能量密度最高，比液化天然氣高出近2倍，比汽油高出10%以上。與汽油相比，柴油不易揮發(fā)，著火點比較高，不易因偶然情況被點燃活發(fā)生爆炸。由于兩者的揮發(fā)性和燃點的不同，導致使用這兩種燃料的發(fā)動機有不同的點火方式。
圖4-1車用柴油機
傳統(tǒng)柴油機采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃燃點，這是再噴入柴油，柴油噴霧和空氣混合的同時自己點火燃燒。因此，柴油發(fā)動機無需點火系。同時柴油機的供油系統(tǒng)也相對簡單，因此柴油機的可靠性要比汽油機的好。
圖4-2常柴ZS1115單缸柴油機
由于不受爆燃的限制一級柴油的自然需要，柴油機壓縮比很高。熱效率和經(jīng)濟性都要好于汽油機，同時在相同的功率的情況下，柴油機的扭矩大，最大功率是的轉速低，只用于載貨汽車的使用。
但柴油級由于工作壓力大，要求各有關零件具有較高的結構強度和剛度，所以柴油機比較笨重，體積較大；柴油機的噴油泵和噴嘴制造精度要求高，所以成本較高；另外，柴油機工作粗暴，振動噪聲大；柴油不易蒸發(fā)，冬季冷車啟動困難。
圖4-3汽油機 圖4-4 LL170S汽油機
汽油機的特點：體積小，重量輕，啟動性好。汽油機中，油氣混合氣進入氣缸后，在壓縮接近終了時火花塞點燃，因此，汽油機需要一套控制火花塞工作的點火系統(tǒng)，此系統(tǒng)必須精確控制火花塞放電的是時刻和火花能量的大小，才能保證汽油機的工作正常，汽油機的燃料供給系統(tǒng)和點火系統(tǒng)是汽油機上發(fā)生故障比例比較高的部位。此外，由于汽油的燃點比較低，汽油機的壓縮比就不能太高，以免油氣自然，因此其熱效率和經(jīng)濟性較柴油機為差。
汽油機的優(yōu)點在于其體積小，重量輕，價格便宜；啟動性號，最大功率是的轉速高；工作中震動及噪聲小，因此，在載客汽車，特別是轎車中，汽油機得到了廣泛的應用。
由于上述特點，此次的設計所要的是汽油機。因為該挖掘機是單人操作，所以重量要輕，體積要??；而煙根挖掘機使用于丘陵。坡地等地勢，所以要選用相同功率下轉速較高的汽油機。另一方面，汽油機的價錢相對便宜，更適合農(nóng)民的經(jīng)濟水平。
4.2 傳動比
傳動比在機械傳動系統(tǒng)中，其始端主動輪與末端從動輪的角速度或轉速的比值，機構中瞬時輸入速度與輸出速度的比值稱為機構的傳動比。
機構中瞬時輸入速度與輸出速度的比值稱為機構的傳動比。機構中兩轉動構件角速度的比值，也稱速比。構件a和構件b的傳動比為Ⅰ=ωa/ ωb=na/nb，式中ωa和ωb分別為構件a和b的角速度(弧度/秒)；na和nb分別為構件a和b的轉速（轉/分）（注：ω和n后的a和b為下腳標）。當式中的角速度為瞬時值時，則求得的傳動比為瞬時傳動比。
當式中的角速度為平均值時，則求得的傳動比為平均傳動比。對于大多數(shù)齒廓正確的齒輪傳動和摩擦輪傳動,瞬時傳動比是不變的對于鏈傳動和非圓齒輪傳動，瞬時傳動比是變化的。對于嚙合傳動，傳動比可用a和b輪的齒數(shù)Za和Zb表示，i=Zb/Za；對于摩擦傳動,傳動比可用a和b輪的直徑和b表示，i=b/a。
這時傳動比一般是表示平均傳動比。在液力傳動中，液力傳動元件傳動比一般指的是渦輪轉速和泵輪轉速B的比值,即=/B。液力傳動元件也可與機械傳動元件(一般用各種齒輪輪系)結合使用，以獲得各種不同數(shù)值的傳動比（輪系的傳動比見輪系）。
傳動比=使用扭矩÷9550÷電機功率×電機功率輸入轉數(shù)÷使用系數(shù)
傳動比=主動輪轉速與從動輪的比值=它們分度圓直徑的反比。即：i=n1/n2=D2/D1
i=n1/n2=z2/z1（齒輪的）
4.2.1刀軸設計
在本設計中，刀軸的主要作用是連接挖掘刀和旋耕刀組件，以及通過旋轉為挖掘刀的工作提供直接動力。在《材料力學》中我們在知道：實心軸的切應力在橫截面的半徑方向上是按線性規(guī)律分布的，即越靠近實心軸的圓心，切應力越小，實心材料不能充分發(fā)揮作用，若制成空心軸，材料的抗扭截面系數(shù)和橫截面對圓心的極慣性矩都會增大，選用40Cr,這樣既減輕了重量，節(jié)省了材料，又增加了軸的強度。
3.7.2 分析刀軸的功率P3，轉速n3，轉矩T3
由上段的已知條件有：=0.96，=0.96
=3.84kW×0.96×0.86=3.53kW，又刀軸轉速
=
T3
3.7.3初步確定軸最小直徑
選取軸的材料為40cr鋼，調質處理，根據(jù)《機械設計》表15-3，取A0=97，于是得
=
中間傳遞軸的最小直徑是與刀軸鏈輪與刀軸相接觸的部位.
3.7.4軸的結構設計
1）擬定軸上零件的裝配方案
由于軸上有固定培土刀并采用螺栓和螺母配合鎖附的安裝方式，如下圖采用方案是左端軸承端蓋、軸承、右端軸承端蓋、軸承、鏈輪、軸端擋圈依從上到下，從左至右安裝，左端加端蓋，如下圖10所示：
圖3-6刀軸
2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
(1)為了滿足裝配鏈輪的軸向定位要求，軸的Ⅲ軸段左端需制出軸肩，故取段的直徑dⅢ為25mm，Ⅱ的左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取軸端擋圈直徑為28mm。Ⅱ左端的鏈輪采用螺母固定，及以夾角120。攻牙面，以螺絲固定。
(2)初步選擇滾動軸承
選用深溝滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)dⅤ=20mm，查《機械設計課程設計手冊》表6-1取軸承代號為6005的深溝滾子軸承，其基本尺寸為d×D×B=20mm×47mm×12mm，
dⅠ= 20mm。右端滾動軸承采用軸肩定位，取定位高度h=3mm，因此，取dⅣ=31mm。
3）軸上零件的徑向定位
齒輪、鏈輪與軸的徑向定位均采用平鍵連接。由《機械設計》表6-1《普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸》取bh=12mm8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為20mm，同時為了保證齒輪、鏈輪輪轂與配合有良好的對中性，故選擇齒輪、鏈輪輪轂與軸的配合為；滾動軸承與軸的定位是由過渡配合來保證的，此次選軸的直徑公差為m6.
4）確定軸上圓角和倒角尺寸
查《機械設計》表15-2《零件倒角C與圓角半徑R的推薦值》，取軸端倒角為
245°，各軸肩的圓角半徑見cad圖。
4.3 鏈的選擇設計
在之前的傳動方式中，經(jīng)過比較我選擇了各方面性價比比較高的鏈傳動方式。
其中滾子鏈是一種用于傳送機械動力鏈條，廣泛應用與家庭、工業(yè)和農(nóng)業(yè)機械，其中包括輸送機、繪圖機、印刷機、汽車、摩托車、以及自行車。它由一系列短圓柱滾子鏈接在一起，由一個稱為鏈輪的齒輪驅動。這是一個簡單，可靠，高效的動力傳遞裝置。
圖4-5滾子鏈
滾子鏈的傳動主要參數(shù)鏈的節(jié)距和排數(shù)和鏈的齒數(shù)。
其中鏈的節(jié)距和排數(shù)：節(jié)距越大，能傳遞的功率也越大，但運動的不均勻性、動載荷、噪聲也相應的增大。應此，在滿足承載能力的條件下，應盡可能選用小節(jié)距的鏈，
鏈輪齒數(shù)：齒數(shù)不應過少或過多，過少會使運動不均勻性加劇，過多因磨損而引起的節(jié)距增長導致滾子與鏈輪齒的接觸點向鏈輪齒頂移動，進而導致傳動容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象，縮短鏈的使用壽命，而且為了磨損均勻齒數(shù)最好是與鏈節(jié)數(shù)互為質數(shù)的奇數(shù)。 中心距和鏈節(jié)數(shù)：中心距過小時鏈與小輪嚙合的齒數(shù)少，若中心距大則松邊垂度過大，傳動中容易引起鏈條顫動，一般鏈條節(jié)數(shù)應為偶數(shù)。
圖4-6單排滾子鏈
滾子鏈規(guī)格及主要參數(shù)
DIN ISO鏈號
節(jié)距
滾子直徑
內(nèi)節(jié)內(nèi)寬
銷軸直徑
銷軸長度
內(nèi)斂版高度
極限拉伸載荷
平均拉伸載荷
每米長重
P
d1max
b1min
D2max
Lmax
Lc
max
H2 max
Q min
Q0
q
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
KN
KN
Kg/m
04B-1
6.0
4.0
2.80
1.05
6.0
5.6
5.0
3.0
3.4
0.11
05B-1
8.0
5.0
3.0
2.01
9.9
9.8
7.11
5.0
5.7
0.20
*06B-1
9.525
6.35
5.72
3.28
13.2
14.2
8.2
9.0
10.2
0.41
08B-1
12.7
8.51
7.75
4.45
16.7
18.0
11.8
18.0
19.1
0.69
10B-1
15.875
10.16
9.65
5.08
19.6
21.0
14.7
22.4
26.5
0.93
12B-1
19.05
12,.07
11,68
5.72
22.5
24.0
16.10
29.0
32.2
1.15
16B-1
25.4
15,.88
17.02
8.28
36.0
37.2
21.05
60.0
70.4
2.71
20B-1
31.75
19.05
19.56
10.19
41.1
44.7
26.31
95.0
101.5
3.70
24B-1
38.1
25.40
25.40
14.63
53.3
57.5
33.3
160.0
174.0
7.10
28B-1
44.45
27.94
30.99
15.90
64.8
69.5
36.9
200.0
213.9
8.50
32B-1
50.8
29.21
30.99
17.81
66.2
71.0
42.1
250.0
267.5
10.25
40B-1
63.5
39.37
38.10
22.89
82.2
89.2
52.96
355.0
379.9
16.35
48B-1
76.2
48.26
45.72
29.24
99.1
107
63.8
560.0
599.0
25.00
4.3.1.鏈傳動的主要失效形式
鏈傳動的主要失效形式包括下面幾種：
1 鉸鏈磨損：鏈節(jié)在進入和退出齒合時，銷軸和套筒之間存在相對滑動，在不能保證充分潤滑的條件下，將引起鉸鏈的過度磨損導致鏈輪節(jié)圓增大，練與鏈輪的齒合點外移，最終將產(chǎn)生齒跳或脫鏈而使得傳動失效。它是開式鏈傳動的主要失效形式。
2 鏈板的疲勞破壞：鏈板在變應力狀態(tài)下工作，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)鏈板會產(chǎn)生疲勞斷裂。在潤滑條件狼嚎且設計安裝正確的情況下，鏈板的疲勞強度是決定鏈傳動工作能力的主要因素。
3 點蝕和多次沖擊破斷
4 銷軸和套筒的膠合
5 過載拉斷
4.3.2鏈傳動的計算準則
通常鏈輪的壽命為鏈壽命的2到3倍以上，故鏈傳動的承載能力以鏈的強度和壽命為依據(jù)。
閉式傳動中，V> 0.6m/s鏈傳動， 按由鉸鏈磨損，鏈板的疲勞破壞，滾子，套筒和銷軸沖擊破斷，銷軸與套筒的膠合限制的額定功率曲線設計；V<0.6m/s 鏈傳動，主要失效形式為過載拉斷，按靜強度計算。
開式鏈傳動主要失效形式喂磨損，進行磨損條件性計算，即P<=[P].
（1）選擇鏈輪齒數(shù)Z1、Z2
由于是降速，動力輸出軸為小鏈輪，中間軸為大鏈輪，鏈齒均取國家標準尺寸，小鏈輪齒數(shù)Z1=15，大鏈輪齒數(shù)為Z2
；Z2 = Z1×i1=15×1.87=28
（2）計算當量的單排鏈的計算功率
根據(jù)鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動所傳遞的功率修正為當量的單排練的集散功率：
式中：
——工況系數(shù), 查《機械設計》表9-6（178頁）得=1.0；
——主鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查《機械設計》圖9-13(179頁)查得=1.46；
——多排鏈系數(shù)，單排鏈為1。
=1.0×1.46×4/1=5.84kw
（3）確定鏈條型號和節(jié)距P
鏈條型號根據(jù)當量的單排鏈的計算功率=5.84kW和主動輪轉速=678r/min。查《機械設計》圖9-11《A系列、單排滾子鏈額定功率曲線》得到鏈號為10A，再查 表9-1《滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)》得到鏈條節(jié)距P=15.875mm，ISO鏈號為10A。
（4）計算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距=（30~50）P
=（30~50）×15.875mm
=476.25~793.75mm
取=600mm。
按下式計算鏈節(jié)數(shù)LP0
為了避免使用過度鏈節(jié)，應將計算出的鏈節(jié)數(shù)LP0圓整為偶數(shù)，即 LP=110節(jié)，
鏈傳動的最大中心距為：a=
查《機械設計》表9-7《中心距計算系數(shù)f1》取=0.24970
a==701mm
（5）計算鏈速v，確定潤滑方式
v===2.69m/s
查《機械設計》圖9-14《潤滑范圍選擇圖》，根據(jù)平均鏈速與鏈號可采用油池潤滑或油盤飛濺潤滑，查表9-9得到說明：采用不漏油的外殼，在鏈輪側邊安裝甩油盤，飛濺潤滑。用甩油盤圓周速度大于3m/s。其供油量：甩油盤浸油深度為12~35mm.
（6）計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力FP
壓軸力FP 可近似取為 FP
式中：
——有效圓周力，Ｎ；
——壓軸力系數(shù)，對于水平傳動＝1.15；對于垂直傳動=1.05。
有效圓周力
鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)1.15，則壓軸力為FP=1710.03N
綜上小結：由以上計算得出：第一級鏈輪，小齒輪齒數(shù)Z1=15，大鏈輪的齒數(shù)Z2 =30，鏈條的鏈節(jié)數(shù)LP =110節(jié)，中心距a=701mm。
4.4 挖掘刀的材質選擇
我們的生活中常用刀具材料分為：工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼），硬質合金，超硬刀具材料（包括陶瓷，金剛石及立方氮化硼等）其中：
（1）.高速鋼 高速鋼特別適用于制造結構復雜的成形刀具，孔加工刀具例如各類銑刀、拉刀、齒輪刀具、螺紋刀具等；由于高速鋼硬度，耐磨性，耐熱性不及硬質合金，因此只適于制造中、低速切削的各種刀具。
高速鋼按其性能分成兩大類：普通高速鋼和高性能高速鋼。
（2）.硬質合金 硬質合金大多用在剛性好，刃形簡單的高速切削刀具上，隨著技術的進步，復雜刀具也在逐步擴大其應用。
鎢鈷類硬質合金是由WC和 Co燒結而成，代號為YG，一般適用于加工鑄鐵和有色金屬等脆性材料。
鎢鈷類硬質合金是由WC和 Co燒結而成，代號為YG，一般適用于加工鑄鐵和有色金屬等脆性材料。
鎢鈷類硬質合金是由WC和 Co燒結而成，代號為YG，一般適用于加工鑄鐵和有色金屬等脆性材料。
（3）.涂層刀具材料 硬質合金或高速鋼刀具通過化學或物理方法在其上表面涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，而又不降低其韌性。
對刀具表面涂覆的方法有兩種：
化學氣相沉積法（ＣＶＤ法），適用于硬質合金刀具；
物理氣相沉積法（ＰＶＤ法），適用于高速鋼刀具。
涂層材料可分為ＴiC涂層、TiN涂層、ＴiC與TiN涂層、Al2O3涂層等。
由于煙草根莖部位韌性較高，比較不容易弄斷，所以刀具的材質上我們選用高速剛制成的刀具，他的各項優(yōu)點與我們的要求比較相符。
4.5 變速器的設計
變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。
它的作用是： （1）.在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅動輪上扭矩的大小。
?。?）.實現(xiàn)倒車行駛 汽車發(fā)動機曲軸一般都是只能向一個方向轉動的，而汽車有時需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設置的倒檔來實現(xiàn)汽車倒車行駛。
（3）.實現(xiàn)空檔 當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動機不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。
在該煙根挖掘機的設計中，我們使用的是手動變速，所以配用的變速器是手動變速器（Manual Transmission 簡稱MT）又稱機械式變速器，即必須用手撥動變速桿（俗稱“檔把”）才能改變變速器內(nèi)的齒輪齒和位置，改變傳動比，從而達到變速的目的。轎車手動變速器大多為四檔或者武當有級式齒輪傳動變速器，并且通常帶同步器，換擋方便，噪音小。手動變速在操縱時必須踩下離合器，方便撥得動變速桿。
手動變速器是與自動變速器相對而言的，其實在自動變速器出現(xiàn)之前所有的機械都是采用手動變速的。最常見的手動變速器多為五檔（四個進檔，1個倒擋），也有采用6檔位變速器。一般來說，手動變速器的傳動效率要比自動變速器的高。
4.6 轉動軸的強度校核
本文使用的軸都為轉動軸，所以可以使用扭轉強度條件估算法估算軸徑。
為增強強度和尺寸方面考慮，本文都使用實心軸，材料為45#鋼。
計算實心軸扭轉強度，計算條件：
說明：
P－傳遞的功率(kW) ; n－軸的轉速(r/min) ;
d－軸的直徑(mm) ; [τT] －材料的許用扭剪應力 (Mpa)
由上式可得，軸的最小直徑d為：
d≥A0
不同材料軸的值大小不一，常用材料的軸，值見下表：
軸的材料
Q235.20
35
45
1Cr18Ni9Ti
40Cr,35SiMn,
2Cr13,42SiMn
[τr]/N*mm
12-20
20-30
30-40
15-25
40-52
A
160-135
125-118
118-107
148-125
100.7-98
則，查表得知，45#鋼的A0值取110。又有發(fā)動機的輸出功率最高為7.5kW，輸出轉速為1800r/min，經(jīng)過帶傳動后（傳動比為0.44）傳進輸入軸，則：
當轉動軸材料為45#鋼實心軸時，需要的最小軸徑為7.1mm。又因為轉動軸有鍵槽導致強度降低。所以，需要求得有一個鍵槽的軸的最小直徑：
本文設計的輸入輸出軸的最小直徑分別為13mm和20mm，所以設計的輸入輸出軸均符合強度要求。
4.7支撐架擋板的設計
圖4-7機架
機架的主要作用作為制成和安裝其他的個零件。此次設計的煙根挖掘機的機架其主要目的無二，也是為了支撐變速箱，挖掘裝置等部件。為了節(jié)約成本，機架全部采用焊接和螺栓鏈接，根據(jù)設計要求，機架焊接的主要包括左右機架，加強鋼板，角鐵梁等部分。焊接時主要保證加強貼與機架的位置要求，同時要保證焊接不能出現(xiàn)焊渣，裂縫等現(xiàn)象。機架的材料主要是厚度喂5mm的角鋼，用等離子切割機切割成型后，采用沖壓等方式進行加工。左右機架分別有一塊加強版進行強度的加強。加強板與左右機架的鏈接方式是采用螺栓鏈接。由于我們的煙根挖掘機的工作環(huán)境為丘陵盆地，甚至于山地地區(qū)。移動較多，多以為了是工作人員的安全得到保障，在焊接時就要是得工件表面不能存在焊渣，以及裂縫等問題存在。機架在組裝完成后，機架外露的部分要刷上防銹漆。
第五章 總結
本次設計中，通過各項測量計算繪圖等等，得出了本眼根挖掘機機構的整機結構。并根據(jù)相關原理得到整的裝配圖，還從煙根挖掘機的工作要求，設計出了新型的煙根挖掘機的結構。本次設計的煙根挖掘機主要是就傳統(tǒng)煙草拔稈機是將煙稈整根拔起，但易導致煙稈打碎殘留，根土分離不夠理想做出改變，提出兩段式的收獲工藝，即采用先切割煙稈，再挖掘煙根。該型挖掘機利用安裝在同一工作軸上兩側的旋耕刀，動力驅動刀軸旋轉，旋耕刀旋松土壤，然后挖掘刀對煙根進行挖掘刨除。，實現(xiàn)對土壤的疏松和輸送，并通過擋泥板保持壟面的平整。最終該煙根挖掘機效果良好，達到了預期的目的。
第六章 參考文獻
[1].劉石頭.切削刀具設計制造中若干問題研究.華中科技大學.2011
[2].王連明.機械課程設計[M].陜西科學技術出版社，2002.1
[3].申永勝.機械原理教程（第二版）[M]，清華大學出版社，2005.12
[4].成大先.機械設計手冊（單行本）[S]，北京化工業(yè)出版社， 2004.1
[5] 南京農(nóng)業(yè)大學．田間試驗與統(tǒng)計方法[M]．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1995．
[6] 耕作機械主要零部件的疲勞試驗研究鑒定文件。江蘇工學院，1989
[7] 濮良貴 紀名剛. 機械設計[M].高等教育出版社第八版 31-370
[8] 王昆 何小柏 汪信遠 機械設計課程設計 [M]高等教育出版社1996年版 130-152
[9] 汪懋華 農(nóng)工業(yè)機械化工程技術 [M] 河南科學出版社 85
[10] 劉景泉 農(nóng)機實用手冊 [M] 人民交通出版社 1998年版
[11] 馬新明，劉國順，王小純，等.煙草根系生長發(fā)育與地上部相關性的研究，中國煙草學報，2002，8(3):26～29
[12] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院． 農(nóng)業(yè)機械設計手冊( 上冊)［K］． 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社， 2007．
[13]李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社，2007.5
[14]梁德本，葉玉駒.機械制圖手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002
第7章 致謝
時光匆匆，這份畢業(yè)設計論文的完成也將預示這我這四年大學生活的結束，同時這份設計也是對我大學四年的學業(yè)的綜合檢查。
歷時將近兩個月的時間終于將這篇論文寫完，在論文設計完成過程中 首先真摯的感謝我的畢業(yè)設計指導老師鄭文鑫老師。他在忙碌的教學工作中抽出時間指導我畢業(yè)設計，鄭老師從選題指導、論文框架到細節(jié)修改，都給予了細致的指導，提出了很多寶貴的意見與建議，老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。
另外許多老師和同學也在此期間對我提供了了知道和幫助。在此向幫助和指導過我的各位老師表示由衷的感謝！