3775 油茶墾復(fù)機中間傳動系統(tǒng)的設(shè)計
3775 油茶墾復(fù)機中間傳動系統(tǒng)的設(shè)計,油茶,墾復(fù),中間,傳動系統(tǒng),設(shè)計
1油茶墾復(fù)機中間傳動系統(tǒng)的設(shè)計1 緒 論1.1 引 言在盛產(chǎn)油茶的三江縣進行連續(xù)幾年的試驗觀測表明,油茶地經(jīng)墾復(fù)后土壤疏松,保水保肥,促進茶株根系發(fā)育,春季所發(fā)新梢數(shù)、梢長、新葉數(shù)、花芽數(shù)分別比不墾復(fù)的增加48.5%、118.7%、11.5%和88?7%,而且茶籽千粒重增加0.7一3.3公斤,畝產(chǎn)量增加11.7一39.2公斤,增產(chǎn)15.7%一81.6%。一般深墾(深度為18一20厘米)于元月份茶株梢芽末萌動之前進行,以提高土溫、濕度及土層養(yǎng)分,促進梢芽萌動和座果;淺墾(深度<18厘米)于七八月份茶果膨大期進行,減少地表徑流和水分蒸發(fā),接納降水,促進花芽分化、茶果膨大和油脂的轉(zhuǎn)化。1.2 油茶墾復(fù)的簡介油茶從栽種到開花結(jié)果只需要3-5年時間,而受益期長達60余年,油茶林通過墾復(fù),清除了雜草灌木,改善林地的環(huán)境、疏松土壤、增強抗性,減少病蟲的傷害;又將林地雜草翻埋于土中,增加了土壤肥力,促進油茶生長發(fā)育和提高產(chǎn)量,該措施投入低,見效快,易為林農(nóng)接受。墾復(fù)的季節(jié)分為兩種,一種為冬季墾復(fù),要求深挖,深度為20到25cm,并要求起塊大,土塊翻邊,草蔸朝天,翻過來的土塊無須打碎,形成坑坑洼洼,像魚鱗一樣,以增加蓄水,改良土壤。另種為夏季墾復(fù),耕深為10到15cm。墾復(fù)的方法可采用全墾、帶墾、穴墾及階梯式墾、壕溝墾等,不論采用哪種方法都應(yīng)以搞好水土保持為前提。同時要因地制宜,根據(jù)不同的地形地勢、林地狀況和經(jīng)營的方式采取相應(yīng)的墾復(fù)方法。全墾是在地勢平坦,坡度在15o以下的荒蕪油茶山。全墾就是將油茶林地的土壤自下而上全部翻挖過來、挖時要環(huán)山水平而上,邊挖邊把泥土蓋在雜草、灌木上面,做成一條條土埂,阻隔山水,防止水土流失,同時還可以加速雜草、灌木的腐爛,提高土壤的肥力。22 油茶墾復(fù)機的工作原理2.1 油茶墾復(fù)機的工作方式油茶墾復(fù)機的是由傳動機構(gòu)、機架、土壤耕作機具、懸掛機構(gòu)等組成的,通過懸掛機構(gòu)將墾復(fù)機連接在一部拖拉機后面,然后傳動機構(gòu)把拖拉機的動力傳到傳動軸上,傳動軸經(jīng)由墾復(fù)機的傳動機構(gòu)把動力傳到刀上,通過旋轉(zhuǎn)的方式對土壤進行墾復(fù)。根據(jù)要求選擇墾復(fù)的方法,實現(xiàn)荒地的墾復(fù)。2.2 油茶墾復(fù)機傳動的選擇油茶墾復(fù)機傳動機構(gòu)有兩種方式,一種方式是中間傳動,另一種是側(cè)邊傳動。中間傳動和側(cè)邊傳動的選用各有利弊,一般耕幅小于拖拉機后輪外緣寬度的墾復(fù)機多采用側(cè)邊傳動,耕幅大于拖拉機后輪外緣寬度(即1.5米以上)的墾復(fù)機,多采用中間傳動。中間傳動由于中間有傳動機構(gòu)使得在耕地時中間部位有漏耕現(xiàn)象。選用鏈條還是齒輪傳動?在大功率時,相對的說,齒輪傳動結(jié)構(gòu)要小些,根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明齒輪傳動可靠性好,使用的壽命長,結(jié)構(gòu)緊湊,但重量大,優(yōu)質(zhì)的合金材料用量多;鏈條傳動較簡單,重量輕,特別是在中心距大的時候,比齒輪傳動優(yōu)越。依據(jù)設(shè)計的要求在動力為33.1-40.4kw,工作深度為20-25cm,作業(yè)幅寬為1.2-1.3m的條件下,我選擇中間齒輪傳動。2.3 油茶墾復(fù)機的耕作機具的選擇在刀具的選擇上我們有三種,分別為旋轉(zhuǎn)鍬、鏵式犁、旋耕機。鏵式犁雖然是一種傳統(tǒng)的土壤耕作機具,它的結(jié)構(gòu)簡單,可以翻垡,但碎土能力不足,需要通過后續(xù)工序的碎土作業(yè),才能達到苗床的要求,鏵式犁工作需要很大的牽引力,這使拖拉機的重量減輕受到限制,使機組本身的移動消耗的功率增加。旋耕機的碎土能力和混土能力強,但消耗比較高,不能翻垡,耕深一般比較淺。而旋轉(zhuǎn)鍬與鏵式犁及旋耕機相比,它的最大特點是轉(zhuǎn)速低,垡片大,耕得深,可以翻垡,能量消耗比旋耕機小,碎土能力比鏵式犁好。根據(jù)前面油茶墾復(fù)機的簡介和設(shè)計的要求,我們可以知道,作為冬季墾復(fù)的特點在于耕的深,能翻垡。故我選擇旋轉(zhuǎn)鍬作為本設(shè)計墾復(fù)機的耕作機具。32.4 油茶墾復(fù)機的工作原理的總圖圖 1 中間傳動式旋耕機機械原理總圖1-軸 2-犁刀 3-旋轉(zhuǎn)鍬 4-支架 5-箱體2.4.1 油茶墾復(fù)機工作原理簡述通過拖拉機的動力輸出,經(jīng)傳動軸將動力傳給錐齒輪,錐齒輪進行一級減速傳動到變速箱 5 的輸入軸經(jīng)行走傳動線路三級減速后傳到行走輸出軸帶動行走地輪轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)機械的行走。另外一邊輸入軸運動經(jīng)三級減速傳遞到旋耕軸 1,實現(xiàn)機械的旋耕作業(yè)42.4.2 油茶墾復(fù)機的三維裝配圖52.4.3 油茶墾復(fù)機的傳動機構(gòu)的二維圖1-軸 2-錐齒輪 3,4--18 齒齒輪 5-54 齒齒輪 6-24 齒齒輪62.5 油茶墾復(fù)機的耕作機具2.5.1 旋耕刀的部分原理圖1 -刀軸 2 -刀盤 3-旋轉(zhuǎn)刀 4 -支板 2.5.2 旋耕刀的部分原理說明轉(zhuǎn)子繞軸 1 旋轉(zhuǎn),在刀盤 2 上裝有三把 L 形刀齒,兩個相鄰刀盤的刀齒要對著安裝,在刀的背后裝有頂板 4(裝在刀盤的內(nèi)側(cè)) 。工作時刀切開垡片,頂板和刀一起把垡片帶到后面。當?shù)栋眼移蛏咸崞饡r,垡片脫落頂板而滑下。垡片長度應(yīng)該大于 L,以保證拋投時垡片位于刀上。該部件的特點在于具有頂板。73油茶墾復(fù)機中間傳動的設(shè)計3.1傳動機構(gòu)的設(shè)計3.1.1 中間傳動機構(gòu)簡圖3.1.2 中間傳動系統(tǒng)部分的原理簡述通過拖拉機的動力輸出,經(jīng)傳動軸 I 將動力傳給錐齒輪,錐齒輪進行一級減速,再由同軸 II 的直齒輪 I 將動力傳給下一級齒輪 II,直齒輪 II 將動力傳遞給齒輪 III進行二級減速,齒輪 III 將動力傳遞給旋耕軸齒輪 VI,旋轉(zhuǎn)軸 V 再將動力傳遞給旋轉(zhuǎn)鍬。3.1.3 旋耕鍬的技術(shù)參數(shù)依據(jù)設(shè)計要求動力為33.1-40.4kw,工作幅寬為1.9m,最大耕深為30cm,所以選擇東方紅-LX604系列的拖拉機,轉(zhuǎn)速選為540r/min,在根據(jù)要求工作效率為0.2-80.3h㎡/h,和相關(guān)的資料可得刀具的轉(zhuǎn)速為135r/min。3.2 傳動比的確定傳動比i=540/135=4,由此得Z2/Z1=3,Z4/Z3=1,Z5/Z4=3,Z6/Z5=0.44由于耕深要求,故選擇Z3的傳動比為1的齒輪以增加高度。設(shè)計Z1=12,Z2=36,Z3=12,Z4=12,Z5=54,Z6=24n =540r/min,n =n =180r/min,n =n3=1180r/min,n5=60r/min,n6=135r/min1234P =38.5×0.98=37.73kw,P =37.73×0.98=36.9754kw2齒輪參數(shù)模數(shù)(mm) 壓力角(°) 齒數(shù)(個) 直徑(mm)齒輪 1 4 20 12 220齒輪 2 4 20 36 238齒輪 3 16 20 18 310齒輪 4 16 20 18 310齒輪 5 16 20 54 432齒輪 6 16 20 24 1723.3 齒輪的設(shè)計3.3.1 錐齒輪的基本幾何尺寸基 本 參 數(shù) 數(shù) 值錐 齒 1 模 數(shù) m 4mm錐 齒 1的 齒 形 角 0? 20o 錐 齒 1 分 度 圓 直 徑d 1 220mm錐 齒 2 齒 數(shù) z 1 12錐 齒 2 ?!?shù)m 4mm錐 齒 2 分 度 圓 直 徑d 2 238mm錐 齒 2 的 齒 數(shù)z 2 363.3.2 直齒圓柱齒輪的的設(shè)計由上得:i =35491.齒輪材料選擇:小齒輪 4:40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度 241-286HB大齒輪 5:QT500-7,調(diào)質(zhì)處理,硬度 229-286HB2.計算校核:(1) 齒面接觸疲勞強度計算{1}.初步計算:轉(zhuǎn)矩 T T =9.55×106 =9.55×106 × T =2001286.11N. mm33np18073.3齒寬系數(shù) d 由《機械設(shè)計》表 12.13, 取 d=1.0? ?接觸疲勞極限 σ 由圖 12.17c σ =710MPa,σ =580MPalimH 3limH4limH初步計算的許用接觸應(yīng)力[σ H] [σ H]=0.9σ li[σ ] 3H=639MPa,[σ ]=522MPa4HAd的值 由表 12.16 取 Ad=96mm初步計算小齒輪直徑 d d Ad 取 d =120mm3???321UTH????3{2} 校核計算圓周速度 v v= v=1.36m/s1063?n?精度等級 由表 12.6 選 8 級精度齒數(shù) z 和模數(shù) m z= d/m m=5,z =18,z =5434使用系數(shù) KA 由表 12.9 KA=1.5動載系數(shù) KV 由圖 12.9 K V=1.2齒間載荷分配系數(shù) K K = K =1.42?H?21?z?H齒向載荷分布系數(shù) K K =1.48 ? ?載荷系數(shù) K K= KA KV K K K=3.78?H?彈性系數(shù) Z 由表 12.12 Z =189.8E EMPa10接觸最小安全系數(shù) S 由表 12.14 S = 1.05minH minH接觸壽命系數(shù) 由圖 12.18 Z =1.18,Z =1.253N4N許用接觸應(yīng)力[σ ] [σ ]=[σ ] =798MPa, [σ ]=690MPaHHNSZlim?3H驗算 σ = Z Z Z σ =644MPa< [σ ] E?ubdKT12??4H{3} 確定傳動的主要尺寸實際分度圓直徑 d d =220mm,d =238mm34中心距 a a=180mm3.齒根彎曲疲勞強度驗算載荷系數(shù) K K=3.65彎曲疲勞極限 σ 由圖 12.23c σ =600MPa, σ =450MPalimF3limF4limF許用彎曲應(yīng)力 =??????inlFXNSY=456MPa, =394MPa??3F???4F驗算 = =241MPa, =234MPa?YbdmKTSa23F?4F傳動無嚴重過載,故不作靜強度校核。113.4 傳動軸的設(shè)計選擇軸的材料,因傳動軸是錐齒輪與齒輪之間的軸,應(yīng)與齒輪 3 的材料一致,故材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)。相關(guān)尺寸如下圖所示軸材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì), =650Mpa, =360Mpa。軸的設(shè)計計算步驟如下:計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 3.4.1 初算軸徑 d d C 由表,C=112=112×=26.72mm 取 d=40mm3.4.2 初步計算軸上各段長度 軸承選 6208,寬度 B=18mm;小齒輪齒寬 b=75mm;123.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計:計算軸上載荷:由前計算:齒輪作用在軸上載荷:= = =21984N, =714.48N·m65714802?3.4.4.繪制軸的彎扭矩圖,對危險截面進行校核簡化軸上載荷如圖:其中, =21984N,T= =714.48N·m, = =21984× =20658.2N= =21984× =7518.97N13畫軸的彎矩圖,扭矩圖由彎矩圖、扭矩圖可知 B 點為危險截面。對 B 點進行校核計算:M= = =19565.8N m8.691.1835?查表得: =215Mpa, =102.5Mpa, =60Mpa對于不變的轉(zhuǎn)矩,取 = = =0.27= = =19566.8N·m2)48.71.0(28.1956??所以:= = =12.23Mpa =60Mpa204.1?滿足強度要求。軸承選用 6208,錐輪和齒輪結(jié)構(gòu)見零件圖。143.5 軸承的校核3.5.1 計算軸承的當量動載荷 P:由式:P=X +Y 知, 對不承受軸向載荷的深溝球軸承, X=1,Y=0:;由力學(xué)相關(guān)知識解得: =2599.6N; ;; 728.46N= =3409.6N= =5894.3N得: = =3409.6N; = =5894.3N3.5.2 校核計算軸承的計算額定動載荷 ,它與所選用軸承型號的基本額定載荷 C 值必須滿足下式要求:C = ; =3 為軸承的預(yù)期使用壽命,查表,取 =6000h解得 =3409.6 =21.68Kw C=29.5Kw3601748.?15=5894.3 =27.24Kw C=29.5Kw3601748.?綜上:軸承滿足使用要求,選用合理3.5.3 軸上鍵連接的選擇及校核因無特殊要求,選用圓頭普通平鍵,鍵 10×8,通常 (1.6~1.8)d因此,L (1.6~1.8)×34=54.4~61.2mm,取 L=50mm;校核計算如下:鍵的接觸長度 =L-b=50-10=40mm。鍵與縠的接觸高度 h 2=8 2=4mm;許用擠壓應(yīng)力 查表取 =150Mpa;所以鍵連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T= d = ×0.004×0.04×0.034×150× =408N·m =129.68N·m。所以,以上選擇的參數(shù)滿足強度要求。合理。3.5.4 軸上螺母的選擇因螺母只需一般的固定作用,并無特殊要求,所以選用普通六角螺母 M10。163.6懸掛機構(gòu)的設(shè)計懸掛機構(gòu)的作用是掛接懸掛式農(nóng)具,連接墾復(fù)機和拖拉機的機具。懸掛機構(gòu)如下圖,主要由連桿、起落搖臂、支桿等組成。 懸掛機構(gòu)總圖支桿17連桿 起落搖臂183.7 耕作機具的設(shè)計根據(jù)前面關(guān)于耕作機具的選擇我們可以知道,我們所選的刀具為旋轉(zhuǎn)鍬,它的最大特點是轉(zhuǎn)速低,垡片大,耕得深,可以翻垡,能量消耗比旋耕機小,碎土能力比鏵式犁好。在排列上,為了使更好的耕作,避免漏耕,故采用中間箱體增加一把犁刀,如下圖:194總結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計從從動的方式和傳動比上入手,根據(jù)設(shè)計的要求,查閱相關(guān)的資料確定配置動力和刀軸的轉(zhuǎn)速,然后依據(jù)機械設(shè)計關(guān)于齒輪的設(shè)計的方法對中間傳動進行方案設(shè)計和相關(guān)參數(shù)、強度的設(shè)計。由于對于墾復(fù)的理解和相關(guān)的參數(shù)的不理解,使得第一次的設(shè)計在各方面達不到技術(shù)的要求,無法進行墾復(fù)。墾復(fù)的特點在于其實在荒蕪的茶山上進行的耕作,在耕作時要求低速,耕深,所以相應(yīng)的力矩就較大。而且在刀具上的選擇上墾復(fù)的特點也是不得不考慮的因素,故而我選擇較大的傳動比以實現(xiàn)低速的耕作,選擇旋轉(zhuǎn)鍬以實現(xiàn)對墾復(fù)的作業(yè)。本次設(shè)計也使我對畫圖軟件有了更深的認識,根據(jù)饒老師的指導(dǎo),首先我利用 Proe 繪畫了三維圖,得以達到簡明直觀的圖,對以后的設(shè)計有了很大的幫助,然后用 AutoCAD 軟件,繪制好零件和裝配圖,在饒老師的精心指導(dǎo)下,結(jié)合機械相關(guān)的書籍和文獻才完成本次畢業(yè)設(shè)計。20參 考 文 獻[1]邱宣懷、郭可謙、吳宗澤等.機械設(shè)計.4 版.北京:高等教育出版社.2010.[2]劉混舉、趙河明、王春燕.機械可靠性設(shè)計.北京:國防工業(yè)出版社.2010.[3]于永泗、齊民.機械工程材料.8 版.大連:大連理工大學(xué)出版社.2010.[4]鄭文緯、吳克堅.機械原理.7 版.北京:高等教育出版社.2010.[5]劉鴻文.材料力學(xué) .4 版.北京:高等教育出版社.2010.[6]邵立新 夏素民 孫江宏等編著 Pro/E Wildfire 3.0 中文版.北京:清華大學(xué)出版社.2007.[7]陳于萍、周兆元.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).2 版.北京:機械工業(yè)出版社.2009.[8]何銘新、錢可強.機械制圖.5 版.北京:高等教育出版社.2008.[9]蔣曉、沈培玉、苗青.AutoCAD2008 中文版機械設(shè)計標準實例教程.北京:清華大學(xué)出版社.2008.[10]趙衛(wèi)軍 主編 . 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計,北京:科學(xué)出版社.201021致謝轉(zhuǎn)眼間,我已經(jīng)在美麗的江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院度過了四個年頭。四年,這是我人生中非常重要的四年。給我留下了大學(xué)生活的美好回憶,留下了一筆無形的巨大的知識財富。這必將對我今后的學(xué)習(xí)、工作、生活產(chǎn)生積極、長足的幫助。感謝江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院四年來的培養(yǎng),在此,我真誠地向我尊敬的老師們和母校表達我深深的謝意!畢業(yè)設(shè)計是在我的導(dǎo)師饒洪輝老師的多次指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計的選題、構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計到論文寫作的過程中,饒洪輝老師多次與我深入細致地探討,并給我提出切實可行的指導(dǎo)性建議。而且還給我提供了多套方案和設(shè)計思路。饒老師的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學(xué)精神將永遠激勵著我。在此,請允許我向尊敬的饒洪輝老師表示真摯的謝意!在做畢業(yè)設(shè)計的過程中,也得到了許多同學(xué)的寶貴建議,同時還得到許多社會人士的支持和幫助,在此一并致以誠摯的謝意。 最后,向在百忙中抽出時間對此畢業(yè)設(shè)計進行評審并提出寶貴意見的各位老師表22示衷心地感謝!衷心祝愿母校江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院的明天更加美好!
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