2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計

2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計,bfh,玉米,滅茬,種肥,聯(lián)合,播種機,機構,結構設計 附表2：（指導教師和學生用） 西北農林科技大學 本科生畢業(yè)論文（設計）任務書 學院（系）： 機電學院 專業(yè)班級：機制073 學生： 陸春立 學號： 08107067 論文（設計）題目 2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計 指導教師 朱琳 職稱 副教授 從事專業(yè) 機械工程 研究目標及內容：（不少于300字） 進行2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計。 在本次畢業(yè)設計中，要根據(jù)設計的數(shù)據(jù)，進行二維工程圖繪制，最后畫出裝配圖進行裝配。對關鍵零、部件做出三維模型進行分析。 1、首先要對玉米聯(lián)合播種機的市場需求及現(xiàn)有產品進行調查分析，分析所要設計的玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機的市場前景，并制定出本次設計的基本方案； 2、然后分析所設計的玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構的工作原理及應用； 3、進行滅茬機構結構設計和工作能力的設計計算； 4、進行必要的結構設計及強度校核； 5、進行滅茬機構結構機械部分的零件的二維工程圖繪制； 6、對關鍵零、部件做出三維模型進行分析。 基本要求： ①掌握二維與三維設計方法，特別是認真學習并應用AutoCAD及Pro/Engineer軟件；②復習所有設計、制造課程的相關知識；③參考有關工程機械的資料，認真學習相關內容并按已知條件進行分析；④設計與論文的撰寫要同時進行。 進 度 安 排 序號 預期論文（設計）進度 起 止 日 期 1 熟悉題目、調研、查閱資料 2010.12.4-11.2.28 2 完成方案，確定第一部分初稿 2011.3.1-3.20 3 完成論文主體，設計計算，繪圖 2011.3.21-4.30 4 修改，完善設計，完成論文 2011.5.1-5.20 5 制作幻燈片，預答辯，準備答辯 2011.5.21-5.31 6 7 備注 注：一式三份，院（系）、指導教師、學生各一份，由指導教師填寫。 畢業(yè)論文（設計）工作領導小組組長簽字： 年 月 日 2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計 作者：陸春立 指導教師：朱琳 摘 要 本文對玉米種植意義、玉米耕作方式的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢、玉米播種機械發(fā)展歷程與特點進行分析和介紹，同時對玉米聯(lián)合播種機的市場需求及現(xiàn)有產品進行調查分析，分析2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機的市場前景。2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機在秸稈滅茬還田的同時施肥播種，實現(xiàn)了免耕播種，不僅提高工作效率，而且節(jié)省了成本。該機型設計新穎，結構緊湊，操作簡單，符合環(huán)保要求，工作效率高，滅茬率高等優(yōu)點，是一種國內比較先進的玉米聯(lián)合播種機機型。本文為2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計，滅茬機構作為聯(lián)合播種機的重要組成部分，是實現(xiàn)免耕播種的前提條件，動力由配套拖拉機提供，采用三點懸掛方式與配套拖拉機連接，考慮到滅茬作業(yè)需要較大的功率輸入，且作業(yè)環(huán)境較差，采用具有傳動可靠且效率較高的齒輪傳動裝置，滅茬方式采用刀具于刀盤之上共同旋轉滅茬。根據(jù)整機的參數(shù)確定滅茬結構的外形尺寸。根據(jù)設計的原始參數(shù)，設計校核傳動裝置、作業(yè)裝置及其他輔助裝置，最后根據(jù)設計尺寸進行滅茬機構的二維工程圖繪制。 關鍵詞：玉米；播種機；滅茬；免耕播種 The Stubble body structure design of 2BFH-4 species of corn stubble United seeder fertilizer Author: Lu Chunli Instructor: Zhu Lin Abstract 朗讀顯示對應的拉丁字符的拼音 字典 Significance of this paper, corn, corn tillage situation and future development trends, development process of corn planting and mechanical characteristics of the analysis and presentation, while the market demand for corn combine seeder investigation and analysis of existing products, analysis 2BFH-4 type United corn stubble seed fertilizer seeder market prospects. 2BFH-4 types of fat corn stubble straw stubble in the joint drills to field planting, while fertilization to achieve the no-tillage sowing, not only to improve efficiency and cost savings. The model design, compact structure, easy operation, environmental compliance, high efficiency, high stubble, etc., is a joint domestic corn planter more advanced models. This article The Stubble body structure design of 2BFH-4 species of corn stubble United seeder fertilizer, planter stubble institutions as an important part of the joint is a prerequisite for achieving no-till seeding, power provided by the supporting tractor, using three methods and the suspension supporting the tractor connection, taking into account the need for larger power tiller operation input, and the poor working environment, using a reliable and efficient transmission gearing, means using the tool in the stubble on the common rotary cutter stubble. According to the parameters of machine dimensions to determine the structure of stubble. According to the original design parameters, design checking gear, working equipment and other assistive devices, according to the design size of the final stubble institutions drawing two-dimensional works. Keywords: 2BFH-4 Corn joint planter; stubble institutions; gear drive; two-dimensional engineering drawings 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 綜述 1 1.1玉米及玉米種植對我國國民經濟發(fā)展的重要意義 1 1.2玉米耕作方式的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢 1 1.2.1現(xiàn)階段玉米主要耕作方式 1 1.2.2未來發(fā)展趨勢 1 1.3玉米播種機械發(fā)展歷程與特點 2 1.3.1谷物條播機 3 1.3.2點播機 3 1.3.3聯(lián)合播種機 4 1.3.4免耕播種機 6 1.4玉米聯(lián)合播種機的市場前景分析 6 1.5.本次畢業(yè)設計的意義和目的 7 第二章 玉米滅茬機構工作原理及方案設計 8 2.1整機結構與工作原理 8 2.2滅茬機構工作原理 8 2.3滅茬機構方案設計 8 2.3.1整體框架結構 8 2.3.2傳動及滅茬作業(yè)機械部分 9 第三章 2BFH—4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計計算 10 3.1設計的原始參數(shù) 10 3.2設計計算書 10 3.2.1機架的設計 10 3.2.2減速器的設計 10 3.2.3齒輪傳動組總成的設計 25 3.2.4刀盤總成的設計 34 第四章 總結 35 參考文獻 36 致謝 37 37 綜述 第一章 綜述 1.1 玉米及玉米種植對我國國民經濟發(fā)展的重要意義 根據(jù)有關資料顯示，2009-2010年度我國玉米產量達到1.5億噸左右,成為僅次于美國的世界第二大玉米生產國。玉米是一種高產穩(wěn)產的糧食作物，其生產在國民經濟中 占有很重要的地位。它不但是重要的糧食，而且是發(fā)展畜牧業(yè)的重要飼料，又是輕工業(yè)、食品業(yè)等不可缺少的原料之一。隨著我國工業(yè)化的不斷發(fā)展，對玉米的需求也越來越大。然而，由于我國人均耕地面積本來就少，不可能將過多的耕地用于玉米的生產，為了達到提高產量的目的，我國必須提高單位種植面積的產量。 1.2 玉米耕作方式的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢 1.2.1 現(xiàn)階段玉米主要耕作方式 人類社會發(fā)展到今天，人口、糧食、資源、環(huán)境等問題已成為困擾人類的全球性問題。以消耗資源、破壞生態(tài)、犧牲環(huán)境為代價發(fā)展農業(yè)，逐漸成為過去。實現(xiàn)農業(yè)機械化是農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件和重要的推動力。 農業(yè)機械化是一個使用農業(yè)機械逐步代替人、畜力進行農業(yè)生產的技術改造和經濟發(fā)展過程。 玉米的耕作方式也正在發(fā)生著深刻的變化。玉米耕作由原先是純人、畜力耕作逐漸發(fā)展到人機耕作，有的地方甚至實現(xiàn)了完全機械化。隨著玉米耕作機械的不斷發(fā)展和推廣，玉米耕作方式也有了新的發(fā)展。近年成功推廣的機械深耕、深松、虛實耕作法、免耕（少耕）法、秸稈還田等耕作新技術，有效地改善土壤結構、增強蓄水保墑能力，節(jié)約了寶貴的水資源，有利的促進了玉米生產的可持續(xù)發(fā)展。當然，就我國而言，由于起步較晚，農業(yè)機械發(fā)展相對落后，我國許多地區(qū)依然在使用傳統(tǒng)的耕作方式進行生產。 1.2.2 未來發(fā)展趨勢 保護性耕作是世界農業(yè)耕作方式的趨勢，近年來這一耕作方式在我國也得到了長足的發(fā)展。 保護性耕作是相對于傳統(tǒng)翻耕的一種新型耕作技術。它的定義是：“用大量秸稈殘茬覆蓋地表，將耕作減少到只要能保證種子發(fā)芽即可，并主要用農藥來控制雜草和病蟲害的一種耕作技術”。根據(jù)保護性耕作的特點，由于它有利于保水保土、所以稱為保護性耕作。針對保護性耕作的基本要點，也可以用四句話來概括：秸稈覆蓋、免耕播種、以松代翻、化學除草。 保護性耕作起源于20世紀30年代的美國，目前美國、加拿大和澳大利亞等國已基本全部采用了以機械化為支撐的保護性耕作。 我國北方地區(qū)一直沿襲傳統(tǒng)的以鏵式犁翻耕土壤、裸露休閑耕作法。由于實行深耕細耙，破壞了土壤結構，降低了土壤的水肥含量，裸露的耕地表土也加劇了沙塵暴的肆虐。 中國農業(yè)大學課題組在山西省經過近9年的連續(xù)試驗研究，初步研究出一套適合中國國情的保護性耕作技術體系。結果顯示，機械化保護性耕作技術與傳統(tǒng)耕作技術相比，可降低地表徑流60％左右，減少土壤流失80％，減少大風揚沙60％；同時可以增加休閑期土壤儲水量，提高水肥利用效率，減少作業(yè)工序，增加農作物產量。 滅茬免耕播種技術是保護性耕作的重要環(huán)節(jié)，同時也是實現(xiàn)保護性耕作方式的關鍵技術。因此，發(fā)展和掌握先進的滅茬免耕技術對我國農業(yè)的可持續(xù)快速發(fā)展具有重要的意義。 1.3 玉米播種機械發(fā)展歷程與特點 玉米播種是玉米種植過程中一個重要環(huán)節(jié)，也是保證玉米豐產豐收的一個關鍵環(huán)節(jié)。玉米播種的季節(jié)性強、勞動強度高、作業(yè)量有大。加快發(fā)展玉米播種作業(yè)機械化，對于提高作業(yè)效率，縮短播種時間，減輕勞動力生產強度，有效保證玉米實現(xiàn)適時、適量、滿足農藝環(huán)境條件播種，使玉米獲得良好的生產發(fā)育基礎。而且，隨著農村勞動力的大量轉移和收入水平的提高，農民的生產、生活觀念和經濟行為發(fā)生了根本性的改變，加快玉米播種機械化進程成為廣大農民的迫切需要。需要是發(fā)展的動力。從耕地、播種、收獲三個主要生產環(huán)節(jié)的機械化水平來看，播種機械化是較成熟的環(huán)節(jié)。但隨著農業(yè)機械化的發(fā)展，市場對玉米播種機械化的要求也越來越高。為此，加快玉米播種機械化的發(fā)展已成為當務之急。玉米播種機械化技術是指在滿足玉米的播種期、播種量、種子在田間的分布狀態(tài)、播種深度和播后覆蓋壓實程度等農業(yè)技術要求下，用機械來完成對玉米的播種、覆蓋壓實等生產環(huán)節(jié)的作業(yè)技術。 公元前1世紀，中國已推廣使用耬，這是世界上最早的條播機具，今仍在北方旱作區(qū)應用。 1636年在希臘制成第一臺播種機 。1830 年俄國人在畜力多鏵犁上制成犁播機。 1860年后，英美等國開始大量生產畜力谷物條播機。20世紀后相繼出現(xiàn)了牽引和懸掛式谷物條播機，以及運用氣力排種的播種機。50年代發(fā)展精密播種機。中國從20世紀50年代引進了谷物條播機、棉花播種機等。60年代先后研制成懸掛式谷物播種機、離心式播種機、通用機架播種機和氣吸式播種機等多種類型，并研制成磨紋式排種器。到70年代，已形成播種中耕通用機和谷物聯(lián)合播種機兩個系列，同時研制成功了精密播種機。 歐洲第一臺播種機于1636年在希臘制成。1830年，俄國人在畜力多鏵犁上加裝播種裝置制成犁播機。英、美等國在1860年以后開始大量生產畜力谷物條播機。20世紀以后相繼出現(xiàn)了牽引和懸掛式谷物條播機，以及運用氣力排種的播種機。1958年挪威出現(xiàn)第一臺離心式播種機，50年代以后逐步發(fā)展各種精密播種機。 中國在20世紀50年代從國外引進谷物條播機、棉花播種機等，60年代先后研制成功懸掛式谷物播種機、離心式播種機、通用機架播種機和氣吸式播種機等多種機型,并研制成功了磨紋式排種器。到70年代,已形成播種中耕通用機和谷物聯(lián)合播種機兩個系列并投入生產。供谷物、中耕作物、牧草、蔬菜用的各種條播機和穴播機都已得到推廣使用。與此同時，還研制成功了多種精密播種機。 1.3.1 谷物條播機 條播機能夠一次完成開溝、均勻條形布種和覆土工序。條播機一般由機架、行走裝置、種子箱、排種器、開溝器、覆土器、鎮(zhèn)壓器、傳動機構及開溝深淺調節(jié)機構等組成。圖1.1是國產24行谷物條播機的總體結構圖。 圖1.1 24行谷物條播機的總體結構圖 1.地輪 2.排種器 3.排肥器 4.種肥箱 5.自動離合器操縱桿 6.起落機構 7.播深調節(jié)機構 8.覆土器 9.開溝器 10.輸種肥管 11.轉動機構 12.機架 1.3.2 點(穴)播機 播種玉米多采用該機型。其主要工作不分是靠成穴器來實現(xiàn)種子的單粒或成穴擺放。目前我國使用較廣的點（穴）播機是水平圓盤式、窩眼輪式和氣力式點（穴）播機。圖1.3.2所示為2BZ-6型懸掛式播種機，主要用于大粒種子的穴播。這種播種機的機架由橫梁、行走輪、懸掛架等構成，而種子箱、排種器、開溝器、覆土鎮(zhèn)壓器等則構成播種單體，單體數(shù)與播種行數(shù)相等。 圖1.3.2 2BZ-6型懸掛式播種機（播種單體） 1.主橫梁 2.扶手 3.種子筒及排種器 4.踏板 5.鎮(zhèn)壓輪 6.覆土板 7.成穴輪 8.開溝器 9.行走輪 10.傳動鏈 11.四桿方形機構 12.下懸掛架 13.劃行器架 14.上懸掛架 1.3.3聯(lián)合播種機 聯(lián)合作業(yè)機具能同時完成整地、筑埂、平畦、鋪膜、播種、施肥、噴藥等多項作業(yè)或其中某幾項作業(yè)。聯(lián)合作業(yè)機具可以減少田間作業(yè)次數(shù)，減輕機械對土壤的壓實，縮短作業(yè)周期，搶農時，還可以節(jié)約設備投資，降低作業(yè)成本。因此，聯(lián)合播種機近幾年在生產中得到廣泛應用，是未來種植機械的發(fā)展方向。目前用于生產的聯(lián)合播種機主要有旋耕播種機和整地播種機。 圖1.3.3（1）是一種適用于在為耕地上作業(yè)的旋耕播種機示意圖。 圖1.3.3（2）是一種適用于已耕地上作業(yè)的整地播種機示意圖。 圖1.3.3（1）旋耕播種機示意圖 1. 松土除草鏟 2.齒輪箱 3.肥料箱 4.種子箱 5.傳動鏈 6.導種管 7.鎮(zhèn)壓輪 8.開溝器 9.傳動輪 10.旋耕機 圖1.3.3（2）整地播種機示意圖 1.分配器 2.種子箱 3.輸種管 4.風機 5.傳動輪 6.開溝器 7.碎石鎮(zhèn)壓器 8.松土鏟 9.立式旋耕耙 10.機架 1.3.4 免耕播種機 免耕播種是近年來發(fā)展的保護性耕作中一項農業(yè)栽培新技術，它是在未耕整的茬地上直接播種，與此配套的機具稱為免耕播種機。免耕播種機的多數(shù)部件與傳統(tǒng)播種機相同。不同的是由于免耕翻地土壤堅硬，地表還有殘茬，因此，必須配置能切斷殘茬和破土開種溝的破茬部件。 圖1.3.4為2BQM-6A型氣吸式免耕播種機簡圖。 圖1.3.4 2BQM-6A型氣吸式免耕播種機簡圖 1.地輪 2.主梁 3.風機 4.肥料箱 5.四桿機構 6.種子箱 7.排種器 8.覆土鎮(zhèn)壓輪 9.開溝器 10.輸種管 11.輸肥管 12.破茬松土器 1.4 玉米聯(lián)合播種機的市場前景分析 雖然我國玉米播種機經過多年的發(fā)展，已經達到了比較完善發(fā)達的水平。但隨著我國農業(yè)機械化的不斷發(fā)展以及農民收入的不斷提高，加之我國巨大的玉米種植面積，玉米聯(lián)合播種機在我國依然擁有著巨大的市場需求。 并且隨著我國城市化的不斷發(fā)展和人口老齡化的加劇，我國勞動力資源將發(fā)生結構性變化，農村勞動力必將銳減，這也將對未來農業(yè)機械提出更高的要求。 尤其是新型的玉米免耕播種機更是未來玉米播種機械發(fā)展的方向。 因此政府應該扶持企業(yè)研制開發(fā)新型玉米免耕播種機。雖然在現(xiàn)有保護性耕作作業(yè)模式下，我國的玉米免耕播種機基本上可用，但在技術含量上與保護性耕作的整體目標要求以及國外先進機具差距較大。需要政府通過采取相應的扶持政策，鼓勵企業(yè)（特別是大中型生產企業(yè)）、科研院所加大開發(fā)力度，加強適用技術模式和適用機具的研究，在探索農機與農藝相互結合的研究基礎上，將機具與作業(yè)模式的適用性研究作為今后推廣玉米免耕播種技術的主要方向，從而提高我國玉米免耕播種機的整體技術水平。 1.5 本次畢業(yè)設計的意義和目的 玉米播種機械化是農業(yè)機械化的重要組成部分和關鍵環(huán)節(jié)，雖然我國目前玉米播種機發(fā)展相對較成熟，但與西方發(fā)達國家相比還是有一定的差距。實現(xiàn)玉米播種機械化是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要將科研、生產、推廣、管理納入這個大系統(tǒng)，把這些工作緊密地集合起來。首先要把握住產品開發(fā)、推廣方向。農民需要的是能夠滿足不同農藝要求及性能可靠、操作簡便、價格適應不同經濟發(fā)展水平、機械效率高的系列化玉米播種機械，這就要求有關方面應統(tǒng)一規(guī)劃和制定不同的發(fā)展目標，使各環(huán)節(jié)工作協(xié)調一致。其次要依靠科技進步，抓住機遇，穩(wěn)定推進。玉米聯(lián)合播種機在農機產品中屬于復雜程度較高的機具，它需要一次完成一系列復雜作業(yè)，涉及的技術范圍也較廣，其設計與制造都有相當?shù)碾y度，特別是關鍵部件的關鍵技術，除需要經過理論研究外，還需要大量的試驗改進，無論是技術開發(fā)還是企業(yè)生產都不能逾越生產性試驗階段，科研和技術開發(fā)工作更需要加大投入力度。第三，農業(yè)、農機部門要加強合作，進行機器與農藝相互配套適應性的研究，在選用玉米品種和確定最佳種植方式上，使機器與農藝最大可能地結合配套，以便于玉米播種機械的推廣應用。 玉米播種是玉米種植生產過程中第一道工序，也是保證玉米豐產豐收的一個關鍵環(huán)節(jié)。玉米播種的季節(jié)性強、勞動強度大、作業(yè)量大。目前，玉米聯(lián)合播種機的使用還沒有推廣普及，特別在中西部地區(qū)，現(xiàn)有的玉米播種機一般在收獲小麥或其它作物后將秸稈還田，然后硬茬播種。也有將小麥秸稈回收利用再耕作播種或硬茬播種，如陜西省農機局研制的2BF-4型玉米播種機，該機是在秸稈還田后的大田播種，考慮到還田后再播種費工費時，我們認為在2BF-4型玉米播種機基礎上設計2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機很有必要，該機在秸稈滅茬還田的同時施肥播種，提高工作效率了，節(jié)省了成本。 本設計是該機滅茬機構結構設計。滅茬機構是免耕播種機與傳統(tǒng)播種機的主要區(qū)別所在。在本次畢業(yè)設計中的主要任務是根據(jù)設計的數(shù)據(jù)，對關鍵零、部件進行強度校核計算，進行二維工程圖繪制，最后畫出裝配圖進行裝配。對關鍵零、部件做出三維模型進行分析。 玉米滅茬機構工作原理及方案設計 第二章 玉米滅茬機構工作原理及方案設計 2.1 整機機構與工作原理 該機為四行玉米聯(lián)合播種機。滅茬機構工作動力及行走動力由配套拖拉機提供，且統(tǒng)一控制。 根據(jù)我國玉米種植現(xiàn)狀，在對國內外相關技術分析調研的基礎上，確定該玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機大致分前后兩部分。前一部分為滅茬機構，后一部分為種肥聯(lián)合播種機構，兩部分間采用螺紋連接。整機裝配如圖2.1： 圖2.1 2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機整機裝備圖 1.刀盤及刀片 2.減速器 3.滅茬機構 4.油缸 5.大梁 6.排種肥器 7.種肥箱 8.鎮(zhèn)壓輪 9.動力輪 10.開溝器 工作時，整機在配套拖拉機的帶動下行走，滅茬機構3由配套的拖拉機提供動力，通過萬向節(jié)及減速器2及相關傳動件總成將動力傳給刀盤及刀片1，刀片最終進行滅茬作業(yè)；開溝器10在拖拉機的帶動下，在經過滅茬處理的土地上進行開溝作業(yè)；緊接著種肥箱7中的種子及肥料經排種肥器6落入溝中，其中拍種肥器6由動力輪9經過鏈傳動帶動；最后鎮(zhèn)壓輪8在彈簧力和自重的作用下對種子進行覆土鎮(zhèn)壓。 2.2 滅茬機構工作原理 滅茬機構主要是利用機械化根茬粉碎還田技術，機具工作時旋轉刀片切削作物割去秸稈后的剩余根茬（地上及地下10厘米內部分）及土壤，并把切削下來的根及土壤向后拋擲與擋泥罩相撞擊，使根茬及土塊進一步破碎再落到地面，一次完成刨茬、切碎及壟上耕耙作業(yè)。 滅茬構機由機架、傳動箱總成、刀片固定圓盤總成、刀片擋泥板組合件等組成。 2.3 滅茬機構方案設計 2.3.1 整體框架結構 本機構是與拖拉機配套的機具，擬采用懸掛式懸掛于拖拉機后橋后面?？赏ㄟ^液壓升降來調節(jié)壟上滅茬深淺。整體框架結構見下圖2.3.1 圖2.3.1 滅茬機構整體基本框架示意圖 1.甩刀輸出軸 2.齒輪傳動軸 3.人字架 4.減速器 5.連接軸 6.輪子 7.齒輪組箱體 8.刀盤 2.3.2 傳動及滅茬作業(yè)機械部分 本機構的傳動及作業(yè)機械擬采用如下圖2.3.2所示結構方案。該方案主要利用齒輪傳動來傳遞動力，具有傳動功率范圍大、傳動效率高、傳動比準確、使用壽命長、工作可靠等優(yōu)點。不過對制造及安裝精度要求高，且成本相對較高。 圖2.3.2 滅茬機構傳動及作業(yè)機械示意簡圖 1.減速器輸入軸 2.減速器小錐齒輪 3.減速器大錐齒輪 4.減速器輸出軸 5.刀片 6.刀盤 7.甩刀輸出軸 8.齒輪傳動組 工作時，配套動力由萬向節(jié)經減速器輸入軸1輸入，經一級錐形減速器減速轉向后，由減速器輸出軸4傳到齒輪傳動組件8，再經甩刀輸出軸7傳到刀盤6及刀片5上，最終實現(xiàn)刀片5的滅茬作業(yè)。 2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計計算 第三章 2BFH—4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計計算 經過設計方案的確定，需要對一些關鍵零部件進行設計。主要設計的部分有機架的設計，減速器的相關設計，以及從減速器輸出軸到刀盤總成之間的齒輪傳動裝置的相關設計。 3.1設計的原始參數(shù) 配套動力：36.8kw（拖拉機50馬力） 發(fā)動機輸出轉速：632r/min 滅茬速度： =5.5m/s（滿足滅茬率≥90%的要求） 刀齒進給量：S=50mm （滿足滅茬后碎茬長度≤80mm的農業(yè)生產要求） 滅茬深度：h=50mm 滅茬刀軸轉速：V=1250r/min 外形尺寸（長mm×寬mm×高mm）： 2330×600×1100 作業(yè)行數(shù)：5行 3.2 設計計算說明書 計 算 與 說 明 結 果 3.2.1 機架的設計 根據(jù)機具的配置和外形尺寸的需要，并考慮機架能有足夠的強度和剛度，且又形狀簡單，便于制造，能與配套拖拉機更好的連接，本機采用框架結構。機架上部為兩根主梁，成人字形焊接，主要與配套拖拉機連接；下部為工字型框架，其兩端安裝有兩個地輪，用于承載支撐傳動總成與滅茬工作部分。機架材料擬采用45鋼或Q235。 具體結構設計圖見附圖。 3.2.2 減速器的設計 （1）減速器類型的選擇 為了滿足工作機工作需求和動力機方便放置，減速器輸入軸和輸出軸位置需布置成垂直相交。故，本設計選用一級圓錐直齒輪減速器。 （2）確定傳動比i 已知配套拖拉機動力輸出軸轉速為632r/min，滅茬刀軸轉速為1250r/min。故，計算出傳動比為： i=632/1250=0.506 （3）齒輪傳動設計 ①輸入功率=Pη 式中：聯(lián)軸器效率η=0.99（查[1]得） =36.8×0.99=36.4kw 主動輪轉速 =632r/min 主動輪傳遞的轉矩 =9.55×/=9.55×106×36.4/632=5.5×N·mm ②選齒輪材料及熱處理方法 查[2]P211表12.7 主動輪用40Cr調質處理，齒面硬度HB241~286；從動輪用40Cr調質處理，齒面硬度HB241~286。（查[2] P221表12.7） ③選擇齒寬系數(shù) 查[2]P222表12.13，選=0.3 ④選擇齒輪精度 查[2]P207表12.6選7級精度，估計節(jié)點圓周速度V<8m/s。 ⑤選齒輪齒數(shù) =29 = i=0.506×29=14.7，取=15 (當輪齒有輕微根切時，增大了齒根圓角，對輪齒抗彎強度有利，故工程上允許輪齒產生輕微根切，這時可取=14) μ=29/15=1.93 ⑥極限應力 接觸極限應力 =1.33HBS+366.7=241×1.33+366.7=687.2N/ =1.33HBS+366.7=241×1.33+366.7=687.2N/ 彎曲極限應力 =0.844HBS+377.9=0.844×267+377.9=603.2 N/ =0.844HBS+377.9=0.844×267+377.9=603.2 N/ ⑦按齒面接觸疲勞強度設計 ≥ 使用系數(shù)=1.0 查【2】P215表12.9。 動載系數(shù) =1.15 查【2】P216圖12.9。 齒間載荷分配系數(shù)和: 估計 <100N/mm cos===0.8879 cos===0.4600 ===32.66 ===32.61 =[1.88-3.2(1.68 齒向載荷分布系數(shù): 載荷系數(shù): 彈性系數(shù) ([2]P221表12.12，鋼-鋼) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) （[2]P225表12.14，一般可靠度） 故將數(shù)據(jù)帶入上式計算得： ≥103.8mm 計算模數(shù) m= /=103.8/29=3.58 取m=4(查[2]P206表12.3) 齒輪1分度圓直徑 =m=4×29=116mm 驗算圓周速度 與原估算相符 驗算 R= b=R=0.3×65.299=19.6mm 取b=20mm = ，與原估算相符。 ⑧校核齒面接觸疲勞強度 齒寬系數(shù)=b/R=20/65.3=0.306 齒面接觸疲勞強度滿足要求 ⑨齒根彎曲疲勞強度校核 齒形系數(shù) (查[2]P247圖12.30) 應力修正系數(shù) (查[2]P248圖12.31) 彎曲最小安全系數(shù) (查[2]P225表12.14) 尺寸系數(shù) (查[2]P232圖12.25) 需用彎曲應力 齒根彎曲疲勞強度有較大富余。 ⑩齒輪結構設計 大齒輪結構設計： 大齒輪工作圖見附圖 小齒輪結構設計： 小齒輪工作圖見附圖 （4）減速器軸承的選擇與校核 ①軸承類型的選擇： 圓錐齒輪減速器其軸承上同時受徑向和軸向聯(lián)合載荷，故輸入軸選用角接觸滾珠軸承；由于輸出軸徑向載荷較大、軸向載荷較小，故可選用深溝滾珠軸承。 軸承型號的選擇: 角接觸滾珠軸承選7208AC (GB/T292-94) 深溝滾珠軸承選 6206 （GB/T276-94） ②校核計算 軸承的工作條件和主要參數(shù) 項 目 工作條件和參數(shù) 名 稱 角接觸滾珠軸承 深溝滾珠軸承 型 號 7208AC 6206 基本額定動載荷 35.2KN 19.5KN 基本額定靜載荷 24.5KN 11.5KN e 0.68 0.42 X,Y X=1，Y=0 X=0.56，Y=1.04 徑 向 載 荷 軸 向 載 荷 載 荷 性 質 有強大沖擊 轉 速 632r/min 1250r/min 壽 命 3000~8000h 上表中有關數(shù)據(jù)有[2],[3]差得。 輸入軸軸承計算簡圖 輸入軸軸承校核計算 A軸承的徑向載荷 B軸承的徑向載荷 A軸承的附加軸向載荷 B軸承的附加軸向載荷 (查[2]P371表18.4) 軸有向右跑的趨勢，B軸承承受 力 A軸承的軸向載荷 B軸承的軸向載荷 沖擊載荷系數(shù) （查[2]P375表18.8） A軸承的當量動載荷 X=1，Y=0 B軸承的當量動載荷 X=1，Y=0 > ，應按B軸承校核壽命 該軸承的壽命滿足要求。 同理，對輸出軸深溝滾珠軸承進行校核計算得： 故亦滿足設計要求。 （5）輸入、輸出軸的設計 ①運動和動力參數(shù)計算 軸名 功率（KW） 轉矩（N?mm） 轉速(r/min) 傳動比i 效率η 輸入 輸出 輸入 輸出 動力機輸出軸 36.8 55000 632 1 減速器輸入軸1 35.7 35.0 53350 52283 632 0.506 減速器輸出軸2 34.3 32.6 26995 26455 1250 表中、分別為萬向聯(lián)軸器、軸承和單級錐齒輪減速器的傳動效率。由[3]P5表1-7查的(吳宗澤等編.<<機械設計課程設計手冊>>，高等教育出版社，1999年) ②輸入軸的結構設計： 估算軸徑 ，查[2]P314表16.2,取C=102(假設軸材料為40Cr) 根據(jù)錐齒輪的設計尺寸數(shù)據(jù)和所選用的軸承，畫出其結構草圖。 右端采用矩形花鍵與配套動力連接，其型號： （GB/T1144-2001） 與齒輪連接處采用普通圓頭平鍵連接，其型號：鍵 （GB/T1096-2003） 其結構簡圖見圖3.1a 軸的空間受力分析： 把兩滾動軸承簡化為鉸支，作用點在其中點處；把作用在齒輪和聯(lián)軸器上的力簡化成集中力，彎矩從輪緣中點開始，扭矩從輪轂中點開始。右端聯(lián)軸器有方向不定的徑向力作用。 查手冊知聯(lián)軸器的 方向不定，按最危險情況考慮?？臻g受力簡圖見圖3.1b。 垂直面受力分析與彎矩計算： 垂直面受力圖見圖3.1c 軸承A、B的支反力： D點彎矩為： 從左端計算 從右端計算 可見計算正確。 垂直面彎矩圖見圖3.1d 水平面受力分析與彎矩計算： 水平面受力圖見圖3.1e 軸承A、B的支反力： D點彎矩為 水平面彎矩圖見圖3.1f 初步合成彎矩： 從左端算起 從右端算起 初步合成彎矩圖見圖3.1g 聯(lián)軸器徑向力 彎矩圖： 軸承支反力： B點彎矩 聯(lián)軸器徑向力 彎矩圖見圖3.1h 合成彎矩圖： D點彎矩： 從左端算 從右端算 B點彎矩： 合成彎矩圖見圖3.5i 扭矩圖： 扭轉切應力按脈動循環(huán)變化，應力校正系數(shù) （[2]P315表16.3） 扭矩圖見圖3.1j 計算彎矩圖： D點彎矩： 從左端計算 從右端計算 B點彎矩 E點彎矩 從左端計算： 從右端計算 計算彎矩圖見圖3.1k 圖3.1 軸的計算圖 ③按彎矩校核該軸的強度 由計算簡圖可以看出，D截面或B截面是危險截面。 D截面校核 查[2]P332表7,得D截面抗彎截面系數(shù) 查[2]P315表16.3 ,安全. B截面校核 B截面的抗彎截面系數(shù) < ，安全。 該軸結構設計圖見附圖. 同理,對輸出軸進行結構設計,經按彎矩校核該軸強度，亦滿足要求。 其結構設計圖見附圖。 （6）減速器箱體的設計及其潤滑 根據(jù)齒輪及軸的尺寸，并依據(jù)齒輪傳動的位置，設計其結構和尺寸大小。具體結構圖見附圖。 減速器的潤滑：一、減速器中齒輪的潤滑采用潤滑油潤滑，方式為油池浸浴潤滑；二、減速器中軸承的潤滑采用潤滑脂潤滑。 3.2.3 齒輪傳動組總成的設計 根據(jù)設計要求，本滅茬機構工作行數(shù)為5行，故需要設計5個刀盤輸出軸，且各軸輸出轉速相等。所以，各軸之間的齒輪傳動總傳動比均為i=1。 考慮到各軸及各軸之間的齒輪傳動具有很大的相似性，故只需對其中一軸及一對齒輪傳動進行設計校核即可。 （1）中間刀盤輸出軸與其右側一軸之間的齒輪傳動的結構設計 本滅茬機構的外形總長L=2330mm，故兩軸之間的距離 考慮其他輔助裝置的長度，取 。 齒輪傳動的設計： ①選用圓柱直齒輪傳動 輸入功率 主動輪轉速 主動輪轉遞的轉矩 考慮到兩軸之間的距離太大，為了節(jié)省成本，故擬采用兩組相同且傳動比互為倒數(shù)的齒輪傳動來實現(xiàn)兩軸之間的動力傳動。取其一傳動比 ②選齒輪材料及熱處理方法 查[2]P211表12.7主動輪用40Cr調質處理，齒面硬度HB241~286；從動輪用40Cr調質處理，齒面硬度HB241~286。 ③選擇齒寬系數(shù) 查[2]222表12.13，選=0.3 ④選擇齒輪精度 查[2]P207表12.6選7級精度，估計節(jié)點圓周速度V<10m/s。 ⑤選擇齒輪齒數(shù) ⑥按齒面接觸疲勞強度設計 式中:系數(shù) 齒輪的接觸疲勞極限 許用接觸應力[] 故有： 計算模數(shù) 取m=3.5 齒輪3分度圓直徑 齒輪的計算齒寬 取 中心距 ⑦校核齒面接觸疲勞強度 節(jié)點線速度 （在原預計V<10m/s范圍內） 使用情況系數(shù) 查表得： 動載系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 查[2]P217表12.10 齒間載荷分配系數(shù) 重合度系數(shù) 載荷系數(shù) 彈性系數(shù) ([2]P221表12.12，鋼-鋼) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) ([2]P225表12.12,一般可靠度) 應力循環(huán)次數(shù) 接觸壽命系數(shù) 齒面接觸疲勞強度安全。 ⑧校核齒根彎曲疲勞強度 齒形系數(shù) (查[2]P229圖12.21) 應力修正系數(shù) (查[2]P230圖12.22) 彎曲最小安全系數(shù) （查[2]P225,表12.14，一般可靠度） 彎曲壽命系數(shù) : 尺寸系數(shù) ([2]P232圖12.25) 彎曲疲勞極限 許用彎曲應力 可見齒根彎曲疲勞強度有較大富余。 ⑨對大小齒輪進行結構設計 大齒輪： 分度圓直徑 齒頂圓直徑 取 取 取n=2mm 輪轂長L=(0.5~1.0)=31~62mm ，取L =32mm。 大齒輪工作圖見附圖 小齒輪： 分度圓直徑 齒頂圓直徑 取 取 取n=2mm 輪轂長L2=(1.2~1.5)=32.6~42mm ，取L2 =42mm。 小齒輪工作圖見附圖 （2）鍵及軸承的選擇 該軸上端用花鍵與減速器及傳動齒輪連接，中部用一軸承支撐，下部懸掛刀盤等滅茬工作裝置。 上端采用矩形花鍵連接，矩形花鍵型號： （GB/T1144-2001） 與刀盤連接處采用普通圓頭平鍵連接，其型號：鍵 （GB/T1096-2003） 軸承選用深溝滾珠軸承 6206 （GB/T276-94） （3）刀盤輸出軸的設計 ①運動和動力參數(shù)計算 軸名 功率（KW） 轉矩（N?mm） 轉速(r/min) 傳動比i 效率η 輸入 輸出 輸入 輸出 減速器輸出軸 34.3 32.6 26995 26455 1250 1 刀盤輸出軸 32.6 31.9 26455 25926 1250 表中為軸承的傳動效率。由[3]P5表1-7查的(吳宗澤等編.<<機械設計課程設計手冊>>，高等教育出版社，1999年) ②刀盤輸出軸的結構設計： 估算軸徑 ，查[2]P314表16.2,取C=102(假設軸材料為40Cr) 根據(jù)錐齒輪的設計尺寸數(shù)據(jù)和所選用的軸承，畫出其結構草圖。 其結構簡圖見圖3.2a 軸的空間受力分析： 把滾動軸承簡化為鉸支，作用點在其中點處；把作用在齒輪上的力簡化成集中力，彎矩從輪緣中點開始，扭矩從輪轂中點開始。下端刀盤處有扭矩作用，作用點在圓頭平鍵中點處。 其中：D為刀盤工作旋轉半徑，方向不定。 空間受力簡圖見圖3.2b。 垂直面受力分析與彎矩計算： 垂直面受力圖見圖3.2c 軸承的支反力： B點彎矩為： 從左端計算 從右端計算 垂直面彎矩圖見圖3.5d 水平面受力分析與彎矩計算： 水平面受力圖見圖3.5e 軸承的支反力： B點彎矩為： 水平面彎矩圖見圖3.5f 初步合成彎矩： 從左端算起 從右端算起 初步合成彎矩圖見圖3.5g A點彎矩： 合成彎矩圖見圖3.5i 扭矩圖： 扭轉切應力按脈動循環(huán)變化，應力校正系數(shù)： （[2]P315表16.3） 扭矩圖見圖3.5j 計算彎矩圖： B點彎矩： 從左端計算 從右端計算 A點彎矩 計算彎矩圖見圖3.5k 圖3.5 軸的計算圖 ③按彎矩校核該軸的強度 由計算簡圖可以看出，B截面或A截面是危險截面。 B截面校核 查[2]P332表7,得B截面抗彎截面系數(shù) 查[2]P315表16.3 ,安全. A截面校核 A截面的抗彎截面系數(shù) < ，安全。 該軸結構設計圖見附圖. 3.2.4 刀盤總成的設計 根據(jù)已設計的減速器輸出軸的相關數(shù)據(jù)及工作軸之間的距離尺寸，合理的選擇外廓設計尺寸。材料選用Q235。 刀盤和刀片及其相關零件的具體結構設計詳見后附工作技術圖紙。 i=0.506 =36.4kw =632r/min =5.5×N·mm =0.3 =29 =15 μ=1.93 ==687.2N/ ==603.2 N/ =1.0 =1.15 cos=0.8879 cos=0.4600 =32.66 =32.61 =1.68 0.70 =1.29 1.43 =3.41 =3.78 =2.5 m =4 =116mm b=20mm 滿足要求 =116mm =123.103mm =4.8mm =60mm =63.68mm =4.8mm X=1，Y=0 安全. =0.3 m=3.5 1.09 =1.68 =0.70 =2.59 =2.54 =2.50 安全 =154mm n=2mm L =32mm =91mm n=2mm L2 =42mm 安全 總結 第4章 總結 本次畢業(yè)設計為2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構設計。在本次畢業(yè)設計中，根據(jù)設計的數(shù)據(jù)，首先進行了二維工程圖繪制，最后畫出裝配圖并進行了裝配。主要進行了以下方面的工作： 1、首先要對玉米聯(lián)合播種機的市場需求及現(xiàn)有產品進行調查分析，分析所要設計的玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機的市場前景，并制定出本次設計的基本方案； 2、然后分析所設計的玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構結構的工作原理及應用； 3、進行滅茬機構結構設計和工作能力的設計計算； 4、進行必要的結構設計及強度校核； 5、進行滅茬機構結構機械部分的零件的二維工程圖繪制。 此次設計主要是設計2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機滅茬機構。一些參數(shù)和整機的其他部分相關比較密切，有的參數(shù)由于時間原因沒有進行必要的實驗，而是參考其他資料所得。但是經過五個多月的畢業(yè)設計及論文的寫作，我發(fā)現(xiàn)了很多以前學習過程中遺留下的問題，并通過進一步的深入學習和大量資料的查閱，使我對以前所學專業(yè)課程有了更好的鞏固，并擴大了知識面，學到了更多的知識，同時也培養(yǎng)了我獨立思考解決問題、獨立完成工作的能力。 參考文獻 [1] 吳宗澤主編.機械設計課程設計手冊(第二版).北京:高等教育出版社,1999年 [2] 邱宣懷主編.機械設計(第四版).北京:高等教育出版社,1997年 [3] 康海彥，張興文，周慶三.1G-6型旋耕滅茬機主要工作部件的研究與設計.農機化研究，1995,4：28-31. 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