1、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)論文-BLQ型立式旱地驅(qū)動(dòng)耙設(shè)計(jì) 目 錄1 緒論21.1引言21.2農(nóng)業(yè)土壤耕作的作用與要求31.2.1 土壤耕作的作用31.2.2 耕整地農(nóng)藝要求41.2.3土壤耕整地機(jī)械42.整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析62.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求62.2 旋刀的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析62.3 刀盤分布設(shè)計(jì)73 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)83.1旱地立式驅(qū)動(dòng)耙主體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)83.2 傳動(dòng)比的分配114.功率分析124.1單盤作業(yè)扭矩與功率分析124.1.1 單盤切削、破碎土壤所需的扭矩124.1.2 旱地驅(qū)動(dòng)耙的功率消耗134.1.3 傳動(dòng)過程的功率分配155.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)155.1 軸的設(shè)計(jì)155.1.1 選擇軸的材料155

2、.1.2 軸上的功率P,轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T165.1.3 確定軸的最小直徑165.1.4軸的強(qiáng)度校核175.2軸承的選用和校核255.3精度要求276. 驅(qū)動(dòng)耙其它零部件設(shè)計(jì)286.1懸掛機(jī)構(gòu)286.2箱體的設(shè)計(jì)286.3刀具的設(shè)計(jì)297.總結(jié)30參 考 文 獻(xiàn)31致謝32 1 緒論 我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化,首先要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)手段現(xiàn)代化。農(nóng)業(yè)機(jī)械化就是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。其中,土壤耕作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化是減輕農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件、保證作業(yè)質(zhì)量、提高土地單位面積收獲量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要手段。作為在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中消耗于土壤耕作勞力、動(dòng)力比重很大的耕地機(jī)械就是一種通過機(jī)械化

3、土壤耕作形成良好水、肥、氣、熱梯度,創(chuàng)造有利于作物生長發(fā)育的耕層構(gòu)造要求的專用作業(yè)農(nóng)機(jī)具。 驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械,在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中形成了一個(gè)新興品種。此類耕耘機(jī)械由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力以扭矩的形式直接作用于工作部件,使之旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng),以提高切土能力并使土壤高度松土。其切土、碎土能力很強(qiáng),一次就能到達(dá)耕、耙?guī)状蔚男Ч?耕后地表較為平整、且松軟,且能搶農(nóng)時(shí),減少拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù),降低作業(yè)本錢,到達(dá)農(nóng)藝要求。它對(duì)土壤濕度的適應(yīng)范圍較大,因此,我國南方地區(qū)多用于秋耕稻茬種麥,水稻插秋前的水耕水耙。在我國北方地區(qū),用于大田作物的淺耕滅茬,起到秸稈還田的作用。另外,還適于鹽堿地種水稻的整地作業(yè)等

4、。因此,近幾年驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械的研究與使用有了很大的開展。目前世界各國生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械主要有水平橫軸式、立軸式、往復(fù)式和聯(lián)合作業(yè)式幾大類。 一 水平橫軸式旋耕機(jī) 該類旋耕機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸輥與地面平行并與前進(jìn)方向垂直,其工作部件為安裝在水平軸上的旋刀,旋刀在拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)下,垂直切削土壤,到達(dá)切土和碎土的目的。 二 立軸式旋耕機(jī) 它是刀齒和刀片繞立軸旋轉(zhuǎn)的旋耕機(jī),其突出的功能是可以進(jìn)行深耕,一般能到達(dá)3035cm,較深的能到達(dá)4050cm,而且可使整個(gè)耕層土壤疏松細(xì)碎,但前進(jìn)速度較慢。目前在水田耕耘的機(jī)型有:立軸漿葉式旋耕機(jī)、立軸爪式旋耕機(jī)(英國)、立軸籠式旋耕機(jī)(日本)、立軸轉(zhuǎn)齒式旋耕機(jī)。國

5、內(nèi)采用立軸式的旋耕機(jī)較少。 1.2.1 土壤耕作的作用 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是通過作物的光合作用,對(duì)氣候資源和土地資源的加工。機(jī)械化土壤耕作,那么是通過農(nóng)機(jī)具對(duì)農(nóng)田土壤的加工。機(jī)械化土壤耕作不同于以人畜力為動(dòng)力的土壤耕作,因?yàn)樗鼘?duì)土壤的控制和管理作用比以人畜為動(dòng)力要大得多,也深刻得多。原蘇聯(lián)土壤學(xué)家和耕作學(xué)的創(chuàng)始人威廉斯有句名言:“沒有不良的土壤,只有不良的耕種方法。他所指的耕種方法也包括土壤耕作在內(nèi)。通過國內(nèi)外土壤耕作方法的開展和多樣化,也證明土壤耕作可能使土壤環(huán)境變好,也可能使土壤環(huán)境變壞。 農(nóng)田土壤在自然力作用下呈現(xiàn)出自上而下的層次結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致土壤的水、肥、氣、熱的層次梯度。這種層次的土壤結(jié)

6、構(gòu)和土壤因素的梯度,有時(shí)對(duì)作物生育是有利的,有時(shí)是不利的。通過機(jī)械化土壤耕作,要?jiǎng)?chuàng)造出有利于作物生育的土壤層次結(jié)構(gòu)?耕層構(gòu)造,形成良好的土壤水、肥、氣、熱的梯度。良好的耕層構(gòu)造以土壤密度梯度或孔隙梯度、三相比梯度為指標(biāo)應(yīng)在不同土壤農(nóng)田中,具有充分協(xié)調(diào)多變氣候?qū)ν寥赖挠绊?以滿足各類作物生育對(duì)土壤生活因素的要求。因此,良好的耕層構(gòu)造不是一成不變的。 機(jī)械化土壤耕作,創(chuàng)造良好的耕層構(gòu)造,它和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)一樣,也是一個(gè)多目標(biāo)、多因素、多變量的系統(tǒng),既土壤?作物?大氣?機(jī)器系統(tǒng)SPAMC的復(fù)雜系統(tǒng)。4 農(nóng)藝對(duì)土壤機(jī)械化耕整作業(yè)的中心任務(wù)要求是調(diào)節(jié)并創(chuàng)造良好的耕層結(jié)構(gòu),適宜的三相(固相、液相和氣相)比例

7、,從而協(xié)調(diào)土壤水分、養(yǎng)分、空氣和溫度狀況,以滿足作物生長的農(nóng)藝要求。5 土壤翻耕的作用主要有: 松碎土壤 根據(jù)各地不同的氣候條件和不同作物的要求,以及耕層土壤的緊實(shí)狀況,每隔一定時(shí)期,需要進(jìn)行土壤耕整作業(yè),使之疏松而多孔隙;以增強(qiáng)土壤通透性。 翻轉(zhuǎn)耕層 通過耕翻將耕作層土壤上下翻轉(zhuǎn),改變土層位置,改善耕層理化及生物學(xué)性狀,翻埋肥料、殘茬、秸稈和綠肥,調(diào)整耕層養(yǎng)分的垂直分布,培肥地力。同時(shí)可消滅雜草以及附著的某些病菌、害蟲卵等,消除土壤有毒物質(zhì)。 混拌土壤 混拌土壤,將肥料均勻地分布在耕層中,使土肥相融,成為一體,改善土壤的養(yǎng)分狀況。并可使肥土與瘦土混合,使耕層形成均勻一致的營養(yǎng)環(huán)境。1.2.2

8、 耕整地農(nóng)藝要求 耕翻地有以下的農(nóng)藝要求: 適時(shí)耕翻,既能搶農(nóng)時(shí),又能保證作業(yè)質(zhì)量; 耕深適當(dāng),并符合農(nóng)業(yè)技術(shù)要求,深度均勻一致; 翻垡良好,無立垡、回垡,殘株雜草要覆蓋嚴(yán)密; 耕后地面平整松碎,無重耕、漏耕,盡量減少開閉壟,地頭、地邊整齊; 坡地耕翻時(shí)應(yīng)沿坡度的等高線進(jìn)行,以防雨后沖刷土壤,造成水土流失。 整地有以下的農(nóng)藝要求: 旱田整地作業(yè)的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求 整地作業(yè)須適時(shí),以利防旱保墑和提高整地質(zhì)量; 整地深度應(yīng)符合農(nóng)藝要求,深度一致、不漏耙、不漏壓; 整地后的地表平整,無壟溝起伏、碎土均勻,表層松軟、下層密實(shí); 修筑畦田要做到地平、土碎、埂直; 水田整地作業(yè)的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求 耙后土壤松碎,起

9、漿好,能覆蓋綠肥,田面平坦而無壟溝; 在原漿田中以耙代耕作業(yè)時(shí),應(yīng)將稻茬直接壓入糊泥中,滅茬起漿性能良好。6 1 耕地機(jī)械 鏵式(壁式)犁 鏵式犁是應(yīng)用最普遍的一種耕地機(jī)械。其主要優(yōu)點(diǎn)是翻轉(zhuǎn)土垡、覆蓋雜草殘茬和肥料,消滅病蟲害等性能好,但碎土能力較差,耕后尚需進(jìn)行耙地作業(yè)。由于鏵式犁使用最普遍,數(shù)量又最多,現(xiàn)已開展成為我國北方與南方兩種系列犁。 6 圓盤犁 圓盤犁工作部件是一個(gè)凹面圓盤。工作時(shí),圓盤與前進(jìn)方向偏一角度。圓盤滾轉(zhuǎn)前進(jìn)時(shí),前沿刃口切土,后部的凹面將土垡?guī)е蚝蟆⑾蛏线\(yùn)動(dòng),并使之破碎、翻轉(zhuǎn)。 圓盤犁具有使用壽命長,刃口切割力強(qiáng),不易拖堆堵塞,阻力較小的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是圓盤犁的覆蓋性能與

10、溝底平整度不如鏵式犁。32 整地機(jī)械 圓盤耙(輕型圓盤耙、重型圓盤耙、缺口圓盤耙) 圓盤耙主要用于耕后碎土和播種前耙地。它的碎土能力較強(qiáng),能切斷雜草殘茬與攪土混肥,用于播前整地、收獲后的淺耕滅茬作業(yè)或用于果園林木和草牧場的田間管理。 釘齒耙 齒耙其功能是碎土、松土、整平,有的也用來覆蓋撒播的種子和將肥混入土中。各種齒耙有一定的除草作用。 水田軋耙及聯(lián)合耙 這類耙在作業(yè)時(shí),工作部件靠土壤阻力滾動(dòng)前進(jìn),常用于水田耕后碎土,使泥土攪混起漿便于插秧。我國南方的水稻區(qū)常用的水田軋耙多屬滾耙。 以上整地機(jī)械不管是旱地作業(yè)機(jī)械還是水田作業(yè)機(jī)械均為被動(dòng)式機(jī)械,要到達(dá)預(yù)期的整地效果,需要進(jìn)行屢次重復(fù)作業(yè),其生產(chǎn)

11、效率低,為了提高生產(chǎn)效率,整地機(jī)械日趨向驅(qū)開工作部件開展。 水田驅(qū)動(dòng)耙 主要用于水田耕翻后的碎土整地作業(yè),也可用在未耕地淺耕作業(yè)。其工作部件與地面平行的水平軸旋轉(zhuǎn)。一次作業(yè)相當(dāng)于一般水田耙作業(yè)兩遍以上的質(zhì)量,耙得細(xì)爛,外表松軟,碎土率可達(dá)80%以上。 驅(qū)動(dòng)耙都與拖拉機(jī)配套使用。由于驅(qū)動(dòng)型機(jī)具可以充分利用拖拉機(jī)功率,能控制對(duì)土壤的作用強(qiáng)度,可滿足多種耕作要求。3 旋耕機(jī) 旋耕機(jī)是一種全懸掛并由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的土壤耕作機(jī)具,其工作部件為安裝在水平軸上的旋刀,旋刀在拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)下,垂直切削土壤,到達(dá)切土和碎土的目的。 旋耕機(jī)的切土、碎土能力很強(qiáng),一次就能到達(dá)耕、耙?guī)状蔚男Ч?耕后地表較

12、為平整、且松軟,且能搶農(nóng)時(shí),減少拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù),降低作業(yè)本錢,到達(dá)農(nóng)藝要求。它對(duì)土壤濕度適應(yīng)范圍較大,因此,我國南方地區(qū)多用于秋耕稻茬種麥,水稻插秋前的水耕水耙。在我國北方地區(qū),用于大田作物的淺耕滅茬,起到秸稈還田的作用。 本課題目的是設(shè)計(jì)滿足農(nóng)藝要求的高效率低能耗的旱地立式驅(qū)動(dòng)耙。其設(shè)計(jì)要求如下:(1)耕深 設(shè)計(jì)耙深為h15cm,調(diào)節(jié)范圍1018cm,耙深一致;(2)碎土程度 沿地塊對(duì)角線選擇具有代表性的5個(gè)測(cè)點(diǎn)每點(diǎn)面積為1m2,假設(shè)測(cè)點(diǎn)耕層內(nèi)有直徑5cm以上的土塊超過5個(gè)時(shí),即為碎土不良; (3) 盡量降低整機(jī)生產(chǎn)的本錢,提高工作效率其結(jié)構(gòu)要求如下: (1) 符合FS-275的懸掛機(jī)構(gòu)的幾

13、何尺寸要求: (2) 符合FS-275拖拉機(jī)工作參數(shù)和功率輸出軸的相關(guān)參數(shù)要求。(3) 機(jī)車通過萬向節(jié)將動(dòng)力輸入機(jī)具變速箱驅(qū)動(dòng)旋刀轉(zhuǎn)動(dòng),為了盡量減小傳動(dòng)的不均勻性,機(jī)具與萬向節(jié)之間的銜接點(diǎn)的位置設(shè)置不可過高。2.2 旋刀的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 旋刀在工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)為復(fù)合運(yùn)動(dòng),其中繞刀盤中心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)為相對(duì)運(yùn)動(dòng),設(shè)圓周速度為,機(jī)組勻速前進(jìn)運(yùn)動(dòng)為牽連運(yùn)動(dòng),前進(jìn)速度。 為旋刀旋轉(zhuǎn)的角速度,那么,圓周速度與機(jī)組前進(jìn)速度之比,稱為速度比。的大小對(duì)旋刀的運(yùn)動(dòng)軌跡及立式驅(qū)動(dòng)耙的工作狀況有重要影響,它確定了工作部件的運(yùn)動(dòng)軌跡如果旋刀以角速度轉(zhuǎn)動(dòng),并以速度 前進(jìn),那么旋刀的端點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線(如下列圖)。 僅是旋刀在

14、工作進(jìn)程中不發(fā)生推土的必要條件,但是否能滿足耙地疏松土壤的需要,還取決于機(jī)器前進(jìn)速度Vm與旋刀工作轉(zhuǎn)速的合理配合 而當(dāng)時(shí),當(dāng)?shù)毒哌\(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí),就會(huì)出現(xiàn)Vx0的現(xiàn)象,即刀具的絕對(duì)速度與機(jī)器的前進(jìn)方向相反,因而能以刀刃切削土壤,其運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線。本課題所取的滿足刀刃一直切土的要求。2.3 刀盤分布設(shè)計(jì) 在允許的工作幅寬范圍內(nèi)機(jī)具橫向放置六個(gè)刀盤,每個(gè)刀盤上對(duì)稱放置兩把旋刀,刀盤2和刀盤5是主動(dòng)刀盤,刀盤1和刀盤3由刀盤2上的齒輪驅(qū)動(dòng),刀盤4和刀盤6由刀盤5上的齒輪驅(qū)動(dòng)。刀盤1、2、3的運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)組成一組,刀盤4、5、6運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)組成另外一組,為了防止兩刀盤組在傳動(dòng)和工作過程中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干預(yù)

15、,刀盤3和刀盤4之間余留一個(gè)20mm的間隙。 為了減小或抵消刀盤在工作過程中前進(jìn)時(shí)的橫向分力(橫向分力過大會(huì)導(dǎo)致機(jī)具的橫向振動(dòng),增大機(jī)具的損耗,增加機(jī)組工作的不平穩(wěn)性),防止同組相鄰兩刀盤上的旋刀與旋刀之間的運(yùn)動(dòng)干預(yù),采取以下措施:1. 主動(dòng)刀盤(刀盤2和刀盤5 )旋轉(zhuǎn)方向相反(由機(jī)具的傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)); 2. 主動(dòng)刀盤與相鄰兩刀盤呈60度夾角放置。此時(shí)刀盤2和刀盤5、刀盤1和刀盤4、刀盤3和刀盤6的運(yùn)動(dòng)是兩兩對(duì)稱關(guān)系,每個(gè)刀盤產(chǎn)生的橫向分力正好被相對(duì)稱的那個(gè)刀盤產(chǎn)生的橫向分力相抵消。 圖3-2:刀盤分布示意圖3 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 在滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)要求和配套機(jī)車FS-275的掛接要求的前提下進(jìn)行結(jié)

16、構(gòu)方案設(shè)計(jì),并參考國內(nèi)外旱地驅(qū)動(dòng)耙產(chǎn)品數(shù)據(jù)和參考有關(guān)書籍,動(dòng)力由萬向節(jié)輸入,首先機(jī)具上需要設(shè)計(jì)一組變速箱使得轉(zhuǎn)速由輸入時(shí)的540r/min變成輸出時(shí)的190r/min;其次要求將萬向節(jié)輸入的水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力(由錐齒傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)),再次實(shí)現(xiàn)主動(dòng)刀盤相互間的反向傳動(dòng)。為此在設(shè)計(jì)過程中擬定了以下三種方案: 方案一:萬向節(jié)輸入動(dòng)力傳給兩個(gè)圓柱齒輪(級(jí)傳動(dòng)),這兩個(gè)圓柱齒輪再將動(dòng)力分別傳遞給左右兩個(gè)圓錐齒輪(級(jí)傳動(dòng)),圓錐齒輪組將水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力(級(jí)傳動(dòng)),進(jìn)而驅(qū)動(dòng)旋刀的轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪的轉(zhuǎn)速是在動(dòng)力傳遞過程中實(shí)現(xiàn)的,兩個(gè)主動(dòng)刀盤相對(duì)應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)由圓錐齒輪的放置位置的不同而實(shí)現(xiàn)

17、,具體情況見圖5-3:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一示意圖。本方案的缺乏之處在于級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)軸采用的是懸臂支承結(jié)構(gòu),當(dāng)工作環(huán)境比擬惡劣(多石土壤)時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪音,并會(huì)降低該機(jī)具的使用壽命。整機(jī)幾何參數(shù)為:長(1654mm)、寬(450mm)、 高(820mm)、工作時(shí)萬向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度(470mm)。 方案二:與方案一相似,也由三級(jí)傳動(dòng)組成,與方案一所不同的是在級(jí)傳動(dòng)和級(jí)傳動(dòng)之間放置了一個(gè)中間圓柱齒輪用以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主動(dòng)刀盤相對(duì)應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng),并且在級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了一個(gè)平衡機(jī)構(gòu),用于彌補(bǔ)懸臂支承結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。具體情況見圖5-4:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案二示意圖。整機(jī)幾何參數(shù)為:長(1654m

18、m)、寬(450mm)、高(910mm)、工作時(shí)萬向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度(470mm)。 方案三:與方案一、方案二有著很大的區(qū)別:萬向節(jié)輸入動(dòng)力直接傳給圓錐齒輪組(級(jí)傳動(dòng)),在級(jí)傳動(dòng)便把水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方方案三:與方案一、方案二有著很大的區(qū)別:萬向節(jié)輸入動(dòng)力直接傳給圓錐齒輪組(級(jí)傳動(dòng)),在級(jí)傳動(dòng)便把水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力,并且在級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了兩個(gè)圓柱齒輪,上面的那個(gè)齒輪與另外兩個(gè)圓柱齒輪組成右方向上的傳動(dòng)('級(jí)傳動(dòng)、'級(jí)傳動(dòng)),下面的那個(gè)齒輪與另外四個(gè)圓柱齒輪組成左方向上的傳動(dòng)(級(jí)傳動(dòng)、級(jí)傳動(dòng)、級(jí)傳動(dòng)),其中級(jí)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)主動(dòng)刀盤之間相對(duì)應(yīng)的

19、反向轉(zhuǎn)動(dòng)。具體情況見圖5-5:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案三示意圖。整機(jī)幾何參數(shù)為:長(1654mm)、寬(693mm)、高(930mm)、工作時(shí)萬向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度(540mm)。 這三種方案的設(shè)計(jì)思路是在不斷的摸索、分析、總結(jié)的過程中逐漸形成的,設(shè)計(jì)方案依次從理論型轉(zhuǎn)向?qū)嵱眯?其中第三套方案是這三種方案中最成熟也是最實(shí)用的。 首先,從結(jié)構(gòu)上考慮雖然方案三的整機(jī)幾何尺寸比方案一、方案二大,但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、齒輪布置緊湊、傳動(dòng)軸受力均勻、動(dòng)力傳遞平穩(wěn),使得整機(jī)工作時(shí)有很高的穩(wěn)定性,從而提高了機(jī)具的使用壽命;其次,從本錢上考慮方案一只使用了一對(duì)圓錐齒輪,而方案一、方案二都使用了兩對(duì)圓錐齒輪,但變速箱

20、的齒輪總量大致相同,這使得整機(jī)的加工費(fèi)用大幅度下降,從而提高了整機(jī)的經(jīng)濟(jì)性;第三,方案三的變速箱由兩局部組成,這便于機(jī)具的安裝和修理。 方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏之處在于:工作時(shí)萬向節(jié)與變速箱之間銜接點(diǎn)的位置相對(duì)方案一、方案二銜接點(diǎn)的位置偏高,在級(jí)傳動(dòng)中有可能存在傳動(dòng)的不均勻性。 綜上所述,方案三在各方面的優(yōu)勢(shì)都比擬明顯,整機(jī)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性尤為突出,因此選定方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為最終確定方案。3.2 傳動(dòng)比的分配 如方案三設(shè)計(jì),總傳動(dòng)比,萬向節(jié)輸入動(dòng)力直接傳給圓錐齒輪組構(gòu)成級(jí)傳動(dòng),傳動(dòng)比,把水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力。在級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了兩個(gè)圓柱齒輪,上面的那個(gè)齒輪與另外兩個(gè)圓柱齒輪組成右

21、方向上的傳動(dòng)構(gòu)成'級(jí)傳動(dòng)和'級(jí)傳動(dòng),下面的那個(gè)齒輪與另外四個(gè)圓柱齒輪組成左方向上的傳動(dòng)構(gòu)成級(jí)傳動(dòng)、級(jí)傳動(dòng)、級(jí)傳動(dòng),其中級(jí)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)主動(dòng)刀盤之間相對(duì)應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 , ,。4.1.1 單盤切削、破碎土壤所需的扭矩 圖3-14示意了單把旋刀切削、破碎土壤時(shí)所需的扭矩變化規(guī)律,設(shè)單把旋刀的扭矩曲線為: 單把旋刀切削土壤扭矩圖 單把旋刀每轉(zhuǎn)所需扭矩為:(/0>.) 每個(gè)刀盤有z把旋刀,那么單個(gè)刀盤的扭矩為:(/.) 因此根據(jù)單個(gè)刀盤上的扭矩可求得消耗的功率為:.2 旱地驅(qū)動(dòng)耙的功率消耗 不考慮轉(zhuǎn)移的力,旱地立式驅(qū)動(dòng)耙單個(gè)刀盤在一個(gè)周期所消耗的總功等于: 式中: ?旋刀一個(gè)周期

22、內(nèi)所經(jīng)過的路程(m) ?旋刀平均阻力(N) ?單個(gè)刀盤上旋刀數(shù)在一個(gè)周期內(nèi),旋刀所經(jīng)軌跡長度為L,因?yàn)樾哆\(yùn)動(dòng)軌跡的參數(shù)方程【3】為:, 因此在一個(gè)周期內(nèi),計(jì)算平面曲線的弧長: 所以: 將、代回(25)式,可得: 那么旱地驅(qū)動(dòng)耙所需功率為: 將,代入(27)式,得: 其中:式中: ?旋刀平均阻力(N) ?單個(gè)刀盤上的旋刀數(shù)目 立式驅(qū)動(dòng)耙消耗的總功率: 其中: ?刀盤的個(gè)數(shù) 4.1.3 傳動(dòng)過程的功率分配 理論情況下,由聯(lián)軸器輸入的功率向兩邊傳遞,傳遞功率,轉(zhuǎn)速為,由于機(jī)器的工作環(huán)境的影響和傳動(dòng)的功耗(萬向節(jié)、錐齒、直齒傳動(dòng))的影響,取齒輪傳動(dòng)效率為0.97,最后傳遞給六把刀盤的功率為.5.1

23、軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)相關(guān)理論知識(shí),可知:在傳遞功率相同的情況下,轉(zhuǎn)速小時(shí)其傳遞的轉(zhuǎn)矩大,由此需要刀軸的截面大,軸的直徑大,軸的強(qiáng)度須進(jìn)行強(qiáng)度校核。并且在傳遞較大功率時(shí),要求其相應(yīng)的軸的直徑大。 由以上理論可知,在軸的設(shè)計(jì)校核過程中,在此只需要對(duì)軸I和刀軸進(jìn)行強(qiáng)度校核,其他軸可據(jù)此進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。 齒輪箱里面軸I是傳動(dòng)軸主要承受扭距,刀軸為轉(zhuǎn)軸既承受彎距又承受扭距。5.1.1 選擇軸的材料 選擇軸的材料為45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能由參考書?機(jī)械設(shè)計(jì)?中表11.1和表11.4查得:。5.1.2 軸上的功率P,轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T 取該級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)的效率(包括軸承效率在內(nèi))由聯(lián)軸器傳遞給錐齒輪軸I的功率為,

24、傳遞轉(zhuǎn)矩為,轉(zhuǎn)速為。根據(jù)錐齒輪傳遞功率,考慮功率余量和傳動(dòng)的功耗(萬向節(jié)、錐齒、直齒傳動(dòng)),可得每刀軸傳遞的功率為,傳遞轉(zhuǎn)矩為,轉(zhuǎn)速為。5.1.3 確定軸的最小直徑 對(duì)只受扭矩或主要受扭矩的傳動(dòng)軸,安扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的直徑。假設(shè)有彎矩作用,可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮其影響。 扭矩強(qiáng)度條件為 (11.1) 式中-軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,MPa; -軸所受的扭矩,; -軸的轉(zhuǎn)速,; -軸所傳遞的功率,; -軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,見表11.3.對(duì)實(shí)心的圓軸, ,以此代入式(11.1),可得軸的直徑 -(式5.1)式中,為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù),其值可查表11.3.。當(dāng)彎矩相對(duì)轉(zhuǎn)矩很小時(shí),取較小

25、值,根據(jù)表11.3選112,代入上式,那么軸I結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):將上述數(shù)據(jù)代入(式5.1),計(jì)算可得,考慮到軸截面上開有花鍵,對(duì)于的軸,軸徑增大20%. 可取軸的最小直徑。 參考相關(guān)軸的設(shè)計(jì),可設(shè)計(jì)如上的軸的結(jié)構(gòu)刀軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):將上述數(shù)據(jù)代入(式5.1),計(jì)算可得,考慮到截面上開有花鍵,對(duì)于的軸,軸徑增大20%,并加上需在軸上鉆有內(nèi)孔,可取軸的最小直徑。 1)軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 2)齒輪受力 法向載荷直齒錐齒輪齒面所受的通常都視為集中作用在平均分度圓上,受力分別為 ? 為法向載荷分解的周向分力 ?為法向載荷分解的垂直于分度圓錐母線的分力 ?分解的徑向分力 ?分解的軸向分力 其中滿足關(guān)系,.代入,可得 153,

26、代入上式,可得, ,3)支承反力的計(jì)算a,水平面支承反力由,得,代入計(jì)算得, 499N 由,得 ,代入計(jì)算得,572Nb,垂直面的支承反力由得 ,代入計(jì)算得,7574作彎矩圖和扭矩圖a,水平面彎矩圖,b,垂直面彎矩圖垂直面彎矩 ,C、合成彎矩圖,d、扭矩圖前已算得4)按當(dāng)量彎矩計(jì)算直徑查表15-8得,根據(jù)表15-7公式計(jì)算A截面軸徑,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),取是滿足強(qiáng)度要求的軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 2)齒輪受力 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí),沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷Fn垂直于齒面,在節(jié)點(diǎn)處分解為兩個(gè)相互垂直的分力,即圓周了Ft與徑向力Fr,如上圖所示。且滿足: 式中:-齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩,單位為; -齒輪的節(jié)圓直徑,多標(biāo)

27、準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑,單位為; -嚙合角,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪,.其中,將上式數(shù)據(jù)代入可得:,.3支承反力的計(jì)算a,水平面支成反力由得,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得,由得,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得,.4作彎矩圖和扭矩圖a,水平面彎矩圖b,垂直面彎矩圖C,合成彎矩圖d,扭矩圖前已算得按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸徑查表15-8得,根據(jù)表15-7公式計(jì)算B截面軸徑,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),取是滿足強(qiáng)度要求的。5.2軸承的選用和校核 軸承的作用是支撐軸及軸上的零件,保持軸的旋轉(zhuǎn)精度,減少轉(zhuǎn)軸與支撐之間的摩擦和磨損。滾動(dòng)軸承的類型應(yīng)根據(jù)所受的載荷大小、性質(zhì)、方向、轉(zhuǎn)速及工作要求來選擇。在圓錐齒輪變速箱及刀盤中,由于軸同時(shí)受徑向載荷和軸向載荷,且為方便安裝,外

28、圈別離,所以圓錐滾子軸承。滾動(dòng)軸承在同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時(shí),為了計(jì)算軸承壽命在相同條件下比擬,需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下,軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式是 式中,-徑向載荷,N; -軸向載荷,N; -徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。由于機(jī)械工作時(shí)常具有震動(dòng)和沖擊,為此,軸承擔(dān)量動(dòng)載荷應(yīng)按下式計(jì)算:,其中,均可通過查表獲得。假設(shè)軸承工作轉(zhuǎn)速為,可求的以小時(shí)數(shù)為單位的根本額定壽命,-壽命指數(shù),球軸承,滾子軸承。1)刀盤軸:d35mm,D80mm,B21mm, 根本額定動(dòng)載荷,軸承代號(hào):GB30307軸的轉(zhuǎn)速為,.動(dòng)載荷系數(shù),派生軸向力,當(dāng)時(shí);時(shí);。兩支點(diǎn)反力(對(duì)軸承1的中心取矩),得力平衡兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷,