电动旋耕机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 电动 旋耕机设计 摘 要 ： 旋耕机是 在 我国广大丘陵，山区，地块小，高差大，无机耕道，果园、茶园、菜地、温室大棚、丘陵坡地和小块（水、旱田） 作业的 耕耘机械 。 本设计为了适应蔬菜大棚的大规模发展对农机具的需求，并根据工作业环境和目前的经济技术条件的要求设计了微型电动 旋耕机 。本次设计 的旋耕机 以电机为动力机 。 从旋耕机 的 总体方案，工作原理， 旋耕刀的选择 以及传动系统和控制系统做了比较全面的的设计分析 ， 并对关键零部件进行了计算校核。 本 设计结构 简单 、轻巧、无废气排放 ,适于 大棚的浅中耕作业。 关键词 ： 旋耕机； 刀辊 ；耕作刀具；减速 箱。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of is a of is to of . In to to of I to of of is by on of is by of a of is in of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘 要 1 关健词 1 1 前言 2 2 3 3 3 3 3 3 3 2 总体 设计 4 4 5 6 选择 6 6 7 7 7 7 7 8 8 3主要零件的设计计数 9 9 9 10 10 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 14 15 传动的设计计算 16 16 16 16 16 v 确定润滑方式 17 17 17 17 18 18 19 20 4 其它零部件的设计与选择以及润滑方法的选择 22 轴器的选择 22 深装置的设计 22 滑方法 22 5 结论 23 参考文献 23 致 谢 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前言 旋耕机 是 以旋转刀齿为工作部件的驱动型土壤耕作机械。又称旋转耕耘机。按其旋耕刀轴的配 置方式分为横轴式和 立轴式两类。以刀轴水平横置的横轴式旋耕 机 应用较多。 横轴式旋耕机 有较强的碎土能力，一次作业即能使土壤细碎，土肥掺和均匀，地面平整，达到旱地播种或水田栽插的要求，有利于争取农时，提高工效。但对残茬、杂草的覆盖能力较差，耕深较浅（旱耕 12 16 厘米；水耕 14 18 厘米），能量消耗较大 泥 ， 漏耕较严重 。主要用于水稻田和蔬菜地，也用于果园中耕。重型横轴式旋耕机的耕深可达 20 25 厘米，多用于开垦灌木地、沼泽地和草荒地的耕作。切土刀片由前向后切削土层，并将土块向后上方抛到罩壳和拖板上，使之进一步破碎。刀 辊切土和抛土时，土壤对刀辊的 反作用力有助于推动机组前进，因而卧式旋耕机作业时所需牵引力很小 ， 有时甚至可以由刀辊推动机组前进 。 立轴式旋耕机 工作部件为装有 2 3 个螺线形切刀的旋耕器。作业时旋耕器绕立轴旋转，切刀将土切碎。适用于稻田水耕，有较强的碎土、起浆作用，但覆盖性能差。在日本使用较多。 为增强旋耕机的耕作效果，在有些国家的旋耕机上加装各种附加装置。如在旋耕机后面挂接钉齿耙以增强碎土作用，加装松土铲以加深耕层等。 小型 旋耕机以小型内燃机或电动机为动力，以整体式变速齿轮或皮带链轮作为传动，具有重量轻，体积 小，结构简单，操作方便，易于维修，工作稳定可靠，使用寿命长，油耗低，生产效率高等特点。旋耕机的机构包括机架、可调高低扶手，机架上没有的内燃机或电动机、以及驱动轮和耕作刀具。旋耕机可以爬坡，越埂、阶梯性强。广泛适用于平原、山区、丘陵的旱地、水田、茶园、果园等。能浅旋耕、犁耕、开沟建垄。配上相应机具可进行抽水、发点、喷药、喷淋、收割、起垄、铺膜、打孔、碎草等作业。旋耕机可以在田地、大朋、茶园等地方自由行使，便于用户使用和存放，省去了大型农用机械无法进入山区田地的烦恼，是广大农民消费者替代牛耕的最佳选择，有大中型 农机无法媲美的优势，是进入农民家庭最理想的小型农机。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 1 旋耕机 耕机 研究现状 目前，旋耕机械在我国已被广泛使用，正逐步发展成为农业机械的一个重要 门类。 我国目前的驱动型耕作机械产品有旋耕机及复式作业机、驱动式圆盘犁、耕 耙犁、水田驱动耙、立式转齿耙等，但产量比较大的主要为旋耕机。目前，批量 生产和推广使用的 45种产品，系 80 年代末的更新换代产品。 90 年代以来，国内又研制了一批旋耕复式作业机具新产品，逐步投放市场。目前，国内大中拖配套旋耕机保有量约 15 万台，手拖和小四轮配套旋耕机 200 万台。旋耕 机在南方水稻生产机械化应用中已占 80%比例，北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋耕机械。南稻北移，种值面积迅速增加，扩大了对旋耕机械的市场需求。水稻是高产作物，种植水稻有较高的经济效益。近年来，我国北方实施种植业结构调整，大力推行旱改水，扩大水稻种植面积。由于农作物的结构调整，相应的农机装备结构正在发生变化，迫切需要从技术上、经济上合理配备适应水旱田作业的拖拉机及配套农机具。 农业产业化、集约化、规模经营需要大型高效旋耕机械。随着我国农业产业 化和适度规模经营的发展，对大中型农业机械 的市场需求也日渐增大。不仅是农 垦系统国营农场，而且乡村农机服务站以及个体的农机专业户，也需要更新和添 置大中型农业机械。对黑龙江垦区的调查表明，近年大量购置的水田耕整地机械 已由中小功率拖拉机旋耕机组变化为铁牛 654和 机专业户使用这些大中型机械从事机耕服务，一般 1可回收本金，有诱人的经济效益。 总之 随着中国经济的发展，需求的不断提升，中国旋耕机市场从无到有，从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市 场。旋耕机市场发展令世人瞩目。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 耕机发展趋势 功能化 加装挂接部件 不断配套新机具，增加新功能，在完善农用功能的基础上，逐步向城市园林、园艺领域扩展，如配套剪草、清雪、枝叶粉碎机具等。 微耕机与配套机具的挂接采用快速挂接装置，拆换农具简单、快速。 型化 机具灵活性 高 便于运输，能在小空间复杂地形工作 用适应性强 功耗 少 的发动机 低噪声、 少污染 、动力强劲和适应性强的发动机将更多地被应用 。 作 集成 更加方便 高度自动化 操向手柄、前进和后退速度的调节更加方便 耕机研究目的 和意义 我国地形条件复杂，很多地方都是丘陵、山区， 特 别是南方地区 其地形特点是地块小、高差大、无机耕道 、 个人的小型花园难于耕作 ， 所以现 研究一种 具有重量轻，体积小，结构简单等特点 的 小型微型旋耕机 。 又 由于石化能源 有限为不可再生资源 而电能有水力发 电 风力发 电 为可 再生能源 ， 而且石油燃烧产生大量 温室气体加剧全球温室效应 ， 电动机噪声小工作平稳优化了工作环境相比之下也减小了对其它部件的损耗 ；电动机无排放，少污染契合当前形势有利于环境的保护。 并且 内燃机 燃烧的是柴油或汽油，排放的 有毒 气体 如 人体和植物均有 害。大棚 内 通风状况不良污染持续时间较长影响可能较大。 为了 进一步改善作业环境 ， 本设计采用 电动机 为动力，以齿轮 、皮带 轮 、 链轮 作为传动 装置 ， 整机结构稳定 、 轻巧 、 体积小， 而且 整机 价格不高能大范围普及， 适合 于如南方农民 家庭 小 块 菜地果园 以及小型个体户大棚蔬菜花园 的管理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 总体设计 体结构方案确定 总体结构设计包括传送方案的确定， 旋耕机耕幅的确定，旋耕机的传动形式，前进的速度，刀轴的转速的确定等内容。结构设计要体现设计原则和设计思想，实现旋耕机的结构合理，达到可靠性，适用性，先进性，经济性及 系统化的统一。期中参数 的计算，型号的选择是主要部分，在总体方案确定后才能进行具体的结构和强度等方面的设计计算。 总体结构示意如图 2 所示。 图 2 总体结构示意图 作原理 该机的 变 速箱设计 “ 7”字形 ，中 中间 为圆柱齿轮副传动所在的空间， 突出部分为行走地轮的传动分路所在空间 ，另外部分为旋耕刀传动路线空间 。因为传动路线较长轴距相差较大 ，所以采用了两个链轮传动 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 该机具的工作原理是发动机的动力通过离合器和 联轴器将动力输出轴的动力传递给 皮带轮 轴 ， 再经链轮传动到变 速箱的 输入轴经行走传动线路三 级减速后传到 行走输出轴带动行走地轮转动，实现机械的行走 。另外一边输入轴运动经三 级 减速 传递到旋耕轴 ，实现机械的旋 耕作业。 离合器安装在发动机前端，其功用是：在停车时 切断发动机与传动装置之间的动力；旋耕机起步时能平稳结合发动机与传送装置间的动力；旋耕机遇到过大的阻力时，离合器便打滑，以免损坏传动系统零件，起到保驾护航的作用。耕深主要是通过支架上 升降控制部分 不同位置进行调节，同时还可以通过人对操作手柄的压力的改变以增减力矩，调节机器的前进速度，借以达到改变耕深的目的。另外旋耕作业的碎土性能与土壤含水量，土壤坚实度和机器的作业速度有关，本文只针对一种速度进行设计。 动方案 耕机传动类型的选择 旋耕的类型按刀轴传动方式分，可分为中间传动式旋耕机和侧边传 动式旋耕机。本设计采用 侧边 传动式旋耕机。 侧边传动多用于耕幅较小的偏置式旋耕机。中央传动用于耕幅较大的旋耕机，机器的对称性好，整机受力均匀；但传动箱下面的一条地带由于切土刀片达不到而形成漏耕，需另设消除漏耕的装置。 动方案的确定 带传动具有结构简单，传动平稳，价格低廉和缓冲吸振的特点。齿轮传动具有传动效率高，本身配合结构紧凑，体积较小的特点。链传动特点介于前两者之间适于两轴相距较远的场合而且与齿轮相比较轻和价格低所以本设计变速箱选择采用齿轮传动和链传动的混合的方式来实现动力旋耕机刀轴的运动传递。 外部传动则以皮带轮与链轮的混合方式来传递动运动。工作可靠简单成本较低。传动方案如图 3所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 3 传动方案示意图 要参数的确定 根据设计任务书的要求，此旋耕机是用于 大棚 旋耕 松土 作业的微型旋耕机，所涉及的旋耕机能完成 大棚 除草、松土和起垄等作业。要求动力为 耕为 1216耕 36幅为 3080作效率为 3 亩 4 亩 /8 小时；整机质量 100 力和刀辊转速的初步确定 动 机 的初步选择 初步选择 电动 机： 合力 流有刷电机 ，额定功率： 额定转速： 3000r/重 15 轴转速和前进速度初步确定 耕深为 12幅为 40作效率为 4 亩 /h。可以得出机组前进速度 s。 动机功率校核 旋耕机工作时所需功率的计算，在旋耕作业过程中，旋耕机工作所需的功率与多种因素有关，如耕地的地形，耕深，耕幅，耕速和土壤的性质等功率的消耗主要包括旋耕买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 刀切削土壤消耗的功率，抛土块所消耗的功率推动前所消耗的功率，传动部分所消耗的功率及土壤沿水平方向作用与刀辊 上的反作用力所消耗的功率。设计时，先假定机组在比较平坦的田地里进行匀速直线作业，旋耕机工作时所需的功率可以按下列经验公式进行估算： )(1.0 式中 d 耕深（ 机组前进速度（ m/s）； B 耕幅（ m）； K 旋耕比组（ 2/； 其中4321 g由于切土节距 m 96 0 0 0 ， 所以依据农业机械设计手册（上册） 238 页表 4得 2/16 ， K ， K ， K， K 。 则：4321 g= 2/ 那么： 因此，发动机功率满足设计要求 。 耕 刀 的设计 耕刀的选择 旋耕刀是旋耕机的主要工作部件，刀片的形状和参数直接影响旋耕的工作质量，目前国内外对旋耕刀刃口曲线形状和结构参数作了大量研究，就横轴旋机 上的刀齿而言主要有刚性和弹性两大类，刚性刀按其外形分 又 可分为凿形刀、弯刀、直角刀和弧形刀。凿形刀前端较窄，有较好的入土能力，能量消耗小，但易缠草，多用于杂草少的菜园和庭院。弯刀的弯曲刃口有滑切作用，易切断草根而不缠草，适于水稻田耕作。直角刀具有垂直和水平切刃，刀身较宽，刚性好，容易制造，但入土性能较差。弧形刀的强度大，刚性好，滑切作用好，通常用于重型旋耕 机上。 根据 5669耕刀分为 型刀， 型刀和 刀型。 型刀主要用于水旱田耕作。刀辊回转半径 R 有 225、 245、 260 型刀主要用于水田绿肥，稻茬，麦茬较多的田地作业。刀辊回转半径有 195、 210、225、 245、 260 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 刀型主要用于浅耕灭茬作业，刀辊回转半径 50、 175 根据设计要求，选用 浅耕灭茬旋耕刀 ，采用 65。刀片结构如图 2 所示。 图 4 旋耕刀结构图 得： 150R ， 1020 R， 21431 R ， 40h ， 17 120 ， 40b 由于弯刀在切土时刀端撕裂附近土壤，因此刀座间距 应大于弯刀工作宽幅约为20于弯刀的工作宽幅为 40耕幅为 400通过计算知 刀轴上能排列 6个刀座。 在排列刀片的过程中，为了解决旋耕机工作时向测边输土的问题，可以使左右刀片的两条螺旋线不连续，而且 旋向不一样，并且相邻区段螺旋线的旋向相反；在焊接左右的时候，同一回转平面的左右弯刀的间隔夹角应该在 90和 180之间，因此确定一个刀座上同一回转平面的两把刀的间隔夹角为 180。弯刀排列展开图如图 3 所示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 5 刀片螺旋线对称排列 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 主要零件的设计计数 算各轴的设 计参数 动效率的选定 由传动方案图 4可以看出，从发动机到旋耕机刀轴，效率传递都包括离合器、联轴器、滚动轴承、圆柱齿轮、 皮带轮、链轮 等的传递。 其中取传动效率值分别为：离合器 ，联轴器 ， 轴承 ， 皮带轮 圆柱齿轮 ， 链轮 。 各轴输入功率 各轴输入功率分别为： 2 ； 8 ； 5 ； ； 。 轴传动比的分配 总传动比计算如图 4 所示，由于发动机转速为 3000r/轴转速为 100r/总传动比 30i 。 各轴传动比分别为 21i ， i ， 变速箱总传动比 旋耕线路 103 i， 行走线路 154 i 。 则各轴的转速分别为 ： m 00001 ; m 5 0 023 0 0 0112 ; m 0 0 0 0223 ; m 00101000334 ;或 m 7151 0 0 0335 。 轴输出转矩 T 0 0 5 09 5 5 0111； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 T 0 0 5 09 5 5 0222； T 0 0 5 09 5 5 0333； T 71 0 0 0 9 5 09 5 5 0444； T 067 9 3 5 09 5 5 0555。 轮的设计和校核 一级圆柱齿轮副的设计和校核计算 根据传动方案选用直齿圆柱齿轮传动。 根据 级精度。 选择小齿轮的材料为 40质后表面淬火，硬度 280齿轮材料为 45钢，调质后表面淬火硬度为 240 压力角 20 ， 齿数 z 的选择，选择小齿轮齿数为 241 z ， 则大齿轮的齿数48242112 按齿面 接触强度设计 321111 确定 公式内各计算数值： 试选载荷系数 3.1 计算小齿轮 传递的转矩。 小齿轮转速 m 00001 小齿轮 传递的转矩为 由机械设计表 10圆柱齿轮两支撑相对于小齿轮做不对称布置，选取齿宽系数 1d； 由机械设计表 10得材料的弹性影响系数 ； 由机械设计图 10齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限001 ， 大齿轮 的接触疲劳强度极限 501 。 计算应力循环次数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 811 608(130006060 88112 10782 根据应力循环次数，由机械设计图 10接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得： M P 1l i M P 2l i 试计算小齿轮分度圆直径带入 H 中取小的值 。 321111 计算圆周速度 v 。 t /1 计算齿宽 b 。 齿宽与齿高之比 1 齿高 根据 v=s， 8 级精度，由机械设计图 10得动载系数 K， 直齿轮 1 K； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由机械设计表 10得 K ； 由机械设计表 10得 根据 06.8由机械设计图 10 故载荷系数： 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径得： 311 计算模数 m： 8 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度计算公式为 3 2112 确定公式内的各计算数值 由机械设计图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ， 大齿轮的弯曲强度极限 802 ； 由机械设计图 10 取弯曲疲劳安全系数 S=： M P 111 M P 222 计算载荷系数 K ： 查取齿形系数。 由机械设计表 10齿形系数 查取应力校正系数。 由机械设计表 10应力校正系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 计算大、小齿轮 加以比较 0 1 4 7 111 Y 0 1 5 7 222 Y 比较可得大齿轮的数值大。 设计计算 5 2 3 2 33 211 由于齿轮模数 齿面接触疲劳强度所决定的承载力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算的的模数 m=2 几何计算 计算分度圆直径 621811 0 825422 计算中心距 22 1 0 8362 21 计算齿轮宽度 d 363611 取 01 ， 62 计算公法线 W 1 (14.3c c 11 i 0 7 8 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 0 1 (14.3c c 22 i 6 0 4 齿轮结构设计 齿顶高 2121 齿根高 (21 齿全高 a 2(21 齿顶高直径 0)2( 11 1 2)2( 22 齿根圆直径 12)22( 11 032)22( 22 基圆直径 b o o b 4 8 120c o 8c o 齿厚 他各直齿圆柱齿轮的几何计算 减速器另一对配合齿轮几何尺寸： 选择齿数 301 z ， 90330212 计算分度圆直径 023011 8029022 计算中心距 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 202 180602 21 计算齿轮宽度 d 606011 取 01 ， 52 计算公法线 W 1 2 3 0 c 11 4 6 2 6 9 0 c 22 齿全高 a 2(21 齿顶高直径 4)2( 11 8 4)2( 22 基圆直径 b o o b 1 4 920c o 0c o 齿厚 传动的设计计算 择链轮的齿数 取小链轮齿数 321 z ，大链轮齿数为 定计算功率 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由机械设计表 9得 K ，由机械设计图 9得 K ，单排链，则计算功率为： 择链条型号和节距 根据 503 查机械设计图 9选 08A。查机械设计表 9条节距 ，滚子直径 ，内链节内宽 。 算链节数和中心距 初选中心距 35030()5030(0 。取： 000 。相应的链长节数为： 02122100 222 p 取链长节数 97 查机械设计表 9心距计算系数 f ，则链传动最大 p 7 3 11 。 算链速 v ，确定润滑方式 3 由 1 和链号 08A，查机械设计图 9 算压 轴力 有效圆周力为 e 2 8 001 0 00 链轮垂直布置时的压力系数 压轴力为： 9 6 32 8 2 轮的材料选择 小轮用 20钢，经淬火，回火处理，硬度 60 大轮用 35钢，经正火处理，硬度 200 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮齿 形的确定 齿侧圆弧半径 e 1m i n e 1m i n e 211m a x e 221m a x 滚子定位圆弧半径m i nm i n 11m a xm a x 分度圆直径 d 5 4 8 0s 9 40 6 5 8 0s 齿顶圆直径a 1m i n a 2m i n a 1 1 m a x a m a x 齿宽1f 1 齿侧倒角 5 齿侧半径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 入轴的设计计算 入轴的初步计算 （ 1）选择轴的材料和热处理方式：选择轴的材料为 45 钢，调制处理，由机械设计表 15拉强度极限 40 ， 屈服强度极限 55， 弯曲疲劳极限 ， 剪切疲劳强度极限 ， 许用弯曲应力 1 。 （ 2）初步确定轴的最小直径 由机械设计表 15 1100 A， 于是得 33110 由于轴的最小直径过小，取轴直径为 15 （ 3）初选轴承 应轴同时受有径向力和轴向力作用，故选用深沟球轴承 。根据工作要求及输入端直径，选用型号为 6004 的轴承（ 276 的结构设计 输入轴的各段直径和长度设计如图 5所示。 图 6 输入轴的结构 轴的强度校核 （ 1）求作用在齿轮上的力 应为该齿轮为标准齿轮，则 0 ， 那么 圆周力 t 11 径向力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 a a n 圆周力向力 方向如图 6所示。 图 7 轴的载荷分布图 of 2）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。对于 6004型深沟球轴承，由机械设计、机械设计基础课程设计中查得 B=12此作为简支梁的轴的支撑跨距05377832 。 根据 轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图 （ 如图 6）。 轴上的作用力 支反力 F 5 48 1 36 6 84 F 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 总弯矩 6 4 5 7 7788 1 321 3 7 8 1 422 2 297 3 959 72 22 1 扭矩 41 （ 3）按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的 界面强度。根据机械设计公式 15表 2 中的数据，以及轴单向旋转，扭切应力为脉动循环应力，取 ，轴的计算应力 M P M 0 12 22212 故安全。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 其它零部件的设计与选择 以及 润滑方法的选择 轴器的选择 取载荷系数 K ， 则联轴器的计算转矩为 4 5 9 1 根据计算转矩、最小轴径、轴的转速， 5843用 凸缘联轴 器。 节 耕 深装置的设计 旋耕机是一种作业范围较广的农用机械，在根据不同的土壤条件和工作要求，需要不同的旋耕深度。对于由 电动 机带动的微型旋耕机，其深度可以用手动调节，即用 升降控制杆上的螺栓来调节旋耕深度。能实现深耕： 12耕： 3设计简单实用，通过调节螺栓决定 旋耕刀的高度 符合旋耕机质量轻、价格低、容易维修的特点。 滑方法 滚动轴承是一种重要的机械元件，一台机械设备的性能