微耕机机器耕作设计方案

0 微耕机机器耕作设计方案 一 . 概述 1. 设计背景 在我国种植区，特别是山区还用耕牛来耕作，不但耕作的效率低下，而且因为每天都要照顾耕牛而浪费一个劳力。而在广大的农村因为单块田的面积小，所以不适合使用大型的机械来耕作。加上大型设备有价格高、能耗大、维护费用大、搬动困难、对操作者的技术要求高等要求，使机械化耕作有了很大的制约。 本 机器 是一种真正能进入每家每户的实用耕作机械。本 机器 具有能耗低、对操作者的技术要求不高、维护费用少、操作简单，成本低，搬运方便等特点 。 通 过大量的市场调研发现有非常具大的市场前景，随着我 国农村的生活水平的不断提高，农民对农业的投入将会进一步的提高，农村市场将会是一个 潜力非常 巨 大的市场。 2. 已知设计条件 该机器是在做了大量调查和参考了多种样机后。根据农耕者的信息反馈和相关资料的查阅和以往设计经验的借鉴。初步设定计算分析的必要原始参数： G=7590. 挡位初步设定为 4个 慢档 快档 空档 倒档 4. 传动比初步设定 1 慢挡 错误 !未找到引用源。 快挡 错误 !未找到引用源。 倒挡 错误 !未找到引用源。 5. 刀 矩回转直径 D=360. 轮宽设定 B=95068F/P（联龙） 参数 型号 168F/P 形式 单缸四冲程 缸中心斜置 错误 !未找到引用源。 缸径 /行程 8错误 !未找到引用源。 45 压缩比 点火方式 晶体管无触点点火（磁体式） 火花塞、间隙（ 未找到引用源。 滑方式 飞溅润滑 2 启动方式 回复式手拉起动 燃油消耗率 g/95 排量（ 163 标定功率及转速（ kw/ 600 最大扭矩及转速（ kw/ 9/2500 净重（ 15 外形尺寸 (312错误 !未找到引用源。 362错误 !未找到引用源。 335 二总体方案设计计算 3 2. 传动部分 定功率 P=额定转速度 错误 !未找到引用源。 慢 挡 错误 !未找到引用源。 快挡 错误 !未找到引用源。 倒挡 错误 !未找到引用源。 1. 行走部分： 耕宽 B=950 回转直径 错误 !未找到引用源。 4 整机尺寸：长宽高 =1700 1000 800 2. 传动链简图： 通过参考样机和借鉴成功设计案例，初步设定传动方案如下。 采用： 链条 结合方式传动。 三传动箱结构 根据以往设计经验和参考了大量样机设计案例。初步设计齿轮传动箱体结构和造型。如下图： 5 四 主 要零部件的设计计算 皮带轮传动设计参数的确定 通过相关资料的查阅和实地考查了解到微耕机工作环境复杂，且载荷变动大。根据发动机外特曲线图可知在额定转速时发动机功率 P=410表得数据工况系数 械设计手册第 2 版 传动） 计算功率 错误 !未找到引用源。 （ 误 !未找到引用源。 600r/ 选取 Z 型普通 考虑到微耕机工作环境复杂且载荷变动大（瞬间冲击载荷），为了保证微耕机能在恶劣环境下的正常工作。故选取截面尺寸较大的 B 型普通 V 带。 3. 初步确定小带轮直径 错误 !未找到引用源。 由以上数据可得： 错误 !未找到引用源。 圆整直径后 6 错误 !未找到引用源。 带速在 5 30m/ 故带轮材料选取 错误 !未找到引用源。 ） 错误 !未找到引用源。 2(错误 !未找到引用源。 ) 133 错误 !未找到引用源。 376 根据以往设计经验和参考样机初步设定 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 =2错误 !未找到引用源。 + (错误 !未找到引用源。 )/2+错误 !未找到引用源。 =825 查表选取 00 机械设计手册第二版 传动 实际中心距 未找到引用源。 =357 错误 !未找到引用源。 误 !未找到引用源。 带跟数 错误 !未找到引用源。 8. 确定初拉力 错误 !未找到引用源。 根据 V 带型号查得： q=m z=1 v=s 错误 !未找到引用源。 则两跟皮带作用在轴上的圆周力 错误 !未找到引用源。 则作用在轴上的压力 7 计算结果 : 选用 2 根 B 900 11544 V 带。 带轮中心距： 错误 !未找到引用源。 带轮直径： 错误 !未找到引用源。 包角： 错误 !未找到引用源。 齿轮副各个参数设计 1. 采用直齿圆柱齿轮传动动 2. 通过相关资料的查阅和实地考查可知微耕机工作环境复杂，且载荷变动大。 故选用 7级精度（ 88） 3. 材料选择 20度 58错误 !未找到引用源。 大小齿轮均采用此种材料。 4. 参考以往设计的经验数据和样机。初步设定 错误 !未找到引用源。 5. 由 于齿轮材料硬度大于 350以大小齿轮都属于硬齿面齿轮，故主要以满足齿跟弯曲强度为设计依据。（由于慢档位为最大输出扭矩，工作环境最恶劣，故以慢档位的参数为设计的主要依据。 错误 !未找到引用源。 ） 8 根据齿轮硬度查表得小齿轮的弯曲疲劳强度极限（机械设计手册第二版 根据农用机器的工作特点取机器寿命 5 年，每年工作时间 200 天，每天工作 8小时。 则应力循环次数 错误 !未找到引用源。 由此数据查表得两齿轮的接触疲劳寿命系数 错误 !未找到引用源。 由以上数据计算两 齿轮的弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳安全系数 S=据发动机类型为单缸汽油内燃机而且工作环境恶劣，需要承受较大的冲击。所以取载荷系数 K=据大小齿轮的齿数查表得：齿形系数 错误 !未找到引用源。 应力校正系数 错误 !未找到引用源。 9 取大的一个数据 则 错误 !未找到引用源。 取标准模数 上面数据可知 错误 !未找到引用源。 校核齿轮齿面接触疲劳强度： 主轴转矩 错误 !未找到引用源。 综上计算：把 错误 !未找到引用源。 式代入 错误 !未找到引用源。 式不等式成立，故 M 取 两齿轮的基本几何尺寸计算： 1. 计算分度圆直径 : 10 2. 中心距： 错误 !未找到引用源 。 . 齿轮宽度： 错误 !未找到引用源。 所以取 链轮各个参数设计 1. 根据以往设计的经验数据和参考样机，初步设定小链轮 错误 !未找到引用源。 。则根据传动比 i=2 得 错误 !未找到引用源。 2. 查表得 错误 !未找到引用源。 （机械设计手册第二版轮传动篇） 根据 错误 !未找到引用源。 以及 错误 !未找到引用源。 查 :（机械设计手册第二版 传动）选取 10A 1链条节距 错误 !未找到引用源。 3. 计算链节数和中心距： 初定中心距 错误 !未找到引用源。 则 错误 !未找到引用源。 = 取链长节数 错误 !未找到引用源。 查表得中心距系数 错误 !未找到引用源。 11 则链传动的最大中心距为： 错误 !未找到引用源。 . 链速确定润滑方式： 根据 V 和链号 10表选取 定期 人工润滑。但考虑到微耕机工作环境复杂，且经常承受较大的瞬间载荷此时齿轮箱发热严重。故选择油池润滑，以保证微耕机在恶劣条件下的正常使用。 5. 确定轴力 错误 !未找到引用源。 有效圆周力为： 错误 !未找到引用源。 链轮垂直布置时的压轴力系数 错误 !未找到引用源。 则压轴力为： 错误 !未找到引用源。 齿轮轴设计的各个参数 根据以上参数分析慢速档时齿轮轴受的转矩最大，所以轴强度设计以慢速档设计依据。 慢档主轴简力图如下： 12 初步设定： 8 5 L=155 根据以上计算 结果： 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 N (d=28 齿轮分度圆直径 ) 根据静力平衡条件求： ( 根据静力平衡条件求： ( 13 取带轮端为弯矩计算端： 错误 !未找到引用源。 30N 86N 50N 根据计算结果画出剪力图弯矩图如下： 主轴的直径确定及其强度校核： 1. 按扭转强度初步估算轴的直径。 14 错误 !未找到引用源。 根据以往设计的经验数据和参考样机 ，初步选择材料 错误 !未找到引用源。 作为轴材料 版 2查得 A=100 （弯矩和扭矩相差不大取大值）初步估算直径： 初步设定主轴结构方案如下： 根据轴的估算直径最小数值和考虑到计算误和各个参数取值误差，取轴5 . 按弯扭合成应力校核轴的强度： 根据对弯扭合成图分析和轴结构进行受力分析，轴 A 处的截面为危险截面，故对其校核。 又因为轴在此处：（按圆截面计算） 15 则计算结果： 错误 !未找到引用源。 根据机械设计手册第 2 版本 第 错误 !未找到引用源。 则 错误 !未找到引用源。 危险截面处的强度足够。主轴结构设计方案合理，可采用。 初步设定副轴结构方案如下：初步设定： 6 4 L=90 根据静力平衡条件求： ( 16 根据静力平衡条件求： ( 选 Y 方向为正方向。 根据计算结果画出剪力图弯矩图如下：根据以往设计的经验数据和参考样机，初步选择材料 错误 !未找到引用源。 作为轴材料 设计手册第 2版 2查得 A=100 （弯矩和扭矩相差不大取大值） 初步设定主轴结构方案如下： 17 根据轴的估算直径最小数值和考虑到计算误差和各个参数取值误差，取轴 8 5 按弯扭合成应力校核轴的强度： 根据对弯扭合成图分析和轴结构进行受力分析，轴 B 处的截面为危险截面，故对其校核。 又因为轴在此处：（按圆截面计算） 则计算结果为： 根据机械设计手册第 2 版本第 18 错误 !未找 到引用源。 则 错误 !未找到引用源。 危险截面处的强度足够。副轴结构设计方案合理，可采用。 慢档传动轴简力图如下：初步设定： 8 5 L=90 根据静力平衡条件求： ( 根据静力平衡条件求： ( 选 Y 方向为正方向。 19 根据计算结果画出剪力图弯矩图如下： 根据以往设计的经验数据和参考样机，初步选择材料 错误 !未找到引用源。 作为轴材料 版 2查得 A=100 （弯矩和扭矩相差不大 取大值） 根据轴的估算直径最小数值和考虑到计算误差和各个参数取值误差，取轴 20 0 7 7 按弯扭合成应力校核轴的强度： 根据对弯扭合成图分析和轴结构进行受力分析，轴 B 处的截面为危险截面，故对其校核。 又因为轴在此处：（按圆截面计算） 则计算结果为： 根据机械设计手册第 2 版本第 21 错误 !未找到引用源。 则 错误 !未找到引用源。 危险截面处的强度足够。传动轴结构设计方案合理，可采用。 初步设定输出轴结构方案如下： 初步设定： 8 L=166 根据静力平衡条件求： ( 根据静力平衡条件求： ( 根据计算结果画出剪力图弯矩图如下： 22 根据以往设计的经验数据和参考样机，初步选择材料 错误 !未找到引用源。 作为轴材料 版 2查得 A=118 （弯矩和扭矩相差不大取大值） 则初步计算结果： 初步设定输出轴结构方案如下： 根据轴的估算直径最小数值和考虑到计算误差和各个参数取值误差，取轴 5 23 d=30按弯扭合成应力校核轴的强度： 根据对弯扭合成图分析和轴结构进行受力分析，轴 A 处的截面为危险截面，故对其校核。 又因为轴在此处：（按圆截面计算） 则计算结果： 错误 !未找到引用源。 根据机械设计手册第 2 版本第 5#钢许用疲劳应力： 错误 !未找到引用源。 （材料只作正火处理时的强度）则 错误 !未找到引用源。 危险截面处的强度足够。输出轴结构设计方案合理，可采用。 24 横轴式旋耕机组总体分析计算 根据耕刀结 构图可以知道机组的耕宽 B=950转直径 D=360据耕刀的运动特点分析作出耕刀刀齿端点运动轨迹图如下： 可以看出耕刀的转速一部分用来使机组前进，一部分用来进行耕地。查阅相关资料可得机组的功率 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 ：为刀齿切削土壤所消耗的功率，此值约占 40%。 错误 !未找到引用源。 ：为土块被旋转刀齿抛出所需的功率，此值约占 30%。 25 错误 !未找到引用源。 ：为传动及摩擦所消耗的功率，约占 10%。 错误 !未找到引用源。 ：为土壤沿机组前进方向作用 于刀棍上的反力所消耗的功率，此值约占 10%。 错误 !未找到引用源。 ：为机组前进所消耗的功率，此数值约占 10%。 根据 动力原始参数可知道发动机在 2500 转时输出的扭矩最大，故此时为最大耕深。耕地小时生产效率为 S. S=错误 !未找到引用源。 考虑到不同的耕深和土质的不同则 未找到引用源。 根据耕刀的刀齿轨迹图可以得出： 错误 !未找到引用源。 ：为机组前进速度 错误 !未找到引用源。 ：为耕刀刀齿的线速度 则 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 =180错误 !未找到引用源。 （ =162626 五 计算总结 通过以上计算分析得出： 序号 单位 设计值发动机型号 / 联龙1 6 8 F / r/600外形尺寸( 长宽高) 6 5 0 9 5 0 8 1 0结构质量 4耕宽