毕业设计（论文）-玉米灭茬深松机总体设计

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计设计的目的及内容参与总体方案设计，绘制灭茬机工作总图,设计左右支臂、第二动力轴及有关轴承座等。拖拉机佩带灭茬机作业,使用1～3档前进速度,其中:灭茬机灭茬时使用1～2档.刀棍转速:正转:200r/min左右(旋耕)400～500r/min(破垡)反转:200r/min左右(埋青灭茬)最大设计耕深14cm;根据同类旋耕机类比,设计宽幅为1.1～1.6m.本课题拟解决的问题通过改进设计，增加刀辊轴的转速和转向。在工作时，通过适当的拆卸和改装，就可实现不同功能的作业，以达到一机多能的目的。当需要旋耕时，采用200r/min左右的正旋作业；当需要破垡和水田耕整时，采用500r/min左右的正旋作业；当需要埋青和灭茬时，采用200r/min左右的反旋作业；本课题的实现解决了现有旋耕机只能旋耕不能灭茬而灭茬机又只能灭茬不能旋耕的问题。2方案的拟定 灭荐机状态动力为36.75KW(约50马力)动力由拖拉机动力输出，轴经一对圆锥齿轮和侧边圆柱齿轮带动。设计的灭茬方案满足如下性能、性质要求。2.1设计参数要求①刀轴转速：正转：200r/min左右（旋耕）500r/min左右（破垡）反转：200r/min左右（埋青灭茬）②设计耕深14cm（最大设计耕深）③工作幅宽1.1m2.2方案的选择为了使设计的施耕机既能满足多项指标，又能结构合理，造价低，在市场上具有一定的先进性为此拟定二套方案对此进行分析：图2-1方案1动力由拖拉机动力输出轴经一对圆锥齿和一组四级齿轮带动刀轴旋耕，此种方案的工作特色：最后一级动力，由中间齿轮传动，两边由侧板支撑高低档转速通过拨挡实现，正反转通过调正太齿轮的拆卸来实现。（此方法的对称性较好，刚性高，强度高。但在中间齿轮的底下会出现漏耕土壤的现象，需要增加一个部件才能解决此现象）采用拔档变速，操作较为方便，但结构复杂，造价高。（见图2-1）图2-2方案2动力从拖拉机输出轴输出，经一对圆锥齿轮和一组圆柱齿轮传动带动刀轴施耕，此种方案的特点是前后一级传动导用侧边齿轮，正反转的实现通过调整圆锥齿轮，高低速的实现通过对调侧齿轮箱的方向。（见图2-2）2.3方案对比分析 方案1、两端平衡，受力匀称，刚性好，但在中间齿轮的底下出现漏耕土壤，需增设其它部件以耕除漏耕土壤，采用拨挡变速，操作较好方便，但结构比较复杂，造价高。 方案2、采用侧边传动，平衡性较差，一般用偏置，刚性较差，但无需要加漏耕装置，结构简单，通过拆下侧边齿轮，然后调头安装以达到变速的目的，简单，操作不是很方便，农机机械不是交通工具，需要经常变速和换向。 农机机械的使用常常一季节只使用一个作业项目，不需要经常拆装。方案2比方案1结构简单、造价低，方案2更切合实际的需要，所以方案2为选用方案。3灭茬机的总体设计3.1拖拉机的选择40-80马力轮式拖拉机TS504四轮驱动飞动(495大冲程）或江动JD4100发动机，12小时功率36.8KW，变速箱前进档8个，倒4挡个，啮合套换档，后轮距可调，带差速锁双作用离合器，力、位调节提升器三点式悬挂，一组液压输出，全液压转向，双速动力输出轮胎前8.3～20后12.4～28整体平底板侧操纵。3.2灭茬机的工作原理灭茬机是一种由动力驱动工作部件以切碎土壤灭茬的耕作机械。灭茬机是在旋耕机的基础上进行机构改造而获得的，从结构上大致可分为两类：一是通过齿轮箱变速手柄使刀轴获得不同的转速，在同刀盘上，可分别安装旋耕刀和碎茬刀，目的是在1台机器上可分别完成旋耕和碎茬两项不同作业。二是通过安装有不同转速双轴，分别实现灭茬旋耕作业，达到了一机两用的目的，减少机具进地次数，降低了耕作费用，但在机具的前进速度、生产率、功耗的分配上相互牵制。另外，根茬在双轴之间容易缠绕堵塞，不仅降低作业效率，而且配套动力也随之增加。3.3灭茬机与拖拉机的挂接灭茬机与拖拉机有三点悬挂，直接连接和牵引等三种连接方式，我国的灭茬机目前采用前两种联接方式。三点悬挂式灭茬机的悬挂方法类似铧式犁，动力有拖拉机动力输出轴通过万向节传动轴传递至旋耕机第一轴，驱动刀轴工作。灭茬机悬挂装置参数主要根据万向节伸缩轴与前后轴间的夹角大小和灭茬机的通过性能来确定，要求灭茬时该夹不超过10º；地头转弯提升至灭茬刀离地100~250mm时，夹角不超过30º。切断动力输出轴动力，提升灭茬机到最高位置时，机下的通过高度一般不400mm，万象节伸缩轴和轴套至少应有40mm的重叠量，还应考虑在最大耕深和提升到最高位置时，机架和灭茬机不碰到拖拉机。三点悬挂式灭茬机能与多种拖拉机配套，挂接方便，使用较多。本设计灭茬机与拖拉机的挂接采用三点悬挂式。3.4灭茬机与拖拉机的配置型式灭茬机与拖拉机的配置有两种形式，正配置和偏配置。当灭茬机的耕幅超过拖拉机后轮外缘10cm以上时，采用正配置否则采用偏配置，以消除轮辙，使灭茬后地表平整，耕幅偏出轮胎外缘的距离大于5～10cm。为了减少拖拉机对土地的压实，且由于旋耕机的耕幅325cm，大于所配套拖拉机的后轮外缘10cm，所以采用正后配置。3.5灭茬机耕幅的确定根据主机动力输出功率和作业时单位幅宽功耗可对幅宽进行初步选定,幅宽过大(刀片增多)将导致发动机工作过载,合适的幅宽则可保证主机功率的充分利用。实际中幅宽的初选可采用经验公式B=0.26～0.29N,但最终的确定必须经过试验验证。事实上,对于同一种旋耕机,主机功率大的配套并不一定有好的作业质量,相反却有可能造成功率的浪费,通过试验能合理确定对应幅宽的最佳配套功率,可以避免“大马拉小车”的情况。耕幅与拖拉机的功率有关，并影响旋耕机与拖拉机的配置方式。3.6灭茬机的传动型式的选择三点悬挂式灭茬机有中间传动和侧边传动两种形式。中间传动适合于耕幅为1.75～2m，本设计中旋耕灭茬机的耕幅为1m，采用侧边传动。利用万向节传动轴将拖拉机动力输出轴的动力传递给圆锥齿轮轴，减速并改变方向后，最后传递到刀辊轴。3.7灭茬机的刀轴转速选定在机组前进速度不变的情况下，灭茬机所需功率随刀轴转速的增加而增加，较理想的配合是低刀轴转速和较高的前进速度，虽然功耗要增加些，但因生产率提高了，仍可降低单位面积的能耗。近年来，刀轴转速降低的趋势尤为明显。另灭茬机的刀轴转速一般在200-285r/min，随着土壤比阻不同，灭茬机的刀轴转速也不同，粘性重的土壤比阻大，转速应偏低，砂性土壤比阻小，转速可偏高。为了提高生产率及地区适应性，减少能耗，本设计灭茬机刀轴转速选择200r/min。4运动计算 结构见图4-1，其中Z3采用较小的齿数，为了减小侧齿轮外径尺寸，以尽可能增加齿刀的耕作深度。 隋轮齿数Z4、Z5的齿数待总体结构尺寸确定后再定，任务书要求，按照方案2的传动路线，故万向节计算传动比，分配和各轴的轨迹，故参数分别列表1表2表4-1传动参数1轴次Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴Ⅳ轴Ⅴ轴齿数 Z1 Z2 Z3 Z4Z5 Z6143015暂不定暂不定22传动比2.14 1.47总传动比 3.15转速r/min 734 343 233表4-2传动参数2轴次Ⅰ轴 Ⅱ轴Ⅲ轴Ⅳ轴Ⅴ轴齿数Z1Z2Z3 Z4 Z5Z614 3022 暂不定暂不定15传动比 2.140.68总传动比 1.46转速r/min734 343 504表3与表4分别与表1表2类同，表示反转（仅在数值前多个负号表方向相反）5动力计算灭茬机在动转、旋耕和反转灭茬时，消耗功率最大，而在水田作业和存垡作业时消耗的功率较小，也就是说，设在低速档作业时，消耗的功能较大，在高速当时，消耗的功率较小，因此，动力计算只需要对低速传动进行计算，选表1和表3都是低速运动路线传动比一样，不同的只是方向相反，故我只按其中一种情况进行计算。5.1各传动副效率 圆锥齿轮传动η1=0.96 圆柱齿轮η2=0.96 滚柱轴承η3=0.98 球轴承η4=0.99万向节η5=0.965.2动力分配5.2.1拖拉机动力输出轴的额定输出功率 根据有关资料和经验估算，其额定输出功率为：P额=0.8 N发=29.40KWn=734r/min5.2.2第一轴及小锥齿轮Z动率，转速和扭矩P1=40×0.98×0.96=27.66KWn1=734r/minT1=9.55×106PZ1=nZ1=734r/minTZ1=5.2.3大锥齿轮Z2的功率轨迹的扭矩为Pz2=Pz1·nz2=TZ2=5.2.4第二轴功率轨迹和扭矩为pⅡ=PZ2nⅡ=nZ2=343r/minTⅡ=9.555.2.5第二轴Z3齿轮功率转速和扭矩为PZ3=pⅡ=26.02KWnZ3=nⅡ=343r/minTZ3=TⅡ=7.24×106Nmm5.2.6第Ⅲ轴Z4齿轮功率PZ4=5.2.7第Ⅲ轴（随轮轴）不传递扭矩，故不校核5.2.8第Ⅳ轴Z5齿轮功率PZ5=PZ45.2.9第Ⅳ轴（随轮轴）的传递扭矩，故不校核5.2.10刀轴Z6齿轮功率、转速和扭矩PZ6=PZ55.2.11刀轴功率，转速和扭矩T表5-1功率转矩扭矩参数轴次 动力 Ⅰ轴 Ⅱ轴Ⅲ轴Ⅳ轴刀轴输出轴 轴 Z1 轴 Z2 Z3 轴 Z4 轴 Z5 轴 Z6P功率29-4 27.66 27.1 26.02 26.55 26.02 2498 23.98 22.79 22.79（KW）N转速 734 734 734 343 343 343 233 233（r/min）T扭矩3.6×1053.53×105 7.24×105 7.39×1057.24×1057.5×1059.5×105(N·㎜）6主要零部件的设计6.1锥齿轮箱的结构如图6-2为锥齿轮箱示意图1-轴承盖，2-油封，3-圆螺母，4-轴承座，5-大锥齿轮，6-螺栓，7-滚子轴承8-螺栓，9-小锥齿轮，10-螺钉图6-1齿轮箱示意图6.2刀辊的结构如图6-3为刀辊结构图：刀轴由无缝钢管制成，轴的两端焊有轴头，刀轴上焊有刀座，刀座按螺旋线排列焊在刀轴上，以供安装刀片。1—左轴头，2--拦板，3—刀座，4—刀轴套，5—右轴头图6-2刀辊结构示意图6.3灭茬刀的设计弯刀刀刃的设计包括切沟墙的侧切刃和切沟底的正切刃两部分。对于多草茎的水田作业的灭茬旋耕机，最容易出现刀轴缠草的问题，为了减弱发生这种情况的严重程度，对弯刀的设计提出了更高的要求。其刃口曲线的要求是：弯刀耕作时,先由侧切刃沿纵向切削土壤,并且是由离轴心较近的刃口开始切割,由近及远,最后由正切刃横向切开土壤。这种切削过程可以把草茎及残茬压向未耕地,进行有支持切割,草茎及残茬即使不被切断,也可以利用刃口曲线的合理形状使其从端部滑离弯刀,弯刀不致于缠草。6.3.1灭茬刀的结构组成灭茬刀主要有侧切面、正切面、过渡面三部分组成，刀各部位名称下图，侧切面具有切开土垡，切断或推开草茎、残茬的功能；正切面除了切土外还具有翻土、碎土、抛土等功能。6.3.2侧切刃的设计国产的各种弯刀，侧切刃均为等近螺旋线（阿基米德螺线）其方程为：（6-1）——螺线起点的极径（mm）；—螺线极角每增加1弧度，极径的增量(mm)；—螺线上任意点的极角（rad）；螺线终点处的极径：(6-2)在确定、及值后可求出值：=（—）/(6-3)螺线起点的极径为避免无刃部分切土。可由下式求得=(6-4)其中式中：S——为设计切土节距；——设计耕深（为本设计中的最大耕深）；——弯刀回转半径，为减小阻扭矩，应在满足耕深要求和结构许可的情况下，采用较小的尺寸。根据经验公式计算出S:=60000=600002.17(2002.5)=260mm(6-5)式中——旋耕机的前进速度取=2.17——刀轴转速——同一切割小区内的弯刀取=2.5==螺线终点处的极径；为使螺旋线能与正切刃圆滑过渡，值一般较弯刀回转半径小10-20mm；=230mm螺线终点的极角:可由下式求得：=（-）/(6-6)式中—为螺线终点处的滑切角，常取50º~60º；这样可得：=(230-120.83)/230*=0.3323rad；=(230-120.83)/0.3323=320.52mm将代入式，并从0到之间分成若干份，顺序选定若干代入该式，分别求出对应的，即可作出侧切刃螺线。螺线的静态滑切角（刀刃的曲线角）即刀刃上某一点的极径与该点切线之间的夹角。其数值应满足不缠草和耕耘阻力小的要求，即:<90º-式中—根茎对刀刃的摩擦角。6.3.3正切刃曲线设计正切刃是空间曲线，为使沟底较平整，正切刃曲线位于刀滚的圆柱面上及在侧视图上其投影为圆弧，两段刃口间以圆弧线连接。6.4刀座的轴向间距和刀的总数刀通过1刀座固定在刀轴上，刀座用16Mn钢板冲压成二半，套和后焊接而成，也可用精密铸造制成。由于灭茬刀切土灭茬时刀端撕裂附近的土层，因此，刀座的间距b′可较弯刀工作幅宽b为大。b′=b+Δb(㎜)Δb常取15～20每台旋耕机上安装的弯刀总数Z′可按下试计算Z′=1000BZ／b′试中Z′为取偶数Z为灭茬小区内的灭茬刀总数B为灭茬机耕幅，对中间传动的灭茬机来说，B为左右刀滚的耕幅之和计算得b′=500b=480㎜Z′=24WX187917直柄灭茬机刀片6.5材料和技术条件用GB699—65规定的65Mn钢制造。切削部分必须进行淬火处理，淬火区硬度为HRC50～55。灭茬刀应用样板进行检查，刃口曲线形状误差不得大于3mm。7深松部件7.1深松铲的设计为打破犁底层,加深耕作层,熟化深层土壤,本机采用双翼通用深松铲和普通刚性双翼通用铲铲柄。凿形松土性能好，深度可达15～20cm。深松铲的作业对象主要是土壤。影响其工作性能的土壤物理机械性质主要有：土壤强度、土壤含水率、土壤内聚力、土壤附着力、土壤外摩擦因数、土壤内摩擦因素、土壤密度等。深松铲的受力分析可以得出深松铲的力学平衡方程，其中，水平方向的力学平衡方程式为：（7-1）式中Fo为牵引力（N）；μ为土壤与铲面的摩擦因数；No为深松铲的法向载荷（N）；k为单位宽幅土壤纯切削阻力（N/m）；b为铲面宽度（m）；Ca为土壤与铲面的附着力因数（）；Ao为深松铲的铲面面积（）；为铲面倾角根据牛顿第三定律，土壤对深松铲的总阻力为F=F0（7-2）土壤对深松铲的阻力纯切削阻力很小，只有当深松铲遇到土壤中的石头或树根杂物，再或深松铲刃口变钝时切削阻力才重要。深松机正常工作时是存在以上情况的，所以，正常工作时土壤对深松铲的总阻力中的切削力可以忽略不计，由此可得出无切削阻力时土壤深阻力为（7-3）结合（7-1）.（7-2）得出土壤深松铲总阻力为深松铲功率等于总功率减去灭茬功率29.4-22.79=6.61KWKN7.2铲柄设计铲柄多为矩形截面,入土部分的前面制成尖楔形,有碎土和减少阻力的作用。深松铲的铲柄如果按20°直线倾斜向前伸出,则显得太长而不实用,且不利于机具的整体设计,故通常将铲柄做成弯型,以便从下向上掀动土壤并减少阻力；考虑到入土部分弧形半径的问题,为了达到较好的减阻和抬土碎土效果,铲柄和铲刀头连接处采用于水平面成23°；铲柄与铲刀头的装配方式使用沉头螺栓连接,应保证连接部分的强度；铲柄与连接架通过安全销钉连接，铲柄的外形特点可用四个尺寸表示即长度L，弯曲半径R，铲柄高度H和铲柄横截面δ：b=1：3铲柄前面应设计成圆滑形，可减少杂草缠绕，土壤阻力。制造刚性铲柄时，应进行弯曲试验，其剩余变形不应超过3mm。伸出长度L可按下式计算：L=R（1-sina）+ιcosa（7-4）式中ι——铲柄直线段长度，当ι=0的情况下L=R（1-sina）弯曲半径RR=（7-5）刚性铲柄最适宜的弯曲半径R的圆心位于铲刀支撑平面以上HR高度处，HR值取决于铲刀入土深度a，通常采用HR≥2a而入土深度为15～20mm。经查表深松铲铲柄尺寸高（H）×宽（b）×厚（s）为600×50×12mm，L为165mm。7.3深松铲(1)铲刀为双翼通用铲，各参数为给定参数：（mm）工作幅宽B=180铲翼宽b1=45b2=30材料厚度δ=5铲胸升角α=16°碎土角β=2翼张角2γ=65°计算尺寸l如图所示：(mm)ι=ι为165铲翼上缘高h(mm)h=bsinβ（7-6）h为30连接架与整机用螺栓连接深松铲整体设计如图7-1所示；图7-1深松铲7.4机架根据机具的总体结构配置需要,并保证各组件之间保持足够间隔距离和各工作部件前后距离,保证机具的通过性能。因此,本机设计了框架式和三角形机架结构。7.5牵引架的设计牵引架承担整机前进方向的力量,因此要求牵引架有足够强度和刚度。本机采用200×100×6、150×100×6(mm)的矩形管、摇臂、牵引板焊合而成的三角形机架结构。7.6深松铲机架的设计深松铲机架联接深松铲和灭茬机,并承担着联接后面各个组件,因此要求此架有足够的强度和刚度。本机采用90×60×6（mm）的矩形管与18mm钢板焊合而成的框架式结构。7.7限深装置的设计耕机是一种作业范围广的农用机械，根据不用的土壤条件和工作要求，需要有不同的旋耕深度。对于由功率44kw的拖拉机带动的旋耕机时，如果和具有调节液压悬挂机构的拖拉机配套时,利用位调节手柄在不同位置的定位调整耕深，与具有分置式液压悬挂机构的拖拉机配套时,利用活塞杆上定位卡箍的不同位置调整耕深。根据设计任务书的要求，要求旋耕机的耕深范围为10-15cm。所以该机的设计旋深最大为15cm，严禁旋耕机超限作业，否则将导致某些零部件的损坏和早期磨损，还将严重影响整体的作业效率，故需设计耕深调节装置。此设计运用的是限深杆机构.简单实用，通过调节螺栓决定限深杆的长度而改变耕作深度。8传动箱的设计8.1圆锥齿轮强度计算(1)按齿面接触强度设计传递功率P=47.9kw传动比u=2.14因为该对齿轮为闭式传动，闭式传动可按齿面接触强度估算。（8-1）载荷系数K=1.6转矩N·mm传动比u=2.14齿轮接触疲劳极限齿轮接触强度安全系数设计齿轮许用接触应力大端模数圆整大端分度圆直径分锥角外锥距齿宽系数齿宽取b=44mm实际齿宽系数中点模数中点分度圆直径(2)锥齿轮校核a.锥齿轮齿面接触疲劳强度校核式（8-2）式中使用系数动载系数齿向载荷系数端面载荷系数节点区域系数中点区域系数弹性系数螺旋角系数锥齿轮系数再和分配系数许用接触应力计算接触应力比较得结果：校验通过。b.锥齿齿根弯曲疲劳强度校核计算公式（8-3）为计算应力，为许用应力数值同前。复合齿形系数重合度系数齿根抗弯强度的锥齿轮系数载荷分配系数弯曲应力计算值齿根许用弯曲应力比较得结果：校核通过。8.2分传动箱齿轮的设计与校核8.2.1齿轮的材料、精度和齿数选择根据同类型结构，大小齿轮构造选用20CrMnTi表面渗碳淬火[1]P98表7-1硬度HRC选用56～62HBS[1]P98表7-1齿轮精度用8级，轮齿表面粗糙度为Ra1.6硬齿面闭式传动，失效形式为点蚀Z3=15Z4=23i=8.2.2齿轮的设计计算(1)没计准则按齿轮齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核；(2)按齿面接触疲劳强度设计；[1]P108式（7-9）（8-4）选取材料的接触疲劳极限应力为：[1]P100图7-6选取材料的弯曲劳极限应力为：[1]P100图7-7应力循环次数N由[1]P102式7-3计算由[1]P107～108式计算得则接触疲劳寿命系数[1]P102图7-8ZN1=1ZN2=1弯曲疲劳寿命系数[1]P102图7-9YN1=YN2=1由[1]P102表7-2查得接触疲劳安全系数SHmin=1,弯曲疲劳安全系数SHmin=1.4,又YST=2.0,试选Kt=1.3;由[1]P99式7-1,7-2求许用接触应力和弯曲应力；[1]P104查图7-10得KV=1.03[1]P103由表7-3得KA=1.35[1]P105由表7-4得，EQ[1]P103由式7-5修正[1]P112表7-6取得标准模数m=7mm；因为要确保耕深，提高承载能力所以选择了15齿，而为加工不产生根切的最少齿数为17，我选择小齿轮齿数为15，小于最小根切数，因而15齿的齿轮加工时一定会产生根切，所以小齿轮要用变位齿轮（正变位）。8.2.3第一对齿轮主要尺寸的计算[2]P368查表12-7得总变位X=0.80mm根据类比得X3=0.28mmX4=0.52mm分度圆直径压力角啮合角中心距变动系数中心距齿高变动系数齿数比节圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径公法线长度跨测齿数k3=2k4=3固定弦齿厚固定弦齿高8.2.4第二对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算[2]P368查表12-7得总变位X=0.87mm根据类比得X5=X4=0.52mmX6=0.35mm分度圆直径压力角啮合角中心距变动系数中心距齿高变动系数齿数比圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径公法线长度跨测齿数k6=3固定弦齿厚固定弦齿高9轴的选择及计算在侧边齿轮箱中的第Ⅲ轴、第Ⅳ轴为惰轮轴不传递扭矩，故在轴的设计计算时无需对其进行强度校核。本设计对第Ⅲ轴、第Ⅳ轴的尺寸和质量均无特殊要求，所以我们对其材料的选择只要从经济性和实用性上进行考虑，只需选用45号钢，进行调质处理就可以达到使用时的要求。其基本形状如图9-1所示；图9-1轴根据同类产品类比得各段轴径为：①40mm②50mm③40mm根据同类产品类比得各段轴长为：①25mm②40mm③33mm根据手册[11]P3-122查得:键宽b=12mm键长l=0.85l3=28mm轴的材料选择45钢，经调质处理。查得材料力学性能数据为：抗拉强度屈服点弯曲疲劳极限扭转疲劳极限许用静应力许用疲劳应力9.1轴1的设计计算(1)按转矩初步估算轴径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况，无腐蚀条件。轴的转速：功率：P=27.66kW根据式初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。(9-1)取轴承处直径为d=55mm(2)轴的受力分析轴传递的转矩：齿轮分度圆直径：分锥角：圆周力：(9-2)径向力：轴向力：由图9-2可知，截面B为危险截面。各数据如表9-1表9-1危险截面计算数值载荷 水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T按弯扭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的强度，的计算应力：(9-3)前已选定轴材料为45钢，调质处理，因此结果：轴的强度满足要求。注：B.C处为轴承安装位置，A处为齿轮安装位置图9-2轴1的弯扭矩图9.2轴2设计与校核(1)按转矩初步估算轴径轴的转向方式：双向旋转轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速：功率：转矩：齿轮直径d根据式初算最小值。所选轴的材料为45钢，调质处理。选取。因轴两端有花键传递动力，所以取轴承处直径(2)轴的受力分析轴传递的转矩：齿轮分度圆直径：分锥角：圆周力：径向力：轴向力：截面B（危险截面）处各计算数值如表9-2表9-2危险截面计算数值载荷 水平面H 垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T 按弯扭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的强度，即界面B。轴的计算应力(9-4)前已选定轴的材料为45钢，调质处理，因此结果：轴的强度满足要求。图9-3轴2的弯扭矩图10刀辊轴的选择与计算刀辊轴可以用实心或空心材料制造。空心轴可以在小的重量下传递较的扭矩，较好的抵抗扭矩。管的尺寸应根据最大传递扭矩计算，并以附加扭曲应力验算。求截面系数最小断面的应力。通常最小截面系数在轴端处镗过管孔的地方最小。（下图10-1所示的c-c截面）图10-1轴端c-c截面旋耕刀辊半轴扭转应力按下式计算：式中==——当扭曲时，最小的截面系数：为管子的外径——管的壁厚（——管的内径）轴端的花键选择即应根据最大比压也根据平均比压。当材料硬度HRC＞35时，矩形端面花键上最大比压不应超过20MPa。最大比压按下式计算：式中：为花键轴的外径：为花键孔的内径：为花键的（平均）工作长度：花键的数量 (1)刀辊轴的设计计算说明选择40Cr材料，调质处理，假设设计刀辊轴的外径=78mm。内径=72mm圆锥滚子轴承的效率为=0.95，心轴上齿轮传动的效率为=0.98由=23.98KW=233r/min得：=××=22.79×0.95×0.98=16.1kw=按最大比压少于20MPa，即＜20MPa来设计刀辊轴的直径。==19.86＜20MPa扭曲应力验算：其中：=（78-72）/2=3=1.57×78×3=20655.64==74.34MPa＜=185MP故所设计的刀辊轴的直径满足要求。刀辊轴的外径为：=56mm刀辊轴的内径为：=50mm外花键的个数为：N=8外花键的平均工作长度为：=40mm11轴承的选择根据外形尺寸、和轴径要求在手册[10]P8-98选择6308球轴承。通过上面轴段的设计，可知第一轴安装的为圆锥滚子轴承，其轴段直径为，根据常用轴承类型及代号标准（GB/T297-1993）可选取圆锥滚子轴承30208C，其，，。第Ⅲ轴、第Ⅳ轴上主要承受轴向力,承受扭矩很小,故选择球轴承即可。传动轴安装的轴承为深沟球轴承，其轴段直径为，根据常用轴承类型及代号标准（GB/T297-1993）可选取代号为6308的深沟球轴承，其d=40，，b=18。12工作前的安装与调整灭茬机作业之前，灭茬刀的排列安装是一项重要的工作。安装不当，将严重影响作业质量，并因刀片旋转不平衡，会导致机件损坏和机组震动增大，且不安全。为使灭茬机在作业时，避免漏耕和堵塞，刀轴受力均匀，刀片在刀轴上的排列配置，应满足以下要求：（1）配置两把以上的刀片，应保证切土量相等，以达到灭茬质量好，耕后沟底平整。（2）在刀轴回转一周过程中，在同一相位角，必须是一把刀入土，以保证工作稳定性和刀轴负荷均匀。（3）相继入土的刀片，在刀轴上的轴向距离越大越好，以免发生堵塞。左弯和右弯刀片应尽量交错排列，以使刀轴两端轴承受力平衡。一般刀片按螺旋线规则排列。灭茬刀的安装方法有三种：内装法安装时，全部刀片都朝向刀轴中央，灭茬后，地面中部凸起。外装法除最外端的两刀片内装外，其余刀片全部都向外装，灭茬后，地面中部凹下。混合装法刀片内外交错排列，灭茬后，表面平整。灭茬刀片安装时，要注意使刃口朝入土方向与轮式拖拉机配套的灭茬机，其耕深由拖拉机的液压系统控制。整体和半分置式液压系统应使用位置调节。分置式液压系统使用油缸活塞杆上的定位卡箍调节耕深，工作时操纵手柄放在“浮动”位置上。作业时机架应保持左右水平，前后位置使变速箱处于水平状态。其水平调整是通过悬挂装置的左右吊杆来调整水平的。当拖拉机的前进速度一定时，刀轴转速快，碎土性能好；刀轴转速慢，灭茬能力差。而刀轴转速一定时，拖拉机速度快，则土块粗大。一般来说，刀轴的速度通常用慢档，要求土壤特别细碎或耕两遍时，可用快档。灭茬作业耕头遍时，拖拉机用Ⅰ、Ⅱ档，耕二遍时，可用Ⅲ档。13灭茬机使用技术要点灭茬机的结构、性能和使用操作方法与犁耙大不相同，使用者只有熟悉旋耕机的结构特点、工作原理和性能正确掌握，使用方法才能发挥其功效、防止机具或人身事故的发生。现将其使用技术要点叙述如下：

（1）正确选择旋转刀片安装方式不同刀片安装方法可以得到不同的耕作效果。刀片安装分3种：一是常用刀片安装方式，这种排列方式耕作后地表平整，适用于平耕；二是旋耕-开沟联合作业安装方式，这种排列方法耕后地中间开成一浅沟，土块抛向两侧，以利中间开沟作业的进行；三是畦作刀片安装方式，机器跨沟旋耕时，部分土地被抛向沟中达到填沟的作用。进行灭茬作业时，要根据不同农艺要求，选择合适的刀片安装方法。

（2）万向节传动轴的安装万向节传动轴由2个活节组成，安装时需注意两点：一是灭茬机在升起或工作状态时，方轴与套既不要顶死，还要有足够的配合长度；二是必须使方轴及套的夹叉处于同一平面内，以免影响作业质量和造成拖拉机与灭茬机传动系统及相关零件损坏。

（3）灭茬机的调整左右水平调整。拖拉机停放在平地上，将灭茬机降下使刀尖接近地面，看其左右刀尖离地高度是否一致，若不一致，可通过拖拉机悬挂机构左右提升杆调整，使旋耕机处于水平状态，以保证左右耕深一致。万向节前后夹角的调整。将灭茬机下降到要求耕深时，看其万向节总成前后夹叉是否水平，夹角是否最小，前后夹角是否相等。可用调节上拉杆长度的方法，保证万向节夹角最小，使之处于最有利的工作状态。耕深的调节。通过液压悬挂机构升降来调节耕深。（4）前进速度选择灭茬机前进速度选择的原则是满足碎土灭茬和沟底平整的要求，即要保证耕作质量，又要充分发挥拖拉机的功率，达到高效、优质、低耗的目的。在一般情况下，时前进速度为3km/h。（5）作业注意事项机组赴必须平稳。在灭茬机升起状态下，结合动力输出轴，挂上工作档，要柔和地松放离合器踏板，同进操纵液压机构位调节手柄，使旋耕机逐渐入土，到正常耕深。禁止起步前先将旋耕机入土到耕深或猛放入土，因为这会使灭茬机损坏和拖拉机离合器严重磨损，特别严重时会使动力输出轴折断。转弯时，必须将灭茬机升起，禁止在耕作中转弯，否则将使刀片变形、断裂，甚至损坏灭茬机。工作时，禁止在灭茬机上或机后站人。注意经常检查万向节插销及十字节档圈，已损坏或技术状态不良时应禁止继续使用，以免发生意外。进行长距离运输或转移时，应拆除与拖拉机动力输出轴连接的万向节，并将灭茬机升到最高位置。结论本课题设计的是1G-110型灭茬深松机，通过前期大量有关文献的阅读，了解到有关本课题的基本知识，在此基础上进行了本课题的设计。该灭茬机由于其马力较大，一般用于四轮拖拉机。该灭茬机与四轮拖拉机的联接方式是后置式三点悬挂；传动方式为单侧传动，偏置布置，重心平稳，与中间链传动所不同的是中间传动所采用的是万向节传动，中间易漏耕，中间必须加有铲除漏耕的装置，而本课题所设计的偏置布置，不仅增大了灭茬机的耕宽，还减小了漏耕的程度，中间结构更为简便，当然此灭茬机也有缺陷，此灭茬机的结构比较大，有左右支臂，相较于其它类型的灭茬机更为复杂。本灭茬机设计合理，能够一次完成灭茬作业，效率高性能好，投入生产后能产生较好的经济效益和社会效益，具有一定先进性。参考文献［1］邱白晶.旋耕机动力学及其在减重降振和节能上的应用[J].镇江:江苏工学院,1992［2］丁为民.反转旋耕及旋耕刀的研究[J].南京:南京农业大学,1999［3］四川省农业机械局,西南农学院．耕整地机械构造使用维护[M].成都:四川人民出版社,1978［4］农业机械部南京农业机械化研究所,江省农业机械研究所.旋耕机[M].南京:江苏科学技术出版社,1979［5］旋耕机系列设计专业组.旋耕机系列[M].南京:江苏省农业机械化研究所,1974[6]王伯平.《互换性与测量技术》.北京:机械工业出版社,2008[7]天津大学机械零件教研室编.《机械零件手册》.北京:人民教育出版社,1975[8]王为,王建晓主编.《机械设计》.武汉:华中科技大学出版社,2007[9]李宝筏:主编《农业机械学》中国农业出版社2003[10]王万钧:《农业机械设计手册》中国农业机械化科学研究院1988致谢为期三个月的毕业设计业已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。本次毕业设计课题是1G-110型灭茬机总体传动装置设计,本设计是为了解决实际生产过程中的生产力低的问题，因此厂方对我的要求很高。本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程以后所进行的，是对我二年半来所学知识的一次大检验。使我能够在毕业前将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了实际生产中的感性认识。通过这次毕业设计，我基本上掌握了灭茬机设计的方法和步骤，以及设计时应注意的问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种相关手册，选择使用工艺装备等。总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的锻练，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教。此次毕业设计是在李老师的认真指导下进行的。李老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路。在历经三个多月的设计过程中，一直热心的辅导。在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意！附录Ⅰ灭茬机常见故障九种一、灭茬机在作业过程中，拖拉机冒黑烟并伴有打滑等现象，这是由于灭茬机负荷过载所致。负荷过重主要由于灭茬深度太大、土壤粘重或过硬而造成的。遇此情况应适当减少耕深或耕幅，或者将挡位调低，降低机组的前进速度。

二、灭茬机作业过程中出现跳动、抖动现象，是由于刀片没有按照使用说明书进行安装或因土壤坚硬等原因引起的。遇此情况因停机检查刀片的安装情况，若刀片装错，应予以纠正。若土壤坚硬应降低机组的前进速度，或增加机组的作业次数；第一遍先浅耕，第二遍再将灭茬机调到预定深度，以满足耕深要求。

三、灭茬机作业质量出现问题。间断抛出大块土坷垃或成条出现大土块。间断抛出大土块是由于灭茬机刀片弯曲变形、折断、丢失或严重磨损所致，应视具体情况予以矫正、焊接或更换新刀片；成条出现大土块是由于机手操作不当引起，因为相邻作业衔接不好，出现轻微漏耕现象，遇此情况，应告诫驾驶员，作业时衔接行应有5～10厘米的衔接区。

四、灭茬后地面出现凹凸不平现象。这是由于机组前进速度与灭茬刀轴的转速搭配不当引起，应降低挡位作业，若质量仍无改观，应停机检查，找出原因，予以解决。

五、齿轮箱内有杂音。可以从以下几个方面进行检查：齿轮箱内有无异物，伞形齿轮间隙调整是否得当，轴承有无损坏，齿轮有无“掉牙”现象。应根据检查的具体情况予以排除、修理。

六、作业过程中，灭茬机刀轴突然出现转不动或转动明显不如前灵活，很可能是由于齿轮箱内齿轮损坏而咬死、轴承碎裂咬死、刀轴侧板变形、刀轴弯曲变形、刀轴缠草堵泥严重或因齿轮、轴承损坏引起伞齿轮无齿侧间隙等原因引起。应仔细检查各部分，并根据实际情况，排除故障。

七、灭茬作业中有金属碰撞声和敲击声，可能由如下原因引起的：传动齿轮过松与传动箱体相碰；刀轴两端刀片、左支臂或传动箱体变形后相互碰撞；刀片固定螺丝松动等。找出原因，调整链条，矫正或更换零部件，拧紧固定螺栓。

八、齿轮箱漏油是由于油封、纸垫损坏或箱体有裂纹造成的。排除方法是更换损坏或老化的油封、纸垫，修复或更换箱体等。

九、拖板链条折断是由于运输过程中未升到预定高度，链条拉得不紧所致。修复链条，在运输过程中将其固定到最高位置并拉紧链条。在我国，目前的驱动型耕作机械产品有灭茬机及复式作业机、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是旋耕机。当前，批量生产和推广使用的2．2～76．4kW手扶拖拉机和乘坐式拖拉机配套旋耕机三大系列145种产品。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。现在，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约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，种植面积迅速增加，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，在我国北方实施种植结构调整，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。黑龙江垦区原以旱田种植麦豆为主，并以传统的旱地铧式犁与其配套的圆盘耙、平地机、耢地机等作为耕整地机具。1993年，拥有旋耕机仅1631台，而当年水稻种植面积为1500万亩，显然不知识水稻生产的发展。近10年来，黑龙江垦区大量购进手扶拖拉机和上海50等中型轮式拖拉机及配套的旋耕。

农业产业化、集约化、规模化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之农场，而且乡村农机服务站又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LF80―904WD等大中功率轮式拖拉机及配套旋耕机。农机专业户使用这些大中型机械从事机耕服务，一般1～2年可回收本金，有诱人的经济效益。附录Ⅱ（英文翻译）

Therotarycultivatorcommonfaultofnine

Rotarytillerduringoperation,tractorblacksmokewithslipphenomenon,whichisduetotherotarytilleroverloading.Overloadingmainlyduetotherotarytillerdepthistoolarge,heavyclaysoilorexcellent.IfthishappensshouldbeappropriatetoreducethetillagedepthorWorkingwidthorlowerthegeartoreducetheforwardspeedoftheunit.Duringtheoperationoftherotarytillerappearjerky,jitterphenomenoniscausedbecausethebladedidnotfollowthemanualinstallationorhardsoil.Inthiscasetheresultoftheinstallationofstopandchecktheblade,bladeinstalledwrong,andshouldbecorrected.Ifthesoilishardandshouldreducetheforwardspeedoftheunit,ortoincreasethenumberofunitoperations;shallowplowingfirstpass,secondpassandthenrotarytillertransferredtoapredetermineddepth,tillagedepthtomeettherequirements.,Rotarytillerjobqualityproblems.IntermittentthrowthebulksoilKeLa,orlargeclods.Intermittentthrowclodsrotarytillerbladebendingdeformation,broken,lostorbadlyworn,asthecasemaybecorrected,weldingorreplacementblade;intobigclodsiscausedduetoimproperoperationofthemachineinhand,convergenceareaadjacentonconnectionwithbadtheslightleakagefarmingphenomenon,Inthiscase,thedrivershouldbewarned,theconvergenceoperatinglineshouldbe5to10cm.,Rotarygroundaftertheunevenphenomenon.ThisisduetothetheunitforwardspeedandRotaryBladeshaftspeedmismatchescausedlowergearoperation,shouldstoptochecktofindoutthecausestobeaddressedifthequalityisstillnochange.Fifth,thegearboxnoise.Canbecheckedfromthefollowingaspects:gearboxwithoutforeignbody,bevelgearsgaptoadjustitproperly,bearingfordamageandwhetherthegearoutteeth"phenomenon.Beexcludedshouldbebasedonthespecificcircumstancesoftheinspection,repair.6,duringtheoperation,rotarytillerbladeshaftsuddenlywouldnotturninorturnwasnotasgoodaspre-flexible,islikelytobekilledduetodamagetothegearboxgear,bearingfragmentationkilled,knifeshaftsideplatedeformation,theknifeshaftbendingdeformation,knifeshaftiswrappedaroundthegrassblockingmudseriousorbearingdamagecausedduetogear,bevelgearbacklashcauses.Eachpartshouldbecarefullyexamined,accordingtotheactualsituation,troubleshooting.Rotaryoperatingsoundofmetalcrashandpercussion,whichmaybecausedbythefollowingreasons:thedrivechainistoolooseandthetransmissionboxcollide;deformationoftheshaftatbothendsoftheknifeblade,leftarmortransmissionbox.collision;bladescrewsloose.Findoutwhy,adjustthechain,correctionorreplacementparts,unscrewtheboltsfirmly.Theeightgearboxoilspilloilseal,paperpadisdamagedortheboxcrackscaused.Remedyistoreplacedamagedoragingoilseals,paperpads,repair,orreplacementofthebox.IXcarriagebrokenchainisnotscheduledtorisetotheheightofthetransportprocess,pullthechainUndertighteningthedue.Repairchainduringtransportisfixedtothehighestpositionandtensioningthechain.

InChina,thecurrent-drivenfarmingmachineryproductsrotarytillerandduplexoperation,thedrivendiscplow,Reciprocatingharrow,paddyharrows,verticalturntoothharrow,buttheyieldistherelativelylargerotarytiller.Currently,massproductionandpromotetheuseof2.2to76.4kWwalkingtractorandride-ontractorrotarytiller