三箱传动式旋耕机的设计-淮海工学院 (5)

1、三箱传动式旋耕机的设计葛剑刚 机械设计制造及其自动化摘 要：本设计为宽幅大功率旋耕机的设计，如果按传统方法设计，由于刀轴跨度大，传动不平稳，致使刀轴寿命大大降低，所以本设计采用三箱传动方案，将拖拉机输入的动力分两处传至两根刀轴，使得刀轴受力均衡，传动平稳，提高了刀轴使用寿命。关键词：旋耕机；三箱；传动1 引言旋耕机主要用于农田栽植、播种前的耕整地作业。本设计配套120马力轮式拖拉机的三箱传动式旋耕机。宽度3.25m，耕深120180mm，刀轴转速200230转/分，功效1520亩/h。采用中间箱传动，三点悬挂。通过采用分箱传动以减小刀轴承受的过大扭矩，提高使用寿命。大幅度提高农机的工作效率，符

2、合旋耕机的发展方向。2 旋耕机的总体设计2.1 拖拉机的选择根据使用要求选择东方红X1204型轮式拖拉机，旋耕机与拖拉机采用常用的三点悬挂进行挂接。2.2 传动方案设计2.3.1 设计方案分析由于是三箱传动，而且采用中间箱输入动力，故减速器采用展开式三级闭式齿轮传动。其特点为结构简单、效率高、容易制造、使用寿命较长、维护方便，装拆容易，工作可靠。 2.3.2 机构运动分析与动力参数选择与计算旋耕机作业时，拖拉机功率的大部分用于驱动刀滚作业，其数值可实测确定。影响功率消耗的因素很多，主要有刀轴转速，机组前进速度，耕深，土壤含水率和土壤坚实度，土质等，此外，残茬，旋耕刀的类型及排列诸因素对此也产生

3、不同程度的影响。可用经验公式(2-1)估算刀轴工作时消耗的功率，其结构简图如图2-1所示。 图2-1 传动系统简图 (kw) (2-1) 查参考文献1确定输入轴转速：n输入=540 r/min；输出轴转速：=200230 r/min。传动比：2.352.7。2.3.3 齿轮齿数的确定查参考文献5，确定拖拉机动力输出轴离地高度为H=470mm，并取耕深a=150mm。考虑轴中心距要求，当动力输出轴所连万向节水平时为旋耕机正常作业状态，所以轴两周轴距离=470-(245-150)=375mm初步计算出齿轮模数。由于旋耕机作业时，齿轮受交变载荷。为提高齿轮承载能力且减小齿轮根切最小齿数，故采用变位齿

4、轮。变位系数查参考文献2计算确定。 3 齿轮的设计与校核3.1 齿轮的材料考虑到工厂加工条件和减速器要承受很大的转矩，选择大小齿轮材料都为20CrMnTi，渗碳处理，硬度为5560HRC，抗拉强度，屈服强度；精度7级。3.2 分传动箱齿轮设计与校核表3-1 圆柱齿轮传动简化设计计算公式齿轮类型按接触强度设计公式按弯曲强度设计公式直齿轮闭式齿轮结构，硬齿面齿轮，滑移齿轮3采用对称布置（轴钢性较大），齿轮4也采用对称布置（轴钢性较大）取齿宽系数。因两啮合齿轮均为硬齿面，故设计计算时，应同时按接触强度和抗弯强度的计算确定尺寸，并取其中最大值。齿轮3、4、5材料和模数相同，其中齿轮3尺寸最小，传递功率

5、最大，若齿3校验合格，则均合格。3.2.1 齿面接触疲劳强度校核强度条件 （3-1） 齿面接触疲劳强度计算应力 （3-2）齿面接触疲劳强度许用应力 （3-3） 3.2.2 齿根弯曲疲劳强度校核强度条件 （3-4）齿根弯曲疲劳强度计算应力 （3-5）齿根弯曲疲劳强度许用应力 （3-6）经验算，强度合格。3.3 中间箱齿轮的设计与校核中间箱为一对交角为90o 的锥齿轮，可按以下步骤进行设计校核。3.3.1 锥齿轮按齿面接触强度设计 （3-7）初步计算锥齿轮大端直径，然后算出大端模数。 3.3.2 锥齿轮的强度校核（1）锥齿轮齿面接触疲劳强度校核 （3-8）（2）锥齿齿根弯曲疲劳强度校核 （3-9）

6、经验算，强度合格。4 轴的设计与校核4.1 轴的材料轴的材料选择45钢，调质处理；抗拉强度；弯曲疲劳极限 ；许用静应力；许用疲劳应力4.2 轴的设计计算首先按轴所受扭矩初步估算轴的直径 （4-1）根据式4-1初算轴直径最小值。4.3 轴的校核通过轴的结构设计，针对危险截面做弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，弯扭合成强度条件为 （4-2）经验算，强度合格。结论随着农田集约化和农业现代化的发展，未来旋耕机将朝着大功率、宽幅、深耕、复合式方向发展。本设计为宽幅大功率旋耕机的设计，符合农业现代化发展需要，此次设计与以往的最大不同是采用了三箱传动方案，侧传动箱与中间传动箱都使用万向节连接，使宽幅旋耕

7、机能更平稳地工作。另外，旋耕机工作时刀轴受交变载荷作用，为提高齿轮强度，齿轮采用角变位齿轮，即能缩小齿轮结构尺寸又能提高齿轮强度。由于本人能力有限，本设计尚有很多不足之处。例如，由于旋耕机耕幅过宽，未考虑旋耕机路间行驶问题，若要进一步改进，可将旋耕机设计为可折叠式的，方便运输和路间行驶。参 考 文 献1陈志.农用机械设计手册M.北京：中国农业科学技术出版社，2007.2王文斌.机械设计手册（单行本 齿轮传动）M.北京：机械工业出版 社，2007.3濮良贵.机械设计M.高等教育出版社，2006. 4王之栎，王大康.机械设计综合课程设计M.机械工业出版社，2003.5冯辛安.机械制造装备设计M.机

8、械工业出版社，2005.6刘鸿文.材料力学M.高等教育出版社，2004.7大连理工大学工程画教研室.机械制图M.北京：高等教育出版社， 2003. 8王章忠.机械工程材料M.北京：机械工业出版社，2007.1.The design on rotary cultivator with threecases transmissionAbstract: In order to improve the working efficiency of the rototiller and meet the requirements of agricultural development, this desi

9、gn is about the wide high-power rototiller. If designing according to the traditional method, drive is not smooth due to the large span of the cutter shaft, which greatly reduces the life of the knife shaft. So uses three cases of transmission project, transfers input power of the tractor to the knife shaft by two ways, makes the force