电动旋耕机设计-论文（可编辑）

电动旋耕机设计-论文（可编辑） 电动旋耕机设计-论文 目 录 摘 要 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 关健 词„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1 前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1.1旋耕机研究现状 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1.2旋耕机发展趋势 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2.1多功能化 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2.2小型化高度自动化„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2.2选用适应性强的发动机„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2.3操作集成更加方便„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2.4更换工作部件快速化„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.3旋耕机研究目的 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2 总体设 计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.1总体结构确 定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.2工作原 理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.3传动方 案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.3.1旋耕机传动类型的选 择 „„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.3.2传动方案的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 2.4主要参数的确 定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.5动力和刀辊转速的初步确 定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.5.1动力的初步选 择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.5.2刀轴转速和前进速度初步确 定 „„„„„„„„„„„„„„7 2.6发动机功率校 核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.7旋耕刀的设 计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.7.1旋耕刀的选 择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3主要零件的设计计 数 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 3.1计算各轴的设计参 数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 3.1.1传动效率的选定 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 3.1.2各轴输入功率 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 3.1.3各轴传动比的分配 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 3.1.4各轴输出转矩 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 3.2齿轮的设计和校 核 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3.2.1圆柱齿轮副的设计和校核计算 „„„„„„„„„„„„„„14 3.2.2其他各直齿圆柱齿轮的几何计算 „„„„„„„„„„„„„15 3.3 链传动的设计计 算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.3.1选择链轮的齿 数 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.3.2确定计算功 率 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.3.3选择链条型号和节距„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.3.4计算链节数和中心距„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.3.5计算链速确定润滑方式 „„„„„„„„„„„„„„„„17 3.3.6计算压轴 力 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „„17 3.3.7链轮的选 择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 3.3.8链轮齿形的确 定 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 3.4输入轴的设计计 算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 3.4.1输入轴的初步计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 3.4.2轴的结构设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 3.4.3轴的强度校核 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 4 其它零部件的设计与选择以及润滑方法的选 择 „„„„„„„„„„„„„22 4.1 联轴器的选 择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 4.2 限深装置的设 计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 4.3 润滑方 法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 5 结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 参考文 献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 电动旋耕机设计 学 生:臧 龙 指导老师:李 明 (湖南农业大学东方科技学院,长沙,410128) 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,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。 Design of electireic rototiller Student:Zang Long Tutor:Li Ming Orient Science&Technoloy College of Hunan Agricultural University,Changsha,410128 Abstract: Rototiller is a kind of farming machinery which is particularly suited to the hills, mountainous areas, small plot of land, big altitude difference, no-tractor road, orchard, tea house, vegetable plots, greenhouse canopy, hill slopes and small pieces water, dry farmlandIn order to adapt to the development of large-scale vegetables canopy, I conduct this design according to the demand of agricultural work environment and the present economic heritage requirements of technical conditions micro electric rototiller design. This rototiller is designed by making power generator based on motor. The comprehensive analysis of rototiller is conducted by analyzing overall scheme , working principle , the option of spin and plow knife transmission system and control system for a design, and the key components are calculated respectively. This rototiller has simple structure, light weight and zero emissions of waste gas ,and is used universally in rellis shallow intertillage of great pavilion. Key words:rototiller; knife; farming tool; reducer. 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。 图1 旋耕机 Figure 1Rototiller 1.1旋耕机研究现状 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2.2-74.6kw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,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LF-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。 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。 1.2 旋耕机发展趋势 1.2.1 多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。 1.2.2 小型化机具灵活性高 便于运输,能在小空间复杂地形工作 1.2.3 选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。 1.2.4 操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 1.3旋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CO2等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CO SO2对人体和植物均有害。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。 2总体设计 2.1总体结构方案确定 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 Figure 2 Overall structure schematic drawing 2.2工作原理 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。 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。 2.3传动方案 2.3.1 旋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。 2.3.2 传动方案的确定 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。 图3 传动方案示意图Figure 3 Transmission scheme 2.4主要参数的确定 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0.7~5kw;深耕为12~16cm;浅耕3~6cm;耕幅为30~80cm;工作效率为3亩~4亩/8小时;整机质量?100kg。 2.5动力和刀辊转速的初步确定 2.5.1电动机的初步选择 初步选择电动机:合力ZLCF 直流有刷电机,额定功率:3.6kw;;额定转速:3000r/min;净重15kg。 2.5.2刀轴转速和前进速度初步确定 耕深为12cm,耕幅为40cm,工作效率为4亩/h。可以得出机组前进速度Vm0.8m/s。 2.6 发动机功率校核 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: 式中 ? 耕深(cm); ? 机组前进速度(m/s); ? 耕幅(m); ? 旋耕比组(); 其中 由于切土节距,所以依据《农业机械设计手册(上册)》238页表4-3-4查得,,,,。 则: 那么: 因此,发动机功率满足设计要求。 2.7旋耕刀的设计 2.7.1 旋耕刀的选择 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GB/T5669-1995,旋耕刀分为?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、260mm三种; ?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、260mm五种; ?刀型主要用于浅耕灭茬作业,刀辊回转半径R有150、175mm两种。 根据设计要求,选用?S150型浅耕灭茬旋耕刀,采用65Mn钢。刀片结构如图2所示。 图4旋耕刀结构图 Figure 4 Spin plow knife structure 查得:,,,,,, 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20mm,由于弯刀的工作宽幅为40mm,耕幅为400mm,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,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 图5 刀片螺旋线对称排列 Figure 5Selical symmetrical arrangement blades 3 主要零件的设计计数 3.1 计算各轴的设计参数 3.1.1 传动效率的选定 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。 3.1.2 各轴输入功率 各轴输入功率分别为: ; ; ; ; 。 3.1.3 各轴传动比的分配 总传动比计算如图4所示,由于发动机转速为3000r/min,刀轴转速为 100r/min。则总传动比。各轴传动比分别为,,变速箱总传动比旋耕线路,行走线 路。则各轴的转速分别为: ; ; ; ;或。 3.1.4 各轴输出转矩 ; ; ; ; 。 3.2 齿轮的设计和校核 3.2.1 第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GB/T10095.1农业机械中重要齿轮选用8级精度。 选择小齿轮的材料为40Cr,调质后表面淬火,硬度280HBS,大齿轮材料为 45钢,调质后表面淬火硬度为240HBS。 压力角,齿数的选择,选择小齿轮齿数为,则大齿轮的齿数。 按齿面接触强度设计 确定公式内各计算数值: 试选载荷系数; 计算小齿轮传递的转矩。 小齿轮转速 小齿轮传递的转矩为 由《机械设计》表10-7,该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; 由《机械设计》表10-6,查得材料的弹性影响系数; 由《机械设计》图10-21,按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限, 大齿轮的接触疲劳强度极限。 计算应力循环次数 根据应力循环次数,由《机械设计》图10-19,取接触疲劳寿命系数,。 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1%,安全系数S1,得: 试计算小齿轮分度圆直径,带入中取小的值。 计算圆周速度。 计算齿宽。 齿宽与齿高之比 模数 齿高 根据v3.02m/s,8级精度,由《机械设计》图10-8,查得动载系数,直齿轮; 由《机械设计》表10-2,查得; 由《机械设计》表10-4,查得; 根据,,由《机械设计》图10-13查得。 故载荷系数: 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径得: 计算模数m: 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度计算公式为 确定公式内的各计算数值 由《机械设计》图10-20c,查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限, 大齿轮的弯曲强度极限; 由《机械设计》图10-18取弯曲疲劳寿命系数,; 取弯曲疲劳安全系数S1.4,得: 计算载荷系数: 查取齿形系数。 由《机械设计》表10-5,得齿形系数,; 查取应力校正系数。 由《机械设计》表10-5,得应力校正系数,; 计算大、小齿轮并加以比较 比较可得大齿轮的数值大。 设计计算 由于齿轮模数m的大小组要取决于弯曲强度所决定的承载力,而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1.536并就近圆整为标准值m2mm。 几何计算 计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 取, 计算公法线 齿轮结构设计 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶高直径 齿根圆直径 基圆直径 齿厚 3.2.2 其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 , 计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 取, 计算公法线 齿全高 齿顶高直径 基圆直径 齿厚 3.3 链传动的设计计算 3.3.1 选择链轮的齿数 取小链轮齿数,大链轮齿数为 3.3.2 确定计算功率 由《机械设计》表9-6查得,由《机械设计》图9-13查得,单排链,则计 算功率为: 3.3.3 选择链条型号和节距 根据及查《机械设计》图9-11,可选08A。查《机械设计》表9-1,链条 节距,滚子直径,内链节内宽。 3.3.4 计算链节数和中心距 初选中心距。取: 。相应的链长节数为: 取链长节数节。 查《机械设计》表9-8得:中心距计算系数,则链传动最大 。 3.3.5 计算链速,确定润滑方式 由和链号08A,查《机械设计》图9-14可知应采用滴油润滑。 3.3.6 计算压轴力 有效圆周力为 链轮垂直布置时的压力系数,则压轴力为: 3.3.7 链轮的材料选择 小轮用20钢,经淬火,回火处理,硬度60HRC; 大轮用35钢,经正火处理,硬度200HBS。 3.3.8 链轮齿形的确定 齿侧圆弧半径 滚子定位圆弧半径 分度圆直径 齿顶圆直径 齿宽 齿侧倒角 齿侧半径 3.4 输入轴的设计计算 3.4.1 输入轴的初步计算 (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15-1查得,抗拉强度极限,屈服强度极限,弯曲疲劳极限,剪切疲劳强度极限,许用弯曲应力。 (2)初步确定轴的最小直径 由《机械设计》表15-3,取,于是得 由于轴的最小直径过小,取轴直径为15mm。 (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(GB/T276-1994)。 3.4.2 轴的结构设计 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 Figure 6input shaft structure 3.4.3 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,那么 圆周力 径向力 圆周力,径向力的方向如图6所示。 图7 轴的载荷分布图 Figure 7 axis of load distribution (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B12mm。因此作为简支梁的轴的支撑 跨距。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 总弯矩 扭矩 (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15-5及表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 故安全。 4 其它零部件的设计与选择以及润滑方法的选择 4.1 联轴器的选择 取载荷系数,则联轴器的计算转矩为 根据计算转矩、最小轴径、轴的转速,GB/T5843-2003,选用GY型凸缘联轴器。 4.2 调节耕深装置的设计 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:12-20cm;浅耕:3-10cm。此设计简单实用,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。 4.3 润滑方法 滚动轴承是一种重要的机械元件,一台机械设备的性能能否充分发挥出来取决于轴承的润滑是否适当。可以说,润滑是保证轴承正常运转的必要条件,它对于提高轴承的承载能力和使用寿命起着重要作用,滚动轴承润滑一般可以根据使用的润滑剂种类分为油润滑、脂润滑和固体润滑三大类。不论采用何种润滑形式,润滑在滚动轴承中都能起到减小摩擦损失、提高传动效率、防止锈蚀和降低噪音的作用。 本机减速箱的轴承润滑选择齿轮油飞溅润滑,后腔和刀轴上的轴承采用脂润滑。因为在减速箱前腔的转速比较高,所以比较适合采用油润滑,而在后腔和刀轴上的转速比较低,所以可以采用脂润滑。再者,本机重量轻、结构简单、便于拆卸,而且一次性工作时间不长,所以可以在每次使用前先拆卸下来补充润滑脂,以保证每次工作时的润滑性。 5 总结 经过2个月的努力,终于完成了电动旋耕机的设计。内容主要有整体方案的确定传动线路的设计,行走部分和旋耕部分的结构设计题目的综合训练比较强,涉及知识面广,重点在于培养思想及意识,理论联系实际,提高初步设计能力。在设计过程中,我综合运用了四年来所学到的专业知识,感觉到自己专业知识中一些欠缺,通过再次的复习,明显感觉到了知识的增长,我从中学到了很多的知识,也体会到了毕业设计的综合性,结合辅导老师的指导与自己的专业知识和生产实践,才能较为完整地完成此次设计任务。看过不少资料,也让我对于农业机械 有了更多的了解。整个设计一直秉承着简单、方便、实用的原则。以方便能够使用上它的人。 参考文献 [1] 承继成.精确农业技术与应用[M].科学出版社,2004年 [2] 蒋恩臣主编.农业生产机械化[M].中国农业出版社,2003年 [3] 何勇等主编.精确农业[M].浙江大学出版社,2003年 [4] 高焕文主编.农业机械化生产学[M].中国农业出版社,2002年 [5]于海明,王红飚,丁羽.微型旋耕机的设计[J].农机化研究,2003,1:86-87. 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