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雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)的設(shè)計(jì)和研究 [摘要] 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有開(kāi)溝機(jī)的比較研究，確定了雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)該機(jī)的主要參數(shù)、工作原理、工作部件做了分析。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，整體布局合理，設(shè)計(jì)可達(dá)到預(yù)定效果，具有良好的推廣前景。 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)不同于鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)，它采用了銑削原理，通過(guò)圓盤(pán)部件對(duì)土壤進(jìn)行銑削，具有效率高，開(kāi)溝溝型完整，土壤拋灑均勻等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了生產(chǎn)率并降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)適用于開(kāi)挖溝渠魚(yú)塘以及鋪設(shè)電纜的工作，是農(nóng)業(yè)工程機(jī)械中不可或缺的一部分。 本次設(shè)計(jì)運(yùn)用了液壓、機(jī)械等方面的知識(shí)完成了雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)的設(shè)計(jì)，包括開(kāi)溝機(jī)傳動(dòng)箱、機(jī)身、液壓等部分。對(duì)傳動(dòng)箱進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括齒輪的設(shè)計(jì)和校核及軸的校核，使該機(jī)的設(shè)計(jì)更加完整，設(shè)計(jì)中參考了許多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)使得雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)在使用中更加方便。 [關(guān)鍵詞]： 農(nóng)業(yè)工程機(jī)械 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī) 設(shè)計(jì) Design and Research of the Double-disk Trencher [Abstract] Through the comparative research of existing ditching machines, we have confirmed the ensemble structure of the double-disk trencher and analys its main parameters, operation principle, working components. It has proved that this machine’s structure is compact and is rationally and entirely distributed. The design could attains the anticipated result and has good popularization prospects. Unlike chain trencher, which uses the milling principle components of the soil by disc milling, high efficiency, open Gully type complete, the advantages of uniform soil spilled, greatly improving the productivity and reduce labor intensity. Double-disc trencher for digging and laying cable pond work . It is an integral part of agriculture construction machinery. This design used a hydraulic and mechanical knowledge to complete the double disc ditching machine design, including ditching machine's gear box, body, hydraulic and other parts. Carried out on the gear box design, including gear and shaft design and verification check of the machine's design is more perfect, the design reference to a number of national standard makes double-disc trencher more convenient in using. [Keywords] agriculture engineering double-disc trencher design 目 錄 前言…………………………………………………………………………………1 第1章 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)概述 ………………………………………………………2 1.1 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)概念…………………………………………………………2 1.2 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀…………………………………………………2 1.2.1 日美俄開(kāi)溝機(jī)發(fā)展?fàn)顩r………………………………………………3 1.2.2 我國(guó)開(kāi)溝機(jī)發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………………3 1.3 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)研究意義……………………………………………………4 第2章 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)總體設(shè)計(jì)……………………………………………………5 2.1 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)結(jié)構(gòu)組成……………………………………………………5 2.2 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)工作原理……………………………………………………5 2.3 動(dòng)力機(jī)………………………………………………………………………5 2.4 工作部件……………………………………………………………………5 2.4.1結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………………5 2.4.2 運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………5 2.4.3 參數(shù)選擇………………………………………………………………6 2.5 傳動(dòng)部件……………………………………………………………………8 2.5.1 傳動(dòng)總軸………………………………………………………………8 2.5.2 傳動(dòng)箱…………………………………………………………………8 2.6 液壓部分……………………………………………………………………8 2.7 機(jī)身…………………………………………………………………………8 2.8 懸掛裝置……………………………………………………………………8 2.9 附屬裝置……………………………………………………………………9 第3章 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)傳動(dòng)箱設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………10 3.1 直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………10 3.1.1 Ⅰ軸直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………10 3.1.2 Ⅱ軸直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………13 3.2 直齒錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………16 3.2.1 Ⅳ軸直齒錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………16 3.2.2 Ⅴ軸直齒錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………19 3.3 齒輪軸強(qiáng)度校核計(jì)算………………………………………………………19 3.3.1 Ⅱ軸強(qiáng)度校核計(jì)算…………………………………………………19 3.3.2 Ⅴ軸強(qiáng)度校核計(jì)算…………………………………………………21 結(jié)論…………………………………………………………………………………22 致謝…………………………………………………………………………………23 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………24 共 II 頁(yè) 第 II 頁(yè) 前 言 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)基本建設(shè)力度加大，地下管道、電纜鋪設(shè)工程數(shù)量激增，質(zhì)量要求提高?？咳斯ら_(kāi)挖，不僅效率低下，溝槽開(kāi)挖質(zhì)量欠佳，且不能滿足“微創(chuàng)”要求。 農(nóng)田基本建設(shè)機(jī)械種類(lèi)也很多，開(kāi)溝機(jī)就是其中一種，開(kāi)溝機(jī)主要是用于開(kāi)掘排灌渠道，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)田水利化的重要機(jī)具，也可用于造林時(shí)開(kāi)掘帶狀植樹(shù)溝。國(guó)外開(kāi)溝機(jī)發(fā)展有多年歷史，國(guó)外廠商根據(jù)用戶的不同需要在開(kāi)溝機(jī)上配備多種工作裝置。近年來(lái)我國(guó)研制生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)開(kāi)溝機(jī)，采用低速一次成溝和切土、拋土功能分開(kāi)的銑拋盤(pán)結(jié)構(gòu)，具有較高的生產(chǎn)效率。 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)工作時(shí)由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸帶動(dòng)開(kāi)溝機(jī)的刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，安裝在刀盤(pán)上的刀齒銑切土壤形成溝渠，同時(shí)溝中的土壤被刀齒拋到溝外。這種旋轉(zhuǎn)式開(kāi)溝機(jī)與牽引式開(kāi)溝機(jī)相比，其優(yōu)點(diǎn)是牽引阻力小，功效高，溝中被挖去的土可均勻撒在溝邊兩側(cè)地表，也可集中堆在溝沿成埂。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的題目是“雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)”，雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)設(shè)計(jì)，主要要求雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)實(shí)現(xiàn)梯形溝渠的開(kāi)挖過(guò)程。通過(guò)兩銑削盤(pán)銑削土壤，可以做到開(kāi)溝溝型完整，土壤拋灑均勻。通過(guò)設(shè)計(jì)，分析雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)傳動(dòng)、懸掛、機(jī)身等。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中參考了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)專(zhuān)利，對(duì)機(jī)具的傳動(dòng)箱進(jìn)行校核分析。 由于時(shí)間倉(cāng)促和作者的知識(shí)水平有限，論文中的錯(cuò)誤和不足在所難免，請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。 第1章 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)概述 開(kāi)溝機(jī)的種類(lèi)很多，就其動(dòng)力而言，有與大、中型拖拉機(jī)相配套的；也有與手持拖拉機(jī)相配套的；就其形式而言，有配置在拖拉機(jī)后方的，稱(chēng)之為后置開(kāi)溝機(jī)，有配置在拖拉機(jī)前方的，稱(chēng)之為前置式開(kāi)溝機(jī)，也有配置在拖拉機(jī)側(cè)邊的，還有用拖拉機(jī)牽引的。目前使用的開(kāi)溝機(jī)主要是與手扶拖拉機(jī)配套的前置式開(kāi)溝機(jī)和后置式開(kāi)溝機(jī)。開(kāi)溝機(jī)按工作部件和工作原理的不同，可以分為鏵式開(kāi)溝犁以鏵式犁體為工作部件，實(shí)際上就是一個(gè)單鏵犁。按犁體結(jié)構(gòu)可分為單翼和雙翼兩種；按掛接方式可分為懸掛式和牽引式兩種。 溝型按橫截面的形狀分，有矩形溝和梯形溝兩種，可根據(jù)不同作物和不同地區(qū)對(duì)農(nóng)藝的不同要求選擇適宜的溝形。 鏵式開(kāi)溝犁在結(jié)構(gòu)和性能上都比較成熟。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，單位功率小，生產(chǎn)效率高，作業(yè)成本低。但結(jié)構(gòu)笨重，牽引阻力大，需與牽引力大的鏈?zhǔn)酵侠瓩C(jī)配套，由于受附著性能的限制，不能充分發(fā)揮拖拉機(jī)的功率。 旋轉(zhuǎn)開(kāi)溝機(jī)利用拖拉機(jī)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀齒削土開(kāi)溝，牽引阻力小，能充分發(fā)揮拖拉機(jī)的功率，適應(yīng)性強(qiáng)，作業(yè)質(zhì)量也較好。但傳動(dòng)復(fù)雜，制造工藝要求高，單位功率消耗大，生產(chǎn)率比鏵式開(kāi)溝犁低。對(duì)于配套動(dòng)力雖可與牽引力不大的輪式拖拉機(jī)配套，但要求選擇功率大而行駛速度低的，最好與有爬行檔的拖拉機(jī)配套工作，旋轉(zhuǎn)開(kāi)溝機(jī)由于優(yōu)點(diǎn)突出而廣泛使用。 旋轉(zhuǎn)式開(kāi)溝機(jī)以旋轉(zhuǎn)刀齒為工作部件，按工作部件的類(lèi)型分為縱向或橫向螺旋齒式，傾斜螺旋齒式，轉(zhuǎn)鼓式和旋轉(zhuǎn)盤(pán)式等幾種。其中旋轉(zhuǎn)盤(pán)式開(kāi)溝機(jī)優(yōu)點(diǎn)較多，應(yīng)用較廣，按旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)分為單盤(pán)和雙盤(pán)兩種。掛接方式大都為懸掛式。 圓盤(pán)式開(kāi)溝機(jī)分為單圓盤(pán)式和雙圓盤(pán)式兩種，入土角為鈍角，依靠圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切土開(kāi)溝。圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)的特點(diǎn)是滾動(dòng)切土，不易堵塞，開(kāi)溝阻力小，不掛草，可以在雜草和殘茬多的田間工作。 1.1 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)概念 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)由兩個(gè)銑刀盤(pán)進(jìn)行銑削作業(yè)，與拖拉機(jī)掛接進(jìn)行開(kāi)溝清淤的一種機(jī)械。 1.2 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀 開(kāi)溝機(jī)按原理分兩種：犁式開(kāi)溝機(jī)和旋轉(zhuǎn)開(kāi)溝機(jī)，犁式開(kāi)溝機(jī)開(kāi)溝部件不旋轉(zhuǎn)，直接由動(dòng)力牽引，開(kāi)溝速度快、效率高，但一般開(kāi)溝深度較小，土壤硬度不能太大;旋轉(zhuǎn)開(kāi)溝機(jī)則是工作部件旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)為銑削式開(kāi)溝，溝型平整。開(kāi)溝機(jī)主要有以下幾種：犁式開(kāi)溝機(jī)、割盤(pán)式開(kāi)溝機(jī)、雙圓盤(pán)式開(kāi)溝機(jī)，回轉(zhuǎn)鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)以及立式螺旋式開(kāi)溝機(jī)。 1.2.1 日、美、俄開(kāi)溝機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外開(kāi)溝機(jī)發(fā)展有五十多年的歷史，主要以美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)及近幾年發(fā)展較快日本等國(guó)家主，且國(guó)外廠商根據(jù)用戶的不同需要在開(kāi)溝機(jī)上配備多種工作裝置，如推土板、鑿孔器、鋪纜器等，90年代北美銷(xiāo)售量達(dá)近萬(wàn)臺(tái)。 日本小型 ：LT—800 手扶鏈刀開(kāi)溝機(jī)，溝深80cm 溝寬27cm ，5~8馬力；C—15系列開(kāi)溝機(jī) 溝深120cm 溝寬20~40cm，18馬力；F—75 四輪驅(qū)動(dòng) 溝深180cm溝寬15~40cm，14馬力。 歐美中型 ：M—220液力驅(qū)動(dòng) 溝深91cm 溝寬10~15cm 20馬力；PT—18牽引式開(kāi)溝機(jī) 溝深183cm 溝寬10~15cm ，35馬力驅(qū)動(dòng)，牽引大馬力拖拉機(jī)；BH—900—3P懸掛式挖溝機(jī)溝深244cm 溝寬30cm 中馬力拖拉機(jī)。 俄羅斯懸掛式開(kāi)溝機(jī)：aTy—161 溝深：160cm溝寬20~40cm 50馬力拖拉機(jī)。 1.2.2 我國(guó)開(kāi)溝機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)七十年代中期由天津工程機(jī)械所和長(zhǎng)春工程機(jī)械廠合作，研制出我國(guó)首臺(tái)輪斗式開(kāi)溝機(jī)。八十年代中期，三、四個(gè)廠家分別開(kāi)發(fā)了幾種開(kāi)溝機(jī)械，但由于機(jī)械性和技術(shù)性的等原因未能全面推廣。直到二十世紀(jì)末，天津工程機(jī)械研究所開(kāi)始新一輪開(kāi)溝機(jī)的研制，主要研究的是輪式開(kāi)溝機(jī)和挖壕機(jī)，研制出了GC60和軍用挖壕機(jī)兩種開(kāi)溝機(jī)?，F(xiàn)代農(nóng)裝湖州聯(lián)合收割機(jī)有限公司引進(jìn)美國(guó)公司技術(shù)，產(chǎn)生了244D多功能田園機(jī)，采用了回轉(zhuǎn)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，但是成本增高。 圖1.1 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)工作 我國(guó)手扶中馬力、大馬力1kp—100、1kp—150、1kp—250開(kāi)溝鋪管機(jī)。開(kāi)溝深：1、1.5、2.5m 和1k—30、1k—35、1k—40圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)溝深：30、35、40cm 、1kx—100旋轉(zhuǎn)雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)溝深100cm 梯形溝等機(jī)型。 1.3 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)研究意義 開(kāi)溝機(jī)是工程機(jī)械的主要機(jī)種之一，廣泛的應(yīng)用于農(nóng)田水利建設(shè)、通信電纜及石油管線的鋪設(shè)、市政施工以及軍事工程的建設(shè)。開(kāi)溝機(jī)具有專(zhuān)用性強(qiáng)，設(shè)備投資少，可連續(xù)開(kāi)掘，工作效率高等特點(diǎn)。國(guó)外連續(xù)式開(kāi)溝機(jī)已經(jīng)使用的很廣泛，國(guó)產(chǎn)開(kāi)溝機(jī)投入使用的較少。隨著生產(chǎn)建設(shè)的全面啟動(dòng)，開(kāi)溝施工工程規(guī)模越來(lái)越大，如基礎(chǔ)建設(shè)施工開(kāi)溝、光纜、電纜、管道鋪設(shè)等方面都面臨著巨大的開(kāi)溝工作量，特別是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，都是用工量很大的作業(yè)，我國(guó)幾乎用人工完成。農(nóng)田土地不平整雜草亂石及作物根茬等情況，要求研制適合我國(guó)國(guó)情的開(kāi)溝設(shè)備，對(duì)提高開(kāi)溝效率、減少人力物力資源浪費(fèi)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率有重要意義。 根據(jù)相關(guān)要求，所研制開(kāi)溝機(jī)需要滿足的技術(shù)指標(biāo)為：生產(chǎn)效率大于60m3/h；開(kāi)挖深度1m，上口寬1.9m，下口寬0.4m，溝深1m；溝槽一次開(kāi)挖成型，溝型完整。要研究一種雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)用以滿足以上要求。 第2章 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)總體設(shè)計(jì) 2.1 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)結(jié)構(gòu)組成 該機(jī)由東方紅-75型拖拉機(jī)、傳動(dòng)總軸、傳動(dòng)箱、左右銑刀盤(pán)、機(jī)架、尾輪、液壓裝置、安全裝置、擋土罩等部分組成。 2.2 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)工作原理 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)是仿照銑削原理加工土壤來(lái)完成開(kāi)溝作業(yè)的。工作時(shí)拖拉機(jī)低速直線前進(jìn)，銑刀盤(pán)軸旋轉(zhuǎn)，刀齒嵌入土壤、切斷土壤、拋出土壤、兩個(gè)銑削盤(pán)銑削并拋出本身所占據(jù)的溝型斷面，中間部分土壤靠自重落到刀盤(pán)上，在由刀盤(pán)內(nèi)拋板將這部分土壤拋出。 2.3 動(dòng)力機(jī) 確定配套動(dòng)力，要滿足機(jī)具和各部件的動(dòng)力的需求，并保證其配套動(dòng)力合理，另外，考慮到道路、橋梁所需允許通過(guò)的機(jī)具最大外型尺寸和重量，擬定東方紅-75型拖拉機(jī)作動(dòng)力。 2.4 工作部件 銑刀盤(pán) 2.4.1 結(jié)構(gòu) 銑刀盤(pán)共兩件，左右對(duì)稱(chēng)布置，由刀齒和盤(pán)轂焊合兩部分組成，刀齒包括徑向切刀和內(nèi)拋板。 2.4.2 運(yùn)動(dòng)分析 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)工作時(shí)，隨著機(jī)具的前進(jìn)，旋轉(zhuǎn)銑刀盤(pán)連續(xù)不斷的切削土壤，并將切除的垡片拋到溝外。因此，旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)上的刀齒切削土壤時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一擺線，設(shè)雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)刀盤(pán)軸心為直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)O，開(kāi)溝機(jī)前進(jìn)方向?yàn)閄軸，溝坡至溝底的方向?yàn)閅軸。刀齒端點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)軌跡可用時(shí)間t的參數(shù)方程如下： X=ut+Rsinwt (1) Y=Rcoswt (2) 式中：u為機(jī)具前進(jìn)速度（米/小時(shí)）； R為刀齒端點(diǎn)M至軸心距離（米）； w為刀齒旋轉(zhuǎn)角速度（弧度/秒） 刀齒M點(diǎn)沿X軸與Y軸的速度分量為： VX=dx/dt=u+Rwcoswt (3) VY=dy/dt=-Rwsinwt (4) 刀齒端點(diǎn)M放入瞬時(shí)切削速度為： V切= （5） 由公式可以看出，機(jī)具的前進(jìn)速度u改變時(shí)，擺線形狀發(fā)生變化，刀齒切削垡片的長(zhǎng)度厚度改變，即作用在刀齒上的切削阻力發(fā)生變化，功率消耗也發(fā)生變化。 當(dāng)?shù)洱X回轉(zhuǎn)半徑R及回轉(zhuǎn)角速度w改變時(shí)，也使刀齒切削垡片的軌跡發(fā)生變化，改變了作用在刀齒的切削阻力，使功率消耗發(fā)生變化。 刀齒切削土壤時(shí)，切下的垡片與刀齒一起運(yùn)動(dòng)，使垡片產(chǎn)生離心慣力，R、w的改變使離心力改變，消耗于垡片與土壤間的摩擦力和拋擲力改變，即由摩擦功和拋擲所產(chǎn)生的功率消耗亦改變。 可見(jiàn)，機(jī)具前進(jìn)速度u，刀齒回轉(zhuǎn)半徑R，角速度w是影響開(kāi)溝機(jī)功率消耗的主要因素，合理的選用這些參數(shù)，將能改變雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)的性能。 2.4.3 參數(shù)選擇 （1） 銑刀盤(pán)直徑 刀盤(pán)直徑主要取決于溝渠斷面的尺寸。 一次成型的開(kāi)溝機(jī)，刀盤(pán)小端直徑d應(yīng)大于溝墻斜面長(zhǎng)度L，一般可取d=（1.2~1.4）L，選擇較小的刀盤(pán)直徑可以使機(jī)具的重量減輕。但直徑太小時(shí)，溝中散土不能順利的拋出溝外，溝中回土較多。因此應(yīng)在保證機(jī)器工作性能的前提下選擇較小直徑。 要求溝深1米，下底寬0.4米，上口寬為1.9米。在這里選擇d=1.25L，因L=1.25可以得到d=1.5625（米），D小選擇1.56米刀盤(pán)大端直徑D大取1.76米。 （2） 刀盤(pán)的線速度V的選擇 圓周速度主要根據(jù)土壤情況和對(duì)土壤拋擲的要求來(lái)選擇。圓周速度越高，拋土距離越大拋散也比較均勻，但能量消耗劇增。因此為了減少能量消耗，在滿足工作要求的情況下，圓周速度要小一點(diǎn)。一般拋土距離在十五米以?xún)?nèi)時(shí)，圓周速度可以在7~15米/秒的范圍內(nèi)選擇。根據(jù)選定的圓周速度和刀盤(pán)直徑即可計(jì)算出刀盤(pán)的轉(zhuǎn)速。這里選擇9.4米/秒。 （3） 銑削方向 刀盤(pán)的銑削方向有順銑和逆銑兩種，一般采用逆銑，即刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向與拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相反。逆銑時(shí)，刀盤(pán)在切土和拋土過(guò)程中和土壤接觸的途徑較短，因而拋土的能量消耗少。故選擇逆銑方式。 （4） 刀齒進(jìn)給量S的選擇 進(jìn)給量的選擇原則是：刀齒背部不頂土，牽引阻力要在拖拉機(jī)額定牽引力允許的范圍內(nèi)，銑刀盤(pán)阻力矩要在拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸額定輸出扭矩的范圍內(nèi)。前蘇聯(lián)在開(kāi)溝機(jī)設(shè)計(jì)中，根據(jù)土質(zhì)的不同類(lèi)型推薦選用0.5-6厘米范圍內(nèi)，該機(jī)具選用4厘米。 （5） 刀齒數(shù)及其排列 銑刀盤(pán)上刀齒數(shù)目決定于銑刀盤(pán)的形式及尺寸，切削條件和對(duì)土壤的拋擲要求。一般刀齒均按多頭螺旋線排列，以使機(jī)械負(fù)荷均勻。刀盤(pán)端面內(nèi)拋板數(shù)和螺旋線頭數(shù)相同。 徑向切刀成平行四邊形共十八把，沿刀盤(pán)圓周呈六頭螺旋線排列。刀齒由65Mn鋼板鍛打而成，刃口淬火，硬度HRc45-52，內(nèi)拋板六塊，由Q235鋼板制成。 （6） 機(jī)具前進(jìn)速度u的選擇 機(jī)具前進(jìn)速度和拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率和溝型截面積有關(guān)，用經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，是用比功或比能耗KN作為估算基礎(chǔ)的，它定義為一個(gè)工作小時(shí)中消耗功率和生產(chǎn)率的比值（比功的大小取決于土壤的物理機(jī)械性能，工作部件和土壤切片的形狀及參數(shù)，工作部件和土壤相互作用過(guò)程的運(yùn)動(dòng)學(xué)等特性）。 u=N/(KN·S﹡) 其中:u為拖拉機(jī)的前進(jìn)速度； N為拖拉機(jī)輸出軸的軸功率； 在本式中已經(jīng)包括了開(kāi)溝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)消耗的功率，S﹡為溝渠的橫截面積，為1.15m2，KN的選擇范圍在0.15-0.37千瓦·小時(shí)/米2，東方紅—75型拖拉機(jī)的額定功率為5.88千瓦，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率為85%，則N=5.88×85%=5（千瓦），如在考慮到拖拉機(jī)牽引功率為3.7千瓦，則按46千瓦計(jì)算，為保證機(jī)具在各類(lèi)土壤中均能達(dá)到設(shè)計(jì)溝深，KN取0.37 u= =46/（0.37×1.15） =46/0.43≈106（米/小時(shí)） 根據(jù)計(jì)算u可達(dá)到106米/小時(shí)，按±（50-70）米/小時(shí)作為機(jī)具調(diào)節(jié)范圍以供使用選擇。 2.5 傳動(dòng)部件 由傳動(dòng)總軸和傳動(dòng)箱兩部分組成。 2.5.1 傳動(dòng)總軸 傳動(dòng)總軸是通過(guò)帶有空間可變角度萬(wàn)向節(jié)傳遞動(dòng)力，為防止雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)在作業(yè)時(shí)過(guò)載，通常在傳動(dòng)部分裝有安全裝置。 2.5.2 傳動(dòng)箱 傳動(dòng)箱是通過(guò)齒輪傳動(dòng)來(lái)降低輸出軸轉(zhuǎn)速，增加輸出扭矩，并改變動(dòng)力輸出方向，箱體為整體鑄造結(jié)構(gòu)。 2.6 液壓裝置 選用FP 2 -75A雙閥分配器和YG110型油缸，它的作用是操縱尾輪，在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)起后支撐作用，在作業(yè)時(shí)調(diào)節(jié)開(kāi)溝深度。 液壓系統(tǒng)是提升農(nóng)具的動(dòng)力和控制裝置，它由油泵、分配器及操縱機(jī)構(gòu)，液壓油缸和輔助裝置等組成。按照液壓元件在拖拉機(jī)上的布置方式的不同，拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)可以分成三類(lèi)分別是分置式液壓系統(tǒng)、半分置式液壓系統(tǒng)和整體式液壓系統(tǒng)。 本課題中由于開(kāi)溝機(jī)后置于拖拉機(jī)并懸掛，考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則仍使用拖拉機(jī)現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)。 2.7 機(jī)身 機(jī)身主要指的是機(jī)架。機(jī)架是開(kāi)溝機(jī)的骨架;所有的部件都連接在機(jī)架上。目前我國(guó)開(kāi)溝機(jī)多采用平行梁架，用鋼桿和槽鋼焊接而成。 2.8 懸掛裝置 拖拉機(jī)在田間作業(yè)時(shí)，與農(nóng)具的連接方式有牽引式和懸掛式兩種。牽引式連接是將開(kāi)溝機(jī)鉸接在拖拉機(jī)后端牽引桿的掛鉤上，農(nóng)具的重量由它本身地輪支撐，工作時(shí)農(nóng)具的升降和耕深的控制是通過(guò)作業(yè)者手動(dòng)操縱實(shí)現(xiàn)的，這使得農(nóng)具復(fù)雜笨重，機(jī)動(dòng)性和通用性較差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 懸掛式連接是將農(nóng)具懸掛在拖拉機(jī)上，它們組成了一個(gè)整體，駕駛員可以在拖拉機(jī)上控制農(nóng)具的升降和耕深，這使得農(nóng)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，機(jī)動(dòng)性好，提高了效率，當(dāng)懸掛式連接采用液壓系統(tǒng)作為提升動(dòng)力后，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)耕深，改善了勞動(dòng)條件提高了機(jī)具的工作質(zhì)量。懸掛式連接還可以改變拖拉機(jī)的受力狀態(tài)，有利于改善拖拉機(jī)的牽引性能。液壓裝置已經(jīng)成為拖拉機(jī)不可缺少的組成部分。 懸掛機(jī)組工作時(shí)，應(yīng)使耕深均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)小，不影響機(jī)組生產(chǎn)率．故須有調(diào)節(jié)裝置，以適應(yīng)土壤比阻和地面形狀的變化。選擇位調(diào)節(jié)方式。 2.9 附屬裝置 附屬裝置包括附變速箱和動(dòng)力輸出軸。 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)作業(yè)時(shí)要求配套的拖拉機(jī)有50-200米/小時(shí)左右的低速，而拖拉機(jī)沒(méi)有這樣的低速檔，需安裝附變速箱，該機(jī)具選用75-37F附減速箱。增加的附減速箱不影響拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速。 由于雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)所需要的回轉(zhuǎn)功率是通過(guò)動(dòng)力輸出軸傳遞的，占拖拉機(jī)全部輸出的95%以上，而牽引功率所需功率一般不超過(guò)2.2-3.7千瓦，不到全功率的5%，因此要求拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸能全功率輸出，而東方紅-75型拖拉機(jī)輸出軸的花鍵規(guī)格強(qiáng)度不夠，須將花鍵的直徑增加Ф50。 第三章 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)傳動(dòng)箱設(shè)計(jì) 圖3.1 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)齒輪傳動(dòng) 功率從動(dòng)力輸出軸輸出，經(jīng)過(guò)萬(wàn)向節(jié)軸承和齒輪傳動(dòng)消耗部分功率，如傳動(dòng)簡(jiǎn)圖：農(nóng)用機(jī)械齒輪選擇八級(jí)精度，圓柱齒輪傳動(dòng)效率為0.97，錐齒輪傳動(dòng)0.94～0.97，這里我們選擇0.95，萬(wàn)向節(jié)效率為0.95，球軸承效率為0.99，滾子軸承效率為0.98，由此我們可以計(jì)算出各軸效率，經(jīng)計(jì)算最后傳到銑刀盤(pán)軸的效率約為23kw，這里就按23kw計(jì)算。 3.1 直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1.1 Ⅰ軸直齒圓柱齒輪計(jì)算 已知P1=65kw ， n1=540r/min ，Z1=30，Z2=79，壽命Lh=12000h，小齒輪相對(duì)其軸的支撐為不對(duì)稱(chēng)布置。 （1）選擇齒輪的材料和精度等級(jí) 1）由教材表10-1選擇小齒輪的材料為40Cr，硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)制）硬度240HBS，二者材料硬度相差40HBS。 2）雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械，故精度等級(jí)選擇8級(jí)。 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算即： 1）試選載荷系數(shù)：Kt=1.8; 2）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩: P1=65η=65×0.95×0.9×0.98=54.5KW T1= 9.55×106×(54.5/540)N·mm=963842.6N·mm 3）確定齒寬系數(shù)：小齒輪做不對(duì)稱(chēng)布置，查表10-7選擇 Φd=1.0。 4）確定彈性影響系數(shù)：查教材表10-6得 ZE=189.8MPa? 5）確定區(qū)域載荷系數(shù)：按標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)得 ZE=2.5 6）齒數(shù)比： u= Z2/ Z1=79/30=2.63 7) 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式 N=60njLh計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): N1=60n1jLh=60×540×1×12000=3.88×108 N2=60n2jLh=60×540×(30/79)×12000=1.476×108 8) 取接觸疲勞壽命系數(shù)：查教材圖10-19中曲線1可得 KHN1=1.1 KHN2=1.15 9) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：查教材圖10-21（d） σHlim1=600Mpa σHlim2=550MPa 得取失效率為1%，安全系數(shù)SH=1 [σH]1=σHlim1 KHN1/SH=(1.10×600/1.0)Mpa=660MPa [σH]2=σHlim2 KHN2/SH=(1.15×550/1.0)Mpa=632.5MPa 10) 由接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入[σH]中較小值 =2.32{1.8×963842.6(2.63+1)189.82/2.63×632.52}1/3mm=139mm 11) 計(jì)算齒輪的圓周速度： v=3.14 d1tn1/(60×1000) =3.14×139×540/(60×1000)m/s =3.928m/s≈4m/s 12) 計(jì)算齒寬和齒高比： b=Φdd1t=1.0×139mm=139mm mt= d1t/Z1=139/30mm=4.63mm 齒高： h=2.25mt=2.25×4.63mm=10.42mm b/h=139/10.42=13.34 13) 計(jì)算載荷系數(shù)： 齒輪的使用載荷系數(shù)載荷情況以輕微沖擊為依據(jù)，查教材表10-2得：KA=1.25 由教材圖10-8 查的KV=1.18 直齒輪 KHa=KFa=1 由表10-4得： KHβ=1.34 由10-13得： KFβ=1.28 接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)： K= KAKVKHaKHβ=1.25×1.18×1×1.34=1.98 14) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑： =139×(1.98/1.8)1/3mm =143.5mm (3) 校核齒根彎曲強(qiáng)度 載荷系數(shù)： 1) 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)： K=KAKVKFaKFβ=1.25×1.18×1×1.28=1.888 2) 查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)： 查教材表10-5得： YFa1=2.52 YSa1=1.625 YFa2=2.22 YFa2=1.77 3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力： 由教材圖10-8得： KFN1= KFN2=1 取安全系數(shù)： SF=1.4 由教材圖10-20（c）得： σFN1=500Mpa σFN2=440MPa 按對(duì)稱(chēng)循環(huán)交變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力： [σF1]=0.7σFN1 KFN1/SF=0.7(1×500/1.4)Mpa=250MPa [σF2]=0.7σFN2 KFN2/SF=0.7(1×440/1.4)Mpa=220MPa 4) 計(jì)算大小齒輪的YFaYSa/[σF]并加以比較 YFa1YSa1/[σF1]=2.52×1.625/250=0.01638 YFa2YSa2/[σF2]=2.22×1.77/220=0.01786 大齒輪數(shù)值大 5) 設(shè)計(jì)計(jì)算： =4.23mm 齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，可將模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=5mm 按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑d1=143.5mm 算出小齒輪齒數(shù) Z1= d1/n1=143.5/5=28.7≈29 大齒輪齒數(shù) Z2=2.63 Z1=76.27≈76 這樣計(jì)算的齒輪傳動(dòng)既滿足疲勞強(qiáng)度又滿足齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 （4）計(jì)算幾何尺寸 1) 計(jì)算分度圓直徑： d1= Z1m=5×39mm=145mm d2= Z2m=5×76mm=380mm 2) 計(jì)算中心距： a=( d1+ d2)/2=(145+380)/2mm=262.5mm 3) 計(jì)算齒輪寬度： b=Φdd1=1×143.5mm=143.5mm≈144mm 取B2=144mm B1=150mm 3.1.2 Ⅱ軸直齒圓柱齒輪計(jì)算 已知P2=52.8kw ， n2=206r/min ， Z3=50，Z2=100，壽命Lh=12000h，小齒輪相對(duì)其軸的支撐為不對(duì)稱(chēng)布置。 （1）選擇齒輪的材料和精度等級(jí) 1）由教材表10-1選擇小齒輪的材料為40Cr，硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)制）硬度240HBS，二者材料硬度相差40HBS。 2）雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械，故精度等級(jí)選擇8級(jí)。 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算即： 1）試選載荷系數(shù)：Kt=1.8; 2）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩: P2=65η=52.8KW = 9.55×106×(52.8/206)N·mm =2447767N·mm 3）確定齒寬系數(shù)：小齒輪做不對(duì)稱(chēng)布置，查表10-7選擇 Φd=1.0。 4）確定彈性影響系數(shù)：查教材表10-6得 ZE=189.8MPa? 5）確定區(qū)域載荷系數(shù)：按標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)得 ZE=2.5 6）齒數(shù)比： u=Z4/ Z3=100/50=2 7）根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式 N=60njLh計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): N3=60n3jLh=60×206×1×12000=1.4832×108 N4=60n4jLh=60×102×12000=7.344×107 8）取接觸疲勞壽命系數(shù)：查教材圖10-19中曲線1可得 KHN3=1.28 KHN4=1.3 9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：查教材圖10-21（d） σHlim3=600Mpa σHlim4=550MPa 得取失效率為1%，安全系數(shù)SH=1 [σH]3=σHlim3 KHN3/SH=(1.28×600/1.0)Mpa=768MPa [σH]4=σHlim4KHN4/SH=(1.3×550/1.0)Mpa=715MPa 10）由接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入[σH]中較小值 =2.32{1.8×2447767(2+1)189.82/2×7152}1/3mm =180mm 11）計(jì)算齒輪的圓周速度： v=3.14 d1tn1/(60×1000) =3.14×180×206/(60×1000)m/s =1.94m/s 12）計(jì)算齒寬和齒高比： b=Φdd3t=1.0×180mm=180mm mt= d2t/Z3=180/50mm=3.6mm 齒高： h=2.25mt=2.25×3.6mm=8.1mm b/h=180/8.1=22.22 13）計(jì)算載荷系數(shù)： 齒輪的使用載荷系數(shù)載荷情況以輕微沖擊為依據(jù)，查教材表10-2得：KA=1.25 由教材圖10-8 查的KV=1.1 直齒輪 KHa=KFa=1 由表10-4得：KHβ=1.361 由b/h=22.22查圖10-13得 KFβ=1.22 接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)： K= KAKVKHaKHβ=1.25×1.1×1×1.361=1.87 14）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑： d3= d3t(K/Kt)1/3=180×(1.87/1.8)1/3mm=182.3mm (3) 校核齒根彎曲強(qiáng)度 載荷系數(shù)： 1）確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)： K=KAKVKFaKFβ=1.25×1.1×1×1.22=1.6775 2）查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)： 查教材表10-5得： YFa3=2.32 YSa3=1.70 YFa2=2.18 YFa2=1.79 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力： 由教材圖10-8得 KFN3=0.85 KFN4=0.88 取安全系數(shù)：SF=1.4 由教材圖10-20（c）得： σFN3=500Mpa σFN4=440MPa 按對(duì)稱(chēng)循環(huán)交變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力： [σF3]=σFN3KFN3/SF=0.85×500/1.4Mpa=303.57MPa [σF4]=σFN4KFN4/SF=0.88×380/1.4Mpa=238.86MPa 4）計(jì)算大小齒輪的YFaYSa/[σF]并加以比較 YFa1YSa1/[σF1]=2.32×1.70/303.57=0.012992 YFa2YSa2/[σF2]=2.18×1.79/238.86=0.016337 大齒輪數(shù)值大 5）設(shè)計(jì)計(jì)算： =3.77mm 齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，可將模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=5mm 按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑d3=180mm 算出小齒輪齒數(shù) Z3= d3/n2=182.3/5=36.46≈36 大齒輪齒數(shù) Z4=2Z4=72.92≈73 這樣計(jì)算的齒輪傳動(dòng)既滿足疲勞強(qiáng)度又滿足齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 （4）計(jì)算幾何尺寸 1）計(jì)算分度圓直徑： d3= Z3m=5×36mm=180mm d4= Z4m=5×73mm=365mm 2）計(jì)算中心距： a=( d3+ d4)/2=(180+365)/2mm=272.5mm 3）計(jì)算齒輪寬度： b=Φdd3=1×180mm=180mm 取B4=180mm B3=185mm 3.2 直齒錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 Ⅴ軸直齒錐齒輪計(jì)算 設(shè)計(jì)用于開(kāi)溝機(jī)的直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，軸夾角90o，傳遞功率P=23.4kw，轉(zhuǎn)速n=102r/min，齒數(shù)比u1=1,兩班制工作壽命十年（按一年300天算）。 （1）選擇齒輪的材料和精度等級(jí) 1）由教材表10-1選擇兩齒輪的材料為40Cr，硬度280HBS。 2）雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械，故精度等級(jí)選擇8級(jí)。 3）選擇齒輪齒數(shù) Z1= 65 Z2=u Z1=65 取 Z2=65 u= Z2/Z1 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算即： 進(jìn)行試算。 1）試選載荷系數(shù)：Kt=1.6; 2）計(jì)算主動(dòng)齒輪傳遞的扭矩: P1=23.4KW =9.55×106×(23.4/102)N·mm=2190882N·mm 3）確定齒寬系數(shù)：小齒輪做不對(duì)稱(chēng)布置，查表10-7選擇 ΦR=0.3。 4）確定彈性影響系數(shù)：查教材表10-6得 ZE=189.8MPa? 5) 確定區(qū)域載荷系數(shù)：按標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪設(shè)計(jì)得 ZE=2.5 6) 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式 N=60njLh計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): N1=60n1jLh=60×102×10×300×2=3.67×107 N2=60n2jLh=60×102×10×300×2=3.67×107 7) 取接觸疲勞壽命系數(shù)：查教材圖10-19中曲線1可得 KHN1=1.25 KHN2=1.25 8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：查教材圖10-21（d） σHlim1=600Mpa σHlim2=600MPa 9) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 得取失效率為1%，安全系數(shù)SH=1.0 [σH]1=σHlim1 KHN1/SH=(1.25×600/1.0)MPa=750MPa [σH]2=σHlim2 KHN2/SH=(1.25×600/1.0)MPa=750MPa 10）由接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入[σH]中較小值 =295.4mm 11）計(jì)算齒輪的圓周速度： dm1= d1(1-0.5ΦR) =295.4(1-0.3×0.5)mm =251.09mm=251mm v=3.14 dm1n1/(60×1000) =3.14×251×102/(60×1000)m/s =1.34m/s 12）計(jì)算載荷系數(shù)： 齒輪的使用載荷系數(shù)載荷情況以輕微沖擊為依據(jù)，查教材表10-2得：KA=1.0 由教材圖10-8 查的KV=1.10 直齒輪 KHa=KFa=1 根據(jù)齒輪兩端支撐，齒輪作懸臂布置，查教材10-9得軸承系數(shù)KHβbe=1.25 由公式得： KHβ=KFβ=1.5KHβbe=1.5×1.25=1.875 接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)： K= KAKVKHaKHβ=1.0×1.1×1.0×1.875=2.06 13）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑： =295.4×(2.06/1.6)1/3mm=321mm m= d1/Z1=321.4/65=4.94mm 取標(biāo)準(zhǔn)值m=5mm 14）計(jì)算齒輪的相關(guān)幾何尺寸： d1= Z1m=5×65mm=325mm d2= Z2m=5×65mm=325mm δ1=arccos(1/2?)=45o δ2=90o-δ1=45o =227mm 15）圓整后的齒寬： b=ΦRR=0.3×227mm=68.1mm 圓整取b2=68mm b1=68mm (3) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度： 1）確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)： K=KAKVKFaKFβ=1.0×1.1×1.0×1.875=2.06 2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ZV1=Z1/cosδ1=65/cos45o=91.9 ZV2=Z2/cosδ2=65/cos45o=91.9 3）查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)： 查教材表10-5得： YFa3=2.20 YSa3=1.74 YFa2=2.20 YFa2=1.74 4）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力： 由教材圖10-8得 KFN1=0.98 KFN4=0.98 取安全系數(shù)：SF=1.1 由教材圖10-20（c）得： σFN3=500Mpa σFN4=440MPa [σF]1=σFN1 KFN1/SF=(0.98×500/1.1)MPa=445.45MPa [σF]2=σFN2 KFN2/SF=(0.98×500/1.1)MPa=445.45MPa 5）校核彎曲強(qiáng)度 根據(jù)彎曲強(qiáng)度校核公式 σF=2KT1YFaYSa/{bm2（1-0.5ΦR）2z}≦[σF]進(jìn)行校核 如下： σF=2KT1YFa1YSa1/{bm2（1-0.5ΦR）2z}=251.1≦[σF]1 σF=2KT1YFa2YSa2/{bm2（1-0.5ΦR）2z}=251.1≦[σF]2 滿足彎曲強(qiáng)度參數(shù)符合要求。 3.2.2 Ⅳ軸直齒錐齒輪計(jì)算 通過(guò)錐齒輪1的計(jì)算，可得到錐齒輪2 選擇錐齒輪3齒數(shù)90，錐齒輪4齒數(shù)90 d3= Z3m=5×90mm=450mm d2= Z4m=5×90mm=450mm δ3=arccos(1/2?)=45o δ4=90o-δ3=45o =318mm 圓整后的齒寬： b=ΦRR=0.3×318mm=95mm 圓整取b2=95mm b3=95mm 3.3 齒輪軸強(qiáng)度校核 3.3.1 Ⅱ軸強(qiáng)度校核計(jì)算 選用45鋼 [σ]=40MPa,d=90mm: 圖3.2 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)Ⅱ軸支撐圖 由公式 Ft=2T/d Fr=Fttana Fn=FT/cosa 得：= 9.55×106×(54.5/540)N·mm=963842.6N·mm Ft2=2T1/d1=2×963842.6/145N=13294N Fr2=Ft2tana=13294×tan20oN=4838.6N = 9.55×106×(52.8/206)N·mm=2447767N·mm Ft3=2T2/d3=2×2447767/180N=27197N Fr3=Ft3tana=27197×tan20oN=9899N 圖3.2 Ⅱ軸扭矩圖 圖3.3 Ⅱ軸剪力彎矩圖 計(jì)算支座反力： 489Fa1+152.5Fr3=357Fr2 489Fa2+132Fr2=336.5Fr3 Fa1=445N Fa2=5506N 由扭矩圖，剪力圖和彎矩圖可得：齒輪3處軸為危險(xiǎn)截面 M=839.6N·m 由第三強(qiáng)度理論校核： /W=32×（839.62+2447.7672）?/(3.14×0.093)=36.2Mpa≤[σ] 滿足強(qiáng)度要求。 3.3.2 Ⅳ軸強(qiáng)度校核計(jì)算 軸材料選擇40Cr，[τ]=50MPa,功率P=23KW,n=102r/min，空心軸d=80mm，D=100mm。 T= 9.55×106×(23/102)N·mm=2153431N·mm τT=T/Wt=9550000P/(nWt)=18.58N·mm2≤[τ] 所以軸的扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度合格。 結(jié) 論 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)與拖拉機(jī)的掛接方式采用三點(diǎn)懸掛結(jié)構(gòu)方式，拖拉機(jī)縱向穩(wěn)定性較好，拆裝方便；傳動(dòng)箱能夠降低輸出軸轉(zhuǎn)速并且改變力的傳遞方向；在銑刀盤(pán)盤(pán)轂外緣上設(shè)計(jì)了十八把徑向切刀呈六頭螺旋線排列，使機(jī)具在作業(yè)時(shí)負(fù)荷均勻，拋灑連續(xù)，不漏土，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 該機(jī)具是水利工程中較為理想的作業(yè)機(jī)具。作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量大大提高，符合高效農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。 雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)缺點(diǎn)是開(kāi)溝機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，附土和入土性能較差，特別在粘重土壤上更為嚴(yán)重，亟待解決，但是雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)基本能夠滿足開(kāi)溝的作業(yè)要求，尤其是溝型的比較完整，效率高。 通過(guò)本次的設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與材料力學(xué)等專(zhuān)業(yè)課的運(yùn)用，讓我明白了許多道理，查閱了許多關(guān)于開(kāi)溝機(jī)的資料，鍛煉了自己的能力，也認(rèn)識(shí)到了大學(xué)中學(xué)習(xí)各門(mén)課程的意義，對(duì)于以后的工作有更大幫助。 致 謝 近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成，在這這段時(shí)間里，我運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)方案論證，理論設(shè)計(jì)的計(jì)算，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，工程圖的繪制，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，已經(jīng)使個(gè)人理論水平和實(shí)際動(dòng)手能力有了提高，鍛煉了自己在查找資料、設(shè)計(jì)、分析，動(dòng)手實(shí)踐等方面的能力，同時(shí)使所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到一次全面的鞏固和加強(qiáng)。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，我得到了很多老師、同學(xué)的關(guān)心、幫助和支持，在此本人首先向他們表示感謝。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的指導(dǎo)老師劉曉杰老師給予很多的幫助。在設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備時(shí)，劉老師給指明選題方向，幫助分析題目的可行性和實(shí)際中可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及需要注意的事項(xiàng)。在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)審核時(shí)，為我指出在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的不足與錯(cuò)誤，并幫助我分析相應(yīng)知識(shí)難點(diǎn)的原理，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利進(jìn)行。 同時(shí)，我也要感謝大學(xué)四年所有教過(guò)和沒(méi)有教過(guò)但給我很多幫助的老師，是他們的教導(dǎo)讓我能在這里學(xué)到很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，給我以后工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是他們的諄諄教誨使我明白了更多為人處事的道理，在此我衷心地感謝所有幫助過(guò)我的老師。由于時(shí)間和個(gè)人知識(shí)及能力水平有限，論文中難免會(huì)有一些紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。不勝感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 吳建東.1ks-100雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī).工程機(jī)械，1993 [2] 張傳忠，艾光富.kx-40雙圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)式開(kāi)溝機(jī)的設(shè)計(jì). 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)，2002，5：36-38 [3] 張汝坤.1ks-22型雙軸開(kāi)溝機(jī)設(shè)計(jì)研究.云南大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,6：850-853 [4] 吳輔仁.雙圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)功率計(jì)算的幾個(gè)問(wèn)題.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，1981，1:65-69 [5] 馬洪亮，高煥文，李洪文，魏淑艷.斜置驅(qū)動(dòng)圓盤(pán)免耕播種機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn).農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2006,5:45-47 [6]《農(nóng)業(yè)機(jī)械》編寫(xiě)小組.農(nóng)業(yè)機(jī)械.北京：北京出版社，1978 [7] 馮辛安主編.機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005 [8] 于俊一,鄒青主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [9] 濮良貴,紀(jì)名剛主編．機(jī)械設(shè)計(jì)第七版.北京:高等教育出版社,2005 [10] 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