3163 棉花秸稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì),棉花,秸稈,粉碎,還田,設(shè)計(jì) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)0前 言保護(hù)性耕作技術(shù)是全球農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，秸稈還田技術(shù)是機(jī)械化保護(hù)性耕作中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在農(nóng)忙期間，使用機(jī)械化的秸稈還田技術(shù)可以使耕作更為高效化，同時(shí)有力推動(dòng)機(jī)械化還田技術(shù)可以避免由于秸稈焚燒而帶來(lái)的一系列環(huán)境污染。本文所研制棉花秸稈粉碎機(jī)還田機(jī)粉碎率高，適合大面積田間的秸稈還田。在對(duì)秸稈粉碎及滅茬的基本理論分析的基礎(chǔ)上，對(duì)此機(jī)具做了具體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。通過(guò)拖拉機(jī)傳動(dòng)軸將動(dòng)力經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器傳遞給變速箱，變速箱經(jīng)一軸傳遞給大帶輪，再有大帶輪經(jīng)皮帶傳給小帶輪，最終由小帶輪帶動(dòng)刀軸旋轉(zhuǎn)達(dá)到秸稈粉碎還田的目的。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11 引言1.1 機(jī)械化秸稈還田的目的及意義我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，對(duì)于田間作業(yè)趨于機(jī)械化是一個(gè)必然的發(fā)展過(guò)程，它可以節(jié)約勞動(dòng)力和提高經(jīng)濟(jì)效益。在北方棉花是一種常見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)作物，過(guò)去由于認(rèn)識(shí)上、政策上及經(jīng)濟(jì)上的原因，基本上農(nóng)民都是在收獲以后直接將秸稈焚燒，這樣不僅造成了資源的浪費(fèi)，還污染了環(huán)境，隨著科技的發(fā)展，生態(tài)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，作為寶貴資源的秸稈，也開(kāi)始了被重新利用，而秸稈直接還田就是其中的主要途徑之一 [1]。將秸稈粉碎后，鋪撒在地里有許多作用：①秸稈還田補(bǔ)充土壤養(yǎng)分。②秸稈還田促進(jìn)微生物的活動(dòng)，改善土壤的理化性狀。③可以減少化肥的使用量，從而改善環(huán)境。④還可以改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。這樣不僅可以從分利用資源，還可以改善我們生活的環(huán)境 [4]。1.2 機(jī)械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀由于我國(guó)國(guó)土遼闊，南北方差異較大，各地區(qū)的耕作制度和農(nóng)藝要求不同，同時(shí)作物的秸稈也不同，其物理性能和機(jī)械性能差異也很大，這就決定了我國(guó)機(jī)械化秸稈還田技術(shù)及配套機(jī)具的多樣化。在北方多數(shù)是以拖拉機(jī)牽引并驅(qū)動(dòng)的秸稈還田機(jī)，把站立的棉花秸稈就地粉碎后鋪撒在地面上，數(shù)日后犁翻耕土地時(shí)把晾曬的秸稈翻埋入土 [4]。由于機(jī)械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈最經(jīng)濟(jì)最有效的技術(shù)，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益，因此外國(guó)在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展較快。尤其是意大利、英國(guó)，德國(guó)、法國(guó)、日本和西班牙等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。綜合國(guó)外機(jī)械化秸稈還田技術(shù)比較完善，機(jī)具品種較多，性能可靠，但價(jià)格昂貴。1.3 機(jī)械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)雖然我國(guó)農(nóng)具多樣化，但就北方而言現(xiàn)在已經(jīng)在解決秸稈及根茬單項(xiàng)作業(yè)的基礎(chǔ)上將開(kāi)發(fā)新的聯(lián)合作業(yè)機(jī)具，并在一段時(shí)間后將會(huì)取代單項(xiàng)作業(yè)機(jī)具 [5]。收割農(nóng)作物和秸稈還田機(jī)結(jié)合，使作業(yè)成本大大降低，靈活度也增加。機(jī)械化秸稈還田技術(shù)得到政府的高度重視和大力支持，雖然還有許多問(wèn)題但前景還是樂(lè)觀的。2 技術(shù)任務(wù)書(shū)隨著人們?cè)絹?lái)越重視可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的裝備將得到進(jìn)一步的發(fā)展。例如農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作機(jī)械，秸稈綜合利用裝備。對(duì)于秸稈還田是重要的秸稈綜合利用，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查粉碎秸稈機(jī)一般工作幅寬為 1500mm 到 2000mm 之間不等，其動(dòng)力一般由拖拉機(jī)提供，用拖拉機(jī)懸掛并驅(qū)動(dòng)，使農(nóng)具的靈活性增加 [5]。由于機(jī)械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈資源最經(jīng)濟(jì)，最有效的塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2技術(shù)，最具有經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)效益和社會(huì)效益。因此國(guó)外在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展很快。尤其是意大利、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。意大利的 OMARV 公司尤為突出，它的產(chǎn)品配套動(dòng)力 26-132kW 工作幅寬 1.2-6 米。刀片轉(zhuǎn)速1950r/m。美國(guó)萬(wàn)國(guó)公司（International Harvester Company Co.）,美國(guó)埃茲拉。隆達(dá)爾有限公司在此方面的研究生產(chǎn)水平均很高。此外，國(guó)外還研制出拖拉機(jī)帶動(dòng)的臥式轉(zhuǎn)子切碎機(jī)，幅寬 6m，刀片可更換，轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速 2000r/min,外殼上有擋板，使莖稈撒布均勻，同時(shí)帶有遇到障礙物的安全機(jī)構(gòu)。綜合國(guó)外機(jī)械化秸稈還田技術(shù)，技術(shù)比較完善，機(jī)具品種多，性能可靠，但價(jià)格也昂貴。我們可以借鑒國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)消化吸收，開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的產(chǎn)品。一般土地是由一家為單位的耕種，工作面積不會(huì)很大，工作量也小，所以一般配套動(dòng)力為 50到 65 馬力的拖拉機(jī)。根據(jù)以上內(nèi)容綜合得出本人設(shè)計(jì)一臺(tái)外形尺寸為 767×1645×876 并選用 55 馬力的拖拉機(jī)。3 整機(jī)設(shè)計(jì)3.1 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)示意圖如圖 3-1 所示1—箱傳動(dòng)軸 2—變速 3—皮帶出動(dòng)部分 4—粉碎機(jī)罩殼 5—工作部件圖 3-1 總體設(shè)計(jì)示意圖3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)其功能是將拖拉機(jī)的動(dòng)力傳遞到工作部件，進(jìn)行粉碎作業(yè)，它有萬(wàn)向聯(lián)軸器傳動(dòng)軸、齒輪箱和側(cè)邊傳動(dòng)裝置組成。 （1）萬(wàn)向聯(lián)軸器傳動(dòng)軸連接拖拉機(jī)動(dòng)力輸出和齒輪箱輸入軸。安裝時(shí)，帶套的夾叉裝在粉碎塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)3就輸入軸端，且必須使兩個(gè)夾叉的開(kāi)口處在同一平面內(nèi)。（2）齒輪箱：它內(nèi)部裝有一對(duì)圓錐齒輪，起改變方向和增速的作用。（3）側(cè)邊傳動(dòng)裝置：由三角皮帶輪組成，采用單側(cè)邊傳動(dòng)方式，要起傳遞動(dòng)力的作用，另外也有起過(guò)載保護(hù)作用和傳動(dòng)比分配的作用。3.3 工作部件本機(jī)所采用如圖一所示的（d）Y 型,采用背靠裝置。其尺寸如圖 3-2 所示圖 3-2 Y 型刀示意圖3.4 秸稈還田機(jī)刀片的設(shè)計(jì)幾個(gè)問(wèn)題（1）甩刀刀片形狀的確定：本秸稈還田機(jī)主要選用 Y 型 刀片，也可以用其它刀片替換 [3]。Y型刀片是 L 型刀片的改進(jìn)型，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：（2）消除應(yīng)力集中或緩解了拐角處的應(yīng)力集中。（3）刀片的功耗小，原因是 Y 型刀切割秸稈斜切，即刀片要省力。此類型刀片已形成標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)為 ZBB98008-88.（4）刀片的材料選擇及其熱處理：考慮刀片經(jīng)常與泥土地、秸稈等磨擦，工作條件極其惡劣，所以選材要好，要求有較強(qiáng)的耐 磨性和較強(qiáng)的抗沖擊韌性。本機(jī)選 用 20CrMnTi，熱處理工藝：將刀片加熱至 880―900。c,再保溫 10 分鐘。然后用 10%的 NaCl 水溶液淬火，最后在 180-200。C回火 2 小時(shí)，可達(dá)到 3.16ha/g 的耐磨性和 290J/cm 以上的抗沖擊韌性（農(nóng)牧與食品機(jī)械，2002） 。（5）刀片的排列方式：刀片的排列方式對(duì)于秸稈是至關(guān)重要的，合理的排列方式不僅能使還田機(jī)粉碎質(zhì)量提高，而且還可以是還田機(jī)平衡性能好，減輕還田機(jī)的震動(dòng)。目前大多數(shù)秸稈還田機(jī)采用加配重塊的方法解決振動(dòng)問(wèn)題，這樣不僅制造煩瑣，而且配重塊加入后不同程度的影響粉碎質(zhì)量，而甩刀的排列有單螺線排列，雙螺線排列，星形排列，對(duì)稱排列幾種，不管哪種排列均應(yīng)滿足：①刀軸受力均勻，徑向受力平衡。②相鄰兩刀片徑向夾角要大。單雙螺線排列有一個(gè)共同的弊病，即在粉碎過(guò)程中秸稈測(cè)向移動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，使還田機(jī)有“頭沉”現(xiàn)象。根據(jù)以上幾種排列方式的利弊得出一種新的排列方法—均力免震法。排列方式如圖 3-3 所示塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)406128430634567891023145圖 3-3 刀得排列示意圖特點(diǎn)是：①刀軸受力均勻。②刀軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不震動(dòng)，無(wú)需加配重塊。3.5 懸掛設(shè)計(jì)牽引點(diǎn)：農(nóng)具牽引裝置和拖拉機(jī)機(jī)體的連接點(diǎn)。虛牽引點(diǎn)：懸掛機(jī)構(gòu)上拉桿和下拉桿在縱向垂直面或水平面內(nèi)投影延長(zhǎng)的交點(diǎn)，亦稱“瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心”。懸掛農(nóng)具工作時(shí)，如果作用力的平衡破壞，農(nóng)具就要繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。懸掛點(diǎn)：連接懸掛式農(nóng)具和懸掛機(jī)構(gòu)桿件的鉸鏈點(diǎn)。在農(nóng)具懸掛設(shè)計(jì)中心提到懸掛點(diǎn)時(shí)，常常是指鉸鏈點(diǎn)的幾何中心。連接三角：連接懸掛式農(nóng)具的上、下懸掛點(diǎn)所得到的幾何圖形。農(nóng)具立柱：通常指連接三角形的高 a。懸掛軸：指懸掛農(nóng)具的橫梁，其兩端德?tīng)栞S銷與懸掛機(jī)構(gòu)下拉桿的后球鉸相連。(1)農(nóng)具和拖拉機(jī)的聯(lián)結(jié)型式牽引力：農(nóng)具具有獨(dú)立的行走輪。農(nóng)具在運(yùn)輸或工作時(shí)，其重量均由本身的輪子承受。機(jī)組的穩(wěn)定性好，對(duì)不平地面的適應(yīng)性強(qiáng)。但機(jī)動(dòng)性較差，金屬消耗最大。多用于各種寬幅，重型農(nóng)具。懸掛式：農(nóng)具在，機(jī)動(dòng)性好，效率高。但穩(wěn)定性差，使用調(diào)整較復(fù)雜，對(duì)地表的適應(yīng)運(yùn)輸時(shí)全部重量由拖拉機(jī)承受。重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊性不如牽引式和半懸掛式。廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)具，在大部分場(chǎng)合有取代牽引式的趨勢(shì)。半懸掛式：農(nóng)具有自己的行走輪，運(yùn)輸是承受部分重量，另一部分重量由拖拉機(jī)承受，其優(yōu)、缺點(diǎn)介于懸掛式和牽引式農(nóng)具之間，當(dāng)大型、重型農(nóng)具用懸掛式有困難時(shí)可用半懸掛式。根據(jù)實(shí)際情況和以上特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選懸掛式(2)農(nóng)具在拖拉機(jī)上懸掛的位置后懸掛：特點(diǎn) 農(nóng)具配置在拖拉機(jī)后面，增大驅(qū)動(dòng)輪載荷，提高了牽引性能。拖拉機(jī)走在未耕地上，工作后不留輪轍。但不便于觀察作業(yè)情況，運(yùn)輸時(shí)穩(wěn)定性和操作性較差。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5前懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)前面，拖拉機(jī)走在以工作過(guò)的地面上，能滿足收獲機(jī)械要求，但可能使前輪負(fù)荷過(guò)大，轉(zhuǎn)向費(fèi)力或輪胎超載。中間懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)前、后軸之間，便于觀察作業(yè)情況。但裝卸費(fèi)事，農(nóng)具和拖拉機(jī)配套行強(qiáng)，通用性小(農(nóng)機(jī)化， 2002)。側(cè)懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)側(cè)面，視線好。但橫向穩(wěn)定性較差，不適于配帶較重的農(nóng)具作業(yè)。分組懸掛：農(nóng)具分幾組分別順次懸掛在拖拉機(jī)側(cè)面、前面或后面，機(jī)組穩(wěn)定性較好。根據(jù)所設(shè)計(jì)還田機(jī)的特點(diǎn)和以上所說(shuō)的特點(diǎn)選擇后懸掛。(3)農(nóng)具在拖拉機(jī)上懸掛的方法單點(diǎn)懸掛：農(nóng)具通過(guò)拉桿與拖拉機(jī)相連，可以在垂直面內(nèi)一點(diǎn) O 自由轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但農(nóng)具工作性能受地面起伏影響較大，不易控制。拉桿容易和拖拉機(jī)發(fā)生干涉，O 點(diǎn)的位置選擇不受限制。常在一些簡(jiǎn)易的或無(wú)專門懸掛系統(tǒng)的拖拉機(jī)上用。兩點(diǎn)懸掛：兩點(diǎn)懸掛點(diǎn) A、B 布置在水平面內(nèi)，農(nóng)具繞 A-B 軸線轉(zhuǎn)動(dòng)桿件，與農(nóng)具剛性連接，相當(dāng)于兩個(gè)單點(diǎn)懸掛并聯(lián)。懸掛機(jī)構(gòu)通常是專用的。用于沒(méi)有或不宜采用三點(diǎn)懸掛系統(tǒng)的地方。三點(diǎn)懸掛：農(nóng)具通過(guò)上拉桿和兩個(gè)下拉桿與拖拉機(jī)三點(diǎn)相連。在垂直面和水平面內(nèi)各有一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心 O1、O2，農(nóng)具上下左右可自由運(yùn)動(dòng)。虛牽引點(diǎn) 0、O1 的位置不受結(jié)構(gòu)限制。O 在農(nóng)具入土過(guò)程中位置有變化有利于農(nóng)具入土。通用性好，可掛各種農(nóng)具 [7]。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選用三點(diǎn)懸掛，因?yàn)橥ㄓ眯院谩?4)農(nóng)具工作位置的調(diào)節(jié)方式和特點(diǎn)根據(jù)選用懸掛的方式和還田機(jī)的特點(diǎn)選用高度調(diào)節(jié)原理：懸掛機(jī)構(gòu)在農(nóng)具工作中呈自由狀態(tài)，對(duì)農(nóng)具不起控制作用。農(nóng)具 1 的工作位置由本身的支持輪 2 決定。調(diào)節(jié)絲桿可以改變農(nóng)具的工作深度。特點(diǎn)：工作可靠，便于調(diào)整。農(nóng)具的工作位置不受土壤阻力變化影響，耕深一致性好。支持輪有一定的仿形作用，但輪子本身滾動(dòng)要消耗動(dòng)力增加結(jié)構(gòu)重量支持輪下方的局部起伏和下陷深度會(huì)改變農(nóng)具的工作位置。4 主要工作部件設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 基本參數(shù)計(jì)算（1）傳動(dòng)比分配刀軸的工作轉(zhuǎn)速為 160/minr10523/minr?所以總轉(zhuǎn)動(dòng)比塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)612/53/60.27in???取 1.4i23/5/0.213.580/min9679nri??（2)功率分配拖拉機(jī)輸出功率 05.738%4.36pkw???一軸輸出功率 10=..9=.0??聯(lián) 軸 承 1二軸輸出功率 21p?齒 輪 軸 承=3.06.8231.kw三軸輸出功率 32??帶 輪 =1..9=.拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 0034.6/52Tpn=95/95743.1Nm一軸輸出轉(zhuǎn)矩 11??/=.0/=8.6二軸輸出轉(zhuǎn)矩 22Tpn=950/953.1/2.59412.Nm三軸輸出轉(zhuǎn)矩 33??/=0.86/0=76.84.2 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（1)考慮到錐齒輪所受載荷較大，所以決定采用硬齒面閉式傳動(dòng)，大小齒輪均用 20CrMnTi 材料。齒面滲碳后淬火,齒面硬度 58—62HRC。查圖得 lim130HMpa??lim1920FMpa??lim290FMpa??塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)711950/53.0/26.581TpnNm???(查表得)1.25AK?（查表得）?0.3R?2213 31 22(lim)() 60.581.414 050.5.23(.3)AfeRHRTKDu??????????取 0Z2.47?則（與 的誤差不大于 5%）210.5Zu?i大端模數(shù)取 m=5mm1.4feDmmZ21758fe???'"140arctnarct612f??'"'"290623fe???151.8sinsi8'"feDRm?????取 b=340.3..3.4b11(5)(05)27.5mRfe???7./606mDnv ms????（2）校核計(jì)算①按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 1202.58691.774tmTFND???（查表得）189.EZMpa?（8 級(jí)精度及 ）3vK14.752.38/0vzs塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)82110.425(0.5)697.30.41.8. 5.934)tmAHEfeRFKuZbD???????? ?（查圖得）1.8NZ?w（查表得）minHSlimlin130.8167.4HNZwMpaS????所以安全li min67.4/59HS?②按齒根彎曲強(qiáng)度校核 1012.5cos68'"dnfZ????27.4s3'dnf?（查圖得）12.8FY?2.75F（查圖得）0Sr 8Sr（查圖得）.N1x?11(0.5)tmAvFFRKYb????69.2715.32.1854.334(0)Mpa?????21...8F?limli1192' 1643.0NXSrY??li2li2' 2.Fr?（查表得） 安全lim11 min'064.3.85FFS??（查表得） 安全li22 in'..138F S??表 4-1 輪的基本參數(shù)塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)9小齒輪 大齒輪節(jié)錐角（分度圓錐角） fe?231'48"? 658'12"?大端分度圓直徑 fD85 200錐距 R 109.25 109.25齒寬 b 34 34齒頂高 ihd8.11 8.11齒根高 g 2.89 2.89齒頂高直徑 diD99.93 206.35齒頂角 ?4.25/1.52 4.25/1.52頂錐角 di?27.28 71.22（3）箱座壁厚δ=0.0125( )+1=0.0125 (70+125)+1 8,故取 δ=8mm12m???箱蓋凸緣厚度 = =12mmb1.5?箱座凸緣厚度 b= =12mm箱底座凸緣厚度 = =20mm2.地腳螺釘數(shù)目 n=底凸緣周長(zhǎng)之半/200~300 4,取 n=4?地腳旁連接螺釘直徑 =0.018( )+1 12, 取fd12md?12fd?蓋與座連接螺栓直徑 =(0.5~0.6) , 取 2f8軸承端蓋螺釘直徑 =(0.4~0.5) , 取 =63f3軸承旁凸臺(tái)半徑 =c2=121R鑄造過(guò)渡尺寸 k=3,R=5,h=15大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 Δ1>1.2δ, 取 Δ1=10mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 Δ2>0.5δ, 取 Δ2=5mm軸承端蓋外徑=D+(5~5.5) ,2D3d由于結(jié)構(gòu)的特殊性,取 D30306=108mm,D30308=135~140mm塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)104.3 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)基本參數(shù)傳遞功率 231.pkw?轉(zhuǎn)速210.589/minnr360/inr(2)定 V 帶型號(hào)和帶輪直徑工作情況系數(shù) .3AK?計(jì)算功率 21.40.3CPkw??選帶型號(hào)得為 C 型小帶輪直徑 30Dm?大帶輪直徑 232(1)/(10.)160/23.5847.n m??????取 257?（3）計(jì)算帶長(zhǎng) 23()/(5720)/8.5mD?????m???求取中心距 230230.7()()aD???取31945?帶長(zhǎng) 2 20 8.8.520179.5mLDa m????????基準(zhǔn)長(zhǎng)度 取 2d(4)求中心距和包角 020179.5640.dLa??????min.164.515m??塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11max0.364.03270.45dLm?????小帶輪包角 2231806()/D??? 18(5)/6.1.620??? ??（5）求帶根數(shù)帶速 3/6012016/016.7/vn ms???????傳動(dòng)比 3.589/.79i帶根數(shù)由表得 由表得06.7Pkw?0K??由表得 由表得8LK.4Pkw?0 .36.3()(6.079)80.CLz? ????取 Z=7 根（6）求軸上載荷張緊力2 20min(2.5)(.5098)4.6() 0.3174.671cKPFqvz??????????取 .3/gqk20 4.6sin73.2sin8.40QzFN????對(duì)于新安裝的 V 帶初拉力應(yīng)為 1.5（F0 ）min；對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)后的 V 帶，初拉力應(yīng)為 1.3（F0）min 。帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸是 20 174.6sin73.2sin81.40PFz?????由于 v0.07d，谷取 h=7，則軸環(huán)處的直徑 d5-6=89mm，軸寬度 b>1.4h，取 l5-6=12mm。③取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 a=16mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s，取 s=8mm。已知滾動(dòng)軸承寬度 T=33.5mm，小齒輪的大端分度圓直徑塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)14B=85mm。 34(8076)3.58164.5lTsam???????6 0lB齒輪、萬(wàn)向節(jié)與軸的周向定位均采用平鍵鏈接，按 d4-5 由表查的平鍵截面 ，201bhm?鍵槽用鍵槽銑刀加工長(zhǎng)為 63mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的中性，故選擇齒輪與軸轂與軸的配合為 ；同樣萬(wàn)向節(jié)與軸連接，選用平鍵 鍵槽長(zhǎng)為 25mm。如圖 4-176Hn 149bhm??圖 4-1 一軸示意圖④軸的強(qiáng)度校核計(jì)算齒輪受力：拖拉機(jī)作用在軸上的力 1/630/126.5QFN??大齒 11(0.5)(.5)7mRddm????大齒輪受力 轉(zhuǎn)矩 1628.TN?圓周力 112/05./17089.tmFd??徑向力 1tancosrF???7089.20.4791235.N???軸向力塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)151tansi7089.1tan20.87926.04aF N????????受力圖如圖 4-2 所示圖 4-2 一軸受力彎矩圖計(jì)算支承反力水平反力 1 1184.5/2'(06.384.5).3.R rFQFa?????25912260.?.4N20.38/2'145rRFFa????6.52.96.0438/?10.N垂直反力 1'84.5/2.789.14.5/2.87.45RFt N?????2'30310總彎矩 22569.781.45.9Mm???扭矩 105.6TN進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取 a=0.6 軸的計(jì)算為：塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1622221 3()3405.9(.60581.)14.87caMTMPaW???????由表得[ ]=60MPa,因此 < [ ]故安全。ca?（4）二軸的設(shè)計(jì)和校核① 231.0kP?2130.589/minnr?2419.5TNm?②初步確定軸的最小直徑。先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表取 A0=112 于是得233min01.32.8905PdA???輸出軸的最小直徑是安裝小齒輪外軸的直徑，所以取 ，小齒輪輪轂寬為1d?所以 取 ，小齒輪與軸用平鍵連接12(.)ld??(~9.6)l123lm?由于傳動(dòng)距離較長(zhǎng)，所以左右定位用 15:1 錐度。小錐齒右邊用螺母08bhL??M30GB54-76 定位，電帶輪左邊用螺母 M24GB-76，皮帶輪與軸采用 聯(lián)接則，108967GB??如圖 4-3 所示圖 4-3 二軸示意圖（5）二軸的強(qiáng)度校核N2/1630/194.375FQ??小輪直徑N·mm22(0.5)(.5)82.Rdmd????小輪受力；轉(zhuǎn)矩N·m2419.T?圓周力N22/.5/72.683.17Ftdm???徑向力塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)17=2135.71N22tancosF????683.17tan20.87o??軸向力 22tasi65.LFN計(jì)算支承反力水平反力 3 2(7832)5/'RarFadm????194.51.7165.72./83?27.N24 2()/'RFQrFad????19.351.7583165.72./??2.垂直力 3227(583)/'QRFrFadm?????194.1.7()165.72./2.3'5/836.25/830.RFt N?????42'()17()683.97??進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸與承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取 a=0.622()MaTcW???22317540.(.6419.5)7???6.3MPa?選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由表查得[a]=60Mpa, 因?yàn)?<[a]故安全ca?(6)刀軸的設(shè)計(jì)輸出軸上的功率 p3=29.866KW，轉(zhuǎn)速 n3=1600r/min,轉(zhuǎn)矩 T3=178262.688N·mm①初步確定軸的最小徑。左軸頭的設(shè)計(jì)塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)18先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)取 A0=112 于是得33min029.861.710PdAm???mm， ；因?yàn)樾л喌妮嗇?B=185mm 所以 。選取 O 基本標(biāo)1275d??348??3485l?準(zhǔn)精度級(jí)得單列圓錐滾子軸承 30318 尺寸為 故916.dDT?690d?， ， 。如圖 4-5 所示56.l?6710d?6710l??圖 4-5 左刀軸軸頭示意圖右軸頭的設(shè)計(jì)先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理取 A0=112 于是得33min029.861.710PdAm???由于最小直徑與軸承相連接，故 , ,草圖如圖 4-6 所示12?124.5l?圖 4-6 右刀軸軸頭示意圖（7)刀軸的校核；①對(duì)無(wú)縫鋼管校核尺寸大小 D=140mm，壁厚取 5.5，其材料選用 20 號(hào)剛通過(guò)冷撥而成。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)19；/(14025.)/140.92dD?????3 3.967.Wt m??max/Tn??69.5102.8/1052.[]TMpa??15pa?故滿足。②對(duì)軸的校核由于 皮帶輪直輪 ；329.86PK?317826.T?320Dm?皮帶輪圓周力 3/.68/17.63Ft N?皮帶輪徑向力 3329.10/.Qr??刀具作業(yè)時(shí)間所受阻力N =/786./(425)810.2oFTR?阻圖 4-8 刀軸受力彎矩圖計(jì)算水平面反力塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)201(5029.37.429.3)' 57.QRFf?????阻 阻（ 4+239.)f.3=29.6N21.5.7.' 2934293QRff????阻 阻 （ ）8.508104.7..??（ ）=13.N垂直反力 21225078.63150' 7.41RFt N????????132()' 9.Rt?進(jìn)行校核時(shí)通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取 a=0.6 軸的計(jì)算應(yīng)為22()MaTcW???22338.7165(0.786.)???1.7Mpa?，因?yàn)?故安全[]60pa[]??5 性能的校核5.1 爬坡穩(wěn)定性能指數(shù)爬坡行駛狀態(tài)下，拖拉機(jī)前軸垂直地面的載荷減小，存在翻傾危險(xiǎn)。一般道路規(guī)定的最大坡度角 ，此時(shí)機(jī)縱向穩(wěn)定性小于爬坡穩(wěn)定性指數(shù)表征，該指數(shù)越大越好。規(guī)定大于 20.定義爬20???坡穩(wěn)定性指數(shù)（1）1Zmax20upgradeRc???式中：R1Z max-爬坡行駛狀態(tài)下懸掛農(nóng)具時(shí)拖拉機(jī)前軸垂直地面載荷 NR1z-爬坡行駛狀態(tài)，懸掛農(nóng)具時(shí)拖拉機(jī)前軸垂直地面的載荷 Nsmaxs12max1(a)co(h+)inzwGbwGRL?????塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)21(30786134)cos20(3817642)sin05169.5N??????? ?smaxs1max1maxcohinZwRL?0cos381si2608.3245N????? ?將得數(shù)帶入式（1）中得 69.851027.93upgradeC???所以機(jī)組滿足縱向穩(wěn)定性要求，不需要增加配重塊。5.2 拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)油缸提升能力校核鐵牛-55 使用 YG-100 型油缸，其最大推入推出力 PZmax 分別為 6250N、7500N，油缸提升能力儲(chǔ)備指數(shù)提升能力儲(chǔ)備達(dá)到 83%，故懸掛機(jī)構(gòu)油缸提升能力足夠。6 結(jié)論還田機(jī)的工作幅寬為 1500mm，使用 55 馬力的拖拉機(jī)后懸掛工作，工作部分是 Y 型刀，秸稈成一定傾斜角，喂入性能好。使工作 間隙在定刀處突然減小，甩刀與秸稈將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用定刀刃口粉碎。在田間轉(zhuǎn)移行駛狀態(tài)時(shí)，各桿參數(shù)不變的情況下，滿足懸掛犁由耕作位置提升到運(yùn)輸位置，符合各種性能要求。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)采用了免震法排列甩刀，所以在工作和運(yùn)輸期間不會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，也不需要增加配重塊，工作幅寬適中輕巧便捷，在田間具有很強(qiáng)的靈活性。本設(shè)計(jì)的懸掛裝置不是中間懸掛，有些偏差。雖然對(duì)工作時(shí)有一定的影響，但是不影響重心的位置。總體不會(huì)對(duì)裝置的平穩(wěn)行有什么影響。在本次設(shè)計(jì)中對(duì)變速箱的設(shè)計(jì)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速變化較大，對(duì)齒輪的要求也會(huì)增加，這樣就會(huì)增加成本。以后可以采用別的方法來(lái)改本轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。max7512.640%835ZlifePC?????塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)22致 謝在這做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我學(xué)到了很多，許多人也幫助了我。首先我要感謝我的指導(dǎo)老師范修文老師，是他不停的督促我，在設(shè)計(jì)中告訴我不同的傳動(dòng)連接方式，使我學(xué)會(huì)了許多東西，尤其是想問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路，對(duì)我以后有很大的幫助。還有我的同學(xué)，隨時(shí)都會(huì)幫助我，這次最大收獲是掌握了 Autocad 制圖。謝謝他們幫助了我，使我順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)23參考文獻(xiàn)[1] 陳小兵，陳巧敏，我國(guó)機(jī)械化秸稈還田技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]。農(nóng)業(yè)機(jī)械，2000， （4）：14-15[2] 王金武，互換性與測(cè)量技術(shù)[M] 。中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 2007.12：69[3]河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，論秸稈還田機(jī)刀片的設(shè)計(jì)[J]。農(nóng)牧與食品機(jī)械，2002， （2）[4]應(yīng)義斌，李建平.我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)狀及待解決的技術(shù)問(wèn)題 [J]。[5]戴志中，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J] 。中國(guó)農(nóng)機(jī)化。[6] 李生軍,閆向輝.兵團(tuán)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀與工作重點(diǎn)[J]農(nóng)機(jī)化，2002，(05)。[7] 李寶筏農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 2003.8：24-25[8]毛罕平，陳翠英，秸稈還田機(jī)工作機(jī)理與參數(shù)分析[J] 。農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1955，11（4）[9] 張良成，材料力學(xué)[M] ，北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 2006.12.[10] 范崇夏，溫琴美主編.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖應(yīng)用示例圖冊(cè)，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1988[11] 黃健求，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M] 。機(jī)械工業(yè)出版社 1999[12] 劉朝儒，機(jī)械制圖[M]。北京：高等教育出版社 2001[13] 李愛(ài)華，.工程制圖基礎(chǔ)[M] 。北京：高等教育出版社 2003[14]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》聯(lián)合編寫(xiě)組，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（中冊(cè)） [M].化學(xué)工業(yè)出版社,1982:755[15]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 3 卷） [M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.80[16]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 3 卷） [M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-157 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 班級(jí) 農(nóng)機(jī) 12-1 班學(xué)生姓名 程玉龍 學(xué)號(hào) 8031208113課題名稱 棉桿粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)起止時(shí)間 年 月 日—— 年 月 日（共 14 周）指導(dǎo)教師 范修文 職稱 講師課題內(nèi)容根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的秸稈切碎機(jī)和玉米秸稈粉碎還田機(jī)，設(shè)計(jì)棉桿收集粉碎還田機(jī)，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，收集效果好，粉碎效果好，拋灑均勻。具體要求如下：1.選擇合適配套動(dòng)力，設(shè)計(jì)工作裝置和傳動(dòng)裝置。2.繪制二維裝配圖和零件圖。3.要求利用 Solidworks 繪 制三維圖。擬定工作進(jìn)度（以周為單位）第 1～2 周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。第 3～4 周 根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的秸稈切碎機(jī)和玉米秸稈粉碎還田機(jī)確定棉稈收集粉碎還田機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，繪 制總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。第 5～6 周 根據(jù)工作要求，計(jì)算并查閱相關(guān)手冊(cè)， 選擇和設(shè)計(jì)各零部件。第 7～9 周 運(yùn)用 AutoCAD 軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。第 10～11 周 運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。第 12 周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能， 實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、校核、修正。第 13 周 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。第 14 周 整理材料，準(zhǔn)備答辯。主要參考文獻(xiàn)[1] 畢于運(yùn)，寇建平，王道 龍等編著. 中國(guó)秸稈資源綜合利用技術(shù). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社, 2008.[2] 劉巽浩等主 編. 秸稈還田的機(jī)理與技術(shù)模式. 北京市：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2001. [3] 朱良，蘭心敏主編. 秸稈、根茬粉碎 還田機(jī)使用、維護(hù)與選購(gòu)指南. 北京市：農(nóng)業(yè)出版社, 2010.06.[4] 崔勇，鐘永紅主編；全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心編著. 秸桿還田技術(shù)研究與推廣實(shí)踐. 北京市：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2006. [5] 宋建農(nóng)主 編. 農(nóng)業(yè)機(jī)械與設(shè)備. 北京市：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2006. [6] 宮元娟主 編. 農(nóng)機(jī)具造型及使用與維修. 北京市：金盾出版社, 2008.12. [7] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)農(nóng)墾農(nóng)機(jī)化分會(huì)編. 農(nóng)墾農(nóng) 機(jī)化研討論文集. 北京市：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2008.10. [8] 李克明等 編. 農(nóng)業(yè)機(jī)械化適用技術(shù). 北京市：機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.任務(wù)下達(dá)人（簽字）同意按此計(jì)劃進(jìn)行設(shè)計(jì) 年 月 日任務(wù)接受人意見(jiàn)任務(wù)接受人簽名 年 月 日注：1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。3、此任務(wù)書(shū)一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。目 錄1 引言 .........................................................................................................................................31.1 機(jī)械化秸稈還田的目的及意義 ...........................................................................................31.2 機(jī)械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀.....................................................................................................31.3.機(jī)械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) .......................................................................................32 技術(shù)任務(wù)書(shū)..............................................................................................................................33 整機(jī)設(shè)計(jì)..................................................................................................................................43.1 總體設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................43.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ............................................................................................................................................43.3 工作部件 ............................................................................................................................................53.4 秸稈還田機(jī)刀片的設(shè)計(jì)幾個(gè)問(wèn)題 ....................................................................................................53.5 懸掛設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................ 6 4 主要工作部件設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................................................74.1 基本參數(shù)計(jì)算 ....................................................................................................................................74.2 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................................................84.3 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................................................................124.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................................................................................................155 性能的校核 ..............................................................................................................................................235.1 爬坡穩(wěn)定性能指數(shù) ..........................................................................................................................235.2 拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)油缸提升能力校核 ..............................................................................................236 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告....................................................................................................................246.1 產(chǎn)品圖樣的審查 ..............................................................................................................................246.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 ......................................................................................................................246.3 標(biāo)注件的使用情況 ..........................................................................................................................246.4 審查結(jié)論 ..........................................................................................................................................24結(jié)論...........................................................................................................................................24致謝...........................................................................................................................................25參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................26 12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)棉花秸稈粉碎機(jī)還田機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué)生姓名 程 玉 龍 學(xué) 號(hào) 8031208113 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化班 級(jí) 12-1 班 指導(dǎo)教師 范 修 文 日 期 2012 年 5 月