雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)0雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)摘要旋耕機(jī)是機(jī)械化整地的作業(yè)的主要農(nóng)具之一，但目前多數(shù)旋耕機(jī)翻地以后，還需進(jìn)行一次耙地作業(yè)才能達(dá)到農(nóng)作物生長環(huán)境要求。因此，工作效率不高，拖拉機(jī)對土壤的二次壓實(shí)作用也不利于農(nóng)作物生長?；趪鴥?nèi)現(xiàn)有旋耕機(jī)技術(shù)，提出采用雙軸旋耕機(jī)技術(shù)來解決這個(gè)問題。在本次設(shè)計(jì)中，具體設(shè)計(jì)了雙軸旋耕機(jī)總體結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、旋耕刀片、四點(diǎn)懸掛裝置等。由于幅寬、功率較大，本設(shè)計(jì)整體采用雙側(cè)邊齒輪傳動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)基本對稱，提高了使用壽命。雙軸旋耕機(jī)由前后兩根旋耕刀刀軸同時(shí)工作，一次即可達(dá)到耕作要求，從而減少拖拉機(jī)對土地的壓實(shí)次數(shù)，提高了工作效率和能源利用率。關(guān)鍵詞旋耕機(jī)；雙軸；雙側(cè)邊傳動(dòng)；設(shè)計(jì)雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)1The Design of biaxial rotary cultivatorABSTRACTRotary cultivator is one of the main tools in mechanization preparation work. However, the majority of rotary cultivator can’t meet the requirement for crops to grow, the cultivator needs to harrow the soil. Therefore, the working efficiency is not high, the tractor will run on the grand twice, compaction is not conducive to the growth of crops. Based on the domestic rotavator technology, then work out the biaxial rotary cultivator technology to solve this problem. I select the Design of biaxial rotary cultivator as my graduation design topic . In this design program, I Designed the overall structure of the rotary cultivator, transmission system, rotary blade, the four point suspension device , etc . As the width and the power needed are large. By the use of double side gear, the rotation is smooth , the basic structure is symmetric, which can improve the service life. When biaxial rotary cultivator works, the two rotary blade cutter axle rotate at the same time, once to meet the cultivation requirements, which can reduce the times of the tractor compact the grand, improve work efficiency and energy utilization simultaneously.KEY WORDSRotary cultivator；Biaxial；Drive by double side gear；Design雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)2目 錄摘要 .....................................................................................................................................................II關(guān)鍵詞 .................................................................................................................................................IIABSTRACT ......................................................................................................................................IIIKEY WORDS ...................................................................................................................................III1 前言 ..................................................................................................................................................11.1 課題要求 ........................................................................................................11.2 旋耕機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 ...................................................................11.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ....................................................................................11.2.2 國外研究現(xiàn)狀 .....................................................................................22 旋耕機(jī)的總體設(shè)計(jì) ........................................................................................................................22.1 旋耕機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................................................22.2 傳動(dòng)方式的選擇 ...........................................................................................22.3 限深裝置的設(shè)計(jì) ...........................................................................................33　 旋耕刀工作參數(shù)的確定 ................................................................................................................43.1 旋耕機(jī)的工作原理 ........................................................................................43.2 旋耕刀刀型的選用 .......................................................................................43.3 旋耕機(jī)刀軸速度的確定 ...............................................................................63.4 刀座間距 b 和彎刀總數(shù) Z 的確定 ................................................................................................73.4 彎刀的排列設(shè)計(jì) ...........................................................................................84　 旋耕機(jī)的工作參數(shù) ........................................................................................................................94.1 旋耕機(jī)的功率消耗 ........................................................................................94.2 傳動(dòng)參數(shù)的確定 .........................................................................................105 側(cè)邊齒輪箱的參數(shù)設(shè)計(jì) .................................................................................................................105.1 齒輪的設(shè)計(jì)校核 .........................................................................................105.1.1 齒輪的材料 ......................................................................................105.1.2 圓柱直齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì) ...................................................................115.2 齒輪軸系設(shè)計(jì)校核 .....................................................................................145.2.1 齒輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................................................145.2.2 齒輪軸上結(jié)構(gòu)配置 ..........................................................................185.3 刀輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算說明 ...........................................................................186 設(shè)計(jì)結(jié)論 ........................................................................................................................................197 設(shè)計(jì)心得 ........................................................................................................................................19參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................21致謝 ....................................................................................................................................................23雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)01 前言張之洞曾說， “凡民俊秀皆入學(xué)，天下大利必歸農(nóng)” ，農(nóng)業(yè)是一個(gè)國家賴以發(fā)展的根基，農(nóng)業(yè)的發(fā)展制約著其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其他產(chǎn)業(yè)反過來往往又反過來促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國， 同時(shí)又是一個(gè)農(nóng)業(yè)相對落后的國家，農(nóng)村人口占全人口的 70%左右。解決“三農(nóng)”問題是我國現(xiàn)代化建設(shè)的重中之重。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平雖然在一定程度上有了較大提升，但是與發(fā)達(dá)國家之間還有較大的差距。中國農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，農(nóng)業(yè)機(jī)械化是建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，是提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要手段。農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣應(yīng)用的重要載體，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然過程，加快發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化是推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)，全面建設(shè)農(nóng)村小康社會(huì)的重要舉措，加快發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化也是保護(hù)和提高糧食綜合生產(chǎn)能力，增加農(nóng)民收入的重要措施。播前平整土地是農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵一環(huán)。其中，土壤耕作機(jī)械主要用于農(nóng)田栽植、播種前的作業(yè)，對農(nóng)作物的生長起著至關(guān)重要的作用，對糧食產(chǎn)量起著舉足輕重的影響。在一些播種前對土壤有嚴(yán)格要求的農(nóng)作物而言，播種前，需要進(jìn)行多次輔助性的整平、耙地作業(yè)。機(jī)耕作業(yè)次數(shù)多，既浪費(fèi)能源，又壓實(shí)和板結(jié)土壤 。一般整地機(jī)具（如鏵式犁、普通單軸旋耕機(jī)）不可能一次作業(yè)達(dá)到平整土地的技術(shù)要求，既使是熟地也不能將墊片粉碎到規(guī)定程度。而雙軸旋耕機(jī)一次作業(yè)能使各種土質(zhì)的土地達(dá)到高質(zhì)量的待播狀態(tài)。旋耕機(jī)作業(yè)后，地表平整、松軟、細(xì)碎，能夠滿足精耕細(xì)作的農(nóng)藝要求，機(jī)耕作業(yè)次數(shù)少，節(jié)約資源，減少對土壤的壓實(shí)和板結(jié)，降低作業(yè)成本，減少機(jī)具投資，提高機(jī)具利用率。因此，高性能、低功耗、多功能適應(yīng)我國國情的旋耕機(jī)具有廣闊的發(fā)展前景。1.1 課題要求為提高大型拖拉機(jī)的使用范圍，提高工作效率，減少拖拉機(jī)對土壤的壓實(shí)次數(shù)，本課題要求設(shè)計(jì)一種與 45Kw 以上的輪式拖拉機(jī)配套，作業(yè)幅寬 2400mm，作業(yè)深度 18cm，作業(yè)速度大于 5Km/h 的雙軸旋耕機(jī)。1.2 旋耕機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢旋耕機(jī)的發(fā)展至今已有 150 多年的歷史，最初在英、美國家由 3~4kW 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要用于庭院耕作，直到 L 型旋耕刀研制成功后， 旋耕機(jī)才進(jìn)入農(nóng)田作業(yè)。20 世紀(jì)初，日本從歐洲引進(jìn)旱地旋耕機(jī)后，經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究工作，研制出適用于水田耕作要求的彎刀，解決了刀齒和刀軸纏草的問題，旋耕機(jī)得到了迅速發(fā)展(孔令德等， 1997)。目前，旋耕機(jī)主要采用中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)，水平軸旋耕部件與地輪轉(zhuǎn)向一致，并且旋耕工作部件結(jié)構(gòu)相當(dāng)完善。耕作配套機(jī)械有手扶拖拉機(jī)和輪式拖拉機(jī)兩種類型，而對整地機(jī)的主體部分旋耕機(jī)國內(nèi)外已經(jīng)有了相當(dāng)成熟的理論研究和實(shí)踐研究。1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國近年來旋耕機(jī)的保有量增加很快，普通單軸旋耕機(jī)發(fā)展已經(jīng)較為成熟，雙軸旋耕機(jī)的應(yīng)用時(shí)間較短，還沒有大面積推廣?，F(xiàn)在我國已能生產(chǎn)與 132kw 拖拉機(jī)配套的耕作農(nóng)具，大型機(jī)具開始向?qū)挿咚侔l(fā)展，但是從整體技術(shù)水平來看，我雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)1們還與國際水平有很大的差距。我國現(xiàn)在生產(chǎn)雙軸旋耕機(jī)的企業(yè)主要有連云港春飛、河北神耕、北京華春翔農(nóng)、南昌旋耕機(jī)廠等。型號(hào)主要有 1GKN 系列、1GQN 系列、1GHL 系列、STG 系列等幾種。工作幅寬 1.25m 至 2.8m。由于受拖拉機(jī)技術(shù)條件的制約和配套機(jī)具本身的研究水平限制，一些國際先進(jìn)結(jié)構(gòu)還未能得到完全使用：快速掛接器、耕深和水平自控調(diào)節(jié)、短尺寸廣角萬向節(jié)傳動(dòng)軸、寬幅工作部件液壓折疊裝置、快速換刀結(jié)構(gòu)等。同時(shí)多功能整地機(jī)還在一定程度上還不能很好的滿足農(nóng)藝和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且我國的耕整技術(shù)發(fā)展緩慢，電子、自動(dòng)控制、智能化技術(shù)還處于剛剛起步的階段，還有很大的提升空間。 （孔祥瑩等，2000）1.2.2 國外研究現(xiàn)狀在國外，旋耕機(jī)發(fā)展較早，旋耕機(jī)耕作技術(shù)已經(jīng)非常成熟，作業(yè)性能穩(wěn)定，功能齊全。美國和一些歐洲國家、日本、以色列等發(fā)達(dá)國家在旋耕機(jī)上處于國際領(lǐng)先水平，生產(chǎn)雙軸旋耕機(jī)的有約翰·迪爾、久保田、克拉斯、安格科等知名企業(yè)。由于國外田間拖拉機(jī)的功率達(dá)到了 360kw 以上，使得與之配套的整地機(jī)也隨之大型化，寬幅機(jī)械的生產(chǎn)率高，單位幅寬的成本低，能便于采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，提高田間作業(yè)速度和效率、改善作業(yè)性能。大型整地機(jī)具已達(dá) 20m 以上，為便于其行走，采用機(jī)架折疊或縱向運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)寬幅作業(yè)窄幅運(yùn)輸。并且耕地速度為8～15km/h，整地達(dá)到 10～20km/h，播種達(dá)到 8～15km/h。國外整地機(jī)的產(chǎn)品功能相比國內(nèi)更加完善，材料和制造工藝水平較高，外觀漂亮，平均使用壽命比我國高出 1/3 以上，但是而且配件難，維修服務(wù)各個(gè)方面跟不上，對我國國土 70%的丘陵土地的情況十分不適用，價(jià)格相對較貴，為國產(chǎn)的 10 倍左右。 （李濱等，2006）隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的增強(qiáng)，工作效率和效益的提高，現(xiàn)有的旋耕機(jī)已滿足不了農(nóng)藝要求和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的需要。故對旋耕機(jī)的研究有了進(jìn)一步的深化，出現(xiàn)如下幾個(gè)方向的發(fā)展趨勢：（1）向?qū)挿咚傩托麢C(jī)發(fā)展；（2）向操作簡單、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展；（3）向節(jié)能高效方向發(fā)展。 （張維安等，2008） 2 旋耕機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1 旋耕機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)在與拖拉機(jī)配套工作的雙軸旋耕機(jī)懸掛方式主要有三點(diǎn)懸掛和四點(diǎn)懸掛兩種，按其工作部件的作業(yè)和配置方式有臥式與立式兩種，傳動(dòng)方式有中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)。經(jīng)過參考學(xué)校工科基地現(xiàn)有的旋耕機(jī)，結(jié)合課題要求，仔細(xì)分析各種方案的利弊與適用條件，本設(shè)計(jì)采用雙軸臥式、與拖拉機(jī)四點(diǎn)懸掛的結(jié)構(gòu)方式。整體上，前后采用兩根橫梁與左右的支撐板焊接的框架結(jié)構(gòu)。2.2 傳動(dòng)方式的選擇對四點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)有中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)兩種形式。中間傳動(dòng)采用中間全齒輪傳動(dòng)，利用萬向節(jié)傳動(dòng)軸將拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力傳遞給圓錐齒輪軸，減速并改變方向后，向下最后傳遞到前后刀輥軸。這種方案一個(gè)缺點(diǎn)時(shí)中間齒輪箱處不能安裝彎刀，如不設(shè)置特殊工作部件，將出現(xiàn)漏耕。為此需要在齒輪箱的下方增設(shè)犁體總成以消除漏耕現(xiàn)象。側(cè)邊傳動(dòng)利用萬向節(jié)傳動(dòng)軸將拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力傳遞給圓錐齒輪軸，減速并改變方向后，再次經(jīng)過兩邊的萬向節(jié)將動(dòng)力傳輸至兩邊齒雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)2輪箱，最后傳遞到刀輥軸。對雙軸旋耕機(jī)而言，側(cè)邊傳動(dòng)也還有兩種方案備選：單邊側(cè)邊傳動(dòng)和雙邊側(cè)邊傳動(dòng)。單側(cè)邊傳動(dòng)方式是動(dòng)力經(jīng)過減速器后，通過萬向節(jié)輸出到一邊的齒輪箱，再次分配給前后兩根刀軸。因此結(jié)構(gòu)簡單，但是平衡性較差，一般容易偏置，使得動(dòng)力集中于刀輥一側(cè)，使用壽命和安全性得不到保證。雙側(cè)邊傳動(dòng)的傳動(dòng)方案是：動(dòng)力經(jīng)過減速器后，通過萬向節(jié)輸出到兩邊的齒輪箱，然后經(jīng)過兩邊的齒輪箱分配給前后兩根刀軸。這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)對稱性好、工作時(shí)受力均勻、左右平衡、布局合理同時(shí)可以節(jié)省材料、減輕整機(jī)的重量機(jī)架牢固，適用于寬幅旋耕機(jī)。在選定兩邊的齒輪箱內(nèi)的動(dòng)力傳遞方案時(shí)，有鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)三種預(yù)備方案可供選擇。由于鏈傳動(dòng)雖然可以傳遞較大的功率，但是具有較強(qiáng)的震動(dòng)性，工作時(shí)，噪音非常大，所以不選用。而旋耕機(jī)切削土壤的阻力較大，如果選用帶傳動(dòng)的話，需要多條帶。最終選用齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)受力均衡，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，有利于機(jī)構(gòu)的對稱布置和平衡，降低功耗，改善工藝。本設(shè)計(jì)要求旋耕機(jī)的耕幅為 2.4m，經(jīng)思考最后確定采用雙側(cè)邊齒輪傳動(dòng)方式。整體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如下圖（圖 2-1）所示。2.3 限深裝置的設(shè)計(jì)旋耕機(jī)是一種作業(yè)范圍廣的農(nóng)用機(jī)械，根據(jù)不用的土壤條件和工作要求，需要有不同的旋耕深度。對于拖拉機(jī)帶動(dòng)的旋耕機(jī)工作時(shí)，如果和具有調(diào)節(jié)液壓懸掛機(jī)構(gòu)的拖拉機(jī)配套時(shí),利用位調(diào)節(jié)手柄在不同位置的定位調(diào)整耕深，與具有分置式液壓懸掛機(jī)構(gòu)的拖拉機(jī)配套時(shí),利用活塞桿上定位卡箍的不同位置調(diào)整耕深。本設(shè)計(jì)中的旋耕機(jī)所選動(dòng)力源的功率為 60kw，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，要求旋耕機(jī)的耕深為 18cm，所以該機(jī)的設(shè)計(jì)旋深最大為 20cm，嚴(yán)禁旋耕機(jī)超限作業(yè)，否則將導(dǎo)致某些零部件的損壞和早期磨損，還將嚴(yán)重影響整體的作業(yè)效率，故需設(shè)計(jì)耕深限制裝置。此設(shè)計(jì)運(yùn)用的是限深板，限深板安裝在齒輪箱的下端，與齒輪箱之間采用螺栓連接，它由一塊弧狀的鋼板和一塊扇形的鋼板焊接而成。簡單實(shí)用，通過限深板圖 2-1 旋耕機(jī)傳動(dòng)方式Fig.2-1 The drive structure of biaxial rotary cultivator雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)3與土壤之間的接觸從而限制耕作深度。3　旋耕刀工作參數(shù)的確定3.1 旋耕機(jī)的工作原理旋耕機(jī)是一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)工作部件以切碎土壤的耕作機(jī)械。兼有耕翻和碎土功能，一次作業(yè)即能達(dá)到土碎地平的效果，而犁耕很難一次造成土壤松碎、地表平整而滿足播種或插秧的要求，必須再經(jīng)過整地才能進(jìn)行種植作業(yè)。因此，用旋耕機(jī)耕地可大大縮短耕整地的時(shí)間，有利于搶農(nóng)時(shí)和提高功效。 （李寶筏等，2003）旋耕機(jī)工作時(shí)，其刀片隨著刀軸由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又隨機(jī)組前進(jìn)作等速直線運(yùn)動(dòng)（如圖 3-1 所示） 。刀片切削土壤時(shí)，刀片的絕對運(yùn)動(dòng)是由機(jī)組的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)與刀軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所合成。為了使機(jī)組能正常工作，刀片在整個(gè)切土過程中不能產(chǎn)生推土現(xiàn)象，要求其絕對運(yùn)動(dòng)的軌跡為余擺線。在這一余擺線繞圈最大橫弦以下任意一點(diǎn)的水平分速度的方向與機(jī)組前進(jìn)方向相反。這樣刀片將切下的土塊向后拋擲與擋泥罩以及平土拖板相撞擊，使土塊進(jìn)一步破碎再落到地面。由于機(jī)組不斷前進(jìn)，刀片就連續(xù)不斷地對未耕地進(jìn)行松碎。 圖 3-1 旋耕刀工作圖Fig.3-1 The Working principle diagram of biaxial cultivator在機(jī)組前進(jìn)速度不變的情況下，旋耕機(jī)所需功率隨刀軸轉(zhuǎn)速的增加而增加，較理想的配合是低刀軸轉(zhuǎn)速和較高的前進(jìn)速度，雖然功耗要增加些，但因生產(chǎn)率提高了，仍可降低單位面積的能耗。近年來，刀軸轉(zhuǎn)速降低的趨勢較為明顯。另外旋耕機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速一般在 200-285r/min，隨著土壤比阻不同，旋耕機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速也不同，粘性重的土壤比阻大，轉(zhuǎn)速應(yīng)偏低，砂性土壤比阻小，轉(zhuǎn)速可偏高。在本設(shè)計(jì)中，要求旋耕機(jī)的作業(yè)速度大于 5Km/h（約為 1.4m/s） 。3.2 旋耕刀刀型的選用常見的旋耕刀刀片有彎刀、鑿型和直角刀片（如圖 3-2） 。彎形刀片（分左彎和右彎）切削工作時(shí)，先由側(cè)切刃沿縱向切削土壤，并且是先由離軸心較近的刃口開始切割，由近及遠(yuǎn)，最后由正切刃橫向切開土壤，這種切削過程，可把草莖及殘茬雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)4壓向未耕地，進(jìn)行有支持切割。這樣，草莖及殘茬較易切斷，即使不被切斷，也可利用刃口曲線的合理形狀，使其滑向端部離開彎刀，不易纏草，具有松碎土嚷和翻土覆土能力，國內(nèi)生產(chǎn)的旋耕機(jī)大多配用彎形刀片。鑿型刀片碎土能力較強(qiáng)，但易纏草，適用于土質(zhì)較硬、雜草較少的土地的耕作。直角刀片與鑿型刀性能相近，國內(nèi)生產(chǎn)使用較少。 （李寶筏等，2003）圖 3-2 旋耕刀的類型Fig.3-2 The type of rotary blade彎刀的結(jié)構(gòu)：彎刀主要有側(cè)切面、正切面、過渡面組成，見圖 3-2。側(cè)切面具有切開土垡，切斷或推開草莖及殘茬的功能；正切面除了切土外還具有翻土、碎土、拋土等功能。圖 3-3 彎刀的結(jié)構(gòu)簡圖雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)5Fig.3-3 The sketch of acinaciformed blade刀片正切刃幅寬 b( 工作幅寬)： b 的大小影響旋耕機(jī)的工作質(zhì)量及功率消耗，若 b 增大， 旋耕刀滾的刀片數(shù)減少， 則相鄰刀片間距增大， 有利于減少堵塞現(xiàn)象， 功率消耗不變， 但碎土質(zhì)量差， 為了保證碎土質(zhì)量，就要減小機(jī)器的行進(jìn)速度， 故 b 不宜過大。為了保證耕深及適宜的刃口長度， 刀片切削半徑 R0 的大小可由下式確定：(3-1)220RSRa????式中：a—最大設(shè)計(jì)耕深?！獜澋痘剞D(zhuǎn)半徑，的確定與設(shè)計(jì)耕深和傳動(dòng)箱結(jié)構(gòu)有關(guān)， 耕深增大， 要求 增大， 切削扭矩也隨之增大，耕深越大，要求 就越大。 因此在滿足耕深R的要求及傳動(dòng)箱結(jié)構(gòu)尺寸允許的情況下， 應(yīng)盡量取小值。 常取240～260mm，本設(shè)計(jì)取 =260mm RS—切土節(jié)距：在同一縱向平面內(nèi)切土的旋耕刀， 在其相繼切土的時(shí)間間隔內(nèi)，機(jī)組前進(jìn)的距離稱為切土節(jié)距。根據(jù)試驗(yàn)， 旱耕熟地(含水量 20%～30% ) ， S 取 10～ 12 cm 左右; 耕輕、中粘度土壤(含水量大于 35% ) ， S 取 6～ 9 cm; 粘重土壤、多草地，S 取 4～ 6 cm。 查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 ，得刀片最大進(jìn)給量（3-2）60mVnz?式中: — 旋耕機(jī)的前進(jìn)速度 取 mV=5 hK/—刀軸轉(zhuǎn)速z—同一切割小區(qū)內(nèi)的彎刀 取 z=2計(jì)算得 S= 6058.2=6.c??從而可以計(jì)算出 R0= mm2 2..826017.8??????本設(shè)計(jì)選用的彎刀，參數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，目前彎刀已經(jīng)有了國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：《旋耕機(jī)械 GB/T 5669-2008》 。根據(jù) R0 值，查閱《GB/T 5669-2008》 ，結(jié)合耕深要求，選用ⅠT245 彎刀，它的回轉(zhuǎn)半徑為 245mm。(袁棟等， 2008)3.3 旋耕機(jī)刀軸速度的確定旋耕機(jī)刀刃的運(yùn)動(dòng)是由拖拉機(jī)向前的直線運(yùn)動(dòng)和彎刀旋轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，前進(jìn)速度為 1.4m/s，軌跡為余擺線，可用下式表示：X=Vm t+R (3-3)cost?Y=R (3-4)in式中: R—旋耕刀端點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑；ω—到軸旋轉(zhuǎn)角速度；Vm—旋耕機(jī)前進(jìn)速度；t—時(shí)間雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)6絕對速度： （3-3） 2200sinmVtV????根據(jù)文獻(xiàn)，輕型和中型土壤的平均切削速度約為 3-4m/s，針對我國華中地區(qū)的土壤多為沙土， ，所以選定平均切削速度為 4-5 m/s 左右。 由于耕深 18cm，刀輥半徑 R=245mm，如圖 3-3 所示：切削土壤時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角： =arcsin(1 一 H／R)= 15°，m?切人點(diǎn) A1 的絕對速度大?。? 帶入數(shù)值得：221 0sinAmmVV????2 2100.51.sinAmV?????取 =5.5m/s ，解得 =5.7m/s彎刀轉(zhuǎn)速計(jì)算：旋耕刀的速度 ，得 =224r/min，確定選用0=/VR?=220r/min，此時(shí)，彎刀的轉(zhuǎn)速 =5.6m/s。?3.4 刀座間距 b 和彎刀總數(shù) Z 的確定彎刀端部對土壤適當(dāng)?shù)乃毫褦D壓作用可以降低功耗。但撕裂過大又使土塊均勻性較差，并使同一截面相繼入土刀片的切土節(jié)距加大和功耗增加。適當(dāng)提高刀座間距和選用刀幅較寬的刀齒，可以減少刀齒總數(shù)和降低功耗。本方案中選用的ⅠT245彎刀，單刀幅寬 b=50mm，在旋耕刀刀軸同一徑向上，安裝左右彎刀各一把，在旋耕機(jī)前進(jìn)方向上，有效工作距離為 100mm。在一根刀軸上，安裝的左彎刀數(shù)量=2400/100=24，在刀軸兩端，因?yàn)橛兄伟宓挠绊?，?=23。1Z? 1Z圖 3-3 旋耕刀運(yùn)動(dòng)示意圖Fig.3-3 The schematic diagram of rotary bladeR=245雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)73.4 彎刀的排列設(shè)計(jì)彎刀的排列是否合理，在很大程度上決定了旋耕作業(yè)質(zhì)量的好壞。為了使旋耕機(jī)作業(yè)時(shí)受到的阻力小、耕作質(zhì)量好、刀軸受力均勻、避免漏耕和堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，刀片在刀軸上的排列應(yīng)滿足下列要求：(1)在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，若配置兩把以上的刀片，要求每切割小區(qū)內(nèi)幾把彎刀的切土量相近，以保證碎土質(zhì)量好，耕后溝底平整。(2)刀軸回轉(zhuǎn)一周過程中，刀軸每轉(zhuǎn)過一個(gè)相等的角度時(shí)，在同一相位角，必須是一把彎刀入土，使扭矩較為均衡、減少扭矩波動(dòng)幅度，保證工作穩(wěn)定性和刀軸負(fù)荷均勻。(3)軸向相鄰刀齒間距，以不產(chǎn)生漏耕帶為原則，一般均大于單刀幅寬[18]。(4)左彎刀片和右彎刀片應(yīng)交替入土，使刀軸兩端的軸承所受的側(cè)壓力平衡，以減少旋耕刀對旋耕機(jī)重心的轉(zhuǎn)矩，保持旋耕機(jī)組工作時(shí)的直線性。(5)相繼入土的刀片在刀軸上的軸向距離越大越好，盡可能地增大軸向相鄰兩彎刀之間的夾角，以避免發(fā)生干擾或堵塞。根據(jù)上述刀片排列的要求，我國現(xiàn)在生產(chǎn)的旋耕機(jī)刀片一般采用雙螺旋線規(guī)則排列，雖能較好地滿足以上基本要求，并且簡化結(jié)構(gòu)參數(shù)；但是實(shí)際應(yīng)用仍會(huì)出現(xiàn)新的問題。經(jīng)過參考《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》 （李寶筏主編） ，選用如下的刀齒排列方案：(1)由于旋耕機(jī)工作時(shí)向側(cè)邊輸土，刀片在刀軸上按兩條螺旋線從左到右順時(shí)針或逆時(shí)針排列，造成了側(cè)向輸土的條件?？梢允箖蓷l螺旋線不要連續(xù)，而且旋向不一樣，把整個(gè)刀軸上的刀片排列分成幾個(gè)區(qū)段(區(qū)段數(shù)為偶數(shù))。區(qū)段分得越多，雖然側(cè)向輸土越少，但是刀片排列越復(fù)雜、排列越?jīng)]有規(guī)律性，會(huì)給使用者安裝刀片帶來了很大困難。所以區(qū)段也不能分得過多或過少，應(yīng)據(jù)刀軸的長度而定，相鄰區(qū)段螺旋線的旋向相反；(2) 由于刀片排列是按兩條螺旋線排列的，為不產(chǎn)生漏耕，一般在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，設(shè)置兩把刀(一把右彎刀，一把左彎刀)，兩把刀的間隔角為 180°，本次選用的ⅠT245 彎刀，切土節(jié)距為 50mm，因此相鄰刀座間距為 100mm 較為合適。焊接刀座時(shí)加熱不對稱，刀軸必然發(fā)生彎曲變形。所以在刀片排列時(shí)要盡量使同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)對稱設(shè)置。此種方案的優(yōu)點(diǎn)是彎刀從幅寬基準(zhǔn)線兩邊交替入土，軸向受力平衡，穩(wěn)定性好，土塊均勻；耕后地表面起壟適中，表層平整；(3)由于刀片排列一般是在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)設(shè)置兩把刀，刀片又有一定的厚度，因此產(chǎn)生重耕。如果能把兩把刀在軸向相間一個(gè)或稍大點(diǎn)的刀片厚度，就可使其既不產(chǎn)生漏耕又不產(chǎn)生重耕，還可節(jié)省刀片數(shù)量、減少功率消耗、降低耕作阻力。故在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)只設(shè)置一把刀。4　旋耕機(jī)的工作參數(shù)4.1 旋耕機(jī)的功率消耗對同一種旋耕機(jī)，輸出功率過大的拖拉機(jī)與并旋耕機(jī)的結(jié)合不一定有好的作業(yè)質(zhì)量，相反卻有可能造成功率的浪費(fèi)，通過試驗(yàn)?zāi)芎侠泶_定對應(yīng)幅寬的最佳配套功率，可以避免“大馬拉小車”的情況。耕幅與拖拉機(jī)的功率有關(guān)，并影響旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的配置方式。旋耕機(jī)作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)功率的大部分用于驅(qū)動(dòng)刀滾作業(yè)，其數(shù)雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)8值可實(shí)測確定。影響功率消耗的因素很多，主要有刀軸轉(zhuǎn)速，機(jī)組前進(jìn)速度，耕深，土壤含水率和土壤堅(jiān)實(shí)度，土質(zhì)等，此外，殘茬，旋耕刀的類型及排列諸因素對此也產(chǎn)生不同程度的影響?？捎媒?jīng)驗(yàn)公式 （《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P184）估算刀滾工作時(shí)BaVKNm?1.0?消耗的功率：（ 4-1）?.式中： — 耕深(cm)；a— 機(jī)組前進(jìn)速度(m/s) ；mV— 耕幅(m) ；B— 旋耕比阻( )，?KmN?其中： 4321gλ?查閱表 2.2-4，有關(guān)旋耕機(jī)比阻的數(shù)值， =10，耕深修正系數(shù) =1.1，土壤gK1K含水修正系數(shù) = 0.92，殘茬植被修正系數(shù) =1.0，作業(yè)方式修正系數(shù) =0.7。2 3 4已知 =18cm，B=2.4m ， =1.5m/S 計(jì)算得 =7.1amV?將以上值帶入經(jīng)驗(yàn)公式得 =46KW。0.178.524N??由于本次設(shè)計(jì)方案為雙軸旋耕機(jī)，第二軸工作時(shí)主要起著耙地的作用，此時(shí)土壤較為松軟，工作阻力較小。此時(shí)，旋耕機(jī)所需的總功率利用修正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算：= ，取 =1.2，得 =54 KWN旋 0K0旋試驗(yàn)資料表明：由于旋耕刀切土?xí)r，土壤的反推力和拖拉機(jī)前進(jìn)方向相同，因此拖拉機(jī)的行走消耗功率很小。參考下表（表 2-2） ，可以選定拖拉機(jī)的相關(guān)參數(shù)。表 2-2 動(dòng)力輸出軸型號(hào)和參數(shù)（GB1592-86）Table 2-2 The model and parameters of power output shaft動(dòng)力輸出軸型號(hào) 1# 2# 3#公稱尺寸（mm）標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速（r/min）允許傳遞最大功率(kw)355404835100092451000185雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)9由上表選定拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸為 2 型，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為 1000r/min 的動(dòng)力輸出軸滿足要求。4.2 傳動(dòng)參數(shù)的確定根據(jù)上文(4.1) 的相關(guān)參數(shù)，選定拖拉機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 1000r/min。因此總傳動(dòng)比為 i=1000/220=4.5。一級直齒圓錐齒輪的傳動(dòng)比允許的范圍是 1~8，因此可以選用一級直齒圓錐齒輪進(jìn)行減速傳動(dòng),然后經(jīng)減速箱傳給兩邊的萬向節(jié),在經(jīng)過萬向節(jié)傳遞到側(cè)邊齒輪箱，最終傳到旋耕刀刀軸。5 側(cè)邊齒輪箱的參數(shù)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用四個(gè)直齒圓柱齒輪傳遞萬向節(jié)到第一級齒輪的動(dòng)力至旋耕刀刀軸。在一個(gè)側(cè)邊齒輪箱中，有四個(gè)傳動(dòng)齒輪。兩個(gè)相同的大齒輪，兩個(gè)相同的小齒輪。動(dòng)力傳遞至第四級齒輪之后，采用花鍵軸將動(dòng)力傳遞給旋耕刀刀軸。整體結(jié)構(gòu)如右圖（圖 5-1）所示。5.1 齒輪的設(shè)計(jì)校核5.1.1 齒輪的材料查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》 （濮良貴主編）常用齒輪材料及其力學(xué)特性的表，考慮到工廠加工條件和旋耕刀軸要承受很大的轉(zhuǎn)矩，選擇大小齒輪材料都為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 217～255HBS ，抗拉強(qiáng)度 ，屈服強(qiáng)度 。查b650MPa??360MPas??閱表 10-8，各類機(jī)器所用的齒輪傳動(dòng)的精度等級范圍，農(nóng)用機(jī)械的精度等級為8~11 級。本設(shè)計(jì)選用 8 級精度。5.1.2 圓柱直齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)查閱資料，可得每對圓柱齒輪的傳動(dòng)效率 =0.97， 則在第一級齒輪上，這級1?齒輪傳遞的功率 P1 =P/ =54/0.973=59.2KW3?11950=2.70mTNn???（1）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)圖 5-1 齒輪箱整體結(jié)構(gòu)Fig.5-1 The structure of the gear box雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)10由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（《機(jī)械設(shè)計(jì)》P203 式 10-9a） ，即（5-2）??32112.????????HEdt ZukT??確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：○ 1a. 試選載荷系數(shù) =1.3tkb.計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩： =1T32.570mN??c.查《機(jī)械設(shè)計(jì) 》P205 表 10-7，選取齒寬系數(shù) =1d?d.查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P201 表 10-6，選取彈性影響系數(shù) =189.8EZMPae.由《機(jī)械設(shè)計(jì) 》P209 圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =550MPa.（材料均為 45 鋼調(diào)質(zhì)1limH? 2limH?處理）f.由計(jì)算公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)假設(shè)齒輪一年工作 60 天，每天工作 10 小時(shí)，使用年限 10 年。=60×480×1×(10×60×10)=1.728×1081260hNnjL?=N1/u=1.728×108/1.78=9.708×107g.由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P207 圖 10-19 知，對調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼，取接觸疲勞疲勞系數(shù) =0.98， =0.981NHK2NHh. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為 1﹪，安全系數(shù) S=1由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P205 式 10-12 有= =0.98×550/1=539MPa??1H?SHN1lim= =0.98×550/1=539MPa2K2li計(jì)算○ 2a.試算出小齒輪分度圓直徑 ，由計(jì)算公式得td1=98.6mm??32112.????????HEdt ZukT??b.計(jì)算圓周速度 v雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)11v= = m/s=1.14m/s1260tdn??3.498.6201?c.計(jì)算齒寬 bb= =1×98.6=98.6mmtd1?d.計(jì)算模數(shù)、齒高取小齒輪的齒數(shù) =23，則大齒輪的齒數(shù) = =2×23=461z2zi1模數(shù)如下：1=98.6/234.mtdmz??齒高 159.675h?/./70.be.計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) v=1.14m/s，8 級精度，由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P194 圖 10-8，查得動(dòng)載系數(shù)=1.05，直齒輪， = =1vK?HKF由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P193 表 10-2 可查得使用系數(shù) =1AK由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P196 表 10-4 可查得齒向載荷分布系數(shù) =1.318，?H同時(shí)有 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P198 圖 10-13 可查得齒向載/98.6/7510.9bh?荷分布系數(shù) =1.24，故載荷系數(shù)?FK=1×1.05×1×1.318=1.384?HvAf.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P204 式 10-10a得 =98.6× =100.68mm31ttKd?3.84g.計(jì)算模數(shù) mm= =100.68/23mm=4.38mm1zd（2）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P201 式 10-5 可知，彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為(5-3)??321???????FSadYzKTm??確定計(jì)算參數(shù):○ 1雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)12a.由《機(jī)械設(shè)計(jì) 》P208 圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =380MPa.1FE? 2FE?b.由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P206 圖 10-18 查得小齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.97，1FNK大齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.97。2FNKc.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P205式 10-12 得=0.97×380/1.4=263.286MPa??SFENF11??=0.97×380/1.4=263.286MPaKFEF22d.計(jì)算載荷系數(shù) K=1×1.05×1×1.24=1.302??FvA?e.根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì) 》P200 表 10-5 查齒形系數(shù) 、應(yīng)力校正系數(shù) 有FaYSaY=2.65， =2.32， =1.58， =1.701FaY2Fa1SaY2Saf.計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較??F?=2.65×1.58/263.286=0.0159??1FSaY?=2.32×1.70/263.286=0.01492FSa小齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算：○ 2 ??61332 21.0.571=0.594.7FaSdYKTm mz????????????對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)4.7mm，并就近圓整為 m=5mm。按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 =100.68mm，算出小齒輪的齒數(shù)1d=100.68/5=20.136，大齒輪的齒數(shù) =20.136×2=40.272dz/1? 2z雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)13取 =20， =40 。1z2（3）幾何尺寸計(jì)算a.計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑=5×20=100mm1mzd?=5×40=200mm2b.計(jì)算中心距 =（100+200 ）×5/2=150mm2)(1mza??c.計(jì)算齒輪寬度=0.2×100=20mm1db??故各齒輪齒寬分別取 =20mm， =20mm1B2（4）齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大齒輪因齒輪齒頂圓直徑大于 160mm，而又小于 500mm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜；小齒輪因齒輪齒頂圓直徑小于 160mm，故以選用實(shí)心式結(jié)構(gòu)為宜。5.2 齒輪軸系設(shè)計(jì)校核5.2.1 齒輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在齒輪箱中，共有四根軸：兩根花鍵軸和兩根支撐軸。第一根花鍵軸的作用是傳遞經(jīng)減速器后傳遞到萬向節(jié)的動(dòng)力到側(cè)邊齒輪箱，同時(shí)支撐小齒輪，第二根花鍵軸用來將側(cè)邊齒輪箱的動(dòng)力傳遞給旋耕刀刀軸。兩根支撐軸的作用是支撐兩個(gè)大齒輪?；ㄦI軸的樣式如下圖（圖 5-2）所示：軸上零件的裝配順序?yàn)?；首先從右邊安裝直齒輪，接著在直齒輪的右邊安裝軸圖 5-2 花鍵軸結(jié)構(gòu)Fig.5-2 The structure of spline shaft雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)14套，通過軸套和軸肩來軸向定位齒輪，然后安裝軸承，在齒輪箱數(shù)上，設(shè)計(jì)了軸承座，軸承沒有承受軸向力，可以用過軸承座和軸承端蓋來定位軸承，最后右邊裝上軸承蓋。其次，左邊只裝上軸承和軸承蓋就可以了。此種裝配方案的設(shè)計(jì)和選定，既滿足軸的結(jié)構(gòu)簡單，有符合軸上零件裝配方便的要求。（1）選擇軸的材料及熱處理選用軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理（2）根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長度為了計(jì)算簡便，方便制造，兩根花鍵軸制作成一樣的結(jié)構(gòu)，并且大小尺寸也相等，由于齒輪傳遞效率的影響，第一根軸所受到的力最大，因此，如果第一根軸滿足設(shè)計(jì)要求，其他三根也一定滿足要求。（3）軸的轉(zhuǎn)向方式：單向旋轉(zhuǎn)軸的工作情況：只承受徑向力，無軸向力，因此，只需要按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。軸的轉(zhuǎn)速： 120r/min?功率： 兩側(cè)邊萬向節(jié)傳遞的總功率 ，左右均勻?qū)ΨQ受力，因此159.2kwP?12P?齒輪直徑 d 根據(jù) 《機(jī)械設(shè)計(jì)》P370 式（15-2）(5-4)3950.[]TPn???計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 ??3950n.2dT TPW?????所選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表(15-3)，選取 。[]=45得39502.65..4dm??選用 =m（4）各段長度計(jì)算花鍵軸與旋耕刀刀軸之間由于刀片在切土過程中，會(huì)受到不斷地震動(dòng)，考慮到花鍵連接時(shí)受力較為均勻、應(yīng)力集中較小、對軸和輪轂的強(qiáng)度削弱較小、對中性好等優(yōu)點(diǎn)，決定采用花鍵連接。因?yàn)榫匦位ㄦI的定心方式為以小徑定心，定心精度高，定心的穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理引起的變形。故采用矩形花鍵。根據(jù)鍵的長度來確定軸的長度。強(qiáng)度計(jì)算：a.靜連接 3ppm210Tzhld?????????(5-5)雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)15b. 動(dòng)連接 ??3m210Tppzhld????(5-6)式中：ψ—載荷分布不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取 ψ=0.7～0.8，齒數(shù)多時(shí)取偏小值;Z—花鍵的齒數(shù)；l—齒的工作長度，單位 mm。h—花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵，h=［(D-d)/2］-2c，此處 D 為外花鍵的大徑，d 為內(nèi) 花鍵的小徑，C 為倒角尺寸，單位為 mm；漸開線花 30???，m?， 45??， 0.8hm??！ㄦI的平均尺寸查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 6-3，花鍵的許用應(yīng)力，取 ??8pM?按動(dòng)連接強(qiáng)度計(jì)算：3 321029.61021.6[].75.mTl mzhdp?????（5）軸的疲勞輕度校核截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 1T/6.3WMpa?軸的材料為 45#鋼調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 15-1 查得： 40b?1_=275MPa； 1275Mpa???截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ???及 ，按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查取得：因?yàn)?r/d=0.0.05 D/d=62/60=1.176徑插值后可查得： ?? =2.09； ?=1.6又由機(jī)械設(shè)計(jì)教材附圖 3-1，可得軸的材料敏性系數(shù)為：0.82aq?； 0.85aq?故有應(yīng)力集中系數(shù)按式得： 5832.1)7.(1.)(1?????????k2860???q雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)16尺寸系數(shù)為： 68.0???查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P325 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為： 83.0???軸按磨削加工，由附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為：91.0????軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即： 1?q?軸上外花鍵的有效應(yīng)力集中系數(shù)為： 67.1??k； 53.1?k按式機(jī)械設(shè)計(jì)教材 3-12 得綜合系數(shù)值為： 54.219.068.7??????????K351????k又由機(jī)械設(shè)計(jì)教材 得及 2?45#的特性系數(shù)為： ??=0.2～0.3 取 ?=0.25 ?=0.1～0.15 取 ?=0.1于是計(jì)算安全系數(shù) cas值，按機(jī)械設(shè)計(jì)教材 15-6～15-8 得： 16.502.1354.2101 ???????mKs????3784797??? ..6..86. 222???ssca＞S=1.故可知其安全。5.2.2 齒輪軸上結(jié)構(gòu)配置（1）初選深溝球軸承因?yàn)檩S承只承受徑向力而無軸向力作用，因此選用深溝球軸承。他主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受較小的軸向載荷，當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，價(jià)格最低，可以在提高傳遞效率的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本。根據(jù)上文計(jì)算 =30dm，向右的軸徑半徑增加 5mm，則 40dm?，有軸承產(chǎn)品目錄中初步選定 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度等級的深溝球軸承 6308，其中尺寸分別為 d×D×T=40×90×23.（2）鍵的設(shè)計(jì)根據(jù)齒輪的寬度，齒輪與軸的固定采用普通平鍵聯(lián)結(jié)，根據(jù)軸的直徑d=42mm， 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》GB 1096-79；查的普通平鍵的剖面尺寸為:雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)17b×h×l=8×8×12，鍵槽用銑刀加工。需要強(qiáng)調(diào)指出，為了保證軸向定位可靠，與齒輪相配合部分的軸段長度一段應(yīng)比轂長約短 1-3mm，確定安裝齒輪處的長度為19mm。5.3 刀輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算說明材料選擇 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，旋耕刀結(jié)構(gòu)如下圖（圖 5-3）：圖 5-3 旋耕刀刀軸Fig.5-3 Rotary blade shaft查《旋耕機(jī)械 GB/T 5669-2008》選擇刀輥軸的外徑 nD=80mm。內(nèi)徑 0d=50mm深溝球軸承的效率為 ?=0.98，軸上花鍵傳動(dòng)的效率為 齒?=0.98由 2P=54KW ； 刀n=220r/min 刀= × 6×2齒(5-7)得： 刀 = 54×0.98 ×0.98 2=49.8kw刀T= 刀刀 nP/105.96?按最大比壓少于 20MPa，即 maxP＜20MPa 來設(shè)計(jì)刀輥軸的直徑。max00max ])4/()4//[( nldDdMn?????刀= 7231564=19.86＜20MPa　　扭曲應(yīng)力驗(yàn)算 ：?25.1W? 　　　　　(5-8)雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)18其中： 2)(dD???=（80-50）/2=1557.1W =1.57×80 2×15=20655.64Mtq?= 64.053=74.34MPa＜ 1??=185MP故所設(shè)計(jì)的刀輥軸的直徑滿足要求。刀輥軸的外徑為： nD=80mm刀輥軸的內(nèi)徑為： 0d=50mm外花鍵的個(gè)數(shù)為：N=6外花鍵的平均工作長度為： l=30mm6 設(shè)計(jì)結(jié)論本次設(shè)計(jì)臥式雙軸旋耕機(jī)是選擇了段老師的畢業(yè)課題，參考了學(xué)校工科基地的各種類型的旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出的一種為了提高旋耕機(jī)工作效率和耕作質(zhì)量的一種雙軸旋耕機(jī)。它采用四點(diǎn)懸掛的結(jié)構(gòu)與前置拖拉機(jī)連接，適用于旱地和水田的犁地和整地的工作。旋耕機(jī)工作時(shí)，可以一次完成翻垡、整地，作業(yè)后，地表平整，可以避免二次耙地帶來的對土壤二次壓實(shí)的不利影響，同時(shí)降低了能耗。它的耕深為 18 cm，需要掛接在額定輸出功率在 50KW 以上的拖拉機(jī)上。設(shè)計(jì)中所用到的零件標(biāo)準(zhǔn)件較多，大幅降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也方便維修。7 設(shè)計(jì)心得本學(xué)期是我在學(xué)校求學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期，這個(gè)學(xué)期，我們已經(jīng)結(jié)束了大學(xué)所有的必修課程，主要的任務(wù)就是完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。我是從 3 月份開始設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)前先從段老師那里領(lǐng)取設(shè)計(jì)任務(wù)書，我的設(shè)計(jì)任務(wù)是雙軸旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)。然后就開始正式設(shè)計(jì)，我們作的第一步就是廣泛的收集資料，了解國內(nèi)外旋耕機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)參觀了校工科基地的旋耕機(jī)實(shí)物，對旋耕機(jī)有了更深的認(rèn)識(shí)。通過廣泛的調(diào)研和大量的閱讀旋耕機(jī)的相關(guān)資料，我認(rèn)識(shí)到了旋耕機(jī)是一種應(yīng)用