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多功能施肥機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要
以前的農(nóng)業(yè)機(jī)具大多都是單一作業(yè)，耕深不夠，開溝、喂入秸稈和扶壟整壟需要三個(gè)行程才能完成，這不僅增加了作業(yè)成本和對(duì)土壤的壓實(shí)，動(dòng)力消耗也大。另外，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，農(nóng)家肥的施用也是一個(gè)需要解決的問題。傳統(tǒng)的農(nóng)家肥一般是撒施在地表，然后通過旋耕或者犁耕作業(yè)將農(nóng)家肥和土壤混合在一起。這樣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，肥料的利用效果不理想。設(shè)計(jì)一種多功能施肥機(jī)包括：開溝器、施肥器、覆土板。開溝裝置分為三種形式，即螺旋式、銑刀圓盤式和履帶旋轉(zhuǎn)開溝式。施肥裝置分為液體注入式和挖掘施肥式兩類。開溝裝置首先要確定挖穴的方式，通過比較選擇圓盤式，再通過設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)確定圓盤式轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)。施肥裝置采用深耕式，在深施肥過程中采用外槽輪式排肥器將肥料排放到漏斗內(nèi)，最后將擋板來(lái)開將肥料排入施肥穴。覆土裝置是在機(jī)架后面懸掛傾斜的覆土板，通過機(jī)械的前移來(lái)將覆土板前面的土壤刮進(jìn)施肥穴內(nèi)。從而確定總體方案。然后對(duì)改變動(dòng)力傳輸方向的錐齒輪進(jìn)行計(jì)算說(shuō)明校核，最后對(duì)兩個(gè)齒輪軸和軸承進(jìn)行校核說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：開溝器；施肥器；銑刀圓盤；覆土板；
Abstract
The previous farming tools are mostly a single operation, plow deep enough, ditching, feeding straw and form ridges need three trip to complete, this not only increases the cost and the soil's homework compaction, but also the power consumption is big. In addition, long-term production practices, manure application is also a problem to be solved. Generally the traditional farm manure is broadcast in the surface, and then the farm manure and soil mixed together through the spin tillage or the plough assignments . So, Labor strength, the use of fertilizer effect is not ideal.Design a kind of multifunctional fertilizer applicatorincludes: Dig cave installation , apply fertilizer to install , cover earth installation. Dig cave installation to divide into 3 kinds of form, screw type, the disc type of milling cutter and caterpillar are revolving to open ditch type. Apply fertilizer to install divide into liquid spoon-fed with excavate to apply fertilizer type two kinds. Dig cave installation the way that will first determine to dig cave , through selecting screw type fairly, determine structure and the rotational speed of spiral bit again through designing calculation. Apply fertilizer to install adopting excavate to apply fertilizer type, in the deep course of applying fertilizer queue up fat ware with outside groove ship type will fertilizer emission go to funnel , open baffle finally will fertilizer emit into to apply fertilizer cave. Cover earth installation is in frame back hang a pair incline cover earth board, since passing through mechanical reach will cover the soil before earth board to scrape enter to apply fertilizer cave. So, determine overall scheme. Then for changing power transmission, the bevel gear of direction calculates explanation school nucleus , checks nuclear explanation finally for two gear axle and bearing.
Key words:Opener; Fertilization; Cutter disc; Casing plate;
目錄
前 言 1
1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1
1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1
1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 2
1.3發(fā)展趨勢(shì)和方向 2
2.設(shè)計(jì)目的意義 3
3. 多功能施肥機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 4
3.1．總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
3.2 工作原理 5
4.動(dòng)力源的選擇 5
5.開溝器的設(shè)計(jì)及計(jì)算 5
5.1開溝器的設(shè)計(jì) 5
5.2開溝機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速的選定 6
5.3開溝器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
5.4開溝機(jī)的零件說(shuō)明及其校核 7
5.4.1開溝刀的選擇 7
5.4.2刀盤的尺寸確定 8
5.5刀片的數(shù)目及其排列 9
5.6.動(dòng)力輸出軸的設(shè)計(jì)及其校核 9
5.6.1軸的尺寸設(shè)計(jì) 9
5.7刀棍軸的強(qiáng)度校核 12
5.8刀軸組合的設(shè)計(jì) 14
5.9減速器的選定 15
5.9.1 錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明 15
5.9.2接觸強(qiáng)度校核 16
5.9.3彎曲強(qiáng)度校核 17
5.10帶輪的參數(shù) 18
5.11軸承的參數(shù)選擇 18
5.11.1 軸承壽命計(jì)算 18
5.12聯(lián)軸器的選擇 19
6鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
6.1傳動(dòng)鏈的計(jì)算 20
6.2鏈輪的設(shè)計(jì) 20
7.排肥結(jié)構(gòu)選擇設(shè)計(jì) 22
7.1排肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
7.2排肥軸的設(shè)計(jì) 24
8.車廂橫梁和縱梁的選取 25
9.覆土裝置的設(shè)計(jì) 25
10.十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器如下圖： 26
結(jié)論 26
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 30
前 言
農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ), 這是不以人們意志為轉(zhuǎn)移的客觀經(jīng)濟(jì)規(guī)律。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的水平和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率的高低, 決定了農(nóng)業(yè)為其他部門提供剩余產(chǎn)品和勞動(dòng)力的數(shù)量, 進(jìn)而制約著這些部門的發(fā)展規(guī)模和速度。只有農(nóng)業(yè)發(fā)展了, 國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門才能得以進(jìn)一步的發(fā)展。而農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的中心環(huán)節(jié), 它凝聚著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成果, 并配合農(nóng)業(yè)生物等農(nóng)業(yè)技術(shù), 成為發(fā)揮增產(chǎn)作用的基本手段和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕繁重體力勞動(dòng)的必要條件和根本途徑, 從而帶來(lái)生產(chǎn)力的質(zhì)的飛躍。
在中國(guó)現(xiàn)代小農(nóng)經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施肥在農(nóng)業(yè)耕作的地位無(wú)疑是重要的，各類機(jī)械被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展中。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械市場(chǎng)現(xiàn)狀不是很樂觀。通過借鑒和研究國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)，進(jìn)一步完善農(nóng)業(yè)機(jī)械各項(xiàng)性能指標(biāo)的同時(shí)，還應(yīng)該從人機(jī)工程學(xué)和美學(xué)的角度對(duì)農(nóng)用播種施肥中耕機(jī)外觀造型進(jìn)行研究，提高其宜人性設(shè)計(jì)水平，改善人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、統(tǒng)一關(guān)系，使其更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是中國(guó)小農(nóng)經(jīng)濟(jì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要組成部分。新穎的造型設(shè)計(jì)有利于體現(xiàn)產(chǎn)品功能的合理性、技術(shù)的先進(jìn)性和宜人性，從而大幅度提高產(chǎn)品的附加值，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)的農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)、色彩設(shè)計(jì)和人機(jī)工程學(xué)，缺乏設(shè)計(jì)或者干脆不設(shè)計(jì)，這樣的產(chǎn)品往往因不易使用或外觀丑陋而嚴(yán)重影響價(jià)格。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，外觀造型和人機(jī)工程學(xué)和農(nóng)業(yè)機(jī)械相關(guān)知識(shí)變得尤為重要。
1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
多功能整地機(jī)已經(jīng)逐漸成為國(guó)內(nèi)外的主要耕整機(jī)械，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。
1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)的小型農(nóng)機(jī)耕整機(jī)具在山區(qū)、水田等廣大農(nóng)村生產(chǎn)中仍發(fā)揮著主力作用，同時(shí)大中型整地機(jī)并存。大型整地機(jī)由于具有搶農(nóng)時(shí)、省能耗、減少機(jī)具下地次數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)得到了較快的發(fā)展。全國(guó)各地根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展情況研制的多功能整地機(jī)已有多種。國(guó)內(nèi)采用驅(qū)動(dòng)工作部件的多功能整地機(jī)，大多是以旋耕機(jī)為主要工作部件發(fā)展起來(lái)的，能夠?qū)崿F(xiàn)旋耕、深松、起壟、鎮(zhèn)壓、滅茬、施肥 等作業(yè)中的兩個(gè)或者多個(gè)項(xiàng)目的聯(lián)合作業(yè)。[1]多數(shù)產(chǎn)品的動(dòng)力在36.8kw以上，現(xiàn)在我國(guó)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(lái)看，我們還與國(guó)際水平有很大的差距。[2]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(guó)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(wàn)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(guó)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。
1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)50年代一來(lái)開始研制推廣多功能整地機(jī)，西歐地區(qū)氣候復(fù)雜多變，適播期短，因而在德、法、英等國(guó)生產(chǎn)和使用多功能整地機(jī)比較普遍，而美國(guó)也開始推出寬幅、高效型的配套大功率拖拉機(jī)的多功能整地機(jī)，而日本、韓國(guó)等地，因地小而使用多功能聯(lián)合整地機(jī)也比較多。[4]從機(jī)型功能上講，美國(guó)、加拿大、澳大利亞主要以發(fā)展少、免耕播種機(jī)為方向，而美國(guó)、德國(guó)主要以聯(lián)合作業(yè)為方向。由于國(guó)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。[5]電子監(jiān)控系統(tǒng)能保證實(shí)現(xiàn)一人操作，減少了各種調(diào)整，連接等輔助工作時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，國(guó)外整地機(jī)的產(chǎn)品功能相比國(guó)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(guó)高出1/3以上，但是價(jià)格相對(duì)較貴，為國(guó)產(chǎn)的10倍左右。
1.3發(fā)展趨勢(shì)和方向
（1）向一機(jī)多用型方向發(fā)展
機(jī)器一次下地完成多項(xiàng)作業(yè)或者一種機(jī)器通過置換結(jié)構(gòu)能分別完成多種不同的功能，滿足不同的耕作需求，大大減少農(nóng)機(jī)投入，提高生產(chǎn)效率，降低作業(yè)成本。
（2）向大幅寬、可折疊方向發(fā)展
研制為大功率拖拉機(jī)配套的大幅寬多功能整地機(jī)已成為今后農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，增大作業(yè)幅寬和耕深，充分提高機(jī)具的作業(yè)效率。采用機(jī)架折疊式使得機(jī)器入庫(kù)時(shí)縮小幅寬，達(dá)到寬幅作業(yè)低幅運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)果。
（3）向低功率消耗性、高效節(jié)能型方向發(fā)展
降低機(jī)具功耗的研究是現(xiàn)在各項(xiàng)研究的重點(diǎn)，合理恰當(dāng)利用和分配能源和資源，提高工藝水平和制造質(zhì)量，提高機(jī)器的質(zhì)量和使用壽命，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。
（4）向操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展
易于操作、易于拆裝、讓人們更加容易上手和操作。將電子技術(shù)、控制技術(shù)等廣泛合理地引用在多功能整地機(jī)上，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
（5）整機(jī)和工作部件多系列化、多品種化方向發(fā)展
讓各種耕整農(nóng)業(yè)機(jī)械能適合配套不通動(dòng)力、耕深、耕幅，形成系列化和一定程度上的標(biāo)準(zhǔn)化，讓用戶根據(jù)自己的需要方便選用。
2.設(shè)計(jì)目的意義
近些年來(lái)，由于國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越重視，糧食生產(chǎn)產(chǎn)量從而得到穩(wěn)步提升。但是在很多地方，人們?nèi)粤?xí)慣采用傳統(tǒng)的耕作方式進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造成春冬季節(jié)地表的長(zhǎng)期裸露，這樣就會(huì)導(dǎo)致我國(guó)許多地區(qū)耕地的土壤表層有機(jī)物質(zhì)和水分的嚴(yán)重流失，從而加劇土壤貧瘠化和生態(tài)環(huán)境惡化。同時(shí)，由于長(zhǎng)期對(duì)土地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的大肆吸收，導(dǎo)致農(nóng)田土壤肥力日趨下降，土地得不到很好的休養(yǎng)生息，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)逐漸惡化，嚴(yán)重制約我國(guó)糧食產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。[1]
作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的基本方向。[3]隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷改革深入，小型農(nóng)機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)無(wú)法滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求，合理有效地組裝各種功能的工作部件和裝置形成的多功能整地機(jī)越來(lái)越成為研究方向，這樣，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，機(jī)動(dòng)性、操作性好，能提高經(jīng)濟(jì)效益。多功能整地機(jī)一次下地能完成多項(xiàng)作業(yè)，減少了機(jī)具下地作業(yè)次數(shù)，避免壓實(shí)土壤和破壞土壤結(jié)構(gòu)，利于土壤水分和養(yǎng)分吸收，降低能耗，節(jié)省時(shí)間和燃油的開支，從而降低了作業(yè)成本，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。例如SGTN210 型滅茬旋耕聯(lián)合整地機(jī)，[2]該機(jī)具一次下地就能夠完成滅茬、旋耕、鎮(zhèn)壓、起壟、施肥等作業(yè),實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、碎土能力強(qiáng),在各種土壤條件下均可一次作業(yè)后達(dá)到待播狀態(tài), 降低了土地耕作的成本,顯著提高作業(yè)效率, 又減少了對(duì)土壤的壓實(shí)和破壞。將多功能整地機(jī)應(yīng)用于耕作中，能夠加深土地的耕作深度，使作物根系深扎充分吸收水分和養(yǎng)料，為農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤條件；適當(dāng)規(guī)律的間隔深松建立了虛實(shí)并存的土壤層構(gòu)造，能實(shí)現(xiàn)用地養(yǎng)地的良好結(jié)合；滅茬、深松、起壟等能將作物根茬粉碎還田使用，增加了土壤有機(jī)物質(zhì)的含量；作業(yè)次數(shù)少能有利于保護(hù)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低了土壤的程度，而作業(yè)的高效率也緩解了農(nóng)忙整地的緊張狀況，能降低各方面的生產(chǎn)成本，增加糧食產(chǎn)量和收益。[6]
總之，農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)要適應(yīng)我國(guó)的農(nóng)業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，積極創(chuàng)新。應(yīng)用保護(hù)性的耕作機(jī)械化技術(shù)，采用多功能整地機(jī)，對(duì)保護(hù)農(nóng)田土壤和生態(tài)環(huán)境，提高水資源和養(yǎng)分的利用率，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)糧食生產(chǎn)產(chǎn)量的大幅提升有著十分積極的意義，并將產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本人在假期里的時(shí)候偶爾也會(huì)幫助家里施肥，一般需要兩三天，而且至少需要兩個(gè)人合作才能完成，而且很辛苦，需要有人替換著，每次施肥結(jié)束，總聽到家人說(shuō)自己的肩膀酸疼幾天。所以本人想設(shè)計(jì)一個(gè)適和擁有少量耕地的農(nóng)民使用的多功能施肥機(jī)，在詢問了鄰居及其他村里的村民，發(fā)現(xiàn)大家也是抱怨原來(lái)的工具確實(shí)很費(fèi)力，村里人均耕地不到兩畝地，但是只要種地，所需要的工具也是一樣不能少的，但耕地少，購(gòu)買大型的農(nóng)用車，又很不劃算，所以只好靠人力解決那些繁重的農(nóng)活了。決定設(shè)計(jì)一款小巧方便的多功能施肥機(jī)。一方面農(nóng)民在使用起來(lái)會(huì)輕便不少，而且在一個(gè)人的情況下就能輕松完成施肥的勞動(dòng)，減少了勞動(dòng)力的浪費(fèi)。
3. 多功能施肥機(jī)總體方案設(shè)計(jì)
多功能施肥機(jī)是開溝器開溝、排肥裝置把肥排入壟溝、整壟裝置修整壟形一次完成，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)；通過一個(gè)作業(yè)行程，完成土壤的深松-肥料施入-合壟過程。
多功能施肥機(jī)的動(dòng)力是由拖拉機(jī)直接提供。機(jī)具通過三點(diǎn)懸掛的方式與拖拉機(jī)相連，工作時(shí)有拖拉機(jī)帶著機(jī)具前行。排肥的機(jī)構(gòu)是用地輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以鏈傳動(dòng)的方式，將動(dòng)力傳遞給被動(dòng)鏈輪，從而帶動(dòng)槽輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，施肥箱中的顆粒肥料被排出，沿著出肥管施入地底。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造簡(jiǎn)單、重量較輕。
3.1．總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3-1 施肥機(jī)結(jié)構(gòu)圖
2、機(jī)架 3、動(dòng)力輸入軸 4、大鏈輪 5、撥刀滾筒 6、肥箱 7、過濾網(wǎng) 11、旋耕刀架 12、下肥孔 13、覆土板 14、小帶輪 15、輪胎
該機(jī)具的主要工作流程分為 3個(gè)步驟:開溝、施肥、覆土。
3.2 工作原理
該機(jī)具主要目的是利用開溝機(jī)的開溝功能，排肥槽的排肥功能和覆土器的覆土功能等，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)開溝深施肥全程自動(dòng)化機(jī)械作業(yè)的過程。為了滿足田間勞作的強(qiáng)動(dòng)力消耗，該機(jī)具的動(dòng)力來(lái)源采用拖拉機(jī)牽引力，變速箱內(nèi)部的動(dòng)力進(jìn)行齒輪傳動(dòng)， 傳動(dòng)后的一部分動(dòng)力通過皮帶輪和皮帶(即帶傳動(dòng))傳輸?shù)窖b有開溝器的軸上，帶動(dòng)該軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)開溝器的旋轉(zhuǎn)，完成開溝過程。另一部分動(dòng)力同樣通過皮帶輪和皮帶(帶傳動(dòng))傳輸?shù)皆撦S上的動(dòng)力通過鏈傳動(dòng)傳遞到排肥器內(nèi)部的軸上，帶動(dòng)排肥器內(nèi)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，裝在排肥器內(nèi)的肥料在自身重力和機(jī)械振動(dòng)雙重作用下落入開出的溝中，實(shí)現(xiàn)施肥過程。覆土器懸掛在開溝深施肥機(jī)的尾部，在整個(gè)機(jī)器前行時(shí)可以實(shí)現(xiàn)均勻覆土功能。
4.動(dòng)力源的選擇
該施肥機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：
項(xiàng)目參數(shù)
數(shù)據(jù)
外形尺寸(mm)
3000×1500×1800
作業(yè)速度(km／h)
0.8～1.5
結(jié)構(gòu)重量
200
配套動(dòng)力(kW)
13.5-25.9(輪式拖拉機(jī))
生產(chǎn)率(hm2／h)
0.26～0.67
刀軸轉(zhuǎn)速（r/min）
252
開溝寬度(mm)
下口250，上口500
開溝深度(mm)
300～350
連接形式
牽引式
結(jié)合施肥機(jī)的尺寸參數(shù)，針對(duì)農(nóng)業(yè)的工作環(huán)境，動(dòng)力源選用手扶拖拉機(jī)，小四輪拖拉機(jī)等小型的牽引機(jī)械，在施肥的過程中便于操作和觀察，同時(shí)也能讓每個(gè)農(nóng)民都能用上該施肥機(jī)械，都能自己操作該機(jī)械。
5.開溝器的設(shè)計(jì)及計(jì)算
5.1開溝器的設(shè)計(jì)
開溝機(jī)類型、傳動(dòng)形式、刀軸轉(zhuǎn)速的選擇
本設(shè)計(jì)主要適用于農(nóng)田施農(nóng)家肥所需，故選用小型、簡(jiǎn)單實(shí)用的圓盤開溝機(jī)。
利用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸將拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力傳遞給減速箱內(nèi)的圓錐齒輪軸，減速并改變方向后，再利用皮帶輪傳遞到刀輥軸。
5.2開溝機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速的選定
在機(jī)組前進(jìn)速度不變的情況下，開溝機(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(lái)，刀軸轉(zhuǎn)速降低的趨勢(shì)尤為明顯。通過參考旋耕機(jī)的技術(shù)參數(shù)可知，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。
為了提高生產(chǎn)率及地區(qū)適應(yīng)性，減少能耗，本設(shè)計(jì)開溝機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速選擇250r/min。
5.3開溝器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖5.2-1 開溝器結(jié)構(gòu)圖
1.懸掛架 2.凸緣聯(lián)軸器 3.皮帶輪 4.減速器5.刀輥軸 6.開溝培土鏟 7.彎刀 8.開溝圓盤等組成。
圓盤開溝機(jī)工作原理
利用開溝機(jī)的動(dòng)力軸，通過皮帶輪傳動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，從而帶動(dòng)開溝機(jī)旋轉(zhuǎn)刀盤旋轉(zhuǎn)，刀盤上的旋轉(zhuǎn)彎刀切削土壤將其前拋并一次破碎，當(dāng)被切削土壤落到開溝盤上時(shí)，會(huì)再次碰到尾隨而至的旋轉(zhuǎn)彎刀。在土壤自身重力、離心慣性力、支持力等作用下朝溝兩邊的前方和橫向上拋送，拋送的過程中一部分土壤顆粒碰撞到刀盤正上方的曲目擋泥板，產(chǎn)生3次碎土，最后落到溝的兩邊，完成開溝切土、拋土、碎土等一系列工作過程。
5.4開溝機(jī)的零件說(shuō)明及其校核
5.4.1開溝刀的選擇
開溝機(jī)上所用的刀片是旋耕機(jī)刀片，使用較多的旋耕刀有鑿形刀、彎刀和直角刀。
圖5.4.1-1所示鑿形刀前端刃口較窄，呈平口或尖頭形。有較好的入土性能，主要起挖掘土壤作用，功率較少。但作業(yè)時(shí)易纏草，在黏重潮濕的土壤中耕耘，刀間會(huì)漏耕。主要用于沙土、多石礫地等。
圖5.4.1-1 鑿形刀
圖5.4.1-2所示彎刀有正切部和側(cè)切部構(gòu)成，按正切部的彎折方向，可分為右彎和左彎兩種。彎刀有較為銳利的正切刃和側(cè)切刃，刃口為曲線，有較好的滑切性能。作業(yè)時(shí)，刀刃按離刀軸中心的距離先近后遠(yuǎn)依次入土，有利于使掛在刃口上的雜草、莖稈沿刃口甩出。常用于地面有秸稈和綠肥的黏重土壤稻田。
圖5.4.1-2 彎刀
圖5.4.1-3所示直角刀也有正切部和側(cè)切部?jī)刹糠纸M成，兩部分夾角大于等于90度，它有較為銳利的刃口，刀身寬，剛度好，有較好的砍切能力。
圖5.4.1-3 直角刀
彎刀作為系列旋耕機(jī)的配套工作部件在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛，故本設(shè)計(jì)中的刀片選用彎刀。
刀片的結(jié)構(gòu)組成
彎刀主要有側(cè)切面、正切面、過渡面三部分組成。側(cè)切面具有切開土垡，斷面或推開草莖、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。
5.4.2刀盤的尺寸確定
通過查農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，彎刀片的耕深為150mm，設(shè)刀盤的半徑為R，已知溝深為300mm。
且150+R300
圓盤的直徑不宜過小，否則會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)不靈和擁土，增加阻力和工作質(zhì)量惡化等現(xiàn)象。
故取R=160mm
由上可知，刀盤的直徑為320mm。
圓盤材料選灰鑄鐵HT250,減震性好，抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼。
小結(jié) ：圓盤材料選灰鑄鐵HT250 刀盤的直徑為320mm
5.5刀片的數(shù)目及其排列
通過參考旋耕機(jī)的技術(shù)參數(shù)可知，旋耕機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速一般在200—285r/min?？芍侗P轉(zhuǎn)速大約取=250r/min，通過查資料可知，農(nóng)藝上要求的切削厚度s=20mm一般的小型四輪拖拉機(jī)的作業(yè)速度v=1km/h.
令在刀軸同一平面內(nèi)均勻安裝z把刀，刀軸角速度為w
則 （5.5-1）
又 （5.5-2）
即
代入數(shù)據(jù)可得z=3.4, 取z=4
故在刀軸同一平面內(nèi)需安裝4把刀
又因?yàn)閺澋镀墓ぷ鞣鶎抌=50mm，本設(shè)計(jì)要求的溝寬為300mm，故該開溝機(jī)需要分8路切削，每一路需安裝4把刀，所以該開溝機(jī)共需要32把彎刀。
則刀盤的速度為==4.2m/s。
彎刀為易損件，它的排列方式對(duì)開溝質(zhì)量影響很大，故左右彎刀各置于刀盤兩側(cè)，保證每隔45度角有一刀片入土，且保證左右交替入土，以有利于刀盤的受力穩(wěn)定均衡，使軸兩端軸承所受的側(cè)向壓力較為平衡，耕后地表平整。
小結(jié) ：刀軸同一平面內(nèi)需安裝4把刀，需要8路切削，共需要32把彎刀。
5.6.動(dòng)力輸出軸的設(shè)計(jì)及其校核
5.6.1軸的尺寸設(shè)計(jì)
拖拉機(jī)的動(dòng)力P=14.7kw(20馬力),動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速為n=540r/min，由實(shí)際可知，配套拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的功率為=。
圖5.6.1-1 傳動(dòng)系統(tǒng)
令1、2、3、4軸的輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩分別為;。輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別為;。轉(zhuǎn)速為。各軸之間的傳動(dòng)比為。為萬(wàn)向聯(lián)軸器效率為=0.98，凸緣聯(lián)軸器效率為=0.98，滑動(dòng)軸承效率為=0.98，齒輪傳動(dòng)效率為=0.97，帶輪傳動(dòng)效率為=0.93。
各軸輸入功率為：
各軸輸出功率為：
各軸轉(zhuǎn)速為：
各軸之間的傳動(dòng)比為：
各軸輸入轉(zhuǎn)矩為：
各軸輸出轉(zhuǎn)矩為：
列表：
表5-1 動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果表
軸
功率 kw
轉(zhuǎn)矩 N·m
轉(zhuǎn)速 r/min
傳動(dòng)比 i
效率η
輸入
輸出
輸入
輸出
Ⅰ
8.82
8.64
156
152.9
540
1
2
1.08
0.93
0.94
0.90
Ⅱ
8.64
8.05
152.9
148.6
540
Ⅲ
8.05
7.58
284.9
268.1
270
Ⅳ
7.05
6.77
249.4
239.5
250
令Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸的軸徑分別為。軸的材料選45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取C=110.
由可得：
小結(jié)：軸的材料選45號(hào)鋼，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸的軸徑分別為28mm 35mm 35mm
5.7刀棍軸的強(qiáng)度校核
型式 鋤鏟式 雙圓盤式 單圓盤式 滑刀式 芯鏵式 靴鞋式
開溝深度(cm) 3～6 4～8 4～8 4～10 5～10 2～4
平均阻力(N) 30～65 80～160 70～120 200～400 200～800 20～50
表5-2 單個(gè)開溝器工作阻力
作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
圖5.7-2 刀輥軸受力圖
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖
由上表可知F=120N
根據(jù)上述公式可得F1=F2=60N
可得總彎矩圖：
圖5.7-3 總彎矩圖：
圖5.7-4 總扭矩圖
由總彎矩圖可知軸承處是危險(xiǎn)截面。
按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
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。則由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P-245可得
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P-246表14-3查得。
因?yàn)?
所以刀輥軸符合強(qiáng)度要求。
小結(jié)：軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度為8.02MP 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》。知 刀輥軸符合強(qiáng)度要求。
5.8刀軸組合的設(shè)計(jì)
如下5.8-1圖所示，在刀盤上焊接了對(duì)稱的8個(gè)鑄鐵槽，用來(lái)安裝刀片，刀片是通過螺栓連接固定在刀盤上的。在刀輥軸上焊接了8個(gè)支座，用來(lái)安裝2個(gè)刀盤，刀盤也是通過螺栓連接固定在刀輥軸上的。安裝刀片用M12的螺栓，安裝刀盤用M14的螺栓，用螺栓連接的目的是刀片和刀盤都是易損件，這樣易于拆裝和更換。
圖5.8-1 刀軸組合
5.9減速器的選定
旋耕機(jī)動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速=540r/min,一級(jí)減速器的傳動(dòng)比為1;2,采用嚙合的錐齒輪。
5.9.1 錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明
已知輸入功率12.87KW（15×0.96×0.96×0.96×0.97=12.87KW），輸入轉(zhuǎn)速150r/min。
轉(zhuǎn)矩T==9550=819N.m
分度圓de1==185.7≈186mm
載荷系數(shù)k=1.5
齒數(shù)比u=1
齒數(shù)接觸疲勞極限N/mm2
安全系數(shù)=1.1
許用接觸應(yīng)力==1182N/mm2
齒數(shù)Z=31
分錐角=450
大端模數(shù)me===6mm
平均分度圓直徑dm=de（1-0.5Ф）=159.4mm
平均模數(shù)Mm=me（1-0.5ФR）=5.142mm
外錐距Re===131.5mm
齒寬b=ФR Re=0.286×131.5=37.609mm
大端齒頂高h(yuǎn)a1=(1+x）me=6mm
大端齒根高h(yuǎn)fe1=（1+C*-x）=7.2mm
齒根角=3.130
頂錐角
根錐角=41.870
大端齒頂園直徑dae1==194.5mm=dae2
大端分度圓齒厚s1=9.42=s2
當(dāng)量齒數(shù)Zv1==43.8≈44=Zv2
端面重合度=1.82
小結(jié)：齒輪齒數(shù)Z=31當(dāng)量齒數(shù) 44 齒寬 端面重合度1.82
5.9.2接觸強(qiáng)度校核
（5.9.2-1）
分度圓的切向力 Ft===10276.03N
使用系數(shù)KA=1.25
動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.05
載荷分布系數(shù) KHβ=1.9
載荷分配系數(shù)KHa=1
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5
彈性系數(shù)ZE=189.8N/mm2
錐齒輪系數(shù)Zk=1
計(jì)算結(jié)果：=1068.3
許用接觸應(yīng)力=1164
結(jié)論： 通過。
小結(jié) 錐齒接觸應(yīng)力小于最大接觸應(yīng)力 接觸強(qiáng)度符合
5.9.3彎曲強(qiáng)度校核
許用彎曲應(yīng)力(5.9.3-1)
復(fù)合齒形系數(shù)YFs1=4.4=YFs2
重合度和螺旋角系數(shù)=0.68
計(jì)算結(jié)果：
許用彎曲應(yīng)力
齒根基本強(qiáng)度=630N/mm2
壽命系數(shù)YN=1
相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)
相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)
尺寸系數(shù) Yx=1
最小安全系數(shù) SFmin=1.4
許用彎曲應(yīng)力值N/mm2
小結(jié)： 最大承受彎曲強(qiáng)度小于實(shí)際彎曲強(qiáng)度
彎曲強(qiáng)度符合
計(jì)算結(jié)果如下表所示：
表5-3
模數(shù)
m
6
齒數(shù)
Z
31
分度園直徑
d
186
分錐角
δ
45度
外錐距
R
131.5
法向齒厚
S
9.42
法向齒形角
α
20度
接觸強(qiáng)度
1068.3<1164 通過
彎曲強(qiáng)度
436.27<450 通過
5.10帶輪的參數(shù)
表5-4 帶輪參數(shù)表
槽型
直徑d0
孔徑基準(zhǔn)dd
L
d1
da
槽數(shù)
Z
35
100
70
70
104
4
帶輪材料選灰鑄鐵HT200.
5.11軸承的參數(shù)選擇
軸承選用圓錐滾子軸承，它屬于向心推力軸承，能同時(shí)承受較大的徑向載荷和軸向載荷，外圈可分離，游隙可調(diào)，裝拆方便，適用于剛性較大的軸，一般成對(duì)使用，對(duì)稱安裝。
表5-5 軸承參數(shù)表
代號(hào)
d
D
T
B
C
30208
40
80
19.75
18
16
5.11.1 軸承壽命計(jì)算
滾動(dòng)軸承的基本額定壽命L(r)與基本額定動(dòng)載荷C(N)、當(dāng)量動(dòng)載荷P(N)間的關(guān)系為
（5.11.1-1）
對(duì)于圓錐滾子軸承，
軸上重量的估算：圓盤材料為灰鑄鐵HT250，質(zhì)量密度為，取。帶輪材料為灰鑄鐵HT200，質(zhì)量密度同上。
=22.5Kg+0.615Kg
=23Kg
所以估算下軸承承受的總重量為23Kg。
軸承受力：
查表得:X=0.44,Y=0.9
當(dāng)量動(dòng)載荷為
用小時(shí)數(shù)表示軸承壽命為 (5.11.1-2)
n表示軸承工作轉(zhuǎn)速，查表得n=5000r/min.
農(nóng)業(yè)機(jī)械軸承的預(yù)期壽命為=3000—8000h.
因?yàn)?所以所選軸承可以長(zhǎng)期使用.
小結(jié)：圓盤材料為灰鑄鐵HT250 軸承壽命小于農(nóng)業(yè)機(jī)械軸承的預(yù)期，所以所選軸承可以長(zhǎng)期使用
5.12聯(lián)軸器的選擇
聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它主要用來(lái)聯(lián)接軸與軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩；有時(shí)也可用作安全裝置。
聯(lián)軸器用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離；只有在機(jī)器停車并將聯(lián)軸器傳動(dòng)系統(tǒng)的斷續(xù)，以便運(yùn)行變速及換向等。
聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證的對(duì)中，而是存在著某種程度的相對(duì)位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能。
整個(gè)設(shè)計(jì)中有兩處需要用到聯(lián)軸器，即減速器兩端軸與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸和3軸之間，選用尼龍滑塊聯(lián)軸器。
凸緣聯(lián)軸器適用于：兩軸要求同軸度不太高，工作平穩(wěn)，無(wú)沖擊載荷。它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用方便。
減速器兩端軸的軸徑是=28 mm, =32mm,所以選用聯(lián)軸器型號(hào)為YL6聯(lián)軸器， 所用聯(lián)軸器的材料為HT200。
6鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
鏈輪用作傳動(dòng)輪，其中大鏈輪固定在地輪軸上，小鏈輪固定在槽輪軸上，兩者通過鏈傳動(dòng)使動(dòng)力由地輪傳到槽輪軸。
6.1傳動(dòng)鏈的計(jì)算
取小鏈輪的齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-7查得,由圖9-13查得,單排鏈，則計(jì)算功率
選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距：
。
。
計(jì)算鏈條節(jié)數(shù)和中心距初選中心距為
。
因是傾斜放置，所以a0<30p,取，相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為
取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)節(jié)。
得到中心距計(jì)算系數(shù)，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為
計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式
由v=0.98和鏈號(hào)32A-1，可知應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑， 計(jì)算壓軸力。
有效圓周力為
鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為
小結(jié) 傳動(dòng)鏈鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)節(jié)鏈速0.98壓軸力1788.5N
6.2鏈輪的設(shè)計(jì)
大鏈輪分度圓直徑
齒頂圓直徑:
齒根圓直徑:
齒高:
最大軸凸緣直徑
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-4可得，齒寬：
齒側(cè)倒角：
齒側(cè)半徑：
齒全寬：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-2可得：
齒側(cè)圓弧半徑：
小鏈輪可得分度圓直徑：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
齒高：
最大軸凸緣直徑：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-4可得，齒寬：
齒側(cè)倒角：
齒側(cè)半徑：
齒全寬：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-2可得：
齒側(cè)圓弧半徑：
小結(jié)：鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于圖6.2-1小鏈輪的輪齒嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也比較大，故小鏈輪應(yīng)用較好的材料制造。即，材料45碳鋼正火處理。
鏈輪的潤(rùn)滑，定期人工潤(rùn)滑，用油壺或油刷定期在鏈條松邊內(nèi)，外連扳間隙中注油，每班注油一次。用油牌號(hào)為46,全損耗系統(tǒng)用油。
圖6.2-1大鏈輪圖形
1.鏈輪轂 2.鏈齒 3.鍵槽
圖6.2-2小鏈輪圖形
1.鏈輪轂 2.鏈齒 3.鍵槽
7排肥結(jié)構(gòu)選擇設(shè)計(jì)
根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的要求，壟上作物施足底肥對(duì)作物的生長(zhǎng)期起著重要的作用，主要目的是為了提供苗期營(yíng)養(yǎng)，為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好條件 底肥的施放部位影響到肥效和根系的發(fā)育，壟上作物大多是植株較大，根系發(fā)達(dá)，施放過淺或太集中，將出現(xiàn)燒蝕根莖現(xiàn)象 實(shí)踐表明，深施肥能明顯地減少肥效損失，提高肥料利用率，其原因是：① 避免氨氣揮發(fā)，減少氮素?fù)p失；② 減少地面徑流和風(fēng)蝕造成的損失；③延緩化肥轉(zhuǎn)化速度，延長(zhǎng)肥效，增加植物根系吸收時(shí)間；④ 增加作物根系接觸化肥的面積； ⑤硝化、反硝化及氨化過程所產(chǎn)生的氣體，在通過較深土層時(shí)可被土壤充分吸收，因此施肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)是量大且不破碎、深施、均勻和寬肥帶。
7.1排肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
排肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮兩個(gè)問題：①解決化肥深施；② 解決施肥量大、顆粒大、施肥部位均勻、肥帶寬的問題。以玉米種植為例，玉米是壟上播種，壟高超過 180 mm，壟寬約1 000 mm，所使用大顆粒復(fù)合肥或粉碎的秸稈，肥量超過1 200kg/hm2 ，要求肥料深施距壟頂250 mm以下，施肥帶寬大于 200 mm。
目前，排肥器的機(jī)構(gòu)種類較多，其工作原理不盡相同，使用較多的有：螺旋輸送式排肥機(jī)構(gòu)、振動(dòng)式排肥機(jī)構(gòu)、水平軸旋轉(zhuǎn)式排肥機(jī)構(gòu)等。
排肥機(jī)構(gòu)原理見圖7-1
圖7.1-1 排肥機(jī)構(gòu)原理
螺旋輸送式排肥機(jī)構(gòu)工作時(shí)，隨著螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)，肥箱內(nèi)的肥料被送到排肥口，并被強(qiáng)制推動(dòng)排出，通過輸出管落入溝內(nèi)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能排施干燥的粒狀和粉狀化肥，不適于排施吸濕性強(qiáng)的化肥；振動(dòng)式排肥機(jī)構(gòu)工作時(shí)，肥箱底振動(dòng)板受凸輪撞擊，繞鉸鏈點(diǎn)上下振動(dòng)，肥料在振動(dòng)力和重力作用下，向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)排肥口直接落入輸肥管。由于肥料受振動(dòng)板的振動(dòng)作用，在箱內(nèi)形成不停的肥料流，肥料不易發(fā)生堵塞、架空和結(jié)塊。該機(jī)構(gòu)能排施粒狀和粉狀化肥，也能排施吸濕性強(qiáng)的粉狀化肥，排肥量適應(yīng)范圍較大，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但工作阻力大，密封件的可靠性較差。水平軸旋轉(zhuǎn)式排肥機(jī)構(gòu)的排肥量與輪軸的轉(zhuǎn)速成比例增加，并達(dá)到最大，當(dāng)輪軸轉(zhuǎn)速達(dá)到一定界限值時(shí)，化肥的排出發(fā)生間隙，不能充分填補(bǔ)。產(chǎn)生排肥量減少的現(xiàn)象 該機(jī)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝。簡(jiǎn)單，通用性好。綜合成本造價(jià)實(shí)用用性考慮，本設(shè)計(jì)采用水平軸旋轉(zhuǎn)式排肥機(jī)構(gòu)。
肥箱用來(lái)裝肥料，固定在懸架上。
機(jī)器在工作的時(shí)候，地輪通過鏈輪帶動(dòng)輸肥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，肥料被撥刀滾筒粉碎，掉落在槽輪中，槽輪轉(zhuǎn)到輸肥孔中，通過重力的作用，施灑在肥溝里。
下肥的裝置就是一根輸肥軸和槽輪構(gòu)成。
如圖7-2肥箱的構(gòu)造：用45鋼鐵板焊接而成，下部?jī)A斜設(shè)計(jì)，方便肥料自由下滑。在底面有兩個(gè)出肥口，出肥口四圈向下延伸，用來(lái)和外槽輪相配合，防止肥料泄漏。
圖7.1-2 肥箱機(jī)構(gòu)
1 撥刀滾筒孔 2 槽輪孔 3 出肥口 4肥箱
7.2排肥軸的設(shè)計(jì)
根據(jù)鏈輪的大小可以計(jì)算出來(lái)和鏈輪配合的軸的直徑，根據(jù)設(shè)計(jì)和安裝的要求軸的尺寸如下：軸長(zhǎng)：1700mm，軸端到軸肩的距離為：50mm，連接有鏈輪的軸端到軸肩的距離為：90mm，軸肩的高度為3mm，軸的連接鏈輪的軸徑為：100mm。在車的右側(cè)軸上要裝齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，安裝齒輪的軸端到軸肩的距離80mm，
輸肥軸的結(jié)構(gòu)如圖7-2所示：
圖7.2-1 排肥軸
軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)格便宜，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以本設(shè)計(jì)采用45號(hào)鋼作為軸的材料。調(diào)制處理。
軸上零件的定位
為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。
軸的校核
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的計(jì)算。其強(qiáng)度條件為：
對(duì)圓截面
為傳遞的功率，
為軸的轉(zhuǎn)速，
為軸的直徑，
為許用扭切應(yīng)力，
τ
由于軸的選材為45號(hào)鋼，所以查表可知45號(hào)鋼的許用扭切應(yīng)力為，
。
小結(jié)：經(jīng)校核設(shè)計(jì)的軸符合要求，可以正常工作。軸的選材為45號(hào)鋼
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖7.2-2所示:
圖7.2-2 軸的彎矩圖和扭矩圖
8車廂橫梁和縱梁的選取
槽鋼屬建造用和機(jī)械用碳素結(jié)構(gòu)鋼，是復(fù)雜斷面的型鋼鋼材，其斷面形狀為凹槽形。槽鋼主要用于建筑結(jié)構(gòu)、幕墻工程、機(jī)械設(shè)備和車輛制造等。[6]在使用中要求其具有較好的焊接、鉚接性能及綜合機(jī)械性能。材料：槽鋼、45鋼
9覆土裝置的設(shè)計(jì)
對(duì)于覆土裝置，可以在機(jī)架后懸掛一個(gè)地輪，地輪后掛接帶30°斜角的覆土板，利用機(jī)器的前移帶動(dòng)覆土板從而將覆土板周圍的土推進(jìn)施肥穴。在將整塊地施肥結(jié)束后，再進(jìn)行整地作業(yè)。
覆土裝置如下圖所示：
圖9-1 覆土塊圖形
1.掛接點(diǎn) 2.覆土鐵塊
10十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器如下圖：
圖10-1 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器
1、2半聯(lián)軸器 3圓錐銷4十字軸5銷釘6套筒7圓柱銷子
萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸 萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸是將拖拉機(jī)動(dòng)力傳遞給開溝機(jī)軸直齒輪的傳動(dòng)件 ,它適應(yīng)開溝機(jī)的升降變化 。由于開溝機(jī)為變載荷 ,工作條件較差 ,這種聯(lián)軸器可以允許兩軸間有較大的夾角（夾角a最大可以達(dá)到350-450），而且在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧鲃?dòng)；但當(dāng)a過大時(shí)傳動(dòng)效率會(huì)顯著降低。
因此選用的十字軸 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和可靠性 。
結(jié)論
多功能施肥機(jī)是開溝器開溝、排肥裝置把肥排入壟溝、整壟裝置修整壟形一次完成，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)；通過一個(gè)作業(yè)行程，完成土壤的深松-肥料施入-合壟過程。
多功能施肥機(jī)的動(dòng)力是由拖拉機(jī)直接提供。機(jī)具通過三點(diǎn)懸掛的方式與拖拉機(jī)相連，工作時(shí)有拖拉機(jī)帶著機(jī)具前行。排肥的機(jī)構(gòu)是用地輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以鏈傳動(dòng)的方式，將動(dòng)力傳遞給被動(dòng)鏈輪，從而帶動(dòng)槽輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，施肥箱中的顆粒肥料被排出，沿著出肥管施入地底。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造簡(jiǎn)單、重量較輕。
設(shè)計(jì)總結(jié)
1.動(dòng)力源選用拖拉機(jī)的動(dòng)力P=14.7kw的牽引機(jī)械，在施肥的過程中便于操作和觀察，同時(shí)也能讓每個(gè)農(nóng)民都能用上該施肥機(jī)械，都能自己操作該機(jī)械。
2.設(shè)計(jì)主要適用于農(nóng)田施農(nóng)家肥所需，故選用小型、簡(jiǎn)單實(shí)用的圓盤開溝機(jī)。刀片選用彎刀。刀盤的直徑為320mm 刀軸同一平面內(nèi)需安裝4把刀，需要8路切削，共需要32把彎刀。
3.旋耕機(jī)動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速=540r/min,一級(jí)減速器的傳動(dòng)比為1;2,采用嚙合的錐齒輪。
4.鏈輪用作傳動(dòng)輪，其中大鏈輪固定在地輪軸上，小鏈輪固定在槽輪軸上，兩者通過鏈傳動(dòng)使動(dòng)力由地輪傳到槽輪軸。小鏈輪的齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。傳動(dòng)鏈鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)節(jié)鏈速0.98
5.肥箱固定在懸架上，本設(shè)計(jì)采用水平軸旋轉(zhuǎn)式排肥機(jī)構(gòu)。在工作的時(shí)候，地輪通過鏈輪帶動(dòng)輸肥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，肥料被撥刀滾筒粉碎，掉落在槽輪中，槽輪轉(zhuǎn)到輸肥孔中，通過重力的作用，施灑在肥溝里。
6.排肥軸根據(jù)設(shè)計(jì)和安裝的要求軸的尺寸如下：軸長(zhǎng)：1700mm，軸端到軸肩的距離為：50mm，連接有鏈輪的軸端到軸肩的距離為：90mm，軸肩的高度為3mm，軸的連接鏈輪的軸徑為：100mm。在車的右側(cè)軸上要裝齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，安裝齒輪的軸端到軸肩的距離80mm。用45號(hào)鋼作為軸的材料
7.覆土裝置，可以在機(jī)架后懸掛一個(gè)地輪，地輪后掛接帶30°斜角的覆土板，利用機(jī)器的前移帶動(dòng)覆土板從而將覆土板周圍的土推進(jìn)施肥穴。在將整塊地施肥結(jié)束后，再進(jìn)行整地作業(yè)。
設(shè)計(jì)創(chuàng)特點(diǎn)發(fā)展方向
（1）農(nóng)家肥與化肥混合，進(jìn)行深施，發(fā)揮肥料最佳效果、提高作物產(chǎn)量；
（2）實(shí)現(xiàn)開溝器開溝、排肥裝置把肥排入壟溝、整壟裝置修整壟形一次完成，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)；通過一個(gè)作業(yè)行程，完成土壤的深松-肥料施入-秸稈還田-合壟過程。
（3）施肥機(jī)構(gòu)用地輪帶動(dòng)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械重量減輕。[10]
（4）向一機(jī)多用型方向發(fā)展
機(jī)器一次下地完成多項(xiàng)作業(yè)或者一種機(jī)器通過置換結(jié)構(gòu)能分別完成多種不同的功能，滿足不同的耕作需求，大大減少農(nóng)機(jī)投入，提高生產(chǎn)效率，降低作業(yè)成本。
（5）向大幅寬、可折疊方向發(fā)展
研制為大功率拖拉機(jī)配套的大幅寬多功能整地機(jī)已成為今后農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，增大作業(yè)幅寬和耕深，充分提高機(jī)具的作業(yè)效率。采用機(jī)架折疊式使得機(jī)器入庫(kù)時(shí)縮小幅寬，達(dá)到寬幅作業(yè)低幅運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)果。[7]
（6）向低功率消耗性、高效節(jié)能型方向發(fā)展
降低機(jī)具功耗的研究是現(xiàn)在各項(xiàng)研究的重點(diǎn)，合理恰當(dāng)利用和分配能源和資源，提高工藝水平和制造質(zhì)量，提高機(jī)器的質(zhì)量和使用壽命，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。[8]
（4）向操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展
易于操作、易于拆裝、讓人們更加容易上手和操作。將電子技術(shù)、控制技術(shù)等廣泛合理地引用在多功能整地機(jī)上，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
（5）整機(jī)和工作部件多系列化、多品種化方向發(fā)展
讓各種耕整農(nóng)業(yè)機(jī)械能適合配套不通動(dòng)力、耕深、耕幅，形成系列化和一定程度上的標(biāo)準(zhǔn)化，讓用戶根據(jù)自己的需要方便選用。[9]
結(jié)合北方旱作區(qū)耕作存在的主要問題，應(yīng)積極貫徹蓄水保水耕作制度。由多耕向少耕，由淺耕向深耕，由耕翻向深松旋耕方向發(fā)展，結(jié)合深耕大量增施有機(jī)肥，有機(jī)無(wú)機(jī)相結(jié)合，高茬收割與耙茬深翻相結(jié)合，實(shí)行秸稈還田，增加土壤有機(jī)質(zhì)，建設(shè)土壤水庫(kù)，有效接納自然降水并很好地保留在土壤耕層內(nèi)，具有旱地不旱、上旱下不旱的特性。[10]目前還研制出如旱農(nóng)蓄水聚肥改土耕作法(豐產(chǎn)溝)、秸稈覆蓋技術(shù)、變春耕春施肥為秋耕秋施肥、變秋耕不帶耙為秋耕帶耙等有效的耕作節(jié)水措施，盡最大可能減少土壤水分的損失。
多功能深耕合龍施肥機(jī)式集耕地、起壟、整壟、秸稈還田作業(yè)于一體的機(jī)械，能一個(gè)行程完成多項(xiàng)作業(yè)，節(jié)省能源和勞動(dòng)力，作業(yè)效率比單獨(dú)的一個(gè)機(jī)械效率高。更適合于干旱地區(qū)機(jī)械化作業(yè)，滿足了一般農(nóng)民的需要,[11]發(fā)展前景較好。
多功能作業(yè)農(nóng)機(jī)械不僅能滿足生產(chǎn)作業(yè)的要求還符合“可持續(xù)發(fā)展”。[12]無(wú)論從農(nóng)業(yè)還是從能源來(lái)講，多功能作業(yè)農(nóng)機(jī)械將在未來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到越來(lái)越重要的作用。[13]
致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成，在這段時(shí)間里，我們的指導(dǎo)老師給了我很大的幫助，他是一個(gè)特別好的老師，不管在什么情況下都能不厭其煩的給我講解，我不是一個(gè)聰明的學(xué)生，曾經(jīng)我也很苦惱，我怎么樣才能讓老師輕松的傳授給我知識(shí)呢，但是自從跟著李老師做畢業(yè)設(shè)計(jì)，他教我如何拓展知識(shí)面，他教我如何捕捉有用的信息，他一直在鼓勵(lì)我，幫我建立自己的信心。每次看到李老師拖著疲憊的身體仍然堅(jiān)持為我們指導(dǎo)，我們都覺得很愧疚也很心疼，一個(gè)如此無(wú)私和高尚的老師在堅(jiān)持不懈的幫助你，試問誰(shuí)又忍心輕易放棄自己的設(shè)計(jì)。一直以來(lái)我都比較喜歡我這個(gè)設(shè)計(jì)，不是因?yàn)槲覂?yōu)秀，而是因?yàn)槲覀冇幸粋€(gè)優(yōu)秀負(fù)責(zé)的指導(dǎo)老師，在他的指導(dǎo)下，即使再怎么不上進(jìn)的學(xué)生也會(huì)受到感染，積極主動(dòng)的工作學(xué)習(xí)的。感謝李老師一直以來(lái)對(duì)我們的支持和鼓勵(lì)。老師的這種愛護(hù)與恩情讓我們無(wú)以為報(bào)，唯有努力積累知識(shí)，把自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿完成。
在設(shè)計(jì)時(shí)我參考里許多前人已經(jīng)做出來(lái)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并參閱學(xué)校圖書館的許多有關(guān)資料和文獻(xiàn)。使得本設(shè)計(jì)是與以往的設(shè)計(jì)、以及設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)緊密相連的，是建立在以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)上的，確保了本設(shè)計(jì)相對(duì)于以往的設(shè)計(jì)是有所改善的，是相對(duì)先進(jìn)的。但是，在參考了以前的資料和前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)后，我發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)大都采用類比法、經(jīng)驗(yàn)法、模仿法進(jìn)行設(shè)計(jì)，并運(yùn)用收斂性的思維方法。在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)往往僅憑借設(shè)計(jì)人員有限的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和判斷力選取較好的方案，