畢業(yè)設計-秸稈粉碎還田機的設計與計算
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畢業(yè)設計任務書
課題： 秸稈粉碎還田機的設計與計算
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名
班 級
學 號
指 導 教 師
專 業(yè) 系 主 任
發(fā) 放 日 期
一、設計內(nèi)容
設計一臺秸稈粉碎還田機，與黃海金馬-500型拖拉機相匹配，用于外理田間廢棄
物如:棉花桿、玉米桿等，將其連根拔起后粉碎還田，以變廢為肥和方便于后茬作物的
種植。設計的主要內(nèi)容有：
1．總體設計
1）設計總體方案,在現(xiàn)有機型“錘爪式粉碎還田機”的基礎上，融合“拔棉桿機”
的技術，使之兩機合一，以達到一次性完成拔桿、粉碎和還田作肥的目的。
2）繪制總裝圖、田間作業(yè)狀態(tài)圖。
2．零部件設計
(a) 繪制拔棉桿部件圖，(b) 繪制傳動軸、齒輪、帶輪、齒輪箱體等零件圖，
(c) 有關計算、校核等。
二、設計依據(jù)
1．課題來源：鹽城拖拉機制造有限公司
2．產(chǎn)品名稱：1G-160型拔桿粉碎還田機
3．相配套的黃海金馬－500型四輪拖拉機的有關技術數(shù)據(jù)
（1）動力輸出軸傳速(轉(zhuǎn)/分) ： 540/720(1000)雙速
（2）軸距：1944 mm，前輪距：1250-1500 mm; 后輪距：1300-1600 mm；
（3）前輪胎：8.3-24 mm，后輪胎：14.9-30 mm；
（4）動力輸出軸離地高度：615mm；
（5）行駛速度（km/h）： 0.32-30.2；
4．1G-160型拔桿粉碎還田機主要技術參數(shù)
（1）粉碎主軸轉(zhuǎn)速：1400~1800r/min； 拔桿主軸轉(zhuǎn)速：200~300r/min；
（2）幅寬：160cm；
（3）秸稈拔凈率： ＞96% ；
（4）秸稈切碎長度： 10～30毫米占9成以上；
（5）生產(chǎn)率： 5～7畝/小時
7．產(chǎn)品壽命：按5年，每年工作800小時計算。
三、設計要求
1． 該機的性能指標應符合相關技術要求；
2．與主機聯(lián)接方式：采用后置式三點懸掛聯(lián)接；
3．傳動方式：采用皮帶和齒輪傳動等；
3．要求拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對位置可調(diào)。設計時注意重心位
置，與主機聯(lián)接后盡可能達到前后平衡，以減輕負荷量和提高安全性能。
4．拔桿粉碎還田機與拖拉機聯(lián)接作業(yè)時，萬向傳動軸偏置角度不得大于15°。田間過
埂時，刀端離地高度在150～250mm之間，此時萬向傳動軸角度不得大于30°。切
斷動力后，拔桿粉碎還田機最大提升高度達刀端離地250mm以上；
5．設計圖樣總量：折合成A0幅面在3張以上；工具要求：應用計算機軟件繪圖；過
程要求：裝配圖需提供手工草圖；
6．畢業(yè)設計說明書按相關要求編寫；
7．查閱文獻資料10篇以上，并有不少于3000漢字的外文資料翻譯；
8．到相關單位進行畢業(yè)實習，撰寫不少于3000字實習報告；
9．撰寫開題報告。
四、畢業(yè)設計物化成果的具體內(nèi)容及要求
1．畢業(yè)設計說明書要求：
按教務處畢業(yè)設計（論文）格式規(guī)范統(tǒng)一編排、打印，字數(shù)不少于1萬字。
2．設計圖紙要求：
1）總裝圖 1 張
2）田間作業(yè)狀態(tài)圖 1 張
3）拔桿部件圖 1 張
4）其它零件圖 若干張（待指定）
3．外文資料翻譯（英譯中）要求
1）外文翻譯材料中文字不少于3000字；
2）內(nèi)容必須與畢業(yè)設計課題相關；
3）所選外文資料應是近10年的文章，并標明文章出處。
五、畢業(yè)設計（論文）進度計劃
起訖日期
工作內(nèi)容
備 注
3月8日～3月9日
布置任務
3月10日～3月22日
調(diào)查研究，畢業(yè)實習
3月23日～4月5日
方案論證，總體設計
4月6日～4月19日
技術設計（部件設計）
4月20日～5月14日
工作設計（零件設計）
5月15日～5月31日
撰寫畢業(yè)設計說明書
6月1日～6月4日
畢業(yè)設計預答辯
6月5日～6月12日
修改資料
6月13日～6月15日
評閱材料
6月16日～6月18日
畢業(yè)答辯
6月19日～6月21日
材料整理裝袋
六、主要參考文獻
1. 王文斌．機械設計手冊[J]．北京：機械工業(yè)出版社，2004.8.
2. 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院.農(nóng)業(yè)機械手冊（上冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社,
1988.
3. 桑正中.農(nóng)業(yè)機械學（上冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社,1985.
4. 吳宗澤.機械結(jié)構設計[M].北京：機械工業(yè)出版社,1988.
5. 北京農(nóng)業(yè)工程大學.農(nóng)業(yè)機械學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,1999.
6. 辛一行.現(xiàn)代機械設備設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,1996.
7. 李益民.機械制造工藝設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,1995.
8. 胡家秀.機械零件設計實用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,1999.
9. 周開勤.機械零件手冊[M].第四版.北京：北京教育出版社,1994.
七、其他
八、專業(yè)系審查意見
系主任：
年 月 日
九、機械工程學院意見
院長：
年 月 日
5
畢業(yè)實習報告
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名
班 級
學 號
指 導 教 師
日 期
實習報告
一、 概述
今年開學,學院為了使我們更多了解機電產(chǎn)品、設備，提高對機電工程制造技術的認識，加深機電在工業(yè)各領域應用的感性認識，開闊視野，了解相關設備及技術資料，熟悉典型零件的加工工藝，特意安排了我們到幾個擁有較多類型的機電一體化設備，生產(chǎn)技術較先進的工廠進行生產(chǎn)操作實習。
本次實習的主要目的是培養(yǎng)我們學生的動手能力,更好的將書本上的理論知識和生產(chǎn)實踐相結(jié)合,讓我們增加對柴油機機體、組合機床、夾具等的感性認識。通過實踐,培養(yǎng)了我們的動手能力和綜合分析能力,使我們加深了對結(jié)構的認識,鞏固了課堂教學效果,進一步培養(yǎng)了觀察能力和分析能力,促進了團隊合作精神。
二、實習過程
3月13日開始早上我們?nèi)チ私瓌蛹瘓F由于時間的限制我們一組主要以見識，參觀大型的機床和各種工用機械。下午去了恒力集團，這個是新造的工廠，里面主要以數(shù)控為主，還有精密機床，數(shù)控的一體化控制，還有潔凈的工作環(huán)境讓我們對原有的觀念有了重新的認識。接下來的幾天我們?nèi)チ他}城市機床有限公司，江蘇悅達鹽城拖拉機廠等工廠。
三、實習內(nèi)容
（1）在為期兩周的實習過程中，我們首先去了江蘇省鹽城市機床有限公司，該公司是由原國有企業(yè)鹽城市機床廠改制而成的?，F(xiàn)有職工1300多人，主要產(chǎn)品有數(shù)控車床，ZY3725搖臂鉆床，ITX系列銑削頭，TC-630系列臥式強力銑床以及各類專機等18大系列，160多個規(guī)格。年產(chǎn)量9000臺，產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外。我們先后來到了裝配車間，機加工車間，清洗車間，熱處理車間，齒輪車間，大件加工車間，鉆磨車間，在此期間我們和工人師傅進行了交流，如他們告訴我們那道工序叫劃線，是在一個圓柱形毛坯上把一些定位孔準確的用線劃出來，以便機加工。同時還有我們最為關心的就業(yè)問題，看到他們在工廠里頂著酷暑，辛勤的工作，工資也不過一千剛出頭。我們原本以為那些操作數(shù)控機床一個人操作2～3臺的工資也只有一千多。在此我們還了解了如CDBZ1114工件的主要加工工序：銑→切→鉆→鉗；變速箱工藝過程為：淬火→磨→打孔→插孔→磨。
（2）江動集團，.該廠主要以生產(chǎn)M-級磨床7130H、7132H，是目前國內(nèi)比較大型的機床制造廠之一，在實習中我們首先聽取了一系列關于實習過程中的安全事項和需注意的項目，在機械工程類實習中,安全問題始終是擺在第一位的，然后通過該廠總設計師的總體介紹.粗略了解了該廠的產(chǎn)品類型和工廠概況，也使我們明白了在該廠的實習目的和實習重點。
在接下來的一端時間,我們分三組陸續(xù)在通機車間、專機車間和加工車間進行生產(chǎn)實習。在通機車間，該車間負責人帶我們參觀了他們的生產(chǎn)裝配流水線，并為我們詳細講解了平面磨床個主要零部件的加工裝配工藝和整機的動力驅(qū)動問題以及內(nèi)部液壓系統(tǒng)的一系列構造.我最感興趣的應該是該平面磨床的液壓系統(tǒng)，共分為供油機構,執(zhí)行機構，輔助機構和控制機構.從不同的角度出發(fā)，可以把液壓系統(tǒng)分成不同的形式.按油液的循環(huán)方式，液壓系統(tǒng)可分為形式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)是指液壓泵從油箱吸油，油經(jīng)各種控制閥后，驅(qū)動液壓執(zhí)行元件，回油再經(jīng)過換向閥回油箱。這種系統(tǒng)結(jié)構較為簡單，可以發(fā)揮油箱的散熱、沉淀雜質(zhì)作用，但因油液常與空氣接觸，使空氣易于滲入系統(tǒng)，導致機構運動不平穩(wěn)等后果。開式系統(tǒng)油箱大，油泵自吸性能好。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的進油管直接與執(zhí)行元件的回油管相連，工作液體在系統(tǒng)的管路中進行封閉循環(huán)。其結(jié)構緊湊，與空氣接觸機會少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動較平穩(wěn),但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)復雜，因無油箱，油液的散熱和過濾條件較差。為補償系統(tǒng)中的泄漏，通常需要一個小流量的補油泵和油箱.由于閉式系統(tǒng)在技術要求和成本上比較高,考慮到經(jīng)濟性的問題,所以該平面磨床采取開始系統(tǒng),外加一個吸震器來平衡系統(tǒng). 現(xiàn)代工程機械幾乎都采用了液壓系統(tǒng)，并且與電子系統(tǒng)、計算機控制技術結(jié)合，成為現(xiàn)代工程機械的重要組成部分,怎樣設計好液壓系統(tǒng),是提高我國機械制造業(yè)水平的一項關鍵技術.在專機車間,對專用磨床的三組導軌,兩個拖板等特殊結(jié)構和送料機構及其加工范圍有了進一步的加深學習,比向老師傅討教了動力驅(qū)動的原理問題,獲益非淺.在加工車間,對龍門刨床,牛頭刨床等有了更多的確切的感性認知,聽老師傅們把機床的五大部件:床身,立柱,磨頭,拖板,工作臺細細道來,如孢丁解牛般地,它們的加工工藝,加工特點在不知不覺間嵌們我們的腦袋。
在通機工廠的實習,了解了目前制造業(yè)的基本情況,只是由于機械行業(yè)特有的技術操作熟練性和其具有的較大風險性,很遺憾地,不能多做一些具體實踐的操作,但是觀察了一臺機床的各個零件的生產(chǎn)加工過程及其裝配過程,使許多自己從書本上學的知識鮮活了起來,明白了本專業(yè)在一些技術制造上的具體應用。
后面我們陸續(xù)參觀了恒力集團，江蘇悅達鹽城拖拉機廠等在里面我們看到、的和接觸的都讓我們耳目一新，工程師的介紹，工人的流水線的作業(yè)，還有排放整齊的拖拉機，讓我們這些參觀者為止新穎！尤其看到平時接觸不到的零件，比如說發(fā)動機等等，就這樣為期一周的實習結(jié)束了,該次實習,真正到達機械制造業(yè)的第一前線,了解了我國目前制造業(yè)的發(fā)展狀況也粗步了解了機械制造也的發(fā)展趨勢.在新的世紀里,科學技術必將以更快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個領域中,而這一切都將大大拓寬機械制造業(yè)的發(fā)展方向。
（3） 江蘇恒力組合機床有限公司（原鹽城市紅旗機床廠）成立于1958年，2001年完成了企業(yè)民營化改制。現(xiàn)為中國機床工具協(xié)會理事單位，組合機床分會副理事長單位，公司主要產(chǎn)品有ZHX、ZH1X系列銑削組合機床、ZHX160轉(zhuǎn)盤銑床、VMC2000數(shù)控龍門鏜銑床及加工中心、鋼簾線設備、汽車發(fā)動機專用機床及生產(chǎn)線。主導產(chǎn)品主要服務于國內(nèi)汽車零部件制造行業(yè)，近40年來為國內(nèi)汽車、拖拉機、柴油機、農(nóng)機、飛機制造、機床、工程機械、紡機、模具、摩托車等行業(yè)提供了各類組合機床4000多臺，通用部件15000多臺。主導產(chǎn)品銑削組合機床的產(chǎn)銷量已連續(xù)十多年在國內(nèi)市場占有率達50%以上。
新開發(fā)的數(shù)控龍門鏜銑床及加工中心技術改造項目，計劃總投資1.5億元。預計到2010年實現(xiàn)年產(chǎn)VMC系列數(shù)控龍門鏜銑床150臺，新增銷售收入3.3億、稅收3000萬、利潤3300萬。成為國內(nèi)中型數(shù)控龍門鏜銑床的主要生產(chǎn)基地。公司主要設備有DIXI座標鏜床，大型導軌磨床，精密主軸磨床，瑞士小孔磨床，迪克斯鏜床，恒溫車間加工中心，三維CAD優(yōu)化設計，三座標精密測量儀。
(4) 江蘇悅達鹽城拖拉機廠是中國中、小馬力拖拉機的重點企業(yè)之一，具備年生產(chǎn)能力8萬臺手扶拖拉機和3萬臺輪式拖拉機的能力。它的加工工藝先進，測試手段齊全，質(zhì)量保證，體系完善，具有較強的產(chǎn)品開發(fā)和制造能力，據(jù)我從老是那了解小拖是2萬元左右每臺，大拖是剛研制出來的，性能有了很大的提高，抓土能力強。剛批量生產(chǎn)8萬多元每臺。25－40馬力的拖拉機有2501 2541 3001 3041 3501 3541，40－80馬力的拖拉機有4001 4041 4051 4541 5001 5041 5501 5541 7501 7541 80 8001804.我們參觀了整條拖拉機裝配流水線。我們先后來到了大件裝配車間、齒輪箱體加工車間、液壓挖掘機車間、鍛壓車間、裝配車間。其中有道工序是將整個動力裝置用吊環(huán)吊起來放進水池里。一開始不懂，然后想想再聽旁邊同學一說是檢查氣密性的，這時才恍然大悟，感覺這就是書本知識的運用，鍛壓車間有一大型鍛壓機床，其中有幾道工序是沖－大－小孔。師傅介紹說不能同時將他們沖出來，以為有沖力可能將小孔沖扁，最后我們看了沖焊接件電泳涂裝生產(chǎn)線：上件→熱水洗→除油除銹→熱水洗→水洗→中和→水洗→光調(diào)→磷化→水洗→純水洗→電泳→零次水洗→UF1洗→UF2洗→純水洗→電泳烘干→靜電噴涂→補漆流平→面漆烘干→下件。
. 四、 機械未來發(fā)展的分析
歷時一周的實習結(jié)束,該次實習,真正到達機械制造業(yè)的第一線，了解了我國目前制造業(yè)的發(fā)展狀況也初步了解了機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢，在新的世紀里，科學技術必將以更快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個領域中,而這一切都將大大拓寬機械制造業(yè)的發(fā)展方向。
它的發(fā)展趨勢可以歸結(jié)為“四個化”：柔性化、靈捷化、智能化、信息化，即使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換產(chǎn)品的需要,使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性，使生產(chǎn)推向市場的時間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制造靈活多變的靈捷化,還有使制造過程物耗,人耗大大降低,高自動化生產(chǎn)，追求人的智能于機器只能高度結(jié)合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價值的信息化。
當然機械制造業(yè)的四個發(fā)展趨勢不是單獨的，它們是有機的結(jié)合在一起的，是相互依賴，相互促進的。同時由于科學技術的不斷進步，也將會使它出現(xiàn)新的發(fā)展方向。前面我們看到的是機械制造行業(yè)其自身線上的發(fā)展。然而，作為社會發(fā)展的一個部分，它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結(jié)合。21世紀機械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。它將使人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動，智能化促進柔性化，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應能力。當然這一切還需要我們大家進一步的努力。
五、 實習感想
本學期結(jié)束時，學校組織了畢業(yè)班的的學生參加工廠實習。我們在老師的帶領下先后到了鹽城市機床有限公司、江動集團、恒力機床有限公司、悅達拖拉機廠等工廠參觀實習。每到一家單位，帶隊老師都給我們詳細介紹這家單位的產(chǎn)品以及生產(chǎn)機床的性能。兩個星期的實習下來，我們收獲很多。學到了許多在課堂和課本上學不到的知識，以前在課本上學的一些書面知識就以為自己有點分量了，通過幾天的工廠實習才發(fā)現(xiàn)以前掌握的一點知識是遠遠不夠的。
我們都是畢業(yè)班的學生，馬上就面臨著畢業(yè)。如果就靠以前在書本掌握的一點知識就到單位去的話，那是根本不可能的事。在工廠里面看那些工人師傅們熟練的操作機床，雖然他們的文化程度不如我們，但是我想如果我們現(xiàn)在去做同樣的工作肯定做的不如他們?，F(xiàn)在我明白我們干機械這一行的需要的技術不是一天兩天能熟練的。需要長期的經(jīng)驗的積累，才能掌握。
通過這次實習,使我們更加鞏固、印證、加深、擴大了已學過的基礎理論和部分專業(yè)知識,并且通過實習,使我們了解和掌握本專業(yè)基本的生產(chǎn)實際知識,為后繼的畢業(yè)設計打下了良好的基礎。同時,這次實習使我們了解工廠的組織情況、管理方法及車間與有關科室的關系,使我們對工廠的組織管理機構有一個初步的認識。這些都將會使我們能夠更快的適應即將到來的畢業(yè)設計和以后的工作。
畢業(yè)設計
開題論證報告
專 業(yè) 機械制造設計及其自動化
學生姓名
班 級
學 號
指導教師
完成日期
課題名稱：秸稈粉碎還田機的設計與計算
一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
1.課題來源：
本課題來源于生產(chǎn)實際。1BF-160型拔桿粉碎還田機與黃海金馬-50型拖拉機相匹配，能夠?qū)⒚藁ā⒂衩椎冉斩掃B根拔起后粉碎還田，以變廢為肥和方便于后茬作物的種植。本課題是在現(xiàn)有機型“錘爪式粉碎還田機” 的基礎上改進設計，主要研究和解決秸稈在粉碎前如何連根拔起等問題。
2.課題研究的主要內(nèi)容：
1）設計總體方案：在現(xiàn)有機型“錘爪式粉碎還田機” 的基礎上，融合“拔棉桿機的技術，使之兩機合一，以達到一次性完成拔桿、粉碎和還田作肥的目的;
2）繪制總裝圖、田間作業(yè)狀態(tài)圖;
3）設計零部件： 包括繪制拔棉桿部件圖，繪制傳動軸、齒輪、帶輪、齒輪箱體零件圖等。主要零件進行強度計算和校核。
3．國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述：
1）國外在保護性耕作技術的實施中，并不過分強調(diào)完全的免耕(零耕作)，而是多采用覆蓋耕作、少耕與免耕播種相結(jié)合，覆蓋耕作、少耕被作為保護性耕作技術路線中必不可少的環(huán)節(jié)，這樣做并不僅只是為了防止秸稈對播種機的堵塞，而是基于這種做法對作物生長有利的科學實踐與認識，收到較好的效果 。
2）美國保護性耕作機具是配套的、構成系列產(chǎn)品，保護性耕作機具的研制與使用被放在很重要的位置。我國對免耕播種機的研制與發(fā)展很重視，將耙、除草機、深松機等耕作機具放在相對次要的位置。實際上，美國的保護性耕作機具在設計上并不要求將秸稈切得很碎，不使用秸稈粉碎機和旋耕機。而我國為了解決免耕播種機的堵塞問題，不得不大量使用秸稈粉碎機和旋耕機，正是因為我國缺乏開發(fā)像美國那樣的保護性耕作配套機具。因此，建議引進美國保護性耕作機具的主要類型為：條狀少耕機(Min-Ti ll Ripper)、松土除草機(Cultivators) 和聯(lián)合作業(yè)機(Combination Tools)。
3）我國從80年代開始就有不少企業(yè)從事農(nóng)作物秸稈粉碎還田的研究與生產(chǎn)。到1998
年，全國擁有各種秸稈粉碎還田機11萬臺，較上年增加 2.79萬臺；1998年全國推廣秸稈粉碎還田面積1040萬公頃，較上年增長了309萬公頃。
總體歸納起來，秸稈粉碎還田機的發(fā)展趨向，有以下幾個主要方面。
⑴大中型拖拉機配套機型成為發(fā)展的方向。
以往我國的秸稈粉碎還田機主要是配套小型四輪拖拉機的，與大知中型拖拉機相配套的秸稈還田機的數(shù)量增長較快，大中機型成為主要發(fā)展方向。原因是配套小四輪的小型還田機，生產(chǎn)效率低，粉碎效果亦不太理想。另外，目前農(nóng)民購買秸稈還田機也想像購買聯(lián)合收割機一樣，把還田機作為一種賺錢的工具。在河南省，機械粉碎秸稈還田每畝收費達10元，1臺6000余元的秸稈還田機，一年作業(yè)兩個季度，基本上就可以收回投資。因而，農(nóng)民愿意購買作業(yè)效率高，作業(yè)質(zhì)量好的大中型秸稈還田機。
⑵新商品開發(fā)進程加快
過去我國的秸稈粉碎還田機主要是臥式結(jié)構的甩刀式或錘爪式兩種。而近兩年，新機型涌現(xiàn)出很多。
從結(jié)構上看，有天津市富康農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司研制開發(fā)的新型鞭式秸稈根茬切碎還田機，其刀具為仿三節(jié)鞭式，爆發(fā)力大，不僅能粉碎地上的秸稈，還可以切碎地下的玉米根茬；河北省欒城縣農(nóng)機所研制的立式雙軸切碎機。懸掛于拖拉機前部，雙軸垂直于地面，對于玉米等作物秸稈，也有較好的切碎效果。
從原理講，山東定陶縣興農(nóng)機械廠的玉米秸稈還田機則改變過去習慣的旋轉(zhuǎn)刀式原理，采用了剪切式原理，采用了剪切式原理，用上下運動的切刀把玉米秸稈切成了3-5厘米的短節(jié)。
⑶秸稈還田機的功能在擴展，走向復合式作業(yè)。
傳統(tǒng)的秸稈粉碎還田只能完成秸稈粉碎一項作業(yè)。無論式片刀還是錘刀都不能入土。而如今，秸稈還田機除了粉碎地表上的秸稈外不少機型還可以完成滅茬作業(yè)。如前面提到的天津富康農(nóng)業(yè)開發(fā)公司的新型鞭式秸稈根茬切碎還田機，還有山東鄆城黃泥崗工業(yè)集團公司的jc-118型分離式秸稈滅茬還田機，山東滕州市豐田機械有限公司的jhm-130型玉米秸稈還田滅茬機等。既可以粉碎秸稈，又可以完成對玉米根茬的破碎作業(yè)。
⑷聯(lián)合收割機增設秸稈切碎裝置
目前我國生產(chǎn)的小麥聯(lián)合收割機，基本上都沒有配置秸稈切碎裝置。而現(xiàn)在小麥收割機在我國又有很大的保有量，因此，不少企業(yè)便盯上它。因此，不少企業(yè)對秸稈還田機進行了改進，變換刀片或改變轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)既能粉碎玉米秸稈，又能粉碎小麥秸稈的要求。現(xiàn)在看來，大部分機型也能滿足這一要求，只是粉碎小麥秸稈的效果尚不夠理想。
同時，還有一些單位正在進行將秸稈還田機與播種機或與深松機相結(jié)合的嘗試，以此來增加還田機的功能，從單一的秸稈還田，向滅茬、播種或深松作業(yè)等的復合作業(yè)方向發(fā)展。擴展功能，提高效益，節(jié)省成本，這也是秸稈粉碎還田機發(fā)展的必然方向，市場競爭的必然結(jié)果?！?
二、本課題擬解決的問題
1．撥桿刀輥與與粉碎還田機構的結(jié)合問題；
2．拔桿粉碎還田機與拖拉機聯(lián)接方式、配置方式以及傳動方式；
3．要求拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對位置可調(diào)。；
4．重心問題：要求拔桿粉碎還田機與主機聯(lián)接后盡可能達到前后平衡，以減輕負荷量和提高安全性能；
5．拔桿粉碎還田機與拖拉機聯(lián)接作業(yè)時，萬向傳動軸偏置角度不得大于15°。田間過埂時，刀端離地高度在150～250mm之間，此時萬向傳動軸角度不得大于30°；切斷動力后，拔桿粉碎還田機最大提升高度達刀端離地250mm以上；
6.有關性能指標滿足農(nóng)藝規(guī)范；
7.結(jié)構緊湊，效率高，滿足國家標準。
三、解決方案及預期效果
解決方案：
1.在秸稈粉碎裝置的前端安裝拔桿刀輥，通過側(cè)邊傳動機構與粉碎刀輥實現(xiàn)連接和傳動；
2.拔桿粉碎還田機與拖拉機之間采用三點懸掛聯(lián)接、偏置和側(cè)邊傳動方式；
3.拔桿和粉碎刀輥設計為可拆卸機構，使拔桿刀輥相對于粉碎刀輥位置可調(diào)；
4.拔桿刀軸采用空心軸，以增加其彈性和減輕重量。
5.采用Matlab優(yōu)化排列，使重心盡可能前移，使萬向軸的傳動角度盡可能小，使過埂時尾部盡可能臺高；
6.盡量采用標準件、外購件，以降低制造成本和增加制造質(zhì)量；
預期效果：
1. 既能拔桿也能粉碎秸稈，實現(xiàn)拔稈、粉碎、還田復式作業(yè)；
2. 更換刀輥方便可靠，使用靈活安全；
3. 各項性能指標滿足農(nóng)藝要求；
4. 各零部件的設計及圖紙的繪制符合國家標準規(guī)定。
四、課題進度安排
3月10日～3月22日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
3月23日～4月5日．開題階段。
提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。
4月6日～5月14日． 設計初稿階段。
完成總體設計圖、部件圖、零件圖。
5月15日～5月31日． 中期工作階段。
完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。
6月1日～6月4日．畢業(yè)設計預答辯。
6月5日～6月12日．畢業(yè)設計整改。
圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。
6月13日～6月15日．畢業(yè)設計材料評閱。
6月16日～6月18日．畢業(yè)答辯。
6月19日～6月21日．材料整理裝袋。
五、指導教師意見
年 月 日
六、專業(yè)系意見
年 月 日
七、學院意見
年 月 日
4
目 錄
1 前言 1
2 總體設計 2
2.1拔桿粉碎還田機與拖拉機的聯(lián)結(jié) 2
2.2 拔桿粉碎還田機的配置 2
2.3 拔桿部分 3
2.3.1拔桿機現(xiàn)狀 3
2.3.2 對拔桿機的要求 4
2.3.3 本課題拔桿機選擇 4
2.3.4 拔桿機工作原理 5
2.3.5 本課題拔桿機的技術解決方案 5
2.3.6 本拔桿機的優(yōu)點 6
2.3.7 通軸刨刀的設計 7
2.2.8拔桿刀軸入土深度可調(diào)設計...........................................7
3 部件設計 8
3.1 側(cè)邊齒輪箱總成 8
3.2 刀軸總成 9
4 設計計算 10
4.1 運動計算 10
4.2動力計算 11
4.3 主要零件的應力計算及強度校核 15
4.3.1 圓錐齒輪主要零件的應力計算及強度校核 15
4.3.2直齒圓柱齒輪 17
4.4 軸與齒輪的計算.....................................................22
5 使用維護與保養(yǎng) ... 27
6 結(jié)論 29
參考文獻 30
致 謝...............................................................31
附 錄...............................................................32
1前言
機械化秸稈粉碎直接還田技術, 就是用秸稈粉碎機將摘穗后的玉米及高粱、小麥等農(nóng)作物秸稈就地粉碎, 均勻地拋灑在地表, 隨即翻耕入土, 使之腐爛分解,直接還田。這種機械化秸稈粉碎直接還田技術, 不僅能夠改善土壤結(jié)構, 增加土壤有機質(zhì)含量, 減少病蟲害, 培肥地力, 延緩土壤板結(jié), 增強保水保肥能力, 而且能夠爭搶農(nóng)時, 節(jié)省勞動力, 減輕農(nóng)民朋友的勞動強度, 同時也是充分利用秸稈資源、減少秸稈焚燒、保護大氣環(huán)境、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、實現(xiàn)有機農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要保證。
發(fā)達國家在還田機具的研制和生產(chǎn)上起步較早，美國萬國公司于20世紀60年代初首次在聯(lián)合收割機上采取切碎機對秸稈進行粉碎還田，其后研制了與90KW拖拉機配套的60型秸稈切碎機。英國在20世紀80年代初在收獲機上對秸稈進行粉碎，并采用梨式耙進行深埋。日本采用的是半喂式聯(lián)合收割機后面安裝切草裝置，一次能完成收獲和秸稈粉碎。我國機械化秸稈還田回收起源于20 世紀80 年代，發(fā)展速度較慢，主要開發(fā)的產(chǎn)品是與中小型拖拉機配套使用的秸稈粉碎還田機具。
目前國內(nèi)生產(chǎn)的秸稈還田機械種類繁雜, 且功能單一, 有的只粉碎秸稈不能滅茬, 或秸稈粉碎后不能充分掩埋, 撒落在地表, 不易漚制, 影響播種和種子發(fā)芽。若秸稈粉碎和旋耕滅茬分兩次作業(yè), 又會增加作業(yè)成本。同時, 現(xiàn)有機具作業(yè)時還存在運轉(zhuǎn)平穩(wěn)度差, 動力傳遞可靠系數(shù)小, 無安全保障, 秸稈粉碎率低, 不能鏟除作物根茬等缺陷。
本課題所設計的秸稈粉碎還田機是為金馬-500型拖拉機配套設計的農(nóng)機具，該農(nóng)機具具有拔桿和粉碎的作用。可以把拔桿機和粉碎機技術運用于同一臺機子上，設計、計算與50馬力輪式拖拉機相匹配的拔稈粉碎還田機的傳動系統(tǒng)和動力參數(shù)；設計與拖拉機懸掛以及連接的機構；設計拔桿機和粉碎兩個組成部件以及一個傳動系統(tǒng)的結(jié)構，繪制部件圖。最終設計的拔稈粉碎還田機能夠達到, 拔桿機和粉碎兩個工作部件，能各自獨立作業(yè)，共用一個傳動系統(tǒng)，即通過換裝不同的組成部件可實現(xiàn)不同項目的作業(yè)，由于該產(chǎn)品具有一機兩用的功能，因此具有較好地適用性和一定先進性。
2總體設計
設計的總體方案，在現(xiàn)有的機型“錘爪式粉碎還田機” 的基礎上，融合“拔棉桿機的技術，使之兩機合一，以達到一次性完成拔桿、粉碎和還田作肥的目的。
粉碎還田機包括萬向節(jié)傳動總成，整體主梁懸掛總成、中央齒輪箱、側(cè)支承、刀軸和機罩總成。中央齒輪箱由動力輸入軸、動力輸入軸軸承殼，主動傘齒輪、從動傘齒輪、動力輸出軸、承殼、箱體、箱蓋、軸承、油封和螺栓組成。其特征是動力輸入軸軸承殼向齒輪箱的前上方伸出與整體主梁懸掛總成聯(lián)接，動力輸出軸伸出動力輸出軸軸承殼與刀軸聯(lián)接。在錘爪式粉碎還田機機殼上裝一齒輪箱，由中央齒輪箱經(jīng)帶傳動系統(tǒng)傳到拔桿齒輪箱，在齒輪箱里經(jīng)齒輪傳動傳到拔桿刀軸。
粉碎還田機按普通的分類方式大致可以分為臥式和立式，由于臥式的使用比較普遍，所以本次課題的粉碎還田機選擇臥式。
2.1 拔桿粉碎還田機與拖拉機的聯(lián)結(jié)
作業(yè)機和拖拉機的聯(lián)結(jié)方式有：懸掛式、半懸掛式、牽引式等幾種。懸掛式掛接是用拖拉機上的懸掛機構將作業(yè)機與拖拉機聯(lián)結(jié)在一起成為作業(yè)機組，機組在道路上行進或在地頭轉(zhuǎn)彎時，利用拖拉機的液壓機構將作業(yè)機全部或局部提起，這種掛接方式，不僅是在移動狀態(tài)下進行工作的各種機械如犁、耙、中耕機、播種機、噴霧機、收獲機等已經(jīng)廣泛采用，而且對于某些固定作業(yè)的機械在移動地點時，也采用了這種技術。
懸掛式機組具有許多優(yōu)點：
a．機動性高 作業(yè)機在懸起后，由于機器本身不與地面接觸，因而拖拉機不因帶有農(nóng)具而影響它的原有的機動性，轉(zhuǎn)向方便靈活，回轉(zhuǎn)半徑小，空行時間少，道路行駛速度高，機組的通過性能好。
b．結(jié)構簡單，重量輕 懸掛式作業(yè)機因系直接與拖拉機結(jié)成一體，不需設置行走輪、牽引裝置和工作部件提升機構。故結(jié)構緊湊，可節(jié)約鋼材，減輕機器重量，減低制造成本。
c．可以改善拖拉機的牽引性能 由于懸掛式作業(yè)機是和拖拉機結(jié)成一體，因此作業(yè)機的重量以及工作阻力的鉛垂分力，都有可能轉(zhuǎn)移到拖拉機上，增加拖拉機后輪的載荷，從而提高拖拉機輪胎與土壤附著力。
由此，本設計確定為全懸掛方案。
2.2 拔桿粉碎還田機的配置
拔桿粉碎還田機有正配置和偏配置，根據(jù)任務書要求選擇正配置。
拔桿粉碎還田機采用兩極或多級減速，其最后一級傳動裝置的配置有兩種方案：
a．側(cè)邊傳動；
b．中間傳動。
比較：中間傳動多用于正配置的拔桿粉碎還田機，動力從中間傳至刀軸，整機受力均勻，剛性好，但有漏粉碎現(xiàn)象，需裝備換擋裝置和漏粉碎裝置，因此齒輪箱結(jié)構復雜。側(cè)邊轉(zhuǎn)動都用于偏至的旋耕機，作業(yè)是不漏粉碎，容易調(diào)速。對于本科題第一方案較好。
因此，整體設計為拔桿粉碎還田機，采用三點懸掛式與拖拉機連接，偏配置側(cè)邊傳動。
圖2-1拔桿粉碎還田機機動原理圖
拔桿粉碎還田機與拖拉機聯(lián)接作業(yè)時，萬向傳動軸偏置角度不得大于15°。田間過埂時，刀端離地高度在150～250mm之間，此時萬向傳動軸角度不得大于30°。切斷動力后，拔桿粉碎還田機最大提升高度達刀端離地250mm以上；動力輸出軸離地615mm。
2.3拔桿部分
起拔機構是棉柴收獲機的關鍵部件，起拔性能的好壞，對于以后的作業(yè)直接影響整機的性能。
拔桿機主要用于玉米和棉柴的拔除作業(yè)?，F(xiàn)有的各種拔桿機雖然作業(yè)質(zhì)量能基本滿足農(nóng)藝要求，但結(jié)構復雜、價格高、通過性差、操作不方便，推廣工作受到了一定限制。針對上述情況我們研制了拔桿粉碎還田機。
2.3.1拔棉桿的現(xiàn)狀
我國雖然自60 年代中期就開始了對棉柴收獲機械的研制工作, 但由于種種原因, 至今還沒能研制成功一種理想的機型, 推向市場, 應用于棉田。所以廣大棉農(nóng)還是“面向黃土, 背朝天”, 據(jù)測定, 人工用手拔棉柴的提拔阻力為40～120 kg/ 株, 可見其勞動強度特別大。面對廣大棉農(nóng)的呼聲, 加速研制棉柴收獲機械, 應得到有關領導部門和農(nóng)機科研單位的高度重視和支持, 盡快研制、開發(fā)出較理想的、適宜我國農(nóng)藝要求的機型, 早日實現(xiàn)棉柴收獲機械化。
我國現(xiàn)在研制的棉柴收獲機械的“收獲”, 是指把摘拾完棉絮、扎根于土壤中并處于生長狀態(tài)的棉柴, 用鏟切或提拔的方法, 使棉根脫離土壤, 弄到地面上來。到目前為止, 還都是單純地進行“收獲”作業(yè), 沒有考慮到“聯(lián)合收獲”的問題, 如“收獲”、撿拾、集束、打捆、運輸、切斷及粉碎等一次完成。
A．機型
我國研制的棉柴收獲機械按結(jié)構設計分, 有懸掛式、牽引式、鋤鏟式、拔輥式、鏈條式、連桿式和圓盤式等。就目前看, 多數(shù)傾向于與動力機配置采用前懸掛式, 起拔機構采用拔輥式。
B．種類
按收獲原理分, 我國研制的棉柴收獲機械歸納起來可分為兩大類, 即鏟切式和提拔式。
a．鏟切式收獲機械。這類機械的收獲部件, 一般設計成一個特殊形狀的大鋤鏟, 工作時使鏟入土一定深度穿行, 由此切斷棉根,并使棉柴向上抬起, 有的后面牽引一耬耙, 把棉柴集成堆。這種棉柴收獲機械結(jié)構簡單, 制造和使用容易, 但消耗動力大, 殘留棉根較多, 鋪放不整齊, 棉農(nóng)不太歡迎。
b.提拔式收獲機械。這類機械的收獲部件多數(shù)采用對輥式, 也有的采用連桿式、圓盤式或是鏈條式。這類機械的工作過程是當動力機前進時, 起拔部件遇到棉柴即能迅速把它夾住, 在動力機繼續(xù)前進的同時, 起拔部件把棉根從地下提拔到地面上來, 然后由輸送機械把棉柴從機械側(cè)面送出, 成條狀斜躺在地面上。這類機械結(jié)構較復雜,消耗動力較少, 殘留棉根較少, 鋪放整齊, 棉農(nóng)較歡迎。我國70 年代研制的棉柴收獲機械多數(shù)是利用鏟切原理設計制造的, 與動力機的配置多采用后牽引式。90 年代研制的棉柴收獲機械, 多數(shù)是利用提拔原理設計制造的, 與動力機的配置多采用前懸掛式, 這便于操這便于操作者觀察、使用。由于棉柴長勢特殊,沒有一定規(guī)律, 主稈與枝杈堅硬如木材, 要實現(xiàn)機械收獲, 確實難度很大。
本課題目的在于提供一種與粉碎還田機結(jié)合，能使之兩機合一，以達到一次性完成拔桿、粉碎和還田作肥的目的。
2.3.2 對拔桿機的要求
要求拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對位置可調(diào)。設計時注意重心位置，與主機聯(lián)接后盡可能達到前后平衡，以減輕負荷量和提高安全性能。
2.3.3 本課題拔桿機的選擇
目前使用較多的是一種圓盤式拔棉柴機, 靠的是把棉柴卡入圓盤上的鋸齒內(nèi), 通過拖拉機的前進, 利用地輪傳遞扭矩使得圓盤轉(zhuǎn)動與機具前進的差值, 達到拔和拉的效果來拔出棉柴。在土壤較干情況下, 由于地輪傳遞的力矩有限, 拔斷率和漏拔率太高。為了提高拔凈率, 降低拔斷率, 采用旋耕機的工作原理( 即由拖拉機的動力輸出軸通過傳動系統(tǒng)將動力以扭矩的形式直接作用于通軸刨刀, 使之做旋轉(zhuǎn)運動, 切入土中使作物根茬可以翻出來) , 旋轉(zhuǎn)的通軸刨刀切入土壤3 cm～5 cm 深, 直接作用于作物的根部, 達到拔和刨的效果來拔出棉柴。這樣即使在土壤較干的情況下, 也會提高拔凈率, 降低拔斷率。拔棉柴時受力工作原理如圖2-2 所示。
圖2-2 拔棉柴時受力工作原理圖
2.3.4 拔棉桿機的結(jié)構和工作原理
a.拔棉桿機主要由變速箱、皮帶傳動機構、通軸刨刀等組成。其結(jié)構簡圖如圖2-3
圖2-3 拔棉桿機結(jié)構簡圖
b.工作原理
拖拉機動力輸出軸輸出的動力通過萬向節(jié)傳遞給棉柴收獲機, 按一定轉(zhuǎn)速比例經(jīng)過變速箱、皮帶傳動機構傳遞給通軸刨刀, 當旋轉(zhuǎn)刀軸上的刀刃接觸棉柴根部時, 隨著拖拉機的前進和刀軸的旋轉(zhuǎn)迅速切入棉桿的一定深度, 把棉柴向上拔起, 被拔出的棉柴向后傾倒, 被后面的粉碎機粉碎還田。在通軸刨刀拔出棉柴的同時, 把地里的殘膜刨起, 有利于殘膜的回收, 減少了白色污染。
2.2.5 本拔桿機的優(yōu)點
棉花生產(chǎn)過程中, 棉柴收獲是一項勞動強度最大的工作, 使用該機具后, 可以減少棉農(nóng)的勞動強度, 降低生產(chǎn)成本, 提高生產(chǎn)效益。在收獲棉柴的同時還可回收殘膜, 避免造成土壤的白色污染。同時由于棉柴的及時收獲, 避免了農(nóng)民因要播種小麥而焚燒棉柴, 具有良好的社會效益。
拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對位置可調(diào)。該機具在工作時不受棉花行距、株距限制, 具有較強的適應能力, 操作方便, 拔凈率高; 同時還可以一機多用, 有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展, 可以大批量生產(chǎn)和推廣。
2.2.6 通軸刨刀的設計
由于通軸刨刀在作業(yè)時的入土深度只有3 cm～5 cm, 因而刨刀刀片的設計在長度方面要較短。而刀軸上沒有刀片的地方在工作時容易產(chǎn)生雜草和殘膜的纏繞, 所以采用通軸刨刀的形式, 同時也可以適應不同的棉花種植行距。為此, 全軸的刨刀刀片共分配為5 組, 每組3 片刀片, 在圓周上均勻排列。每片刀片的尺寸為50mm×250 mm。5組刀片的工作順序采用1, 4, 5，2, 3, 從而減少了機具在工作中的受扭情況及機具的振動。
圖2-4通軸刨刀總成
1．刀輥刀鋒 2.刀輥刀架 3.六角頭螺栓 4.六角頭螺母 5.刀輥支架 6 .刀輥支桿
2.2.8拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對位置可調(diào)設計
圖2-5 傳動原理圖
齒輪箱與機殼用定位銷定位，用螺栓連接，在需要調(diào)節(jié)拔桿刀軸入土深度時，以定位銷為圓點轉(zhuǎn)動到所需的入土深度，然后用螺栓連接。
3 部件設計
3.1側(cè)邊齒輪箱總成
圖 3-1 側(cè)邊齒輪箱
傳動箱總成,箱蓋上裝有供加油、通氣用的加油螺塞，箱體后上部裝有供檢油用的檢油螺塞，放油螺塞位于箱體下部。大錐齒輪、二軸標準齒輪與第二軸用花鍵連接。傳動齒輪裝載傳動軸上，為過橋齒輪。刀軸花鍵軸中間花鍵與刀軸齒輪連接，兩端花鍵與左、右刀軸內(nèi)花鍵連接，傳遞動力。
傳動箱內(nèi)的幾項調(diào)整：
旋耕機在使用中，由于軸承、齒輪的磨損，軸承間隙和齒輪嚙合情況都會發(fā)生變化，因此，必要時應加以調(diào)整：
A．第一軸軸承間隙的調(diào)整
第一軸軸承間隙的正常值為0.1-0.2毫米，當軸承間隙超過0.5毫米時，應加以調(diào)整。
B．第二軸軸承間隙的調(diào)整
第二軸軸承間隙的正常值為0.1-0.2毫米，當軸承間隙超過0.5毫米時，應加以調(diào)整。
C．錐齒輪副嚙合印痕的檢查及其調(diào)整
印痕的測取方法：
將紅丹油涂在大錐齒輪工作表面上，用手按正常工作方向轉(zhuǎn)動錐齒輪軸，觀察小錐齒輪工作面上印痕的大小及分布情況。
D．錐齒輪副赤側(cè)間隙的調(diào)整
適當?shù)凝X側(cè)間隙是齒輪正常工作的條件之一。間隙過小，則潤滑不良；間隙過大，運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生較大的沖擊和噪音?？傊紝е慢X輪的加速磨損。
齒側(cè)間隙的測取方法：
用保險絲或其他軟金屬，彎成S形，置于齒輪非嚙合面之間，按正常工作方向轉(zhuǎn)動齒輪將保險絲擠扁，然后取出，測量靠近大端處被擠壓的厚度既即為齒側(cè)間隙，正常值為0.26-0.65毫米，如果齒側(cè)間隙超過0.8毫米，即應調(diào)整。
E．關于傳動軸和傳動軸軸端壓蓋與箱體之間的傳動軸紙墊的數(shù)量，規(guī)定為0.5毫米厚各一張，使用單位在拆裝、保養(yǎng)時，務請注意不得任意增加或減少紙墊的數(shù)量，紙墊的厚度亦不得變更。
F．刀軸花鍵軸軸承間隙的調(diào)整
軸承間隙的正常值為0.1-0.2毫米，當軸承間隙超過0.5毫米時，應加以調(diào)整。如果軸承間隙調(diào)好后，刀軸齒輪對稱平面不和傳動箱體對稱平面相重合，還需進行調(diào)整，其調(diào)整方法可通過增、減刀軸左、右軸承蓋與箱體之間的紙墊來達到，但紙墊的總厚度不得增加或減少，即左邊增加多少右邊必須減少多少，反之亦然，以防止破壞已調(diào)整好的軸承間隙。
3.2刀軸總成
1.刀軸 2.刀軸套
圖 3-2 拔桿刀軸焊合
刀軸總成（如圖3-2所示）由刀軸、刀軸套組成。
4 設計計算
4.1 運動計算
拔桿粉碎機配套動力為36.75千瓦（50馬力），動力有拖拉機動力輸出軸經(jīng)一對圓錐齒輪、帶傳動、側(cè)邊圓柱齒輪帶動刀軸旋轉(zhuǎn)，傳動路線圖見圖4-1，有關設計依據(jù)見表4-1.
圖 4-1傳 動路線圖
表4-1 設計依據(jù)
動力輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
720
軸距(mm)
1944
前輪距(mm)
1250-1500
前輪距(mm)
1300-1600
前輪距(mm)
8.3-24
后輪胎(mm)
14.9-30
動力輸出軸離地面高度(mm)
615
刀輥轉(zhuǎn)速(r/min)
200-300
拔桿刀軸轉(zhuǎn)速(r/min)
1600-1800
粉碎入土深度(mm)
20
幅寬(mm)
1600
工作壽命(h)
5×800
根據(jù)已有的參數(shù)，選擇齒輪的個數(shù)以及齒輪的齒數(shù)如下圖：
表4-2
齒 數(shù)
模數(shù)
傳動比
圓錐
齒輪
38
6
0.3835
14
6
帶輪
1.1735
圓柱
齒輪
15
3
3.8
57
3
15
3.5
1.333
17
3.5
4.2 動力計算
4.2.1各運動副的效率
查有關文獻得：
圓錐齒輪傳動 =0.96
圓柱齒輪傳動 =0.96
滾柱軸承 =0.98
球軸承 =0.99
萬向節(jié) =0.96
帶輪 =0.96
（4-1）
（4-2）
4.2.2動力分配
A 拖拉機動力輸出軸的額定輸出功率:
其額定輸出功率為:=0.8=0.8×50×0.7355=29.42 KW
B算第一軸及大錐齒輪功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
29.42×0.98×0.96=27.68 KW
r/min
KW
r/min
C第二小錐齒輪功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
D第二軸功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
E第二軸功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
F刀軸和帶輪功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
G刀軸功率,轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
H拔桿部分的計算
a帶輪的功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
b第三軸和的功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
c第四軸和和的功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
KW
r/min
KW
r/min
d拔桿刀軸和的功率，轉(zhuǎn)速和扭矩
KW
r/min
KW
r/min
表4-3各軸與齒輪考慮傳動效率后相應的功率、轉(zhuǎn)速和扭距匯總于
表4-3
軸次
動力
Ⅰ軸
Ⅱ
刀軸
輸出軸
軸
軸
軸
功 率（KW）
29.42
27.68
27.68
26.04
26.57
25.01
22.35
22.81
轉(zhuǎn)速（r/min）
720
720
720
1954.29
1954.29
1954.29
1655.39
1665.39
扭距（）
367.10
359.8
124.70
127.24
122.20
128.92
130.79
傳動比
0.3684
1.1735
總傳動比
0.43
軸次
齒輪軸
Ⅲ
刀軸
軸
軸
功 率（KW）
23.76
23.52
21.46
22.58
22.58
21.68
21.46
轉(zhuǎn)速（r/min）
1651
1651
434.47
434.47
434.47
325.93
325.93
扭距（）
137.42
136.03
471.66
496.27
496.27
635.17
628.73
傳動比
1.1837
3.8
1.333
總傳動比
6
4.3主要零件的應力計算及強度校核
4.3.1 圓錐齒輪
a.齒面接觸疲勞強度計算見下表
表4-4
名稱
代號
公式及依據(jù)
數(shù) 值
單 位
材料
20CrMnTi
表面硬度
HRC
59~64HRC
動力軸轉(zhuǎn)速
n動
720
r/min
計算壽命
T
T=10(小時)40（天）5（年）
2000
H
齒數(shù)
Z
38
14
模數(shù)
m
6
mm
傳動比
i
0.3684
分度圓錐角
69.77°
20.22°
齒寬
b
40
mm
嚙合角
20°
材料系數(shù)
查機械設計手冊 表6.3得
189.8
使用系數(shù)
表6.2得
1.75
動載系數(shù)
圖6.10得
1.15
齒向載荷分布系數(shù)
圖6.13
1.02
載荷系數(shù)
K
2.05
齒寬系數(shù)
圓周速度
7.16
M/s
齒面接觸疲勞強度
810.38
MPa
應力循環(huán)次數(shù)
N
接觸疲勞壽命系數(shù)
機械設計 圖6.6
接觸疲勞強度極限
MPa
安全系數(shù)
許用接觸應力
MPa
彎曲疲勞極限
機械設計 圖6.9
彎曲疲勞壽命系數(shù)
彎曲疲勞安全系數(shù)
應力修正系數(shù)
機械設計
許用彎曲應力
MPa
齒形系數(shù)
機械設計 表6.4
計算大、小齒輪值
大齒輪數(shù)大，應按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強度
∵ MPa＜571.43 MPa
∴合格
4.3.2圓柱齒輪的強度計算
表4-5 參數(shù)表
名稱
代號
公式及依據(jù)
數(shù) 值
單位
材料
45
20MnTi
表面硬度
HRC
58~63
齒數(shù)
Z
15
57
15
17
模數(shù)
m
3
3.5
mm
嚙合角
20
計算壽命
T
2000
h
各齒輪轉(zhuǎn)速
n
r/min
傳動比i
3.8
1.333
齒寬
b
材料系數(shù)
查機械設計手冊 表6.3得
189.8
齒輪圓周速度
V
m/s
使用系數(shù)
機械設計 表6.2得
動載系數(shù)
圖6.10得
齒間載荷分配系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
圖6.13
齒輪轉(zhuǎn)矩
T
載荷系數(shù)
K
齒面接觸疲勞強度
機械設計公式6.10
MPa
應力循環(huán)次數(shù)
N
接觸疲勞壽命系數(shù)
機械設計 圖6.6
接觸疲勞強度極限
圖 6.8
MPa
安全系數(shù)
許用接觸應力
1650
MPa
彎曲疲勞極限
圖6.9
MPa
彎曲疲勞安全系數(shù)
應力修正系數(shù)
彎曲疲勞疲勞壽命系數(shù)
機械設計 圖6.7
許用彎曲應力
MPa
齒形系數(shù)
機械設計師手冊 圖17-2
應力修正系數(shù)
機械設計師手冊 圖17-13
計算大、小齒輪值
齒根彎曲強度
MPa
經(jīng)計算：
安全
安全
安全
安全
4.4齒輪的計算
A．錐齒輪
齒數(shù)：
大端模數(shù)：=6
分度圓直徑：
(4-4)
節(jié)錐角： (4-5)
錐矩 (4-6)
齒寬： (4-7)
齒距： (4-8)
變位系數(shù)：由于 所以
由機械設計手冊單行本機械傳動圖13-1-4
取
齒頂高： (4-9)
齒根高： (4-10)
(4-11)
齒頂間隙： (4-12)
齒根角： (4-13)
齒頂角: (4-14)
齒頂圓錐角： (4-15)
齒根圓錐角： (4-16)
齒頂圓直徑： (4-17)
節(jié)錐頂點到輪轂距離: (4-18)
大端分度圓弧齒厚： (4-19)
分度圓齒厚： (4-20)
分度圓弦齒高： (4-21)
B． 直齒輪（3.4）變位
模數(shù)：
齒數(shù)
壓力角：
螺旋角：
未變位時中心距：
總變位系數(shù)：
齒數(shù)比：
分度圓直徑：
基圓直徑：
齒頂高
齒根高：
全齒高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
齒頂壓力角：
端面重合度：
所以合格
軸向重合度：
總重合度：
C．齒輪（5.6）
模數(shù)：
壓力角：
齒數(shù)：
螺旋角：
分度圓直徑：
基圓直徑：
齒頂高：
總變位系數(shù)：
齒頂高
齒根高：
全齒高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
齒頂壓力角：
端面重合度：
所以合格
軸向重合度：
總重合度：
5 使用維護與保養(yǎng)及使用注意事項
5.1 使用維護與保養(yǎng)
根據(jù)“防重于漢,養(yǎng)重于修”的原則,正確地進行維護保養(yǎng)是保證旋耕機正確運轉(zhuǎn)、工效高、性能好、使用壽命長的重要方法。
(A)班保養(yǎng)（工作10小時）
a.檢查擰緊各連接螺栓、螺母，檢查放油螺塞有無松動。
b.檢查各部位插銷、開口銷有無缺損，必要時添補或更換新件。開口銷不得用舊件或它物替代。
c.檢查傳動箱齒輪油油面，缺油時應添加到檢查孔剛剛能流出為止，再擰緊檢油螺塞。
(B)一號保養(yǎng)（拔桿粉碎還田機工作一季）
a.全部進行班保養(yǎng)的規(guī)定項目。
b.更換齒輪油。
c.檢查刀軸兩端軸承磨損情況和是否因油封失效而進了泥水，拆開清洗并加足黃油，必要時更換新油封。
a.檢查刀片是否過渡磨損，必要時更換新刀片。對于錘爪磨損較大需調(diào)整時，必須用同重量的錘爪（最大差值不得超過20克），方可調(diào)換安裝在滾筒上。
b.檢查傳動箱各軸承間隙及錐齒輪副嚙合的間隙，必要時調(diào)整間隙。
(C)二號保養(yǎng)（拔桿粉碎還田機工作一年后進行）
a.徹底清除拔桿粉碎還田機上的泥土.
b.放出齒輪油,進行拆卸檢查.特別注意檢查各軸磨損情況,安裝時零件須清潔,安裝好后加注新齒輪油至規(guī)定油面。
c.拆洗刀軸軸承及軸承座，更換油封，安裝時注足黃油。
d.拆洗萬向節(jié)總成，清洗十字軸滾針，如有損壞應更換。
e.拆下全部刀片檢查，磨損嚴重和有裂痕的必須更換。
f.檢查刀軸上的刀座是否裂開，六角孔是否損壞，刀座與刀軸管焊縫是否裂開，必要時鏟去已損壞的刀座并焊上新刀座。
g.修理機罩及拖板，使其恢復原狀，如無法修復應更換新件。拔桿粉碎還田機不工作長期停放，萬向節(jié)應拆下放置室內(nèi)，墊高秸稈還田機是刀尖離地，刀片應涂廢機油防銹，外露花鍵軸亦需涂油防銹。非工作表面剝落的油漆應按原色補齊以防銹蝕。秸稈還田機置于室外應覆蓋。
5.2 使用注意事項
A秸稈還田機要正確起動, 機組起步必須平穩(wěn)。先將秸稈還田機提升到刀片距離地面10厘米左右,再結(jié)合動力輸出軸使桔稈還田機運轉(zhuǎn)。然后選擇適當?shù)那斑M檔位, 緩慢放松離合器, 在機組前進中降下桔稈還田機, 投入正常作業(yè)。嚴禁還田機處于作業(yè)位置下起步, 更不得強行掛接動力輸出軸。否則將會造成動力輸出軸、花鍵套及桔稈還田機傳動機構的損壞。
B檢修保養(yǎng)秸稈還田機時, 必須切斷動力, 以防傳動部件傷人。
C倒車時應切斷動力, 并將秸稈還田機升起。作業(yè)時嚴禁有人在機組后方跟行。
D更換損壞或磨損的刀片時,更注意保持粉碎刀軸的平衡。個別刀片更換時要對稱進行大量更換時, 要將所備刀片按重量分級, 把重量差小于10克的作為同一級, 同一級刀片才可裝在同一根軸上。
E作業(yè)中及時清除或避開地面障礙物, 如石塊、界碑、樹樁等, 以免損壞機件。
F越過較大溝、埂時, 要注意還田機的升降高度, 防止萬向節(jié)傳動軸頂死、脫落和刀片吃土。
6 結(jié)論
A本次設計1GF-160 型拔稈粉碎還田機結(jié)構合理、新穎, 有一定的創(chuàng)新性, 調(diào)整、保養(yǎng)、維修方便。該機一機兩用, 可同時完成各種農(nóng)作物的秸稈粉碎還田和拔除秸桿兩項作業(yè), 實用性強。設計時盡可能將重心前移，使拔稈粉碎還田機與主機聯(lián)接后達到前后平衡，以減輕負荷量和提高安全性。拔桿刀軸入土深度可調(diào)，以及與粉碎輥筒軸相對位置可調(diào)。與配套動力掛接簡單, 動力傳動安全可靠, 田間作業(yè)基本不受土壤和地理條件限制, 是農(nóng)戶理想的拔稈粉碎還田機機具。
B 該機性能優(yōu)良, 造價低廉, 作業(yè)質(zhì)量好, 工作效率高, 油料消耗適中, 作業(yè)性能穩(wěn)定可靠, 可為農(nóng)民創(chuàng)造較大的經(jīng)濟效益, 能節(jié)約大量勞動力, 減輕農(nóng)民勞動強度, 同時, 減少病蟲害和改良土壤, 有效保持秸稈肥力, 增產(chǎn)效果明顯, 有效避免了因秸稈焚燒而造成的環(huán)境污染、能源流失和火災發(fā)生。
C 通過對技術性能指標測試和生產(chǎn)試驗查定,該機的主要性能指標已達到或超過國家和行業(yè)的有關標準規(guī)定和農(nóng)藝要求。秸稈粉碎合格率達91% , 滅茬率達82% , 掩埋合格率達92% , 使用可靠性達96% 。
參考文獻
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致 謝
在畢業(yè)設計的幾個月中，我經(jīng)過自己的努力，在指導老師的幫助和其他同學的配合下，完成了本次畢業(yè)設計。本次設計的順利完成是與指導老師曹兆熊和本組的畢傳杰，李梅等同學的努力分不開的。設計過程中，我和小組成員配合默契分工明確，按照老師的要求踏實工作，最終完成了設計。在即將走上工作崗位之際，通過畢業(yè)設計使得我在各個方面得到了全方位的鍛煉，為今后的工作學習打下了基礎。回顧整個設計過程，我受益匪淺。該設計運用了我們四年來所學的知識，使我們能夠在畢業(yè)前將理論與實踐更加融會貫通，加深了我對理論知識的理解，強化了實際生產(chǎn)中的感性認識。通過本次設計學習，使學生能夠鞏固以前所學的專業(yè)知識，獨立工作能力、分析問題能力和解決問題能力得到進一步提高，在產(chǎn)品設計、機構分析、工藝過程分析、公差配合等方面建立一個系統(tǒng)概念，提高從事一線工作技術能力，增強工作協(xié)調(diào)能力。
本次設計任務業(yè)已順利完成，但由于我水平有限，缺乏經(jīng)驗，難免會留下一些不足之處，在此懇請各位專家、老師及同學指出并原諒。
最后，我再次向在設計期間一直給予我指導和關心的曹兆熊老師表以深深的謝意！
附 錄
序號 圖名 圖號 圖幅 張數(shù)
1 總裝圖 1BF-160-00 A0 1
2 田間作業(yè)狀態(tài)圖 1BF-160-00 A0 1
3 拔桿刀部件圖 1BF-160-01-00 A3 1
4 齒輪箱 1BF-160-02 A3 1
5 第一軸 1BF-160-03 A3 1
6 傳動軸 1BF-160-04 A2 1
7 齒輪軸 1BF-160-05 A3 1
8 刀軸 1BF-160-06 A2 1
9 大錐齒輪 1BF-160-07 A2 1
10 小錐齒輪 1BF-160-08 A3 1
11 傳動齒輪 1BF-160-09 A3 1
31
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