3163 棉花秸稈粉碎還田機的設(shè)計

3163 棉花秸稈粉碎還田機的設(shè)計,棉花,秸稈,粉碎,還田,設(shè)計 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計0前 言保護性耕作技術(shù)是全球農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，秸稈還田技術(shù)是機械化保護性耕作中的一項關(guān)鍵技術(shù)，在農(nóng)忙期間，使用機械化的秸稈還田技術(shù)可以使耕作更為高效化，同時有力推動機械化還田技術(shù)可以避免由于秸稈焚燒而帶來的一系列環(huán)境污染。本文所研制棉花秸稈粉碎機還田機粉碎率高，適合大面積田間的秸稈還田。在對秸稈粉碎及滅茬的基本理論分析的基礎(chǔ)上，對此機具做了具體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。通過拖拉機傳動軸將動力經(jīng)過聯(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11 引言1.1 機械化秸稈還田的目的及意義我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，對于田間作業(yè)趨于機械化是一個必然的發(fā)展過程，它可以節(jié)約勞動力和提高經(jīng)濟效益。在北方棉花是一種常見的經(jīng)濟作物，過去由于認(rèn)識上、政策上及經(jīng)濟上的原因，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，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秸稈還田補充土壤養(yǎng)分。②秸稈還田促進微生物的活動，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 機械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀由于我國國土遼闊，南北方差異較大，各地區(qū)的耕作制度和農(nóng)藝要求不同，同時作物的秸稈也不同，其物理性能和機械性能差異也很大，這就決定了我國機械化秸稈還田技術(shù)及配套機具的多樣化。在北方多數(shù)是以拖拉機牽引并驅(qū)動的秸稈還田機，把站立的棉花秸稈就地粉碎后鋪撒在地面上，數(shù)日后犁翻耕土地時把晾曬的秸稈翻埋入土 [4]。由于機械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈最經(jīng)濟最有效的技術(shù)，具有較大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益，因此外國在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展較快。尤其是意大利、英國，德國、法國、日本和西班牙等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。綜合國外機械化秸稈還田技術(shù)比較完善，機具品種較多，性能可靠，但價格昂貴。1.3 機械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢雖然我國農(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作業(yè)的基礎(chǔ)上將開發(fā)新的聯(lián)合作業(yè)機具，并在一段時間后將會取代單項作業(yè)機具 [5]。收割農(nóng)作物和秸稈還田機結(jié)合，使作業(yè)成本大大降低，靈活度也增加。機械化秸稈還田技術(shù)得到政府的高度重視和大力支持，雖然還有許多問題但前景還是樂觀的。2 技術(shù)任務(wù)書隨著人們越來越重視可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護，農(nóng)業(yè)機械化的裝備將得到進一步的發(fā)展。例如農(nóng)業(yè)保護性耕作機械，秸稈綜合利用裝備。對于秸稈還田是重要的秸稈綜合利用，根據(jù)市場調(diào)查粉碎秸稈機一般工作幅寬為 1500mm 到 2000mm 之間不等，其動力一般由拖拉機提供，用拖拉機懸掛并驅(qū)動，使農(nóng)具的靈活性增加 [5]。由于機械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈資源最經(jīng)濟，最有效的塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計2技術(shù)，最具有經(jīng)濟效益，生態(tài)效益和社會效益。因此國外在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展很快。尤其是意大利、美國、英國、德國、法國、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。意大利的 OMARV 公司尤為突出，它的產(chǎn)品配套動力 26-132kW 工作幅寬 1.2-6 米。刀片轉(zhuǎn)速1950r/m。美國萬國公司（International Harvester Company Co.）,美國埃茲拉。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，國外還研制出拖拉機帶動的臥式轉(zhuǎn)子切碎機，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，同時帶有遇到障礙物的安全機構(gòu)。綜合國外機械化秸稈還田技術(shù)，技術(shù)比較完善，機具品種多，性能可靠，但價格也昂貴。我們可以借鑒國外現(xiàn)有技術(shù)，通過消化吸收，開發(fā)出適合我國國情的產(chǎn)品。一般土地是由一家為單位的耕種，工作面積不會很大，工作量也小，所以一般配套動力為 50到 65 馬力的拖拉機。根據(jù)以上內(nèi)容綜合得出本人設(shè)計一臺外形尺寸為 767×1645×876 并選用 55 馬力的拖拉機。3 整機設(shè)計3.1 總體設(shè)計總體設(shè)計示意圖如圖 3-1 所示1—箱傳動軸 2—變速 3—皮帶出動部分 4—粉碎機罩殼 5—工作部件圖 3-1 總體設(shè)計示意圖3.2 傳動機構(gòu)其功能是將拖拉機的動力傳遞到工作部件，進行粉碎作業(yè)，它有萬向聯(lián)軸器傳動軸、齒輪箱和側(cè)邊傳動裝置組成。 （1）萬向聯(lián)軸器傳動軸連接拖拉機動力輸出和齒輪箱輸入軸。安裝時，帶套的夾叉裝在粉碎塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計3就輸入軸端，且必須使兩個夾叉的開口處在同一平面內(nèi)。（2）齒輪箱：它內(nèi)部裝有一對圓錐齒輪，起改變方向和增速的作用。（3）側(cè)邊傳動裝置：由三角皮帶輪組成，采用單側(cè)邊傳動方式，要起傳遞動力的作用，另外也有起過載保護作用和傳動比分配的作用。3.3 工作部件本機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 秸稈還田機刀片的設(shè)計幾個問題（1）甩刀刀片形狀的確定：本秸稈還田機主要選用 Y 型 刀片，也可以用其它刀片替換 [3]。Y型刀片是 L 型刀片的改進型，其優(yōu)點體現(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，要求有較強的耐 磨性和較強的抗沖擊韌性。本機選 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，可達(dá)到 3.16ha/g 的耐磨性和 290J/cm 以上的抗沖擊韌性（農(nóng)牧與食品機械，2002） 。（5）刀片的排列方式：刀片的排列方式對于秸稈是至關(guān)重要的，合理的排列方式不僅能使還田機粉碎質(zhì)量提高，而且還可以是還田機平衡性能好，減輕還田機的震動。目前大多數(shù)秸稈還田機采用加配重塊的方法解決振動問題，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共同的弊病，即在粉碎過程中秸稈測向移動現(xiàn)象嚴(yán)重，使還田機有“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406128430634567891023145圖 3-3 刀得排列示意圖特點是：①刀軸受力均勻。②刀軸旋轉(zhuǎn)時不震動，無需加配重塊。3.5 懸掛設(shè)計牽引點：農(nóng)具牽引裝置和拖拉機機體的連接點。虛牽引點：懸掛機構(gòu)上拉桿和下拉桿在縱向垂直面或水平面內(nèi)投影延長的交點，亦稱“瞬時轉(zhuǎn)動中心”。懸掛農(nóng)具工作時，如果作用力的平衡破壞，農(nóng)具就要繞瞬時轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動。懸掛點：連接懸掛式農(nóng)具和懸掛機構(gòu)桿件的鉸鏈點。在農(nóng)具懸掛設(shè)計中心提到懸掛點時，常常是指鉸鏈點的幾何中心。連接三角：連接懸掛式農(nóng)具的上、下懸掛點所得到的幾何圖形。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，其兩端德爾軸銷與懸掛機構(gòu)下拉桿的后球鉸相連。(1)農(nóng)具和拖拉機的聯(lián)結(jié)型式牽引力：農(nóng)具具有獨立的行走輪。農(nóng)具在運輸或工作時，其重量均由本身的輪子承受。機組的穩(wěn)定性好，對不平地面的適應(yīng)性強。但機動性較差，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，機動性好，效率高。但穩(wěn)定性差，使用調(diào)整較復(fù)雜，對地表的適應(yīng)運輸時全部重量由拖拉機承受。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，在大部分場合有取代牽引式的趨勢。半懸掛式：農(nóng)具有自己的行走輪，運輸是承受部分重量，另一部分重量由拖拉機承受，其優(yōu)、缺點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可用半懸掛式。根據(jù)實際情況和以上特點，所以本設(shè)計選懸掛式(2)農(nóng)具在拖拉機上懸掛的位置后懸掛：特點 農(nóng)具配置在拖拉機后面，增大驅(qū)動輪載荷，提高了牽引性能。拖拉機走在未耕地上，工作后不留輪轍。但不便于觀察作業(yè)情況，運輸時穩(wěn)定性和操作性較差。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計5前懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機前面，拖拉機走在以工作過的地面上，能滿足收獲機械要求，但可能使前輪負(fù)荷過大，轉(zhuǎn)向費力或輪胎超載。中間懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機前、后軸之間，便于觀察作業(yè)情況。但裝卸費事，農(nóng)具和拖拉機配套行強，通用性小(農(nóng)機化， 2002)。側(cè)懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機側(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側(cè)面、前面或后面，機組穩(wěn)定性較好。根據(jù)所設(shè)計還田機的特點和以上所說的特點選擇后懸掛。(3)農(nóng)具在拖拉機上懸掛的方法單點懸掛：農(nóng)具通過拉桿與拖拉機相連，可以在垂直面內(nèi)一點 O 自由轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)簡單。但農(nóng)具工作性能受地面起伏影響較大，不易控制。拉桿容易和拖拉機發(fā)生干涉，O 點的位置選擇不受限制。常在一些簡易的或無專門懸掛系統(tǒng)的拖拉機上用。兩點懸掛：兩點懸掛點 A、B 布置在水平面內(nèi)，農(nóng)具繞 A-B 軸線轉(zhuǎn)動桿件，與農(nóng)具剛性連接，相當(dāng)于兩個單點懸掛并聯(lián)。懸掛機構(gòu)通常是專用的。用于沒有或不宜采用三點懸掛系統(tǒng)的地方。三點懸掛：農(nóng)具通過上拉桿和兩個下拉桿與拖拉機三點相連。在垂直面和水平面內(nèi)各有一個瞬時轉(zhuǎn)動中心 O1、O2，農(nóng)具上下左右可自由運動。虛牽引點 0、O1 的位置不受結(jié)構(gòu)限制。O 在農(nóng)具入土過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)計的要求，選用三點懸掛，因為通用性好。(4)農(nóng)具工作位置的調(diào)節(jié)方式和特點根據(jù)選用懸掛的方式和還田機的特點選用高度調(diào)節(jié)原理：懸掛機構(gòu)在農(nóng)具工作中呈自由狀態(tài)，對農(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：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，但輪子本身滾動要消耗動力增加結(jié)構(gòu)重量支持輪下方的局部起伏和下陷深度會改變農(nóng)具的工作位置。4 主要工作部件設(shè)計計算4.1 基本參數(shù)計算（1）傳動比分配刀軸的工作轉(zhuǎn)速為 160/minr10523/minr?所以總轉(zhuǎn)動比塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計612/53/60.27in???取 1.4i23/5/0.213.580/min9679nri??（2)功率分配拖拉機輸出功率 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)計計算（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，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）校核計算①按齒面接觸疲勞強度校核 1202.58691.774tmTFND???（查表得）189.EZMpa?（8 級精度及 ）3vK14.752.38/0vzs塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計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軸承旁凸臺半徑 =c2=121R鑄造過渡尺寸 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104.3 皮帶輪的設(shè)計計算(1)基本參數(shù)傳遞功率 231.pkw?轉(zhuǎn)速210.589/minnr360/inr(2)定 V 帶型號和帶輪直徑工作情況系數(shù) .3AK?計算功率 21.40.3CPkw??選帶型號得為 C 型小帶輪直徑 30Dm?大帶輪直徑 232(1)/(10.)160/23.5847.n m??????取 257?（3）計算帶長 23()/(5720)/8.5mD?????m???求取中心距 230230.7()()aD???取31945?帶長 2 20 8.8.520179.5mLDa m????????基準(zhǔn)長度 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????對于新安裝的 V 帶初拉力應(yīng)為 1.5（F0 ）min；對于運轉(zhuǎn)后的 V 帶，初拉力應(yīng)為 1.3（F0）min 。帶傳動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，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s，取 s=8mm。已知滾動軸承寬度 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14B=85mm。 34(8076)3.58164.5lTsam???????6 0lB齒輪、萬向節(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為 63mm，同時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 ；同樣萬向節(jié)與軸連接，選用平鍵 鍵槽長為 25mm。如圖 4-176Hn 149bhm??圖 4-1 一軸示意圖④軸的強度校核計算齒輪受力：拖拉機作用在軸上的力 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進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取 a=0.6 軸的計算為：塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計1622221 3()3405.9(.60581.)14.87caMTMPaW???????由表得[ ]=60MPa,因此 < [ ]故安全。ca?（4）二軸的設(shè)計和校核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?由于傳動距離較長，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17=2135.71N22tancosF????683.17tan20.87o??軸向力 22tasi65.LFN計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??進行校核時通常只校核軸與承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，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, 因為 <[a]故安全ca?(6)刀軸的設(shè)計輸出軸上的功率 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)計塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計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， ；因為小帶輪的輪轂 B=185mm 所以 。選取 O 基本標(biāo)1275d??348??3485l?準(zhǔn)精度級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對無縫鋼管校核尺寸大小 D=140mm，壁厚取 5.5，其材料選用 20 號剛通過冷撥而成。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計19；/(14025.)/140.92dD?????3 3.967.Wt m??max/Tn??69.5102.8/1052.[]TMpa??15pa?故滿足。②對軸的校核由于 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)時間所受阻力N =/786./(425)810.2oFTR?阻圖 4-8 刀軸受力彎矩圖計算水平面反力塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計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?進行校核時通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取 a=0.6 軸的計算應(yīng)為22()MaTcW???22338.7165(0.786.)???1.7Mpa?，因為 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，拖拉機前軸垂直地面的載荷減小，存在翻傾危險。一般道路規(guī)定的最大坡度角 ，此時機縱向穩(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)具時拖拉機前軸垂直地面載荷 NR1z-爬坡行駛狀態(tài)，懸掛農(nóng)具時拖拉機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???所以機組滿足縱向穩(wěn)定性要求，不需要增加配重塊。5.2 拖拉機懸掛機構(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，油缸提升能力儲備指數(shù)提升能力儲備達(dá)到 83%，故懸掛機構(gòu)油缸提升能力足夠。6 結(jié)論還田機的工作幅寬為 1500mm，使用 55 馬力的拖拉機后懸掛工作，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)生相對運動，利用定刀刃口粉碎。在田間轉(zhuǎn)移行駛狀態(tài)時，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輸位置，符合各種性能要求。因為本次設(shè)計采用了免震法排列甩刀，所以在工作和運輸期間不會出現(xiàn)震動，也不需要增加配重塊，工作幅寬適中輕巧便捷，在田間具有很強的靈活性。本設(shè)計的懸掛裝置不是中間懸掛，有些偏差。雖然對工作時有一定的影響，但是不影響重心的位置?？傮w不會對裝置的平穩(wěn)行有什么影響。在本次設(shè)計中對變速箱的設(shè)計時，由于轉(zhuǎn)速變化較大，對齒輪的要求也會增加，這樣就會增加成本。以后可以采用別的方法來改本轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向。max7512.640%835ZlifePC?????塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計22致 謝在這做畢業(yè)設(shè)計的過程中，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)計中告訴我不同的傳動連接方式，使我學(xué)會了許多東西，尤其是想問題和解決問題的思路，對我以后有很大的幫助。還有我的同學(xué)，隨時都會幫助我，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。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計23參考文獻(xiàn)[1] 陳小兵，陳巧敏，我國機械化秸稈還田技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]。農(nóng)業(yè)機械，2000， （4）：14-15[2] 王金武，互換性與測量技術(shù)[M] 。中國農(nóng)業(yè)出版社 2007.12：69[3]河北省農(nóng)業(yè)機械化研究所，論秸稈還田機刀片的設(shè)計[J]。農(nóng)牧與食品機械，2002， （2）[4]應(yīng)義斌，李建平.我國設(shè)施農(nóng)業(yè)機械的現(xiàn)狀及待解決的技術(shù)問題 [J]。[5]戴志中，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)機械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J] 。中國農(nóng)機化。[6] 李生軍,閆向輝.兵團農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展現(xiàn)狀與工作重點[J]農(nóng)機化，2002，(05)。[7] 李寶筏農(nóng)業(yè)機械學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社 2003.8：24-25[8]毛罕平，陳翠英，秸稈還田機工作機理與參數(shù)分析[J] 。農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1955，11（4）[9] 張良成，材料力學(xué)[M] ，北京：中國農(nóng)業(yè)出版社 2006.12.[10] 范崇夏，溫琴美主編.國家標(biāo)準(zhǔn)機械制圖應(yīng)用示例圖冊，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1988[11] 黃健求，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M] 。機械工業(yè)出版社 1999[12] 劉朝儒，機械制圖[M]。北京：高等教育出版社 2001[13] 李愛華，.工程制圖基礎(chǔ)[M] 。北京：高等教育出版社 2003[14]《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組，機械設(shè)計手冊（中冊） [M].化學(xué)工業(yè)出版社,1982:755[15]機械設(shè)計手冊編委會，機械設(shè)計手冊（第 3 卷） [M].機械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.80[16]機械設(shè)計手冊編委會，機械設(shè)計手冊（第 3 卷） [M].機械工業(yè)出版社,2004.8:22-157 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 班級 農(nóng)機 12-1 班學(xué)生姓名 程玉龍 學(xué)號 8031208113課題名稱 棉桿粉碎還田機的設(shè)計起止時間 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)國內(nèi)外現(xiàn)有的秸稈切碎機和玉米秸稈粉碎還田機，設(shè)計棉桿收集粉碎還田機，要求結(jié)構(gòu)簡單，收集效果好，粉碎效果好，拋灑均勻。具體要求如下：1.選擇合適配套動力，設(shè)計工作裝置和傳動裝置。2.繪制二維裝配圖和零件圖。3.要求利用 Solidworks 繪 制三維圖。擬定工作進度（以周為單位）第 1～2 周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫開題報告。第 3～4 周 根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的秸稈切碎機和玉米秸稈粉碎還田機確定棉稈收集粉碎還田機的總體設(shè)計方案，繪 制總體結(jié)構(gòu)簡圖。第 5～6 周 根據(jù)工作要求，計算并查閱相關(guān)手冊， 選擇和設(shè)計各零部件。第 7～9 周 運用 AutoCAD 軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。第 10～11 周 運用三維設(shè)計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。第 12 周 從工藝性能，經(jīng)濟性能， 實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價、校核、修正。第 13 周 完成設(shè)計說明書。第 14 周 整理材料，準(zhǔn)備答辯。主要參考文獻(xiàn)[1] 畢于運，寇建平，王道 龍等編著. 中國秸稈資源綜合利用技術(shù). 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社, 2008.[2] 劉巽浩等主 編. 秸稈還田的機理與技術(shù)模式. 北京市：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2001. [3] 朱良，蘭心敏主編. 秸稈、根茬粉碎 還田機使用、維護與選購指南. 北京市：農(nóng)業(yè)出版社, 2010.06.[4] 崔勇，鐘永紅主編；全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心編著. 秸桿還田技術(shù)研究與推廣實踐. 北京市：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006. [5] 宋建農(nóng)主 編. 農(nóng)業(yè)機械與設(shè)備. 北京市：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006. [6] 宮元娟主 編. 農(nóng)機具造型及使用與維修. 北京市：金盾出版社, 2008.12. [7] 中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會農(nóng)墾農(nóng)機化分會編. 農(nóng)墾農(nóng) 機化研討論文集. 北京市：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2008.10. [8] 李克明等 編. 農(nóng)業(yè)機械化適用技術(shù). 北京市：機械工業(yè)出版社, 2000.任務(wù)下達(dá)人（簽字）同意按此計劃進行設(shè)計 年 月 日任務(wù)接受人意見任務(wù)接受人簽名 年 月 日注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。3、此任務(wù)書一式三份，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 機械化秸稈還田的目的及意義 ...........................................................................................31.2 機械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀.....................................................................................................31.3.機械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢 .......................................................................................32 技術(shù)任務(wù)書..............................................................................................................................33 整機設(shè)計..................................................................................................................................43.1 總體設(shè)計 ..........................................................................................................................43.2 傳動機構(gòu) ............................................................................................................................................43.3 工作部件 ............................................................................................................................................53.4 秸稈還田機刀片的設(shè)計幾個問題 ....................................................................................................53.5 懸掛設(shè)計 ........................................................................................................................................ 6 4 主要工作部件設(shè)計計算 .................................................................................................................74.1 基本參數(shù)計算 ....................................................................................................................................74.2 錐齒輪的設(shè)計計算 ............................................................................................................................84.3 皮帶輪的設(shè)計計算 ..........................................................................................................................124.4 軸的設(shè)計計算 ..................................................................................................................................155 性能的校核 ..............................................................................................................................................235.1 爬坡穩(wěn)定性能指數(shù) ..........................................................................................................................235.2 拖拉機懸掛機構(gòu)油缸提升能力校核 ..............................................................................................236 標(biāo)準(zhǔn)化審查報告....................................................................................................................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)計棉花秸稈粉碎機還田機設(shè)計說明書學(xué)生姓名 程 玉 龍 學(xué) 號 8031208113 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化班 級 12-1 班 指導(dǎo)教師 范 修 文 日 期 2012 年 5 月