【023】32BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計

【023】32BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計,023,32,bfh,玉米,滅茬,種肥,聯(lián)合,播種機(jī),機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)設(shè)計 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 綜述 1 1.1玉米及玉米種植對我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要意義 1 1.2玉米耕作方式的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢 1 1.2.1現(xiàn)階段玉米主要耕作方式 1 1.2.2未來發(fā)展趨勢 1 1.3玉米播種機(jī)械發(fā)展歷程與特點(diǎn) 2 1.3.1谷物條播機(jī) 3 1.3.2點(diǎn)播機(jī) 3 1.3.3聯(lián)合播種機(jī) 4 1.3.4免耕播種機(jī) 6 1.4玉米聯(lián)合播種機(jī)的市場前景分析 6 1.5.本次畢業(yè)設(shè)計的意義和目的 7 第二章 玉米滅茬機(jī)構(gòu)工作原理及方案設(shè)計 8 2.1整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理 8 2.2滅茬機(jī)構(gòu)工作原理 8 2.3滅茬機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 8 2.3.1整體框架結(jié)構(gòu) 8 2.3.2傳動及滅茬作業(yè)機(jī)械部分 9 第三章 2BFH—4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 10 3.1設(shè)計的原始參數(shù) 10 3.2設(shè)計計算書 10 3.2.1機(jī)架的設(shè)計 10 3.2.2減速器的設(shè)計 10 3.2.3齒輪傳動組總成的設(shè)計 25 3.2.4刀盤總成的設(shè)計 34 第四章 總結(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 致謝 37 37 綜述 第一章 綜述 1.1 玉米及玉米種植對我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要意義 根據(jù)有關(guān)資料顯示，2009-2010年度我國玉米產(chǎn)量達(dá)到1.5億噸左右,成為僅次于美國的世界第二大玉米生產(chǎn)國。玉米是一種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的糧食作物，其生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中 占有很重要的地位。它不但是重要的糧食，而且是發(fā)展畜牧業(yè)的重要飼料，又是輕工業(yè)、食品業(yè)等不可缺少的原料之一。隨著我國工業(yè)化的不斷發(fā)展，對玉米的需求也越來越大。然而，由于我國人均耕地面積本來就少，不可能將過多的耕地用于玉米的生產(chǎn)，為了達(dá)到提高產(chǎn)量的目的，我國必須提高單位種植面積的產(chǎn)量。 1.2 玉米耕作方式的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢 1.2.1 現(xiàn)階段玉米主要耕作方式 人類社會發(fā)展到今天，人口、糧食、資源、環(huán)境等問題已成為困擾人類的全球性問題。以消耗資源、破壞生態(tài)、犧牲環(huán)境為代價發(fā)展農(nóng)業(yè)，逐漸成為過去。實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件和重要的推動力。 農(nóng)業(yè)機(jī)械化是一個使用農(nóng)業(yè)機(jī)械逐步代替人、畜力進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)改造和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程。 玉米的耕作方式也正在發(fā)生著深刻的變化。玉米耕作由原先是純?nèi)恕⑿罅Ω髦饾u發(fā)展到人機(jī)耕作，有的地方甚至實現(xiàn)了完全機(jī)械化。隨著玉米耕作機(jī)械的不斷發(fā)展和推廣，玉米耕作方式也有了新的發(fā)展。近年成功推廣的機(jī)械深耕、深松、虛實耕作法、免耕（少耕）法、秸稈還田等耕作新技術(shù)，有效地改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)蓄水保墑能力，節(jié)約了寶貴的水資源，有利的促進(jìn)了玉米生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)然，就我國而言，由于起步較晚，農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展相對落后，我國許多地區(qū)依然在使用傳統(tǒng)的耕作方式進(jìn)行生產(chǎn)。 1.2.2 未來發(fā)展趨勢 保護(hù)性耕作是世界農(nóng)業(yè)耕作方式的趨勢，近年來這一耕作方式在我國也得到了長足的發(fā)展。 保護(hù)性耕作是相對于傳統(tǒng)翻耕的一種新型耕作技術(shù)。它的定義是：“用大量秸稈殘茬覆蓋地表，將耕作減少到只要能保證種子發(fā)芽即可，并主要用農(nóng)藥來控制雜草和病蟲害的一種耕作技術(shù)”。根據(jù)保護(hù)性耕作的特點(diǎn)，由于它有利于保水保土、所以稱為保護(hù)性耕作。針對保護(hù)性耕作的基本要點(diǎn)，也可以用四句話來概括：秸稈覆蓋、免耕播種、以松代翻、化學(xué)除草。 保護(hù)性耕作起源于20世紀(jì)30年代的美國，目前美國、加拿大和澳大利亞等國已基本全部采用了以機(jī)械化為支撐的保護(hù)性耕作。 我國北方地區(qū)一直沿襲傳統(tǒng)的以鏵式犁翻耕土壤、裸露休閑耕作法。由于實行深耕細(xì)耙，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，降低了土壤的水肥含量，裸露的耕地表土也加劇了沙塵暴的肆虐。 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)課題組在山西省經(jīng)過近9年的連續(xù)試驗研究，初步研究出一套適合中國國情的保護(hù)性耕作技術(shù)體系。結(jié)果顯示，機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)與傳統(tǒng)耕作技術(shù)相比，可降低地表徑流60％左右，減少土壤流失80％，減少大風(fēng)揚(yáng)沙60％；同時可以增加休閑期土壤儲水量，提高水肥利用效率，減少作業(yè)工序，增加農(nóng)作物產(chǎn)量。 滅茬免耕播種技術(shù)是保護(hù)性耕作的重要環(huán)節(jié)，同時也是實現(xiàn)保護(hù)性耕作方式的關(guān)鍵技術(shù)。因此，發(fā)展和掌握先進(jìn)的滅茬免耕技術(shù)對我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)快速發(fā)展具有重要的意義。 1.3 玉米播種機(jī)械發(fā)展歷程與特點(diǎn) 玉米播種是玉米種植過程中一個重要環(huán)節(jié)，也是保證玉米豐產(chǎn)豐收的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。玉米播種的季節(jié)性強(qiáng)、勞動強(qiáng)度高、作業(yè)量有大。加快發(fā)展玉米播種作業(yè)機(jī)械化，對于提高作業(yè)效率，縮短播種時間，減輕勞動力生產(chǎn)強(qiáng)度，有效保證玉米實現(xiàn)適時、適量、滿足農(nóng)藝環(huán)境條件播種，使玉米獲得良好的生產(chǎn)發(fā)育基礎(chǔ)。而且，隨著農(nóng)村勞動力的大量轉(zhuǎn)移和收入水平的提高，農(nóng)民的生產(chǎn)、生活觀念和經(jīng)濟(jì)行為發(fā)生了根本性的改變，加快玉米播種機(jī)械化進(jìn)程成為廣大農(nóng)民的迫切需要。需要是發(fā)展的動力。從耕地、播種、收獲三個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機(jī)械化水平來看，播種機(jī)械化是較成熟的環(huán)節(jié)。但隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，市場對玉米播種機(jī)械化的要求也越來越高。為此，加快玉米播種機(jī)械化的發(fā)展已成為當(dāng)務(wù)之急。玉米播種機(jī)械化技術(shù)是指在滿足玉米的播種期、播種量、種子在田間的分布狀態(tài)、播種深度和播后覆蓋壓實程度等農(nóng)業(yè)技術(shù)要求下，用機(jī)械來完成對玉米的播種、覆蓋壓實等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作業(yè)技術(shù)。 公元前1世紀(jì)，中國已推廣使用耬，這是世界上最早的條播機(jī)具，今仍在北方旱作區(qū)應(yīng)用。 1636年在希臘制成第一臺播種機(jī) 。1830 年俄國人在畜力多鏵犁上制成犁播機(jī)。 1860年后，英美等國開始大量生產(chǎn)畜力谷物條播機(jī)。20世紀(jì)后相繼出現(xiàn)了牽引和懸掛式谷物條播機(jī)，以及運(yùn)用氣力排種的播種機(jī)。50年代發(fā)展精密播種機(jī)。中國從20世紀(jì)50年代引進(jìn)了谷物條播機(jī)、棉花播種機(jī)等。60年代先后研制成懸掛式谷物播種機(jī)、離心式播種機(jī)、通用機(jī)架播種機(jī)和氣吸式播種機(jī)等多種類型，并研制成磨紋式排種器。到70年代，已形成播種中耕通用機(jī)和谷物聯(lián)合播種機(jī)兩個系列，同時研制成功了精密播種機(jī)。 歐洲第一臺播種機(jī)于1636年在希臘制成。1830年，俄國人在畜力多鏵犁上加裝播種裝置制成犁播機(jī)。英、美等國在1860年以后開始大量生產(chǎn)畜力谷物條播機(jī)。20世紀(jì)以后相繼出現(xiàn)了牽引和懸掛式谷物條播機(jī)，以及運(yùn)用氣力排種的播種機(jī)。1958年挪威出現(xiàn)第一臺離心式播種機(jī)，50年代以后逐步發(fā)展各種精密播種機(jī)。 中國在20世紀(jì)50年代從國外引進(jìn)谷物條播機(jī)、棉花播種機(jī)等，60年代先后研制成功懸掛式谷物播種機(jī)、離心式播種機(jī)、通用機(jī)架播種機(jī)和氣吸式播種機(jī)等多種機(jī)型,并研制成功了磨紋式排種器。到70年代,已形成播種中耕通用機(jī)和谷物聯(lián)合播種機(jī)兩個系列并投入生產(chǎn)。供谷物、中耕作物、牧草、蔬菜用的各種條播機(jī)和穴播機(jī)都已得到推廣使用。與此同時，還研制成功了多種精密播種機(jī)。 1.3.1 谷物條播機(jī) 條播機(jī)能夠一次完成開溝、均勻條形布種和覆土工序。條播機(jī)一般由機(jī)架、行走裝置、種子箱、排種器、開溝器、覆土器、鎮(zhèn)壓器、傳動機(jī)構(gòu)及開溝深淺調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。圖1.1是國產(chǎn)24行谷物條播機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖。 圖1.1 24行谷物條播機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖 1.地輪 2.排種器 3.排肥器 4.種肥箱 5.自動離合器操縱桿 6.起落機(jī)構(gòu) 7.播深調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 8.覆土器 9.開溝器 10.輸種肥管 11.轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu) 12.機(jī)架 1.3.2 點(diǎn)(穴)播機(jī) 播種玉米多采用該機(jī)型。其主要工作不分是靠成穴器來實現(xiàn)種子的單粒或成穴擺放。目前我國使用較廣的點(diǎn)（穴）播機(jī)是水平圓盤式、窩眼輪式和氣力式點(diǎn)（穴）播機(jī)。圖1.3.2所示為2BZ-6型懸掛式播種機(jī)，主要用于大粒種子的穴播。這種播種機(jī)的機(jī)架由橫梁、行走輪、懸掛架等構(gòu)成，而種子箱、排種器、開溝器、覆土鎮(zhèn)壓器等則構(gòu)成播種單體，單體數(shù)與播種行數(shù)相等。 圖1.3.2 2BZ-6型懸掛式播種機(jī)（播種單體） 1.主橫梁 2.扶手 3.種子筒及排種器 4.踏板 5.鎮(zhèn)壓輪 6.覆土板 7.成穴輪 8.開溝器 9.行走輪 10.傳動鏈 11.四桿方形機(jī)構(gòu) 12.下懸掛架 13.劃行器架 14.上懸掛架 1.3.3聯(lián)合播種機(jī) 聯(lián)合作業(yè)機(jī)具能同時完成整地、筑埂、平畦、鋪膜、播種、施肥、噴藥等多項作業(yè)或其中某幾項作業(yè)。聯(lián)合作業(yè)機(jī)具可以減少田間作業(yè)次數(shù)，減輕機(jī)械對土壤的壓實，縮短作業(yè)周期，搶農(nóng)時，還可以節(jié)約設(shè)備投資，降低作業(yè)成本。因此，聯(lián)合播種機(jī)近幾年在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，是未來種植機(jī)械的發(fā)展方向。目前用于生產(chǎn)的聯(lián)合播種機(jī)主要有旋耕播種機(jī)和整地播種機(jī)。 圖1.3.3（1）是一種適用于在為耕地上作業(yè)的旋耕播種機(jī)示意圖。 圖1.3.3（2）是一種適用于已耕地上作業(yè)的整地播種機(jī)示意圖。 圖1.3.3（1）旋耕播種機(jī)示意圖 1. 松土除草鏟 2.齒輪箱 3.肥料箱 4.種子箱 5.傳動鏈 6.導(dǎo)種管 7.鎮(zhèn)壓輪 8.開溝器 9.傳動輪 10.旋耕機(jī) 圖1.3.3（2）整地播種機(jī)示意圖 1.分配器 2.種子箱 3.輸種管 4.風(fēng)機(jī) 5.傳動輪 6.開溝器 7.碎石鎮(zhèn)壓器 8.松土鏟 9.立式旋耕耙 10.機(jī)架 1.3.4 免耕播種機(jī) 免耕播種是近年來發(fā)展的保護(hù)性耕作中一項農(nóng)業(yè)栽培新技術(shù)，它是在未耕整的茬地上直接播種，與此配套的機(jī)具稱為免耕播種機(jī)。免耕播種機(jī)的多數(shù)部件與傳統(tǒng)播種機(jī)相同。不同的是由于免耕翻地土壤堅硬，地表還有殘茬，因此，必須配置能切斷殘茬和破土開種溝的破茬部件。 圖1.3.4為2BQM-6A型氣吸式免耕播種機(jī)簡圖。 圖1.3.4 2BQM-6A型氣吸式免耕播種機(jī)簡圖 1.地輪 2.主梁 3.風(fēng)機(jī) 4.肥料箱 5.四桿機(jī)構(gòu) 6.種子箱 7.排種器 8.覆土鎮(zhèn)壓輪 9.開溝器 10.輸種管 11.輸肥管 12.破茬松土器 1.4 玉米聯(lián)合播種機(jī)的市場前景分析 雖然我國玉米播種機(jī)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了比較完善發(fā)達(dá)的水平。但隨著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不斷發(fā)展以及農(nóng)民收入的不斷提高，加之我國巨大的玉米種植面積，玉米聯(lián)合播種機(jī)在我國依然擁有著巨大的市場需求。 并且隨著我國城市化的不斷發(fā)展和人口老齡化的加劇，我國勞動力資源將發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，農(nóng)村勞動力必將銳減，這也將對未來農(nóng)業(yè)機(jī)械提出更高的要求。 尤其是新型的玉米免耕播種機(jī)更是未來玉米播種機(jī)械發(fā)展的方向。 因此政府應(yīng)該扶持企業(yè)研制開發(fā)新型玉米免耕播種機(jī)。雖然在現(xiàn)有保護(hù)性耕作作業(yè)模式下，我國的玉米免耕播種機(jī)基本上可用，但在技術(shù)含量上與保護(hù)性耕作的整體目標(biāo)要求以及國外先進(jìn)機(jī)具差距較大。需要政府通過采取相應(yīng)的扶持政策，鼓勵企業(yè)（特別是大中型生產(chǎn)企業(yè)）、科研院所加大開發(fā)力度，加強(qiáng)適用技術(shù)模式和適用機(jī)具的研究，在探索農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相互結(jié)合的研究基礎(chǔ)上，將機(jī)具與作業(yè)模式的適用性研究作為今后推廣玉米免耕播種技術(shù)的主要方向，從而提高我國玉米免耕播種機(jī)的整體技術(shù)水平。 1.5 本次畢業(yè)設(shè)計的意義和目的 玉米播種機(jī)械化是農(nóng)業(yè)機(jī)械化的重要組成部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，雖然我國目前玉米播種機(jī)發(fā)展相對較成熟，但與西方發(fā)達(dá)國家相比還是有一定的差距。實現(xiàn)玉米播種機(jī)械化是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要將科研、生產(chǎn)、推廣、管理納入這個大系統(tǒng)，把這些工作緊密地集合起來。首先要把握住產(chǎn)品開發(fā)、推廣方向。農(nóng)民需要的是能夠滿足不同農(nóng)藝要求及性能可靠、操作簡便、價格適應(yīng)不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、機(jī)械效率高的系列化玉米播種機(jī)械，這就要求有關(guān)方面應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃和制定不同的發(fā)展目標(biāo)，使各環(huán)節(jié)工作協(xié)調(diào)一致。其次要依靠科技進(jìn)步，抓住機(jī)遇，穩(wěn)定推進(jìn)。玉米聯(lián)合播種機(jī)在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品中屬于復(fù)雜程度較高的機(jī)具，它需要一次完成一系列復(fù)雜作業(yè)，涉及的技術(shù)范圍也較廣，其設(shè)計與制造都有相當(dāng)?shù)碾y度，特別是關(guān)鍵部件的關(guān)鍵技術(shù)，除需要經(jīng)過理論研究外，還需要大量的試驗改進(jìn)，無論是技術(shù)開發(fā)還是企業(yè)生產(chǎn)都不能逾越生產(chǎn)性試驗階段，科研和技術(shù)開發(fā)工作更需要加大投入力度。第三，農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)部門要加強(qiáng)合作，進(jìn)行機(jī)器與農(nóng)藝相互配套適應(yīng)性的研究，在選用玉米品種和確定最佳種植方式上，使機(jī)器與農(nóng)藝最大可能地結(jié)合配套，以便于玉米播種機(jī)械的推廣應(yīng)用。 玉米播種是玉米種植生產(chǎn)過程中第一道工序，也是保證玉米豐產(chǎn)豐收的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。玉米播種的季節(jié)性強(qiáng)、勞動強(qiáng)度大、作業(yè)量大。目前，玉米聯(lián)合播種機(jī)的使用還沒有推廣普及，特別在中西部地區(qū)，現(xiàn)有的玉米播種機(jī)一般在收獲小麥或其它作物后將秸稈還田，然后硬茬播種。也有將小麥秸稈回收利用再耕作播種或硬茬播種，如陜西省農(nóng)機(jī)局研制的2BF-4型玉米播種機(jī)，該機(jī)是在秸稈還田后的大田播種，考慮到還田后再播種費(fèi)工費(fèi)時，我們認(rèn)為在2BF-4型玉米播種機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)很有必要，該機(jī)在秸稈滅茬還田的同時施肥播種，提高工作效率了，節(jié)省了成本。 本設(shè)計是該機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計。滅茬機(jī)構(gòu)是免耕播種機(jī)與傳統(tǒng)播種機(jī)的主要區(qū)別所在。在本次畢業(yè)設(shè)計中的主要任務(wù)是根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，對關(guān)鍵零、部件進(jìn)行強(qiáng)度校核計算，進(jìn)行二維工程圖繪制，最后畫出裝配圖進(jìn)行裝配。對關(guān)鍵零、部件做出三維模型進(jìn)行分析。 玉米滅茬機(jī)構(gòu)工作原理及方案設(shè)計 第二章 玉米滅茬機(jī)構(gòu)工作原理及方案設(shè)計 2.1 整機(jī)機(jī)構(gòu)與工作原理 該機(jī)為四行玉米聯(lián)合播種機(jī)。滅茬機(jī)構(gòu)工作動力及行走動力由配套拖拉機(jī)提供，且統(tǒng)一控制。 根據(jù)我國玉米種植現(xiàn)狀，在對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)分析調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定該玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)大致分前后兩部分。前一部分為滅茬機(jī)構(gòu)，后一部分為種肥聯(lián)合播種機(jī)構(gòu)，兩部分間采用螺紋連接。整機(jī)裝配如圖2.1： 圖2.1 2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)整機(jī)裝備圖 1.刀盤及刀片 2.減速器 3.滅茬機(jī)構(gòu) 4.油缸 5.大梁 6.排種肥器 7.種肥箱 8.鎮(zhèn)壓輪 9.動力輪 10.開溝器 工作時，整機(jī)在配套拖拉機(jī)的帶動下行走，滅茬機(jī)構(gòu)3由配套的拖拉機(jī)提供動力，通過萬向節(jié)及減速器2及相關(guān)傳動件總成將動力傳給刀盤及刀片1，刀片最終進(jìn)行滅茬作業(yè)；開溝器10在拖拉機(jī)的帶動下，在經(jīng)過滅茬處理的土地上進(jìn)行開溝作業(yè)；緊接著種肥箱7中的種子及肥料經(jīng)排種肥器6落入溝中，其中拍種肥器6由動力輪9經(jīng)過鏈傳動帶動；最后鎮(zhèn)壓輪8在彈簧力和自重的作用下對種子進(jìn)行覆土鎮(zhèn)壓。 2.2 滅茬機(jī)構(gòu)工作原理 滅茬機(jī)構(gòu)主要是利用機(jī)械化根茬粉碎還田技術(shù)，機(jī)具工作時旋轉(zhuǎn)刀片切削作物割去秸稈后的剩余根茬（地上及地下10厘米內(nèi)部分）及土壤，并把切削下來的根及土壤向后拋擲與擋泥罩相撞擊，使根茬及土塊進(jìn)一步破碎再落到地面，一次完成刨茬、切碎及壟上耕耙作業(yè)。 滅茬構(gòu)機(jī)由機(jī)架、傳動箱總成、刀片固定圓盤總成、刀片擋泥板組合件等組成。 2.3 滅茬機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 2.3.1 整體框架結(jié)構(gòu) 本機(jī)構(gòu)是與拖拉機(jī)配套的機(jī)具，擬采用懸掛式懸掛于拖拉機(jī)后橋后面。可通過液壓升降來調(diào)節(jié)壟上滅茬深淺。整體框架結(jié)構(gòu)見下圖2.3.1 圖2.3.1 滅茬機(jī)構(gòu)整體基本框架示意圖 1.甩刀輸出軸 2.齒輪傳動軸 3.人字架 4.減速器 5.連接軸 6.輪子 7.齒輪組箱體 8.刀盤 2.3.2 傳動及滅茬作業(yè)機(jī)械部分 本機(jī)構(gòu)的傳動及作業(yè)機(jī)械擬采用如下圖2.3.2所示結(jié)構(gòu)方案。該方案主要利用齒輪傳動來傳遞動力，具有傳動功率范圍大、傳動效率高、傳動比準(zhǔn)確、使用壽命長、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。不過對制造及安裝精度要求高，且成本相對較高。 圖2.3.2 滅茬機(jī)構(gòu)傳動及作業(yè)機(jī)械示意簡圖 1.減速器輸入軸 2.減速器小錐齒輪 3.減速器大錐齒輪 4.減速器輸出軸 5.刀片 6.刀盤 7.甩刀輸出軸 8.齒輪傳動組 工作時，配套動力由萬向節(jié)經(jīng)減速器輸入軸1輸入，經(jīng)一級錐形減速器減速轉(zhuǎn)向后，由減速器輸出軸4傳到齒輪傳動組件8，再經(jīng)甩刀輸出軸7傳到刀盤6及刀片5上，最終實現(xiàn)刀片5的滅茬作業(yè)。 2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 第三章 2BFH—4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 經(jīng)過設(shè)計方案的確定，需要對一些關(guān)鍵零部件進(jìn)行設(shè)計。主要設(shè)計的部分有機(jī)架的設(shè)計，減速器的相關(guān)設(shè)計，以及從減速器輸出軸到刀盤總成之間的齒輪傳動裝置的相關(guān)設(shè)計。 3.1設(shè)計的原始參數(shù) 配套動力：36.8kw（拖拉機(jī)50馬力） 發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速：632r/min 滅茬速度： =5.5m/s（滿足滅茬率≥90%的要求） 刀齒進(jìn)給量：S=50mm （滿足滅茬后碎茬長度≤80mm的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求） 滅茬深度：h=50mm 滅茬刀軸轉(zhuǎn)速：V=1250r/min 外形尺寸（長mm×寬mm×高mm）： 2330×600×1100 作業(yè)行數(shù)：5行 3.2 設(shè)計計算說明書 計 算 與 說 明 結(jié) 果 3.2.1 機(jī)架的設(shè)計 根據(jù)機(jī)具的配置和外形尺寸的需要，并考慮機(jī)架能有足夠的強(qiáng)度和剛度，且又形狀簡單，便于制造，能與配套拖拉機(jī)更好的連接，本機(jī)采用框架結(jié)構(gòu)。機(jī)架上部為兩根主梁，成人字形焊接，主要與配套拖拉機(jī)連接；下部為工字型框架，其兩端安裝有兩個地輪，用于承載支撐傳動總成與滅茬工作部分。機(jī)架材料擬采用45鋼或Q235。 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖見附圖。 3.2.2 減速器的設(shè)計 （1）減速器類型的選擇 為了滿足工作機(jī)工作需求和動力機(jī)方便放置，減速器輸入軸和輸出軸位置需布置成垂直相交。故，本設(shè)計選用一級圓錐直齒輪減速器。 （2）確定傳動比i 已知配套拖拉機(jī)動力輸出軸轉(zhuǎn)速為632r/min，滅茬刀軸轉(zhuǎn)速為1250r/min。故，計算出傳動比為： i=632/1250=0.506 （3）齒輪傳動設(shè)計 ①輸入功率=Pη 式中：聯(lián)軸器效率η=0.99（查[1]得） =36.8×0.99=36.4kw 主動輪轉(zhuǎn)速 =632r/min 主動輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =9.55×/=9.55×106×36.4/632=5.5×N·mm ②選齒輪材料及熱處理方法 查[2]P211表12.7 主動輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB241~286；從動輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB241~286。（查[2] P221表12.7） ③選擇齒寬系數(shù) 查[2]P222表12.13，選=0.3 ④選擇齒輪精度 查[2]P207表12.6選7級精度，估計節(jié)點(diǎn)圓周速度V<8m/s。 ⑤選齒輪齒數(shù) =29 = i=0.506×29=14.7，取=15 (當(dāng)輪齒有輕微根切時，增大了齒根圓角，對輪齒抗彎強(qiáng)度有利，故工程上允許輪齒產(chǎn)生輕微根切，這時可取=14) μ=29/15=1.93 ⑥極限應(yīng)力 接觸極限應(yīng)力 =1.33HBS+366.7=241×1.33+366.7=687.2N/ =1.33HBS+366.7=241×1.33+366.7=687.2N/ 彎曲極限應(yīng)力 =0.844HBS+377.9=0.844×267+377.9=603.2 N/ =0.844HBS+377.9=0.844×267+377.9=603.2 N/ ⑦按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 ≥ 使用系數(shù)=1.0 查【2】P215表12.9。 動載系數(shù) =1.15 查【2】P216圖12.9。 齒間載荷分配系數(shù)和: 估計 <100N/mm cos===0.8879 cos===0.4600 ===32.66 ===32.61 =[1.88-3.2(1.68 齒向載荷分布系數(shù): 載荷系數(shù): 彈性系數(shù) ([2]P221表12.12，鋼-鋼) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) （[2]P225表12.14，一般可靠度） 故將數(shù)據(jù)帶入上式計算得： ≥103.8mm 計算模數(shù) m= /=103.8/29=3.58 取m=4(查[2]P206表12.3) 齒輪1分度圓直徑 =m=4×29=116mm 驗算圓周速度 與原估算相符 驗算 R= b=R=0.3×65.299=19.6mm 取b=20mm = ，與原估算相符。 ⑧校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 齒寬系數(shù)=b/R=20/65.3=0.306 齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求 ⑨齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 齒形系數(shù) (查[2]P247圖12.30) 應(yīng)力修正系數(shù) (查[2]P248圖12.31) 彎曲最小安全系數(shù) (查[2]P225表12.14) 尺寸系數(shù) (查[2]P232圖12.25) 需用彎曲應(yīng)力 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度有較大富余。 ⑩齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計： 大齒輪工作圖見附圖 小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計： 小齒輪工作圖見附圖 （4）減速器軸承的選擇與校核 ①軸承類型的選擇： 圓錐齒輪減速器其軸承上同時受徑向和軸向聯(lián)合載荷，故輸入軸選用角接觸滾珠軸承；由于輸出軸徑向載荷較大、軸向載荷較小，故可選用深溝滾珠軸承。 軸承型號的選擇: 角接觸滾珠軸承選7208AC (GB/T292-94) 深溝滾珠軸承選 6206 （GB/T276-94） ②校核計算 軸承的工作條件和主要參數(shù) 項 目 工作條件和參數(shù) 名 稱 角接觸滾珠軸承 深溝滾珠軸承 型 號 7208AC 6206 基本額定動載荷 35.2KN 19.5KN 基本額定靜載荷 24.5KN 11.5KN e 0.68 0.42 X,Y X=1，Y=0 X=0.56，Y=1.04 徑 向 載 荷 軸 向 載 荷 載 荷 性 質(zhì) 有強(qiáng)大沖擊 轉(zhuǎn) 速 632r/min 1250r/min 壽 命 3000~8000h 上表中有關(guān)數(shù)據(jù)有[2],[3]差得。 輸入軸軸承計算簡圖 輸入軸軸承校核計算 A軸承的徑向載荷 B軸承的徑向載荷 A軸承的附加軸向載荷 B軸承的附加軸向載荷 (查[2]P371表18.4) 軸有向右跑的趨勢，B軸承承受 力 A軸承的軸向載荷 B軸承的軸向載荷 沖擊載荷系數(shù) （查[2]P375表18.8） A軸承的當(dāng)量動載荷 X=1，Y=0 B軸承的當(dāng)量動載荷 X=1，Y=0 > ，應(yīng)按B軸承校核壽命 該軸承的壽命滿足要求。 同理，對輸出軸深溝滾珠軸承進(jìn)行校核計算得： 故亦滿足設(shè)計要求。 （5）輸入、輸出軸的設(shè)計 ①運(yùn)動和動力參數(shù)計算 軸名 功率（KW） 轉(zhuǎn)矩（N?mm） 轉(zhuǎn)速(r/min) 傳動比i 效率η 輸入 輸出 輸入 輸出 動力機(jī)輸出軸 36.8 55000 632 1 減速器輸入軸1 35.7 35.0 53350 52283 632 0.506 減速器輸出軸2 34.3 32.6 26995 26455 1250 表中、分別為萬向聯(lián)軸器、軸承和單級錐齒輪減速器的傳動效率。由[3]P5表1-7查的(吳宗澤等編.<<機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊>>，高等教育出版社，1999年) ②輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 估算軸徑 ，查[2]P314表16.2,取C=102(假設(shè)軸材料為40Cr) 根據(jù)錐齒輪的設(shè)計尺寸數(shù)據(jù)和所選用的軸承，畫出其結(jié)構(gòu)草圖。 右端采用矩形花鍵與配套動力連接，其型號： （GB/T1144-2001） 與齒輪連接處采用普通圓頭平鍵連接，其型號：鍵 （GB/T1096-2003） 其結(jié)構(gòu)簡圖見圖3.1a 軸的空間受力分析： 把兩滾動軸承簡化為鉸支，作用點(diǎn)在其中點(diǎn)處；把作用在齒輪和聯(lián)軸器上的力簡化成集中力，彎矩從輪緣中點(diǎn)開始，扭矩從輪轂中點(diǎn)開始。右端聯(lián)軸器有方向不定的徑向力作用。 查手冊知聯(lián)軸器的 方向不定，按最危險情況考慮?？臻g受力簡圖見圖3.1b。 垂直面受力分析與彎矩計算： 垂直面受力圖見圖3.1c 軸承A、B的支反力： D點(diǎn)彎矩為： 從左端計算 從右端計算 可見計算正確。 垂直面彎矩圖見圖3.1d 水平面受力分析與彎矩計算： 水平面受力圖見圖3.1e 軸承A、B的支反力： D點(diǎn)彎矩為 水平面彎矩圖見圖3.1f 初步合成彎矩： 從左端算起 從右端算起 初步合成彎矩圖見圖3.1g 聯(lián)軸器徑向力 彎矩圖： 軸承支反力： B點(diǎn)彎矩 聯(lián)軸器徑向力 彎矩圖見圖3.1h 合成彎矩圖： D點(diǎn)彎矩： 從左端算 從右端算 B點(diǎn)彎矩： 合成彎矩圖見圖3.5i 扭矩圖： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，應(yīng)力校正系數(shù) （[2]P315表16.3） 扭矩圖見圖3.1j 計算彎矩圖： D點(diǎn)彎矩： 從左端計算 從右端計算 B點(diǎn)彎矩 E點(diǎn)彎矩 從左端計算： 從右端計算 計算彎矩圖見圖3.1k 圖3.1 軸的計算圖 ③按彎矩校核該軸的強(qiáng)度 由計算簡圖可以看出，D截面或B截面是危險截面。 D截面校核 查[2]P332表7,得D截面抗彎截面系數(shù) 查[2]P315表16.3 ,安全. B截面校核 B截面的抗彎截面系數(shù) < ，安全。 該軸結(jié)構(gòu)設(shè)計圖見附圖. 同理,對輸出軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,經(jīng)按彎矩校核該軸強(qiáng)度，亦滿足要求。 其結(jié)構(gòu)設(shè)計圖見附圖。 （6）減速器箱體的設(shè)計及其潤滑 根據(jù)齒輪及軸的尺寸，并依據(jù)齒輪傳動的位置，設(shè)計其結(jié)構(gòu)和尺寸大小。具體結(jié)構(gòu)圖見附圖。 減速器的潤滑：一、減速器中齒輪的潤滑采用潤滑油潤滑，方式為油池浸浴潤滑；二、減速器中軸承的潤滑采用潤滑脂潤滑。 3.2.3 齒輪傳動組總成的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，本滅茬機(jī)構(gòu)工作行數(shù)為5行，故需要設(shè)計5個刀盤輸出軸，且各軸輸出轉(zhuǎn)速相等。所以，各軸之間的齒輪傳動總傳動比均為i=1。 考慮到各軸及各軸之間的齒輪傳動具有很大的相似性，故只需對其中一軸及一對齒輪傳動進(jìn)行設(shè)計校核即可。 （1）中間刀盤輸出軸與其右側(cè)一軸之間的齒輪傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本滅茬機(jī)構(gòu)的外形總長L=2330mm，故兩軸之間的距離 考慮其他輔助裝置的長度，取 。 齒輪傳動的設(shè)計： ①選用圓柱直齒輪傳動 輸入功率 主動輪轉(zhuǎn)速 主動輪轉(zhuǎn)遞的轉(zhuǎn)矩 考慮到兩軸之間的距離太大，為了節(jié)省成本，故擬采用兩組相同且傳動比互為倒數(shù)的齒輪傳動來實現(xiàn)兩軸之間的動力傳動。取其一傳動比 ②選齒輪材料及熱處理方法 查[2]P211表12.7主動輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB241~286；從動輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB241~286。 ③選擇齒寬系數(shù) 查[2]222表12.13，選=0.3 ④選擇齒輪精度 查[2]P207表12.6選7級精度，估計節(jié)點(diǎn)圓周速度V<10m/s。 ⑤選擇齒輪齒數(shù) ⑥按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 式中:系數(shù) 齒輪的接觸疲勞極限 許用接觸應(yīng)力[] 故有： 計算模數(shù) 取m=3.5 齒輪3分度圓直徑 齒輪的計算齒寬 取 中心距 ⑦校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 節(jié)點(diǎn)線速度 （在原預(yù)計V<10m/s范圍內(nèi)） 使用情況系數(shù) 查表得： 動載系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 查[2]P217表12.10 齒間載荷分配系數(shù) 重合度系數(shù) 載荷系數(shù) 彈性系數(shù) ([2]P221表12.12，鋼-鋼) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) ([2]P225表12.12,一般可靠度) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸壽命系數(shù) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度安全。 ⑧校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 齒形系數(shù) (查[2]P229圖12.21) 應(yīng)力修正系數(shù) (查[2]P230圖12.22) 彎曲最小安全系數(shù) （查[2]P225,表12.14，一般可靠度） 彎曲壽命系數(shù) : 尺寸系數(shù) ([2]P232圖12.25) 彎曲疲勞極限 許用彎曲應(yīng)力 可見齒根彎曲疲勞強(qiáng)度有較大富余。 ⑨對大小齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計 大齒輪： 分度圓直徑 齒頂圓直徑 取 取 取n=2mm 輪轂長L=(0.5~1.0)=31~62mm ，取L =32mm。 大齒輪工作圖見附圖 小齒輪： 分度圓直徑 齒頂圓直徑 取 取 取n=2mm 輪轂長L2=(1.2~1.5)=32.6~42mm ，取L2 =42mm。 小齒輪工作圖見附圖 （2）鍵及軸承的選擇 該軸上端用花鍵與減速器及傳動齒輪連接，中部用一軸承支撐，下部懸掛刀盤等滅茬工作裝置。 上端采用矩形花鍵連接，矩形花鍵型號： （GB/T1144-2001） 與刀盤連接處采用普通圓頭平鍵連接，其型號：鍵 （GB/T1096-2003） 軸承選用深溝滾珠軸承 6206 （GB/T276-94） （3）刀盤輸出軸的設(shè)計 ①運(yùn)動和動力參數(shù)計算 軸名 功率（KW） 轉(zhuǎn)矩（N?mm） 轉(zhuǎn)速(r/min) 傳動比i 效率η 輸入 輸出 輸入 輸出 減速器輸出軸 34.3 32.6 26995 26455 1250 1 刀盤輸出軸 32.6 31.9 26455 25926 1250 表中為軸承的傳動效率。由[3]P5表1-7查的(吳宗澤等編.<<機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊>>，高等教育出版社，1999年) ②刀盤輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 估算軸徑 ，查[2]P314表16.2,取C=102(假設(shè)軸材料為40Cr) 根據(jù)錐齒輪的設(shè)計尺寸數(shù)據(jù)和所選用的軸承，畫出其結(jié)構(gòu)草圖。 其結(jié)構(gòu)簡圖見圖3.2a 軸的空間受力分析： 把滾動軸承簡化為鉸支，作用點(diǎn)在其中點(diǎn)處；把作用在齒輪上的力簡化成集中力，彎矩從輪緣中點(diǎn)開始，扭矩從輪轂中點(diǎn)開始。下端刀盤處有扭矩作用，作用點(diǎn)在圓頭平鍵中點(diǎn)處。 其中：D為刀盤工作旋轉(zhuǎn)半徑，方向不定。 空間受力簡圖見圖3.2b。 垂直面受力分析與彎矩計算： 垂直面受力圖見圖3.2c 軸承的支反力： B點(diǎn)彎矩為： 從左端計算 從右端計算 垂直面彎矩圖見圖3.5d 水平面受力分析與彎矩計算： 水平面受力圖見圖3.5e 軸承的支反力： B點(diǎn)彎矩為： 水平面彎矩圖見圖3.5f 初步合成彎矩： 從左端算起 從右端算起 初步合成彎矩圖見圖3.5g A點(diǎn)彎矩： 合成彎矩圖見圖3.5i 扭矩圖： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，應(yīng)力校正系數(shù)： （[2]P315表16.3） 扭矩圖見圖3.5j 計算彎矩圖： B點(diǎn)彎矩： 從左端計算 從右端計算 A點(diǎn)彎矩 計算彎矩圖見圖3.5k 圖3.5 軸的計算圖 ③按彎矩校核該軸的強(qiáng)度 由計算簡圖可以看出，B截面或A截面是危險截面。 B截面校核 查[2]P332表7,得B截面抗彎截面系數(shù) 查[2]P315表16.3 ,安全. A截面校核 A截面的抗彎截面系數(shù) < ，安全。 該軸結(jié)構(gòu)設(shè)計圖見附圖. 3.2.4 刀盤總成的設(shè)計 根據(jù)已設(shè)計的減速器輸出軸的相關(guān)數(shù)據(jù)及工作軸之間的距離尺寸，合理的選擇外廓設(shè)計尺寸。材料選用Q235。 刀盤和刀片及其相關(guān)零件的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計詳見后附工作技術(shù)圖紙。 i=0.506 =36.4kw =632r/min =5.5×N·mm =0.3 =29 =15 μ=1.93 ==687.2N/ ==603.2 N/ =1.0 =1.15 cos=0.8879 cos=0.4600 =32.66 =32.61 =1.68 0.70 =1.29 1.43 =3.41 =3.78 =2.5 m =4 =116mm b=20mm 滿足要求 =116mm =123.103mm =4.8mm =60mm =63.68mm =4.8mm X=1，Y=0 安全. =0.3 m=3.5 1.09 =1.68 =0.70 =2.59 =2.54 =2.50 安全 =154mm n=2mm L =32mm =91mm n=2mm L2 =42mm 安全 總結(jié) 第4章 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計為2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計。在本次畢業(yè)設(shè)計中，根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行了二維工程圖繪制，最后畫出裝配圖并進(jìn)行了裝配。主要進(jìn)行了以下方面的工作： 1、首先要對玉米聯(lián)合播種機(jī)的市場需求及現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查分析，分析所要設(shè)計的玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)的市場前景，并制定出本次設(shè)計的基本方案； 2、然后分析所設(shè)計的玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用； 3、進(jìn)行滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力的設(shè)計計算； 4、進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)度校核； 5、進(jìn)行滅茬機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)機(jī)械部分的零件的二維工程圖繪制。 此次設(shè)計主要是設(shè)計2BFH-4型玉米滅茬種肥聯(lián)合播種機(jī)滅茬機(jī)構(gòu)。一些參數(shù)和整機(jī)的其他部分相關(guān)比較密切，有的參數(shù)由于時間原因沒有進(jìn)行必要的實驗，而是參考其他資料所得。但是經(jīng)過五個多月的畢業(yè)設(shè)計及論文的寫作，我發(fā)現(xiàn)了很多以前學(xué)習(xí)過程中遺留下的問題，并通過進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)和大量資料的查閱，使我對以前所學(xué)專業(yè)課程有了更好的鞏固，并擴(kuò)大了知識面，學(xué)到了更多的知識，同時也培養(yǎng)了我獨(dú)立思考解決問題、獨(dú)立完成工作的能力。 參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊(第二版).北京:高等教育出版社,1999年 [2] 邱宣懷主編.機(jī)械設(shè)計(第四版).北京:高等教育出版社,1997年 [3] 康海彥，張興文，周慶三.1G-6型旋耕滅茬機(jī)主要工作部件的研究與設(shè)計.農(nóng)機(jī)化研究，1995,4：28-31. 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