1、 1 机电工程学院 毕业设计说明书 设计题目 : 1FMJ-800 型地表残膜回收机设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2015 年 5 月 20 日 2 目 次 1 引言 1 1.1设计总体介绍 1 1.2设计技术现状 1 1.3设计要求 1 2 设计方案分析 2 2.1总体的设计思路 2 2.2设计的工作原理 3 3 具体设计计算 4 3.1传动方案的分析与拟定 4 3.2传动装置的运动和动力学参数计算 4 3.3圆柱齿轮设计 5 3.4第一链 轮传动的设计 9 3.5第二链轮传动的设计 12 3.6轴的设计计算与校核 14 3.7其他部件的设计 23 结论 26 致谢 2
2、7 参考资料 28 1 1.引言 地膜覆盖技术自 20 世纪 50 年代应用于农业生产以来，因其可提高土壤温度、保持土壤水分、改善土壤环境和提高粮食产量而在全世界得到了迅速、广泛的推广应用。 20 世纪 70 年代初，我国也开始试验、推广地膜覆盖技术，由于一系列地膜技术的推广，应用覆膜技术种植的作物的品种也由少到多，从而薄膜使用量也不断增加。然而，随着地膜使用量的增大，地里残留的薄膜也越来越多，如今残膜捡拾变成了一个非常棘手的问题。 1.1 设计总体介绍 通过对我国大规模使用薄膜种植各 种作物的考察 ,并且结合我国实际情况而进行毕业设计 ,本次所设计的残膜收获机机采用双地轮传动 , 利用状齿起
3、膜 , 通过伸缩扒指滚筒捡膜和集膜箱集膜 , 可以完成小麦、烤烟、棉花等地膜种植作物田的起膜、起茬、捡膜、集膜等一系列工序 , 该机具有配套动力广泛、安装使用方便、拾膜效果好、生产率高等显著优点。该残膜回收机不仅能使泥土与薄膜初步分离 ,还可以减轻残膜收获的劳动量 ,从而提高劳动生产率。 1.2 设计技术现状 1982 年，我国开始着手研究残地膜回收机，距离现在已有 20 多年的历史，现在已发展到有几十种类型。国内的残膜回收 机按农艺要求和残地膜回收的时间主要分为苗期揭膜机械、秋后回收机械、春播前回收等类型。秋后残地膜回收机工作原理根据捡拾机构不同主要可分为耙齿捡拾机构、伸缩杆扒指捡拾机构、挑
4、膜弹齿机构、轮齿式回收机等。 1.3 设计目的 这是我们大学生涯最后一次设计，其意义重大深远。本课题的目的： 1、学会能独立分析和解决工程实践中所遇到的各种问题，完成有一定难度的工程设计。 2、学会通过语言表述自己的研究内容、理论、方法、结论及问题的解答，总结和撰写设计说明书的方法。 3、培养学生查阅参考文献及应用计算机能力。 4、培养 学生创新能力。 5、为今后综合能力的提高打下一个良好、扎实的基础。 2 2.设计方案分析 2.1 总体的设计思路 设计思路是整个设计的灵魂，我将从三个方面进行阐述： 首先，该机必须是一种面向各种地区的大众化农业工具，更重要的是满足残膜回收的要求。所设计的机器结
5、构尽可能简单，易于操作，工作效率比较高的特点。 其次，必须能够保质保量的工作。质，就是要使地膜尽可能高效率地回收，因而设计要运用相关领域的知识及方法能够解决残膜回收机的工作弊端。量，即工作顺畅，效率高，用相同的时间回收更多的面积，这就要求随时可用且调整 要方便。 最后，必须要满足经济性的要求。材料选择要满足强度、硬度、韧性等的要求，尽量选择较低成本，比较容易装配，整体重量既要满足驱动需求又不能过于太轻，否则这会影响机器工作质量。 我们的设计内容主要包括以下几个组成部分： (1) 机架。机架是该机的主体，所有的工作部件都与机架连接。 （ 2）破膜部件主要是参照圆犁刀的形式，其作用是将地膜切开，保
6、证后续部件能够完全将地膜收回。此部件在整机中所起的作用是：第一起支撑作用，本机所采用的是牵引式挂接方式。第二起破膜仿形作用，田地里不可能到处都是平坦的，高低起伏使 得仿形机构特别有益，此破膜机构在挂接杆的中部设置了弹簧，在挂接处还设了定位孔。这样以来就很好地解决了仿形和限深的问题。 （ 3）圆弧形弹齿滚动机构主要由外部固定圆筒、偏心式滚筒、心轴、圆弧形弹齿构成。工作时 , 滚筒由链轮经齿轮机构进行驱动 , 圆弧弹齿在偏心滚筒的带动下进行旋转 , 由于偏心距 OO 的存在，运动的时候，弹齿相对固定滚筒表面会循环伸出缩回。圆弧弹齿伸出 , 用于捡膜 ; 弹齿缩回 , 用于脱膜。由于偏心距的存在 ,
7、 使圆弧弹齿弹齿位于筒内的区域增大 , 便于脱膜及集膜机构的配置。 （ 4）地轮。该 机采用地轮传动动力，地轮不仅作为动力源，还起支撑的作用。轮缘选用 5 50 扁钢。 （ 5）脱卸膜部件采输送带 , 输送带的设计方案是由设备情况和拟输送物料的性能、形态以及环境条件决定的。良好的设计既能保证输送带的使用性能 ,延长使用寿命 ,又能降低制造成本。 （ 6）集膜部件可以采用硬制塑料。这样可以大大减轻整机的重量，而且价格也3 十分低廉。 2.2 设计的工作原理 该机的工作原理为：整个机构由牵引架与拖拉机连接，在拖拉机的牵引下向前行进。行进过程中，破膜器中的弹簧使得破膜圆能够上下移动贴合地面，破膜圆锋
8、利的 外圆将地膜划破。整个过程地轮作为动力源，通过传动机构链轮、齿轮的传动带动捡膜滚筒滚动，而后捡膜机构中的圆弧弹齿在绕中心轴转动的过程中将由破膜机构划破的残膜带上滚筒，最后残膜沿输送带被送入集膜箱中。在拖拉机的不断行进中，机构不断重复这个过程，实现地表残膜连续回收。行走轮用于支撑整个机构的前行，破膜机构同时也支撑着整个机构。 该机选用以 8.8 11 kW 的小四轮拖拉机为动力 , 起膜机构、 捡膜机构、 送膜机构和集膜箱应采用刚性连接 , 传动机构以齿轮和链轮传动形式相结合。捡膜机构采用的是偏心滚筒进行 捡膜，送膜机构采用输送带进行传送残膜。 4 计算与说明 主要结果 3.具体设计计算 3
9、.1 传动方案的分析与拟定 根据毕业设计方案的要求，选择传动机构。 3.1.1 计算传动比 由已知条件计算出工作机地轮的转速为： ) 6 0 1 0 0 06 0 1 0 0 0 / ( 0 . 8 / ( 1 5 2 0 ) / m in 1 0 / m ind Dnrr 根据已知捡膜轮的转速， =75 120r/minjn 取 =75r/minjn ，故总传动比为 75jdi n n 。根据已计算出的总传动比，选用链传动和齿轮传动。 3.1.2 传动比的分配 查参考文献及相关资料，取链传动传动比 2 3i ,则齿轮传动比为1 2.5i 。 3.2 传动装置的运动和动力学参数计算 3.2.1
10、 各轴的转速 1j21 13134= 7 5 / m in/ 7 5 / 2 .5 3 0 / m in1 0 / m in/ 7 5 / 1 7 5 / m indn n rn n i rn n rn n i r 各轴的输入功率： 12 1 13 2 24 1 2=5= = ( 5 0 . 9 7 ) 4 . 8 5= = ( 4 . 8 5 0 . 9 6 ) 4 . 6 5 6= = ( 5 0 . 9 6 ) 4 . 8P k WP P k W k WP P k W k WP P k W k W 各轴输入的转矩： 6 6 51 1 16 6 62 2 26 6 63 3 3664 4
11、4= 9 .5 5 1 0 / = ( 9 .5 5 1 0 5 /75 ) N m m = 6 .3 6 1 0 N m m= 9 .5 5 1 0 / = ( 9 .5 5 1 0 4 .8 5 /30 ) N m m 1 .5 4 1 0 N m m= 9 .5 5 1 0 / = ( 9 .5 5 1 0 4 .6 5 6 /10 ) N m m 4 .4 5 1 0 N m m= 9 .5 5 1 0 / = ( 9 .5 5 1 0 4 .8 /75 ) N m m 6 .1 1 1 0T P nT P nT P nT P n 5 N m m=10r/mindn =75r/minj
12、n i 2 3i 1 2.5i 5 3.2.2 将上述结果列于表格： 轴号 转速 n/(r/min) 功率 P/kW 转矩T/( mmN610 ) 传动比 i 1 75 5 0.636 2.5 2 30 4.85 1.54 3 10 4.656 4.45 3 4 75 4.8 0.611 1 3.3 圆柱齿轮设计 已知小齿轮转速 75r/min，传动比 1 2.5ui ，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取 20 。 3.3.1 选定齿轮精度等级、材料及齿数 1)农用机械的工作速度不高，故选用 8级精度。 2)选择材料 ,小齿轮材料选择 40Cr（调质处理），硬度为 280HBS；大齿轮材料 45
13、钢（调质处理），硬度为 240HBS。 3）选择小齿轮齿数 211z ，大齿轮齿数 53112 ziz 。 3.3.2 按齿面接触强度设 计 由公式计算小齿轮分度圆直径，即 3 21Ht1 )(1.2dHHEdt ZZZuuTK (1) 确定公式内的各计算数值 1 试选载荷系数 3.1HtK 。 2 计算齿轮转矩 1T mmNn PT 561 161 1036.675 51055.91055.9 20 211z 532z 3.1HtK mmNT 51 1036.66 3 由表 10-7 选择齿宽系数 d =1。 4 由图 10-20 查得区域系数 5.2HZ 。 5 由表 10-5 选择弹性影
14、响系数 2/18.189 MPaZE 。 6 计算疲劳强度用重合度系数 Z 9 0 9.301221/20c o s21a r c c o s2/c o sa r c c o s *111a ahzz 1 0 6.251253/20c o s53a r c c o s2/c o sa r c c o s *222a ahzz 2/t a nt a nt a nt a n 2211 aa zz 6 7 1.1 2/20t a n1 0 6.25t a n20t a n9 0 9.30t a n21 2 z 881.034 a Z 7 计算接触疲劳许用应力 H 通过查表，查得小齿轮的接触疲劳强度极
15、限为 MPa6001Hlim ，大齿轮为 MPa5501Hlim 。 计算应力循环次数 811 1008.1)103 0 081(1756060 hjLnN 712 1032.45.2/ NN 取失效概率为 1，安全系数 S=1，参考机械设计图 10-23 则取 95.0;90.0 21 HNHN KK 。 M P aM P aSK HNH 5 4 06 0 090.01l i m11 M P aM P aSK HNH 5 2 35 5 095.02l i m22 取两者中较小者作为齿轮副的接触疲劳许用应力，即 M P aHH 5 2 32 （ 2）计算 d =1 5.2HZ 2/18.189
16、 MPaZE 881.0Z MPaH 523 7 1) 试算小齿轮分度圆直径 mm1 1 4)(1.2d 3 21Ht1 HHEdt ZZZuuTK 2)计算圆周速度 v smndv t /4 4 8.01060 751 1 41060 3311 3）计算齿宽 b mmdb td 11411411 4）计算载荷系数 HK 根据 smv /448.0 ， 8 级精度，由机械设计图 10-8 查得动载荷系数 01.1vK ；由表 10-2查得使用系数 1AK ；根据表查得齿间载荷分配系数 2.1HK ；根据 8 级精度、小齿轮处于非对称布置时，434.1HK 。 故载荷系数 75.14 3 4.1
17、2.101.11 HHVAH KKKKK 6） 按照实际载荷系数校正所得的分度圆直径 mmKKdd HtHt 87.1253.175.1114/ 3311 7） 计算模数 m 99.521/87.1 2 5/ 11 zdm 3.3.3 按齿根弯曲强度设计 由弯曲强度的设计公式： 3 2112 FSaFadFtt YYz YTKm (1)确定公式内的各计算数值 1） 试选 3.1FtK 。 2） 计算弯曲疲劳强度用重合度系数。 6 9 9.075.025.0 Y 3） 计算 FSaFaYY mm114d1 t smv /448.0 mmb 114 75.1HK mmd 87.1251 99.5m
18、 3.1FtK 699.0Y 8 由图 10-17 查得齿形系数 ： 22.2;80.2 21 FaFa YY 。 由图 10-18 查得应力校正系数 ： 77.1;55.1 21 SaSa YY 。 通过查表，可知小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaF 5001lim ；大齿轮的为 MPaF 3802lim 。 由图 10-22 取弯曲疲劳寿命系数 85.01 FNK ， 88.02 FNK 。 取弯曲疲劳安全系数 4.1S ,得： M P aSK FFNF 57.3034.1 50085.01l i m11 ， M P aSK FFNF 86.2 3 84.1 3 8 088.02l i m2
19、1 0 1 4 3.057.3 0 3 55.180.21 11 F SaFa YY 大齿轮的 FSaFaYY 大于小齿轮，所以取 0 1 6.02 22 F SaFaF SaFa YYYY （ 2）计算 1）计算模数 3 1 3.50 1 6.0211 6 9 9.01036.63.122 3 2 53 21 1 F SaFadFtt YYz YTKm 2)计算载荷系数 FK 3 7 3 6.136.1101.11 FFVAF KKKKK 3)按实际载荷系数算得的模数 4 1 2.53 FtFt KKmm 通过两种计算结果的比较，由于齿面接触疲劳强度计算的模数 m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，可以得出计 算的模数 412.5m 并就近圆整为标准值 6m ，接触强度算得的分度圆直径 1261d ，算出小齿 016.0FSaFaYY 412.5m
