1、 UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题 目： 旋耕机传动系统设计 小型旋耕机传动系统设计2目录摘 要 .31 前 言 .42 旋耕机的研究意义与发展趋势 .62.1 开发旋耕机的目的和意义 .62.2 国内外旋耕机的发展现状 .62.3 旋耕机开发存在的问题与发展趋势 .73 总体方案确定及主要参数的选择 .73.1 总体结构设计及工作原理 .74 旋耕机类型、耕幅、刀轴转速和传动形式的选择 .104.1 旋耕机类型的选择 .104.2 旋耕机耕幅的确定 .104.3 旋耕机的传动型式的选择 .104.4 旋耕机的刀轴转速选定 .115 耕深装置的设计 .116 最优传动方案
2、的确定 .126.1 齿轮箱传动方式的确定 .126.2 传动系数参数的确定 .136.3 各档传动路线的确定 .136.4 各对齿数的确定 .137 轴的计算 .137.1 变速箱输出轴的设计 .137.2 变速箱输入轴的设计 .158 齿轮的设计 .188.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 .188.2 按齿根弯曲疲劳强度计算 .188.3 计算 .198.4 按齿根弯曲强度设计 .208.5 几何尺寸计算 .218.6 验算 .229 结构设计及绘制齿轮的零件图 .2210 刀辊轴的强度计算 .2210.1 旋耕机负荷最大的部件就是刀辊轴 .2210.2 刀辊轴的设计计算说明 .2
3、311 带传动的设计计算 .2411.1 皮带设计 .2411.2 选择带型 .2411.3 确定带轮的基准直径 dd1和 dd2 .2411.4 带轮设计 .2712 链传动的设计计算 .27小型旋耕机传动系统设计3设计总结 .30参考文献 .31旋耕机传动系统设计摘 要本文在分析小型步旋耕机的结构组成和工作原理的前提下，介绍说明了小型步旋旋耕机的设计远着和设计步骤。并根据设计原则的要求，首先选择了小型步旋耕机的类型，确定小型步旋耕机的耕幅、传动形式、刀轴转速，离合器工作的选择等内容。然后具体设计了小型步旋耕机的传动装置，包括齿轮箱的结构设计、关键零件的强度校核、耕深调节装置和工作部件总成的
4、设计。齿轮箱的设计是本次设计的主要内容，这包括了大量的工作：资料的整理，参数的设定，相关计算，绘图等。关键词：旋耕机；变速箱；离合器小型旋耕机传动系统设计4Design of electireic rototillerStudent:xia ming puTutor:yao ming yin(jiang xi Agricultural University)Abstract: Rototiller is a kind of farming machinery which is particularly suited to the hills, mountainous areas, small
5、plot of land, big altitude difference, no-tractor road, orchard, tea house, vegetable plots, greenhouse canopy, hill slopes and small pieces (water, dry farmland) . In order to adapt to the development of large-scale vegetables canopy, I conduct this design according to the demand of agricultural wo
6、rk environment and the present economic heritage requirements of technical conditions micro electric rototiller design. This rototiller is designed by making power generator based on motor. The comprehensive analysis of rototiller is conducted by analyzing overall scheme , working principle , the op
7、tion of spin and plow knife transmission system and control system for a design, and the key components are calculated respectively. This rototiller has simple structure, light weight and zero emissions of waste gas ,and is used universally in rellis shallow intertillage of great pavilion.Key words:
8、rototiller; knife; farming tool; reducer.小型旋耕机传动系统设计51 前 言 旋耕机是一种由动力驱动旋耕刀衮完成耕、耙作业的耕耘机械。旋耕机具有犁耙合一的作业效果，它的耕作部件为旋耕刀辊是由多把旋耕刀在刀轴上按螺旋线排列而成,，较好地切断植被并将其混合于整个耕作层内,也能有效地将化肥、农药等混施于土内,在水田中带水旋耕后即可直接插秧。其切土、碎土能力强,一次作业能达到犁耙几次的效果,耕后地表平整、松软，能满足精耕细作要求.旋耕机作业质量好、工效高,既能抢农时、节省劳力,又可减少机器下地次数,减轻行走部件对土壤的压实,在我国南北方均有广泛使用。旋耕机于 1
9、9 世纪中叶问世以来，得到了迅速发展和推广使用。日本二战之后为了尽快恢复经济发展引进旋耕机用于农业生产。但是由于日本大多为水田直角形旋耕刀不适宜于进行水田耕作。一大批日本学者开始致力于水田用旋耕刀的研究如吉田富穗、松尾昌树、坂井纯等人研制出了旋耕弯刀成功地解决了刀轴缠草等问题。为了解决刀轴缠草的问题本文对旋耕弯刀进行了设计说明。对弯刀的刃口曲线提出了相应的要求，目前能达到这种要求的刃口曲线有阿基米德螺线、等角对数螺线、正弦指数曲线等其中阿基米德螺线应用最广。 到目前为止，旋耕机产品虽然在理论上可以配套 58.873.5kw 的拖拉机，但实际上因受传动系统强度及结构尺寸、机架结构强度的限制，配套
10、合理范围仅达 48kw 的拖拉机；耕深亦局限在旱耕 1216cm，水耕 1418cm。我国对旋耕机的研制始于 20 世纪 50 年代末， 初期主要研制与手扶拖拉机配套的旋 耕机，后来研制出与中型轮式拖拉机配套的旋耕机；70 年代初完成了与当时国产的各类拖 拉机配套的系列旋耕机的设计，并使之得到了推广应用；到 80 年代，与手扶拖拉机配套的 旋耕机由专用型发展到兼用型， 由于手扶拖拉机配套发展到与轮式及履带式拖拉机配套。 旋 耕机在我国的发展经历了单机研制、发展系列产品、新产品开发和换代 3 个阶段，随着新的 种植、耕作农艺的发展和推广，在旋耕机基础上还研制出了多种用途的联合复式作业机。 20
11、世纪 90 年代以来，为适应市场需要，有些企业试图开发大型旋耕机，小型旋耕机传动系统设计6但因水平有限，仅采用原有产品外延放大和堆砌材料的方法，没有着重结构的改进和参数的优化， 目前能与 200 马力以上拖拉机配套的农机具在我国还完全依赖进口。 另外我国旋 耕机械生产企业规模都比较小，装备差、制造工艺水平低，有些产品出厂质量粗 放，可靠性不高，企业低价竞争导致投入创新的部分过少，不利于行业的发展。 因而走了弯路。因此，现有旋耕机产品在品种上尚有大型和深耕型的空缺。随着水稻集约化、规模化生产的发展，水田耕整用宽幅高速型旋耕机成为发展方向。水田土壤含水率高，抗剪切、抗压强度特别低，附着力、外摩擦力
12、也接近为零，切土部件与土壤之间存在润滑水膜。因此，大块水田使用大型拖拉机旋耕机组水耕时，为充分发挥其功率，实现高效率、高效益，需要工作幅宽 3m 以上的宽幅旋耕机。但宽幅又受到道路行驶和入库停机不便的制约。解决途径有二：一是旋耕机采用宽度伸缩或折叠式结构；二是采用适中的幅宽，提高作业速度，从现有的 25km/h 提高到 48km/h。为满足以上要求，需要改进旋耕机及工作部件的结构和参数，研制宽幅高速旋耕机及灭茬、旋耕、旋耙和深施化肥的复式作业机械。 我国作为农业大国，不少农机学者在旋耕机方面进行了大量的研究工作。为了促进驱动型耕作机械的发展，本人选择了旋耕机作为自己的毕业设计论文课题，借鉴了不
13、少知名学者的重要研究成果，书写成文。由于资料搜集的局限性和水平有限，错误和不足之处在所难免，欢迎读者批评指正。 小型旋耕机传动系统设计72 旋耕机的研究意义与发展趋势2.1 开发旋耕机的目的和意义 土壤耕作是种植业生产过程中的重要一环，对于农作物增产具有重要作用。因此，土壤耕作机械的发展一直受到人们的关注。由于土壤耕作是一项能耗很大的作业，传统的土壤耕作机械，如犁，耙等都需要多次书耕作会对土壤造成破坏，不利于水土保持，消耗较大。长期以来，人们一直在探讨新的工作制度，松土和局部松土，不耕和少耕。在这种形势下，驱动型耕作机械诞生了。这种机械之所以引人注目，一是强化土壤耕作过程，可以满足不同条件下的
14、不同土壤类型；二是一次耕作可以联合作业；三是有动力驱动，质量好；四是作业时几乎不需要牵引功率，减少了功率的消耗。 驱动型机具有多种，如旋耕机，振动土壤耕作机械等，目前广泛使用的，应用前景最好的就是旋耕机。耕机切土、碎土能力强，一次旋耕能够达到一般犁耙作业几次的碎土效果，耕后地表平整、松软，能满足精耕细作要求，且缩短工序间隔，有利于抢农时抗旱保墒，减少拖拉机进地次数，减轻对土壤压实，减少能源消耗，降低作业成本，减少机具投资，提高机具利用率，加之近年来国内还田技术和免耕少耕技术的推广应用，旋耕机得到了迅猛发展，已成为拖拉机的主要配套机具之一。2.2 国内外旋耕机的发展现状国内外旋耕机的发展动态、存
15、在问题及发展方向 目前，水平轴旋耕部件与地轮转向一致的旋耕机，在国内外在实际生产中得到广泛的应用，并且旋耕工作部件结构相当完善。旋耕机的保有量也增加的很快，为了适应当前的生产规模，为不同机型拖拉机配套，生产了作业幅：为 1.25m28m 多种型号的旋耕机。如南昌旋耕机厂的 IGN 系列多种型号旋耕机，连云港旋耕机集团公司生产的 IGE2210 型旋耕机，1CN-250S 型旋耕机等。在黑龙江省农业生产中，使用的机型还有 1GHL 一 280 型松旋起垄机、1GSZ-210280 型组合式旋耕多用机、1GZJ 一 210 型旋耕灭茬联合整地机、1GLT-4 型松旋灭茬起垄通用机等。很多机型为了适
16、应黑龙江省农艺要求，在旋耕机后部安装了起垄犁铧。为了装配各种不同的工作件组台设计了专门的机架，以提高旋耕机的应用水平。有的旋耕机依据旋耕部件与耕深的相对关系，把中央调速器直接设计安装在旋耕工小型旋耕机传动系统设计8作部件的轴上。这样保证了农具的最小能耗、最少的材料消耗和较好的工作质量。由于调速器壳体下是未耕地，存在如何保护好调速器壳体的问题。国产的 1G 一 150 旋耕机和 1G 一 140 旋耕机等多种机型的旋耕轴配置在地表水平面上或低于地表。为了防止调速器外壳的损坏，在壳体上或前犁柱上安有专用的分土铲。分土铲开出的铧沟被补助整地作业消灭。2.3 旋耕机开发存在的问题与发展趋势 从近几年国
17、产的旋耕机配套推广应用情况来看，存在一些问题： （1）拖拉机动力输出轴容易损坏：（2） 、十字万向传动轴使用寿命短：（3） 、旋耕作业性能不稳定和容易缠草的问题；（4） 、缺少与大功率拖拉机配套的旋耕机；（5） 、作业性能满足不了当今的农艺要求；这些问题的解决有待于进行更深入的研究。 随着农业机械化程度的增强，工作效率和效益的提高，现有的旋耕机的弊端日益突出，已满足不了农艺要求和生产规模扩大的需要。故对旋耕机的研究有了进一步的深化，出现如下几个方向的发展趋势：（1） 、向宽幅，高速型旋耕机发展；（2） 、向联 （3） 全幅深旋耕机已起步； 、合作业机组方向发展； （4） 向可持续发展战略型发展
18、； 、小型旋耕机需求量有所增加。小型旋耕机传动系统设计93 总体方案确定及主要参数的选择 3.1 总体结构设计及工作原理 装配示意图如下：1 油门控制器 2 操纵手柄 3 限深机构 4 油门拉绳 5 离合拉杆 6 旋耕工作部件 7 柴油机 图 1 装配示意图主要由发动机、变速箱、机架、旋耕工作部件、限深机构、操纵手柄、三角皮带轮、支架等组成，其工作原理是将发动机的动力经三角皮带传递给变速箱主动轴，经二级减速带动安装在驱动轮轴上的旋耕刀片旋转（在铣切加工土壤过程中，通过土壤反力推动机器前进） 。耕深主要靠阻力铲柄上孔眼的位置进行上下调节，同时还可通过人改变其对操纵手柄的压力以增减力矩，调节机器的
19、前进速度，借以达到改变耕深的目的。 另外，旋耕作业的碎土性能与土壤含水量、土壤坚实度和机器的作业速度有关， 在实际作业中应根据具体情况选择最佳的工作速度。 为了全面实现设计技术指标，在结构上进行了优化设计，体现在以下几个方面； 1变速箱壳体采用薄壁钢板多次冲压成型，既减少了加工工序， 又降低了制造造成本，也使机器重量大大减轻。 2为满足多项作业要求，变速箱设有三个速档，高速档用于旋耕、运输作业， 低速档用于中耕、起垄作业。同时在变速箱右侧有动力输出轴，可肚带动小水泵、脱粒机、碾米机、打浆机等进行场上固定作业。再有，驱动轮轴采用通轴结构，它与旋小型旋耕机传动系统设计10耕工作部件配合安装，便于工作部件的更换。还可安上运输轮进行短途运输作业。 3由于该机是旋耕作业为主，为在旋耕作业过程中，不使机器发生上跳、前滑现象，增强操作舒适感，整机重心的布置非常重要。实践证明，为确保旋耕作业的稳定性，重心设在驱动轮轴上方前后 20mm 处是适宜的。 4为保证作业质量，使旋耕时不漏耕，变速箱下部宽度要窄为宜，该机为 45mm 基本做到了不漏耕。 5为适应棚室空问矮小的作业条件，机器操作手柄既可上下调整，又可在 180内前后转动调整。 表 1 主要技术参传动系统示意图如图 3 所示。旋耕机传动路线图 （图 3）
