微型耕作機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計-以合盛1Z-135型微耕機為研究對象,微型耕作機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計-以合盛1Z-135型微耕機為研究對象,微型,耕作,結(jié)構(gòu),優(yōu)化,設(shè)計,型微耕機,研究,鉆研,對象 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文（設(shè)計）題目： 微型耕作機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 系： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2017 年 05 月 31 日 第 59 頁 目 錄 摘要 III Abstract IV 第一章 緒論 1 1.1 國外技術(shù)水平現(xiàn)狀 1 1.2 國內(nèi)耕作機的現(xiàn)狀 2 1.3 微型耕作機發(fā)展存在的問題 2 1.4 微型耕作機的發(fā)展趨勢 3 第二章 技術(shù)創(chuàng)新點和設(shè)計思路 5 2.1 技術(shù)創(chuàng)新點 5 2.2設(shè)計思路 5 第三章 總體方案設(shè)計 6 3.1 已知設(shè)計條件 6 3.2 總體方案設(shè)計可行性分析 6 3.3整機結(jié)構(gòu)及工作原理 6 3.3.1 結(jié)構(gòu)特點 6 3.3.2 工作原理 7 3.4 主要參數(shù)初步設(shè)定 7 3.5 動力部分 8 3.5.1 柴油發(fā)動機的選型 8 3.5.2 消聲器的選型 8 3.6 機械傳動方式的選擇以及設(shè)計計算 9 3.6.1 傳動比的計算和分配 9 3.6.2計算各軸的功率及轉(zhuǎn)矩 10 3.6.3 帶傳動的設(shè)計計算與校核 13 3.6.4 齒輪傳動的設(shè)計計算與校核 15 3.6.5 軸的設(shè)計及校核 31 3.6.6 鍵、深溝軸承、離合器等標準件的選擇 33 3.7 旋耕刀具部分的選擇及設(shè)計 34 第四章 工作部件優(yōu)化設(shè)計及安全性 40 4.1行走機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 40 4.2 扶手架的優(yōu)化設(shè)計 40 4.3 安全擋板的優(yōu)化設(shè)計 42 4.4 微型耕作機的主要技術(shù)參數(shù) 43 4.5 操作安全注意事項及翻耕的農(nóng)藝要求 44 第五章 設(shè)計總結(jié) 45 參考文獻 46 致謝 47 微型耕作機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 摘要 隨著我國農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展，由于市場的需求，適用于丘陵、山地的微型耕作機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計已成為目前研究的重點,微型耕作機的使用操作簡單，耕作效率高以及性能好。本文以合盛1Z-135微型耕作機為研究對象，對微型耕作機的部分結(jié)構(gòu)進行了一定的創(chuàng)新優(yōu)化改進，使之更加人性化。在廣泛收集資料的基礎(chǔ)上，對國內(nèi)外微型耕作機的研究現(xiàn)狀進行對比和分析，論證了微型耕作機的設(shè)計方案，重點進行對發(fā)動機以及消聲器進行選型，傳動部分的設(shè)計，工作部件的設(shè)計以及對微型耕作機安全性能的設(shè)計分析。同時，本文也從人機工程學(xué)的角度對微型耕作機的人性化設(shè)計提出了部分可行性設(shè)計改良建議。 關(guān)鍵詞：微型耕作機，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設(shè)計 Design of the structure optimization of miniature cultivator Abstract With the development of agricultural mechanization in our country, due to the demand of the market, is suitable for the hills, mountains of miniature farming machine structure optimization design has been the focus of the present study, the use of miniature farming machine operation is simple, the cultivation of high efficiency and good performance. In this paper, the design of the 1z-135 micro-cultivator is studied, and the overall structure of the micro-cultivator is optimized and optimized to make it more humane. On the basis of widely collecting data, the research status quo of miniature farming machine at home and abroad were reviewed and comparison and analysis, demonstrates the design of miniature farming machine, focus on the engine type selection, the design of the transmission parts, the design of working parts and to the design of miniature farming machine safety performance. At the same time, this paper also puts forward some Suggestions for the feasibility design of miniature cultivator from the perspective of man-machine engineering. Key words: micro-cultivators,Structure optimization, design 第1章 緒論 在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，關(guān)于丘陵和山地的翻耕，農(nóng)民離不開先進適用的微型耕作機?？梢杂梦⑿透鳈C來改善農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)條件，降低農(nóng)戶的工作勞動強度，使得農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率得以提升，進而推動農(nóng)業(yè)的發(fā)展。隨著農(nóng)業(yè)機械化的深度推廣，微型耕作機使用起來操作簡單、成本低，適應(yīng)山區(qū)丘陵耕作。 微型耕作機是指功率≤7.5KW，可以直接用動力結(jié)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)工作部件運轉(zhuǎn)起來，主要用于果園、菜地、丘陵坡地等這些區(qū)域而設(shè)計的農(nóng)機產(chǎn)品。主要還是因為它的結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈便以及維修便利等特點，因此普遍應(yīng)用于丘陵的旱地、果園以及煙地的旋耕等地方的耕地作業(yè)。微型耕作機是以柴油機或汽油機作為動力的，它能夠在田間自由地運轉(zhuǎn)和行走，方便人們運用和寄存，同時也消除了大型農(nóng)用機械無法進入山地的苦惱，是廣大農(nóng)民消費者代替牛耕的最佳抉擇。 我國是一個丘陵和山區(qū)，地域遼闊的以農(nóng)業(yè)為主的國家。近年來 ,隨著農(nóng)業(yè)變革的不停地深化和農(nóng)業(yè)構(gòu)造的不斷調(diào)整 , 我國的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施得到了迅速的發(fā)展。歷經(jīng)十多年的歷程, 微型耕作機在國內(nèi)得到了很好的發(fā)展, 國內(nèi)很多的科研人員不斷地嘗試研發(fā)了一些較為適用的各種機型機具。 1.1 國外技術(shù)水平現(xiàn)狀 最近幾年以來，有些發(fā)達國家不停地將高新的技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械中去，因此，農(nóng)業(yè)機械在智能化方向上得到了很好的發(fā)展。國外的微型耕作機械相對于國內(nèi)的發(fā)展都比較早，一些歐洲國家的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品主要是以在園藝中工作的為主，這些機械有著旋耕、剪草、短距離運輸?shù)忍攸c，然而在亞洲國家的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品則主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)耕作上。目前，國外的農(nóng)用機型大多數(shù)都有以下這些特點：第一，機型較為輕便、靈活，外表美觀，用戶操作起來較為便利；第二，這些機型大多數(shù)使用汽油機或柴油機作為動力來源，因為它們的排放量比較低；第三，機型方便、簡單。現(xiàn)在國外微型耕作機的發(fā)展體現(xiàn)在以下幾點： 1) 農(nóng)用機械產(chǎn)品向著自動化的方向發(fā)展。因為先進的制造技術(shù)、新材料的出現(xiàn)以及電子科技等技術(shù)的進步，所以液壓以及自動化控制等技術(shù)在耕作機械上得到了很多的使用。通過把握這些優(yōu)點的應(yīng)用，進而減輕了操作者的疲勞強度。 2）微型耕作機械向著農(nóng)業(yè)多樣化機具的方向發(fā)展。亞洲一些國家采用了先進技術(shù)的微型動力以及機具，這些機型的動力在2.2～3.7kW范圍內(nèi)的汽油機，從而可以減少微型耕作機產(chǎn)生的污染。另外，用戶操縱把手的時候可以水平方向或者垂直方向多次調(diào)整位置，使得機具操作起來靈活，也可以在田地的側(cè)邊上作業(yè)。 1.2 國內(nèi)耕作機的現(xiàn)狀 我國的微型耕作機械起步比較晚，除了少數(shù)的企業(yè)從國外引進的連續(xù)式耕地機外,國產(chǎn)的微型耕作機仍然還在處于設(shè)計研發(fā)的萌芽階段?，F(xiàn)在，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的微型耕作機產(chǎn)品有南方型和北方型兩種，南方機型的結(jié)構(gòu)特點主要是參照歐洲的機型而改進的，剛開始只可以進行水田作業(yè)，到后來慢慢發(fā)展成了可以水旱兼用的機型。然而，北方的機型主要是參照韓國的機型進行改進的?，F(xiàn)在我國的微型耕作機的發(fā)展現(xiàn)狀體現(xiàn)在以下兩個特點： 1）農(nóng)業(yè)機械聯(lián)合產(chǎn)品發(fā)展得比較快。最主要的是聯(lián)合機有著節(jié)省能耗、能夠減少耕作機械對泥土的碾壓等特點，目前在國內(nèi)得到了特別好并且發(fā)展較快?，F(xiàn)在國內(nèi)正在使用的驅(qū)動工作部件的聯(lián)合機械，大部分是以旋耕機的刀輥作為主要工作部件，進而可以實現(xiàn)旋耕、起壟等工序中多數(shù)項目的聯(lián)合作業(yè)。 2）農(nóng)業(yè)機械技術(shù)的發(fā)展促進了農(nóng)業(yè)機具的研發(fā)和生產(chǎn)。第一，設(shè)計者們?yōu)榱宿r(nóng)戶可以讓秸稈粉碎還田在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，進而研發(fā)了一款秸稈還田機，現(xiàn)在秸稈還田機已經(jīng)成了農(nóng)用機械中推廣使用最快的產(chǎn)品之一；第二，為了滿足大棚和溫室里面翻耕作業(yè)的需要，從而設(shè)計了可以適應(yīng)大棚內(nèi)耕作的小型耕作機械。目前，一些小型微型耕作機具已經(jīng)得以生產(chǎn)并且得到了農(nóng)戶們的認可以及推廣使用。 1.3 微型耕作機發(fā)展存在的問題 （1）微型耕作機發(fā)展存在的局限性 目前，我國所研發(fā)的微型耕作機結(jié)構(gòu)都較為簡單，功能相對少。很多機型配用的是柴油機或汽油機作為能源，但是它的噪音以及污染排放這些問題仍然未處理，大部分還處于少量生產(chǎn)階段，安全功能差、性能不穩(wěn)定以及可靠性差，影響和限制了它的應(yīng)用和推行。另一方面，由于產(chǎn)品層次不高，結(jié)構(gòu)品質(zhì)和形狀尺寸大，也限制了其使用領(lǐng)域，特別是在一些山地和丘陵，越來越不能滿足用戶的需要。 （2）維修成本較高，使用水平較低。 機器出故障的一個重要原因是使用機器的不恰當(dāng)。一些用戶為了縮小費用的使用，往往不再規(guī)定范圍內(nèi)使用標準的燃油。另外，再加上一些燃油的質(zhì)量不理想，常常會使發(fā)動機出現(xiàn)一些毛病。再而，微型耕作機工作的環(huán)境差，長時間的延續(xù)超負荷作業(yè)，塵土漫天飛揚，發(fā)動機的濾清器會被塞住，然后就造成了發(fā)動機發(fā)熱。如果出現(xiàn)“拉缸”等系統(tǒng)故障時，就需要改換整個缸體，加上一些維修費，農(nóng)戶又得花費一筆錢，因此，維修費用就自然而然的增加了。 （3）操作微型耕作機的安全性問題 由于用戶缺少操作知識和維護保養(yǎng)知識，會存在安全隱患。他們操作的時候不規(guī)范，有的小毛病不當(dāng)回事、不及時處理，不僅容易產(chǎn)生機械故障，并且可能會帶來安全事故，因此，在安全這些問題上不容忽視。 （4） 制造工藝水平不高。 材料以市場供給的為標準，但已經(jīng)滿足不了設(shè)計的要求。但是國際上已廣泛使用新材料、新工藝，例如高強鑄鐵、低合金鋼模鍛。 1.4 微型耕作機的發(fā)展趨勢 （1） 向著智能化方面發(fā)展。 我國的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)成本之所以比國外高的重要緣故是因為我國的勞動力占的比重較高，機械生產(chǎn)成本占的比重較低。因此，假使我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械能夠大幅度地提高機械化及自動化的程度的話，肯定能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，以便于降低農(nóng)產(chǎn)品成本。 （2） 以人為本，相關(guān)部件設(shè)計人性化。 在微型耕作機的設(shè)計研發(fā)上, 設(shè)計人員須要結(jié)合我國的實際狀況,根據(jù)理論結(jié)合實際，同時以人機工程學(xué)相關(guān)的原理為依據(jù),優(yōu)化整個微型耕作機的結(jié)構(gòu), 并且對它進行再次開發(fā) , 另外增設(shè)一些安全防護的安裝 ,而且進行人性化設(shè)計, 以便于使它操作起來較為簡略 ,從而減小農(nóng)用機械用戶的勞動強度, 提高它的操作舒適性。 （3） 微型耕作機多功能化以及價格適中。 以國內(nèi)先進機型和技術(shù)作為基礎(chǔ)，根據(jù)我國的各地域的氣候土壤環(huán)境特點，重視用戶的作業(yè)習(xí)慣，揚長避短，研發(fā)配套作業(yè)水平高、功能多樣、價格適中，并且適合我國國情的微型耕作機。產(chǎn)品的特點要以提高作業(yè)質(zhì)量和效率為主，并且要求結(jié)構(gòu)簡單以及性能完善。我們應(yīng)該不斷地配套新機具、添加一些新體驗，在完善農(nóng)用機械結(jié)構(gòu)性能的基礎(chǔ)上，逐步往城市園林、園藝領(lǐng)域內(nèi)多方面擴大，比如配套剪草和枝葉粉碎機具等。雖然如今鄉(xiāng)村在經(jīng)濟上有較大的發(fā)展，但從總體上來說人均收入依然還是比較低的。該機型的價錢定位應(yīng)較為合適，要比進口機的價錢低一些。 （4） 操作應(yīng)更簡單，更換部件快。 在速度調(diào)理方面，用戶操作手柄的前進和后退調(diào)節(jié)的時候愈加便利。微型耕作機與配套機具的連接應(yīng)該使用快速掛接裝置的安裝，這樣拆換的時候更簡單，只有這樣才能愈加快速，更好的降低了操作者的勞動強度和節(jié)約改換農(nóng)機具的時間。同時設(shè)計者也要選用適應(yīng)性強的發(fā)動機，至少應(yīng)該有低噪聲、排放少、能源強勁和適應(yīng)性強這些特點，發(fā)動機才會更多地被運用。  第2章 技術(shù)創(chuàng)新點和設(shè)計思路 2.1 技術(shù)創(chuàng)新點 以1Z-135微型耕作機作為研究對象，對其進行整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。創(chuàng)新之處有以下幾方面：一是對動力部分的選型進行優(yōu)化選擇，使微型耕作機有足夠的動力源，噪聲有所降低；二是機械傳動中選用了全齒輪傳動，并對其進行了相關(guān)設(shè)計計算；三是對扶手架進行了一部分的優(yōu)化設(shè)計，為了便于微型耕作機的運輸，因此扶手架設(shè)計成可折疊型的。另外，考慮到每個人的身高有些差別，而研究的這款微型耕作機扶手架是不能調(diào)節(jié)的，所以把它改裝成了一個能夠手動調(diào)整高度的扶手架；四是本設(shè)計中研究的對象安全性還有所欠缺，因而對旋耕刀進行了適當(dāng)?shù)姆忾]，以提高它的安全性能。因此設(shè)計在微型耕作機原來的基礎(chǔ)上增加了防濺板。 2.2設(shè)計思路 第一，根據(jù)已知條件，擬定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，進行可行性分析；第二，確定動力部分的選型；第三，確定機械傳動方式的相關(guān)選型以及相關(guān)設(shè)計計算，進行最佳選擇；第四，確定旋耕刀具的選型，進行最佳選擇；第五，對其工作部件優(yōu)化設(shè)計及安全性進行設(shè)計，其中包括行走機構(gòu)、扶手架、安全擋板等工作部件進行一定的優(yōu)化設(shè)計；第六，畫出相關(guān)的零件結(jié)構(gòu)簡圖。  第3章 總體方案設(shè)計 3.1 已知設(shè)計條件 本文中以1Z-135微型耕作機為研究對象，已知它的實物圖如下所示： 圖3.1 微型耕作機實物圖 3.2 總體方案設(shè)計可行性分析 （1）以186F風(fēng)冷柴油機作為動力部分最主要的動力能源，以整體式變速齒輪箱為傳動，構(gòu)造簡略，便于維修，油耗低以及效率高等。 （2）設(shè)計了微型耕作機的工作部件以及行走機構(gòu)，用推動力來代替牽引力，打破了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式。 （3）微型耕作機的重心以及耕深都是通過人力來操縱扶手架進而控制穩(wěn)定性的。 3.3整機結(jié)構(gòu)及工作原理 3.3.1 結(jié)構(gòu)特點 微型耕作機主要由操縱機構(gòu)及機架、變速箱、發(fā)動機、行走機構(gòu)、旋耕刀、工作部件等組成，主要技術(shù)參數(shù)有整機外形結(jié)構(gòu)、配套動力、結(jié)構(gòu)質(zhì)量、耕深等。 3.3.2 工作原理 微型耕作機是以柴油機為主要能源，然后經(jīng)過V帶將力矩傳送到變速箱，然后再經(jīng)過變速箱內(nèi)變速，再將力矩傳送給旋耕刀具，最后由旋耕刀具對土壤進行切碎的機械原理，進而達到了翻耕的效果。 當(dāng)它在工作時，通過操縱桿可以改變旋耕刀的翻土方向，檔位有前進檔、倒退檔以及空檔三種。前進檔主要是操縱耕作機在耕地作業(yè)時和田地間轉(zhuǎn)移行走，則倒退檔主要是用于轉(zhuǎn)向或耕地受阻時操縱機器倒退。 圖3.2 微型耕作機結(jié)構(gòu)簡圖 1.輪轂 2.阻力桿 3.扶手桿調(diào)節(jié)桿 4.排擋桿 5.換擋手柄（右） 6.離合手柄（左） 7.油門手柄（右） 8.熄火開關(guān)（左） 9.扶手架 10.變速箱 11.發(fā)動機 12.保險杠 3.4 主要參數(shù)初步設(shè)定 本文中以1Z-135微型耕作機為研究對象，是在做了很多的市場調(diào)研和參考多種樣機之后選定的。根據(jù)已經(jīng)使用過微型耕作機的用戶信息反饋和查閱相關(guān)的資料，以及成熟產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗的借鑒。因此，設(shè)定設(shè)計計算的初始參數(shù)為： 依據(jù)微型耕作機的相應(yīng)要求，選擇動力源為186F的柴油發(fā)動機，具體參數(shù)為下表： 表3.1 微型耕作機主要參數(shù) 柴油機型號 186F 功率 6.3kw 滿載轉(zhuǎn)速 3600r/min 前進速度 0.5-1.3km/h 倒車速度 2km/h 3.5 動力部分 整臺微型耕作機的核心部分在于它的動力部分，而整臺機器工作的幅度、速度以及耕深等則取決于發(fā)動機功率的大小。 3.5.1 柴油發(fā)動機的選型 通過參考樣機和借鑒成功設(shè)計案例，在設(shè)計中選用186F風(fēng)冷柴油發(fā)動機作動力能源，動力本身可靠性較好。186F風(fēng)冷柴油機屬于常柴F系列柴油機，為立式手啟動或電啟動，通過花鍵軸輸出。 表3.2 柴油機主要參數(shù) 品牌/型號：186F 工作方式：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機 啟動方式：手動、電動 燃料：柴油 冷卻介質(zhì)：風(fēng)冷 最大功率：6.9Kw 標定轉(zhuǎn)速：3600rpm 燃油箱容量：5.8L 連續(xù)輸出功率：6.3kw 連續(xù)工作時間：12h 凈重（Kg）：47 旋向：順時針 外形（長x寬x高）：420×440×495/mm 汽缸數(shù)：單缸 因此，選用186F單缸風(fēng)冷柴油發(fā)動機（手動）。 3.5.2 消聲器的選型 近年來，環(huán)境的污染越來越嚴重， 根據(jù)選用型號為186F單缸風(fēng)冷柴油機，按照消聲原理，選用阻性消聲器。阻性消聲器是一種利用吸聲的材料來降低噪聲的，使沿管道傳播截面積的改變或旁接共振腔等在聲音傳播的過程中引起聲音阻抗的改變 ，產(chǎn)生聲能的反射與消耗，進而達到消聲目的的消聲裝置。阻性消聲器對中高頻消聲效果比較好、但對于低頻消聲的效果不理想。因此，在設(shè)計中選用阻性消聲器，它適合用來減小中、高頻的噪聲。 3.6 機械傳動方式的選擇以及設(shè)計計算 在設(shè)計中柴油發(fā)動機與變速箱之間的連接V帶傳動的，在變速箱內(nèi)的傳動有齒輪傳動和皮帶型傳動兩種類型。然而皮帶傳動中很容易發(fā)生斷裂的問題，并且由于質(zhì)量很輕，對于在硬、板地中進入土壤的效果較差，耕作艱難。因此，在設(shè)計中選用齒輪傳動。變速箱內(nèi)有前進檔、退檔軸等，經(jīng)過撥動主軸和倒擋軸上的雙聯(lián)直齒輪的位置，可以完成前進檔和倒退檔之間的轉(zhuǎn)換。使用齒輪的傳動方式相比較來說穩(wěn)固牢靠，并且安全系數(shù)高。整機的質(zhì)量適中，在硬地、田塊等地區(qū)作業(yè)具備顯著的價值。 圖3.3 齒輪傳動原理圖 3.6.1 傳動比的計算和分配 a. 前進時 傳動比計算 1) 根據(jù)微型耕作機的前進速度以及微型耕作機輪的直徑，由公式可計算得到變速箱輸出軸轉(zhuǎn)速，進而求出總傳動比。 2 ) 傳動比的分配 在這里，柴油發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速為3600r/min ,通過v帶傳動的傳動方式連接柴油發(fā)動機和變速箱之間的傳動。因此，選擇v帶的傳動比為3，并且在此設(shè)計中變速箱內(nèi)的傳動方案屬于圓柱齒輪減速方案?？梢詮臋C械設(shè)計課程指導(dǎo)書中查得，選取 ,所以可以計算出。 b. 倒退時傳動比計算 1) 根據(jù)微型耕作機的倒退速度以及微型耕作機輪的直徑，由公式計算得到變速箱輸出軸轉(zhuǎn)速，倒退時的微型耕作機沒有負載，這時轉(zhuǎn)速則降到了1000r\min以下，總傳動比 2 ) 傳動比的分配 當(dāng)柴油發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速在1000r/min以下時,則這時變速箱同樣也是減速箱，只是中間多了一個齒輪用來改變輸出軸的轉(zhuǎn)向，則從發(fā)動機傳遞到變速箱的方式是帶傳動，傳動比也為，這時變速箱的一級減速齒輪與前進時的相同，所以分配傳動比為，軸3上的齒輪也只是起到改變轉(zhuǎn)向的作用，傳動比為，由此可以計算出軸3和軸4間的傳動比。 3.6.2計算各軸的功率及轉(zhuǎn)矩 a.計算前進時各軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 1） 計算相關(guān)軸的轉(zhuǎn)速 2 ） 計算各軸的輸入和輸出功率 查閱機械設(shè)計可知，機械傳動效率如下 滾動軸承 0.98 V 帶 0.94 圓柱齒輪 0.98 則各軸的輸入功率如下 各軸的輸出功率 3 ） 計算各軸的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩 由則可以計算出各軸的輸入轉(zhuǎn)矩，選用滾動軸承的傳動效率為0.98，根據(jù)計算可得出的結(jié)果如下表所示： 表3.3前進檔各軸運動參數(shù) 軸名 功率P（kw） 轉(zhuǎn)矩T（N·m） 轉(zhuǎn)速r/min 傳動比 輸入 輸出 輸入 輸出 軸1 3.29 3.22 22.45 22.0 1200 6.48 4.07 軸2 3.16 3.10 139.72 136.93 216.05 軸4 3.03 3.00 546.14 535.22 53.07 b.計算后退時各軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 1） 計算相關(guān)軸的轉(zhuǎn)速 2 ） 計算各軸的輸入功率和輸出功率 查閱機械設(shè)計可知，機械傳動效率如下 滾動軸承 0.99 V 帶 0.95 圓柱齒輪 0.97 則各軸的輸入功率如下 各軸的輸出功率 3 ） 計算各軸的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩 由可以計算得到各軸的輸入轉(zhuǎn)矩，選用滾動軸承傳動效率為0.98，根據(jù)計算的得到結(jié)果如下表所示： 表3.4后退檔各軸運動參數(shù) 軸名 功率P（kw) 轉(zhuǎn)矩T（N·m） 轉(zhuǎn)速（r/min） 傳動比 輸入 輸出 輸入 輸出 軸1 1.41 1.382 40.40 39.59 333.3 6.5 1.0 3.389 軸2 1.354 1.327 251.37 246.34 51.44 軸3 1.30 1.274 241.41 236.58 51.44 軸4 1.249 1.224 785.87 770.15 15.178 3.6.3 帶傳動的設(shè)計計算與校核 帶傳動是一種撓性傳動，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝精度要求不高，維護方便，成本低廉以及傳動平穩(wěn)。所以，柴油發(fā)動機與變速箱之間的連接采用帶傳動。 （1）帶的選型 在摩擦型帶傳動中，V帶的橫截面呈等腰梯形，它的帶輪上也有相應(yīng)的輪槽。帶在傳動時，V帶的兩個側(cè)面和輪槽接觸，槽面可以提供更大的摩擦力。另一方面，V帶傳動允許的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，并且大多數(shù)都已經(jīng)標準化，同時它也能夠承受較大的張緊力。因此，根據(jù)這些特點，在設(shè)計中選用V帶傳動。 （2）V帶的設(shè)計計算 已知發(fā)動機的功率，轉(zhuǎn)速 （3）確定計算功率 根據(jù)機械設(shè)計表8-8查得工作情況系數(shù)，代入數(shù)據(jù)可計算出 （4）選擇V帶的帶型 根據(jù)、由圖8-11可知選用A型。 （5）確定帶輪的基準直徑并驗算帶速 1）初選小帶輪的基準直徑。根據(jù)表8-7和8-9，小帶輪的基準直徑為 2）驗算帶速。由公式 因為帶速不宜過高或過低，，所以帶速合適。 3）計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)公式可計算得到大帶輪的基準直徑,。根據(jù)表8-9，取標準值為。 （6）確定V帶的中心距和基準長度 1）根據(jù)公式，初定中心距。 2）由以下公式計算帶所需的基準長度 由表8-2選帶的基準長度 計算實際的中心距 驗算小帶輪上的包角 （7）計算單根V帶的額定功率 由和，查表8-4得。根據(jù)，和型帶，查表8-5得。查表8-6得，表8-2得,則可計算出 （8）計算V帶的根數(shù) ，取7根。 （9）計算單根V帶的初拉力 由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量，所以 （10）計算壓軸力 3.6.4 齒輪傳動的設(shè)計計算與校核 a. 行進時一級直齒輪的設(shè)計 （1）齒輪材料的選擇及精度等級并初步確定齒數(shù) 由機械設(shè)計手冊和微型耕作機的工作條件可知，一級直齒輪選用40Cr的材料，經(jīng)過調(diào)制處理，精度為7級精度，硬度為280 HBS，壓力角取值為20°。初選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪的齒數(shù)為，取齒數(shù)117。 （2）按齒面接觸疲勞強度計算 1） 計算小齒輪分度圓直徑，即 查閱機械設(shè)計可得到載荷系數(shù)，根據(jù)表10-7選取齒寬系數(shù)，查閱圖10-20可知區(qū)域系數(shù)為，根據(jù)表10-5可查得材料的彈性影響系數(shù)為 計算重合度系數(shù)： 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 根據(jù)機械設(shè)計查閱圖10-25d可知齒輪的接觸疲勞極限分別為, 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 查得解除疲勞壽命系數(shù)，。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,則 取較小的作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 2)計算小齒輪的分度圓直徑 代入上述各數(shù)據(jù)，則有 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計算圓周速度V： 計算齒寬b： 計算實際載荷系數(shù)KH 通過查閱表10-2得到使用系數(shù)，由圓周速度、精度為7級，可通過圖10-8得到動載系數(shù)。 齒輪圓周力 通過查閱表10-3可得到齒間載荷分配系數(shù),根據(jù)查閱表10-4并且用插值法得精度為7級，當(dāng)小齒輪在相對軸承非對稱布置時，則可知齒向載荷分布系數(shù)KH，則得到實際載荷系數(shù) 則根據(jù)實際載荷系數(shù)可以計算出分度圓直徑： 相應(yīng)的齒輪模數(shù) （3）按照齒根彎曲疲勞強度計算 1）計算齒輪模數(shù) 試選載荷系數(shù) 計算彎曲疲勞強度的重合度系數(shù) 計算 由機械設(shè)計圖10-17查得齒形系數(shù)=2.64, =2.24 圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) =1.58, =1.75 由圖10-24c查得小、大齒輪的齒根彎曲疲勞極限 =500MPa, =380MPa 圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85，=0.87 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，得到 則 , 因為大齒輪的 大于小齒輪，所以取 將以上計算所得到的數(shù)據(jù)代入公式可得齒輪模數(shù) 2）調(diào)整齒輪模數(shù) 計算實際載荷前的數(shù)據(jù)準備 圓周速度： 齒寬b=m，高 寬高比b/h =8 計算實際載荷系數(shù)KF ： 由圓周速度V=2.407m/s，根據(jù)機械設(shè)計查閱圖10-8知動載系數(shù)KV=1.09。 則，根據(jù)機械設(shè)計表10-3查閱知齒間載荷分配系數(shù)為 ,然后再用插值法查表10-4知精度為7級。當(dāng)小齒輪在相對軸承非對稱布置時，查表得到，再根據(jù),查閱圖10-13知,則載荷系數(shù): 根據(jù)實際載荷系數(shù)可計算齒輪模數(shù) 根據(jù)計算結(jié)果可知，齒面接觸疲勞強度只跟齒輪的直徑有關(guān)。因此，將由彎曲疲勞強度計算出的模數(shù)取整為標準值。根據(jù)接觸疲勞強度計算得到分度圓直徑為，由此可以計算出小齒輪的齒數(shù) , 取，，取,、互為質(zhì)數(shù)。通過設(shè)計計算的齒輪傳動，一方面滿足了齒面接觸疲勞強度，同時另一方面也滿足了齒根彎曲疲勞強度。 幾何尺寸計算 計算分度圓直徑 計算中心距 計算齒輪的寬度 為了考慮到不可避免的安裝誤差，保證設(shè)計齒寬b和做到節(jié)省材料，一般將小齒輪略為加寬（5-10）mm，即 取，要使大齒輪的齒寬與設(shè)計齒寬相等，即。 （5）圓整中心距后的強度校核 通過上面計算得出的齒輪副中心距不方便有關(guān)零件的設(shè)計計算和制造，齒輪變位后，齒輪副的各個參數(shù)也發(fā)生了改變。因此，應(yīng)該再次校核齒輪的強度，才能夠得以確定齒輪的工作能力。 1)齒面接觸疲勞強度校核 先計算各參數(shù)，數(shù)值如下：，， 則，，，，=189.8MPa1/2 ，， 因此，該齒輪滿足強度要求。 齒根彎曲疲勞強度校核 先計算各參數(shù)，計算結(jié)果為：， 則，則 因此，該齒輪滿足強度要求。 （6）一級減速齒輪的主要設(shè)計結(jié)論 表3.5齒輪1、2設(shè)計結(jié)論 齒輪序號 齒數(shù) 模數(shù) 壓力角 變位系數(shù) 中心距 齒寬 材質(zhì) 20 2 20 0.501 149 45mm 40cr 129 0.502 40mm 40cr b.前進時的二級減速齒輪設(shè)計 選擇齒輪材料及精度等級并初步確定齒數(shù) 1）由機械設(shè)計手冊和微型耕作機的工作條件可以得出，小齒輪選用40Cr的材料，經(jīng)過調(diào)制處理，硬度為280 HBS；大齒輪選用45鋼的材料，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS，壓力角取20°。 2）初選小齒輪齒數(shù)，大齒輪的齒數(shù)，取。 按齒面接觸疲勞強度計算 根據(jù)機械設(shè)計書上的公式可計算小齒輪分度圓直徑，即 公式： 表3.6齒輪設(shè)計參數(shù)選定 名 稱 代 號 公式與依據(jù) 數(shù) 值 單 位 齒數(shù) Z3、Z4 初選 24、97 材料 20CrMnTi 表面硬度 HRC 55-60 齒寬系數(shù) 查機械設(shè)計表10-7 1 區(qū)域系數(shù) 查機械設(shè)計圖10-20 2.5 彈性影響系數(shù) 查機械設(shè)計表10-5 189.8 計算壽命 Lh Lh=240×20（年） 4800 h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 N2 N=60njLh 6.2 1.53 次 載荷情況系數(shù) 試選 1.3 接觸疲勞極限應(yīng)力 Hlim1 查機械設(shè)計10-25d 1200 Mpa 接觸疲勞極限應(yīng)力 Hlim2 查機械設(shè)計10-25d 1100 Mpa 安全系數(shù) s 經(jīng)驗選取 1 許用接觸應(yīng)力 927 重合度系數(shù) Z= 0.846 以得出公式： = 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1）計算實際載荷系數(shù)所需數(shù)據(jù)如下表 表3.7實際載荷系數(shù)計算依據(jù) 名 稱 代 號 公式與依據(jù) 數(shù) 值 單 位 小齒輪分度圓直徑 30.66 mm 齒輪轉(zhuǎn)速 n 與2軸轉(zhuǎn)速相同 216.05 r/s 圓周速度 v 0.332 m/s 齒寬 b 23.996 mm 當(dāng)量齒輪齒寬系數(shù) 查機械設(shè)計表10-7 1 使用系數(shù) 查機械設(shè)計表10-2 1.50 動載系數(shù) 查機械設(shè)計圖10-8 1.04 齒間載荷分配系數(shù) 查機械設(shè)計表10-3 1.1 齒向載荷分布系數(shù) 查機械設(shè)計表10-4 1.413 綜上表可以得出實際載荷系數(shù) 由機械設(shè)計式（10-12）可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 以及相應(yīng)的齒輪模數(shù) 按齒根彎曲疲勞強度計算 由機械設(shè)計式試算模數(shù)，即 1）齒輪設(shè)計的各個參數(shù)值，統(tǒng)計如下表 表3.8齒輪3、4的設(shè)計參數(shù)匯總 名 稱 公式與依據(jù) 數(shù) 值 單 位 載荷系數(shù) 試選 1.3 齒形系數(shù) 查機械設(shè)計圖10-17 2.73 2.47 應(yīng)力修正系數(shù) 查機械設(shè)計圖10-18 1.56 1.62 齒根彎曲疲勞極限 查機械設(shè)計圖10-24 900 750 MPa 重合度系數(shù) 公式計算 0.671 2軸扭矩 公式計算 1.397 N.mm 安全系數(shù) 經(jīng)驗選取 1.4 許用彎曲疲勞極限 617.14 546.42 MPa 0.0070 0.0073 由結(jié)果可以選取 2) 試算模數(shù) ==1.435 （2）調(diào)整齒輪模數(shù) 1）計算實際載荷系數(shù)所需數(shù)據(jù)如下表 表3.9實際載荷系數(shù)計算依據(jù) 名 稱 代 號 公式與依據(jù) 數(shù) 值 單 位 試算分度圓直徑 34.44 mm 圓周速度 0.452 m/s 齒寬 b 34.44 mm 使用系數(shù) 查機械設(shè)計表2-2 1.5 動載系數(shù) 查機械設(shè)計圖10-8 1.08 齒間載荷分配系數(shù) 查機械設(shè)計表10-3 1.1 齒向載荷分布系數(shù) 查機械設(shè)計表10-4 1.34 則載荷系數(shù) 根據(jù)機械設(shè)計書上公式（10-13），由實際載荷系數(shù)可知計算得出齒輪模數(shù)為 由計算結(jié)果可知，模數(shù)取m=2mm,根據(jù)接觸疲勞強度可計算出分度圓直徑，計算得小齒輪的齒數(shù)，取值為,則大齒輪的齒數(shù)為,取值為。 通過計算得到的結(jié)果并其列入如下表格： 表3.10齒輪3、4設(shè)計結(jié)論 名 稱 代 號 公式與依據(jù) 數(shù) 值 單 位 材料 20CrMnTi 精度 8級 模數(shù) m 2 mm 齒數(shù) 19 77 齒寬 43 38 mm 分度圓直徑 d 38 154 mm 與一級減速齒輪一樣，通過對滿足齒面接觸疲勞強度以及齒根彎曲疲勞強度的齒輪進行校核，則這對齒輪可以滿足工作要求。 同理，倒退時齒輪一級傳動跟前進時的齒輪一樣，兩個齒輪分別為，他們的參數(shù)見上表。 c.倒退時二級直齒輪的設(shè)計 （1）選擇齒輪材料及精度等級并初步確定齒數(shù) 1）根據(jù)原理圖可知軸2上工作時倒退的齒輪為齒輪5，軸3為齒輪6，軸4上倒退時為齒輪7。則它們的傳動比分配可知，只要計算出 2）根據(jù)查閱機械設(shè)計手冊以及結(jié)合微型耕作機的工作條件可以得出，大小直齒輪的材料都選用軟齒面直齒輪，選用的材質(zhì)是20CrMnTi，經(jīng)過滲碳處理，精度為8級精度，硬度為55~60 HRC，壓力角取20°。 3）初選小齒輪的齒數(shù)為，則大齒輪的齒數(shù)為，取值為75。 （2） 按齒面接觸疲勞強度計算 1） 計算小齒輪分度圓直徑， 即 根據(jù)機械設(shè)計查表可知載荷系數(shù)，區(qū)域系數(shù)，材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2 根據(jù)接觸疲勞強度可計算出重合度系數(shù) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 根據(jù)機械設(shè)計圖10-25d可知小大齒輪的接觸疲勞極限分別是=1100MPA, =950MPA 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 查得解除疲勞壽命系數(shù)，。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,則 齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力為 2)計算小齒輪的分度圓直徑 代入上述各數(shù)據(jù)，則有 調(diào)整小齒輪的分度圓直徑 計算圓周速度V： 計算齒寬b： 計算實際載荷系數(shù)KH 根據(jù)查閱機械設(shè)計可知使用系數(shù)為，圓周速度，精度為8級，再查閱圖10-8知動載系數(shù)。 齒輪圓周力 則，根據(jù)機械設(shè)計查表10-3可知齒間載荷分配系數(shù)為 根據(jù)查表10-4使用插值法可知為8級精度，當(dāng)小齒輪在相對軸承非對稱布置時， 則載荷系數(shù) 根據(jù)實際載荷系數(shù)可以計算出分度圓直徑為： 相應(yīng)的齒輪模數(shù)： （3）按照齒根彎曲疲勞強度計算 1）計算齒輪模數(shù) 試選載荷系數(shù) 計算重合度系數(shù) 計算 由機械設(shè)計圖10-17查得齒形系數(shù)=2.64, =2.23 圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) =1.54, =1.68 根據(jù)機械設(shè)計圖10-24c可知小大齒輪的齒根彎曲疲勞極限為 =900MPa, =750MPa 圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.87，=0.91 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.5，得到 則 , 因為大齒輪的 大于小齒輪，所以取 ==0.008 將以上計算得到的數(shù)據(jù)代入公式可計算出齒輪模數(shù) 2）調(diào)整齒輪模數(shù) 計算實際載荷前的數(shù)據(jù)準備 圓周速度： ，齒寬，齒高，寬高比b/h =9.77 計算實際載荷系數(shù)KF 由圓周速度，根據(jù)機械設(shè)計圖10-8可知動載系數(shù)KV=1.09。 則，根據(jù)查表10-3可知齒間載荷分配系數(shù)為 ,然后再由插值法查表10-4可知精度為8級。當(dāng)小齒輪在相對軸承非對稱布置時，查表得到，再由b/h=9.7,根據(jù)圖10-13可以查得,則載荷系數(shù): 根據(jù)實際載荷系數(shù)可計算出齒輪模數(shù) m =mt =2.120mm 從計算結(jié)果可知，齒面接觸疲勞強度只跟齒輪的直徑有關(guān)，取整為m=3mm。根據(jù)接觸疲勞強度可計算出分度圓直徑=51mm，則可以計算得到小齒輪的齒數(shù)。 所以取，取值為,、互為質(zhì)數(shù)。齒輪5的齒數(shù)與齒輪6的齒數(shù)相同。 由公式可計算得出齒輪的尺寸如下表所示： 表3.11齒輪5、6、7的設(shè)計結(jié)果 齒輪標號 分度圓直徑 中心距 齒輪寬度 51mm 45mm 51mm 112.5mm 45mm 174mm 40mm d.齒輪5、6、7的校核 （1）對齒輪6、7進行校核 按接觸疲勞強度進行校核 表3.12校核所需參數(shù) 名 稱 代 號 公式與依據(jù) 數(shù) 值 單 位 齒數(shù) 、 17、58 傳動比 3.411 小齒輪分度圓直徑 51 mm 載荷情況系數(shù) 2.64 傳遞扭矩 2.44 齒寬系數(shù) 查機械設(shè)計表10-7 0.8 區(qū)域系數(shù) 查機械設(shè)計圖10-20 2.46 彈性影響系數(shù) 查機械設(shè)計表10-5 189.8 齒頂圓壓力角 32.778 24.719 度 嚙合角 20 度 重合度 1.647 重合度系數(shù) 0.886 代入校核公式 因此，該齒輪滿足強度要求。 2）按彎曲疲勞強度進行校核 表3.13校核需求參數(shù) 名 稱 代 號 公式與依據(jù) 數(shù) 值 單 位 載荷系數(shù) 2.05 彎曲疲勞強度 0.705 齒形系數(shù) 查機械設(shè)計圖10-17 2.73 2.43 應(yīng)力修正系數(shù) 查機械設(shè)計圖10-18 1.56 1.75 代入彎曲疲勞校核公式 綜上所述，該齒輪滿足強度要求，齒輪5也同樣滿足條件。 齒輪主要涉及結(jié)論： 表3.14所有齒輪設(shè)計結(jié)論 齒輪 1 2 3 4 5 6 7 齒數(shù) 20 129 19 77 17 17 58 模數(shù)(mm) 2 2 2 2 3 3 3 齒寬(mm) 45 40 43 38 45 45 40 分度圓直徑(mm) 40 258 38 154 51 51 174 3.6.5 軸的設(shè)計及校核 a. 軸1的設(shè)計 （1）已知條件 前進時軸的轉(zhuǎn)速 ，傳遞功率P=3.29kw；倒退時的轉(zhuǎn)速傳遞功率P=1.41kw。 （2）初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼并作調(diào)制處理，根據(jù)機械設(shè)計表15-3，取，可計算出 則可得到 所以，軸1的直徑取25mm滿足條件，再由軸1上齒輪寬度和選取深溝軸承的寬度，則軸1的長度為80mm。 b. 軸2的設(shè)計 （1）已知條件 前進軸的轉(zhuǎn)速 ，所傳遞的功率為，倒退時的轉(zhuǎn)速，可傳遞功率P=1.354kw。 （2）初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼并作調(diào)制處理，根據(jù)機械設(shè)計表15-3，取A0=112， 按照前進時計算 按照后退計算 所以，軸2的直徑取35mm滿足條件，再由軸2上齒輪的寬度和齒輪位置的分配以及深溝軸承的寬度，即可計算得到軸2的長度260mm。 c. 軸3的設(shè)計 （1）已知條件 軸3只有在倒退的時候才傳遞動力，此時的轉(zhuǎn)速為n1， 傳遞功率P=1.3kw。 （2）初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼并作調(diào)制處理，根據(jù)機械設(shè)計表15-3，取A0=112， 按照后退計算 所以，則軸3的直徑為35mm,則可滿足條件。再由軸3上齒輪的寬度以及深溝軸承的寬度，可根據(jù)計算得到軸3的長度75mm。 d. 軸4的設(shè)計 （1）已知條件 前進時軸的轉(zhuǎn)速 ，傳遞的功率，倒退時的轉(zhuǎn)速 ，傳遞功率P=1.224kw （2）初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼并作調(diào)制處理，根據(jù)機械設(shè)計表15-3，取A0=112， 按照前進時計算 按照后退計算 所以，軸4的直徑為50mm,則可滿足條件；再由軸4上齒輪的寬度和齒輪位置的分配及深溝軸承的寬度，則可根據(jù)計算得到軸4的長度為300mm。 經(jīng)過校核，則可得到設(shè)計數(shù)據(jù)表如下所示： 表3.15軸設(shè)計結(jié)論 軸號 軸最小直徑（mm） 軸長（mm） 1軸 25 80 2軸 35 260 3軸 35 75 4軸 50 300 3.6.6 鍵、深溝軸承、離合器等標準件的選擇 1.鍵的選擇 齒輪傳動總的用了7個齒輪，所以共需要七個鍵。每個齒輪對應(yīng)的鍵可分別看成鍵1、鍵2、鍵3、鍵4、鍵5、鍵6、鍵7，在這里選用A型導(dǎo)向平鍵較為合適，由課程設(shè)計指導(dǎo)查表4-1可得到相關(guān)的數(shù)據(jù)如下表所示： 表3.16鍵的選用 序號 b×h (mm) L(mm) 4 12×8 90 1 8×7 45 5 12×8 45 2 12×8 40 6 12×8 45 3 12×8 45 7 14×9 90 2.軸承的選擇 在設(shè)計中，微型耕作機的齒輪傳動方式可選用深溝球軸承，再由軸的直徑查閱課程設(shè)計指導(dǎo)書表6-1可知相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示： 表3.17軸承的選擇 軸 軸承型號 基本尺寸d(mm) D(mm) B(mm) 1 6005 25 47 12 2 6007 35 62 14 3 6007 35 62 14 4 6010 50 80 16 3.離合器的選擇 在微型耕作機中，變速箱內(nèi)動力輸入的地方，則需要離合器。從而考慮到轉(zhuǎn)向時微型耕作機兩側(cè)的車輪速度有些差別，此時則輸出軸就要用到兩個離合器。因此，在此次設(shè)計中三個離合器都選用牙嵌式離合器。 3.7 旋耕刀具部分的選擇及設(shè)計 旋耕刀具是微型耕作機中主要的工作部件。刀片的參數(shù)和形狀對微型耕作機的功率消耗以及作業(yè)質(zhì)量有很大的影響。國外微型耕作機的發(fā)展有了較長的歷史，已經(jīng)有了成熟的設(shè)計方法，耕作機得到了廣泛的應(yīng)用，標準化、通用化以及系列化程度都很高。 通過參考樣機和借鑒成功設(shè)計案例，在此次設(shè)計中微型耕作機的刀具選用彎刀。彎刀是由正切部和側(cè)切部組成的，根據(jù)正切部的彎曲方向，則可以把它分為兩種，即左彎和右彎。彎刀有著銳利的正切刃和側(cè)刀刃兩個部分，它的刃口是曲線型的，并且有著較好的滑切性能。當(dāng)用彎刀碎土?xí)r，刀刃可根據(jù)離刀軸中心的這段距離先近后遠有順序的進入到泥土，這種碎土的過程也可以將沒有切斷的雜草碾壓向未耕地的邊，使雜草的莖容易被刀切斷。即使有些雜草不能夠完全被切斷，也可以使用刃口曲線的形狀，讓雜草的莖移向刀片前面的一邊，至少可以減少旋耕刀上被纏草。彎刀比較適合在雜草多的田地里工作的一種旋耕刀，在很多的國家都得到了廣泛應(yīng)用。 圖3.4 彎刀結(jié)構(gòu)圖 圖3.5 耕刀圖 根據(jù)南方丘陵田地的特點選擇刀座式II型旋耕刀，主要用于水田施肥，稻茬麥茬較多的田地作業(yè)。根據(jù)微耕機外形尺寸及耕深的需要，選擇刀軸回轉(zhuǎn)半徑R為195mm的旋耕刀片。型號為IIT195。 ①刀座式旋耕刀刀柄尺寸選擇如表3.18 表3.18 刀座式旋耕刀刀柄尺寸 型號 A B D E F S 25 10±0.5 10.5 55±2 25 T 30 10±0.5 12.5 70±2 30 ③刀座的尺寸見圖3.6 圖3.6 精密鑄造刀座 ④刀座尺寸的選擇見表3.19 表3.19 刀座的尺寸 刀柄類型K P G D Y C H M N S 75 57 20 11 21 42 46 26 16.5 19 T 95 67 25 13 47 51 31 18.5 21.4 ⑤刀身尺寸 刀座式旋耕刀刀身尺寸見圖3.7 圖3.7 刀座式旋耕刀刀身尺寸 ⑥刀和刀座的符號及名稱見表3.20 表3.20 符號及名稱 序號 符號 名稱 1 A 刀柄寬度 2 B 刀柄厚度 3 D 孔徑 4 E 回轉(zhuǎn)中心到刀柄孔中心的距離 5 F 孔中心到刀柄頂部的距離 6 R 刀輥回轉(zhuǎn)半徑 7 R0 側(cè)切刃起始半徑 8 Rn 側(cè)切刃上任意點的半徑 9 θmax 側(cè)切刃的包角 10 R1 側(cè)切刃終點半徑 11 b 工作幅寬 12 h 正切面端面刀高 13 a 正切面頂部寬度 14 r 正切面彎折半徑 15 α 側(cè)切刃終點半徑與彎折線之夾角 16 β 正切面彎折角 17 c1 正切面?zhèn)让鎸挾? 18 c2 刃口厚度 19 l 刃口寬度 20 S 刀身長度尺寸 21 e 孔中心到刀背距離 22 g 孔中心到邊緣距離 23 L 刀柄固定孔中心距 24 K 回轉(zhuǎn)中心至刀座底部的距離 25 P 刀座長度 26 G 刀座孔至刀座頂部距離 27 Y 刀座厚度 28 Z 刀座內(nèi)腔寬度 29 C 刀座寬度 30 H 刀座內(nèi)腔長度 31 M 六角對邊寬度 32 N 六角對角寬度 ⑧刀片技術(shù)要求與質(zhì)量指標應(yīng)符合表3.21的規(guī)定 表3.21 技術(shù)要求與質(zhì)量指標 單位（mm) 序號 項目 指標 刀座式旋耕刀 1 刀柄硬度 38HRC~45HRC 2 刀身厚度 48HRC~54HRC 3 金相組織 刀柄 回火屈氏體 刀身 回火馬氏體 4 單邊脫碳層厚度 ≤0.2 5 彎刀回轉(zhuǎn)半徑偏差 R≥195 上極限為0，下極限為-4 R<195 上極限為0，下極限為-3 6 刀身長度尺寸偏差 — 7 工作幅度偏差 ±4 8 刀柄厚度 10±0.5 9 刀柄厚度偏差 — 10 刀柄寬度 S 25 T 30 11 刀柄固定孔對稱度 0.5 12 刀柄固定孔孔徑 S 10.5 T 12.5 13 刀柄固定孔中心距偏差 — 14 正切面彎折角偏差 ±2 15 刃口寬度 12±2 16 刃口寬度偏差 — 17 刃口厚度 1.0~2.0 18 刃口線質(zhì)量 刃口線應(yīng)光滑 19 防銹措施 進行防銹處理 20 單刀功率消耗 ≤樣刀功率消耗 21 表面質(zhì)量 刀面不應(yīng)有裂紋 刀片的排列組合。采用螺旋線排列，刀輥每轉(zhuǎn)過360°/Z就有一把彎刀入土，能使扭矩較為均衡。減少扭矩波動幅度。使刀軸左右彎刀交替入土，減少了旋耕刀對微耕機重心的轉(zhuǎn)矩，保持機架工作的直線型。同時左右彎刀交替入土，可減少刀輥軸承的側(cè)壓力，切割區(qū)幾把彎刀的切土量要求相近，盡可能增大軸向相鄰兩把彎刀間夾角，以避免堵塞。 旋耕刀片的排列組合如圖3.8 圖3.8 彎刀排列 第四章 工作部件優(yōu)化設(shè)計及安全性 4.1行走機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 本次設(shè)計中所研究的對象是傳統(tǒng)方式的微型耕作機，行走機構(gòu)橡膠輪和旋耕刀是分開放置的，若行走時，則換上橡膠輪；若耕作時，則換上旋耕刀。因此，這樣換來換取增加人們的工作量