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1、1 緒論 1.1 課題研究背景 1.1.1 課題綜述： 花生是世界上廣泛栽培的主要油料作物，同時(shí)也是主要的創(chuàng)匯農(nóng)產(chǎn)品之一。在世界油料生產(chǎn)和國際貿(mào)易中僅次于大豆居于第二位。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，世界花生種植面積由20世紀(jì)60年代的0.16h㎡增至20世紀(jì)70年代的0.19億h㎡，并有上升趨勢。世界花生年總產(chǎn)量20世紀(jì)60年代為150億㎏，20世紀(jì)70年代后期達(dá)180億㎏，20世紀(jì)80年代中期增至190億㎏，至1988年世界花生年總產(chǎn)量達(dá)到224.6億㎏，創(chuàng)生產(chǎn)紀(jì)錄。我國作為花生的主要產(chǎn)地，2002年花生播種面積500萬h㎡，總產(chǎn)147.5億㎏，單產(chǎn)393.4㎏。近幾年，隨著花生

2、種植面積、產(chǎn)量在不斷增加，花生生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展就顯得尤為重要。目前，國際經(jīng)濟(jì)趨于全球化，花生生產(chǎn)過程中的機(jī)械化己成為提高生產(chǎn)效益，增加農(nóng)民收入的重要組成部分?；ㄉa(chǎn)無論對我國還是對世界的農(nóng)業(yè)均起著舉足輕重的作用。 我國花生生產(chǎn)是一種勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。長期以來，花生種植、收獲和加工等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)基本都是靠人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低下，制約著花生生產(chǎn)，影響著農(nóng)民朋友的花生種植積極性，對花生收獲機(jī)的研制提出了更高的要求。目前，我國花生播種機(jī)械化技術(shù)已基本成熟。多種系列化的多功能花生播種覆膜機(jī)已在花生產(chǎn)區(qū)得到了大面積的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了我國花生播種種植的機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)化?；ㄉ斋@方式大部分地區(qū)仍以人工收

3、獲為主，部分地區(qū)用花生挖掘犁，少部分地區(qū)采用花生收獲機(jī)，花生機(jī)械化的聯(lián)合收獲幾乎為零。廣大農(nóng)民朋友迫切要求實(shí)現(xiàn)花生收獲的機(jī)械化，以提高生產(chǎn)效益，增加收入，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，花生的收獲期，正值“三秋”大忙之際，勞力緊張。實(shí)現(xiàn)花生收獲的機(jī)械化，可以提高勞動(dòng)效率，縮短花生的收獲日期，減少花生收獲損失，提高花生品質(zhì)。為此，實(shí)現(xiàn)花生收獲的機(jī)械化作業(yè)己成為當(dāng)前社會的迫切需求。 1.1.2 花生的特性分析： 花生是一年生草本植物，其果仁含50％的非干性油和35％左右的蛋白質(zhì)?；ㄉ陀筒恕⒋蠖共⒘袨槲覈笥土献魑?，在我國的南方各省和華北地區(qū)均有廣泛種植?；ㄉ姆N植有壟作和平作兩種，行距為40—50

4、cm。花生果分布在以主莖為中心，半徑為20cm的范圍內(nèi)。 花生植株的形態(tài)，可分為蔓生型、半蔓生型和直生型三類。蔓生型花生除主莖外，分枝均鋪在地面，行與行之間的花生莖葉不易分開，其生長期較長，果實(shí)分散，單株產(chǎn)量較高，但收獲時(shí)易落果，主要種植于北方丘陵地區(qū)的瘠薄砂壤土上。直生型花生的主莖與分枝夾角約為30一40，植株生長緊湊，果實(shí)集中，不易落果，且生長期短，能密植，可獲得較高的單位面積產(chǎn)量。半蔓生型花生的形態(tài)介于上述兩類花生之間，其主莖與分枝的夾角為45。由于直生型和半蔓生型品種適于密植、生長期短、出油率高，便于田間管理和收獲，故有逐步取代蔓生型花生的趨勢。 1.1.3 花生的收獲工藝：

5、 花生的收獲過程主要包括;挖掘拔?。ㄓ袝r(shí)需割蔓）、分離、鋪條晾曬、撿拾摘果、清選等項(xiàng)作業(yè)。 收獲花生的方法有分別收獲法和聯(lián)合收獲法兩種。它們的工藝框圖如下圖1.1所示： 圖1.1花生收獲的工藝框圖 我國北方收獲花生時(shí)，氣候干燥，一般采用帶蔓收獲的分段收獲法。挖起的花生先分離泥土，再在田間鋪成條堆晾曬，然后運(yùn)回摘果。南方氣候潮濕，要求采用隨收隨摘果的聯(lián)合收獲法，一次完成上述各項(xiàng)作業(yè)。[6。9] 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外花生收獲機(jī)械的研究起步較早， 技術(shù)也比較先進(jìn)，多采用兩段收獲法。較有代表性的是美國 Courtesy of Lilli ston Mfg. 公司生產(chǎn)的 LP-

6、2 型花生收獲機(jī)，荷蘭 Michigan 公司生產(chǎn)的 PH-2 型花生收獲機(jī)及美國 Kelley Manufacturing 公司生產(chǎn)的 2，4，6，8 行系列花生挖掘機(jī)，這些機(jī)型都采用了用挖掘鏟與分離鏈相結(jié)合的工作原理。我國對花生收獲機(jī)的研制是從上世紀(jì)60年代開始的，在70年代末80年代初從美國引進(jìn)的花生挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上得以發(fā)展起來。從研制花生收獲機(jī)以來，我國已有多種類型的樣機(jī)和產(chǎn)品問世，如東風(fēng)-69型、4HW-800型、4H-150型花生收獲機(jī)等，實(shí)現(xiàn)了我國花生生產(chǎn)從傳統(tǒng)的人力勞動(dòng)到機(jī)械化的部分轉(zhuǎn)變，在我國花生生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展過程中起到了一定的積極作用。 國內(nèi)外花生收獲機(jī)械的種類較多，也都

7、得到了不同程度的應(yīng)用。但是就我國目前的狀況來看，由于種植農(nóng)藝的不同，我國大部分地區(qū)實(shí)行分段式收獲或聯(lián)合收獲。對花生聯(lián)合收獲機(jī)的研究相對比較晚，技術(shù)還有待于完善，目前尚沒有成型的花生聯(lián)合收獲機(jī)能夠滿足生產(chǎn)要求?，F(xiàn)有的花生收獲機(jī)械普遍存在功能單一、技術(shù)性能不穩(wěn)定、產(chǎn)品可靠性差等問題，而引進(jìn)的一些花生收獲機(jī)或?qū)σM(jìn)的產(chǎn)品經(jīng)消化吸收后制造出來的花生收獲機(jī)都有一定的缺陷，不能很好的適應(yīng)我國現(xiàn)階段花生收獲的實(shí)際情況。 1.3 幾種花生收獲機(jī)的性能比較 1.3.1 允全牌43型散裝機(jī)/允全牌43型袋裝機(jī) 1）主要參數(shù)： 機(jī)體尺寸： 全長 （mm）： 4300 全寬(mm)： 2100 全高

8、(mm)： 2650 機(jī)體重量 （Kg）： 2850 引擎種類： 43型水冷4沖程立式4缸柴油引 燃燒方式： 直接噴射 啟動(dòng)方式： 電啟動(dòng) 總排氣量（cc）： 2000 出力/回轉(zhuǎn)速度（PS/rpm）： 43/2800 燃油箱容量（l）： 40 行走部履帶（寬接地長）(mm)：4001390 履帶中心距離(mm)： 1000 平均接地壓力(Kg/)： 0.2 變速方式： HST(無級變速) 行走速度（m/秒）： 0.79-2.39 傳動(dòng)方式 ： 以液壓傳

9、動(dòng)為主 采收效率（公頃/小時(shí)）： 0.20-0.25 出果方式： 散裝機(jī)儲果箱儲放果 / 袋裝機(jī)隨車接裝果 2）主要特點(diǎn)表現(xiàn)： 能夠一次完成花生的挖掘、抖土、摘果、清選、集果等工序，自動(dòng)化水 平較高； 采用夾持輸送方式，對收獲環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，平作壟作，花生蔓高矮立伏皆 可適用； 采用履帶式行走利于農(nóng)田保護(hù)性耕作即使在雨后沙質(zhì)土地塊，仍可順利進(jìn)行收獲； 前置式收獲作業(yè)，操作簡單，行走靈活； 泥土分離裝置與摘果裝置，泥土分離效果好，摘果率高，破殼率低，夾雜率低，并極適合鮮株摘果； 地盤、引擎等關(guān)鍵部件一般都從日本進(jìn)口，

10、提高了整體性能，降低了故障率；并與當(dāng)?shù)厮臼崭顧C(jī)地盤、引擎通用互配，在花生收獲季節(jié)可拆下水稻機(jī)引擎裝配到花生收獲機(jī)上，既提高了配件的通用性又提高了機(jī)械利用率； 作業(yè)效率高，較人工操作節(jié)省90%以上的人力。 1.3.2 4HL－2型收獲機(jī) 1）主要參數(shù) 配備動(dòng)力： 0.88～14.8kW小四輪拖拉機(jī) 適應(yīng)行距（cm）： 35～45 一次收獲行數(shù)： 2行 果料收獲率（％）： ≥95 摘凈率（％）： ≥98 破碎率 （％）： ≤2 清潔度（％）： ≥95 損失率（％）： ≤3 生產(chǎn)率為（h

11、m2/h）： 0.15～0.2 2）主要特點(diǎn)表現(xiàn)： 履帶行走裝置，無極變速（HST）液壓操控裝置，車體自動(dòng)水平裝置等； 能夠一次完成花生的挖掘、抖土、除膜、摘果、清選、集果等工序，聯(lián)合作業(yè)，自動(dòng)化水平較高； 采用夾持輸送方式，對收獲環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，花生蔓高矮立伏皆可適用。 1.3.3 4HD-1型收獲機(jī) 1）主要參數(shù) 配套動(dòng)力（KW）： 11～14.3 外型尺寸（長寬高）（mm）： 340020002200 作業(yè)效率： 0.8-1.5畝/時(shí) 挖掘深度（mm）： 120～

12、150 摘果率： ≥98% 破碎率： ≤1% 夾雜率： ≤0.8% 整機(jī)質(zhì)量（kg）： 580 2）主要特點(diǎn)表現(xiàn) 能一次完成花生的挖掘、除土、摘果、清選、集果等項(xiàng)作業(yè)； 適合壤土及沙土花生收獲具有生產(chǎn)效率高、作業(yè)損失少、轉(zhuǎn)移速度快、方便靈活； 集挖掘、提升、清選、摘果、集果為一體的聯(lián)合作業(yè)機(jī)型； 使用安全可靠、投資成本低等特點(diǎn)，是目前花生實(shí)現(xiàn)機(jī)械化收獲的理想機(jī) 具。 3）主要結(jié)構(gòu)及工作原理 主要結(jié)構(gòu)。

13、該機(jī)由機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、挖掘部分、碎土器、夾秧輸送系統(tǒng)、摘果器、震動(dòng)篩、橫向輸果器、提升器、集果箱等部件組成。 工作原理。該機(jī)通過機(jī)架與拖拉機(jī)后部連接，升降支架與拖拉機(jī)前部連接，挖掘部分與夾秧輸送系統(tǒng)等位于拖拉機(jī)的右側(cè)。機(jī)組進(jìn)入田間工作時(shí)，降下拖拉機(jī)液壓升降機(jī)構(gòu)，拖拉機(jī)的動(dòng)力通過側(cè)動(dòng)力輸出軸、離合器、萬向聯(lián)結(jié)軸等部件傳遞給該機(jī)的各部分，該機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組向前行駛時(shí)，挖掘鏟進(jìn)入地下把花生掘起，同時(shí)夾秧輸送系統(tǒng)上的一對齒型鏈條夾持花生秧，把花生連秧帶果向后輸送。經(jīng)過拍土裝置時(shí)對花生果上帶的土進(jìn)行拍打，除掉部分土。然后花生根部進(jìn)入摘果器，摘果器采用一對帶葉片的輥?zhàn)訉L，把花生果從秧

14、上摘下。此時(shí)花生秧由齒型鏈條向后傳送，通過甩秧鏈條整齊地鋪放到收獲過的地面上，花生果進(jìn)入震動(dòng)篩，通過震動(dòng)篩的震動(dòng)使花生果與雜質(zhì)進(jìn)行分離，花生果進(jìn)入橫向輸果器，經(jīng)鏈條的帶動(dòng)花生果進(jìn)入提升器的小碗中，然后提升到集果箱內(nèi)。 4）主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 傳動(dòng)系統(tǒng)由拖拉機(jī)側(cè)動(dòng)力輸出軸與變速箱Ⅰ聯(lián)結(jié)，通過萬向聯(lián)結(jié)軸傳到變速箱Ⅱ，再分別傳送到提升器、橫向輸果器、夾秧輸送系統(tǒng)、拍打器、摘果器等部件。 升降系統(tǒng)利用拖拉機(jī)后懸掛液壓升降系統(tǒng)的升降臂，配置花籃螺栓、定滑輪、鋼絲繩等與前部升降支架上的拐臂連接，從而實(shí)現(xiàn)升降。 挖掘部分的挖掘鏟經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)合理設(shè)計(jì)了鏟頭刃口的形狀和鏟面的彎曲弧度，不堵秧不纏草，既能

15、松土又不把花生翻起。挖掘鏟前部的外側(cè)有可調(diào)的限深輪，控制挖掘鏟入地的深度。限深輪前部有分秧器，利于對行。 夾秧輸送系統(tǒng)位于拖拉機(jī)的右側(cè)，該系統(tǒng)前部有V型扶秧器，經(jīng)挖掘鏟疏松過的花生棵由扶秧器進(jìn)入由一對齒型鏈條組成的夾秧器中。 摘果器由一對帶有葉片的輥?zhàn)咏M成，輥?zhàn)佑搔?0的無縫管制成，表面沿軸向焊有四條60mm高5mm厚的鋼板。當(dāng)花生棵的根部從兩輥?zhàn)又虚g通過時(shí)，花生果被鋼板掃落。 震動(dòng)篩的篩葉上帶有弧型齒，篩葉之間的間隙可調(diào)，震動(dòng)篩的吊桿長度可調(diào)，可以改變升角，篩子的長度、寬度、振動(dòng)頻率、振幅等進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，獲得了理想的效果。 1.3.4 4HW-65D型收獲機(jī) 1）主要

16、參數(shù) 配套動(dòng)力： 12-20匹四輪拖拉機(jī) 作業(yè)寬度： 65cm； 作業(yè)深度： 4-16cm； 生產(chǎn)率： 3-4畝/小時(shí)； 損失率： ≤3%； 重量： 228㎏； 外型尺寸： 24540100cm。 2）主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 解決了花生收獲不能機(jī)械化的難題，減輕了農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效40多 倍； 它通過分秧、挖掘、破土、抖土、鋪放等工序一次性完成花生收獲； 具有工效高、損失率小、性能穩(wěn)定、入土行程短、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于不同地區(qū)各種土壤條件； 該機(jī)不僅能收獲花生，還能收獲馬鈴薯、大蒜、洋蔥、紅薯及地下塊莖中藥材等。 1.3.5

17、 4H—140型花生收獲機(jī) 1）主要參數(shù) 挖掘深度： 80—120毫米； 挖掘幅度： 140厘米； 工作效率： 4700—5340平方米； 配套動(dòng)力: 36.5kw； 2）主要特點(diǎn)表現(xiàn) 工作時(shí)掘鏟鏟出花生，并由輸送鏈條向后輸送； 輸送的同時(shí)把花生根部的泥土脫凈，最后把花生放置成行； 操作簡便，不掛秧、花生脫果少等優(yōu)點(diǎn)。 1.4 課題研究的意義 進(jìn)入21 世紀(jì)之后, 我國花生生產(chǎn)機(jī)械化開始了新的發(fā)展階段, 農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化, 也對花生機(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響, 不僅拉動(dòng)了新的有效需求, 而且構(gòu)筑了適合花生生產(chǎn)機(jī)械

18、化發(fā)展的新舞臺, 為花生生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)花生生產(chǎn)機(jī)械化的過程中, 相繼出臺了鼓勵(lì)和扶持農(nóng)民購買花生機(jī)械、開展作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施, 調(diào)動(dòng)了農(nóng)民購買花生機(jī)械的積極性, 形成了新的市場需求。并且我國各級政府正在加快農(nóng)業(yè)機(jī)械化的法規(guī)建設(shè)步伐, 培育和完善農(nóng)機(jī)市場, 保護(hù)農(nóng)機(jī)經(jīng)營者的權(quán)益, 采取積極的政策措施,加快農(nóng)機(jī)服務(wù)產(chǎn)業(yè)化, 促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的健康發(fā)展。因此, 隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快, 花生生產(chǎn)機(jī)械市場也必將呈現(xiàn)旺盛的需求態(tài)勢。 本課題要研究的花生機(jī)要求獨(dú)立行走，作業(yè)對象是針對小花生果，也就是要挖掘的花生果是除蔓后散布在土壤中的

19、。因此本課題以花生收獲機(jī)為研究對象，針對中國農(nóng)村分散經(jīng)營的生產(chǎn)體制，適應(yīng)國內(nèi)的花生種植方式，重點(diǎn)研究花生收獲機(jī)總體及行走部件，探索新的工作方式和新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以簡化結(jié)構(gòu)，降低功耗，減少成本，提高作業(yè)質(zhì)量為目標(biāo)。對花生收獲機(jī)的改進(jìn)研究，將為縮小我國與發(fā)達(dá)國家的收獲機(jī)械化差距，加快花生生產(chǎn)機(jī)械化的推廣，推動(dòng)花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。 1.5 課題研究的目標(biāo)和主要任務(wù) 傳統(tǒng)的花生收獲裝置大多采用挖掘鏟和抖動(dòng)鏈相組合的方式。這種裝置是20世紀(jì)70年代中國從美國引進(jìn)和消化吸收后推廣應(yīng)用的，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、動(dòng)力消耗大、可靠性差，而且收獲損失偏高、花生蔓鋪放雜亂，不便于人工揀拾。本設(shè)計(jì)

20、所研究的收獲裝置擬采用能夠獨(dú)立行走的全新結(jié)構(gòu)，以減少功耗、機(jī)體尺寸以及收獲損失；并對動(dòng)力傳遞系統(tǒng)和操縱裝置進(jìn)行合理配置，確保動(dòng)力傳遞高效可靠，操縱調(diào)整簡便。而本課題研究的主要任務(wù)是： 1.查閱關(guān)于花生收獲機(jī)設(shè)計(jì)的資料，進(jìn)行可行性研究，確定設(shè)計(jì)方案。 2.花生收獲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3.繪制花生收獲機(jī)裝配圖以及部分零件圖。 4.英文資料的翻譯 1.6 小結(jié) 通過對市場上成型產(chǎn)品的比較以及小花生的果實(shí)地下比較分散，不易帶蔓收割的，充分考慮到小花生多為個(gè)體種植，雖然分布比較廣泛，但是多為個(gè)體農(nóng)戶獨(dú)立操作不宜采用大型的花生聯(lián)合收獲機(jī)械。因此該設(shè)計(jì)產(chǎn)品充分考慮到了花生分布的地形、土壤、等特征，在

21、破果率、碎果率、配套動(dòng)力等都能滿足相關(guān)指數(shù)。擬設(shè)計(jì)方案如圖1.1所示。  圖1.2花生收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖 2 動(dòng)力的傳輸部件選擇 2.1 傳動(dòng)類型選擇的依據(jù) 選擇傳動(dòng)類型時(shí)應(yīng)綜合考慮以下一些條件： 1）工作機(jī)的工作情況； 2）動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)速特性； 3）對傳動(dòng)的尺寸、載重量、、布置方面的要求； 4）工作環(huán)境的考慮：如多灰塵、低溫、高溫、潮濕、腐蝕、易燃等惡劣環(huán)境的適應(yīng)性，噪聲的限制等； 5）經(jīng)濟(jì)性：工作壽命、傳動(dòng)效率、出世費(fèi)用、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和調(diào)試費(fèi)用等； 6）操作方法和控制方法； 7）其他要求：如國家的技術(shù)政策（材料的選用、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化）、現(xiàn)場的技術(shù)條件（能

22、源和制造能力）環(huán)境保護(hù)等。 上述條件有時(shí)候時(shí)是相互矛盾的，因此可能不會得到全部的滿足，所以應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場合及條件，全面的分析考慮，抓住主要矛盾，給以合適的解決。 2.2 傳動(dòng)類型的選擇原則 當(dāng)動(dòng)力機(jī)的性能完全滿足工作機(jī)的工作情況要求時(shí)候，可以采用聯(lián)軸器聯(lián)接，當(dāng)動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、運(yùn)動(dòng)形式和輸出軸的幾何位置不適合的時(shí)候，必須采用傳動(dòng)裝置。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)時(shí)時(shí)選擇傳動(dòng)裝置的時(shí)候要考慮的首要原則，因此，在審定之前，特別時(shí)大功率傳動(dòng)，必須對各種傳動(dòng)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)做具體細(xì)致的、科學(xué)的綜合的分析和對比。 1） 小功率傳動(dòng)的時(shí)候，應(yīng)在滿足工作性能的要求下，選擇結(jié)構(gòu)簡單的傳動(dòng)裝 置盡可能降

23、低初始的費(fèi)用； 2） 大功率傳動(dòng)的時(shí)候應(yīng)該有限考慮傳動(dòng)的效率，節(jié)約能源降低運(yùn)轉(zhuǎn)和維修的 費(fèi)用； 3） 當(dāng)工作機(jī)要求又速度的變化的時(shí)候，若能與動(dòng)力機(jī)的調(diào)速比相適應(yīng)，可以 直接聯(lián)接或采用定傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置；當(dāng)工作機(jī)要求變速范圍大的時(shí)候，用動(dòng)力機(jī)調(diào)速不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)特性的要求的時(shí)候，則應(yīng)采用變傳動(dòng)比傳動(dòng)；出工作機(jī)需要需要連續(xù)變速外應(yīng)盡量采用有級調(diào)速； 4） 當(dāng)載荷變化頻繁時(shí)，且可能出現(xiàn)過載時(shí)，應(yīng)該考慮過載保護(hù)； 5） 工作機(jī)要求與動(dòng)力機(jī)同步，應(yīng)采用無滑動(dòng)裝置的傳動(dòng)裝置； 6） 傳動(dòng)裝置的選用必須與制造技術(shù)水平相適應(yīng)，應(yīng)盡可能采用專業(yè)廠家生產(chǎn) 的標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)元件。 2.3 花生收獲

24、機(jī)的功率的計(jì)算 花生收獲機(jī)所需的總功率可分為三部分即： （式2.1） ——挖掘裝置及地輪行走所需的功率； ——分離裝置所需的功率； ——機(jī)械傳動(dòng)消耗的功率。 ——可根據(jù)郭略契金院士的阻力理論公式進(jìn)行計(jì)算。 （式2.2） 式中：——平均牽引阻力（取7142N） ——花生收獲機(jī)重量（取750千克） ——綜合摩擦系數(shù)（=0.25~0.5） ——土壟抵抗變形的性能系數(shù)（=0.2~1） —

25、—?jiǎng)討B(tài)阻力系數(shù)（?。? ——機(jī)組前進(jìn)速度（0.28）； ——挖掘深（10）； ——挖掘幅度（160）。 式中：為摩擦阻力，包括挖掘鏟和溝底、溝壁之間及輪軸之間的摩擦阻力，地輪對土壤的滾動(dòng)阻力及摩擦阻力；為土壟變形的阻力；為動(dòng)力變化阻力，土壤動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)所產(chǎn)生的阻力。 （式2.3） 式中：——牽引阻力利用系數(shù)（0.8~0.9） （式2.4） 式中：——分離鏈上土壤的百分含量； ——土壤的容重。

26、 （式2.12） 式中：——機(jī)械傳動(dòng)功率。 花生收獲機(jī)所需的總功率為： （式2.5） 將本次設(shè)計(jì)中所采用的數(shù)據(jù)帶入公式的： 根據(jù)所計(jì)算出的花生收獲機(jī)的大概功率，取安全系數(shù)0.8，得出所要使用的花生收獲機(jī)的配套動(dòng)力約為35KW。 2.4 行走裝置的功率計(jì)算 式中： （式2.6） G——花生收獲機(jī)的總重量(㎏f) Vm——花生收獲機(jī)的作業(yè)速度（m/s） fg——驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力系數(shù)，普通輪胎在較干的田地上

27、為0.08～0.13，在濕地上為0.3左右。 η——行走裝置的傳動(dòng)效率系數(shù)，大約0.85～0.9 將本次設(shè)計(jì)中所采用的數(shù)據(jù)帶入公式的： 根據(jù)所計(jì)算出的花生收獲機(jī)的行走裝置的大概功率，去安全系數(shù)0.8，得出驅(qū)動(dòng)行走裝置的配套動(dòng)力動(dòng)力約為5KW。 2.5 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類和選擇 2.5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類 車用內(nèi)燃機(jī)（internal combustion engine），根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的主要構(gòu)件的型式，可分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩大類。前者又可按活塞運(yùn)動(dòng)方式分為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)（reciprocating engine）和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)兩種。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在汽車上應(yīng)用最

28、為廣泛,是本課研究的重點(diǎn)。汽車（automobile）發(fā)動(dòng)機(jī)（主要指車用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)）分類方法很多，按照不同的分類方法可以把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)分成不同的類型，下面是其分類情況。 (1) 按照所用燃料分類 　　內(nèi)燃機(jī)按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(jī)（gasoline engine）和柴油機(jī)(diesel engine)(圖2.1)。使用汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為汽油機(jī)；使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn)；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。 圖2.1 汽油機(jī)和柴油機(jī) (2) 按照行程(st

29、roke)分類 內(nèi)燃機(jī)按照完成一個(gè)工作循環(huán)(operating cycle)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機(jī)(four - stroke cycle engine)和二行程內(nèi)燃機(jī)(two - stroke cycle engine) (圖2.2 )。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)四個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為四行程內(nèi)燃機(jī)；而把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為二行程內(nèi)燃機(jī)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。 圖2.2 四行程和二行程內(nèi)燃機(jī) (3) 按照冷卻方式分類 內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)　(l

30、iquid - cooled engine)　和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)(air - cooled engine)(圖3.3)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液(coolant)作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片(fins)之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖3.3 水冷和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī) (4) 按照氣缸(cylinder)數(shù)目分類 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)(single - cylinder engine)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)(multi - cylin

31、der engine )(圖4.4)。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)；有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖4.4 單缸和多缸發(fā)動(dòng)機(jī) (5) 按照氣缸排列方式分類 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式(圖5.5)。單列式發(fā)動(dòng)機(jī)(inline engine)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180(一般為90)稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)(V-type engine)，若兩列

32、之間的夾角=180稱為對置式發(fā)動(dòng)機(jī)(opposed engine)。 圖5.5 直列和V型發(fā)動(dòng)機(jī) (6) 按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類 內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動(dòng)機(jī)[naturary aspirated engine(non - supercharged engine)]和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)機(jī)(supercharged engine )(圖6.6)。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為了提高功率有采用增壓式的。 圖6.6 自然吸氣式和增壓式發(fā)動(dòng)機(jī) 2.5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 花生收獲機(jī)對收集的花生有損失率小的要求，其中挖掘及分離部分

33、要求轉(zhuǎn)速要穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速變化要小。同時(shí)，花生收獲機(jī)又是在高溫、野外、多塵土的條件下工作，要求所用的柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩大、穩(wěn)定工作時(shí)間要長、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、燃油耗低。功率標(biāo)定一般為12h，冷卻好，采用高效空氣濾清器。因收獲花生季節(jié)性強(qiáng)、時(shí)間緊，要求柴油機(jī)可靠性要好。配用花生收獲機(jī)的柴油機(jī)體積要小、重量輕。幾種國產(chǎn)柴油機(jī)的參數(shù)比較如表2.1所示: 表2.1 柴油機(jī)的性能參數(shù) 型號 295T 495ZD-1 YZ495Q2 495A 型式 四沖程、水冷、直列 燃燒室形式 渦流室式 直噴球式 汽缸數(shù) 2 4 汽缸直徑/mm 95 活塞行程/mm 115 續(xù)表2.1 柴油機(jī)的

34、性能參數(shù) 汽缸套形式 濕式 干式 排量/L 1.63 3.26 壓縮比 （18～20）：1 17：1 （18～20）：1 17：1 進(jìn)氣方式 自然吸氣 渦輪增壓 自然吸氣 標(biāo) 定 工 況 15min功率/轉(zhuǎn)速[kW（r/min）] 51.5/2800 1h功率/轉(zhuǎn)速[kW（r/min）] 12h功率/轉(zhuǎn)速[kW（r/min）] 17.6/2000 36/1500 35.3/2000 最大扭矩（Nm） ≥96.9 ≥210 ≥193.8 最大扭矩轉(zhuǎn)速（r/min） ≤1400 ≤1960

35、≤1400 最高空載轉(zhuǎn)速（r/min） ≤2160 ≤1575 ≤3080 ≤2160 最低空載轉(zhuǎn)速（r/min） ≤600 ≤550 ≤600 ≤600 活塞平均速度/（m/s） 7.67 5.75 10.73 7.7 標(biāo) 定 工 況 機(jī)油消耗率[g/（kWh）] ≤258.4 ≤251.6 ≤245 ≤246.2 續(xù)表2.1 柴油機(jī)的性能參數(shù) 時(shí) 機(jī)油消耗率[g/（kWh）] ≤2.04 ≤2.04 ≤1% ≤1.47 平均有效壓力/kPa 650 903 676 650 排氣溫度（總管）/℃

36、 ≤470 ≤600 ≤600 ≤600 出水溫度/℃ 75～95 ≤90 75～90 ≤98 機(jī)油溫度/℃ ≤100 ≤100 ≤95 ≤100 機(jī)油壓力（非怠速/怠速時(shí)）/MPa 0.2～0.4/≥0.05 0.3～0.5/≥0.05 旋轉(zhuǎn)方向 逆時(shí)針（面向功率輸出端） 發(fā)火次序 1-3-4-2 配氣相位/CA 進(jìn)氣門開（上止點(diǎn)前） 12 12 17 8 進(jìn)氣門開（下止點(diǎn)后） 36 36 43 48 排氣門開（下止點(diǎn)前） 56 56 43 48 排氣門關(guān)（上止點(diǎn)后） 12 12 17 8 氣門間隙/

37、mm 進(jìn)氣門 0.25～0.35 0.35～0.45 0.30 0.25～0.30 排氣門 0.30～0.40 0.35～0.40 0.35 0.30～0.35 壓縮余隙/mm 0.51～1.25 1～1.2 冷卻方式 強(qiáng)制水冷 續(xù)表2.1 柴油機(jī)的性能參數(shù) 潤滑方式 壓力與飛濺復(fù)合式 啟動(dòng)方式 電啟動(dòng) 凈重（kg） 280 390 320 340 外形尺寸（長寬高mm） 5977981502 10386861063 976576836 820600780 通過以上分析,綜合花生聯(lián)合收獲機(jī)械要野外作業(yè)的特點(diǎn)和需要功率較大特

38、點(diǎn)，單憑電瓶等電力存儲設(shè)備很難滿足工作時(shí)的電力需要，又根據(jù)任務(wù)書的要求通過對幾種國產(chǎn)柴油機(jī)的性能參數(shù)的比較因此選用495A型柴油機(jī)。 3 動(dòng)力傳輸零件的設(shè)計(jì) 3.1 花生收獲機(jī)的帶和帶輪的設(shè)計(jì)和校核 1. 傳動(dòng)軸1帶的設(shè)計(jì)和校核 1) 計(jì)算功率Pca 計(jì)算功率PCA是根據(jù)傳遞功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長短等因素的影響來確定的。由公式： PCA=KAP （式3.1） Pca—計(jì)算功率，單位KW； P—傳遞功率，單位KW KA—工作情況系數(shù)； 由于設(shè)計(jì)時(shí)收獲機(jī)的每天工

39、作時(shí)間為10-15個(gè)小時(shí)，而且收獲機(jī)的載荷變動(dòng)微小，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，選取工作情況系數(shù)KA=1.3。 由公式3.1得： Pca=KaP=1.31.1=1.43KW 2) 選擇帶型 由計(jì)算功率Pca=1.43KW和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1由圖3.1選定帶型 由查表的選擇SPZ型。 3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd2。 (1) 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 根據(jù)V帶的截型，參考表3.1選取dd1≥ddmin.為了提高V帶的壽命。宜選取較大的直徑。 表3.1 V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑 槽型 Z SPZ A SPZ B

40、 SPZ C SPZ dmin/mm 30 40 75 90 125 140 200 224 圖3.1 V帶型選擇圖 由表3.1的，選取直徑 dd1=40mm。 (2) 驗(yàn)算帶的速度 根據(jù)式：v1= (式3.2) 計(jì)算帶的速度，并應(yīng)該使v≤vmax。對于普通V帶vmax=20-30m/s;對于窄V帶，vmax=35-40m/s。如果v≥vmax，則離心

41、力過大，即應(yīng)減小dd1；如果v過小，則表示所選的dd1過小，這將使所需的有效拉力Fe過大，即所需的帶的根數(shù)z過多，于是帶輪的寬度、軸徑等的尺寸都要隨之增大。一般v≈20m/s。 帶入數(shù)據(jù)得： V1==4.3m/s 由于V1=4.3m/s＜20m/s 所以帶的速度符合要求。 (4) 計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑dd2 dd2=idd1,并按照V帶的基準(zhǔn)直徑系列表加以適當(dāng)?shù)膱A整。 由于i=3，dd1=90mm； 則：dd2=130mm, 4) 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld 由于沒有給出中心距，可以根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初定中心距a0,取 0.7（dd

42、1＋dd2）＜a0＜2（dd1＋dd2） 由于 dd1=40mm，dd2=130mm；則： 100mm＜a0＜420mm 選a0=300mm，根據(jù)帶的傳動(dòng)的幾何關(guān)系按下式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長度L′d: L′d≈2a0+（dd1＋dd2）+ （式3.3） 表3.2 V帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)KL 基準(zhǔn)長度Ld/㎜ KL 普通V帶 窄V帶 Y Z

43、 A B C D E SPZ SPA SPB SPC 250 300 500 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000 11240 15000 1.00 0.89 1.02 0.91 0.94 0.96 0.81

44、 0.99 0.82 1.00 0.85 1.03 0.87 0.81 1.06 0.89 0.84 1.08 0.91 0.86 1.11 0.93 0.88

45、1.14 0.96 0.90 1.16 0.99 0.93 0.84 1.18 1.01 0.95 0.85 1.03 0.98 0.88 1.06 1.00 0.91 1.09 1.03 0.93

46、 0.82 0.84 0.86 0.81 0.88 0.83 0.90 0.85 0.93 0.87 0.94 0.89 0.82 0.96

47、 0.91 0.84 1.00 0.93 0.86 1.01 0.95 0.88 1.02 0.96 0.90 0.81 1.05 0.98 0.92 0.83 1.07 1.00 0.94 0.86 代入數(shù)據(jù)的: L′d=2300++=1000+565.2+16.2=1580.4mm 由表3.2得: Ld=1600mm

48、 由于V帶的傳動(dòng)的 中心距一般上可以調(diào)整的,故可以采用下式作近似計(jì)算,即: a≈a0+ 帶入數(shù)據(jù)得： a=300+ 則, a=310mm 考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力的需要,中心距的變動(dòng)范圍為: amin=a-0.015Ld amax=a+0.03Ld 帶入數(shù)據(jù)得: amin=510+24=484mm amax=510+48=558mm 在設(shè)計(jì)時(shí),考慮的整數(shù)的簡易,故取中心距a0=520mm. 5) 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角α1 根據(jù)式: α1

49、=180-(dp1-dp2)=180-(dp1-dp2) α2=180+(dp1-dp2) =180+(dp1-dp2) 以及對包角的要求,應(yīng)該保證 α1=180- 帶入設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)得： α1=180-=180-20=160>120 滿足要求 6) 確定帶的根數(shù)z 由式3.4: z= （式3.4） 式中:Ka-考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù),簡稱包角系數(shù),查表3-5 KL-考慮帶的長度不同時(shí)的影響系數(shù),簡稱長度系數(shù) P0-單根V帶的基本額定功率 △P0-計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí),單根V帶額定功率的

50、增量 代入數(shù)據(jù): Pca=1.43kw P0=1.44KW △P0= 0.15KW KL=1.00 Ka=0.95 z= 經(jīng)計(jì)算的: z=0.94 考慮到帶的受力，所以選擇: z=2 7) 確定帶的預(yù)緊力F0 單根V帶的所需的預(yù)緊力為:F0= 用Fec=代入上式,則: F0= 500()+ （式3.5） 式中: F0-單根V帶的所需的預(yù)緊力; Pca—計(jì)算功率，單位KW; Ka-考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù),簡稱包角系數(shù),查表3-5; z-

51、帶的根數(shù); v-帶的速度; q-V帶單位長度質(zhì)量; 代入數(shù)據(jù): Pca=1.43kw, Ka=0.95, z=2, v=4.3m/s, 經(jīng)計(jì)算得: F0=500=135.6 N 由于新的帶輪容易松弛,所以對非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng),安裝新的帶輪的時(shí)候,預(yù)緊力應(yīng)該為上述預(yù)緊力的1.5倍. 8) 計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力(簡稱壓軸力)Fp 為了設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承,保證軸和軸承的設(shè)計(jì)安全,必須確定帶傳動(dòng)作用在軸上的力Fp 。不考慮帶的兩邊的拉力差,則壓軸力可以近似的按帶的兩邊的預(yù)緊力F0的合力來進(jìn)行計(jì)算.即 Fp===

52、 （式3.6） 式中: z-帶的根數(shù); F0-單根V帶的所需的預(yù)緊力; α1-主動(dòng)輪上的包角; 代入數(shù)據(jù): z=2 α1= 160 F0=135.6 N 則, Fp=516.4N 2. 傳動(dòng)軸2帶的設(shè)計(jì)和校核 1) 計(jì)算功率Pca 由公式：PCA=KAP； 由于設(shè)計(jì)時(shí)花生收獲機(jī)的每天工作時(shí)間為10-15個(gè)小時(shí)，而且花生收獲機(jī)的載荷變動(dòng)微小，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，選取工作情況系數(shù)KA=1.3。 由公式的：Pca=KaP=1.31.1=1.43KW 2) 選擇帶型 由計(jì)算功率Pca=1.

53、43KW和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1由圖3.1選定帶型 由查表的選擇SPZ型。 3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd2。 (1)初選帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 根據(jù)V帶的截型，參考表3.1選取dd1≥ddmin.為了提高V帶的壽命。宜選取較大的直徑。 由表3-3的，選取直徑 dd1=40mm。 (2)驗(yàn)算帶的速度 根據(jù)式： v1= 計(jì)算帶的速度，并應(yīng)該使v≤vmax。對于普通V帶vmax=20-30m/s;對于窄V帶，vmax=35-40m/s。如果v≥vmax，則離心力過大，即應(yīng)減小dd1；如果v過小，則表示所選的dd1過小，這將使所需的有效拉力Fe過大，即所

54、需的帶的根數(shù)z過多，于是帶輪的寬度、軸徑等的尺寸都要隨之增大。一般v≈20m/s。 帶入數(shù)據(jù)得： V1==3.8m/s 由于V1=3.8m/s＜20m/s，所以帶的速度符合要求。 4) 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld 由于沒有給出中心距，可以根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初定中心距a0,取 0.7（dd1＋dd2）＜a0＜2（dd1＋dd2） 由于 i=3 所以dd2=230mm；則：224 mm＜a0＜640mm 選a0=500mm，根據(jù)帶的傳動(dòng)的幾何關(guān)系按下式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長度Ld: L′d≈2a0+（dd1＋dd2）+ 帶入數(shù)據(jù)的: L′d=230

55、0++=1000+502+12=1514mm 由表3.2得: Ld=1600mm 由于V帶的傳動(dòng)的 中心距一般上可以調(diào)整的,故可以采用下式作近似計(jì)算,即: a≈a0+ 帶入數(shù)據(jù)得： a=300+ 則, a=300+42=342mm 考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力的需要,中心距的變動(dòng)范圍為: amin=a-0.015Ld amax=a+0.03Ld 帶入數(shù)據(jù)得: amin=342-24=318mm amax=342+48=390mm 在設(shè)計(jì)時(shí),考慮的整數(shù)的簡易,故取中心距a0=320mm. 5) 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角α1 根據(jù)式: α1=180-(dp1-dp

56、2)=180-(dp1-dp2) α2=180+(dp1-dp2) =180+(dp1-dp2) 以及對包角的要求,應(yīng)該保證 α1=180- 帶入設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)得： α1=180-=180-18=160>120 滿足要求 6) 確定帶的根數(shù)z 由式: z= 代入數(shù)據(jù): Pca=1.43kw P0=1.44KW △P0= 0.15 KL=1.00 Ka=0.95 z= 經(jīng)計(jì)算的: z=0.94 同樣考慮帶的受力，取: z=2 7) 確定帶的預(yù)緊力F0 單根V帶的所需的預(yù)緊力為: F0= 用Fe

57、c=代入上式,則: F0= 300()+ 式中: F0-單根V帶的所需的預(yù)緊力; Pca—計(jì)算功率，單位KW; Ka-考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù),簡稱包角系數(shù),查表3-5; z-帶的根數(shù); v-帶的速度; q-V帶單位長度質(zhì)量; 代入數(shù)據(jù): Pca=1.43kw, Ka=0.95, z=2, v=3.8m/s, 經(jīng)計(jì)算得: F0=300=142.5N 由于新的帶輪容易松弛,所以對非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng),安裝新的帶輪的時(shí)候,預(yù)緊力應(yīng)該為上述預(yù)緊力的1.5倍. 8) 計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力(簡稱壓軸力)Fp 為了設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承

58、,保證軸和軸承的設(shè)計(jì)安全,必須確定帶傳動(dòng)作用在軸上的力Fp .不考慮帶的兩邊的拉力差,則壓軸力可以近似的按帶的兩邊的預(yù)緊力F0的合力來進(jìn)行計(jì)算.即 Fp=== 式中: z-帶的根數(shù); F0-單根V帶的所需的預(yù)緊力; α1-主動(dòng)輪上的包角; 代入數(shù)據(jù): z=2 α1= 160 F0=142.5 N 則, Fp=570N 3. V帶輪的設(shè)計(jì) 1) V帶輪設(shè)計(jì)的要求 設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)該滿足的要求有: (1) 質(zhì)量小,結(jié)構(gòu)工藝性要好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力; (2) 質(zhì)量分布均勻,轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡;

59、 (3) 輪槽工作面要精細(xì)加工,以減小帶的磨損; (4) 各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度,以使載荷分布較為均勻; 2) V帶輪的選材 帶輪的材料主要采用鑄鐵,常用材料的牌號為HT150或HT200;轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候宜采用鑄鋼(或用鋼板沖壓后焊接而成);小功率時(shí)可以用鑄鋁或塑料,在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到材料的價(jià)格、可比行等因素,在花生收獲機(jī)的設(shè)計(jì)中,V帶輪的設(shè)計(jì)材料選用的是球墨鑄鐵,型號為HT200. 3) 結(jié)構(gòu)尺寸 鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式:實(shí)心式;腹板式;孔板式;橢圓輪輻式.帶輪的基準(zhǔn)直徑dd≤2.5d(d為軸的直徑)時(shí),可以采用實(shí)心式; dd≤300mm時(shí),可以采用腹板式

60、; dd≥300mm時(shí),可以采用輪輻式. 由上述可知,在電機(jī)軸上的V帶輪采用實(shí)心式;在傳動(dòng)軸和空心桶軸上的V帶輪采用腹板式.其尺寸設(shè)計(jì)如下: 由于選擇的帶型為SPZ型窄V帶，所以有如下基本尺寸： 基準(zhǔn)寬度：bd=8.5mm 基準(zhǔn)線上槽寬:hamin=2.0mm 基準(zhǔn)線下槽寬：hfmin=9.0mm 槽間距：e=12mm 第一槽對稱面至端面的距離：f=8mm (1) 傳動(dòng)軸1上的V帶輪1的尺寸: 帶輪寬度:B=(z-1)e+2f=12+16=28mm; 帶輪的總寬度:L=B B＜1.5d時(shí) 帶輪外

61、徑:da=dd+2ha=207mm 結(jié)構(gòu)圖見3.2： 圖3.2 V帶輪的結(jié)構(gòu)簡圖 (2) 傳動(dòng)軸1上的V帶輪2的尺寸: 帶輪寬度:B=(z-1)e+2f=12+16=28mm; 帶輪外徑:da=dd+2ha=230+4=234mm; 結(jié)構(gòu)圖見3.3： 圖3.3 V帶輪的結(jié)構(gòu)簡圖 (3) 傳動(dòng)軸1上的V帶輪3的尺寸: 帶輪寬度:B=(z-1)e+2f=28; 帶輪外徑:da=dd+2ha=134mm 結(jié)構(gòu)圖見3.4： 圖3.

62、4 V帶輪的結(jié)構(gòu)簡圖 3.2 軸的設(shè)計(jì)和校核 　　　1． 傳動(dòng)軸上1的軸的設(shè)計(jì)和校核 　　　1)　求軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n2、和轉(zhuǎn)矩T 　若取帶輪的每級傳動(dòng)效率(包括軸承的效率在內(nèi))η=0.97,則 P1=Pη=1.10.97=1.067KW n2=n1/i=910/3=303.3r/min T=9550000 P1/ n2=33600N.mm 　　2) 初步確定軸的最小直徑 先按式: d≥ A0 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)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表1

63、5-3,取A0=112,于是得: dmin= A0=1120.15=21.24mm （式3.7） 軸的最小直徑顯然是安裝V帶輪處的直徑.考慮到設(shè)計(jì)的安全性和耐久性,參考其收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的尺寸,此次轉(zhuǎn)動(dòng)軸的最小結(jié)構(gòu)尺寸選擇為dmin=40mm。 設(shè)計(jì)完傳動(dòng)軸帶輪處的結(jié)構(gòu)尺寸,現(xiàn)在考慮和軸承相連接的軸的設(shè)計(jì),由于軸的直徑d=45mm,則軸承的內(nèi)徑也應(yīng)為d=4504mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,找出相應(yīng)的軸承,選擇滾動(dòng)軸承(GB/T 276-94),代號為6009。另外一處是d=45mm,所以軸承內(nèi)徑也為d=45mm的軸承

64、，選擇代號為6009?，F(xiàn)在根據(jù)軸承的安裝尺寸進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)。滾動(dòng)軸承的軸肩一般為4mm?？紤]到選擇零件的簡易性,軸承處軸肩的厚度為5mm。 　　3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 擬訂軸上零件的裝配方案 由于前面已經(jīng)對軸的裝配方案進(jìn)行了分析,故設(shè)計(jì)的軸的外形如圖3.5： 圖3.5 傳動(dòng)軸1的外型圖 (2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段的直徑和長度 ① 為了滿足帶輪的軸向定位的要求,左側(cè)2軸段右端需制出一軸肩,故取3段的直徑d=50mm。左端用螺母定位。 ② 初步選擇滾動(dòng)軸承。軸承受的徑向力較大,而軸向力較小,和徑向力相比較,軸向力可以忽略。參照工作要求并根據(jù)d=50m

65、m、d=40mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的滾動(dòng)軸承6009,其尺寸為dDT=45mm75mm16mm。 (3) 軸上零件的周向定位　 帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)結(jié)。根據(jù)直徑由手冊查的平鍵截面bh=12mm8mm (GB 1095-79),鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為110mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB 1095-79），同時(shí)為了保證帶輪與軸有良好的配合，故選擇帶輪內(nèi)徑和軸的配合為H7/k6。 (4) 確定軸上圓角和到角尺寸 參考表3.3 ，取軸端的倒角為1.545 表3.3 零件到角C與圓角半徑R的推薦值

66、 mm 直徑d ＞6-10 ＞10-18 ＞18-30 ＞30-50 ＞50-80 ＞80-120 ＞120-180 C或R 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 4) 求軸上的載荷 由軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖，由于采用的是滾動(dòng)軸承，所以支撐點(diǎn)在他的中間。因此，作為簡支梁的軸的支承跨度L=104.5mm。 從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩和扭矩圖可以看出左邊滾動(dòng)軸承的截面是軸的危險(xiǎn)截面。以下是各個(gè)截面的彎矩與扭矩值： F2=629N M2=37111N㎜ F3=10N M3=1710N㎜ T=33600Nmm 5) 按彎扭合