3775 油茶墾復機中間傳動系統(tǒng)的設計,油茶,墾復,中間,傳動系統(tǒng),設計 1油茶墾復機中間傳動系統(tǒng)的設計１ 緒　論1.1 　 引 言在盛產油茶的三江縣進行連續(xù)幾年的試驗觀測表明,油茶地經墾復后土壤疏松,保水保肥,促進茶株根系發(fā)育,春季所發(fā)新梢數、梢長、新葉數、花芽數分別比不墾復的增加48.5%、118.7%、11.5%和88?7%,而且茶籽千粒重增加0.7一3.3公斤,畝產量增加11.7一39.2公斤,增產15.7%一81.6%。一般深墾(深度為18一20厘米)于元月份茶株梢芽末萌動之前進行,以提高土溫、濕度及土層養(yǎng)分,促進梢芽萌動和座果;淺墾(深度<18厘米)于七八月份茶果膨大期進行,減少地表徑流和水分蒸發(fā),接納降水,促進花芽分化、茶果膨大和油脂的轉化。1.2　油茶墾復的簡介油茶從栽種到開花結果只需要3-5年時間，而受益期長達60余年，油茶林通過墾復，清除了雜草灌木，改善林地的環(huán)境、疏松土壤、增強抗性，減少病蟲的傷害；又將林地雜草翻埋于土中，增加了土壤肥力，促進油茶生長發(fā)育和提高產量，該措施投入低，見效快，易為林農接受。墾復的季節(jié)分為兩種，一種為冬季墾復，要求深挖，深度為２０到２５ｃｍ，并要求起塊大，土塊翻邊，草蔸朝天，翻過來的土塊無須打碎，形成坑坑洼洼，像魚鱗一樣，以增加蓄水，改良土壤。另種為夏季墾復，耕深為１０到１５ｃｍ。墾復的方法可采用全墾、帶墾、穴墾及階梯式墾、壕溝墾等，不論采用哪種方法都應以搞好水土保持為前提。同時要因地制宜，根據不同的地形地勢、林地狀況和經營的方式采取相應的墾復方法。全墾是在地勢平坦，坡度在１５o以下的荒蕪油茶山。全墾就是將油茶林地的土壤自下而上全部翻挖過來、挖時要環(huán)山水平而上，邊挖邊把泥土蓋在雜草、灌木上面，做成一條條土埂，阻隔山水，防止水土流失，同時還可以加速雜草、灌木的腐爛，提高土壤的肥力。2２ 油茶墾復機的工作原理2.1　油茶墾復機的工作方式油茶墾復機的是由傳動機構、機架、土壤耕作機具、懸掛機構等組成的，通過懸掛機構將墾復機連接在一部拖拉機后面，然后傳動機構把拖拉機的動力傳到傳動軸上，傳動軸經由墾復機的傳動機構把動力傳到刀上，通過旋轉的方式對土壤進行墾復。根據要求選擇墾復的方法，實現荒地的墾復。2.2　油茶墾復機傳動的選擇油茶墾復機傳動機構有兩種方式,一種方式是中間傳動，另一種是側邊傳動。中間傳動和側邊傳動的選用各有利弊，一般耕幅小于拖拉機后輪外緣寬度的墾復機多采用側邊傳動，耕幅大于拖拉機后輪外緣寬度（即1.5米以上）的墾復機，多采用中間傳動。中間傳動由于中間有傳動機構使得在耕地時中間部位有漏耕現象。選用鏈條還是齒輪傳動？在大功率時，相對的說，齒輪傳動結構要小些，根據相關數據表明齒輪傳動可靠性好，使用的壽命長，結構緊湊，但重量大，優(yōu)質的合金材料用量多；鏈條傳動較簡單，重量輕，特別是在中心距大的時候，比齒輪傳動優(yōu)越。依據設計的要求在動力為33.1-40.4kw，工作深度為20-25cm,作業(yè)幅寬為1.2-1.3m的條件下，我選擇中間齒輪傳動。2.3　油茶墾復機的耕作機具的選擇在刀具的選擇上我們有三種，分別為旋轉鍬、鏵式犁、旋耕機。鏵式犁雖然是一種傳統(tǒng)的土壤耕作機具，它的結構簡單，可以翻垡，但碎土能力不足，需要通過后續(xù)工序的碎土作業(yè)，才能達到苗床的要求，鏵式犁工作需要很大的牽引力，這使拖拉機的重量減輕受到限制，使機組本身的移動消耗的功率增加。旋耕機的碎土能力和混土能力強，但消耗比較高，不能翻垡，耕深一般比較淺。而旋轉鍬與鏵式犁及旋耕機相比，它的最大特點是轉速低，垡片大，耕得深，可以翻垡，能量消耗比旋耕機小，碎土能力比鏵式犁好。根據前面油茶墾復機的簡介和設計的要求，我們可以知道，作為冬季墾復的特點在于耕的深，能翻垡。故我選擇旋轉鍬作為本設計墾復機的耕作機具。32.4 油茶墾復機的工作原理的總圖圖 1 中間傳動式旋耕機機械原理總圖1-軸 2-犁刀 3-旋轉鍬 4-支架 5-箱體2.4.1 油茶墾復機工作原理簡述通過拖拉機的動力輸出，經傳動軸將動力傳給錐齒輪，錐齒輪進行一級減速傳動到變速箱 5 的輸入軸經行走傳動線路三級減速后傳到行走輸出軸帶動行走地輪轉動，實現機械的行走。另外一邊輸入軸運動經三級減速傳遞到旋耕軸 1，實現機械的旋耕作業(yè)42.4.2 油茶墾復機的三維裝配圖52.4.3　油茶墾復機的傳動機構的二維圖1-軸 2-錐齒輪 3，4--18 齒齒輪 5-54 齒齒輪 6-24 齒齒輪62.5 油茶墾復機的耕作機具2.5.1 旋耕刀的部分原理圖1 -刀軸 2 -刀盤 3-旋轉刀 4 -支板 2.5.2 旋耕刀的部分原理說明轉子繞軸 1 旋轉,在刀盤 2 上裝有三把 L 形刀齒，兩個相鄰刀盤的刀齒要對著安裝，在刀的背后裝有頂板 4（裝在刀盤的內側） 。工作時刀切開垡片，頂板和刀一起把垡片帶到后面。當刀把垡片向上提起時，垡片脫落頂板而滑下。垡片長度應該大于 L，以保證拋投時垡片位于刀上。該部件的特點在于具有頂板。73油茶墾復機中間傳動的設計3.1傳動機構的設計3.1.1 中間傳動機構簡圖3.1.2 中間傳動系統(tǒng)部分的原理簡述通過拖拉機的動力輸出，經傳動軸 I 將動力傳給錐齒輪，錐齒輪進行一級減速，再由同軸 II 的直齒輪 I 將動力傳給下一級齒輪 II，直齒輪 II 將動力傳遞給齒輪 III進行二級減速，齒輪 III 將動力傳遞給旋耕軸齒輪 VI，旋轉軸 V 再將動力傳遞給旋轉鍬。3.1.3 旋耕鍬的技術參數依據設計要求動力為３３.１－４０.４kw，工作幅寬為1.9m,最大耕深為30cm,所以選擇東方紅－LX604系列的拖拉機，轉速選為540r/min,在根據要求工作效率為0.2-80.3h㎡/h，和相關的資料可得刀具的轉速為135r/min。3.2　傳動比的確定傳動比i=540/135=4，由此得Z2/Z1=3,Z4/Z3=1,Z5/Z4=3,Z6/Z5=0.44由于耕深要求，故選擇Z3的傳動比為1的齒輪以增加高度。設計Z1=12,Z2=36,Z3=12,Z4=12,Z5=54,Z6=24n =540r/min,n =n =180r/min,n =n3=1180r/min,n5=60r/min,n6=135r/min1234P =38.5×0.98=37.73kw,P =37.73×0.98=36.9754kw2齒輪參數模數（mm） 壓力角（°） 齒數（個） 直徑（mm）齒輪 1 4 20 12 220齒輪 2 4 20 36 238齒輪 3 16 20 18 310齒輪 4 16 20 18 310齒輪 5 16 20 54 432齒輪 6 16 20 24 1723.3　齒輪的設計3.3.1 錐齒輪的基本幾何尺寸基　本　參　數 　　　　　數　值錐 齒 1　?！?m 　　　　　　　4mm錐 齒 1的　齒　形　角　 0?　　　　　　 20o　錐 齒 1　分　度　圓　直　徑ｄ 1 220mm錐 齒 2　齒　數 z 1 12錐 齒 2　?！祄 4mm錐 齒 2　分　度　圓　直　徑ｄ 2 238mm錐 齒 2　的　齒　數z 2 363.3.2 直齒圓柱齒輪的的設計由上得：i =35491.齒輪材料選擇：小齒輪 4：40Cr，調質處理，硬度 241-286HB大齒輪 5：QT500-7，調質處理，硬度 229-286HB2.計算校核：（1） 齒面接觸疲勞強度計算{1}.初步計算：轉矩 T T =9.55×106 =9.55×106 × T =2001286.11N. mm33np18073.3齒寬系數 d 由《機械設計》表 12.13， 取 d=1.0? ?接觸疲勞極限 σ 由圖 12.17c σ =710MPa，σ =580MPalimH 3limH4limH初步計算的許用接觸應力[σ H] [σ H]=0.9σ li[σ ] 3H=639MPa,[σ ]=522MPa4HAd的值 由表 12.16 取 Ad=96mm初步計算小齒輪直徑 d d Ad 取 d =120mm3???321UTH????3{2} 校核計算圓周速度 v v= v=1.36m/s1063?n?精度等級 由表 12.6 選 8 級精度齒數 z 和模數 m z= d/m m=5，z =18,z =5434使用系數 KA 由表 12.9 KA=1.5動載系數 KV 由圖 12.9 K V=1.2齒間載荷分配系數 K 　　 K ＝ 　　　　　 　　　　 K ＝1.42?H?21?z?H齒向載荷分布系數 K 　　　　　　　　　　　　　　K ＝1.48 ? ?載荷系數 K K= KA KV K K K=3.78?H?彈性系數 Z 　 由表 12.12 Z =189.8E EMPa10接觸最小安全系數 S 由表 12.14 S = 1.05minH minH接觸壽命系數 由圖 12.18 Z =1.18，Z =1.253N4N許用接觸應力[σ ] [σ ]=[σ ] =798MPa, [σ ]=690MPaHHNSZlim?3H驗算 σ = Z Z Z σ =644MPa< [σ ] E?ubdKT12??4H{3} 確定傳動的主要尺寸實際分度圓直徑 d d =220mm，d =238mm34中心距 a a=180mm3.齒根彎曲疲勞強度驗算載荷系數 K K=3.65彎曲疲勞極限 σ 由圖 12.23c σ =600MPa, σ =450MPalimF3limF4limF許用彎曲應力 =??????inlFXNSY=456MPa, =394MPa??3F???4F驗算　　　 = 　　　　　 =241MPa, =234MPa?YbdmKTSa23F?4F傳動無嚴重過載，故不作靜強度校核。113.4 傳動軸的設計選擇軸的材料，因傳動軸是錐齒輪與齒輪之間的軸，應與齒輪 3 的材料一致，故材料為 45 鋼調質。相關尺寸如下圖所示軸材料選用 45 鋼調質， =650Mpa， =360Mpa。軸的設計計算步驟如下：計算項目 計算內容 計算結果 3.4.1 初算軸徑 d d C 由表，C=112=112×=26.72mm 取 d=40mm3.4.2 初步計算軸上各段長度 軸承選 6208，寬度 B=18mm；小齒輪齒寬 b=75mm；123.4.3 軸的結構設計：計算軸上載荷：由前計算：齒輪作用在軸上載荷：= = =21984N， =714.48N·m65714802?3.4.4.繪制軸的彎扭矩圖，對危險截面進行校核簡化軸上載荷如圖：其中， =21984N，T= =714.48N·m， = =21984× =20658.2N= =21984× =7518.97N13畫軸的彎矩圖，扭矩圖由彎矩圖、扭矩圖可知 B 點為危險截面。對 B 點進行校核計算：M= = =19565.8N m8.691.1835?查表得： =215Mpa， =102.5Mpa， =60Mpa對于不變的轉矩，取 = = =0.27= = =19566.8N·m2)48.71.0(28.1956??所以：= = =12.23Mpa =60Mpa204.1?滿足強度要求。軸承選用 6208，錐輪和齒輪結構見零件圖。143.5 軸承的校核3.5.1 計算軸承的當量動載荷 P：由式：P=X +Y 知， 對不承受軸向載荷的深溝球軸承， X=1，Y=0:；由力學相關知識解得： =2599.6N； ；； 728.46N= =3409.6N= =5894.3N得： = =3409.6N； = =5894.3N3.5.2 校核計算軸承的計算額定動載荷 ，它與所選用軸承型號的基本額定載荷 C 值必須滿足下式要求：C = ； =3 為軸承的預期使用壽命，查表，取 =6000h解得 =3409.6 =21.68Kw C=29.5Kw3601748.?15=5894.3 =27.24Kw C=29.5Kw3601748.?綜上：軸承滿足使用要求，選用合理3.5.3 軸上鍵連接的選擇及校核因無特殊要求，選用圓頭普通平鍵，鍵 10×8，通常 （1.6～1.8）d因此，L （1.6～1.8）×34=54.4～61.2mm，取 L=50mm；校核計算如下：鍵的接觸長度 =L-b=50-10=40mm。鍵與縠的接觸高度 h 2=8 2=4mm；許用擠壓應力 查表取 =150Mpa；所以鍵連接所能傳遞的轉矩為：T= d = ×0.004×0.04×0.034×150× =408N·m =129.68N·m。所以，以上選擇的參數滿足強度要求。合理。3.5.4 軸上螺母的選擇因螺母只需一般的固定作用，并無特殊要求，所以選用普通六角螺母 M10。163.6懸掛機構的設計懸掛機構的作用是掛接懸掛式農具，連接墾復機和拖拉機的機具。懸掛機構如下圖，主要由連桿、起落搖臂、支桿等組成?！　　　　　　　　　　　?懸掛機構總圖支桿17連桿　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　起落搖臂183.7 耕作機具的設計根據前面關于耕作機具的選擇我們可以知道，我們所選的刀具為旋轉鍬，它的最大特點是轉速低，垡片大，耕得深，可以翻垡，能量消耗比旋耕機小，碎土能力比鏵式犁好。在排列上，為了使更好的耕作，避免漏耕，故采用中間箱體增加一把犁刀，如下圖：19４總結此次畢業(yè)設計從從動的方式和傳動比上入手，根據設計的要求，查閱相關的資料確定配置動力和刀軸的轉速，然后依據機械設計關于齒輪的設計的方法對中間傳動進行方案設計和相關參數、強度的設計。由于對于墾復的理解和相關的參數的不理解，使得第一次的設計在各方面達不到技術的要求，無法進行墾復。墾復的特點在于其實在荒蕪的茶山上進行的耕作，在耕作時要求低速，耕深，所以相應的力矩就較大。而且在刀具上的選擇上墾復的特點也是不得不考慮的因素，故而我選擇較大的傳動比以實現低速的耕作，選擇旋轉鍬以實現對墾復的作業(yè)。本次設計也使我對畫圖軟件有了更深的認識，根據饒老師的指導，首先我利用 Proe 繪畫了三維圖，得以達到簡明直觀的圖，對以后的設計有了很大的幫助，然后用 AutoCAD 軟件，繪制好零件和裝配圖，在饒老師的精心指導下，結合機械相關的書籍和文獻才完成本次畢業(yè)設計。20參 考 文 獻[1]邱宣懷、郭可謙、吳宗澤等.機械設計.4 版.北京：高等教育出版社.2010.[2]劉混舉、趙河明、王春燕.機械可靠性設計.北京：國防工業(yè)出版社.2010.[3]于永泗、齊民.機械工程材料.8 版.大連：大連理工大學出版社.2010.[4]鄭文緯、吳克堅.機械原理.7 版.北京：高等教育出版社.2010.[5]劉鴻文.材料力學 .4 版.北京：高等教育出版社.2010.[6]邵立新 夏素民 孫江宏等編著 Pro/E Wildfire 3.0 中文版.北京：清華大學出版社.2007.[7]陳于萍、周兆元.互換性與測量技術基礎.2 版.北京：機械工業(yè)出版社.2009.[8]何銘新、錢可強.機械制圖.5 版.北京：高等教育出版社.2008.[9]蔣曉、沈培玉、苗青.AutoCAD2008 中文版機械設計標準實例教程.北京：清華大學出版社.2008.[10]趙衛(wèi)軍 主編 . 機械設計基礎課程設計，北京：科學出版社.201021致謝轉眼間，我已經在美麗的江西農業(yè)大學工學院度過了四個年頭。四年，這是我人生中非常重要的四年。給我留下了大學生活的美好回憶，留下了一筆無形的巨大的知識財富。這必將對我今后的學習、工作、生活產生積極、長足的幫助。感謝江西農業(yè)大學工學院四年來的培養(yǎng)，在此，我真誠地向我尊敬的老師們和母校表達我深深的謝意！畢業(yè)設計是在我的導師饒洪輝老師的多次指導下完成的。從畢業(yè)設計的選題、構思、結構設計到論文寫作的過程中，饒洪輝老師多次與我深入細致地探討，并給我提出切實可行的指導性建議。而且還給我提供了多套方案和設計思路。饒老師的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神將永遠激勵著我。在此，請允許我向尊敬的饒洪輝老師表示真摯的謝意！在做畢業(yè)設計的過程中，也得到了許多同學的寶貴建議，同時還得到許多社會人士的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。 最后，向在百忙中抽出時間對此畢業(yè)設計進行評審并提出寶貴意見的各位老師表22示衷心地感謝！衷心祝愿母校江西農業(yè)大學工學院的明天更加美好！