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畢業(yè)設(shè)計（論文） 秧苗移栽試驗臺鋪土裝置設(shè)計
摘 要
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，人口很多，農(nóng)民也很多！要實現(xiàn)我國的發(fā)展，農(nóng)業(yè)必須要發(fā)展。要發(fā)展，就必須使用機械化生產(chǎn)。就玉米種植來說就有很多問題。因此，實現(xiàn)機械化育苗栽植，提高勞動生產(chǎn)率，是推廣玉米育苗栽植技術(shù)，獲得玉米高產(chǎn)，提高玉米生產(chǎn)經(jīng)濟效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
栽植機械是玉米育苗栽植技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。所以必須選擇好的機械，那樣就能事半功倍！實踐證明，玉米機械化育苗栽植是一項系統(tǒng)工程，必須將育苗技術(shù)、機械化栽植和田間管理三者結(jié)合起來，才能獲得玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和較好的經(jīng)濟效益，在更大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用玉米育苗栽植。此次秧苗移栽試驗臺的設(shè)計就是解決以上問題，完成一套適合于工廠育苗的秧盤播種系統(tǒng)，系統(tǒng)由育苗盤變速傳動裝置、播種裝置、鋪土裝置、噴水及微機控制裝置組成。此機械裝置能在室內(nèi)進行秧苗的機械育苗。通過在室內(nèi)的育苗以及以后的移栽，就能提高產(chǎn)量，對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展大有益處。
關(guān)鍵詞：栽植技術(shù)，栽植機械，玉米育苗，秧盤播種系統(tǒng)
the Earth Equipment of Transplanting Test Device Design
ABSTRACT
Our country is a large agricultural country,there is a lot of population, there are a lot of population, there are a lot of peasants too! Should realize the development of our country, agriculture must develop, Develop must use and produce mechanizedly. Plants and says on the maize that there are a lot of questions.
So , realize that grows seedlings to plant , mechanizedly and raise labour productivity , popularize maize grow seedlings technology of plantings , obtain maize high yield , improve maize produce key link of economic benefits .
Plant machinery whether maize grow seedlings and plant key equipment of technology . So must select the machinery hard , can get twice the result with half the effort like that ! Practice has proved maize mechanized to grow seedlings and it plants to be one system engineering year , must grow seedings technology , mechanized to plant and conbine with field management three together year , could get maize giving stable high yields irrespective of deought or water logging and better economic benefits, want in big range popularize and apply maize grow seedlings and plant technology in year. Rice shoot this transplant design to test platform to solve problem the above. Finish one suited to seedling records of system of sowing that factory grow seedlings , system grow seedlings record change speed deive , sow device , spread soil device , spray water and computer control device make up . The machinery that this mechanical device can carry on the rice shoot indoors grows seedlings . Through growing seedlings and favorable to transplantation after so indoors , can improve the output , have much benefits to development of the agriculture of our country .
Keywords: technology of plantings, plant machinery, apply maize grow seedlings, seedling records of system
秧苗移栽試驗臺鋪土裝置設(shè)計
0 引言
采用機械化育苗移栽技術(shù)，可以減少自然災害的影響，減輕種植戶的勞動強度，達到增產(chǎn)、增收的目的。國內(nèi)對農(nóng)作物的機械化育苗移栽技術(shù)的研究早在20世紀50年代未60年代初就已經(jīng)開始。由于沒有突破育苗移栽機械化過程中的技術(shù)難題，使這一技術(shù)擱淺?！ 〗陙碛捎谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，為移栽機具的發(fā)展提供了很好的發(fā)展前景，20世紀80年代以后由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，移栽機具發(fā)展迅速，從不到1000臺上升到將近8000臺。東北等大型農(nóng)場多采用工廠化營養(yǎng)缽苗和機械化栽植技術(shù)，總體水平相對較高。
玉米育苗移栽技術(shù)是獲得玉米高產(chǎn)的有效途徑之一。其特點是把玉米田間栽培作業(yè)的主要過程,包括播種、出苗、選苗及幼苗管理等,提前在保護地里集中進行,由此改變了玉米傳統(tǒng)的栽培方式,為獲得玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)創(chuàng)造了條件。在我國東北地區(qū),無霜期短,溫度年變化率大。采用保護地育苗,玉米的播種期可提早一個月,增加積溫200℃,可在終霜后移栽,躲過霜凍、風、旱、蟲等自然災害,另一方面,移栽玉米可提早成熟約10天,能避開秋季低溫和早霜的侵害,因此有利于獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。此外,采用玉米育苗移栽,還可將玉米生產(chǎn)向北推移,擴大生產(chǎn)面積。在我國華北地區(qū),一般都是一年二熟,兩茬間的接茬矛盾突出。采用育苗移栽方式,在北京地區(qū)可將播種期提前15天～20天,從而可以使用中熟或晚熟品種,使夏玉米的產(chǎn)量達到10500kg/hm2～12000kg/ hm2。在我國長江以南地區(qū),普遍采用一年三熟或間套種的栽培模式,各茬之間的接茬矛盾也非常突出,采用玉米育苗移栽,可以提高復種指數(shù),并獲得高產(chǎn),使當季與全年的生產(chǎn)矛盾得到緩減。在保護地內(nèi)育苗,可以充分利用空間和時間,不受氣候條件的限制,便于管理,確保苗壯、苗齊和苗全,減少田間的間苗和補苗勞動,同時還能節(jié)省種子,降低生產(chǎn)成本,獲得良好的經(jīng)濟效益。
1 綜述
1.1 國內(nèi)移栽機發(fā)展狀況
盡管我國對農(nóng)作物的機械化育苗移栽技術(shù)的研究早在20世紀50年代末和60年代初就已經(jīng)開始，但當時人們只看到育苗移栽的好處和效率。忽視了經(jīng)濟效益，更沒有科學的分析育苗移栽機械化過程的種種技術(shù)難題。近年來，人們對育苗移栽機械技術(shù)又有了進一步認識，開始對其重視起來。然而由于我國地域遼闊，自然條件千差萬別，各地的生產(chǎn)規(guī)律又各不相同，加之各地發(fā)展水平不一致，所以到現(xiàn)在為止，總體上基本處于一種各自為戰(zhàn)的狀態(tài)。如四川、貴州等地由于土地連片面積小，實現(xiàn)大型機械化育苗移栽有一定困難，因此多采用單家單戶式的土地育苗、人工載植方式；而東北等大型農(nóng)場多采用工廠化營養(yǎng)體育苗和機械化栽植工藝。?
國內(nèi)的主要研究單位及主要機型有：中國農(nóng)業(yè)大學研制的2ZDF型導苗管式移栽機；黑龍江農(nóng)墾科學院的2Z-2型玉米缽苗移栽機；山東泰安的2ZM-2型和2ZM—ZAI型棉花移栽機；四川省研制的2ZYS-4型油菜移栽機等。
1.1.1 國內(nèi)移栽機具介紹?
1） 2Z-2型多用缽苗移栽機 該機由黑龍江省農(nóng)墾科學院研制,與8.8～13.2KW小四輪拖拉機配套作業(yè),作業(yè)機為三點懸掛式。它主要用于玉米營養(yǎng)缽育苗移栽,更換栽植器后,還可用于棉花、蔬菜等營養(yǎng)缽育苗移栽和甜菜紙筒育苗移栽。該機既可壟作也可平作,一次可完成單體仿形、刮土、開溝、夾缽、運缽、栽植、覆土、扶禾、鎮(zhèn)壓和二次覆土等工序。作業(yè)時人工喂苗,機械栽植,其生產(chǎn)率是人工栽植的６～８倍。帶有澆水裝置,每株注水量15～20×10-3Ｌ。其最大特點是一機多用、適應(yīng)性強、立苗率高、作業(yè)成本低、栽植質(zhì)量好。主要技術(shù)參數(shù):外形尺寸（長×寬×高）（ｍｍ）:1400×1800×1350;機具質(zhì)量（ｋｇ）:216;生產(chǎn)效率（hm2/h）:玉米、甜菜0.08～0.12,棉花0.10～0.15;立苗率（%）:≥95;傷苗率（%）:≤３漏苗率（%）:≤３。
2） 2ZD-4/6半自動型導苗管式移栽機 這種機具由中國農(nóng)業(yè)大學西校區(qū)農(nóng)業(yè)工程教研室研制,已通過國家級鑒定。機具有結(jié)構(gòu)簡單、不傷苗等優(yōu)點,為國內(nèi)首創(chuàng),栽植性能處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。主要用于玉米、棉花、煙草、甜菜、蔬菜等作物的大田移栽。秧苗既可以是缽苗,也可以是無缽苗（裸根苗）。分４行和６行,分別與184KW或404KW拖拉機配套。主要技術(shù)參數(shù):投苗速度（株／ｍｉｎ）:40～60行距（ｍｍ）:600～700（可調(diào)）株距（ｍｍ）:140～340（可調(diào)）栽植深度（ｍｍ）:40～100生產(chǎn)效率（hm2/h）:（４行）0.2～0.27（６行）:0.3～0.4移栽合格率（%）:＞90。
3） 2ZB-2型玉米移栽機 河北省唐山市農(nóng)機化研究所在吸收國內(nèi)外玉米移栽機優(yōu)點的基礎(chǔ)上,適應(yīng)軟盤育秧的農(nóng)藝要求,簡化結(jié)構(gòu),降低造價,研制出一次可完成開溝、栽植、覆土、壓實幾道工序的玉米移栽機,經(jīng)田間試驗,可以滿足農(nóng)藝要求,并根據(jù)用戶需要,現(xiàn)已小批量生產(chǎn)。主要技術(shù)參數(shù):配套動力（KW）:132（拖拉機）整機質(zhì)量（ｋｇ）:300作業(yè)行數(shù)（行）:２行距（ｍｍ）:550～600株距（ｍｍ）:250～300適應(yīng)苗高（ｍｍ）:300以下作業(yè)效率（hm2/h）:0.1～0.13秧苗直立度（度）:＞70。
4） 2ZY-2型半自動杯式秧苗移栽機 該機由山東泰安國泰拖拉機總廠生產(chǎn)。為懸掛式,配套動力是小四輪拖拉機。由人工投苗,機械栽植,一次完成開溝、注水、栽植、鎮(zhèn)壓、表面刮松等工序。它適用于移栽１００孔的透明塑料秧盤培育出的秧苗（玉米、蔬菜、棉花、煙草等）。如采用其它種類的秧盤,需事先向生產(chǎn)廠說明,并提供一個秧盤樣品。在移栽過程中需同時施化肥的,本機配有附件—施肥裝置,可供選用。主要技術(shù)參數(shù):外形尺寸（ｍｍ）：1670×1450×1300;結(jié)構(gòu)質(zhì)量（ｋｇ）:370;行數(shù)（行）:２;行距（ｍｍ）:550～750（任意調(diào)節(jié)）;株距（ｍｍ）:150、200、250、300、350、400;可調(diào)移栽深度（ｍｍ）:60、80、100、120、140;注水量（Ｌ/株）:0.1;施肥量（kg/hm2）:150～600;倒苗率（%）:≤８（秧苗與地面夾角≤３０°）;漏栽率（%）:≤４;傷苗率（%）:≤３。
5）可溶性營養(yǎng)缽育苗設(shè)備和2YZ-Z型缽苗移栽機 該機由中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院北京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制,已通過部級新產(chǎn)品鑒定。這種配套設(shè)備吸取了國外同類產(chǎn)品的先進技術(shù),總體設(shè)計合理,結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,能順利完成育苗、移栽全過程。其技術(shù)經(jīng)濟指標具有國內(nèi)先進水平。該套設(shè)備經(jīng)過大面積生產(chǎn)試驗考核,受到用戶歡迎?？扇苄誀I養(yǎng)缽育苗移栽技術(shù),主要適用于玉米、棉花、甜菜和煙草等作物。主要設(shè)備分為育苗設(shè)備和移栽機。育苗設(shè)備由臥式上土機、自動墩土機、滾輪式翻轉(zhuǎn)機、輥式滑動架、平板氣吸式播種機組成。主要技術(shù)參數(shù):生產(chǎn)率（萬個/h）:２（可溶性營養(yǎng)缽）;缽體直徑（mm）：20～50;缽高（mm）:50～100;裝機容量（KW）:1.5;該機采用人工拔苗,機械開苗床的方式作業(yè),一次完成入土、覆土和鎮(zhèn)壓作業(yè)。機具由18～22KW拖拉機牽引,通過地輪的轉(zhuǎn)動,帶動鏈輪運動,與夾放苗開溝器、扶土板等配合動作,將缽苗移栽于田間。主要技術(shù)參數(shù):適應(yīng)缽苗高度（mm）:≤200;生產(chǎn)效率（株／行·min）:50;漏栽率（%）:≤2;倒伏率（%）:≤7;鋅體直徑（mm）:40;移栽行數(shù)（行）:2;傷苗率（%）:≤3;苗定向率（%）:≥80。
1.2 國外移栽機發(fā)展狀況
美國是農(nóng)業(yè)機械化程度最高的國家之一。當前美國已經(jīng)進入全盤機械化、自動化階段，不但大田作物生產(chǎn)及收獲已全部機械化，一些難度大的行業(yè)與作業(yè)也實現(xiàn)了機械化。向大功率、高速度發(fā)展是美國農(nóng)業(yè)機械化的一個重要特點。此外，為了保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，最有效地利用和節(jié)約農(nóng)業(yè)資源，提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率和農(nóng)產(chǎn)品商品率，保持農(nóng)業(yè)在國際上的競爭力，美國工業(yè)為農(nóng)業(yè)提供了大量先進的農(nóng)業(yè)機械。近幾年，美國在谷物聯(lián)合收割機、噴霧機、播種機等農(nóng)業(yè)裝備上已經(jīng)開始采用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)等高新技術(shù)，農(nóng)業(yè)出現(xiàn)了向精準農(nóng)業(yè)方向發(fā)展的趨勢。
西歐國家基本是以旱作農(nóng)業(yè)為主。目前這些國家小麥和玉米的整地、播種、收獲、運輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)已全面實現(xiàn)了機械化，不少農(nóng)業(yè)機械還裝備了GPS系統(tǒng)進行精確農(nóng)業(yè)作業(yè)。在蘋果、梨、葡萄種植方面，為適應(yīng)機械收獲作業(yè)，利用生物工程技術(shù)，控制作物的形狀和結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)農(nóng)藝與農(nóng)機的結(jié)合。
日本田間作業(yè)從耕整地、插秧、植保、收獲等全部實現(xiàn)了機械化，水稻育秧、插秧、半喂入聯(lián)合收獲機械居世界領(lǐng)先水平。日本能在水稻育秧、移栽方面很快實現(xiàn)機械化。除水稻生產(chǎn)外，奶牛飼養(yǎng)、肉牛和養(yǎng)雞、養(yǎng)豬業(yè)也都實現(xiàn)了集約化與機械化。特別是設(shè)施農(nóng)業(yè)，日本的日光溫室很發(fā)達，溫室內(nèi)溫度、濕度、通風等實現(xiàn)自動控制，花卉、蔬菜、養(yǎng)菇等廣泛采用溫室栽培，室內(nèi)作業(yè)小型機械齊全，機械化程度也較高。水稻生產(chǎn)全過程機械化水平高，產(chǎn)品質(zhì)量好，對小規(guī)模經(jīng)營適應(yīng)力強，每公頃農(nóng)用地拖拉機功率比美、英、法等高度機械化國家投入多等，是日本農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的突出特點。近幾年來由于老齡化問題，日本農(nóng)業(yè)從業(yè)人員急劇減少，后繼乏人的問題日益突出。為解決這一問題，日本農(nóng)業(yè)一方面醞釀改變經(jīng)營模式，進行集團化規(guī)?；a(chǎn)，另一方面努力加大農(nóng)業(yè)方面的科技創(chuàng)新，力爭開發(fā)出更加節(jié)省人力的農(nóng)業(yè)機械，農(nóng)業(yè)由機械化轉(zhuǎn)為自動化就成了大勢所趨。
大部分發(fā)展中國家如泰國、印度、菲律賓及南美的一些國家，也在加快本國的農(nóng)業(yè)機械化步伐，積極采用拖拉機配套農(nóng)業(yè)機械化進行耕整地、播種、收割、機械排灌、手動與機動植保機械防病蟲害、機械脫粒等作業(yè)。但總的看來機械化水平還較低，只相當除美國外其他經(jīng)濟發(fā)達國家20世紀50至60年代的初期的水平。目前，菲律賓主要農(nóng)作物水稻、玉米、甘蔗生產(chǎn)的某些環(huán)節(jié)采用機械化作業(yè)，他們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化水平還處在一個較低的階段。泰國的農(nóng)機化發(fā)展水平在不同的地區(qū)而有所差異，泰國的中部平原地區(qū)是發(fā)達地區(qū)，播種機械、脫粒機械和噴霧機械擁有量較大，該地區(qū)的機械化模式以耕整機、脫粒機、播種機、除草機等為主，在其他地區(qū)小型拖拉機、水泵、噴霧機械和脫粒機械等發(fā)展也較快。在發(fā)展農(nóng)業(yè)機械化過程中，印度比較重視水利灌溉設(shè)施的投資。
2 移栽機的介紹
移栽機械是玉米育苗移栽技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。我國在70年代中期就研制了第一臺用于玉米移栽的機械,之后,又陸續(xù)研制、開發(fā)和引進了多種適合于蔬菜、煙葉、甜菜等經(jīng)濟作物的移栽機械,但均因育苗技術(shù)落后,配套性能差,綜合效益低等原因,都未得到推廣應(yīng)用,近幾年來,隨著育苗技術(shù)的發(fā)展,以及勞動力成本的上升,推動了移栽機械的研制開發(fā)工作,又有多種新型移栽機械出現(xiàn)。中國農(nóng)業(yè)大學也研制了一種導苗管式移栽機,并于1996年通過了國家農(nóng)機具檢測中心的檢測鑒定?？傮w上講,目前我國研制使用的移栽機械都是半自動式的,全自動移栽機械因結(jié)構(gòu)復雜,成本高,僅處在研究起步階段。
2.1移栽機的研究概況
2.1.1 移栽機的類型及特點
依靠人工將秧苗喂入到安裝在轉(zhuǎn)動輪上的鉗夾上,秧苗被夾持著隨轉(zhuǎn)動輪一起轉(zhuǎn)動,栽植到土壤中。這種移栽機的結(jié)構(gòu)簡單,株距和栽植深度穩(wěn)定,但作業(yè)速度低,一般為30株/min～45株/min,而且容易夾傷秧苗,移栽的秧苗容易傾倒和被土壤掩埋。2) 鏈夾式移栽機 與鉗夾式移栽機相似,秧苗由人工喂入到鏈夾上,鏈條由地輪驅(qū)動,并將秧苗移栽到土壤中。由于只改變了傳動方式,因此其性能與鉗夾式移栽機相同。3)撓性圓盤移栽機 人工將秧苗放置到兩片可以變形的撓性圓盤內(nèi),圓盤轉(zhuǎn)動將秧苗移栽到土壤中,這種移栽機的結(jié)構(gòu)簡單實用,但株距和移栽深度不穩(wěn)定,也容易出現(xiàn)埋苗,同時,撓性圓盤的壽命也較短。4)導苗管式移栽機與上述三種移栽機相比,秧苗在導苗管式移栽機內(nèi)的運動是自由的,非強制性的,因此不易傷苗。另一方面,喂入器是由水平轉(zhuǎn)動的多個喂入筒構(gòu)成,人工喂入時,其喂入速度可以提高,作業(yè)速度能達到60株/min～70株/min,比鉗夾式移栽機提高30%～50%,但是,這種移栽機的結(jié)構(gòu)比較復雜。
不論采用哪種結(jié)構(gòu)的移栽機械,都應(yīng)保證移栽的秧苗直立,不傷苗,株距、栽植深度和行距均勻一致。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,對移栽機械的性能又提出了更多的要求。①提高移栽速度。在理論上,采用機械移栽是人工移栽速度的4倍～10倍,但是,由于半自動化的機械移栽仍需要較多的輔助人員(如苗的運輸人員、機手等),實際上只是人工移栽的2倍～5倍。半自動移栽機械的移栽速度取決于秧苗的人工喂入速度,國內(nèi)外試驗證明,秧苗的人工喂入速度上限是60株/ｍｉｎ～70株/ｍｉｎ,超過這個速度人就會感到緊張,出現(xiàn)漏喂入現(xiàn)象,栽植質(zhì)量下降。②移栽與鋪膜、起壟相結(jié)合。在我國東北地區(qū),盡管采用了玉米移栽技術(shù),秧苗仍有可能受到冷害,延長了返苗時間,如果將移栽和鋪膜結(jié)合起來,將使移栽效果更為顯著。此外,東北地區(qū)大多為壟作,移栽的同時完成起壟,有利于減少作業(yè)次數(shù)。目前我國的移栽機械均不能滿足這些要求。③移栽的同時注水。目前國內(nèi)的移栽機械大多數(shù)都沒有注水裝置。在移栽時注水是提高移栽成活率,縮短緩苗時間的必要技術(shù)措施。但是,配備注水裝置后,實際作業(yè)時如何補充水,又成為一個現(xiàn)實問題。④免耕移栽。在華北以及長江以南地區(qū),各季作業(yè)的接茬時間很短,能在免(少)耕地上實現(xiàn)直接移栽,具有極為重要的意義。江蘇農(nóng)學院已在棉花、煙葉和蔬菜的少免耕移栽方面取得了可喜的成績,中國農(nóng)業(yè)大學曾在北京郊區(qū)進行過玉米免耕移栽試驗,但在玉米免耕移栽方面尚未取得實質(zhì)性進展。
2.1.2 移栽機研究存在的問題
需要解決的關(guān)鍵問題隨著我國糧食生產(chǎn)水平的不斷提高,經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變以及勞動力價格的上升,機械化育苗移栽技術(shù)必將越來越得到人們的重視,并逐步在適宜地區(qū)和適宜作物上推廣應(yīng)用。但尚有許多迫切需要解決的問題。①研究開發(fā)成本低、效果好的育苗方式,建立與此相適應(yīng)的工廠化育苗設(shè)施和技術(shù)體系,包括育苗穴盤的形狀和規(guī)格、基質(zhì)成分和類型、穴盤播種和灌溉設(shè)施、秧苗化學控制和最佳移栽苗齡等,培育出適合移栽的壯苗。②開發(fā)完善移栽機械的性能,提高移栽速度和質(zhì)量,降低勞動強度,使之具備多種作業(yè)功能,包括注水、起壟、鋪膜以及在免耕條件下直接移栽等功能。同時,應(yīng)注意移栽機的通用性,使之不僅能移栽玉米,還能移栽蔬菜、甜菜及煙葉等作物。③制定育苗移栽的相關(guān)標準,為實現(xiàn)全自動機械化移栽創(chuàng)造條件。目前我國從育苗到移栽的各個環(huán)節(jié)都缺少相關(guān)標準,使得育苗和移栽質(zhì)量相差很大,移栽機械的通用性和互換性很差,難以科學地評定育苗移栽質(zhì)量。
2.1.3 移栽機的結(jié)構(gòu)
2Z6型作物秧苗移栽機主要由懸掛架(通用機架)、地輪、施肥裝置、栽植單體、仿形機構(gòu)和秧盤等幾大部分構(gòu)成。而單體又由單體架、刮土器、仿形輪、開溝器、栽植部件、覆土器、鎮(zhèn)壓輪、栽植手座位、秧盤架和傳動系統(tǒng)構(gòu)成(參見圖2.1)
圖 2.1 2Z-6型移栽機整體結(jié)構(gòu)示意圖
2.1.4移栽機的工作原理
工作原理工作時,深淺可調(diào)的刮土器首先刮去壟表層干土、根茬和土塊,位于其后的靴式開溝器破土成溝并深施入底肥,栽植手將秧苗一株株連續(xù)地放入回轉(zhuǎn)著的栽植器秧夾內(nèi),秧夾夾住秧苗的莖部(甜菜紙筒育苗夾住紙筒),缽托則托住秧苗的根部或營養(yǎng)缽保護秧苗莖部不被折斷。當秧苗處于零速投苗點時,首先缽托自動縮回,隨后秧夾張開,秧苗在零速投苗點落入溝中,并在溝兩側(cè)回流土壤的扶持下直立于溝內(nèi),隨后第一覆土器給苗帶覆以新土,使秧苗達到栽植深度。緊接著呈雙曲線形狀的扶苗器扶起秧苗的葉片,鎮(zhèn)壓輪以擠壓形式壓實苗帶兩側(cè)土壤,最后第二覆土器進一步覆上浮土以利于保墑,這樣,隨著機器的前進,栽植手連續(xù)有節(jié)奏地喂入,秧苗被一株株地植入到壟上,完成機器栽植過程。
該機的主要技術(shù)指標：作業(yè)行數(shù):6；行株距:22～45cm(可調(diào))；行距:60～80cm(可調(diào))；施肥量:225～300kg/hm2(可調(diào))；立苗率:≥95%(指秧苗主莖與鉛垂向夾角≤20°)；傷苗率:≤3%(指秧苗主莖折斷或苗葉大部分被損壞)；成活率:≥98%；生產(chǎn)率:0.24～0.35hm2/h；配套動力:東方紅75/802；拖拉機整機質(zhì)量:602kg。
2.1.5 移栽機的應(yīng)用
田間試驗結(jié)果：該機于1997年10月投入小區(qū)域試驗,移栽的秧苗有玉米缽育苗、甜菜紙筒育苗和樹枝。試驗地為經(jīng)重耙和旋耕后的麥地,2～4cm土塊居多,土壤粘,含水率26%左右,土地平整,麥秸較多。這次試驗重點對該機的立苗率、傷苗率、漏苗率、各單體仿形能力和株距均勻性及苗帶壓實度等指標進行了反復試驗與測試。由于秧苗有限,每次每行移栽秧苗數(shù)為50株,試驗效果比較理想,各單體均能良好仿形,苗帶壓實度達到農(nóng)藝要求。
2.2 方案論證
2.2.1 移栽試驗臺功能及主要技術(shù)指標
完成一套適合于工廠育苗的秧盤播種系統(tǒng)，系統(tǒng)由育苗秧盤變速傳動裝置、播種裝置、鋪土裝置、噴水及微機控制裝置組成。
主要技術(shù)指標：
播種精度：每穴1粒種子；
作業(yè)速度：≥60盤/小時；
功率：≤7kw
漏播率：≤5%
重播率：≤5%
2.2.2 主要研究內(nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計主要針對移栽試驗臺的鋪土裝置進行總體設(shè)計。
試驗臺的鋪土裝置分成幾大部分，包括電機、料箱、支板、接料板、輸送帶、鏈輪等。他們之間的裝配及機架的焊合是設(shè)計的關(guān)鍵。
料箱通過左右支板來固定，并用螺栓固定及焊合，這樣比較牢固。電機固定在支撐板上，并安裝在電機座板上。出料口通過出料口支板加螺栓與料箱固定。
螺栓和下支撐聯(lián)接。電機和軸承座的支撐板的支架固定在底座上，聯(lián)接是焊合。底座用螺栓連接。
通過對整機結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案的制定，結(jié)構(gòu)的合理安排，零部件之間的安裝配合，初步形成機器的總體裝配關(guān)系，繪制總裝圖。為以后的進一步詳細設(shè)計打下基礎(chǔ)。秧苗移栽試驗臺的整機設(shè)計即要滿足設(shè)計精度要求，結(jié)構(gòu)工藝要求，還要使機器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，造價低。這樣才能符合現(xiàn)代化的機械設(shè)計要求，機與電的緊密結(jié)合，是現(xiàn)代機器的鮮明特點，本機就要達到性能結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計要求。
本機器中焊合部件很多。如支撐板和機器底座之間聯(lián)接是焊合。電機和軸承支架與底座之間是焊合。之所以用如此多的焊接結(jié)構(gòu)，因為焊接結(jié)構(gòu)有如下特點：
1） 接頭形式合理化，應(yīng)力集中系數(shù)可以降低。
2） 能有效的發(fā)揮原材料的性能，改善機器性能，節(jié)省金屬、減輕重量。
3） 水密性和氣密性好。
4） 設(shè)計自由度大，壁厚不受限制，可根據(jù)承載情況確定結(jié)構(gòu)單元尺寸。
生產(chǎn)周期短，經(jīng)濟效益高，利于不斷改型和創(chuàng)新。
2.3 試驗臺結(jié)構(gòu)組成及工作原理
這是一套適合于工廠育苗的秧盤播種系統(tǒng)，系統(tǒng)由育苗秧盤變速傳動裝置、播種裝置、鋪土裝置、噴水及微機控制裝置組成。
下圖（圖2.2）就是一套完整的裝置圖，由圖可以看出本裝置有4個部分組成：一次鋪土、播種、二次鋪土、澆水。
圖2.2秧盤播種系統(tǒng)
這套系統(tǒng)能完成一個完整的加工過程不再需要其他的設(shè)備進行二次加工，所以很方便實用。只要有此裝置就再也不用去室外育苗，再室內(nèi)就可以完成全部工作，而且此裝置也比較簡單實用，操作靈活。
3 機械系統(tǒng)設(shè)計
3.1整機設(shè)計
主要講述的是一次鋪土裝置的設(shè)計。包括整體結(jié)構(gòu)、各部件、零件的安裝和配合，焊合機架的結(jié)構(gòu)形式，完成機器的總裝圖的設(shè)計。
鋪土裝置的整機設(shè)計是至關(guān)重要的。它設(shè)計的好壞關(guān)系到機器的性能、造價高低、外型美觀與否等。此設(shè)備分成幾大部分，包括電機、料箱、支板、接料板、輸送帶、鏈輪等。他們之間的裝配及機架的焊合是設(shè)計的關(guān)鍵。
料箱通過左右支板來固定，并用螺栓固定及焊合，這樣比較牢固。電機固定在支撐板上，并安裝在電機座板上。出料口通過出料口支板加螺栓與料箱固定。
圖3.1 料箱
螺栓和下支撐聯(lián)接。電機和軸承座的支撐板的支架固定在底座上，聯(lián)接是焊合。底座用螺栓連接。
通過對整機結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案的制定，結(jié)構(gòu)的合理安排，零部件之間的安裝配合，初步形成機器的總體裝配關(guān)系，繪制總裝圖。為以后的進一步詳細設(shè)計打下基礎(chǔ)。秧苗移栽試驗臺的整機設(shè)計即要滿足設(shè)計精度要求，結(jié)構(gòu)工藝要求，還要使機器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，造價低。這樣才能符合現(xiàn)代化的機械設(shè)計要求，機與電的緊密結(jié)合，是現(xiàn)代機器的鮮明特點，本機就要達到性能結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計要求。
圖3.2 從動鏈
本機器中焊合部件很多。如支撐板和機器底座之間聯(lián)接是焊合。電機和軸承支架與底座之間是焊合。之所以用如此多的焊接結(jié)構(gòu)，因為焊接結(jié)構(gòu)有如下特點：
5） 接頭形式合理化，應(yīng)力集中系數(shù)可以降低。
6） 能有效的發(fā)揮原材料的性能，改善機器性能，節(jié)省金屬、減輕重量。
7） 水密性和氣密性好。
8） 設(shè)計自由度大，壁厚不受限制，可根據(jù)承載情況確定結(jié)構(gòu)單元尺寸。
9） 生產(chǎn)周期短，經(jīng)濟效益高，利于不斷改型和創(chuàng)新。
設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)適應(yīng)考慮的問題
1） 焊接性 設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)中，選擇原材料時在滿足使用性能要求的前提下，應(yīng)選用焊接性能較好的材料。一般碳鋼的焊接性能優(yōu)良，由于材料焊接性還受結(jié)構(gòu)剛度、焊接應(yīng)力狀態(tài)、環(huán)境條件等因素的影響、在必要時還要做焊接性試驗。
2） 結(jié)構(gòu)剛度和減振能力 一般的鋼材的強度和彈性摸量都比鑄鐵高。而減振能力卻很低。當用焊接結(jié)構(gòu)代替對鋼度和減振能力有較高的鑄鐵件時，必須考慮剛度和振動。必要時應(yīng)在設(shè)計中采用增大剛度和提高減振能力的措施。
3） 應(yīng)力集中 焊接結(jié)構(gòu)截面變化大，過渡區(qū)較急陡，圓角小，設(shè)計不當容易引起較大的應(yīng)力集中。
4） 焊接殘余應(yīng)力和變形 拉伸殘余應(yīng)力降低結(jié)構(gòu)的剛度，壓縮殘余應(yīng)力提高疲勞強度。殘余應(yīng)力的釋放容易引起零件尺寸，精度變化，也會影響使用性能和使用精度。為此需合理設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸，接頭形式及焊縫的合理布置。
5） 接頭性能的不均勻性 焊縫及熱影響區(qū)的成分、組織和性能都發(fā)生相應(yīng)的變化，故在選擇焊接材料、選定焊接方法、制定焊接工藝時，應(yīng)保證焊接接頭性能達到和滿足設(shè)計要求。
3.2 零部件設(shè)計
構(gòu)成整機的部件制造時所用鋼鐵型材、板材的選擇：
3.2.1 襯板 （BY-PT-09-101）
4-M8螺紋孔焊合后與料箱配做
導角 0.5×45°
厚度為 5mm
3.2.2 出料口支板 （YB-PT-09-102）
彎折圓角≤R3
去尖角、毛刺
￠11孔焊后加工
3.2.3 擋板 （YB-PT-02-101）
展開長度113
去毛刺
寬度 20mm
3.2.4 導板 （BY-PT-09-114）
去尖角、倒棱
公差原則 GB/T 4249
厚度 18mm
3.2.5 電機座板 （BY-PT-09-108）
去毛刺
厚度 20mm
3.2.6 調(diào)節(jié)板 （Q235）
齒面熱處理硬度 229-269HB
為注倒角 0.5×45°
該件可焊合加工
3.2.7 浮動軸座板 （Q235）
未注倒角 1×45°
去毛刺
厚度 6mm
3.2.8 加強板 （YB-PT-02）
彎折圓角 R1-3
去尖角、毛刺
3.2.9 接料板 （YB-PT-02）
4個空焊合后料箱配鉆
該件可焊合加工
3.2.10 連接板 （YB-PT-09-103）
彎折圓角＜R2
去尖角、毛刺
3.2.11 密封板 （YB-PT-09-104）
去尖角、毛刺
公差原則按 GB/T 4249
3.2.12 右支板 （YB-PT-09-105）
￠11孔、￠7孔及M6、M8、M10螺紋孔焊合加工
12×20矩形彎邊可根據(jù)工藝條件加工成R5-8圓形彎邊
未注彎折圓角R-3
形位公差按 GB/T 1184-K
公差原則按 GB/T 4249
3.2.13 張緊襯板（BY-PT-09-109）
去尖角
長跟寬都是 60mm
厚度為 6mm
3.2.14 張緊支板 （Q235）
去尖角和毛刺
彎折圓角R1-3
3.2.15 左支板 （YB-PT-09-104）
16-￠7孔、1-￠11孔、M10孔、M6孔焊合后加工
12×20矩形彎邊可加工成圓形
彎折圓角 R0.5-2
形位公差按 GB/T 1184-K
公差原則按 GB/T 4249
3.2.16 浮動軸（45）
為注倒角 0.5×45°
公差原則 GB 4243
3.2.17 接料板焊合（Q235）
接料板
4個空焊合后與料箱配鉆，該件可焊合加工
擋板
展開長度113，去毛刺，寬度20mm
3.2.18 從動鏈輪（45）
齒面熱處理硬度HRC 45-50
未注倒角0.5×45°
未注型位公差按GB/T1184-K
3.2.19 料箱（Q235）
電焊距離和焊點數(shù)焊工自定，應(yīng)保證彎邊和定位板貼合
各零件焊合后整形然后加工各定位孔
形位公差按GB/T 1184-K
公差原則按GB/T 4249
未注焊縫根據(jù)工藝條件確定
3.2.20 輸送帶（花紋輸送帶）
硫化接頭：總層數(shù)4、階梯長15，接頭總長145
展開長度920
3.2.21 軸承套（Q235）
未注倒角 1×45°
未注形位公差GB/T 4249
3.2.22 主動鏈輪（45）
齒面熱處理硬度HRC 45-50；
未注倒角 0.5×45°
3.2.23 主動軸（45）
未注形位公差GB/T 1184-K
公差原則按GB/T 4249
未注倒角 0.5×45°
4 機械設(shè)計計算
4.1電機設(shè)計
由設(shè)計要求可知功率≤7KW，取功率為3KW，輸送機在常溫下連續(xù)單向工作，載荷較穩(wěn)定，環(huán)境有輕度粉塵，結(jié)構(gòu)尺寸無特殊限制，選取三相交流電源，由盤的工作進程得出輸送帶的速度取2m/s便可滿足。
4.1.1 擬定傳動方案
為了估計傳動裝置的傳動比范圍，以便選擇合適的傳動機構(gòu)和擬定傳動方案，可先由一些已知條件計算其驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速nw，既
nw==≈955r/min
一般常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min電動機或1500r/min電動機作為原動機，因此傳動裝置傳動比約為1：1或1：6。
圖4.1 傳動裝置
4.1.2 選擇電動機
1）機類型和結(jié)構(gòu)形式
按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動機，它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
2）電動機容量
卷筒軸的輸出功率Pw
pw=pd因是鏈傳動，由表查得取 =0.9
則PW=3×0.9=2.7（KW）
3）電動機的轉(zhuǎn)速
為了方便選擇電動機的轉(zhuǎn)速，先推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍，由表可查得鏈動傳動比范圍ⅰ=1～5為最合適，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為955～4775r/min，兩種都合適，再對兩種電動機進行比較便知1000r/min的傳動比較小，傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，因此可采用1000r/min，選定電機型號為100YYJT120以下電動機的外形及安裝尺寸圖。
圖4.2 電機100YYJT120安裝尺寸圖
圖4.3電機100YYJT120外形
（一）技術(shù)指標
型號
額定電壓（V）
額定功率（W）
頻率HZ
額定電流（A）
調(diào)速范圍r/min
1200轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)矩
90轉(zhuǎn)/分（N.m
起動電流（A）
超動轉(zhuǎn)矩（uf）
電容量
容量（uf）
電壓（V）
100YYJT120-3
220
100
50
1.2
90～1400
0.916
0.15
2.25
0.8
8
500
（二）電容器
電機型號
電壓
電容容量
電容器型號
長
寬
高
（V）
（Uf）
（mm）
（mm）
（mm）
100YYJT120
1PH220
8
DMF-45604
48
18
28
4.2 鏈條與鏈輪的設(shè)計
鏈傳動是由裝在兩軸上的鏈輪和鏈輪上的鏈條所組成，與帶傳動相比，鏈傳動有如下特點：
1）能保證準確的平均傳動比，并能用一根鏈條同時帶動幾根彼此平行的軸旋轉(zhuǎn)。
2）傳遞的動力較帶傳動大，但作用在軸和軸承上的載荷較小。
3）傳動效率高，一般可達96%～98%。
4）能在低速、重載和高溫、水淋以及塵土飛揚等不良環(huán)境中工作。
5）可在兩軸中心距較遠的情況下傳遞運動和動力。
但是鏈傳動由于其結(jié)構(gòu)和運動特點，也存在不足之處。如：
1）鏈條的鉸鏈容易磨損，使鏈節(jié)節(jié)距變大，造成脫鏈現(xiàn)象。
2）鏈傳動瞬間傳動比不等于常數(shù)，因此，傳動中有沖擊、振動和噪聲。
3）安裝、維護精度要求高，成本也較帶傳動高。
鏈傳動由于具有以上特點，故經(jīng)常應(yīng)用于瞬間傳動比無嚴格要求，兩軸距離較大，工作條件惡劣（高溫、多塵、潮濕及油污等）的場合，如金屬切削機床、農(nóng)業(yè)機械、建筑工程機械、起重運輸機械以及汽車、摩托車等機械中。
本次設(shè)計便是農(nóng)業(yè)機械，故可選取鏈傳動較佳。鏈傳動的適用范圍，一般控制在傳動比ⅰ≤8，兩軸中心距a≤5～6m，鏈條最大速度Vmax＜20m/s，傳遞的功率P≤100kw。
可見起先取值滿足以上條件，故可選。
按用途不同，鏈條可分為傳動鏈、起重鏈和運輸鏈。本設(shè)計選取傳動鏈，用來傳遞功率，傳動鏈中主要有滾子鏈和齒形鏈，這次選用最廣的滾子鏈。
4.2.1 選擇鏈輪齒數(shù)Z1、Z2
估計鏈速v=3～8m/s,由表查得Z1=21因傳動比ⅰ=1故Z2=Z1=21
4.2.2 求計算功率Pc
由Pc≥KaKzP/Km(kw)
式中：P 鏈輪傳遞的功率
KA 工作情況系數(shù)
Kz 鏈輪齒數(shù)系數(shù)
Km 多排鏈系數(shù)
知Pc=1×1.12×3/1=3.36（kw）
選擇鏈條型號和節(jié)距P
由Pc和nw查圖的選鏈的型號為08A單排鏈，再由表查得鏈節(jié)距P=12.70mm
4.2.3 確定鏈條、鏈節(jié)數(shù)Lp
初定中心距為ao =40P，則鏈節(jié)數(shù)為：
Lp=(2ao/P)+(Z1+Z2)/2+(P/ ao)·[(Z2-Z1)/2π]2
=80+21
=101 (節(jié))
4.2.4確定鏈長L及中心矩a
由式L=LP·P
=101×12.7
=1282.7 （mm）
由式a=（P/4）·｛[LP-（Z1+Z2）/2]
得中心距a=508（mm）
鏈輪具體計算
分度圓直徑：d=P/sin(180°/Z1)，其中P為節(jié)矩，Z為齒數(shù)
既：d=12.7/sin(180°/21)
≈85.21 (mm)
齒頂圓直徑：da=P[0.54+ctg(180°/Z1) ]
既：da=12.7[0.54+ctg(180°/21) ]
≈91.12 (mm)
damax=d+1.25P-d1
=85.321+1.25×12.7-7.95
≈93.135 (mm)
damix=d+(1-1.6/Z)P-d1
≈88.99 (mm)
分度圓弦齒高：ha=0.27P=0.27×12.7=3.429
hamax=(0.625+0.8/Z)P-0.5 d1
=(0.625+0.8/21) ×12.7-0.5×7.95
≈5.05 (mm)
hamix=0.5(P- d1)
=0.5×(12.7-7.95)
=2.375 (mm)
齒根圓直徑：df=d- d1=85.21-7.95
=77.26 (mm)
齒側(cè)凸緣（或徘間槽）直徑：
dg≤Pctg(180°/21)-1.04h2-0.76
h2 內(nèi)鏈板高度
則dg≤12.7 ctg(180°/21)-1.04×12-0.76
≈71.02 (mm)
齒寬（單排）：bf1=0.93b1=0.93×7.85≈7.3 (mm)
倒角寬： ba=(0.1～0.15)P
=(0.1～0.15) ×12.7
=1.27～1.905 (mm)
倒角半徑：rx≥P=12.7 (mm)
齒側(cè)凸緣（或排間槽）圓角半徑：
ra≈0.04P=0.508 (mm)
鏈輪齒總寬：bm=(m-1)Pt+bf1
m 排數(shù)
則：bm=bf1=7.3(mm)
鏈輪材料：選45號鋼，淬火～45HRC（齒面硬度）
DIN
ISO
鏈號
08A
ANSI
鏈號
40
節(jié)距
P
mm inch
12.70 1/2”
滾子
直徑
d1
max
mm
7.95
內(nèi)節(jié)
內(nèi)寬
b1
min
mm
7.85
銷軸
直徑
d2
max
mm
3.96
銷軸長度
L LC
mim mam
mm mm
16.6 17.8
內(nèi)鏈
板高
度
h2
max
mm
12.00
鏈
板
厚
度
T
max
mm
1.5
極 限
拉 伸
載 荷
Q min
kN
14.10
每 米
長 重
q≈
kg/m
0.62
應(yīng)用范圍：低、中速、輕、中載、無劇烈沖擊，振動和易磨損工作條件下的鏈輪。
圖4.4 單排滾子鏈條尺寸
單排滾子鏈條和套筒鏈（A系列） 型號08A GB 1234.1-83
圖4.5 鏈輪外形
從動鏈輪
主動鏈輪
節(jié)距 P 12.7
滾子直徑 dr 7.92
齒數(shù) Z 21
量齒測量距 Mr 88.5825-0.15
量柱直徑 dr 7.93800.15
節(jié)距 P 12.7
滾子直徑 dr 7.92
齒數(shù) Z 21
量齒測量距 Mr 88.5825-0.15
量柱直徑 dr 7.93800.15
4.3軸的設(shè)計
軸是機器上的重要零件。它用來支持傳動零件（如齒輪和批帶輪），并且傳遞運動的轉(zhuǎn)矩。
材料選用45號調(diào)質(zhì)鋼
主要性能 毛坯直徑 硬度 抗拉強度極限 屈服點 彎曲疲勞極限
(mm) (HBS) σb(Mpa) σs(Mpa) σ-1(Mpa)
≤200 217～255 640 355 275
扭切疲勞極限 許用彎曲應(yīng)力 (Mpa)
[τ-1] (Mpa) [τ+1]b [τ-0]b [τ-1]b
155 215 100 60
4.3.1 初定軸的最小直徑
對于即傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸，在設(shè)計時，由于軸上零件的位置及支點位置還沒有確定，因此軸上支點的反力和彎矩還不能求得，這時也可用。
τ=T/W≤[τn]初步計算軸的最小直徑，但應(yīng)把扭轉(zhuǎn)切應(yīng)里適當降低（見表），以補償彎矩對軸的影響，將降低后的許用應(yīng)力代入上式，得到初算軸的最小直徑的公式：
d≥｛T/0.2[τn]｝v3
=｛9.55×106/0.2[τn] ｝v3·(P/n) v3
=C·(P/n)v3 (mm)
式中：C 是與許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[τn]有關(guān)的系數(shù)
則：d=107×(2.7/1000) v3
≈14.45 (mm)
因有單鍵槽，應(yīng)適當增大軸徑3%
則有：d=14.45×1.03
≈14.88 (mm)
4.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）初步確定軸的各段直徑跟長度
鏈輪處：按傳遞轉(zhuǎn)矩算得基本直徑為15mm，再由鏈輪尺寸取軸段長度為15mm。
軸承處：因軸承主要受徑向力及不大的軸向力，故選用深溝球軸承，為方便軸承從右端裝拆，并裝有一擋圈，故取直徑為25mm，長度根據(jù)軸承定為17mm。
中間處：中間軸段由箱寬420mm，可取比之寬點的長度428mm，直徑暫取為30mm。
注：軸承左右對稱裝配。
2）傳動零件的周向固定
鏈輪處采用A型普通平鍵，鍵號為A5×14 GB1095-79
3）其它尺寸
為加工方便，并參照軸承的安裝尺寸，軸上過渡圓半徑全部取r=1mm，軸端倒角為2×45°。
4.3.3 軸的受力分析
1）鏈輪上的轉(zhuǎn)矩T為
T=9.55×106×（P/n）
=9.55×106×(2.7/1000)
≈2.58×104(N.m)
圓周力：Ft=2T/a=2×2.58×104≈605.56(N)
徑向力：Fr=Ft·tg20°
=605.56×0.364
≈220.42
2)作垂直平面內(nèi)的彎矩圖
支點反力：RAV=RBV=Fr/2=220.42/2=110.21(N)
D點彎矩：MOV=RAV· （L/2）=110.21×（428/2）≈23584.94（N.mm）
3)作水平平面內(nèi)的彎矩圖
支點反力：RAH=RBH=Ft/2=605.56/2=302.78(N)
D點彎矩：MDH=RAH·(L/2)302.78×(428/2) ≈64794.92（N·mm）
4)作合成彎矩圖
最大合成彎矩在D點處其值為：
M=（MDV2+MDH2）0.5
=（23584.942+64794.922）0.5
≈68953.83（N·mm）
5)作扭矩圖
扭矩： T=2.58×104（N·mm）
6）作當量彎矩圖
最大當量彎矩在D點出，其值為（取α=0.6）：
Md=[M2+(αT)2]0.5
= [68953.832+(0.6×2.58×104)2]0.5
≈70670.09（N·mm）
7)確定最大當量彎矩處的軸徑
由表查得45號鋼經(jīng)正火處理的許用彎曲應(yīng)力[σ-1]b=55Mpa，因此D點處的軸徑：
d≥｛Md/(0.1[σ-1]b)｝v3
=｛70670.09/(0.1×55)｝v3
≈23.42 (mm)
故取標準直徑為￠30mm的便可以滿足設(shè)計要求，最終確定為￠30mm。
4.3.4校核軸的強度
已知軸的計算彎矩后，即可針對某些危險截面（既計算彎矩大而直徑可能不足的截面）作強度校核計算。按第三強度理論，計算彎曲應(yīng)力：
σca=Mca/W=[M2+(αT)2]0.5/W≤[σ-1]Mpa
σca=70670.09/W
W 軸的抗彎截面系數(shù)，mm3
圖4.6 軸的抗彎截面
A的W計算公式為：W=（πd3/32）-[bt(d-t)2]/2d
=(π153/32)- [15×2×(15-2)2]/2×15
代入上式中：σca=70670.09/[（π153/32）-132]
≈257.13（Mpa）＜[σ-1]=275Mpa
故此處能滿足設(shè)計計算要求。
按扭轉(zhuǎn)強度條件計算：
τT=T/WT≈[9.55×106×（P/n）/(0.2d3)≤[τ]T (Mpa)
式中：τT 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa
T 軸所受的扭矩，N·mm
WT 軸的抗扭截面系數(shù)，mm3
n 軸的轉(zhuǎn)速，r/min
P 軸傳遞的功率，kw
D 計算截面處軸的直徑，mm
[τ]T 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa
所以：τT= T/WT=（9.55×106×2.7/1000）/（0.2×153）
≈38.2
因25＜38.2＜45，在要求的設(shè)計范圍內(nèi)故能滿足扭轉(zhuǎn)強度條件，所以設(shè)計為最終設(shè)計。
4.4 軸承設(shè)計
根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)情況及其它一些方面的考慮，首先選用180000型兩面帶密封圈的單列向心球軸承。該軸承兩面帶密封圈，為內(nèi)接觸式密封，能較嚴密地防止污物侵入，但極限轉(zhuǎn)速較低，適用于密封要求較高的部件中。該種軸承在制造時已裝入適量的潤滑劑，安裝前不需要再清洗，工作中在允許的潤滑期間內(nèi)不需要再加潤滑劑。
4.4.1 求比值
A/R=220.42/605.56≈0.36
根據(jù)表查得，深溝球軸承的最大e值為0.44，故A/R＜e
可查得X=1，Y=0
4.4.2 初步計算當量動載荷P，根據(jù)式：
P=fP·(X·R+Y·A)
按表查得：fP=1～1.2 取fP=1.2
則：P=1.2×（1×605.56+0×220.42）
≈726.672（N）
4.4.3 根據(jù)公式 C=P·（60nLh’/106）V3
求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值，其中估計Lh’=20000h
則：C=726.67×（60×1000×20000/106）v3
≈7722.04（N）
根據(jù)設(shè)計手冊查得型號選為180105軸承。此軸承的基本額定靜