3775 油茶墾復(fù)機(jī)中間傳動系統(tǒng)的設(shè)計,油茶,墾復(fù),中間,傳動系統(tǒng),設(shè)計 1油茶墾復(fù)機(jī)中間傳動系統(tǒng)的設(shè)計１ 緒　論1.1 　 引 言在盛產(chǎn)油茶的三江縣進(jìn)行連續(xù)幾年的試驗觀測表明,油茶地經(jīng)墾復(fù)后土壤疏松,保水保肥,促進(jìn)茶株根系發(fā)育,春季所發(fā)新梢數(shù)、梢長、新葉數(shù)、花芽數(shù)分別比不墾復(fù)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(chǎn)量增加11.7一39.2公斤,增產(chǎn)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(jìn)行,以提高土溫、濕度及土層養(yǎng)分,促進(jìn)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(jìn)行,減少地表徑流和水分蒸發(fā),接納降水,促進(jìn)花芽分化、茶果膨大和油脂的轉(zhuǎn)化。1.2　油茶墾復(fù)的簡介油茶從栽種到開花結(jié)果只需要3-5年時間，而受益期長達(dá)60余年，油茶林通過墾復(fù)，清除了雜草灌木，改善林地的環(huán)境、疏松土壤、增強(qiáng)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(jìn)油茶生長發(fā)育和提高產(chǎn)量，該措施投入低，見效快，易為林農(nóng)接受。墾復(fù)的季節(jié)分為兩種，一種為冬季墾復(fù)，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(fù)，耕深為１０到１５ｃｍ。墾復(fù)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(yīng)以搞好水土保持為前提。同時要因地制宜，根據(jù)不同的地形地勢、林地狀況和經(jīng)營的方式采取相應(yīng)的墾復(fù)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(fù)機(jī)的工作原理2.1　油茶墾復(fù)機(jī)的工作方式油茶墾復(fù)機(jī)的是由傳動機(jī)構(gòu)、機(jī)架、土壤耕作機(jī)具、懸掛機(jī)構(gòu)等組成的，通過懸掛機(jī)構(gòu)將墾復(fù)機(jī)連接在一部拖拉機(jī)后面，然后傳動機(jī)構(gòu)把拖拉機(jī)的動力傳到傳動軸上，傳動軸經(jīng)由墾復(fù)機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)把動力傳到刀上，通過旋轉(zhuǎn)的方式對土壤進(jìn)行墾復(fù)。根據(jù)要求選擇墾復(fù)的方法，實現(xiàn)荒地的墾復(fù)。2.2　油茶墾復(fù)機(jī)傳動的選擇油茶墾復(fù)機(jī)傳動機(jī)構(gòu)有兩種方式,一種方式是中間傳動，另一種是側(cè)邊傳動。中間傳動和側(cè)邊傳動的選用各有利弊，一般耕幅小于拖拉機(jī)后輪外緣寬度的墾復(fù)機(jī)多采用側(cè)邊傳動，耕幅大于拖拉機(jī)后輪外緣寬度（即1.5米以上）的墾復(fù)機(jī)，多采用中間傳動。中間傳動由于中間有傳動機(jī)構(gòu)使得在耕地時中間部位有漏耕現(xiàn)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(jié)構(gòu)要小些，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明齒輪傳動可靠性好，使用的壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，但重量大，優(yōu)質(zhì)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(jù)設(shè)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(fù)機(jī)的耕作機(jī)具的選擇在刀具的選擇上我們有三種，分別為旋轉(zhuǎn)鍬、鏵式犁、旋耕機(jī)。鏵式犁雖然是一種傳統(tǒng)的土壤耕作機(jī)具，它的結(jié)構(gòu)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(dá)到苗床的要求，鏵式犁工作需要很大的牽引力，這使拖拉機(jī)的重量減輕受到限制，使機(jī)組本身的移動消耗的功率增加。旋耕機(jī)的碎土能力和混土能力強(qiáng)，但消耗比較高，不能翻垡，耕深一般比較淺。而旋轉(zhuǎn)鍬與鏵式犁及旋耕機(jī)相比，它的最大特點是轉(zhuǎn)速低，垡片大，耕得深，可以翻垡，能量消耗比旋耕機(jī)小，碎土能力比鏵式犁好。根據(jù)前面油茶墾復(fù)機(jī)的簡介和設(shè)計的要求，我們可以知道，作為冬季墾復(fù)的特點在于耕的深，能翻垡。故我選擇旋轉(zhuǎn)鍬作為本設(shè)計墾復(fù)機(jī)的耕作機(jī)具。32.4 油茶墾復(fù)機(jī)的工作原理的總圖圖 1 中間傳動式旋耕機(jī)機(jī)械原理總圖1-軸 2-犁刀 3-旋轉(zhuǎn)鍬 4-支架 5-箱體2.4.1 油茶墾復(fù)機(jī)工作原理簡述通過拖拉機(jī)的動力輸出，經(jīng)傳動軸將動力傳給錐齒輪，錐齒輪進(jìn)行一級減速傳動到變速箱 5 的輸入軸經(jīng)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(zhuǎn)動，實現(xiàn)機(jī)械的行走。另外一邊輸入軸運(yùn)動經(jīng)三級減速傳遞到旋耕軸 1，實現(xiàn)機(jī)械的旋耕作業(yè)42.4.2 油茶墾復(fù)機(jī)的三維裝配圖52.4.3　油茶墾復(fù)機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)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(fù)機(jī)的耕作機(jī)具2.5.1 旋耕刀的部分原理圖1 -刀軸 2 -刀盤 3-旋轉(zhuǎn)刀 4 -支板 2.5.2 旋耕刀的部分原理說明轉(zhuǎn)子繞軸 1 旋轉(zhuǎn),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(nèi)側(cè)） 。工作時刀切開垡片，頂板和刀一起把垡片帶到后面。當(dāng)?shù)栋眼移蛏咸崞饡r，垡片脫落頂板而滑下。垡片長度應(yīng)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(fù)機(jī)中間傳動的設(shè)計3.1傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計3.1.1 中間傳動機(jī)構(gòu)簡圖3.1.2 中間傳動系統(tǒng)部分的原理簡述通過拖拉機(jī)的動力輸出，經(jīng)傳動軸 I 將動力傳給錐齒輪，錐齒輪進(jìn)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(jìn)行二級減速，齒輪 III 將動力傳遞給旋耕軸齒輪 VI，旋轉(zhuǎn)軸 V 再將動力傳遞給旋轉(zhuǎn)鍬。3.1.3 旋耕鍬的技術(shù)參數(shù)依據(jù)設(shè)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(jī)，轉(zhuǎn)速選為540r/min,在根據(jù)要求工作效率為0.2-80.3h㎡/h，和相關(guān)的資料可得刀具的轉(zhuǎn)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(shè)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(shù)模數(shù)（mm） 壓力角（°） 齒數(shù)（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(shè)計3.3.1 錐齒輪的基本幾何尺寸基　本　參　數(shù) 　　　　　數(shù)　值錐 齒 1　模　數(shù) 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(shù) z 1 12錐 齒 2　?！?shù)m 4mm錐 齒 2　分　度　圓　直　徑ｄ 2 238mm錐 齒 2　的　齒　數(shù)z 2 363.3.2 直齒圓柱齒輪的的設(shè)計由上得：i =35491.齒輪材料選擇：小齒輪 4：40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241-286HB大齒輪 5：QT500-7，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229-286HB2.計算校核：（1） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算{1}.初步計算：轉(zhuǎn)矩 T T =9.55×106 =9.55×106 × T =2001286.11N. mm33np18073.3齒寬系數(shù) d 由《機(jī)械設(shè)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(yīng)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(shù) z 和模數(shù) m z= d/m m=5，z =18,z =5434使用系數(shù) KA 由表 12.9 KA=1.5動載系數(shù) KV 由圖 12.9 K V=1.2齒間載荷分配系數(shù) K 　　 K ＝ 　　　　　 　　　　 K ＝1.42?H?21?z?H齒向載荷分布系數(shù) K 　　　　　　　　　　　　　　K ＝1.48 ? ?載荷系數(shù) K K= KA KV K K K=3.78?H?彈性系數(shù) Z 　 由表 12.12 Z =189.8E EMPa10接觸最小安全系數(shù) S 由表 12.14 S = 1.05minH minH接觸壽命系數(shù) 由圖 12.18 Z =1.18，Z =1.253N4N許用接觸應(yīng)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(qiáng)度驗算載荷系數(shù) K K=3.65彎曲疲勞極限 σ 由圖 12.23c σ =600MPa, σ =450MPalimF3limF4limF許用彎曲應(yīng)力 =??????inlFXNSY=456MPa, =394MPa??3F???4F驗算　　　 = 　　　　　 =241MPa, =234MPa?YbdmKTSa23F?4F傳動無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核。113.4 傳動軸的設(shè)計選擇軸的材料，因傳動軸是錐齒輪與齒輪之間的軸，應(yīng)與齒輪 3 的材料一致，故材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)。相關(guān)尺寸如下圖所示軸材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)， =650Mpa， =360Mpa。軸的設(shè)計計算步驟如下：計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)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(jié)構(gòu)設(shè)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(jìn)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(jìn)行校核計算：M= = =19565.8N m8.691.1835?查表得： =215Mpa， =102.5Mpa， =60Mpa對于不變的轉(zhuǎn)矩，取 = = =0.27= = =19566.8N·m2)48.71.0(28.1956??所以：= = =12.23Mpa =60Mpa204.1?滿足強(qiáng)度要求。軸承選用 6208，錐輪和齒輪結(jié)構(gòu)見零件圖。143.5 軸承的校核3.5.1 計算軸承的當(dāng)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(xué)相關(guān)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(yù)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(yīng)力 查表取 =150Mpa；所以鍵連接所能傳遞的轉(zhuǎn)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(shù)滿足強(qiáng)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(jī)構(gòu)的設(shè)計懸掛機(jī)構(gòu)的作用是掛接懸掛式農(nóng)具，連接墾復(fù)機(jī)和拖拉機(jī)的機(jī)具。懸掛機(jī)構(gòu)如下圖，主要由連桿、起落搖臂、支桿等組成?！　　　　　　　　　　　?懸掛機(jī)構(gòu)總圖支桿17連桿　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　起落搖臂183.7 耕作機(jī)具的設(shè)計根據(jù)前面關(guān)于耕作機(jī)具的選擇我們可以知道，我們所選的刀具為旋轉(zhuǎn)鍬，它的最大特點是轉(zhuǎn)速低，垡片大，耕得深，可以翻垡，能量消耗比旋耕機(jī)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(jié)此次畢業(yè)設(shè)計從從動的方式和傳動比上入手，根據(jù)設(shè)計的要求，查閱相關(guān)的資料確定配置動力和刀軸的轉(zhuǎn)速，然后依據(jù)機(jī)械設(shè)計關(guān)于齒輪的設(shè)計的方法對中間傳動進(jìn)行方案設(shè)計和相關(guān)參數(shù)、強(qiáng)度的設(shè)計。由于對于墾復(fù)的理解和相關(guān)的參數(shù)的不理解，使得第一次的設(shè)計在各方面達(dá)不到技術(shù)的要求，無法進(jìn)行墾復(fù)。墾復(fù)的特點在于其實在荒蕪的茶山上進(jìn)行的耕作，在耕作時要求低速，耕深，所以相應(yīng)的力矩就較大。而且在刀具上的選擇上墾復(fù)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(xiàn)低速的耕作，選擇旋轉(zhuǎn)鍬以實現(xiàn)對墾復(fù)的作業(yè)。本次設(shè)計也使我對畫圖軟件有了更深的認(rèn)識，根據(jù)饒老師的指導(dǎo)，首先我利用 Proe 繪畫了三維圖，得以達(dá)到簡明直觀的圖，對以后的設(shè)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(dǎo)下，結(jié)合機(jī)械相關(guān)的書籍和文獻(xiàn)才完成本次畢業(yè)設(shè)計。20參 考 文 獻(xiàn)[1]邱宣懷、郭可謙、吳宗澤等.機(jī)械設(shè)計.4 版.北京：高等教育出版社.2010.[2]劉混舉、趙河明、王春燕.機(jī)械可靠性設(shè)計.北京：國防工業(yè)出版社.2010.[3]于永泗、齊民.機(jī)械工程材料.8 版.大連：大連理工大學(xué)出版社.2010.[4]鄭文緯、吳克堅.機(jī)械原理.7 版.北京：高等教育出版社.2010.[5]劉鴻文.材料力學(xué) .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(xué)出版社.2007.[7]陳于萍、周兆元.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.[8]何銘新、錢可強(qiáng).機(jī)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(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)實例教程.北京：清華大學(xué)出版社.2008.[10]趙衛(wèi)軍 主編 . 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計，北京：科學(xué)出版社.201021致謝轉(zhuǎn)眼間，我已經(jīng)在美麗的江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)、工作、生活產(chǎn)生積極、長足的幫助。感謝江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)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(dá)我深深的謝意！畢業(yè)設(shè)計是在我的導(dǎo)師饒洪輝老師的多次指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計的選題、構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計到論文寫作的過程中，饒洪輝老師多次與我深入細(xì)致地探討，并給我提出切實可行的指導(dǎo)性建議。而且還給我提供了多套方案和設(shè)計思路。饒老師的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)精神將永遠(yuǎn)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(shè)計的過程中，也得到了許多同學(xué)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(shè)計進(jìn)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(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院的明天更加美好！