收割機(jī),收割機(jī) 一、設(shè)計（論文）內(nèi)容 HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的改進(jìn)。（1）.割臺驅(qū)動軸的結(jié)構(gòu)分析和計算及改 進(jìn)方案的提出；（2）.割臺驅(qū)動軸的工藝分析及鍵槽加工夾具的設(shè)計：（3）部分零部件 的三維造型。 二、設(shè)計（論文）依據(jù) 原始數(shù)據(jù)： N=16.2馬力 N1=4.86馬力 N2=11.34馬力 L1=107mm L2=18mm L3=225mm L4=15.5mm d=148.5mm 直齒輪分度圓直徑d1=40mm 錐齒輪分度圓直徑d2=45mm 轉(zhuǎn)速n=1489r/min 皮帶輪包角1560 皮帶根數(shù)z=2 三、技術(shù)要求 1．運用Pro/E對部分零部件進(jìn)行三維造型； 2．使改進(jìn)后的驅(qū)動軸具有一定的疲勞強(qiáng)度； 3．夾具要求定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，具有一定的精度要求。 四.畢業(yè)設(shè)計（論文）物化成果的具體內(nèi)容及要求 (具體內(nèi)容參照機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計<論文>大綱及實施細(xì)則的有關(guān)要求填寫) １、割臺驅(qū)動裝配圖 A0 1張 2、驅(qū)動軸銑鍵槽夾具裝配圖 A2 1張 3、割臺驅(qū)動原理圖 A3 1張 4、部件裝配圖 A3~A2 2～4張 5、零件圖 A4~A2 15~25張 6、三維造型圖集 1份 7、設(shè)計說明書1份，不少于1萬字以上 五. 畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度計劃 起訖日期 工作內(nèi)容 備 注 3.31～4.13 畢業(yè)實習(xí)，搜集資料 4.14～4.27 資料整理，擬定設(shè)計方案 4.28～5.31 總體設(shè)計，部件設(shè)計，繪圖 6.1～6.15 編寫設(shè)計計算說明書 6.16～6.22 畢業(yè)設(shè)計資料審閱，修改 6.23～6.27 分小組答辯 六. 主要參考文獻(xiàn)： 1 東洋收割機(jī)制造（江蘇）有限公司.聯(lián)合收割機(jī)使用說明書.韓國：東洋物產(chǎn)企 業(yè)株式會社，2002 2 東洋收割機(jī)制造（江蘇）有限公司.聯(lián)合收割機(jī)培訓(xùn)教材 3 王先達(dá).機(jī)械制造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975 4 揚黎明.機(jī)床夾具設(shè)計手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1996 5 孟少庚.機(jī)械加工工藝手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 6 趙志修.機(jī)械制造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986 7 陳秀寧，施高義.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計.浙江：浙江大學(xué)出版社，2001 8 徐錦康.機(jī)械設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 9 劉鴻文.材料力學(xué).北京:高等教育出版社,2000 10 秦寶榮.機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具設(shè)計.北京:中國建材工業(yè)出版社 七、其他 學(xué)科門類： 工學(xué) 單位代碼 ： ３２０２２ 畢業(yè)設(shè)計說明書 HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)的改進(jìn) 學(xué)生姓名 王 猛 所學(xué)專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 材機(jī)99（5） 學(xué) 號 B9912024 指導(dǎo)教師 王 正 剛 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系 二○○三年六月 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 摘要 HL6000C型收割機(jī)是一種稻麥雙收履帶式半喂入型聯(lián)合收割機(jī)，它具有馬力大、效率高、可適應(yīng)高濕度稻田收割等優(yōu)點，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實際應(yīng)用過程中還存在不少問題和弊端，本文通過對其割臺部分驅(qū)動系統(tǒng)的分析和計算，找出其存在的問題并提出對其中部分問題的解決方案，以提高其割臺部分的質(zhì)量，從而進(jìn)一步提高收割機(jī)的總體質(zhì)量。同時在整個計算分析過程中，還運用了AUTOCAD對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化，并通過AUTOCAD及Pro/E對其中部分零件進(jìn)行三維造型，從而更直觀地表現(xiàn)了其部分零件的結(jié)構(gòu)特點。 關(guān)鍵詞：收割機(jī) 割臺 驅(qū)動系統(tǒng) AUTOCAD Pro/E Abstract Model HL6000C harvester one rice wheat pairs of person who charges track half feed the entering type combined harvester, It have horsepowers of heavy, efficiency high, adaptable high humidity paddy field person who gather in merit, But because structure its complicated, exist many questions and drawbacks but also in the course of using actually, Through cut this text to it sets of part urge systematic analysis and calculate, find out existing problem its and put forward to among them some solution of problem, In order to improve it cut sets of quality of part, improve overall quality of harvester further. Among whole computational analysis course, use AUTOCAD carry on improvement and optimization of the structure to him at the same time, Carry on three-dimensional modelling through AUTOCAD and Pro/E to among them some part , display the structure characteristic of part ocular. Keyword: Harvester Cut platform Urge system AUTOCAD Pro/E 1 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 目 錄 0引言 …………………………………………………………………………………1 1 聯(lián)合收割機(jī)總體結(jié)構(gòu)……………………………………………………………… 3 1.1聯(lián)合收割機(jī)的總體設(shè)計原則…………………………………………………… 3 1.2 HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)機(jī)構(gòu)簡介……………………………………………… 3 1.3HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)的分析……………………………………6 2 聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)主要零部件的計算分析………………………………8 2.1驅(qū)動軸的強(qiáng)度校核……………………………………………………………… 8 2.2驅(qū)動軸加工工藝的編制………………………………………………………… 11 2.3驅(qū)動軸鍵槽加工的夾具設(shè)計…………………………………………………… 12 2.4驅(qū)動軸的改進(jìn)…………………………………………………………………… 16 2.5部分零件的三維造型…………………………………………………………… 24 2.6預(yù)期結(jié)果………………………………………………………………………… 24 3結(jié)論………………………………………………………………………………… 25 致謝…………………………………………………………………………………… 26 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 27 附件清單……………………………………………………………………………… 28 1 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 0 引言 目前我國收割機(jī)按其行走方式有自走式和背負(fù)式，按底盤結(jié)構(gòu)分有履帶式和輪式，按其喂入方式分有全喂入式、半喂入式和梳脫式，近幾年國外聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展較快，型號趨于齊全，設(shè)備不斷完善，除了國內(nèi)的型號外還包括以下幾種形式：從割幅看，有2m左右的割幅，也有7～8m的割幅，從用途看，有單一型，也有多用途型。為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要，國外聯(lián)合收割機(jī)無論從機(jī)型、機(jī)種和結(jié)構(gòu)性能上都有很大的變化，主要有以下幾個方面： 1． 向高效大型發(fā)展 近年來，國外許多公司都生產(chǎn)了不少高效率的大型谷物聯(lián)合收割機(jī)，這一趨勢越來越明顯。 2． 由牽引式向自走式發(fā)展 由于自走式具有機(jī)動靈活、無需開道、操作方便等優(yōu)點，現(xiàn)在各國普遍生產(chǎn)和使用的都是自走式聯(lián)合收割機(jī)。 3． 向系列化、通用化發(fā)展 產(chǎn)品實現(xiàn)系列化、通用化可大大縮短設(shè)計周期，降低成本，方便使用。目前世界上絕大多數(shù)廠家均成系列地生產(chǎn)各種大小規(guī)格的聯(lián)合收割機(jī)。 4． 努力提高機(jī)器的可靠性和使用壽命 聯(lián)合收割機(jī)使用時間短，季節(jié)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。設(shè)法提高機(jī)器的使用可靠性和延長使用壽命，是各國近年研究改進(jìn)的一個主要方向。為此各國生產(chǎn)機(jī)器時，廣泛采用薄鋼板冷彎加工成彎曲型鋼來代替扁鋼，采用薄壁鋼管代替角鋼，采用焊接結(jié)構(gòu)代替螺釘或鉚釘聯(lián)結(jié)。既保證了必要的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而且又節(jié)省了材料，減少了材料規(guī)格及緊固零件的品種，這就大大有利于組織生產(chǎn)。在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計上，注意提高強(qiáng)度，增加剛性。不論是機(jī)架、割臺殼體還是輸送過橋都加厚了墻板，加強(qiáng)了骨架；割臺絞龍葉片加厚；撥禾輪多采用薄板沖壓幅板，大直徑薄壁圓管軸；割刀驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用油浴密封式擺環(huán)箱，使割刀工作平穩(wěn)壽命長。 5． 廣泛采用先進(jìn)技術(shù)，提高機(jī)器工作性能 為了提高機(jī)器的作業(yè)質(zhì)量并使其高效、安全、可靠地工作，現(xiàn)代聯(lián)合收割機(jī)上廣泛采用各種電子儀表監(jiān)視裝置以及電器、液壓控制和液壓驅(qū)動等先進(jìn)技術(shù)。 6． 不斷改善駕駛員的工作條件 改善駕駛員工作條件，提高工作環(huán)境的舒適性是增加作業(yè)時間、提高工效和收割機(jī)質(zhì)量的重要保證。 此外，世界上許多廠家近年來還生產(chǎn)了許多坡地型聯(lián)合收割機(jī)。 HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)是一種自走履帶式半喂入型聯(lián)合收割機(jī)，此類聯(lián)合收割機(jī)的優(yōu)點主要有：1.谷粒損失??；2.割茬低且能收割倒伏作物；3.脫粒清選功能小，易清選；4.水田通過性好。因其具有以上這些優(yōu)點，此類聯(lián)合收割機(jī)得到了較大的發(fā)展和推廣，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雖經(jīng)過了比較長的一段時間的發(fā)展，在使用過程中仍然還存在著一些問題。為了提高收割機(jī)的質(zhì)量，解決一些問題，本文通過對其總體結(jié)構(gòu)的介紹和割臺驅(qū)動系統(tǒng)的分析，找出其存在的問題，并通過分析計算解決一些實際問題。 割臺作為聯(lián)收割機(jī)的首要部分，由分草板，分草桿、扶禾裝置、拔禾裝置、割刀、脫粒深淺裝置，導(dǎo)流桿、壓桿、傳動鏈組成。其工作原理及作用為：工作時首先分草桿將田間作物分成收割及待收割區(qū)，分草板將收割區(qū)內(nèi)作物分成四行（或三行），扶禾裝置將倒伏的或直立的作物扶直，經(jīng)割刀切斷后，由扶禾裝置將其傳送到脫粒深淺裝置（又叫升降臺或向心臺）并經(jīng)導(dǎo)流桿的真確導(dǎo)向，使作物以合理的姿勢準(zhǔn)確地送至脫粒系統(tǒng)。整個過程是一個切割及輸送的過程。在此過程中會經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，影響聯(lián)合收割機(jī)的正常運作，有時甚至?xí)沟谜麄€機(jī)器癱瘓，如割刀的斷裂、驅(qū)動軸的斷裂等等。因此在整個聯(lián)合收割機(jī)的設(shè)計及使用過程中，割臺部分的設(shè)計及改進(jìn)是尤為重要的。 本文首先對聯(lián)合收割機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹和分析，其次主要針對其割臺驅(qū)動系統(tǒng)部分存在的問題進(jìn)行分析，再次通過分析計算提出解決方案，并對其主要零件進(jìn)行工藝分析。 1. 聯(lián)合收割機(jī)總體結(jié)構(gòu) 1.1 聯(lián)合收割機(jī)的總體設(shè)計原則 谷物聯(lián)合收割機(jī)的設(shè)計包括零部件設(shè)計和總體設(shè)計兩方面。一臺機(jī)器設(shè)計的好壞固然與每個零部件的設(shè)計有關(guān)，但對整機(jī)性能起決定作用的卻是總體設(shè)計，如果在設(shè)計中對整體缺乏全盤考慮，即使各部件的設(shè)計是良好的，但組合在一起卻不一定獲得好的效果，因此，在進(jìn)行谷物聯(lián)合收割機(jī)的設(shè)計時，考慮總體原則是十分必要的。 進(jìn)行總體配置就是要合理地布置各部件的位置，從而進(jìn)一步確定機(jī)器的總體尺寸，估算機(jī)器的質(zhì)量和重心位置，確定傳遞路線，設(shè)計并布置操縱機(jī)構(gòu)及駕駛臺，安排附件等。 總體配置對聯(lián)合收割機(jī)的整體性能起決定作用，不同類型的谷物聯(lián)合收割機(jī)，其總體配置有不同的特點，但可將其共同的要求歸納為以下原則。 （1）.工藝過程連續(xù)順暢。在配置工作部件的相互位置和尺寸時，應(yīng)該特別注意工作部件生產(chǎn)率的平衡，保證谷物流的均勻連續(xù)，避免出現(xiàn)超負(fù)荷的部分。 （2）.正確配置機(jī)器的重心。在配置工作部件時，應(yīng)考慮整機(jī)的重心位置，使各輪軸上的負(fù)荷分配合理。 （3）.創(chuàng)造良好的駕駛工作條件。駕駛員應(yīng)處于最利于工作的位置，割臺前面的主要工作區(qū)域均應(yīng)在視野之中，同時還應(yīng)能方便地觀察左右兩側(cè)。 （4）.便于使用、調(diào)整和維修。應(yīng)妥善考慮各操縱手柄和腳踏板的位置，使駕駛員不至于因頻繁操作而感到疲勞。還應(yīng)注意各部件的相互位置，以使調(diào)整和維修更加方便。 （5）注意機(jī)器外形的美觀。在現(xiàn)代谷物聯(lián)合收割機(jī)的設(shè)計中，外形是否美觀是非常重要的。通常采用的方法是在機(jī)器的兩側(cè)和上部設(shè)計幾塊外罩，同時還要考慮其構(gòu)形，使之構(gòu)成輪廓分明的圖案。 1.2 HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)結(jié)構(gòu)簡介 HL6000C型收割機(jī)是由割臺、脫粒清選系統(tǒng)，切草、集草裝置、谷倉部分，行走系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)、車架、操作部分、電氣部分組成。 1.2.1割臺 1.組成：分草板，分草桿、扶禾裝置、拔禾裝置、割刀、脫粒深淺裝置，導(dǎo)流桿、壓桿、傳動鏈組成。 2.工作原理及其作用：工作時首先分草桿將田間作物分成收割及待收割區(qū)，分草板將收割區(qū)內(nèi)作物分成四行（或三行），扶禾裝置將倒伏的或直立的作物扶直，經(jīng)割刀切斷后，由扶禾裝置將其傳送到脫粒深淺裝置（又叫升降臺或向心臺）并經(jīng)導(dǎo)流桿的真確導(dǎo)向，使作物以合理的姿勢準(zhǔn)確地送至脫粒系統(tǒng)。整個過程是一個切割及輸送的過程。 1.2.2脫粒清選系統(tǒng) 1.組成：脫粒清選系統(tǒng)由傳動部分、脫粒部分、輸送部分、清選部分組成。 a.傳動部分：將發(fā)動機(jī)動力傳到脫粒筒、二次脫粒筒、主喂入鏈、一次絞龍及揚谷絞龍、二次絞龍及還原絞龍、振動篩主風(fēng)扇及吸引風(fēng)扇等。 b.脫粒部分：實現(xiàn)作物桿莖與籽粒分離，包括主脫粒筒，副脫粒筒。 c.輸送部分：在脫粒過程中對作物進(jìn)行夾持及輸送，并將脫粒完的籽粒送至谷倉，包括主輸送鏈、一次絞龍及揚谷絞龍，二次絞龍及還原絞龍。 d.清選部分：使籽粒與雜余桿莖分離的部件總稱。包括振動篩、篩網(wǎng)、主風(fēng)扇、吸引風(fēng)扇。 2.原理及其作用：作物被主輸送鏈由主脫粒筒自前方向后方傳遞，經(jīng)主筒梳刷后幾乎所有的籽粒和桿莖分離，完成脫粒的桿莖被主輸送鏈傳遞至排草鏈及排草皮帶，最終輸送至切草、集草裝置。由主脫粒筒脫下的籽粒及細(xì)小的雜余透過篩網(wǎng)落入振動篩，經(jīng)過振動篩的振動及主風(fēng)扇和吸引風(fēng)扇的清選，干凈籽粒落入一次絞龍后經(jīng)過揚谷絞龍輸入谷倉。主筒脫粒時脫下的斷穗及較大雜余桿莖在主筒內(nèi)經(jīng)擠壓摩擦后，干凈籽粒落入振動篩，經(jīng)清選后進(jìn)入糧倉。經(jīng)擠壓梳刷后仍然存在的較大雜余桿莖被傳送至二次脫粒筒，經(jīng)過二次脫粒后，籽粒與細(xì)小雜余落入振動篩、二次絞龍還原絞龍，其余桿莖被風(fēng)機(jī)吹出機(jī)外。還原絞龍將籽粒與細(xì)小雜余重新輸入振動篩前部進(jìn)行再次清選,雜余被吹出機(jī)外，而籽粒則被一次絞龍揚谷絞龍送入谷倉，整個過程是作物的脫粒和清選過程。 1.2.3切草、集草裝置 1.組成：由排草鏈、二組盤形刀、蓋板、擴(kuò)散絞龍、桿收集架、傳感器、排草皮帶等組成。 2.原理與作用：通過液壓手柄使蓋板關(guān)閉或打開來實現(xiàn)對草桿的處理，具體是：打開蓋板則草桿被切碎還田；關(guān)閉蓋板且打開集草架則草桿成堆落入田里；關(guān)閉蓋板且將集草架收起則草桿連續(xù)均勻鋪在田里。 1.2.4谷倉 組成：由谷倉、傳感器、糧袋支架、踏板及安全扶手等組成。 1.2.5作物流程圖(如圖1-1) 圖1-1 作物流程圖 1.2.6 機(jī)器動力傳動圖（如圖1-2） 圖1-2 機(jī)器動力傳動圖 1.3. HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)的分析 HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)的割臺驅(qū)動系統(tǒng)在整個收割機(jī)中占著非常重要的地位，其原理圖如圖1-1。 液壓部分（包括HST） 向心 齒輪軸 割刀 轉(zhuǎn)動軸 驅(qū)動軸 發(fā)動機(jī) 圖1-1 HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)割臺傳動系統(tǒng)的工作原理簡介如下： 通過皮帶輪將發(fā)動機(jī)的動力傳遞到液壓系統(tǒng)（包括HST部分），然后通過液壓系統(tǒng)將動力分別傳至割臺部、行走部分、脫粒部分、清選部分及切草部分。在割臺部又通過驅(qū)動軸將動力分別輸送到割刀及向心。因此在割臺驅(qū)動系統(tǒng)中，驅(qū)動軸占據(jù)著非常重要的地位，同時在此系統(tǒng)中驅(qū)動軸也是設(shè)計及校核的重點。 在實際的使用過程中，實踐證明驅(qū)動軸經(jīng)常發(fā)生斷裂，因此對此驅(qū)動軸進(jìn)行分析計算是非常重要的，通過此來發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)設(shè)計或加工工藝的不足，提出解決方法是非常必要的。 2. 聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)主要零部件的計算分析 2.1驅(qū)動軸的強(qiáng)度校核 原始數(shù)據(jù)(如圖2-1)： N=16.2馬力 N1=4.86馬力 N2=11.34馬力 L1=107mm L2=18mm L3=225mm L4=15.5mm d=148.5mm 直齒輪分度圓直徑d1=40mm 錐齒輪分度圓直徑d2=45mm 轉(zhuǎn)速n=1489r/min 皮帶輪包角1560 皮帶根數(shù)z=2 圖2-1 驅(qū)動軸受力簡圖 直齒輪的受力計算： 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 錐齒輪的受力計算： 轉(zhuǎn)矩 圓周力 其中 徑向力 皮帶輪對軸作用力的計算： 皮帶輪初拉力 其中v=（π×148.5×1489）/（60×1000）=11.57m/s K0=0.95 q=0.1kg/m 皮帶輪對軸的壓力 各點受力分析（圖2-2）： 圖2-2 受力簡圖 A點：FA= Fr1=0.417KN B點：FB=[FCL2-FA（L2+L3+L4）-FEL1]/（L2+L3）=-1.085KN C點：FC= Fr2=0.864KN D點：FD=FC+FE-FA-FB=3.174KN E點：FE=FQ=1.642KN 各點彎矩的計算： A點：MA=0 B點：MB=FAL4=0.417×0.0155=0.0065KN·m C點：MC= FD L2- FE（L1+ L2）=-0.148 KN·m D點：MD= -FE L1= -0.1757 KN·m E點：ME=0 各點扭矩的計算： 該軸所受扭矩處處相等為: T=m=7024N/n=7024×16.2/1489=76.42N·m=0.07642KN·m 因其為順時針旋轉(zhuǎn)，所以為負(fù)值。 彎扭圖示如下（圖2-3） 圖2-3 彎矩、扭矩圖 由以上應(yīng)力圖可知其主要危險點在D處，其次在D到E這一區(qū)域內(nèi)，這一段區(qū)域軸所受應(yīng)力最大。 根據(jù)第四強(qiáng)度理論得： 所以此驅(qū)動軸符合強(qiáng)度要求。也就是說在機(jī)器在空載和正常運轉(zhuǎn)時，此驅(qū)動軸滿足強(qiáng)度要求。 但在實際使用過程中，由于受外部條件的影響，包括環(huán)境因素、帶載工作時發(fā)生意外故障（如收割時堵草等）、氣候因素的影響等等，因瞬時應(yīng)力過大而發(fā)生斷裂。為了解決這些問題，提出以下方案： 1. 改進(jìn)驅(qū)動軸加工工藝，同時注意及時檢查齒輪油，并加強(qiáng)密封； 2. 將D到E間的平鍵改為花鍵，以提高軸的的強(qiáng)度。 2.2. 驅(qū)動軸加工工藝的編制 驅(qū)動軸簡圖如圖2-4所示 圖2-4 驅(qū)動軸簡圖 工藝過程的編制如表2-1 序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 主要設(shè)備 1 毛坯 2 調(diào)質(zhì)處理 3 車端面，打中心孔 普通車床 4 粗車外圓至φ21mm 普通車床、跟刀架 5 粗車外圓面至φ18mm，保證長度155.3 普通車床 6 精車外圓至圖紙尺寸，保證長度155.3 普通車床 7 車卡簧槽至圖紙尺寸 普通車床 8 車倒角 普通車床 9 調(diào)面，車端面，保證長度395mm 普通車床 10 車外圓至φ17h7，保證長度31.2mm 普通車床 11 車錐面至圖紙尺寸，保證其長度尺寸 普通車床 12 銑兩鍵槽至圖紙要求 V型塊定位 銑床、V型塊 13 銑平面至圖紙要求 以鍵槽定位，并使用分度裝置 銑床、分度盤 14 精磨軸外圓至圖紙要求 磨床 表2-1 驅(qū)動軸加工工藝 2.3驅(qū)動軸鍵槽加工的夾具設(shè)計 2.3.1.工件裝夾簡述 工件的裝夾首先應(yīng)使工件相對于刀具（或機(jī)床）有正確的位置，然后將工件壓緊在這一正確的位置上，使工件在加工過程中不因受力的影響而發(fā)生位置的變化，即工件的夾緊。工件從定位到夾緊的整個過程稱為裝夾。 工件的夾緊方法有：a.直接找正裝夾；b.劃線找正裝夾；c夾具裝夾。 機(jī)床夾具按使用范圍可分為五種基本類型：a.通用夾具；b專用夾具；c.通用可調(diào)夾具和成組夾具；d.組合夾具；e.隨行夾具。 機(jī)床夾具的組成一般有以下幾部分：a.定位裝置；b.夾緊裝置；c.導(dǎo)向、對刀元件；d.連接元件；e.其它裝置和元件；f.夾具體。 機(jī)床夾具的功用主要有：a.保證加工質(zhì)量；b.提高勞動生產(chǎn)率、降低成本；c.擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍；d.改善工人勞動條件。 機(jī)床夾具發(fā)展方向可以歸納為：功能柔性化、傳動高效化、自動化、制造精密化、旋轉(zhuǎn)夾具的高速化、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、設(shè)計自動化。 A. 工件在夾具中的定位 工件定位的基本原理 工件在夾具中的定位是指在夾具中，工件的定位基準(zhǔn)與定位元件相互接觸或配合，從而使同一批工件在夾具中都能獲得一致的正確位置。 六點定位原則：工件在夾具中的位置有六個自由度，需要用夾具上按一定要求布置的六個支撐點來限制，其中每個支撐點相應(yīng)地限制一個自由度，使工件在夾具中位置完全確定，又簡稱“六點定則”。 根據(jù)六點定位原則可將定位分為完全定位、不完全定位、欠定位和過定位，在機(jī)械加工中欠定位是不允許出現(xiàn)的。 B. 工件在夾具中的夾緊 a.夾緊裝置的組成和基本要求 一般夾緊裝置由兩個基本部分組成：動力源和夾緊機(jī)構(gòu)。 設(shè)計和選用夾緊裝置時必須滿足以下基本要求：1.夾緊過程中應(yīng)能保持工件定位時所獲得的正確位置；2.夾緊應(yīng)可靠和適當(dāng)；3.夾緊裝置應(yīng)操作方便、省力、安全；4.夾緊裝置的自動化程度和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件相適應(yīng)；5.夾具結(jié)構(gòu)要便于制造、調(diào)整、使用和維修。 b.夾緊力的確定 確定夾緊力方向一般遵循以下原則：1.夾緊力的作用方向應(yīng)保證工件的定位準(zhǔn)確可靠，而不能破壞定位；2.夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力；3.夾緊力的方向應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向一致，以減小工件變形。 選擇夾緊力作用點應(yīng)注意以下幾點：1.夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)內(nèi)，以保證工件以獲得的定位不變；2.夾緊力作用點應(yīng)處在工件剛性較好的部位，以減小工件的夾緊變形；3.夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以提高加工部位的夾緊剛性，防止或減小工件的振動。 夾緊力大?。篎J=K×F，F(xiàn)J為實際所需夾緊力（N），F(xiàn)為根據(jù)靜力平衡計算出的理論夾緊力（N），K為安全系數(shù)。 2.3.2. 聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動軸（如圖2-5）鍵槽加工夾具設(shè)計 鍵槽2 鍵槽1 圖2-5 由驅(qū)動軸的結(jié)構(gòu)特征可知鍵槽1和鍵槽2在同一平面內(nèi)，而且其所在的軸徑相同都為φ17，所以其槽寬和槽深都一致，可在一次裝夾下完成加工。 考慮到其為軸類零件，所以可采用雙短V型塊定位來限制其徑向的移動和軸向的轉(zhuǎn)動，再在其端部加一頂尖來限制其軸向的竄動。又由于其長度較長，為了避免軸的徑向變形，夾緊時采用雙支點式，即用兩塊壓板分別固定在兩V型塊上，其簡圖如圖2-6。 壓板2 V型塊2 壓板1 V型塊1 圖2-6 驅(qū)動軸的定位及夾緊詳情如下： A. 通過V型塊1和V型塊2來限制其前后上下的移動以及如圖所視平面及垂直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。 B. 通過V型塊2和頂尖A來限制其軸向的竄動。 C. 利用壓板1和壓板2來壓緊。 V型塊1、V型塊2、壓板1、壓板2及底座的具體尺寸見附頁圖紙。 2.3.3夾具誤差的計算 A. 定位誤差（圖2-7） 定位誤差包括基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差，本夾具的定位誤差為： 所以ΔD= =0.0037 圖2-7 B. 對刀誤差 因為刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差。此夾具中=0。 C. 夾具的安裝誤差， 因為夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差。本組合機(jī)床的夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，所以=0。 D. 工件夾緊 E. 加工過程誤差 因為機(jī)床精度，刀具精度，刀具與機(jī)床的位置精度，工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，所以根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3，計算可得： = /3=0.036/3=0.012 F. 保證加工精度的條件 ∑Δ=ΔD+ΔJ+ΔT+ΔA+ΔG≤δK 即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸誤差，為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因為磨損而過早的報廢，在分析計算工件加工精度時，需保留出一定的精度儲備量J，因此上式改寫為： 將上述計算的加工精度值列于表2-2 誤差計算 加工要求 誤差類型 夾具誤差 ΔD 0.0037 ΔJ 0 ΔT 0 ΔA 0 ΔG 0.012 ∑Δ 0.0157 表2-2 夾具加工精度表 由上表可知，∑Δ≤δK所以該夾具能滿足各項精度要求，且具備一定的精度儲備。 2.4驅(qū)動軸的改進(jìn) 為提高驅(qū)動軸的強(qiáng)度，將D到E處的平鍵改用花鍵代替。 2.4.1花鍵聯(lián)接 花鍵聯(lián)接由具有多個沿周向均布的凸鍵齒的軸和有對應(yīng)凹槽的轂孔組成，齒的側(cè)面是工作面?；ㄦI按其齒形分為矩形花鍵和漸開線花鍵。 （1）.矩形花鍵 矩形花鍵的齒廓，可用磨削的方法獲得較高的精度，應(yīng)用廣泛。 矩形花鍵按齒數(shù)和齒高的不同，在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩個尺寸系列：輕系列和中系列。輕系列用于載荷較輕的靜聯(lián)接，中系列用于中等載荷。 矩形花鍵聯(lián)接的定心方式為小徑定心，故應(yīng)對軸和孔的小徑都進(jìn)行磨削加工。盡管加工復(fù)雜，但定心精度高。 （2）.漸開線花鍵 漸開線花鍵的齒廓為漸開線，標(biāo)準(zhǔn)壓力角有30°和45°兩種。與矩形花鍵相比，齒根較厚，應(yīng)力集中較小，強(qiáng)度高。花鍵軸可用加工齒輪的方法加工，工藝性好，但加工內(nèi)花鍵的漸開線花鍵拉刀制造成本高，故常用于載荷大、定心要求高，且尺寸較大的聯(lián)接。 漸開線花鍵聯(lián)接的定心方式為漸開線齒形定心。具有自動定心作用，各齒承載均勻。 比較上述兩種花鍵，在收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動軸宜采用漸開線花鍵。 2.4.2花鍵的設(shè)計計算 、mm、 分度圓直徑 =mm=18.75mm 基圓直徑 bmm 齒距 mm=2.356mm 公差等級為5級、配合類別為H/h。 1．外花鍵的尺寸數(shù)據(jù)計算如下： （1）外花鍵大徑尺寸 基本尺寸 ee==（25+1）0.75mm=19.5mm 外花鍵大徑上偏差為 0 外花鍵大徑公差 查表25.3-21 得外花鍵大徑公差為-0.070mm，所以，外花鍵大徑上偏差為-0.070mm。則 ee =mm （2）外花鍵漸開線起始圓直徑最大值 Femax 其中 查表25.3 得 則 Femax =17.92mm （3）外花鍵小徑尺寸 基本尺寸 Diemm=17.625mm 外花鍵小徑上偏差 esv/tan查表25.3-19 得 esv/tan=0 外花鍵小徑公差，選取IT12外花鍵小徑公差為0.180mm，所以 Die =mm （4）齒厚尺寸 基本齒厚 S=0.5mm=1.178mm 作用齒厚最大值 SVmax=Smm=1.178mm 實際齒厚最小值 Smin=SVmax－（T+） 實際齒厚最大值 Smax=SVmax－ 作用齒厚最小值 SVmin=Smin+ 查表 25.3-16 得 T+=0.055mm =0.022mm 所以：Smin=（1.178-0.055）mm=1.123mm、Smax=(1.178-0.022)mm=1.156mm SVmin=(1.123+0.022)mm=1.145mm （5）齒根圓弧最小曲率半徑 Remin 查表25.3-13 得Remin=0.15mm （6）公差值的確定 查表25.3-16、25.3-17，可得 齒距累積公差 mm 齒形公差 mm 齒向公差 mm （7）外花鍵參數(shù)表（見表2-3） 齒數(shù) Z 25 模數(shù) 0.75 壓力角 公差等級和配合類別 5h 5h(GB/T3478.1-1995) 大徑 ee = 花鍵漸開線起始圓直徑最大值 Femax 小徑 Die 作用齒厚最大值 SVmax 1.178 實際齒厚最小值 Smin 1.123 作用齒厚最小值 SVmin 1.145 實際齒厚最大值 Smax 1.156 齒根圓弧最小曲率半徑 Remin R0.15 齒距累積公差 0.031 齒形公差 0.019 齒向公差 0.009 表2-3 2、內(nèi)花鍵的尺寸數(shù)據(jù)計算如下： （1）內(nèi)花鍵大徑尺寸 基本尺寸 Dei==（25+1.5）0.75mm=19.875mm 內(nèi)花鍵大徑下偏差為 0 內(nèi)花鍵大徑公差 選取IT12得外內(nèi)花鍵大徑公差為0.210mm，所以，內(nèi)花鍵大徑上偏差為0.210mm。則 mm （2）內(nèi)花鍵漸開線終止圓直徑最小值 DFimin=，其中CF=0.1m，則 DFimin=0.7519.65mm （3）內(nèi)花鍵小徑尺寸 基本尺寸 Dii=DFemax+2CF=(17.92+2mm=18.07mm 內(nèi)花鍵小徑極限偏差 查表25.3-21 得 Dii=mm （4）齒槽寬尺寸 基本齒槽寬 E=0.5mm=1.178mm 作用齒槽寬最小值 EVmin=0.5m=1.178mm 實際齒槽寬最大值 Emax= EVmin +（T+），由以上查得 T+mm， 則Emax=（1.178+0.055）=1.233mm 實際齒槽寬最小值 Emin= EVmin +，由以上查得 =0.022mm，則 Emin=（1.178+0.022）=1.200mm。 作用齒槽寬最大值 EVmax=Emax－=（1.233-0.022）=1.211mm （5）齒根圓弧最小曲率半徑 Rimin 查表25.3-13 得Rimin=0.15mm （6）公差值的確定 查表25.3-16、25.3-17，可得 齒距累積公差 mm 齒形公差 mm 齒向公差 mm （7）內(nèi)花鍵參數(shù)表（見表2-4） 齒數(shù) Z 25 模數(shù) 0.75 壓力角 公差等級和配合類別 5H 5H(GB/T3478.1-1995) 大徑 Dei mm 漸開線終止圓直徑最小值 DFimin 19.65 小徑 Dii mm 實際齒槽寬最大值 Emax 1.233 作用齒槽寬最小值 EVmin 1.178 實際齒槽寬最小值 Emin 1.200 作用齒槽寬最大值 EVmax 1.211 齒根圓弧最小曲率半徑 Rimin R0.15 齒距累積公差 Fp 0.031 齒形公差 0.019 齒向公差 0.009 表2-4 2.4.2改進(jìn)后的驅(qū)動軸強(qiáng)度校核 直齒輪的受力計算： 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 錐齒輪的受力計算： 轉(zhuǎn)矩 圓周力 其中 徑向力 皮帶輪對軸作用力的計算： 皮帶輪初拉力 其中v=（π×148.5×1489）/（60×1000）=11.57m/s K0=0.95 q=0.1kg/m 皮帶輪對軸的壓力 各點受力分析（圖2-2）： A點：FA= Fr1=0.417KN B點：FB=[FCL2-FA（L2+L3+L4）-FEL1]/（L2+L3）=-1.085KN C點：FC= Fr2=0.864KN D點：FD=FC+FE-FA-FB=3.174KN E點：FE=FQ=1.642KN 各點彎矩的計算： A點：MA=0 B點：MB=FAL4=0.417×0.0155=0.0065KN·m C點：MC= FD L2- FE（L1+ L2）=-0.148 KN·m D點：MD= -FE L1= -0.1757 KN·m E點：ME=0 各點扭矩的計算： 該軸所受扭矩處處相等為: T=m=7024N/n=7024×16.2/1489=76.42N·m=0.07642KN·m 因其為順時針旋轉(zhuǎn)，所以為負(fù)值。 彎扭圖示如下（圖2-8） 圖2-8 彎矩、扭矩圖 由以上應(yīng)力圖可知其主要危險點在D處，其次在D到E這一區(qū)域內(nèi)，這一段區(qū)域軸所受應(yīng)力最大。 根據(jù)第四強(qiáng)度理論得： 比較改進(jìn)前后的校核結(jié)果可知，取用漸開線花鍵代替后軸的強(qiáng)度有了明顯的提高，根據(jù)第四強(qiáng)度理論計算出的軸所承受的最大應(yīng)力由原來的474.6MPa降低到現(xiàn)在的381.8Mpa。使驅(qū)動軸所能承受的應(yīng)力有了較大的改善，提高了其強(qiáng)度。 2.5 部分零件的三維造型 為了更直觀地闡述HL6000C型收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，于是將收割機(jī)的部分零件運用Pro/E進(jìn)行了三維造型，這些零件包括驅(qū)動軸（BYSJ-B9912024-001）、齒輪（BYSJ-B9912024-002）、齒輪箱蓋（BYSJ-B9912024-005）、齒輪箱蓋（BYSJ-B9912024-006）及減速軸（BYSJ-B9912024-007）等。所有這些零件的組裝三維圖如圖2-9所示： 圖2-9 三維組裝圖 2．6預(yù)期結(jié)果 在本次設(shè)計中，完成了HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)的分析、驅(qū)動軸的結(jié)構(gòu)分析計算和改進(jìn)、驅(qū)動軸的工藝分析及其鍵槽加工夾具的設(shè)計和割臺驅(qū)動系統(tǒng)部分零件的三維造型。 3．結(jié)論 本文主要對HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了分析計算，提出所存在的問題，并對部分問題進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到提高收割機(jī)的總體質(zhì)量的目的。在這次設(shè)計中完成了對聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動軸的改進(jìn)，為了更直觀地體現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特征，并使用Pro/E對部分零件進(jìn)行了三維造型。 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計中，我通過對HL6000C型聯(lián)合收割機(jī)割臺驅(qū)動系統(tǒng)的計算分析，使我加深了對整個聯(lián)合收割機(jī)的結(jié)構(gòu)特點的了解，尤其是驅(qū)動系統(tǒng)的把握。同時在這次設(shè)計過程中，進(jìn)一步強(qiáng)化了我對實際問題的分析能力，和理論聯(lián)系實際的能力，更使我強(qiáng)化了對繪圖軟件（AutoCAD、Pro/E）的掌握和使用。 在本次設(shè)計過程中得到了許多老師和同學(xué)的幫助和指導(dǎo)，尤其是在葛友華、王正剛和劉道標(biāo)三位老師的悉心指導(dǎo)下，使我順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計，在此表示衷心的感謝。 由于本人水平有限，在設(shè)計過程中肯定還存在許多的不足之處，懇請諒解。 參考文獻(xiàn) 1 東洋收割機(jī)制造（江蘇）有限公司.聯(lián)合收割機(jī)使用說明書.韓國：東洋物產(chǎn)企業(yè)株式會社，2002 2 東洋收割機(jī)制造（江蘇）有限公司.聯(lián)合收割機(jī)培訓(xùn)教材 3 王先達(dá).機(jī)械制造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975 4 揚黎明.機(jī)床夾具設(shè)計手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1996 5 孟少庚.機(jī)械加工工藝手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 6 趙志修.機(jī)械制造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986 7 陳秀寧，施高義.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計.浙江：浙江大學(xué)出版社，2001 8 徐錦康.機(jī)械設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 9 劉鴻文.材料力學(xué).北京:高等教育出版社,2000 10 秦寶榮.機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具設(shè)計.北京:中國建材工業(yè)出版社 附件清單 1．裝配圖 BYSJ-B9912024-000 A0 1張 BYSJ-B9912024-JG-1 A2 1張 2. 驅(qū)動原理圖 BYSJ-B9912024-100 A3 1張 3. 部裝圖 BYSJ-B9912024-005 A2 1張 BYSJ-B9912024-006 A2 1張 BYSJ-B9912024-007 A3 1張 BYSJ-B9912024-008 A3 1張 4.零件圖 BYSJ-B9912024-001 A3 1張 BYSJ-B9912024-002 A3 1張 BYSJ-B9912024-003 A3 1張 BYSJ-B9912024-004 A2 1張 BYSJ-B9912024-005-1 A2 1張 BYSJ-B9912024-005-2 A3 1張 BYSJ-B9912024-005-3 A3 1張 BYSJ-B9912024-005-5 A3 1張 BYSJ-B9912024-006-1 A3 1張 BYSJ-B9912024-006-2 A3 1張 BYSJ-B9912024-006-3 A2 1張 BYSJ-B9912024-006-4 A3 1張 BYSJ-B9912024-007-1 A3 1張 BYSJ-B9912024-007-3 A3 1張 BYSJ-B9912024-008-1 A4 1張 BYSJ-B9912024-008-2 A3 1張 BYSJ-B9912024-009 A3 1張 BYSJ-B9912024-010 A3 1張 BYSJ-B9912024-011 A3 1張 BYSJ-B9912024-012 A3 1張 BYSJ-B9912024-013 A3 1張 BYSJ-B9912024-JG-2 A3 1張 BYSJ-B9912024-JG-3 A3 1張 BYSJ-B9912024-JG-4 A2 1張 5.Pro/E三維造型圖集 一份 27