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江西農(nóng)業(yè)大學畢業(yè)設計(論文)任務書
設計（論文）
課題名稱
起壟機設計
學生姓名
洪智才
院（系）
工學院
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
指導教師
吳彥紅
職 稱
教授
學 歷
本科
畢業(yè)設計（論文）要求：
1、設計態(tài)度端正，思路清晰，技術路線科學合理；
2、掌握相應的專業(yè)知識，查詢相關資料，根據(jù)畢業(yè)設計的要求在規(guī)定的時間內完成畢 業(yè)答辯所需要的全部工作；
3、掌握起壟機工作原來，設計計算，校核重要的零部件尺寸參數(shù)；
4、通過計算機繪圖繪制相應的零件、部件和組件，繪制出總裝配圖；
5、總圖紙量不少于1.5張零號圖；
6、.編制設計說明書1份。（8000字左右）。
畢業(yè)設計（論文）內容與技術參數(shù)：
1、設計及繪制傳動機構運動簡圖；
2、.設計及繪制起壟機裝配圖；
3、設計及繪制起壟機零件圖；
4、編制設計說明書1份；
畢業(yè)設計（論文）工作計劃：
1.（2011年11月）下達任務；
2.（2011年12月）查閱國內外有關資料和文件分析起壟機的種類與方法，分析各種起壟機的優(yōu)缺點。
3.（2011年2-3月）收集設計資料、擬定起壟機的具體結構方案；
4.（2011年3-4月）設計，計算及繪制起壟機裝配圖、零件圖、按規(guī)定格式和要求編制設計說明書；
5.（5月上旬）打印圖紙、制作答辯演示文件、準備畢業(yè)答辯。
接受任務日期 2012年 11 月10 日 要求完成日期 2013年 5 月 10 日
學 生 簽 名 年 月 日
指導教師簽名 年 月 日
院長（主任）簽名 年 月 日
起壟機設計指導老師：吳彥紅教授 班級：機制091 學生：洪智才 學號：20091015一 設計的背景 農(nóng)田的耕翻、整地起壟開溝是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為繁重的勞動環(huán)節(jié)。長期以來，都只能靠青、壯年勞力和畜力來完成，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，嚴重制約了農(nóng)作物生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。沒有勞力的農(nóng)戶和外出打工戶，根本就無法有效的進行農(nóng)作物種植和生產(chǎn)。雇工不但成本高，還難以保證作業(yè)質量。使用整地起壟機后，徹底解決了農(nóng)作物種植中勞動強度大，作業(yè)成本高及勞動工序多等問題。受到了農(nóng)民、農(nóng)機手和有關部門的肯定和歡迎。而且起壟機具有工作可靠、結構簡單、造價低等特點，并且可以一次性完成旋耕和起壟兩個工序，從而提高了機具的利用率，降低了作業(yè)成本，有較好的前景。二 起壟機工作原理起壟機起壟機工作時，其刀工作時，其刀具具隨隨著刀軸由拖拉機動力輸出著刀軸由拖拉機動力輸出軸驅動作回轉運動，同時軸驅動作回轉運動，同時又隨機組的前進作等速直又隨機組的前進作等速直線運動線運動（如右圖所示）（如右圖所示）三 基本傳動路線 柴油機-牙嵌離合器-皮帶輪傳動-鏈輪傳動-中間齒輪箱-撥叉裝置-側邊鏈輪箱-刀軸-刀片四 基本結構示意六 起壟刀具要求 由于起壟刀具在耕作時同時受較大的徑向力和軸向力，因此在材料上選擇6mm厚的65Mn鋼板加工制作而成，由于起壟刀具的特點，目前我國有一些工廠或使用單位還是用手工鍛打彎刀，形狀不易保持正確一直。造起壟機彎刀應注意的關鍵性問題：（1）應盡可能選用規(guī)定的65錳鋼材料。這種材料耐磨，使用壽命長，熱處理后不易變形；（2）按著圖形展開形狀做外形樣板，以供鍛造檢測之用；（3）先加工刀柄固定孔，用樣板彎刀的孔為基準，檢測鍛打出來的成品，將多余部分切除；（4）磨刃口；（5）以刀柄和固定孔為定位基準，按尺寸彎型（可以做一個簡單的彎型模具）；（6）用彎型樣板檢測，合格后熱處理。七 刀具的加工 由既保證刀具在耐磨性好，又達到抗折強度高的硬度最佳來確定。即綜合機械性能較好。其技術條件和熱處理工藝應為：1.片整體硬度為HRC4750；2.相組織均為回火屈氏體；3.處理工藝。將刀片加熱到810830整體淬火，使硬度達到HRC6063，然后再整體中溫回火（380400）。致 謝 能夠順利完成畢業(yè)設計，我真的十分感謝嚴老師和吳老師的幫助，沒有他們的精心點撥，熱忱鼓勵以及嚴格把關，我就無法順利完成畢業(yè)設計。吳老師毀人不倦的精神和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度深深的感染著我從他的身上，我學到了許多書本上難以學到的東西，這些將對我今后的生活和工作有很大的幫助。嚴老師雖不是我的指導老師，但對我課題上的指導是孜孜不倦，一點也不怕麻煩，就算是最簡單的農(nóng)機方面的常識，嚴老師都會耐心的教我們，在此，我想對嚴老師表示崇高的敬意和真摯的感謝！在大學四年的學習過程中，得到了工學院各位老師的教育和指導，在此也表示衷心感謝。最后我要感謝我的母校江西農(nóng)業(yè)大學，愿她的將來更加美好。
江 西 農(nóng) 業(yè) 大 學
本科畢業(yè)論文（設計）完成情況登記表
姓 名
洪智才
性 別
男
學 號
20091015
學 院
工 學 院
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
班 級
機制091
論文（設計）題目
起壟機設計
論文（設計）完成提交時間
2013年5月15日
論文（設計）取得主要成果及學生的誠信承諾
本人鄭重承諾，本畢業(yè)論文設計的內容真實、可靠，是在指導老師指導下，由本人獨立撰寫完成，除文中已標注的引用外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本人完全了解本聲明的法律結果由本人承擔。
學生（簽名）：
時 間：
教師指導過程情況記錄
（選題、試驗、調研、資料收集及論文撰寫等過程）
選題符合要求，認真指導，定期檢查工作進度，多次細致修改學生撰寫的論文、圖紙等。重點培養(yǎng)學生正確的思維方法、工作方法和科學態(tài)度。
指導教師（簽名）：
時 間：
指導教師對論文（設計）的審查意見
該論文格式規(guī)范，邏輯結構合理，內容正確；工作態(tài)度認真，無嚴重抄襲或剽竊現(xiàn)象。達到本科畢業(yè)論文的要求，同意提交論文答辯。
指導教師（簽名）：
時 間：
注：本表作為教學檔案，隨論文由各學院負責保存。
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設 計）
題目： 起壟機設計
學 院： 工學院
姓 名： 洪智才
學 號： 20091015
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
年 級： 2009級
指導教師： 吳彥紅 職 稱： 教授
二0一三 年 五 月
I
摘要
起壟機是一種深受農(nóng)戶歡迎的農(nóng)具，主要適用于署類、豆類、蔬菜類的田間耕后起壟作業(yè)，起壟機具有壟距、壟高、起壟行數(shù)、角度調整方便，配套范圍廣、適應能力強、作業(yè)效率高、應用前進廣等特點。目前我國大部分起壟機存在的主要問題是結構復雜、拆裝不便，換刀時間長，費工費時。本設計在連接上選擇螺栓固定方式連接，結構簡單、連接穩(wěn)固、操作和拆裝方便。由于在工作過程中刀具為易損件，因此刀具用螺栓固定的方式固定在刀座上便于換刀提高工作效率。
關鍵詞：起壟機；刀具；設計
II
Abstract
Ridging machine is a kind of welcome by farmers farming tools, mainly is suitable for the agency, beans, vegetables cultivated in the field of the prominent ridge, ridging machine has high ridge distance, ridge, ridging rows, Angle adjustment is convenient, supporting a wide range, strong adaptability, high efficiency, wide application forward. At present our country most of the main problems of ridging machine is complex and inconvenient disassembling structure, tool change time is long, takes work. This design choice way bolted connections in the connection, simple structure, stable connections, and tear open outfit and convenient operation. Because in the working process of the cutter for the wearing parts, therefore cutting tool bolted way fixed on the cutter holder is easy to change to improve work efficiency.
Key words : Ridging machine; Cutting tool; design
目錄
1 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 國內外研究現(xiàn)狀和水平發(fā)展趨勢 1
1.3 中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的展望 2
2 基本原理 2
2.1 主要規(guī)格 3
2.2 主要結構簡介 4
3 方案確定 5
3.1 總體設計 5
3.2 主要部分確定 5
4 起壟機各部分選擇 6
4.1 柴油機的選擇 6
4.2 刀軸轉速的選擇 7
4.3 工作幅寬選擇 7
4.4 傳動形式選擇 8
4.4 刀滾選擇 8
4.4.1 刀具 8
4.4.2 刀滾半徑 9
4.5 齒輪箱的選擇 9
4.5.1 側邊傳動的中間齒輪箱 9
4.5.2 側邊傳動箱 9
4.5.3 中間傳動起壟機的齒輪箱 10
5 參數(shù)設計 10
5.1 刀具轉速與前進速度的合理性 10
5.2 傳動比的確定 10
5.3 傳動部分設計 11
5.3.1 各傳動副效率 11
5.3.2 I軸 11
5.3.3 變速箱 11
5.3.4 Ⅱ軸 11
5.4 齒輪的設計 11
5.4.1 基礎的確定 11
5.4.2 按齒輪彎曲疲勞強度計算 12
5.4.3 齒輪幾何尺寸的確定 14
5.5 軸的設計 15
5.5.1 軸的基本數(shù)據(jù) 15
5.5.2 高速軸的設計 15
5.5.3 低速軸的設計 15
5.5.4 刀軸結構的設計 16
5.6 鏈輪的設計 17
5.7 變速齒輪箱的設計 18
5.8 旋耕中消除漏耕作裝置 18
結 論 20
參考文獻 21
致 謝 22
V
1 緒論
起壟機是由拖拉機動力輸出軸驅動的旋耕起壟整地機具，其利用旋耕刀軸進行耕地，最后進行起壟的多功能作業(yè)，減少了拖拉機下田次數(shù)，提高工作效率，并增加了土地的有機肥含量，它是我國旱地旋耕起壟整地的先進農(nóng)機具之一。
起壟機是一種集碎土、翻土、開溝、起壟、整畦等功能于一體的新型農(nóng)用耕作機械。具有體積小、結構緊湊、操作簡便等優(yōu)點。
我國作為農(nóng)業(yè)大國，不少農(nóng)機學者在起壟機方面進行了大量的研究工作。為了促進旋耕起壟機械的發(fā)展，本人選擇了起壟機作為自己的畢業(yè)設計論文課題，借鑒了不少知名學者的重要研究成果，書寫成文。
1.1 研究背景
農(nóng)田的耕翻、整地起壟開溝是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為繁重的勞動環(huán)節(jié)。長期以來，都只能靠青、壯年勞力和畜力來完成，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，嚴重制約了農(nóng)作物生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。沒有勞力的農(nóng)戶和外出打工戶，根本就無法有效的進行農(nóng)作物種植和生產(chǎn)。雇工不但成本高，還難以保證作業(yè)質量。使用整地起壟機后，徹底解決了農(nóng)作物種植中勞動強度大，作業(yè)成本高及勞動工序多等問題。受到了農(nóng)民、農(nóng)機手和有關部門的肯定和歡迎。而且起壟機具有工作可靠、結構簡單、造價低等特點，并且可以一次性完成旋耕和起壟兩個工序，從而提高了機具的利用率，降低了作業(yè)成本，有較好的前景。
1.2 國內外研究現(xiàn)狀和水平發(fā)展趨勢
上個世紀90年代初期，機械走進農(nóng)村，逐步取代原始的耕作方式。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們種植農(nóng)作物種類及規(guī)模的不斷增大，市場對農(nóng)機械的要求也越來越高。世界各國都紛紛將農(nóng)機械的改革和發(fā)展作為提高產(chǎn)量的主要研究手段。而許多西方國家由于在工業(yè)上的優(yōu)勢，農(nóng)機械的技術也遠遠領先于國內。美國、德國等國家在上世紀80年代末逐漸施行土地集中化管理，運用現(xiàn)代科技實施整地、播種、施肥、收割，使農(nóng)村種植逐漸向多元化一條龍發(fā)展。而起壟機作為一種農(nóng)用耕作機器，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用。現(xiàn)在在起壟機大都具備基本的翻土功能，但各國都在致力于提高起壟機性能的研究。
現(xiàn)在，我國在起壟機的前沿科技方面與發(fā)達國家還有很大的差距。主要表現(xiàn)在：（1）起壟機關鍵核心技術上的差距，（2）技術性能上差距，（3）可靠性、壽命上的差距，（4）大面積作業(yè)能力上的差距，（5）操控系統(tǒng)上的差距。
目前，世界各國都在加快研究對現(xiàn)有輸送機的核心技術進行改革的步伐。其中，在關鍵技術與裝備上卓有成效的主要有：（1）設備大型化，（2）操作智能化（3）新型、高可靠性（4）關鍵元部件技術，在減少人工作業(yè)的同時提高生產(chǎn)效率高。
隨著對起壟機研究的深入和市場需求，未來煙地起壟機在考慮能源和環(huán)境的同時，將會向著設備大型化、提高元部件性能和可靠性、操作智能化、一機多用化等方面發(fā)展
1.3 中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的展望
創(chuàng)新是農(nóng)業(yè)機械化水平提高的關鍵，未來農(nóng)機化創(chuàng)新的特點：一是加強技術創(chuàng)新。要結合農(nóng)業(yè)結構調整，加快農(nóng)機新技術、機具的研究與開發(fā)，力爭在糧食作物、經(jīng)濟作物和牧業(yè)等機械化生產(chǎn)關鍵環(huán)節(jié)、關鍵技術，以及農(nóng)產(chǎn)品分級、加工轉化等方面取得新的突破，提高農(nóng)機化技術水平。二是加強機制創(chuàng)新。要進一步深化農(nóng)機化科技體制改革，充分發(fā)揮農(nóng)機科研院校、大型農(nóng)機企業(yè)的積極作用，優(yōu)化農(nóng)機科技資源配置。三是加強農(nóng)機化新技術的推廣應用。要重點推廣水稻機械化生產(chǎn)、玉米收獲及育苗移栽機械化、機械化旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)、秸稈機械化還田、糧食產(chǎn)地烘干、設施農(nóng)業(yè)機械化、經(jīng)濟作物機械化、牧業(yè)機械化、農(nóng)產(chǎn)品加工和農(nóng)用航空“十大”農(nóng)機化技術。
2 基本原理
起壟機工作原理：拖拉機與本機聯(lián)接后，拖拉機的動力經(jīng)傳動輸出軸，萬向節(jié)總成傳至本機中間傳動箱總成的小錐形齒軸，經(jīng)過一對小錐齒輪減速并改變方向。首先通過一對圓柱齒輪減速，通過花鍵軸將動力傳遞到起壟刀滾總成，使起壟埋茬刀滾總成旋轉。旋耕機無論是裝在手扶拖拉機上，還是裝在輪式拖拉機或履帶拖拉機上，其工作原理基本相同（如圖1.1 圖1.2所示）
刀具是起壟機的主要工作零件，好像是好多小鋤齒按螺旋形安裝在水平刀軸上，刀軸與拖拉機輪軸平行，由拖拉機動力輸出軸經(jīng)萬向節(jié)，變速箱驅動旋轉（旋轉方向和拖拉機驅動軸相同），刀具隨刀軸轉動自地面從上向下切削土壤，由于拖拉機的前進，旋轉的刀片不斷切入未耕土壤，切下的土塊被拋向后方，并與罩殼，拖板相撞擊，進一步破碎再落到地面，又由于起壟刀具是扇形，將切碎土塊向中間壟起，最后形成壟溝。
切下來的土塊是楔形，縱斷面垂直于機具前進方看去呈現(xiàn)月牙形。這種形狀的形成原因，是由于刀片隨刀軸旋轉的同時，還要跟隨拖拉機前進的合成運動的結果。月牙輪廓線就是刀片端點合成的軌跡。因此，刀具旋轉速度和拖拉機前進速度的快慢，就決定了土塊的大小。實踐證明，刀片轉速大，而前進速度小時，土塊細小；刀片轉速小，而前進速度大時，土塊粗大。要達到農(nóng)業(yè)要求的碎土效果，務需合理選配刀片轉速和前進速度。為了便于分析問題，用速比系數(shù)λ來表示轉速和機組前進速度的配合關系。
速比系數(shù) λ=刀片端點圓周速度/機組前進速度＞1
圖1.1 速度簡圖
圖1.2 起壟機工作過程
2.1 主要規(guī)格
表1起壟機的主要規(guī)格
型號
SGFQ-125
SGFQ-140
SGFQ-180
SGFQ-200
配套動力（HP）
35
40
50~55
55~65
旋耕深度（cm）
12～15
耕幅（cm）
125
140
180
200
刀軸
轉速（r/min）
動力輸出軸轉 速
540
720
旋耕刀軸
235
266
生產(chǎn)率
前進速度（km/h）
0.6~2
生產(chǎn)率
1~5
起壟數(shù)（個）
1～2
1～2
2～3
2～3
壟距（cm）
100/60
120/70
90/60
100/66
壟高（cm）
18~20
外形尺寸（cm）（長*寬*高）
154×128×124
169×128×124
208×128×124
228×128×124
整機質量（kg）
適應范圍：用于旱田或煙地的旋耕施肥起壟整地。
2.2 主要結構簡介
起壟機主要是由中間傳動齒輪箱、懸掛裝置、機架、機罩總成、起壟刀輥、起壟刀具總成等組成。如圖2.1所示。
圖2.1
2.2.1 中間齒輪箱
中間齒輪箱由箱體、一對錐齒輪、三個平齒輪及軸等組成。拖拉機動力經(jīng)萬向節(jié)傳至中間齒輪箱，經(jīng)變速從二軸傳給滅茬刀輥，從四軸（底部花鍵軸）傳給旋耕刀輥。箱蓋上有通氣的加油螺塞，箱底有放油螺塞，左側軸承蓋上由檢油螺塞。
2.2.2 機罩總成
機罩分前左、右機罩與原旋耕機左、右機罩，都由罩板與連接板焊接而成，其主要作用為擋土
2.2.3 懸掛總成
采用直接聯(lián)結使整機與拖拉機連接起來。
2.2.4 起壟刀軸總成
起壟刀軸分左、右刀軸兩部分，呈對稱分布。
3 方案確定
3.1 總體設計
聯(lián)接方式采用直接聯(lián)接，這樣機架主要由提升梁、中間齒輪箱體、側邊鏈條（或齒輪）箱體、右側板等機件構成。中間齒輪箱體用連接體固定在拖拉機后橋殼體上，側邊鏈條（或齒輪）箱體和右側板部件則與中間齒輪箱左、右主梁活鉸聯(lián)接，通過提升梁使側邊鏈條（或齒輪）箱與右側板繞中間齒輪箱左、右主梁旋轉，達到刀滾的升降。
3.2 主要部分確定
直接聯(lián)接的旋耕機沒有萬向節(jié)，而是采用牙嵌離合器，把柴油機的動力直接傳遞到旋耕機上。因此傳動部分我們可以這樣理解。
柴油機-----牙嵌離合器----皮帶輪傳動-----鏈輪傳動-----中間齒輪箱----側邊鏈輪箱----刀軸。如圖2.2所示。
圖2.2
4 起壟機各部分選擇
4.1 柴油機的選擇
這里，通過比較性價比，我們選擇常州王常柴油機有限公司的柴油機
該公司主要型號柴油機如表2所示：
表2：柴油機主要型號
型號
R185
R192
ZS195
ZS1105
ZS1110
ZS1115
ZS1115M
ZS1125
ZS1130
L28M
LC195
缸徑?jīng)_程
85*82
92*90
95*115
100*115
110*115
115*115
115*115
125*115
130*120
125*120
95*115
活塞總排量
0.510
0.598
0.815
0.996
1.093
1.1945
1.1945
1.41
1.593
1.48
0.815
壓速比
17.5
17
17
17
17
17
17
16.5
16.5
17
17
標準功率/轉速
5.88/8/2600
7.7/8.8/2400
9.54/2200
12.1/2200
13.2/2200
14.7/2200
14.7/2200
17.65/2200
20/2200
20.2/2200
8.82/12/2200
最大功率/轉速
6.5/9/2600
8.46/9.7/2400
10.6/2200
13.2/2200
14.7/2200
16.2/2000
16.2/2000
19.41/2200
22/2200
22/2200
9.7/13.2/2000
燃油消耗率
280
287
242.1
238
238
238
238
244.8
244.8
254.2
238
凈質量
90
90
145
150
180
185
195
210
210
210
145
我們選擇的柴油機為R185.
4.2 刀軸轉速的選擇
正確選擇起壟機刀軸轉速和拖拉機轉速.為保證起壟機在作業(yè)中碎土符合農(nóng)藝要求,旱田作業(yè)前進速度選用2~3km/h,水田或耙地作業(yè)則可選用3~5km/h.對起壟機刀軸轉速而言,一般旱耕或耕作比阻較大的土壤時選用低速擋,其轉速為200r/min左右,在水耕、耙地和耕作比阻較小的土壤時選用高速擋,其轉速一般為270r/min左右。這里，我們假定刀軸轉速為260r/min。
4.3 工作幅寬選擇
從使用角度來看，工作幅寬以大于拖拉機后輪外側的輪距為好。這樣，起壟機能對稱地配置在拖拉機后面，可以避免牽引偏移，操作較平穩(wěn)，又可適應各種耕作方法的作業(yè)（左、右回轉，套耕等）。但工作往往受到拖拉機功率的限制。系列起壟機以適應南方水田地區(qū)的農(nóng)藝要求為主，根據(jù)水田特點故工作幅寬可以選擇1100mm。
4.4 傳動形式選擇
選用中間傳動還是側邊傳動？一般工作幅寬小于拖拉機拖拉機后輪寬度的起壟機多用于側邊傳動，工作幅寬大于拖拉機后輪外緣寬度的起壟機，多采用中間傳動。根據(jù)前面對工作幅寬的設想，這里我們選用側邊傳動。
將齒輪傳動與鏈條傳動進行對比，齒輪傳動可靠性好，使用壽命長，結構緊湊，但是重量大，優(yōu)質合金用量多；鏈條傳動較輕便，重量輕，特別在中心距大的時候，比齒輪傳動優(yōu)越。針對鏈條傳動壽命短，易損壞等問題，經(jīng)改進并在1~1.5米起壟機上用1英寸雙排套筒滾子鏈條傳動，基本可靠，并且鏈條更換簡單，綜合考慮來看，這里我們選用鏈條傳動。
4.4 刀滾選擇
刀滾主要由刀具、刀座、刀軸組成的。刀具和刀座都是全系列通用的。它是起壟機的主要工作部件，刀具形狀及其排列形式直接影響起壟機的工作性能。
4.4.1 刀具
起壟機的刀軸上設計裝有9把起壟刀，左4把右4把中間1把。9把刀具在刀軸上等距排列，其中中間1把為旋耕刀在耕作過程中起碎土作用，其聯(lián)接刀座與刀軸軸線成7°夾角焊接。其中8把刀（左4把右4把）在耕作過程中除了起碎土作用外還要將碎土撥向中間，所以其聯(lián)接刀座與刀軸軸線成20°夾角焊接。安裝起壟刀具的刀盒在刀軸上排列成螺紋線，以改善刀軸旋轉是的平衡，并且左邊4把右旋右邊4把左旋。
起壟刀具在起壟過程中除了將泥土打碎外，還要將泥土由兩邊往中間推起形成壟硅，故刀身設計的較為寬闊，刃口部位微彎，形狀如風扇葉或螺旋槳葉。刀具的高度從根部到刃口頂部為150mm，刀具的寬度從刀頭至刀尾為240mm，刃口彎曲部分是從刃口頂部往下60mm處起弧形，圓弧半徑為100mm，彎曲分左右，向做彎為左刀向右彎為右刀，刀具的結構示意圖如圖4.1所示。
圖4.1
由于起壟刀具在耕作時同時受較大的徑向力和軸向力，因此在材料上選擇6mm厚的65Mn鋼板加工制作而成，由于起壟刀具的特點，目前我國有一些工廠或使用單位還是用手工鍛打彎刀，形狀不易保持正確一直。下面是手工手工制造起壟機彎刀應注意的關鍵性問題：
（1）應盡可能選用規(guī)定的65錳鋼材料。這種材料耐磨，使用壽命長，熱處理后不易變形；
（2）按著圖形展開形狀做外形樣板，以供鍛造檢測之用；
（3）先加工刀柄固定孔，用樣板彎刀的孔為基準，檢測鍛打出來的成品，將多余部分切除；
（4）磨刃口；
（5）以刀柄和固定孔為定位基準，按尺寸彎型（可以做一個簡單的彎型模具）；
（6）用彎型樣板檢測，合格后熱處理。
國產(chǎn)刀具有耐磨性好的優(yōu)點，但抗折強度差，不能適應復雜的土，質和意外撞擊。為提高起壟機刀具內在質量,充分發(fā)揮65錳鋼的特性。使其既耐磨而義杭折；
因此建議熱處理工藝改進如下：
第一種方案 保證刀尖、刀刀部分有良好的耐磨性，而刀背和刀棲部分都有足夠的抗折強度 ，為此，設術條件和熱處理如下：
1. 刀尖、刀刃部分的硬度為 HRC54~58 ,刀背和刀柄部分硬度為HRC43~47。
2. 金相組織。刀尖、刀刀部分為回火馬氏體，刀背和刀棲部分為回火屈氏體。
3. 熱處理工藝。先將刀片加熱到810~830℃整體淬火，使硬度達到HRC60~63，然后再局部分級回火（380~400℃）及刀尖和刀刃部分低溫回火（180~200℃） 。
第二種方案 由既保證刀具在耐磨性好，又達到抗折強度高的硬度最佳值來確定。即綜合機械性能較好。其技術條件和熱處理工藝應為：
1. 片整體硬度為HRC47~50；
2. 相組織均為回火屈氏體；
3. 處理工藝。將刀片加熱到810~830℃整體淬火，使硬度達到HRC60~63，然后再整體中溫回火（380~400℃）。
以上兩種方案比較 第一種情況刀具機械性能比較理想 ,但熱處理工藝較復雜第二種情況刀片的耐磨性和抗折強度比第一種情況差些，而對寬刀較為合理，但熱處理工藝較簡單。故起壟機刀具適合選擇第二種方式。
4.4.2 刀滾半徑
刀滾半徑是刀軸回轉中心到刀片端點的距離。刀滾半徑的確定主要根據(jù)起壟作業(yè)要達到的最大深耕深，在滿足耕深要求和結構允許的前提下，刀滾半徑應設計的盡量小些，使刀片端點的圓周速度不致于過大，避免增加起壟功率的消耗，同時也可使整個起壟機的結構比較緊湊，減輕整機重量。而起壟機耕深一般為80—150mm,故采用刀滾半徑為245毫米和260毫米的兩種彎刀。這里我們選擇245毫米的起壟刀。
4.5 齒輪箱的選擇
4.5.1 側邊傳動的中間齒輪箱
中間齒輪箱把拖拉機輸出軸傳來的動力，改換傳動方向和變速后傳給側邊齒輪箱。無變速齒輪的中間齒輪箱，由一對錐齒輪、兩根軸組成。這種箱體結構簡單、體積小、重量輕。
4.5.2 側邊傳動箱
系列起壟機的側邊傳動箱，有齒輪傳動和鏈條傳動兩種。
三個圓柱齒輪的側邊齒輪箱，通過它將中間齒輪箱傳來的動力傳給刀軸，箱體除了安裝齒輪外，又是起壟機矩形框架的組成部分，所以要求牢固，可靠，剛齒輪較大，鍛造加工比較困難，優(yōu)質材料用量較多。
四個圓柱齒輪的側邊齒輪箱。這種箱體中心距較大，用于有交換齒輪的中間齒輪箱的旋耕機。與三個的側邊齒輪箱比較，中間齒輪較小，但零件多，結構重量比較大。
側邊鏈條箱由鏈輪，張緊滑輪，鏈條箱體等零件組成。用于1~1.5米耕幅的起壟機。鏈條規(guī)格為一英寸雙排套筒滾子鏈（加強型）。主、被動鏈輪中心距有兩種，小的中心距和上述三個齒輪傳動的主被動齒輪的中心距相同，大的中心距和四個齒輪傳動的中心距相同，主要考慮到側邊齒輪傳動和鏈條傳動起壟機中某些零件的通用性，以提高多品種的“三化”程度。在結構和工藝等方面，鏈條傳動比齒輪傳動有一定的優(yōu)越性，關鍵是要提高鏈條的壽命，工作可靠性和降低成本，同時也要注意正確的使用和調整。
4.5.3 中間傳動起壟機的齒輪箱
中間傳動起壟機的齒輪箱，主要由一對錐齒輪，三個圓柱齒輪組成。采用這種形式的齒輪箱，拖拉機動力經(jīng)萬向節(jié)傳給齒輪減速并改變方向后，直接帶動力軸旋轉工作。刀軸分為左右兩段安裝在齒輪箱兩側。這種結構形式的特點是機架牢固，剛性好，布局合理，特別是用于耕幅大于拖拉機輪距的時候，更能顯示出它的優(yōu)越性。缺點是中間齒輪箱不能安裝彎刀，如果不設置特殊工作部件來彌補，將出現(xiàn)漏耕或工作部件掛草堵塞等現(xiàn)象。
5 參數(shù)設計
5.1 刀具轉速與前進速度的合理性
起壟機作業(yè)時，起壟刀上各點的運動軌跡為余擺線，刀端的運動軌跡可用下列方程式表示：
（3.1）式中—機組前進的速度（m/s）
R—起壟刀的回轉半徑（mm）
—起壟刀的回轉角速度（rad/s）
t—起壟刀的轉角（rad）
將速比系數(shù)代入式（3.1）中得
（3.2）
式（3.2）表示，值不同時，起壟刀在土壤中的運動軌跡和所切土垡的形狀各不相同。由此可知速比系數(shù)應該大于零。
即刀具端點圓周速度大于機組前進速度。
5.2 傳動比的確定
根據(jù)柴油機的滿載轉速2600 r/min和起壟刀軸的轉速260 r/min，傳動裝置的總傳動比為10左右，總傳動比為各級傳動比i1×i2×i3的乘積。根據(jù)傳動比的分配原則及各種傳動的性能，分配傳動比。
帶傳動具有結構簡單傳動平穩(wěn)，造價低廉，以及緩沖吸震等特點。因此一般在一級傳動中采用，i1=2.5。而齒輪傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的傳動比，傳動效率高，軸上徑向壓力較小，結構較為緊湊。二級傳動采用變速箱i2=4。側邊傳動采用鏈傳動，可以沒有傳動比，起到傳動功能。
5.3 傳動部分設計
5.3.1 各傳動副效率
帶傳動 η1=0.94
圓柱齒輪 η2 =0.97
滾子鏈傳動 η3=0.97
滾動軸承 η4=0.98
5.3.2 I軸
I軸轉速：N0=2600r/min；
I軸輸出功率：P1=5.88KW；
I軸轉矩： T1=95505.88/2600=21.60Nm；
5.3.3 變速箱
變速箱輸入轉速：NI=N0/i1=2600/2.5=1040 r/min；
變速箱輸出轉速：NI出=NI/i2=1040/4=260r/min；
變速箱輸入功率：Px1=P1×0.94×0.97=5.36KW
變速箱輸出功率：Px2=Px1×0.97=5.20KW
變速箱輸入轉矩：TII=95505.36/1040=49.22Nm；
變速箱輸出轉矩：TII出=95505.20/1040=47.75Nm；
5.3.4 Ⅱ軸
Ⅱ軸轉速：NⅡ=NI出=260r/min；
Ⅱ軸輸入功率：PII= Px2×0.97=5.04KW；
Ⅱ軸輸出功率：PII出= PII×0.97=4.89KW；
Ⅱ軸輸入轉矩：TII=95505.94/260=185.12Nm；
Ⅱ軸輸出轉矩：TII出=95504.89/260=179.61Nm；
表2
軸 號
功率P（KW）
轉矩T（Nm）
轉速n（r/min）
傳動比i
輸入
輸出
輸入
輸出
2.5
I軸
5.88
21.60
2600
變速箱軸
5.36
5.20
49.22
47.75
1040
4
II軸
5.04
4.89
185.12
179.61
260
5.4 齒輪的設計
5.4.1 基礎的確定
1. 材料的選擇
2. 表3 材料處理
材料牌號
熱處理方法
強度極限
屈服極限
硬 度
45
正 火
560
200
169~217
調 質
580
220
229~286
其中小齒輪45號鋼調質，大齒輪45號鋼正火
2.根據(jù)實際需要，選用直齒圓柱齒輪傳動
3.起壟機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精
4.選小齒輪齒數(shù)Z1=25，大齒輪齒數(shù)Z2=i Z1=100
5.4.2 按齒輪彎曲疲勞強度計算
由設計計算公式（12-14）進行試算，即
確定公式內的各計算數(shù)值
計算載荷系數(shù)K
Kt=1.3
計算扭矩
T1=49.22Nm
T2=47.75Nm
齒輪傳動齒寬系數(shù)
查《機械設計》課本，根據(jù)表12-7選取齒寬系數(shù)=1
查表12-12查得材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2 。
由圖12-13按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=710MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限=580MPa。
由式（12-15）計算應力循環(huán)系數(shù)
N1=60n1jLh=601040110000=6.24108
N2=6.24108/4=1.56108
由圖12-24查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；。
計算接觸疲勞許用應力
一般可靠度（失效概率不大于），安全系數(shù)S=1.2，由式12-11得
=639MPa
=522MPa
初步計算的小齒輪直徑 =64.7mm 取d1=65mm
初步齒寬b=d1=65mm
校核計算 圓周速度V V==3.54m/s
齒數(shù)Z和模數(shù)m
初取齒數(shù) Z1=25，Z2=iZ1=100
m=d1/z1=65/25=2.6
由表12.3.取 m=2.5
則 z1=65/2.5=26
Z2=104
使用系數(shù)KA 由表12.9 KA=1.5
動載系數(shù)KV 由圖12.9 KV=1.2
齒間載荷分配系數(shù)KHα 由表12.10 先求
Ft===1514 N
=34.94N/mm＜100N/mm
Εα=[1.88-3.2(+)]COSβ
=1.88-3.2(1/26+1/104)
=1.73
Zε=0.87
KHα=1.32
齒間載荷分布系數(shù)KHβ 由表12.11
KHβ=A+B()2 +C10-3b
=1.17+0.16×12+0.61×10-3×65
=1.37
載荷系數(shù)K K=KAKVKHαKHβ=3.26
節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH ZH= 2.5
驗算 [σH] =189.8×2.5×0.87×=516MPa<[σH2]
計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調整。
確定傳動主要尺寸
實際分度圓直徑d 因模數(shù)取標準值時，齒數(shù)已重新確定，但并未圓整，故分度圓直
不會改變，即
d1=mz1=2.5×26=65mm
d2=mz2=2.5×104=260mm
中心距a a=162.5mm
齒寬b b=65mm
齒根彎曲疲勞強度驗算
重合度系數(shù)Yε Yε=0.25+=0.68 （式12.18）
齒間載荷分配系數(shù)KFα 由表12.10 ，KFα=1/Yε=1/0.68=1.47
齒向載荷分布系數(shù)KFβ KFβ=1.38
載荷系數(shù)K K=1.5×1.2×1.47×1.38=3.65
齒形系數(shù)YFa 由圖12.21 YFa1=2.46 YFa2=2.19
應力修正系數(shù)YSA 由圖12.22 YSA1=1.65 YSA1=1.8
彎曲疲勞極限σFlim 由圖12.23c σFlim 1=600MPa σFlim 2=450MPa
彎曲最小安全系數(shù)SFmin 由表12.14 SFmin =1.25
彎曲疲勞壽命系數(shù) 由圖12.24 YN1=0.95 YN2=0.97
尺寸系數(shù)YX 由圖12.25 YX=1.0
許用彎曲應力【σF】 【σF1】==456MPa
【σF2】==349MPa
驗算 σF1 = 95MPa
σF2 = 93MPa
傳動無嚴重過載，故不作靜強度校核。
5.4.3 齒輪幾何尺寸的確定
齒頂圓直徑 由《機械零件設計手冊》得 h*a =1 c* = 0.25
齒距 P = 2×3.14=6.28(mm)
齒根高
齒頂高
齒根圓直徑
5.5 軸的設計
5.5.1 軸的基本數(shù)據(jù)
由表2可知
變速箱軸輸入的功率P1=5.36KW ，變速箱軸輸出的功率P2=5.20KW；
變速箱軸輸入的轉矩T1=49.22Nm，變速箱軸輸出的轉矩T2=47.75Nm；
變速箱軸輸入的轉速N1=1040r/min，變速箱軸輸出的轉速N2=260r/min；
5.5.2 高速軸的設計
1. 確定高速軸的最小直徑
選取軸的材料為40Cr調質處理，按機械設計書中要求取A0=105，則得：
綜合軸的強度，以價格要求，取d1=25mm
2.軸的結構設計
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑
① 由于Ⅰ—Ⅱ安裝帶輪，所以該段直徑尺寸選為25mm，
② 考慮到軸向定位可靠，所以Ⅱ—Ⅲ段直徑選為30 mm，
③ Ⅲ—Ⅳ 段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有 2mm 的圓角，根據(jù)機械設計手冊，軸承選用6207型深溝球軸承，即該段直徑定為35mm，外徑72mm，厚度21mm，
④ Ⅴ—Ⅵ 段軸為小齒輪，齒頂圓直徑為70mm，
⑤ Ⅳ—Ⅴ、Ⅵ—Ⅶ 軸肩固定軸承，直徑為45mm，
⑥ Ⅶ—Ⅷ 段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。
各段長度的確定
① Ⅰ—Ⅱ連接大帶輪，長度為70mm，
② Ⅱ—Ⅲ段長度為100mm，
③ Ⅲ—Ⅳ，Ⅶ—Ⅷ為滾動軸承部分，長度定為23mm，
④ Ⅳ—Ⅴ，Ⅵ—Ⅶ為中間間隙，長度定為20mm，
⑤ Ⅴ—Ⅵ為齒輪部分，長度定為65mm。
5.5.3 低速軸的設計
1.確定低速軸的最小直徑
選取軸的材料為40Cr調質處理，按機械設計書中要求取A0=105，則得
綜合考慮，d2=35mm
2. 低速軸結構設計
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑
① 由于Ⅰ—Ⅱ安裝帶輪，所以該段直徑尺寸選為35mm，
② 考慮到軸向定位可靠，所以Ⅱ—Ⅲ段直徑選為40 mm，
③ Ⅲ—Ⅳ 段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有 2mm 的圓角，根據(jù)機械設計手冊，軸承選用6207型深溝球軸承，即該段直徑定為45mm，外徑100mm，厚度27mm，
④ Ⅴ—Ⅵ 段軸為小齒輪，齒頂圓直徑為35mm，
⑤ Ⅳ—Ⅴ、Ⅵ—Ⅶ 軸肩固定軸承，直徑為50mm，
⑥ Ⅶ—Ⅷ 段軸要安裝軸承，直徑定為45mm。
各段長度的確定
① Ⅰ—Ⅱ連接大帶輪，長度為70mm，
② Ⅱ—Ⅲ段長度為100mm，
③ Ⅲ—Ⅳ，Ⅶ—Ⅷ為滾動軸承部分，長度定為27mm，
④ Ⅳ—Ⅴ，Ⅵ—Ⅶ為中間間隙，長度定為20mm，
⑤ Ⅴ—Ⅵ為齒輪部分，長度定為65mm。
⑥ 低速軸的總長為329mm。
5.5.4 刀軸結構的設計
軸的結構設計包括定出軸的合理的外形設計和全部的機構尺寸。
軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式：軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結構的因素較多，且其結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。設計時，必須針對不同情況進行分析。但是，不論何種具體條件，軸的結構都應滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸上的零件應便于裝配和調整；軸應具有良好的制造工藝等。
擬訂軸上零件的裝配方案是進行軸的結構設計的前提，它決定軸的基本形式。
起壟刀軸為垂直安裝，配置方案為：密封圈、下端軸襯、上端軸襯、齒輪、軸端
螺母依次從軸的上端向下端安裝。
1—刀軸 2—軸端螺母 3— 滾動軸承 4—密封圈
圖4-2刀軸及其上零件裝配示意圖
為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸或周向的相對運動，軸上除了有游動或空轉的要求者外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。
?軸向定位
油封下端用彈簧擋圈定位，上端以刀架定位；下端軸承內圈以刀軸定位，外圈以刀軸架定位；上端軸承內圈以軸端螺母定位，外圈以刀軸架定位。
?周向定位
軸端螺母上的鍵定位
?各個軸段直徑和長度的確定
根據(jù)軸上的各零件的尺寸即可定出刀軸各段的尺寸?？傞L度有主體箱的下部尺寸來確定。故可確定刀軸長度l=112cm。
1-軸頭 2-起壟刀 4-刀軸 5-花鍵半軸
圖4-3刀軸結構示意圖
5.6 鏈輪的設計
鏈傳動是通過鏈條將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式。
鏈傳動有許多優(yōu)點，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸??；所需張緊力小，作用于軸上的壓力??；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。
鏈的排數(shù)愈多，承載能力愈高，但鏈的制造與安裝精度要求也愈高，且愈難使各排鏈受力均勻，將大大降低多排鏈的使用壽命，故排數(shù)不宜超過4排。當傳動功率較大時，可采用兩根或兩根以上的雙排鏈或三排鏈。
鏈傳動并不減速，依據(jù)機械設計手冊上的數(shù)據(jù)，選擇滾子鏈的型號為12A。具體參數(shù)如下：
鏈節(jié)距P=19.05mm
滾子外距dr=11.91mm
銷軸直徑dz=5.94mm
內鏈節(jié)內寬b1=12.57mm
內鏈節(jié)外寬b2=17.75mm
內鏈板高度h=18.08mm
排距pt=22.78mm
計算得出 分度圓直徑d=145.95mm
齒頂圓直徑da=157.86mm
齒根圓直徑df=134.04mm
圖5.1 鏈輪
5.7 變速齒輪箱的設計
起壟機變速齒輪箱用螺釘固定在拖拉機變速箱上，箱內有一根傳動軸，其上套著大小兩個齒輪，分別與行走部分變速箱內刀軸傳動齒輪嚙合。齒輪的兩端面制有牙嵌式離合器的棘輪，兩齒輪中間有一個離合套，該套能在傳動軸有花鍵的部分左右移動。用刀軸變速撥叉移動離合套，使其與其某一側的齒輪嚙合，就能通過刀片傳動軸及刀軸傳動箱內的四個齒輪，使刀軸高速或者低速旋轉，進行工作。
5.8 旋耕中消除漏耕作裝置
中間傳動起壟機的傳動箱設在刀軸中間，有一定的寬度，刀片在旋轉工作時要讓開箱體，為保證安全，還要求刀片與箱體之間保留一定的間隙，因此，箱體寬度和這個間隙就成了耕地時的漏耕地段。所以必須設計消除漏耕的裝置，在這里采用在刀軸上安裝特殊結構的刀片來實現(xiàn)，當?shù)遁S旋轉時，刀片即能切割箱體下面的土壤，又能讓開箱體，不和箱體相碰。
故可采用下圖所示刀具進行消除漏耕。
圖5.2消除漏耕刀具
結 論
在做畢業(yè)設計的過程中，我跑圖書館和上網(wǎng)查資料，嚴老師和吳老師給了
我很大的幫助，也給了我不少建議和方案，付出了很多的時間與精力，讓我少
走了很多的彎路，才能讓我順利完成了以前從沒接觸過的農(nóng)機設計。
此次設計我主要做了如下幾點工作：
1.查找相關資料。前期資料的收集是畢業(yè)設計的基礎前提，沒有對自己課題很好的了解是做不出出色的設計的，前期我主要對起壟機進行相關資料的查詢。
2.確定主要結構。確定起壟機需要才能合理的完成機構的設計。
3.起壟刀具部分的設計。起壟刀具是重要部件，它的設計有刀具的類型、長度、刀刃傾角、入土傾角、刀具寬度。通過選型、計算，得出了起壟刀具相應的尺寸。
4.對傳動部分進行設計。主要進行了傳動部件的選擇，傳動方案示意圖的繪制，減速器的設計和校核。
這一次的設計讓我感受頗深:
1.設計是一項不斷完善的過程。設計是一個不斷完善的過程，每一次的設計都是在原有基礎上的改進，我們的主要任務就是對其結構進行不斷的完善，使其結構合理化，操作簡單化，成本最低化，技術現(xiàn)代化，以使其更加完善，更能適應社會的發(fā)展。
2.設計是一個創(chuàng)新的過程。設計本身就意味著創(chuàng)新，任何一次設計，都是根據(jù)由于社會生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生，這就要求我們只有不斷創(chuàng)新，才能使我們或我們的企業(yè)更好的生存和發(fā)展。
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[12]彭毛玷，張建領，梁政主編，拖拉機配套旋耕起壟機設計與研發(fā)，華東農(nóng)業(yè)大學，2010年；
[13]王建超主編，ANSYS在旋耕起壟刀片設計中的應用，華東農(nóng)業(yè)大學，2012年；
[14]席偉光，楊光，李波主編，機械設計課程設計，高等教育出版社，2002年；
[15]機械設計師手冊，機械工業(yè)出版社，1987年；
致 謝
能夠順利完成畢業(yè)設計，我真的十分感謝嚴老師和吳老師的幫助，沒有他們的精心點撥，熱忱鼓勵以及嚴格把關，我就無法順利完成畢業(yè)設計。吳老師毀人不倦的精神和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度深深的感染著我從他的身上，我學到了許多書本上難以學到的東西，這些將對我今后的生活和工作有很大的幫助。嚴老師雖不是我的指導老師，但對我課題上的指導是孜孜不倦，一點也不怕麻煩，就算是最簡單的農(nóng)機方面的常識，嚴老師都會耐心的教我們，在此，我想對嚴老師表示崇高的敬意和真摯的感謝！
在大學四年的學習過程中，得到了工學院各位老師的教育和指導，在此也表示衷心感謝。
最后我要感謝我的母?！鬓r(nóng)業(yè)大學，愿她的將來更加美好。
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