畢業(yè)論文小型拔梗機的研究機設(shè)計18490

1、小型拔梗機的研究機設(shè)計【摘 要】本文針對農(nóng)作物的莖稈采用機械化收獲進行了一定的研究，并研制出了一種小型農(nóng)作物拔梗機。設(shè)計的這種拔梗機在滿足普通拔梗機的功能的基礎(chǔ)上還做了一些改進，設(shè)計一種拔梗更快更干凈、更加小型輕便，成本低，且效率更高，性能更好的拔梗機，廣泛適用于中小型田間作業(yè)。闡述了小型農(nóng)作物拔梗機的工藝流程、結(jié)構(gòu)特點。根據(jù)設(shè)計要求，確定了基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)。對小型農(nóng)作物拔梗機所需功率進行分析確定，通過實驗分析得出了結(jié)論。改進后的拔梗機能一次完成農(nóng)作物莖稈的破土、夾持、拔出、提升、輸送和成堆集放，工序集中，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)簡單、制造、安裝、操作方便、使用維護簡便，功能齊全，適應(yīng)性強，

2、故障少，使用壽命長，能一機多用。【關(guān)鍵詞】：小型內(nèi)燃機；拔梗機；作物莖稈；實驗分析machine of small pulling machine design stemabstract this paper adopted the stalks mechanized harvesting crops made certain research, and developed a small crops pull infarction machine. design of the machine to satisfy common pulled infarction pulled the fun

3、ction of stems machine based on made some improvements, design a kind of pull more clean, more faster infarction small and portable, low cost, and more efficient, pluck infarction better performance, extensively suitable for small and medium-sized machine field operations. expounds the small crops p

4、ull infarction machine process, structural features. according to the design requirements, determine the basic parameters and main technical performance indicators. pull out of small crops needed power stems machine, through analysis to identify the conclusion experimental analysis.the improved pull

5、 infarction function once completed crop stalks break, clamping, uproot, upgrade, transmission and piles set to put, process focused, efficient production, simple structure, manufacture, installation, convenient operation, use convenient maintenance, the function is all ready, adaptable, low malfunc

6、tion, service life is long, can multi-usage.【keywords】：small internal combustion engine； crop stalks；pulled infarction machine；experimental analysis第一章 緒論1.1 課題背景我國是一個農(nóng)業(yè)大國，玉米、棉花的種植面積大，僅我省的玉米、棉花種植面積就達1000萬畝以上。近幾年來，玉米、棉花的種植面積仍在不斷擴大，收獲后莖桿留在地間中，農(nóng)民要采用砍、割、拔的方式進行清除，勞動強度大，作業(yè)效率低。而且砍、割后，這些作物兜根仍留在土壤中，影響來年播種。同時

7、夾藏蟲卵，增加來年莊稼病蟲危害。加之秸稈碳氮比高，不易腐爛。所以秸稈還田常因翻壓量過大，土壤水分不適，施不夠，翻壓質(zhì)量不好等原因，出現(xiàn)妨礙耕作，影響出苗，燒苗，病蟲害增加等現(xiàn)象，有的甚至造成減產(chǎn)。然而這些莖稈的收獲卻成了農(nóng)民大傷腦筋的事情。歷年來，這些莖稈的收獲一直沿用人工拔收，一是農(nóng)民勞動強度大，二是占用時間長，大都采用一年單熟的耕作方式，為減少農(nóng)民的勞動強度，縮短作物的收獲時間，最大限度地將一年單熟耕作方式改變?yōu)橐荒陜墒?，提高土地資源的利用率，讓農(nóng)民增加收入。大面積推廣應(yīng)用，作業(yè)質(zhì)量符合農(nóng)藝要求、工作效率高、使用可靠性強的農(nóng)作物拔稈機顯得非常重要，也說明了該項目推廣意義是很深遠的。 小型拔

8、梗機主要作業(yè)對象是農(nóng)作物莖桿。即：棉梗、玉米梗、高梁梗等，其功能是將地間農(nóng)作物莖桿進行除兜根拔莖桿集堆打梱機械化的作業(yè)。由于拔梗機不僅能大大降低農(nóng)民的勞動強度、增加農(nóng)民的工作效率，而且使得農(nóng)民的作物增產(chǎn)增收。所以小型拔梗機的研究與設(shè)計是目前很有價值和意義的研究課題。 本次設(shè)計內(nèi)容是小型拔梗機，它是由內(nèi)燃機、行走底盤、機架，他還包括破土裝置、拔梗裝置、莖稈夾持裝置、莖稈輸送裝置、傳動箱、升降裝置、集物柵。內(nèi)燃機安裝在行走地盤上，破土裝置、拔梗裝置、莖稈夾持裝置、傳動箱、莖稈輸送裝置和集物柵依次安裝在機架上；機架安裝在行走底盤的正前方，用升降裝置中的油缸和懸掛桿與行走底盤鉸接，利用升降裝置中的油缸

9、動作來調(diào)節(jié)機架與地面的相對位置，達到破土裝置的破土深度；破土裝置固定在機架的前方下端；莖稈夾持裝置安裝在機架的上方；拔梗裝置安裝在傳動箱中的傳動軸上端；莖稈輸送裝置安裝在機架的上方后部；集物柵的一端用鉸接在機架一側(cè)的下端，集物柵的另一端用彈簧掛接在機架上。 圖1-1 小型條式拔棉梗機1.2 我國拔梗機的現(xiàn)狀和發(fā)展前景1.2.1我國拔梗機的現(xiàn)狀農(nóng)民對各種農(nóng)作物莖稈的收獲一直沿用傳統(tǒng)的人力拔收方式，不但增加了農(nóng)民的勞動強度，而且不利于農(nóng)田騰茬搶種。一個強壯的勞動力一天收不了一畝地農(nóng)作物莖稈，且滿手血泡，腰酸腿疼，苦不堪言。國內(nèi)雖有幾個廠家研制了單一的拔桿機，但都因構(gòu)造不合理，作業(yè)質(zhì)量差，工作效率低

10、，故障率高、適應(yīng)性差或作業(yè)質(zhì)量不能滿足農(nóng)藝要求等諸多原因農(nóng)民不愿接受。一些農(nóng)民試圖用秸稈粉碎還田的方式將其直接粉碎還田，但是有的作物莖稈有著堅實的木質(zhì)纖維，不易漚制，直接影響下茬作物生長，易導(dǎo)致大面積減產(chǎn)，農(nóng)友怨聲載道。1.2.2我國拔梗機的發(fā)展前景：今朝我國農(nóng)作物拔梗機械處于發(fā)展開始的一段時間，拔梗機械化程度較低，發(fā)展小型成套機械設(shè)備是我國拔梗機械的發(fā)展趨勢。農(nóng)作物莖稈作為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，產(chǎn)量大、品類多、漫衍廣，同時也是一項重要的有生命的物質(zhì)資源。占涉及方面計數(shù)，我國年產(chǎn)農(nóng)作物莖稈6億噸以上，資源領(lǐng)有量居世界榜首。根據(jù)預(yù)先推測，跟著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技能的不斷提高，莖稈總量將呈增加趨勢，至201

11、0年達，年產(chǎn)量將到達7.26億噸。鑒于莖稈的利用價值和經(jīng)濟價值，發(fā)展施用成本較低的拔梗機械是今朝我國迫切需要處理和完成的題目。由于國外一些發(fā)達國家所生產(chǎn)的莖稈收獲機械，多為大型或重型，需要配置的動力大，價格又昂貴，加上受種植模式的制約，且我國是種植農(nóng)作物的大國，需求量大，使得國外的拔梗機很難在我國推廣應(yīng)用。所以，開發(fā)小型化適合農(nóng)業(yè)需求的拔梗機設(shè)備是促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。1.3 設(shè)計的主要內(nèi)容本次設(shè)計在調(diào)查湖南丘陵地區(qū)的土地情況和棉花的生長周期后，在市場上比較了幾種拔梗機的優(yōu)缺點后，做出的優(yōu)化方案。要求拔梗更快更干凈、更加小型輕便，成本低，且效率更高，性能更好的拔梗機，廣泛適用于中小型田間

12、作業(yè)。在綜合考慮和比較不同拔梗機的優(yōu)缺點后，決定此次拔梗機的設(shè)計思路為:工作時，啟動內(nèi)燃機操作行走底盤行駛。作物莖稈收獲時，將行走底盤的動力傳遞給傳動箱中的輸入軸，通過傳動鏈帶動破土器莖稈夾持裝置、拔梗裝置和夾持輸送裝置運動。 此拔梗機主要由分桿器、兜根分離器、拔桿輥筒、拔桿夾持裝置、莖桿輸送裝置、動力傳動系統(tǒng)、莖桿鋪放裝置、機架、懸掛系統(tǒng)行走裝罝和打梱器等組成。具有拔斷率低、拔破率低、拔凈率高等特點。 參考其他實例分析及設(shè)計，我認(rèn)為此次拔梗機的設(shè)計主要考慮以下問題： 1、小型拔梗機分桿器的設(shè)計，包括分桿器的長度設(shè)計，強度的設(shè)計，力求使用最少的材料設(shè)計出滿足要求的分桿器； 2、小型拔梗機兜根分

13、離器的設(shè)計，力求以消耗最小的力使梗莖與土壤分離，達到拔凈的要求； 3、小型拔梗機拔桿輥筒的設(shè)計； 4、小型拔梗機拔桿夾持裝置的設(shè)計與定位要求； 5、小型拔梗機莖桿輸送裝置的動力選取； 6、小型拔梗機動力傳動系統(tǒng)的選取與計算； 7、小型拔梗機莖桿鋪放裝置的設(shè)計，外形尺寸設(shè)計，力求使機體體積小，外形美觀大方； 8、機架、懸掛系統(tǒng)行走裝罝和打梱器等的選取與設(shè)計計算； 9、小型拔梗機外形尺寸的設(shè)計，外形尺寸能否保證安裝，分桿器與拔桿輥筒是否滿足強度要求同時，在確定拔梗機的結(jié)構(gòu)方案時，又要注意以下幾個問題：1、確定拔桿機構(gòu)夾持力的大?。?2、確定拔桿機構(gòu)的方式； 3、確定兜根分離器的方式選取；4、確定莖

14、桿輸送方式的選?。?5、確定拔桿夾持裝置的位置以及安裝方法； 6、確定整機外形尺寸、前進速度、收獲行數(shù)； 7、確定拔梗機的動力選取。改進之后的拔梗機的創(chuàng)新之處有以下幾點：1、擬采用彈簧對壓鏈夾式拔桿機構(gòu)，可根據(jù)棉稈粗細(xì)自動調(diào)整夾持力。2、擬采用雙圓盤刀片式兜根分離器，可根據(jù)莖稈的位置將根、土分離，有利于減輕起拔力和減少拔斷率；3、采用雙拔桿輥筒和拔桿夾持裝置雙重拔桿作用，有利于提高機具作業(yè)質(zhì)量； 4、采用全封閉式莖稈輸送，減少了機具作業(yè)故障。5、變速裝置擬采用同軸蝸桿分別帶動兩蝸輪及鏈輪運轉(zhuǎn)，兩鏈條則作同向運行。6、掛接機構(gòu)擬采用固定式升降臂形式，構(gòu)成垂直升降機構(gòu)，調(diào)節(jié)雙圓盤刀片式兜根分離器入

15、土作業(yè)的深度。7、采用牧草打結(jié)打梱器裝置打梱，鏈?zhǔn)捷斔汀５诙?系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 拔梗機工作原理分析 拔梗機大量應(yīng)用于棉花、玉米、高粱等農(nóng)作物的拔梗。其工作原理如下：工作時，啟動內(nèi)燃機操作行走底盤行駛。作物莖稈收獲時，將行走底盤的動力傳遞給傳動箱中的輸入軸，通過傳動鏈帶動破土器莖稈夾持裝置、拔梗裝置和夾持輸送裝置運動。利用升降裝置中的油缸動作，調(diào)節(jié)破土裝置的破土深度。通過行走底盤的行駛，破土器將作物莖稈兩邊土壤切割，使莖梗的須、根分開，降低拔梗阻力以減少拔斷率。破土后的作物莖梗進入加持裝置夾持。同時，由拔梗裝置中的拔叉將作物莖梗叉住，；利用機器前進和拔梗裝置的旋轉(zhuǎn)作用，將莖梗從土壤中拔出

16、。作物莖稈在莖稈夾持裝置的夾持下，完成作物莖稈的夾持、提升和縱向輸送。再經(jīng)莖稈輸送裝置與導(dǎo)向桿的共同作用，將作物莖梗輸送到機架一側(cè)放在集物柵上，當(dāng)莖梗堆集重量超過彈簧的拉力時，在重力作用下落入地面成堆集放。其實物圖見圖2-1。圖2-1小型農(nóng)作物拔梗機 1連接桿 2.輸入軸 3.箱體 4.機架 5.拔梗裝置 6.破土裝置 7.莖稈夾持裝置 8.萬向傳動軸 9.油缸 10.莖稈輸送裝置 11.底盤 2.1.1 拔梗機的動力分析 設(shè)計該款收割機動力參考市場上的收割機參數(shù)，在棉花地中工作選取柴油機動力（s195）：額定功率為8.8千瓦，轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分，燃油消耗率0.27kg/kw.h,采用蒸發(fā)水

17、冷卻。由輸出軸輸出動力，柴油機相比較于汽油機能提供較大的馬力，適宜使用于相對復(fù)雜的環(huán)境，在農(nóng)業(yè)機械中大量應(yīng)用。柴油價格相對于汽油價格略低，對于農(nóng)業(yè)機械的使用上更易于接受。所以本拔梗機設(shè)計中采用柴油機最為本拔梗機的動力選擇。圖2-2 農(nóng)用柴油機2.1.2 拔梗機動力輸入裝置的分析本次設(shè)計采用鏈傳動。鏈傳動是一種撓性傳動，它由鏈條和鏈輪組成。通過鏈輪輪齒與鏈條的嚙合來傳遞運動和動力。與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，

18、結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時，鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。與齒輪相比，鏈傳動的制造與安裝精度等級要求較低，成本也低。在遠距離傳動時，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便的多。2.1.3 破土裝置工作時入土深度的分析一般的田地中，地面凸凹不平整。因此要求拔梗機在工作時，為了提高拔凈率，破土裝置入土深度必須保持在一定的范圍。經(jīng)過市場分析，破土深度必須保持在80mm以上。2.3 拔梗機總體方案的設(shè)計設(shè)計的拔梗機主要以玉米梗、高粱梗、棉梗為主，能一次性將農(nóng)作物莖桿進行除兜根、拔莖稈、集堆、打捆等機械化的作業(yè)。除兜根的動力通過蝸輪蝸桿傳遞而來。其作業(yè)工藝流程如下：小型農(nóng)作物拔梗機是由內(nèi)燃機、行走底盤、破土裝置、拔梗裝置、莖

19、稈夾持裝置、莖稈輸送裝置、打捆裝置等組成。作業(yè)時，首先由破土裝置將拔梗區(qū)內(nèi)作物莖稈兜根處進行破土，破土后的作物莖稈由莖稈夾持裝置夾持，然后由拔梗裝置拔出，再由莖稈輸送裝置將作物莖稈倒向堆放網(wǎng)，堆放一定量后便倒向田間堆放的全過程。拔梗機動力輸入有三種方案：（1）鏈傳動；（2）v型帶傳動；（3）同步帶傳動。圖2-3 鏈傳動圖2-4 v型帶圖2-5 同步帶表2-1 傳動方案分析傳動類型傳動效率使用壽命傳動轉(zhuǎn)矩成本鏈傳動較好最長較好一般v型帶傳動正常較長最好較貴同步帶傳動最好短小昂貴由上分析，鏈傳動具有整體尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，使用壽命長；同時鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。在我設(shè)計的拔梗機

20、動力輸入的方案上我選用鏈傳動。小型農(nóng)作物拔梗裝置懸掛在行走底盤前方，由液壓控制升降。拔梗時，采用破土裝置破土，自行開道，再利用拔梗裝置和莖稈夾持裝置的共同作用將作物莖稈連根拔出，并由莖稈輸送裝置將作物莖稈倒向堆放網(wǎng)成堆堆放在田間，有效地優(yōu)化了整機結(jié)構(gòu)，同時，提高了小型內(nèi)燃機功率的利用性能。整機基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)（見表2-2）表2-2 拔梗機基本參數(shù)及主要性能指標(biāo)名稱單位技術(shù)參數(shù)備注外形尺寸mm2000x1600x780懸掛形式前懸掛式液壓驅(qū)動配套內(nèi)燃機kw9-11109-s1905柴油機拔幅mm750-7902行工作速度m/s0.7-1.15i-ii檔生產(chǎn)率畝/h3-4.5拔斷率%3拔

21、不凈率%45hrc,可由1中表11-7查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268mpa。設(shè)這種農(nóng)業(yè)機械每年工作三個月，每天工作八小時，能使用五年，所以這種機械的壽命為。應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 壽命系數(shù) 則 (6)計算中心距 取中心距，因，故從1中表11-2中取模數(shù)m=5,蝸桿分度圓直徑。3.3.3 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1） 蝸桿直徑系數(shù)q=12；齒頂圓直徑；齒根圓直徑；分度圓導(dǎo)程角。（2） 蝸輪蝸輪齒數(shù)；變位系數(shù)；傳動比；蝸輪分度圓圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓直徑 3.3.4 校核齒根彎曲疲勞強度 當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù)，從1中圖11-19可查得齒形系數(shù)。螺旋角系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 從1中表11-8查得由zcus

22、n10p1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力壽命系數(shù) 彎曲強度是滿足要求的。3.4 齒輪的設(shè)計與計算由于拔梗機的拔梗裝置是由左右莖稈夾持裝置和拔叉組成，為了使莖稈受力均勻，更好的提高拔凈率，必須使左右莖稈夾持裝置的速度一致，拔梗裝置的動力主要靠齒輪傳遞，所以此次的齒輪為同級齒輪傳動。即，。此次設(shè)計的齒輪大體示意圖如圖3-2圖3-2齒輪結(jié)構(gòu)圖3.4.1 按彎曲強度確定齒輪模數(shù) 由2中公式 （6-11）可得： 式中：k 載荷系數(shù)，一般取 k=1.22 取 k=1.5 齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩 nmm 復(fù)合齒形系數(shù) 取=4.5 齒寬系數(shù) 取=0.25 齒輪齒數(shù) 試取=25 許用彎曲應(yīng)力 = 齒輪選用氣體滲碳處理

23、的許用應(yīng)力取=1300 接觸強度計算的最小安全系數(shù) 取 = 1.1 = = 1300/1.1 =1181.8 n/計算 對此計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)?？扇=4mm。3.4.2 按接觸強度確定齒輪分度圓直徑與中心距由1中公式（10-9a）得： （1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 式中 k載荷系數(shù) 取 k = 1.5 ; 齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩（nm）; u 齒數(shù)比 u= 1 齒寬系數(shù) =0.25 許用接觸應(yīng)力 查1中表10-6查得

24、材料的彈性影響系數(shù) 實驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力（n/） 取 = 1300 接觸強度計算的最小安全系數(shù) 取 = 1.1 = = 1300/1.1 =1181.8 n/ 計算可得： 可得：經(jīng)計算，齒輪可用。3.4.3 齒寬的確定由公式 已知 式中 齒寬 齒輪分度圓直徑 = 0.25100 =25 mm 因u=1，所以 3.4.4 計算齒輪相關(guān)參數(shù)、確定各齒輪詳見表3-1中心距表3-1 齒輪的基本參數(shù)齒輪齒數(shù)模數(shù)m分度圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑25410045910690254100459106903.5 傳動箱軸的計算傳動軸是拔梗機的主要設(shè)計部件之一，它是在脫粒機正常工作過程中，

25、承擔(dān)主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動軸上的回轉(zhuǎn)零件，工作環(huán)境惡劣，因此傳動軸的設(shè)計是一個十分關(guān)鍵的步驟，它的合理型及強度直接影響到拔梗機的工作效率和質(zhì)量。傳動軸的主要作用有兩點：1、支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)零件，使其有確定的工作位置；2、傳遞軸上的運動和動力。軸按照軸線形狀的不同，可以分為曲軸、直軸軟軸和撓性軸等，根據(jù)拔梗機的結(jié)構(gòu)特點和組成形狀及工作強度和環(huán)境的要求，此拔梗機的輸入軸和其他軸都選用直軸形式傳遞，而且選用直軸中的階梯軸，軸的設(shè)計如下：由公式 得：式中 軸的最小直徑 mm軸傳遞的額定轉(zhuǎn)矩 軸的許用轉(zhuǎn)應(yīng)力 軸的材料為，查取= 4052 取=403.5.1 一軸的設(shè)計 由轉(zhuǎn)速 功率 p=3k

26、w，確定軸的最小直徑， 軸最小直徑為 一軸為普通平鍵(a)軸傳動，且最小直徑處安裝有深溝球滾子軸承，查手冊3取d=35mm，所以深溝球滾子軸承的型號為6207，基本尺寸見表3-2普通平鍵(a)軸為： 表3-2 6207軸承基本參數(shù)軸承代號基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定動載荷基本額定靜載荷極限轉(zhuǎn)速ddbrsmindamindsmaxrasmax/kn脂潤滑油潤滑620735621414156116.210.5900012003.5.2 二軸的設(shè)計 由于一軸與二軸為齒輪傳動且傳動比為i=1，所以有： 軸最小直徑為 因二軸最小直徑處安裝有圓錐滾子軸承，查手冊3取。其圓錐滾子軸承型號為30207

27、，基本參數(shù)見表3-3：表3-3 30207軸承基本參數(shù)軸承代號基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定動載荷基本額定靜載荷極限轉(zhuǎn)速ddbrsmindamindsmaxrasmax/kn脂潤滑油潤滑3020735721714265154.263.5530067003.5.3 三軸的設(shè)計 在設(shè)計過程中二軸與三軸的轉(zhuǎn)速都是由蝸桿與軸上的蝸輪相嚙合而來，且兩蝸輪的基本參數(shù)相同，故兩軸的轉(zhuǎn)速相同，所以最小軸徑相等。三軸的最小軸徑為 。因三軸最小軸徑處與圓錐滾子軸承相配合，所以選取最小軸徑。與之配合的軸承型號為30207，其基本參數(shù)見表3-3。3.6 軸的校核 通過設(shè)計可知，傳動箱中四軸承受的轉(zhuǎn)矩、彎矩最大，

28、故校核四軸。軸的材料為45鋼材，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為：硬度220-250hb，抗拉強度 屈服點彎曲疲勞極限 扭轉(zhuǎn)疲勞極限 許用靜應(yīng)力 許用疲勞應(yīng)力 3.6.1 按轉(zhuǎn)矩計算 最小軸徑為 式中 a按定的系數(shù) 取 a= 100 p功率 p=55 kw 最小轉(zhuǎn)速 =202 r/min 計算得 故安全。3.6.2 軸上受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 圓柱齒輪圓周力 式中 三軸圓柱齒輪分度圓直徑 mm徑向力 錐齒輪圓周力 式中 d三軸錐齒輪分度圓直徑 mm徑向力軸向力 3.6.3 求支反力 （1）在水平面內(nèi)的支反力 由得 a點的支反力為： （2） 在垂直平面內(nèi)的支反力由得 a點的支反力為：3.6.4作

29、彎矩和轉(zhuǎn)矩圖 受力分析及轉(zhuǎn)矩見圖3-3。圖3-3 受力分析及轉(zhuǎn)矩圖（1）齒輪作用在水平面的彎矩圖 （2）齒輪作用在垂直平面內(nèi)的彎矩圖 （3）合成彎矩圖 （4）作轉(zhuǎn)矩圖 3.6.5 確定危險截面及安全系數(shù)校驗計算（1） 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖、截面h處的轉(zhuǎn)矩、彎矩最大，且有花鍵槽引起的應(yīng)力集中和軸肩處的應(yīng)力，故h面處最危險，h面為危險截面。（2） 安全系數(shù)校驗計算 由于變速器軸轉(zhuǎn)動，彎矩引起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)距引起的為脈動循環(huán)的切應(yīng)力。彎曲應(yīng)力幅為 式中 抗彎斷面系數(shù) 查得 由于是對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力為 根據(jù)式 得： 式中 45彎曲對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限 取 正應(yīng)力有效應(yīng)力

30、集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) =0.92 尺寸系數(shù) 查=0.64 計算 切應(yīng)力幅為 式中 抗扭斷面系數(shù) 根據(jù)式 式中 45扭轉(zhuǎn)疲勞極限 =200 切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù) =1.61 表面質(zhì)量系數(shù) =0.92 尺寸系數(shù) 查=0.64 平均應(yīng)力折算系數(shù) =0.21計算 軸 h 截面的安全系數(shù)由公式 由表可知=1.31.5故,該軸h截面是安全的。3.7 拔梗裝置的設(shè)計拔梗裝置是棉花拔梗機中一個關(guān)鍵的零部件，其設(shè)計的合理性直接影響到棉花拔梗機的工作效率和工作質(zhì)量。它主要是由拔叉、圓盤和連接螺釘組成，拔叉的主要作用是用于棉花拔梗，圓盤起固定拔叉的作用。它們之間用連接螺釘進行連接。工作時，動力由輸入軸傳遞給蝸桿

31、，再由蝸桿和渦輪的嚙合傳遞給拔梗裝置，通過圓盤的轉(zhuǎn)動使拔叉叉住棉梗進行拔梗。其結(jié)構(gòu)形式如圖3-4，圖3-4 拔梗裝置第四章 其它零部件的設(shè)計與選取4.1 軸承的選取滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要原件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。軸承主要是一個支撐軸的零件，在軸的兩端必須裝有軸承，它可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可承受軸上空轉(zhuǎn)的零件。此拔梗機選擇的軸承型號為6207及30207，深溝球滾子軸承。其基本參數(shù)見表3-2和表3-3。此次設(shè)計的機器為小型農(nóng)業(yè)機械，主要用于環(huán)境比較惡劣的情況下。因此軸承在此條件下很容易失效和破損，所以為了延長軸承的使用壽命，潤滑對于滾動軸承具有重要的意義。在高

32、速高溫條件下，通常采用油潤滑。潤滑油的主要性能指標(biāo)是粘度，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)選用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應(yīng)選用高粘度的潤滑油。油潤滑時，常用的潤滑方法有下列幾種：（1）油浴潤滑 把軸承局部浸入潤滑油中，當(dāng)軸承靜止時，油面應(yīng)不高于最高滾動體的中心，這個方法不適宜高速，因為攪動油液劇烈時要造成很大的能量損失，以至引起油液和軸承的嚴(yán)重過熱。（2）滴油潤滑 適用于需要定量供應(yīng)潤滑油的軸承部件，滴油量應(yīng)適當(dāng)控制，過多的油量將引起軸承溫度的增高。為使滴油通暢，常使用粘度小的15號全損耗系統(tǒng)油。（3）飛濺潤滑 這是一般閉式傳動齒輪裝置中的軸承常用的潤滑方式，即利用齒輪的轉(zhuǎn)動把潤滑齒輪的油甩到四周的壁面上，然后

33、通過適當(dāng)?shù)臏喜郯延鸵胼S承中。（4）噴油潤滑 適用于高轉(zhuǎn)速、大載荷、要求潤滑可靠的軸承。用油泵將潤滑油增壓，通過油管或特制的油孔，經(jīng)噴嘴將油噴射到軸承中去；流過軸承后的潤滑油，經(jīng)過過濾冷卻后循環(huán)使用。為了保證油能進入高速轉(zhuǎn)動的軸承，噴嘴應(yīng)對準(zhǔn)內(nèi)圈和保持架之間的間隙。（5）油霧潤滑 當(dāng)軸承滾動體的線速度很高時，常采用油霧潤滑，以避免其他潤滑方法由于供油過多，油的內(nèi)摩擦增大而增高軸承的工作溫度。潤滑油在油霧發(fā)生器中變成油霧，其溫度較液體潤滑油溫度低，這對冷卻軸承來說是有利的。但潤滑軸承的油霧，可能部分隨空氣散逸，要污染環(huán)境。故在必要時，宜用油器分離器來收集油霧，或采用通風(fēng)裝置來排除廢氣。在一些特殊

34、條件下，如果使用脂潤滑和油潤滑達不到可靠的潤滑要求時，則可采用固體潤滑方法。例如在高溫中使用的軸承、真空環(huán)境中使用的軸承等等。常用的固體潤滑方法有：1）用粘接劑將固體潤滑劑粘接在滾道和保持架上；2）把固體潤滑劑加入工程塑料和粉末冶金材料中，制成有自潤滑性能的軸承零件；3）用電鍍、高頻濺射、離子鍍層、化學(xué)沉積的技術(shù)使固體潤滑劑或軟金屬在軸承零件摩擦表面形成一層均勻致密的薄膜。常用的固體潤滑劑有二硫化鉬，石墨和聚四氟乙烯等。本機中的軸承采用脂潤滑，選用代號為l-xaamha1鈣基潤滑脂。4.2 傳動箱與機架的設(shè)計箱體是各基本構(gòu)件的安裝基礎(chǔ)，也是拔梗機傳遞動力的重要組成部分。在進行箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，

35、要根據(jù)制造工藝、安裝工藝和使用維護及經(jīng)濟性等條件來決定其具體的結(jié)構(gòu)型式。按照齒輪傳動的安裝形式的不同，可將機體分為臥式、立式、法蘭式。按其結(jié)構(gòu)的不同，又可將機體分為整體式和剖分式。臥式整體鑄造機體，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能有效地吸取振動和噪聲，還具有良好的耐腐蝕性。通常多用于專用的齒輪傳動中，且有一定的生產(chǎn)批量。鑄造機體應(yīng)盡量避免腐蝕性。通常多用于專用的齒輪傳動中，且有一定的生產(chǎn)批量。剖分式機體結(jié)構(gòu)，通常用于規(guī)格大的、單件生產(chǎn)的行星齒輪傳動中;它可以鑄，也可以焊接。采用軸向剖分式機體的顯著優(yōu)點是安裝和維修較方便，便于進行調(diào)試和測量。立式法蘭式機體結(jié)構(gòu)，它可適用于與立式電動機相組合的場合。成批量生產(chǎn)

36、時可以鑄造;單件生產(chǎn)可以焊接。鑄造機體的一般材料為灰鑄鐵，如ht150和ht200等;若機體承受圈套的栽花，且有振動的沖擊的作用可用鑄鋼，zg45和zg55等。為了減小質(zhì)量，機體也可以采用鋁合金來鑄造，如zl101和zl102等。根據(jù)所設(shè)計的傳動箱的要求，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，采用臥式兩級整體鑄鐵機體。鑄造機體應(yīng)盡量避免壁厚突變，應(yīng)設(shè)法減少壁厚差，以免產(chǎn)生疏松和縮孔等鑄造缺陷。機架的主要作用為支承與安裝其它各零件。此次設(shè)計的拔梗機得機架主要是為了支承傳動箱、拔梗裝置等部件。為了節(jié)約成本，機架全件采用焊接件與螺栓連接。根據(jù)設(shè)計要求，機架焊接的主要零件包括左右機架，加強鋼板，角鐵梁等部分組成。焊接時主要

37、保證加強鐵與機架的位置要求，同時要保證焊接時不能出現(xiàn)焊渣，裂縫等現(xiàn)象。機架的材料主要是厚度為5mm的角鋼，尺寸為2000mm1600mm，用等離子切割機切割成型后，采用沖壓等方式進行加工。左右機架分別有一塊加強板進行強度的加強，加強板與左右機架的連接方式是采用螺栓連接，在機架與加強板加工過程中，對其上螺栓連接孔的位置有一定的技術(shù)要求。左右機架間采用角鐵梁進行固定，固定方式為焊接，因為此拔梗機作業(yè)環(huán)境為山地及丘陵地區(qū)，搬運較多，所以為保證人員搬運過程中的安全，在焊接時要保證焊接技術(shù)要求，要求焊接中不能有焊渣，不得有裂縫等缺陷出現(xiàn)。機架的組裝完成后，機架外露表面須刷防銹漆。4.3 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸

38、器所連接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對中，而是存在著某種程度的相對位移，這就要求在設(shè)計及選擇聯(lián)軸器時，要從結(jié)構(gòu)上采取不同措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對位移的性能。故該設(shè)計中采用有補償能力的撓性聯(lián)軸器，結(jié)合傳遞的轉(zhuǎn)扭同時考慮到過載保護等，選擇彈性套柱聯(lián)軸器。由前述知軸輸入、輸出轉(zhuǎn)矩分別為：故可根據(jù)軸軸徑尺寸選擇聯(lián)軸器型號為：彈性套柱聯(lián)軸器：lx4聯(lián)軸器 gb/t 50142003。其詳細(xì)參數(shù)見機械設(shè)計課程設(shè)計手冊表875。第五章 拔梗機使用時應(yīng)注意的事項5.1 開車前應(yīng)注意事項 非專業(yè)機手在操作本機器前必須認(rèn)真閱讀本機操作手冊，以免發(fā)生事故。

39、開機前檢查柴油是否加足，冷卻水是否加滿；特別情況下，還需自帶足夠的柴油。檢查各緊固件是否連接牢固，散熱裝置是否良好，潤滑裝置是否工作正常。如有問題，應(yīng)當(dāng)及時解決。5.2 開車時應(yīng)注意事項 作業(yè)時應(yīng)保證作業(yè)半徑范圍內(nèi)的安全，在人多或道路寬窄不一時應(yīng)適當(dāng)減緩機器的行駛速度。拔梗時，特別是在山丘地區(qū)，應(yīng)盡量保持機器的平衡，盡量少在夜間工作。5.3 開車后應(yīng)注意事項 為了延長機器的使用壽命，機器使用后必須認(rèn)真清洗一遍，且機器須放在干燥通風(fēng)處。如果機器很長一段時間未使用，需注意機器的保養(yǎng)，定期檢查機器的各裝置是否有損壞。第六章 設(shè)計總結(jié)時間如水，畢業(yè)設(shè)計的完成代表四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，也是對我四年學(xué)業(yè)

40、的綜合檢驗。本次設(shè)計我設(shè)計的是小型拔梗機。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)機械是國民經(jīng)濟中重要的生產(chǎn)設(shè)備，它能減少農(nóng)民的勞動強度，縮短作物的收獲時間，最大限度地將一年單熟耕作方式改變?yōu)橐荒陜墒欤岣咄恋刭Y源的利用率，讓農(nóng)民增加收入，從而推動國民經(jīng)濟快速的發(fā)展。在近三個月的設(shè)計過程中，我了解了一些農(nóng)業(yè)機械的內(nèi)容以及其它有關(guān)的內(nèi)容的知識。為了使自己能夠完成任務(wù)，我嚴(yán)格要求自己，使自己的設(shè)計按照國家的標(biāo)準(zhǔn)進行制圖,并且從中學(xué)到很多的知識。整個設(shè)計是在邊繪制邊計算的過程中完成的。我也發(fā)現(xiàn)僅僅書本上的知識在實際設(shè)計應(yīng)用中是遠遠不夠的，只有通過長期的實踐經(jīng)驗才能設(shè)計出滿意的產(chǎn)品。這次設(shè)計讓我獲益良多，首先是四年學(xué)

41、習(xí)的系統(tǒng)復(fù)習(xí)，并在其基礎(chǔ)上進一步理論聯(lián)系實際，通過實踐深化理論知識。其次就是學(xué)會查參考資料篩選有用信息和利用網(wǎng)絡(luò)獲得更多知識，培養(yǎng)自己的分析、解決實際問題的能力。最后是鍛煉了合作能力，學(xué)會了堅持與妥協(xié)，培養(yǎng)了團隊精神。通過這次設(shè)計，使我對農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的研發(fā)過程有了一個總體的認(rèn)識，為以后工作打下了堅實的基礎(chǔ)。同時，也是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)知識的一次檢驗，達到了畢業(yè)設(shè)計的根本目的。設(shè)計完成是一個終結(jié)也是一個新的開始，在今后的工作中，我將會面對更加困難、復(fù)雜的題目，這次設(shè)計就是其先例，我會以在這先例中學(xué)的知識和能力去面對它，并在它身上學(xué)得更多。 由于能力所限,經(jīng)驗不足，設(shè)計中尚有許多不足之處,懇請各位老師

42、給予指教。參考文獻1濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計m.北京：高等教育出版社，20012吳宗澤，羅圣國. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊m.北京：高等教育出版社，20063王炎冰，由長春.普通v帶傳動的優(yōu)化設(shè)計j 沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報2004，21(4)：24-254湯嘉吉v帶傳動新算法j機械，2003，30（5）：38-405孫恒，陳作模. 機械原理 m.北京：高等教育出版社，20016齒輪手冊編委會. 齒輪手冊m.北京：機械工業(yè)出版社，20017王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)m.北京：機械工業(yè)出版社，20008 劉鴻文.材料力學(xué)m.北京: 高等教育出版社, 19929史美堂.金屬材料及熱處理知識m.北京: 機

43、械工業(yè)出版社, 2005.310哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編.理論力學(xué)m.北京: 高等教育出版社，200211周鳳云.工程材料及運用m.武漢：華中科技大學(xué)出版社，200212謝家瀛.機械制造技術(shù)概論m.北京: 機械工業(yè)出版社，200113羅洪余.縫紉機修理m.重慶：重慶大學(xué)出版社，200714孟憲源，姜琪編.機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用m.北京: 機械工業(yè)出版社，200415東北重型機械學(xué)院等.機床夾具設(shè)計手冊m.上?？萍汲霭嫔?199816成大仙.機械設(shè)計手冊（第1、2、3卷）m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,200217孫靖民，梁迎春.機械優(yōu)化設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，200618吳宗澤.機械設(shè)計禁忌500例m.北京：機械工業(yè)出