水田平地機(jī)的設(shè)計(jì)-整平機(jī) 稻田攪漿平地機(jī)械設(shè)計(jì)【10張CAD圖紙+PDF圖】

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I mainly hilly land in type, but with rice as the main food of the region. Cannot be applied to large-scale production, but paddy fields, muddy land a job with a certain degree of difficulty. This article is based on research on mechanical design and theories related to the, using gearboxes, hydraulic design of single-chip and a grader for paddy field. Because of my ability is limited, this article only focuses on the design of its gear and leveling of hydraulic equipment. Grader for paddy field feature of the design is simple, uniform, stable operation, high efficiency. Keywords: grader for paddy field; cultivator; hand; design of hydraulic systems 目 錄 摘要 Ⅰ ABSTRACT Ⅱ 前言 Ⅴ 1　緒論 １ 1.1 　水田平地機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展和使用 １ 1.2 　設(shè)計(jì)水田平地機(jī)的意義 １ 1.3 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢 １ 2 水田平地機(jī)的方案選擇 ２ 3 柴油機(jī)的選擇 ４ 4 減速箱的設(shè)計(jì) ６ 4.1 減速箱的傳動比分配 ６ 4.2 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) ６ 4.3 設(shè)計(jì)V帶 ７ 4.4 齒輪的設(shè)計(jì) ９ 　　4.5 軸的設(shè)計(jì) 11 4.6 高速大齒輪及帶輪的設(shè)計(jì) 22 5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及整體方案的確定 24 5.1 確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量 24 5.2 液壓缸主要尺寸的確定 24 5.3 各主要液壓器件選擇及其工作原理 25 5.4 其他 27 6 潤滑方式的確定以及其它的一些要求 30 7 總結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 V 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 前　　言 稻田攪漿平地機(jī)是我省廣泛采用的主要水田平地機(jī)械，手推式攪漿平地機(jī)適應(yīng)了我省山丘為主的主要地形形式，并且也滿足了耕地的主要作業(yè)要求。稻田攪漿平地機(jī)之所以有廣泛的輔助作業(yè)能力，是由于它能完成360度運(yùn)動。他們可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以組合進(jìn)行。本次研究的是一款能在我省水田中平地?cái)嚌{的機(jī)械，作業(yè)后疏松、平整的土壤更加利于之后的播種以及收割。 1 緒論 1.1 水田平地機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展和使用 隨著高新技術(shù)的發(fā)展及在工程機(jī)械產(chǎn)品上的應(yīng)用，以現(xiàn)代微電子技術(shù)為代表的高科技正越來越普遍地用來改造工程機(jī)械產(chǎn)品的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。成熟技術(shù)的移植應(yīng)用已大大促進(jìn)了平地機(jī)綜合技術(shù)水平的進(jìn)一步提高。在滿足新的技術(shù)要求前提下選擇合理的價位，適應(yīng)不同檔次的用戶需求是目前平地機(jī)的發(fā)展方面。中國市場與國外市場不同，國外發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化基本已經(jīng)形成，平地機(jī)的市場走勢處于低谷，而中國平地機(jī)市場剛剛開始啟動，另一方面中國是發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)實(shí)力等遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，多種因素決定了現(xiàn)階段的中國市場對平地機(jī)不需要很高的技術(shù)含量和高的配置，只要具有同樣的作業(yè)功能和較好的可靠性，具有性能價格比的優(yōu)勢，就會有高的市場份額。近年來，國外平地機(jī)之所以從中國市場逐步退出不是因?yàn)閲猱a(chǎn)品的技術(shù)水平不高，而是價位太高。進(jìn)口機(jī)的價位約是國產(chǎn)同類機(jī)型的3倍以上。因此，國產(chǎn)平地機(jī)必須在保持或略高于原同類機(jī)型價位的基礎(chǔ)上，盡量提高整機(jī)的可靠性和操作舒適性來適應(yīng)中國的市場。 從技術(shù)發(fā)展角度考慮，中國平地機(jī)的發(fā)展，依然要跟蹤國際領(lǐng)先水平。展望迅速發(fā)展的中國市場，加入ＷＴ0后國內(nèi)市場國際化的趨勢日趨明顯。參與國際交換和分工，充分利用國際先進(jìn)的配套資源和科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的優(yōu)化配置，成為國內(nèi)平地機(jī)制造業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。中國平地機(jī)技術(shù)發(fā)展的基本特征應(yīng)是：高、中、低檔產(chǎn)品并存。廣泛使用新材料、新工藝，提高制造工藝水平，提高產(chǎn)品的可靠性和壽命，這是國產(chǎn)平地機(jī)的發(fā)展趨勢。 1.2 設(shè)計(jì)水田平地機(jī)的意義 隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)越來越緊迫。但由于我國土地形狀復(fù)雜，類型繁多，且緯度跨越大，故我國各省的農(nóng)業(yè)機(jī)械各有差異，其現(xiàn)代化程度不同。我省土地類型主要以丘陵為主，但又是以水稻為主要糧食的地區(qū)。無法適用于大規(guī)模的生產(chǎn)，但又是水田，泥濘土地的作業(yè)有一定的難度。因此我省水田對平地類型的機(jī)械有一定的要求。使用方便，外形較小，移動方便是我省現(xiàn)階段水田平地機(jī)的研究意義。 1.3 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢 1）通過小型柴油機(jī)作為動力源，具有小型水田也能快速工作的特點(diǎn) 2）體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、保養(yǎng)方便、成本低廉，無廢氣及噪音等污染。 3) 平地的高度可在20—60mm之間，橫向100~200mm，,質(zhì)量400kg左右（材料由45鋼制作）； 4)前輪采用雙輪耕整機(jī)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)向性，后面的平地船通過鉸鏈與行走機(jī)構(gòu)相連，可以大幅度拐彎。 5) 平地的效果較理想，且成本低，是小面積平地的首選產(chǎn)品。 2 水田平地機(jī)的方案選擇 據(jù)本次設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)出一臺水田平地機(jī)，由現(xiàn)有雙輪耕整機(jī)牽引，工作部件平地船通過振動、對土壤擠壓，刮平、推送，實(shí)現(xiàn)水田中土壤的平整。經(jīng)參考眾多農(nóng)機(jī)類型，我設(shè)計(jì)了如圖1所示雙輪拖掛式水田平地機(jī)。 柴油機(jī)為動力源，經(jīng)過V帶傳動將功率傳給減速器，經(jīng)歷兩級減速后又利用V帶傳動將功率傳遞給行走的雙輪，雙輪拖動平地船在水田上行走，平地船與拖拉機(jī)具采用三點(diǎn)懸掛方式連接，三點(diǎn)懸掛裝置的兩個提升桿改用兩個雙作用油缸，其動作可分別控制，以實(shí)現(xiàn)平地具左右兩側(cè)提升和下降的獨(dú)立控制，保證平地機(jī)具始終處于水平位置工作。懸掛點(diǎn)以鉸鏈連接，人站在平地船上通過手柄掌控方向。液壓控制系統(tǒng)控制平底船左右水平。 3 柴油機(jī)的選擇 有常識得知：正常成年人的移動速度為3.5—5km/h，考慮安全問題取v=4km/h=66.67m/min。按水田耕整作業(yè)： （1） 式中： —耕寬，取100cm —耕深，取10mm —土壤比阻，根據(jù)資料取0.36 所以=3.60kw 1.175F—1型柴油機(jī) 2.底座 3.耕整雙輪 4.鉸鏈 5.平地船 6液壓裝置 7.手柄 8.減速箱 圖1 總裝配簡圖 Fig 1 General Assembly Drawing 通過對家鄉(xiāng)柴油機(jī)的使用情況了解，175F—1型柴油發(fā)動機(jī)的使用率特別廣，它是最適合本地環(huán)境狀況與交通狀況的柴油機(jī)，它能滿足輕小型農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)的要求，故本次研究以龍舟-175F-1型柴油為動力源驅(qū)動。其規(guī)格如圖2所示： 圖2 柴油機(jī)銘牌 Fig 2 diesel engine nameplate 4 減速箱的設(shè)計(jì) 4.1 減速箱的傳動比分配 圖3 傳動裝置示意圖 Fig 3 Schematic diagram of transmission device 按常識，取170cm，體重取70kg，雙臂抬起高度h=800mm。柴油機(jī)高500mm，為了讓人前方視野開闊，取雙輪半徑r=500mm那么輪子的轉(zhuǎn)速n=51.54r/min。 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：總傳動比： （1） 分配傳動比：取 則 取 經(jīng)計(jì)算 注：為帶輪傳動比，為高速級傳動比，為低速級傳動比。 4.2 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸 ——依次為電機(jī)與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3，軸3與軸4，之間的傳動效率。 （1）各軸轉(zhuǎn)速： （2） （2） （2） （2）各軸輸入功率： （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩： （2） 各軸動力參數(shù)結(jié)果如下表： 表1 各軸動力參數(shù) Table 1 the axial dynamic parameters 軸名 輸入功率P KW 輸出功率P KW 輸入轉(zhuǎn)矩T Nm 輸出轉(zhuǎn)矩T Nm 轉(zhuǎn)速r/min 柴油機(jī)軸 3.65 36.5 2600 高速軸 3.52 3.48 13.1 38.4 852 中間軸 3.21 3.18 38.4 168.8 184 低速軸 3.05 3.02 168.8 576.8 51.71 4.3 設(shè)計(jì)V帶 (1)確定V帶型號 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表13-6得： 則 根據(jù) ,由機(jī)械設(shè)計(jì)圖13-5，選擇A型V帶，。 （3） 取。 為帶傳動的滑動率。 （2）驗(yàn)算帶速：帶速在范圍內(nèi)，合適。 (3)取V帶基準(zhǔn)長度和中心距a： 初步選取中心距a：，取。 所以： （3） 查資料取。那么實(shí)際中心距：。 驗(yàn)算小帶輪包角： 。 （4） 求V帶根數(shù)Z： （5） 根據(jù)內(nèi)插值法得 。 EF=0.1 。 由內(nèi)插值法得 。 （6） 取Z=3根。 （4）求作用在帶輪軸上的壓力： 有q=0.10kg/m，單根V帶的初拉力： （6） 作用在軸上壓力： 4.4 齒輪的設(shè)計(jì) 4.4.1　高速齒輪的設(shè)計(jì) （1）材料：高速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。 （2）查機(jī)械設(shè)計(jì)表11-7得： 。 又由表11-4得： 。 故 。 查機(jī)械設(shè)計(jì)第168頁表11-10C圖得： 。 故 。 （3）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級精度制造，取載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距：由機(jī)械設(shè)計(jì)第165頁式11-5得： 考慮高速級大齒輪與低速級大齒輪相差不大取 則 取 實(shí)際傳動比： 傳動比誤差：。 齒寬： 取 高速級大齒輪： 高速級小齒輪： （4）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度： 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第167頁表11-9得： 按最小齒寬計(jì)算： （7） 所以安全。 （5）齒輪的圓周速度： 查課本第162頁表11-2知選用9級的的精度是合適的。 4.4.2 低速級大小齒輪的設(shè)計(jì) 材料：低速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。低速級大齒選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。 查機(jī)械設(shè)計(jì)第166頁表11-7得： 。 查機(jī)械設(shè)計(jì)第165頁表11-4得： 。 故 查課本第168頁表11-10C圖得： 。 故 。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級精度制造，查課本第164頁表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距： 由課本第165頁式11-5得： （6） 取 則 取 計(jì)算傳動比誤差： 齒寬：則取 低速級大齒輪： 低速級小齒輪： 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本第167頁表11-9得： 按最小齒寬計(jì)算： （8） 安全。 齒輪的圓周速度： 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材第162頁表11-2知選用9級的的精度是合適的。 4.5 軸的設(shè)計(jì) 4.5.1 高速軸的設(shè)計(jì)與校核 （1）材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)第230頁表14-2取 C=100。 （2）各軸段直徑的確定：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本第230頁式14-2得： （9） 又因?yàn)檠b小帶輪的電動機(jī)軸徑，又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪，所以取。L1=1.75d1-3=60。 因?yàn)榇髱л喴枯S肩定位，且還要配合密封圈，所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊手冊85頁表7-12取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 段裝配軸承且，所以由表6-1取。選用6009軸承。 L3=B++2=16+10+2=28。 段主要是定位軸承，取。L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。裝配齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊51頁表4-1得： e=5.9＜6.25。 段裝配軸承所以 L6= L3=28。 校核該軸和軸承：L1=73 L2=211 L3=96 作用在齒輪上的圓周力為： 徑向力為 作用在軸1帶輪上的外力： 求垂直面的支反力： （10） 求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖： 求水平面的支承力： 由得 N N 求并繪制水平面彎矩圖： 求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力： 求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖： F在a處產(chǎn)生的彎矩： 求合成彎矩圖： 考慮最不利的情況，把與直接相加。 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） （11） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： 因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，則，許用彎曲應(yīng)力，則有： （12） 因?yàn)?，所以該軸是安全的。 彎矩及軸的受力分析圖 圖4 高速的彎矩及受力分析圖 Fig 4 Bending moment and stress analysis of high speed shaft （3）鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù)，確定V帶輪選鑄鐵HT200，參考機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-9,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, 采用A型普通鍵: 鍵校核.為L1=1.75d1-3=60綜合考慮取=50得 （13） 查課本155頁表10-10所選鍵為： 4.5.2 中間軸的設(shè)計(jì)與校核 （1）材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)課本第230頁表14-2取C=100。 故 （14） 段要裝配軸承，所以查手冊第9頁表1-16取，查手冊62頁表6-1選用6208軸承，L1=B+++(2～3)=18+10+10+2=40。 裝配低速級小齒輪，且取，L2=128，因?yàn)橐三X輪孔長度少。 段主要是定位高速級大齒輪，所以取，L3==10。 裝配高速級大齒輪，取 L4=84-2=82。 段要裝配軸承，所以查手冊第9頁表1-16取，查手冊62頁表6-1選用6208軸承，L1=B+++3+（2～3）=18+10+10+2=43。 （2）校核該軸和軸承：L1=74 L2=117 L3=94 作用在2、3齒輪上的圓周力： 徑向力： 求垂直面的支反力 計(jì)算垂直彎矩： 求水平面的支承力： 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖： 求合成彎矩圖，按最不利情況考慮： （5） 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見，m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： n-n截面: (7) m-m截面: 由于，所以該軸是安全的。 軸承壽命校核： 軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁表16-9，10取取 （8） 軸承使用壽命在年范圍內(nèi)，因此所該軸承符合農(nóng)用機(jī)械要求。 圖5 中間軸的彎矩及受力分析圖 Fig 5 Intermediate shaft bending moment and Stress Analysis 4.5.３ 低速軸的設(shè)計(jì)與校核 彎矩及軸的受力分析圖如下頁圖： 圖6 低速軸的彎矩及受力分析圖 Fig 6 Moment and stress analysis of the Low-speed Shaft 2）鍵的設(shè)計(jì)與校核： 已知參考機(jī)械設(shè)計(jì)表10-11，由于所以取 因?yàn)辇X輪材料為45鋼。查表10-10得 L=128-18=110取鍵長為110. L=82-12=70取鍵長為70 根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為： （2） （2） 所以所選鍵為: ⑴確定各軸段直徑 計(jì)算最小軸段直徑。 因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，由式14-2得： 考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取 查手冊9頁表1-16圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，取 為使帶輪軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑。查手冊85頁表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值，因此取。 設(shè)計(jì)軸段，為使軸承裝拆方便，查手冊62頁，表6-1，取，采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承6215:。 設(shè)計(jì)軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取 設(shè)計(jì)另一端軸頸，取，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位。 輪裝拆方便，設(shè)計(jì)軸頭，取，查手冊9頁表1-16取。 設(shè)計(jì)軸環(huán)及寬度b 使齒輪軸向定位，故取取 , ⑵ 確定各軸段長度。 帶輪的尺寸決定, , 所以 軸頭長度因?yàn)榇硕我却溯喛椎拈L度短 其它各軸段長度由結(jié)構(gòu)決定。 （3）校核該軸和軸承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 求作用力、力矩和和力矩、危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩。 作用在齒輪上的圓周力： 徑向力： 求垂直面的支反力： 計(jì)算垂直彎矩： 求水平面的支承力。 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖。 求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 求F力產(chǎn)生的彎矩圖。 F在a處產(chǎn)生的彎矩： 考慮最不利的情況，把與直接相加。 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩。 從圖可見，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑。 因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得，許用彎曲應(yīng)力，則： （5） 考慮到鍵槽的影響，取所以該軸是安全的。 （4）鍵的設(shè)計(jì)與校核： 因?yàn)閐1=63裝帶輪查課本153頁表10-9選鍵為b×h:18×11查155頁表10-10得 因?yàn)長1=107初選鍵長為100,校核 所以所選鍵為: 裝齒輪查課本153頁表10-9選鍵為查機(jī)械設(shè)計(jì)155頁表10-10得 因?yàn)長6=122初選鍵長為100,校核 所以所選鍵為:. 4.6 齒輪及帶輪的設(shè)計(jì) 因 采用腹板式結(jié)構(gòu)： 表2 高速大齒輪的設(shè)計(jì) Table2 Design of high Speed Gear 代號 結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算公式 結(jié)果 輪轂處直徑 72 輪轂軸向長度 84 倒角尺寸 1 齒根圓處的厚度 10 腹板最大直徑 321.25 板孔直徑 62.5 腹板厚度 25.2 表3 柴油機(jī)帶輪的設(shè)計(jì) Table 3 Design of diesel Engine Pulley 代號 結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算公式 結(jié)果 手冊157頁 90mm 162mm 135mm 81mm 143.5mm 10mm 15mm 5mm 　　　　　　　　　　　　　　　 表4 減速箱的帶輪設(shè)計(jì) Table 4 The belt wheel gear Box Design 代號 結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算公式 結(jié)果 手冊157頁 38mm 68.4mm 取60mm 81mm 74.7mm 10mm 15mm 5mm 表5 行走機(jī)構(gòu)的帶輪設(shè)計(jì) Table 5 The belt wheel walking Mechanism Design 代號 結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算公式 結(jié)果 手冊157頁 45mm 81mm 67.5mm 81mm 74mm 10mm 15mm 5mm 　　　　　　　5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其整體方案確定 在分析國內(nèi)外平地控制系統(tǒng)的產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，借鑒它們的成功經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的現(xiàn)狀，以及現(xiàn)有的技術(shù)水平，以單片機(jī)為控制，以液壓系統(tǒng)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種精密水田平地控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需要，主要以耕整水田為研究對象。利用電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)油泵的不同排量，從而實(shí)現(xiàn)排種器的轉(zhuǎn)速控制。 5.1 確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量 液壓油缸受力分析： 當(dāng)下拉桿與地面平行時，平地機(jī)具重力方向與左拉桿垂直，此時平地機(jī)具所產(chǎn)生的力矩最大。根據(jù)力矩平衡原理得: （16） 式中 G —平地機(jī)具的質(zhì)量，—力臂， —平地機(jī)具重心位置， —液壓油缸靜態(tài)最大拉力的垂直向上分力。 圖8 平地機(jī)具靜態(tài)受力圖 Fig 8 land leveler static force 經(jīng)計(jì)算=4000N，力F的最大值。平地機(jī)具工作時會增加慣性負(fù)載，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)取0.5倍，則液壓缸工作時必須提供最大拉力F=6930N。由于采用兩液壓缸，可知單缸最大拉力為3465N。 5.2 液壓缸主要尺寸的確定 (1) 油缸工作壓力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本系統(tǒng) p=6MPa。 (2) 確定液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑d。考慮安裝因素活塞工作時塞桿受拉，經(jīng)推導(dǎo)D可按下式計(jì)算，即 （15） 式中 F是液壓缸外負(fù)載，已計(jì)算F=3465N 液壓缸的機(jī)械效率，本系統(tǒng)取0.95 p1是液壓缸工作壓力，已知p=6MPa P2是液壓缸回油腔背壓力，因該系統(tǒng)屬于簡單的中壓系統(tǒng)，可取0.5MPa 由于活塞桿受拉，取d=0.5D。 將數(shù)據(jù)代入式中可得D=0.048m 圓整后，取D= 63mm 因d=0.5D，圓整后取活塞桿直徑d=35mm 由此可計(jì)算單缸活塞桿工作時能產(chǎn)生的拉力為7659N，大于3465N，滿足要求。 （3）計(jì)算液壓缸工作時所需的流量q為 （16） 式中 v—油缸活塞伸縮速度，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)取v=4m/min。 系統(tǒng)工作時，經(jīng)常需要兩個液壓油缸同時工作，故系統(tǒng)所需流量為2q，即25L/min。 5.3 各主要液壓器件選擇及其工作原理 5.3.1 液壓馬達(dá) 從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來看，液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的液壓元件，向任何一種液壓泵輸入工作液體，都可使其變成液壓馬達(dá)工況；反之，當(dāng)液壓馬達(dá)的主軸由外力矩驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，也可變?yōu)橐簤罕霉r。因?yàn)樗鼈兙哂型瑯拥幕窘Y(jié)構(gòu)要素--密閉而又可以周期變化的容積和相應(yīng)的配油機(jī)構(gòu)。[10] 但是，由于液壓馬達(dá)和液壓泵的工作條件不同，對它們的性能要求也不一樣，所以同類型的液壓馬達(dá)和液壓泵之間，仍存在許多差別。首先液壓馬達(dá)應(yīng)能夠正、反轉(zhuǎn)，因而要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱；液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍需要足夠大，特別對它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求。因此，它通常都采用滾動軸承或靜壓滑動軸承；其次液壓馬達(dá)由于在輸入壓力油條件下工作，因而不必具備自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起動轉(zhuǎn)矩。由于存在著這些差別，使得液壓馬達(dá)和液壓泵在結(jié)構(gòu)上比較相似，但不能可逆工作[11]。 該系統(tǒng)液壓泵由拖拉機(jī)（型號為清江－504）的動力輸出軸驅(qū)動。已知動力輸出軸高擋轉(zhuǎn)速為1000r/min，再根據(jù)系統(tǒng)工作壓力及流量等要求選用淮安市液壓件總廠生產(chǎn)的 CBT－F532 型齒輪泵。該泵的技術(shù)參數(shù)如下：排量為 32mL/r，額定壓力為20MPa，額定轉(zhuǎn)速為 1000r/min，容積效率為 0.92。 5.3.2 選擇液壓閥 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)選用深圳亞德客（AIRTAC）液壓氣動件廠生產(chǎn)的三位四通電磁換向閥，其額定工作電壓為 12V 直流電，響應(yīng)頻率為 5Hz。根據(jù)擬定的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理選定液壓元件，，如下表所示： 表6 液壓元件的選擇 Table 6 The choice of Hydraulic Components 序?號 元件名稱 規(guī)格 最大流量L/min 1 漏油器 XU—B32 30 2 齒輪泵 CBT—F532 40 3 壓力表 4K—F10D—1 / 4 溢流閥 A—F10D/DP1 32 5 三位四通電磁換向閥 ED—3C2—G02—D1 32 6 單向節(jié)流閥 LA—F10D—B1 32 7 囊式蓄能器 CQJ—16 16 5.3.3 確定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸由選用的液壓元件接口尺寸確定，即油管內(nèi)徑為 8mm。 5.3.4 液壓油箱容積的確定 為了提高液壓系統(tǒng)的動作靈敏度，采用恒壓系統(tǒng)，即油泵壓力恒為工作壓力 6MPa，液壓油箱有效容量按齒輪泵的流量的 10 倍來確定，即選用容量為320L 的油箱[17] 。 5.3.5 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 系統(tǒng)為恒壓系統(tǒng)，所以在整個田間作業(yè)過程中若液壓缸不動作，則泵的輸入功率全部轉(zhuǎn)化為熱量。 此時液壓油的溫升最大，單位時間發(fā)熱量 Q 為 （9） 式中 p—油泵的理論泵油排量，為32L/0.92， q—液壓泵的理論泵出壓力，估算為系統(tǒng)的工作壓力，即6MPa。 郵箱的散熱面積可近似為A=3.14 由于系統(tǒng)的散熱狀況一般，可取K，則系統(tǒng)的溫升為： （7） 液壓系統(tǒng)油溫一般不應(yīng)超過 70℃，因此必須設(shè)置散熱器。散熱器選用汽車空調(diào)散熱器，其入口與溢流閥的回油箱口相連。實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)置散熱器后，液壓系統(tǒng)油溫不超過 70℃,工作正常，如液壓系統(tǒng)油路圖所示。 5.3.6 溢流閥 溢流閥是一種液壓壓力控制閥。在液壓設(shè)備中主要起定壓溢流作用和安全保護(hù)作用。定壓溢流作用：在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流量。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進(jìn)口壓力，即泵出口壓力恒定（閥口常隨壓力波動開啟）。安全保護(hù)作用：系統(tǒng)正常工作時，閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時開啟溢流，進(jìn)行過載保護(hù)，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高10％～20％）[19]。 5.4 其他 應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)雖然壓力較為穩(wěn)定，但平地機(jī)具在上升和下降的過程中存在較大的沖擊，影響了平地機(jī)具的升降控制精度。為此，建議采用頻率響應(yīng)高于5Hz的電磁換向閥，或應(yīng)用電液伺服閥，以提高平地機(jī)具的位置控制精度。詳情請見如下原理圖： 1,7.油缸 2,8.單向節(jié)流閥 3蓄壓器 4,6.截止閥 5.油壓表 9,17.三位四通電磁閥 10.溢流閥 11.散熱器 12.郵箱 13.溫度計(jì) 14.濾網(wǎng) 15油泵 16.單向閥 圖7 液壓系統(tǒng)油路圖 Fig 7 hydraulic system schematic 6 潤滑方式的確定已經(jīng)其他的一些要求 因?yàn)閭鲃友b置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 ，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。 其他有關(guān)數(shù)據(jù)見裝配圖的明細(xì)表和手冊中的有關(guān)數(shù)據(jù)[20]。 7 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)旨在研究出一款體積小、質(zhì)量輕、噪音小、操作靈活，適合小面積平地的水田平地船，基于以上的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)歷了幾次大的方案變動，最后決定采用以雙輪耕整機(jī)構(gòu)作為動力源，通過V帶輪軸傳動到齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減速速，拖動平地船在水田中行走，方案確定后，我馬上查閱了許多關(guān)于機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的書籍，以解決方案中的不足與問題，使之更加合理與可行，隨后我對傳動機(jī)構(gòu)與減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)與計(jì)算，對于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也查閱了相關(guān)書籍，如農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)等，了解了其工作原理和結(jié)構(gòu)，完成了每個機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，然后是裝配圖的初繪制，一邊繪制一邊校正其結(jié)構(gòu)尺寸的合理性與整體性，最后的階段是說明書的撰寫與零件圖和裝配圖的正式繪制。經(jīng)歷本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我無論在機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新方面，還是計(jì)算機(jī)繪圖方面的能力都有了顯著地提高，熟練掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)了我分析與解決問題的能力。 總之，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力得到了很大的提升，設(shè)計(jì)中需要用到許多大學(xué)期間學(xué)過的專業(yè)知識，以前這些知識都是分散的，現(xiàn)在通過這次設(shè)計(jì)，我感覺我能把這些知識都整合在一起，系統(tǒng)合理的運(yùn)用，這是一個很大的提升，對于我以后專業(yè)知識的運(yùn)用和解決實(shí)際問題很有裨益。 參考文獻(xiàn) [1] 鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 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