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專家系統與應用程序
基于模糊集理論的有效性的評估農業(yè)機械
摘要：
農業(yè)機械生產的服務質量是代表農業(yè)成功的基本因素之一。從這個意義上說,有一個明確需要定義這些機器質量的具體指標,它有可能決定哪些機器適合不同工作條件。服務的技術系統概念的有效性代表質量的一個綜合指標。本文運用模糊集理論定義的有效性和可靠性、可維護性和功能作為影響指標的有效性。在這個意義上的模型評估的有效性拖拉機作為農業(yè)的典型代表機器已經形成。本模型是基于集成上述的語言描述。利用模糊集理論和max-min成分影響指標，模型進行了測試。同一類別的三個拖拉機為例,利用的氣候和土壤條件在更廣泛的貝爾格萊德(塞爾維亞)地區(qū)。即使在這個實驗中條件是非常重要參數 , 相比于其他操作，實現的效果差異也達到大致相等
。
1.介紹
為達到擴張的全球農產品的要求，實現更大的農業(yè)技術的發(fā)展。人們普遍認識到當代農業(yè)系統中需要適當的機器和設備，仔細和詳細規(guī)劃的需求和控制所有相關的生物、技術、技術和其他進程。最終結果的準確、可靠的預測為每個指定的操作,以及完整的作物生產過程中,。要求加強了引入復雜的實驗,數學,農業(yè)科學統計,機械和其他方法都是特別重要的。在過去的幾十年。除了上述的要求,一個適當的技術體系必須滿足生產力的標準,期望的作物生產。在大多數情況下,在塞爾維亞，tractor-machinery農場系統的能力遠遠超過最優(yōu)級別(尼克里奇′,2005),增加成本作物生產。目前,現有的數學優(yōu)化方法、支持的高性能計算機有效地解決優(yōu)化問題(Dette &韋伯達菲et al .,1990;1994;Mileusnic′,2007;等等)。一個最優(yōu)的技術體系的形成為我們生產了更便宜的食品,高度影響拖拉機的可靠性、可維護性和系統的功能。
與系統科學發(fā)展同樣,實際上的開始是IIWorld戰(zhàn)爭后,在適當的工程和科學文獻定義了一系列的概念,來描述技術系統的基本特征的點的服務質量。可靠性的指標是技術系統和行為操作,技術指標和可維護性systembehaviors期間的失敗可以表示為大多數可辨認的概念。這兩個概念及其實現最先進的發(fā)展。有效性的概念被定義在試圖描述同時技術操作系統的行為和失敗的時期。這概念考慮可靠性和可用性的表演,以及提出了技術系統設計的功能(Papic&Milovanovic2007)。換句話說,一個技術系統的有效性的概率,一個成功的功能系統技術和執(zhí)行所需的準則函數限制允許的差異對于給定時間和給定的周圍條件。雖然在相同的精神,一些作者定義有效性有所不同。在(Ebramhimipour &鈴木,2006)被定義為總體有效性的指標包含效率、可靠性和可用性。這兩個引用定義包括并行關于可靠性和可用性,雖然可用性包括可靠性和可維護性(Ivezic′,Tanasijevic′,& Ignjatovic′,2008)。因此它可以商定有效性是影響可靠性、可維護性的功能?？煽啃韵到y不斷的被定義為特征保持操作abilitywithin允許的差異極限在現在;可維護性的能力是預防和發(fā)現故障及損壞,系統更新通過參加技術和操作能力和功能維修,功能實現功能的程度要求,即調整環(huán)境,或更準確系統運行的條件。
監(jiān)測的可靠性和可維護性是常見的監(jiān)控時間的狀態(tài)顯示(圖1)可靠性和可維護性的函數可以確定,以及操作的平均時間和平均時間相關。主要問題出現在形成時間的照片數據監(jiān)控和記錄。在現實條件的機器應該連接到信息系統將準確記錄每一個失敗、持續(xù)時間和修復程序。這通常是昂貴或簡易監(jiān)測機器的性能,即關閉的,是不精確的。此外,提供的統計數據處理時間的狀態(tài)要求所有的機器在平等的條件下工作,這是難以實現。至于技術體系的功能,沒有共同的方法測量和量化。這在本文的原因,為了評估的有效性, 將使用專業(yè)知識和分析機器判斷工作的工作過程。應用專業(yè)知識判斷主要用于文學,主要是為數據處理和評估的技術系統而言:風險(Li 廖,2007)、安全(王2000;王、楊、&森1995)或可靠性，用專業(yè)知識判斷自然的語言形式。因此,數學和邏輯概念模型進行處理的經驗判斷,即計算的語言描述,模糊集合理論使用(Klir &元,1995;枝,1996)。應用模糊今天集代表了最常用的工具之一各領域解決問題的優(yōu)化(黃顧,&杜,2006)和識別(陳,1996)過程問題。Cai(1996)提出了不同的概述應用程序方面的模糊方法在系統失敗工程,這是一個接近效能評估問題。應用模糊邏輯理論和專家系統(遼、一般2011;Liebowitz,1988)也用于解決優(yōu)化問題的農業(yè)機械領域。(Abbaspour-Fard Rohani & Abdolahpour,2011)的基礎上神經網絡的應用程序,在拖拉機預測失敗。(Yu,你們&趙,2010)模糊數學、可靠性理論和多目標優(yōu)化技術應用設計拖拉機最終傳動。機器的可預測性和可靠性,顯著依賴于其有效性的技術系統。本文的觀點是根據模糊集理論的利用率建立模型的有效性。從而說明模糊集是用于分析可靠性、可維護性和功能表現(部分指標的有效性)以及為他們融入效率。他們的工作是以這種有效模型質量的方式評估技術系統。模型可以作為標準購買決策相關的任何程序,系統的操作或維護,修理的預測和維護成本。質量和功能的建議模型有效性的確定農業(yè)所示機械、拖拉機。
2?；谀：挠行员憩F評估理論
數學和概念模型的有效性評估實際上是在兩個步驟:總結模糊命題的部分的效性指標;模糊提到的分成一個指標——合成。模糊命題過程為代表的聲明,包括語言變量基于可用的信息技術系統。在這個意義上它必須定義語言的名字變量,代表不同的等級的效果考慮技術系統和定義的模糊集描述提到的變量。作文是一個模型,它提供了影響結構有效性性能的指標。
2.1。模糊模型解決問題
第一步創(chuàng)建的模糊有效性模型(E)評估本身和定義語言變量以及可靠性(R)、可維護性(M)和功能(F)有關.許多語言變量,它可以發(fā)現最大數量的理性,人類可辨認的表達式可以同時識別(王et al .,1995)。然而,識別的考慮甚至較小的特征數量的變量可以有用,因為專家的判斷(Ivezic′et al .,2008)模糊集的靈活性一般包括過渡現象。根據以上,五個語言變量為代表的有效性表現包括:窮,充足,平均,和優(yōu)秀。這些語言形式變量給出適當的三角模糊集(Klir 元,1995),圖2所示。
在圖2中,j = 1,。實際上,5代表的計量單位有效性。因此,部分指標的有效性:R、M和F,隸屬函數l:在下一步中,執(zhí)行max-min組成。馬克斯-敏成分,也稱為悲觀,經常用于模糊代數作為一個綜合模型(Ivezic′et al .,2008;Tanasijevic et al .,2011;王王et al .,1995;2000)。這個想法是為了讓整體評估(E)等于部分虛擬代表評估。這評估被確定為之間的最好的一個最壞的打算部分成績(R、M或F)。
它可以得出的結論是,所有的元素(R、M和F)E有同等影響E,max-min組成以并行方式被使用,這將部分的到綜合指標。在文學(Ivezic′et al .,2008;etal .,1995)max-min成分通過運營商”和“和”或“提供一個優(yōu)勢在其他的某些元素在合成的過程中,也使用。
準確地說,如果我們看看三個部分指標,即他們的隸屬函數(1),可以使C:= j3 = 53組合
的隸屬度函數。每一種組合代表一個可能的合成效果評估(E)。
這個表達式(6)有必要映射回E模糊集(圖2)。最佳(王et al .,1995),用于轉換方法E描述(6)形成定義等級的會員模糊集:貧窮、充足,平均,和優(yōu)秀的好。這個過程被公認為識別。最佳方法是使用距離E(d)之間通過“max-min”成分(6)和每個人E表達式(根據圖2)來表示的程度E是確認每個模糊集的有效性(圖2)。越接近勒(6)是第i個語言變量,小迪。距離di等于零,如果勒(6)只是第i個相同隸屬度函數的表達式。在這種情況下,E不應該評估其他表達式,由于這些表達式的排他性。假設迪民(i = 1,。,5)是最小的距離對Ej,讓a1,。,a5代表相對的倒數距離(計算相應的比率距離di(7)和迪民提到的值)。然后,人工智能
:
1.一個說明性的例子
作為一個說明性的例子對農業(yè)機械的評價有效性,比較分析三個拖拉機A1 B2、本文給出和C2。
在拖拉機7.146 l發(fā)動機LO4V TCD 2013安裝。謝謝從35%的扭矩儲備,拖拉機是能夠滿足所有需求預期表現最差的農業(yè)操作在農業(yè)?？偼侠瓩C質量是16000公斤。根據經濟合作與發(fā)展組織(代碼2)報告最大動力輸出軸功率測量在2200轉243千瓦的燃油消耗率嗎198 g /千瓦小時(ECE-R24)。發(fā)動機的最大扭矩1482海里在引擎1450 rpm的政權。傳動裝置是精心“不一樣的”傳達。事業(yè)聯動機制是一個類別II / III與提升11800公斤。
在拖拉機B2和C2 8.134 l發(fā)動機6081 hrw37 JD安裝,儲備扭矩的40%,這能夠滿足所有的拖拉機需求預期表現最差的農業(yè)在農業(yè)操作。拖拉機總重量是14000公斤。根據經合組織(代碼2)報告最大的權力來衡量動力輸出軸在2002轉217千瓦燃料消耗率193克/千瓦小時(ECE-R24)。在發(fā)動機最大扭矩1320海里轉速為1400 rpm。傳播是“AutoPower。聯動機制是一個類別II / III 10790丹的提升力。
兩個模型都是電子控制拖拉機發(fā)動機和燃料供給系統,滿足排放法規(guī)。從提交的技術特點的拖拉機,B和C看到所有三個拖拉機全功能forperforming困難操作不同的農業(yè)技術生產。拖拉機B和C有相同的技術特征,和實踐是相同的類型和模式,除了拖拉機B進入操作在2007年5月,一輛拖拉機C 6月2007年。一輛拖拉機實驗農場,這是技術文檔的基本模型,在7月份進入操作2009年。保持農業(yè)技術的主要任務提供功能和機器的可靠性。維護所有三個拖拉機是通過機器商店所擁有的用戶升級選擇。
十個工程師(分析師)致力于維護和操作拖拉機的采訪。他們評價R,D和F表1中給出。首先,拖拉機是計算的有效性。可以看出可靠性是由十的分析師評為優(yōu)秀(6/10 = 0.6),平均三(0.3)和一樣好(0.1)。以這種方式獲得評估R在表單中，在下一步中,這些評估是映射在模糊集(圖1)為了獲得評估(1)。例如,可靠性在這個例子中確定(11),它是語言0.6變量優(yōu)秀加入重量。
因此,模糊集優(yōu)秀定義為:Rexc=(1/0,1/0,1/0,4/0.25 5/1.0)(據嗎圖1)。這樣的特定的值模糊集優(yōu)秀Rexc0.6 =(1 / 0.6(0),2 / 0.6(0),3 / 0.6(0),4 /(0.25 - 0.6),5 /(1.0 - 0.6)}。剩下的四個語言變量被以同樣的方式對待。最后對于每個j = 1,。5具體隸屬度函數(最后一行,表2)被添加到最后拖拉機可靠性模糊形式(1):這些fuzzificated評估(11)和(12)是合成所必需的評估的有效性,使用max-min邏輯。在這種情況下可以使C = 53 = 125組合,走出48的結果。
第一個結果是組合2-2-3:E2-2-3(0.025,0.05,0.125),哪里X2-2-3 =(2 + 2 + 3)/ 3 = 2(四舍五入為整數)。最小值的隸屬度函數這一結果的是0.025。其他的結果和相應的我的值如表3所示。所有這些結果都可以圍繞尺寸X = 2、3、4和5。拖拉機在很大程度上為0.30065(與30%)評估那么好,拖拉機在很大程度上0.27538(27.5%)評估一樣好,而拖拉機C在很大程度上為0.25468平均(25.5%)評估。它可以得出的結論是,C是最糟糕的,當拖拉機只是稍微比B,特別是如果我們看到的評估為優(yōu)秀的28.8%,而B的程度23.8%的程度。分析了拖拉機可以提出的有效性如圖3。,它可以更清楚地看到,拖拉機的最大的效果。如果這個評估(EA,EB,EC)defuzzificated是重心點計算- Z(Bowles & Pelaez,1995),我們得到了評估的效果如下:
這就意味著在1 - 5(即從貧困的規(guī)模優(yōu)秀)拖拉機是最好的和拖拉機C是最壞的打算。驗證的實現結果,統計分析的可用性,像家庭與有效性概念,已經被使用。那在我們的模型顯示,拖拉機是最好的,和C的壞的效果。在現實中,如果我們分析的可用性,它是看到2904 moto-hours拖拉機在工作3130年可用moto-hours;如果10000 moto-hours計算,在9244年的工作將花費moto-hours。拖拉機B的10004年moto-hours可用,它花9069moto-hours在工作,和拖拉機C 9981可用moto-hours花了9045年的工作。實驗表明,更可靠和有效的拖拉機是少是延遲。在某種程度上,這個初始的優(yōu)勢消滅更糟糕的物流交付備件的時候涉及到拖拉機,拖拉機a . 1100年moto-hours工作可憐的物流在維護希望8個工作日, 一個給定的拖拉機和它極大地影響了可維護性的下降帶來的好處,因此相同的效率(內部技術PKB)總剝削的下降。
1.結論
本文提出一種模型有效性的評估技術系統、精確農業(yè)機械、基于模糊集理論。表現作為整體的有效性指標系統的服務質量,即為整個測量技術系統的可用性?？煽啃?、可維護性和功能表演已經公認的有效性參數或指標。語言可以被任命為形式所有提到的共同特征指標。因此模糊集理論出現自然工具建模的有效性。在本文中,應用模糊集理論,這是必要的定義:語言變量及其描述隸屬函數、模糊規(guī)則的組成和模型集成和去模糊化。模糊的成分即max-min邏輯已經被用于集成的有效性指標有效性的整體性能,最適合集成的方法模糊集的隸屬函數和質心點去模糊化的模糊數的計算數值。Max-min組合模型,它暴露在這篇文章中,沒有以這種方式處理相應的文獻。另外,在案例研究中,模型的模糊化的問卷調查的結果,它代表的正是所積累的方式工程師的知識和技能。
提出的模型可以作為一個簡單的工具的快速估計的有效性即為農業(yè)服務的質量機械、基于專家判斷和估計。在同時,該模型不需要復雜的IT基礎設施。分析實現模糊集和適當的模糊有效性可靠性、可維護性和功能表現可以糾正措施的指導購買的方向嗎的設備,結構調整,改變的維護政策或管理/運營商變更
本文具體分析了三個拖拉機,標志著一個B和C,這表明更高效的拖拉機越頻繁宕機。在某種程度上,這種最初的優(yōu)勢就終止了窮交付備件物流。
感謝
研究工作得到了塞爾維亞共和國教育部和科學界的支持。
江西農業(yè)大學畢業(yè)設計(論文)任務書
設計（論文）
課題名稱
手扶插秧機傳動部分設計
學生姓名
院（系）
工學院
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
指導教師
職 稱
講師
學 歷
畢業(yè)設計（論文）要求：
本設計是基于洋馬步行式插秧機為原型，設計插秧機的傳動部分。對插秧機的發(fā)動機、減速器整體的設計、傳動齒輪和軸以及操縱系統進行設計計算。
畢業(yè)設計（論文）內容與技術參數：
發(fā)動機輸出/轉速 kW（PS）min-1 2.6Kw（3.5PS）/3000[最大3.2kW（4.3PS）]
作業(yè)速度：道路速度：0.38～0.76 m/s
栽插速度：0.72～1.54 m/s
后退速度：0.18～0.36 m/s
株距檔位：220mm、150mm、120mm
畢業(yè)設計（論文）工作計劃：
工作時長（9周）：
傳動系統設計 1周 確定具體齒輪傳動比及確定齒輪尺寸 2周
機械制圖 3周 編寫設計說明書 2周
改進設計 1周 檢查錯誤 1周
接受任務日期 2011 年 11 月 9 日 要求完成日期 2012 年 5 月 9 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
手扶插秧機傳動部分設計
UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設 計）
題目： 手扶插秧機傳動部分設計
學 院：
姓 名：
學 號：
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
年 級：
指導教師： XX 職 稱: 講師
二○一二 年 五 月
摘 要
眾所周知，高性能插秧機是與當今世界插秧機設計，制造技術接軌的高新技術。在當前低碳經濟環(huán)境下，步行成為一種時尚，步行與插秧機結合起來，具有著許多的科技含量。本設計是基于洋馬步行式插秧機為原型，設計插秧機的傳動部分。為保證水稻栽植的順利進行，栽植運動的傳動部分系統設計至關重要。本文對傳動系統進行分析和計算，得到合理的機構參數，為插秧機的傳動系統設計提供依據。
關鍵詞：插秧機；傳動系統；設計；機構
The hand transplanter drive part design
Abstract:As everyone know,high performance rice transplanter transplanting machine is with the word,manufacturing technology of new and high technology standards.In the current low carbon economy environment,walking becomes a kind of fashion,walking and transplanting machine together,have a lot of content of science and technology. The design is based on the race walking type rice transplanter for prototype,design of rice transplanter drive part.In order to ensure the smooth rice planting,planting motion transmission part of the system design is very important.In this paper,the transmission system analysis and calculation,a reasonable structure parameters for rice transplanter,the transmission system design basis.
Key words: Rice transplanter；transmission system；design；mechannism
目 錄
1 緒論......................................................5
2 手扶插秧機的整體設計......................................7
2.1 插秧機的基本結構及分類................................7
2.2 洋馬步行式插秧機工作原理...............................8
2.3 洋馬步行式插秧機的傳動原理.............................9
3 機械零部件選擇及設計......................................10
3.1 發(fā)動機的選擇.......................................... 11
3.2 減速器中各主要參數的確定...............................11
3.3 減速器中軸設計計算.....................................12
3.3.1 軸的主要參數........................................12
3.3.2 軸的輸入扭矩計算....................................13
3.4 平帶輪傳動參數設計.....................................13
3.5 齒輪傳動的設計計算.....................................14
3.6 主軸的設計計算.........................................16
3.7 軸承的校核.............................................18
4 操縱部分設計...............................................18
4.1 速度及株距操縱系統.....................................18
4.2 轉向離合操縱系統.......................................19
5 結束語.....................................................20
6 參考文獻...................................................20
1 緒論
我國是農業(yè)大國，水稻是我國的主要糧食作物，種植面積為 0.29 億公頃.各級技術人員通過多年的探索總結出群體質量栽培模式。高性能插秧機是與當今世界插秧機設計、制造技術接軌的高新技術，他與過去的插秧機有關很大的區(qū)別，首先他的性能依據于現代水道群體質量栽培管理理論，促進水稻高產穩(wěn)定。高性能插秧機所插的秧苗是通過表準化育秧規(guī)范培育而成的，插秧機所用的秧苗規(guī)格基本一致，插秧機就是為這樣的秧苗而設計的所以插秧質量比過去高的多，這也符合現代前后工序的銜接的工業(yè)化原理，這顯然與形態(tài)千差萬別的手撥有著本質的區(qū)別，可以說是先帶農業(yè)發(fā)展的必然結果。
近兩年，農場引進新技術，引進了各種品牌的插秧機，其中有久保田、洋馬、井關這三種。提高水稻的質量、產量，插秧環(huán)節(jié)是一個不可不在乎的問題。水稻種植機械化的發(fā)展模式主要取決于水稻種植栽培技術?？v觀世界水稻發(fā)展，水稻種植技術主要有2種模式，即水稻直播種植技術和水稻育秧移栽種植技術。我國水稻移栽種植模式主要是人工插秧種稻，生產工藝落后，作業(yè)條件艱苦，勞動強度大，作業(yè)效率低。所以，改進生產工藝，改善作業(yè)條件，提高作業(yè)效率是農民急需解決的一大難題。
本人的畢業(yè)設計題目是《手扶插秧機傳動部分設計》，在大四上學期跟隨XX老師的設計小組一起的學習專研中，已對洋馬步行式AP4插秧機的工作原理及其特點有了深入的了解，在此基礎上，我開始完成我的畢業(yè)設計，便以該類型插秧機為原型。我先熟悉產品的工作原理，熟悉各零件的加工工藝，在充分了解產品的基礎上，我確定了設計思路和總體的方案。先設計尺寸，對材料的校核計算，但因為時間的關系，我只是對其傳動部分整體設計改善。在設計過程中，我把整個產品每一個部分進行了較為深刻了解，然后分別根據各自的組成原理，初步設計零件以及機構傳動特點，然后考慮其裝配的要求，力爭小巧，美觀；在鏈輪的設計中我主要考慮其以前出現的問題點，以及重要部件的加工工藝，熱處理工藝，裝配關系。此外，還提供了一些和計算相關的主要的零件圖和洋馬步行式插秧機總裝圖，以保持設計的完整。
本文所用公式引用及文獻的引用，均來自參考文獻資料，見參考文獻。
洋馬步行式AP4插秧機是雙輪驅動步行式插秧機，人在機后步行操作，其主要操作系統都在機器后部，用剛絲與各控制部分相連，便于操作，控制機器。苗箱與插植臂也在機器后部，便于機手查看并添加秧苗。為了提高機器的機動性能，減輕重量，洋馬步行式AP4插秧機大大采用了工程塑料（浮板、秧箱、罩蓋等）和鋁合金鑄件（主變速箱、插枝傳動箱、導軌等）。插秧機的發(fā)動機在前部，使機器前后平衡。插秧機的主要技術特點：一是基本苗、栽插深度、株距等指標可以量化調節(jié)，通過調節(jié)橫向移動手柄與縱向送秧調節(jié)手柄來調整所取小秧塊面積，達到適宜基本苗要求，同時插深也可以通過手柄方便地調節(jié)，能充分滿足農藝技術要求。二是具有液壓仿形系統，提高水田作業(yè)穩(wěn)定性。它可以隨著大田表面及硬度層的起伏，不斷調整機器狀態(tài)保證機器平衡和插深一致。
洋馬步行式AP4插秧機是一種適合于我國水稻產區(qū)廣大經濟條件使用的步行式水稻插秧機，洋馬步行式AP4插秧機設計結構簡單、輕巧，操作簡便，使用安全可靠，工作效率高，油耗低等優(yōu)點，能夠有效地解決傳統手工栽插勞動強度大、栽插時間長、生產成本高，產出效率低等問題。它主要由發(fā)動機、傳動系統、機架及行走系統、液壓仿行及插深控制系統等組成。見圖（1-1）
圖（1-1）
插秧機的技術參數如下：
洋馬AP4步行式插秧機
型號名稱
2ZQS-4(AP4型)
機器尺寸
總長（mm）
2190
總寬（mm）
1500
總高（mm）
1034
機身重量（kg）
145
發(fā)動機
型號名稱
MZ175
種類
空氣冷卻OHV四沖程單缸汽油發(fā)動機
排氣量（cc）
171
輸出/轉速 kW（PS）min-1
2.6Kw（3.5PS）/3000[最大3.2kW（4.3PS）]
使用燃料
汽車用無鉛汽油
燃料油箱容量（L）
4
啟動方式
手拉式啟動
行走部
機體上下調節(jié)
液壓式調節(jié)（手動、自動、連動）
車輪（mm）
橡膠凸緣車輪外徑660
變速檔數（檔）
前進2（插植1）后退1
插植部
插植方式
曲柄搖桿式
插植行數（行）
4
插植行距（cm）
30
插植株距（cm）
22、15、12
插植株數（株/3.3m2）
50.65.75.90（簡易手柄調節(jié)）
插植深度（mm）
15-40（6段調節(jié)）
苗數
調節(jié)量
橫向進給（mm）
11（26回），14（20回）
縱向抓?。╩m）
8-17（10段手柄調節(jié)）
秧苗條件
秧苗的種類
幼苗、中苗
葉齡·苗高 （葉）·（cm）
（2.0-4.5）·8-25
預備用秧苗搭載數（箱）
3
作業(yè)速度（m/s）
載插：0.38-0.76（0.34-0.68）
道路上：0.72-1.54
后退：0.18-0.36（0.16-0.32）
作業(yè)效率（畝/小時）
—2.09（最大）
2 傳動裝置的整體設計
2.1 插秧機的基本結構及分類
圖2-1 組織結構圖
上圖是一般插秧機的系統分布圖，而洋馬步行式插秧機是上圖大同小異。
目前，國內外較為成熟并普遍使用的插秧機，其工作原理大體相同。發(fā)動機分別將動力傳遞給插秧機和送秧機構，在兩大機構的相互配合下，插秧機機構的秧針插入秧塊抓取秧苗，并將其取出下移，當移到設定的插秧深度時，由插秧機構中的插植叉將秧苗從秧針上壓下，完成一個插秧過程。同時，通過浮板和液壓系統，控制行走輪與機體的相對位置和浮板與秧針的相對位置，使得插秧深度基本一致。
插秧機通常按操作方式和插秧速度進行分類。按操作方式可分為步行式插秧機和乘坐式插秧機。而步行式插秧機均為普通插秧機；乘坐式插秧機有普通插秧機，也有高速插秧機。
洋馬步行插秧機主要部件具有以下特點：
動力部分：采用MZ175發(fā)動機，性能穩(wěn)定，啟動方便。
插植系統：能調整不同的株距，操作簡單。
行走部分：采用三條船行浮板，可以有效的防止或減少水田行走時產生的
泥巴而沖起已插好的秧苗的弊端。采用鋼圈式包叫膠驅動輪，在水田行
走時，附著效果好，打滑率低，同時由于輪子很窄，所留輪痕輕微。
2.2 洋馬步行式插秧機工作原理
不同的檔位是依靠主變速箱內的不同齒輪相互嚙合來實現的。發(fā)動機輸出的動力經過兩級皮帶輪傳入輸入軸--主軸。通過變速桿撥叉帶動雙聯滑移齒輪 25-32 左右滑移來實現檔位選擇。在道路行走檔時齒輪 25T 和主軸齒輪 10T 相互嚙合，且同時與轉向離合器齒輪53T相嚙合；栽插檔時，雙聯齒輪 22 與 轉向離合器齒輪53T相互嚙合，雙聯齒輪32與主軸齒輪10T嚙合；后退檔時雙聯齒輪 22 與轉向離合器齒輪 53脫合再與退檔齒輪16T 嚙合，而雙聯齒輪32繼續(xù)與主軸齒輪11嚙合。轉向離合軸上的鏈輪10T通過鏈條把傳動傳給車輪上的鏈輪24T，從而帶動車輪前進。
圖 2-2
插秧機能得到不同的株距，是由株距撥叉對株距齒輪撥動產生不同的傳動比，具體是：當撥叉撥動28T使之與株距齒輪25T靠合時，主軸通過齒輪主軸齒輪15T與株距齒輪嚙合帶動株距變速軸轉動，株距齒輪14T與插植離合器齒輪33T嚙合，產生220mm的株距；同樣當28T與株距齒輪30T靠合時，產生120mm的株距；而28T撥在中間時，28T便與主軸齒輪12T嚙合，主軸動力傳動株距變速軸，產生150mm的株距。插植離合器軸帶動傳動軸轉動并通過錐齒輪使秧爪作插植運動，同時，插植離合器上的錐齒輪把轉動傳給動力輸入軸，擺動箱使放秧板做左右的擺動，配合著秧爪的插植運動。
圖 2-3
2.3 洋馬步行式插秧機的傳動原理
洋馬步行式AP4插秧機的動力傳遞如下傳動簡圖： 圖（2-4）
看出插秧機的動力傳遞大致可分為三條路線：一是車輪驅動和轉向路線；二是插植驅動及株距調整傳動路線；三是苗箱移動和送秧量調節(jié)傳動路線。這三條動力傳遞路線想互協作共同完成插植部插秧機的動作。
3 機械零部件選擇及設計
3.1 發(fā)動機的選擇
發(fā)動機是一種能量個轉換工具，它把燃料燃燒產生的熱能轉化成機械能。洋馬步行式AP4插秧機中，它可以說是整個插秧機的心臟，是產生并輸出動力的部件。AP4插秧機采用的是四沖程汽油機。它主要由發(fā)動機缸體、反沖式啟動器、燃油過濾器、空氣濾清器、汽化器、消音器等組成。
插秧機發(fā)動機原始數據：
發(fā)動機（型號MZ175） 輸出轉速3000 r/min
→主軸角速度 ω發(fā) =100πrad/s
類型 4沖程汽油空冷OHV
孔徑x沖程 66x55mm
排量 171cm3
額定功率 3.3/3600 kw/rpm
最大扭矩 9.2/2400 Nm/rpm
燃油箱容量 4.5L
啟動方式 手動
火花塞 NGK BPR4ES
尺寸（長x寬x高） 315x352x370
凈重 16 kg
發(fā)動機主軸經皮帶傳動至變速箱主軸，查《機械設計》課本第176頁表11.1，傳動形式設為兩級開口平帶傳動，即傳動比 i≤5,取i1=i2=5。
ω發(fā)經兩級開口平帶至主軸，有如下：
ω發(fā)=i1i2ω主=100πrad/s
即解得 ：ω主=4πrad/s≈12.168 rad/s
（注 ：ω主是變速箱主軸的角速度，i1，i2分別是兩級皮帶傳動比。）
3.2 減速器中各主要參數的確定
設計傳動齒輪模長：
查閱《機械 設計》課本第206表12.2，表12.3，表12.4取模長m=2 mm,齒頂高 ha=m=2 mm, 齒根高 hf=1.25m=2.5 mm。
作業(yè)速度（m/s）：
道路速度：0.38～0.76 m/s,則車輪角速度ω=0.5758～1.1516rad/s。取栽插固定速度0.5m/s，ω≈0.7576 rad/s。
栽插速度：0.72～1.54 m/s,則車輪角速度ω=1.0909～2.333rad/s。取栽插固定速度1.2m/s，ω≈1.818 rad/s。
后退速度：0.18～0.36 m/s,則車輪角速度ω=0.2727～0.5454rad/s。取栽插固定速度0.2m/s，ω≈0.303 rad/s。
3.2.1 傳動比的分配
ω主變速箱主軸的角速度 ：ω主=4πrad/s≈12.168 rad/s。
變速（車輪）機構：
道路運動 ω主: ω輪=53：19≈2.789 rad/s
栽插運動 ω主: ω輪=x≈5.65 rad/s
后退運動 ω主: ω輪=≈13.8 rad/s
株距變速機構：
株距（mm）
插植離合器軸角速度(rad/s)
備注（當車輪轉1圈）
220
2.2725
3
150
3.002
4.4
120
4.1663
5.5
3.3 減速器中各軸設計計算
3.3.1 各軸的主要參數設計
因為主軸、變速軸和株距變速軸上配合滑移齒輪，所以采用花鍵軸設計。相對應軸如下：
主軸：接皮帶輪
變速軸:
轉向離合軸：
株距變速軸：
插植離合軸：
3.3.2 各軸輸入扭矩計算
主軸的轉速計算
n主=120r/min
各軸輸入功率計算
P主=Pη1 =2.6x0.8=2.08kw
P變速軸=P主η2=2.08x0.95=1.976kw
P車輪軸=P變速軸η2=1.976x0.95=1.8772kw
主軸輸入扭矩計算
T主=9550P主∕n主=9550×2.08∕120N·m=165.5N·m
3.4 平帶輪傳動參數設計
于帶速v30，平帶輪用HT200制造。小帶輪采用整體式結構。
整理帶傳動參數如表：
小帶輪直徑D1
(mm)
大帶輪直徑D2、
(mm)
傳動比i
50
250
5
平帶設計
帶輪直徑： D1=50mm ，D2=250mm , Dm===150mm, Δ==100mm
中心距： 取a=1.5(D1+D2) =1.5x300=450mm
帶長： L= πDm+2a+=150π+900+=1393mm
包角： =1800-x600=1800-=153.30 >1500
帶厚： θ≤（1/40~1/30）D1 , θ =0.005D+3=3.25mm
帶截面面積：A===114.3mm2
帶寬： b==35.1mm
軸上載荷： FQ=2x1.8MPa x 114.3x10-6x106sin=399 N
3.5 齒輪傳動的設計計算
因傳動尺寸無嚴格限制，且為開式傳動，故小齒輪用40Cr鋼，熱處理調質表面淬火，40-50HRC，平均取為45HRC，開式傳動的齒輪，主要失效形式是彎曲疲勞折斷和磨粒磨損，磨損尚無完善的計算方法，故只進行彎曲疲勞強度計算。
計算步驟如下：
轉矩T主 由前計算得 T主 =165.5N.m
齒寬系數ψd 取ψd =1.0 ψd=1.0
彎曲疲勞極限 由圖 σflim1=735Mpa
σflim2=500Mpa
初步計算的許用彎曲應力 [σF1]
[σF1]≈0.7σflim1=0.7×735 [σF1]=514.5Mpa
[σF2]≈0.7σflim2=0.7×500 [σF2] =350Mpa
Am值 取Am=1.45 Am=1.45
初取齒輪齒數 取小齒輪齒數z1=10 z1 =10
齒形系數YFa YFa1 =2.63 YFa2 =2.18
應力修正系數YSA YSA1=1.58
YSA1 =1.81
初步計算的齒輪模數m m≧Am
=1.96 m=2
校核計算
精度等級 由表 選9級等級
齒數z和模數m 由前計算，m=2；
z1=10
z2=25
使用系數KA 由表 KA=1.25
動載系數KV 由表 KV=1.1
重合度εɑ εɑ=[1.88-3.2(1/10+1/25)]cosβ
=1.88-3.2（）=1.72 εɑ =1.72
重合度系數 Yε Yε=0.25+0.75/εɑ=0.25+ Yε=0.69
齒間載荷分配系數KFɑ 由表，KFɑ=1/Yε=1/0.69
KFɑ=1.4
齒向載荷分配系數 KFβ b/h=65/(2.25x3)=9.63
KFβ =1.25
載荷系數K K= KAKVKFβKFa
=1.25×1.1×1.4×1.25 K=2.4
彎曲最小安全系數 SFmin 由表
SFmin=1.2
彎曲壽命系數YN YN1 =0.92
YN2=0.98
許用彎曲應力 [σF] [σF1]==
[σF1]=563Mpa
[σF2]==
[σF2]=475.34Mpa
驗算 σF1=
σF1=452Mpa <[σF1]
σF2=
σF2=367.3Mpa <[σF2]
3.6 主軸的設計計算
軸材料選用20CrMnMo.主軸的設計計算步驟如下：
計算項目 計算內容 計算結果
計算軸上載荷：
主軸上載荷，T主=165.5N.m
齒輪作用在軸上載荷：
FT ==22066N
繪制軸的彎扭矩圖，對危險截面進行校核
簡化軸上載荷如圖：
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點進行校核計算：
M===675.43Nm
查表得：[σ1b]=215Mpa，[σ01b]=322.2Mpa，[σ-1b]=90Mpa
對于不變的轉矩，取 ɑ ==0.27
M,= ==478N·m
所以：
σb===83.43Mpa≤[σ-1b]=90Mpa
滿足強度要求。
3.7 軸承的校核
初選用深溝球軸承，其型號1為6202，其尺寸為d x D x T=15 x 35 x 11。型號2為6004，其尺寸為d x D x T=20 x 42 x 12。
計算軸承的當量動載荷P：
由式：P=XFr+YFa知， 對不承受軸向載荷的深溝球軸承，X=1，Y=0
Fr=
由材料力學相關知識：FZ1=3949.2N；FZ2=6753.3N
FY1=2206.4 ；FY2=7218.46N
Fr1= = = 7493.58
Fr2= = = 8952.13
得：P1=Fr1 =7493.58； P2=Fr2 =8952.13
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≥C,=P ； ε為壽命指數
Lh,為軸承的預期使用壽命，
查表，取Lh,=6000h
解得 C1,=3409.6=15.76KwC=29.5Kw
=5894.3=27.24KwC=29.5Kw
綜上：軸承滿足使用要求，選用合理。
4 操縱部分設計
4.1 速度及株距操縱系統
速度和株距的操縱是通過同一根操縱桿的控制來實現，如下圖：
原理都是通過操縱桿帶動撥叉撥動滑移齒輪來改變不同的傳動比。
變速撥叉軸焊合由鋼珠、撥叉彈簧定位。作用是撥動變速齒輪Z=25-32滑移，實現不同工作檔位的選擇。
變速撥叉軸焊合
株距變速焊合也是通過鋼珠、撥叉彈簧定位。作用是撥動株距齒輪19T滑移，實現不同株距檔位的選擇。
4.2 轉向離合操縱系統
轉向撥叉組合：
轉向撥叉組合由左、右側離合器臂焊合、側離合器撥叉、開口銷、油封組成。作用是通過控制側離合器的離合，實現插秧機的轉向。在直線行駛時左、右側離合器在彈簧的壓力作用下各自是閉合的，左右車輪按相等的速度前進或后退，轉向時通過收緊側離合器拉線，帶動側離合器臂焊合轉動側離合器撥叉迫使相應的側離合器牙嵌分離，使一側的車輪失去動力，停止轉動，另一側車輪繼續(xù)轉動實現插秧機的轉向。
5 結束語
本設計說明書編到這里，心中充滿了無比激動的心情。回想開始選課題時，面對一個個陌生而又充滿了誘惑的課題名，心中是有許多的擔心。畢業(yè)設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．我認真的進行畢業(yè)設計，同樣也是對大學四年學業(yè)的有力檢驗。
萬事開頭難。設計最難的就是跨出的第一步，然而，當工作過程中回望著手準備的材料時，確實是件很鼓勵人的事。設計最難的地方是各種尺寸的確定，沒有數據去畫圖是最費心的事。當沒有具體的標準可尋時，這時便需要加入自己的設計理念。漫漫回味這一個學期的心路歷程，一種強大的成就感涌上心頭。這是我準備踏入社會的第一步，或許也是人生的一次勝利。這次難忘的經練讓我明白：世上無難事，只怕有心人。同時也鍛煉了我耐心，仔細的能力．畢業(yè)設計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂。有時甚至是碰到的一些技術難題，讓我大費精力去專研，每次通過自己的能力攻破的時候，心中無比爽朗。
最后，我要感謝我的導師--XX老師。是您不斷的教導鼓勵支持我，是您的耐心感動了我。同時，還有給予我?guī)椭睦蠋焸儯救嗽诖巳f分感謝。
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