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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本 科 畢 業(yè) 設 計(論文) 題目： 玉米秸稈粉碎機的設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 劉 陽 學 號： 20100987 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級： 1001 班 指導教師： 肖麗萍 職 稱： 副教授 2014 年 5月 玉米秸稈粉碎機的設計 1 摘 要 近幾年由于國家農(nóng)業(yè)政策的鼓勵，我國整個農(nóng)業(yè)形勢大好， ，玉 米產(chǎn)量也大幅度的提高，但隨之出現(xiàn)的問題是玉米秸稈也大量增多， 清除秸稈成了農(nóng)民種地前最頭痛的事。為不影響農(nóng)耕，按時播種， 同時又省事省力，有些農(nóng)民就直接將秸稈就地焚燒，這樣既浪費資 源又污染環(huán)境。玉米秸稈粉碎機就是未解決這一問題而產(chǎn)生的。它 是將玉米秸稈粉碎并鋪撒在田里，這樣既環(huán)保又達到了很好的增肥 效果。 該玉米秸稈粉碎機的設計主要依靠三點懸掛與拖拉機相掛接， 依靠其牽引本機工作。主要由懸掛部分、齒輪箱、秸稈粉碎部分等 組成。 關(guān)鍵詞 秸稈粉碎 ; 還田; 設計; 玉米秸稈粉碎機的設計 2 ABSTRACT In recent years, due to the encouragement of national agricultural policy, China's overall agricultural situation is excellent, and corn production is also greatly improved, but the attendant problems are also a large increase in corn stalks, straw became clear the former peasant farming Headaches . Does not affect farming, sowing time, while easy effort, some farmers directly in situ burning of straw, so not only waste resources and pollute the environment. Corn stalk shredder is not to solve this problem arising. After the straw chopper shop sprinkle it in the ground, so that environmentally friendly and can change soil fertility, fertility to achieve good results. The corn stalk shredder designed primarily rely on three-point suspension with articulated tractor, pulling the machine relies on its work. Mainly by the suspension, gearbox, straw chopping mechanism and other components. Keywords： Straw chopper ; Field; Design; 玉米秸稈粉碎機的設計 3 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT .2 目 錄 .3 1引言 4 1.1玉米秸稈粉碎機設計的背景 4 1.2玉米秸稈粉碎機設計的目的及意義 4 2總體結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)的 確定 5 2.1總體結(jié)構(gòu) 5 2.2工作原理 5 2.3拖拉機的選擇 5 2.4基本參數(shù)計算以及各軸功率、轉(zhuǎn)矩分配 6 2.4.1基本參數(shù)的計算 6 2.4.2 各軸的功率分配 .6 2.4.3 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 .7 2.5玉米秸稈粉碎機主要參數(shù) 7 3傳動部分主要零件設計 8 3.1帶輪主要參數(shù)的計算和結(jié)構(gòu)的確定 8 3.1.1幾何尺寸的確定 8 3.1.2 V帶輪的材料，結(jié)構(gòu)的確定 9 3.1.3大、小動帶輪的具體尺寸 .10 3.2錐齒輪的幾何計算和說明 .10 3.2.1選定齒輪參數(shù) .10 3.2.2按齒面接觸強度進行初步設計 .10 3.2.3幾何尺寸的計算 .11 3.2.4校核齒面接觸疲勞強度 .13 3.2.5校核齒根彎曲疲勞強度 .14 3.3 軸的設計與校核 .15 3.3.1軸的材料選擇和最小直徑估算 .15 3.3.2輸入軸的結(jié)構(gòu)設計 .16 3.3.4輸出軸的結(jié)構(gòu)設計 .20 3.3.5輸出軸上的載 荷與校核 .21 4主要工作部 件的設計 .24 4.1秸稈粉碎刀輥工作原理 .24 4.2甩刀 的排列方式 .25 4.3甩刀的選擇 .25 5總 結(jié) 26 主要參考文獻 27 致 謝 .28 玉米秸稈粉碎機的設計 4 1引言 1.1玉米秸稈粉碎機設計的背景 目前，我國的秸稈開發(fā)利用主要是從三個方面來進行的：—是秸稈還田， 包括整株和粉碎還田兩種；二是作為家畜飼料，包括直接飼喂、粉碎飼喂及氨 化、青貯、微貯等處理后飼喂；三是作為相關(guān)工業(yè)原料利用，如用于造紙、制 炭、編織等。 近幾年由于國家農(nóng)業(yè)政策的鼓勵，糧食直補，農(nóng)機購機補貼等措施的實施， 使農(nóng)業(yè)機械化水平的不斷提高。我國整個農(nóng)業(yè)形勢大好， ，玉米產(chǎn)量也大幅度的 提高，但隨之出現(xiàn)的問題是玉米秸稈也大量增多，清除秸稈成了農(nóng)民種地前最 頭痛的事。為不影響農(nóng)耕，按時播種，同時又省事省力，有些農(nóng)民就直接將秸 稈就地焚燒，這樣既浪費資源又污染環(huán)境。 玉米秸稈粉碎機就是未解決這一問題而產(chǎn)生的。它是將玉米秸稈粉碎并鋪 撒在田里，這樣既環(huán)保又達到了很好的增肥效果。 我國土地面積廣闊，秸稈資源數(shù)量巨大，開發(fā)價值大，開發(fā)利用前景十分 可觀，真可謂廣闊天地，大有作為??！ 1.2玉米秸稈粉碎機設計的目的及意義 該粉碎機是將玉米秸稈粉碎并鋪撒在田里，這樣既環(huán)保又達到了很好的增 肥效果。 它是一種在玉米聯(lián)合收割機以外使用的機械，作業(yè)的對象是收獲完玉米棒 子之后，玉米秸稈還在地里，手工粉碎清理比較麻煩，它很好的彌補了這部分 需求，價格適中，適用于中小型的田地，功率也比較適中，應用范圍較廣，有 很好的使用前景。 我國農(nóng)業(yè)機械化水平相較以前有了很大的提升，但水平與國際相比還是有 很大的距離，所以作為一名學習農(nóng)業(yè)機械的學生來說還有很長的路要走，真可 謂任重道遠啊！設計玉米秸稈粉碎機只是一個簡單的開始，是對自己的一次檢 玉米秸稈粉碎機的設計 5 驗， 以后必須更加努力才行。 2總體結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)的確定 2.1總體結(jié)構(gòu) 該玉米秸稈還田 機主要由動力輸入、 變速箱、帶傳動、工 作部件秸稈粉碎機構(gòu) 等組成。采用的結(jié)構(gòu) 形式為臥式結(jié)構(gòu)，刀 軸水平配置，安裝在 刀軸上的甩刀在縱向垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。粉碎機在工作的時候，依靠三點懸掛裝置 與拖拉機后輸出軸通過萬向聯(lián)軸器相掛接，牽引著該機工作。 2.2工作原理 粉碎機的工作原理是：在該機工作時，拖拉機輸出軸傳遞的動力經(jīng)萬向節(jié)傳 遞給變速齒輪箱，齒輪箱傳遞動力到帶輪。在進行秸稈粉碎作業(yè)時，軸通過齒 輪箱、大小帶輪兩級增速后，帶動粉碎刀軸上的甩刀高速旋轉(zhuǎn)，把地上的秸稈 抓起，使之受到一次切割。當秸稈進到機箱內(nèi)后，又一次同時受到剪切、搓擦 和撕拉的作用，從而得到進一步粉碎，粉碎完后被均勻地拋撒于機后田地中， 達到還田的目的。 2.3拖拉機的選擇 配套拖拉機的選擇就是發(fā)動機的選擇，必須依靠粉碎機的要求來進行選擇。 發(fā)動機應有適當?shù)娜萘縼頋M足要求，如果所選的發(fā)動機功率太大，必然會因容 量不能充分利用而增加成本，造成功率的浪費；相反，如果容量太小，就不能 玉米秸稈粉碎機的設計 6 保證粉碎機的正常粉碎，或使發(fā)動機長期處于過載、發(fā)熱量大的工作狀態(tài)，導 致過早損壞?？紤]到功率儲備以及傳遞過程中的功率損失，所以選擇的發(fā)動機 功率必須大于粉碎機的使用功率。 家用型的玉米秸稈還田機可選擇 55~60 馬力左右中型拖拉機與其配套。 2.4基本參數(shù)計算以及各軸功率、轉(zhuǎn)矩分配 2.4.1基本參數(shù)的計算 現(xiàn)已知粉碎軸及刀軸的工作轉(zhuǎn)速是 n3=1800r/min，拖拉機輸出軸的轉(zhuǎn)速 n拖 =523r/min。 所以總的傳動比 581.01/046min/46./5235.029118/523321231????ni rinini帶 錐 錐則 帶 輪 傳 動 比的 轉(zhuǎn) 速則 軸錐 齒 輪 的 傳 動 比 2.4.2 各軸的功率分配 已知聯(lián)軸器傳動效率 ，錐齒輪 8級閉式齒輪傳動效率.90?聯(lián) 軸? ，滾動軸承的傳動效率 帶輪的傳動效率 。5.90?錐 齒 輪?.軸 承 96.0?帶 輪n 拖拉機的輸出功率 （20%用于拖拉機的行駛功率）kWP34.2%8073.0?? 軸 1的輸出功率 6.10?聯(lián) 軸 器軸 承 ? 軸 2的輸出功率 kWP2.91?錐 齒 輪軸 承 玉米秸稈粉碎機的設計 7 軸 3的輸出功率 kWP49.272?軸 承帶 輪 ? 2.4.3 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 拖拉機輸出轉(zhuǎn)矩 mNnpT????53.9024.3950拖 軸 1的輸出轉(zhuǎn)矩 n p????16.5723.9501I 軸 2的輸出轉(zhuǎn)矩 mNnpT????78.6104.9502 軸 3的輸出轉(zhuǎn)矩 n p????85.10.9503 2.5玉米秸稈粉碎機主要參數(shù) 外型尺寸(毫米) 1750×1350×1050 作業(yè)幅寬(mm) 1050 拋撒幅寬(mm) 1050 整機重量(公斤) 450 粉碎軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分) 1800 粉碎刀數(shù)(片) Y型刀 30 滾筒回轉(zhuǎn)直徑(mm) 496 切碎長度 ≤10cm 配套功率 55-60馬力 切碎合格率 ≥90% 玉米秸稈粉碎機的設計 8 3傳動部分主要零件設計 3.1帶輪主要參數(shù)的計算和結(jié)構(gòu)的確定 3.1.1幾何尺寸的確定 計算的項目 計算的內(nèi)容 計算的結(jié)果 確定計算功率 查書中帶傳動表 8-7工況系數(shù)為 1.2?AK Pca=KAP, P=27.49 Pca=KAP=1.2*27.49 Pca=32.988 選取帶型 由書上圖 8-11P ca=32.988, n3=1800r/min 選用 C帶 選取小帶輪直徑 由設計手冊初選出小帶輪直徑 dd1=224mm 大帶輪直徑 dd2=idd1, i=1.72 dd2=385.54，圓整為 400mm 帶輪帶速 1061??ndv? V1=21.11m/s；5m/sV 130m/s,合適 初選中心距 0a )(2)(7. 21021 dda??? 初選中心距 436.8 12480a 初選 =600mm0 帶初步基準長度 0dL 0214)(210)(2adddaL????? =2193.6mm0dL 帶基準長度 由表 8-2得： =2000mmd 實際中心距 0maxin 003.152ddsL????? ma56470xin? 小帶輪包角 ??????3.57a-1802-180d21?? ?10??9 玉米秸稈粉碎機的設計 9 帶的根數(shù) 由小帶輪直徑和轉(zhuǎn)速，查 8-4a得 P0 由表 8-4b查得 0p? 由表 8-5取包角系數(shù) ?K 由表 8-2取長度系數(shù) L8.0 953.170??LKkw? 帶的根數(shù) ??Lckpz?00???z=4.266z取 5 計算初拉力 查設計手冊得帶長度質(zhì)量 q=0.3kg/m2)5.2(min0)( qvFZVKPca???? =452.4N;min0)(F 應使帶的實際初拉 力 min0)(? 帶的壓軸力 2sin)(2)(1m0minFzp =3564NiPF 3.1.2 V帶輪的材料，結(jié)構(gòu)的確定 帶速 V30m/s時的帶傳動，其帶輪內(nèi)一般用 HT1500或 HT200制造，高速 時應使用鋼制造， 。由于該機帶速為 V=21.11m/s，故帶輪材料選用 HT200。 在設計帶輪結(jié)構(gòu)時，應使所選的帶輪易于制造，可以避免因制造而產(chǎn)生過 大的內(nèi)應力，重量要輕。V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式和基準直徑有關(guān)， 當帶輪基準直徑 dd300mm時，可采用輪輻式。 由上表可知，d d1=224mm；d d2=400mm，則： 小帶輪可以采用腹板式，大帶輪可以采用輪輻式 查表得：C 型 V帶輪輪槽截面尺寸： 基準寬度 bd=19mm， 基準線上槽深 hamin=4.8mm， 基準線下槽 hfmin=14.3mm， 槽間距 me5.02??，槽邊距 mf16in?， 帶輪寬度 （ —輪槽數(shù)） ， 外徑feZB)1(??Zada2?? 玉米秸稈粉碎機的設計 10 3.1.3大、小動帶輪的具體尺寸 A 小帶輪： 軸頸尺寸 d=40mm，分度圓直徑 dd1=224mm,da1=234mm, B=132mm, L=80mm,d1=80mm,C`=33mm. B 大帶輪： 軸頸尺寸 D=50mm，分度圓直徑 dd2=400mm，d a2=410mm, h1=55.43mm, h2=0.8h1=44.34mm, b1=0.4h1=22.17mm, b2=0.8b1=17.74mm, f1=0.2h1=11.086mm, f2=0.2h2=8.87mm。 3.2錐齒輪的幾何計算和說明 3.2.1選定齒輪參數(shù) 大齒輪和小齒輪材料都選為 20Cr，滲碳淬火，硬度均為 56-62HRC。齒輪 精度等級為 6級，按傳動裝置的設計方案，選擇閉式傳動直齒錐齒輪 由表查的： 齒輪接觸疲勞強度極限： MPaH150lim?? 齒輪彎曲疲勞強度極限 ： FE46li 3.2.2按齒面接觸強度進行初步設計 對于閉式的齒輪可按齒面接觸強度公式設計 查表得到公式： ??3 2211 )5.0(965HRmuKTCd????? 載荷系數(shù) K=2.4 額定轉(zhuǎn)矩 mNnpT????16.723.91I 齒數(shù)比 ； 5.046/5231u 齒寬系數(shù) ( ).0?R?3.~.R? 玉米秸稈粉碎機的設計 11 許用接觸應力 ??MPaH13509.0.lim???? 材料配對系數(shù) （兩者材料相同，均為 20Cr鋼）1mC 初算結(jié)果 ??3 222 1350.).051(.06749651?????d =148.25mm 3.2.3幾何尺寸的計算 齒數(shù)取 1245.0,2411 ???uzz 分錐角 ?43.6arctnrt? ???57.912 大端模數(shù) mzdm.6,18.64251 ??取 大端分度圓直徑 d721 齒寬中點分度圓直徑 mRm3.6)5.0(21???? 外錐距 dR.87sin1? 中錐距 Rm29.4)5.0(??? 齒寬 mbbR7,63??取 切向變?yōu)橄禂?shù) , 01tX02?t 高變位系數(shù) ? 大端齒頂高 mhxa5.6.)(211? 大端齒根高 f8.7 .)(211?? 玉米秸稈粉碎機的設計 12 大端齒頂圓直徑 mhdaa 63.89cos2152211????? 齒根角 ??1.5.rtn2f ffR? 齒頂角 ?.2fa 頂錐角 ??68.3154221??a 根錐角 ??4.221ff 冠頂距 mhdAak 092.75sin2 186.321??? 安裝距 取 （考慮到齒輪結(jié)構(gòu)情況，以及輪冠距 H的測量方便）09.86321? 輪冠距 mAHk150221?? 大端分度圓弧齒厚 Sxt0. 210.)tan(2111?? π 分度圓弦齒厚 mdS18.0)61( 3.2221??? 分度圓弦齒高 dSha79.64cos 5.221???? 當量齒數(shù) 13cs/5221zv 玉米秸稈粉碎機的設計 13 當量齒輪分度圓直徑 mdmv129.74cos/56221?? 齒寬中點齒頂高 bhaam293.5tn .21?? 當量齒輪頂圓直徑 mdamva71.8402211?? 齒寬中點模數(shù) Rm5.? 當量齒輪基圓直徑 dvb68.9cos73221??? 嚙合線長度 mg dddva vvbvavba287.5 sin2)(012221? ?????? 端面重合度 6.1cos???πmvava 3.2.4校核齒面接觸疲勞強度 強度條件： ][H?? 已知： ][)5.01(523HREHudKTZ?????? 載荷系數(shù) K=2.4 28.9MPaE 額定轉(zhuǎn)矩 mNnpT????16.5730.501I 齒數(shù)比 ； .46/231u 玉米秸稈粉碎機的設計 14 齒寬系數(shù) ( )3.0?R?3.0~25.R? a567.12MPH?算 得 ： 許用接觸應力 MPaS ZZHRvLXRXH86.134][5097.0;48.;97.;][limlim???? 即得出： ，滿足強度要求。][57.2HH?? 3.2.5校核齒根彎曲疲勞強度 （1）確定彎曲強度載荷系數(shù)： = =2.4KAVF?? 當量齒數(shù)： 13cos/54221??zv (2) 由機械設計手冊，圓錐齒輪部分可知 =2.78 =2.18 =1.548 =1.7851aFY2aFY1aSY2aSY 確定許用應力 =0.92 =0.951FNK2FNK 取安全系數(shù) =1.4S =320MPa =340MPa1FN?2FN? 由齒輪為單向運轉(zhuǎn)，按脈動循環(huán)變應力確定許用應力 玉米秸稈粉碎機的設計 15 即 = = =210MPa1F????? 1NFKS0.9234? = 2FN = =231MPa2???? .51 (3)校核彎曲強度 1F?= =1.185MPa?? 1220.5aFSRKTYbmZ??1F????? = =1.071MPa2F 211.aFSR2F 滿足彎曲強度，以上所選參數(shù)合適。 3.3 軸的設計與校核 3.3.1軸的材料選擇和最小直徑估算 根據(jù)此粉碎機的工作條件，初選軸的材料為 45鋼，調(diào)制處理。 按扭轉(zhuǎn)強度法進行最小直徑估算，即： 30nPAd? 根據(jù)機械設計手冊查的： 軸 1、軸 2各取 150? 各軸直徑的最小值為: mnpAd89.347.20min2310in1? 玉米秸稈粉碎機的設計 16 3.3.2輸入軸的結(jié)構(gòu)設計 3.3.2.1裝配方案如圖所示 3.3.2.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度： 帶輪的直徑為 200mm，齒輪的分度圓直徑為 52.5mm，第一階的長度取 55mm（留出 5mm 安裝端蓋） ，由于有兩個鍵槽，所以直徑取 24mm，根據(jù)齒輪的精度 7 級，可選用平鍵，由于靠 近軸端面與帶輪的輪轂連接，所以常選擇單圓頭平鍵 C 型，根據(jù)直徑查表 6-1 取鍵的鍵寬×鍵高 8×6，鍵長取 40mm； 校核鍵連接的強度：鍵的材料一般為鋼 許用應力 查表 6-2 MPap10][?? 鍵的工作長度 l=L-b*0.5l =41mml 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k k=0.5h k=3mm 計算擠壓強度 p?kldTp20??=30.236Mpap 沒有超過許用應力，鍵的強度滿足，所以鍵選擇 的型號的鍵4568? 第二階梯是為了裝端蓋直徑取 26mm，考慮帶輪的輪轂要與軸承端蓋有一定的距離，所以長度 取 45mm,；第三階梯的直徑根據(jù)軸承的內(nèi)徑取 30mm 與軸承相對應，初選軸承類型 6006 型 30×72×19 軸承的右端用套筒定位軸承與齒輪，長度取 40mm，套筒的長度取 19mm；第四階的 長度取小于齒輪的寬度，取 50mm,長度取 33mm；，這選擇使用平鍵，由于齒輪不在軸的兩端， 所以使用圓頭平鍵，選用 的鍵4081? 玉米秸稈粉碎機的設計 17 校核齒輪上鍵連接的強度：鍵的材料一般為鋼 許用應力 查表 6-2 MPap10][?? 鍵的工作長度 l=L-bl =30mml 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k k=0.5h k=4mm 計算擠壓強度 p?kldTp20??=22.539Mpap 沒有超過許用應力，鍵的強度滿足，所以鍵選擇 的型號的鍵4081? 第五階為了定位齒輪，可取大點 40mm，軸肩的直徑可取 36mm；第六階考慮到齒輪能夠 與中間軸上的齒輪很好的嚙合，定位右邊的軸承取 130mm，直徑取 33mm；最后，軸承與 左邊的軸承一樣配對出現(xiàn)直徑 30mm，長度取稍長與軸承的長度取 17mm。 3.3.3輸入軸上的載荷與校核 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖 作出軸的計算簡圖，查手冊得軸承的支點位置 ，20am? 因此，作為簡支梁的軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖所示。 3.3.3.1計算作用在齒輪上的力 NdTFmt 8546.132701??? 11sintaco??ar軸 向 力徑 向 力 玉米秸稈粉碎機的設計 18 1247raFN?12304arFN? 由方程 ?? 1210HtCFM???121VrCFM?? 帶入數(shù)據(jù)得： 12790650NH???1214756903650NVNV???? 計算得出： 129NHF??12845NVF? 即各彎矩分別為： 150750639.HtMm?? 72amDFdN? 1821.VNV 3.3.3.2按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（既危險截面 C）的強度。根據(jù) 機械設計手冊，查的 ，取 ，軸的計算應力為：0.6?? ????2 222357.4961.1caMTMPaW????? ? 前已選定軸的材料為 45鋼，并做調(diào)質(zhì)處理， 查得 ，因此 ，故安全。??160Pa?????1ca??? 3.3.3.3校核輸入軸的疲勞強度 其中設計安全系數(shù) 取 1.5，S 載荷 水平面 H 垂直面 V 玉米秸稈粉碎機的設計 19 支反力 1627NHF??90 18NVF??245 彎矩 M 35.HMm036.VMm 總彎矩 2226395157.V N???? 扭矩 147.TN 抗彎截面系數(shù) 3.0DW?=W3270m 抗扭截面系數(shù) 2T 54T? 彎曲應力 Mb?MPab1.8? 扭轉(zhuǎn)應力 TW??WT26.? 查表 15-1 材料選用 45 MPaB157 40???? 軸上環(huán)槽處的理論應力集中 系數(shù) 查表得 2mm 1./074?dDr 4. 8??? 軸的材料敏性系數(shù) 85.02???q 有效應力集中系數(shù) )1(????????qk 34.16??k 尺寸系數(shù) 850??? 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 9.? 表面質(zhì)量系數(shù) 2?? 綜合系數(shù) 1?????????kK54.103??K 玉米秸稈粉碎機的設計 20 碳鋼的特性系數(shù) 05.1???? 計算安全系數(shù) 21???????SKScama????? 5.18.396?caS?? 故 安全 3.3.4輸出軸的結(jié)構(gòu)設計 3.3.4.1裝配方案如圖所示 3.3.4.2 確定軸的直徑和長度： 第一、五處安裝軸承，第三階段安裝錐齒輪，第四階段安裝套筒，定位軸承；第六 階段與小帶輪相連。軸上有兩個鍵槽，最小的直徑為右端帶輪處，寬度取 72mm，安裝軸承 的直徑取 80mm，軸承選用 61016型號 ，142580? 第二階直徑取 88mm長度取 41mm， 第三階定位右邊的齒輪， 鍵選用 。 第四階安裝套筒固定齒輪，套筒的長度取 27mm。 第六階安裝軸承與帶輪相連，鍵槽選用 ，選用單圓頭平鍵。6 玉米秸稈粉碎機的設計 21 3.3.5輸出軸上的載荷與校核 3.3.5.1計算作用在齒輪上的力 NdTFmt 76.8043.622??? 11sintaco??ar軸 向 力徑 向 力 帶輪的徑向力： NdTF1628/0t2?? 兩個軸承的水平壓力： N2846 15? 3.3.5.2畫彎矩，扭矩圖 由于豎直上只有軸承的重力，所以只考慮水平面上的情況，彎矩 144000N.mm 3.3.5.3按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（既危險截面）的強度。根據(jù)上表 中的數(shù)值，查機械設計手冊，并取 ，軸的計算應力為：0.6?? ????2 2223574911caMTMPaW????? ? 前已選定軸的材料為 45鋼調(diào)質(zhì)處理， 玉米秸稈粉碎機的設計 22 查得 ，因此 ，故安全。??160MPa?????1ca??? 3.3.5.4校核軸的疲勞強度 彎矩 M 63950.HMNm?12036.VMNm? 總彎矩 22639557.V?? 扭矩 147.T 抗彎截面系數(shù) 3.0DW?340mW? 抗扭截面系數(shù) 2T 68T 彎曲應力 Mb??MPab90.41?? 扭轉(zhuǎn)應力 TW?W T65.? 查表 15-1 MPa B203571???? 軸上環(huán)槽處的理論應力集中 系數(shù) 查表 r取 2mm 1./ 074?dDr 4.8??? 軸的材料敏性系數(shù) 85.02???q 有效應力集中系數(shù) )1(????????qk 34.1 6??k 尺寸系數(shù) 850??? 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 9.? 玉米秸稈粉碎機的設計 23 表面質(zhì)量系數(shù)附圖 92.0???? 綜合系數(shù) 1?????? ???kK542.13??K 碳鋼的特性系數(shù) 0.???? 計算安全系數(shù) 21???? ???SKScama????? 5.186937.??caS?? 故 安全 4主要工作部件的設計 4.1秸稈粉碎刀輥工作原理 玉米秸稈首先被拖拉機前橫梁推斜，機組再行進一段距離后，秸稈還田機 橫梁 A 點就抵住玉米秸稈，由于拖拉機的地隙高于秸稈還田機的喂入口高度， 玉米秸稈粉碎機的設計 24 A 點起一定的支承作用，這時甩刀砍切秸稈比在純無支承狀態(tài)砍切要好一些。 目前，秸稈還田機基本都是采用錘爪、彎刀等以高速砍、切、撞、搓、撕 的方式將玉米秸稈直接粉碎還田。粉碎工作部件的旋轉(zhuǎn)方向與機具前進方向相 反， 粉碎部件是該機的核心工作部件。粉碎刀輥的轉(zhuǎn)速、甩刀的配制方式及數(shù)量 是直接影響秸稈粉碎性能的主要參數(shù)。甩刀數(shù)量越多,甩刀的線速度越大。對秸 稈的粉碎效果越好。 考慮動力的匹配以及作業(yè)的安全性, 選用了臥式結(jié)構(gòu)。20 把錘爪式甩刀按 螺旋線均勻分布在刀軸上。刀盤回轉(zhuǎn)直徑 D=512mm；刀軸轉(zhuǎn)速 n=1800r/min；甩 刀的最大線速度 v=40m/s。 4.2甩刀的排列方式 甩刀的排列方式會對刀輥轉(zhuǎn)動時的平衡、物料在粉碎室內(nèi)的分布狀態(tài)等有 著極大的影響。因此，甩刀在刀輥上的排列方式，應將物料在粉碎室寬度內(nèi)分 布的均勻，不會向一側(cè)推移，并且有利于轉(zhuǎn)軸保持動平衡。 玉米秸稈粉碎機的設計 25 常見的排列方式有螺旋線的排列、對稱式排列、交錯平衡式排列等三種方 式。 本機選用螺旋線式排列方式。 4.3甩刀的選擇 （1）甩刀的刀型 甩刀的刀型選擇的是 Y型刀，它的優(yōu)點是消除了或者緩解了甩刀拐角處的 集中應力；刀片的功率消耗小，Y 型刀是斜粉碎切動秸稈，所以到達了省力的 效果。從現(xiàn)在來看，大多數(shù)秸稈還田機都會采用這種刀型。 （2）甩刀的材料 考慮到甩刀的工作環(huán)境惡劣，常常和秸稈、泥土等接觸，需要有很強的耐 磨性和抗沖擊韌性。 所以，考慮以上因素，本機選用 20CrMnTi。 5總 結(jié) 在做畢業(yè)設計的半年來，從開始的無從下手，通過上圖書館查 書，上網(wǎng)查資料，向老師、同學請教，漸漸地有了大致框架，再到 玉米秸稈粉碎機的設計 26 后來又遇到了難題，做不下去了，種種問題，再慢慢的融入其中， 找到門路。其實是關(guān)鍵是心態(tài)，調(diào)整好自己很重要，心態(tài)好了，就 都順利了。 通過此次做畢業(yè)設計，對大學四年的總體知識進行了的梳理和 檢驗，讓自己重新認識了自己，發(fā)現(xiàn)了以前知識學習的不足與盲點。 繼而去彌補不足與缺憾，從而提升自己。 此設計由于本人水平有限，設計當中難免會有一些錯誤和不足， 還望查看的老師，同學們批評指正。 主要參考文獻 [1] 鄭文偉，吳克堅.機械原理（第七版）.北京：高等教育出版社.2011 [2] 濮良貴,紀名剛.機械設計（第八版）. 北京：高等教育出版社.2012 玉米秸稈粉碎機的設計 27 [3] 涂建平，徐雪紅，夏忠義．秸稈還田機刀片及刀片優(yōu)化排列的研究．農(nóng)機 化研究，2003，(2)：102—104． [3] 王大康，盧頌峰.機械設計課程設計. 北京工業(yè)大學出版社.2000 [4] 吳宗澤.機械設計實用手冊.化學工業(yè)出版社.1999 [5] 李艷.多功能玉米秸稈還田機的研制.山東農(nóng)業(yè)大學碩士論文.2007 [6] 姬江濤，李慶軍，蔡葦．甩刀布置對莖桿切碎還田機振動得影響分析 [J]．農(nóng)機化研究，2003，(2)：63—64． [7] 劉世祥.秸稈粉碎還田機的正確使用及操作要點.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 2012年第 11 期：53-54 [8] 陳小兵，陳巧敏.我國機械化秸稈還田技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．農(nóng)業(yè)機械， 2000，(4)：14—15． [9] 張銀霞,曾憲陽. 秸稈粉碎滅茬還田機的試驗研究.河南農(nóng)業(yè)大學學報 2002 年 6月第二期 [10] 王勇,周魯進.玉米秸稈粉碎還田技術(shù) .《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》2009 年第 20 期 [11] 李寶筏 .農(nóng)業(yè)機械學. 中國農(nóng)業(yè)出版社 .2003 [12] 沈再春 .農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備 . 中國農(nóng)業(yè)出版社 . 2013 [13] 李艷等 .新型玉米滅茬旋耕機的設計.農(nóng)機化研究.2007 致 謝 首先要感謝的是我的指導老師肖老師，沒有她的積極鼓勵和悉 玉米秸稈粉碎機的設計 28 心指導，設計不可能這么順利完成。在這設計的半年來，無論是在 學習上還是在生活上，自己都得到了很大的提升，對大學四年的總 體知識進行了的梳理和檢驗，讓自己重新認識了自己，發(fā)現(xiàn)了以前 知識學習的不足與盲點。 感謝同學、室友的支持與幫助。 感謝在學校四年里，所有的任課老師對我的悉心教導，感謝學 校對我的培養(yǎng)，感謝哪些無私幫助過我的所有同學、朋友們。謝謝。 感謝我的父母、親人們一直以來無微不至的關(guān)心和照顧。 祝愿你們身體健康，工作順利，生活的永遠幸福、快樂。 畢業(yè)設計題目 玉米秸稈粉碎機的設計,,答辯人： 江西農(nóng)業(yè)大學工學院 農(nóng)機1001班 劉陽 學號20100987,1、總體結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)的確定 2、傳動部分主要零件設計 3、主要工作部件的設計 4、致 謝,該玉米秸稈機主要由動力輸入1、變速箱2、帶傳動3、工作部件秸稈粉碎機構(gòu)5等組成。 采用臥式結(jié)構(gòu)，刀軸呈橫向水平配置，安裝在刀軸上的甩刀在縱向垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。,總體結(jié)構(gòu),工作原理,還田機的工作原理為： 在該機工作時，拖拉機輸出軸傳遞的動力經(jīng)萬向節(jié)傳遞給變 速箱，變速箱內(nèi)分兩軸傳遞動力。 在進行秸稈粉碎及滅茬復合作業(yè)時，軸經(jīng)變速箱、帶輪兩級增速后，帶動粉碎滾筒上的甩刀高速旋轉(zhuǎn)，將地上的秸稈抓起，使之受到一次切割。當秸稈進時，又一次受到剪切、搓擦和撕拉的作用，得到進一步粉碎，并被均勻地拋撒于機后。,拖拉機的選擇 1、選用原則 配套拖拉機的選擇即是發(fā)動機的選擇，必須依靠工作機的要求來進行。發(fā)動機應有適當?shù)膫溆萌萘?，如選發(fā)動機的功率過大，必然會因容量未能充分利用而增加成本，造成浪費； 相反，容量過小，則不能保證機具的正常工作，或使發(fā)動機長期過載、發(fā)熱量大而過早損壞?？紤]到功率儲備，并且傳遞過程中有功率損失，所以選擇的發(fā)動機功率必須大于機具的使用功率。 2、選用 家用型的玉米秸稈還田機可選擇 55~60 馬力左右中型拖拉機與其配套。,拖拉機的輸出功率 （20%用于拖拉機的行駛功率）,基本參數(shù)的計算,現(xiàn)已知粉碎軸及刀軸的工作轉(zhuǎn)速是 n3=1800r/min， 拖拉機輸出軸的轉(zhuǎn)速 n拖 =523r/min。 所以總的傳動比,懸掛方式： 采用三點式，后懸掛,玉米秸稈粉碎機主要參數(shù),動力傳動過程,粉碎機懸掛在拖拉機上，通過如圖的拖拉機動力輸出部分，由萬向聯(lián)軸器將其與變速箱的輸入軸相連,錐齒輪變速箱內(nèi)部結(jié)構(gòu),也就是與軸1（如圖所示）相連， 齒輪箱里通過一對圓柱錐齒輪，變向，加速 將動力傳到帶輪上（如圖5）,動力傳到大帶輪（如圖5）后，由5根V帶將其與小帶輪（7）連接，并再次加速， 達到刀軸粉碎所需的轉(zhuǎn)速n3=1800r/min,主要工作部分,秸稈粉碎刀輥工作原理 玉米秸稈首先被拖拉機前橫梁推斜，機組再行進一段距離后，秸稈還田機橫梁 A 點就抵住玉米秸稈，由于拖拉機的地隙高于秸稈還田機的喂入口高度，A 點起一定的支承作用，這時甩刀砍切秸稈比在純無支承狀態(tài)砍切要好一些。,甩刀的排列方式 甩刀的排列方式會對刀輥轉(zhuǎn)動時的平衡、物料在粉碎室內(nèi)的分布狀態(tài)等有著極大的影響。因此，甩刀在刀輥上的排列方式，應將物料在粉碎室寬度內(nèi)分布的均勻，不會向一側(cè)推移，并且有利于轉(zhuǎn)軸保持動平衡。 常見的排列方式有螺旋線的排列、對稱式排列、交錯平衡式排列等三種方式。 本機選用螺旋線式排列方式。,甩刀的刀型 甩刀的刀型選擇的是Y型刀， 它的優(yōu)點是消除了或者緩解了甩刀拐角處的集中應力；刀片的功率消耗小，Y型刀是斜粉碎切動秸稈，所以到達了省力的效果。從現(xiàn)在來看，大多數(shù)秸稈還田機都會采用這種刀型。,輔助件,限深輪,作用是調(diào)整機體與地面的高度，防止其切割土地,結(jié)束！ 謝謝觀看！,