旋耕滅茬機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計摘 要機械旋耕滅茬技術(shù)是對傳統(tǒng)的耕作技術(shù) 機械翻、 耙、壓耕作模式的重大改革。 它是利用旋耕機、滅茬機、聯(lián)合整地機與其配套的拖拉機所進行的一次性耕地作業(yè)技 術(shù)?，F(xiàn)在對于地上秸稈的還田技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。但對于根茬，尤其是對玉米根茬的 處理。依然是困擾廣大農(nóng)民的一大難題。旋耕滅茬機總體及側(cè)邊傳動裝置設(shè)計，來源于生產(chǎn)實際。本設(shè)計主要是在普通臥 式旋耕機的基礎(chǔ)上改進設(shè)計，使之既能旋耕又能滅薦，以實現(xiàn)一機多用。設(shè)計的主要內(nèi) 容為：總體方案從確定、滅茬狀態(tài)總裝配圖，設(shè)計側(cè)邊或中間齒輪傳動裝置及刀輥軸。通過改進設(shè)計，增加刀輥軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。在工作時，通過適當(dāng)?shù)牟鹦逗透难b， 就可實現(xiàn)不同功能的作業(yè)，以達到一機多能的目的。旋耕滅茬積及總體側(cè)邊轉(zhuǎn)動裝置 的設(shè)計解決了現(xiàn)有旋耕機只能旋耕不能滅茬而滅茬機又只能滅茬不能旋耕的問題。關(guān)鍵詞：滅茬機；旋耕機；側(cè)邊傳動裝置；刀輥軸；壓耕1黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計ABSTRACTRotary Tillage Stubble Cleaner .The traditional farming, machinery, farming, the double major reform mode. It is MieCha machine, using rototiller, matched machine joint preparati on of a on e-time tractor cultivated tech niq ue. Now the straw returni ng to earth have sophisticated tech no logy. But for the root, especially for the treatme nt of corn crop root. Farmers are still a problemDesign subject rotary tillage stubble cleaner overall for Model and transmission device design by the side, stem from production reality. Is it is it design to improve on the basis of ordinary horiz on tal rotary tillage machi ne main ly to desig n orig in ally, make their can rotary tillage can is it recommend to kill also , in order to realize one machine multi-purpose. The main content desig ned is: Overall con ceptual desig n , draw ing the state job gen eral draw ing of the stubble-clea ning , desig ning by the side or middle gear system and one one hun dred sheets of rollers axle .Desig n through impro ving, in crease the rotati onal speed of the axle of one one hun dred sheetsof rollers and cha nge directi on. While work ing, through proper disma ntleme nt and repack ing , can realize the homework of differe nt functions , in order to be up to a mach ine multi-f unctional purpose .Can only solve rotary tillage not existing of rotary tillage of stubble-cleaning of realizatio ns of subject but stubble clea ner can only stubble-clea ning can problem of rotary tillage. This subject is novel and practical, there is greater improvement technically , have very great market prospects.Keywords: Rotary Tillage ； Stubble Cleaner ; Transmission Device By The Side; Axle OfOne Hundred Sheets Of Rollers Pressure Tillage.2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計摘要 IAbstract n第1章緒論 11.1旋耕滅茬機理論和意義 11.2旋耕滅茬機的現(xiàn)狀 2第2章旋耕滅茬機總體傳動方案的確定 42.1旋耕滅茬機總體傳動方案的擬定 42.2旋耕滅茬機總體傳動方案的選擇 42.3方案對比分析 62.4本章小結(jié) 7第3章旋耕滅茬機總體運動計算83.1旋耕滅茬機總體傳動組成 83.2旋耕滅茬機總體動力計算 83.3旋耕滅茬機總體動力分配 93.4本章小結(jié) 11第4章主要零件的強度校核 124.1直齒圓柱齒輪的強度計算 124.1.1直齒圓柱齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇 124.1.2直齒圓柱齒輪的主要強度的計算 124.1.3第一對直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)的計算 144.1.4第二對直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)的計算 164.1.5錐齒輪的參數(shù)計算 174.2軸的選擇及計算 224.2.1第II軸的設(shè)計及校核 224.2.2第IV軸的設(shè)計及校核 254.3軸承的選擇 314.3.1第II軸上的軸承壽命計算 314.3.2第V軸上的軸承壽命計算 314.4本章小結(jié) 32結(jié)論 33參考文獻 34致謝 35側(cè)邊箱萍M111 O大椎齒耗姫 AutoCAD 團惠76 KB梨婦刀軸蚯WtoCAB團形8T KBZ成應(yīng)圖形249 KJ右側(cè)板 和曲矗圖形62 O直齒圓柱齒fA2 皿式AD圖形59 KB中司瑚據(jù)AutoCAD 圖形52 KB襦要園錄Hicrosof i TqqrA 9.酯KB沒計說明弔（論立）Mi cros aft Word. S.919 KE5黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第1章緒論1.1旋耕滅茬機理論和意義旋耕滅茬機主要來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。我國大部分農(nóng)田由于長時間以來耕作方 式單一，使土壤底部形成了堅硬的犁底層， 加之多年不施用農(nóng)家肥，以及大量使用化 肥和農(nóng)藥，造成了土壤的污染。致使我國土地的有機質(zhì)逐年下降，農(nóng)作物減產(chǎn)或產(chǎn)量 不穩(wěn)。不利于可持續(xù)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。而根茬還田是土壤有機質(zhì)的主要來源之 一，對于調(diào)節(jié)土壤有機質(zhì)的平衡，改善土壤腐殖質(zhì)的組成狀況和建立良好的農(nóng)業(yè)生態(tài) 系統(tǒng)都具有重要的理論和現(xiàn)實意義。機械旋耕滅茬技術(shù)是對傳統(tǒng)的耕作技術(shù) 機械翻、 耙、壓耕作模式的重大改革。 它是利用旋耕機、滅茬機、聯(lián)合整地機與其配套的拖拉機所進行的一次性耕地作業(yè)技 術(shù)?，F(xiàn)在對于地上秸稈的還田技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。但對于根茬，尤其是對玉米根茬的 處理,依然是困擾廣大農(nóng)民的一大難題。 玉米作為我國主要糧食作物。種植范圍廣，產(chǎn) 量大，僅山東省就有近267萬h卅。但目前機械化水平仍然比較低。玉米根茬的莖稈直 徑約2226mm,留茬高度約100mm主根地表下沉深度5060mm，各層的次生根和根 須在地表下呈燈籠狀分布。最大橫截面處直徑200250mm。粗大而結(jié)實的根茬位于耕 作層中，直接進行旋耕碎土作業(yè)時，根茬難以切斷，而且易纏繞旋耕機刀軸；播種作 業(yè)時，開溝器遇根茬易發(fā)生堵塞，嚴(yán)重時無法正常作業(yè)。傳統(tǒng)上為了解決這一問題 ，大 多采用人工刨除的方法將玉米根茬清理出農(nóng)田。這種方式不僅費時費力，而且嚴(yán)重浪 費資源。據(jù)資料顯示：玉米根茬干物質(zhì)中有機質(zhì)含量高達 75%85 %，養(yǎng)料豐富。其 中含氮0. 75%、磷0. 60%、鉀0. 9%。若每公頃還田的根茬干物質(zhì)為1200kg，則相 當(dāng)于施含5%的優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥19. 5 to20世紀(jì)80年代末以來。我國農(nóng)機工作者在引進國外農(nóng)業(yè)科研成果的基礎(chǔ)上自主研 究開發(fā)出多種類型的秸稈還田機。這類機械多利用高速旋轉(zhuǎn)的甩刀逆向切斷莖稈，莖 稈不斷撞擊罩板，并多次受到切割破碎，碎莖稈在刀輥上部甩出。玉米秸稈粗而脆， 剛度較強，粉碎這類秸稈采用打擊與切割相結(jié)合的方式。目前大多數(shù)玉米秸稈粉碎機 的甩刀都采用斜切式L型，利用滑切作用可以減少30%40%的切割阻力。對于細軟的 小麥、水稻秸稈，采用有支承切割較好，且刀刃要求鋒利。錘爪式甩刀主要用于大中 型粉碎機具上。據(jù)不完全統(tǒng)計，近10年來全國推廣應(yīng)用的根茬處理復(fù)合作業(yè)機具有 10 多種，主要生產(chǎn)地為吉林、河北、黑龍江、山東等省。單一的根茬處理是將大田作物 的根茬粉碎后直接均勻混拌于100m m的耕層中，達到播前整地要求，這種處理也稱滅 茬作業(yè)。根茬處理復(fù)合作業(yè)是指在碎茬的同時完成其他作業(yè)要求，如粉碎地上秸稈、 深旋耕及播種等。由于復(fù)合作業(yè)能減少拖拉機對土壤的壓實和動力消耗，因而應(yīng)用更 加廣泛?，F(xiàn)有的各種機具按作業(yè)模式可大致分為滅茬機、旋耕機、旋耕滅茬機、深松 旋耕滅茬機以及聯(lián)合整地機等。1.2旋耕滅茬機現(xiàn)狀我國北方旱作地區(qū)已推廣的玉米秸稈及根茬粉碎還田技術(shù)是將地上秸稈粉碎，再 用旋耕機深旋翻，將碎秸稈和殘茬翻埋到土層中。在破茬作業(yè)中，旋耕機的深旋翻是 為了使土壤能完全掩埋秸稈，但根茬并未完全被切碎，一部分根須與土壤粘附在一起 的根茬翻到地表，反而增加了播種作業(yè)的難度。由于碎茬和碎土對刀軸轉(zhuǎn)速、刀片形 狀的要求不同，故旋耕滅茬機具應(yīng)采用雙刀軸旋轉(zhuǎn)作業(yè)。前軸刀片破碎根茬，深度 50mm（約為玉米主根地下深度）；后軸刀片旋耕碎土，并對部分根茬2次破碎，深度100 120mm。雙刀軸確能滿足茬和土的不同切碎要求但結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜。正轉(zhuǎn)旋耕滅 茬機由于受到旋轉(zhuǎn)方向及結(jié)構(gòu)的限制，覆蓋性能差。試驗表明：當(dāng)秸稈留茬為300400mm時，正轉(zhuǎn)旋耕滅茬機作業(yè)后的植被覆蓋率僅為 40%。這給秸稈還田的新農(nóng)藝帶 來了不良影響，致使許多農(nóng)戶放火燒秸，造成大量有機肥的浪費。反轉(zhuǎn)旋耕滅茬機是 近年來投入使用的一種新機具，其刀輥旋轉(zhuǎn)方向與拖拉機驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)方向相反，從耕 底層將留茬和土壤一起通過刀輥和罩殼間隙拋向后方，經(jīng)擋草柵欄分離后，留茬的絕 大部分在柵欄前落地，被擊碎的土塊通過柵欄碰到罩殼后再覆蓋在留茬上，達到埋茬 的目的。同時土塊按上粗下細的順序依次覆蓋在留茬上，分層顯著，透氣性好，并且 不擾亂土層，滿足農(nóng)藝要求。因此今后的旋耕滅茬機械應(yīng)向雙軸、反轉(zhuǎn)的復(fù)合作業(yè)機 械方向發(fā)展。我國與大中型拖拉機配套的旋耕滅茬機保有量有 15萬臺，與手扶拖拉機與小四輪拖 拉機配套的旋耕機約有200萬臺，旋耕機在南方水稻生產(chǎn)機械化應(yīng)用中已占80%的比例，北方的水稻生產(chǎn)、蔬菜種植和旱地滅茬整地也廣泛采用了旋耕機械。近年來，我 國北方進行種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力推行旱改水，水稻種植面積迅速增加，擴大了對旋 耕機械的市場需求。旋耕滅茬機的發(fā)展至今已有150多年的歷史，最初在英、美國家由3-4kW內(nèi)燃機 驅(qū)動，主要用于庭園耕作，直到 L型旋耕刀研制成功后，旋耕機才進入大田作業(yè)。20世紀(jì)初，日本從歐洲引進旱田旋耕機后，經(jīng)過大量的試驗研究工作，研制出適用于水 田耕作要求的彎刀，解決了刀齒和刀軸的纏草問題，旋耕機得到了迅速發(fā)展。孟加拉國2000年水稻收獲面積為1070萬h怦。農(nóng)業(yè)機械發(fā)展才剛剛起步，目前 只有部分灌溉和耕種設(shè)備實現(xiàn)了機械作業(yè)?？紤]其種植方式和耕地大小，對各種型號的旋耕機需求非常大，其進行了自發(fā)研究但在很大層度上不能滿足國內(nèi)的需求。旋耕滅茬機可與3340.4kw（4550馬力）級各型號拖拉機配套。在一臺主機上只 需拆裝少量零部件，就能進行旋耕、滅茬、條播、化肥深施等多種農(nóng)田作業(yè)。該機具主要適用于埋青、秸桿還田式在大中型聯(lián)合收割機作業(yè)后的稻麥高留茬的 田塊上進行反轉(zhuǎn)滅茬、正轉(zhuǎn)旋耕、三麥條播、與半精量播種、化肥深施等多種農(nóng)田作 業(yè)。我在本設(shè)計中研究旋耕機的主要內(nèi)容：（1）參與總體方案設(shè)計，繪制滅茬機工作總圖，設(shè)計左右支臂、第二動力軸及有關(guān) 軸承座等。（2）拖拉機佩帶旋耕機滅茬機作業(yè)，使用13檔前進速度，其中旋耕機滅茬時使 用12檔，旋耕時使用3檔；（3）刀棍轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)：200r/min左右（旋耕）400500r/min（破垡）反轉(zhuǎn)：200r/min左右（埋青 滅茬） 最大設(shè)計耕深14cm，根據(jù)同類旋耕機類比，設(shè)計寬幅為 1.61.7m。本課題擬解決的問題是通過改進設(shè)計，增加刀輥軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。在工作時，通 過適當(dāng)?shù)牟鹦逗透难b，就可實現(xiàn)不同功能的作業(yè)，以達到一機多能的目的。當(dāng)需要旋 耕時，采用200r/min左右的正旋作業(yè)；當(dāng)需要破垡和水田耕整時，采用500r/min左右的正旋作業(yè)；當(dāng)需要埋青和滅茬時，采用200r/min左右的反旋作業(yè)；本課題的實現(xiàn)解決了現(xiàn)有旋耕機只能旋耕不能滅茬而滅茬機又只能滅茬不能旋耕的問題。8黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第2章旋耕滅茬機總體方案的確定2.1旋耕滅茬機總體傳動方案的擬定旋耕滅薦機狀態(tài)動力為36.75KW（約50馬力），動力由拖拉機動力輸出，軸經(jīng)一對 圓錐齒輪和側(cè)邊圓柱齒輪帶動。設(shè)計的旋耕滅茬方案滿足如下性能、性質(zhì)參數(shù)要求如 下： 刀軸轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)：200r/min左右（旋耕） 500r/min左右（破垡）反轉(zhuǎn)：200 r/min左右（埋青 滅茬） 設(shè)計耕深14cm （最大設(shè)計耕深） 工作幅寬1.6m 技術(shù)：（1）旋耕滅茬機與拖拉機采用三點懸掛聯(lián)接，作業(yè)時萬向傳動軸偏置角度不得大于15,田間過埂刀端離地高度150250mm此時萬向傳動軸角度不得大于 30 切斷動力后，旋耕滅茬機最大提升高度達刀端離地250mn以上。（2）要求旋耕、滅茬作業(yè)能覆蓋拖拉機輪轍，當(dāng)幅寬小于拖拉機輪距外緣時， 可采用偏配置。（3）要求結(jié)構(gòu)簡單可靠，保證各項性能指標(biāo)。（4）設(shè)計時考慮加工工藝性和裝配工藝性，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降低 制造成本。2.2旋耕滅茬機總傳動方案的選擇為了使設(shè)計的施耕機既能滿足多項指標(biāo)，又能結(jié)構(gòu)合理，造價低，在市場上具有 一定的先進性為此擬定二套方案對此進行分析：萬案1圖2.1傳動方案一正轉(zhuǎn)動力由拖拉機動力輸出軸經(jīng)一對圓錐齒和一組四級齒輪帶動刀軸旋耕，此種方案 的工作特色：最后一級動力由中間齒輪傳動，兩邊由側(cè)板支撐，高低檔轉(zhuǎn)速通過撥擋實現(xiàn)，正 反轉(zhuǎn)通過調(diào)整圓錐齒輪的嚙合方向來實現(xiàn)。（此方法的對稱性較好，剛性高，強度高 但在中間齒輪的底下會出現(xiàn)漏耕土壤的現(xiàn)象，需要增加一個部件才能解決此現(xiàn)象）采 用拔檔變速，操作較為方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。（見圖2.1圖2.2）圖2.2傳動方案一反轉(zhuǎn)10黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計萬案211黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計圖2.4傳動方案二反轉(zhuǎn)動力從拖拉機輸出軸輸出，經(jīng)一對圓錐齒輪和一組圓柱齒輪傳動帶動刀軸旋耕，第二軸到刀軸的傳動用側(cè)邊齒輪來實現(xiàn)，正反轉(zhuǎn)的實現(xiàn)通過調(diào)整圓錐齒輪的嚙合方向,高低速的實現(xiàn)通過對調(diào)側(cè)齒輪箱的高低速齒輪方向，圖2.3為正轉(zhuǎn)，圖2.4為反轉(zhuǎn)。2.3方案對比分析方案1、兩端平衡，受力勻稱，剛性好，但在中間齒輪的底下出現(xiàn)漏耕土壤，需 增設(shè)其它部件以耕除漏耕土壤，采用撥擋變速，操作較好方便，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造 價高。方案2、采用側(cè)邊傳動，平衡性較差，一般用偏置，剛性較差，但無需要加漏耕 裝置，結(jié)構(gòu)簡單，通過拆下側(cè)邊齒輪，然后調(diào)頭安裝以達到變速的目的，簡單，操作 不是很方便，農(nóng)機機械不是交通工具，需要經(jīng)常變速和換向。農(nóng)機機械的使用常常一季節(jié)只使用一個作業(yè)項目，不需要經(jīng)常拆裝。方案2比方案1結(jié)構(gòu)簡單、造價低，方案2更切合實際的需要，所以方案2為選用方案。2.4本章小結(jié)本章主要對旋耕滅茬機的傳動方案進行設(shè)計，對其在滿足使用功能的前提下考慮 經(jīng)濟性最終確定方案，提供了理論依據(jù)，確保了下一步 過程的順利，使我們能夠更好 的設(shè)計傳動部件。12黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第3章旋耕滅茬機總體運動計算3.1旋耕滅茬機總體傳動組成由農(nóng)用機提供動力源通過I軸傳遞，再經(jīng)直齒錐齒輪 乙、Z2改變運動方向，再 由U軸的傳遞至側(cè)箱體中，由Z3、Z4、Z5傳遞到齒輪Z6再由V軸帶動刀具實現(xiàn)旋耕、 滅茬功能。其中Z3采用較小的齒數(shù)，為了減小側(cè)齒輪外徑尺寸，以盡可能增加齒刀的耕作深 度。隋輪齒數(shù)Z4、Z5的齒數(shù)待總體結(jié)構(gòu)尺寸確定后再定，任務(wù)書要求，按照方案2的傳動路線，故萬向節(jié)計算傳動比，分配和各軸的軌跡，參數(shù)如表3.1、3.2所示。表3.1齒數(shù)、轉(zhuǎn)速與傳動比軸次I軸n軸川軸"軸V軸齒數(shù)Z1Z2Z3Z4Z5Z6143015暫不定暫不定22傳動比2.141.47總傳動比3.15轉(zhuǎn)速r/mi n734343233表3.2齒數(shù)、轉(zhuǎn)速與傳動比軸次I軸n軸川軸W軸V軸齒數(shù)Z1Z2Z3Z4Z5Z6143022暫不定暫不定15傳動比2.140.68總傳動比1.46轉(zhuǎn)速r/min7343435043.2旋耕滅茬機總體動力計算旋耕滅茬機在動轉(zhuǎn)、旋耕和反轉(zhuǎn)滅茬時，消耗功率最大，而在水田作業(yè)和存垡作業(yè)時消耗的功率較小，也就是說，設(shè)在低速檔作業(yè)時，消耗的功能較大，在高速當(dāng)時, 消耗的功率較小，因此，動力計算只需要對低速傳動計算，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)都是低速運動 路線傳動比一樣，不同的只是方向相反，故我只按其中一種情況進行計算。各傳動副效率圓錐齒輪傳動n=0.96圓柱齒輪n=0.96滾柱軸承n=0.98球軸承n=0.99萬向節(jié)n=0.963.3旋耕滅茬機總體動力分配拖拉機動力輸出軸的額定輸出功率： 根據(jù)有關(guān)資料和經(jīng)驗估算，其額定輸出功率為：P 額=0.8 N 發(fā)(3.1)=29.40KW n=734r/m in第一軸及小錐齒輪Z的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩：(3.2)Pi=R , 240 0.98 0.9627.66 KWn1=734 r/minTi=9.55X 106旦ni(3.3)14黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計6 27.6659.55 103.6 10 N?mm734Pz1=R 327.66 0.98 27.1 KWn Z1=734r/minTz1=T13 3.6 105 0.98 3.53 106 N?mm(3.4)大錐齒輪Z2的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩為：Pz2=Pz1 227.1 0.9626.55 KW#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計15黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計Z1n z2= nz1Z273414 343r/min30TZ2=9.55 10逹9.5510626557.39 105 N mm343(3.5)第二軸的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩為:pn=Fh 326.02 KW(3.6 )n=n Z2=343r/m in6 PTn =9.55 109.55nz10626027.24 105 N mm343(3.7)第二軸Z3齒輪功率、轉(zhuǎn)速和扭矩為:Pz3= pn =26.02KWnz3=n” =343r/m inTz3=T n =7.24 X06 Nmm第川軸Z4齒輪功率Pz4=Pz3226.02 0.9624.96KW第川軸（惰輪軸）不傳遞扭矩,故不校核:第W軸Z5齒輪功率Pz5=Pz4224.98 0.9623.98KW第W軸（惰輪軸）的傳遞扭矩,故不校核刀軸z6齒輪功率、轉(zhuǎn)速和扭矩為:Z6=Pz5423.98 0.99 0.9622.79KW(3.8 )Z6nz3玉 233r/minZ6TZ6 9.55106 T66 津 106霧 9.3 嘰？(3.9)刀軸的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩為:16黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計P Pz6 22.79KWnD nz6 233r/mi n5TTz6 9.3 10 N?mm表3.3各軸扭矩、轉(zhuǎn)速、功率軸次動力I軸n軸川軸"軸刀軸輸出軸軸Z1軸Z2Z3Z4Z5軸Z6P功率（KW29.427.6627.126.0226.5526.0224.9823.9822.7922.79N轉(zhuǎn)速734734734343343343233233(r/mi n )T扭矩3.6 >103.53 >7.24 >7.39 >7.24 >7.5 >09.5 >0(Nmn)5510510105105553.4本章小結(jié)本章主要根據(jù)功能要求，計算總動力輸入，計算總傳動比及合理分配各級傳動比 進一步通過計算分配各軸功率。計算個軸扭矩和轉(zhuǎn)速。為設(shè)計各主要傳動部件提供理 論。17黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計18黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第4章主要零件的強度校核4.1直齒圓柱齒輪的強度計算4.1.1直齒圓柱齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇根據(jù)同類型結(jié)構(gòu)，大小齒輪構(gòu)造選用5662HR（齒輪精度用8級，輪齒表面粗糙度為硬齒面閉式傳動，失效形式為點蝕20CrMnTi表面滲碳后淬火,Ra1.6Z3=15Z4=23i=Z323151.534.1.2直齒圓柱齒輪的主要強度的計算設(shè)計準(zhǔn)則：按齒輪齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度校核;按齒面接觸疲勞強度設(shè)計；du 3ZhZeZ2KT116 p T1 9.55 1069.55n選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為：10626027.24 105N mm343硬度選用（4.1）（4.2）（4.3）H1lim 1500MPaH 2lim1500MPa選取材料的彎曲勞極限應(yīng)力為:F1lim450MPaF2lim450MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NN160門&603438 2 5008.27 107(4.5)計算得1.530.38Ze189.8 . MPa19黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計20黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計接觸疲勞壽命系數(shù)Zh7.242.5510 N mm則 N2 N18.2713 5.63 107(4.6)Zni=1Zn2=1彎曲疲勞壽命系數(shù) YN1=YN2=1查得接觸疲勞安全系數(shù)SHmin = 1,彎曲疲勞安全系數(shù)SHmin = 1.4,又 Yst=2.0,試選求許用接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力;H1H2F1F2d1tZhZeZ2KT1V1取:Kt=1.3;H1limSH minH2|mSH minZ N1Z N2F 1limYSTSf minYN1F 2lim YST vYn2SF min60Z1V110015001.115001.14501.4450 21.42.5 189.8 0.9136492.99 mmd1 n11000936000015 1.0.25Kv=1.03Ka=1.351.11， K 1.11364 MPa1364 MPa1643MPa1643 MPa2 1.3 1.53 10.381.53嗎.67(4.7)(4.8)(4.9)(4.10)(4.11)(4.12)21黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計Kh KA Kv K K 1.35 1.03 1.11 1.1 1.70(4.13)22黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計修正d1d1t9.3 1.09101.7 mm(4.14)#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計m d1Z101.715 6.78 mm(4.15)取得標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=7m;因為要確保耕深，提高承載能力所以選擇了 15齒，而為加工不產(chǎn)生根切的最少齒 數(shù)為17,我選擇小齒輪齒數(shù)為15,小于最小根切數(shù)，因而15齒的齒輪加工時一定會 產(chǎn)生根切，所以小齒輪要用變位齒輪(正變位)。4.1.3第一對直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)的計算查表12.7得 總變位X=0.80mm分度圓直徑d3Z3m157105 mmd4Z4m237161mm壓力角20嚙合角sin21X3X4-tansin根據(jù)類比得X?=0.28mmX 4=0.52mm乙Z220.937中心距變動系數(shù)y 互Z -C0S12 cos 15 23 cos20 .1 2cos20.9370.116y xy 0.8 0.1160.684 mm中心距a a ym 133.812 mm齒咼變動系數(shù)齒數(shù)比節(jié)圓直徑d4d31.53105160.97 mm齒頂咼ha3haxy m8.37 mmha49.95mm齒根高hf 3hacX3 m6.79 mmh f 45.11mm全齒高h3ha3hf315.16mmh4ha4hf415.06mm齒頂圓直徑da3d32 ha3121.73 mmda4d42 ha4180.90 mm齒根圓直徑d f 3d32 hf391.42 mmd f 4d42 h f 4150.78 mm公法線長度Wk333.81 mmwk4 56.41 mm跨測齒數(shù)k3=2k4=3固定弦齒厚Sx310.97 mmSx4 12.05 mm固定弦齒高hx36.37 mmhx4 7.76 mm第W個支持圓柱齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 4.1所示23黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計24黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計I /13Tf#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計圖4.1直齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)圖4.1.4第二對直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)的計算由參考文獻 表12.7得 總變位X=0.87mm根據(jù)類比得X5=X4=0.52mmX6=0.35mm分度圓直徑d5Z5m23 7161 mmd6Z6m22 7154 mm壓力角20嚙合角sin21X5 X6tansinZ5 Z620.86中心距變動系數(shù)y Z5 Z6 -C0S12 cos 23 22 cos20 ,12cos20.860.126中心距a a ym 158.38 mm25黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計齒咼變動系數(shù)齒數(shù)比節(jié)圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑y(tǒng)Xy 0.87 0.1260.744 mmZ6Z52223 0.96ds2a1161.61 mmd6d50.96 161154.56 mmha3hax y m8.86 mmhf 3hac x3 m6.3 mmh6ha6hf615.16mmda6d62 ha6 171.72 mmd f 6d62 hf6 141.40 mm26黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計公法線長度wk6 55.49 mm跨測齒數(shù)k6=3固定弦齒厚Sx6 11.28 mm固定弦齒高hx6 6.81 mm4.1.5錐齒輪的參數(shù)計算225255HBS由參考文獻 表5.1查得45鋼硬度為217255HBS取硬度為大齒輪選用45鋼調(diào)制處理硬度為 162 217HBS, 取 190 217HBS。齒輪精度等級為7級。按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算（由參考文獻5公式5.54）d14KT2rU（10.5 r）（猗2mm（4.16）Doo式中 T T2=9.55 丄 9.55 N.m =360N.mn2734初選載荷系數(shù)Kt =1.65(4.17)節(jié)點區(qū)域系數(shù)：Zh=2.22.5 cos sin v cos20 sin 20（由文獻 表5.5 ）得，彈性系數(shù)Ze ,189.8 MPa取齒寬系數(shù)r 0.3文獻圖5.16得：h iimi 575 MPa， Hiim2 550 MPa由文獻5式5.28得：28黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計d1HP1= 0.9 H lim1 = 0.9 575MPa=517.5MPahP2 = 0.9 h lim 2 =0.9 爲(wèi)50MPa=495MPa11723V RU(1KT10.5 r)22HPmm(4.18)(4.19)(4.20)#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計117231.65 3600.3 2.14 (1 0.5 0.3)24952124.5mm卩=i=2.14齒輪數(shù)取乙=14;=2.14 14=29.96取 Z2=30實際傳動比i1 30/14 2.14和理論值相同(4.21)d1m= -124.5/14=8.8乙取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=929黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計d1 mz1 =9>14=126mm(4.22)#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計d2 mz29 30270 mm由文獻表5.3得使用系數(shù)KA =1.00由文獻圖5.4得動載系數(shù)Kv=1.00R=m ：Z,2 Z22 =2142 302 148.98 mm(4.23)2b r R 148.98 1/3 44.69 mm 取 45mm計算錐齒輪的分度圓錐角：Z1141 arctan - arctan 25.0169(4.24)Z2302 9025.016964.9831齒頂圓直徑da1， da2 :da1 = d1 2hacos 1(4.25)=126+2 X>9cos25.02=142.31mmda2 d2 2hacos 2(4.26)=270+2X1 >9cos69.13=277.61mm齒根圓直徑d f1 , d f2:df1 =d1 2hfcos 1(4.27)=126-2 X (1+0.2) X9cos25.02=106.43mmdf 2 = d2 2hf cos 2(4.28)=270-X (1+0.2) X9cos69.13=262.31mm30黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計齒頂角的計算al , a231黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計al=arcta譜1 9arctan3.45148.97(4.29)ala2=3.45齒根角f2f1 = arcta nhfRarctan(19=4.15148.97(4.30)頂錐角a2f1= f2=4.15#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(4.31) -La1 一 1 a1=(25.01+3.45)=28.4669 a2 =2 + a2=(64.98+4.15)=69.13 #黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計小齒輪圓中點分度圓直徑dm1#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計dm1 = d1 (1-0.5b/R)(4.32)#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計=126X (1-0.5 45/148.97)=143.7mm#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計32黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計運算圓周速度VmVm =d m1 n160 1000(4.33)=143.7 73460 1000=5.5m/s#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計由表選擇7級精度合宜 校核齒根彎曲疲勞強度#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計FP MPa(4.34)3539KY22 丫F 5bzim (10.5 r)當(dāng)量齒數(shù)Zvi,Zv2計算錐齒輪的速度系數(shù)33黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計Zvi=乩=14=15.45cos 1 cos 25.01(4.35)z = z2=30V 2cos 2cos69.13=90.9由ZV1和ZV2查5表12.8得：YFa1 =4.05YFa2 =3.85由文獻圖5.14外齒輪齒形系數(shù)：Zv1 V 90,所以 YFa1=1.05YFa1=1.05 405=4.25,ZV2 >90,所以 YFa2=1.10YFa2=1.10 %.85=4.24由文獻圖5.18b齒根疲勞彎曲極限：f lim1 =230MPa,F lim 2 =210MPa由文獻式5.31 :FP1=1.14 Flim1=1.4 ：230=322MPafP2=1.4 Fiim2=1.4 忽10=294MPa(4.36)(4.37)3539KT1F1=bz1m2(10.5r)2YF 5FP MPa3539 1.65 90.577= 2 245 14 9(1 0.5 0.3)=242.32 F1安全(4.38)4.2534黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(4.39)=Y FS2F 2= FP1 "Y FS1=242.32 來24/4.25=241.75 F2安全錐齒輪主要參數(shù)：傳動比i=2.14齒數(shù)乙=14 Z2=30分度圓直徑di=126mm d2=270mm齒型系數(shù)ha =1 c =0.2=20錐距35黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計R=m Z12 Z22 =2 . 142 302 148.98mm(4.40)2 、圖4.2大錐齒輪結(jié)構(gòu)圖#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計36黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計4.2軸的選擇及計算4.2.1第II軸的設(shè)計及校核1.估算軸的基本直徑選用45鋼調(diào)制處理，估 計直徑d< 100由參考文 獻 表11.11表查得b=650MPa ,表 11.3，C=118C3；=118X 3筲=39.56mm(4.41)2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計表4.1初定各軸段直徑位置軸直徑/ mm說明螺帽處39為滿足定位與安裝，取標(biāo)準(zhǔn)螺帽39mm,兩端相同齒輪處45考慮齒輪從右端裝入，齒輪孔徑應(yīng)稍大于軸承，并為標(biāo)準(zhǔn)直徑軸承處50因軸承需要承受徑向力及軸向力，軸承內(nèi)徑應(yīng)稍大于油封處軸徑，并符合滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，故取軸徑為50,選用圓柱滾子軸承傳動軸處55此段軸是軸承的定位作用，應(yīng)略大于軸承段軸直徑所以取55表4.2確定各軸段長度位置軸段長度/mm說明螺帽處18此段軸應(yīng)長于標(biāo)準(zhǔn)螺帽的長度切不能與端蓋接觸故取同18mm兩端相齒輪處47此段軸長度包括兩個部分：齒輪寬度和定位的套筒故取47mm軸承處30考慮到箱體制造誤差、裝配方式等方面該段軸長為30mm兩端相同傳遞力處1681中間軸上有大錐齒輪、花鍵軸和軸環(huán)，總長為1681 mm全軸長1833(18+47+30+1681 +30+18) mm=1833mm(3 )傳動零件的軸向固定，齒輪處采用A型普通平鍵，齒輪處鍵A12X30GB/T1096-2003。(4)其它尺寸為加工方便，并參照型軸承的安裝尺寸，軸上過渡圓角半徑全部取r=1mm；軸端倒角為C23軸的受力分析(1)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=9.55105 PZ269.55 10淪 7.39 105 Nmm343(4.42)(2)求軸上的作用力 齒輪的切向力2Td m5739 106440N20.85 270(4.43)齒輪上徑向力齒輪上的軸向力(3)各點受彎矩M hFt1L abFvc同理以C點為支點由圖可知2TdaFr1Ft1 tan2 724 1053291.31513790.5 tan205019.7 NFn Ft /cosa=13790.5/cos20 12958.83NMhbFr1 Lab 991.5 30.5 30240.75NMhcFr2 Lcd 5019.7 30.5 153100.85N(4.44)(4.45)(4.46)(4.47)(4.48)Lbc - Ft2 Lbd =6440 >30.5+ Fvc >740-13790.5 770.5=0FVc =14093.5NFvb =6137.0N5T=7.24 >10 N?mm(4)按當(dāng)量彎矩校核軸的強度由圖可知截面B的彎矩、轉(zhuǎn)矩皆為最大，且相對尺寸較小，所以是危險截面, 應(yīng)與校核。截面B的當(dāng)量彎矩為MBe MB a T)2(2128 103)2 (0.6 7.24 105) 447.21 103 N?mm(4.49)39黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計由 圖11.4查得，對于45號鋼b 700 MPa其中i w 65 MPa故按（11-3）BeBe0.1d3447.21 1030.1 507MPa=35.78MP<65 MPa(4.50)40黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計因此，軸的強度夠#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計|1|1廠iTir1111Il J圖4.3傳動軸的強度計算$55-5JL7討064i33圖4.4傳動軸結(jié)構(gòu)圖4.2.2第IV根軸的設(shè)計及校核1估算軸的基本直徑選用45鋼，調(diào)制處理，估計值徑d< 100mm由 表查的b=650MPa,查 表11-3 ,C=118d > C3 P =118X 3 27.66 =39.56mm(4.51)H nV 7342軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計表4.3初定各軸段直徑位置軸直徑說明軸承處60因軸承需要承受徑向力及軸向力， 軸承內(nèi)徑應(yīng)稍大于油封處軸徑， 并 符合滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑， 故取軸徑為60選用圓柱滾子軸承，初定軸承 型號為32212，兩端相同螺帽處齒輪處39為滿足定位與安裝取標(biāo)準(zhǔn)螺帽39mm兩端相同55考慮齒輪從右端裝入，齒輪孔徑應(yīng)稍大于軸承，并為標(biāo)準(zhǔn)直徑端蓋處65起到密封工作部分，為固定軸承應(yīng)稍大于軸承處直徑故選擇65mm兩端相同裝刀處75由于該處刀為安裝式，所以要保證軸的強度，選擇75mm左軸承軸肩處65為便于軸承拆卸，軸肩咼度不能過咼，按32212型軸承安裝尺寸表4.4確定各軸段長度位置軸段長度/mm說明螺帽處21此段軸應(yīng)長于標(biāo)準(zhǔn)螺帽的長度切不能與端蓋接觸故取21mm兩端相同齒輪處42此段軸長度包括兩個部分：齒輪寬度和定位的套筒故取42mm軸承處30考慮到箱體制造誤差、裝配方式等方面該段軸長為30mm兩端相同軸承端蓋處32為方便零件的拆裝及內(nèi)部的尺寸，故該段長度為32mm安裝犁刀處1650由于要預(yù)留左邊的零件安裝尺寸，所以該段長度為1650mm軸端擋蓋處8由于要進行密封所以該段為固定擋蓋，故該段長度為8mm全軸長1833(21+42+30+32+1650+9+8+20+30+21 ) mm=183342黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(3)傳動零件的軸向固定齒輪處采用 A型普通平鍵,齒輪處鍵A12X30GB/T1096-2003o(4)其它尺寸為加工方便, 半徑全部取r=1mm軸端倒角為 3軸的受力分析并參照C232212型軸承的安裝尺寸5，軸上過渡圓角43黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(1)求軸的傳遞的轉(zhuǎn)矩由(3.9 )得9.55109.55 10622799.3 105233N mm(4.52 )(2) 求軸上的作用力F22Td252 9.3 103908476Fti2T d1529 3 1052 9.3 1012078 N154(4.53 )#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計#黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計齒輪上的徑向力Fr1Ft1 tan12078tan 20 =4396N(4.54)Fr2Ft2 tan3908tan 30 =2256N(4.55)齒輪上的軸向力由于刀