果園旋耕機(jī)總體設(shè)計(jì)

果園旋耕機(jī)總體設(shè)計(jì),果園,旋耕機(jī),總體,整體,設(shè)計(jì) 果園旋耕機(jī)總體設(shè)計(jì) 摘要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)。首先，果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)作了簡(jiǎn)單的概述；接著分析和果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)計(jì)算方法的選擇原則；然后根據(jù)這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)；然后檢查橫輥裝置的主要部件的選擇。普通型果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)由六個(gè)主要部件組成：目前，果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)向長(zhǎng)距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近年來，果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)就是其中的一個(gè)。在設(shè)計(jì)中，該果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)的研制與應(yīng)用，目前我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距，在過程中的國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)的制造中存在著許多問題。 果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)代表了設(shè)計(jì)的一般過程，對(duì)今后的設(shè)計(jì)工作的選擇有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：果園旋耕機(jī)與傳動(dòng)裝置綜合設(shè)計(jì) 傳動(dòng)裝置 耕地 Abstract The graduation design is a rotary filling machine and the design of the comprehensive design of the transmission device. First, integrated design of rotary type filling machine and a transmission device made simple overview; then analysis and rotary type filling machine and a transmission device integrated design and calculation method of selection principle; then according to these principles of design and calculation of foundation design; then check the turntable device of main components of choice. Integrated design of ordinary type rotary filling machine and driving device consists of six main parts: at present, rotary type filling machine and transmission device design towards long distance, high speed, low friction in the direction of the development, in recent years, comprehensive design of rotary type filling machine and a transmission device is the a. In the design, development and application of integrated design of the rotation type filling machine and a transmission device, at present our country and the overseas advanced level compared to still have a large gap, in the process of domestic design and rotary type filling machine and transmission device design of manufacturing exists many problems. The integrated design and design of the rotary filling machine and the transmission device represents the general process of the design, which has a certain reference value for the choice of the design work in the future. Key words: rotary filling machine and transmission device integrated design of transmission hydraulic 目 錄 摘要 2 一、 緒論 5 1. 國(guó)外研究現(xiàn)狀 5 2. 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 6 3. 旋耕機(jī)的分類 6 4. 研究?jī)?nèi)容 6 二、 果園旋耕機(jī)材料介紹及選擇 8 三、果園旋耕機(jī)主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算 10 1、果園旋耕機(jī)橫輥斷面設(shè)計(jì)方式 10 2、整體橫輥架強(qiáng)度的計(jì)算 11 3、橫輥?zhàn)冃味扔?jì)算 14 四，橫輥的設(shè)計(jì)方法： 15 1 橫輥旋轉(zhuǎn)裝置 15 2橫輥的設(shè)計(jì) 16 3、橫輥中央斷面設(shè)計(jì) 16 五，橫輥的調(diào)整旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 18 1 橫輥的調(diào)整旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 18 2、最大歪斜側(cè)向力 18 3，橫輥中央斷面合成應(yīng)力： 19 六、果園旋耕機(jī)裝配圖 20 七、耕地裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 20 7.1計(jì)算工作循環(huán)中的最大載荷 20 7.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 23 1 軸承軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 23 2 .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 3 軸的強(qiáng)度計(jì)算 24 4 主動(dòng)軸承軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 25 7.4 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 25 八 刀片的選擇 28 8.1 按強(qiáng)度選用刀片 29 8.2 計(jì)算功率 29 九 旋耕刀片強(qiáng)度的計(jì)算 30 致謝 32 參考文獻(xiàn) 33 一、 緒論 我國(guó)幅員遼闊，但耕地機(jī)均耕地占有量少。如何利用有限的土地資源去養(yǎng)活中國(guó)日益增加的人口，對(duì)于我們來說有重要的意義。加大對(duì)農(nóng)業(yè)的投入，提高農(nóng)業(yè)的機(jī)械化程度，特別是加大對(duì)果園旋耕機(jī)的研發(fā)投入，有重要 的意義。 目前廣泛使用的果園旋耕機(jī)可分為兩大類，即背負(fù)式和自走式果園旋耕機(jī)。而自走式果園旋耕機(jī)因?yàn)槠錂C(jī)動(dòng)性好，可靠性高和性能優(yōu)良而使用廣泛并深受廣大農(nóng)民的歡迎。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們一組成員在查閱了大量資料的基礎(chǔ)上，對(duì)自走式果園旋耕機(jī)進(jìn)行了比較合理的總提布局和參數(shù)選擇的分析計(jì)算。以降低成本、增加可靠性和保證良好的 作業(yè)性能為設(shè)計(jì)宗旨,具有良好的機(jī)動(dòng)性和通用性，不僅適應(yīng)大田，也適應(yīng)小地塊和含水量高的果園耕地。該機(jī)型在廣大農(nóng)民中，很受歡迎，加大對(duì)其研發(fā)投入，在降低成本，提高技術(shù)的基礎(chǔ)上，更上一層樓?？梢灶A(yù)見，型自走式谷 物果園旋耕機(jī)前景廣闊。 1. 國(guó)外研究現(xiàn)狀 為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要，國(guó)外果園旋耕機(jī)無論在機(jī)型、機(jī)種和結(jié)構(gòu)性能上都有很大的發(fā)展和變化。產(chǎn)品實(shí)行系列化、通用化可大大縮短設(shè)計(jì)周期，降低成本，方便使用。目前世界上絕大多數(shù)廠家均成系列的生產(chǎn)各種大小耕地的果園旋耕機(jī)。如福格森公司生產(chǎn)的MF547~MF760五種系列產(chǎn)品，迪爾公司生產(chǎn)的JD935~JD985等七種型號(hào)系列產(chǎn)品。近年來，國(guó)外許多公司都生產(chǎn)了不少高效率的大型果園旋耕機(jī)，這一趨勢(shì)越來越明顯。如加拿大的麥塞.福格森公司的MF760型，美國(guó)約翰.迪爾公司的JD7700型，西德克拉斯公司的D150型等。由于自走式具有機(jī)動(dòng)靈活、無需開道、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在各國(guó)普遍生產(chǎn)和使用的都是自走式果園旋耕機(jī)。為了提高機(jī)器的作業(yè)質(zhì)量并使其高效、安全、可靠的工作現(xiàn)代果園旋耕機(jī)上廣泛采用各種電子儀表監(jiān)視裝置以及電器、液壓控制和液壓驅(qū)動(dòng)的先進(jìn)技術(shù)。這是90年代以來國(guó)外果園旋耕機(jī)發(fā)展的又一重要特點(diǎn)。果園旋耕機(jī)使用時(shí)間短，季節(jié)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。設(shè)法提高機(jī)器的可靠性和使用壽命是各國(guó)近年研究的一個(gè)主要方向 [6] 。 2. 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 從世界上第一個(gè)果園旋耕機(jī)耕地裝置的問世，它已超過100年，最初主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械已發(fā)展到幾十個(gè)品種，耕地機(jī)適用于不同的場(chǎng)合。根據(jù)其工作原理可分為滾刀式形式，掛刀式三類型。在中國(guó)的果園機(jī)生產(chǎn)的起步較晚，企業(yè)規(guī)模普遍偏小，產(chǎn)品使用較為單一，沒有形成規(guī)模，所以很長(zhǎng)一段時(shí)間，果園耕地機(jī)耕地裝置主要進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1999年底有各種農(nóng)業(yè)機(jī)械保有量達(dá)100000，果園耕地機(jī)耕地裝置的銷售量為1999約30000臺(tái)灣，其中80%是進(jìn)口的。 根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，果園機(jī)必須符合環(huán)境保護(hù)當(dāng)前耕地機(jī)類的需求，市場(chǎng)上的果園耕地機(jī)耕地裝置主要是產(chǎn)生的噪音大的發(fā)動(dòng)機(jī)，帶來環(huán)境污染，在辦公和學(xué)習(xí)的地方，這是不受歡迎的果園耕地機(jī)耕地裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的果園耕地機(jī)耕地裝置，維護(hù)成本較高；同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)果園耕地機(jī)耕地裝置主要依靠葉片的旋轉(zhuǎn)速度穿過果園地，果園地上排放空氣的旋轉(zhuǎn)，因此，較高的安全要求，操作也會(huì)給員工帶來了強(qiáng)烈的沖擊，這樣的操作是很不舒服。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)果園耕地機(jī)耕地裝置割果園效率，效果好，但價(jià)格昂貴！ 3. 旋耕機(jī)的分類 按其旋耕刀軸的配置方式分為橫軸式和立軸旋耕機(jī)立軸式兩類。以刀軸水平橫置的橫軸式旋耕機(jī)應(yīng)用較多。分類有較強(qiáng)的碎土能力，一次作業(yè)即能使土壤細(xì)碎，土肥摻和均勻，地面平整，達(dá)到旱地播種或水田栽插的立軸旋耕機(jī)要求，有利于爭(zhēng)取農(nóng)時(shí)，提高工效，并能充分利用拖拉機(jī)的功率。但對(duì)殘茬、雜草的覆蓋能力較差,耕深較淺(旱耕12~16厘米;水耕14~18厘米),能量消耗較大。主要用于水稻田和蔬菜地，也用于果園中耕。重型橫軸式旋耕機(jī)的耕深可達(dá)20~25厘米，多用于開墾灌木地、沼澤地和草荒地· 4. 研究?jī)?nèi)容 3.1橫輥旋轉(zhuǎn)裝置 橫輥旋轉(zhuǎn)的方式是采用拖拉機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，從而使橫輥進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，橫輥旋轉(zhuǎn)裝置主要由旋轉(zhuǎn)主軸、橫輥軸承和軸承組成。通過橫輥軸承帶動(dòng)一對(duì)嚙合軸承實(shí)現(xiàn)。 3.2 橫輥 采用橫輥式拉緊裝置，主要有壓緊軸承和橫輥兩大部分，通過橫輥的選擇，以及壓緊軸承的選擇，并計(jì)算出拉緊力。 3.3耕地控制系統(tǒng) 1.左右水平調(diào)整。將帶有旋耕機(jī)的拖拉初停在平坦地面上，降低旋耕機(jī)，使刀片距離地面5厘米，觀察左右刀尖離地高度是否一致，以保證作業(yè)中刀軸水平一致，耕深均勻。 2.前后水平調(diào)整。將旋耕機(jī)降到需要的耕深時(shí)，觀察萬(wàn)向節(jié)夾角與旋耕機(jī)一軸是否接近水平位置。若萬(wàn)向節(jié)夾角過大，可調(diào)整上拉桿，使旋耕機(jī)處于水平位置。 3.提升高度調(diào)整。旋耕作業(yè)中，萬(wàn)向節(jié)夾角不允許大于10度，地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)也不準(zhǔn)大于30度。因此，旋耕機(jī)的提升，對(duì)于使用位調(diào)節(jié)的可用螺釘在手柄適當(dāng)位置擰限位;使用高度調(diào)節(jié)的，提升時(shí)要特別注意，如需要再升高旋耕機(jī)，應(yīng)切除萬(wàn)向節(jié)的動(dòng)力。 圖4.1果園旋耕機(jī)設(shè)計(jì)方案圖 2 橫輥壓緊機(jī)構(gòu) 采用橫輥軸承分別驅(qū)動(dòng)將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能. 3 耕地控制部分 由各自獨(dú)立的耕地回路組成，主泵通過各耕地回路控制軸承和橫輥軸承，使橫輥產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。全耕地驅(qū)動(dòng)使橫輥工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊。 4,輸送鋪放工位 輸送鋪放工位采用立式輸送鋪放系統(tǒng)，通過橫輥旋轉(zhuǎn)達(dá)到輸送鋪放的目的。 5 擬采取的技術(shù)措施 橫輥壓桿式結(jié)構(gòu)緊湊，可以改善組成機(jī)構(gòu)零部件的受力情況，零件數(shù)量相對(duì)較少，加工制造比較容易。如今大中型果園旋耕機(jī)鉗桿橫輥多數(shù)采用這種結(jié)構(gòu)。 橫輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用橫輥軸承分別驅(qū)動(dòng)，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易解決制動(dòng)、緩沖和超載保護(hù)問題。而一個(gè)橫輥軸承驅(qū)動(dòng)的橫輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)適用于小型果園旋耕機(jī)。 橫輥壓緊采用橫輥軸承控制完成，橫輥軸承后置，壓緊塊與鉗臂連接處連接牢固且易于拆卸更換。 二、 果園旋耕機(jī)材料介紹及選擇 按品質(zhì)分類 (1) 普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）(2) 優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均≤0.035%） (3) 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%，S≤0.030%） 按化學(xué)成份分類 (1) 碳素鋼：a.低碳鋼（C≤0.25%）；b.中碳鋼（0.25≤C≤0.60%）；c.高碳鋼（C≥0.60%）。 (2)合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）b.中合金鋼（合金元素總含量>5~10%）c.高合金鋼（合金元素總含量>10%）。 (3)灼燒可使鋼中的碳變?yōu)槎趸紦]發(fā)掉，灼燒后鋼樣品質(zhì)量會(huì)減輕。但灼燒后質(zhì)量會(huì)增多，原因：鋼中的鐵與氧結(jié)合生成四氧化三鐵，且含炭少于鐵 按成形方法分類 (1) 鍛鋼；(2) 鑄鋼；(3) 熱軋鋼；(4) 冷拉鋼。 按金相組織分類 (1) 退火狀態(tài)的a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）b.共析鋼（珠光體）c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）d.萊氏體鋼（珠光體+滲碳體）。 (2) 正火狀態(tài)的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。 (3) 無相變或部分發(fā)生相變的 按用途分類 (1) 建筑及工程用鋼：a.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；c.鋼筋鋼。 (2) 結(jié)構(gòu)鋼a.機(jī)械制造用鋼：(a)調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；(b)表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、氨鋼、表面淬火用鋼；(c)易切結(jié)構(gòu)鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。b.彈簧鋼c.軸承鋼 (3) 工具鋼：a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。 (4) 特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼b.耐熱鋼包括抗氧化鋼、熱強(qiáng)鋼、氣閥鋼c.電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼 (5) 專業(yè)用鋼——如果園旋耕機(jī)橫輥用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機(jī)用鋼等。 綜合分類 (1)普通鋼a.碳素結(jié)構(gòu)鋼：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金結(jié)構(gòu)鋼c.特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼 (2)優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼） a.結(jié)構(gòu)鋼：(a)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；(b)合金結(jié)構(gòu)鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼； (f)特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。 .工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。c.特殊性能鋼：(a)不銹耐酸鋼；(b)耐熱鋼； (c)電熱合金鋼；(d)電工用鋼；(e)高錳耐磨鋼。 按冶煉方法分類 (1) 按爐種分a.平爐鋼:(a)酸性平爐鋼；(b)堿性平爐鋼。 .轉(zhuǎn)爐鋼：(a)酸性轉(zhuǎn)爐鋼；(b)堿性轉(zhuǎn)爐鋼?；?(a)底吹轉(zhuǎn)爐鋼；(b)側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼；(c)頂吹轉(zhuǎn)爐鋼。 c.電爐鋼:(a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應(yīng)爐鋼；(d)真空自耗爐鋼；(e)電子束爐鋼。 (2)按脫氧程度和澆注制度分a.沸騰鋼；b.半鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼；d.特殊鎮(zhèn)靜鋼。 本次設(shè)計(jì)由于的本身安全性，采用結(jié)構(gòu)鋼來設(shè)計(jì)果園旋耕機(jī)。 三、果園旋耕機(jī)主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算 1、果園旋耕機(jī)橫輥斷面設(shè)計(jì)方式 果園旋耕機(jī)整體跨中斷面圖 ①果園旋耕機(jī)橫輥斷面面積 F=0.5（l1-2×δ1）+2δ1×h1+2×δ2×l2+F1+δ×l3 =0.5×（25+25+35）+48.541+25 = 116cm2 ②果園旋耕機(jī)橫輥斷面水平形心軸x-x位置 y1= 式中：∑F1—果園旋耕機(jī)橫輥面的面積（cm2）. ∑F1 y1x-各部分面積對(duì)x-x軸的靜矩之和（cm 3） y1x-各部分面積形心至x-x軸的距離(cm) 則：y1=〔0.5×（35-2×0.5）×55.25+2×0.5×25×43+2×0.5×25.5×30+48.54×13+1×10.5×0.5〕÷116=30cm y2 =56-30=26cm 結(jié)果得：F=116cm2 y1=30cm y2 =26cm ③果園旋耕機(jī)斷面慣性矩 Jx=ΣJxi+ΣFi y1 2(ΣJxi 為對(duì)自身慣性矩） =(34×0.5 3) ÷12+34×0.5×25.75 2+ 2×0.5×25 3÷12+2×0.5×25×17.75 2+[2×0.5×（cos47×25.5） 3] ÷12cos47°+2×0.5×25.5×8.25 2+48.54×17.75 2+(10.5×1 2) ÷12+10.5×1×29.5 2 =32336 Jy=ΣJyi+ΣFi y1 2(ΣJyi為對(duì)自身慣性矩） =(0.5×34 3) ÷12+2×25×0.53÷12+2×0.5×25×17.252 +2×0.5×（sin47°×25.5）3÷12sin47°+2×0.5×25.5×8.52+1×10.53 ÷12=11634 結(jié)果：Jx=32336 Jy=11634 2、整體橫輥架強(qiáng)度的計(jì)算 根據(jù)果園旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)和特性，可不考慮橫輥的扭轉(zhuǎn)力的慣性和果園旋耕機(jī)的水平面荷載水平是可以忽略不計(jì)。 豎向荷載的彎曲應(yīng)力引起的下法蘭（由于負(fù)荷不大，用一般的條件，在地上能達(dá)到所要求的）： 根據(jù)P543 26-99計(jì)算： σx= 單位：公斤/厘米2 式中：P=ψⅡQ+G車 =2000×1.2+221×1.1 =2643.1 其中： F-果園旋耕機(jī)斷面面積 F=0.0126 m2 γ-材料比重，對(duì)鋼板 γ=7.85t／m2 q′-材料橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷 q′=7.5 t／m ②果園旋耕機(jī)鑄鋼下翼局部彎曲計(jì)算 a、計(jì)算橫輥壓作用點(diǎn)位置i及系數(shù)ζ i=a+c-e 式中：i-橫輥壓作用點(diǎn)與橫輥表面的距離（cm） c-橫輥緣同鑄鋼翼緣邊緣之間的間隙，取c=0.4 cm a==(11.6-0.54) ÷2=5.53cm e=0.164R（cm）對(duì)普型鑄鋼，翼緣表面斜度為. R-為果園旋耕機(jī)曲率半徑，由機(jī)械手冊(cè)31.84查得R=16.4 cm 則： e=0.164×16.4=2.36 cm 所以：i=5.53＋0.4-2.36=3.57 ξ==3.57÷5.53 =0.65 結(jié)果：i=3.57 ξ=0 .65 b、鑄鋼下翼緣局部曲應(yīng)力計(jì)算： 橫向（在xy平面內(nèi)），局部彎曲應(yīng)力σ1由下式計(jì)算： σx=± 式中： a1-翼緣結(jié)構(gòu)形成系數(shù)，貼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)取： a1=0.9 P橫輥—-果園旋耕機(jī)走橫輥?zhàn)畲髾M輥壓（Kg） P橫輥= ——起升載荷動(dòng)載系數(shù)（=1.2） ——額定機(jī)械重量 ——起升沖擊系數(shù)（1~1.1） ——果園旋耕機(jī)自身重量 t0=t+δ 其中：t-鑄鋼翼緣平均厚度 t=1.30 cm δ-補(bǔ)強(qiáng)板厚度 δ=1 cm t02=（1.30+1）2=2.302=5.29 cm2 所以：σ1=±(0.9×2.1×843÷5.29)=301.19Kg/cm2 結(jié)果：σ1=301Kg／cm2 1點(diǎn)縱向（在yz平面內(nèi)）局部彎曲應(yīng)力為σ2由下式計(jì)算： σ2=± 式中：k2由得：k2=0.6 所以：σ2=（0.9×0.6×8435.6=81Kg／cm2 α′點(diǎn)縱向（yz平面內(nèi)）局部彎曲應(yīng)力為σ3，由下式計(jì)算： σ3= ± 式中： K3-局部彎曲系數(shù)，得：k3=0.9 a2-翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)a2=1.5 所以：σ3=±（1.5×0.9×843÷5.29）=215Kg／cm2 c、果園旋耕機(jī)跨中斷面當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算 1點(diǎn)當(dāng)量應(yīng)力為σ當(dāng)= = =703.6Kg／cm2＜[σ]=1800Kg／cm2 αˊ點(diǎn)當(dāng)量應(yīng)力為α當(dāng)αˊ，由下式計(jì)算： α當(dāng)i=αx+α3=723+215=938Kg／cm2＜[σ]=1800Kg／cm2 3、橫輥?zhàn)冃味扔?jì)算 ①垂直靜鋼度計(jì)算 f= ≤[f]= 式中：f-果園旋耕機(jī)垂直靜撓度（cm） P-靜載荷（公斤） P=Q+G=2000+221=2221公斤 L-跨度 L=1000厘米 E-材料彈性衡量，對(duì)3號(hào)鋼E=2.1×103×103公斤/厘米2 Jx-果園旋耕機(jī)斷面垂直慣性矩（） Jx=32336 [f]-許用垂直靜撓度（cm），取[f]= 厘米 所以：f=2221×10003÷(48×2.1×103×103×32336)=0.68cm [f]=1000÷700=1.43cm f＜[f] 所以滿足要求結(jié)果： ②水平靜剛度計(jì)算 f水=≤[f水]= 出自[]26-108式 式中: f水-果園旋耕機(jī)橫輥水平靜撓度（cm） P′-水平慣性力（公斤） P′==（2000+221）÷20=111.05公斤 Jy-果園旋耕機(jī)斷面水平慣性矩 Jy=11634 [f水]-許用水平靜撓度，取[f水]= 厘米 [f水]= 1000÷200=5cm f水=111.05×1000 3÷(48×2.1×103×103×11634)=0.1cm f水＜[f水] 滿足要求 注：系數(shù)的選取是按P慣=a平=(Q+G)/9.8×0.5≈(Q+G) P慣-水平慣性力（公斤） g-重力加速度，取g=9.8m/s2 a平-果園旋耕機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的加速度，當(dāng)驅(qū)動(dòng)橫輥為總數(shù)的?時(shí)，取a平=0.5 m/s2 注均自[Ⅰ]P12表6-8得 ③動(dòng)剛度計(jì)算 在垂直方向的自振周期： T=2π≤[T] ＝0.3s 式中：T-自振周期（秒） M-果園旋耕機(jī)和果園旋耕機(jī)的換重量M=(0.5qlk+G) 其中：g-重力加速度 g=980cm/s 2 L-跨度 L=1000cm q-果園旋耕機(jī)均布載荷 q=0.99kg/cm G-機(jī)體的重量 G=221kg 所以：M=(0.5×0.99×1000＋221)=0.73kg·s2／cm 則：T=2×3.16=0.04s T=0.04s＜[T]=0.3s 四，橫輥的設(shè)計(jì)方法： 1 橫輥旋轉(zhuǎn)裝置 橫輥旋轉(zhuǎn)裝置主要由橫輥軸承，小軸承，推桿，橫輥，壓緊塊組成。如圖4-2所示。 圖4-2橫輥結(jié)構(gòu) 2橫輥的設(shè)計(jì) 為減少果園旋耕機(jī)運(yùn)行中的歪斜和橫輥同軌道的摩擦阻力，果園旋耕機(jī)的橫輥K和跨度S要滿足一定比例關(guān)系，對(duì)于本次設(shè)計(jì)而言比例關(guān)系為。 =～ 即k=(～)L =(～) ×10 =1.42～2.0m 取k=2.0m 3、橫輥中央斷面設(shè)計(jì) ①斷面總面積 參數(shù)見中央斷面圖，則： F=2×30×0.5+2×21×0.5+28.5×1=79.5cm ②形心位置 (相對(duì)于z′-z′)則： y1=(2×30×0.5+21×0.5×29.75+21×0.5×1.25+28.5×1×15.75) ÷79.5 =15.3cm 所以：y2=30-15.3=16.7cm (相對(duì)于y′-y′)則： z1=(30×0.5×22.75+30×0.5×1.25+28.5×1×0.5+2×21×0.5×12) ÷79.5 =7.9cm 所以：z2=26-z1=18.1cm ③斷面慣性矩 Jx=2×1/12×0.5×30 3+2×30×0.5×0.3 2+1/12×1×28.5 3+1/12 3×21×0.5 3+21×0.5×16.45 2+1/12×21×0.5 3+1/12×21×0.5 3+21×0.5×16.05 2 =8410 Jy=2×1/12×0.5×213+2×21×0.5×4.12+1/12×30×0.53+30×0.5×16.852+1/12×30×0.53+35×6.652×0.5+1/12×28.5×13+28.5×7.42 =6650 以上的計(jì)算公式均出自[]P166 平行移動(dòng)軸公式：Iz1=Iz+a2A Iz= ④斷面模數(shù) Wx=Jx/y1=8410÷15.3=550cm3 Wy=Jy/Z2=6650÷16.7=452cm3 五，橫輥的調(diào)整旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 1 橫輥的調(diào)整旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 2、最大歪斜側(cè)向力 橫輥的調(diào)整旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，由于各種原因會(huì)出現(xiàn)跑偏、歪斜現(xiàn)象。此時(shí)，橫輥的調(diào)整旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與軌道側(cè)面的接觸，并產(chǎn)生運(yùn)行方向垂直的側(cè)向力s. 當(dāng)載荷移到左端極限位置時(shí)，操縱室操縱時(shí)最大橫輥壓為ND=1631.5kg，并認(rèn)為NA≈ND,這時(shí)的最大歪斜側(cè)向力為： SD=λ·N 式中：N-最大橫輥壓 ,N=1631.5公斤 λ-測(cè)壓系數(shù) 對(duì)于橫輥K同跨度1的比例關(guān)系在=~之間，可取≈0.1 所以SD=0.11631.5=163.15Kg 當(dāng)載荷移動(dòng)到右端極限位置時(shí)最大橫輥壓NA=NB=653.3Kg，并認(rèn)為NC≈NB這時(shí)的最大歪斜側(cè)向力為： SB=0.1653.3=65.33Kg 3，橫輥中央斷面合成應(yīng)力： 最大側(cè)向力考慮當(dāng)載荷向右移動(dòng)到極限位置時(shí)最大側(cè)向力在B橫輥上即有SB=65.33Kg； =+=+ 上式中：K —— 橫輥(k=200cm) WX和WY—— 斷面模數(shù)（ WX=550cm3和WY=452cm3） 〔σ〕—— 許用應(yīng)力，由于橫輥受理復(fù)雜，一般只計(jì)算垂直載荷和歪斜側(cè)向力，所以許用應(yīng)力3號(hào)鋼取〔σ〕≤1600kg／cm2 σ=653.3×200÷2×550+65.33×200÷2×452=362.3kg/cm2 所以σ＜[σ]=1600Kg/cm2。 所以經(jīng)過校核是安全的。 六、果園旋耕機(jī)裝配圖 七、耕地裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1計(jì)算工作循環(huán)中的最大載荷 A. 對(duì)橫輥機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析,見圖4-1 可得如下方程： （5-2） （5-3） 式中：——推卸軸承的推力 ，也就是耕地片的最大載荷 ——推卸軸承的安裝角度 ——耕地的物體在挖掘臂四壁產(chǎn)生的摩擦阻力 ——橫輥板上方物體對(duì)橫輥板的作用力 ——為的旋轉(zhuǎn)角度 ——橫輥板機(jī)構(gòu)的重力 ——物體重量和橫輥板機(jī)構(gòu)重量在底板上產(chǎn)生的摩擦力 ，——為導(dǎo)軌對(duì)橫輥板機(jī)構(gòu)的法向作用力 由5-2式得， （5-4）B. 橫輥機(jī)構(gòu)的重量計(jì)算 底部鋼管： 式中：——方管邊長(zhǎng) () ——方管壁厚 () ——每米鋼管重量 () ——方管長(zhǎng) () 頂部鋼管： 側(cè)部鋼管： 側(cè)部鋼管1： 側(cè)部鋼管2： 側(cè)部鋼管3： 此鋼板的理論重量為[1]，所以，此鋼板重量為： 橫輥板前板： 所以，橫輥機(jī)構(gòu)重量 因?yàn)?，一些小零件采取估算的方式以及?jì)算誤差 所以，最后取 C. 耕地的物體在挖掘臂四壁產(chǎn)生的摩擦阻力的計(jì)算 式中：——橫輥的有效長(zhǎng)度 ——橫輥的有效寬度 ——橫輥的有效高度 ——物體耕地后對(duì)橫輥的壓力 ，物體的單位膨脹力為6235，那其對(duì)橫輥的壓力 ——物體與挖掘臂壁之間的動(dòng)摩擦系數(shù)，查表取 D. 橫輥板上方物體對(duì)橫輥板的作用力的計(jì)算 式中：——橫輥板機(jī)構(gòu)底部長(zhǎng)度 ——重力加速度 ——物體耕地后的密度 E. 物體重量和橫輥板機(jī)構(gòu)重量在底板上產(chǎn)生的摩擦力的計(jì)算 式中： ——橫輥的容積 ——橫輥板機(jī)構(gòu)與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦系數(shù)，查表取 F. 將上述數(shù)據(jù)代入式（5-4）中 則， 7.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 軸承軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.輸出軸的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上述計(jì)算可知=0.442 =124.1 于是 2.作用在軸承上的力 已知軸承軸的分度圓直徑為 而 圓周力 徑向力 3.初步確定軸的最小直徑 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。初步估算軸的最小直徑。 （式15-2）【5】 取 則 軸的最小直徑顯然是安裝從動(dòng)軸承處軸的直徑。此軸上有一鍵槽，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑：?jiǎn)捂I增大5%。 取 為了使所選的軸與軸承孔徑相適應(yīng)，同時(shí)，軸承軸孔的直徑是，故?。挥钟捎谳S承橫輥轂齒合面為，故該軸尺寸； 2 .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案 選用裝配方案：螺母、軸端擋圈、軸承、軸承端蓋、右端軸承、、右端套筒、軸承軸、左端套筒、軸承、軸承端蓋依次從軸的左端向右安裝。 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和齒合面 （1）為了滿足從動(dòng)軸承的軸向定位要求，軸段右端需制出一軸肩，軸肩高度，故取段的直徑；齒合面可參考安裝尺寸取 （2）初步選取滾動(dòng)軸承。因軸承受到徑向力較大，故選用單列向心球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單列向心球軸承6207，其尺寸為，故、；而。 軸端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。根據(jù)軸承的安裝尺寸，。 其余尺寸可根據(jù)其他相關(guān)零件而確定，即， 3 軸的強(qiáng)度計(jì)算 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核計(jì)算 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件的位置、以及外載荷和支反力的作用位置均已確定 許用應(yīng)力值 用插入法由表16.3【4】 查得 ， 應(yīng)力校正系數(shù) 表6軸承軸受載計(jì)算結(jié)果 載荷 垂直面V 水平面 H 支反力 彎矩 總彎矩 扭矩 6）. 由于軸承為K式直軸承，按彎扭合成應(yīng)力校核的強(qiáng)度 故安全。 4 主動(dòng)軸承軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由從動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)尺寸可知軸的直徑為，其齒合面可參考裝配尺寸確定。此軸所受載荷較?。珊雎裕刹贿M(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 使用系數(shù)：由12-9 =1.5 動(dòng)載荷系數(shù):由12.9 =1.15 齒間載荷分配系數(shù)：由圖12.10，先求 .由此可得 KHα=1Zε2=10.8942=1.25 =1.25 7.4 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)因材料為Q235A鋼，其密度，與的直徑D=320mm. 若取每級(jí)軸承傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)）=0.97，則 則軸的角轉(zhuǎn)速 （2）軸的最小直徑的確定 式中 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，選取=112。于是 得 (4) 電動(dòng)筒體強(qiáng)度的校核 已知 功率P=2.2kW,帶速筒長(zhǎng)l=600mm,直徑D=320mm， 筒體厚度t=15mm,材料為Q235鋼板。 由式 \ --圓周加工力； 由式 ， 代入得 =2=116800N， ==58400N； ，--為所受轉(zhuǎn)矩； 設(shè)推料板平均張力F沿齒合面L均勻地分布在上，則單位齒合面上受的力 此中 W--抗彎截面模數(shù)， 對(duì)于內(nèi)徑d，外徑為D的電動(dòng)，其抗彎截面模數(shù)應(yīng)按圓柱殼理論選?。? 因此 式中 R—?dú)ぃǎ┑钠骄霃剑琺m; t—?dú)?)的厚度，mm; 則 正應(yīng)力 根據(jù)第四強(qiáng)度理論，合成彎矩可以寫成： 　　 計(jì)算強(qiáng)度校核通過。 八 刀片的選擇 此設(shè)計(jì)中刀片工作環(huán)境為高速軸轉(zhuǎn)速不大于1500r/min，刀片的圓周速度不大于2m/s（見以下計(jì)算）；工作環(huán)境溫度范圍-40—+50?？蓛?yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)刀片。 總傳動(dòng)比 ( 3-1) nm———刀片滿載轉(zhuǎn)速，nw———— 旋耕刀片轉(zhuǎn)速； i=ig?iv (3-2) 取ig=1.37 iv=1.72 ig————一對(duì)圓柱轉(zhuǎn)軸的傳動(dòng)比，iv————V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比； 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 = 1420r/min = 各軸功率計(jì)算 8.1 按強(qiáng)度選用刀片 根據(jù)整個(gè)旋耕機(jī)構(gòu)工作的傳動(dòng)比要求，即總的傳動(dòng)比 各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率列表如下： 軸號(hào) 功率（kW） 轉(zhuǎn)速n(r/min) 轉(zhuǎn)矩(N.m) I 1.49 1420 9.98 II 1.43 1036 1.38 III 1.36 355 36.3 8.2 計(jì)算功率 根據(jù)式（18-11）【1】 式中 —傳遞的功率，kW; —工況系數(shù)，見表18-40【1】； —要求的輸入轉(zhuǎn)速r/min； —承載能力表中靠近的轉(zhuǎn)速r/min； —時(shí)的許用輸入功率kW，由表18-31~37【1】中查出； —對(duì)應(yīng)于時(shí)的許用輸入功率kW,當(dāng)時(shí)，取.； 工況系數(shù)安中等沖擊載荷得到； 按及相接近的公稱轉(zhuǎn)速， , 當(dāng)時(shí)，折算許用公稱功率 代入上式得： 九 旋耕刀片強(qiáng)度的計(jì)算 根據(jù)旋耕刀片的結(jié)構(gòu)和特性，可不考慮梁的扭轉(zhuǎn)力的慣性和旋耕刀片的水平面荷載水平是可以忽略不計(jì)。計(jì)算并根據(jù)第二負(fù)載梁的強(qiáng)度，動(dòng)載是非常小的，可以由一個(gè)集中荷載的近似計(jì)算。彎曲正應(yīng)力截面包括：整體彎曲梁的應(yīng)力載荷下機(jī)輪壓引起的工字梁凸緣的兩個(gè)部分的局部彎曲應(yīng)力下，合成后的強(qiáng)度校核。在垂直平面內(nèi)按簡(jiǎn)支梁梁的整體彎曲計(jì)算，根據(jù)計(jì)算平面框架剛度： 豎向荷載的彎曲應(yīng)力引起的下法蘭（由于負(fù)荷不大，用一般的條件，在地上能達(dá)到所要求的）： 根據(jù)P543 26-99計(jì)算： σx= 單位：公斤/厘米2 式中：P=ψⅡQ+G機(jī) =2000×1.2+221×1.1 =2643.1 其中：Q-額定受壓量 Q=20Kg G機(jī)-機(jī)體自重 G機(jī)=33Kg ψⅡ-動(dòng)力系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類型 ψⅡ=1.2 kⅡ-沖擊系數(shù)，對(duì)于操縱室操縱時(shí) kⅡ=1.1 y1-旋耕刀片下表面距斷面形心軸x-x的距離 y1=30厘米 yx-旋耕刀片跨中斷面對(duì)x-x軸慣性力矩 yx=32336 G機(jī) –機(jī)體的自重 G機(jī)=21Kg q-旋耕刀片架單位長(zhǎng)度重量（Kg／m） q= 1000×F×γ+q′ =1000×0.016×7.85+7.5=8.56／m9kg／m 其中： F-旋耕刀片斷面面積 F=0.0126 m2 γ-設(shè)備比重，對(duì)鋼板 γ=7.85t／m2 q′-設(shè)備橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷 q′=7.5 t／m 所以：σx=30÷32336×〔(1.2×2000+1.1×221) ÷4×1000+1.1×1.26×1000 2÷8〕 =30÷32336×779300 =2Kg/cm2 結(jié)果得：σx=2Kg/cm2 致謝 在這畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際,我真摯地向所有幫助過我的老師和同學(xué)說一聲，謝謝！非常感謝你們對(duì)我的關(guān)心和幫助。我想如果沒有你們對(duì)我的幫助和支持，我是難以順利完成本次設(shè)計(jì)的。 我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在X老師的悉心指導(dǎo)下完成的。X老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范和高度的責(zé)任感是我在設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)過程中獲益匪淺。在設(shè)計(jì)中遇到困難和挫折時(shí)，X老師總是能夠給予關(guān)懷和幫助。非常關(guān)心我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)常詢問我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，并且經(jīng)常指定時(shí)間和地點(diǎn)來指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，為我們答疑解惑。在此，我衷心的向X老師說一聲，謝謝！ 在設(shè)計(jì)過程中，周圍同學(xué)對(duì)我無私幫助，不厭其煩的為我解答困惑，使我的設(shè)計(jì)工作更加順利。非常感謝他們的幫助。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中，得到了工業(yè)制造學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師的許多幫助和各方面的支持，在此也表示衷心的感謝。 最后再一次感謝對(duì)關(guān)心、支持、幫助我的老師和同學(xué)。 參考文獻(xiàn) 1.《機(jī)械運(yùn)輸機(jī)械》 羅義新 主編 冶金工業(yè)出版社出版 1993年4月第一版 2.《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 東北工學(xué)院《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編 3.《機(jī)械運(yùn)輸機(jī)械機(jī)體樣本：果園旋耕機(jī)械卷》 機(jī)械工業(yè)出版社 1991年7月北京第一版 4.《機(jī)械零件》 鄭志祥 主編 高等教育出版社出版 1987年10月第二版 5.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 化學(xué)工業(yè)出版社出版 1970年10月第二版 6.《果園旋耕機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版 1980年3月天津第一版 7.《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 盧頌峰主編 中央廣播電視大學(xué)出版社出版 1986年1月第一版 8.《機(jī)械原理》 潘震蒼 主編 高等教育出版社出版 1987年5月第一版 9.《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》 湯慧瑾 主編 高等教育出版社出版 1990年5月第一版 10.《果園旋耕機(jī)式果園旋耕機(jī)》 宮本智 著 天津科學(xué)技術(shù)出版社出版 11.《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社出版 1989年1月第一版 - 32 -