中耕除草机设计说明

目录摘要 0关键词 01 前言 02 国外研究现状 (1)3 设计原理及机构 (2)3.1 设计原理 (2)3.2 除草工作原理 (2)3.3 动力传递系统 (3)4 拟定传动方案 (3)4.1 除草装置的工作阻力的确定和计算 (3)4.2 所需功率和传动效率 (3)4.3 传动装置传动比分配 (4)4.4 轴的转速及功率计算...................................................................... 错误!未定义书签。

5 V带传动的选择 (4)5.1 选择带型 (4)5.2 确定带轮的基准直径 (4)5.3 计算带轮速度 (4)5.4 确定中心距和带的基准长度 (4)5.5 确定带的根数Z (5)5.6 确定带的紧力 (5)5.7 计算带传动作用在轴上的载荷 (5)5.8 带轮结构设计 (6)6 齿轮的设计 (6)6.1 选定齿轮类型精度等级材料及齿数 (6)6.2 按齿面接触强度设计 (6)6.3 按齿根弯曲强度设计 (7)6.4 几何尺寸计算 (8)7 轴的设计 (9)7.1 求轴上的功率、转速、转矩 (9)7.2 初步确定轴的最小直径 (9)7.3 确定轴的各段直径和长度 (9)7.4 校核轴的强度 (9)8 松土铲的设计 (10)9 除草单体 (10)9.1 梳齿的运动规律 (10)9.2 梳齿在梳齿盘上均布半径 (11)9.3 梳齿盘转速 (11)9.4 梳齿数目 (11)10 仿形机构的设计 (12)11 松土铲的设计 (12)12 机架的设计 (12)13 其他标准件的选用 (12)14 结论 (12)参考文献 (13)致 (14)中耕除草机设计摘要：为了解决农业机械除草过程中作物苗间与秧苗附近杂草较难铲除以及伤苗严重和除净率低等问题，研制出与大功率拖拉机配套的挂接中耕除草机。

该机在玉米、大豆等旱地作物（幼苗）的中耕作业过程中能完成中耕松土、除草、和间苗等工序的作业。

该文主要论述了中耕除草的结构工作原理及关键部件的设计。

关键词：农业机械，设计，杂草防治，旱作农业，苗间松土除草。

Design of Cultivator WeederAbstract:In order to solve the crop seedling the agricultural machinery weeding process is more difficult to eradicate weeds near seedlings and the serious injury seedlings and inter net rate and other issues,the development of supporting high-power tractors mount cultivators weeder.Machine cultivator during the operation of the corn cultivators,weeding,and thining process to complete the job.This paper mainly discusses the cultivator weeder structure of the working principle and the key components of the design.Key words: agricultural machinery, design, weed control, dry farming, scarification and weeding between seedlings1 前言在农作物生长的幼苗时期除净行间（苗带以外或垄侧）与苗间（苗带）杂草是保证高产、稳产不可缺少的有效措施。

机械除草不污染环境，具有疏松土壤、提高地温、蓄水保墒，利于作物秧苗生长等优点。

因此机械除草在世界旱地作物农业生产中得到广泛应用。

目前国外机械除草主要用于作物行间除草，既经济又适用。

但是在苗间杂草防除方面，国外主要以化学除草为主，即依靠大型喷药机械进行精确施药消灭苗间杂草。

如美国JD886大型田间管理除草机采用机械方法除掉行间杂草，而苗间杂草则通过喷施化学药剂来完成。

而中国在20世纪70年代开展中耕除草机械的研究，主要以中小型配套动力为主，机具功能相对单一，解决了旱田作物苗前机械除草与行间机械除草问题。

虽然针对苗间机械松土除草部件研究的成果也较多，但存在松土除草质量不理想、伤苗率高和效率低等问题。

近年来，随着中国“三农”政策力度的加大，在北方耕地比较集中连片的粮食产区（如农垦区）拥有大马力拖拉机的数量逐年增加，对农业增产增效具有重要作用。

但是在田间管理作业环节，与56 kW 以上拖拉机配套的大型、多功能复式作业的中耕除草机在国尚处于研发阶段，而进口产品虽然技术先进、可靠性高，但存在价位过高、产品品种与功能也不能完全适合中国农艺发展的需求等问题。

为此，通过对田间管理作业环节的成熟技术（中耕、翻土、覆土、行间除草）进行集成和对苗间机械松土除草技术与垄表仿形限深技术整合，设计与56 kW 以上大功率拖拉机配套中耕除草机，用于玉米、大豆、棉花等旱地作物定苗前、苗间与行间松土翻土、覆土、除草等多项复式作业意义重大，必定会推动我国粮食生产登上新台阶，推动农业现代化和社会主义新农村建设[1]。

目前，中耕除草、培土、培土大多数仍采用传统的人力畜力作业方式，作业质量差，无法保持肥力，且生产成本高、工作效率低下。

采用中耕除草机一次可完成松碎土、除草、翻土、覆土（有些中耕除草机还可以进行施肥）等作业工序，大大提高工作效率和作业质量，节约生产成本，节本增效效果显著。

推广应用中耕除草机机械化技术，对于降低农民劳动强度、促进农业增效、农民增收有着重要意义。

对实现农业现在化、转变农村发展方式、提升农产品供给能力、保障国家粮食安全也有推动作用。

为此，设计研发与大功率拖拉机配套的中耕除草机械有着十分重要的意义，必定会推动我国粮食生产登上新台阶，推动社会主义新农村建设[2]。

2 国外研究现状中科院农机科研、推广部门已成功研制出以微型拖拉机、手扶拖拉机，以及中型拖拉机为配套动力的多种型号的中耕除草培土机具，通过在各地区示推广，逐步被广大农民认可和接受，该技术在崇左、、等地区开始推广应用，特别是在农场等种植大户中应用较广泛。

例如2004年，整个产区甘蔗机械中耕除草培土面积达52.8万亩，该技术推广前景广阔[3]。

机械中耕除草培土可是土壤松碎透气，改善土壤的通气性，去除杂草，为农作物生长创造良好的条件。

与人力畜力中耕相比，机械中耕作业质量高，可提高土壤保水保肥能力，增强农作物抗倒伏能力，作业效率高，生产成本低，农作物产量提高。

目前在国外都得到很大的赞赏和用途。

20世纪70年代末，我国开始引进和试验示深松等单项保护性除草技术，但受技术、机具及社会经济发展水平等因素的限制，这些技术只在部分地区进行小规模的试验示，推广应用面积不大。

20世纪90年代以来，随着现代农业技术的进步，中耕除草与培土技术研究与示推广工作得到各级政府高度重视[4]。

从近5年的中耕除草培土示工程实施情况来看，尽管仍存在一些问题，但总体实施成效还是很明显的，得到了项目区农民认同和当地政府重视。

虽然我国中耕技术近年来得到了快速发展，取得了显著的经济、社会、环境效果，但仍处于起步阶段。

从发展趋势看，中耕除草技术符合资源节约和环境友好农业发展要求，是国际农业技术发展的主要方向，也是我国可持续农业技术发展的主要趋势。

如何从我国国情出发，进一步完善区域中耕除草培土技术模式及技术体系，加大中耕除草培土技术示推广力度，促进该项目技术成熟和发展，对于保护和恢复生态环境，发展现在农业、实现可持续发展作用十分重大[5]。

3 设计原理及机构3.1 设计原理本设计按照大豆和玉米等旱地农作物中耕除草技术要求进行。

要求保证耕深稳定、除草率高、伤苗率低。

该机在机架前部安装地轮，地轮轴通过变速箱将功率传递到升速轴，升速轴通过带轮将动力传递至安装有锥齿轮的轴，通过锥齿换向，接着由万向节将动力传递给与地面成一定角度的梳齿，最后安装的是随行仿形装置，同时在地轮与梳齿之间安装有松土铲，起到中耕作用。

该机的优点是动力消耗少和除草效果好，可根据作业要求进行中耕、除草、间苗等联合作业[2]。

由于采用机械式除草措施，对农作物生长有很好的促进作用，同时有利于保护生态环境，减少化学除草对农作物的农药残留，提高作物的有机质含量。

该机的设计是与大功率拖拉机配套使用的挂接机具，与56kW以上的拖拉机配套使用。

其结构设计实现了一机多用，提高了各部分的通用性能，减少了机具的进地次数，降低了作业成本，对农作物增收效果十分明显[6]。

主要设计参数为：配套动力≥56kW作业速度:4～5 亩/h（3.3～4.2km/h）作业行数:3行行距:400～500 mm3.2 除草工作原理本设计中耕除草机与拖拉机配套使用。

作业时，地轮把动力通过不同传动比的齿轮传递到升速轴，升速轴通过带轮将动力传递至安装有锥齿轮的轴，通过锥齿换向，接着由万向节将动力传递给与地面成一定角度的梳齿，带动梳齿式除草装置工作，并根据需要选择相应的传动比，以达到梳齿的圆周线速度。

在机架和除草装置之间安装深松铲，可根据作业要求完成深松、中耕作业。

该机整体结构主要有地轮、梳齿式除草装置和机架等3部分。

除草装置为对称式结构，即每行为两组对置旋转的梳齿除草装置，以满足大豆等旱地作物的农艺技术要求[7]。

3.3 动力传递系统整机动力由机架上的地轮驱动。

整机传动系统由地轮传动系统和单体传动系统构成。

传动路线是：地轮通过变速箱将动力传递给升速轴，升速轴上有带轮，然后通过皮带将动力直接传递给锥齿轴。

锥齿轴通过万向节将动力传递给梳齿，以达到除草所需动力[8]。

4 拟定传动方案为了估计传动装置的总传动比围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可由已知除草机行走速度3.3～4.2km/h，可选地轮速度为3.5km/h，地轮的直径选择为400mm，则其转速为46.4r/min。

工作部件梳齿轴的转速设定为135r/min,因此地轮到梳齿轴的传动比约为0.345，反之为2.9。

4.1 除草装置的工作阻力的确定和计算,除草机工作过程中，主要受到两方面的阻力。

首先，地面对地轮的摩擦阻力F1其次，土壤对松土铲的阻力F2。

以下即是对这两个阻力的计算。

的计算1）F1=fmg。

考虑到工作机的工作路估计整机重量为100kg，设摩擦阻力系数为f,则F1面情况，取f=0.6，故F=600N。

1的计算2）F2F2=i•σ•f [9]（1）其中 f=hb/sinγ（2） i——工作部件数目σ——土壤剪切应力（0.93—1.23N/cm2）F——切面积h——耕深B——除铲工作幅度 ,选i=4, σ=1,h=30,B=56, γ=600代入计算得F2=1280N4.2 所需功率和传动效率由P=nT/9550 或 P=FV, T=FL 计算功率1)地轮所需功率地轮的直径设计为0.4m,则有P 1= F 1⨯V ≈600⨯1W ≈0.6KW2）松土铲所需的功率为P 2= F 2⨯v ≈1280⨯1w ≈1.28KW则所需总功率为1.88KW3）传递过程机械效率由表查得,V 带传动、滚动轴承、圆柱齿轮动效率分别为η1=0.96，η2=0.97，η3=0.974.3 传动装置传动比分配此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。