旋耕机设计说明书

Z6

nZ 3

Z3 Z6
233r / min
TZ 6
9.55 106
PZ 6 Z6
9.55 106
TZ2= 9.55 105 PZ 2 9.55 106 26.55 7.39 105 N mm
NZ2
343
3.2.4 第二轴功率轨迹和扭矩为：
pⅡ=PZ2 3 26.02KW
nⅡ=nZ2=343r/min
TⅡ=9.55106 P 9.55 106 26.02 7.24 105 N mm
旋耕灭茬机的发展至今已有 150 多年的历史，最初在英、美国家由 3-4kW 内 燃机驱动，主要用于庭园耕作，直到 L 型旋耕刀研制成功后，旋耕机才进入大田 作业。20 世纪初，日本从欧洲引进旱田旋耕机后，经过大量的试验研究工作， 研制出适用于水田耕作要求的弯刀，解决了刀齿和刀轴的缠草问题，旋耕机得到 了迅速发展。
②设计耕深 14cm（最大设计耕深） ③工作幅宽 1.6m ④技术： （1）旋耕灭茬机与拖拉机采用三点悬挂联接，作业时万向传动轴偏置角度不得 大于 15°，田间过埂刀端离地高度 150~250mm，此时万向传动轴角度不得大于 30°。切断动力后，旋耕灭茬机最大提升高度达刀端离地 250mm 以上。 （2）、要求旋耕、灭茬作业能覆盖拖拉机轮辙，当幅宽小于拖拉机轮距外缘时， 可采用偏配置。 （3）、要求结构简单可靠，保证各项性能指标。 （4）、设计时考虑加工工艺性和装配工艺性，尽量使用标准件、通用件，以降低 制造成本
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3、动力计算
旋耕灭茬机在动转、旋耕和反转灭茬时，消耗功率最大，而在水田作业和存 垡作业时消耗的功率较小，也就是说，设在低速档作业时，消耗的功能较大，在 高速当时，消耗的功率较小，因此，动力计算只需要对低速传动进行计算，选表 1 和表 3 都是低速运动路线传动比一样，不同的只是方向相反，故我只按其中一 种情况进行计算。
装，就可实现不同功能的作业，以达到一机多能的目的。当需要旋耕时，采用 200r/min 左右的正旋作业；当需要破垡和水田耕整时，采用 500r/min 左右的正 旋作业；当需要埋青和灭茬时，采用 200r/min 左右的反旋作业；本课题的实现 解决了现有旋耕机只能旋耕不能灭茬而灭茬机又只能灭茬不能旋耕的问题。
目录
1.2 方案的选择………………………………………………………………………5 1.2.1 方案 1……………………………………………………………………………6 1.2.2 方案 2………………………………………………………………………… 7 1.2.3 方案 3………………………………………………………………………… 7 1.3 方案对比分析……………………………………………………………………7 3 运动计算……………………………………………………………………………8 4 动力计算………………………………………………………………………… 9 4.1 各传动副效率………………………………………………………………… 10 4.2 动力分配……………………………………………………………………… 10 4.2.1 拖拉机动力输出轴的额定输出功率…………………………………………10 4.2.2 第一轴及小锥齿轮 Z 动率，转速和扭矩…………………………………… 11 4.2.3 大锥齿轮 Z2 的功率轨迹的扭矩为：………………………………………… 11 4.2.4 第二轴功率轨迹和扭矩为：………………………………………………… 11 4.2.5 第二轴 Z3 齿轮功率、转速和扭矩为：………………………………………11 4.2.6 第Ⅲ轴 Z4 齿轮功率……………………………………………………………11 4.2.7 第Ⅲ轴（随轮轴）不传递扭矩，故不校核：…………………………………11 4.2.8 第Ⅳ轴 Z5 齿轮功率……………………………………………………………11 4.2.9 第Ⅳ轴（随轮轴）的传递扭矩，故不校核………………………………… 11 4.2.10 刀轴 Z6 齿轮功率、转速和扭矩………………………………………………11 4.2.11 刀轴功率，转速和扭矩………………………………………………………11 5 主要零件的强度校核工………………………………………………………… 12 5.1 圆柱齿轮的计算……………………………………………………………… 12 5.1.1 齿轮的材料、精度和齿数选择………………………………………………12 5.1.2 设计计算………………………………………………………………………13 5.1.3 第一对直齿圆柱齿轮主要尺寸的计算………………………………………13 5.1.4 第二对直齿圆柱齿轮的主要参数的计算……………………………………14 5.2 轴的选择……………………………………………………………………… 17 5.3 轴承的选择…………………………………………………………………… 17 6 尺寸链计算……………………………………………………………………… 17
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2、运动计算
结构见图（3），其中 Z3 采用较小的齿数，为了减小侧齿轮外径尺寸，以尽可 能增加齿刀的耕作深度。
隋轮齿数 Z4、Z5 的齿数待总体结构尺寸确定后再定，任务书要求，按照方案 2 的传动路线，故万向节计算传动比，分配和各轴的轨迹，故参数分别列表表 1~ 表4
轴次 齿数 传动比 总传动比 转速 r/min
3.1、各传动副效率
圆锥齿轮传动 圆柱齿轮 滚柱轴承 球轴承 万向节
η1=0.96 η2=0.96 η3=0.98 η4=0.99 η5=0.96
3.2、动力分配
3.2.1 拖拉机动力输出轴的额定输出功率：
根据有关资料和经验估算，其额定输出功率为： P 额=0.8 N 发=29.40KW n=734r/min
Ⅰ轴 Z1 14 2.14
表1
Ⅱ轴
Z2
Z3
30
15
Ⅲ轴
Ⅳ轴
Z4 暂不定
Z5 暂不定
147
3.15
Ⅴ轴 Z6 22
734
343
233
表2
轴次
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
Ⅴ轴
齿数
Z1
Z2
14
30
Z3
Z4
Z5
Z6
22
暂不定 暂不定
15
传动比
2.14
0.68
总传动比
1.46
转速 r/min 734
343
504
表 3 与表 4 分别与表 1 表 2 类同，表示反转（仅在数值前多个负号表方向相反）
预期成果： 因具备多功能等特点，投入生产后能产生较好的经济效益和社会效益。
1、方案的拟定
旋耕灭荐机状态动力为 36.75KW(约 50 马力) 动力由拖拉机动力输出，轴经一对圆锥齿轮和侧边圆柱齿轮带动。 设计的旋耕灭荐方案满足如下性能、性质要求：
1.1、设计参数要求：
①刀轴转速：正转：200r/min 左右（旋耕） 500r/min 左右（破垡） 反转：200 r/min 左右（埋青 灭茬）
方案 2、采用侧边传动，平衡性较差，一般用偏置，刚性较差，但无需要加 漏耕装置，结构简单，通过拆下侧边齿轮，然后调头安装以达到变速的目的，简 单，操作不是很方便，农机机械不是交通工具，需要经常变速和换向。
农机机械的使用常常一季节只使用一个作业项目，不需要经常拆装。方案 2 比方案 1 结构简单、造价低，方案 2 更切合实际的需要，所以方案 2 为选用方案。
我国与大中型拖拉机配套的旋耕灭茬机保有量有 15 万台，与手扶拖拉机与 小四轮拖拉机配套的旋耕机约有 200 万台，旋耕机在南方水稻生产机械化应用中 已占 80％的比例，北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋 耕机械。近年来，我国北方进行种植业结构调整，大力推行旱改水，水稻种植面 积迅速增加，扩大了对旋耕机械的市场需求。
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1.2.2、方案 2
图（2）
图（3）
6
图（4）
动力从拖拉机输出轴输出，经一对圆锥齿轮和一组圆柱齿轮传动带动刀轴施 耕，此种方案的特点是前后一级传动导用侧边齿轮，正反转的实现通过调整圆锥 齿轮，高低速的实现通过对调侧齿轮箱的方向，图 3 为正转，图 4 为反转。 1.3、方案对比分析
方案 1、两端平衡，受力匀称，刚性好，但在中间齿轮的底下出现漏耕土壤， 需增设其它部件以耕除漏耕土壤，采用拨挡变速，操作较好方便，但结构比较复 杂，造价高。
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1.2、方案的选择 为了使设计的施耕机既能满足多项指标，又能结构合理，造价低，在市场
上具有一定的先进性为此拟定二套方案对此进行分析：
1.2.1 方案 1
图(1 )
动力由拖拉机动力输出轴经一对圆锥齿和一组四级齿轮带动刀轴旋耕，此种 方案的工作特色：
最后一级动力，由中间齿轮传动，两边由侧板支撑高低档转速通过拨挡实现， 正反转通过调正太齿轮的拆卸来实现。（此方法的对称性较好，刚性高，强度高。 但在中间齿轮的底下会出现漏耕土壤的现象，需要增加一个部件才能解决此现 象）采用拔档变速，操作较为方便，但结构复杂，造价高。（见图 1、图 2）
nZ1=734r/min TZ1=T1 3 3.6 105 0.98 3.53 106 N mm
3.2.3 大锥齿轮 Z2 的功率轨迹的扭矩为：
Pz2=Pz1·2 27.1 0.96 26.55kw
9
nz2=
n z1

z1 z2
734 14 30
343r / min
3.2.8 第Ⅳ轴 Z5 齿轮功率
PZ5=PZ4 2 24.98 0.96 23.98KW
3.2.9 第Ⅳ轴（随轮轴）的传递扭矩，故不校核
3.2.10 刀轴 Z6 齿轮功率、转速和扭矩
PZ6=P Z5 4 2 23.98 0.99 0.96 22.79KW
3.2.2 第一轴及小锥齿轮 Z 动率，转速和扭矩：
P1=40× 0.98×0.96=27.66KW n1=734 r/min
T1=9.55×106 P1 9.55 106 27.66 3.6 105 N mm
n1
734
PZ1= P13 27.66 0.98 27.1KW
参考文献…………………………………………………………………………… 18
致谢…………………………………………………………………………………19
结论…………………………………………………………………………………20 附图清单……………………………………………………………………………21
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前言
旋耕灭茬机主要来源于农业生产的需要。
该机具主要适用于埋青、秸杆还田式在大中型联合收割机作业后的稻麦高留 茬的田块上进行反转灭茬、正转旋耕、三麦条播、与半精量播种、化肥深施等多 种农田作业。
我在本设计中研究旋耕机的主要内容：
(1)参与总体方案设计，绘制灭茬机工作总图,设计左右支臂、第二动力轴
及有关轴承座等。
(2)拖拉机佩带旋耕机灭茬机作业,使用 1~3 档前进速度,其中:旋耕机,灭茬
孟加拉国 2000 年水稻收获面积为 1070 万 hm2。农业机械发展才刚刚起步， 目前只有部分灌溉和耕种设备实现了机械作业。考虑其种植方式和耕地大小，对 各种型号的旋耕机需求非常大。其进行了自发研究但在很大层度上不能满足国内 的需求。
1G-160 型多用旋耕灭茬机可与 33～40.4kw(45～50 马力)级各型号拖拉机配 套。在一台主机上只需拆装少量零部件，就能进行旋耕、灭茬、条播、化肥深施 等多种农田作业。
nz
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3.2.5 第二轴 Z3 齿轮功率、转速和扭矩为：
PZ3= pⅡ=26.02KW nZ3=nⅡ=343r/min TZ3=TⅡ=7.24×106 Nmm
3.2.6 第Ⅲ轴 Z4 齿轮功率
PZ4= PZ 3 2 26.02 0.96 24.96KW
3.2.7 第Ⅲ轴（随轮轴）不传递扭矩，故不校核：
时使用 1~2 档,时使用 3 档;
(3)刀棍转速:正转 :200r/min 左右(旋耕)
400~500r/min(Biblioteka Baidu垡)
反转 :200r/min 左右(埋青 灭茬)
(4)最大设计耕深 14cm;
根据同类旋耕机类比,设计宽幅为 1.6～1.7m.
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本课题拟解决的问题 通过改进设计，增加刀辊轴的转速和转向。在工作时，通过适当的拆卸和改