侧边传动式旋耕机的设计 学 生： 指导老师： 摘 要：旋耕机是一种实用性强、应用范围广的耕整地机械，具有切土效果好、碎土能力强、耕后地表平坦等特点，在各种土壤条件下一次性可达到待播状态，可基本满足农业精细耕作的要求。近年来，我国进行了种植业结构调整，特别是北方地区，耕整用宽幅高速型旋耕机成为发展方向，大中型拖拉机具有强劲的动力输出、较大的牵引力和悬挂提升能力，为配套旱地耕作型联合作业提供了先决条件。而旋耕作为驱动型耕作机械，易于更换和附加工作部件，形成灭茬、深松、碎土、做畦、起垄、开沟、精量半精量播种、深施化肥、铺膜、镇压和喷药等多项作业的结构紧凑的联合作业机组，大幅度提高了生产效率，降低了作业成本。本次设计的侧边传动式旋耕机结构简单、生产率高、功率消耗少、经济效率高。 关键词：旋耕机；旋耕刀片；变速箱；传动系统 全套图纸，加153893706Design of Side Transmission TypeRototillerStudent: Tutor: Abstract: Rotary cultivator is a kind of soil preparation machine with strong practicability and wide application. It cuts soil with good effect, breaks soil with powerful capacity and makes the soil surface flat after tillage, and so on. It can make soil in all kinds of conditions once achieved the state to be broadcast, which can basically meet the requirements of agricultural farming. In recent years, the planting structure of our country has been adjusted, especially in northern areas, thus tillage with a wide high-speed-type rotary tiller has developed. Medium-sized tractor provides a prerequisite for supporting dry land farming-based combination process with its strong power output, greater traction and enhanced ability of suspension. However, the rotary cultivator machine, as a driven model rotary machine, is easy to change, subjoins working parts and forms multiple-assignment and compact-structure joint operating units that clean stubble, loose the soil deeply, break soil, do beds, ridge, ditch, sow precise and quantity seeds, fertilize deeply, pave membrane, press soil and spray, which greatly improves the production efficiency and reduces the assignments cost. This designed side transmission type rotary cultivator in the paper has simple structure, high productivity, low power consumption and high economic efficiency.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典Key words：Rotary Cultivator；Rotary Blade；Gear-Box；Transmission System1 前言旋耕机是一种实用性强、应用范围广的耕整地机械，具有切土效果好、碎土能力强、耕后地表平坦等特点，在各种土壤条件下一次性可达到待播状态，可基本满足农业精细耕作的要求。目前，我国与大中型拖拉机配套的旋耕机保有量约15万台，与手扶拖拉机和小四轮拖拉机配套的旋耕机约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。旋耕机得使用可极大的提高土地耕作效率。此外，旋耕机具有防疏松土壤、秸秆还田、增加土质肥力和消灭土层中害虫的功能，广泛用于平原、山区及丘陵地带的各种土质田块的作业任务，水旱田兼用，具有广泛使用性。目前，在我国成型的旋耕机械产品中，以卧式旋耕机为主流，该种旋耕机对土壤适用性强、混土效果好，一次作业可达到翻土、碎土和平整地表的要求。但一般耕深很浅，漏耕严重，工作部件易缠草堵泥且作业时消耗功率较大。在卧式旋耕机中，按旋耕机切刀轴与拖拉机轮子的转向可分为正传和反转。本次设计为正传式旋耕机。旋耕机入土深度一般小于旋耕机部件半径的10%20%,考虑到旋耕部件大小所需的相适应的单位能耗，应使旋耕机刀轴距地面较低，有的设计则依据旋耕部件与耕深的相对关系，把中央调速器直接安装在旋耕部件的轴上。这样可保证农具的最小能耗，最小的材料消耗和较好的工作质量。根据目前旋耕机的使用现状，预计旋耕机的研究重点将是以下几个方面：（1）在传动方面，现有的旋耕联合作业机具机架刚性不足，影响传动系统零件寿命，可靠性低。（2）旋耕刀具设计参数不合理，作业性能差。（3）侧边传动式旋耕机部件的结构设计。（4）与发动机功率匹配。（5）整机应满足基本农艺要求，耕深1013cm，配套动力为1530KW的拖拉机。（6）作业后，地膜与垄台要贴实、无皱折、无卷曲、无漏覆。本次设计主要是要一次同步完成翻土、碎土、平整地表等作业，并且须通过合理选择参数和优化机构设计，使之整体尺寸、结构设计合理，功率消耗低，满足作业要求，同时克服其他可能存在的问题。2 总体方案的选择及确定随着农业科学技术的发展，旋耕机的研究和使用有很大的进展，出现了多种型式的产品。通过分析比较本次设计选用卧轴、悬挂式侧边传动的方案，这种结构对土壤适应强、混土效果好，能一次同步完成翻土、碎土、平整地表的要求，而且结构简单、效率高。2.1 工作方式的选择 旋耕切削方式的选择 由于切削方式的不同，旋耕机的功耗及所达到的效果亦有不同。目前有旋耕机刀辊的旋向与其前进方向的不同，一般可分为以下两种基本形式：正转式和反转式。两者在工作时的切削速度、刀轴切土扭矩等都表现不同，但反转旋耕机存在的最大问题是作业时刀片切下的土块容易随刀滚抛向前方，易造成堵塞，不利于旋耕平土。故此处选正转更合适。2.2 动力的选择根据现有拖拉机型号使用性能等情况及任务书的要求，现初选东方红-250的轮式拖拉机。其参数如下表1：表1 东方红-250的轮式拖拉机技术规格Tab. 1 Dong fang hong-250-wheeled tractor technical specifications参数数值型 式4*2外型尺寸（mm）285013601190标定功率（kw）18.4最大提升力 （KN）4.15速度范围（Km/h）1.2527.86额定牵引力 （N）5800参数数值轴距（mm）1493最小离地间隙（mm）430后轮轮距（mm）10201320结构质量（kg）1040动力输出轴转速（r/min）540/730动力输出轴标定功率（kw）17.53 工作参数的计算及选择 3.1 刀片运动轨迹及其分析 旋耕机工作时，旋耕刀运动轨迹是摆线1。以刀轴旋转中心为原点建立坐标系，x轴正向和旋耕机前进方向一致，y轴正向垂直向下。设前进速度为，刀轴旋转角度为，开始时刀片端点位于前方水平位置与x轴重合，则旋耕刀端点运动方程为：x=Rcost+t y=Rsint (1) 式中 R旋耕刀端点转动半径（刀滚回转半径） 图1 刀片运动轨迹 Fig .l Inserts trajectory 由公式（1）可见旋耕刀端点的绝对运动，其运动轨迹随着R、和的不同而有不同的形状和特性。将式对时间求导，可得刀片断点在x轴和y轴方向的分速度： =/=- Rsint （2） = /= Rcost （3）刀片端点绝对速度V的大小为：V= （4）由公式（4）可见R=是旋耕刀端点的圆周线速度，令=/=R/，称为旋耕速度比，它表示旋耕刀端点旋耕速度比与旋耕机前进速度的比值，的大小对旋耕刀运动轨迹及工作状况有重要影响。 因 = R/ 故 = -Rsint= （1-sint） （5）如果1，即，则不论旋耕刀运动到什么位置，均有0，即刀片端点的水平分速度始终与旋耕机前进方向相同，其运动轨迹是短摆线，这时旋耕刀不能向后切土，而出现刀片端点向前推土的现象，使之不能正常工作。若1，则当旋耕刀旋转到一定位置时，就会出现0的情况，既刀端绝对运动的水平分速度与旋耕机前进的方向相反，从而使旋耕刀能够向后切削土壤。只要刀片开始切土时0，整个切土过程都可满足这个条件。1时刀端运动轨迹为余摆线。为保证旋耕刀正常切土，刀刃上切土部分各点的运动轨迹都应是余摆线，即其圆周速度大于旋耕机的前进速度1。3.2 机组前进速度与刀片回转速度的配合由以上可知，为保证刀刃切土，刀片从开始切土直到铣切完毕都不应使刀片顶土。即： = - Rsint0 （6） 由公式（6）可见在切土过程中刀刃向后的分速度是逐渐增大的。一般旋耕机的前进速度=0.51.5米/秒，刀片的端点切线速度V=38米/秒。为使机组减少功耗提高效率需合理选择配合两者的速度2。3.3 耕作深度 通常耕深与旋耕机的结构参数R和运动参数、R有关。设耕深为H，由刀片运动轨迹图可知,当旋耕刀端点开始切土时其纵坐标 y=R-H，变换得y= Rsint 则sint=（R-H）/R代入公式（6）中，得：