盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008目 录1 前言12 总体设计22.1拔杆粉碎还田机与拖拉机的联结22.2 拔杆粉碎还田机的配置22.3 拔杆部分32.3.1拔杆机现状32.3.2 对拔杆机的要求42.3.3 本课题拔杆机选择42.3.4 拔杆机工作原理52.3.5 本课题拔杆机的技术解决方案52.3.6 本拔杆机的优点62.3.7 通轴刨刀的设计72.2.8拔杆刀轴入土深度可调设计.73 部件设计83.1 侧边齿轮箱总成83.2 刀轴总成94 设计计算104.1 运动计算104.2动力计算114.3 主要零件的应力计算及强度校核154.3.1 圆锥齿轮主要零件的应力计算及强度校核154.3.2直齿圆柱齿轮174.4 轴与齿轮的计算.225 使用维护与保养. 276 结论29参考文献30致 谢.31附 录.321前言机械化秸秆粉碎直接还田技术, 就是用秸秆粉碎机将摘穗后的玉米及高粱、小麦等农作物秸秆就地粉碎, 均匀地抛洒在地表, 随即翻耕入土, 使之腐烂分解,直接还田。这种机械化秸秆粉碎直接还田技术, 不仅能够改善土壤结构, 增加土壤有机质含量, 减少病虫害, 培肥地力, 延缓土壤板结, 增强保水保肥能力, 而且能够争抢农时, 节省劳动力, 减轻农民朋友的劳动强度, 同时也是充分利用秸秆资源、减少秸秆焚烧、保护大气环境、发展生态农业、实现有机农业和可持续发展农业的重要保证。发达国家在还田机具的研制和生产上起步较早，美国万国公司于20世纪60年代初首次在联合收割机上采取切碎机对秸秆进行粉碎还田，其后研制了与90KW拖拉机配套的60型秸秆切碎机。英国在20世纪80年代初在收获机上对秸秆进行粉碎，并采用梨式耙进行深埋。日本采用的是半喂式联合收割机后面安装切草装置，一次能完成收获和秸秆粉碎。我国机械化秸秆还田回收起源于20 世纪80 年代，发展速度较慢，主要开发的产品是与中小型拖拉机配套使用的秸秆粉碎还田机具。 目前国内生产的秸秆还田机械种类繁杂, 且功能单一, 有的只粉碎秸秆不能灭茬, 或秸秆粉碎后不能充分掩埋, 撒落在地表, 不易沤制, 影响播种和种子发芽。若秸秆粉碎和旋耕灭茬分两次作业, 又会增加作业成本。同时, 现有机具作业时还存在运转平稳度差, 动力传递可靠系数小, 无安全保障, 秸秆粉碎率低, 不能铲除作物根茬等缺陷。 本课题所设计的1BF-160型拔秆粉碎还田机是为金马-500型拖拉机配套设计的农机具，该农机具具有拔杆和粉碎的作用。可以把拔杆机和粉碎机技术运用于同一台机子上，设计、计算与50马力轮式拖拉机相匹配的拔秆粉碎还田机的传动系统和动力参数；设计与拖拉机悬挂以及连接的机构；设计拔杆机和粉碎两个组成部件以及一个传动系统的结构，绘制部件图。最终设计的拔秆粉碎还田机能够达到, 拔杆机和粉碎两个工作部件，能各自独立作业，共用一个传动系统，即通过换装不同的组成部件可实现不同项目的作业，由于该产品具有一机两用的功能，因此具有较好地适用性和一定先进性。2总体设计设计的总体方案，在现有的机型“锤爪式粉碎还田机” 的基础上，融合“拔棉杆机的技术，使之两机合一，以达到一次性完成拔杆、粉碎和还田作肥的目的。粉碎还田机包括万向节传动总成，整体主梁悬挂总成、中央齿轮箱、侧支承、刀轴和机罩总成。中央齿轮箱由动力输入轴、动力输入轴轴承壳，主动伞齿轮、从动伞齿轮、动力输出轴、承壳、箱体、箱盖、轴承、油封和螺栓组成。其特征是动力输入轴轴承壳向齿轮箱的前上方伸出与整体主梁悬挂总成联接，动力输出轴伸出动力输出轴轴承壳与刀轴联接。在锤爪式粉碎还田机机壳上装一齿轮箱，由中央齿轮箱经带传动系统传到拔杆齿轮箱，在齿轮箱里经齿轮传动传到拔杆刀轴。粉碎还田机按普通的分类方式大致可以分为卧式和立式，由于卧式的使用比较普遍，所以本次课题的粉碎还田机选择卧式。2.1 拔杆粉碎还田机与拖拉机的联结作业机和拖拉机的联结方式有：悬挂式、半悬挂式、牵引式等几种。悬挂式挂接是用拖拉机上的悬挂机构将作业机与拖拉机联结在一起成为作业机组，机组在道路上行进或在地头转弯时，利用拖拉机的液压机构将作业机全部或局部提起，这种挂接方式，不仅是在移动状态下进行工作的各种机械如犁、耙、中耕机、播种机、喷雾机、收获机等已经广泛采用，而且对于某些固定作业的机械在移动地点时，也采用了这种技术。悬挂式机组具有许多优点：a机动性高 作业机在悬起后，由于机器本身不与地面接触，因而拖拉机不因带有农具而影响它的原有的机动性，转向方便灵活，回转半径小，空行时间少，道路行驶速度高，机组的通过性能好。b结构简单，重量轻 悬挂式作业机因系直接与拖拉机结成一体，不需设置行走轮、牵引装置和工作部件提升机构。故结构紧凑，可节约钢材，减轻机器重量，减低制造成本。c可以改善拖拉机的牵引性能 由于悬挂式作业机是和拖拉机结成一体，因此作业机的重量以及工作阻力的铅垂分力，都有可能转移到拖拉机上，增加拖拉机后轮的载荷，从而提高拖拉机轮胎与土壤附着力。由此，本设计确定为全悬挂方案。2.2 拔杆粉碎还田机的配置 拔杆粉碎还田机有正配置和偏配置，根据任务书要求选择正配置。 拔杆粉碎还田机采用两极或多级减速，其最后一级传动装置的配置有两种方案：a侧边传动；b中间传动。比较：中间传动多用于正配置的拔杆粉碎还田机，动力从中间传至刀轴，整机受力均匀，刚性好，但有漏粉碎现象，需装备换挡装置和漏粉碎装置，因此齿轮箱结构复杂。侧边转动都用于偏至的旋耕机，作业是不漏粉碎，容易调速。对于本科题第一方案较好。因此，整体设计为拔杆粉碎还田机，采用三点悬挂式与拖拉机连接，偏配置侧边传动。 图2-1拔杆粉碎还田机机动原理图拔杆粉碎还田机与拖拉机联接作业时，万向传动轴偏置角度不得大于15。田间过埂时，刀端离地高度在150250mm之间，此时万向传动轴角度不得大于30。切断动力后，拔杆粉碎还田机最大提升高度达刀端离地250mm以上；动力输出轴离地615mm。2.3拔杆部分起拔机构是棉柴收获机的关键部件，起拔性能的好坏，对于以后的作业直接影响整机的性能。拔杆机主要用于玉米和棉柴的拔除作业。现有的各种拔杆机虽然作业质量能基本满足农艺要求，但结构复杂、价格高、通过性差、操作不方便，推广工作受到了一定限制。针对上述情况我们研制了拔杆粉碎还田机。2.3.1拔棉杆的现状 我国虽然自60 年代中期就开始了对棉柴收获机械的研制工作, 但由于种种原因, 至今还没能研制成功一种理想的机型, 推向市场, 应用于棉田。所以广大棉农还是“面向黄土, 背朝天”, 据测定, 人工用手拔棉柴的提拔阻力为40120 kg/ 株, 可见其劳动强度特别大。面对广大棉农的呼声, 加速研制棉柴收获机械, 应得到有关领导部门和农机科研单位的高度重视和支持, 尽快研制、开发出较理想的、适宜我国农艺要求的机型, 早日实现棉柴收获机械化。我国现在研制的棉柴收获机械的“收获”, 是指把摘拾完棉絮、扎根于土壤中并处于生长状态的棉柴, 用铲切或提拔的方法, 使棉根脱离土壤, 弄到地面上来。到目前为止, 还都是单纯地进行“收获”作业, 没有考虑到“联合收获”的问题, 如“收获”、捡拾、集束、打捆、运输、切断及粉碎等一次完成。A机型我国研制的棉柴收获机械按结构设计分, 有悬挂式、牵引式、锄铲式、拔辊式、链条式、连杆式和圆盘式等。就目前看, 多数倾向于与动力机配置采用前悬挂式, 起拔机构采用拔辊式。B种类按收获原理分, 我国研制的棉柴收获机械归纳起来可分为两大类, 即铲切式和提拔式。a铲切式收获机械。这类机械的收获部件, 一般设计成一个特殊形状的大锄铲, 工作时使铲入土一定深度穿行, 由此切断棉根,并使棉柴向上抬起, 有的后面牵引一耧耙, 把棉柴集成堆。这种棉柴收获机械结构简单, 制造和使用容易, 但消耗动力大, 残留棉根较多, 铺放不整齐, 棉农不太欢迎。b.提拔式收获机械。这类机械的收获部件多数采用对辊式, 也有的采用连杆式、圆盘式或是链条式。这类机械的工作过程是当动力机前进时, 起拔部件遇到棉柴即能迅速把它夹住, 在动力机继续前进的同时, 起拔部件把棉根从地下提拔到地面上来, 然后由输送机械把棉柴从机械侧面送出, 成条状斜躺在地面上。这类机械结构较复杂,消耗动力较少, 残留棉根较少, 铺放整齐, 棉农较欢迎。我国70 年代研制的棉柴收获机械多数是利用铲切原理设计制造的, 与动力机的配置多采用后牵引式。90 年代研制的棉柴收获机械, 多数是利用提拔原理设计制造的, 与动力机的配置多采用前悬挂式, 这便于操这便于操作者观察、使用。由于棉柴长势特殊,没有一定规律, 主秆与枝杈坚硬如木材, 要实现机械收获, 确实难度很大。本课题目的在于提供一种与粉碎还田机结合，能使之两机合一，以达到一次性完成拔杆、粉碎和还田作肥的目的。2.3.2 对拔杆机的要求 要求拔杆刀轴入土深度可调，以及与粉碎辊筒轴相对位置可调。设计时注意重心位置，与主机联接后尽可能达到前后平衡，以减轻负荷量和提高安全性能。2.3.3 本课题拔杆机的选择目前使用较多的是一种圆盘式拔棉柴机, 靠的是把棉柴卡入圆盘上的锯齿内, 通过拖拉机的前进, 利用地轮传递扭矩使得圆盘转动与机具前进的差值, 达到拔和拉的效果来拔出棉柴。在土壤较干情况下, 由于地轮传递的力矩有限, 拔断率和漏拔率太高。为了提高拔净率, 降低拔断率, 采用旋耕机的工作原理( 即由拖拉机的动力输出轴通过传动系统将动力以扭矩的形式直接作用于通轴刨刀, 使之做旋转运动, 切入土中使作物根茬可以翻出来) , 旋转的通轴刨刀切入土壤3 cm5 cm 深, 直接作用于作物的根部, 达到拔和刨的效果来拔出棉柴。这样即使在土壤较干的情况下, 也会提高拔净率, 降低拔断率。拔棉柴时受力工作原理如图2-2 所示。 图2-2 拔棉柴时受力工作原理图2.3.4 拔棉杆机的结构和工作原理a.拔棉杆机主要由变速箱、皮带传动机构、通轴刨刀等组成。其结构简图如图2-3图2-3 拔棉杆机结构简图b.工作原理拖拉机动力输出轴输出的动力通过万向节传递给棉柴收获机, 按一定转速比例经过变速箱、皮带传动机构传递给通轴刨刀, 当旋转刀轴上的刀刃接触棉柴根部时, 随着拖拉机的前进和刀轴的旋转迅速切入棉杆的一定深度, 把棉柴向上拔起, 被拔出的棉柴向后倾倒, 被后面的粉碎机粉碎还田。在通轴刨刀拔出棉柴的同时, 把地里的残膜刨起, 有利于残膜的回收, 减少了白色污染。2.2.5 本拔杆机的优点棉花生产过程中, 棉柴收获是一项劳动强度最大的工作, 使用该机具后, 可以减少棉农的劳动强度, 降低生产成本, 提高生产效益。在收获棉柴的同时还可回收残膜, 避免造成土壤的白色污染。同时由于棉柴的及时收获, 避免了农民因要播种小麦而焚烧棉柴, 具有良好的社会效益。拔杆刀轴入土深度可调，以及与粉碎辊筒轴相对位置可调。该机具在工作时不受棉花行距、株距限制, 具有较强的