小型土壤旋耕机设计
摘要
旋耕机是与拖拉机配套完成耕、耙作业的耕耘机械。因其具有碎土能力强、耕后地表平坦等特点，而得到了广泛的应用；同时能够切碎埋在地表以下的根茬，便于播种机作业，为后期播种提供良好种床。按其旋耕刀轴的配置方式分为横轴式，立轴式和斜置式三类。正确使用和调整旋耕机，对保持其良好技术状态，确保耕作质量是很重要的。旋耕机具有打破犁底层、恢复土壤耕层结构、提高土壤蓄水保墒能力、消灭部分杂草、减少病虫害、平整地表以及提高农业机械化作业标准等作用。本文主要对小型土壤旋耕机总体结构设计。小型土壤旋耕机工作性能分析。柴油机的选择。对小型土壤旋耕机的传动系统、执行部件设计。对设计零件进行设计计算分析和校核。绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。
关键词：小型旋耕机，拖拉机，强度校核
目录
摘要 I
第1章 绪论 3
1.1 引言 3
1.2 背景及原理介绍 3
1.3 国内外发展现状 4
第2章 小型土壤旋耕机总体设计 7
2.1 总述 7
2.2 开小型土壤旋耕机的动力性能比较 7
2.3设计依据 8
2.4设计要求 9
第3章 中间链传动结构方案的设计 11
3.1 主要结构、参数的设计与选择计算 11
3.1.1耕深H和刀滚半径Rmax 11
3.1.2机组前进速度 11
3.1.3 刀片运动参数S、λ和 12
3.1.4功率及耕副宽度的计算 13
3.2 旋耕刀滚的设计 15
3.2.1弯刀结构设计的确定 15
3.2.2刀座间距和弯刀总数的设计和计算 15
3.2.3弯刀在刀轴上的优选排列设计 16
3.2.4双油封和挡草圈的设置 16
3.2.5 1G-100旋耕机主要技术规格及基本参数 17
第4章 总体结构的布置与设计 18
4.1传动结构的设计 18
4.2主要结构的分析设计 18
4.2.1旋耕刀轴的位置的设计 18
4.2.2尾轮机构位置的设计 18
4.2.3机组平衡性能 18
4.2.4定刀齿的布置 19
第5章 链传动的设计与计算 20
5.1链传动的设计计算 21
5.2 链轮设计计算 23
第6章 轴的设计与校核 24
6.1 轴的设计 24
6.2 轴的校核 27
1、按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 27
2、 精确校核轴的疲劳强度 27
第7章 地轮和机架的设计 32
7.1 地轮的设计 32
7.2 机架部分的设计 32
结 论 33
参考文献 34
致 谢 35
第1章 绪论
1.1 引言
土壤耕作是种植业生产过程中的重要一环，对于农作物增产具有重要作用。因此，土壤耕作机械的发展一直受到人们的关注。由于土壤耕作是一项能耗很大的作业，传统的土壤耕作机械，如犁、耙等都需要多次耕作会对土壤造成破坏，不利于水土保持，消耗较大。长期以来，人们一直在探讨新的工作制度，松土和局部松土，不耕和少耕。在这种形势下，驱动型耕作机械诞生了。这种机械之所以引人注目，一是强化土壤耕作过程，可以满足不同条件下的不同土壤类型；二是一次耕作可以联合作业；三是有动力驱动，质量好。
1.2 背景及原理介绍
旋耕机是一种常用的耕作机具,具有犁耙合一的作业效果,旋耕一次即可达到土碎地平,能有效切断植被并将其混合于耕作层中,也能使化肥、农药等在土中混合均匀,深受农民欢迎。市场上旋耕机种类繁多,但主要用于适应大田作业,对于丘陵和山区地带尤其是园田作业就显得有些不够灵活,而我国山区、丘陵地带占全国耕作面积的30%以上,加之园田产业的兴起,很多大田建起了塑料大棚,这就要求耕作机具要小巧、轻便,能适应大棚作业环境,因此,旋耕机小型化、灵活化将是未来发展的必然趋势。现就山区、丘陵以及田园作业的小型旋耕机进行设计研究。旋耕机在作业过程中,刀片切割土壤,对土壤产生切割力。同时,土壤对刀片产生反作用力,可分解为水平分力和垂直分力,水平分力推动旋耕机组向前运动,垂直分力平衡拖拉机的部分重量,防止拖拉机在松软土壤作业时下陷。旋耕机在旋耕作业时,要求具有一定的打滑率,但打滑率应小于70%,在打滑率大的地块作业时可使用高速挡作业,在打滑率低的地块采用低速挡,这样才能充分发挥旋耕机作业效果。1配套动力的选择旋耕机专为山区、丘陵以及田园作业设计,配套动力选用5.8811kW的手扶拖拉机。手扶拖拉机具有重量轻、结构紧凑、机型小巧、操作灵活、适应性强等优点,能够满足山区、丘陵、园田作业等农业使用要求,具有较好的适应性。一般来说,旋耕机的分类有下面几种:按刀轴传动方式分为中间传动式旋耕机和侧边传动式旋耕机;按动力传动方式分为齿轮传动式旋耕机和皮带传动式旋耕机。本机采用套轴式设计,中间传动式。2刀片的排列方式本旋耕机采用轴套式设计,刀片在刀轴上的排列采用双头螺旋线排列,在纵方向的排列采用“人”字形,也可以采用“从”字形。“人”字形排列方式的轴向力靠左右两边刀片的轴向切割阻力相互平衡,但当拖拉机拐弯时会打破这种平衡,转向直线行驶后可自动调整。“从”字形排列的轴向力可以单边平衡,拖拉机不会发生侧向移动,作业性能较好。在排列合理的前提下,选择适当的刀片数量,尽量减少动力需求。3刀片设计传统刀片采用偏心圆,阿基米德螺旋线或其他类似曲线。为了加工方便,一般都采用偏心圆。本旋耕机由于配套设备的局限性,设计理念为尽量减少切割阻力,所以设计刀片时其侧切刃壁应向内倾斜23,以减少阻力,而旋耕刀片半径选取原则为在保证正常工作状态下取最小值,经计算刀片半径在175200mm范围内选取较为合适。4中间漏耕装置的设计轴套式旋耕机中间存在严重漏耕问题。传动箱体越大,漏耕越大。要解决漏耕问题,首先应把传动箱体的宽度尽可能设计得窄小,但传动箱体宽度是不可能无限缩小的。通常的防漏耕装置有两种,一是在拖拉机的前方或后方设计一个小型犁铲,后置的小犁铲还可以起到控制行驶速度的作用。二是在变速箱体两边设计一个与水平轴偏移一定角度的旋转轴套,在该转动轴上安装一个与正常刀片偏移一定角度的斜置刀片,旋耕工作时,斜置刀片可以切割变速箱底部土壤,减少漏耕。(2007-06-11)小型旋耕机的设计与研究@刘刚$辽宁省农业机械化研究所!辽宁沈阳110161 @尤晓东$辽宁省农业机械化研究所!辽宁沈阳110161 @关伟$鞍山市农机技术推广中心!辽宁鞍山114004旋耕机是一种常用的耕作机具,具有犁耙合一的作业效果,旋耕一次即可达到土碎地平,能有效切断植被并将其混合于耕作层中,也能使化肥、农药等在土中混合均匀,深受农民欢迎。
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