1、键入文字目录第一章 绪论 .11.1 微型耕作机械的发展历程与特点 21.2 微型耕作机械的应用现状 21.3 微型耕作机械的发展趋势 51.3.1 微耕机的发展趋势 .51.3.2 我国微耕机发展存在的问题 .51.4 微型耕作机械的市场前景分析 61.4.1 中国微型耕作机市场分析 .61.4.2 市场前景 .71.4.3 发展思路 .71.5 本次毕业设计的意义和目的 8第二章 微型耕作机原理及设计方案选择 .92.1 整机结构及工作原理 92.2 微型耕作机的设计方案 9第三章 双动力微型耕作机的机构设计计算 .113.1 设计的原始数据 113.1.1 旋耕机主要技术参数 .113.
2、1.2 减速器主要参数 .113.2 设计计算书 113.2.1 动力源的选择 .113.2.2 带传动设计 .133.2.3 链传动设计 .243.2.4 机架设计 .283.2.5 轴的校核 .303.2.6 轴承的校核 .343.2.7 履带行走机构计算 .34第四章 总结 .37参考文献 .39致谢 41全套图纸，加 1538937062第一章 绪论我国在蔬菜生产上所利用的大棚源自廿世纪 30 年代。我国园艺学科的奠基人吴耕民先生在杭州览桥园艺场设置木框玻璃覆盖温床，开创了夏菜玻璃温床育苗技术，后来改木框为土墙。到了 50 年代后期，杭州市蔬菜研究所(原杭州市蔬菜试验场)采用玻璃土温室
3、栽培番茄、辣椒。60 年代，从日本引进塑料薄膜，开始应用塑料薄膜进行小拱棚栽培蔬菜。60 年代后期、70 年代初，塑料中小棚开始在各地推广，主要在冬春季育苗及果菜类蔬菜的早熟栽培；同期，占地约 667 平方米的简易钢架塑料大棚在长春市投入使用，而后上海等地也开始生产钢架大棚用于种植蔬菜。值得一提的是，1974年杭州市江干区首次利用竹架塑料大棚栽培蔬菜获得成功，这为大棚的迅速发展起了重要作用。 但是，从 20 世纪 30 年代至 70 年代，我国的大棚蔬菜生产仅仅处于探索阶段，特别在我国南方地区，并未形成规模。目前所使用的大棚实际上开始于 20 世纪 80 年代初，这是以装配式镀锌薄壁钢管大棚的
4、开发成功为标志的。但由于当时处于计划经济时代，大棚的推广经历了一个艰难的过程，这不仅因为广大菜农对塑料大棚的优越性不甚了解，人们对大棚的性能未充分认识和掌握，而且与昂贵的价格有关(菜农的经济实力较低)，另外，大棚蔬菜生产的配套技术尚不完善以及南方地区冬春季的气候特点等均在一定程度上影响了大棚的大面积发展。所以，在我国南方地区，大棚的推广经历了菜农被动接受到主动要求这样一个质变的过程。到了 80 年代后期，特别是 90 年代初，随着我国市场经济体制的确立，以及农村种植业结构的调整，大棚蔬菜得到了飞速发展。浙江省的大棚发展过程可以说是我国南方地区大棚发展的一个缩影。目前我国南方地区的大棚面积已经发
5、展到了前所未有的程度，如上海市有 2000 公顷，江苏省有 60000 余公顷，整个南方地区的大棚面积已达到 15 万公顷以上。大棚的耕作是大棚蔬菜种植生产过程中第一道工序，也是保证大棚蔬菜丰产丰收的一个关键环节。大棚人工耕作的劳动强度大、作业量大，而且效率低。随着农村产业结构的不断调整, 温室大棚面积的不断增加, 人工耕作的缺点更加凸显。微型耕作双动力微型耕作机的机构设计计算3机是近几年发展起来的一种微型机动耕作机械，其主要特点是施耕和除草作业时，工作部件与行走装置合二为一，其机具体积小，操作简单，机动灵活，可广泛用于大棚、菜地、果园等小块地作业，配上相应农具可完成犁耕、播种、开沟、覆膜、起
6、垄和运输等牵引作业，也可抽水，喷药等固定作业。其耕作不仅能够提高生产效率，减少农民劳动强度，还可以提高作业量，节省劳动时间，不务农时，适时种植，据有关统计显示可提高工效 5 倍以上，特别是在淡季，蔬菜能提前上市，经济效益可提高 2-4 倍，实现节本增效，具有很高的社会和经济效益，大大增加了农民的收入。发展机械化耕作业也是实现农业机械化的一个重要方面，对于推动农业产业结构调整，拉长农业产业链，提高农业资源利用率，大幅度提高农业产出，增加农民收入，具有重要战略意义。同时使劳动生产率大大提高, 也减轻了农民的劳动强度 , 增加了农民的收入, 推进了农村产业化、农业机械化的发展进程。1.1 微型耕作机
7、械的发展历程与特点我国的设施农业起步较晚，但发展较快，微型耕作机的开发生产有 30 多年的历史。在 20 世纪 70 年代生产的微型耕作机的主要功能仅限于稻麦作业的犁耕、旋耕和收割等；20 世纪 90 年代，随着种植业的发展，特别是经济作物种植和蔬菜大棚的推广，微型耕作机的功能扩展到深旋耕、辅膜、中耕除草、地下收获等。其产品品种已达 20 多种。我国很早就开始了微耕机的开发，但由于多种原因没有形成产品，直到 20 世纪 80年代未和 90 年代中期，随着土地 联产承包责任制的发展、农民收入的提高及我国小型柴油机和汽油机趋于成熟等，我国多功能微耕机的发展开始起步。这一时期，主要是仿照国外产品，但
8、由于材料、热处理工艺和国外的差距，所以刚开始时齿轮箱和刀具部分存在的问题比较多，微耕机工作不长时间，齿轮箱就发热严重、漏油或齿轮损坏，还有旋刀不入土、刀片易断裂等故障。20 世纪 90 年代中期至 2001 年，随着我国农村种植结构的调整，工厂化设施农业的迅猛发展，经济类作物种植面积的增加及农民收入的继续提高，我功能微耕机有了一个较大的发展。这一阶段，除了许多农机厂和农机研究所外，一些发动机厂、拖拉机厂、机床厂、林业机械厂、汽车配件厂和摩托车厂等也都纷纷涉足微耕机行业。如安徽长江农业装备股份有限公司(安徽六安手扶拖拉机厂)生产长江系列田园管理机，山东常林集团(山东手扶拖拉机厂)生产沭河系列耕耘
9、机，浙江四方集团公司(浙江省永康拖拉机厂)生产四方系列管理机，东风农机集团公司(常州拖拉机厂)、福建拖拉机厂、广西南宁手扶拖拉机厂等也开始生产微耕机，就连重庆的 3 大摩托车生产厂(嘉陵、隆鑫和宗盛)也都先后涉足微耕机。据估计，仅山东省 2000 年生产微耕机的企业就超过了 30 家，到 2001 年底全国生产微耕机的厂家达 100 多家。众多厂家依据自身的特点开发和生产不同类型的微耕机，有的还根据当地农作物的种植特点给微耕机增加了一4些新功能，比如开发了一些用于套种的配套机具等。从 2002 年起的约 5 年内，我国的微耕机应该处于成熟阶段。机型和质量将基本稳定，生产厂家的数量也将趋于稳定。
10、微型耕作机具有先进的耕作技术、多功能的优势、小巧灵活、适应温室大棚和果园林间等小地块作业、安装拆卸方便、使用收益高等特点。1.2 微型耕作机械的应用现状改革开放以后，广大农民的经济生活水平逐渐提高，同时农村剩余劳动力向工业、城市转移，促使农民生活水平迅速提高，这样又激发了农民购买使用微型耕作机的热情。据不完全统计，到目前为止，全国研究开发的单位大约有 30 多家，但生产规模都不大，最高年产量均未超过 3000 台，大部分在试生产和小批量生产中。就目前全国的年总产量来看，耕作机还不足 2 万台。我国微型耕作机开发生产有 30 多年历史，在 20 世纪 70 年代生产的微型机主要功能仅限于稻麦作业
11、的犁耕、旋耕和收割等。到 20 世纪 90 年代，随着种植业的发展，特别是经济作物种植和蔬菜大棚的大力推广，微型耕作机的功能扩展到深旋耕、铺膜、中耕锄草、地下收获等。其产品品种已达 20 多种，具有代表性的机型见下表。-序号 型号 配套动力（kW） 生产厂家 主要功能-1 1GXZ-50 4.2kW 汽油机 浙江宁海粮食机械厂 旋耕、播种2 LT 兰天 4.41kW 柴油机 广西兰天集团公司 旋耕、犁耕、喷灌3 WGJ-5-6 3.68，4.41kW 柴油机 胶州青骏农机厂 旋耕、犁耕、播种4 1ZD-20 2.2kW 柴油机 湖南耒阳插秧机厂 水田犁耕、耙5 多面手 4.41kW 柴油机 北
12、京市农机技术开发公司 旋耕、犁耕、收割6 KM 4.41kW 柴油机 无锡华源凯马机械有限公司 旋耕、犁耕7 禾丰 3.68kW 柴油机 天津静海兴盛机械厂 旋耕、犁耕、碎土8 博昌牌 山东博昌农机股份有限公司 旋耕、犁耕、铺膜9 亚细亚 5.1kW 柴油机 韩国 旋耕、犁耕、铺膜10 小牛 5.1kW 柴油机 台湾元凯机械公司 旋耕、中耕11 JN-31 4.41kW 柴油机 广西容县微型手持拖拉机厂 犁耕、耙田12 农丰 4.41kW 柴油机 扬州苏扬机械厂 旋耕、犁耕、中耕13 41Y 手扶 4.41kW 柴油机 河南三门峡农康拖拉机厂 旋耕、犁耕14 SF5 3.68kW 柴油机 浙江
13、四方集团公司 旋耕、中耕15 1Z-105 4.41kW 柴油机 重庆合盛工业有限公司 旋耕、开沟、抽水16 佳毫 4.41kW 柴油机 福州柴油机总厂 旋耕、犁耕17 51CA 4.41kW 柴油机 上海市农机研究所 旋耕、犁耕18 JC-6 4.41kW 柴油机 金坛柴油机有限公司 旋耕、犁耕、地下收获盐城市农机化研究所双动力微型耕作机的机构设计计算5-微 耕 机 目 前 在 国 内 生 产 和 销 售 的 机 型 主 要 有 两 款 ：一 款 是 由 风 冷 汽 油 机 或 水 冷 柴 油 机 作 为 动 力 ， 皮 带 或链 条 式 齿 轮 箱 作 为 传 动 装 置 ， 配 以 耕
14、作 宽 度 为 500-1200mm 的 旋 耕 刀 具 ， 价 格 一 般 在 2000-3500 元 之 间 ，经 济 性 较 好 ， 但 多 用 途 扩 展 能 力 有 限 ， 结 构 也 较 为 简单 ， 适 合 经 济 条 件 较 差 ， 用 途 较 为 简 单 的 地 区 使 用 。生 产 厂 家 主 要 集 中 在 山 东 、 重 庆 、 湖 南 、 河 北 、 湖 北 、四 川 等 地 。 另 一 款 是 由 风 冷 柴 油 机 或 大 马 力 风 冷 汽 油 机 作 为 动 力 ， 全 轴 全 齿 轮 牙 箱 作 为 传动 装 置 ， 配 以 耕 作 宽 度 为 800-13
15、50mm 的 旋 耕 刀 具 ，价 格 一 般 在 4500-6000 元 之 间 ， 整 机 采 用 齿 轮 传 动 ，动 力 无 损 ， 耕 幅 宽 ， 耕 深 深 ， 适 应 性 强 ， 各 种 土 质均 能 适 应 ， 部 件 钢 性 好 ， 使 用 寿 命 长 。 变 速 箱 体 采用 球 墨 铸 铁 精 铸 毛 坯 加 工 令 强 度 更 高 ， 使 用 寿 命 更长 。 离 合 方 式 采 用 摩 擦 片 式 离 合 器 ， 可 轻 松 实 现 换档 ， 倒 档 等 功 能 。 该 类 机 型 价 格 较 高 ， 但 扩 展 能 力出 众 ， 配 备 相 应 农 具 可 完 成
16、旋 耕 、 犁 耕 、 播 种 、 脱 粒 、 抽 水 、 喷 药 、 发 电 和 运 输等 多 项 作 业 ， 能 实 现 真 正 的 多 功 能 多 用 途 。 生 产 厂 家 主 要 集 中 在 重 庆 、 湖 北 、 云南 、 四 川 等 地 。目前，微型耕作机的形式各种各样，但功能大同小异，由于其体积相对较小，使得在狭小的空间、温室大棚和果园林间特别是在设施农业中应用相对集中广泛。但到目前为止，国内应用仅限于此，对于城市建设、社区管理、营林植树、园林园艺等使用领域几乎是空白。城市建设社区公共服务建设及绿化营林中使用机械化水平低下，市场提供的机械设备极度匮乏和薄弱，特别是适合人群居住的
17、城镇和社区建设的低噪音、低污染排放符合环保要求的微小型多功能机械尚属空白。中国的设施机械发展较慢，作用机械应用较少，作业机具的配置水平不高，多为借用现有陆地用小型耕作机械。由于其机构大、适应性差、生产效率低、作业质量差、种类少，甚至有些是空白和价格偏高等问题，不易为广大农民所接受，均未得到很好推广应用，远远不能满足当前设施农业发展的需要。1.3 微型耕作机械的发展趋势在国外，如日本、韩国、美国、以色列等国家在发展温室的过程中对温室作业机具进行了研究推广和应用。许多温室内作业项目均已实现了机械化，尤其是耕作机械，6作业性能稳定、功能齐全、小巧轻质，广泛地应用于设施农业和农田作业方面。但是从目前中
18、国直接进口的使用情况来看，普遍存在价格偏高、维修服务弱，难以适合中国实际使用情况，很难广泛应用。国内一些科研、生产单位也尝试开发了一些温室作业的小型作业机械和管理机产品。从技术上讲，有两种类型：一是从国外引进样机，合作生产。这类机型一般比较先进，可配套多种机具进行作业，性能教优越；质量较稳定，工作部件较齐全，返修率低，但价格较高，难以适应我国大量低窄小温室、大棚作业，仅限于少量地区试用，难以被广泛接受。二是国内自主开发，同时吸取有关先进机型经验，较能结合国情，价格较适中，结构一般都简单，功能相对较少。这类机型由于大多配用柴油机为动力，噪音、污染排放等问题难以解决，大部分仍处于试制或少量试生产阶
19、段，性能不稳定、可靠性差，直接影响和限制了其应用与推广。中国小型手扶拖拉机经历了 40 余年的发展，以其低廉的价格、较稳定的性能，得到了广泛的应用和发展，为中国农业发展发挥了应有的作用。随着农村经济的发展和市场竞争的激烈，许多厂家也陆续开发了一些工艺继承性较强的园艺手扶拖拉机。但由于产品档次不高，大多以柴油机为动力，结构质量和外形尺寸大，限制了其应用领域，特别是小块地作、林间作业，愈来愈不能满足形势发展的需要。1.3.1 微耕机的发展趋势（1）多功能化。不断配套新机具，增加新功能，在完善农用功能的基础上，逐步向城市园林、园艺领域扩展，如配套剪草、清雪、枝叶粉碎机具等。目前，山东华兴机械集团正与
20、中国农业机械化科学研究院合作开发与其生产的主导机型 TG4 型配套的多种园艺机具。 （2）选用适应性强的发动机。低噪声、排放少、动力强劲和适应性强的发动机将更多地被应用。 （3）操作更加简单。操向手柄、前进和后退速度的调节更加方便 。（4）更换工作部件快速化。为了减轻操作者的劳动强度和节约更换偿同农机具的时间，微耕机与配套机具的挂接采用快速挂接装置，拆换农具简单、快速。 我国是一个农业大国，而且丘陵和山区占很大面积，地块小，起伏不平，适宜使用小型机具；此外，经营规模以家庭为主，需要小型机具；随着农业种植结构的进一步调整，大田作物面积逐步减少，经济类作物种植面积不断增加，尤其是温室大棚的迅猛发展
21、等，都决定了我国多功能微耕机的潜在市场是巨大的。若是我国每年有 1%的农户购买微耕机，需求量将超过 100 万台；若是 10%的农户拥有微耕机，保有量将超过1000 万台。 1.3.2 我国微耕机发展存在的问题（1）规模小、成本高。我国目前生产微耕机的厂家众多，但现阶段市场总量并不双动力微型耕作机的机构设计计算7大，据估计，2001 年全国微耕机总销量为 2 万台左右，平均每个生产企业的年销量不到 200 台，最多的也不过 2000 台，少的只有几十台。在这种情况下，一方面企业没有效益，而另一方面，农民又认为微耕机价格太高。 （2） “三化”水平低。由于生产厂家多，参照的机型也多，大家各自为政
22、，所以“三化”水平非常低。而 2001 年 10 月 1 日开始实施的微型耕耘机 技术条件也只是在性能参数上作了一些规定，对具体的结构以及产品“三化”并没有具体要求。 （3）使用水平低，维修成本高。使用不当是造成机器故障的一个重要因素。其一是机主为了减少费用，往往不使用规定标号的燃油，再加上一些地区燃油品质确实较差(甚至使用当地非法小炼油厂的燃油)，使发动机经常出现故障。 （4）长时间超负荷作业，工作环境差。如在山东寿光，用户购买微耕要机基本上都是以服务为主，替菜农耕一个棚(约 0.07 公顷)约需 1.5h，可收入 50 元，一天按作业 8h 算，可获得 260 元左右的报酬。机主为了经济效
23、益，甚至一天工作 10h 以上，两个月总收入可达 5000-6000 元，基本能收回购买机器的费用，但这时机器开始或已经出现了问题。由于长时间连续大负荷作业，同时由于棚内环境很差，气温高，尘土飞扬，发动机滤清器堵塞(加高滤清器可减轻堵塞)等，造成了发动机发热严重，活塞环和缸体急剧磨损；长时间超负荷作业也造成刀轴齿轮箱严重发热，并出现问题，如齿轮磨损、轴承损坏等。造成发动机发热的另一因素，是某些发动机(包括一些进口产品)消音器的位置设置不合理。其消音器布置在发动机贴近缸体的一侧，不仅影响缸体散热，还起加热作用，这在间断性或短时间工作时不太明显，一旦连续长时间大负荷作业，问题就突出了。 此外，风冷
24、柴油机和汽油机(包括一些进口产品)没有缸套，一旦出现“拉缸”等问题，就要更换整个缸体，加上维修工时费等，用户要花费 700-800 元。有些厂家修理此类机器时，先镗缸，加上缸套(选用现存的代用品，如选用合适的汽车发动机的缸套等)，以此来降低成本。水冷发动机相对成本就低多了，不仅故障少(不易发热)，即使换个缸套也就几十元。（5）经济发展水平的有限和大量剩余劳动力的存在，直接制约了作业机械的需求，直接影响了管理机产品在各适用领域的应用与推广。我国是一个发展中国家，人民的收入增长有限，再加上近年来产业结构调整，大量下岗工人的安置与大量农村剩余劳动力涌入城镇，农村收入增加渠道有限等原因，使得原本许多需
25、提高劳动效率、作业质量和降低劳动强度的作业领域，对作业机械的需求显得不甚迫切。管理机产品的本身存在的不足，如前文所述的配套动力不成熟、作业性能不稳定、可靠性差、配套作业机具偏少、价格偏高等直接影响了其推广与应用。1.4 微型耕作机械的市场前景分析1.4.1 中国微型耕作机市场分析81、中国微型耕作机市场供给结构分布国内外产品供给结构 国内产出区域结构 2、中国微型耕作机市场需求总量分析3、中国微型耕作机市场需求区域结构分布1.4.2 市场前景首先，积极推进城镇化建设和社区建设，为广泛适用于市政建设、园林园艺、环境绿化美化和社区建设服务的低噪音、低污染排放、符合环保要求的微小型多功能管双动力微型
26、耕作机的机构设计计算9理机及作业机具提供了广阔的应用空间。其次，我国农业和农村经济结构的调整，特别是以菜篮子工程建设、温室大棚等设施栽培为代表的设施农业的迅速发展，为污染少、功能全、效率高、作业质量好、可靠性高的多功能管理机及配合作业机具提供了巨大的市场。再次，我国现有大量传统型微型耕作机及其配套农机具的更新换代与大量的温室大棚等小地块种植作业和果园等林间耕作作业多样性的需求将会为多功能管理机及其配套作业机具的发展提供无限的发展商机。最后，国家绿化工程建设，天然林草的保护及西部大开发战略的实施等，也将为多功能微型耕作机及其配套作业机具的发展提供广阔的市场。1.4.3 发展思路（1）研制的机型必
27、须考虑我国地区差异和农村的经济收入的差异。微型耕作机应有专用型和通用型。不同地区、作物种植类型不同，专用机型的功能设置也不相同，其总的特点是功能少而其结构简化，以利降低成本，增强市场竞争力。如广西、湖南等地湿烂田机型主要功能为水田犁、耙作业，设计上应注重防滑、防陷问题。而对蔬菜大棚、烟草、花卉作业机型应注重轻便、小巧、操作灵活方便及无污染等问题。配套动力应选用汽油机。通用型机，底盘设计应考虑南北方通用，应有较多的配套功能，满足用户的需要，以适应今后的农机市场。（2）价格定位应合理。尽管农村经济有较大的发展，但从总体上来说人均收入仍然较低，该机型的价格定位应合理，应低于进口机价格。（3）因具有旋
28、耕、培土等功能，底盘箱体在旋耕刀回转位置应尽量窄幅，以解决漏耕问题，底盘零部件应注重可靠性、耐久性等问题。直接旋耕的稳定性问题在很多机型上没有得到有效的解决，主要与旋耕刀的刀形、刀组转速、阻力铲铲形等因素有关，应加强这些问题的研究。（4）应加强配套机具适用性的研究。微耕机的配套机具应多样化，但由于作业地区的差异，须注重适用性和通用机具的研究，加强配套联合收割机等机具的研究，以解决小块田的机械化问题。1.5 本次毕业设计的意义和目的耕作机械化是农业机械化的重要组成部分和重要的环节，也是我国目前农业机械化的薄弱环节，实现对温室、大棚和果园微型耕作机械化是一项复杂的系统工程，需要将科研、生产、推广、
29、管理纳入这个大系统，把这些工作紧密地集合起来。首先要把握住产品开发、推广方向。农民需要的是能够满足不同农艺要求及性能可靠、操作简便、价格适应不同经济发展水平、机械效率高的系列化微型耕作机械，这就要求有关方面应统一规划和制定不同的发展目标，使各环节工作协调一致。其次要依靠科技10进步，抓住机遇，稳定推进。微型耕作机械在农机产品中属于复杂程度比较高的机具，它需要在不同的耕作环境下作业，涉及的技术范围也较广，其设计与制造都有相当的难度，特别是关键部件的关键技术，除需要经过理论研究外，还需要大量的试验改进，无论是技术开发还是企业生产都不能逾越生产性试验阶段，科研和技术开发工作更需要加大投入力度。使微型
30、耕作机成为农民致富的好帮手，促进农业机械化的发展。微型耕作机原理及设计方案选择第二章 微型耕作机原理及设计方案选择2.1 整机结构及工作原理该微型耕作机主要是由行走系统、传动系统、耕作系统及液压控制系统，其机构示意图见图 21。1.旋耕机 2.液压提升装置 3.变速器 4.液压控制装置 5.柴油机 6.离合器 7.电动机 8.传动带 9.履带 10.机架图 2-1 双动力微型耕作机的整机结构图该双动力微型耕作机的行走系统是一个双动力履带拖拉机。工作时，该机通过人工控制向前行走。行走动力是由电动机或柴油机中的其中一个来提供，当需用电动机提供动力时，要通过控制离合器是柴油机的传动轮与传动轴分离；当
31、需用柴油机提供动力时，要合上离合器并使电动机处于断电状态。该机的动力传递是由电动机或柴油机通过普通 V 带传递给变速器，再由变速器通过轴传递给履带和通过链轮与链条传递给旋耕机，使其工作，其中速度的控制是通过变速器的档位来控制。旋耕机内部的动力是通过齿轮传递，其升降由液压升降系统控制。2.2 微型耕作机的设计方案由于果园林间作业时所需动力较大，用电动机做为动力源，动力则明显不足；在蔬菜大棚、城市社区建设中则要符合低噪音、低污染排放符合环保要求，而用柴油机又明显不符合要求。本微型耕作机采用的双动力方案如图 2-2。双动力微型耕作机械研究与开发- 10 -1.传动链 2.液压提升装置 3.变速器 4
32、. 柴油机 5. 离合器 6. 电动机 7. 传动带 8. 履带 9. 机架 图 2-2 双动力微型耕作机的动力部分结构图双动力微型耕作机的动力是由电动机或柴油机中的其中一个来提供，当需用电动机提供动力时，要通过控制离合器是柴油机的传动轮与传动轴分离；当需用柴油机提供动力时，要合上离合器并使电动机处于断电状态,其中离合器是手动的。该机的动力传递是由电动机或柴油机通过普通 V 带传递给变速器，再由变速器通过轴传递给履带和通过链轮与链条传递给旋耕机。本次设计方案采用的是双动力源。使其具有低噪声、排放少、动力强劲、操作更加简单和适应性强等特点，大幅的增强了微型耕作机的适应性。双动力微型耕作机的机构设
33、计计算第三章，双动力微型耕作机的机构设计计算经过设计方案的确定，需要对一些关键零部件进行设计。主要设计的部分有电动机、柴油机和变速器的选用，电动机、柴油机以及变速器之间带传动的设计、变速器与旋耕机之间链传动的设计和机架的设计以及主要轴的校核。3.1设计的原始数据3.1.1 旋耕机主要技术参数工作幅宽：70 mm工作深度：1012 mm工作速度：2.1km/h刀轴传动方式：侧边齿轮刀轴转速：230 r/min3.1.2 减速器主要参数1.档位传动比：一挡：20.28、二挡：13.56、三挡：8.30、倒挡：18.07。2.机组前进速度：挡 1.48km/h、挡 2.1km/h、挡 3.3km/h
34、、倒挡 1.67km/h。3.2设计计算书计 算 与 说 明 结 果3.2.1 动力源的选择3.2.1.1 旋耕机功率消耗旋耕机作业机组负荷程度可以用发动机功率利用率 Ne 表示：Ne NenNe发动机提供的有效功率；Nen发动机标定的有效功率。旋耕机功率消耗：Ne=Nq+Np+Nt+NcNq刀片切削土壤时消耗的功率（约占 42%） ；Np刀片抛土时的功率消耗（约占 40%） ；Nt旋耕机作业时推动机组前进的功率消耗（约占 7%） ；Nc旋耕机各传动部分消耗的功率；旋耕机工作阻力常用旋耕比阻 Kr 表示，Kr 为单位旋耕断面双动力微型耕作机械研究与开发- 12 -积所产生的阻力（KPa） ，其
35、大小与土壤湿度、土质、田地残茬、耕深、耕速、刀片类型及在刀轴上排列等多种因素有关。Kr （KPa）NeBhVzNe旋耕机驱动部分工作机构所消耗的功率（Kw） ；B幅宽（m） ；h耕深（m） ；Vz机组作业前进速度（m/s） 。一般旋耕机的旋耕比阻 Kr 约为 120160KPa。旋耕机机组负荷程度 Ne 一般应在 0.750.9 为宜。NenNeKrBhVz138 0.7 0.11 0.66.37Kw发动机的有效功率：NenNe/Ne6.37/0.857.49Kw3.2.1.2 动力源的选择1.电动机的选择由于电动机一般是一机多用, 所以通常选用 Y 系列三相异步电动机, 这种电动机可以防止大
36、于 1mm 的固形物进入电机内。同时以选用 4 级转速接近 1500r/ min 的电动机较为合适。 （农用机械如何选择合适的异步电动机）由上，查手册选 Y132M4 电动机，主要参数为：Pn=7.5Kw、n n=1440r/min、 st=2.2、 m2.3、m=81Kg校核起动能力：电动机的额定转矩 Mn9549 9549 49.73NmnP7.5140电动机的起动转矩 Mst stMn2.2 49.73109.41 Nm电动机的最大转矩 Mm mMn2.3 49.73114.38 Nm电动机的平均转矩Msa（0.450.50） （M st+Mm）（0.450.50）（109.41+114
37、.38）100.71111.90 Nm Msmax9549 9549 49.40 Nmenp7.4510Ne6.37KwNen7.49KwMsaM smax，电动机可带负载起动。双动力微型耕作机的机构设计计算- 13 -MsaM smax，电动机可带负载起动。2.柴油机的选择（东明）购买东明 EMB175，P n=6.4 马力8.71Kw、n n=3000r/min、m=40Kg。旋耕机、变速器和柴油机是配套购买东明的。3.2.2 带传动设计3.2.2.1 柴油机为动力源设计的原始数据：V 带传递的功率 P6.4 马力8.7Kw（柴油机的额定功率） ，小带轮的转速 n13000r/min（柴油
38、机的满载转速） 。1. 选择带型由公式 （1P187 式 11.19）求计算功率 PccAPK:式中， 为工作情况系数，由1P188 表 11.5 查得：1.3， （类工作 1016h，载荷变动小） ；P 为带传动的名义功率，P8.7Kw。计算功率：Pc1.38.711.3Kw选择带型：依 Pc 和 n13000r/min，由1P188 图 11.15 选择 V 带的型号为SPA 型。2. 确定带轮直径小带轮直径 D1：由1P179 表 11.4 后的注，选取小带轮直径D1=95mm大带轮直径 D2：D2 D1 95198mm12n304取 D2200mm （1P179 表 11.4 后的注）
39、i 2.08312n304i0 2.105D95 1.056%5% ，可用。0i.1.08323. 求带速 VV 14.9m/s ，合乎要求。95601601DnP8.7Kwn13000r/minPc11.3KwSPA 型D1=95mmD2200mmi2.083V14.9m/s，合乎要求。双动力微型耕作机械研究与开发- 14 -4. 求中心距、带长及小带轮的包角（1）初取中心距 a0由公式0.7（D1+D2）a02（D1+D2）可得 0.7（95+200）a02（95+200）206.5mma0590mm结合情况，初取中心距 a0560mm（2）计算带的初步基准长度 Ld1 和选取带长2110
40、1240DLdaa2560+ 1588mm295956由1P179 图 11.4，选取带的基准长度 Ld1600mm。（3）求实际中心距 a由公式 aa0+ 560+ 566mm12Ld01582取中心距 a566mm调节范围566-0.0151600542mmmin0.15Ld566+0.031600614mmax3（4）求小带轮上的包角 2由1P182 式 11.42180180Da 095187 ， 合适。6.425. 求 V 带的根数（由机械设计手册第五版第三卷）0LPcZk式中， 包角系数，由1P190 表 11.7 查取 0.98；k长度系数，由1P194 表 11.12 查取 0
41、.93；L L单根 V 带的许用功率，由1P191 表 11.8 查取0P5.35；a0560mmLd1600mma566mm1 69.4 ，20合适。Z310，合适。双动力微型耕作机的机构设计计算- 15 -2.321.35.097Z取 Z310，合适。6. 计算轴上的压力（由1P190 式 11.23）12sinQF式中，F0带的张紧力，由下面公式计算（由1P190 式 11.21） ；250.1Pcqvvzk由1P179 表 11.4 查得带的单位长度的质量q0.12kg/m，则： 222.69N；2501.3250.14.9498F将上述有关参数代人公式，则 1.33 NQ6.2.3s
42、in237. 确定带轮的结构尺寸由 V14.9m/s ，选取带轮材料为 HT150,(机械设计手册单行本机械传动 P12-10)由（机械传动 P12-7 表 12-1-10）和附录确定轮缘尺寸f10mm ,e150.3mm , , 2.75mm ，0341minah11mm ， 6mm ， 11.0mm minfhminpb选 3mm， 11mm， 6mmaf轮缘宽度：B（z-1）e+2f （z轮槽数） （1P179 表 11.4）则：B（3-1）15+21050mm选 B50mmfB-（z-1）e/250-（3-1）15/210mm，在要求范围内。槽宽 11+23 12.83mm02pabh
43、tg:342tg取 b12.83mm顶圆直径： 95+23101mm1aadD查手册可知 EMB175 柴油机的轴径 d40mm ,轴伸长度 E135mm由机械设计习题册 P138 例 11.1 得：D95mm（2.53）d（2.53）3895114mm，q0.12kg/mF0222.69N1.33 N310B50mmf10mmb12.83mm101mmd40mmE135mmd165mmd2101mmL65mm双动力微型耕作机械研究与开发- 16 -应选用实心式带轮。参照机械设计手册 P12-10 和机械设计习题册 P138 图 11.1.1设计带轮。d1（1.82）d（1.82）305460
44、mm取 d165mmd2 101mmaL（1.52）d（1.52）304560mm取 L65mm图 1xxxxxxx8. 调整螺钉、柴油机固定螺栓的选择1.调整螺钉：可选择 GB83-76 的螺钉（见机械设计习题册附表9） 。由滑轨螺孔 d 为 M16 中心距的调整范围为 40mm，应选长度60mm 的螺钉。此螺钉型号为：螺钉 M1660 GB83-76。2.柴油机固定螺栓：可选 GB37-76 螺栓（见机械设计习题册附表11） 。由柴油机机的 K12mm，选 M10 螺栓；由柴油机的S25mm，滑轨 h22mm，M10 螺母厚 m9mm，螺栓长度ls+h+2m+(0.20.3)d25+22+
45、9+(0.20.3)105758mm，取 l60mm。此螺栓的型号为 M1050 GB37-76。9. 从动带轮的结构设计轮毂与轴的配合处直径可按下面公式估算螺钉 M1660 GB83-76螺栓 M1050 GB37-761120A满足要求。双动力微型耕作机的机构设计计算- 17 -（机械设计习题册 P331）30PdAn式中：P 为轴的传动功率，P8.70.968.35Kw；为系数，对 45 钢制造的轴， 1261030 0A（轴上若有一个键槽，d 应加大 5-7%） ；n 为轴的转速。（1+7%）21.57mm38mm，满足要求。38.51240由 V14.9m/s ，选取带轮材料为 HT
46、150,(机械设计手册单行本机械传动 P12-10)由（机械传动 P12-7 表 12-1-10）和附录确定轮缘尺寸，如图 3f10mm ,e150.3mm , , 2.75mm ，0341minah11mm ， 6mm ， 11.0mm minfhminpb选 3mm， 11mm， 6mmaf轮缘宽度：B（z-1）e+2f （z轮槽数） （1P179 表 11.4）则：B（3-1）15+21050mm选 B50mmfB-（z-1）e/250-（3-1）15/210mm，在要求范围内。槽宽 11+23 12.83mm02pabhtg:342tg取 b12.83mm顶圆直径： 200+23206mmaadD由机械设计习题册 P138 例 11.1 得：D200mm（2.53）d（2.53）3895114mm，而 D200mm300mm ，应选用腹板式带轮参照机械设计习题册 P305 图 3.2.2 设计带轮。d1（1.82）d（1.82）3868.476mm取 d172mmD1D-2 -2 200-211-26166mmfhD1-d1166-72394
