1、- 1 -毕业设计说明书中文摘要全套设计，QQ394413192秸秆粉碎机的设计摘 要 保护性耕作是国际农业技术发展的重要趋势，秸秆还田技术是机械化 保护性耕作中关键的一项技术。使用机械化秸秆还田技术可以有效地解决农忙期间争农时、争劳力的矛盾，有力推动秸秆还田的农业全程机械化进程，避免由于焚烧秸秆产生的环境污染。本着一机多用、降低生产成本的原则，研制了既能满足玉米秸秆、又能单独实现旋耕作业的新型玉米秸秆还田机。(1)在对秸秆粉碎及灭茬基本理论分析的基础上，提出多功能玉米秸秆还田机总体结构设计方案。采用卧式结构，主要由悬挂装置、变速箱、秸秆粉碎机构、等组成。拖拉机输出动力经万向节传递给变速箱，变
2、速箱一轴经齿轮、链轮两级增速后，带动粉碎刀辊工作。(2)设计了新型变速箱，实现了秸秆粉碎的作业，结构简单，一机多用。主要由锥齿轮传动等组成。利用从动齿轮的离合来实现粉碎、旋耕动力的分离与结合，从而分别完成秸秆粉碎与旋耕单项作业，实现一机多用之功能。关键词 变速箱；秸秆粉碎机；甩刀；结构及工作原理- 2 -毕业设计说明书外文摘要The hydraulic cylinder head drilling fixture designAbstractThe protection cultivation is the most important international agriculturalte
3、chnology development tendency.The smashed straw technology is one essential technology of the mechanized protection cultivation.Using smashed straw machines call effectively solve the problems that striving for time and labour during the busying farming time， and Can make the agricultural entire mec
4、hanization come 幻 truth.It also call avoid envkonment pollution caused by straw setting on fire.According to multi-function and reducing production COst,multifunction smashed straw machine WaS developed.It not only Can smash st“1w together with the stubble and put it back to the farmland to increase
5、 the nutrient once time but also Can according to Our practical necessityto choose rotary tilling single function. (1)On the basic of studying the elementary theory of smaShing straw， the integral structure design plan ofmulti-functionmachine WaS introduced. The machine is mainly composed of hanng s
6、ystem，gearbox，belttransmission system，stalk-soil returning roller,rotary tiller roller,and depth limit roller.Power is transmitted from the - 3 -tractor shaft to the power output gearbox.One shaft ofthe gearbox is acceleratedby both bevel gears and strap transmission.And then it drives the stalksmas
7、hing knives revolving quickly. Another is moved by the bevel gears and strap wheel to drive the rotary tiller working. (2)The innovativepoint is the design of new gearbox，which has realized the composite work or sinsle work of smashing straw，stubble and rotary tillage for the first time.It makes one
8、 machine has two uses.The gearbox is mainly composed ofbevel gears，poking fork， clutch，and bearings.Using the separation or union between the clutch and gears，the separation or union of the power canbe realized.So，the machine call choose smashed straw work or rotary tillage work.And the intension of
9、 bevel gears, belts，axes are checked. After rotary tillage work,the farmland is smooth.It Can satisfy the agronomy request andcan carryOll the following sowing seedswork directly.Keywords gearbox；smashed straw maehiFie；Structures and working mechanism；- 4 -目录1 引言.11.1 课题的意义.11.2 秸秆粉碎机具的国内外研究.21.3 课题
10、的研究内容.52 技术任务书（JR）.52.1 设计依据.52.2 产品用途及使用范围.52.3 主要工作原理.62.4 主要技术参数.62.5 关键问题及解决方法.73 设计计算说明书（SS）.73.1 总体方案.73.2 总体结构及工作原理.83.2.1 结构组成.83.2.2 主要技术参数.83.3 主要零部件的设计计算103.3.1 配套动力计算143.3.2 变速箱设计153.3.3 主轴及粉碎部件的设计163.4 主要零件的强度校核194 使用说明书（SS）234.1 型号及名称234.2 结构及工作264.3 使用与保养264.4 安全注意事项275 技术条件（JT）285.1
11、检验规则28- 5 -5.1.1 检验的划分285.1.2 出厂检验285.1.3 型式检验286 结论29参考文献 .31致谢 .33- 6 -秸秆粉碎机的设计1 引言1.1 课题的意义 秸秆中含有的氮、磷、钾、镁、钙、硫等元素是农作物生长必需的主要营养元素，是我国重要的有机肥源之一。实践证明：秸秆还田后，土壤中氮、磷、钾养分都有所增加，尤其是速效钾的增加最明显。秸秆中有机质的含量平均为 15左右。据测定，湿玉米秸秆含氮量为 0.61，含磷量为 0.27，含钾量为 2.28，如果每亩地还田秸秆 1000 kg，则可增加有机质 150 kg。每亩地一年若还田鲜玉米秸秆 1250 kg，则相当于
12、 4000 kg 土杂肥的有机质含量，含氮、磷、钾相当于 18.75 kg 碳氨、lO 埏过磷酸钙和 7.65 耗硫酸钾，同时还能补充其它多种营养元素。秸秆还田还能改善土壤的团粒结构和理化性状。作物秸秆富含纤维素、木质素等富碳物质，它是形成土壤有机质的主要来源，因而秸秆还田有利于更新和增加土壤有机质。秸秆在耕翻入土之后，在分解过程中进行矿质化，释放养分，同时进行腐殖质化，使一些有机质化合物缩合脱水，形成更复杂的腐殖质，从而改善了土壤的结构及保水、吸水、粘结、透气、保温等性状，提高了土壤本身调节水、肥、温、气的能力。土壤有机质含量增加，养分结构趋于合理，可使其容重降低，土质疏松，通透性提高，犁耕
13、比阻减小。秸秆覆盖和翻压对土壤有良好的保墒作用并可抑制杂草生长，特别是干旱贫瘠地区，对节约水利资源和培肥地力都很重要，而秸秆覆盖还田所具有的蓄水保墒，保持水土的作用，可以达到节水培肥的目的。总而言之，秸秆还田能有效增加土壤有机质含量，改良土壤结构，培肥地力，对于改良土壤有着积极的作用，特别对缓解我国氮磷钾比例失调的矛盾，弥补磷、钾化肥不足，促进农业可持续发展有十分重要的意义。 秸秆还田劳动强度大、时间短，为了保证还田质量，减轻劳动强度、提高工作效率，应采用机械进行秸秆还田作业。秸秆还田作业用机具是保证秸秆还田作业的质量、减轻劳动强度、提高工作效率必不可少的工具，也是大面积推广秸秆还田必需的条件
14、。我国机械化秸秆还田机具处于起步阶段，我们急需研制一种能够一次性同时将玉米秸秆进行粉碎、灭茬、旋耕、覆盖等多道工序的适用机型。- 7 -1.2 秸秆粉碎机具的国内外研究 秸秆是粮食生产中的主要副产品之一，同时也是工、农业生产的重要资源，是极为丰富并能直接利用的可再生资源。作为一种资源，作物秸秆可用作肥料、饲料、燃料及造纸、制炭、建材等的原料。目前，我国的秸秆开发利用主要是从三个方面来进行的：一是秸秆还田，包括整株还田和粉碎还田两种：二是作为家畜饲料，包括直接饲喂、粉碎饲喂及氨化、青贮、微贮等处理后饲喂；三是作为相关工业原料利用，如用于造纸、制炭、编织等。据统计，我国目前秸秆年产量约为 6.2
15、亿吨，利用率仅为 33，约 2 亿吨，而在这被利用的部分中，大部分未经处理，经过技术处理后利用的约为 1600 万吨，仅占被利用部分的 2.6。一方面，土壤有机质含量在逐年减少；另一方面，大量的农作物秸秆被弃之不用，放火焚烧，既造成浪费又污染环境。把多余的秸秆还到农田中去，是解决这个问题的有效途径。提高农作物秸秆的综合利用，是发展高产、优质、高效农业和帮助农民致富的迫切需要和重要途径。农作物秸秆资源的利用涉及到整个农业生态系统中的土壤肥力、环境安全以及农村能源的有效利用问题，引起世界各国的普遍关注，成为发展可持续经济的重要方面。因此，开发利用秸秆， 已经成为一个刻不容缓的问题，已经成为农业生产
16、资源开发的新焦点。秸秆资源数量巨大，开发价值大，开发利用前景十分可观。持续农业已成为世界各国农业发展的共同趋势。面持续农业就是：“管理保护自然资源基础，并调整技术和机构改革方向，以便确保获得和持续满足目前几代人和今后世世代代人的需求，这种(农业、林业和渔业部门的)持续发展能保护土地、水资源、植物和动物遗传资源，并且不会造成环境退化，同时技术上适当，经济上可行，能够被社会接受。 ”作物秸秆问题也涉及到土壤肥力、水土保持、环境保护、再生资源有效利用等可持续发展问题。土地作为农业生产的最基本生产资源，其可持续利用是永恒的主题。我国大部分农田由于长时间以来耕作方式单一，使土壤底部形成了坚硬的犁底层，加
17、之多年不施用农家肥，以及大量使用化肥和农药，造成了土壤的污染，致使我国土地的有机质逐年下降，农作物减产或产量不稳，不利于可持续农业和生态农业的发展。农田生态环境恶化将带来不堪设想的灾难，因此加强秸秆还田的工作必须予- 8 -以足够的重视。机械化秸秆还田方式主要包括机械化秸秆直接粉碎还田、机械化整秆还田、机械化整秆覆盖和机械化根茬粉碎还田等。机械化秸秆直接粉碎还田方式是利用秸秆直接粉碎还田机，将摘穗后仍直立于田间的秸秆，用秸秆粉碎还田机粉碎并抛撒在田间，随后用犁将秸秆翻埋入土还田，它适用于各种土壤条件，秸秆腐解时间短，对农作物生长见效快。机械化整秆还田方式是将摘穗后直立于田间的秸秆，直接用高柱犁
18、或重型犁沿前进方向推倒，同时深耕翻埋，将秸秆在深耕时翻埋入土还田，实现秸秆整秆还田。目前这一技术已在很多地方推广应用。机械化整秆覆盖方式是利用整秆覆盖机，将摘穗后直立于田间的秸秆，按照一定的规律编压覆盖在作物的行间，起到秸秆还田与蓄水保墒共举的目的，这种方法特别适用于降雨量很少的旱地。并且这种方法和机械化整秆还田方式都具有减少一次粉碎程序、保持秸秆水份、降低生产费用等优点。机械化根茬粉碎还田方式是将作物割去茎秆后剩余的根茬用机具就地粉碎混合于耕作层土壤中的一项机械化秸秆还田技术。这种方法比较适用于玉米根茬的粉碎还田处理。秸秆还田机械有多种形式，不同的秸秆应配套使用不同的机械。秸秆还田机械主要有
19、秸秆还田旋耕机，甩刀式碎土灭茬机，装有覆茬器的铧式犁、深翻犁以及秸秆粉碎抛撤机等多种类型。秸秆还田旋耕机与一般的旋耕机结构基本相同，其采用反转旋转，即刀轴的旋转方向与作业机行走轮旋转方向相反，工作时旋耕刀从土壤底部开始向土壤表面逆向切土，机组负荷较均匀，无漏耕现象。作业后地表平整，碎土率高，一次可完成灭茬、秸秆还田、埋青、旋耕碎土、掩埋以及覆盖等作业，作业质量满足要求。甩刀式碎土灭茬机整机结构与一般水平横轴式旋耕机相似，只是工作部件是甩刀而不是刀齿，甩刀用活动铰链与转轴联结，甩刀式碎土灭茬机甩刀逆滚动方向回转，将茎杆切断后拾起后抛，并利用高速旋转时的惯性力来打碎根茬、硬土块或草皮层。装有覆茬器
20、的深耕犁、高架深耕犁，在主犁体上方安装覆茬器，使土垡尚未翻转时，先将土垡表面长有残茬并容易外露的一角切去并使其落入犁沟底部，然后犁体翻转土垡将其掩埋。覆茬器是协助犁体在翻垡时，将地表面的残茬、杂草埋入士中不外露，使秸秆杂草腐烂还田。高架深耕犁可将秸秆整株深埋还田。其工作原理是悬挂了高架犁的机组在摘果后仍保持秸秆直立状态 的田间行进时，主机先将秸秆推压倒，在秸秆还未反弹起时犁己将秸秆的根部深耕覆盖在土壤里，同时也带动整株秸秆在犁体翻动- 9 -土壤过程中都被覆盖在土壤中，从而实现秸秆的整株还田。机械化秸秆还田技术既可以减少化肥施用量，培肥地力，又能增产稳产。但目前秸秆的处理设备及应用技术的程度还
21、远远不够，一方面对秸秆还田的理论研究还不足，设计比较盲目，对其结构参数、运动参数和动力参数的配置与选择没有理论和实验依据。另一方面，秸秆处理设备还有待于进一步开发，小麦秸秆还田机械产品较少，复式作业机具相对也较少。这项技术是农机推广部门为解决剩余秸秆的利用问题而大力推广的项目。但是在实际操作中，许多农民对机械化还田方式接受程度较低，其原因是农民对秸秆还田可以增肥地力、改善土壤结构、增强农业后劲、改善农业生态环境认识不足，仅限于秸秆还田能否产生明显、直接经济效益；另外，采用现有的秸秆还田技术粉碎效果往往不太理想，部分秸秆还田机械的粉碎效果不如人意：有的地面上留茬；有的抛出的秸秆太长，且无法被翻入
22、土中；还有的虽能将抛出的秸秆翻入土中，但由于未能打碎，致使播种机排种器插入土中深度不够，或阻碍其前进。秸秆还田作业必须与深耕、深翻及农业措施配套，相应的机械化秸秆还田机具的投资也就比较大。农民怕麻烦也不愿再投入生产资金，因而对推广秸秆还田机械化作业技术造成一定困难。因此，整套设备投资大，这将影响机械化秸秆还田的广泛推广。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 90 kw 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，并采用犁式耙进行深埋。日本采用
23、的是在半喂入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。在一些发达国家(如德国等)具有严格的法律禁止秸秆焚烧。美国、加拿大等国家的小麦、玉米秸秆大部分用于还田。许多国家(如加拿大等)普遍采用秸秆机械粉碎还田。在南亚、东南亚等一些不发达国家作物秸秆则是动物饲料的主要来源。在美国，秸秆还田十分普遍。不仅小麦、玉米等秸秆大量还田，而且像大豆、番茄等作物秸秆也尽量还田。据美国农业部统计，每年生产作物秸秆 4.5 亿吨，占整个美国有机残物生产量的 70.4，秸秆还田量占秸秆生产量的 68。这是一项了不起的成就，对于保持美国的土壤与土壤肥力起着十分重要的作用。而英国秸秆直接还田量则占其秸秆生产
24、总量的 73。日本微生物学家岛本觉也先生研究发明的酵素菌技术在日本广泛应用于种植业、养殖业、环境保护等领域，还可直接用于秸秆 liEN 作，达到秸秆还田目的，具有良好的经济效益，社会效益和生态效益，目前已在世界上二十- 10 -几个国家得到迅速推广应用。目前，国外一些国家秸秆还田的研究与利用已处于领先水平。但是，世界上许多国家，甚至一些发达国家，仍然存在着秸秆田间直接焚烧的现象。1.3 课题的研究内容 针对解决目前我国机械化秸秆还田机具存在的问题，结合农机、农艺及农民的实际需求，本课题的任务的是研制一种能将玉米秸秆整秆及其根茬一次性同时进行粉碎、灭茬、旋耕、覆盖等多道工序的适用机型。根据课题的
25、进展状况，拟完成以下的研究内容：(1)对多功能玉米秸秆还母机研制所需要的基础理论分析。(2)提出玉米秸秆还田机总体结构设计方案；根据实际作业要求初步选择与其相配套的动力并以此为依据确定各项设计参数及具体结构。(3)新型变速箱的设计。(4)绘制图纸。2 技术任务书（JR）2.1 设计依据目前秸秆还田可分为秸秆粉碎翻压还田、秸秆覆盖还田、堆沤还田、焚烧还田、过腹还田等 5 大类形式。秸秆粉碎翻压还田是在作物收获后，将作物秸秆在下茬作物播种或移栽前翻入土中。秸秆覆盖还田是将作物秸秆或者残茬直接铺盖于土壤表面。堆沤还田是将作物秸 秆制成堆肥、沤肥等，作物秸秆发酵后施入土壤。焚烧还田是将秸秆直接 焚烧，
26、灰烬还田。过腹还田是用秸秆饲喂牛、马、猪、羊等牲畜后，以畜粪尿旌入土壤。堆沤还田和过腹还田为传统习惯方式，效果不错，但因受时间，劳力、牲畜养殖规模等条件限制，能被利用的秸秆数量有限，大部分的秸秆还是被白白浪费掉了，只有依靠机械化技术才能实现大量秸秆就地及时直接还田。秸秆粉碎翻压还田和秸秆覆盖还田是秸秆直接还田的两种方式，采取直接还田的方式比较简单，方便、快捷、省工，还田数量较多，因此一般采用直接还田的方式。- 11 -2.2 产品用途及使用范围机械化秸秆直接粉碎还田方式是利用秸秆直接粉碎还田机，将摘穗后仍直立于田间的秸秆，用秸秆粉碎还田机粉碎并抛撒在田间，随后用犁将秸秆翻埋入土还田，它适用于各
27、种土壤条件，秸秆腐解时间短，对农作物生长见效快。机械化整秆还田方式是将摘穗后直立于田间的秸秆，直接用高柱犁或重型犁沿前进方向推倒，同时深耕翻埋，将秸秆在深耕时翻埋入土还田，实现秸秆整秆还田。目前这一技术已在很多地方推广应用。机械化整秆覆盖方式是利用整秆覆盖机，将摘穗后直立于田间的秸秆，按照一定的规律编压覆盖在作物的行间，起到秸秆还田与蓄水保墒共举的目的，这种方法特别适用于降雨量很少的旱地。并且这种方法和机械化整秆还田方式都具有减少一次粉碎程序、保持秸秆水份、降低生产费用等优点。机械化根茬粉碎还田方式是将作物割去茎秆后剩余的根茬用机具就地粉碎混合于耕作层土壤中的一项机械化秸秆还田技术。这种方法比
28、较适用于玉米根茬的粉碎还田处理。2.3 主要工作原理秸秆粉碎还田刀辊是反向旋转(在机器前进方向的右侧看是逆时针方向旋转)，设计转速为 1850r/min；灭茬旋耕刀辊是正向旋转，转速仅为 720 r/min。两者相差较大，这给传动系统设计带来了很大困难。经过多种方案对比，采用了具有创新性的变速箱及链轮传动相结合的传动方案。此方案最大限度地简化了传动路线，降低了功耗，提高了传动的可靠性和平稳性。2.4 主要技术参数 表 1 主要技术参数项目 设计值外形尺寸(长 x 宽 x 高) 1420920950mm整机重量 680kg- 12 -工作幅宽 1200mm抛撒幅宽 1200mm滚筒回转直径500
29、mm粉碎机构总安装甩刀数 14 个粉碎转速 1850rmin配套动力 35-45 kW2.5 关键问题及解决方法秸秆粉碎抛撒机是在拖拉机后安装茎杆切碎装置，实现了秸秆粉碎、抛散作业。秸秆粉碎抛撒机的切碎装置由一组切刀和喂入轮组成，或由旋转滚筒加定刀片组成。工作时，茎杆被强制喂入，靠喂入轮和刀片的转速不同来切碎茎杆：按其特性可分为“甩刀式”和“定直径滚刀式” 。为了防止茎杆阻塞，可在茎杆切碎装置处，加装茎杆堵塞报警装置，一旦发生堵塞，可随时发现，及时排除故障，避免零件损坏。秸秆粉碎机的抛撒装置由排草风扇、扇形导流板及动力传递机构等组成，使秸秆粉碎并均匀抛撒。茎杆粉碎机一般把茎秆切断成长度小于 1
30、0 cm 的小段，其切碎和抛撒性能均达到要求，有利于灭茬器的旋耕作业和秧苗的栽培，并可根据需要，装上或卸下切碎装置。对于割莉脱粒的联合收割机，秸秆可以用高架犁直接整株还田，也可以先脱后割，将秸秆粉碎还田。3 设计计算说明书（SS）3.1 总体方案- 13 -秸秆粉碎还田刀辊是反向旋转(在机器前进方向的右侧看是逆时针方向旋转)，设计转速为 1850r/min；灭茬旋耕刀辊是正向旋转，转速仅为 720 r/min。两者相差较大，这给传动系统设计带来了很大困难。经过多种方案对比，采用了具有创新性的变速箱及链轮传动相结合的传动方案。此方案最大限度地简化了传动路线，降低了功耗，提高了传动的可靠性和平稳性
31、。该玉米秸秆还田机(如图 3.1 所示)采用卧式结构，刀轴呈横向水平配置，安装在刀轴上的甩刀在纵向垂直面内旋转。该机主要由悬挂装置(1)、变速箱(2)、秸秆粉碎滚筒(3)、甩刀(4)、壳体(5)等组成。玉米秸秆还田机工作时依靠 3 点悬挂与拖拉机相挂接，牵引本机工作。拖拉机输出轴传递的动力经万向节传递给变速箱，变速箱内分两轴传递动力。在进行秸秆粉碎及灭茬复合作业时，轴经变速箱、链轮两级增速后，带动粉碎滚筒上的甩刀高速旋转，在喂入口处负压作用下，将地上的秸秆抓起，使之受到一次切割。当秸秆进时，又一次受到剪切、搓擦和撕拉的作用，得到进一步粉碎，并被均匀地抛撒于机后。3.2 总体结构及工作原理3.2
32、.1 结构组成图 1 玉米秸秆还田机整机结构简图1.悬挂装置 2.变速箱 3.秸秆粉碎滚筒 4.甩刀 5.壳体3.2.2 主要技术参数- 14 -表 2 主要技术参数表 3 低速级齿轮传动尺寸名称 计算公式 结果/mm法面模数 nm5法面压力角 n20螺旋角 4.81齿数1Z2 2288传动比 2i 4分度圆直径1d2 83336齿顶圆直径naamhd1 nahd2 93346齿根圆直径naf c1nafhd22 79.5335.5中心距 cos21Zmn 280名称 计算公式 结果/mm- 15 -3.3 主要零部件的设计计算1.联轴器 ，锥齿轮 8 级闭式齿轮传动 ，滚动轴承 ，圆9.01
33、5.9028.903柱齿轮 9 级精度传动 。6.4kwPd.6（3-1）kw9.5.01I 4.384932II法面模数 nm5法面压力角 20螺旋角 .916齿数3Z4 3195传动比 3i 3.065分度圆直径d4 122371齿顶圆直径naamh23d4 132381.56齿根圆直径naf c3f mh24 109.5358.3中心距cos43Zan329.15齿宽53bB4 127122- 16 -kwP15.26.9084.3543II 3412IIV2.各轴的输入转矩（3-mNnpTmdd 80.2563.9502） np25.43.950II mNT 67.109.86IInp
34、.2843.5095IImNnpT 458.609.73409IVIV主轴大齿轮与右端齿轮的设计 变速箱主轴通过万向联轴器与拖拉机的动力输出轴相连，拖拉机动力输出轴转速n=760 r/min。变速箱采用闭式直齿锥齿轮传动，齿轮材料为 20Cr 渗碳、淬火，齿面硬度 58-43 HRC。齿数比 U= / ,一般闭式传动按传动要求确定，对于单级直齿圆锥21齿轮传动，通常“u=15，齿数比过大，则大小齿轮的尺寸悬殊，会使传动的总体尺寸增大。秸秆粉碎刀辊需要较高的转速才能实现秸秆粉碎作用，需要变速齿轮起到增速作用，因取 u=0.4.根据齿面接触强度公式。 11951312式中：K载荷系数，取 1.25
35、一主轴大齿轮传动的转矩，Nm， =9549 -=303N m；1 1 u 一齿数比； - 17 -一齿轮许用接触应力，MPa；且 = ,查表可得 =1300Nmm2，安全系数 选取 =1.1。 将数据代入式得：119513 1.254050.4(13001.1)2171首先确定直齿锥齿轮的基本参数，具体如表 3-1 所示。 锥齿轮 1、2 的几何计算计算和说明 齿数 取 =32，则 =u =0.4 ，1 2 1 3213实际的齿数比 u= =0.40621分锥角 .= = = =1tan12167.891 2tan12122.109大端模数 选取模数 =6mm =11=5.36 大端分度圆直径
36、 , 1=1 =192 2=2 =78外锥 = 12sin1=103.23齿宽 一般 ，取齿宽系数 =o.3，=1413 则齿宽 b= ,取 b=30mm，=30.9实际齿宽系数 =0.29中点模数 =(10.5)=5.13中点分度圆直径 1=1(10.5)=164.162=1(10.5)=66.69- 18 -切向变为系数 , 1=0 2=0高变位系数 , 1=0 2=0顶隙 =1.2大端齿项1=(1+1)=6 ,2=(1+1)=6大端齿根高 =7.2mm 1=(1+1)2=7.2mm 2=(1+2)2全齿高 h=(2+ ) =13.2齿根角 1=arctan1=3.975 2=arctan
37、2=3.975齿项角 采用等顶隙收缩齿，故 1=1=3.9752=2=3.975顶锥角 , 1=1+1=65.866 2=2+2=26.084根锥角 , 1=11=63.961. 1=12=18.134大端齿项圆直径 1=1+211=196.5162=2+222=89.1176冠顶距 1=2211=33.4412=1222=93.742- 19 -大端分度圆弧齿 =9.425mm 1=(2+21+1)3.3.1 配套动力计算 功能玉米秸秆还田机的刀辊主要进行粉碎秸秆的作业。粉碎刀在粉碎玉米秸秆时主要以高速打击与切割相结合，只有当玉米秸秆切碎时的刀端线速度大于 34m/s 时，刀轴的转向必须选择
38、反转，以增加秸秆在粉碎室的停留时间，粉碎效果才能较好，因此消耗的功耗较大。据有关资料，玉米秸秆粉碎还田的功耗一般为 8-11kW垄，则玉米秸秆的粉碎功耗应为 .1=22灭茬和旋耕功耗的计算多功能玉米秸秆还田机的后刀辊主要将前刀辊作业后的留茬刨出并粉碎，均匀抛撒，同时进行浅层土壤疏松。(33) 2=0.1 式中：h 一耕深，cm；根据农艺要求本机选取 h=5cm;一机组前进速度，ms；本机选用 =O.85 ms； B 一耕幅，m；根据农艺要求本机选取 B=1.35m； 一旋耕比阻，Ncm2； = ； 1234根据资料可得 =16， =1.2， =o.92， =1-2， =o.71。将数据带入式可
39、得： 1 2 3 4=8.6 kW。 2机组行驶功耗计算轮式拖拉机在行驶过程中要克服滚动阻力 ，牵引作业时要克服牵引阻力弓，上、下坡时要克服坡道阻力，行驶速度变化时要克服惯性力 。在本机组的功耗计算中主要考虑机组在行驶过程中受到的牵引阻力弓和土壤滚动阻力，机组前进速度 ，则克服滚动阻力消耗的功率为： (3-4) 3=(+)又： = =f 一滚动阻力系数，取 f=0.1； 拖拉机的使用质量作用在拖拉机上的重力，N，此处参照 Fr-600 拖拉机的 参数进行计算。 - 20 -将数据带入可得： =6075N： =3100N。可得： =7.8kW 3拖拉机的选择 配套拖拉机的选择即是发动机的选择，必
40、须依靠工作机的要求来进行。发动机应有适当的备用容量，如选发动机的功率过大，必然会因容量未能充分利用而增加成本，造成浪费；相反，容量过小，则不能保证机具的正常工作，或使发动机长期过载、发热量大而过早损坏。考虑到功率储备，并且传递过程中有功率损失，所以选择的发动机功率必须大于机具的使用功率。 多功能玉米秸秆还田机既可进行秸秆粉碎还田或灭茬旋耕单项作业，也可进行秸秆粉碎、灭茬复合作业，对于功耗，本文中按照最大功耗(即复合作业时)进行设计计算。万向节联轴器的传动效率一般为 0.98，闭式锥齿轮的传动效率可选择为 O.97，链传动的传动效率可选择为 O.96，则机组总功耗为 41.8 kW，即；可选择
41、55-60 马力左右中型拖拉机与多功能玉米秸秆还田机相配套。3.3.2 变速箱设计 图 1 变速箱设计图1.主轴 2.主轴大齿轮 3.右端齿轮 4.箱体 5.链轮多功能玉米秸秆还田机的变速箱(如图 3-1 所示)，主要由主轴(1)、主轴大齿轮(2)、右端齿轮(3)、箱体(4)、链轮(5)组成。该变速箱除了可以实现变速、换向常规功能之外，还可以根据实际作业需要，秸秆粉碎和灭茬旋耕作业可同时进行，完成复合作业。该变速箱与传统的变速箱的不同之处在于它有效利用动力资源，同时实现一机多- 21 -用，降低生产成本。变速箱主轴通过万向联轴器与拖拉机后部的动力输出轴相连，再通过变速箱内部的两对锥齿轮变速换向
42、后由动力输出轴出动力，再通过链传动装置驱动秸秆粉碎刀辊工作。3.3.3 主轴及粉碎部件的设计根据工作条件，初选轴的材料为 45 钢，调质处理，按扭矩强度法进行最小直径估算，即 ，初算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度30minpAd的影响，当该轴段截面上有一个键槽时，d 增大 5%-7%， ，两个键槽时，d 增大 10%-15%， 值由表 14-4 确定： ， ， ，0 18014A021036A4高速轴 ，因高速轴最小直径处安联轴器，mnpAd5.349.53310/min1没有一个键槽，则，md70.3.12.%7/min1i 取整为 38mm，安装滚动轴承，npA8.5
43、479.286543320min2取标准值 d5in2，安装滚动轴承，mnp2.3689.421750330min3 取标准值 d7in3，npA.7934.0163340min4 取 d95min41高速轴的结构设计（1）各轴段直径的确定：最小直径，滚动轴承处轴段， 。滚动轴承取 30210，其 2d md38in21尺寸结构为 mBTD075.9038- 22 -：锥齿轮轴段，2dmd602：轴环，根据轴向定位要求，3 d4823：圆柱齿轮轴段，2424：滚动轴承处轴段，5dm215（2）各轴段长度的确定：由滚动轴承，挡油盘及装配关系等的确定，1l ml4521：圆锥齿轮的宽度, 2 l1
44、2.95：轴环宽度，3l ml023：由圆柱齿轮的毂孔宽度 ，24 7B2ml1524：由滚动轴承，挡油盘及装配关系确定，5l（3）细部结构的设计由表查出，圆柱齿轮处键 ，锥齿轮处键)3.0,7(108rtlhb选用 ，齿轮轮毂与轴的配合选为 ；）（ mrtlhb3.,7108 6710nH滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴毂的直径公差选用 ，查表，各轴肩出65m处的圆角半径见图，查表，各侧角为 C2，参考表，各轴段表面粗糙度见图2中间轴的结构设计3 （1）各轴段直径的确定：最小直径，滚动轴承处轴段， 。滚动轴承取 30214，其尺d md53in31寸结构为 mBTD24.62570：低速
45、小齿轮轴段，32 d83：轴环，根据轴向定位要求，d 793：高速级大齿轮轴段，34 64：滚动轴承处轴段，5 md53（2）各轴段长度的确定- 23 -：由滚动轴承，挡油盘及装配关系等的确定，31l ml5031：由低速 级小齿轮 的毂孔宽度确定, 2 m12B32：轴环宽度，3ll0：由高速级大齿轮的毂孔宽度 ，4 834ml8134：由滚动轴承，挡油盘及装配关系确定， 35l 50（3）细部结构的设计查出，高速级大齿轮处键 ，低速级小)5.,.9(142rtlhb轮处键选用 ，滚动轴承与轴的配合采用过）（ mrtlhb 5.0,.91402渡配合，此轴段的直径公差选用 ，各轴肩出处的圆角
46、半径见图 f-18，查表 7-6719，各侧角为 C23低速轴的结构设计（1）各轴段直径的确定：滚动轴承处轴段， 。滚动轴承取 30219，其尺寸结构为 4d md72in41mBTD35.7095：低速级大齿轮轴 段，4242：轴环，根据轴向定位要求，43dd93：锥齿轮轴段， d74：滚动轴承处轴段，45 m25（2）各轴段长度的确定：由滚动轴承，挡油盘及装配关系等的确定，31l ml6041：由低速级大齿轮的毂孔宽度 确定, 2 162B42：轴环宽度，3l ml10433.4 主要零件的强度校核- 24 -按齿面接触疲劳强度设计（1）试选载荷系数 ，6.1tk mNTI 51 106.60.72由选取齿宽系数 （对称布置）d查得材料的弹性影响系数 （均采用锻钢制造）MPa89.ZE查得节点区域系数 2.4H按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ，大齿轮的接触疲劳aP6501limH强度极限 ，计算应力循环次数aP502limH（3-4）91 4.2
