水田平地機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙]

1、<p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院</p><p>　　全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) </p><p>　　水田平地機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　PADDY FIELD LEVELING MACHINE STRUCTURE DESIGN</p><p><b>　　學(xué)生姓名：黃充</b></p>

2、<p>　　學(xué) 號(hào)：200841914316</p><p>　　年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2008級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(3)班 </p><p>　　指導(dǎo)老師及職稱：吳明亮 教授</p><p>　　學(xué) 部：理工學(xué)部</p><p><b>　　湖南·長(zhǎng)沙</b></p>

3、<p>　　提交日期：2012 年 5 月</p><p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其

4、他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p><p>&

5、lt;b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………1</p><p>　　關(guān)鍵字…………………………………………………………………………………1</p><p>　　引言……………………………………………………………………………………2</p><p>

6、;　　1 緒論………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 水田平地機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展和使用……………………………………3</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)水田平地機(jī)的意義…………………………………………………3</p><p>　　1.3 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)…………………………………………………3</p&

7、gt;<p>　　2 水田平地機(jī)的方案選擇…………………………………………………………4</p><p>　　3 柴油機(jī)的選擇……………………………………………………………………4</p><p>　　4 減速箱的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………5</p><p>　　4.1 減速箱的傳動(dòng)比分配…………………………………

8、…………………5</p><p>　　4.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)………………………………………7</p><p>　　4.3 設(shè)計(jì)V帶…………………………………………………………………7</p><p>　　4.4 齒輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………………8</p><p>　　4.4.1 高速齒輪的設(shè)計(jì)…

9、………………………………………………10</p><p>　　4.4.2 低速齒輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………11</p><p>　　4.5 軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………11</p><p>　　4.5.1 高速軸的設(shè)計(jì)與校核……………………………………………11</p><p>　　4.

10、5.2 中間軸的設(shè)計(jì)與校核……………………………………………14</p><p>　　4.5.3 低速軸的設(shè)計(jì)與校核……………………………………………17</p><p>　　4.6 高速大齒輪及帶輪的設(shè)計(jì)………………………………………………22</p><p>　　5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及整體方案的確定……………………………………………24</p>

11、<p>　　5.1 確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量……………………………………………24</p><p>　　5.2 液壓缸主要尺寸的確定…………………………………………………25</p><p>　　5.3 各主要液壓器件選擇及其工作原理……………………………………25</p><p>　　5.3.1 液壓馬達(dá)…………………………………………………

12、………25</p><p>　　5.3.2 確定管道尺寸……………………………………………………26</p><p>　　5.3.4 液壓油箱容積的確定……………………………………………26</p><p>　　5.3.5 液壓系統(tǒng)溫升計(jì)算………………………………………………26</p><p>　　5.3.6 溢流閥……………………

13、………………………………………27</p><p>　　5.4 其他………………………………………………………………………27</p><p>　　6 潤(rùn)滑方式的確定以及其它的一些要求…………………………………………27</p><p>　　7 總結(jié)………………………………………………………………………………28</p><p>　　參

14、考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………28</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………29</p><p>　　水田平地機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　學(xué) 生：黃充</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：吳明亮</

15、b></p><p>　　(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）</p><p>　　摘 要：由于我國(guó)土地形狀復(fù)雜，類型繁多，且緯度跨越大，故我國(guó)各省的農(nóng)業(yè)機(jī)械各有差異，其現(xiàn)代化程度不同。我省土地類型主要以丘陵為主，但又是以水稻為主要糧食的地區(qū)。無法適用于大規(guī)模的生產(chǎn)，但又是水田，泥濘土地的作業(yè)有一定的難度。本文基于機(jī)械設(shè)計(jì)和相關(guān)的理論研究，利用減速箱，單片機(jī)和液壓裝置設(shè)計(jì)

16、了一臺(tái)水田平地機(jī)。由于本人能力有限，此文只著重設(shè)計(jì)了其傳動(dòng)裝置與平地的液壓裝置。此次設(shè)計(jì)的水田平地機(jī)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力均勻，運(yùn)行平穩(wěn)，工作效率高。</p><p>　　關(guān)鍵詞：水田平地機(jī) ；耕整機(jī) ；手推 ；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　Paddy field leveling machine structure design</p><p>　　Studen

17、t：HUANG Chong</p><p>　　Tutor：WU Ming-liang</p><p>　　(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)</p><p>　　Abstract: due to land complex s

18、hapes, type range and latitude spans, of agricultural machinery in all the different, varying degrees of its modernization. I mainly hilly land in type, but with rice as the main food of the region. Cannot be applied to

19、large-scale production, but paddy fields, muddy land a job with a certain degree of difficulty. This article is based on research on mechanical design and theories related to the, using gearboxes, hydraulic design of sin

20、gle-chip and a grader for pad</p><p>　　Keywords: grader for paddy field; cultivator; hand; design of hydraulic systems</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言<

21、;/b></p><p>　　平地機(jī)是土方工程中用于整形和平整作業(yè)的主要機(jī)械，廣泛用于公路、機(jī)場(chǎng)等大面積的地面平整作業(yè)。平地機(jī)之所以有廣泛的輔助作業(yè)能力，是由于它的刮土板能在空間完成360度運(yùn)動(dòng)。它們可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以組合進(jìn)行。平地機(jī)在路基施工中，能為路基提供足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。它在路基施工中的主要方法有平地作業(yè)、刷坡作業(yè)、填筑路堤。本次研究的是一款能在我省水田中平地用機(jī)械結(jié)構(gòu)。</p>&

22、lt;p>　　1.2 水田平地機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展和使用</p><p>　　隨著高新技術(shù)的發(fā)展及在工程機(jī)械產(chǎn)品上的應(yīng)用，以現(xiàn)代微電子技術(shù)為代表的高科技正越來越普遍地用來改造工程機(jī)械產(chǎn)品的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。成熟技術(shù)的移植應(yīng)用已大大促進(jìn)了平地機(jī)綜合技術(shù)水平的進(jìn)一步提高。在滿足新的技術(shù)要求前提下選擇合理的價(jià)位，適應(yīng)不同檔次的用戶需求是目前平地機(jī)的發(fā)展方面。中國(guó)市場(chǎng)與國(guó)外市場(chǎng)不同，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化基本已經(jīng)形成，平地

23、機(jī)的市場(chǎng)走勢(shì)處于低谷，而中國(guó)平地機(jī)市場(chǎng)剛剛開始啟動(dòng)，另一方面中國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)實(shí)力等遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，多種因素決定了現(xiàn)階段的中國(guó)市場(chǎng)對(duì)平地機(jī)不需要很高的技術(shù)含量和高的配置，只要具有同樣的作業(yè)功能和較好的可靠性，具有性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，就會(huì)有高的市場(chǎng)份額。近年來，國(guó)外平地機(jī)之所以從中國(guó)市場(chǎng)逐步退出不是因?yàn)閲?guó)外產(chǎn)品的技術(shù)水平不高，而是價(jià)位太高。進(jìn)口機(jī)的價(jià)位約是國(guó)產(chǎn)同類機(jī)型的3倍以上。因此，國(guó)產(chǎn)平地機(jī)必須在保持或略高于原同類機(jī)型價(jià)位的基礎(chǔ)

24、上，盡量提高整機(jī)的可靠性和操作舒適性來適應(yīng)中國(guó)的市場(chǎng)。 從技術(shù)發(fā)展角度考慮，中國(guó)平地機(jī)的發(fā)展，依然要跟蹤國(guó)際領(lǐng)先水平。展望迅速發(fā)展的中國(guó)市場(chǎng)，加入ＷＴ0后國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)際化的趨勢(shì)日趨明顯。參與國(guó)際交換和分工，充分利用國(guó)際先</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)水田平地機(jī)的意義</p><p>　　隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)越來越緊迫。但由于我國(guó)土地形狀復(fù)雜，類型繁

25、多，且緯度跨越大，故我國(guó)各省的農(nóng)業(yè)機(jī)械各有差異，其現(xiàn)代化程度不同。我省土地類型主要以丘陵為主，但又是以水稻為主要糧食的地區(qū)。無法適用于大規(guī)模的生產(chǎn)，但又是水田，泥濘土地的作業(yè)有一定的難度。因此我省水田對(duì)平地類型的機(jī)械有一定的要求。使用方便，外形較小，移動(dòng)方便是我省現(xiàn)階段水田平地機(jī)的研究意義。</p><p>　　1.4 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)</p><p>　　1）通過小型柴油機(jī)作為動(dòng)力

26、源，具有小型水田也能快速工作的特點(diǎn)</p><p>　　2）體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、保養(yǎng)方便、成本低廉，無廢氣及噪音等污染。</p><p>　　3) 平地的高度可在20—60mm之間，橫向100~200mm，,質(zhì)量400kg左右（材料由45鋼制作）；</p><p>　　4)前輪采用雙輪耕整機(jī)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)向性，后面的平地船通過鉸鏈與行走機(jī)構(gòu)相連，可

27、以大幅度拐彎。</p><p>　　5) 平地的效果較理想，且成本低，是小面積平地的首選產(chǎn)品。</p><p>　　2 水田平地機(jī)的方案選擇</p><p>　　據(jù)本次設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)出一臺(tái)水田平地機(jī)，由現(xiàn)有雙輪耕整機(jī)牽引，工作部件平地船通過振動(dòng)、對(duì)土壤擠壓，刮平、推送，實(shí)現(xiàn)水田中土壤的平整。經(jīng)參考眾多農(nóng)機(jī)類型，我設(shè)計(jì)了如圖1所示雙輪拖掛式水田平地機(jī)。</p&

28、gt;<p>　　柴油機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng)過V帶傳動(dòng)將功率傳給減速器，經(jīng)歷兩級(jí)減速后又利用V帶傳動(dòng)將功率傳遞給行走的雙輪，雙輪拖動(dòng)平地船在水田上行走，平地船與拖拉機(jī)具采用三點(diǎn)懸掛方式連接，三點(diǎn)懸掛裝置的兩個(gè)提升桿改用兩個(gè)雙作用油缸，其動(dòng)作可分別控制，以實(shí)現(xiàn)平地具左右兩側(cè)提升和下降的獨(dú)立控制，保證平地機(jī)具始終處于水平位置工作。懸掛點(diǎn)以鉸鏈連接，人站在平地船上通過手柄掌控方向。液壓控制系統(tǒng)控制平底船左右水平。</p>

29、<p><b>　　3 柴油機(jī)的選擇</b></p><p>　　有常識(shí)得知：正常成年人的移動(dòng)速度為3.5—5km/h，考慮安全問題取v=4km/h=66.67m/min。按水田耕整作業(yè)：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中： —耕寬，取100cm</p>&l

30、t;p><b>　　—耕深，取10mm</b></p><p>　　—土壤比阻，根據(jù)資料取0.36</p><p><b>　　所以=3.60kw</b></p><p>　　1.175F—1型柴油機(jī) 2.底座 3.耕整雙輪 4.鉸鏈</p><p>　　5.平地船 6液壓裝置

31、 7.手柄 8.減速箱</p><p><b>　　圖1 總裝配簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　Fig 1 General Assembly Drawing</p><p>　　通過對(duì)家鄉(xiāng)柴油機(jī)的使用情況了解，175F—1型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的使用率特別廣，它是最適合本地環(huán)境狀況與交通狀況的柴油機(jī)，它能滿足輕小型農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)的要求，故本次研究

32、以龍舟-175F-1型柴油為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)。其規(guī)格如圖2所示：</p><p><b>　　圖2 柴油機(jī)銘牌</b></p><p>　　Fig 2 diesel engine nameplate</p><p><b>　　4 減速箱的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 減速箱的傳動(dòng)比分

33、配</p><p>　　圖3 傳動(dòng)裝置示意圖</p><p>　　Fig 3 Schematic diagram of transmission device</p><p>　　按常識(shí)，取170cm，體重取70kg，雙臂抬起高度h=800mm。柴油機(jī)高500mm，為了讓人前方視野開闊，取雙輪半徑r=500mm那么輪子的轉(zhuǎn)速n=51.54r/min。</p

34、><p>　　確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比：總傳動(dòng)比：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　分配傳動(dòng)比：取 則 </p><p>　　取 經(jīng)計(jì)算 </p><p>　　注：為帶輪傳動(dòng)比，為高速級(jí)傳動(dòng)比，為低速級(jí)傳動(dòng)比。</p

35、><p>　　4.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p>　　將傳動(dòng)裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸</p><p>　　——依次為電機(jī)與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3，軸3與軸4，之間的傳動(dòng)效率。</p><p><b>　?。?）各軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p>&l

36、t;b>　　（2）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　?。?）各軸輸入功率：</p><p>　?。?）各軸輸入轉(zhuǎn)矩： （2）</p><p>　　各

37、軸動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表：</p><p>　　表1 各軸動(dòng)力參數(shù)</p><p>　　Table 1 the axial dynamic parameters</p><p><b>　　4.3 設(shè)計(jì)V帶</b></p><p><b>　　(1)確定V帶型號(hào)</b></p>&l

38、t;p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-6得： </p><p><b>　　則</b></p><p>　　根據(jù) ,由機(jī)械設(shè)計(jì)圖13-5，選擇A型V帶，。</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　取。

39、 </p><p>　　為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率。 </p><p>　?。?）驗(yàn)算帶速：帶速在范圍內(nèi)，合適。</p><p>　　(3)取V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a：</p><p>　　初步選取中心距a：，取。</p><p>　　所以： （3）</

40、p><p>　　查資料取。那么實(shí)際中心距：。</p><p><b>　　驗(yàn)算小帶輪包角：</b></p><p>　　。 （4）</p><p><b>　　求V帶根數(shù)Z：</b></p><p><b>　?。?）</b&

41、gt;</p><p><b>　　根據(jù)內(nèi)插值法得 。</b></p><p><b>　　EF=0.1</b></p><p>　　。 </p><p>　　由內(nèi)插值法得

42、 </p><p>　　。 </p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　取Z=3根。</b></p><p>　?。?）求作用在帶輪軸上的壓力：</p><p>　　有q=0.10kg/m，單根V帶的初拉力

43、：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　作用在軸上壓力：</b></p><p>　　。 </p><p>　　4.4 齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面

44、硬度為250HBS。高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。</p><p>　?。?）查機(jī)械設(shè)計(jì)表11-7得： 。</p><p>　　又由表11-4得： 。</p><p><b>　　故 。</b></p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)第168頁表11-10C圖得： 。</p><p

45、><b>　　故 。</b></p><p>　?。?）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距：由機(jī)械設(shè)計(jì)第165頁式11-5得：</p><p>　　考慮高速級(jí)大齒輪與低速級(jí)大齒輪相差不大取 </p><p>　　則 取 </p

46、><p><b>　　實(shí)際傳動(dòng)比：</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比誤差：。</b></p><p>　　齒寬： 取 </p><p>　　高速級(jí)大齒輪： 高速級(jí)小齒輪： </p><p>　　（4）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：</p><p&

47、gt;　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第167頁表11-9得： </p><p><b>　　按最小齒寬計(jì)算：</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　所以安全。</b></p><p>　　（5）齒輪的圓周速度： </p><p&

48、gt;　　查課本第162頁表11-2知選用9級(jí)的的精度是合適的。</p><p>　　4.4.2 低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　材料：低速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。低速級(jí)大齒選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。</p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)第166頁表11-7得： 。</p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)第165

49、頁表11-4得： 。</p><p><b>　　故 </b></p><p>　　查課本第168頁表11-10C圖得： 。</p><p><b>　　故 。</b></p><p>　　按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級(jí)精度制造，查課本第164頁表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)</p&

50、gt;<p>　　計(jì)算中心距： 由課本第165頁式11-5得：</p><p><b>　　（6）</b></p><p><b>　　取 則 取</b></p><p><b>　　計(jì)算傳動(dòng)比誤差：</b></p><p><b>　　齒寬：則取

51、 </b></p><p><b>　　低速級(jí)大齒輪： </b></p><p><b>　　低速級(jí)小齒輪： </b></p><p>　　驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本第167頁表11-9得：</p><p><b>　　按最小齒寬計(jì)算：</b></p>

52、<p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　安全。</b></p><p><b>　　齒輪的圓周速度：</b></p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)教材第162頁表11-2知選用9級(jí)的的精度是合適的。</p><p><b>　　4.5

53、 軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.5.1 高速軸的設(shè)計(jì)與校核</p><p>　?。?）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)第230頁表14-2取 C=100。</p><p>　?。?）各軸段直徑的確定：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本第230頁式14-2得：</p><p><b>　?。?）</b><

54、;/p><p>　　又因?yàn)檠b小帶輪的電動(dòng)機(jī)軸徑，又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪，所以取。L1=1.75d1-3=60。</p><p>　　因?yàn)榇髱л喴枯S肩定位，且還要配合密封圈，所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)手冊(cè)85頁表7-12取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。</p><p>　　段裝配軸承且，所以由表6-1取。選用6009軸承。</p>

55、<p>　　L3=B++2=16+10+2=28。</p><p>　　段主要是定位軸承，取。L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。裝配齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸： </p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)51頁表4-1得：</p><p>　　e=5.9＜6.25。</p><p>　　段裝配軸承所以 L6= L3=28。</

56、p><p>　　校核該軸和軸承：L1=73 L2=211 L3=96</p><p>　　作用在齒輪上的圓周力為：</p><p><b>　　徑向力為</b></p><p>　　作用在軸1帶輪上的外力： </p><p><b>　　求垂直面的支反力：</b><

57、/p><p><b>　　（10）</b></p><p>　　求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖：</p><p><b>　　求水平面的支承力：</b></p><p><b>　　由得</b></p><p><b>　　N</b>&l

58、t;/p><p><b>　　N</b></p><p>　　求并繪制水平面彎矩圖：</p><p>　　求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力：</p><p>　　求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖：</p><p>　　F在a處產(chǎn)生的彎矩：</p><p><b>　　求合成彎矩圖：<

59、;/b></p><p>　　考慮最不利的情況，把與直接相加。</p><p>　　求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：</p><p>　　從圖可見，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）</p><p><b>　　（11）</b></p><p>　　計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：</p&g

60、t;<p>　　因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，則，許用彎曲應(yīng)力，則有： （12）</p><p>　　因?yàn)?，所以該軸是安全的。</p><p>　　彎矩及軸的受力分析圖</p><p>　　圖4 高速的彎矩及受力分析圖</p><p>　　Fig 4 Bending momen

61、t and stress analysis of high speed shaft</p><p>　?。?）鍵的設(shè)計(jì)與校核: </p><p>　　根據(jù)，確定V帶輪選鑄鐵HT200，參考機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-9,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, </p><p><b>　　采用A型普通鍵:</b></p><p>　　

62、鍵校核.為L(zhǎng)1=1.75d1-3=60綜合考慮取=50得 （13）</p><p>　　查課本155頁表10-10所選鍵為：</p><p>　　4.5.2 中間軸的設(shè)計(jì)與校核</p><p>　?。?）材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)課本第230頁表14-2取C=100。</p><p>

63、　　故 （14）</p><p>　　段要裝配軸承，所以查手冊(cè)第9頁表1-16取，查手冊(cè)62頁表6-1選用6208軸承，L1=B+++(2～3)=18+10+10+2=40。</p><p>　　裝配低速級(jí)小齒輪，且取，L2=128，因?yàn)橐三X輪孔長(zhǎng)度少。</p><p>　　段主要是定位高速級(jí)大

64、齒輪，所以取，L3==10。</p><p>　　裝配高速級(jí)大齒輪，取 L4=84-2=82。</p><p>　　段要裝配軸承，所以查手冊(cè)第9頁表1-16取，查手冊(cè)62頁表6-1選用6208軸承，L1=B+++3+（2～3）=18+10+10+2=43。</p><p>　　（2）校核該軸和軸承：L1=74 L2=117 L3=94</p>

65、<p>　　作用在2、3齒輪上的圓周力：</p><p><b>　　徑向力：</b></p><p><b>　　求垂直面的支反力</b></p><p><b>　　計(jì)算垂直彎矩：</b></p><p><b>　　求水平面的支承力：</b&

66、gt;</p><p>　　計(jì)算、繪制水平面彎矩圖：</p><p>　　求合成彎矩圖，按最不利情況考慮：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：</p><p>　　從圖可見，m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）</p>

67、;<p>　　計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：</p><p><b>　　n-n截面:</b></p><p><b>　　(7)</b></p><p><b>　　m-m截面:</b></p><p>　　由于，所以該軸是安全的。</p><p&

68、gt;<b>　　軸承壽命校核：</b></p><p>　　軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁表16-9，10取取</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　軸承使用壽命在年范圍內(nèi)，因此所該軸承符合農(nóng)用機(jī)械要求。</p><p>　　

69、4.5.2 低速的設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　彎矩及軸的受力分析圖如下頁圖：</p><p>　　2）鍵的設(shè)計(jì)與校核：</p><p>　　已知參考機(jī)械設(shè)計(jì)表10-11，由于所以取</p><p>　　因?yàn)辇X輪材料為45鋼。查表10-10得</p><p>　　L=128-18=110取鍵長(zhǎng)為110. L=82-

70、12=70取鍵長(zhǎng)為70</p><p>　　圖5 中間軸的彎矩及受力分析圖</p><p>　　Fig 5 Intermediate shaft bending moment and Stress Analysis</p><p>　　根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為：</p><p><b>　?。?）</b><

71、/p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　所以所選鍵為: </b></p><p>　　4.5.3 低速軸的設(shè)計(jì)與校核</p><p><b>　?、糯_定各軸段直徑</b></p><p><b>　　計(jì)算最小軸段直

72、徑。</b></p><p>　　因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，由式14-2得：</p><p>　　考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取</p><p>　　查手冊(cè)9頁表1-16圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，取</p><p>　　為使帶輪軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑。查手冊(cè)85頁表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值，因

73、此取。</p><p>　　設(shè)計(jì)軸段，為使軸承裝拆方便，查手冊(cè)62頁，表6-1，取，采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承6215:。</p><p>　　設(shè)計(jì)軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取</p><p>　　設(shè)計(jì)另一端軸頸，取，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位。</p><p>　　輪裝拆方便，設(shè)計(jì)軸頭，取，查手冊(cè)9頁表1-16取。

74、</p><p><b>　　設(shè)計(jì)軸環(huán)及寬度b</b></p><p>　　使齒輪軸向定位，故取取</p><p><b>　　,</b></p><p>　?、?確定各軸段長(zhǎng)度。</p><p><b>　　帶輪的尺寸決定,</b></p>

75、<p><b>　　,</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　軸頭長(zhǎng)度因?yàn)榇硕我却溯喛椎拈L(zhǎng)度短</p><p>　　其它各軸段長(zhǎng)度由結(jié)構(gòu)決定。</p><p>　?。?）校核該軸和軸承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116</p

76、><p>　　求作用力、力矩和和力矩、危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩。</p><p>　　作用在齒輪上的圓周力： </p><p><b>　　徑向力：</b></p><p><b>　　求垂直面的支反力：</b></p><p>&

77、lt;b>　　計(jì)算垂直彎矩：</b></p><p><b>　　求水平面的支承力。</b></p><p>　　計(jì)算、繪制水平面彎矩圖。</p><p>　　求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力</p><p>　　求F力產(chǎn)生的彎矩圖。</p><p>　　F在a處產(chǎn)生的彎矩：</p&g

78、t;<p>　　考慮最不利的情況，把與直接相加。</p><p>　　求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩。</p><p>　　從圖可見，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）</p><p>　　計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑。</p><p>　　因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，許用彎曲應(yīng)力，則：</p><p&g

79、t;<b>　?。?）</b></p><p>　　考慮到鍵槽的影響，取所以該軸是安全的。</p><p>　　4.5.3 低速軸的設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　彎矩及軸的受力分析圖如下：</p><p>　　圖6 低速軸的彎矩及受力分析圖</p><p>　　Fig 6 Moment a

80、nd stress analysis of the Low-speed Shaft</p><p>　?。?）鍵的設(shè)計(jì)與校核：</p><p>　　因?yàn)閐1=63裝帶輪查課本153頁表10-9選鍵為b×h:18×11查155頁表10-10得</p><p>　　因?yàn)長(zhǎng)1=107初選鍵長(zhǎng)為100,校核</p><p><

81、;b>　　所以所選鍵為: </b></p><p>　　裝齒輪查課本153頁表10-9選鍵為查機(jī)械設(shè)計(jì)155頁表10-10得</p><p>　　因?yàn)長(zhǎng)6=122初選鍵長(zhǎng)為100,校核</p><p><b>　　所以所選鍵為:.</b></p><p>　　4.6 齒輪及帶輪的設(shè)計(jì)</p>

82、;<p>　　因 采用腹板式結(jié)構(gòu)：</p><p>　　表2 高速大齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　Table2 Design of high Speed Gear </p><p>　　表3 柴油機(jī)帶輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　Table 3 Design of

83、 diesel Engine Pulley </p><p>　　表4 減速箱的帶輪設(shè)計(jì)</p><p>　　Table 4 The belt wheel gear Box Design</p><p>　　表5 行走機(jī)構(gòu)的帶輪設(shè)計(jì)</p><p>　　Table 5 The belt wheel walking Mechani

84、sm Design</p><p>　　5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其整體方案確定</p><p>　　在分析國(guó)內(nèi)外平地控制系統(tǒng)的產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，借鑒它們的成功經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的現(xiàn)狀，以及現(xiàn)有的技術(shù)水平，以單片機(jī)為控制，以液壓系統(tǒng)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種精密水田平地控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需要，主要以耕整水田為研究對(duì)象。利用電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)油泵的不同排量，從而實(shí)現(xiàn)排種器的轉(zhuǎn)速控

85、制。</p><p>　　5.1 確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量</p><p><b>　　液壓油缸受力分析：</b></p><p>　　當(dāng)下拉桿與地面平行時(shí)，平地機(jī)具重力方向與左拉桿垂直，此時(shí)平地機(jī)具所產(chǎn)生的力矩最大。根據(jù)力矩平衡原理得:</p><p><b>　?。?6）</b></p&

86、gt;<p>　　式中 G —平地機(jī)具的質(zhì)量，—力臂，</p><p>　　—平地機(jī)具重心位置，</p><p>　　—液壓油缸靜態(tài)最大拉力的垂直向上分力。</p><p>　　圖8 平地機(jī)具靜態(tài)受力圖</p><p>　　Fig 8 land leveler static force</p><p&

87、gt;　　經(jīng)計(jì)算=4000N，力F的最大值。平地機(jī)具工作時(shí)會(huì)增加慣性負(fù)載，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)取0.5倍，則液壓缸工作時(shí)必須提供最大拉力F=6930N。由于采用兩液壓缸，可知單缸最大拉力為3465N。</p><p>　　5.2 液壓缸主要尺寸的確定</p><p>　　(1) 油缸工作壓力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本系統(tǒng) p=6MPa。 </p><p>　　(2) 確定液壓缸內(nèi)

88、徑 D和活塞桿直徑d?？紤]安裝因素活塞工作時(shí)塞桿受拉，經(jīng)推導(dǎo)D可按下式計(jì)算，即</p><p><b>　　（15）</b></p><p>　　式中 F是液壓缸外負(fù)載，已計(jì)算F=3465N</p><p>　　液壓缸的機(jī)械效率，本系統(tǒng)取0.95</p><p>　　p1是液壓缸工作壓力，已知p=6MPa</p

89、><p>　　P2是液壓缸回油腔背壓力，因該系統(tǒng)屬于簡(jiǎn)單的中壓系統(tǒng)，可取0.5MPa</p><p>　　由于活塞桿受拉，取d=0.5D。</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式中可得D=0.048m</p><p>　　圓整后，取D= 63mm 因d=0.5D，圓整后取活塞桿直徑d=35mm</p><p>　　由此可計(jì)算單缸

90、活塞桿工作時(shí)能產(chǎn)生的拉力為7659N，大于3465N，滿足要求。</p><p>　　（3）計(jì)算液壓缸工作時(shí)所需的流量q為</p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　式中 v—油缸活塞伸縮速度，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)取v=4m/min。</p><p>　　系統(tǒng)工作時(shí)，經(jīng)常需要兩個(gè)液壓油缸同時(shí)工作，故系

91、統(tǒng)所需流量為2q，即25L/min。</p><p>　　5.3 各主要液壓器件選擇及其工作原理</p><p>　　5.3.1 液壓馬達(dá)</p><p>　　從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來看，液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的液壓元件，向任何一種液壓泵輸入工作液體，都可使其變成液壓馬達(dá)工況；反之，當(dāng)液壓馬達(dá)的主軸由外力矩驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可變?yōu)橐簤罕霉r。因?yàn)樗鼈兙哂型瑯拥幕窘Y(jié)構(gòu)

92、要素--密閉而又可以周期變化的容積和相應(yīng)的配油機(jī)構(gòu)。[10] </p><p>　　但是，由于液壓馬達(dá)和液壓泵的工作條件不同，對(duì)它們的性能要求也不一樣，所以同類型的液壓馬達(dá)和液壓泵之間，仍存在許多差別。首先液壓馬達(dá)應(yīng)能夠正、反轉(zhuǎn)，因而要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱；液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍需要足夠大，特別對(duì)它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求。因此，它通常都采用滾動(dòng)軸承或靜壓滑動(dòng)軸承；其次液壓馬達(dá)由于在輸入壓力油條件下工作，因而不必具備自

93、吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由于存在著這些差別，使得液壓馬達(dá)和液壓泵在結(jié)構(gòu)上比較相似，但不能可逆工作[11]。</p><p>　　該系統(tǒng)液壓泵由拖拉機(jī)（型號(hào)為清江－504）的動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)。已知?jiǎng)恿敵鲚S高擋轉(zhuǎn)速為1000r/min，再根據(jù)系統(tǒng)工作壓力及流量等要求選用淮安市液壓件總廠生產(chǎn)的 CBT－F532 型齒輪泵。該泵的技術(shù)參數(shù)如下：排量為 32mL/r，額定壓力為20MPa，額

94、定轉(zhuǎn)速為 1000r/min，容積效率為 0.92。</p><p>　　5.3.2 選擇液壓閥</p><p>　　液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)選用深圳亞德客（AIRTAC）液壓氣動(dòng)件廠生產(chǎn)的三位四通電磁換向閥，其額定工作電壓為 12V 直流電，響應(yīng)頻率為 5Hz。根據(jù)擬定的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理選定液壓元件，，如下表所示：</p><p>　　表6 液壓元件的選擇</p&g

95、t;<p>　　Table 6 The choice of Hydraulic Components</p><p>　　5.3.3 確定管道尺寸</p><p>　　油管內(nèi)徑尺寸由選用的液壓元件接口尺寸確定，即油管內(nèi)徑為 8mm。</p><p>　　5.3.4 液壓油箱容積的確定</p><p>　　為了提高液壓系統(tǒng)的

96、動(dòng)作靈敏度，采用恒壓系統(tǒng)，即油泵壓力恒為工作壓力 6MPa，液壓油箱有效容量按齒輪泵的流量的 10 倍來確定，即選用容量為320L 的油箱[17] 。</p><p>　　5.3.5 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算</p><p>　　系統(tǒng)為恒壓系統(tǒng)，所以在整個(gè)田間作業(yè)過程中若液壓缸不動(dòng)作，則泵的輸入功率全部轉(zhuǎn)化為熱量。 此時(shí)液壓油的溫升最大，單位時(shí)間發(fā)熱量 Q 為</p><p&

97、gt;<b>　?。?）</b></p><p>　　式中 p—油泵的理論泵油排量，為32L/0.92，</p><p>　　q—液壓泵的理論泵出壓力，估算為系統(tǒng)的工作壓力，即6MPa。</p><p>　　郵箱的散熱面積可近似為A=3.14</p><p>　　由于系統(tǒng)的散熱狀況一般，可取K，則系統(tǒng)的溫升為： <

98、;/p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)油溫一般不應(yīng)超過 70℃，因此必須設(shè)置散熱器。散熱器選用汽車空調(diào)散熱器，其入口與溢流閥的回油箱口相連。實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)置散熱器后，液壓系統(tǒng)油溫不超過 70℃,工作正常，如液壓系統(tǒng)油路圖所示。</p><p>　　5.3.6 溢流閥</p><p>　　溢流

99、閥是一種液壓壓力控制閥。在液壓設(shè)備中主要起定壓溢流作用和安全保護(hù)作用。定壓溢流作用：在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流量。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時(shí)，會(huì)使流量需求減小。此時(shí)溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進(jìn)口壓力，即泵出口壓力恒定（閥口常隨壓力波動(dòng)開啟）。安全保護(hù)作用：系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時(shí)開啟溢流，進(jìn)行過載保護(hù)，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高

100、10％～20％）[19]。</p><p><b>　　5.4 其他</b></p><p>　　應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)雖然壓力較為穩(wěn)定，但平地機(jī)具在上升和下降的過程中存在較大的沖擊，影響了平地機(jī)具的升降控制精度。為此，建議采用頻率響應(yīng)高于5Hz的電磁換向閥，或應(yīng)用電液伺服閥，以提高平地機(jī)具的位置控制精度。詳情請(qǐng)見如下原理圖：</p><p>　

101、　1,7.油缸 2,8.單向節(jié)流閥 3蓄壓器 4,6.截止閥 5.油壓表 9,17.三位四通電磁閥 10.溢流閥 11.散熱器 12.郵箱 13.溫度計(jì) 14.濾網(wǎng) 15油泵 16.單向閥</p><p>　　圖7 液壓系統(tǒng)油路圖</p><p>　　Fig 7 hydraulic system schematic</p><p>　　6

102、 潤(rùn)滑方式的確定已經(jīng)其他的一些要求</p><p>　　因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于</p><p>　　，所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度。</p><p>　　其他有關(guān)數(shù)據(jù)見裝配圖的明細(xì)表和手冊(cè)中的有關(guān)數(shù)據(jù)[20]。</p><p><b>　　7 總結(jié)<

103、;/b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)旨在研究出一款體積小、質(zhì)量輕、噪音小、操作靈活，適合小面積平地的水田平地船，基于以上的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)歷了幾次大的方案變動(dòng)，最后決定采用以雙輪耕整機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源，通過V帶輪軸傳動(dòng)到齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減速速，拖動(dòng)平地船在水田中行走，方案確定后，我馬上查閱了許多關(guān)于機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的書籍，以解決方案中的不足與問題，使之更加合理與可行，隨后我對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行了具體的

104、設(shè)計(jì)與計(jì)算，對(duì)于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也查閱了相關(guān)書籍，如農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)等，了解了其工作原理和結(jié)構(gòu)，完成了每個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，然后是裝配圖的初繪制，一邊繪制一邊校正其結(jié)構(gòu)尺寸的合理性與整體性，最后的階段是說明書的撰寫與零件圖和裝配圖的正式繪制。經(jīng)歷本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我無論在機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新方面，還是計(jì)算機(jī)繪圖方面的能力都有了顯著地提高，熟練掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)了我分析與解決問題的能力。</p><p>　　總之，通過這

105、次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力得到了很大的提升，設(shè)計(jì)中需要用到許多大學(xué)期間學(xué)過的專業(yè)知識(shí)，以前這些知識(shí)都是分散的，現(xiàn)在通過這次設(shè)計(jì)，我感覺我能把這些知識(shí)都整合在一起，系統(tǒng)合理的運(yùn)用，這是一個(gè)很大的提升，對(duì)于我以后專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用和解決實(shí)際問題很有裨益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 .農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M].北京:

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113、析方法［J］.液壓與氣動(dòng)，2004.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　值此論文完稿之際，向所有關(guān)心和支持我的老師、同學(xué)和朋友表示衷心地感謝!導(dǎo)師實(shí)事求是、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度、豐富的經(jīng)驗(yàn)和淵博的專業(yè)知識(shí)、腳踏實(shí)地的工作作風(fēng)和專業(yè)的學(xué)術(shù)水平給我留下了深刻的印象，并將使我終生受益!在此，謹(jǐn)向吳老師表示崇高的敬意和衷心的感謝!</p