【正文】 被相對(duì)稱(chēng)的那個(gè)刀盤(pán)產(chǎn)生的橫向分力相抵消。圖32：刀盤(pán)分布示意圖3 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)要求和配套機(jī)車(chē)FS275的掛接要求的前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，并參考國(guó)內(nèi)外旱地驅(qū)動(dòng)耙產(chǎn)品數(shù)據(jù)和參考有關(guān)書(shū)籍，動(dòng)力由萬(wàn)向節(jié)輸入，首先機(jī)具上需要設(shè)計(jì)一組變速箱使得轉(zhuǎn)速由輸入時(shí)的540r/min變成輸出時(shí)的190r/min；其次要求將萬(wàn)向節(jié)輸入的水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力（由錐齒傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)），再次實(shí)現(xiàn)主動(dòng)刀盤(pán)相互間的反向傳動(dòng)。為此在設(shè)計(jì)過(guò)程中擬定了以下三種方案：方案一：萬(wàn)向節(jié)輸入動(dòng)力傳給兩個(gè)圓柱齒輪（Ⅰ級(jí)傳動(dòng)），這兩個(gè)圓柱齒輪再將動(dòng)力分別傳遞給左右兩個(gè)圓錐齒輪（Ⅱ級(jí)傳動(dòng)），圓錐齒輪組將水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力（Ⅲ級(jí)傳動(dòng)），進(jìn)而驅(qū)動(dòng)旋刀的轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪的轉(zhuǎn)速是在動(dòng)力傳遞過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，兩個(gè)主動(dòng)刀盤(pán)相對(duì)應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)由圓錐齒輪的放置位置的不同而實(shí)現(xiàn)，具體情況見(jiàn)圖5－3：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一示意圖。本方案的不足之處在于Ⅲ級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)軸采用的是懸臂支承結(jié)構(gòu)，當(dāng)工作環(huán)境比較惡劣（多石土壤）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪音，并會(huì)降低該機(jī)具的使用壽命。整機(jī)幾何參數(shù)為：長(zhǎng)（1654mm）、寬（450mm）、 高（820mm）、工作時(shí)萬(wàn)向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度（470mm）。方案二：與方案一相似，也由三級(jí)傳動(dòng)組成，與方案一所不同的是在Ⅰ級(jí)傳動(dòng)和Ⅱ級(jí)傳動(dòng)之間放置了一個(gè)中間圓柱齒輪用以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主動(dòng)刀盤(pán)相對(duì)應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在Ⅱ級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，用于彌補(bǔ)懸臂支承結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不利影響。具體情況見(jiàn)圖5－4：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案二示意圖。整機(jī)幾何參數(shù)為：長(zhǎng)（1654mm）、寬（450mm）、高（910mm）、工作時(shí)萬(wàn)向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度（470mm）。方案三：與方案一、方案二有著很大的區(qū)別：萬(wàn)向節(jié)輸入動(dòng)力直接傳給圓錐齒輪組（Ⅰ級(jí)傳動(dòng)），在Ⅰ級(jí)傳動(dòng)便把水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方方案三：與方案一、方案二有著很大的區(qū)別：萬(wàn)向節(jié)輸入動(dòng)力直接傳給圓錐齒輪組（Ⅰ級(jí)傳動(dòng)），在Ⅰ級(jí)傳動(dòng)便把水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力，并且在Ⅰ級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了兩個(gè)圓柱齒輪，上面的那個(gè)齒輪與另外兩個(gè)圓柱齒輪組成右方向上的傳動(dòng)（Ⅱ＇級(jí)傳動(dòng)、Ⅲ＇級(jí)傳動(dòng)），下面的那個(gè)齒輪與另外四個(gè)圓柱齒輪組成左方向上的傳動(dòng)（Ⅱ級(jí)傳動(dòng)、Ⅲ級(jí)傳動(dòng)、Ⅳ級(jí)傳動(dòng)），其中Ⅱ級(jí)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)主動(dòng)刀盤(pán)之間相對(duì)應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。具體情況見(jiàn)圖5－5：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案三示意圖。整機(jī)幾何參數(shù)為：長(zhǎng)（1654mm）、寬（693mm）、高（930mm）、工作時(shí)萬(wàn)向節(jié)銜接點(diǎn)的位置離地面的高度（540mm）。這三種方案的設(shè)計(jì)思路是在不斷的摸索、分析、總結(jié)的過(guò)程中逐漸形成的，設(shè)計(jì)方案依次從理論型轉(zhuǎn)向?qū)嵱眯?，其中第三套方案是這三種方案中最成熟也是最實(shí)用的。首先，從結(jié)構(gòu)上考慮雖然方案三的整機(jī)幾何尺寸比方案一、方案二大，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、齒輪布置緊湊、傳動(dòng)軸受力均勻、動(dòng)力傳遞平穩(wěn)，使得整機(jī)工作時(shí)有很高的穩(wěn)定性，從而提高了機(jī)具的使用壽命；其次，從成本上考慮方案一只使用了一對(duì)圓錐齒輪，而方案一、方案二都使用了兩對(duì)圓錐齒輪，但變速箱的齒輪總量大致相同，這使得整機(jī)的加工費(fèi)用大幅度下降，從而提高了整機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；第三，方案三的變速箱由兩部分組成，這便于機(jī)具的安裝和修理。 方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足之處在于：工作時(shí)萬(wàn)向節(jié)與變速箱之間銜接點(diǎn)的位置相對(duì)方案一、方案二銜接點(diǎn)的位置偏高，在Ⅰ級(jí)傳動(dòng)中有可能存在傳動(dòng)的不均勻性。綜上所述，方案三在各方面的優(yōu)勢(shì)都比較明顯，整機(jī)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性尤為突出,因此選定方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為最終確定方案。 傳動(dòng)比的分配如方案三設(shè)計(jì)，總傳動(dòng)比，萬(wàn)向節(jié)輸入動(dòng)力直接傳給圓錐齒輪組構(gòu)成Ⅰ級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)比，把水平方向的動(dòng)力轉(zhuǎn)變成豎直方向的動(dòng)力。在Ⅰ級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)軸上安裝了兩個(gè)圓柱齒輪，上面的那個(gè)齒輪與另外兩個(gè)圓柱齒輪組成右方向上的傳動(dòng)構(gòu)成Ⅱ＇級(jí)傳動(dòng)和Ⅲ＇級(jí)傳動(dòng)，下面的那個(gè)齒輪與另外四個(gè)圓柱齒輪組成左方向上的傳動(dòng)構(gòu)成Ⅱ級(jí)傳動(dòng)、Ⅲ級(jí)傳動(dòng)、Ⅳ級(jí)傳動(dòng)，其中Ⅱ級(jí)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)主動(dòng)刀盤(pán)之間相對(duì)應(yīng)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 , 。 單盤(pán)切削、破碎土壤所需的扭矩圖3－14示意了單把旋刀切削、破碎土壤時(shí)所需的扭矩變化規(guī)律，設(shè)單把旋刀的扭矩曲線為：?jiǎn)伟研肚邢魍寥琅ぞ貓D單把旋刀每轉(zhuǎn)所需扭矩為： （）每個(gè)刀盤(pán)有z把旋刀，則單個(gè)刀盤(pán)的扭矩為： （）因此根據(jù)單個(gè)刀盤(pán)上的扭矩可求得消耗的功率為： 旱地驅(qū)動(dòng)耙的功率消耗不考慮轉(zhuǎn)移的力，旱地立式驅(qū)動(dòng)耙單個(gè)刀盤(pán)在一個(gè)周期所消耗的總功等于：式中: ——旋刀一個(gè)周期內(nèi)所經(jīng)過(guò)的路程（m）——旋刀平均阻力（N） ——單個(gè)刀盤(pán)上旋刀數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)，旋刀所經(jīng)軌跡長(zhǎng)度為L(zhǎng)，因?yàn)樾哆\(yùn)動(dòng)軌跡的參數(shù)方程【3】為：， 因此在一個(gè)周期內(nèi)，計(jì)算平面曲線的弧長(zhǎng)：所以：將、代回（25）式，可得：則旱地驅(qū)動(dòng)耙所需功率為：將，代入（27）式，得:其中：式中：——旋刀平均阻力（N）——單個(gè)刀盤(pán)上的旋刀數(shù)目立式驅(qū)動(dòng)耙消耗的總功率：其中：——刀盤(pán)的個(gè)數(shù) 傳動(dòng)過(guò)程的功率分配理論情況下，由聯(lián)軸器輸入的功率向兩邊傳遞，傳遞功率，轉(zhuǎn)速為，由于機(jī)器的工作環(huán)境的影響和傳動(dòng)的功耗（萬(wàn)向節(jié)、錐齒、直齒傳動(dòng)）的影響，最后傳遞給六把刀盤(pán)的功率為. 軸的設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)理論知識(shí)，可知：在傳遞功率相同的情況下，轉(zhuǎn)速小時(shí)其傳遞的轉(zhuǎn)矩大，由此需要刀軸的截面大，軸的直徑大，軸的強(qiáng)度須進(jìn)行強(qiáng)度校核。并且在傳遞較大功率時(shí)，要求其相應(yīng)的軸的直徑大。由以上理論可知，在軸的設(shè)計(jì)校核過(guò)程中，在此只需要對(duì)軸I和刀軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，其他軸可據(jù)此進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。齒輪箱里面軸I是傳動(dòng)軸主要承受扭距，刀軸為轉(zhuǎn)軸既承受彎距又承受扭距。 選擇軸的材料選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能由參考書(shū)《機(jī)械設(shè)計(jì)》：。 軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T取該級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)）1） 由聯(lián)軸器傳遞給錐齒輪軸I的功率為,傳遞轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)速為。2） 根據(jù)錐齒輪傳遞功率，考慮功率余量和傳動(dòng)的功耗（萬(wàn)向節(jié)、錐齒、直齒傳動(dòng)），可得每刀軸傳遞的功率為,傳遞轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)速為。 確定軸的最小直徑對(duì)只受扭矩或主要受扭矩的傳動(dòng)軸，安扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的直徑。若有彎矩作用，可用降低許用應(yīng)力的方法來(lái)考慮其影響。扭矩強(qiáng)度條件為 （）式中 －軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。 －軸所受的扭矩，； －軸的轉(zhuǎn)速，； －軸所傳遞的功率，； －軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，.對(duì)實(shí)心的圓軸， ，以此代入式（），可得軸的直徑 －－－－（）式中，為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，.。當(dāng)彎矩相對(duì)轉(zhuǎn)矩很小時(shí)，取較小值，=112，代入上式，則1） 軸I結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將上述數(shù)據(jù)代入（），計(jì)算可得，考慮到軸截面上開(kāi)有花鍵，對(duì)于的軸，軸徑增大20％.可取軸的最小直徑。參考相關(guān)軸的設(shè)計(jì)，可設(shè)計(jì)如上的軸的結(jié)構(gòu)2） 刀軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將上述數(shù)據(jù)代入（），計(jì)算可得，考慮到截面上開(kāi)有花鍵，對(duì)于的軸，軸徑增大20％，并加上需在軸上鉆有內(nèi)孔，可取軸的最小直徑。1）軸傳遞的轉(zhuǎn)矩2）齒輪受力 法向載荷直齒錐齒輪齒面所受的通常都視為集中作用在平均分度圓上，受力分別為 — 為法向載荷分解的周向分力 —為法向載荷分解的垂直于分度圓錐母線的分力 —分解的徑向分力 —分解的軸向分力其中滿(mǎn)足關(guān)系，.代入，可得153，代入上式，可得, ，3）支承反力的計(jì)算a,水平面支承反力由,得 ，代入計(jì)算得， =499N由，得 ，代入計(jì)算得，=572Nb,垂直面的支承反力由得 ,代入計(jì)算得，,=7574)作彎矩圖和扭矩圖a,水平面彎矩圖 ，b,垂直面彎矩圖垂直面彎矩 ,C、合成彎矩圖，d、扭矩圖前已算得4）按當(dāng)量彎矩計(jì)算直徑查表158得，根據(jù)表157公式計(jì)算A截面軸徑 ，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，取是滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的 1） 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 2）齒輪受力 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷Fn垂直于齒面，在節(jié)點(diǎn)處分解為兩個(gè)相互垂直的分力，即圓周了Ft與徑向力Fr,如上圖所示。且滿(mǎn)足：式中：－－－齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為； －－－齒輪的節(jié)圓直徑，多標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑，單位為； －－－嚙合角，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，.其中，將上式數(shù)據(jù)代入可得：,.3)支承反力的計(jì)算a,水平面支成反力由得,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得，,由得，,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得，,.4)作彎矩圖和扭矩圖a，水平面彎矩圖b，垂直面彎矩圖C，合成彎矩圖d,扭矩圖前已算得3） 按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸徑查表158得，根據(jù)表157公式計(jì)算B截面軸徑 ，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，取是滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的。 軸承的作用是支撐軸及軸上的零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支撐之間的摩擦和磨損。 滾動(dòng)軸承的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)所受的載荷大小、性質(zhì)、方向、轉(zhuǎn)速及工作要求來(lái)選擇。在圓錐齒輪變速箱及刀盤(pán)中，由于軸同時(shí)受徑向載荷和軸向載荷，且為方便安裝，外圈分離，所以圓錐滾子軸承。滾動(dòng)軸承在同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時(shí)，為了計(jì)算軸承壽命在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式是 式中，－徑向載荷，N。 －軸向載荷，N。 －徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。由于機(jī)械工作時(shí)常具有震動(dòng)和沖擊，為此，軸承當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)按下式計(jì)算：，其中，均可通過(guò)查表獲得。若軸承工作轉(zhuǎn)速為，可求的以小時(shí)數(shù)為單位的基本額定壽命，－壽命指數(shù)，球軸承，滾子軸承。1）刀盤(pán)軸：d=35mm,D=80mm,B=21mm, 基本額定動(dòng)載荷,軸承代號(hào)：GB30307軸的轉(zhuǎn)速為，.動(dòng)載荷系數(shù)，派生軸向力,當(dāng)時(shí)；；時(shí)；。①兩支點(diǎn)反力 （對(duì)軸承1的中心取矩），得(力平衡)②兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷,如上圖所示，所以軸系有右移的趨勢(shì)，所以軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”。③軸承壽命 符合要求。2）軸I：由刀軸的計(jì)算可知，以上基準(zhǔn)所選出的軸承符合要求，且刀軸受力大，依上面可知，在選擇軸承時(shí)，選?。篸=40mm,D=80mm,B=18mm,軸承代號(hào)：GB30208為了滿(mǎn)足互換性的要求，零件