【正文】 BLQ型立式旱地驅(qū)動(dòng)耙設(shè)計(jì)目 錄 1 緒 論 2 2 3 土壤耕作的作用 3 耕整地農(nóng)藝要求 4 4 6 6 旋刀的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 6 刀盤分布設(shè)計(jì) 73 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 8 8 傳動(dòng)比的分配 11 12 12 單盤切削、破碎土壤所需的扭矩 12 旱地驅(qū)動(dòng)耙的功率消耗 13 傳動(dòng)過程的功率分配 15 15 軸的設(shè)計(jì) 15 選擇軸的材料 15 軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T 16 確定軸的最小直徑 16 17 25 276. 驅(qū)動(dòng)耙其它零部件設(shè)計(jì) 28 28 28 29 30參 考 文 獻(xiàn) 31致 謝 32旱地驅(qū)動(dòng)耙設(shè)計(jì) 1 緒 論我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，首先要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)手段現(xiàn)代化。農(nóng)業(yè)機(jī)械化就是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。其中，土壤耕作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化是減輕農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件、保證作業(yè)質(zhì)量、提高土地單位面積收獲量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要手段。作為在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中消耗于土壤耕作勞力、動(dòng)力比重很大的耕地機(jī)械就是一種通過機(jī)械化土壤耕作形成良好水、肥、氣、熱梯度，創(chuàng)造有利于作物生長發(fā)育的耕層構(gòu)造要求的專用作業(yè)農(nóng)機(jī)具。驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中形成了一個(gè)新興品種。此類耕耘機(jī)械由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力以扭矩的形式直接作用于工作部件，使之旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以提高切土能力并使土壤高度松土。其切土、碎土能力很強(qiáng)，一次就能達(dá)到耕、耙?guī)状蔚男Ч蟮乇磔^為平整、且松軟，且能搶農(nóng)時(shí)，減少拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù)，降低作業(yè)成本，達(dá)到農(nóng)藝要求。它對(duì)土壤濕度的適應(yīng)范圍較大，因此，我國南方地區(qū)多用于秋耕稻茬種麥，水稻插秋前的水耕水耙。在我國北方地區(qū)，用于大田作物的淺耕滅茬，起到秸稈還田的作用。另外，還適于鹽堿地種水稻的整地作業(yè)等。因此，近幾年驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械的研究與使用有了很大的發(fā)展。目前世界各國生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械主要有水平橫軸式、立軸式、往復(fù)式和聯(lián)合作業(yè)式幾大類。㈠ 水平橫軸式旋耕機(jī) 該類旋耕機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸輥與地面平行并與前進(jìn)方向垂直，其工作部件為安裝在水平軸上的旋刀，旋刀在拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)下，垂直切削土壤，達(dá)到切土和碎土的目的。㈡ 立軸式旋耕機(jī) 它是刀齒和刀片繞立軸旋轉(zhuǎn)的旋耕機(jī)，其突出的功能是可以進(jìn)行深耕，一般能達(dá)到30～35cm，較深的能達(dá)到40～50cm，而且可使整個(gè)耕層土壤疏松細(xì)碎，但前進(jìn)速度較慢。目前在水田耕耘的機(jī)型有：立軸漿葉式旋耕機(jī)、立軸爪式旋耕機(jī)（英國）、立軸籠式旋耕機(jī)（日本）、立軸轉(zhuǎn)齒式旋耕機(jī)。國內(nèi)采用立軸式的旋耕機(jī)較少。 土壤耕作的作用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是通過作物的光合作用，對(duì)氣候資源和土地資源的加工。機(jī)械化土壤耕作,則是通過農(nóng)機(jī)具對(duì)農(nóng)田土壤的加工。機(jī)械化土壤耕作不同于以人畜力為動(dòng)力的土壤耕作,因?yàn)樗鼘?duì)土壤的控制和管理作用比以人畜為動(dòng)力要大得多,也深刻得多。原蘇聯(lián)土壤學(xué)家和耕作學(xué)的創(chuàng)始人威廉斯有句名言：“沒有不良的土壤，只有不良的耕種方法”。他所指的耕種方法也包括土壤耕作在內(nèi)。通過國內(nèi)外土壤耕作方法的發(fā)展和多樣化，也證明土壤耕作可能使土壤環(huán)境變好，也可能使土壤環(huán)境變壞。農(nóng)田土壤在自然力作用下呈現(xiàn)出自上而下的層次結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致土壤的水、肥、氣、熱的層次梯度。這種層次的土壤結(jié)構(gòu)和土壤因素的梯度，有時(shí)對(duì)作物生育是有利的，有時(shí)是不利的。通過機(jī)械化土壤耕作，要?jiǎng)?chuàng)造出有利于作物生育的土壤層次結(jié)構(gòu)——耕層構(gòu)造，形成良好的土壤水、肥、氣、熱的梯度。良好的耕層構(gòu)造(以土壤密度梯度或孔隙梯度、三相比梯度為指標(biāo))應(yīng)在不同土壤農(nóng)田中，具有充分協(xié)調(diào)多變氣候?qū)ν寥赖挠绊?，以滿足各類作物生育對(duì)土壤生活因素的要求。因此，良好的耕層構(gòu)造不是一成不變的。機(jī)械化土壤耕作，創(chuàng)造良好的耕層構(gòu)造，它和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)一樣，也是一個(gè)多目標(biāo)、多因素、多變量的系統(tǒng)，既土壤——作物——大氣——機(jī)器系統(tǒng)(SPAMC)的復(fù)雜系統(tǒng)。[4]農(nóng)藝對(duì)土壤機(jī)械化耕整作業(yè)的中心任務(wù)要求是調(diào)節(jié)并創(chuàng)造良好的耕層結(jié)構(gòu)，適宜的三相（固相、液相和氣相）比例，從而協(xié)調(diào)土壤水分、養(yǎng)分、空氣和溫度狀況，以滿足作物生長的農(nóng)藝要求。[5] 土壤翻耕的作用主要有：① 松碎土壤 根據(jù)各地不同的氣候條件和不同作物的要求，以及耕層土壤的緊實(shí)狀況，每隔一定時(shí)期，需要進(jìn)行土壤耕整作業(yè)，使之疏松而多孔隙；以增強(qiáng)土壤通透性。② 翻轉(zhuǎn)耕層 通過耕翻將耕作層土壤上下翻轉(zhuǎn)，改變土層位置，改善耕層理化及生物學(xué)性狀，翻埋肥料、殘茬、秸稈和綠肥，調(diào)整耕層養(yǎng)分的垂直分布，培肥地力。同時(shí)可消滅雜草以及附著的某些病菌、害蟲卵等，消除土壤有毒物質(zhì)。 ③ 混拌土壤 混拌土壤，將肥料均勻地分布在耕層中，使土肥相融，成為一體，改善土壤的養(yǎng)分狀況。并可使肥土與瘦土混合，使耕層形成均勻一致的營養(yǎng)環(huán)境。 耕整地農(nóng)藝要求 耕翻地有以下的農(nóng)藝要求：① 適時(shí)耕翻，既能搶農(nóng)時(shí)，又能保證作業(yè)質(zhì)量；② 耕深適當(dāng)，并符合農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，深度均勻一致；③ 翻垡良好，無立垡、回垡，殘株雜草要覆蓋嚴(yán)密；④ 耕后地面平整松碎，無重耕、漏耕，盡量減少開閉壟，地頭、地邊整齊；⑤ 坡地耕翻時(shí)應(yīng)沿坡度的等高線進(jìn)行，以防雨后沖刷土壤，造成水土流失。 整地有以下的農(nóng)藝要求：168。 旱田整地作業(yè)的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求① 整地作業(yè)須適時(shí)，以利防旱保墑和提高整地質(zhì)量；② 整地深度應(yīng)符合農(nóng)藝要求，深度一致、不漏耙、不漏壓；③ 整地后的地表平整，無壟溝起伏、碎土均勻，表層松軟、下層密實(shí)；④ 修筑畦田要做到地平、土碎、埂直；168。 水田整地作業(yè)的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求① 耙后土壤松碎，起漿好，能覆蓋綠肥，田面平坦而無壟溝；② 在原漿田中以耙代耕作業(yè)時(shí)，應(yīng)將稻茬直接壓入糊泥中，滅茬起漿性能良好。[6](1) 耕地機(jī)械 鏵式（壁式）犁鏵式犁是應(yīng)用最普遍的一種耕地機(jī)械。其主要優(yōu)點(diǎn)是翻轉(zhuǎn)土垡、覆蓋雜草殘茬和肥料，消滅病蟲害等性能好，但碎土能力較差，耕后尚需進(jìn)行耙地作業(yè)。由于鏵式犁使用最普遍，數(shù)量又最多，現(xiàn)已發(fā)展成為我國北方與南方兩種系列犁。 [6] 圓盤犁圓盤犁工作部件是一個(gè)凹面圓盤。工作時(shí)，圓盤與前進(jìn)方向偏一角度。圓盤滾轉(zhuǎn)前進(jìn)時(shí)，前沿刃口切土，后部的凹面將土垡?guī)е蚝?、向上運(yùn)動(dòng)，并使之破碎、翻轉(zhuǎn)。圓盤犁具有使用壽命長，刃口切割力強(qiáng)，不易拖堆堵塞，阻力較小的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是圓盤犁的覆蓋性能與溝底平整度不如鏵式犁。[3](2) 整地機(jī)械 圓盤耙（輕型圓盤耙、重型圓盤耙、缺口圓盤耙）圓盤耙主要用于耕后碎土和播種前耙地。它的碎土能力較強(qiáng)，能切斷雜草殘茬與攪土混肥，用于播前整地、收獲后的淺耕滅茬作業(yè)或用于果園林木和草牧場的田間管理。 釘齒耙齒耙其功能是碎土、松土、整平，有的也用來覆蓋撒播的種子和將肥混入土中。各種齒耙有一定的除草作用。 水田軋耙及聯(lián)合耙這類耙在作業(yè)時(shí)，工作部件靠土壤阻力滾動(dòng)前進(jìn)，常用于水田耕后碎土，使泥土攪混起漿便于插秧。我國南方的水稻區(qū)常用的水田軋耙多屬滾耙。以上整地機(jī)械不論是旱地作業(yè)機(jī)械還是水田作業(yè)機(jī)械均為被動(dòng)式機(jī)械，要達(dá)到預(yù)期的整地效果，需要進(jìn)行多次重復(fù)作業(yè)，其生產(chǎn)效率低，為了提高生產(chǎn)效率，整地機(jī)械日趨向驅(qū)動(dòng)工作部件發(fā)展。 水田驅(qū)動(dòng)耙主要用于水田耕翻后的碎土整地作業(yè)，也可用在未耕地淺耕作業(yè)。其工作部件與地面平行的水平軸旋轉(zhuǎn)。一次作業(yè)相當(dāng)于一般水田耙作業(yè)兩遍以上的質(zhì)量，耙得細(xì)爛，表面松軟，碎土率可達(dá)80％以上。驅(qū)動(dòng)耙都與拖拉機(jī)配套使用。由于驅(qū)動(dòng)型機(jī)具可以充分利用拖拉機(jī)功率，能控制對(duì)土壤的作用強(qiáng)度，可滿足多種耕作要求。(3) 旋耕機(jī)旋耕機(jī)是一種全懸掛并由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的土壤耕作機(jī)具，其工作部件為安裝在水平軸上的旋刀，旋刀在拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)下，垂直切削土壤，達(dá)到切土和碎土的目的。旋耕機(jī)的切土、碎土能力很強(qiáng)，一次就能達(dá)到耕、耙?guī)状蔚男Ч?，耕后地表較為平整、且松軟，且能搶農(nóng)時(shí)，減少拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù)，降低作業(yè)成本，達(dá)到農(nóng)藝要求。它對(duì)土壤濕度適應(yīng)范圍較大，因此，我國南方地區(qū)多用于秋耕稻茬種麥，水稻插秋前的水耕水耙。在我國北方地區(qū)，用于大田作物的淺耕滅茬，起到秸稈還田的作用。本課題目的是設(shè)計(jì)滿足農(nóng)藝要求的高效率低能耗的旱地立式驅(qū)動(dòng)耙。其設(shè)計(jì)要求如下：（1）耕深設(shè)計(jì)耙深為h=15cm,調(diào)節(jié)范圍10～18cm，耙深一致；（2）碎土程度沿地塊對(duì)角線選擇具有代表性的5個(gè)測點(diǎn)(每點(diǎn)面積為1m2)，若測點(diǎn)耕層內(nèi)有直徑5cm以上的土塊超過5個(gè)時(shí)，即為碎土不良；（3） 盡量降低整機(jī)生產(chǎn)的成本，提高工作效率其結(jié)構(gòu)要求如下：（1） 符合FS－275的懸掛機(jī)構(gòu)的幾何尺寸要求：（2） 符合FS－275拖拉機(jī)工作參數(shù)和功率輸出軸的相關(guān)參數(shù)要求。（3） 機(jī)車通過萬向節(jié)將動(dòng)力輸入機(jī)具變速箱驅(qū)動(dòng)旋刀轉(zhuǎn)動(dòng),為了盡量減小傳動(dòng)的不均勻性，機(jī)具與萬向節(jié)之間的銜接點(diǎn)的位置設(shè)置不可過高。 旋刀的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 旋刀在工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)為復(fù)合運(yùn)動(dòng)，其中繞刀盤中心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)為相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)圓周速度為，機(jī)組勻速前進(jìn)運(yùn)動(dòng)為牽連運(yùn)動(dòng)，前進(jìn)速度。為旋刀旋轉(zhuǎn)的角速度，則，圓周速度與機(jī)組前進(jìn)速度之比，λ稱為速度比。的大小對(duì)旋刀的運(yùn)動(dòng)軌跡及立式驅(qū)動(dòng)耙的工作狀況有重要影響，它確定了工作部件的運(yùn)動(dòng)軌跡如果旋刀以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并以速度 前進(jìn)，那么旋刀的端點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線（如下圖）。僅是旋刀在工作進(jìn)程中不發(fā)生推土的必要條件，但是否能滿足耙地疏松土壤的需要，還取決于機(jī)器前進(jìn)速度Vm與旋刀工作轉(zhuǎn)速的合理配合而當(dāng)時(shí)，當(dāng)?shù)毒哌\(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)Vx〈0的現(xiàn)象，即刀具的絕對(duì)速度與機(jī)器的前進(jìn)方向相反，因而能以刀刃切削土壤，其運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線。本課題所取的滿足刀刃一直切土的要求。 刀盤分布設(shè)計(jì)在允許的工作幅寬范圍內(nèi)機(jī)具橫向放置六個(gè)刀盤，每個(gè)刀盤上對(duì)稱放置兩把旋刀，刀盤2和刀盤5是主動(dòng)刀盤，刀盤1和刀盤3由刀盤2上的齒輪驅(qū)動(dòng)，刀盤4和刀盤6由刀盤5上的齒輪驅(qū)動(dòng)。刀盤3的運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)組成一組，刀盤6運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)組成另外一組，為了防止兩刀盤組在傳動(dòng)和工作過程中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，刀盤3和刀盤4之間余留一個(gè)20mm的間隙。為了減小或抵消刀盤在工作過程中前進(jìn)時(shí)的橫向分力（橫向分力過大會(huì)導(dǎo)致機(jī)具的橫向振動(dòng)，增大機(jī)具的損耗，增加機(jī)組工作的不平穩(wěn)性），防止同組相鄰兩刀盤上的旋刀與旋刀之間的運(yùn)動(dòng)干涉，采取以下措施：1. 主動(dòng)刀盤（刀盤2和刀盤5 ）旋轉(zhuǎn)方向相反（由機(jī)具的傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)）；2. 主動(dòng)刀盤與相鄰兩刀盤呈60度夾角放置。此時(shí)刀盤2和刀盤刀盤1和刀盤刀盤3和刀盤6的運(yùn)動(dòng)是兩兩對(duì)稱關(guān)系，每個(gè)刀盤產(chǎn)生的橫向分力正好