【正文】 mmNaFM AVV ?????? 9 0 6 9 4 2 0 4 91 mmNcFM BVV ?????? 0 5 3 6 0 7 5 2 02 （ 3）合成彎矩圖 mmNMMM HH ???? 6 6 9 9 722211 mmNMMM VV ???? 405722212 （ 4）作轉(zhuǎn)矩圖 mmNT ?? 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 31 確定危險(xiǎn)截面及安全系數(shù)校驗(yàn)計(jì)算 （ 1） 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖、截面 H處的轉(zhuǎn)矩、彎矩最大，且有花鍵槽引起的應(yīng)力集中和軸肩處的應(yīng)力，故 H面處最危險(xiǎn)， H面為危險(xiǎn)截面。minmin dd ? 故安全。 軸的材料為 45鋼材，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為： 硬度 220250HB，抗拉強(qiáng)度 750?b? 屈服點(diǎn) 550?s? 彎曲疲勞極限 3501 ??? 扭轉(zhuǎn)疲勞極限 2022 ??? 許用靜應(yīng)力 ? ? 300?H? 許用疲勞應(yīng)力 ? ? 2331941 ???? 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 27 按轉(zhuǎn)矩計(jì)算 最小軸徑為 3minmin nPAd ? 式中 A—— 按 ??? 定的系數(shù) 取 A= 100 P—— 功率 P=55 KW minn —— 最小轉(zhuǎn)速 minn =202 r/min 計(jì)算得 mmd 20255339。與之配合的軸承型號(hào)為 30207，其基本參數(shù)見表 33。三軸的最小軸徑為 mmd ? 。 軸按照軸線形狀的不同，可以分為曲軸、直軸軟軸和撓性軸等，根據(jù)拔梗機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和組成形狀及工作強(qiáng)度和環(huán)境的要求，此拔梗機(jī)的輸入軸和其他軸都選用直軸形式傳遞，而且選用直軸中的階梯軸，軸的設(shè)計(jì)如下： 由公式 ? ?3 5?Td?得： 式中 d —— 軸的最小直徑 mm T —— 軸傳遞的額 定轉(zhuǎn)矩 Nmm? 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 25 ??? —— 軸的許用轉(zhuǎn)應(yīng)力 MP 軸的材料為 45 ，查取 ??? = 40～ 52 取 ??? =40 一軸的設(shè)計(jì) 由轉(zhuǎn)速 min/125rn ? 功率 P=3KW，確定軸的最小直徑， mmNT ????? 229202225 61 軸最小直徑為 mmd 0053 ??? 一軸為普通平鍵 (A)軸傳動(dòng)，且最小直徑處安裝有深溝球滾子軸承，查手冊(cè)［ 3］ 取 d=35mm，所以深溝球滾子軸承的型號(hào)為 6207，基本尺寸見表 32 普通平鍵 (A)軸為： 16914 ????? lhb 表 32 6207 軸承基本參數(shù) 軸承 代號(hào) 基本尺寸 /mm 安裝尺寸 /mm 基本額定動(dòng)載荷 基本額定靜載荷 極限 轉(zhuǎn)速 d D B rs min da min Ds max ras max /kN 脂潤滑 油潤滑 6207 35 62 14 1 41 56 1 9000 1200 二軸的設(shè)計(jì) 由于一軸與二軸為齒輪傳動(dòng)且傳動(dòng)比為 i=1，所以有： mmNTT ??? 22920222 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 26 軸最小直徑為 mmd 402292 0053 ??? 因二軸最小直徑處安裝有圓錐滾子軸承，查手冊(cè) ［ 3］ 取 mmd 352 ? 。 齒寬的確定 由公式 33 db d?? 已知 ?d? 1003 ?d 式中 3b —— 齒寬 3d —— 齒輪分度圓直徑 mmd 1002543 ??? 33 db d?? = 100 =25 mm 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 24 因 u=1，所以 mmdd 10034 ?? mmbb 2543 ?? 計(jì)算齒輪相關(guān)參數(shù)、確定各齒輪 詳見表 31 中心距 ? ? mmzzma 1002121 ??? 表 31 齒輪的基本參數(shù) 齒輪 齒數(shù) 模數(shù) m 分度圓直徑1d 齒頂高ah 齒根高fh 全齒高h(yuǎn) 齒頂圓直徑ad 齒根圓直徑fd 3z 25 4 100 4 5 9 106 90 4z 25 4 100 4 5 9 106 90 傳動(dòng)箱軸的計(jì)算 傳動(dòng)軸是拔梗機(jī)的主要設(shè)計(jì)部件之一，它是在脫粒機(jī)正常工作過程中，承擔(dān)主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動(dòng)軸上的回轉(zhuǎn)零件，工作環(huán)境惡劣，因此傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)是一個(gè)十分關(guān)鍵的步驟，它的合理型及強(qiáng)度直接影響到拔梗機(jī)的工作效率和質(zhì)量 。 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 23 1T —— 齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩（ N. m） 。 可取 m=4mm。此次設(shè)計(jì)的齒輪大體示意圖如圖 32 圖 32 齒輪結(jié)構(gòu)圖 按彎曲強(qiáng)度確定齒 輪模數(shù) 由［ 2］中公式 （ 611）可得： ? ?3 2312FFdYzKTm ??? 式中： k —— 載荷系數(shù)，一般取 k=～ 2 取 k= 1T —— 齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩 N 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 21 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 由于拔梗機(jī)的拔梗裝置是由左右莖稈夾持裝置和拔叉組成，為了使莖稈受力均勻，更好的提高拔凈率，必須使左右莖稈夾持裝置的速度一致，拔梗裝置的動(dòng)力主要靠齒輪傳遞，所以此次的齒輪為同級(jí)齒輪傳動(dòng)。F ?? 從［ 1］中表 118 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力? ? MPaF 5639。 （ 2） 蝸輪 蝸輪齒數(shù) 162?Z ； 變位系數(shù) 02?x ； 傳動(dòng)比 8?i ； 蝸輪分度圓圓直徑 mmmzd 8016522 ???? 蝸輪喉圓直徑 mmhdd aa 902 222 ??? 蝸輪齒根圓直徑 mmhdd ff 222 ??? 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 20 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ? ?FFaF YYmdd KT ?? ? ?? 221 當(dāng)量齒數(shù) ? ? 45279c os 16c os 3322 ?????? ?zz v 根據(jù) 02?x ， ?vz ，從［ 1］中圖 1119可查得齒形系數(shù) ?FaY 。 應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 72 ??????? hLjnN 壽命系數(shù) 108 77 ???HNK 則 ? ? ? ? M P aK HHNH 3 62 6 88 8 3 ?????? ?? (6)計(jì)算中心距 mma 2 ??????? ???? 取中心距 mma 70? ，因 8?i ，故從［ 1］中表 112中取模數(shù) m=5,蝸桿分度圓直徑 mmd 601 ? 。 （ 4） 確定接觸系數(shù) ?Z 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動(dòng)中心距 a 的比值 ?ad ，從［ 1］中圖1118中可查的 ??Z （ 5） 確定許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿齒面硬度 45HRC,可由［ 1］中表 117查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ?H? ’ =268MPa。由［ 1］中式（ 1112）得，傳動(dòng)中心距為： ? ?322 ?????????HpE ZZKTa ? （ 1） 確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 2T 按 21?Z , 162?Z ；則 mmNmmNnPT ???????? 443128/1000 62262 （ 2） 確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) 1??K ；由［ 1］中表 115選取使用系數(shù) KA=；由于轉(zhuǎn)速不大，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù) Kv=。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅鑄造，而鐵芯用灰鑄鐵 HT100制造?？紤]到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45 鋼：因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45～ 55HRC。 蝸輪與蝸桿的設(shè)計(jì) 蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以經(jīng)常和軸做成一個(gè)整體，如結(jié)構(gòu)形式見圖31。 計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 pF 由 ［ 1］中式 911可得： eFpp FKF ? 式中： eF — 有效圓周力， N FpK — 壓軸力系數(shù)，對(duì)于水平傳動(dòng) ?FpK ，對(duì)于垂直傳動(dòng)?FpK 。 smsmv /15/ ?? ，故鏈速符合 要求。 計(jì)算鏈速 v ，確定潤滑方式 平均鏈速由 ［ 1］中式 91計(jì)算可得： smpnzpnzv / 006010 0060 2211 ????? 式中： 21 zz、 — 分別為主、從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)； 2nn、 分別為主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速， r/min。 鏈傳動(dòng)的最大中心距為： ? ?? ?211 2 zzLpfa p ??? 式中， 1f 為中心距計(jì)算系數(shù)，見［ 1］中表 97，查得 ?f 。 計(jì)算鏈條節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 Pa )5030(0 ?? ，按下列計(jì)算鏈節(jié)數(shù) Lp0 02122100 222 aPzzzzPaL p ?????? ????? ? 可得 ??pL 。 所以單根鏈條的額定功率為： 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 16 KWP ca ???? 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距 P 鏈 條 型 號(hào)根 據(jù) 當(dāng) 量的 單 排 鏈的 計(jì) 算 功率 Pca 和 主 動(dòng) 鏈輪 轉(zhuǎn) 速min/20221 rn ? （柴油機(jī)轉(zhuǎn)速）由 ［ 1］中圖 911得到鏈條型號(hào)為 08A 單排鏈系列。確定 1z =19，可得 2z =38。 由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)互為質(zhì)數(shù)。小鏈輪的齒數(shù)也不宜取的太大。 （ 2） 鏈輪齒數(shù) 21 z和z 小鏈輪齒數(shù) 1z 少，可減少外廓尺寸，但齒數(shù)過少，會(huì)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷；鏈條在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，鏈節(jié)間的相對(duì)轉(zhuǎn)角增大；鏈傳動(dòng)的圓周力增大，從整體上加速鉸鏈和鏈輪的磨損。 （ 1） 確定傳 動(dòng)比 i 傳動(dòng)比過大，鏈條在小鏈輪上的包角就會(huì)過小，參與嚙合的齒數(shù)減少，每個(gè)輪齒承受的載荷增大，加速輪齒的磨損，且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象。修正時(shí)考慮的方面包括：（ 1）工作情況；（ 2） 主動(dòng)鏈輪齒小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 15 數(shù)；（ 3）鏈傳動(dòng)的排數(shù)。其額定功率是在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下完成的。所以本次設(shè)計(jì)采用鏈傳動(dòng)是合理的，因此小型拔梗機(jī)的設(shè)計(jì)采用鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，兩軸相距較遠(yuǎn)，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其他不宜采用齒輪傳動(dòng)的場合。 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)拔梗機(jī)的具體傳動(dòng)要求，可選取內(nèi)燃機(jī)與輸入軸采用鏈輪與傳動(dòng)鏈來傳動(dòng)。取 N=，則 N 配 =。 莖稈輸送裝置 KWN ? 莖稈輸送裝置一般約占總功率的 5%～ 7%。 KWV q NN ???工 ，取 N 工 =。 莖稈夾持裝置消耗功率 N3 KWNNN ??? 工空 小型農(nóng)作物拔梗機(jī)的莖稈夾持裝置采用套筒滾子鏈裝置，線速度 V=1～，喂入量為 q=（ ～ 2） kg/s；每公斤喂入量所用平均功率 N0=～。 整機(jī)基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)（見表 22） 表 22 拔梗機(jī)基本參數(shù)及主要性能指標(biāo) 名稱 單位 技術(shù)參數(shù) 備注 外形尺寸 mm 2022X1600X780 懸掛形式 前懸掛式 液壓驅(qū)動(dòng) 配套內(nèi)燃機(jī) Kw 911 109S1905柴油機(jī) 拔幅 mm 750790 2行 工作速度 m/s III檔 生產(chǎn)率 畝 /h 拔斷率 % 3 拔不凈率 % 2 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計(jì) 13 第三章 拔梗機(jī)的設(shè)計(jì) 拔梗機(jī)動(dòng)力的選擇 破土裝置消耗功率 N1 KWn R h b aN 31 ??? ? 式中： n—— 拔梗行數(shù)； R—— 圓盤破土器的破土比阻（ R=） ,取 R=4N/cm2； h—— 深度 （ 8— 12cm），取 h=10cm； b—— 寬度（ ），取 b=3cm； a—— 每行圓盤刀數(shù)量（片），取 a=2片。 小型農(nóng)作物拔梗裝置懸掛在行走底盤前方，由液壓控制升降。