齒盤(pán)式棉花秸稈整株拔取收獲機(jī)設(shè)計(jì)論文

目 錄 摘 要 . II Abstract . III 1 前言 .1 1.1 引言 .1 1.2 棉花秸稈收獲理論和技術(shù)分析 .1 2 棉柴拉拔阻力的分析 .2 2.1 影響棉柴拉拔阻力的因素及相關(guān)分析 .2 2.2 拔棉柴機(jī) 設(shè)計(jì)最大起拔力的確定 .4 3 齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 .4 3.1 齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)的工作原理 .4 3.2 齒盤(pán)拔取棉花秸稈的運(yùn)動(dòng)軌跡分析 .5 4 機(jī)器的零部件初步設(shè)計(jì) .6 4.1 齒盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .6 4.2 限深輪的設(shè)計(jì) .7 4.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .7 4.4 機(jī)具懸掛方式的選擇 .7 5 零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 .7 5.1 拖拉機(jī)的選取 .7 5.2 傳動(dòng)錐齒輪的設(shè)計(jì)及校核 .8 5.3 軸的設(shè)計(jì)及軸類零件的選取 .9 5.4 機(jī)架的設(shè)計(jì) . 13 參考文獻(xiàn) . 15 致謝 . 16 II 摘 要 隨著我國(guó)的棉花種植面積的擴(kuò)大，拔棉柴的工作已經(jīng)成為農(nóng)村一項(xiàng)較重的勞動(dòng)，為了降低勞動(dòng)強(qiáng)度，農(nóng)民對(duì)棉花秸稈收獲機(jī)械的需求正日益迫切。針對(duì)目前拔棉柴機(jī)工作效率低、漏拔率高、拔斷率高、易擁堵、適應(yīng)性差的問(wèn)題，本人研究設(shè)計(jì)了齒盤(pán)式棉花秸稈整株拔取收獲機(jī)。該收獲機(jī)采用齒盤(pán)夾持部件和水平拔取原理，通過(guò)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)分析確定工作參數(shù)，試驗(yàn)表明，該機(jī)作業(yè)性能滿足農(nóng)藝要求。 關(guān)鍵詞： 齒盤(pán)；整株拔?。幻藁ń斩捠斋@機(jī) III Abstract With the expanding of cotton planting area in China, the cotton wood to pull a heavy labor, has become a rural farmers demand for cotton straw harvest machinery is becoming more and more urgent. In view of the present cotton wood pull machine has the function of low working efficiency, high leakage rate of pull, pull off rate is high, easy to congestion, poor adaptability problem, I do the research design, whole pull out zigzag disk cotton straw harvester. The harvesting machine adopts the zigzag disk clamping components and levels of extraction principle, working parameters determined by mechanics and motion analysis and tests show that the machine work performance meet the agronomic requirements. Keywords: zigzag disk； pull out as a whole； cotton stem harvester 1 1 前言 1.1 引言 棉花是世界上最重要的糧食作物之一，中國(guó)是世界上首屈一指的棉花產(chǎn)區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局， 2008 年全國(guó)棉花種植 576 萬(wàn) hm 2 的面積，棉花產(chǎn)量 750 萬(wàn)噸，棉花秸稈產(chǎn)量超過(guò) 20 萬(wàn) t。近年來(lái)，由于通過(guò)促進(jìn)政策指導(dǎo)，全國(guó)棉花種植面積增加，從而產(chǎn)生大量的棉稈。 棉花秸稈是一種用途非常廣泛的寶貴資源，除了可以直接粉碎還田用作有機(jī)肥料外，棉花秸稈也可以收獲后進(jìn)行工業(yè)化利用。第一，棉花秸稈是一種很好的木材替代品，可用來(lái)生產(chǎn)人造纖維板等板材，用作建材、造紙等原料、制作一次性餐具等；第二，棉花秸稈具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，經(jīng)過(guò)微化處理后蛋白質(zhì)含量可高達(dá) 12，可作為牛、羊的上等飼料；第三，棉花秸稈可用作無(wú)公害食用菌的培養(yǎng)基種植蘑菇；第四，棉花秸稈可用作生物質(zhì)發(fā)電廠的原料，采用生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)發(fā)電，也經(jīng)軋碎和高溫?zé)峤獾冗^(guò)程產(chǎn)生一氧化碳為主的生物質(zhì)氣體，作為新型能源。因此，為了發(fā)展 綠色農(nóng)業(yè)，發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，增加農(nóng)民收入，棉花秸稈收獲回收利用具有重要意義。 我國(guó)在 20 世紀(jì) 60 年代中期就開(kāi)始了對(duì)棉花秸稈收獲機(jī)械的研制工作， 70 年代末80 年代初達(dá)到高潮，但由于種種原因，都未能形成定型產(chǎn)品生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。到了 20世紀(jì) 90 年代，棉花秸稈收獲機(jī)的研制又活躍起來(lái)。近幾年來(lái)，全國(guó)各地高等院校、科研院所和企業(yè)在過(guò)去 30 多年研究的基礎(chǔ)上研制了各種棉花秸稈收獲機(jī)械，按其工作部件的收獲原理可分為挖掘式和提拔式；按工作部件結(jié)構(gòu)，提拔式包括鏈夾式、齒盤(pán)式等。由于國(guó)內(nèi)主要棉花種植區(qū)的種植農(nóng)藝要求和模式不同，棉花品種和土壤條件差異較大，所以上述各種棉花秸稈收獲機(jī)械多數(shù)沒(méi)有大面積推廣應(yīng)用，大多數(shù)地區(qū)還是人工收獲，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。農(nóng)民急需經(jīng)濟(jì)實(shí)用，高效的棉花秸稈收獲機(jī)械。 1.2 棉花秸稈收獲理論和技術(shù)分析 棉根屬直根系，分為主根和側(cè)根，側(cè)根又生長(zhǎng)支根。大部分的根系分布在耕作層內(nèi)，在土壤養(yǎng)分、水分和土質(zhì)合適的情況下，根系生長(zhǎng)相當(dāng)發(fā)達(dá)。棉花 秸稈機(jī)械化收獲作業(yè)的目的就是通過(guò)工作部件完成棉根與土壤的分離。 挖掘式棉花秸稈收獲機(jī)的工作原理就是通過(guò)使用各種結(jié)構(gòu)型式的挖掘部件切斷棉花秸稈根系，將棉花秸稈從土壤中挖出。這類收獲機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地將棉花秸稈從土壤中挖出，缺點(diǎn)是由于工作部件要克服棉根切斷阻力、土壤耕作阻力和摩擦力等，機(jī)具功率消耗大，而且棉根殘留多。 2 提拔式棉花秸稈收獲機(jī)的工作原理就是通過(guò)使用各種結(jié)構(gòu)型式的提拔部件將棉花秸稈從土壤中拔出。根據(jù)提拔部件的結(jié)構(gòu)型式不同可分為垂直拔出和傾斜（近水平）拔出。棉花秸稈在拉拔過(guò)程中，根系要發(fā)生斷裂，土壤要 產(chǎn)生變形，還要克服根系與土壤的黏著力和摩擦力等，這些阻力綜合為拉拔阻力。研究表明棉柴的拉拔阻力隨棉柴拉拔時(shí)的位移而變化，在松軟的土壤中，棉柴從拉拔開(kāi)始至阻力基本解除所對(duì)應(yīng)的位移可達(dá) 140mm；拉拔阻力與棉柴根部直徑成正比；土壤越黏重，土壤含水量越小，土壤堅(jiān)實(shí)度也就越高，拉拔阻力也增大。提拔式棉花秸稈收獲機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)具消耗功率小，缺點(diǎn)是由于受到棉花生長(zhǎng)狀況、土壤含水量和堅(jiān)實(shí)度等因素的影響，容易出現(xiàn)拔斷和拔不出等現(xiàn)象。在這類收獲機(jī)中，齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、使用操作方便等優(yōu)點(diǎn)受到農(nóng)民歡迎 。 2 棉柴拉拔阻力的分析 2.1 影響棉柴拉拔阻力的因素及相關(guān)分析 根據(jù)山西省運(yùn)城市農(nóng)機(jī)科研所高級(jí)工程師李有田多年的田間試驗(yàn)和實(shí)時(shí)測(cè)量，影響棉柴拉拔阻力的因素主要有以下幾點(diǎn)： 1、棉花的根系分布情況； 2、土壤情況和棉花生長(zhǎng)情況； 3、棉柴根部直徑與起拔力成正相關(guān)直線回歸關(guān)系； 4、土壤含水量和堅(jiān)實(shí)度。 棉稈直徑（ mm）左 12.9 右 14.5；土壤含水量（ %） 左 12 右 16； 土壤堅(jiān)實(shí)度（ kg/）左 16.7 右 11.7 圖 1 棉柴拉拔阻力 位移曲線 阻力上升階段 當(dāng)垂直向上逐漸施力拔起棉柴時(shí)，其根部開(kāi)始克服阻力而向上移動(dòng)，阻力也逐漸增大。在不同的土壤，不同的土壤含水量和土壤壓實(shí)度的條件下，曲線的斜率是不同的，粘重土壤，土壤水分含量小，土壤堅(jiān)實(shí)度較高的曲線斜率越大，而在高水含量的土壤，土壤松軟，曲線比較平緩，位移與抗拔力變化較小。 3 阻力下降階段在干硬的土壤中生長(zhǎng)的植物，當(dāng)抗拔力達(dá)到最大，主根和側(cè)根幾乎同時(shí)被拉斷，因此抗拔力明顯下降，少量的根和根的抗拉強(qiáng)度和土壤分離表明只有很小的阻力。而在松軟、含水量較大土壤生長(zhǎng)的植株在拉拔過(guò)程中，主根和側(cè)根逐漸在較細(xì)的部位被拉斷，所以 阻力的下降比較緩慢，其相應(yīng)的位移過(guò)程也就較長(zhǎng)。對(duì)松軟的土壤從拉拔開(kāi)始至阻力基本解除對(duì)應(yīng)的位移可達(dá) 14mm。 根據(jù) 2004 年 11 月在永濟(jì)市東安頭大隊(duì)五隊(duì)隨機(jī)進(jìn)行的棉柴起拔力與根部直徑實(shí)測(cè)資料（見(jiàn)表 1），繪制 D-P 散點(diǎn)圖。 表 1 東安頭大隊(duì)所測(cè)棉柴根部直徑 D 與起拔力 P 依次表 求回歸方程 式中 N 實(shí)測(cè)點(diǎn)數(shù) N=58； L 離散值； D 根部直徑（ mm）： P 起拔力（ kg）； B 回歸系數(shù)： a 常數(shù)，最小起拔力（ kg） 由此可以計(jì)算： 4 圖 2 D-P 散點(diǎn)回歸直線圖 回歸方程式為 為了檢驗(yàn)回歸方程與 D-P 散點(diǎn)圖的相關(guān)程度，可用下式求相關(guān)系數(shù) r 根據(jù)相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)，棉花根系直徑 D 和棉稈拉力 P 高度相關(guān)。這表明，生長(zhǎng)在土壤的物理狀態(tài)和棉更均勻，直徑和根在拉力棉桿之間的關(guān)系是線性回歸。 近年來(lái)所測(cè)棉柴的回歸系數(shù) b 的范圍是在 28 之間， a 在 +2031 之間。 2.2 拔棉柴機(jī)設(shè)計(jì)最大起拔力的確定 根據(jù)蘇丹國(guó)一棵棉株從同一穴中好幾棵棉株中拔出來(lái)最大起拔力為 1000N?？ν聊麓髮W(xué)的 Tawfig F Demian 研究，一棵單獨(dú)的棉柴起拔力為 1210N。 我國(guó)拔棉柴季節(jié)一般在 11 月中下旬，這時(shí)的土壤含水量主要由 10 月、 11 月的降雨量所控制。以 2004 年在永濟(jì)市東安頭大隊(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，因?yàn)槊薏裰睆健⒚薏衿鸢瘟沁B續(xù)性變異，所以其分布為正態(tài)分布。如我們要求拔起 95%的棉柴，則在 95%的范圍內(nèi)的最大起拔力為。 式中 起拔力標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)計(jì)算。 分布值，由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 2.004 3 齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 3.1 齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)的工作原理 5 齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)主要由齒盤(pán)、機(jī)架、 限深輪和動(dòng)力傳動(dòng)部件構(gòu)成。如圖 3所示。 圖 3 齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1、 機(jī)架 2、限深輪 3、動(dòng)力傳動(dòng)部件 4、齒盤(pán) 其工作原理為：拖拉機(jī)帶動(dòng)機(jī)器向前運(yùn)動(dòng)，限深輪旋轉(zhuǎn)通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)部件帶動(dòng)齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)，齒盤(pán)上的三角刃槽鉗住棉花秸稈，在拖拉機(jī)的前進(jìn)推力與齒盤(pán)的旋轉(zhuǎn)拉拔力雙重作用下，將棉花秸稈從土壤中拔出。 3.2 齒盤(pán)拔取棉花秸稈的運(yùn)動(dòng)軌跡分析 以左齒盤(pán)為例，分析其運(yùn)動(dòng)狀況。齒盤(pán)工作時(shí)，齒盤(pán)一面旋轉(zhuǎn)，一面隨拖拉機(jī)前進(jìn)，因此齒盤(pán)上所夾持的棉花秸稈的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)和拖拉機(jī)前進(jìn)兩種運(yùn)動(dòng)的合成，其運(yùn)動(dòng)軌跡是擺線。建立坐標(biāo)系（如圖 4 所示）。 圖 4 齒盤(pán)夾持棉稈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 6 X 軸正方向與拖拉機(jī)前進(jìn)方向一致， Y 軸正向?yàn)橛?。設(shè)拖拉機(jī)前進(jìn)速度為，齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)角速度為，齒盤(pán)轉(zhuǎn)速為，齒盤(pán)夾持棉稈點(diǎn)的半徑為，分析齒盤(pán)夾持棉稈點(diǎn)開(kāi)始時(shí)位于齒盤(pán)正前方位置與 X 軸正向重合，則齒盤(pán)夾持棉稈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為： 式中 t 代表時(shí)間，單位為 s。 上式表示了齒盤(pán)夾持棉稈點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡隨著的不同而具有不同的形狀和特性。將上式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，可求得齒盤(pán)夾持棉稈點(diǎn)在 X 軸和 Y 軸方向上的分速度。 4 機(jī)器的零部件初步設(shè)計(jì) 4.1 齒盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)拔取棉花秸稈的運(yùn)動(dòng)分析，齒盤(pán)是夾持棉花秸稈的重要部分，齒盤(pán)的主要參數(shù)有齒形夾角和齒盤(pán)半徑，根據(jù)棉花品種的不同，棉花秸稈根部離地 10cm處的直徑在 1525cm之間，齒形夾角過(guò)大，不利于將棉花秸稈鉗住拔出，齒形夾角過(guò)小則容易將棉花秸稈夾斷，根據(jù)有關(guān)研究，齒形夾角確定為 30 角。齒盤(pán)半徑過(guò)大則結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱，過(guò)小則影響夾持工作長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)齒盤(pán)直徑為 500cm（如圖 5）。 圖 5 齒盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖 齒盤(pán)厚度為 2cm，材料選用 HT350，正火處理消除內(nèi)應(yīng)力，去除毛刺飛邊，銳角倒鈍，經(jīng)過(guò)計(jì)算，強(qiáng)度滿足拉拔需求。 7 4.2 限深輪的設(shè)計(jì) 限深輪是驅(qū)動(dòng)齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力所在，限深輪直徑過(guò)小，傳動(dòng)力矩小，影響齒盤(pán)正常工作，設(shè)計(jì)限深輪直徑為 500mm，并在輪外緣焊有高度為 10mm 的齒板，防止限深輪工作時(shí)打滑（如圖 6）。 圖 6 限深輪結(jié)構(gòu)示意圖 4.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 限深輪驅(qū)動(dòng)齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)采用錐齒輪傳動(dòng)，強(qiáng)度高，工作可靠。根據(jù)前述齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析，當(dāng)，齒盤(pán)的旋轉(zhuǎn)拉拔力的前進(jìn)方向分力與拖拉機(jī)前進(jìn)推動(dòng)力方向一致，有利于將棉花秸稈從土壤中拔出，設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為。 4.4 機(jī)具懸掛方式的選擇 根據(jù)前述齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析，當(dāng)時(shí)，在齒盤(pán)的旋轉(zhuǎn)拉拔力與拖拉機(jī)前進(jìn)推動(dòng)力的作用下，將棉花秸稈從土壤中向前拔出，為了使齒盤(pán)對(duì)棉花秸稈的旋轉(zhuǎn)拉拔順暢，防止棉花秸稈在齒盤(pán)前堆積過(guò)多影響作業(yè)，收獲機(jī)與拖拉機(jī)的連接采用前懸掛的方式。 5 零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 5.1 拖拉機(jī)的選取 8 棉花的一般都是兩行平行種植，行距在 60cm左右，所以齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)整機(jī)寬度設(shè)計(jì)在 1m左右。所以據(jù)此查閱拖拉機(jī)手冊(cè)選擇了東風(fēng) DF-12 型手扶拖拉機(jī)。該拖拉機(jī)詳細(xì)參數(shù)如下表： 表 2 東風(fēng) DF-12 型手扶拖拉機(jī)參數(shù) 5.2 傳動(dòng)錐齒輪的設(shè)計(jì)及校核 機(jī)器傳動(dòng)部分選用一對(duì)傳動(dòng)比為的漸開(kāi)線直齒圓錐齒輪，基本參數(shù)如下：， ,。由于是農(nóng)機(jī)齒輪，取精度為 10。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 使用系數(shù) 動(dòng)載系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 齒形系數(shù) 應(yīng)力校正系數(shù) （小輪） 應(yīng)力校正系數(shù) （大輪） 齒輪材料選用 HT350 硬度為 197269HBS 查得 對(duì)于開(kāi)式齒輪，只需要按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行初步計(jì)算即可： 嚙合關(guān)系如圖所示： 9 圖 7 直齒圓錐齒輪嚙合示意圖 經(jīng)過(guò)計(jì)算得此對(duì)直齒圓錐齒輪滿足傳動(dòng)需求。 5.3 軸的設(shè)計(jì)及軸類零件的選取 齒盤(pán)軸材料選用 HT350，軸系零件裝配如下圖： 10 圖 8 齒盤(pán)軸及軸上零件裝配示意圖 齒盤(pán)式棉花秸稈收獲機(jī)工作時(shí)，齒盤(pán)的三角刃槽夾取棉花秸稈旋轉(zhuǎn)并且在拖拉機(jī)的前進(jìn)推力下向前運(yùn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程中，齒盤(pán)軸的受力主要是徑向力，所以軸承的選取比較關(guān)鍵?？紤]到大部分的受力都是徑向力，故選擇深溝球軸承。這里根據(jù)階梯軸直徑的不同選擇了兩款深溝球軸承， 6005 和 6008。參數(shù)如下： 型號(hào)： 105 108 品牌： HRT HRT 內(nèi)圈： 6005 6008 外圈： 6005 6008 內(nèi)徑： 25.000 mm 40.000 mm 外徑： 47.000 mm 68.000 mm 厚度： 12.000 mm 15.000 mm 段為裝配 6005 軸承，根據(jù)軸的直徑設(shè)計(jì)公式： 故設(shè)計(jì)為 25mm； 軸肩處與軸承座沉孔平面平齊，以此實(shí)現(xiàn)軸承的軸向定位，定位軸肩的高度 h 一般取為。 軸肩 h 取 2mm； 11 段裝配齒輪，中間開(kāi)有的 A 型鍵槽，鍵槽長(zhǎng)度為 20mm，有裝配鍵的軸段直徑一般增大 3%5%。 故設(shè)計(jì)為 30mm； 考慮到機(jī)器的裝配協(xié)調(diào)性，跨度設(shè)計(jì)為 256mm； 段裝配 6008 軸承，直徑為 40mm； 軸肩處同樣與軸承座沉孔平面平齊，以此實(shí)現(xiàn)軸承軸向定位，軸肩 h 為 4mm； 直徑為 30mm，軸端正中心開(kāi)有 M10、深 10mm的螺紋孔，以此裝配齒盤(pán)的連接板； 整根軸的長(zhǎng)度為 433mm。 由于齒盤(pán)軸在機(jī)器工作時(shí)是處于豎直狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，且上下兩端跟軸承都是以基孔制過(guò)盈配合，所以即使跨度再大，受到的彎矩扭矩也極小，無(wú)需進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，在此進(jìn)行齒盤(pán)軸上鍵連接強(qiáng)度校核和軸承壽命計(jì)算： 傳遞到軸系部件上的轉(zhuǎn)矩： 校核鍵連接的強(qiáng)度： 式中： 工作面的擠壓應(yīng)力， MPa； 傳遞的轉(zhuǎn)矩， N mm； d 軸的直徑， mm； l 鍵的工作長(zhǎng)度， mm， A 型， L、 b 為鍵的公稱長(zhǎng)度，鍵寬； k 鍵與轂槽的接觸高度， mm， k=h/2； 許用擠壓應(yīng)力， MPa，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，。 所以： ；校核通過(guò)。 校核軸承壽命： 22 1 1 2 8 0 . 2 9 1 . 6 2 4 3 . 3 1 6 6 9 . 5 7raF X F Y F N 式中： F 當(dāng)量動(dòng)載荷， N ； 12 22 ar FF 、 軸承的徑向載荷和軸向載荷，2 2 21 2 8 0 . 2 9 , 2 4 3 . 3raF R N F N YX、 動(dòng)載荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù)，由 0 . 3 7 , 1 , 1 . 6arF e X YF 1066311 0 1 0 1 . 0 4 3 3 0 0 5278616 0 6 0 4 2 2 1 . 5 1 6 6 9 . 5 7ThPfCLhn f F 式中： hL 軸承的基本額定壽命， h ； hL 軸承的預(yù)期壽命，三年三班，每年按 300 天計(jì)， 5 8 3 0 0 2 2 4 0 0 0hLh ； C 軸承的基本額定動(dòng)載荷，查設(shè)計(jì)手冊(cè) 4 3 .3rC kN ； Pf 載荷系數(shù)，中等沖擊， 8.12.1Pf ，取 5.1Pf ； ，校核通過(guò)。 限深輪軸及其軸類零件裝配關(guān)系圖如下： 圖 9 限深輪軸及其軸上零件裝配示意圖 限深輪軸的設(shè)計(jì)原則與上述齒盤(pán)軸一致，故在此省略計(jì)算步驟，可參考齒盤(pán)軸設(shè)計(jì)步驟。 段為裝配較小的圓錐齒輪，故直徑設(shè)計(jì)為 30mm； 軸肩處實(shí)現(xiàn)小齒輪的軸向定位， h=2mm； 段為光軸，其上無(wú)零件裝配，跨度為 250mm，直徑為 34mm； 段裝配 6008 軸承，直徑為 40mm， 軸肩處與軸承座沉孔平面平齊，以此實(shí)現(xiàn)軸承軸向定位， h=3mm； 直徑為 34mm； 13 中間開(kāi)有的 A 型鍵槽，鍵槽長(zhǎng)度為 90mm，裝配有限深輪，限深輪右端面開(kāi)有直徑為 10mm的通孔，以裝配開(kāi)口銷固定限深輪的軸向移動(dòng)， 直徑設(shè)計(jì)為 30mm； 整根軸的長(zhǎng)度為 510mm。 軸上零件的校核過(guò)程同上述，經(jīng)計(jì)算滿足工作需求。 考慮到段跨度較大且中間無(wú)支撐這里需要計(jì)算此段軸的彎曲形變： 這里段可以看做中間受豎直向下力的簡(jiǎn)支梁， F 等于段軸自重； 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 HT350 的密度為，求得。 撓曲線微分方程及端截面轉(zhuǎn)角為： 圖 10 軸段受力簡(jiǎn)圖 計(jì)算得，幾乎為零，所以段 250mm的跨度所產(chǎn)生的彎曲變形對(duì)機(jī)器工作影響可忽略不計(jì)。 5.4 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架部分選用空心方鋼，壁厚為 10mm，機(jī)架簡(jiǎn)圖如下： 14 圖 11 機(jī)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 機(jī)架連接部分采用焊接工藝，是左右對(duì)稱型的，左右兩邊是內(nèi)孔直徑為 38mm的圓筒，設(shè)置有直徑為 40mm的沉孔以此實(shí)現(xiàn)軸承的軸向定位。機(jī)架正前方設(shè)計(jì)有的連接板以連接拖拉機(jī)懸掛部分。機(jī)架主體高度為 760mm，以適應(yīng)東風(fēng) DF-12 型拖拉機(jī)；主體長(zhǎng)度為 1080mm，適應(yīng)棉田寬度；裝配好零部件后，正前方向齒盤(pán)中心距為 60m