2014屆學(xué)生姓名指導(dǎo)教師論文字?jǐn)?shù)完成日期I本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以了解湖州師范學(xué)院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)湖州師范學(xué)院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署名單位為湖州師范學(xué)院。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成摘要：本文分析比較了國內(nèi)外開溝機械的工作方法和原理，結(jié)合我國現(xiàn)有的開溝方式及現(xiàn)有小型旋耕機大量使用的現(xiàn)狀，比較了前置和后置式開溝方式設(shè)計圓盤式開本開溝機采用一個柴油機作為主動力源，利用一個齒輪分速裝置輸出兩個轉(zhuǎn)速，一個提供開溝機的前進(jìn)，另一個控制開溝機開溝部分的旋轉(zhuǎn)，從而工作機構(gòu)和行走機構(gòu)相互獨立，不相干涉。開溝刀盤動力采用鏈傳動，結(jié)構(gòu)簡單、輕巧，運行靈活。采用上拋，并設(shè)置擋土板，從而達(dá)到覆土要求，開溝刀盤后接開溝鏟，達(dá)到了溝底平整的要求，設(shè)置弧形擋板，滿足了操作安全性及碎土系數(shù)關(guān)鍵詞：開溝；刀盤；液壓裝置fThetrenchingmachineusesadieselengineastheprimaryV 1 1 1 3 3 3 5 5 5 5 5 6 6 7 7 7 8 1我國是一個典型的農(nóng)業(yè)大國，作物種植面積非常大，同時我國也是一個人口大國，對食品的需求量也非常的大，隨著國家工業(yè)化進(jìn)程，從農(nóng)田中解放出更多的生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率，我國的農(nóng)業(yè)機械也在國家的扶持和工程師的研究中飛速發(fā)展，開溝作為農(nóng)田作業(yè)的一個環(huán)節(jié)，在作物生長過程中的影響甚大，與此同時，其工作量大，人工開溝耗時耗力。所以，開發(fā)出一種開溝機械，就能極大的解決這個問題。本文就南方地塊小，一般開溝機機型過長，不能靈活運行的情況，擬開發(fā)出油菜、棉花等作物是直根系忌濕作物，土壤水分適宜與否，對其生長發(fā)育影響甚大，水分過多開溝要及時，以便抗旱排澇；2、溝深、溝寬要符合要求并均勻一致；3、拋土要均習(xí)。在開溝中能將泥土均勻拋向溝的兩邊，對種子的覆植早稻。在過冬的近5個月時間恰好是冬油菜的全生育期，但由于油菜的種植工加上近些年來，大部分農(nóng)村青年都外出打工，人力不足最終導(dǎo)致油菜種植面積還相對減少，經(jīng)濟(jì)效益低，導(dǎo)致目前有限的耕地未能得到充分、合理利用。為了充分、合理利用南方土地資源，加快種植業(yè)向農(nóng)機械化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，因此設(shè)計一種開溝性能好且經(jīng)濟(jì)實用的開溝機械，解決農(nóng)民當(dāng)開溝機主要由傳動皮帶輪、傳動軸、變速齒輪箱、刀軸和機架構(gòu)成。開溝機主要是與拖拉機配套使用，并由拖拉機動力驅(qū)動工作來實現(xiàn)開溝隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家對基本建設(shè)力度加大，地下管2道、電（光）纜鋪設(shè)工程數(shù)量激增，質(zhì)量要求提高?？咳斯ら_挖，不僅效率低下，溝槽開挖質(zhì)量欠佳，且不能滿足“微創(chuàng)”要求。因為開溝機的使用越顯得重要。開溝機主要有兩種：第一種為開種溝而設(shè)計的開溝器，開溝器為小型從動部件，靠牽引作用力而開出適合種子發(fā)育的種床，溝形表現(xiàn)為小、窄、淺等特點，開溝器常作為播種機一附屬部件而掛靠其上；第二種為開排水溝或其它用途的開溝機，開溝機相對較大型，挖溝機一般以主動型部件為主，消耗功率大，體積大，溝深且寬。范圍廣泛，結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、使用拆裝方便，開溝質(zhì)量好、效率高并具有開溝、碎伐、均勻排土一次完成的特點，適宜棉、麥、油菜等旱地田間開挖排水溝用。一種小型鏈?zhǔn)酵跍蠙C，它包括有一固定在機架上的發(fā)動機，該發(fā)動機的輸出軸上通過皮帶輪傳動機構(gòu)或鏈輪傳動機構(gòu)分別與一中間軸和一液壓泵相連；所述的中間軸通過一鏈輪傳動機構(gòu)或皮帶輪傳動機構(gòu)與一鏈刀主軸相連，該鏈刀主軸上通過鏈刀主鏈輪相連著開挖用的鏈刀機構(gòu)；所述液壓泵的壓力油出口經(jīng)多路閥分兩路分別連通于液壓油缸和驅(qū)動橋上的液壓馬達(dá)，液壓油缸上的伸縮杠桿機構(gòu)與鏈刀機構(gòu)相連；所述的發(fā)動機輸出軸上通過皮帶輪傳動機構(gòu)分別與一中間軸和一液壓泵相連，所述的中間軸通過一鏈輪傳動機構(gòu)與一鏈刀主軸相連；所述的發(fā)動機輸出軸與中間軸相聯(lián)的皮帶輪傳動機構(gòu)上加裝有由手把、拉鎖裝置和張緊輪構(gòu)成的離合機構(gòu)，張緊輪靠近設(shè)置在皮帶邊上，并通過拉索裝置與手把相連；它具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，方便運輸；成本低，可靠性好的特點輪盤式開溝機主要用于管道和電纜電線等地下鋪設(shè),該機械特點是開溝速度快,深度自由調(diào)節(jié),對路面破壞小,極大的提高了生產(chǎn)力,節(jié)省人力物力,其特點：經(jīng)濟(jì)效益顯著，投資少、見效快，一臺機陡，人工和挖掘機無法開出這樣的溝；較人工和挖掘機有更高的作業(yè)效率（是挖掘機的3-5倍經(jīng)濟(jì)效益，特別在挖窄深溝的情況（埋管或埋電纜）下，該機的作業(yè)效果就更顯突出。整機結(jié)構(gòu)簡3隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用范圍的擴大，對開溝機的要求也越來越高，開溝裝備研究工作步入一個新時代，先進(jìn)的新型設(shè)備不斷涌現(xiàn)。從結(jié)構(gòu)特點和使用性能兩方面來看，目前基本上以蘇聯(lián)和意大所采用的是切拋分開型的刀齒；后者是臨時性的小溝渠，采用的是切拋合一型的刀齒[7-機、螺旋助推式開溝機、側(cè)置式公路開溝機、圓盤旋轉(zhuǎn)式開溝機，主要特點是主，功耗大，體積也大。現(xiàn)國外開溝機生產(chǎn)已向多樣化趨勢發(fā)展，且更趨專機專用，開溝機只用于我國開溝機的種類很多，60年代開始從國外引進(jìn)，從七十年代開始正式研制旋轉(zhuǎn)開溝機自身研究和借鑒國外的經(jīng)驗，目前逐步形成了適合我國國情的開溝機系列，到現(xiàn)在已經(jīng)有幾十種型鏵式犁開溝機屬于從動型工作部件，利用“刨削”原理，沿直線運動對土壤進(jìn)行刨削。加工過程將土推向兩面三刀側(cè)、冀尾板將溝壁壓緊，形成梯形斷面的溝渠，達(dá)到列溝培土4開溝機在工作時，前面的犁鏵起土，分土板片土扣翻圓盤式開溝機屬旋轉(zhuǎn)式開溝機，將開溝部件做成圓盤式結(jié)構(gòu)，利用動力輸出軸削土壤，我國從七十年代開始正式研制，通過自身研究和借鑒國外的經(jīng)驗，目前逐步形成了適合我近年來，隨著國家對綠色農(nóng)業(yè)的大力倡導(dǎo)，有機肥在農(nóng)業(yè)上得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展，特別是在果園的應(yīng)用上，使開溝機的研究方向逐漸向果園有機肥開溝機方向發(fā)展。果樹園林業(yè)是現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的重要組成部分和富民工程的重要途徑，施肥是果樹生產(chǎn)管理中的重要技術(shù)措施，其合理與否直接影響果樹生長、產(chǎn)量、果品質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。因此，研制出一種適于果園施肥開溝的機械，對減少5為了適用于多種土質(zhì)、工作環(huán)境以及與通用的手扶拖拉機匹配，本次選用圓本開溝機采用一個柴油機作為主動力源，利用一個齒輪分速裝置輸出兩個轉(zhuǎn)速，一個提供開溝機的前進(jìn)，另一個控制開溝機開溝部分的旋轉(zhuǎn)，從而工作機構(gòu)和行走機構(gòu)相互獨立，不相干涉。具體傳遞方案如下：即，發(fā)動機經(jīng)過離合器與V6深度調(diào)節(jié)裝置通過液壓缸與開溝器臂實現(xiàn)，液壓缸無桿腔供油開溝器提起，有桿腔供油開溝器用螺栓將刀座和旋耕刀聯(lián)接起來；通過螺栓將刀盤與刀軸聯(lián)接起來，使刀盤旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行開溝工為了滿足旋耕刀工作時的滑切性能和脫草性能且在稻田進(jìn)行工作，故選用彎刀做為開溝工具；為了更好的提高碎土性能和對操作者進(jìn)行保護(hù)，設(shè)計左右兩塊弧形擋板，最后設(shè)計一個支撐架桿，對整7開溝過程中，刀片在土壤中連續(xù)運動進(jìn)行切削，被切削下來的土壤，其中一部分在切削刃前面形成土堆，被刀片帶著向前移動；一部分土壤在擠壓力的作用下越過切削刃前面的土堆進(jìn)入杯形刀體內(nèi)。由此可見，在開溝過程中刀片除了遇到切削阻力外，還會遇到土壤進(jìn)入杯形刀體內(nèi)的阻力及帶動土堆的阻力，后二項合稱為裝土阻力。切削阻力與裝土阻力之和稱為總阻力[6]。開溝機功耗及阻力的計算方法還不完善，主要通過借鑒其它切削經(jīng)驗公式來計算，且不同的參式中：Cs—土壤堅實度計的沖擊次數(shù)，取Cs=15δ切削厚度c—刀片寬度φ—刀片切削角，對于圓弧形刀片刀片切削角等于后角Y2eH—刀片尖角計算系數(shù)，取eH=0.81'Ft=Fr.Z=41.035×10=410.35N由于刀片受到各種沖擊的影響，在設(shè)計時應(yīng)加入動載系數(shù)，一般情況下動載系數(shù)k0'Ft=k0.Ft=1.3×410.35N=533.455N8P=Ft.va=533.455N×2m/s=1066.91W式中：J比功，單位立方米作業(yè)量的切削功耗s—溝的斷面面積ⅠⅡⅢⅣⅤ>2.0>20000-33000=QP/(0.5H)Kp=0.00333×18000×0.5×0.4×1=11.988WKp=1KpKp=1P土壤容重N/N/m39土層越深則容重越大。各種土壤的容重數(shù)據(jù)見表2-3。=0.00333×18000×(0.5×0.4+0.015)×0.9×cos50o=14.390W式中：μ2—土壤的內(nèi)摩擦系數(shù)，見表2-4砂 —式中：η1—開溝鏈的傳動效率η2—配套動力到開溝裝置的傳動效率傳動機構(gòu)功耗：PW=0.4×P0=0.4×3466.194W=1386.478WFa=(G+Ftsinα)μ+Ftcosα=(475+533.455×sin50。)×0.07+533.455×cos50。=401.254Nμ—滾動阻力系數(shù)，取μ=0.07[9]式中：η3—機器行走的傳動效率P=P0+=3466.194W+1407.543W=4873.737Wnn2=900/2=450r/minn3=n2/2=225r/minp0=pd=p1=p0η4.4k=4.4×0.982=4.226kwp3=p1η=4.226×0.972=3.976kwTT=9550p2/n2=9550×4.017/600=63.94N●mT=9550p5/n5=9550×3.976/125=253.13N●m取d1=50cm同理計算可得：d2=50cm查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：Pnmdddd1=80mm0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)對于A型帶選用Ld=1250mm6）驗算主動輪上的包角α1：7）計算V帶的根數(shù)z：nm=1440r/min，dd1=80mm查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-3得：P=0.8kw；（2）nm=1440r/min，i帶=2，查（3）由α1=162.8。查表得，包角修正系數(shù)Kα=0.955（4）由Ld=1250mm，與V帶型號A型查表得：Kl=0.93取z=5<10合適。F其中α1為小帶輪的包角?；鶞?zhǔn)長度(mm)Add1=80dd2=16025選擇最后一級傳動的齒輪進(jìn)行設(shè)計計算選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)4）由參考文獻(xiàn)[2]表10-6選取材料的彈性系數(shù)ZE=189.8MPaδHlim2=550MPaN1=60n1N2=3.888×108÷3.277=1.186×1087）由參考文獻(xiàn)[2]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.97；KHN2=1.10[σH]1==0.97×1650=1600.5MPa[σH]2==1.10×550=605MPa(u+1)((u+1)(ZE)2KT||t3\31.3×1.2×105×2.4+1×189.821×2.4×6052(u,(σH,Φd(u,(σH,Φdvb=Φd●d3t=1×64.7=64.7mm根據(jù)v=1.02m/s，7級精度，由參考文獻(xiàn)[2]圖10-8查得動載荷系KV=1.05KHα=KFα=1.1;K=KAKVKHαKHβ=1.5×1.05×1.1×1.423=2.4656）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式d3=d3t得3σFE1=1050MPaσFE2=1050MPaKFN1=0.9KFN2=0.9K=KAKVKFαKFβ=1.5×1.05×1.1×1.33=2.304(28)YY FaSa齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)4.96，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=5，按接觸強度算得的分度圓直徑d3=100mm,算出大齒輪齒數(shù)z4=uz3=2×20=40，取z4=40這樣設(shè)計出的齒輪傳動既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊d3=z3m=20×5=100d4=z4m=40×5=200mm=136mm（29）工作時會因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿直齒：b=KCm,KC為齒寬系數(shù)，取為P=BHvm(P0+vdδ/2)（3）vd——刀滾外緣線速度，m/s；δ——未耕土壤密度，mg/m3T=9550P/n=9550×3.2/256=157Nm當(dāng)軸回轉(zhuǎn)時，有三把刀進(jìn)行工作，兩把彎刀和一把直壁刀，由于直壁刀所受的阻力很小對軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形；另一把彎刀通過焊接在刀盤上的U型鋼與之相連，對刀軸同時產(chǎn)生彎矩和扭轉(zhuǎn)由于每把彎刀的參數(shù)基本一致，則每把彎刀產(chǎn)生的彎F=78.5/0.27=291N/7/72Λ2內(nèi)，利用力的平移定理將其移到刀盤所在平面內(nèi)，此力在平移后相當(dāng)于對軸附加了一個彎矩，其值為M=F2×70=291×70=20.3NmA中所示，作出其扭矩圖，如E所示。 Σx=0P2=117.6N（4）W=0.1d3（5）W=0.1×503[1-(44/50)4]=6125mm3則根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度條件利用下式對軸進(jìn)行校核（6）所以軸的強度能夠滿足扭轉(zhuǎn)強度要求，綜上所述可知，軸能滿足工作時的強度要求，使刀盤能徑向載荷,也可同時承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速時，工作中允許內(nèi)、外圈軸線偏斜量不大于8/～16/，大量生產(chǎn)，價格最低。為了方便安裝，兩端選用相同型號的軸承。因軸承承擔(dān)的徑向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸向力，參照工1）對左端，已知Fr1=574N，在理想狀況下無軸向力，故<<e，所以X=1，Y=0。查參考文獻(xiàn)[2]表13-6得fp＝1.2～1.8，取1.8。P=fpXFr=1.8×1×574=1033NFr1=304NF a,在理想狀況下無軸向力，故F,在理想狀況下無軸向力，故r,所以P=fpXFr=1.8×1×304=547N此設(shè)計涉及兩類鍵：平鍵和花鍵，其選擇見裝配圖?，F(xiàn)選擇變速箱輸出軸上的矩形花鍵進(jìn)行校核，其基本尺寸為N×d×D×B＝8mm×36mm×42mm×dm=（D+d）/2=(42+36)/2=39mm[σp]—花鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，查參考文獻(xiàn)[2]表6-3得[σp]=120MPa=95.616MPa<120MPa符合要求，校核完畢。在選取了后置開溝方式的基礎(chǔ)上，在原有旋耕機刀軸上安裝一圓盤式開溝部件[17-20]。為能開出形狀規(guī)則、溝內(nèi)干凈、溝型整齊的排水溝，需要考慮多個方面因旋耕刀是開溝機的主要工作部件，刀片的形狀和參數(shù)直接影響開溝工作質(zhì)量，目前國內(nèi)外對旋耕刀刃口曲線形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)作了大量研究，就橫軸旋機上的刀齒而言主要有剛性和彈性兩大剛性刀按其外形分有直刀、L形刀、彎刀、鑿形刀等類型。其中直刀主要用于對已經(jīng)翻耕的土地進(jìn)θmaxθmaxRmaxRmaxR1RnR1RnRoRoβbβb刀片的選擇：由于彎形刀片對土壤的適應(yīng)性較強，它的特點是切割能力強，有自清作用，不易纏草，而且有一定的翻土能力。因此刀片選用國際旋耕機彎刀IIS245。開溝切土過程是刀盤作復(fù)雜運動切割土壤。在刀片旋轉(zhuǎn)的同一縱向平面內(nèi)，前后兩相鄰刀片的 νm-ω--νmt-\xx-ωts-Ah-ωts-ABBsh△y相繼作用與土壤的兩片刀片,描繪出相同的彼此移開一片.2πω----刀輥角速度，rad/s；n----刀輥轉(zhuǎn)速，r/min；s----切土進(jìn)距，m降低機能前進(jìn)速度、提高刀軸轉(zhuǎn)速、增加每切割小區(qū)內(nèi)的旋耕刀數(shù)，都能減少切土進(jìn)質(zhì)量。但機組前進(jìn)速度過慢，生產(chǎn)率底；刀軸轉(zhuǎn)速過快，機組的安全性能降低；刀數(shù)增加，刀間空R增大，切削扭矩也隨之增大，因此在滿足耕深的要求及傳動箱結(jié)構(gòu)尺寸允許的情況下，Rmax應(yīng)的刀片數(shù)減少，則相鄰刀片問距增大，有利于減少堵塞現(xiàn)象，功率消耗不變，但碎土質(zhì)量差，為了正切面回轉(zhuǎn)直徑取決于最大開溝深度hmax，刀軸傳動箱尾部δ1δ1LrLrDDR≥hmax+r+δ1hmax=160mm；r=82.5mm；L=280mm;δ1=20mm；δ2=10mm。計算得：252.5≤R≤270旋耕機的刀片，無論其為何種形狀，它在工作時的絕對運動均由兩種運動合成。一種運動是由于安裝刀片的軸轉(zhuǎn)動時刀片繞軸心旋轉(zhuǎn)所形成的圓周運動，另一種運動是機器不斷前進(jìn)時所具有的直線運動。旋耕機在工作時，這兩種運動同時在刀片上產(chǎn)生，刀片的絕對運動是這兩種運動合成的正轉(zhuǎn)旋耕——旋耕機的刀輥的旋轉(zhuǎn)方向和拖拉機前進(jìn)時輪子的轉(zhuǎn)向相同，旋耕刀由地表向下切反轉(zhuǎn)旋耕——旋耕機的刀輥的旋轉(zhuǎn)方向和拖拉機前進(jìn)時輪子的轉(zhuǎn)向相反，旋耕刀由已耕土中入為了提高開溝質(zhì)量和耕種機的附著性能，采用正轉(zhuǎn)切削方式[22]。u=ω1R=(300×2/60)×0.256=6.8(1)刀盤結(jié)構(gòu)因此刀盤直徑要略大于原彎刀安裝尺寸。具體尺寸如圖：刀盤最大直徑R0=220mm在刀盤最外側(cè)各安裝兩片，靠近刀盤中間的兩切削面各安裝一片刀片整個刀盤通過定位孔用螺栓與刀軸上的刀刀座固定在刀軸上。為增加彎刀片的縱向切削面，在刀盤上左右兩邊橫向焊接了U型鋼，向外擴展了兩個切削面，即由緊貼刀盤的兩個切削面增加到四個切另外，為使得開出的溝型整齊，在刀軸原有刀座上，開溝刀盤兩側(cè)各加裝一