某開溝機構(gòu)主要部位的設(shè)計計算案例1.1開溝機機構(gòu)的設(shè)計分析開溝機構(gòu)是開溝機進行工作時的主要作業(yè)部件，主要由主軸組合，刀具組合，機架組合，從動軸組合，去土機構(gòu)以及連接各個部分的連接架進行構(gòu)成。如圖3-1所示圖3-1開溝機總體結(jié)構(gòu)示意圖1.主動軸組合2.刀具構(gòu)成1.機架組合4.從動軸組合5.排土機構(gòu)6.機架組合1.1.1掛鉤機構(gòu)的設(shè)計牽引式和懸掛式連接式農(nóng)具連接方式中最為普遍的兩個連接方式，他們兩種連接方式各有自己的優(yōu)勢與缺點。其中牽引式連接是指將工具連接在拖拉機后方的牽引桿上的掛鉤上，由地輪對他本身的重量進行支撐，在其工作進行過程中，農(nóng)具的升降以及耕種的深度是由手動的進行操作機構(gòu)來實現(xiàn)的。這使得操作變的復(fù)雜，而且機組的機動性相對而言會較差一些。所以，目前牽引式連接只應(yīng)用于一下較少的農(nóng)耕用具以及運輸行業(yè)當(dāng)中。將拖拉機和農(nóng)具組合和成為一個整體，這便是懸掛連接，農(nóng)具在拖拉機上進行了直接的懸掛，減少了其他的部件，工作人員便可以通過直接控制農(nóng)具來控制自己的操作，使農(nóng)具的結(jié)構(gòu)更加簡單，減輕了他的重量，減少了人員的操作，能夠使工作效率進行提高。如果懸掛連接采用液壓系統(tǒng)作為動力的話，可以實現(xiàn)對耕種深度的自由調(diào)節(jié)。如圖3-2所示。圖3-2液壓懸掛機構(gòu)示意圖本文中開溝機的開溝機構(gòu)是通過掛接式連接機構(gòu)使其在耕機后面進行組裝，通過耕機所帶有液壓系統(tǒng)來進行液壓控制，從而達到能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的升降，使動力經(jīng)鏈傳動以后輸入到開溝裝置中的主軸和主動鏈輪，其結(jié)構(gòu)圖如圖3-3所示。圖3-3掛接機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖支架和支撐桿共同構(gòu)成懸掛機構(gòu)。支架包括固定主軸的螺栓孔、安裝液壓缸的裝置和連接橫梁的孔。安裝時，將耕機尾端安裝連接在尾座上，然后將支撐桿下部的銷與舵桿底盤下的耳環(huán)連接。這種設(shè)計可以充分利用耕機的尾部支架。1.1.2減速器設(shè)計圖3-4加減速箱后的傳動路線圖如圖3-4所示，開溝裝置的主動輪所必須的動力是由耕機后動力輸出軸轉(zhuǎn)矩通過鏈傳動進行傳遞的。因為耕機的行進速度過高不能得到控制，這邊需要減速器進行限制其行進速度，對其進行檔位調(diào)節(jié)。減速器不僅可以限制行進速度，而且可以轉(zhuǎn)變原有耕機的動力輸出軸的方向。1.2鏈刀組合的設(shè)計計算主動鏈輪，機架組合以及從動鏈輪是鐮刀組合所圍繞的地方，因為耕機的工作環(huán)境問題，整個機器的尺寸不能大于機器作業(yè)時的最大尺寸，所以可以對兩個鏈輪之間的距離進行限制，使其最大距離不能超過1米。通過對資料的查閱可以得出開溝機的鏈條轉(zhuǎn)速速為1到15米每秒。結(jié)合開溝機構(gòu)的輸出速度以及作業(yè)時的土壤硬度，選定開溝鏈線速度為2米每秒，開溝機的主軸轉(zhuǎn)速度為409轉(zhuǎn)每分鐘。開溝的溝寬為300mm，且刀片的切削連讀應(yīng)在30mm以上，而且鏈寬應(yīng)該略小于刀具的刀寬，所以鏈條形式確定為單排鏈。其主要尺寸見表3-1表3-1開溝鏈的主要尺寸為方便對刀片進行安裝，在鏈條上等距的位置上帶有若干個雙孔直附板的外鏈板，他的基本形狀為腰圓形，并且能夠向外延伸使其成為一個矩形的連接板。如圖3-5所示，在豎直附板外添加一個墊塊使其能夠在擴大在寬度方向的切削范圍，能夠?qū)﹂_溝的寬度進行調(diào)整，以墊塊為中心的矩形塊以及外鏈板圓弧形刀片，使他們能夠通過螺栓連接在一起，可以均勻的分布在封閉的鏈條上。圖3-5刀具組合示意圖1.刀片2.墊塊1.鏈條4.機架組合5.從動鏈輪開溝機構(gòu)的刀片有多種不同的款式：子彈頭式，豎直刮刀式，鑿形刀片式，杯形刀片式等。不同的刀片適用于不用的工作環(huán)境。子彈頭式主要用在在巖石以及土壤硬度較高的作業(yè)環(huán)境中，豎直刮刀主要用在土壤厚實度較高的環(huán)境以及凍土中，圓弧形刀片主要用于普通環(huán)境中的土壤，這種類型的刀片也可以用在需要對土壤進行回填的作業(yè)環(huán)境。1.2.1鏈條設(shè)計由于設(shè)計內(nèi)容將鏈條節(jié)距確定為，所以確定選擇鏈條的形式為：48B（p=76.1），其具體的重量為68.80kg/m。根據(jù)機械手冊資料所得48B鏈條的主要參數(shù)如下圖3-6所示。圖3-648B鏈條參數(shù)對48B鏈條進行優(yōu)化，為了使該鏈條能夠更加符合本文的設(shè)計。將外鏈板以及三鏈的總寬度設(shè)為350mm，外鏈板的厚度選擇20mm，排距，如下圖所示。（1）（2）圖3-7鏈條具體結(jié)構(gòu)示意圖（1）側(cè)視圖（2）俯視圖1.2.2主動鏈輪和從動鏈輪設(shè)計選用三切齒的鏈輪進行設(shè)計，其有效齒數(shù)為，=1.92，由分度圓的直徑大小來判斷，選擇覆板式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，鏈條和鏈輪具體參數(shù)如下。暫定鏈條長度為：理想中心距離為：===查閱資料可以得出，=0.24966則=76.1實際中心距為：∴求主動鏈輪中分度圓直徑計算公式公式為：：求從動鏈輪中分度圓直徑計算公式為：求主動鏈輪的齒頂圓直徑就計算公式為：求從動鏈的輪齒頂圓直徑的計算公式為：求主動鏈輪的齒根圓直徑計算公式為：求從動鏈輪齒根圓直徑的計算公式為：求主動鏈輪的輪轂厚度h計算公式為：上述公式中k代表的是常數(shù)，其具體數(shù)值見下表表3-2常數(shù)k取值范圍d<4545-9090-140>140k1.14.96.89.9取180mm。取420mm。主動鏈輪內(nèi)徑從動鏈輪內(nèi)徑1.2.3螺旋從動輪的設(shè)計將螺旋從動輪的齒數(shù)設(shè)計為9。求其分度圓直徑的計算公式公式為：求其齒頂圓直徑的計算公式為：求其從動輪齒根圓直徑的計算公式為：取120mm?？梢源_定從動輪內(nèi)徑的值為根據(jù)機械設(shè)計手冊（單行本）——機械傳動第12篇115頁表12-2-18，如表3-4所示。表3-3鏈輪材料及熱處理材料熱處理齒面硬度應(yīng)用范圍15、20滲碳、淬火、回火50-60HRC25含有沖擊載荷的鏈輪35正火160-200HBS正常工作條件下z>25的鏈輪45、50ZG310-570淬火、回火40-50HRC40沒有激烈沖擊振動且能夠在易磨損條件下工作的鏈輪15Cr、20Cr滲碳、淬火、回火55-60HRCz<25有動載荷及傳遞功率較大的鏈輪40Cr、35SiMn35CrMo淬火、回火40-50HRC重要的、要求強度較高、齒輪耐磨的鏈輪Q235、A5焊接后退火140HRC中等速度、傳遞中等功率的鏈輪不低于HT150淬火、回火260-280HBS精度要求不高的z>50的從動鏈輪，經(jīng)必要的熱處理，可用于v<3m/s的情況下夾布膠木P<6kW、速度較高、傳動要求平穩(wěn)和無噪聲的鏈輪鏈輪的材料使用15Cr，熱處理滲碳、淬火、回火，齒面硬度為HRC55—60。1.3主軸設(shè)計鏈齒直徑為，根據(jù)機械手冊進行查閱，可得出主軸材料選擇45#鋼，其參數(shù)如下表3-4所示表3-4主軸參數(shù)鋼材型號熱處理方式毛坯直徑mm硬度HB抗拉強度屈服點45正火>150-350165-215590280主軸示意圖如圖3-7所示。圖3-7主軸示意圖1.4從動軸組合設(shè)計1.4.1從動軸設(shè)計從動軸的設(shè)計考慮到其實在作業(yè)時需要在地下進行工作，所以從動軸的總寬度不得超過400mm，所以其設(shè)計圖如下所示圖3-8從動軸結(jié)構(gòu)示意圖1.4.2軸承的選擇查閱資料可知，在主軸組合中對軸承所選擇具體類型為是角接觸球軸承（GB/TT294-1994），軸承型號選用的則是71824C，具體參數(shù)如下表所示。表3-7所選軸承參數(shù)軸承型號基本尺寸/mm額定載荷/極限轉(zhuǎn)速/其他尺寸71824Cd120D150B1628.932.9脂3400油4300129.3140.7r11.5螺旋從動軸組合設(shè)計1.5.1螺旋從動軸設(shè)計通過計算可以確定該軸的長度應(yīng)為，綜合資料所得，主軸材料所選用的鋼材為45#鋼，其示意圖如下圖所示。3-8螺旋從動軸示意圖1.5.2螺旋分土器設(shè)計螺旋分土器的具體制作方式為冷軋鋼板，將6個螺旋形狀的鋼板與一個鋼管將其進行焊接組裝而成，其示意圖如下圖所示。圖3-9螺旋分土器結(jié)構(gòu)示意圖1.6刮土器設(shè)計刮土器是一個通過固定焊接的形式組裝在開溝機上的一個升降裝置，他的固方式是通過固定鋼架（1）進行固定，能過有效的避免抖動，他的具體高度為高度為500mm，它是由支架桿（2）與連接桿（3）與刮土板（4）記進行連接組成的，其主要的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。圖3-10刮土器示意圖1.7機架組合設(shè)計機架組合位于主動鏈輪之后，主要是由主軸機架板1,，機架主板2，從動鏈輪支撐板1.連接板4和定位側(cè)板5組成，主軸機架板1是通過螺栓和機架主板2進行連接的，其主要示意圖如下圖3-11所示。圖3-11機架組合示意圖以支撐臂為簡單杠桿，其受