油菜排種器的結(jié)構(gòu)設(shè)計TOC\o"1-3"\h\u目錄 11引言 31.1研究目的和意義 31.2油菜排種器簡介 31.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 41.4主要研究內(nèi)容及研究方案 51.4.1主要研究內(nèi)容 51.4.2待解決的問題 51.4.3技術(shù)路線 62.1設(shè)計要求 72.2設(shè)計參數(shù) 72.3油菜排種器的方案設(shè)計 82.4總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 93動力系統(tǒng)以及傳動裝置的設(shè)計 103.1整機(jī)消耗的功率計算 103.1.1油菜排種的功率消耗的計算 103.1.2撐板強(qiáng)度計算 103.1.3整機(jī)消耗總功率 113.2電動機(jī)的選型 113.2.1計算傳動裝置總效率 113.2.2選擇電動機(jī) 113.3傳動裝置的運(yùn)動及參數(shù)計算 123.3.1確定傳動比 123.3.2確定各軸功率與轉(zhuǎn)矩 123.4V帶傳動的設(shè)計 134排種軸的設(shè)計與校核 164.1軸的設(shè)計與校核 164.1.1軸的材料選擇 164.1.2軸的最小直徑確定 164.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 164.1.4確定軸的各段直徑和長度 174.1.4軸的校核 185軸承的選擇與校核 235.1軸承的選型校核 235.1.1軸承的選型 235.1.2軸承的校核計算 235.2鍵的設(shè)計校核 256主要結(jié)構(gòu)部件的三維建模 266.1引言 266.2UG三維軟件簡介 266.3主要結(jié)構(gòu)部件的三維建模 266.3.1開溝器的建模 266.3.2行走輪的建模 276.3.3傳動裝置的建模 286.3.4傳動組件的建模 296.3.5電動機(jī)的建模 306.3.6機(jī)架的建模 316.4本章小結(jié) 31總結(jié) 32參考文獻(xiàn) 33摘要：當(dāng)前我們國家的可食用油的原材料大多數(shù)都為油菜籽，然而大多數(shù)油菜種植和生產(chǎn)的操作模式都是人工或半機(jī)械化的人工輔助操作。這一方面降低了油菜生產(chǎn)的效率，還極大增加了一個勞動人民的勞動關(guān)系強(qiáng)度。所以大規(guī)模的推廣油菜播種機(jī)對于提高我們國家的油菜種植產(chǎn)量具有十分重要的意義。當(dāng)前市面上的油菜排種器要實(shí)現(xiàn)油菜種子這種微小粒子種子的精量播種是十分困難的，同時也很難觀察到油菜籽粒的排種狀況是否良好，如果出現(xiàn)了排種不均勻等其他不正常的現(xiàn)象發(fā)生，一旦種子發(fā)芽成苗以后，就更加難解決這一難題，形成經(jīng)濟(jì)上的損失，所以設(shè)計已知性能優(yōu)良，大幅度降低不正常播種現(xiàn)象的油菜排種器具有著十分重要的意義。關(guān)鍵詞：油菜籽；排種器；結(jié)構(gòu)設(shè)計；三維建模1引言1.1研究目的和意義世界上最大的油菜種植國就是中國，其生產(chǎn)量以及種植的面積大約占到了全球的三分之一。而在安徽地域的種植油菜的歷史也非常的悠久，是咱們國家的油菜主要生產(chǎn)地區(qū)之一，也是長江流域油菜產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。我們國家的可食用油料的原材料中油菜占據(jù)了非常重要的比例，除了用于生產(chǎn)食用油以外還在許多行業(yè)有著廣泛的用途，例如機(jī)械、滑軌、紡織以及造紙等行業(yè)。隨著科技的不斷發(fā)展，近年來將油菜籽作為原料取生產(chǎn)生物柴油也有著十分廣泛的投入，具備重大的經(jīng)濟(jì)潛力。當(dāng)前農(nóng)作物生長對于農(nóng)藝也提出了更加高的要求，從而方便后期的維護(hù)以及機(jī)械化收獲。由于油菜的籽粒相對較小，光滑并且容易造成破損，同時外表的顏色與田地的顏色比較接近，肉眼觀察是否漏種比較困難。所以設(shè)計移栽油菜排種裝置，實(shí)現(xiàn)菜籽的精量株距穴徑播種有著十分重要的意義。1.2油菜排種器簡介油菜籽主要包含胚和種皮兩個部位，含有我們?nèi)梭w所需的許多營養(yǎng)物質(zhì)。其外表形狀為球形，比較小而且質(zhì)量輕，其籽粒的直徑在1.27～2.10mm的范圍內(nèi)，重量大概是4mg左右。油菜種子的這些物理特殊性無疑對其排種裝置提出了相當(dāng)高的要求。圖1-1油菜作物以及籽粒當(dāng)前，我國的油菜排種裝置的技術(shù)仍然是一個相對比較落后的，存在許多弊端需要進(jìn)行改良，傳統(tǒng)的排種器有外槽輪式、氣力式、型孔盤式、窩眼輪式等。排種器主要適用于大中糧食，如玉米、花生、小麥等種子，但油菜播種困難。而且性能較為單一，仿造性差，極大可能在播種機(jī)進(jìn)行田間播種時受到因?yàn)榉N箱缺種且速度太快，并且種粒會被其他種子擠出。它不能正常排量，對種子高傷害，重播，漏播導(dǎo)致幼苗缺乏。關(guān)于油菜籽播種機(jī)，為了迎合油菜籽的特性，讓種子成功地落入土壤里。一般情況油菜排種器都包含下列幾個部分。喂種部位：用于喂入油菜種子，使種子順入排種裝置，實(shí)現(xiàn)初始落種和喂種。取種部位：種子在進(jìn)到排種器之后，必然需要取固定值的種子數(shù)，才可以達(dá)到精量播種的功能。因而這一步驟是排種器能否實(shí)現(xiàn)精量播種的首要，排種器取種可以通過型孔實(shí)現(xiàn)，有些是通過離心的處理方法實(shí)現(xiàn)，有些是通過氣吸的方法實(shí)現(xiàn)。護(hù)種部位：在達(dá)成上一工序后，必須保障種子保持取種時的數(shù)值，所以，需要護(hù)種部位保障從取種到下落種子的時候，種子的一個數(shù)量。清種部位：種子在下落的時候，協(xié)助種籽順利掉出，并且清除掉其余多余的谷物。落種部位：種子的出口位置，種子從這個位置下落進(jìn)入土壤內(nèi)。1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀由于油菜籽很小，產(chǎn)油相對困難，設(shè)計難度相對較大。近些年，我們國家的相關(guān)學(xué)者在此方面做了大量的努力。研發(fā)出不同的原理，不同樣式的油菜排種器。南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所的袁文勝等人設(shè)計出了一種異形孔窩眼輪式油菜排種器，研發(fā)了在轉(zhuǎn)速不一樣的情況下以及型孔的數(shù)目對油菜播種的影響。另外還對不一樣的兩種材質(zhì)的清種機(jī)器開展研究，比較測試，查看哪一組材質(zhì)進(jìn)行測試效果會更好。測試分析結(jié)果表明，硬質(zhì)塑料應(yīng)用于品種板，種子破損率大;毛刷用于清除種子，并且種子破碎速率顯著降低。如下圖1-2所示：圖1-2異形孔窩眼輪式油菜排種器由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院廖慶喜教授等人研發(fā)的氣力式油菜精量排種器通過形成封閉的負(fù)壓氣室，將種子吸附在排種盤型孔上,當(dāng)過渡到正壓區(qū)時,油菜籽在本身重量和氣室內(nèi)空氣流通的影響下由型孔落下，實(shí)現(xiàn)排種過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，氣力式油菜精量排種器是對油菜這類小籽粒且外形較圓滑的種子排種結(jié)果最理想,種子損傷率為0,處理了機(jī)械式油菜播種器對種子造成損傷和破碎、種子孔造成堵塞的技術(shù)難題。如下圖1-3所示：圖1-3氣力式油菜精量排種器1.4主要研究內(nèi)容及研究方案1.4.1主要研究內(nèi)容查閱相關(guān)文獻(xiàn)油菜排種裝置結(jié)構(gòu)及三維建模調(diào)研背景及意義、總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；整機(jī)總體方案的確定明確設(shè)計目標(biāo)，初步設(shè)定整機(jī)主要技術(shù)參數(shù)；三維實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計三維裝配體的裝配，對裝配體進(jìn)行干涉檢查。1.4.2待解決的問題由于油菜種子的籽粒小、重量輕等物料特性以及播種量難以控制等因素大大的增加了油菜排種裝置的設(shè)計難度。油菜種子的含油率高容易受到排種裝置的影響發(fā)生破損而粘附在排種裝置上，從而導(dǎo)致排種裝置的型孔堵塞，性能嚴(yán)重受到影響等。實(shí)現(xiàn)油菜的機(jī)械化種植生產(chǎn)關(guān)乎其種子的選育、性能改良、茬口的分布以及栽培技術(shù)等等，同時還涉及到其生物學(xué)特性以及莖稈的物理力學(xué)特性等等。因?yàn)橛筒说淖蚜：土扛?、籽粒比較小且已破損等特性使得目前現(xiàn)有的播種設(shè)備難以滿足其農(nóng)藝要求，設(shè)計與制造缺少對多方面因素的考慮，使得農(nóng)機(jī)與相關(guān)的農(nóng)藝不相匹配。同時油菜的栽植收割生產(chǎn)的步驟繁瑣，相應(yīng)的機(jī)械化生產(chǎn)也就需要更多的投入，整體的效率低下。當(dāng)前的機(jī)械化收獲機(jī)已經(jīng)繼承了收割、脫粒以及清選等功能，但是其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)所使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備的功能相對比較單一，使得機(jī)具的種類繁多、投入大以及效率低等。綜合以上問題，設(shè)計一種精量的油菜排種裝置是很有意義的。1.4.3技術(shù)路線圖1-4研究技術(shù)路線圖2油菜排種裝置的總體設(shè)計2.1設(shè)計要求針對油菜的播種，存在苛刻的農(nóng)藝要求。有利于油菜作物成長以及大面積采收。油菜機(jī)械式播種一般包含條播、穴播、精密播種三種，任何一種都有必須要求的農(nóng)藝要求。油菜條播是依照農(nóng)業(yè)要求把油菜種子平均成條狀地播入土地內(nèi)，這種播種方式優(yōu)勢是:淺耕、滅茬、播種、施肥及復(fù)土等很多步驟一次性完成;播種均勻,深淺達(dá)成一致,長出來的秧苗齊全完整;分行條播,良好的透風(fēng)和透光性能強(qiáng),對于中耕除草等起到了很大的幫助,便于油菜聯(lián)合收割機(jī)收獲。油菜條播播種深度應(yīng)為2-3cm,行距處于40cm，每畝播種量大致在0.2-0.3公斤。油菜穴播是把種子按規(guī)定的行距、穴距、穴粒數(shù)和播種深度，固定位置墜入種穴中的排種方式。油菜穴播相比較油菜條播，通風(fēng)和光照依然很好，穴播能夠提升土地使用率，省水、省肥，增長油菜品質(zhì)和含油量。油菜穴播農(nóng)藝要求一般穴粒數(shù)3-5粒、穴徑15cm、穴深2-3cm、穴距30cm左右,行距約15cm。油菜精量是把種子按準(zhǔn)確的粒數(shù)、間距、行距和播深將種子排進(jìn)土地的播種方式。油菜精量播種對播種機(jī)器的要求較高，播種機(jī)械一般都會集開溝、精量播種、旋耕、滅茬、覆土等環(huán)節(jié)，以精量播種為核心，一次性完成多種作業(yè)環(huán)節(jié)。大大提高作業(yè)效率。油菜精量直播技術(shù)不僅省種、省工、省肥，而且作業(yè)質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高，減輕勞動強(qiáng)度，減緩農(nóng)時矛盾，有利于土地的精確利用，實(shí)現(xiàn)油菜生產(chǎn)的節(jié)本增效和穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。油菜精量播種穴粒數(shù)為1-2粒、行距為30mm左右、播種深度0-2cm、穴距50-80cm[13]。2.2設(shè)計參數(shù)1、油菜株距：100mm2、作業(yè)行數(shù)：33、作業(yè)幅寬：1000mm4、播種深度：20-30mm5、排種裝置轉(zhuǎn)速：10-30r/min6、配套動力：10kw這種設(shè)計是一個根據(jù)南方丘陵區(qū)域油菜排種而設(shè)計的。在這種地方在山上、小、中型油菜田居多，沒有形成大面積壟斷種植，而對于一些農(nóng)家種植戶來說，則需要一種經(jīng)濟(jì)、簡便、實(shí)用性強(qiáng)的油菜排種器，本機(jī)體積小，重量輕，操作靈活，有著良好的適應(yīng)性，能夠更好的解決山脈及小面積油菜排種困難的問題。2.3油菜排種器的方案設(shè)計鑒于目前市場上現(xiàn)有排種器的缺點(diǎn)，其種子尺寸緊湊，運(yùn)行速度快，種子損壞率極高，播種位置不正確，不能適應(yīng)低播種精度等缺陷。所以希望能開發(fā)一種排種器能夠播種準(zhǔn)確，種子盡量不受到損壞?？紤]油菜種子易損傷的特性，有必要使種子只能在采取種、護(hù)種和落種時，只能承受可接受的范圍內(nèi)，最好不被迫受力。在設(shè)計油菜排種器的取種部分時，咱們選擇取種勺取種，經(jīng)過挖取的方法把種子取出，這種取種方法只會出現(xiàn)種子和種子之間，以及種子和取種勺之間擦碰和擠壓，不會傷害到種子。取種完畢后。種子始終存儲在孔中，以完成保護(hù)種子的過程。在落種時，清種方式我們選取氣吹取代傳統(tǒng)的毛刷。由于毛刷在清種時會對種子產(chǎn)生擠壓。由于油菜籽粒小而圓滑，所以采用氣吹落種時，有利于種子順利滾動滑落，且不對種子造成傷害。在與種子精度有關(guān)的關(guān)鍵取種環(huán)節(jié)中，選擇不同的形狀和孔進(jìn)行理論計算和實(shí)驗(yàn)，最后確定最適當(dāng)播種的孔大小和尺寸。油菜排種裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2-1所示：圖2-1播種裝置示意圖圖2-1排種裝置示意圖排種裝置的工作原理是：傳動部分為帶傳動，帶輪帶動排種軸旋轉(zhuǎn)，排種軸與旋轉(zhuǎn)盤成一體，旋轉(zhuǎn)盤與排種軸形成同步運(yùn)轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)盤上平均分布取種勺，取種勺后端為型孔。種子從料斗進(jìn)入排種器，然后落入排種器儲存種子的區(qū)域。排種軸通過旋轉(zhuǎn)盤將動力輸入到取種盤，讓取種盤轉(zhuǎn)動。取種盤上的取種勺轉(zhuǎn)動至排種器的種子存儲區(qū)域后即可完成取種過程。并將種子儲備在異型孔內(nèi)。當(dāng)種子在異型孔中轉(zhuǎn)動到落種口，重力和吹氣的共同作用導(dǎo)致種子進(jìn)入落種口。它穿過落種通道并從出種口落下，排種器外殼用于在整個旋轉(zhuǎn)進(jìn)度中保護(hù)種子。2.4總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖2-2總體結(jié)構(gòu)示意圖上圖為油菜排種裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖，包含動力系統(tǒng)、挖掘裝置和其他裝置。傳動部分選擇帶傳動，電動機(jī)啟動帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，動力通過帶輪將動力傳遞至排種軸，排種軸促使排種盤旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)排種功能。挖掘部分為開溝器，在作業(yè)時受電動機(jī)提供動力前進(jìn)，逐步深入土壤，能夠有效減少土壤對于裝置的阻力，以減少動力損失，同時進(jìn)行開溝工作。其他裝置有機(jī)架、行走輪，為保證整機(jī)的各部分的安裝，需設(shè)計一個機(jī)架，機(jī)架起到其它幾個部分的支承、定位、連接作用，并將電動機(jī)安裝在機(jī)架后面3動力系統(tǒng)以及傳動裝置的設(shè)計3.1整機(jī)消耗的功率計算3.1.1油菜排種的功率消耗的計算當(dāng)油菜排種裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性比較好，動力裝置的儲備功率符合工作要求的條件下時，所消耗的功率主要包含克服排種軸轉(zhuǎn)動所需要的功率以及克服油菜排種的阻力所需要的功率兩個部分，其中后者占據(jù)了90%以上[5]，所以油菜排種裝置所需要的功率為： 1)其中空轉(zhuǎn)功率消耗：式中：——系數(shù)，為克服軸承及油菜排種的摩擦阻力的功率消耗，——系數(shù)，為克服滾筒轉(zhuǎn)動時的空氣迎風(fēng)阻力而消耗的功率，2）油菜排種功率消耗:油菜籽排種的過程是，種子首先以相對較慢的速度進(jìn)入播種入口的地方，然后進(jìn)入到轉(zhuǎn)動的油菜排種盤，最后被拖入油菜籽落種通道內(nèi)以完成油菜籽排種操作。此過程涉及梳刷和打擊，本研究基于動量守恒定律?！獑挝粫r間喂入的谷物量；—綜合搓擦系數(shù)，0.7-0.8；—滾筒的切向速度，15m/s。將數(shù)據(jù)代入得：3.1.2撐板強(qiáng)度計算油菜排種消耗的功率由下式可求得：其中：——單位時間進(jìn)入油菜排種的脫出物質(zhì)量，；——單位脫出物質(zhì)量篩所需的功率，，上篩：0.4-0.5，下篩：0.25-0.3；——選別能力系數(shù)，0.8-0.9。代入數(shù)據(jù)可得消耗的功率：3.1.3整機(jī)消耗總功率經(jīng)過以上計算，我們能夠了解整個油菜排種裝置的功率，總功率如下：3.2電動機(jī)的選型3.2.1計算傳動裝置總效率排種裝置由電動機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)的力與轉(zhuǎn)矩通過V帶傳動到排種軸上，從而帶動排種盤轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)油菜的排種，其中涉及到的機(jī)械效率如下：根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]查表12-4可得：為V帶傳動的效率，為滾動球軸承的效率。3.2.2選擇電動機(jī)查設(shè)計手冊表選取推薦的合理傳動比范圍，V帶傳動比范圍為：2～4，電動機(jī)轉(zhuǎn)速可以選擇的范圍為。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、價格、重量、和減速器、傳動比等因素，選定電機(jī)型號為：Y132S-8的三相異步電動機(jī)，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)列于下表：表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11Y132S-8型電動機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)電機(jī)型號額定功率(kW)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)同步轉(zhuǎn)速(r/min)Y132S-82.2710750查閱文獻(xiàn)得Y132S-8型電動機(jī)的主要尺寸如下：表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12Y132S-8型電動機(jī)主要外形尺寸中心高H外形尺寸L×HD地腳安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E鍵部位尺寸F×G132475×315216×1401238×8010×333.3傳動裝置的運(yùn)動及參數(shù)計算3.3.1確定傳動比由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm由于整個傳動裝置中只有一個帶傳動，故總傳動比即為帶傳動的傳動比。3.3.2確定各軸功率與轉(zhuǎn)矩輸入功率排種軸：輸出功率排種軸：輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸：排種軸：輸出轉(zhuǎn)矩排種軸：3.4V帶傳動的設(shè)計帶傳動是在現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備中被廣泛運(yùn)用的傳動方式，本次設(shè)計的油菜排種裝置傳動機(jī)構(gòu)為V帶傳動，結(jié)構(gòu)示意圖如下圖3-1所示。圖3-1帶傳動示意圖

1、確定計算功率根據(jù)總體方案的選擇，查參考文獻(xiàn)[1]的表8-8，得工況系數(shù)，故：2、選擇V帶的帶型根據(jù)計算功率和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，查參考文獻(xiàn)[1]的圖8-11選擇采用Z型皮帶。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s13Z型帶截面尺寸節(jié)寬bp頂寬b高度h橫截面積A楔角φ8.5mm10.0mm6.0mm47mm240。3、帶輪基準(zhǔn)直徑與帶速的確定1）選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑，由表8-7和表8-9，取。2）帶速V的驗(yàn)算，按參考文獻(xiàn)[1]的式（8-13）驗(yàn)算帶速：對于普通的V帶，，太小傳遞的功率小，太大則離心力過大，計算的結(jié)果在合理范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求。3）大帶輪的基準(zhǔn)直徑，取。4、帶的基準(zhǔn)長度和中心距的確定根據(jù)中心距計算公式初步確定V帶傳動系統(tǒng)的中心距：初步確定V帶中心距。計算所需帶的基準(zhǔn)長度為：由表（8-2）選帶的基準(zhǔn)長度按式（8-23）計算實(shí)際中心距a。5、驗(yàn)算小帶輪的包角由下式可求帶輪包角：一般，最小不低于，小帶輪包角合適，不需要使用張緊輪。6、計算帶的根數(shù)由小帶輪的直徑，轉(zhuǎn)速，查閱參考文獻(xiàn)[1]取，并根據(jù)轉(zhuǎn)速，傳動比和型帶查閱參考文獻(xiàn)[1]得，，，V帶根數(shù)可由以下公式計算：7、計算單根V帶的初拉力由表8-3得Z型帶的單位長度質(zhì)量，所以8、計算壓軸力9、設(shè)計結(jié)論采用Z型V帶3根，基準(zhǔn)長度。帶輪基準(zhǔn)直徑，，實(shí)際中心距為。單根帶初拉力。4排種軸的設(shè)計與校核4.1軸的設(shè)計與校核4.1.1軸的材料選擇當(dāng)排種器在工作的時候，排種軸是最主要的傳遞動力的零件，對整個排種裝置起著十分重要的作用。為了能夠使得其工作可靠，壽命更長，同時還要滿足耐腐蝕以及不會生銹等，最后還要滿足工作強(qiáng)度的條件。綜合上面因素考慮，軸的材料選取45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為，由參考文獻(xiàn)[1]查表15-3可知，取。4.1.2軸的最小直徑確定先初步估算軸的最小直徑。已知,可得式中——該軸傳遞的功率，；——該軸的轉(zhuǎn)速，；根據(jù)上面已知的轉(zhuǎn)速和求得的輸出功率，由此可知：中心軸的最小直徑是安裝大帶輪處的軸徑，由于軸上需開出鍵槽，為了不降低軸的強(qiáng)度，故將軸徑增大。通過增加軸的尺寸，進(jìn)而提高軸的工作強(qiáng)度。故選。4.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計在設(shè)計的過程中由于軸上的零件調(diào)試或者維修的時候需要進(jìn)行拆卸，為了方便大多數(shù)時候都是做出階梯軸，軸的直徑由端面不斷向中部增大，從而能夠使得軸上安裝的零部件能夠安裝順序拆卸，同時還應(yīng)當(dāng)在端部設(shè)有倒角以方便安裝。階梯軸的設(shè)計過程中，對于一些有配合要求的地方，其直徑應(yīng)當(dāng)盡可能的設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)直徑，例如安裝軸承這種標(biāo)準(zhǔn)件或者其他外購件的時候，應(yīng)當(dāng)安裝相關(guān)的內(nèi)徑系列進(jìn)行設(shè)計，加裝了套筒、螺母或者軸端擋圈等零件用于軸向固定的時候，其軸端的長度應(yīng)當(dāng)比零件的輪轂略微短2-3mm使得這些軸向定位零件能夠緊靠零件的端面。圖4-1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖4.1.4確定軸的各段直徑和長度1)由之前計算的最小直徑，取。為了滿足大帶輪的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出軸肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直徑；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。大帶輪輪轂寬度，為了保證軸端擋圈只壓在大帶輪上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的長度應(yīng)比大帶輪輪轂寬度L略短一些，現(xiàn)取。2)選擇滾動軸承。因軸承受大量徑向力的作用，只有少部分受軸向力影響，因此選用角接觸球軸承，。依據(jù)工作需要并根據(jù)，選擇角接觸球軸承7205C，其尺寸為，故而。取定位套筒寬度s1為10mm，則有（0）3)取安裝排種器段軸的直徑為，其長度為700mm。根據(jù)設(shè)計參數(shù)要求，安裝三行排種裝置。4)根據(jù)軸承端蓋便于裝拆的要求，為保證軸承端蓋的外端面與外接傳動部件有一定距離。取軸承端蓋總厚度為20mm，端蓋的外端面與大帶輪右端面間的距離為20mm，故取。5)取右側(cè)滾動軸承的定位套筒寬度為s2為10mm，則有至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度如下表：表41排種軸的各段尺寸軸段12345直徑mm2022252725長度mm30402070025可得，總長。4.1.4軸的校核由于軸承選擇7205C角接觸球軸承，所以軸承的壓力中心。再根據(jù)中間軸長度700mm，以及一些其他因素，可得第一段軸中點(diǎn)到左軸承壓力中心距離:軸承壓力中心到中段軸中點(diǎn)距離:中段軸中點(diǎn)到右軸承壓力中心距離:1)計算作用在軸上的力排種軸所受的圓周力：排種軸所受的徑向力：2)計算軸的支反力軸上外傳動件（大帶輪）的壓軸力水平支反力垂直支反力畫受力簡圖與彎矩圖，如圖4-2所示：表4-2受力分析載荷水平面H垂直面V支反力彎矩總彎矩扭矩圖4-2受力簡圖和彎矩圖3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸強(qiáng)度進(jìn)行校核時，只校核軸承上承受彎矩和扭矩最大的截面強(qiáng)度，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式15-5取，軸的計算應(yīng)力為：前已選定軸材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,由參考文獻(xiàn)[1]表15-1查得因此,故軸具有足夠的強(qiáng)度。4）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面上彎矩應(yīng)力:截面上扭矩應(yīng)力:軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[1]表15-1查得。截面上由于軸肩而形成理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機(jī)械設(shè)計[23]附表3-2查取，因:經(jīng)插值后可查得又可查得[23]軸的材料敏性系數(shù)為：故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：由參考文獻(xiàn)[2]附圖得尺寸系數(shù),由附圖得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為由附圖查得表面質(zhì)量系數(shù)軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為又由碳鋼的特性系數(shù)：取取計算安全系數(shù)：故可知其安全。5軸承的選擇與校核5.1軸承的選型校核5.1.1軸承的選型這里設(shè)計的軸承承受較大徑向載荷，它還承受較低的徑向載荷。因此選用接觸角不大的角接觸球軸承，而且成對使用，采用的軸承為7205C角接觸球軸承，查表得內(nèi)徑，外徑，寬度，基本額定動載荷QUOTECr=12.8kN，基本額定靜載荷。預(yù)期壽命為。5.1.2軸承的校核計算1）由前面的計算已知軸水平和垂直面的支反力，則可以計算得到合成支反力，即徑向力：圖5-1軸承受力圖2）軸承的派生軸向力計算查機(jī)械設(shè)計手冊得，角接觸軸承的派生軸向力為，則3）軸承的軸向載荷計算軸承外加的軸向力所以軸承Ⅰ被“壓緊”，軸承Ⅱ被“放松”，故4）軸承的當(dāng)量動載荷計算查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)得：載荷系數(shù)軸承Ⅰ的當(dāng)量動載荷：查機(jī)械設(shè)計手冊得：，KN軸承Ⅱ的當(dāng)量動載荷：查機(jī)械設(shè)計手冊得：，5）驗(yàn)算軸承的壽命因?yàn)?，所以按較大值代入驗(yàn)算，球軸承。故，軸承壽命足夠。5.2鍵的設(shè)計校核鍵連接可分為平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。取決于用途，共有三種類型的平鍵：普通平鍵，導(dǎo)向平鍵和滑鍵。平鍵的兩側(cè)都是工作表面，平鍵的連接取決于鍵和鍵槽的側(cè)面擠壓以傳遞扭矩，并且鍵的上表面和輪轂槽底之間存在間隙。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，中立性好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。此設(shè)計使用平鍵連接。查表參考文獻(xiàn)[1]表6-1分別選擇軸1、2段平鍵、。材料為45鋼，其許用擠壓應(yīng)力，取其平均值。在這次設(shè)計中油菜排種軸傳遞的扭矩最大，根據(jù)要求，需對油菜排種軸的鍵連接采取強(qiáng)度校核，因載荷分布均勻，根據(jù)平鍵連接的擠壓強(qiáng)度公式：式中：為傳遞轉(zhuǎn)矩，N·m；為軸徑，mm；為鍵的高度，mm；為鍵的工作長度，mm，選用的是圓頭平鍵，故，b為鍵的寬度；為許用擠壓應(yīng)力，MPa；代入數(shù)據(jù)得可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求。6主要結(jié)構(gòu)部件的三維建模6.1引言三維建模技術(shù)在機(jī)械行業(yè)的廣泛應(yīng)用，根本性地改變了產(chǎn)品的設(shè)計、工藝以及生產(chǎn)裝配乃至維修等環(huán)節(jié)，大幅度提升了新產(chǎn)品開發(fā)效率，節(jié)約產(chǎn)品開發(fā)成本。在機(jī)械制造行業(yè)突飛猛進(jìn)的時代，通過計算機(jī)輔助設(shè)計建模已經(jīng)成為了機(jī)械設(shè)計開發(fā)中不可或缺的一個環(huán)節(jié)，在做畢業(yè)設(shè)計階段我們了解三維建模技術(shù)現(xiàn)狀，并且選擇一類三維建模技術(shù)深入學(xué)習(xí)，掌握其建模技巧。將要設(shè)計的零件和機(jī)構(gòu)運(yùn)用三維軟件呈現(xiàn)出來，并能直觀發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，以進(jìn)行修改和優(yōu)化。本章內(nèi)容運(yùn)用UG軟件來創(chuàng)建所設(shè)計的油菜排種裝置的三維模型，包括機(jī)架、行走輪、傳動裝置、傳動組件、電動機(jī)等部件。6.2UG三維軟件簡介UG是SiemensPLMSoftware公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。UG針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的需求，并且滿足各種工業(yè)化需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。這是一個交互式CAD/CAM(計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。自從該軟件被開發(fā)出來商用直至今日，經(jīng)過不斷更新和優(yōu)化，使其具有完善的適用范圍和簡便的操作性，已經(jīng)成為一款成熟的三維設(shè)計軟件，為我們機(jī)械設(shè)計方面的工程師提供了極大的便利，并且在航空航天領(lǐng)域、機(jī)械制造方面和材料成型等許多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。6.3主要結(jié)構(gòu)部件的三維建模6.3.1開溝器的建模該設(shè)計為油菜排種裝置的開溝器，是播種機(jī)的主要工作部件，能在種床上按農(nóng)業(yè)技術(shù)要求開出一定深度的種溝,引導(dǎo)種子(肥料)落入,并覆蓋濕土。通過運(yùn)用UG三維軟件建模步驟為:首先啟動軟件，選擇文件、點(diǎn)擊“新建”指令，選擇“模型”確定，彈出模型繪圖模塊，單擊“插入”選項(xiàng)，選擇“在任務(wù)環(huán)境下繪制草圖”指令，確定“X-Y平面”為繪制草圖基準(zhǔn)面，進(jìn)入草圖繪制，完成草圖繪制后，單擊“完成”指令，通過“實(shí)體特征”指令，單擊“拉伸”選項(xiàng)，將實(shí)體向上拉伸，選擇“X-Y”為基準(zhǔn)面，確定相應(yīng)的位置，單擊“孔”選項(xiàng)，選取之后應(yīng)用，切出孔，退出建模并保存繪制圖形，其次跟上述方法相同，繪制開溝器的主要部件，進(jìn)行裝配即可。如圖6-1所示，為油菜排種裝置開溝器的結(jié)構(gòu)實(shí)體圖。圖6-1油菜排種裝置開溝器結(jié)構(gòu)實(shí)體圖6.3.2行走輪的建模行走輪能夠明顯減輕排種器農(nóng)作時的前進(jìn)阻力，另一方面滾動地輪具有一定的保持入土位置的作用，能有效地控制開溝器的入土深度，避免工作過程中因開溝器入土深度過大而導(dǎo)致前進(jìn)過程中阻力過大的情況。其建模過程為:單擊文件、新建指令，選擇“模型”確定，選取“X-Y”為繪制草圖基準(zhǔn)面，選擇“插入”，點(diǎn)擊“在任務(wù)環(huán)境下繪制草圖”指令，繪制圓形行走輪草圖，退出草圖，選擇“拉伸”指令，拉伸長度為確定的行走輪的寬度，選擇“插入”下面“關(guān)聯(lián)復(fù)制”，點(diǎn)擊“陣列幾何特征”，選中畫好的行走輪，陣列即可，最后進(jìn)行裝配。如圖6-2所示，為油菜排種裝置行走輪的結(jié)構(gòu)實(shí)體圖。圖6-2行走輪的結(jié)構(gòu)實(shí)體圖6.3.3傳動裝置的建模傳動裝置應(yīng)用于傳動軸和電機(jī)部分進(jìn)行連接，以進(jìn)行傳動工作，同時也有過載保護(hù)的作用，避免機(jī)構(gòu)在惡劣的工作環(huán)境下由于堵塞、過載引起的零件損壞。打開文件，依次點(diǎn)擊新建、模型指令，選擇“插入”，單擊“在任務(wù)環(huán)境下繪制草圖”指令，選擇“X-Y”為繪制草圖基準(zhǔn)平面，選擇“圓”指令繪制草圖，點(diǎn)擊完成，退出草圖編輯，在實(shí)體特征命令下選擇“拉伸”指令，拉伸長度為帶輪的寬度，點(diǎn)擊應(yīng)用即可，然后同樣的方法繪制主動輪。再次打開文件，點(diǎn)擊“新建”，“模型”，進(jìn)入模型繪制界面，選擇“X-Y”為基準(zhǔn)平面，選擇菜單下“插入”指令，點(diǎn)擊“在任務(wù)環(huán)境下繪制草圖”，按照V帶輪截面形狀繪制草圖，點(diǎn)擊完成，點(diǎn)擊實(shí)體特征下“拉伸”命令，輸入v帶輪寬度，點(diǎn)擊應(yīng)用，生成v帶輪基本形狀，選擇v帶輪側(cè)面為基準(zhǔn)平面，點(diǎn)擊“拉伸”命令，繪制類似v帶輪的形狀，比之前的小一定厚度，極為v帶輪的厚度，選擇貫通，點(diǎn)擊確定，退出并保存建模實(shí)體，v帶輪就達(dá)到了想要的形狀。最后進(jìn)行裝配。如圖6-3所示，為油菜排種裝置傳動裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)體圖。圖6-3傳動裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)體圖6.3.4傳動組件的建模傳動組件為連接v帶傳動從動輪和靠近機(jī)架一端滾動軸承的軸。在機(jī)器工作過程中由V帶傳動帶動軸滾動。軸設(shè)計成旋轉(zhuǎn)遞進(jìn)式可以更好地和齒輪進(jìn)行嚙合，能傳遞更大的動力。其建模過程為:選擇“X-Y”為基準(zhǔn)平面，繪制草圖，因?yàn)橹屋S為階梯軸樣式，只需要運(yùn)用“旋轉(zhuǎn)”指令即可完成。選擇菜單下面“插入”命令，點(diǎn)擊設(shè)計特征下“螺紋”，選取軸輸入?yún)?shù)及左右旋即可。根據(jù)各零件的位置幾何關(guān)系，進(jìn)行裝配，如圖6-4所示，為油菜排種裝置傳動裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)體圖。圖6-4傳動組件的結(jié)構(gòu)實(shí)體圖6.3.5機(jī)架的建模油菜排種裝置各結(jié)構(gòu)部位必須具有準(zhǔn)確的工作位置和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)固定，因此油菜排種裝置的機(jī)架要有一定的強(qiáng)度和抗沖擊能力,能在油菜排種器持續(xù)工作過程中起到支撐所有機(jī)構(gòu)部件穩(wěn)定工作的作用，在機(jī)器中支撐各機(jī)構(gòu)部件穩(wěn)定安全的工作，用于實(shí)現(xiàn)各部位的準(zhǔn)確定位和支撐。該機(jī)架綜合考慮機(jī)械設(shè)計中其他設(shè)備的尺寸及要求，特設(shè)計如下圖6-6所示的機(jī)架實(shí)體。圖6-6機(jī)架的結(jié)構(gòu)實(shí)體圖6.4本章小結(jié)通過對本章