中耕施肥機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算案例履帶式中耕施肥機(jī)的動(dòng)力傳遞經(jīng)過(guò)三個(gè)部分：（1）從發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸傳遞到變速箱的動(dòng)力輸入軸。田間作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，載荷波動(dòng)較大，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速較高，作為傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出動(dòng)力的第一級(jí)傳動(dòng)方式要求適應(yīng)高轉(zhuǎn)速且在面對(duì)較大的瞬時(shí)載荷時(shí)起到過(guò)載保護(hù)，故選用帶傳動(dòng)。選用型號(hào)為A900Li930Ld的三角皮帶和配套的皮帶輪。主動(dòng)帶輪的直徑D1=80mm，從動(dòng)帶輪的直徑D2=125mm。發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞動(dòng)力到行走輪裝置的帶傳動(dòng)傳動(dòng)比為：i1=D1D2（2）從變速箱動(dòng)力輸出軸傳遞到行走裝置和施肥離合器。齒輪變速箱具有運(yùn)行穩(wěn)定、傳動(dòng)比可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，采用兩個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)空檔；發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過(guò)變速箱，可以降低軸的轉(zhuǎn)速并加大扭矩，將動(dòng)力傳遞給后續(xù)的工作裝置；大部分傳遞到履帶式行走裝置的主動(dòng)輪，小部分傳遞給施肥裝置。為了減少設(shè)計(jì)和試制成本，齒輪減速器購(gòu)買市場(chǎng)上現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，在此僅進(jìn)行各級(jí)傳動(dòng)比的設(shè)定：由發(fā)動(dòng)機(jī)選型可知其輸出軸轉(zhuǎn)速為3000r/min，經(jīng)皮帶傳動(dòng)減速后為1920r/min，即是減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)的機(jī)具行進(jìn)速度在1m/s至1.5m/s之間，減速器輸出轉(zhuǎn)速即驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n應(yīng)在1.77r/s~1.68r/s之間。則傳動(dòng)比i應(yīng)在11~18之間，輸出檔位取4檔，前進(jìn)一檔時(shí)的傳動(dòng)比i2=16.5，前進(jìn)二檔的傳動(dòng)比i3=11.5，空檔的傳動(dòng)比i4=0，倒擋的傳動(dòng)比為i5=19.5。（3）從施肥離合器傳遞到施肥裝置。施肥裝置工作時(shí)要求動(dòng)力傳遞平穩(wěn)且無(wú)滑動(dòng)，故選用鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)包括鏈條選型、中心距的確定、鏈輪的設(shè)計(jì)等方面：鏈條傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到施肥裝置，其中的載荷并不大，選用型號(hào)為ISO081的滾子鏈條，其節(jié)距P=11.7，滾子外徑d1=7.75，鏈條內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=6.25。繪制中耕追肥機(jī)三維模型后測(cè)定主動(dòng)鏈輪到離合器鏈輪的中心距為256.6mm，離合器鏈輪到施肥鏈輪的中心距為354.6mm。各鏈輪齒數(shù)均為12，傳動(dòng)比為1。施肥鏈輪的二維圖如圖1.26所示。圖1.26鏈輪二維圖Figure1.26Two-dimensionalengineeringdrawingofsprocket綜上所述，傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.27所示：圖1.27傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Figure1.27Schematicdiagramoftransmissionsystem中耕施肥機(jī)設(shè)計(jì)使用履帶式底盤行走裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置傳遞到主動(dòng)輪上，主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)與其嚙合的履帶板，各接地履帶板和土壤之間相互作用，為機(jī)具提供牽引力[51]。阻礙機(jī)具前進(jìn)的切向合力為行駛阻力。其中有：履帶式行走裝置的內(nèi)部阻力、各履帶板上與土壤之間的滾動(dòng)阻力、培土器工作阻力、上坡行駛時(shí)的坡度阻力、空氣阻力、加速度阻力等[52]。由于該中耕追肥機(jī)作業(yè)速度較低且履帶式底盤的內(nèi)部阻力計(jì)算較為復(fù)雜，故在功耗計(jì)算中采取修正系數(shù)的方法略去空氣阻力、加速度阻力和內(nèi)部阻力?？捎缮鲜龇治龅玫街懈贩蕶C(jī)的行駛阻力：（2-13）式中：—履帶與地面之間的滾動(dòng)阻力，單位為牛（N）；—培土器工作阻力，單位為牛（N）；—行駛時(shí)的坡度阻力，單位為牛（N）；又有：（2-14）（2-15）式中：—行走阻力系數(shù)；α—田間最大坡度，°；G—整機(jī)最大工作重量，kg?？梢钥闯觯瑢?duì)中耕施肥機(jī)的功耗影響較大的主要因素為機(jī)具本身自重G、田間最大坡度α和培土器工作阻力。經(jīng)過(guò)虛擬樣機(jī)裝配可得機(jī)具整機(jī)重量約為80kg，行走阻力系數(shù)參考表1.2取0.1。故求得履帶與地面之間的滾動(dòng)阻力約為80N；行駛時(shí)的坡度阻力約為450N。表1.2履帶式機(jī)器行走阻力系數(shù)表Table1.2Walkingresistancecoefficienttableofcrawlermachine路面情況行走阻力系數(shù)附著系數(shù)磚石路面0.050.60～0.80干土路面0.070.80～0.90沙土路面0.100.60～0.70泥土路面0.10～0.150.50～0.60開(kāi)墾的田地0.10～0.120.70～0.90凍結(jié)路面0.03～0.040.20利用土槽試驗(yàn)臺(tái)和應(yīng)力采集分析系統(tǒng)，模擬馬鈴薯中耕培土?xí)r的工作狀態(tài)，測(cè)得在工作速度（1m/s）下培土器最大工作阻力約為250N，其原理如下：試驗(yàn)臺(tái)車通過(guò)導(dǎo)軌在土槽上方運(yùn)動(dòng)，其速度可通過(guò)電機(jī)控制。后方掛接培土器，將其入土深度調(diào)節(jié)為最大中耕深度，培土器工作阻力F作用于培土器鏟柄上，使得鏟柄受到彎矩作用，將電阻式應(yīng)變片粘貼在培土器鏟柄上，可測(cè)得兩測(cè)量點(diǎn)之間的應(yīng)變差，測(cè)量信號(hào)經(jīng)屏蔽電纜線傳遞給智能采集儀。通過(guò)式2-16可求得培土器工作阻力F：F=?ε?l式中：F—培土器工作阻力，N；△ε—鏟柄上兩點(diǎn)間的應(yīng)變差，με；△l—鏟柄上兩點(diǎn)間的高度差，m；E—培土器鏟柄材料的彈性模量，N/m2；W—培土器鏟柄材料的抗彎截面系數(shù)，m3。采集過(guò)程如圖1.28所示，采集到的最大應(yīng)變信號(hào)（即最大工作阻力）如圖1.29所示。圖1.28土槽試驗(yàn)臺(tái)Figure1.28Soilchanneltestbench圖1.29應(yīng)變信號(hào)曲線Figure1.29Strainsignalcurve根據(jù)前文計(jì)算結(jié)果，將=80N；=450N；=250N，帶入