水稻旋耕灭茬机总体结构设计

经济技术学院本科生毕业设计·本设计属于自身独立完成并顺利完成答辩，具有很高的可靠性，绝对不弄虚作假，设计内容真实可靠，内含设计说明书、图纸、动画演示等，需要图纸和设计详细电子档的加QQ：3103064563，旨在共同进步，寻求共同提高！！！！毕业论文论文题目水稻旋耕灭茬机总体结构设计姓名00000000学号000000000院系经济技术学院专业机械设计及其自动化经济技术学院本科生毕业设计·指导教师00000000职称教授中国·合肥二〇一五年五月水稻旋耕灭茬机总体结构设计作者：0000000指导老师：0000000经济技术学院机制（2）班摘要：机械旋耕灭茬技术是对传统的耕作技术——机械翻、耙、压耕作模式的重大改革。它是利用旋耕机、灭茬机、联合整地机与其配套的拖拉机所进行的一次性耕地作业技术。现在对于地上秸秆的还田技术已经趋于成熟。但对于根茬，尤其是对玉米根茬的处理。依然是困扰广大农民的一大难题。旋耕灭茬机总体及侧边传动装置设计，来源于生产实际。本设计主要是在普通卧式旋耕机的基础上改进设计,使之既能旋耕又能灭荐，以实现一机多用。设计的主要内容为：总体方案从确定、灭茬状态总装配图，设计侧边或中间齿轮传动装置及刀辊轴。通过改进设计，增加刀辊轴的转速和转向。在工作时，通过适当的拆卸和改装，就可实现不同功能的作业，以达到一机多能的目的。旋耕灭茬积及总体侧边转动装置的设计解决了现有旋耕机只能旋耕不能灭茬而灭茬机又只能灭茬不能旋耕的问题。经济技术学院本科生毕业设计·关键词：灭茬机；旋耕机；侧边传动装置；变化组装经济技术学院本科生毕业设计·目录第一章绪论………………………………………………………………11.1旋耕灭茬机理论和意义……………………………………11.2旋耕灭茬机现状……………………………………………2第二章旋耕灭茬机总体方案的确定……………………………………42.1旋耕灭茬机总体方案的拟定………………………………42.2旋耕灭茬机总体传动方案的选择…………………………42.3方案对比选择………………………………………………72.4本章小结……………………………………………………7第三章旋耕灭茬机总体运动计算…………………………………………83.1旋耕灭茬机总体传动………………………………………83.2旋耕灭茬机总体动力计算…………………………………83.3旋耕灭茬机总体动力分配…………………………………93.4本章小结……………………………………………………11第四章主要零件的强度校核………………………………………………124.1直齿圆柱齿轮的强度计算……………………………………124.2轴的选择及计算………………………………………………224.3轴的选择………………………………………………………314.4本章小结………………………………………………………33结论……………………………………………………………………………34参考文献………………………………………………………………………35致谢……………………………………………………………………………36经济技术学院本科生毕业设计·11绪论1.1旋耕灭茬机理论和意义旋耕灭茬机主要来源于农业生产和环境的需要。水稻在成熟后经由收割机收割，收割机自身的切槽器会把水稻茎秆部分切碎，但留下的根茬难以处理由于现在保护环境国家全面禁止秸秆焚烧，这样留下根茬就难以处理，如若不处理将会给来年的耕种带来问题，近些年来我国大力发展农业机械化育秧工厂得到国家大力支持，所以很多地区采用插秧机进行插秧这样大大提高生产效益，可是水稻留下的根茬却在插秧机插秧时带来问题，因为插秧机对于农田的平整度有较高的要求，水稻残留的根茬却阻碍了插秧机的秧刀，影响插秧效果。另一方面我国土壤底部形成了坚硬的犁底层，加之多年不施用农家肥，以及大量使用化肥和农药，造成了土壤的污染。致使我国土地的有机质逐年下降，农作物减产或产量不稳。不利于可持续农业和生态农业的发展。而根茬还田是土壤有机质的主要来源之一，对于调节土壤有机质的平衡，改善土壤腐殖质的组成状况和建立良好的农业生态系统都具有重要的理论和现实意义。机械旋耕灭茬技术是对传统的耕作技术——机械翻、耙、压耕作模式的重大改革。它是利用旋耕机、灭茬机、联合整地机与其配套的拖拉机所进行的一次性耕地作业技术。现在对于地上秸秆的还田技术已经趋于成熟。但对于根茬，尤其是对水稻根茬的处理,依然是困扰广大农民的一大难题。水稻作为我国主要粮食作物。种植范围广，产量大，水稻根茬的茎秆直径约3-5mm,留茬高度约35-150mm，主根地表下沉深度40～60mm，各层的次生根和根须在地表下呈灯笼状分布。结实的根茬位于耕作层中，直接进行旋耕碎土作业时，根茬难以切断，而且易缠绕旋耕机刀轴；据资料显示：水稻根茬干物质中有机质含量高达75％～85％，养料丰富。其中含氮0．75％、磷0．60％、钾0．9％。若每公顷还田的根茬干物质为80-100kg，则相当于施含5％的优质农家肥2t。可增产粮食2.6KG。这样带来的经济和环境效益显而易见。20世纪80年代末以来。我国农机工作者在引进国外农业科研成果的基础上自主研究开发出多种类型的秸秆还田机。这类机械多利用高速旋转的甩刀逆向切断茎秆，茎秆不断撞击罩板，并多次受到切割破碎，碎茎秆在刀辊上部甩出。水稻秸秆粗而脆，刚度较强，粉碎这类秸秆采用打击与切割相结合的方式。目前大多数水稻秸秆粉碎机的甩刀都采用斜切式L型，利用滑切作用可以减少30％～40％的切割阻力。对于细软的小麦秸秆，采用有支承切割较好，且刀刃要求锋利。锤爪式甩刀主要用于大中型粉碎机具上。单一的根茬处理是将大田作物的根茬粉碎后直接均匀混拌于100mm的耕层中，达到播前整地要求，这种处理也称灭茬作业。根茬处理复合作业是指在碎茬的同时完经济技术学院本科生毕业设计·2成其他作业要求，如粉碎地上秸秆、播种等。由于复合作业能减少拖拉机对土壤的压实和动力消耗，降低用地使用成本，因而应用更加广泛。现有的各种机具按作业模式可大致分为灭茬机、旋耕机、旋耕灭茬机、以及平整地机等。1.2旋耕灭茬机现状我国部分地区已推广的水稻秸秆及根茬粉碎还田技术是将地上秸秆粉碎，再用旋耕机深旋翻，将碎秸秆和残茬翻埋到土层中。在破茬作业中，旋耕机的深旋翻是为了使土壤能完全掩埋秸秆，但根茬并未完全被切碎，一部分根须与土壤粘附在一起的根茬翻到地表，反而增加了播种作业的难度。这不符合生产的需要，由于碎茬和碎土对刀轴转速、刀片形状的要求不同，故旋耕灭茬机具应采用双刀轴旋转作业。前轴刀片破碎根茬，深度50mm(约水稻主根地下深度)；后轴刀片旋耕碎土，并对部分根茬2次破碎，深度100～120mm。双刀轴确能满足茬和土的不同切碎要求．但结构相对较为复杂。正转旋耕灭茬机由于受到旋转方向及结构的限制，覆盖性能差。试验表明：当秸秆留茬为300～400mm时，正转旋耕灭茬机作业后的植被覆盖率仅为40％。这给秸秆还田的新农艺带来了不良影响，致使许多农户放火烧秸，造成大量有机肥的浪费。反转旋耕灭茬机是近年来投入使用的一种新机具，其刀辊旋转方向与拖拉机驱动轮旋转方向相反，从耕底层将留茬和土壤一起通过刀辊和罩壳间隙抛向后方，经挡草栅栏分离后，留茬的绝大部分在栅栏前落地，被击碎的土块通过栅栏碰到罩壳后再覆盖在留茬上，达到埋茬的目的。同时土块按上粗下细的顺序依次覆盖在留茬上，分层显著，透气性好，并且不扰乱土层，满足农艺要求。因此今后的旋耕灭茬机械应向双轴、反转的复合作业机械方向发展。我国与大中型拖拉机配套的旋耕灭茬机，与手扶拖拉机与小四轮拖拉配合使用，旋耕机在南方水稻生产机械化应用中已占95％的比例，北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋耕机械。近年来，我国北方进行种植业结构调整，大力推行旱改水，水稻种植面积迅速增加，扩大了对旋耕机械的市场需求。旋耕灭茬机的发展至今已有150多年的历史，最初在英、美国家由3-4kW内燃机驱动，主要用于庭园耕作，直到L型旋耕刀研制成功后，旋耕机才进入大田作业。20世纪初，日本从欧洲引进旱田旋耕机后，经过大量的试验研究工作，研制出适用于水田耕作要求的弯刀，解决了刀齿和刀轴的缠草问题，旋耕机得到了迅速发展。旋耕灭茬机可与70-110马力)级各型号拖拉机配套。在一台主机上只需拆装少量零部件，就能进行旋耕、灭茬、条播、化肥深施等多种农田作业。该机具主要适用于埋青、秸杆还田式在大中型联合收割机作业后的稻麦高留茬的田块上进行反转灭茬、正转旋耕、三麦条播、与半精量播种、化肥深施等多种农田作业。经济技术学院本科生毕业设计·3我在本设计中研究旋耕机的主要内容：(1)参与总体方案设计，绘制灭茬机工作总图,设计左右支臂、第二动力轴及有关轴承座等。(2)拖拉机佩带旋耕机灭茬机作业,使用1～3档前进速度，其中旋耕机灭茬时使用1～2档，旋耕时使用3档；(3)刀棍转速:正转:200r/min左右(旋耕)400～500r/min(破垡)反转:200r/min左右(埋青灭茬)(4)最大设计耕深14cm，根据同类旋耕机类比，设计宽幅为1.6～1.7m。(5)本旋耕机采用齿轮传动而非皮带传动，齿轮传动动力传递效率高，动力损失小，传动平稳，经久耐用。皮带传动皮带易损坏，传递效率低，经济性较差。故使用齿轮传递力。本课题拟解决的问题是通过改进设计，增加刀辊轴的转速和转向。在工作时，通过适当的拆卸和改装，就可实现不同功能的作业，以达到一机多能的目的。当需要旋耕时，采用200r/min左右的正旋作业；当需要破垡和水田耕整时，采用500r/min左右的正旋作业；当需要埋青和灭茬时，采用200r/min左右的反旋作业；本课题的实现解决了现有旋耕机只能旋耕不能灭茬而灭茬机又只能灭茬不能旋耕的问题。经济技术学院本科生毕业设计·42旋耕灭茬机总体方案的确定2.1旋耕灭茬机总体传动方案的拟定旋耕灭荐机状态动力为久保田M854拖拉机，动力由拖拉机动力输出，轴经一对圆锥齿轮和侧边圆柱齿轮带动。设计的旋耕灭茬方案满足如下性能、性质参数要求如下：①刀轴转速：正转：200r/min左右（旋耕）500r/min左右（破垡）反转：200r/min左右（埋青灭茬）②设计耕深14cm（最大设计耕深）③工作幅宽1.6m④技术：（1）旋耕灭茬机与拖拉机采用三点悬挂联接，作业时万向传动轴偏置角度不得大于15°，田间过埂刀端离地高度150～250mm，此时万向传动轴角度不得大于30°。切断动力后，旋耕灭茬机最大提升高度达刀端离地250mm以上。（2）要求旋耕、灭茬作业能覆盖拖拉机轮辙，当幅宽小于拖拉机轮距外缘时，可采用偏配置。（3）要求结构简单可靠，保证各项性能指标。（4）设计时考虑加工工艺性和装配工艺性，尽量使用标准件、通用件，以降低制造成本。2.2旋耕灭茬机总传动方案的选择为了使设计的施耕机既能满足多项指标，又能结构合理，造价低，在市场上具有一定的先进性为此拟定二套方案对此进行分析：方案1经济技术学院本科生毕业设计·5图2.1传动方案一正转动力由拖拉机动力输出轴经一对圆锥齿和一组四级齿轮带动刀轴旋耕，此种方案的工作特色：最后一级动力由中间齿轮传动，两边由侧板支撑，高低档转速通过拨挡实现，正反转通过调整圆锥齿轮的啮合方向来实现。（此方法的对称性较好，刚性高，强度高。但在中间齿轮的底下会出现漏耕土壤的现象，但需要增加一个部件才能解决此现象）采用拔档变速，操作较为方便，但结构复杂，造价高。（见图2.1图2.2）图2.2传动方案一反转经济技术学院本科生毕业设计·6方案2图2.3传动方案二正转图2.4传动方案二反转动力从拖拉机输出轴输出，经一对圆锥齿轮和一组圆柱齿轮传动带动刀轴旋耕，第二轴到刀轴的传动用侧边齿轮箱来实现，正反转的实现通过调整圆锥齿轮的啮合方向，高低速的实现通过对调侧齿轮箱的高低速齿轮方向，图2.3为正转，图2.4为反转。2.3方案对比选择经济技术学院本科生毕业设计·7方案1、两端平衡，受力匀称，刚性好，但在中间齿轮的底下出现漏耕土壤，需增设其它部件以耕除漏耕土壤，采用拨挡变速，操作较好方便，但结构比较复杂，