机械设计制造及其自动化毕业论文锤片式玉米秸秆粉碎还田机机械结构的设计.doc

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1、目录第一章 绪论11.1 玉米在我国的分布概况11.2 玉米秸秆处理利用现状11.3 焚烧和粉碎还田的比较11.4 国内外秸秆还田技术发展现状21.5 秸秆还田机具种类及优缺点21.6 秸秆还田机的工作原理21.7 本次毕业设计的设计任务及目的意义3第二章 玉米秸秆还田机的工作原理及总体结构设计42.1 传动方案的确定：42.2 秸秆还田机的总体方案设计图：42.3 锤爪式刀片的选择：52.3.1 刀片的材料选择及其热处理：52.3.2 刀片的排列方式：52.3.3 刀片结构简图：6第三章 还田机结构设计及相关计算73.1 拖拉机选型73.2 主要工作部件设计计算93.2.1 传动比分配：93

2、.2.2 功率分配103.2.3 转矩计算103.3 锥齿轮的设计计算103.3.1 齿面接触疲劳强度计算：103.3.2 分度圆直径的确定：113.3.3 确定传动主要尺寸123.3.4 齿根弯曲疲劳强度计算123.4 箱体的设计133.5 皮带轮的设计计算143.5.1 定V带型号和带轮直径143.5.2 计算带长143.5.3 求中心距和包角143.5.4 求带根数153.5.5 求轴上载荷153.5.6 带轮153.6 主动轮轴的设计计算163.6.1 初步确定最小直径163.6.2 拟定轴的装配方案163.6.3 轴上零件的周向定位173.6.4 确定轴上圆角、倒角尺寸173.6.5

3、 轴的强度校核173.7 从动轮轴的设计203.7.1 计算最小直径203.7.2 拟定轴的装配方案：213.7.3 轴上零件的周向定位213.7.4 确定轴上圆角、倒角尺寸213.7.5 轴的强度校核213.8 刀轴的设计253.8.1 初步确定轴的最小直径253.8.2 刀轴的校核26第四章 总结与心得体会30参考文献31致 谢33锤片式玉米秸秆还田机机械结构设计 摘 要 保护性耕作技术是全球农业技术发展的必然趋势，秸秆还田技术是机械化保护性耕作中的一项关键技术。 在农忙期间，使用机械化的秸秆还田技术可以使耕作的更为高效化，同时有力推动机械化还田技术可以避免由于秸秆焚烧而带来的一系列环境污

4、染。本文所研制的秸秆还田机功率消耗小，粉碎率高，适合小规模的秸秆粉碎还田。在对秸秆粉碎还田基本理论分析的基础上，得出了玉米秸秆还田机总体结构设计方案。采用卧式结构主要由悬挂装置、变速箱、秸秆粉碎机构、等组成。拖拉机输出动力经万向节传递给变速箱，变速箱一轴经齿轮、带轮两级增速后，带动粉碎刀辊工作，粉碎刀辊带动刀轴进行秸秆粉碎达到秸秆粉碎还田的目的。关键词：保护性耕作；灭茬；秸秆还田机；碎茬刀The design of Counters-field set deviceABSTRACTConservation tillage technology is the global development

5、 trend of agricultural technologies, The smashed straw technology is one essential technology of the mechanized protection cultivation, the use of strawmechanization of farming can be more efficient while strong impetus to the mechanization to fields to avoid burning the straw brought about a series

6、 of environmental pollution, this paper developed the power consumption of a small straw machine, crushing rate, suitable for smashed crushed straw . On the basic of studying the elementary theory of smashing strawthe integral structure design plan of multi-function machine was introduced. The machi

7、ne is mainly composed of system gearbox mission system stalk-soil returning roller, rotary tiller roller, and depth limit roller. Power is transmitted from the tractor shaft to the power output gearbox. One shaft of the gearbox is acceleratedby both bevel gears and strap transmission. And then it dr

8、ives the stalksmashing knives revolving quickly. Another is moved by the bevel gears and strap wheel to drive the rotary tiller working.Crushing knife roller drive the knife shaft to straw crushing straw crushing returning . Key words：Conservation tillage,stubble ,The straw returned machine,Round kn

9、ife 第一章 绪论1.1 玉米在我国的分布概况我国是世界上第二号玉米生产大国，年产量亿余吨，占世界总产量的20%;同时，我国也是玉米的头号消费大国，消费量的90%以上靠国内生产。中国的玉米种植面积有3亿亩左右。分布在约24个省、市、自治区。其中黑龙江、吉林、辽宁、河北、山东、山西、河南、陕西、四川、贵州、云南、广西等是主省、区。2011年，玉米单产提高，收购价格攀升，玉米平均种植收益率超过40%。在未来的几年中，预计产区玉米种植面积还将会以2.9%的增幅稳中扩大。由此可见，科学合理的处理好玉米秸秆有着十分重要的意义。1.2 玉米秸秆处理利用现状通过上网搜集资料和走访学校附近玉米种植农户了解到

10、，我国玉米种植户处理玉米秸秆大致采用以下法：(1) 采用最方便的焚烧处理，虽然各地严格禁止，但是屡禁不止。(2) 还田处理，也比较方便，有些地方会有一定的还田补贴，金额不定，但要补充一定的氮肥，否则会造成土壤碳氮比失衡，引起病害、虫害、烧根及土壤过虚。(3) 当作燃料，多地有一些秸秆发电厂项目，但这些项目一般可行性差，电厂建设，秸秆的收购、运输、贮藏、防火及燃烧技术都是个难题。家庭燃料，用炤的家庭越来越少了，消耗量越来越少，几近灭绝。(4) 秸秆饲草，正在成为新兴产业，它走的是多级利用，长期发展，商品化、市场化运营模式，发展前景不错。趁着秸秆含水量较高的时候做成厌氧发酵饲草，可长期保存，可以用

11、于反刍动物饲养，秸秆干燥以后做成干草捆，也可以利用，已备不时之需，需要附近有较大规模的牛、羊养殖，长途运输物流成本是个问题。1.3 焚烧和粉碎还田的比较大量的秸秆用焚烧的方式还田，导致大量有机物不能回到农田，使农田生态系统的物质循环遭到破坏。另外，燃烧秸秆产生的烟雾不仅造成环境污染，同时还将土壤表层的部分生物直接致死，而土壤生物对土壤的改良及土壤肥力的形成具有重要的影响。玉米秸秆直接还田首先可以改善土壤的物理状况，使土壤容重下降，孔隙度增加，增加土土壤的通透性。其次，直接还田可以增加土壤有机质类养分含量，也可以明显改善土壤酶的活性。玉米秸秆含有多种营养元素，是重要的有机肥源，是提高土壤有机质含

12、量、培肥地力的有效措施。因此，玉米秸秆还田是农田土壤物质生物循环中的一个重要环节，是合理利用资源，减少环境污染，培肥地力的重要措施，应大力提倡。1.4 国内外秸秆还田技术发展现状 世界上农业发达的国家大都非常重视土地的用养结合和发展生态农业，秸秆还田和农家肥占施肥总量的2/3。在美国，秸秆还田十分普遍，不但玉米小麦等秸秆大量还田，而且像大豆、番茄等秸秆也尽量还田。据美国农业部统计，美国每年生产的作物秸秆4.5亿吨，秸秆还田量占秸秆生产的68%，对保持美国的土壤和土壤肥力起着十分重要的作用。英国秸秆直接还田量则占其生产量的73%。日本微生物学家研究出了一种秸秆分解菌技术，用于种植业、环保领域，可

13、以用于秸秆肥的制作，达到秸秆还田的目的，具有良好的经济效益和社会效益。目前已在全世界20多个国家应用。目前我国农作物秸秆用于还田的很少，大部分地区由于没有采取有效的还田措施，导致耕地连年种植不得休闲，土壤有效成分得不到及时补充，土壤有机质含量逐年下降，全国平均只有1.5%，不到美国土壤有机质平均含量的一半，农业生产处于重用轻养的掠夺式经营状态。同时由于化肥施用量逐年增大，我国占世界7%的耕地，化肥用量占世界施用化肥总量的27%，导致土壤板结，地力衰退，造成农作物营养不良和病虫害多的严重后果。因此，秸秆还田技术具有很大的发展潜力。1.5 秸秆还田机具种类及优缺点目前,市面上销售的秸秆还田机有三种

14、类型:弯刀式、锤片式、直刀式。弯刀式采用高锰钢制造,优点是对比较脆的秸秆粉碎效果比较好,但怕石头,碰上石头易损坏。按功能可分为两种,一是具备旋耕功能的,一种是普通型。有旋耕功能的在粉碎秸秆时更精细一些,而且连同作物的根部挖出来一同粉碎,这样在犁地和播种时就更方便多了,不会有留下的杂物,影响机械化作业,但价格要高一些。锤片式采用铸钢制造,适用于玉米和棉花等强度比较大的秸秆的粉碎。其优点是：锤爪数量少，锤爪磨损后可以焊接，使用维修费用低。高速旋转的锤瓜，在机壳内形成负压腔，可将拖拉机压倒的秸秆捡起、粉碎。缺点是：动力消耗大，工作效率低。秸秆韧性大时，粉碎质量差，给耕整地和小麦播种带来困难。直刀式采

15、用高锰钢制造,其优点是：由于直刀数量多，采用剪切方式粉碎秸秆，故动力消耗小，工作效率高，秸秆切碎质量好，方便土地耕整和播种作业。缺点是：刀片磨损后更换成本高，刀片丢失或损坏后，同一刀轴上的刀片要求重量差小，一般不大于10克。1.6 秸秆还田机的工作原理弯刀式还田机机组工作时，拖拉机的动力经万向节传给变速箱，通过变速机构的增速，使刀轴上的弯刀高速旋转，产生很高的转速和动能将秸秆切断打入机壳内，并和机壳上的定刀一起对秸秆进行多次打击、撕裂、搓揉，直至将秸秆粉碎，碎秸秆在气流和离心力的作用下，沿机壳内壁均匀抛洒在田间。锤片式还田机机组工作时，拖拉机动力经万向节传递到齿轮箱，齿轮箱输出轴带动皮带轮，经

16、两级增速，使粉碎滚简带动锤爪高速旋转，搅动玉米秸秆进入折线型机壳，受到锤爪、机壳定刀的剪切、锤击、撕拉、切碎后，抛送到还田机后沿，洒落田间。直刀式还田机机组工作时，拖拉机动力经万向节传到齿轮箱，再经皮带二级增速，带动刀轴和刀轴上的刀片离速旋转，在喂入口负压的辅助作用下，秸秆被喂入机壳，并与喂入口的第一排定刀相遇，受到第一次剪切，当秸秆沿机壳内壁流到粉碎刀与后定刀的间隙时，又一次受到剪切，得到进一步粉碎，最后被气流均匀的抛洒在田间。刀片采用优质合金钢制成，刃口焊接耐磨合金，具有较高的硬度且耐磨。刀轴经过动平衡试验，采用螺旋线分布刀片，工作平稳，振动小。1.7 本次毕业设计的设计任务及目的意义我国

17、作为一个农业大国，对于田间作业趋于机械化是一个必然的发展过程，它可以节约劳动力和提高经济效益。在北方玉米是一种常见的农作物，过去由于认识上、政策上及经济上的原因，基本上农民都是在收获以后直接将秸秆焚烧，这样不仅造成了资源的浪费，还污染了环境，随着科技的发展，生态农业是现代农业的发展方向，作为宝贵资源的秸秆，也开始了被重新利用，而秸秆直接还田就是其中的主要途径之一。本次毕业设计是在学院资深老师的指导下，为了更科学合理的处理玉米秸秆而展开课题，利用机械方法将秸秆粉碎还田，通过对机架、悬挂机构、机壳、皮带传动系统、传动齿轮箱、粉碎滚筒等机构的设计，从而达到高效合理处理大量玉米秸秆的目的。将秸秆粉碎后

18、，铺撒在地里有许多作用：(1) 秸秆还田补充土壤养分。(2) 秸秆还田促进微生物的活动，改善土壤的理化性状。(3) 可以减少化肥的使用量，从而改善环境。(4) 还可以改善农业生态环境。这样不仅可以从分利用资源，还可以改善我们生活的环境。因此，秸秆粉碎还田对于我国向着生态农业的发展有着极其重要的意义，另外，通过本次的毕业设计，可以对我们大学四年所学知识进行一次全面的考核，是对我们以后走上工作岗位，进行科学研究基本功的训练，可以培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文打下良好的基础。第二章 玉米秸秆还田机的工作原理及总体结构设计2.1 传动方案的确定：本文所设

19、计的秸秆还田机采用的中间传动，利用变速箱将拖拉机输出轴的输出功率自碎茬机中间轴传递到刀轴并进行碎茬还田，满足所需要的性能要求。机具主要由刀辊、刀具、中间齿轮传动箱、张紧轮、机架以及一些挡板悬挂部件等组成。本机刀具为锥爪型的刀片，其特点是刀片质量大，转动惯量也比较大、打击性能好，粉碎主要以打击和切割相结合为主。机器工作时需承受较大的冲击载荷，并且带动刀具旋转的刀辊需要很高的转速，因此采用单级齿轮减速装置。在传动装置方面有两套方案：第一种：减速装置采用斜齿轮单级减速器，传动装置采用带传动。第二种：减速装置采用斜齿轮单级减速器，传动装置采用链传动。玉米秸秆粉碎机在工作中，由于地况影响，会受到各种不稳

20、定因素的影响。在高速作业时，链传动不如带传动平稳，不宜在载荷变化很大的急促反向的传动中应用。带传动能缓和载荷冲击，运行平稳，无噪声，制造和安装精度不像啮合传动那样严格，过载时将引起带在带轮上打滑，因此可防止其他零件的损坏，也可增加带长以适应中心距较大的工作条件。因此，本机器采用带传动来实现作业要求。2.2 秸秆还田机的总体方案设计图：如图1所示：锤片式还田机机组工作时，拖拉机动力经万向节传递到齿轮箱，齿轮箱输出轴带动皮带轮，经两级增速，使粉碎滚简带动锤爪高速旋转，搅动玉米秸秆进入折线型机壳，受到锤爪、机壳定刀的剪切、锤击、撕拉、切碎后，抛送到还田机后沿，洒落田间。 图1总体方案图1-锤爪 2-

21、刀辊 3-小皮带轮 4-张紧轮 5-大皮带轮 6-轴承端盖 7-大锥齿轮 8-万向节传动轴 9-轴承 10-小锥齿轮 11-减速箱体 12-平衡轮2.3 锤爪式刀片的选择：2.3.1 刀片的材料选择及其热处理：考虑刀片经常与泥土地、秸秆等磨擦，工作条件极其恶劣，所以选材要好，要求有较强的耐 磨性和较强的抗冲击韧性。本机选 用20CrMnTi，热处理工艺：将刀片加热至880900。c,再保温10分钟。然后用10%的NaCl水溶液淬火，最后在180-200。C回火2小时，可达到3.16ha/g的耐磨性和290J/cm以上的抗冲击韧性。2.3.2 刀片的排列方式：刀片的排列方式对于秸秆是至关重要的，

22、合理的排列方式不仅能使还田机粉碎质量提高，而且还可以是还田机平衡性能好，减轻还田机的震动。目前大多数秸秆还田机采用加配重块的方法解决振动问题，这样不仅制造烦琐，而且配重块加入后不同程度的影响粉碎质量，而甩刀的排列有单螺线排列，双螺线排列，星形排列，对称排列几种，不管哪种排列均应满足：(1)刀轴受力均匀，径向受力平衡。(2)相邻两刀片径向夹角要大。单双螺线排列有一个共同的弊病，即在粉碎过程中秸秆测向移动现象严重，使还田机有“一头沉”现象。根据以上几种排列方式的利弊得出一种新的排列方法均力免震法。排列方式如图2所示：图2 刀的排列示意图特点是：（1）刀轴受力均匀 （2）刀轴旋转时不震动，无需加配重

23、块。2.3.3 刀片结构简图：如图3所示：锤片采用铸钢制造,适用于玉米和棉花等强度比较大的秸秆的粉碎。其优点是：锤爪数量少，锤爪磨损后可以焊接，使用维修费用低。高速旋转的锤瓜，在机壳内形成负压腔，可将拖拉机压倒的秸秆捡起、粉碎。图3刀片结构简图第三章 还田机结构设计及相关计算3.1 拖拉机选型还田机型号为4JS-150型，整机结构形式为三点悬挂式，为一般小型农场作业的机器，其工作面积和工作量都不是很大，查农机具选型及使用与维修附表9，并参照山东大丰机械有限公司的4JH-150型秸秆还田机参数，确定本机的设计参数。表1是山东大丰机械有限公司的4JH-150型秸秆还田机参数：表1 4JH-150型

24、秸秆还田机参数4JH-1.5秸秆粉碎长度合格率:92%整机结构形式：悬挂式轮廓间平均留茬高度：75毫米外形尺寸：1800x1350x1060秸秆抛撒不均匀度：20%配套动力：36.7千瓦的拖拉机纯生产率：0.30.8公顷/小时整机重量：450千克作业幅宽：1500毫米锤爪数量：10个表2 4JS-150型还田机参数项目设计值外形尺寸（长x宽x高）(mm)2050x1600x700工作幅宽（mm）1500滚筒回转直径（cm）14粉碎机构总安装刀数（个）10粉碎转速（r/min）2000配套动力(KW)35.3 根据以上数据，查小型农机具选购使用维护指南，选用上海-50型拖拉机。其具体参数如表3所

25、示：表3 上海-50型拖拉机参数型号SH500发动机型号495A,495A-33标定功率/转速（千瓦/转/分钟）35.3/2000燃油消耗率（克/千瓦.小时）246.2最大牵引力（干牛顿）14.7标定牵引力（干牛顿）9.8最大提升力（干牛顿）8拖载质量（千克）5000前进速度（千米/小时）6 Speeds:2.15-26.86倒退速度（千米/小时）2 Speeds:2.84-11.35动力输出轴转速（转/分钟）540/1000;766总长（毫米）3250总宽（常用轮距）（毫米）1690至驾驶室顶高（毫米）2325至排气管顶高（毫米）2300至方向盘高（毫米）1565前轮距（毫米）1313(No

26、rmal),1413,1513后轮距（毫米）1350(Normal),1392,1502地隙（毫米）400(Below Oil Sump)轴距（毫米）1900结构质量（千克）1860前轮胎规格6.00-16后轮胎规格12,4/11-28;11-28(High Lug)前轮配重（千克）80后轮配重（千克）360耕深调节力、位及高度调节离合器型式半独立双作用式制动器型式盘式转向系形式机械式双拉杆3.2 主要工作部件设计计算3.2.1 传动比分配：拖拉机输出轴转速：刀轴的工作转速为：2000r/min 所以总转动比：， 取，则，3.2.2 功率分配查机械传动设计手册上册表1-1-1得：联轴器效率联=

27、0.98，轴承效率轴承=0.98，齿轮效率齿轮=0.96，带的效率带=0.97。拖拉机输出功率：一轴输出功率：二轴输出功率：三轴输出功率：3.2.3 转矩计算拖拉机输出转矩： 一轴输出转矩：二轴输出转矩：三轴输出转矩：3.3 锥齿轮的设计计算考虑到锥齿轮所受载荷较大，所以采用硬齿面闭式传动，齿轮热处理工艺查机械设计第四版选用渗碳淬火，材料都选用20CrMnTi，其力学性能如下：抗拉强度，屈服极限，齿面硬度为5662HRC。3.3.1 齿面接触疲劳强度计算：齿数Z和精度等级：取， 查机械设计表12.5选用7级精度 查表12.6，动力齿轮传动的最大圆周速度8m/s。使用寿命系数:查机械设计表12.

28、9，=1.5x1.1=1.65动载系数:查机械设计图12.9，=1.15齿间载荷分配系数:查机械设计表12.10，估计当量齿数: ，端面重合度： （直齿圆锥齿轮=0）重合度系数：齿向载荷分布系数：由表12.20，取载荷系数K：转矩弹性系数：（表12.12），节点区域系数（图12.16）接触疲劳极限：，（图12.17c）接触最小安全系数：（表12.14）接触寿命系数：（图12.18）许用接触应力：3.3.2 分度圆直径的确定：（查表12.16得）验算圆周速度：平均分度圆直径： 动力齿轮圆周速度：，（与估计值相近）圆周力：齿宽：3.3.3 确定传动主要尺寸大端模数：，查表12.3，取m=6mm实际

29、大端分度圆直径：，锥距：齿宽 ：,取b=27mm3.3.4 齿根弯曲疲劳强度计算齿形系数： 由图12.30得 ,应力修正系数:由图12.31得 ,重合度系数 ：齿间载荷分配系数：由表12.10（7级精度）载荷系数K：弯曲疲劳极限：由图12.23c得 弯曲最小安全系数：由表12.14得弯曲寿命系数 : 由图12.24得尺寸系数:由图12.25得许用弯曲应力 : 验算：轮的基本参数如表4所示：表4 齿轮的基本参数小齿轮大齿轮节锥角（分度圆锥角）大端分度圆直径114240锥距132.85132.85齿宽2727齿顶高66齿根高7.27.23.4 箱体的设计箱座壁厚或、分别为小大锥齿轮大端直径，、分别

30、为小大锥齿轮大端平均直径，故取箱盖凸缘厚度：箱座凸缘厚度：箱底座凸缘厚度：地脚螺钉数目：，取n=4地脚螺钉直径：轴承旁连接螺栓直径：箱盖与箱座连接螺栓直径：连接螺栓的间距：150mm200mm,取150mm轴承端盖螺钉直径：窥视孔盖螺钉直径：定位销直径：大齿轮顶圆与内箱壁距离：，取大齿轮断面到内箱壁距离：，取轴承端盖外径：，3.5 皮带轮的设计计算3.5.1 定V带型号和带轮直径工作情况系数：由表11.5得，计算功率：,查图11.15，带型号选C型，查表11.6，小带轮直径大带轮直径：，取3.5.2 计算带长，中心距：由, 得，初取a=650mm 带长：，查图11.4得基准长度3.5.3 求中

31、心距和包角中心距：由公式11.3得 小轮包角：3.5.4 求带根数带速：，传动比带根数：，取Z=5单根普通V带所能传递的功率（表11.8），包角系数（表11.7）长度系数：（表11.12），单根普通V带时传动功率的增量（表11.10）3.5.5 求轴上载荷张紧力：（由表11.4知，带的质量q=0.3kg/s）轴上载荷：3.5.6 带轮由，查机械零件设计手册表3.5-14，小带轮选用幅板式，幅板厚度为14mm，型号为A型，孔径d=40mm，由表3.5-12确定其相关参数如下：，H=12.5，大带轮选用椭圆幅轮，辐条数为4，型号为A型，孔径，其相关参数如下：，H=12.5，3.6 主动轮轴的设计计

32、算3.6.1 初步确定最小直径由机械设计手册表3.13-1，轴材料选为45钢，调质处理，其硬度为217255HB，抗拉强度极限，屈服极限弯曲疲劳极限，扭转疲劳极限由于,，查机械设计表16.2，C=112最小直径：单键增大3%，故最小直径，输入轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径，为了使所选的轴的直径与联轴器孔径相适应，故需要同时选择联轴器的型号。联轴器的计算转矩,查机械设计表3.12-2得，,故按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械零件设计手册表3.12-6，选用HLL型带制动轮弹性柱销联轴器，型号为HLL8，半联轴器孔直径，长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度，故取最小直径为60mm3.

33、6.2 拟定轴的装配方案根据轴向定位要求确定轴的各段直径如图4所示：下面确定各段长度：初选滚动轴承：因为轴承同时受轴向力和径向力，并且以径向载荷为主，故选用单列圆锥滚子轴承，参照，查机械设计实用手册表6-1-54，选用代号为30315的轴承，dxDxT=75x160x40,取与齿轮配合处轴直径为85mm，齿轮距箱体内壁之间距离为40mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一定距离S,取S=5mm，故与齿轮配合处轴长度为27+40+5=72mm，轴承端盖总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴添加润滑脂的要求，取端盖外端面与联轴器右端距离为30mm，故轴承端盖处轴长度

34、为50mm。图4 主动轮轴3.6.3 轴上零件的周向定位齿轮、万向节与轴均采用平键连接，查机械零件设计手册表3.2-5万向节与轴连接的平键选为：bxh=18x11，L=50mm齿轮与轴连接的平键选为：bxh=22x14，L=63mm同时为了保证齿轮与轴配合有良好的中性，故选择齿轮与轴毂与轴的配合为3.6.4 确定轴上圆角、倒角尺寸参照机械设计第四版，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为R=1.2mm3.6.5 轴的强度校核由前面计算知：大齿轮平均分度圆直径，转矩圆周力径向力轴向力其水平面和垂直面的受力分别如图5和图6分析所示：图5 水平面受力图图6 垂直面受力图计算支承反力： 根据静平衡条件分别

35、求水平和垂直反力：水平面弯矩计算：垂直面弯矩计算：合成弯矩：扭矩为：，因此，其所受弯矩、扭矩图分别如图7、图8所示：图7 水平面弯矩和扭矩图8 垂直面弯矩和扭矩按弯扭合成应力校核轴的硬度：在进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险断面）的强度，查机械设计表16.3，扭转切应力为脉动循环变应力，取轴的计算应力：,W为抗扭截面模量，查机械设计附表7得：，所以轴的计算应力，故安全。3.7 从动轮轴的设计3.7.1 计算最小直径,，最小直径，输出轴的最小直径是安装小齿轮外轴的直径，由于大带轮孔径为40mm，故取d=40mm3.7.2 拟定轴的装配方案：取与大带轮配合处轴的直径为45m

36、m，同理参照d=40mm，查机械零件设计手册表6-7，选取代号为30211的单列圆锥滚子轴承，,故与轴承配合处轴径为55mm，取两轴承处轴肩直径为65mm，取与小锥齿轮配合处轴的直径为45mm由带轮设计部分知：大带轮L=80mm，轴承宽度为22.75mm，参照齿轮齿宽，确定轴各段长度如图9所示：:图9 从动轮轴3.7.3 轴上零件的周向定位齿轮、大带轮与轴均采用平键连接，查机械零件设计手册表3.2-5大带轮与轴连接的平键选为：bxh=12x8，L=50mm齿轮与轴连接的平键选为：bxh=14x9，L=36mm同时为了保证齿轮与轴配合有良好的中性，故选择齿轮与轴毂与轴的配合为3.7.4 确定轴上

37、圆角、倒角尺寸参照机械设计第四版，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为R=1.2mm3.7.5 轴的强度校核由前面计算知：小齿轮平均分度圆直径，转矩圆周力径向力轴向力其水平面和垂直面的受力分别如图10、图11分析所示：图10 水平面受力图图11 垂直面受力图计算支承反力： 根据静平衡条件分别求水平和垂直反力：水平面弯矩计算：垂直面弯矩计算：合成弯矩：扭矩为，其弯矩、扭矩图分别如图12、图13所示：图12 水平面弯矩、扭矩图图13 垂直面弯矩、扭矩图按弯扭合成应力校核轴的强度，同样取所以轴的计算应力为：故安全。3.8 刀轴的设计3.8.1 初步确定轴的最小直径左轴头的设计材料选为45钢，调质处理，

38、,输出轴上的功率,转速，转矩小带轮的轮毂B=80mm，参照小带轮数据，取d=75mm,滚筒回转直径为140mm，选取0基本标准精度级的单列圆锥滚子轴承，代号为30318，因此左轴头及其尺寸如14图所示：图14 左刀轴头右轴头的设计： 初步估算最小直径：由于最小直径处与轴承连接，故d=90mm，具体尺寸如图15所示：图15 右刀轴头3.8.2 刀轴的校核,还田机在工作的时候，影响其力矩的主要因素有土壤状况，刀片结构，机组行进速度以及转速等的影响，而且刀片的排列方式的不同，刀轴受到的力矩也是不断变化的。为了方便计算，刀轴强度的校核按照经验方法进行确定，如图16所示，粉碎阻力Q在刀轴的均布载荷，其中

39、，即刀片阻力作用点的平均半径r与刀辊的旋转半径R的关系是0.9倍的关系。 图16刀轴受力图由下式通过计算可以得出虽然每个刀片的位置，安装方向不同，但是可以把其力学模型进行简化以方便分析，如17图所示：图17 刀轴受力示意图本机中设计的刀片数量为10，其中两端刀片距离支撑点A，B的距离分别为30mm和28mm，中间刀片间的距离为100mm，将这10个刀片依次编号为1到10，假设第i个刀片作用于刀轴时，A和B两支撑点受力为 截面所受的弯矩为分析上面的式子，可以得出：刀轴在水平和垂直方向的弯矩都是两段线性方程，并且都在x=L位置取得最大值为 对该式求最大值，当 处，M取得最大值，最大值为，危险断面的

40、合成弯矩弯矩图如图18所示：图18 刀轴弯矩扭矩图 抗弯截面模量： 依第三强度理论，有= 轴的计算应力为 显然根据强度的校核，刀轴是安全的第四章 总结与心得体会本次的秸秆还田机设计中，通过导师对工作原理的讲解，我首先进行了总体方案的选择和设计。其次，进行具体的设计计算，包括减速器及箱体，带的选型，带轮的设计和输入输出轴，刀轴的设计。最后，对所设计的各个部件进行了校核，以确保其强度满足要求，并完成零件图和总装图的绘制。以上工作完成后，经导师耐心指导后对论文排版。随着毕业设计的做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是充实并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，

41、去图书馆查阅相关手册和文献，在设计的进程中，我将大学所学课本都重读了一遍，对大学所学专业课做了一个系统的复习。同时，随着一个个难题在导师的指导和自己的努力下被攻克下来，我也切身的体会到了毕业设计实践性，综合性，探索性，应用性的特点，因此，我很感激能有这么一个机会，让我有了一次全方位的锻炼。在这段苦乐参半的日子里，当然也有过迷茫，在做本次毕业设计的初期，由于没有设计经验，觉得无从下手，后来经过导师的指导，我的设计渐渐有了头绪，通过查阅资料，逐渐确立了系统方案，经过两个月的奋战，我终于完成了所有打字，绘图和排版的工作量时，虽然感觉很累，但看着电脑屏幕上的毕业设计稿时心里是甜的，因为这次毕业设计的制

42、作过程是我的一次再学习，再提高的过程，在论文中我充分利用大学所学的知识，让我对我所学的知识有了进一步巩固和提高，在整个设计过程中，我学到了新知识、增长了见识，今后的日子里，我要不断地充实自己，永远保持如这一段时间向上积极的态度。这次做毕业设计的经历将会使我终身受益，我感受到做毕业设计是一个很严谨的过程，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。希望这次的经历能激励我在以后的工作中做得更好！参考文献1江耕华 胡来瑢 陈启松机械传动设计手册煤炭工业出版社1982.122刘鸿文材料力学高等教育出版社2009.34宣邱怀 郭可谦 吴宗泽机械设计第

43、四版 高等教育出版社19976孙恒 陈作模 葛文杰 机械原理 第七版 高等教育出版社 2006.57刘俊龙 廖仁文 机械设计课程设计第二版 机械工业出版社 1996.78孔凌嘉 张春林 机械基础综合课程设计北京理工大学出版社 2004.69吴宗泽 机械设计实用手册第二版 化学工业出版社2003.610杨黎明 黄凯 李恩至 陈仕贤 机械零件设计手册国防工业出版社 1986.1211 陈敏 刘晓叙 AutoCAD机械设计绘图应用教程M.重庆大学出版社，2008.212 刘品 李哲机械精度设计与检测基础（第六版）M.哈尔滨工业大学出版社 2009，813 大连理工大学工程图学教研室机械制图（第六版）

44、M. 高等教育出版社,2007.714 龚桂义 潘沛霖 陈秀 严国良 机械设计课程设计图册（第三版）M.高等教育出版社，1989.515 陈敏 刘晓叙 AutoCAD机械设计绘图应用教程M.重庆大学出版社，2008.216 农业机械设计手册（上册）M.中国农业科学技术出版社,2007.517 李宝筏农用机械学M.中国农业出版社，200318 谢宇峰 许剑平 李存斌 邢璐露 国内外耕作机械的现状及发展趋势J. 农机化研究，2009.219 杨福增 杜白石机械设计习题集（第八次修订）西北农林科技大学机械与电子工程学院.2007年.20 谭秀山 毕建杰 刘建栋 叶宝兴玉米种植方式的发展趋势山东农业科学,2010,5:57-59.21 李竞超 张元禄根茬粉碎还田技术及其机具的研究与应用J.农机化研究 , 1992 (1):28 - 33.22杨文钰 王兰英 作物秸秆还田的现状与展望J.四川农业大学学报,1999,17(2):21121623吕兴达 论发展机械化秸秆还田的对策山西农机学术版,2000,2(14)：53N54致 谢四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次