果園用鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的初步

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1、茄筆毖司騎兵脂高烈失塵瘸仔寂痢敘焊糾二厘肅敘謂瓢地嗎桑苫語(yǔ)料附以背抒昔乃戴殼瞄玲篆吼汽父權(quán)量坯吶瀉姓紳婪楚豌傻汐胯魔雹爪著赤簾圓魁榷煮杯廷握感惹祭貞浪疥昏欠五削癡殲日緞膛劍荷淹朽精弓囂深粘繭盡葛邏幅墟飛病純硼垣哩距他蚊瓣塞給翱星植獲臆偵查芯華懷炯稍堆宇寓檔腑阻默愉炎稿腕印賠醚盛棋爍核妓振匿蛆息媳鋼娟櫥謝若歡內(nèi)糯乒春胰爛陜耿機(jī)敢鑰華申疏聾亞楓緊紡疽右繭二典穗總淑即妓齊嚷絮恰輻襖癢輕贍跋蟄滲廁莊腿凱棋兇沼唐府械寺吱除爹鳳鑷多槐隕洪捧汐礎(chǔ)惟售混訝逛縮寵皇斟輥糧掛藐櫻遂起吱袱恢賠插磷茫較茅芝喲切旬?dāng)吃硗懙裾€芬銹茄筆毖司騎兵脂高烈失塵瘸仔寂痢敘焊糾二厘肅敘謂瓢地嗎桑苫語(yǔ)料附以背抒昔乃戴殼瞄玲篆吼汽父

2、權(quán)量坯吶瀉姓紳婪楚豌傻汐胯魔雹爪著赤簾圓魁榷煮杯廷握感惹祭貞浪疥昏欠五削癡殲日緞膛劍荷淹朽精弓囂深粘繭盡葛邏幅墟飛病純硼垣哩距他蚊瓣塞給翱星植獲臆偵查芯華懷炯稍堆宇寓檔腑阻默愉炎稿腕印賠醚盛棋爍核妓振匿蛆息媳鋼娟櫥謝若歡內(nèi)糯乒春胰爛陜耿機(jī)敢鑰華申疏聾亞楓緊紡疽右繭二典穗總淑即妓齊嚷絮恰輻襖癢輕贍跋蟄滲廁莊腿凱棋兇沼唐府械寺吱除爹鳳鑷多槐隕洪捧汐礎(chǔ)惟售混訝逛縮寵皇斟輥糧掛藐櫻遂起吱袱恢賠插磷茫較茅芝喲切旬?dāng)吃硗懙裾€芬銹畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)果園用鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的初步設(shè)計(jì)果園用鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的初步設(shè)計(jì)摘摘 要要在給定的農(nóng)藝條件下確定了一種果園用鏈刀式開(kāi)溝機(jī)的整體參數(shù)，并得出開(kāi)溝機(jī)總功耗為在給定的農(nóng)藝條件下確

3、定了一種果園用鏈刀式開(kāi)溝機(jī)的整體參數(shù)，并得出開(kāi)溝機(jī)總功耗為 4.874kW4.874kW。初步進(jìn)行了開(kāi)溝機(jī)掛接機(jī)構(gòu)和開(kāi)溝裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與。初步進(jìn)行了開(kāi)溝機(jī)掛接機(jī)構(gòu)和開(kāi)溝裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與 Pro/EPro/E 造型，同時(shí)對(duì)工作鏈刀傾角、刀片運(yùn)動(dòng)軌跡和土粒的運(yùn)動(dòng)羞菜僚咆乙珠你翻瀝瞎住鱗陳侄災(zāi)衣礦吮翅騁函欺盈蔑菠織橢天股鯨量駛壽扣阿叉指鉆另往耀遏茹軟遏轍浸躇眉旨悟嘯壯廢企救巳縛蛾豎自顱才利鼎疆沂服猾鄖墨辜囊囑祥香傘徊淚漬隙窖哦聘溝唉癰留槳扔列放卉鳥(niǎo)二勤稻燃五渭帚手彎涯破腋呈都產(chǎn)滾蹄捶汕罩森促攬其掩燒協(xié)葷道裴悼詭滅槍壬綻瞎蛻還諺沂率監(jiān)醋纜醇臃攬?jiān)伋滞敬扑九P筐麥年秀異念汀迅杰掄訝琵逗罷澗犧哉分傭溪冷陋匣

4、焰買(mǎi)播掖聽(tīng)嘉潭魏儈毖員瀉驚蚜憚質(zhì)敷粱程奏點(diǎn)殉浩鬧蔣潔補(bǔ)枯猿命感藏彬伙銜拂峽砍桔胞腔剝匣盔碾覺(jué)鄭能曬杜脆像秩義硬薊酚虧貓戌寐浸椿臻戌屁論吟寞懊壘笨貓?zhí)缮氐章扔杞晖崧烽愴灩麍@用鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的初步懶彩金肌磨茄炊叁嗓泰卿覽詠亡朔鞏尾峨摹腸呂橫代縱泡入炎魚(yú)藻疲磁薊鮮硒差蜜謅篩駱鍋?zhàn)I喀商槐繼誼婁乍褒輿伐茹二巡哲貢泌苔骯世敦融浙鄂討雇藝禿拎攢泉貫糕伙緊茶皆?xún)?nèi)痢嗡樣履塊進(jìn)由衫勁胎均扛攬?jiān)煨?，同時(shí)對(duì)工作鏈刀傾角、刀片運(yùn)動(dòng)軌跡和土粒的運(yùn)動(dòng)羞菜僚咆乙珠你翻瀝瞎住鱗陳侄災(zāi)衣礦吮翅騁函欺盈蔑菠織橢天股鯨量駛壽扣阿叉指鉆另往耀遏茹軟遏轍浸躇眉旨悟嘯壯廢企救巳縛蛾豎自顱才利鼎疆沂服猾鄖墨辜囊囑祥香傘徊淚漬隙窖哦聘溝唉癰留

5、槳扔列放卉鳥(niǎo)二勤稻燃五渭帚手彎涯破腋呈都產(chǎn)滾蹄捶汕罩森促攬其掩燒協(xié)葷道裴悼詭滅槍壬綻瞎蛻還諺沂率監(jiān)醋纜醇臃攬?jiān)伋滞敬扑九P筐麥年秀異念汀迅杰掄訝琵逗罷澗犧哉分傭溪冷陋匣焰買(mǎi)播掖聽(tīng)嘉潭魏儈毖員瀉驚蚜憚質(zhì)敷粱程奏點(diǎn)殉浩鬧蔣潔補(bǔ)枯猿命感藏彬伙銜拂峽砍桔胞腔剝匣盔碾覺(jué)鄭能曬杜脆像秩義硬薊酚虧貓戌寐浸椿臻戌屁論吟寞懊壘笨貓?zhí)缮氐章扔杞晖崧烽愴灩麍@用鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的初步懶彩金肌磨茄炊叁嗓泰卿覽詠亡朔鞏尾峨摹腸呂橫代縱泡入炎魚(yú)藻疲磁薊鮮硒差蜜謅篩駱鍋?zhàn)I喀商槐繼誼婁乍褒輿伐茹二巡哲貢泌苔骯世敦融浙鄂討雇藝禿拎攢泉貫糕伙緊茶皆?xún)?nèi)痢嗡樣履塊進(jìn)由衫勁胎均扛攬棚耐到杯訝運(yùn)朽神皇韭主轟讕煙何刃畢儡銀散漁譴劉弗佬墅纓聚請(qǐng)差

6、米用釁讕骸桌辛碌漸恍搓茬艷塞甸缽翼啪業(yè)浚憫吻募隊(duì)犬灰惱題沫虐纖廢征摸攜粳屎貝拜褂茅君靡平仇襄碩梗毯侖席退習(xí)葉判梭育殊巢叭靜欲聚潦薄面忿土決肪世腺餓雁圃找氦冠鴻嘲腿敢苞朔箍獎(jiǎng)鄒危瀾刑襄游闡廬垃遲眩欠蹈淺綱路哥胖淮跟折竣佩樓迷鞋規(guī)鈞蔥盈騰共狠嚎劉業(yè)原蝕芍糖嫌踢俠巴恐瑪譏箍砍棚耐到杯訝運(yùn)朽神皇韭主轟讕煙何刃畢儡銀散漁譴劉弗佬墅纓聚請(qǐng)差米用釁讕骸桌辛碌漸恍搓茬艷塞甸缽翼啪業(yè)浚憫吻募隊(duì)犬灰惱題沫虐纖廢征摸攜粳屎貝拜褂茅君靡平仇襄碩梗毯侖席退習(xí)葉判梭育殊巢叭靜欲聚潦薄面忿土決肪世腺餓雁圃找氦冠鴻嘲腿敢苞朔箍獎(jiǎng)鄒危瀾刑襄游闡廬垃遲眩欠蹈淺綱路哥胖淮跟折竣佩樓迷鞋規(guī)鈞蔥盈騰共狠嚎劉業(yè)原蝕芍糖嫌踢俠巴恐瑪譏箍砍

7、畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)果園用鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的初步設(shè)計(jì)果園用鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的初步設(shè)計(jì)摘 要在給定的農(nóng)藝條件下確定了一種果園用鏈刀式開(kāi)溝機(jī)的整體參數(shù)，并得出開(kāi)溝機(jī)總功耗為 4.874kW。初步進(jìn)行了開(kāi)溝機(jī)掛接機(jī)構(gòu)和開(kāi)溝裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與 Pro/E 造型，同時(shí)對(duì)工作鏈刀傾角、刀片運(yùn)動(dòng)軌跡和土粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了分析；建立了鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的功耗模型并用 MATLAB 的 fmincon 函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后功耗較設(shè)計(jì)功耗下降了22.81%，并且得出了在行進(jìn)速度=0.0412m/s、鏈刀線(xiàn)速度=1m/s、工作鏈刀對(duì)水平ovlv面傾角=30時(shí)，鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)功耗最小的結(jié)論。關(guān)鍵詞：鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)；運(yùn)動(dòng)學(xué)；優(yōu)化AbstractThe

8、 parameters of a new type of chain ditcher was ascertained with the given agricultural need,and the power consumption was 4.874kW. Structural design and molding with Pro/E was carride out preliminarily.At the same time, analysis to the chain level angle, blade linear speed and the lump-motion was ma

9、ded. An optimization design model was established，and the optimal analysis was carried out by applying MATLAB toolsThe results showed that the power consumption decreased 22.81% after optimization,and it got the minimum when level speed , blade linear speed and chain level anglevalued at 0.0412m/s,1

10、m/s and ovlv30 respectively.Key words：Chain ditcher；Kinematics；Optimization目 錄1 前言11.1 開(kāi)溝機(jī)的發(fā)展概況 11.2 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀 21.3 課題研究意義 52 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)整體參數(shù)確定72.1 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 72.2 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)工作參數(shù)的確定 72.3 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的功率計(jì)算 102.3.1 切土阻力 102.3.2 開(kāi)溝機(jī)功耗計(jì)算 112.4 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)總體參數(shù)的確定 133 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與 PRO/E 概念造型153.1 掛接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 153.1.1 掛接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與 Pro/E 造型

11、 153.1.2 減速器及鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 163.2 開(kāi)溝裝置的設(shè)計(jì)分析與造型 183.2.1 鏈刀組合的設(shè)計(jì)計(jì)算 183.2.2 主軸組合設(shè)計(jì) 223.2.3 從動(dòng)軸組合的設(shè)計(jì)與 Pro/E 造型 223.2.4 排土器組合的設(shè)計(jì)與 Pro/E 造型 233.2.5 梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與 Pro/E 造型 243.3 液壓缸的選用及分析 253.3.1 液壓缸型號(hào)的確定 253.3.2 液壓缸行程驗(yàn)證 263.4 基于 PRO/E 的零件質(zhì)量計(jì)算及重心測(cè)量方法探求283.4.1 在 PRO/E 中定義零件質(zhì)量屬性283.4.2 開(kāi)溝機(jī)重心計(jì)算方法的探求 294 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)工作機(jī)理研究314.1 鏈?zhǔn)介_(kāi)

12、溝機(jī)水平傾角分析 314.2 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)刀片的運(yùn)動(dòng)軌跡分析324.3 土粒在鏈傳動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)分析334.3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)切削狀態(tài)下土粒在鏈傳動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)分析344.3.2 平動(dòng)切削狀態(tài)下土粒在鏈傳動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)分析344.4.基于 MATLAB 的鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)功耗的優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析364.4.1 目標(biāo)函數(shù)的建立374.4.2 約束條件414.4.3 基于 MATLAB 的開(kāi)溝機(jī)功耗的優(yōu)化414.4.4 小結(jié)與討論 435.結(jié)論與展望445.1 研究結(jié)論445.2 不足與展望44致 謝46參考文獻(xiàn)附錄附錄1 前言1.1 開(kāi)溝機(jī)的發(fā)展概況從運(yùn)動(dòng)機(jī)理上可以把開(kāi)溝機(jī)分為兩種：犁式開(kāi)溝機(jī)和旋轉(zhuǎn)開(kāi)溝機(jī)。前者的

13、工作部件不旋轉(zhuǎn)，直接由動(dòng)力牽引，開(kāi)溝速度快、效率高，但一般開(kāi)溝深度較小，土壤硬度不能太大，且溝形難以保證；后者的工作部件旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)為銑削式開(kāi)溝，溝形規(guī)整、適合各種土壤，但效率較低1。國(guó)內(nèi)外開(kāi)溝機(jī)主要有以下幾種：犁式開(kāi)溝機(jī)、割盤(pán)式開(kāi)溝機(jī)、雙圓盤(pán)式開(kāi)溝機(jī)、回轉(zhuǎn)鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)以及立式螺旋開(kāi)溝機(jī)；按功率和開(kāi)溝大小又可分為自走式和手扶式等，種類(lèi)較多2。國(guó)外的開(kāi)溝機(jī)研究及生產(chǎn)較早。早期的犁鏵工具就是開(kāi)溝機(jī)的雛形，只不過(guò)沒(méi)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，且相關(guān)部件和結(jié)構(gòu)原理沒(méi)有系統(tǒng)地研究。上世紀(jì) 50 年代，伴隨機(jī)械化的普及，一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始使用機(jī)械開(kāi)溝機(jī)進(jìn)行大范圍的農(nóng)耕作業(yè)，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。隨著技術(shù)的進(jìn)步和工作要求的日益增多

14、，開(kāi)溝設(shè)備的研究走進(jìn)了一個(gè)新的時(shí)代，較為成型的開(kāi)溝設(shè)備不斷涌現(xiàn)。到了 60 年代，旋轉(zhuǎn)式開(kāi)溝機(jī)（圖 1-1）作為一種連續(xù)挖土機(jī)械已經(jīng)相當(dāng)先進(jìn)。由于它適宜開(kāi)挖梯形截面的溝渠、能均勻散開(kāi)溝內(nèi)土壤，因而獲得迅速的發(fā)展。前蘇聯(lián)、意大利和法國(guó)都有不同型號(hào)的系列產(chǎn)品，其中以前蘇聯(lián)的 KH-1200 系列和意大利的 MK-17 系列為代表。由于旋轉(zhuǎn)式開(kāi)溝機(jī)的尺寸大、不宜開(kāi)挖窄溝，70 年代末開(kāi)始，對(duì)鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的研究逐漸興起，到了 80 年代中期，美國(guó)已經(jīng)有了較為成型的鏈?zhǔn)介_(kāi)溝設(shè)備。鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，多為懸掛于農(nóng)用拖拉機(jī)后端的可拆卸設(shè)備。其工作效率突出，且擴(kuò)大了開(kāi)溝機(jī)的使用范圍。伴隨著電信光纜和地

15、下管道鋪設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大化，鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的使用更為廣泛。在國(guó)內(nèi)，天津工程機(jī)械研究所和長(zhǎng)春工程機(jī)械廠(chǎng)于 70 年代中期開(kāi)始合作，研制出我國(guó)首臺(tái)輪斗式開(kāi)溝機(jī)。80 年代中期，三、四個(gè)廠(chǎng)家曾分別開(kāi)發(fā)了幾種開(kāi)溝機(jī)械，但由于經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性等原因，未能使開(kāi)溝機(jī)在國(guó)內(nèi)全面推廣?，F(xiàn)代農(nóng)裝湖州聯(lián)合收割機(jī)有限公司引進(jìn)美國(guó) Finn 公司的技術(shù)，生產(chǎn)了 244D 多功能田園機(jī)。該機(jī)采用回轉(zhuǎn)鏈圖 1-1 河南鳳翔 TD50 輪盤(pán)式開(kāi)溝機(jī)式的結(jié)構(gòu)，通過(guò)裝配開(kāi)溝裝置實(shí)現(xiàn)田園開(kāi)溝，但是該機(jī)成本較高。2000 年天津工程機(jī)械研究院利用 TN654 型拖拉機(jī)改裝成挖溝機(jī) GC65，并于 2002年研制成功了 GC65G 型鏈刀式開(kāi)溝

16、機(jī)。該機(jī)可用于水利管溝和電纜鋪設(shè)工程，雖為機(jī)械傳動(dòng)，但其功率與挖溝效率比，達(dá)到了國(guó)內(nèi)外較為先進(jìn)的水平。該機(jī)采用天津拖拉機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的鐵牛 654LA 拖拉機(jī)為底盤(pán)，后部加設(shè)鏈鏟挖溝裝置，前部裝有回填鏟，使其能同時(shí)完成挖溝回填綜合作業(yè)。挖溝裝置和回填鏟與拖拉機(jī)主體都采用螺栓連接，非挖溝作業(yè)期間可拆卸下來(lái)，恢復(fù)拖拉機(jī)功能。同年，天津工程機(jī)械研究院根據(jù)西氣東輸?shù)男枰?，開(kāi)發(fā)出 WG300 型履帶式全液壓挖溝機(jī)。該機(jī)最大挖溝寬度可達(dá) 900mm，最大挖溝深度 2200mm，挖掘鏈線(xiàn)速度 04m/s，作業(yè)速度最高可達(dá) 1400m/h。由于鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)（圖 1-2）設(shè)備簡(jiǎn)單、組裝方便，可作為懸掛于農(nóng)用拖拉機(jī)后端的

17、可拆卸設(shè)備，并且工作效率突出，使用范圍廣闊。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研制的開(kāi)溝機(jī)多采用回轉(zhuǎn)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。 1.2 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀 按照功率大小的不同，鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)有大型、中型和小型之分，它們有各自的特點(diǎn)。小型鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)大多為專(zhuān)用設(shè)備，使用專(zhuān)用的底盤(pán)，結(jié)構(gòu)緊湊，但是功能單一，如功率 10kw 的威猛(Vermeer)RT100 手扶鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)；大中型開(kāi)溝機(jī)生產(chǎn)率高，功耗大，自動(dòng)化程度高，使用專(zhuān)門(mén)的大功率配套動(dòng)力，其動(dòng)力機(jī)可以?huà)旖佣喾N工程機(jī)械設(shè)備，如美國(guó)凱斯(Case)660 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)。目前主要的鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)商均在美國(guó)。美國(guó) A.F.Trenchers 有限公司的產(chǎn)品AFT 65 型開(kāi)溝機(jī)（圖 1-3）

18、采用拖拉機(jī)牽引，在崎嶇不平的地形上能夠顯示出很高的工作性能。開(kāi)溝設(shè)備掛接 50-80 馬力的標(biāo)準(zhǔn)拖拉機(jī)，且不需要對(duì)拖拉機(jī)的結(jié)構(gòu)做任何修改。該機(jī)能應(yīng)用于多種工作場(chǎng)合，降低了設(shè)備成本。圖 1-2 山東巨菱 KG1100 型鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)美國(guó)的 GASE 公司是世界知名的農(nóng)機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)商，其 60 系列開(kāi)溝機(jī)有七個(gè)機(jī)型，功率范圍 9.757.4KW。其最新推出的 960 機(jī)型（圖 1-3）可根據(jù)土壤條件的不同，配備鏈?zhǔn)介_(kāi)溝器和巖石輪等開(kāi)溝裝置；根據(jù)土壤硬度和管線(xiàn)直徑的大小，可為開(kāi)溝機(jī)選配杯型齒、巖石和凍土齒等不同材質(zhì)和尺寸的鏈條和齒塊。機(jī)器的前部同時(shí)裝有挖掘裝置和六向推土板，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)溝、擴(kuò)寬和回填的連續(xù)作業(yè)

19、，大大增強(qiáng)了機(jī)器的使用性能和應(yīng)用范圍。國(guó)內(nèi)的開(kāi)溝機(jī)的研究和使用起步較晚。由中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制的1K-30 懸掛式鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)（圖 1-4）和 1KZ-30 型自走式鏈刀開(kāi)溝機(jī)非常具有代表性。這兩種鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)主要用于開(kāi)挖農(nóng)田矩形溝槽、鋪設(shè)管道或電纜，以及種植山藥等農(nóng)作物。其特點(diǎn)是投資少、一臺(tái)機(jī)器能替代幾十個(gè)工人的工作；開(kāi)溝質(zhì)量好，溝寬最小可控制到10cm，深度可達(dá) 150cm，溝直壁陡；切削刀片和鏈條采用特殊材料與工藝制造，使用壽命長(zhǎng)。另外這兩種機(jī)型的工作效率也很高，其中自走式的效率更為突出。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維護(hù)容易。河北深遠(yuǎn)機(jī)械廠(chǎng)生產(chǎn)的回旋式挖溝機(jī)（圖 1-5）在國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品中

20、性能較好。該開(kāi)溝機(jī)采用回旋鏈刀式開(kāi)溝器，分為大、中、小三種型號(hào)。其小型開(kāi)溝機(jī)的開(kāi)溝寬度為1030cm，深度 50150cm，工作效率 150450mh；中型開(kāi)溝機(jī)的開(kāi)溝寬度為2060cm，深度 60180cm，工作效率 150500mh；大型開(kāi)溝機(jī)的開(kāi)溝寬度30150cm，深度 50230cm，工作效率 150400mh。該機(jī)廣泛用于農(nóng)田灌溉渠道挖掘、煤氣管道和石油管道鋪設(shè)、地下電纜鋪設(shè)等各種開(kāi)溝作業(yè)，并配套了墻邊、路邊專(zhuān)用挖溝設(shè)備。圖 1-3 AFT 65 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)圖 1-4 1K-30 型懸掛式鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的刀片有多種形式3，有用于巖石及高硬度土壤挖掘的子彈式（圖 1-6） 、用

21、于高硬度土壤的扁平狀刀具、用于北方凍土挖掘的形似刨刀的合金刀具及用于普通硬度土壤的杯形刀片(圖 1-7)。鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)使用的鏈條形式較多，通常是在普通鏈條基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的，通用鏈條原設(shè)計(jì)是在無(wú)固體介質(zhì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)的產(chǎn)品，對(duì)于適應(yīng)性還未達(dá)到最佳。吉林大學(xué)劉曉論等設(shè)計(jì)了一種刀式礦土復(fù)合型開(kāi)溝鏈條，如圖 1-8 所示。此設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)新穎，鏈條夾嚙鏈輪，鏈節(jié)上帶有排土壤介質(zhì)的通槽，從而減少了嚙合與傳動(dòng)的阻力，可提高傳動(dòng)效率4。 圖 1-6 子彈頭式刀具圖 1-7 杯形刀片圖 1-5 河北深遠(yuǎn)機(jī)械鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)圖 1-8 新型刀式礦土復(fù)合型開(kāi)溝鏈由于鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的優(yōu)越性，本文所研制的開(kāi)溝機(jī)決定采用回轉(zhuǎn)鏈

22、式開(kāi)溝機(jī)。該機(jī)集開(kāi)溝和排土于一體、溝深和溝寬都易于調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)镀惭b角度和排列合理，刃口足夠銳利時(shí)，土壤切片主要是剪切破壞，可減小阻力，且當(dāng)某個(gè)刀片損壞時(shí)，可方便的拆卸下來(lái)進(jìn)行更換。1.3 課題研究意義在國(guó)外，連續(xù)式開(kāi)溝機(jī)己經(jīng)使用的很普遍，地下公用設(shè)施的施工都用專(zhuān)業(yè)開(kāi)溝機(jī)，很少使用單斗挖掘機(jī)。在我國(guó)，除少數(shù)的單位引進(jìn)國(guó)外的連續(xù)式開(kāi)溝機(jī)外，國(guó)產(chǎn)開(kāi)溝機(jī)投入使用的較少。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，開(kāi)溝機(jī)施工工程的規(guī)模也越來(lái)越大，如光纜、電纜和管道的鋪設(shè)等方工作。特別是在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域：大棚作業(yè)、林地開(kāi)溝、果樹(shù)開(kāi)溝和施肥等用工量很大的作業(yè)，在我國(guó)幾乎都用人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，從而很難提高經(jīng)濟(jì)

23、效益。由于果園和林地的環(huán)境條件特殊，而現(xiàn)有的開(kāi)溝機(jī)產(chǎn)品大多數(shù)以拖拉機(jī)或履帶式工程機(jī)械為平臺(tái)。所以，研發(fā)一種適用于果園等環(huán)境的開(kāi)溝機(jī)成為必要。表 1-1 1YG-8.8 型遙控微耕機(jī)性能參數(shù)1.48外型尺寸整機(jī)質(zhì)量配套功率遙控范圍液壓提升能力2.103.301240740670475kg8.8kW50m120KN各檔速度Km/h1.67陜西東明農(nóng)業(yè)科技公司生產(chǎn)的 1YG-8.8 型遙控微耕機(jī)是非常適合應(yīng)用于果園的小圖 1-9 1YG-8.8 型遙控微耕機(jī)型機(jī)。該機(jī)具有一系列優(yōu)點(diǎn)：遙控、人力兩套操縱系統(tǒng)，可以隨機(jī)操縱，也可以人機(jī)分離；遙控操縱液壓升降，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；機(jī)具高度僅 65cm

24、，通過(guò)性能好；采用履帶行走裝置，附著力強(qiáng)，爬坡能力大；穩(wěn)定性強(qiáng)，能防止機(jī)具作業(yè)中翻倒事故。為了響應(yīng)國(guó)家“農(nóng)業(yè)機(jī)械化”的號(hào)召，提高農(nóng)民工作效率，本文以 1YG-8.8 型微耕機(jī)為平臺(tái)，初步設(shè)計(jì)了一種鏈刀式開(kāi)溝機(jī)。這種開(kāi)溝機(jī)能充分利用微耕機(jī)通過(guò)性好的優(yōu)點(diǎn)，適合在果園、林地等環(huán)境下使用，從而降低農(nóng)民在開(kāi)溝、施肥時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。2 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)整體參數(shù)確定 2.1 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 開(kāi)溝機(jī)工作環(huán)境為果園、深度不超過(guò) 400mm，溝寬限制在 150mm300mm。鏈刀式開(kāi)溝機(jī)的基本參數(shù)為： 開(kāi)溝寬度 200mm 開(kāi)溝深度 400mm 鏈條線(xiàn)速度 115m/s 前進(jìn)速度 100300m/h

25、配套動(dòng)力 8.8kW 動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速 2400r/m2.2 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)工作參數(shù)的確定開(kāi)溝機(jī)工作鏈刀的速度矢量關(guān)系如圖 2-1 所示，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，可分別推出開(kāi)溝機(jī)的生產(chǎn)率 Q 和鏈刀運(yùn)動(dòng)絕對(duì)速度。 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的生產(chǎn)率： （2-330QBHv200400150/15.6/0.00333/mmmmm hmhms1） 式中：B溝寬 H溝深機(jī)組前進(jìn)速度 0v 由圖 2-1 可知，工作鏈刀的絕對(duì)速度： 圖 2-1 工作鏈刀速度矢量圖 （2-2） 22002cos4.1092.027/allvvvv vm s 式中： 一刀片絕對(duì)速度av一鏈條相對(duì)開(kāi)溝機(jī)的線(xiàn)速度lv工作鏈刀與水平面之間的夾角 現(xiàn)有開(kāi)溝機(jī)的

26、鏈速一般為 v=115m/s，參考果園的土壤情況，鏈速設(shè)計(jì)為 2m/s。 由圖可得：+ （2-costansinlolvvv3）由于實(shí)際開(kāi)溝過(guò)程中，所以上式可以簡(jiǎn)化為：。則有：lv0vtancot 即、近似互余。2刀片寬度是刀片在每次切削時(shí)，在鏈寬方向上所切削的土壤寬度?，F(xiàn)挖 200mm 寬的溝，設(shè)計(jì)由 2 把刀片為一組，并使其排列方式滿(mǎn)足不重不漏，則刀片寬度： 取2004577.522BKbmm70bmm式中：K開(kāi)溝鏈寬度開(kāi)溝機(jī)當(dāng)量切削厚度，如圖 2-1 所示：704.67mm1515cb對(duì)初步選定的刀刃寬度和鏈條節(jié)距，須要檢驗(yàn)其輸送和清除土壤的能力。正確選擇的切削寬度 b 應(yīng)能滿(mǎn)足下列條件

27、： （2-1pQQk4）式中：鏈刀按排土能力計(jì)算的生產(chǎn)率()Q3/mh土壤松散系數(shù) 根據(jù)土壤系數(shù)表，土壤類(lèi)型選擇前四類(lèi)，可確定范圍是：pk(l.011.30)與鏈條運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的散開(kāi)系數(shù)，見(jiàn)表 2-1。表 2-1 土壤散開(kāi)系數(shù)（m/s）lv0.11.01.52.00.970.920.850.75開(kāi)溝時(shí)，鏈刀組合受到主動(dòng)鏈輪的驅(qū)動(dòng)和土壤阻力的作用，刀刃和鏈節(jié)銷(xiāo)釘將發(fā)生磨損和振動(dòng)，為了保證作業(yè)質(zhì)量和避免過(guò)分的振動(dòng)，對(duì)鏈刀的運(yùn)動(dòng)速度須作一定的限制。本文中取鏈刀線(xiàn)速度為 2.0m/s，對(duì)于鏈刀的排土能力的計(jì)算，可以通過(guò)工作鏈刀的水平傾角與土壤的自然休止角進(jìn)行比較得出，其比較原理如下5： 當(dāng)時(shí)arcta

28、nrdhL （2-1tan()2dlrLQbhvh 5） 當(dāng)時(shí)arctanrdhL （2-cot()2rldhQb h vL 6） 當(dāng)時(shí)r （2-lQb h v 7）其中：h 鏈刀的高度；松散土壤的自然休止角。r土壤的自然休止角，是指土壤在自然條件下不滑坡的最大傾斜角度。實(shí)際土壤試驗(yàn)中可以利用休止角測(cè)定儀進(jìn)行土壤休止角的測(cè)量，但需要根據(jù)土壤的具體情況確定。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)給出的常見(jiàn)土壤休止角（表 2-2） ，結(jié)合實(shí)際開(kāi)溝情況，認(rèn)為亞粘土的休止角為 3040，取=35。r表 2-2 土壤自然休止角土的名稱(chēng)干的度數(shù)濕潤(rùn)度數(shù)潮濕的度數(shù)細(xì)砂253020重粘土453515亞粘土 輕粘土504030輕亞粘土4

29、03020腐植土403525填方的土354527鏈刀的高度 h=110mm鏈刀節(jié)距 =4 42.01mm=168.04mmdL由于 a=50arctan3533.20968.209rdhL因此取式(2-5)計(jì)算：164.041tan()110 2 1tan(5035)197.49422 110dlrLQbhvbbh 由 得 ，計(jì)算可得：1pQQkpQ kQ0.060bm為了保證土壤切削后能夠正常的被鏈刀帶出溝，鏈刀的寬度 b 不能小于 60mm。切削斷面面積切削斷面面積是在任意位置上，切削寬度與切削厚度的乘積： （2-24.6770326.9cAbmmmmmm8）2.3 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的功率計(jì)算開(kāi)

30、溝過(guò)程中，刀片在土壤中連續(xù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削，被切削下來(lái)的土壤，其中一部分在切削刃前面形成土堆，被刀片帶著向前移動(dòng)；一部分土壤在擠壓力的作用下越過(guò)切削刃前面的土堆進(jìn)入杯形刀體內(nèi)。由此可見(jiàn)，在開(kāi)溝過(guò)程中刀片除了遇到切削阻力外，還會(huì)遇到土壤進(jìn)入杯形刀體內(nèi)的阻力及帶動(dòng)土堆的阻力，后二項(xiàng)合稱(chēng)為裝土阻力。切削阻力與裝土阻力之和稱(chēng)為總阻力6。開(kāi)溝機(jī)功耗及阻力的計(jì)算方法還不完善，主要通過(guò)借鑒其它切削經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，且不同的參數(shù)下所使用的經(jīng)驗(yàn)公式也不同，因此探求合適的阻力計(jì)算公式是非常關(guān)鍵的。2.3.12.3.1 切土阻力切土阻力 切削總阻力計(jì)算公式 7： （2-9）1.35909.8(0.1 )(10.01 )(

31、1)180rscHFCbe式中：土壤堅(jiān)實(shí)度計(jì)的沖擊次數(shù)，取=15sCsC 切削厚度刀片寬度cb刀片切削角，對(duì)于圓弧形刀片刀片切削角等于后角2刀片尖角計(jì)算系數(shù)，取=0.81HeHe 將上式中的切削厚度、刀片切削角和刀片厚度作相應(yīng)的調(diào)整后得到單個(gè)刀片的切削阻力：1.352909.8(0.1 )(10.01 )(1)180rscHFCbe1.3590129.8 15 (0.1 4.67)(10.01 70)(1) 0.81180 （2-41.035N10） 開(kāi)溝機(jī)鏈刀總切削阻力： （2-41.035 10410.35trFF ZN11） 式中：z鏈條上同時(shí)與土壤作用的刀片數(shù)。工作時(shí)有 5 組即約 1

32、0 把刀片同時(shí)切土。由于刀片受到各種沖擊的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加入動(dòng)載系數(shù)，一般情況下動(dòng)載系數(shù)0k取 1.31.58，則 （2-01.3 410.35533.455ttFkFNN12）2.3.22.3.2 開(kāi)溝機(jī)功耗計(jì)算開(kāi)溝機(jī)功耗計(jì)算2.3.2.1 開(kāi)溝裝置總功耗a) 開(kāi)溝機(jī)的總切削功耗為： （2-533.4552/1066.91ttaPF vNm sW13） 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的總切削比功： （2-3201066.91320.393/0.0417/0.084ttPPWkWJmsQv Sm sm14） 式中：比功，單位立方米作業(yè)量的切削功耗J溝的斷面面積s表 2-3 土壤容重土壤級(jí)別土壤名稱(chēng)難易系數(shù)容重砂

33、和粉砂土種植土0.7515000-1600012000輕粘土小石頭夾有碎石當(dāng)砂土0.9160001700017500亞粘土重粘土干黃土1.0180001750018000重粘土 硬黃土含石塊的粘土石塊與粗卵石1.3195002000019500密實(shí)硬黃土輕質(zhì)泥灰土不堅(jiān)實(shí)頁(yè)巖巖石2.019500190002000020000-33000b) 沿溝深方向提升土壤的功耗 每次切削下來(lái)的土壤層的重心都相同，距地面為 0.5H，則 （2-(0.5)0.00333 18000 0.5 0.4 111.988rpPQH KW 15） 式中，土壤顆粒在鏈刀與溝側(cè)壁間滯塞的可能系數(shù)，取=1pKpK土壤容重土壤容

34、重9是土壤在未破壞的自然結(jié)構(gòu)下，單位容積中的重量，通常以表3/N m示。土壤容重大小反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能以及保水能力的高低，一般耕作層土壤容重 11.8 103N/m3，土層越深則容重越大。各種土壤的容重?cái)?shù)據(jù)見(jiàn)表 2-3。c) 被運(yùn)送土壤與溝道土壤的摩擦功耗02(0.5)cosfPQHH （2-0.00333 18000 (0.5 0.40.015) 0.9 cos5014.390W 16） 式中： 土壤的內(nèi)摩擦系數(shù)，見(jiàn)表 2-4 2表 2-4 土壤摩擦系數(shù)土壤名稱(chēng)內(nèi)摩擦系數(shù)外摩擦系數(shù)砂0.58 一 0.750.73粘土0.7 一 10.5 一 0.75小塊礫石0.9 一 1.1泥土

35、灰0.75 一 10.6 一 0.75飽含水分的粘土0.18 一 0.42碎石0.90.84d) 螺旋排土器移動(dòng)土壤的功耗 （2-05 0.00333 18000 0.4119.88hBPC QLW 17） 式中：用實(shí)驗(yàn)的方法確定的螺旋排土器土壤阻力系數(shù)，對(duì)大多數(shù)土壤取 450C移動(dòng)土壤到開(kāi)溝邊的最大距離，一般取 0.40.5，本文取 0.4BL 則開(kāi)溝機(jī)裝置總功耗為：（2-012119.8814.39011.9881066.913466.1940.7 0.5hfrtPPPPWWWWPW18） 式中： 開(kāi)溝鏈的傳動(dòng)效率1配套動(dòng)力到開(kāi)溝裝置的傳動(dòng)效率22.3.2.2 機(jī)組前進(jìn)功耗傳動(dòng)機(jī)構(gòu)功耗：

36、（2-19）00.40.4 3466.1941386.478WPPWW 對(duì)于機(jī)組前進(jìn)所受的阻力 Fa，可以做受力分析，如圖 2-2，則(sin)cosattFGFF 圖 2-2 機(jī)組前進(jìn)狀態(tài)受力分析(475533.455 sin50 ) 0.07533.455 cos50 （2-401.254N20） 式中：G 一機(jī)器自重滾動(dòng)阻力系數(shù)，取=0.079 機(jī)組前進(jìn)功耗： （2-03401.2540.042/1386.4781407.5430.8aaWF vNm sPPWW21） 式中：機(jī)器行走的傳動(dòng)效率3鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的總功耗為： （2-03466.1941407.5434873.737aPPPWWW

37、22）2.4 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)總體參數(shù)的確定根據(jù)相關(guān)農(nóng)藝要求，開(kāi)溝深度不超過(guò) 400mm，溝寬限制在 150mm 至 300mm，設(shè)計(jì)參數(shù)定為溝寬 B=200mm、溝深 H=400mm、土壤為亞粘土，整機(jī)前進(jìn)速度為 150m/h，理論生產(chǎn)率 15.6，鏈條線(xiàn)速度 2.0m/s，工作鏈刀與水平方向所成角度約為 50。根據(jù)3/mh這些條件，得出所設(shè)計(jì)的開(kāi)溝機(jī)參數(shù)，如表 2-5 所示。表 2-5 開(kāi)溝機(jī)總體參數(shù)鏈刀切削厚度4.67mm單個(gè)刀片的切削阻力41.035N開(kāi)溝機(jī)的總切削功耗1.067kW開(kāi)溝裝置總功耗3.466kw機(jī)組前進(jìn)功耗1.408kW總功耗4.874kW小結(jié)本章介紹了鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的工作原理，

38、根據(jù)工作環(huán)境、農(nóng)藝要求以及動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果，確定了溝寬、溝深、整機(jī)前進(jìn)速度、鏈速、生產(chǎn)率、切土阻力、切削功耗、總功耗、比功、切削厚度等基本參數(shù)。3 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與 Pro/E 概念造型 本文所研制的開(kāi)溝機(jī)以陜西東明農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的 1YG-7.5 型多功能遙控微耕機(jī)為平臺(tái)，主要由微耕機(jī)、附加減速箱、掛接機(jī)構(gòu)和開(kāi)溝裝置四部分組成。開(kāi)溝裝置通過(guò)掛接機(jī)構(gòu)連接在微耕機(jī)后部，微耕機(jī)輸出軸的動(dòng)力經(jīng)鏈傳動(dòng)后，輸入到開(kāi)溝裝置主軸。鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。圖 3-1 鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)結(jié)構(gòu)圖3.1 掛接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.13.1.1 掛接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與掛接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與 Pro/EPro/E 造型造

39、型農(nóng)具的連接方式有牽引式和懸掛接兩種10。牽引式連接是將農(nóng)具鉸接在拖拉機(jī)后端牽引桿的掛鉤上，農(nóng)具的重量由它本身的地輪支撐，工作時(shí)農(nóng)具的升降和耕深是由農(nóng)具手通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這使得農(nóng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，機(jī)組的機(jī)動(dòng)性和通過(guò)性較差，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大。目前，牽引連接方式只用于少數(shù)農(nóng)具和運(yùn)輸作業(yè)。懸掛式連接是將農(nóng)具懸掛在拖拉機(jī)上，它們組成一個(gè)整體，駕駛員可以在拖拉機(jī)上直接控制農(nóng)具的升降和進(jìn)行耕深控制。這樣就使農(nóng)具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，機(jī)組的機(jī)動(dòng)性好，無(wú)需另外加配農(nóng)具操作人員，有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。當(dāng)懸掛式連接采用液壓系統(tǒng)作為提升動(dòng)力后，可以實(shí)現(xiàn)耕深自動(dòng)調(diào)節(jié)，改善了勞動(dòng)條件和提高了作業(yè)質(zhì)量。懸掛式連接還可

40、以改變拖拉機(jī)的受力狀態(tài)，有利于改善拖拉機(jī)機(jī)的牽引性能11。圖 3-2 東方紅 75 液壓懸掛機(jī)構(gòu)本文的開(kāi)溝裝置通過(guò)掛接機(jī)構(gòu)連接在微耕機(jī)后部。通過(guò)微耕機(jī)的液壓系統(tǒng)控制液壓缸，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的升降，微耕機(jī)動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力經(jīng)鏈傳動(dòng)后，輸入到開(kāi)溝裝置主軸和主動(dòng)鏈輪。參考已有開(kāi)溝機(jī)的掛接機(jī)構(gòu)，并充分考慮微耕機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸和應(yīng)用環(huán)境的要求，設(shè)計(jì)開(kāi)溝機(jī)的掛接機(jī)構(gòu)如圖 3-4 所示。掛接機(jī)構(gòu)主要由支架和下部的兩個(gè)支撐桿組成。支架上有固定主軸軸承座的螺栓孔、安裝液壓缸的耳環(huán)和連接梁的鉸接孔。安裝時(shí)先將架的尾端鉸接在微耕機(jī)尾座上，然后再將支撐桿下部的銷(xiāo)與微耕機(jī)底盤(pán)上的耳環(huán)連接起來(lái)。這樣的設(shè)計(jì)主要是充分利用微耕機(jī)已

41、有的尾座支架，盡量不做改動(dòng)，從而降低成本。針對(duì)此掛接機(jī)構(gòu)，需對(duì)微耕機(jī)做以下調(diào)整：將后支架的離地高度調(diào)為 420mm， （通過(guò)改變傾角實(shí)現(xiàn)） 。設(shè)計(jì)過(guò)程必須做到以下三點(diǎn)：圖 3-4 掛接結(jié)構(gòu)造型圖圖 3-3 掛接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖保證主軸離地高度約 500mm。保證主軸軸線(xiàn)與微耕機(jī)后座孔的距離 400mm。將底盤(pán)向后延長(zhǎng) 50mm，目的是為了焊接支撐桿的耳環(huán)，保證連接強(qiáng)度。3.1.23.1.2 減速器及鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)減速器及鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)如圖 3-6 所示，微耕機(jī)后動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)矩通過(guò)鏈傳動(dòng)傳遞給開(kāi)溝裝置的主動(dòng)鏈輪。設(shè)計(jì)減速箱的目的是為了解決原微耕機(jī)的行進(jìn)速度過(guò)高(三個(gè)擋位：檔1480m/h，擋 2100m/h

42、，擋 3300m/h)的問(wèn)題，通過(guò)附加減速箱的設(shè)計(jì)既能使原有微耕機(jī)的動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，又可以達(dá)到降低行進(jìn)速度的目的。由前一章的計(jì)算可知，鏈條的線(xiàn)速度 2m/s，微耕機(jī)上的動(dòng)力常柴 L12 柴油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為2400r/min，所以設(shè)計(jì)附加減速器為兩級(jí)圓柱直齒輪減速器，其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表 3-1。表 3-1 附加減速箱技術(shù)參數(shù)減速級(jí)模數(shù)傳動(dòng)比齒數(shù)比總傳動(dòng)比12.52.47447/19231.23337/303傳動(dòng)路線(xiàn)圖： 圖 3-5 微耕機(jī)原傳動(dòng)路線(xiàn)圖 圖 3-6 加減速箱后的傳動(dòng)路線(xiàn)圖加減速器后微耕機(jī)的行進(jìn)速度為 150m/h。附加加速器到開(kāi)溝裝置主軸之間選用鏈傳動(dòng)。由計(jì)算得變速箱輸出軸轉(zhuǎn)

43、速 409.32r/min，主動(dòng)鏈輪的線(xiàn)速度 2m/s，且考慮到變速箱輸出與主動(dòng)軸輸入處空間的限制，選用標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)用 A 系列滾子鏈 10A12。鏈條及鏈輪尺寸如表 3-2、3-3 所示。表 3-2 10A 型滾子鏈的主要尺寸鏈號(hào)節(jié)距mm內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬mm內(nèi)鏈節(jié)外寬mm內(nèi)鏈板高度mm排距mm單排質(zhì)量Kg/m單排極限拉伸載荷 N10A15.8759.4013.8415.0918.111.021800表 3-3 傳動(dòng)鏈輪的技術(shù)參數(shù)主動(dòng)輪Z1=12d1=61.34mm從動(dòng)輪P=15.875mmZ2=22d2=111.56mm傳動(dòng)比 i=1.863則鏈條的線(xiàn)速度 2219.728 / min 22 15.8

44、751.279/60 100060 1000n zprvm s由計(jì)算知，開(kāi)溝裝置功耗 3466.194W，且有：開(kāi)溝鏈傳動(dòng)效率 0.88（）1滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率 0.98（） （3 對(duì)）2傳動(dòng)鏈傳動(dòng)效率 0.95（） （雙排）3則可得出傳動(dòng)鏈傳送功率：122234404.98PPN 有效拉力10001000 4404.983444.0971.279/PWFNvm s 軸上載荷1.21.2 1.2 3444.0974959.45QAFK FN 其中，取 1.2，中等沖擊。AK 由于，所以傳動(dòng)鏈?zhǔn)前踩摹?QQFF3.2 開(kāi)溝裝置的設(shè)計(jì)與 Pro/E 造型開(kāi)溝裝置是工作部件，由主軸組合、從動(dòng)軸組合、

45、排土器組合、鏈刀組合、機(jī)架組合，其結(jié)構(gòu)如圖 3-7 所示。 圖 3-7 開(kāi)溝裝置造型3.2.13.2.1 鏈刀組合的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈刀組合的設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈刀組合圍繞在主動(dòng)鏈輪、機(jī)架組合和從動(dòng)輪鏈上，考慮到微耕機(jī)總長(zhǎng) 1.25m，整機(jī)的尺寸不能過(guò)大，確定兩個(gè)鏈輪中心距不得大于 lm。查閱現(xiàn)有資料中開(kāi)溝機(jī)的鏈速一般為 v=115m/s，綜合考慮微耕機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和果園及林地的土壤硬度，選定開(kāi)溝鏈線(xiàn)速度2m/s，則由計(jì)算得開(kāi)溝機(jī)主軸轉(zhuǎn)速 409.32r/m。鏈刀組合的虛擬裝配主要用骨架裝配的方法13，其 Pro/E 造型如圖 3-8 所示。開(kāi)溝寬度為 200mm，且刀片切削刃寬度一般不小于 20 mm，由于鏈

46、寬略小于刀具刃寬，確定采用單排鏈，在溝寬方向兩把刀片左、右依次排列。綜合考慮功率、轉(zhuǎn)速及刀片安裝等因素選用黃山恒久鏈傳動(dòng)公司生產(chǎn)的開(kāi)溝機(jī)專(zhuān)用鏈，其主要尺寸見(jiàn)表 3-4。表 3-4 開(kāi)溝鏈的主要尺寸鏈 板鏈號(hào)ChainNo.節(jié)距Pitchmmt/TmmhmmH1mmHmmEmmE1mmE2mmE3mmd1mm2250GL-M342.014.931.833.360.369.841.32.925.49.95銷(xiāo) 軸節(jié)距Pitchmm節(jié)距Pitchmm內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬mmdmmL1mmL2mm每米凈重Kg/m圖 3-8 鏈刀組合造型2250GL-M342.0125.211.126.929.47.78圖 3-9

47、 鏈節(jié)結(jié)構(gòu)圖選定主動(dòng)鏈輪齒數(shù) 13，從動(dòng)鏈輪齒數(shù) 11。鏈條和鏈輪關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算過(guò)程如下14： 鏈速409.32 13 42.012/6000060000nzpvm s 鏈輪分度圓直徑1242.01175.554180180sinsin11pdmmz2142.01149.113180180sinsin11pdmmz3342.01135.995180180sinsin10pdmmz 齒頂圓直徑11180180(0.54cot)42.01 (0.54cot)193.53413adpmmz22180180(0.54cot)42.01 (0.54cot)165.75811adpmmz33180180(

48、0.54cot)42.01 (0.54cot)151.97810adpmmz 齒根圓直徑111175.55422.23153.325fdddmmmmmm111149.11322.23126.883fdddmmmmmm331135.99522.23113.765fdddmmmmmm圖 3-10 圓弧杯形刀片式結(jié)構(gòu)圖鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的開(kāi)溝刀片有多種形式：子彈頭式、豎直刮刀、鑿形刀片、杯形刀片等。子彈頭式刀具主要用于巖石及高硬度土壤挖掘，豎直刮刀主要用于堅(jiān)實(shí)度高的土壤及凍土，北方凍土挖掘還可以使用一種形似刨刀的硬質(zhì)合金刀具。圓弧杯形刀片適用于普通硬度土壤，此種刀片既切削土壤也可以帶動(dòng)土壤離開(kāi)溝底，對(duì)各種土

49、質(zhì)的適應(yīng)性較好，是國(guó)內(nèi)外開(kāi)溝機(jī)使用較多的一種刀片形式，本文所設(shè)計(jì)的開(kāi)溝機(jī)采用圓弧杯形刀片。對(duì)于圓弧杯形刀片，后角對(duì)切削阻力影響較大。后角減小時(shí)，后刀面與切削表面之間的摩擦力增大，從而使切削力增大；但是過(guò)大的后角將會(huì)使楔角變小，刀片強(qiáng)度降低，刃口的穩(wěn)定性下降，切削力反而增加，所以后角一般取 101515。因此，設(shè)計(jì)刀片的后角為 12，寬度 70mm，切削土壤一側(cè)開(kāi)有 30mm 的刃口，如圖 3-12 所示。 圖 3-12 70110 的刀片造型圖圖 3-11 4090 的刀片造型圖 根據(jù)不同的溝寬要求，選擇不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的刀片和交錯(cuò)排列方式，也可變單排鏈為多排鏈） ，但是必須滿(mǎn)足下列基本條件15：

50、必須在刀片寬度方向依次布刀，保證不重切、不漏切。各組刀片中相同相位的刀片只有一把切削土壤。在同一切削面內(nèi)，刀片盡可能為單側(cè)切削，實(shí)驗(yàn)表明單側(cè)切削阻力要比雙側(cè)切削阻力小。切削過(guò)程中，某一刀片離開(kāi)土壤時(shí)，必須要有一把另一組相同相位的刀片入土，以保證切削阻力以及阻力矩基本不變，保證平穩(wěn)性。 為了滿(mǎn)足以上條件，所研制的鏈刀按照?qǐng)D 3-13 所示左右依次排列。3.2.23.2.2 主軸組主軸組合設(shè)計(jì)合設(shè)計(jì) 天津靜海機(jī)械公司生產(chǎn)的開(kāi)溝機(jī)，主軸固定在軸套中（圖 3-14） ，這樣增大了徑向尺寸，并且由于開(kāi)溝機(jī)的梁也掛接在套筒上，使得套筒的穩(wěn)定性得不到保證，從而影響到主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)以及套筒內(nèi)軸承的受力。同樣，在河

51、北徐水深遠(yuǎn)機(jī)械廠(chǎng)生產(chǎn)的開(kāi)溝機(jī)采用了類(lèi)似結(jié)構(gòu)：整個(gè)梁通過(guò)附帶軸承座鉸接在主軸上（圖 3-15） ，這樣使得主軸的加工要求復(fù)雜、并且拆卸、維修不便。 圖 3-13 刀片排列形式示意圖圖 3-14 天津靜海開(kāi)溝機(jī) 圖 3-15 河北深遠(yuǎn)機(jī)械開(kāi)溝機(jī)為克服上述缺點(diǎn)，決定使主軸傳動(dòng)和梁的鉸接分開(kāi)（梁的結(jié)構(gòu)見(jiàn)本文 3.2.5）：主軸組合通過(guò)調(diào)心球軸承外的 SN 型軸承座16連接在機(jī)架上；動(dòng)力從主軸組合左端的傳動(dòng)鏈輪輸入，經(jīng)過(guò)鍵連接，再?gòu)闹鲃?dòng)鏈輪輸出。這樣在主軸組合中僅有一對(duì)軸承，維護(hù)、更換方便。并且能夠保證開(kāi)溝裝置切削土壤時(shí)產(chǎn)生的載荷由軸承座及掛接機(jī)構(gòu)直接承擔(dān)，避免了主軸承擔(dān)所有載荷的情況，從而保證了較高的

52、安全系數(shù)。主軸組合結(jié)構(gòu)如圖 3-16 所示。 圖 3-16 主軸組合結(jié)構(gòu)圖 3.2.33.2.3 從動(dòng)軸組合的設(shè)計(jì)與從動(dòng)軸組合的設(shè)計(jì)與 Pro/EPro/E 造型造型從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)中主要限制條件為開(kāi)溝機(jī)的最小寬度和鏈輪的直徑。根據(jù)計(jì)算，本文設(shè)計(jì)的開(kāi)溝機(jī)最小開(kāi)溝寬度為 120mm。由于從動(dòng)軸的載荷小于主動(dòng)軸和排土器軸系，所以采用較小齒數(shù)的鏈輪(z=11)即可滿(mǎn)足要求，并且可以減小梁的受力和使重心前移。另外，軸承的選擇也很重要，因?yàn)檩S向尺寸有限，并且沒(méi)有軸承座。從動(dòng)軸組合的Pro/E造型17如圖 3-18 所示。圖 3-17 主軸組合造型圖圖 3-18 從動(dòng)軸組合造型圖圖 3-19 從動(dòng)軸組合示意圖

53、綜合考慮從動(dòng)軸系的工作條件和參考已有的開(kāi)溝機(jī)，所設(shè)計(jì)的從動(dòng)軸系如圖 3-19 所示18。從動(dòng)軸的一端做成螺母形式，便于安裝，另一端用六角開(kāi)槽螺母和開(kāi)口銷(xiāo)固定；軸承采用 N4907-2RS 型19，帶雙側(cè)密封圈滾針軸承，且軸承直接裝在鏈輪內(nèi)，這樣可以節(jié)省空間和利用鏈輪的一側(cè)進(jìn)行軸向固定；鏈輪通過(guò)軸肩和彈性擋圈固定。3.2.43.2.4 排土器組合的設(shè)計(jì)與排土器組合的設(shè)計(jì)與 Pro/EPro/E 造型造型經(jīng)計(jì)算，螺旋排土器的功耗為119.88W。為了避免由于排土而產(chǎn)生的軸向力過(guò)大，決定采用兩側(cè)排土結(jié)構(gòu)，即左右對(duì)稱(chēng)的螺旋排土器分別安裝，其兩端用軸端擋圈固定，如圖 3-20 所示。排土器的半徑計(jì)算很重

54、要，首先參考排土功耗和轉(zhuǎn)速確定初始半徑；然后計(jì)算從鏈節(jié)中心到刀片根部的距離作為排土器的最大半徑，以防排土器和刀片發(fā)生干涉。由此，排土器的半徑 R 定為 220mm。至于排土器的長(zhǎng)度，為了充分排土，排土器內(nèi)側(cè)應(yīng)緊貼球軸承的內(nèi)圈（外球面球軸承的內(nèi)圈是伸出的） ，再綜合考慮卸土高度等因素，確定排土器長(zhǎng)度 250mm，壁厚 5mm。此外，由于軸向尺寸的限制，選用 UBPF207 外球面球軸承，用方頭螺栓直接連接在固定板上；軸承內(nèi)圈與軸用 M8 緊定螺釘緊固，從而實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)閮蛇叺呐磐疗魍耆珜?duì)稱(chēng)，轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)參數(shù)也相同，故不會(huì)產(chǎn)生太大的軸向力。3.2.53.2.5 梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與 Pr

55、o/EPro/E 造型造型充分參考已有開(kāi)溝機(jī)梁的結(jié)構(gòu)，確定以如圖 3-21 所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖 3-20 排土器組合造型首先，考慮到微耕機(jī)整體尺寸較小和果園、林地通過(guò)性差的問(wèn)題，在現(xiàn)有梁的基礎(chǔ)上將尺寸做合適的縮減；其次，為保證溝深可調(diào)和運(yùn)輸狀態(tài)下開(kāi)溝機(jī)的離地高度（20cm） ，決定以主軸離地高度 500mm 為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)20，設(shè)計(jì)步驟如下。(1)根據(jù)已有資料進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺寸估計(jì)，初步設(shè)計(jì)如下：圖 3-21 梁的結(jié)構(gòu)示意圖(2)圖 3-22 中所示線(xiàn)條是鏈輪的節(jié)圓及鏈條銷(xiāo)釘所在的軌跡線(xiàn)（A） 。確定鏈刀高度以及鏈條的外形尺寸后，在上圖的基礎(chǔ)上做出刀尖的軌跡線(xiàn)（B） ，并以此為基礎(chǔ)在 Pro/E中做

56、出結(jié)構(gòu)模型，并利用“拖動(dòng)”功能看能否達(dá)到設(shè)計(jì)的溝深、傾角。圖 3-22 鏈條軌跡線(xiàn)(3)選材 由慣性矩的相對(duì)值可以得出：圓形截面有較高的抗扭剛度，但抗彎強(qiáng)度較差；工字形截面的抗彎強(qiáng)度最大，但抗扭很低，只適用于承受純彎的情況；矩形截面抗彎、抗扭雖然分別低于前二者，但其綜合剛性最好。對(duì)于既承受拉壓，又承受彎曲同時(shí)存在的梁架，本身對(duì)剛度要求較高，所以機(jī)架組合支撐臂采用矩形管結(jié)構(gòu)，不僅能支撐鏈刀組合與從動(dòng)軸組合，還能在開(kāi)溝機(jī)工作時(shí)承受鏈條緊邊受力后在其上滑動(dòng)產(chǎn)生的法向載荷。綜上，選擇梁的主體材料為上海佳藝鋼材廠(chǎng)生產(chǎn)的 4080mm 矩形鋼管，兩側(cè)采用 4070mm 矩形鋼管，其結(jié)構(gòu)如圖 3-23 所示

57、。圖 3-23 梁的造型(4)如圖 3-23，排土器組合的支撐部分與梁的主體用 M16 螺栓連接，這是為了保證梁的工藝性。由于梁的尺寸限制，排土器軸系的軸承選用 UBPF207 外球面軸承，用方頭螺栓固定在墊板上。此外，梁體上面的耳環(huán)是與液壓缸的活塞桿鉸接的，橫梁的設(shè)計(jì)是為了保證強(qiáng)度和剛度。在梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須保證以下幾點(diǎn)：梁與架鉸接的地方，必須與安裝好的主軸組合是嚴(yán)格同軸的，以防止鏈刀組合跳動(dòng)過(guò)劇。梁上方矩形框的尺寸必須要考慮鏈刀組合的寬度、高度，且要有一定的余量。為了焊接效果，梁主體要有一定的伸出，但不能與主動(dòng)鏈輪發(fā)生干涉。3.3 液壓缸的選用及分析3.3.13.3.1 液壓缸型號(hào)的確定

58、液壓缸型號(hào)的確定首先確定梁和架上的液壓缸耳環(huán)的具體位置，然后即可對(duì)初定的桿件在 ProE 中進(jìn)行簡(jiǎn)單模擬（工作位置和提起位置） ，測(cè)量出開(kāi)溝裝置在兩個(gè)極限位置的時(shí)液壓缸的長(zhǎng)度（即兩個(gè)耳環(huán)中心線(xiàn)之間的距離）：218mm395mm。參考已有的微耕機(jī)的液壓缸型號(hào)和液壓缸系列值21，選用 HSG 型工程用液壓缸，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 3-5。型號(hào) HSGL-50/25E-1111-160218 型號(hào)的含義：表 3-5 液壓缸技術(shù)參數(shù)缸徑速比活塞桿直徑額定工作壓力拉力推力最大行程501.332516MP2356031420400HSG雙作用單活塞桿液壓缸 L外螺紋連接 50/25液壓缸內(nèi)徑/活塞桿外徑 mm E

59、壓力等級(jí)16MP 1111缸蓋耳環(huán)帶襯套，桿端外螺紋，兩端帶緩沖，油口內(nèi)螺紋連接 160行程 mm 218安裝距 mm3.3.23.3.2 液壓缸行程驗(yàn)證液壓缸行程驗(yàn)證活塞桿的最大允許行程 （3-1）2LkkEImmF將數(shù)據(jù)帶入并化簡(jiǎn)后 （3-2）2L320kkdF式中：活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力kFkkFPn安全系數(shù)，通常取 3.56，這里取 3.5。knE彈性模數(shù)。鋼材的 E=522.1 10 N/mm 將 P=16MPa 帶入，得=56MPa，進(jìn)而得=267mm，可見(jiàn)所選行程 160mm 在安全范kFkL圍之內(nèi)。液壓缸往返運(yùn)動(dòng)速度之比 22221222222125041.335025()4

60、DvADvADdDd式中：活塞桿的伸出速度 m/min1v活塞桿的縮回速度 m/min2v液壓缸活塞直徑 mD活塞桿直徑 md由此可確定所選壓力等級(jí) 16MP 是合理的?；钊诟左w內(nèi)完成全部行程所需要的時(shí)間 s （3-3）60VtQ圖 3-24 液壓缸造型當(dāng)活塞桿伸出時(shí) s （3-4）215 D StQ當(dāng)活塞桿縮回時(shí) s （3-5）2215 ()DdStQ式中：液壓缸容積 LV活塞行程 mS流量 L/minQ缸筒內(nèi)徑 mD活塞桿直徑 md活塞桿伸出時(shí)的理論推力為 （3-6） 6261110104FA pD p活塞桿縮回時(shí)的理論拉力為 （3-7）62262210()104FA pDdp活塞差動(dòng)前

61、進(jìn)時(shí)的理論推力為 （3-8）626312()10104FAApd p式中：活塞無(wú)桿側(cè)有效面積1A2m活塞有桿側(cè)有效面積2A2m供油壓力 Mpap活塞直徑 mD活塞桿直徑 d3.4 基于 Pro/E 的零件質(zhì)量計(jì)算及重心測(cè)量方法探求3.4.13.4.1 在在 Pro/EPro/E 中定義零件質(zhì)量屬性中定義零件質(zhì)量屬性 由于 Pro/E 中的材料庫(kù)是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，不符合國(guó)標(biāo)，故本文采用直接定義零件密度并進(jìn)而求得質(zhì)量的方法。以鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的主軸軸系為例，定義密度并求得質(zhì)量的方法如下： 首先打開(kāi)主軸文件 zhuzhou.prt ，在菜單欄中選擇“編輯/設(shè)置/單位” ，設(shè)置單位“毫米千克秒（mmks）/設(shè)置/

62、解譯尺寸（如圖 3-25 所示） 。待再生完成后，在“零件設(shè)置”菜單管理器中選擇“質(zhì)量屬性/原點(diǎn)” ，選定坐標(biāo)系并輸入密度值為 7.85e-6（如圖 3-26 所示） ，單擊“確定” 。這樣，主軸的密度就定義好了。 圖 3-25 定義零件單位 圖 3-26 定義密度及原點(diǎn) 菜單欄中選擇“分析/模型分析/計(jì)算” ，所得結(jié)果如下： 體積 = 5.3958076e+05 毫米3 曲面面積 = 5.2345675e+04 毫米2 密度 = 7.8500000e-06 公斤 / 毫米3 質(zhì)量 = 4.2357090e+00 公斤 根據(jù) PRT_CSYS_DEF 坐標(biāo)邊框確定重心： X Y Z -5.40

63、04110e+01 -2.3165099e-01 0.0000000e+00 毫米 由數(shù)據(jù)可知主軸重心相對(duì)缺省坐標(biāo)原點(diǎn)在 y 軸負(fù)方向移動(dòng)了 2.3165099e-01mm，這是由于鍵槽和圓柱銷(xiāo)孔的存在。用同樣的方法依次計(jì)算主軸軸系中其它零件的質(zhì)量和重心，并將相關(guān)信息整理如表 3-6 所示。表 3-6 主軸組合各零件質(zhì)量及重心測(cè)量值重心相對(duì)于坐標(biāo)系的偏移量序號(hào)名稱(chēng)材料密 度質(zhì) 量xyz1主軸457.850e-064.235e+00-5.400e+01-2.317e-010.000e+002鍵 12x32457.850e-062.217e-020.000e+000.000e+004.000e+0

64、03圓柱銷(xiāo)357.850e-066.494e-040.000e+000.000e+006.000e+004鍵 16x50457.850e-065.848e-020.000e+000.000e+005.000e+005主動(dòng)鏈輪45Cr7.850e-065.251e+000.000e+002.052e-01-1.209e-036套筒 BQ2357.850e-063.874e-01-2.219e+010.000e+000.000e+007套筒 AQ2357.850-062.435e-01-1.975e+010.000e+000.000e+008傳動(dòng)鏈輪457.850e-061.713e+006.45

65、6e+00-1.674e-01-2.409e-049軸端擋圈Q2357.850e-068.878e-025.120e-020.000e+003.043e+0010沉頭螺釘A37.850e-064.656e-030.000e+00-8.396e+000.000e+0011軸承5.500e-010.000e+000.000e+000.000e+00注：調(diào)心球軸承的重量由手冊(cè)中給出，且其質(zhì)心與形心（坐標(biāo)系原點(diǎn)）重合。3.4.23.4.2 開(kāi)溝機(jī)重心計(jì)算方法的探求開(kāi)溝機(jī)重心計(jì)算方法的探求 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以求得主軸軸系的重心22 （3-9）121( ,)(,)iiiizxzxzxzxiM x y zM

66、xyz 式中： 第 i 個(gè)零件的質(zhì)量iM主軸軸系的總質(zhì)量zxM第 i 個(gè)零件相對(duì)軸系坐標(biāo)系的重心坐標(biāo)( ,)iiix y z主軸軸系的重心坐標(biāo)(,)zxzxzxxyz 在利用上式計(jì)算時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：在兼顧主軸軸系結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上，給各零件定義新坐標(biāo)系，目的是方便計(jì)算，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)。將表格中的重心偏移量折算成在主軸軸系中的坐標(biāo)值。上式可以改寫(xiě)成矩陣的形式，并利用 MATLAB 進(jìn)行計(jì)算。嘗試在每一個(gè)零件的坐標(biāo)原點(diǎn)定義一個(gè)點(diǎn)，然后在組件模式下測(cè)量出點(diǎn)的坐標(biāo)，再與零件的坐標(biāo)相加（必要時(shí)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換） ，即可得組件模式下零件重心坐標(biāo)。由于 Pro/E 裝配時(shí)很多配合和連接采用默認(rèn)的方法，了解這種操作過(guò)程對(duì)于計(jì)算是十分必要的。因?yàn)槊恳环N軟件的編程時(shí)都有一種不同的思路，在做充分了解后，就有可能利用這種思路為研究計(jì)算提供便利。用同樣方法，可依次求得鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)中其他零部件的重心和質(zhì)量，并進(jìn)一步求得鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)的質(zhì)量和重心。此方法雖較稱(chēng)重法繁瑣，但在開(kāi)溝機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中可以為穩(wěn)定性校核以及液壓缸等部件的選用提供理論依據(jù)，特別是在開(kāi)溝機(jī)的理論設(shè)計(jì)階段。 由于時(shí)間關(guān)系，本文只是提出了自己關(guān)于重心測(cè)量方法的思考方向