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16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí)
指導(dǎo)老師
日 期 2016.05
機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)養(yǎng)分的需求呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì),在生長(zhǎng)旺盛期對(duì)養(yǎng)分的需求量最大。為滿足農(nóng)作物在營(yíng)養(yǎng)最大效率期對(duì)養(yǎng)分的需求,往往需對(duì)其進(jìn)行追肥,適時(shí)追肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的一個(gè)重要措施。為提高作業(yè)效率和精度,減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度,機(jī)械化追肥是農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的熱點(diǎn)之一。為此,綜述了我國(guó)在追肥施布機(jī)械及技術(shù)上的進(jìn)展,并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
前言當(dāng)前,小麥種植實(shí)行無(wú)埂無(wú)渠大平播噴灌,從而增加播種面積20%,提高小麥產(chǎn)量20～30%。但是,無(wú)埂無(wú)渠大平播帶來(lái)了人工在撒肥、運(yùn)肥當(dāng)中踩踏小麥及撒肥不勻等問(wèn)題。市場(chǎng)上的噴藥機(jī)裝置普遍存在，因此，其設(shè)計(jì)必須綜合各個(gè)施肥機(jī)的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)一個(gè)更具有功能性的施肥機(jī)；在噴藥裝置的方面可以通過(guò)各種因素來(lái)考慮設(shè)計(jì)出適合小麥生長(zhǎng)發(fā)育所需要的機(jī)械。
本文設(shè)計(jì)的小麥中期施肥噴藥機(jī)是小麥的一種常用機(jī)械設(shè)備?？梢蕴岣咝←溕L(zhǎng)過(guò)程中人力和物力資源的利用率，同時(shí)也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)。主要通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇，完成了機(jī)械的總體設(shè)計(jì)，施肥噴藥的原理的設(shè)計(jì)，分離裝置的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上對(duì)小麥中期施肥噴藥機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸，使本方案有了初步的設(shè)計(jì)應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：小麥中期；施肥機(jī)；噴藥機(jī)
目 錄
1緒論 1
1.1課題研究的意義 1
1.2小麥中期施肥噴藥機(jī)發(fā)展?fàn)顩r及其國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)分析 1
1.3國(guó)內(nèi)外小麥中期施肥噴藥機(jī)存在的問(wèn)題 2
1.4研究的內(nèi)容和方法 2
1.5 預(yù)期目標(biāo) 2
1.6重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 3
1.7工作條件及解決方法 3
2小麥中期施肥噴藥機(jī)總體設(shè)計(jì) 3
2.1小麥中期施肥噴藥機(jī)的結(jié)構(gòu) 4
2.2電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算 4
3小麥中期施肥噴藥機(jī)組成部分 5
3.1施肥機(jī) 5
3.2噴藥機(jī) 5
4軸的校核 6
4.1軸1的校核 6
4.2軸2的校核 6
5傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 7
5.1傳動(dòng)的典型方法 11
5.2帶傳動(dòng)的計(jì)算 12
5.3鏈傳動(dòng)的計(jì)算 14
總 結(jié) 17
致 謝 18
參考文獻(xiàn) 19
畢業(yè)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1課題研究的意義
小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)是目前國(guó)家重點(diǎn)研究的小麥保產(chǎn)豐收問(wèn)題。不僅有利于保護(hù)耕地,減少粉塵污染，而且小麥中期施肥噴藥機(jī)功能多，一次性完成噴藥、化肥的合理施肥，具有減少作業(yè)程序，省工省力，節(jié)本增效，提高化肥利用率，保護(hù)環(huán)境，抑制沙塵暴，增產(chǎn)糧食等優(yōu)點(diǎn)；但若機(jī)具調(diào)整不好或操作不當(dāng)，不但能造成糧食減產(chǎn)而且給今后推廣工作也帶來(lái)一定的困難。因此，小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)使用與調(diào)整，對(duì)大力推廣保護(hù)性耕作技術(shù)有著十分重要的意義。
小麥中期施肥噴藥機(jī)是小麥的一種常用機(jī)械設(shè)備?？梢蕴岣咝←溕L(zhǎng)過(guò)程中人力和物力資源的利用率，同時(shí)也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)。主要通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇，完成了機(jī)械的總體設(shè)計(jì)，施肥噴藥的原理的設(shè)計(jì)，分離裝置的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上對(duì)小麥中期施肥噴藥機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸，使本方案有了初步的設(shè)計(jì)應(yīng)用價(jià)值。為滿足農(nóng)作物在營(yíng)養(yǎng)最大效率期對(duì)養(yǎng)分的需求,往往需對(duì)其進(jìn)行追肥,適時(shí)追肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的一個(gè)重要措施。為提高作業(yè)效率和精度,減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度,機(jī)械化追肥是農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的熱點(diǎn)之一。為此,綜述了我國(guó)在追肥施布機(jī)械及技術(shù)上的進(jìn)展,并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
1.2小麥中期施肥噴藥機(jī)發(fā)展?fàn)顩r及其國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)分析
（1）小麥中期施肥噴藥機(jī)的國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
1840年，德國(guó)農(nóng)業(yè)化學(xué)家李比希提出了“礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)理論”，為化肥的生產(chǎn)與應(yīng)用奠定了科學(xué)的理論基礎(chǔ)。近年來(lái)，發(fā)展中國(guó)家化肥增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁，所占比例超過(guò)了發(fā)達(dá)國(guó)家，在世界化肥生產(chǎn)和消費(fèi)中的地位越來(lái)越重要，其中亞洲特別是中國(guó)已成為世界化肥生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)。 1843年，英國(guó)科學(xué)家在洛桑試驗(yàn)站安排長(zhǎng)期肥效定位試驗(yàn)，開(kāi)始了科學(xué)施肥技術(shù)的探索歷程。各國(guó)土壤肥料科技工作者在確定科學(xué)合理的施肥數(shù)量、施肥品種、施肥方式和施肥時(shí)期方面，開(kāi)展了大量的研究工作，科學(xué)施肥技術(shù)方興未艾。目前，美國(guó)配方施肥技術(shù)覆蓋面積達(dá)80％以上，40％的玉米采用土壤或植株測(cè)試推薦施肥技術(shù)，大部分州都制定了測(cè)試技術(shù)規(guī)范。精準(zhǔn)施肥在美國(guó)已經(jīng)從試驗(yàn)研究走向普及應(yīng)用，有23％的農(nóng)場(chǎng)采用了精準(zhǔn)施肥技術(shù)。英國(guó)農(nóng)業(yè)部出版了《推薦施肥技術(shù)手冊(cè)》，進(jìn)行分區(qū)和分類指導(dǎo)，每年要組織專家更新一次。日本則在開(kāi)展４次耕地調(diào)查和大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立了全國(guó)的作物施肥指標(biāo)體系，制定了作物施肥指導(dǎo)手冊(cè)，并研究開(kāi)發(fā)了配方施肥專家系統(tǒng)。 總體來(lái)看，世界科學(xué)施肥發(fā)展大概經(jīng)歷了３個(gè)階段：一是1843年至20世紀(jì)中葉，以產(chǎn)量為目標(biāo)的科學(xué)施肥時(shí)期；二是20世紀(jì)中葉至80年代，以產(chǎn)量和品質(zhì)為目標(biāo)的科學(xué)施肥時(shí)期；三是20世紀(jì)90年代至今，以產(chǎn)量、品質(zhì)和生態(tài)為目標(biāo)的科學(xué)施肥時(shí)期。在現(xiàn)階段，人們對(duì)肥料施用存在正負(fù)兩方面作用有了更加深刻的認(rèn)識(shí)：肥料既是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是潛在的環(huán)境污染因子，不合理施肥就會(huì) 污染環(huán)境。施肥既要考慮各種養(yǎng)分的資源特征，又要考慮多種養(yǎng)分資源的綜合管理、養(yǎng)分供應(yīng)和需求以及施肥與其他技術(shù)的結(jié)合。
（2）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)科學(xué)施肥發(fā)展歷程1901年氮肥從日本輸入我國(guó)臺(tái)灣，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)施用化肥的新紀(jì)元。新中國(guó)成立以來(lái)，黨和國(guó)家高度重視科學(xué)施肥工作，1950年，中央在北京召開(kāi)了全國(guó)土壤肥料工作會(huì)議，商討土壤肥料工作大計(jì)。會(huì)議提出了我國(guó)中低產(chǎn)田的分區(qū)與整治對(duì)策，對(duì)我國(guó)耕地后備資源進(jìn)行了評(píng)估，將科學(xué)施肥作為發(fā)展糧食生產(chǎn)的重要措施之一，隨后重點(diǎn)推廣了氮肥，加強(qiáng)了有機(jī)肥料建設(shè)。1957年成立全國(guó)化肥試驗(yàn)網(wǎng)，開(kāi)展了氮肥、磷肥肥效試驗(yàn)研究。1959-1962年組織開(kāi)展了第一次全國(guó)土壤普查和第二次全國(guó)氮、磷、鉀三要素肥效試驗(yàn)，在繼續(xù)推廣氮肥的同時(shí)，注重了磷肥的推廣和綠肥生產(chǎn)，為促進(jìn)糧食生產(chǎn)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。1979年開(kāi)展了第二次全國(guó)土壤普查，摸清了我國(guó)耕地基礎(chǔ)信息，1981-1983年組織開(kāi)展了第三次大規(guī)模的化肥肥效試驗(yàn)，對(duì)氮、磷、鉀及中、微量元素肥料協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。隨后，開(kāi)展缺素補(bǔ)素、配方施肥和平衡施肥技術(shù)推廣，研究探索了配方施肥技術(shù)規(guī)范和工作方法，總結(jié)出了“測(cè)、配、產(chǎn)、供、施”一條龍的測(cè)土配方肥技術(shù)服務(wù)模式，初步建立了全國(guó)測(cè)土配方施肥技術(shù)體系。 隨著化肥用量的增加，施肥目標(biāo)也進(jìn)行了３次大的調(diào)整。第一次是20世紀(jì)初到80年代中期，以單純追求作物高產(chǎn)為目標(biāo)，氮、磷、鉀肥相繼得到大面積的推廣應(yīng)用，施肥效益不斷增長(zhǎng)；第二次是20世紀(jì)80年代中期到20世紀(jì)末，以“兩高一優(yōu)”（即高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)）為目標(biāo)，廣泛開(kāi)展復(fù)混肥示范推廣，單質(zhì)肥料由低濃度向高濃度方向發(fā)展，復(fù)混（合）肥料開(kāi)始大面積推廣應(yīng)用，化肥施用總量迅速增加，但由于大部分地區(qū)忽視土壤測(cè)試和田間肥效試驗(yàn)，盲目施肥現(xiàn)象普遍，施肥效益開(kāi)始下降；第三次是進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全為目標(biāo)，全面進(jìn)入生產(chǎn)與生態(tài)并重的施肥階段。受農(nóng)村千家萬(wàn)戶小規(guī)模生產(chǎn)的限制，在舊的工作機(jī)制不適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展、而新的工作機(jī)制又沒(méi)有建立起來(lái)的情況下，由于投入嚴(yán)重不足，這些先進(jìn)實(shí)用的施肥技術(shù)一直停留在小面積、小范圍試驗(yàn)示范階段，習(xí)慣施肥、甚至盲目施肥的現(xiàn)象仍十分普遍。
1.3小麥中期施肥噴藥機(jī)存在的問(wèn)題
在現(xiàn)階段，人們對(duì)肥料施用存在正負(fù)兩方面作用有了更加深刻的認(rèn)識(shí)：肥料既是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是潛在的環(huán)境污染因子，不合理施肥就會(huì) 污染環(huán)境。施肥既要考慮各種養(yǎng)分的資源特征，又要考慮多種養(yǎng)分資源的綜合管理、養(yǎng)分供應(yīng)和需求以及施肥與其他技術(shù)的結(jié)合。小麥?zhǔn)┓蕠娝帣C(jī)所存在的問(wèn)題：
（1）研究過(guò)程中在做到連動(dòng)過(guò)程中，選取不同的連接件，所要達(dá)到的壽命、磨損都要通過(guò)計(jì)算。需要大量的數(shù)據(jù)分析。
（2）選取懸掛的方式，要結(jié)合實(shí)際的情況擇優(yōu)選擇。拖拉機(jī)的馬力機(jī)器的自身問(wèn)題都要考慮在內(nèi)以及自身重量。
（3) 重的環(huán)境污染。過(guò)多施用的肥料不僅造成了對(duì)地表水和地下水的持續(xù)污染，還增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中有毒物質(zhì)的殘留，出現(xiàn)了地表水富營(yíng)養(yǎng)化，地下水和蔬菜中硝態(tài)氮含量超標(biāo)等問(wèn)題，化肥尤其是氮肥已成為主要的環(huán)境污染源之一。這同時(shí)也給農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)很大危害。隨著環(huán)境問(wèn)題日益受到重視，如何在保證作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的同時(shí)提高氮肥的利用率。
（4）近年來(lái)，我國(guó)氮肥的消費(fèi)量和作物的產(chǎn)量都在逐年增加，但是投入和產(chǎn)出極不相稱。
1.4研究的內(nèi)容和方法
本裝置主要用于在中期小麥土地上進(jìn)行施肥噴藥，通過(guò)選擇合適的方法設(shè)計(jì)小麥?zhǔn)┓蕠娝帣C(jī)的施肥裝置、噴藥裝置、整體機(jī)架等相關(guān)設(shè)計(jì)。
為了達(dá)到中期小麥生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)內(nèi)容，設(shè)計(jì)施肥噴藥機(jī)的思路。通過(guò)查閱各個(gè)文獻(xiàn)資料掌握其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念與相關(guān)內(nèi)容。動(dòng)力輸出、連動(dòng)、懸掛、自身重量、各個(gè)部件的選擇以及初步的設(shè)計(jì)圖與構(gòu)思都是研究的問(wèn)題。
1.5 預(yù)期目標(biāo)
現(xiàn)階段小麥中期施肥噴藥這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是保證小麥高產(chǎn)豐收的確保。在設(shè)計(jì)噴藥機(jī)時(shí)要解決其環(huán)境和地勢(shì)等因素對(duì)噴藥的影響，保證小麥的中期防蟲(chóng)和營(yíng)養(yǎng)所需；施肥機(jī)的下肥速度和撒肥階段要對(duì)促進(jìn)小麥生長(zhǎng)，施肥機(jī)的施肥速度以及施肥范圍，合理的解決肥與機(jī)械之間的配合關(guān)系與調(diào)配發(fā)揮出起作用。
1.6重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路
施肥機(jī)動(dòng)力源于一部分來(lái)自于拖拉機(jī)一部來(lái)自于電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，噴藥機(jī)的氣壓來(lái)自于拖拉機(jī)自身所攜帶的氣泵；施肥機(jī)的傳動(dòng)裝置的鏈接有鏈連接和皮帶連接，化肥的下肥速度，而噴藥機(jī)的需要一個(gè)壓力控制合理控制噴藥速率。
（1）選擇合適動(dòng)力傳遞方式，設(shè)計(jì)離合裝置、曲柄搖桿裝置和傳動(dòng)裝置；
（2）運(yùn)用Auto CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖；
（3）利用有限元分析和Solidworks進(jìn)行虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)，完成整機(jī)各零部件的三維建模。
1.7工作條件及解決方法
計(jì)塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)有實(shí)習(xí)工廠、土槽實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，設(shè)計(jì)條件較好，為項(xiàng)目開(kāi)展提供了場(chǎng)地和基本條件。校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境，機(jī)械電氣化工程學(xué)院擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和機(jī)械加工制造設(shè)備，并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿足小麥中期施肥噴藥機(jī)的工作條件。
2 小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)
2.1小麥中期施肥噴藥機(jī)的結(jié)構(gòu)
圖2-1小麥中期施肥噴藥機(jī)的三維圖
1.撥肥輪 2.藥箱 3.施肥輪 4.肥箱 5.拖肥架 6.撒肥裝置 7.下肥孔 8.鏈條盒 9.前輪胎 10.噴藥桿 11.噴藥架 12.噴藥嘴 13.撐桿 14后輪胎 15.后軸 16.皮帶輪
圖2-2 小麥中期施肥噴藥機(jī)二維整體圖
2.2電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三種工作方式：
（1）三相單三拍控制方式：由于每次只有一相繞組通電，在切換瞬間將失去自鎖轉(zhuǎn)矩失步，另外，只有一相繞組通電，易在平衡位置附近產(chǎn)生震蕩，穩(wěn)定性不佳。在實(shí)際應(yīng)用中不采用單三拍工作方式。
（2）三相雙三拍控制方式：由于雙三拍控制每次有二相繞組通電，而且切換時(shí)總保持一相繞組通電，所以工作比較穩(wěn)定。
（3）三相單六拍控制方式：比三相雙三拍控制方式步距角小一半，因而精度更高，且裝換過(guò)程中始終保持有一個(gè)繞組通電，工作穩(wěn)定因此這種方式被大量采用。
本設(shè)計(jì)選擇第三種工作方式的電動(dòng)機(jī)，穩(wěn)定輸出。
電動(dòng)機(jī)選擇的計(jì)算過(guò)程：
選擇電動(dòng)機(jī)的功率
卷筒所需要的有效功率：
（2-1）
電動(dòng)機(jī)所需要的功率： （2-2）
確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速： （2-3）
電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核：
（2-4）
電動(dòng)機(jī)的靜功率：
( 最大起升載荷) （2-5）
可以得出：
（2-6）
所以選擇YEJ180M-4B5型號(hào)電動(dòng)機(jī)滿求。
3小麥?zhǔn)┓蕠娝帣C(jī)的組成部分
3.1施肥機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
圖3-1 施肥機(jī)撒肥結(jié)構(gòu)
3.2噴藥機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
圖3-2 噴藥機(jī)的結(jié)構(gòu)
4 軸的校核
4.1 軸I的強(qiáng)度校合
（1）求作用在齒輪上的力
(4-1)
(4-2)
（2）求軸承上的支反力
垂直面內(nèi)：N N
水平面內(nèi)：
根據(jù)第四強(qiáng)度理論且忽略鍵槽影響
(4-3)
(4-4)
(4-5)
(4-6)
所以軸的強(qiáng)度足夠
4.2校合軸II的強(qiáng)度
（1）求作用在齒輪上的力
3381.30N
1230.69N
(4-7)
(4-8)
(4-9)
（2）求軸承上的支反力
水平面內(nèi)：
(4-10)
(4-11)
垂直面內(nèi)：
(4-12)
求得=5646N
(4-13)
求得=7700N
(4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
在兩個(gè)軸承處彎矩有最大值，所以校核這兩處的強(qiáng)度
(4-14)
(5) 傳動(dòng)
（4-15）
（4-16）
精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：
（1）判斷：危險(xiǎn)面為A面與B面
（2）對(duì)截面III
截面III左側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面A左側(cè)的彎矩M為
截面A左側(cè)的扭矩T為
截面A上的彎曲應(yīng)力
(4-17)
截面A上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
(4-18)
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。
得
由 , ，
查得
查得材料的敏性系數(shù)為
應(yīng)力集中系數(shù)為
查得表面質(zhì)量系數(shù)
查得尺寸系數(shù)為 ；查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為
計(jì)算得綜合系數(shù)為
取40Cr的特征系數(shù)為
取
取
計(jì)算安全系數(shù)
(4-19)
(4-20)
(4-21)
故可知截面III左側(cè)安全
截面A右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面A左側(cè)的彎矩M為
截面A左側(cè)的扭矩T為
截面上的彎曲應(yīng)力
(4-22)
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
(4-23)
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
查得
過(guò)盈配合處的, 查得并取
查得表面質(zhì)量系數(shù)
查得尺寸系數(shù)為 ；查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為
計(jì)算得綜合系數(shù)為
取40Cr的特征系數(shù)為
取
取
計(jì)算安全系數(shù)
(4-24)
(4-25)
(4-26)
綜合以上分析，軸強(qiáng)度合格
5 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
5.1傳動(dòng)的典型方法
傳動(dòng)的幾種典型方法
（1）帶傳動(dòng)
帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳遞的一種機(jī)械傳動(dòng)。根據(jù)傳動(dòng)原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動(dòng)的摩擦型帶傳動(dòng)，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動(dòng)的同步帶傳動(dòng)。
優(yōu)點(diǎn)：a可用于兩軸中心距離較大的傳動(dòng)；b帶具有彈性，可緩和沖擊和振動(dòng)載荷，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)噪聲；c當(dāng)過(guò)載時(shí)，帶即在輪上打滑，可防止其他零件損壞；d結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)低，維護(hù)方便。
缺點(diǎn)：a傳動(dòng)的外廓尺寸較大；b由于帶的彈性滑動(dòng)，不能保證固定不變的傳動(dòng)比；c軸及軸承上受力較大；d效率較低；e帶的壽命較短，約為3000到5000h；f不宜用于易燃易爆的場(chǎng)合。
（2）齒輪傳動(dòng)
齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)，即是用主、從齒輪輪齒直接傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。并且，它是在多有機(jī)械傳動(dòng)中，應(yīng)用最廣，可用來(lái)傳遞相對(duì)為止不遠(yuǎn)的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
優(yōu)點(diǎn)：a傳動(dòng)效率高；b傳動(dòng)比大；c傳遞扭矩大；d壽命長(zhǎng)。
缺點(diǎn)：a重量大；b噪音大；c傳動(dòng)距離較??；d需要經(jīng)常潤(rùn)滑。
（3）鏈傳動(dòng)
鏈傳動(dòng)是通過(guò)鏈條將具有特殊齒形的主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到具有特殊齒形的從動(dòng)鏈輪的一種傳動(dòng)方式。
優(yōu)點(diǎn)：a承載能力高；b適用于惡劣的工作環(huán)境；c效率高；d作用于軸上的力小。
缺點(diǎn)：a工作時(shí)有噪聲；b存在沖擊、振動(dòng)；c對(duì)安裝精度要求高。
選擇一個(gè)帶傳動(dòng)和一個(gè)鏈傳動(dòng)來(lái)帶動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)作。
5.2 帶傳動(dòng)的計(jì)算
帶的速度
（5-1）
式中 n1-為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；
dd1-為小帶輪基準(zhǔn)直徑。
即v=5.024m/s< =25m/s,符合要求。
確定中心距a和V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld
根據(jù)0.7（dd1+dd2）≦a0≦2（dd1+dd2）初步確定中心距
0.7（100+180）=196mm a02（100+180）=560mm
要求工作平穩(wěn)，選取中心距a0=300mm。
初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld：
式中: Ld-為帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長(zhǎng)度；
Ld’-為帶的初算基準(zhǔn)長(zhǎng)度；
a0-為初選中心距。
普通帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld及長(zhǎng)度系數(shù)KL ，確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=10000mm。
計(jì)算實(shí)際中心距a，由
（5-2）
計(jì)算小輪包角
小帶輪包角：
確定V帶根數(shù)Z
根據(jù)
（5-3）
確定帶的根數(shù)。
式中 為包角修正系數(shù)，考慮包角對(duì)傳動(dòng)能力的影響，得；為帶長(zhǎng)修正系數(shù)，考慮帶長(zhǎng)不為特定帶長(zhǎng)時(shí)對(duì)使用壽命的影響，；為V帶基本額定功率。
查取單根V帶所能傳遞的功率為=0.96kW；
由式
（5-3）
計(jì)算功率增量。
其中 Kb-為彎曲影響系數(shù)，Kb =；
Ki-為傳動(dòng)比系數(shù)，Ki =1.1202；
ni為小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min。
故得
（5-4）
所以
（5-5）
所以，選取V帶根數(shù)z=4。
確定初拉力
單根普通V帶初拉力計(jì)算公式：
（5-6）
式中 Pd- 為設(shè)計(jì)功率；
v-為V帶速度；
z-為帶的根數(shù)；
-為包角修正系數(shù)；
m-為普通V帶每米長(zhǎng)度質(zhì)量，查得m=0.1kg/m。
所以
計(jì)算作用在軸上的壓力FQ
壓力FQ 等于松邊和緊邊拉力的向量和，如果不考慮帶兩邊的拉力差，可以近似為按帶兩邊所受初拉力的合力來(lái)計(jì)算：
式中， -為初拉力；
z-為帶的根數(shù)；
-為小輪包角。
所以
（5-7）
5.3 鏈傳動(dòng)的計(jì)算
5.3.1 鏈輪的齒形
鏈輪齒形必須保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進(jìn)入和退出嚙合，盡量減少嚙合時(shí)的鏈節(jié)的沖擊和接觸應(yīng)力，而且要易于加工。
常用的鏈輪端面齒形見(jiàn)圖6.6。它是由三段圓弧aa 、ab、cd和一段直線bc構(gòu)成，簡(jiǎn)稱三圓弧-直線齒形。齒形用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，在鏈輪工作圖上不必繪制端面齒形，只需在圖上注明"齒形按3RGB1244-85規(guī)定制造"即可，但應(yīng)繪制鏈輪的軸面齒形，見(jiàn)圖6.7，其尺寸參閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。工作圖中應(yīng)注明節(jié)距p 、齒數(shù)z 、分度圓直徑d （鏈輪上鏈的各滾子中心所在的圓）、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df
鏈條進(jìn)入鏈輪后形成折線，因此鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)情況和繞在正多邊形輪子上的帶傳動(dòng)很相似，邊長(zhǎng)相當(dāng)于鏈節(jié)距p，邊數(shù)相當(dāng)于鏈輪齒數(shù)z。鏈輪每轉(zhuǎn)一周，鏈移動(dòng)的距離為zp，設(shè)z1、z2為兩鏈輪的齒數(shù)，p為節(jié)距（mm），n1、n2為兩鏈輪的轉(zhuǎn)速（r/min）， 則鏈條的平均速度v（m/s）為
由上式可得鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比
事實(shí)上，鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比都是變化的。分析如下：設(shè)鏈的緊邊在傳動(dòng)時(shí)處于水平位置，見(jiàn)圖6.9。設(shè)主動(dòng)輪以等角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)，則其分度圓周速度為R1ω1 。當(dāng)鏈節(jié)進(jìn)入主動(dòng)輪時(shí)，其銷軸總是隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷改變其位置。當(dāng)位于β角的瞬時(shí)，鏈水平運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度 等于銷軸圓周速度的水平分量。即鏈速v
(5-8)
5.3.2鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷
鏈傳動(dòng)在工作時(shí)產(chǎn)生動(dòng)載荷的主要原因是：
(1) 鏈速和從動(dòng)鏈輪角速度周期性變化，從而產(chǎn)生了附加的動(dòng)載荷。鏈的加速度愈大，動(dòng)載荷也將愈大。鏈的加速度為
可見(jiàn)，鏈輪轉(zhuǎn)速愈高、鏈節(jié)距愈大、鏈輪齒數(shù)愈少，動(dòng)載荷都將增大。
試驗(yàn)條件為：z1＝19、鏈節(jié)數(shù)Lp＝100、單排鏈水平布置、載荷平穩(wěn)、工作環(huán)境正常、按推薦的潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑、使用壽命15000h；鏈條因磨損而引起的相對(duì)伸長(zhǎng)量Δp/p不超過(guò)3%。當(dāng)實(shí)際使用條件與試驗(yàn)條件不符時(shí)，需作適當(dāng)修正，由此得鏈傳動(dòng)的計(jì)算功率應(yīng)滿足下列要求
（5-9）
式中 P0-許用傳遞功率（kW）
P-名義傳遞功率（kW）
KA-工作情況系數(shù)
KZ-小鏈輪齒數(shù)系數(shù)
KL-鏈長(zhǎng)系數(shù)，根據(jù)鏈節(jié)數(shù)
Kp-多排鏈系
5.3.3鏈的長(zhǎng)度和中心距
若鏈傳動(dòng)中心距過(guò)小，則小鏈輪上的包角也小，同時(shí)嚙合的鏈輪齒數(shù)也減少；若中心距過(guò)大，則易使鏈條抖動(dòng)。一般可取中心距a=()p，最大中心矩amax≤80p 。
鏈的長(zhǎng)度常用鏈節(jié)數(shù)Lp表示。按帶傳動(dòng)求帶長(zhǎng)的公式可導(dǎo)出
（5-10）
式中 a-鏈傳動(dòng)的中心矩。
由此算出的鏈的節(jié)數(shù)，必須圓整為整數(shù)，且最好為偶數(shù)。然后根據(jù)圓整后的鏈節(jié)數(shù)用下式計(jì)算實(shí)際中心矩：
（5-11）
為了便于安裝鏈條和調(diào)節(jié)鏈的張緊程度，一般中心距設(shè)計(jì)成可以調(diào)節(jié)的。若中心距不能調(diào)節(jié)而又沒(méi)有張緊裝置時(shí)，應(yīng)計(jì)算的中心距減小。這樣可使鏈條有小的初垂度，以保持鏈傳動(dòng)的張緊。
總 結(jié)
此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成全小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)。這是我們?cè)诖髮W(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計(jì)，為自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識(shí)的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握做設(shè)計(jì)的基本步驟、基本方法，通過(guò)本環(huán)節(jié)把我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn)用，把大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)貫穿起來(lái)，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來(lái)，為我將來(lái)的實(shí)際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這是一個(gè)非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì)，涉及的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，工程材料，機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，提高我計(jì)算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識(shí)得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還學(xué)到了許多新的知識(shí)，如Solidworks，CAD2007的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。
我深刻的認(rèn)識(shí)到，要想成為一名合格的工程設(shè)計(jì)人員只是掌握本專業(yè)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識(shí)，如應(yīng)該對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個(gè)方面能力進(jìn)行加強(qiáng)。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾遇到很多的問(wèn)題，但通過(guò)查閱相關(guān)的書(shū)籍、手冊(cè)以及老師的精心指導(dǎo)，都得到了解決，設(shè)計(jì)過(guò)程基本順利完成。
致 謝
經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的努力，在范修文老師的悉心指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成了。在撰寫(xiě)論文期間，我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師范修文，從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫(xiě)、修改和定稿，范老師均傾注了大量的心血。導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)、熱忱鼓勵(lì)不僅使我樹(shù)立了深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。還有，導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。同時(shí)我還要感謝大學(xué)期間各位任課老師在學(xué)習(xí)上給予我的指導(dǎo)和幫助，感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培，他們的關(guān)懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐。
時(shí)光荏苒，不覺(jué)四年已到頭。畢業(yè)答辯之后，很多熟悉的形影也許就將從身邊永遠(yuǎn)地失落了。每年的這個(gè)時(shí)候，校園總難掩物是人非的感傷。想對(duì)身邊的同學(xué)、朋友、老師、食堂的大廚……所有我所認(rèn)識(shí)與不認(rèn)識(shí)的人，對(duì)校園里的花草樹(shù)木、錯(cuò)落有致的高樓矮房……一切生靈和據(jù)說(shuō)沒(méi)生命的事物，對(duì)這一切的一切說(shuō)聲謝謝！四年，我們一起演繹了這三千畝土地的電閃雷鳴，一起體味這兩百個(gè)禮拜的悲歡離合。相聚是緣，淚痕與汗?jié)n、辛酸與甜蜜、淺薄與深沉，都融入這方寸之地，散落于每一個(gè)角落，不分彼此，直至永恒。我欣慰地知道，多年以后這里依然會(huì)到處充盈著我的氣息，承載著我的青春歲月，對(duì)此我滿懷感激。
最后，也感謝和我一起學(xué)習(xí)的同窗朋友，他們給了我無(wú)數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂(lè)，感謝他們的陪伴與幫助，愿我們以后的人生都可以充實(shí)、多彩與快樂(lè)！
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