机械毕业设计1348水田机
摘
国土形状复杂类型繁纬度跨越国省农业机械差异现代化程度省水稻粮食区法适规模生产水田泥泞土作业定难度文基机械设计相关理研究利减速箱单片机液压装置设计台水田机力限文着重设计传动装置液压装置次设计水田机特点结构简单受力均匀运行稳工作效率高
关键词：水田机 耕整机 手推 液压系统设计
Abstract
due to land complex shapes type range and latitude spans of agricultural machinery in all the different varying degrees of its modernization I mainly hilly land in type but with rice as the main food of the region Cannot be applied to largescale production but paddy fields muddy land a job with a certain degree of difficulty This article is based on research on mechanical design and theories related to the using gearboxes hydraulic design of singlechip and a grader for paddy field Because of my ability is limited this article only focuses on the design of its gear and leveling of hydraulic equipment Grader for paddy field feature of the design is simple uniform stable operation high efficiency
Keywords grader for paddy field cultivator hand design of hydraulic systems
目 录
摘 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
前言 Ⅴ
1 绪 1
11 水田机国外发展 1
12 设计水田机意义 1
13 作品结构特点优势 2
2 水田机方案选择 3
21 柴油机选择 4
22 减速箱设计 5
23 设计V带 6
24 齿轮设计 8
25 轴设计 11
3 液压系统设计整体方案确定 21
31 确定液压系统压力流量 21
32 液压缸尺寸确定 22
33 液压器件选择工作原理 22
4 润滑方式确定求 26
5 总结 27
参考文献 28
致谢 29
前 言
稻田搅浆机省广泛采水田机械手推式搅浆机适应省山丘形形式满足耕作业求稻田搅浆机广泛辅助作业力完成360度运动单独进行组合进行次研究款省水田中搅浆机械作业疏松整土壤更加利播种收割水耙水稻插秧基础提高水稻单产保证措施年水田搅浆技术广水稻种植户中已逐步广泛认已进行推广应搅浆机工作着生产需求加改造种类繁前水田机基础结合机工作原理水田机基础增添搅浆装置搅浆装置集合仅节省时间减少进次数时增加水减少水田耕作成
1 绪
11 水田机国外发展
着高新技术发展工程机械产品应现代微电子技术代表高科技正越越普遍改造工程机械产品传统结构成熟技术移植应已促进机综合技术水进步提高满足新技术求前提选择合理价位适应档次户需求目前机发展方面中国市场国外市场国外发达国家农业现代化基已形成机市场走势处低谷中国机市场刚刚开始启动方面中国发展中国家济实力等远远落发达国家种素决定现阶段中国市场机需高技术含量高配置具样作业功较性具性价格优势会高市场份额年国外机中国市场逐步退出国外产品技术水高价位太高进口机价位约国产类机型3倍国产机必须保持略高原类机型价位基础量提高整机性操作舒适性适应中国市场
技术发展角度考虑中国机发展然踪国际领先水展迅速发展中国市场加入ＷＴ0国市场国际化趋势日趋明显参国际交换分工充分利国际先进配套资源科学技术实现技术资源优化配置成国机制造业发展必路中国机技术发展基特征应：高中低档产品存广泛新材料新工艺提高制造工艺水提高产品性寿命国产机发展趋势
12 设计水田机意义
着国现代化建设事业迅速发展农业现代化建设越越紧迫国土形状复杂类型繁纬度跨越国省农业机械差异现代化程度省土类型丘陵水稻粮食区法适规模生产水田泥泞土作业定难度省水田类型机械定求方便外形较移动方便省现阶段水田机研究意义
13 作品结构特点优势
1）通型柴油机作动力源具型水田快速工作特点
2）体积质量轻结构简单操作方便保养方便成低廉废气噪音等污染
3) 高度20—60mm间横100~200mm质量400kg左右（材料45钢制作）
4)前轮采双轮耕整机构具良导性面船通铰链行走机构相连幅度拐弯
5) 效果较理想成低面积首选产品
2 水田机方案选择
次设计求：设计出台水田机现双轮耕整机牵引工作部件船通振动土壤挤压刮推送实现水田中土壤整参考众农机类型设计图1示双轮拖挂式水田机
着国家惠农政策断出台黑龙江省水稻种植面积断扩水田农机装备断提高水稻搅浆机适稳定易行节特点成国水稻种植必备机械水田搅浆水稻生产中重环节长期水田耕整直延续着传统耕整作业模式旱田水整旱田灭茬水整两种形式机具拖拉机配套水田犁旋耕机水田耙等种耕作方式机具进次数费工费时劳动强度作业效率低资源浪费严重仅增加水田生产成作业质量满足插秧作业求水田搅浆机次完成碎土搅浆压茬等联合作业田块满足机械插秧求水田技术应传统方法相降低生产成增产增收减少整水联合作业缩短整时间节省源消耗提高作业效率实现水稻高产稳产促进农业增收农民增收保证粮食安全生产具重意义
设计水田搅浆机柴油机动力源V带传动功率传减速器历两级减速利V带传动功率传递行走双轮双轮拖动船水田行走船拖拉机具采三点悬挂方式连接三点悬挂装置两提升杆改两双作油缸动作分控制实现具左右两侧提升降独立控制保证机具始终处水位置工作悬挂点铰链连接站船通手柄掌控方液压控制系统控制底船左右水
２１ 柴油机选择
常识知：正常成年移动速度35—5kmh考虑安全问题取v4kmh6667mmin水田耕整作业：
(21)
式中： —耕宽取100cm
—耕深取10mm
—土壤阻根资料取036
360kw
1175F—1型柴油机 2底座 3耕整双轮 4铰链
5船 6液压装置 7手柄 8减速箱
图21 总装配简图
Fig 21 General Assembly Drawing
通家乡柴油机情况解175F—1型柴油发动机率特广适合环境状况交通状况柴油机满足轻型农业机构求次研究龙舟175F1型柴油动力源驱动规格图2示：
型号
175F1
缸径×行程（mm）
75×70
1h功率（kwps）
365495马力
12h功率（kwps）
38145马力
标定转速（rmin）
2600
润滑方式
离心飞溅
净质量（kg）
44
图22 柴油机铭牌
Fig 22 diesel engine nameplate
22 减速箱设计
221 减速箱传动分配
图23 传动装置示意图
Fig 23 Schematic diagram of transmission device
常识取170cm体重取70kg双臂抬起高度h800mm柴油机高500mm前方视野开阔取双轮半径r500mm轮子转速n5154rmin
确定传动装置总传动分配传动：总传动：
(22)
分配传动：取
取 计算
注：带轮传动高速级传动低速级传动
222 计算传动装置运动动力参数
传动装置轴高速低速次定1轴2轴3轴4轴
——次电机轴1轴1轴2轴2轴3轴3轴4间传动效率
（1）轴转速：
(23)
(24)
(25)
（2）轴输入功率：
（3）轴输入转矩： (26)
轴动力参数结果表：
表21 轴动力参数
Table 21 the axial dynamic parameters
轴名
输入功率P KW
输出功率P KW
输入转矩T Nm
输出转矩T Nm
转速rmin
柴油机轴
365
365
2600
高速轴
352
348
131
384
852
中间轴
321
318
384
1688
184
低速轴
305
302
1688
5768
5171
23 设计V带
(1)确定V带型号
查机械设计手册表136：
(27)
根 机械设计图135选择A型V带
取
带传动滑动率
（2）验算带速：带速范围合适
(3)取V带基准长度中心距a：
初步选取中心距a：取
： (28)
查资料取实际中心距：
验算带轮包角：
(29)
求V带根数Z：
(210)
根插值法
EF01
插值法
(211)
取Z3根
（4）求作带轮轴压力：
q010kgm单根V带初拉力：
(212)
作轴压力：
24 齿轮设计
241 高速齿轮设计
（1）材料：高速级齿轮选钢调质齿面硬度250HBS高速级齿轮选钢正火齿面硬度220HBS
（2）查机械设计表117：
表114：
查机械设计第168页表1110C图：
（3）齿面接触强度设计：9级精度制造取载荷系数取齿宽系数 计算中心距：机械设计第165页式115：
考虑高速级齿轮低速级齿轮相差取
取
实际传动：
传动误差：
齿宽： 取
高速级齿轮： 高速级齿轮：
（4）验算轮齿弯曲强度：
根机械设计第167页表119：
齿宽计算：
安全
（5）齿轮圆周速度：
查课第162页表112知选9级精度合适
242 低速级齿轮设计
材料：低速级齿轮选钢调质齿面硬度250HBS低速级齿选钢正火齿面硬度220HBS
查机械设计第166页表117：
查机械设计第165页表114：
查课第168页表1110C图：
齿面接触强度设计：9级精度制造查课第164页表113：载荷系数取齿宽系数
计算中心距： 课第165页式115：
(213)
取 取
计算传动误差：
齿宽：取
低速级齿轮：
低速级齿轮：
验算轮齿弯曲强度：查课第167页表119：
齿宽计算：
(214)
安全
齿轮圆周速度：
查机械设计教材第162页表112知选9级精度合适
25 轴设计
251 高速轴设计校核
（1）材料：选45号钢调质处理查机械设计第230页表142取 C100
（2）轴段直径确定：根机械设计课第230页式142：
(215)
装带轮电动机轴径高速轴第段轴径装配带轮取L1175d1360
带轮轴肩定位配合密封圈根机械设计手册手册85页表712取L2m+e+l+528+9+16+558
段装配轴承表61取选6009轴承
L3B++216+10+228
段定位轴承取L4根箱体壁线确定确定装配齿轮段直径：判断作成齿轮轴：
查机械设计手册51页表41：
e59＜625
段装配轴承 L6 L328
校核该轴轴承：L173 L2211 L396
作齿轮圆周力：
径力
作轴1带轮外力：
求垂直面支反力：
(216)
求垂直弯矩绘制垂直弯矩图：
求水面支承力：
求绘制水面弯矩图：
求F支点产生反力：
求绘制F力产生弯矩图：
Fa处产生弯矩：
求合成弯矩图：
考虑利情况直接相加
求危险截面量弯矩：
图见mm处截面危险量弯矩：（取折合系数）
(217)
计算危险截面处轴直径：
材料选择调质许弯曲应力： (218)
该轴安全
弯矩轴受力分析图
图24 高速弯矩受力分析图
Fig24 Bending moment and stress analysis of high speed shaft
（3）键设计校核
根确定V带轮选铸铁HT200参考机械设计教材表109范围轴段采键：
采A型普通键
键校核L1175d1360综合考虑取50
（219）
查课155页表1010选键：
252 中间轴设计校核
（1）材料：选45号钢调质处理查机械设计课第230页表142取C100
(220)
段装配轴承查手册第9页表116取查手册62页表61选6208轴承L1B+++(2～3)18+10+10+240
装配低速级齿轮取L2128齿轮孔长度少(2～3)
段定位高速级齿轮取L310
装配高速级齿轮取 L484282
段装配轴承查手册第9页表116取查手册62页表61选6208轴承L1B+++（2～3）18+10+10+243
（2）校核该轴轴承：L174 L2117 L394
作23齿轮圆周力：
径力：
求垂直面支反力
计算垂直弯矩：
求水面支承力：
计算绘制水面弯矩图：
求合成弯矩图利情况考虑：
(221)
求危险截面量弯矩：
图见mmnn处截面危险量弯矩：（取折合系数）
计算危险截面处轴直径：
nn截面
mm截面
该轴安全
轴承寿命校核：
轴承寿命式进行校核轴承承受径载荷作查课259页表16910取取
(222)
轴承寿命年范围该轴承符合农机械求
图２5 中间轴弯矩受力分析图
Fig 25 Intermediate shaft bending moment and Stress Analysis
253 低速轴设计校核
1) 弯矩轴受力分析图图：
图26 低速轴弯矩受力分析图
Fig 26 Moment and stress analysis of the Lowspeed Shaft
2）键设计校核：
已知参考机械设计表1011取
齿轮材料45钢查表1010
L12818110取键长110 L821270取键长707
根挤压强度条件键校核：
(223)
选键
⑴确定轴段直径
计算轴段直径
轴承受转矩作扭转强度计算式142：
考虑该轴段开键槽取
查手册9页表116圆整成标准值取
带轮轴定位外伸端设置轴肩第二段轴径查手册85页表72尺寸符合轴承盖密封圈标准值取
设计轴段轴承装拆方便查手册62页表61取采挡油环轴承定位选轴承6215
设计轴段考虑挡油环轴定位取
设计端轴颈取轴承挡油环定位挡油环端齿轮齿根处定位
轮装拆方便设计轴头取查手册9页表116取mm
设计轴环宽度b
齿轮轴定位取取
⑵ 确定轴段长度
带轮尺寸决定
轴头长度段轮孔长度短
轴段长度结构决定
（3）校核该轴轴承：L1975 L22045 L3116
求作力力矩力矩危险截面量弯矩
作齿轮圆周力：
径力：
求垂直面支反力：
计算垂直弯矩：
求水面支承力
计算绘制水面弯矩图
求F支点产生反力
求F力产生弯矩图
Fa处产生弯矩：
考虑利情况直接相加
求危险截面量弯矩
图见mm处截面危险量弯矩：（取折合系数）
计算危险截面处轴直径
材料选择调质查机械设计手册许弯曲应力：
考虑键槽影响取该轴安全
（4）键设计校核：
d163装带轮查课153页表109选键b×h18×11查155页表1010
L1107初选键长100校核
选键
装齿轮查课153页表109选键查机械设计155页表1010
L6122初选键长100校核
选键
26 齿轮带轮设计
采腹板式结构：
表22 高速齿轮设计
Table22 Design of high Speed Gear
代号
结构尺寸计算公式
结果
轮毂处直径
72
轮毂轴长度
84
倒角尺寸
1
齿根圆处厚度
10
腹板直径
32125
板孔直径
625
腹板厚度
252
表23 柴油机带轮设计
Table 23 Design of diesel Engine Pulley
代号
结构尺寸计算公式
结果
手册157页
90mm
162mm
135mm
81mm
1435mm
10mm
15mm
5mm
表24 减速箱带轮设计
Table 24 The belt wheel gear Box Design
代号
结构尺寸计算公式
结果
手册157页
38mm
684mm
取60mm
81mm
747mm
10mm
15mm
5mm
表25 行走机构带轮设计
Table 25 The belt wheel walking Mechanism Design
代号
结构尺寸计算公式
结果
手册157页
45mm
81mm
675mm
81mm
74mm
10mm
15mm
5mm
3 液压系统设计整体方案确定
分析国外控制系统产品基础鉴成功验根国现产品现状现技术水单片机控制液压系统执行机构设计种精密水田控制系统系统设计中结合实验实际需耕整水田研究象利电磁阀控制实现油泵排量实现排种器转速控制
31 确定液压系统压力流量
液压油缸受力分析：
拉杆面行时机具重力方左拉杆垂直时机具产生力矩根力矩衡原理
式中 G —机具质量—力臂
—机具重心位置
—液压油缸静态拉力垂直分力
图31 机具静态受力图
Fig 31 land leveler static force
计算4000N力F值机具工作时会增加惯性负载根验相关文献取05倍液压缸工作时必须提供拉力F6930N采两液压缸知单缸拉力3465N
32 液压缸尺寸确定
(1) 油缸工作压力根验系统 p6MPa
(2) 确定液压缸径 D活塞杆直径d考虑安装素活塞工作时塞杆受拉推导D式计算
式中 F液压缸外负载已计算F3465N
液压缸机械效率系统取095
p1液压缸工作压力已知p6MPa
P2液压缸回油腔背压力该系统属简单中压系统取05MPa
活塞杆受拉取d05D
数代入式中D0048m
圆整取D 63mm d05D圆整取活塞杆直径d35mm
计算单缸活塞杆工作时产生拉力7659N3465N满足求
（3）计算液压缸工作时需流量q
式中 v—油缸活塞伸缩速度根相关文献取v4mmin
系统工作时常需两液压油缸时工作系统需流量2q25Lmin
33 液压器件选择工作原理
331 液压马达
量转换观点液压泵液压马达逆工作液压元件种液压泵输入工作液体变成液压马达工况反液压马达轴外力矩驱动旋转时变液压泵工况具样基结构素密闭周期变化容积相应配油机构[10]
液压马达液压泵工作条件性求样类型液压马达液压泵间存许差首先液压马达应够正反转求部结构称液压马达转速范围需足够特低稳定转速定求通常采滚动轴承静压滑动轴承次液压马达输入压力油条件工作必具备吸力需定初始密封性提供必起动转矩存着差液压马达液压泵结构较相似逆工作[11]
该系统液压泵拖拉机（型号清江－504）动力输出轴驱动已知动力输出轴高挡转速1000rmin根系统工作压力流量等求选淮安市液压件总厂生产 CBT－F532 型齿轮泵该泵技术参数：排量 32mLr额定压力20MPa额定转速 1000rmin容积效率 092
332 选择液压阀
液压调节系统选深圳亚德客（AIRTAC）液压气动件厂生产三位四通电磁换阀额定工作电压 12V 直流电响应频率 5Hz根拟定液压调节系统原理选定液压元件表示：
表31 液压元件选择
Table 32 The choice of Hydraulic Components
序 号
元件名称
规格
流量Lmin
1
漏油器
XU—B32
30
2
齿轮泵
CBT—F532
40
3
压力表
4K—F10D—1
4
溢流阀
A—F10DDP1
32
5
三位四通电磁换阀
ED—3C2—G02—D1
32
6
单节流阀
LA—F10D—B1
32
7
囊式蓄器
CQJ—16
16
333 确定道尺寸
油径尺寸选液压元件接口尺寸确定油径 8mm
334 液压油箱容积确定
提高液压系统动作灵敏度采恒压系统油泵压力恒工作压力 6MPa液压油箱效容量齿轮泵流量 10 倍确定选容量320L 油箱[17]
335 液压系统温升验算
系统恒压系统整田间作业程中液压缸动作泵输入功率全部转化热量 时液压油温升单位时间发热量 Q
式中 p—油泵理泵油排量32L092
q—液压泵理泵出压力估算系统工作压力6MPa
邮箱散热面积似A314
系统散热状况般取K系统温升：
液压系统油温般应超 70℃必须设置散热器散热器选汽车空调散热器入口溢流阀回油箱口相连实验表明设置散热器液压系统油温超 70℃工作正常液压系统油路图示
336 溢流阀
溢流阀种液压压力控制阀液压设备中起定压溢流作安全保护作定压溢流作：定量泵节流调节系统中定量泵提供恒定流量系统压力增时会流量需求减时溢流阀开启余流量溢回油箱保证溢流阀进口压力泵出口压力恒定（阀口常压力波动开启）安全保护作：系统正常工作时阀门关闭负载超规定极限（系统压力超调定压力）时开启溢流进行载保护系统压力增加（通常溢流阀调定压力系统高工作压力高10％～20％）[19]
337
应中发现该系统然压力较稳定机具升降程中存较击影响机具升降控制精度建议采频率响应高5Hz电磁换阀应电液伺服阀提高机具位置控制精度详情请见原理图：
17油缸 28单节流阀 3蓄压器 46截止阀 5油压表 917三位四通电磁阀
10溢流阀 11散热器 12邮箱 13温度计 14滤网 15油泵 16单阀
图7 液压系统油路图
Fig 7 hydraulic system schematic
4 润滑方式确定已求
传动装置属轻型传速较低速度远远
采脂润滑箱体选SH035792中50号润滑装规定高度
关数见装配图明细表手册中关数
总 结
次设计旨研究出款体积质量轻噪音操作灵活适合面积水田船基设计求历次方案变动决定采双轮耕整机构作动力源通V带轮轴传动齿轮机构实现减速速拖动船水田中行走前首先仔细阅读产品说明书机具安全标志机具潜危险做心中数说明书点进行具体操作避免安全事发生次作业前应检查旋耕机传动箱否加足润滑油轴承否加足润滑脂连接螺栓否紧固作业中发现异常声音应立停车检查排障手扶拖拉机配套旋耕机陷车时严禁未熄火时站机器前拉抬机器机器较高田埂时应熄火抬田埂前应检查部件尤检查旋耕刀否装反固定螺栓万节销否牢发现问题时处理确认稳妥方工作时应常注意倾听旋耕机否杂声金属敲击声异常应停车检查排头转弯倒车时严禁工作免损坏机件机组起步时先接合动力输出轴挂工作档缓慢松放离合器踏板时操作液压升降手柄旋耕刀逐渐入土加油门刀滚达规定耕深时止
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致 谢
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摘
国土形状复杂类型繁纬度跨越国省农业机械差异现代化程度省水稻粮食区法适规模生产水田泥泞土作业定难度文基机械设计相关理研究利减速箱单片机液压装置设计台水田机力限文着重设计传动装置液压装置次设计水田机特点结构简单受力均匀运行稳工作效率高
关键词：水田机 耕整机 手推 液压系统设计
Abstract
due to land complex shapes type range and latitude spans of agricultural machinery in all the different varying degrees of its modernization I mainly hilly land in type but with rice as the main food of the region Cannot be applied to largescale production but paddy fields muddy land a job with a certain degree of difficulty This article is based on research on mechanical design and theories related to the using gearboxes hydraulic design of singlechip and a grader for paddy field Because of my ability is limited this article only focuses on the design of its gear and leveling of hydraulic equipment Grader for paddy field feature of the design is simple uniform stable operation high efficiency
Keywords grader for paddy field cultivator hand design of hydraulic systems
目 录
摘 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
前言 Ⅴ
1 绪 1
11 水田机国外发展 1
12 设计水田机意义 1
13 作品结构特点优势 2
2 水田机方案选择 3
21 柴油机选择 4
22 减速箱设计 5
23 设计V带 6
24 齿轮设计 8
25 轴设计 11
3 液压系统设计整体方案确定 21
31 确定液压系统压力流量 21
32 液压缸尺寸确定 22
33 液压器件选择工作原理 22
4 润滑方式确定求 26
5 总结 27
参考文献 28
致谢 29
前 言
稻田搅浆机省广泛采水田机械手推式搅浆机适应省山丘形形式满足耕作业求稻田搅浆机广泛辅助作业力完成360度运动单独进行组合进行次研究款省水田中搅浆机械作业疏松整土壤更加利播种收割水耙水稻插秧基础提高水稻单产保证措施年水田搅浆技术广水稻种植户中已逐步广泛认已进行推广应搅浆机工作着生产需求加改造种类繁前水田机基础结合机工作原理水田机基础增添搅浆装置搅浆装置集合仅节省时间减少进次数时增加水减少水田耕作成
1 绪
11 水田机国外发展
着高新技术发展工程机械产品应现代微电子技术代表高科技正越越普遍改造工程机械产品传统结构成熟技术移植应已促进机综合技术水进步提高满足新技术求前提选择合理价位适应档次户需求目前机发展方面中国市场国外市场国外发达国家农业现代化基已形成机市场走势处低谷中国机市场刚刚开始启动方面中国发展中国家济实力等远远落发达国家种素决定现阶段中国市场机需高技术含量高配置具样作业功较性具性价格优势会高市场份额年国外机中国市场逐步退出国外产品技术水高价位太高进口机价位约国产类机型3倍国产机必须保持略高原类机型价位基础量提高整机性操作舒适性适应中国市场
技术发展角度考虑中国机发展然踪国际领先水展迅速发展中国市场加入ＷＴ0国市场国际化趋势日趋明显参国际交换分工充分利国际先进配套资源科学技术实现技术资源优化配置成国机制造业发展必路中国机技术发展基特征应：高中低档产品存广泛新材料新工艺提高制造工艺水提高产品性寿命国产机发展趋势
12 设计水田机意义
着国现代化建设事业迅速发展农业现代化建设越越紧迫国土形状复杂类型繁纬度跨越国省农业机械差异现代化程度省土类型丘陵水稻粮食区法适规模生产水田泥泞土作业定难度省水田类型机械定求方便外形较移动方便省现阶段水田机研究意义
13 作品结构特点优势
1）通型柴油机作动力源具型水田快速工作特点
2）体积质量轻结构简单操作方便保养方便成低廉废气噪音等污染
3) 高度20—60mm间横100~200mm质量400kg左右（材料45钢制作）
4)前轮采双轮耕整机构具良导性面船通铰链行走机构相连幅度拐弯
5) 效果较理想成低面积首选产品
2 水田机方案选择
次设计求：设计出台水田机现双轮耕整机牵引工作部件船通振动土壤挤压刮推送实现水田中土壤整参考众农机类型设计图1示双轮拖挂式水田机
着国家惠农政策断出台黑龙江省水稻种植面积断扩水田农机装备断提高水稻搅浆机适稳定易行节特点成国水稻种植必备机械水田搅浆水稻生产中重环节长期水田耕整直延续着传统耕整作业模式旱田水整旱田灭茬水整两种形式机具拖拉机配套水田犁旋耕机水田耙等种耕作方式机具进次数费工费时劳动强度作业效率低资源浪费严重仅增加水田生产成作业质量满足插秧作业求水田搅浆机次完成碎土搅浆压茬等联合作业田块满足机械插秧求水田技术应传统方法相降低生产成增产增收减少整水联合作业缩短整时间节省源消耗提高作业效率实现水稻高产稳产促进农业增收农民增收保证粮食安全生产具重意义
设计水田搅浆机柴油机动力源V带传动功率传减速器历两级减速利V带传动功率传递行走双轮双轮拖动船水田行走船拖拉机具采三点悬挂方式连接三点悬挂装置两提升杆改两双作油缸动作分控制实现具左右两侧提升降独立控制保证机具始终处水位置工作悬挂点铰链连接站船通手柄掌控方液压控制系统控制底船左右水
２１ 柴油机选择
常识知：正常成年移动速度35—5kmh考虑安全问题取v4kmh6667mmin水田耕整作业：
(21)
式中： —耕宽取100cm
—耕深取10mm
—土壤阻根资料取036
360kw
1175F—1型柴油机 2底座 3耕整双轮 4铰链
5船 6液压装置 7手柄 8减速箱
图21 总装配简图
Fig 21 General Assembly Drawing
通家乡柴油机情况解175F—1型柴油发动机率特广适合环境状况交通状况柴油机满足轻型农业机构求次研究龙舟175F1型柴油动力源驱动规格图2示：
型号
175F1
缸径×行程（mm）
75×70
1h功率（kwps）
365495马力
12h功率（kwps）
38145马力
标定转速（rmin）
2600
润滑方式
离心飞溅
净质量（kg）
44
图22 柴油机铭牌
Fig 22 diesel engine nameplate
22 减速箱设计
221 减速箱传动分配
图23 传动装置示意图
Fig 23 Schematic diagram of transmission device
常识取170cm体重取70kg双臂抬起高度h800mm柴油机高500mm前方视野开阔取双轮半径r500mm轮子转速n5154rmin
确定传动装置总传动分配传动：总传动：
(22)
分配传动：取
取 计算
注：带轮传动高速级传动低速级传动
222 计算传动装置运动动力参数
传动装置轴高速低速次定1轴2轴3轴4轴
——次电机轴1轴1轴2轴2轴3轴3轴4间传动效率
（1）轴转速：
(23)
(24)
(25)
（2）轴输入功率：
（3）轴输入转矩： (26)
轴动力参数结果表：
表21 轴动力参数
Table 21 the axial dynamic parameters
轴名
输入功率P KW
输出功率P KW
输入转矩T Nm
输出转矩T Nm
转速rmin
柴油机轴
365
365
2600
高速轴
352
348
131
384
852
中间轴
321
318
384
1688
184
低速轴
305
302
1688
5768
5171
23 设计V带
(1)确定V带型号
查机械设计手册表136：
(27)
根 机械设计图135选择A型V带
取
带传动滑动率
（2）验算带速：带速范围合适
(3)取V带基准长度中心距a：
初步选取中心距a：取
： (28)
查资料取实际中心距：
验算带轮包角：
(29)
求V带根数Z：
(210)
根插值法
EF01
插值法
(211)
取Z3根
（4）求作带轮轴压力：
q010kgm单根V带初拉力：
(212)
作轴压力：
24 齿轮设计
241 高速齿轮设计
（1）材料：高速级齿轮选钢调质齿面硬度250HBS高速级齿轮选钢正火齿面硬度220HBS
（2）查机械设计表117：
表114：
查机械设计第168页表1110C图：
（3）齿面接触强度设计：9级精度制造取载荷系数取齿宽系数 计算中心距：机械设计第165页式115：
考虑高速级齿轮低速级齿轮相差取
取
实际传动：
传动误差：
齿宽： 取
高速级齿轮： 高速级齿轮：
（4）验算轮齿弯曲强度：
根机械设计第167页表119：
齿宽计算：
安全
（5）齿轮圆周速度：
查课第162页表112知选9级精度合适
242 低速级齿轮设计
材料：低速级齿轮选钢调质齿面硬度250HBS低速级齿选钢正火齿面硬度220HBS
查机械设计第166页表117：
查机械设计第165页表114：
查课第168页表1110C图：
齿面接触强度设计：9级精度制造查课第164页表113：载荷系数取齿宽系数
计算中心距： 课第165页式115：
(213)
取 取
计算传动误差：
齿宽：取
低速级齿轮：
低速级齿轮：
验算轮齿弯曲强度：查课第167页表119：
齿宽计算：
(214)
安全
齿轮圆周速度：
查机械设计教材第162页表112知选9级精度合适
25 轴设计
251 高速轴设计校核
（1）材料：选45号钢调质处理查机械设计第230页表142取 C100
（2）轴段直径确定：根机械设计课第230页式142：
(215)
装带轮电动机轴径高速轴第段轴径装配带轮取L1175d1360
带轮轴肩定位配合密封圈根机械设计手册手册85页表712取L2m+e+l+528+9+16+558
段装配轴承表61取选6009轴承
L3B++216+10+228
段定位轴承取L4根箱体壁线确定确定装配齿轮段直径：判断作成齿轮轴：
查机械设计手册51页表41：
e59＜625
段装配轴承 L6 L328
校核该轴轴承：L173 L2211 L396
作齿轮圆周力：
径力
作轴1带轮外力：
求垂直面支反力：
(216)
求垂直弯矩绘制垂直弯矩图：
求水面支承力：
求绘制水面弯矩图：
求F支点产生反力：
求绘制F力产生弯矩图：
Fa处产生弯矩：
求合成弯矩图：
考虑利情况直接相加
求危险截面量弯矩：
图见mm处截面危险量弯矩：（取折合系数）
(217)
计算危险截面处轴直径：
材料选择调质许弯曲应力： (218)
该轴安全
弯矩轴受力分析图
图24 高速弯矩受力分析图
Fig24 Bending moment and stress analysis of high speed shaft
（3）键设计校核
根确定V带轮选铸铁HT200参考机械设计教材表109范围轴段采键：
采A型普通键
键校核L1175d1360综合考虑取50
（219）
查课155页表1010选键：
252 中间轴设计校核
（1）材料：选45号钢调质处理查机械设计课第230页表142取C100
(220)
段装配轴承查手册第9页表116取查手册62页表61选6208轴承L1B+++(2～3)18+10+10+240
装配低速级齿轮取L2128齿轮孔长度少(2～3)
段定位高速级齿轮取L310
装配高速级齿轮取 L484282
段装配轴承查手册第9页表116取查手册62页表61选6208轴承L1B+++（2～3）18+10+10+243
（2）校核该轴轴承：L174 L2117 L394
作23齿轮圆周力：
径力：
求垂直面支反力
计算垂直弯矩：
求水面支承力：
计算绘制水面弯矩图：
求合成弯矩图利情况考虑：
(221)
求危险截面量弯矩：
图见mmnn处截面危险量弯矩：（取折合系数）
计算危险截面处轴直径：
nn截面
mm截面
该轴安全
轴承寿命校核：
轴承寿命式进行校核轴承承受径载荷作查课259页表16910取取
(222)
轴承寿命年范围该轴承符合农机械求
图２5 中间轴弯矩受力分析图
Fig 25 Intermediate shaft bending moment and Stress Analysis
253 低速轴设计校核
1) 弯矩轴受力分析图图：
图26 低速轴弯矩受力分析图
Fig 26 Moment and stress analysis of the Lowspeed Shaft
2）键设计校核：
已知参考机械设计表1011取
齿轮材料45钢查表1010
L12818110取键长110 L821270取键长707
根挤压强度条件键校核：
(223)
选键
⑴确定轴段直径
计算轴段直径
轴承受转矩作扭转强度计算式142：
考虑该轴段开键槽取
查手册9页表116圆整成标准值取
带轮轴定位外伸端设置轴肩第二段轴径查手册85页表72尺寸符合轴承盖密封圈标准值取
设计轴段轴承装拆方便查手册62页表61取采挡油环轴承定位选轴承6215
设计轴段考虑挡油环轴定位取
设计端轴颈取轴承挡油环定位挡油环端齿轮齿根处定位
轮装拆方便设计轴头取查手册9页表116取mm
设计轴环宽度b
齿轮轴定位取取
⑵ 确定轴段长度
带轮尺寸决定
轴头长度段轮孔长度短
轴段长度结构决定
（3）校核该轴轴承：L1975 L22045 L3116
求作力力矩力矩危险截面量弯矩
作齿轮圆周力：
径力：
求垂直面支反力：
计算垂直弯矩：
求水面支承力
计算绘制水面弯矩图
求F支点产生反力
求F力产生弯矩图
Fa处产生弯矩：
考虑利情况直接相加
求危险截面量弯矩
图见mm处截面危险量弯矩：（取折合系数）
计算危险截面处轴直径
材料选择调质查机械设计手册许弯曲应力：
考虑键槽影响取该轴安全
（4）键设计校核：
d163装带轮查课153页表109选键b×h18×11查155页表1010
L1107初选键长100校核
选键
装齿轮查课153页表109选键查机械设计155页表1010
L6122初选键长100校核
选键
26 齿轮带轮设计
采腹板式结构：
表22 高速齿轮设计
Table22 Design of high Speed Gear
代号
结构尺寸计算公式
结果
轮毂处直径
72
轮毂轴长度
84
倒角尺寸
1
齿根圆处厚度
10
腹板直径
32125
板孔直径
625
腹板厚度
252
表23 柴油机带轮设计
Table 23 Design of diesel Engine Pulley
代号
结构尺寸计算公式
结果
手册157页
90mm
162mm
135mm
81mm
1435mm
10mm
15mm
5mm
表24 减速箱带轮设计
Table 24 The belt wheel gear Box Design
代号
结构尺寸计算公式
结果
手册157页
38mm
684mm
取60mm
81mm
747mm
10mm
15mm
5mm
表25 行走机构带轮设计
Table 25 The belt wheel walking Mechanism Design
代号
结构尺寸计算公式
结果
手册157页
45mm
81mm
675mm
81mm
74mm
10mm
15mm
5mm
3 液压系统设计整体方案确定
分析国外控制系统产品基础鉴成功验根国现产品现状现技术水单片机控制液压系统执行机构设计种精密水田控制系统系统设计中结合实验实际需耕整水田研究象利电磁阀控制实现油泵排量实现排种器转速控制
31 确定液压系统压力流量
液压油缸受力分析：
拉杆面行时机具重力方左拉杆垂直时机具产生力矩根力矩衡原理
式中 G —机具质量—力臂
—机具重心位置
—液压油缸静态拉力垂直分力
图31 机具静态受力图
Fig 31 land leveler static force
计算4000N力F值机具工作时会增加惯性负载根验相关文献取05倍液压缸工作时必须提供拉力F6930N采两液压缸知单缸拉力3465N
32 液压缸尺寸确定
(1) 油缸工作压力根验系统 p6MPa
(2) 确定液压缸径 D活塞杆直径d考虑安装素活塞工作时塞杆受拉推导D式计算
式中 F液压缸外负载已计算F3465N
液压缸机械效率系统取095
p1液压缸工作压力已知p6MPa
P2液压缸回油腔背压力该系统属简单中压系统取05MPa
活塞杆受拉取d05D
数代入式中D0048m
圆整取D 63mm d05D圆整取活塞杆直径d35mm
计算单缸活塞杆工作时产生拉力7659N3465N满足求
（3）计算液压缸工作时需流量q
式中 v—油缸活塞伸缩速度根相关文献取v4mmin
系统工作时常需两液压油缸时工作系统需流量2q25Lmin
33 液压器件选择工作原理
331 液压马达
量转换观点液压泵液压马达逆工作液压元件种液压泵输入工作液体变成液压马达工况反液压马达轴外力矩驱动旋转时变液压泵工况具样基结构素密闭周期变化容积相应配油机构[10]
液压马达液压泵工作条件性求样类型液压马达液压泵间存许差首先液压马达应够正反转求部结构称液压马达转速范围需足够特低稳定转速定求通常采滚动轴承静压滑动轴承次液压马达输入压力油条件工作必具备吸力需定初始密封性提供必起动转矩存着差液压马达液压泵结构较相似逆工作[11]
该系统液压泵拖拉机（型号清江－504）动力输出轴驱动已知动力输出轴高挡转速1000rmin根系统工作压力流量等求选淮安市液压件总厂生产 CBT－F532 型齿轮泵该泵技术参数：排量 32mLr额定压力20MPa额定转速 1000rmin容积效率 092
332 选择液压阀
液压调节系统选深圳亚德客（AIRTAC）液压气动件厂生产三位四通电磁换阀额定工作电压 12V 直流电响应频率 5Hz根拟定液压调节系统原理选定液压元件表示：
表31 液压元件选择
Table 32 The choice of Hydraulic Components
序 号
元件名称
规格
流量Lmin
1
漏油器
XU—B32
30
2
齿轮泵
CBT—F532
40
3
压力表
4K—F10D—1
4
溢流阀
A—F10DDP1
32
5
三位四通电磁换阀
ED—3C2—G02—D1
32
6
单节流阀
LA—F10D—B1
32
7
囊式蓄器
CQJ—16
16
333 确定道尺寸
油径尺寸选液压元件接口尺寸确定油径 8mm
334 液压油箱容积确定
提高液压系统动作灵敏度采恒压系统油泵压力恒工作压力 6MPa液压油箱效容量齿轮泵流量 10 倍确定选容量320L 油箱[17]
335 液压系统温升验算
系统恒压系统整田间作业程中液压缸动作泵输入功率全部转化热量 时液压油温升单位时间发热量 Q
式中 p—油泵理泵油排量32L092
q—液压泵理泵出压力估算系统工作压力6MPa
邮箱散热面积似A314
系统散热状况般取K系统温升：
液压系统油温般应超 70℃必须设置散热器散热器选汽车空调散热器入口溢流阀回油箱口相连实验表明设置散热器液压系统油温超 70℃工作正常液压系统油路图示
336 溢流阀
溢流阀种液压压力控制阀液压设备中起定压溢流作安全保护作定压溢流作：定量泵节流调节系统中定量泵提供恒定流量系统压力增时会流量需求减时溢流阀开启余流量溢回油箱保证溢流阀进口压力泵出口压力恒定（阀口常压力波动开启）安全保护作：系统正常工作时阀门关闭负载超规定极限（系统压力超调定压力）时开启溢流进行载保护系统压力增加（通常溢流阀调定压力系统高工作压力高10％～20％）[19]
337
应中发现该系统然压力较稳定机具升降程中存较击影响机具升降控制精度建议采频率响应高5Hz电磁换阀应电液伺服阀提高机具位置控制精度详情请见原理图：
17油缸 28单节流阀 3蓄压器 46截止阀 5油压表 917三位四通电磁阀
10溢流阀 11散热器 12邮箱 13温度计 14滤网 15油泵 16单阀
图7 液压系统油路图
Fig 7 hydraulic system schematic
4 润滑方式确定已求
传动装置属轻型传速较低速度远远
采脂润滑箱体选SH035792中50号润滑装规定高度
关数见装配图明细表手册中关数
总 结
次设计旨研究出款体积质量轻噪音操作灵活适合面积水田船基设计求历次方案变动决定采双轮耕整机构作动力源通V带轮轴传动齿轮机构实现减速速拖动船水田中行走前首先仔细阅读产品说明书机具安全标志机具潜危险做心中数说明书点进行具体操作避免安全事发生次作业前应检查旋耕机传动箱否加足润滑油轴承否加足润滑脂连接螺栓否紧固作业中发现异常声音应立停车检查排障手扶拖拉机配套旋耕机陷车时严禁未熄火时站机器前拉抬机器机器较高田埂时应熄火抬田埂前应检查部件尤检查旋耕刀否装反固定螺栓万节销否牢发现问题时处理确认稳妥方工作时应常注意倾听旋耕机否杂声金属敲击声异常应停车检查排头转弯倒车时严禁工作免损坏机件机组起步时先接合动力输出轴挂工作档缓慢松放离合器踏板时操作液压升降手柄旋耕刀逐渐入土加油门刀滚达规定耕深时止
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致 谢
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