青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计
图5-3从动轴
5.3 链轮的设计及链的选定
1.首先确定采用滚子链传动。
2.选择链轮齿数
链速为v?0.6～3m/s，由经验选择：小链轮齿数z1?21；从动链轮齿数
z2?i?z1?2.05?21?43。 3.计算功率Pca
由机械设计查表可知，工作情况系数KA?1.0，故
Pca?KA?P1； （5-4）
将KA?4.85;P1?4.85kW得Pca?4.85kW 4．确定链条链节数
初定中心距a0＝44p，则链节数为
2az?zp?z?z?LP?0?12??21?p2a0?2?? （5-5）
由Z1?21;Z2?43;得Lp?120.3节 由此选链的节数为121节。
确定链条的节距p由机械设计可知，按小链轮转速（670r/min）进行估计，链工作在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏。
由机械设计查表可得，小链轮齿数系数为：
2?Z?Kz＝?? （5-6）
?19?17
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?L?Kl＝?p? （5-7）
?100??由Lp?121;??0.26可得K1?1.05
选取单排链。由机械设计查表可知，单排链系数Kp?1.00，故得所需传递的功率为：
Po?4.85kW
根据小链轮的转速n1?567r/min，及功率p0?2.22kw；由机械设计查图可知选取链号为12A。同时，也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的，再由机械设计可知链节距为p?19.05mm，滚子半径为11.91mm。 5．确定链长L及中心距a
L?LpP （5-8）
将LP?121;P?12.7代入公式可得L=1536.7mm
Z1?Z2Z1?Z22Z2?Z12?p??(Lp?)?8?()? （5-9） a???Lp?4?222???由已知值a=568.3mm 中心距减少量：
?a?(0.002?0.004)?a?(0.002?0.004)?568.3mm?1.1366?2.2732mm
实际中心距：
a'?a??a （5-10）
由a?568.3mm;?a?1.1366?2.2732可得a'?567.16?566.03mm
取a'?925mm。
6．验算小链轮毂孔dk
由机械设计可知，小链轮毂孔的许用最大直径dkmax?36mm，大于轴的直径，故合适。
7.作用在轴上的压轴力
Fp?KFpFe， （5-11）
有效圆周力
Fe＝1000P （5-12） v由P?4.85;V?5m/s得Fe?970N。
按垂直分布，取压轴力系数KFp?1.05，故：FP?1.05?970?1018.5N。
5.4 旋耕刀的设计
1.旋耕刀的分类：
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旋耕刀按结构分为三种类型，如图5-4。刀片相对土壤的运动情况基本上可以分为两种：
(1) 凿形刀及直角刀切削过程中，其侧切刃由远及近切削土壤，正切刃先入土，对土壤有较大的松碎作用，但草茎、残茬易缠于刀轴(其中凿形刀尤为严重)，适用于开荒地[15]。
(2) 弯刀切削工作时，先由侧切刃沿纵向切削土壤，并且是先由离轴心较近的刃口开始切割，由近及远，最后由正切刃横向切开土壤，这种切削过程，可把草茎及残茬压向未耕地，进行有支持切割。这样，草茎及残茬较易切断，即使不被切断，也可利用刃口曲线的合理形状，使其滑向端部离开弯刀，弯刀不易缠草，因此适用于稻田粘重土壤和一般土壤。
旋耕刀的结构：旋耕刀主要有侧切面、正切面、过渡面组成，见图5-5。侧切面具有切开土垡，切断或推开草茎及残茬的功能；正切面除了切土外还具有翻土、碎土、抛土等功能。
图5-4旋耕刀的三种类型图
图5-5旋耕刀的结构简图
2.旋耕刀的弯刀刀刃设计：
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切沟墙的侧切刃的设计：国产的各种弯刀，侧切刃均为阿基米德螺线[16]，其方程为：
???0?a? （5-13）
式中：?0—— 螺线起点的极径(mm)；
a'——
螺线极角每增加 1rad 时的极径的增量 (mm)；
?—— 螺线上任意点的极角(rad)。 螺线终点处的极径：
'再确定?n、?0 及?n值后, 可求出值：a=(?n- ?0)/?n。为避免无刃部分切土, 螺
?n??0?a?n
线起点的极径?0可由下式求得：
?0?[R2?S2?2S(2Ra?a2)?0.5]?0.5 （5-14） 式中：S——设计切土节距；
a——设计耕深； R——弯刀回转半径
?0 为减小阻扭矩, 应在满足耕深要求和结构许可的情况下, 采用较小的尺寸。例如：
=116.344 mm。为使螺旋线能与正切刃圆滑过渡, 螺线终点处的极径?n值, 一般较弯刀回转半径 R= 10 mm～20 mm, ?0=230 mm。螺线终点的极角?n可由下式求得；
?tt ?n=( ?n- ?0) /ngn （5-15）
式中： tn ---为螺线终点处的滑切角, 常取 50°～60°。
?tt这样可得：?n=( ?n- ?0) /ngn=(230- 116.344)/230t g55°=0.706rad。
a'=(?n-
?0)/?n=(230- 116.344)/0.706=160.986。
3.设计
根据工况要求，已知Rmax?220mm，SZ?86.6mm，hmax?200mm 根据公式：
R0?Rmax2?SZ2?2SZ2Rmax.hmax?hmax （5-16）
7得： R0?67. 式中：
Rma-x为刀片的最大切削半径
4.旋耕刀的刀片排列：
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hmax-为最大设计更深
S-为切土间距青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计
旋耕机刀片排列的一些要求：弯刀刀片在刀轴上的排列是影响耕作质量及功率消耗的重要因素之一[17]。为了使旋耕机作业时受到的阻力小、耕作质量好、刀轴受力均匀、避免漏耕和堵塞现象的发生，刀片在刀轴上的排列应满足下列要求：
(1) 在同一回转平面内，若配置两把以上的刀片，要求每切割小区内几把弯刀的切土量相近，以保证碎土质量好，耕后沟底平整。
(2) 刀轴回转一周过程中，刀轴每转过一个相等的角度时，在同一相位角，必须是一把弯刀入土，使扭矩较为均衡、减少扭矩波动幅度，保证工作稳定性和刀轴负荷均匀。
(3) 轴向相邻刀齿间距，以不产生漏耕带为原则，一般均大于单刀幅宽[18]。 (4) 左弯刀片和右弯刀片应交替入土，使刀轴两端的轴承所受的侧压力平衡，以减少旋耕刀对旋耕机重心的转矩，保持旋耕机组工作时的直线性。
(5) 相继入土的刀片在刀轴上的轴向距离越大越好，尽可能地增大轴向相邻两弯刀之间的夹角，以避免发生干扰或堵塞。
(6) 旋耕机刀片排列存在的问题和解决方法：根据上述刀片排列的要求，我国现在生产的旋耕机刀片一般采用双螺旋线规则排列，虽能较好地满足以上基本要求，并且简化结构参数；但是实际应用仍会出现新的问题。
上述问题的解决方法：
(1) 由于旋耕机工作时向侧边输土的主要原因是：刀片在刀轴上按两条螺旋线从左到右顺时针或逆时针排列，造成了侧向输土的条件。所以解决问题的方法是：使两条螺旋线不要连续，而且旋向不一样，把整个刀轴上的刀片排列分成几个区段(区段数为偶数)。区段分得越多，虽然侧向输土越少，但是刀片排列越复杂、排列越没有规律性，会给使用者安装刀片带来了很大困难。所以区段也不能分得过多或过少，应据刀轴的长度而定，一般区段长度约为25 cm～35 cm，相邻区段螺旋线的旋向相反[19]。
(2) 由于刀片排列是按两条螺旋线排列的，为不产生漏耕，一般在同一回转平面内，设置两把刀(一把右弯刀，一把左弯刀)，两把刀的间隔角一般在 90°～180°，焊接刀座时加热不对称，刀轴必然发生弯曲变形。所以在刀片排列时要尽量使同一回转平面内对称设置[20]。
(3) 由于刀片排列一般是在同一回转平面内设置两把刀，刀片又有一定的厚度，因此产生重耕。如果能把两把刀在轴向相间一个或稍大点的刀片厚度，就可使其既不产生漏耕又不产生重耕，还可节省刀片数量、减少功率消耗、降低耕作阻力。参考文献：我们采用10把左弯刀，10把右弯刀，排列方式如图5-4所示。
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