小型农田作业机变速箱设计
摘 要：随着科技的不断发展，农业对于科学技术的要求也随之提高，农业机械化已经越来
越普遍，而变速器在农业机械中起着至关重要的作用。对于农田作业机，必须保证的是可以前进，后退以及左右转向，因此相应的对于其核心部件变速箱的设计就要求满足有前进挡，倒挡，空挡以及左右转向装置。本文将根据以上思路进行小型农田作业机变速箱的设计以及各重要参数的详细分析，力求通过此次设计进一步熟悉机械设计原理，机械设计基础以及汽车构造等课程，熟悉运用Auto CAD绘图软件绘制零件图和总装配图。
关键词：变速器；齿轮；轴承；牙嵌式转向离合器
Design of Small Farmland Operation Machine Gearbox
Abstract：With the continuous development of science and technology, increases to the
requirement of science and technology of agriculture, agricultural mechanization has been more and more common, and the transmission plays an important role in agricultural machinery. For farmland rig, must make the pledge that we can move forward, backward and turn left, so the corresponding to its core parts of gearbox design is required to meet forward gears, reverse, neutral,as well as the left and right steering device. Small farms in this article, we will according to the above ideas for rig gearbox design and detailed analysis of the important parameters, makes every effort through this design to further be familiar with mechanical design principle, mechanical design basis and courses such as automobile engine be familiar with the use of Auto CAD drawing software rendering part drawing and total assembly drawings.
Key words： transmission; gear; bearing; tooth type steering clutch
1 前言
从20世纪中叶以后，农业科技取得一系列重大突破，这些新技术应用都离不开农业机械，如选种、育种，应用种子加工成套机械，化肥、农药施用依靠机械，先进的播种机可以实现开沟、播种、施肥、覆土、镇压等多工序一次完成，不仅出苗整齐而且省种、省肥，联合收获机装有自动监控系统，根据地形、作物产量自动调节割茬高
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度和行驶速度，保证收获的质量、效率，并减少了损失。 农业机械拥有以下一些重要特性：
农业机械的作业对象为生物及其生长的环境，如种子、作物、土壤、肥料、农药等，由于它们种类繁多、形状负责、物理机械性质多变并且软弱易伤，因此农业机械必须有良好的工作性能，满足各项作业的农业技术要求，保证农业丰产丰收。 农业生产季节性强，农业机械的使用作业时间短。因此既要求农业机械的工作性能可靠、生产效率高，又要求能够一机多用，实现综合利用以降低成本。
田间作业移动式农业机械受到地形、地表的制约，支承机器移动的松软地面致使行走车轮易于打滑与下陷。因此，既要求农业机械能够实现工作部件的自动控制，又要求减轻机器重量以节约金属，同时降低运行过程中油料的耗费，从而降低成本与使用费用[1]。
农业的发展趋势有以下一些重要特性：
对推进农田机械化提供了新的舞台和机遇随着党和国家对农业和重视, 把农业放在发展国民经济的首位, 政策上对农业倾斜,对农业的投人大幅度增加。这就给发展农机化事业带来了契机就我省而言, 省委、省政府提出农业大省向农业强省、经济富省的跨越, 确保本世纪末全省农村达到小康水平, 必须经历从农业机械化一农业现代化一农村现代化这样一个过程。近几年及“ 九五”期间中央和地方加大农业的投人, 各种专项资金均对农机安排了一定的比例。这就给我省农机化事业的发展提供了新的舞台和机遇。农田作业机具的发展重点和方向从我省主要农作物的播种面积、种植结构、栽培工艺、增产措施、机械化生产的薄弱环节、广大农民的渴望来考虑, 农田作业机具在“ 九五” 期间应发展的重点是水稻生产的旱育秧设备, 抛秧机, 插秧机, 摆秧机, 履带自走、立式或卧式割台、半喂人联合收割机, 小型割晒打捆机, 移动式带清选脱粒机。小麦生产的精少量播种机, 施肥播种机, 旋耕播种机, 大中型背负式和自走式全喂人联合收割机。玉米精量播种机, 单行或双行联合收割机, 秸杆、根茬粉碎还田机。
棉花、油菜生产的营养钵育苗及移栽机, 拔棉柴机、油菜切脱机。耕整地机械。随着动力机械的发展,千瓦的拖拉机逐年呈上升趋势,耕整地机械、除小拖的单桦犁、双桦犁进一步提高质量外, 要发展先进的多桦犁、深松犁、驱动圆盘犁、旋耕机。田间管理机械。主要发展高性能、低消耗、操作安全方便的植保机械。一次性投资少、移动方便的喷灌机提高化肥利用率, 用来追施化肥的中耕施肥机。
1.1 变速器的功用
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变速器是作业机传动系中重要的部件，它的功用有主要如下三点：
1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利（功率较高而油耗率较低）的工况下工作； 2）在发动机曲轴旋转方向不变的前提下，使机械能倒退行驶；
3）利用空挡中断动力传动，以使发动机能够启动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。
变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。在分类上有两种方式：按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分[2]。
1.2 变速器的基本结构
变速器的由壳体、传动部分和操纵部分组成。
1)壳体：壳体是基础件，用以安装支承变速器全部零件及存放润滑油。其上有安装轴承的精确镗孔。变速器承受变载荷，所以壳体应有足够的刚度，内壁有加强，形状复杂，多为铸件(材料为灰铸铁，常用HT200)。
为便于安装，传动部分和操纵部分常做成剖分式，箱盖与壳体用螺栓联接并可靠定位。壳体上有加油、放油口，油面检查尺口，还应考虑散热。
2)传动部分：是指齿轮、轴、轴承等传动件。轴的几何尺寸通过强度、刚度计算确定。因主要决定于刚度，而碳钢与合金钢弹性模量近乎相等，所以一般用碳钢(常用45钢)。只有齿轮与轴制成一体或轴载荷严重才用合金钢。轴与齿轮多为花键联接(对中性好，能可靠传递动力，挤压应力小等)。轴的花键部分和放轴承处经表面淬火处理。轴多用滚动轴承支承，润滑简单，效率高、径向间隙小，轴向定位应可靠。润滑方式多用飞溅(υ>25m/s，只要粘度适宜可甩到壁上)。
3)操纵部分：主要零件位于变速器盖内。
1.3 变速器的设计目的及设计要求
本次变速器的设计目的主要是设计一个适用于小型农田作业机的变速箱，需要实现作业机的多级变速，使作业机能够前进，倒退以及左右转向。 本次设计对变速器的基本要求如下：
1）保证作业机有必要的经济性和动力性；
2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输； 3）操纵轻便，换挡迅速、省力、方便，工作可靠；
4）结构紧凑，尽量做到质量轻、体积小、制造成本低、拆装容易、维修方便。
2 变速器结构方案分析
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2.1 传动机构分析
作业机的工作条件恶劣，应充分考虑提高传动装置的效率，以减少能耗、降低运行费用。这时应选用传动效率高的机构，如齿轮传动。
变速箱主要由轴和大小不同的成对齿轮组成，主动轮和花键联接，可轴向滑动，从动轮则固定安装在从动轴上。
当主动双联齿轮处于两个从动齿轮中间位置时，主动轴的动力不能传给从动轴，动力切断,变速器呈空挡；当主动齿轮向左右不同的方向滑动获得较大或者较小的传动比，主动齿轮和从动齿轮旋转方向相反，作业机则前进行驶；当在主动齿轮与从动齿轮之间再增加一个中间齿轮时，主动齿轮和最后从动齿轮旋转方向相同，则作业机实现倒退行驶。传动路线如图1所示。
图1 传动路线图 Fig1 Transmission circuit diagram
倒档轴是单独的一根轴，1-2档齿轮上的1档齿轮和中央传动齿轮上的大齿轮进行常啮合。当1、2档处于空挡位置时，倒档齿轮如与中央传动齿轮啮合，一轴的动力就通过倒档轴传递给二轴，即形成倒档。
2.2 齿轮形式分析
齿轮是机械中的最重要的传动零件，形式很多，应用广泛，齿轮的作用是将主动轴的转动传送到从动轴上，以完成传递功率、变速及换向等功能。
齿轮的分类有几种方法：
1）按其外形可分为圆柱齿轮、锥齿轮、齿条等； 2）按齿线形状可分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮等；
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3）按照工作条件，齿轮传动可分为开式和闭式。
开式齿轮传动是指齿轮传动时，齿轮暴露在外面，因而容易落入灰尘、杂质，不能保证良好的润滑，所以开式齿轮的齿面容易磨损；闭式齿轮传动的齿轮封闭在刚性的箱体内，能保证良好的润滑和工作条件。显然，变速箱的齿轮传动属于闭式齿轮传动。结合本次的设计要求，本次设计均采用直齿圆柱齿轮。为了避免变速箱过大且传动不稳定，本次设计的变速箱采用小齿数、高变位的齿轮。
2.3 转向机构分析
为了实现转向功能，在变速箱上安装一拨叉用连在扶手上的拨杆来拉动拨叉使其转动，并带动齿轮移动，从而分离齿轮断开动力传动，并通过左右两个转向离合器共同完成作业机的转向。具体转向过程在后面阐述。
2.4 安全装置分析
自动脱挡是变速器的主要故障之一。为解决此问题，除工艺上采取措施以外，目前在结构上采取的有效措施有以下几种方案：
1）将两结合齿的啮合位置错开，这样在啮合时，使结合齿端部超过被结合齿约1~3mm。使用中两齿接触部分受到挤压同时磨损，并且在结合齿端部形成凸肩，可以用来阻止结合齿自动脱挡。
2）将啮合套齿座上的前齿圈的齿厚切薄（切下0.3~0.6mm），这样，换挡后啮合套的后端面便被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱挡。
3）将接合齿的工作面加工成斜齿面，形成倒锥角（一般倾斜20~30），使接合齿面产生阻止自动脱挡的轴向力，这种方案采用较多[2]。
3 变速器主要参数的选择
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩
3.3 齿轮主要参数的选择
3.3.1 齿数
在满足传动比的条件下，应尽量使变速箱小巧轻便，因此在有相互啮合关系的两
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