玉米播种机的设计

玉米播种机的设计

作者：e

所在单位：（e）

指导教师：e

[摘要]

本设计是根据国内外玉米播种的发展趋势，通用性和适应性不断提高以及本着结构简单操作灵活的原则，而设计的一种能同时完成播种施肥工作的小型多功能精密播种机。本设计解决了以下三个问题，一：在手推式和牵引力式两个方案中最终选择了牵引力式。二；经过多次对比，结合我国国情，选择了外排槽轮式排种器。三；动力传动方案的选择，由于单向传动会导致播种机失衡，前进不平稳，所以最终选择双向传动方案。该机结构上优点，使之能适应各种田地的播种。小到1-2分大的田块，大到上百亩的田块，不管是平坝、还是浅丘地区；无论是板结的土质，还是疏松的土质都能适应。还可以根据用户的不同要求，配置合适的播种器。通过调节犁铧和和种子储存孔的行距，能够轻松地播种小麦、大麦、高粱、大豆、玉米等旱粮作物。本例着重对播种机排种器、排肥器、开沟器、覆土器以及轮等结构进行设计选择。

[关键词] 精密播种 播种机 播种 施肥 覆土

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The structural design of the corn planter

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（e）

Tutor: e

[Abstract]

The design is based on the development of trends and seeder,interoperability and adaptability in a

constantly improving the structure and operation of flexible simple principles designed to simultaneously accomplish a small planting fertilization work multifunctional sophisticated seeder.This design addresses the following three questions:One:In the hand-push and traction type two scenarios ultimately chose traction type.Two:After several comparison,Combined with China's national conditions,select the efflux slot wheel seeder.Three:Select powertrain solutions,due to the one-way transmission will cause an imbalance planter,ahead is not smooth,so the final choice of two-way transmission scheme.This structural advantages so that they can adapt to a variety of fields planting.applicable to all sizes of land;whether plains or hills;whether hard soil or loose soil.We can select the planting machine according to the different needs of users.By regulating platoon of vehicles and plow can easily sow wheat,barley,sorghum,soybean,corn and other crops.This example focuses on the design seeder platoon of vehicles,fertilization devices,trenching vehicles structure.

[Key words] precision seeding; planter; sowing; fertilization

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目录

1.引言： .................................................................................................1

1.1精密播种机的发展现状与趋势 ............................................................. 1 1.2我国精密播种机发展现状 ..................................................................... 1 1.3精密播种机的发展前景 ......................................................................... 1

1.3.1单粒精密播种机迅速发展 .......................................................... 1 1.3.2播种机的通用性和适应性不断提高 .......................................... 1 1.3.3精密播种机向高速宽幅发展 ...................................................... 1 1.3.4广泛采用联合作业 ...................................................................... 2 1.3.5新技术的应用不断普及 .............................................................. 2 2.1播种机概述 ........................................................... 错误！未定义书签。 2.1 .1播种机类型 ............................................... 错误！未定义书签。 2.1 .2播种机主要结构及功能 ........................... 错误！未定义书签。 2.2 设计原则 .............................................................. 错误！未定义书签。 2.3基本结构 ............................................................... 错误！未定义书签。 2.4工作原理 ............................................................... 错误！未定义书签。 3.1 种箱的设计要求 .................................................. 错误！未定义书签。 3.2 种箱的容量计算 .................................................. 错误！未定义书签。 3.3 种箱的结构特点 .................................................. 错误！未定义书签。 4.1排种器的技术要求 ............................................... 错误！未定义书签。 4.2精密播种排种器的类型、特点与适用范围 ....... 错误！未定义书签。 4.3 外槽轮式排种器 .................................................. 错误！未定义书签。 5.2 种肥施用机械 ...................................................... 错误！未定义书签。 5.3 液肥施用机 .......................................................... 错误！未定义书签。 6.1 链条 ...................................................................... 错误！未定义书签。 6.2 链轮 ...................................................................... 错误！未定义书签。 6.3 基本类型 .............................................................. 错误！未定义书签。 6.4 基本特点 .............................................................. 错误！未定义书签。 6.5 主要参数 .............................................................. 错误！未定义书签。 6.6 失效形式 .............................................................. 错误！未定义书签。 6.7 传动路线的确定 .................................................. 错误！未定义书签。 7.8 传动比的计算 ...................................................... 错误！未定义书签。 7.1 轮的作用与要求 .......................................... 错误！未定义书签。 7.3 轮的结构设计 .............................................. 错误！未定义书签。 8.1 行走轮的设计要求 .............................................. 错误！未定义书签。 8.2 行走轮的结构 ...................................................... 错误！未定义书签。 8.3 行走轮的安装 ...................................................... 错误！未定义书签。 8.4 行走轮转速的计算 .............................................. 错误！未定义书签。

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2. 总体方案设计 ................................................ 错误！未定义书签。

3.种箱的结构设计 .............................................. 错误！未定义书签。

4.排种器的结构设计 .......................................... 错误！未定义书签。

5.排肥器的结构设计 .......................................... 错误！未定义书签。 6.链传动的就结构设计 ...................................... 错误！未定义书签。

7.轮的结构设计 .......................................... 错误！未定义书签。 8.行走轮的选型设计 .......................................... 错误！未定义书签。

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9.开沟器的结构设计 .......................................... 错误！未定义书签。

9.1 开沟器的要求 ...................................................... 错误！未定义书签。

9.2开沟器的结构类型 ............................................... 错误！未定义书签。 9.3开沟器使用行距与前后列距离 ........................... 错误！未定义书签。 10.1 班保养 ................................................................ 错误！未定义书签。 10.2 季保养 ................................................................ 错误！未定义书签。 10.3 机具的入库 ........................................................ 错误！未定义书签。 11.1 播种机的播前准备 ............................................ 错误！未定义书签。 11.2 正确操纵播种机 ................................................ 错误！未定义书签。

10.保养与保管 .................................................... 错误！未定义书签。

11.播种机使用及注意事项 ................................ 错误！未定义书签。 结 论 ................................................................... 错误！未定义书签。 致 谢 ................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ............................................................. 错误！未定义书签。

III

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1.引言：

1.1精密播种机的发展现状与趋势

播种机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，更具农业技术要求，将种子播到田地里去，是作物获得良好的发育生产条件。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。由于精密播种可以保证种子在田间最合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。因此，现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。 1.2我国精密播种机发展现状

我国从80年代末便开始研制精密播种机械。由于种子质量、整地条件、机械制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量播种。为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体播种机。90年代以来，我国逐步推广精密播种机，有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。精密播种机以作物种类分为玉米及大豆精密播种机、谷物（小麦）精密播种机、甜菜精密播种机；以配套动力分为小型（5.8-13.2kw）、中型（16.2-36.8kw）和大型播种机；机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带夹式等形式精密播种机。 1.3精密播种机的发展前景

1.3.1单粒精密播种机迅速发展

在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气力式两种精密播种机。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。 为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。

但是，精密播种受高速作业的影响很大。现在的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在4-8km/h时其株距合格率达80%以上；而作业速度提高到11-12km/h时，株距合格率下降到60%以下。可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善。

1.3.2播种机的通用性和适应性不断提高

大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘（轮）或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求。改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；改变排种转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了播种机的通用性。

为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器（双圆盘式、滑刀式等）和轮（橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮等），供选用。同一型号的精密播种机又成系列，有多种行距和行数的变型。如美国CYCLO气压式播种机有牵引式和悬挂式，有4、6、8、12、16行等共16种机型，可为多种功率的拖拉机配套。

1.3.3精密播种机向高速宽幅发展

为了在最适合的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率。

影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的，使用不方便。因此，国外很重视提高作业速度的研究。

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70年代，中耕作物播种机作业速度一般从4-6km/h提高到8-10km/h。如西德AermoatⅡ型气力式播种机、法国Pneumasem气吸式播种机和美国7000型指夹式播种机的作业速度为8-10km/h，作业质量仍能符合要求。但是，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧，以及驾驶条件恶化等等。因此目前作业速度不能太高。

中耕作物播种机的工作幅宽，一般单机都由3-4m增大到5-6m有的工作幅宽更大，如美国CYCLO气压式播种机系列中的16行播种机，其幅宽达11.68m。加大幅宽使播种机结构庞大笨重，使悬挂式播种机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输的。

1.3.4广泛采用联合作业

播种同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种：一是在大多数中耕作物精密播种机上都配置排肥器、施肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的装置。如西德、法国和美国的几种精密播种机都可以在播种同时施化肥、撒农药和除莠剂。二是播前整地和播种联合作业，如旋耕播种机、犁播机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬播种或耕法播种，以减少耕作次数，提高生产率，降低作业成本，还可以减少土壤风蚀和起到保墒的作用。

1.3.5新技术的应用不断普及

为了提高播种机作业性能和工作可靠性，简化操作、减轻劳动强度、减少辅助作业时间、提高生产率，播种机上越来越多地采用新技术。如用液压油缸来升降和调节开沟器、划行器、折叠机架；采用液压马达驱动风机或装肥搅龙；采用信号装置、电子监视装置或监控装置来及时报警故障的发生，显示播量或自控调节排各大量大小；开沟器装备一次润滑的滚动轴承；行走轮采用无内胎充气轮；快速挂接装置；宽幅手笔呆账加装横向运输轮等。

在工艺材料方面，播种机上采用塑料或尼龙的零件更多了，如排种盘、排肥盘、轴套、输种管等；采用铝金压铸排种轮、排种器体壳，提高了零件精度，减轻了重量；播种机机架和各种杆件采用薄钢板冷压成异形断面以代替扁钢、角钢和槽钢，增加了刚度和强度，又减轻了重量。

2.电机选择

2.1电动机选择（倒数第三页里有东东） 2.1.1选择电动机类型 2.1.2选择电动机容量

电动机所需工作功率为： PwPd； 工作机所需功率Pw为：

FvPw；

1000传动装置的总效率为：

1234；

传动滚筒

10.96

滚动轴承效率 20.96 闭式齿轮传动效率 30.97

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联轴器效率 40.99 代入数值得：

12340.960.9940.9720.9920.8

所需电动机功率为：

Fv1000040PdkW10.52kW

10000.8100060Pd略大于Pd 即可。

选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW

2.1.3确定电动机转速

取滚筒直径D500mm 601000vnw125.6r/min

5001.分配传动比

（1）总传动比 n1460im11.62 nw125.6(2)分配动装置各级传动比

取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比

i011.4i4.03 则低速级的传动比

i11.62i122.88

i014.032.1.4 电机端盖组装CAD截图

图2.1.4电机端盖

2.2 运动和动力参数计算

.52kW 电动机轴p02.2.1pd10 nn1460r/min10.41kW2.2.2高速轴 ppP68.81Nm955010.520.990.9710.10kWTppp 1460r/minnnnn14602.2.3中间轴 r/min362p10.41.2r/minn95504.03955068.09NmTi 1460np10.1095509550263.6Nm T 3 362.2n0m10212d40m1101002311011222pp10.100.990.979.69kW2.2.4低速轴

n362.2125.76r/min n2.889.690.990.999.49kWpipp2.2.5滚筒轴

p.76r9.69n125/min 95509550735.8NmnT125.76in

p9.49 T95509550720Nm125.76n p3e

202123234123303224343233444

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3.齿轮计算

3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1>按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。

2>绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。

3>材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。

4>选小齿轮齿数z124，大齿轮齿数z2244.0396.76。取z25初选螺旋角。初选螺旋角

97

14

3.2按齿面接触强度设计

由《机械设计》设计计算公式（10-21）进行试算，即

2KtT01ZHZEd1t3

3.2.1确定公式内的各计算数值

（1）试选载荷系数kt1.61。

（2）由《机械设计》第八版图10-30选取区域系数zh2.433。

dH（3）由《机械设计》第八版图10-26查得121.65。

10.78，

20.87，则

（4）计算小齿轮传递的转矩。

95.5105p095.510510.41T1N.mm6.8104N.mm

n11460（5）由《机械设计》第八版表10-7 选取齿宽系数d1

（6）由《机械设计》第八版表10-6查得材料的弹性影响系数Ze1.8MPa （7）由《机械设计》第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

Hlim1600MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2500MPa 。

13计算应力循环次数。

N160n1jLh601460128300156.3109

NN211.56109

4.03（9）由《机械设计》第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数

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KHN10.90;KHN20.95 。

（10）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1%，安全系数S=1，由《机械设计》第八版式（10-12）得 H1KHN1lim10.9600MPa0MPa

KHNS2lim2H20.95550MPa522.5MPa

S（11）许用接触应力

HH1H2531.25MPa

23.2.2计算

（1）试算小齿轮分度圆直径d1t

2KtT01ZHZE3d1t316.461040.862d=49.56mm H3121.73810（2）计算圆周速度v0

d1tn1146049.563.78m/s

601000601000（3）计算齿宽及模数

49.156cos1449.560.97==2mm mnt2424z1h=2.25mnt2.252=4.5mm

1t=

30.739616.46104=

dmntcosd1tcosz49.56mm

b49.56/4.5=11.01 h（4）计算纵向重合度

0.318dztan0.318124tan14=20.73

1（5）计算载荷系数K。

已知使用系数KA1,根据v= 7.6 m/s,7级精度，由《机械设计》第八版图10-8查得动载系数Kv1.11;

由《机械设计》第八版表10-4查得K的值与齿轮的相同，故KHKf1.35由《机械设计》第八版图 10-13查得

H1.42;

由《机械设计》第八版表10-3查得KHKH1.4.故载荷系数

KKAKVKHKH11.111.41.42=2.2

（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得

2.2K349.5649.5631.37555.11mm 3d1d1t1.6Kt

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（7）计算模数

cos55.11cos140.9755.112.22mm mnd12424z13.3按齿根弯曲强度设计

由式（10-17） 22KT1YcosYFaYSamn32dz1 3.3.1确定计算参数F

（1）计算载荷系数。

KKAKVKfKf1.111.41.35=2.09

（2）根据纵向重合度

0.88影响系数Y

（3）计算当量齿数。

1.903 ，从《机械设计》第八版图10-28查得螺旋角

zV1v2（4）查齿形系数。 由表10-5查得YFa1

z24242426.37

0.91cos9714097cos.97z106.59 z0.91coscos1413332332.57;YFa22.18

（5）查取应力校正系数。

由《机械设计》第八版表10-5查得YSa11.6;YSa21.79

（6）由《机械设计》第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 500MPa380MPaFE1 ；大齿轮的弯曲强度极限 FE2；

（7）由《机械设计》第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 KFN20.88；

（8）计算弯曲疲劳许用应力。

KFN10.85，

0.85500取弯曲疲劳安全系数S＝1.4,由《机械设计》第八版式（10-12）得 KFN1FE1MPa303.57MPaF1S1.4

0.88380KFN2FE2FaYYSaMPa238 .86MPa（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。F21.41.596YFa1YSa12.592SF0..1363

303.572.2111.774YFaF2Y1Sa20.012 =

238.86F2 7

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由此可知大齿轮的数值大。

3.3.2设计计算

mn322.106.8100.88(cos14)422242*1.650.012mm34.3420.97mm34.0851对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn 大于由齿面齿根弯曲疲

劳强度计算 的法面模数，取mn2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由 cos55.11cos14d126.73z12 mn取 z127 ，则z2274.03108.81 取z2109;

3.4几何尺寸计算

3.4.1计算中心距

12nzmza=

(27109)2136140.2mm

2cos2cos140.97将中以距圆整为141mm.

(z1z2)mn(27109)2arccosarccosarccos0.9714.06

2a2140.2因值改变不多，故参数、k、ZH等不必修正。

3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角

3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径

d12zm12ncosn27255mmcos140.97zmdcosdda12

21092218224mm

cos140.9755224139.5mm

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3.4.4计算齿轮宽度

bdd1155.6755mm

圆整后取B256mm;B161mm. 低速级 取m=3;z330; 由i1243z2.88

z3086.4 取87 2.88zm33090mzdz m39087261261mmdzddamm175.5mm

43434344

bd22d3190mm90mm

圆整后取B490mm,B395mm

表 1高速级齿轮：

名 称 模数 压力角 分度圆直径

代号 计 算 公 式 小齿轮 大齿轮 2 20 m 2 20  d d1mz1=227= d2mz2=2109=218 9

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齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径

hhh ahha2ham122 a1f()m(1c)2 hf1hf2hach1h2(2hac)m a* dda1(z12ha)m *da2(z22ha)m *表 2低速级齿轮：

名 称 模数 压力角 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径

代号 计 算 公 式 小齿轮 大齿轮 3 20 m 3 20  d dhhh 1mz1=327= d2mz2=2109=218 aha1ha2ham122 hf1hf2(hac)m(1c)2 fh1h2(2hac)m a* dda1(z12ha)m *da2(z22ha)m * 10

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4. 轴的设计

4.1低速轴

p4.1.1求输出轴上的功率3转速n3和转矩T3

pp10.100.990.979.69kWp 若取每级齿轮的传动的效率,则

n362.2125.76r/min n2.88i4.1.2求作用在齿轮上的力

p9.69295509550735.842Nm735.81000TT2因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 32N.76Fn12044101404mm dmdztantan200.363932321366N FFcoscos140.97FtanF圆周力 ,径向力 F 及轴向力32tan14908N 的 FF3202123231233t33444nrttraat4.1.3初步确定轴的最小直径

先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据《机械设计》

112第八版表15-3,取A0 ,于是得

p9.6933311211230.07747.mmdminA0 125.76n3输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d12.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.

联轴器的计算转矩TcaKAT3, 查表考虑到转矩变化很小,故取KA1.3 ,则:

TcaKAT31.3735842Nmm956594.6Nmm

按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000Nmm .半联轴器的孔径

d155mm ,故取 d1250mm ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长

84mm度L1.

4.1.4轴的

（1）拟定轴上方案

结构设计

零件的装配

12

e

图4-1

（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴

62mm段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径d23 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取

84mm挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度L1,为了保证轴端挡圈只压在

82mm半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比L1 略短一些,现取l12. 2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚

62mm子轴承.参照工作要求并根据d23,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故d34d6765mm ；而l56.5mm,d5682mm。

3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径d451)根据联轴器d1250mm,l1284mm;70mm ；齿轮的右端与左轴承之间采

用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应

85mm略短于轮毂宽度，故取l45 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d

82mm60.5mm ，故取h=6mm ，则轴环处的直径d56 。轴环宽度b1.4h ，取l56。

13

e

4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取l2340.57mm

低速轴的相关参数：

表4-1

功率 转速 转矩 p3 9.69kW 125.76r/min 1-2段轴长 n T l 33735.842Nm 1284mm 1-2段直径 d12 50mm 2-3段轴长 l23 40.57mm 2-3段直径 dl23 62mm 3-4段轴长 34 49.5mm 3-4段直径 dl34 65mm 4-5段轴长 45 85mm 4-5段直径 d45 70mm 5-6段轴长 l56 60.5mm 5-6段直径 d56 82mm

14

e

6-7段轴长 l67 .5mm 6-7段直径 d67 65mm （3）轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d45查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有

H7良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选

H7n6用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。 k6

pp10.520.990.9710.10kWp4.2中间轴

1460n求输出轴上的功率4.2.1转速n2和转矩T r/min362.2pr/minni4.03

p10.10 4.2.2求作用在齿轮上的力95509550263.6NmT362.2n2263.610002T（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为： 3765NF140dm435140mm dztantan200.3639376537651412N FFcoscos140.972T2263.6tan1000（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为： tan141214352N1321NFF399dm3133399mm dztantan200.363913211321495N FFcoscos140.9721010231222012222t333nrtatt2222nrtFttan495tan14123N先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取

A0112 ,于是得：p10.1023311211230.02733.6mmdminA0 362.2n2aF4.2.3初步确定轴的最小直径

轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径d12。

图 4-2

4.2.4初步选择滚动轴承.

（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作

要求并根据d1235mm,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm72mm18.25mm，故d12d5635mm，l5631.8mm；

15

e

（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径d2345mm l1229.8mm ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取l2390mm 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度b1.4h，取l3412mm。

（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径d4545mm;齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取l4551mm。

4.2.5轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d45查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。

中间轴的参数：

表4-2

功率 转速 转矩 p2 10.10kw 362.2r/min 263.6Nm 1-2段轴长 n T l 221229.3mm 1-2段直径 d12 25mm 2-3段轴长 l23 90mm 2-3段直径 dl23 45mm 3-4段轴长 34 12mm 3-4段直径 d34 57mm 16

e

4-5段轴长 l45 51mm 4-5段直径 d45 45mm

4.3高速轴

p4.3.1求输出轴上的功率1转速n1和转矩T1

若取每级齿轮的传动的效率,则 pp10.41kW1d4nn11m1460r/min1

9550100068.09Nm2T2955068.09T因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 N146011.38nF72dm32472mm dztantan200.363911.3811.38709.55N FFcoscos140.971t114.3.2求作用在齿轮上的力 p10.4111nrtF0a4.3.3初步确定轴的最小直径

Fttan11.38tan1411.380.249470.95N先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取

输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d12.为了使所选的轴直径与联轴

器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号. 则:

联轴器的计算转矩TcaKAT1 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取KA1.3 ,

A112 ,于是得：p

112dAnmin0311310.41311237.13*101121.9240.121.mm 1460TcaKAT11.368090Nmm88517Nmm

按照计算转矩Tca 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或

手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000Nmm .半联轴器的孔径d130mm ,故取 d1230mm ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度L182mm.

4.4轴的结构设计

4.4.1拟定轴上零件的装配方案

图4-3

4.4.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的

17

e

直径d2342mm ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度L182mm ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取l1280mm.

2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据d2342mm ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故d34d6745mm ；而l7826.75mm ，l3431.75mm。

3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。

4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取l2345.81mm。

5）轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d45 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合

H7有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，

H7n6选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向

k6定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。

高速轴的参数：

表4-3

功率 转速 转矩 p1 10.41kw 1460r/min 1-2段轴长 n T l 1168.09Nm 1280mm 1-2段直径 d12 30mm 2-3段轴长 l23 45.81mm 2-3段直径 dl23 42mm 3-4段轴长 34 45mm 18

e

3-4段直径 dl34 31.75mm 4-5段轴长 45 99.5mm 4-5段直径 dl45 48.86mm 5-6段轴长 56 61mm 5-6段直径 d56 62.29mm 6-7段轴长 l67 26.75mm 6-7段直径 d67 45mm

5.齿轮的参数化建模

5.1齿轮的建模

（1）在上工具箱中单击

按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”

选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。

19

e

图5-1“新建”对话框

2>取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。

图5-2“新文件选项”对话框

（2）设置齿轮参数

1>在主菜单中依次选择“工具” 2>在对话框中单击

“关系”选项，系统将自动弹出“关系”对话框。

按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内

容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。

图5-3输入齿轮参数

（3）绘制齿轮基本圆 在右工具箱单击

，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，

绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。

（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数

1>按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。

2>双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为d、da、db、df修改的结果如图5-6所示。

20

e

图5-4草绘同心圆 图5-5“关系”对话框

图5-6修改同心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框

（5）创建齿轮齿廓线 1>在右工具箱中单击

按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲

线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图5-7所示。

21

e

2>在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单

中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。

3>在记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。

图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程

4>选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图5-10所示。

曲 线1 曲 线 2

22

e

图5-11基准点参照曲线的选择 图5-10“基准点”对话框

5>如图5-12所示，单击“确定”按钮，选取基准平面TOP和RIGHT作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴A_1，如图6-13所示。

图5-12“基准轴”对话框 图5-13基准轴A_1

6>如图5-13所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点PNTO和基准轴A_1的基准平面DTM1,如图5-14所示。

5

23

e

5-15基准平面对话框 5-15基准平面DTM1

7>如图5-16所示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴A_1，并由基准平面DTM1转过“-90/z”的基准平面DTM2，如图5-17所示。

图5-16“基准平面”对话框 图5-17基准平面DTM2

8>镜像渐开线。使用基准平面DTM2作为镜像平面基准曲线，结果如图5-18所示。

24

e

图5-18镜像齿廓曲线

（6）创建齿根圆实体特征 1>在右工具箱中单击

按钮打开设计图标版。选择基准平面FRONT作为草绘平面，

接收系统默认选项放置草绘平面。

2>在右工具箱中单击

按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然

后在工作区中选择图5-19中的曲线1作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“b”，

完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图5-20所示。

25

e

图5-19草绘的图形

5-20拉伸的结果

（7）创建一条齿廓曲线 1>在右工具箱中单击

按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取基准平面FRONT作

为草绘平面后进入二维草绘平面。

2>在右工具箱单击和

按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用

并结合绘图工具绘制如图5-21所示的二维图形。

26

e

图

5-21 草绘曲线图 5-22显示倒角半径

3>打开“关系”对话框，如图5-22所示，圆角半径尺寸显示为“sd0”，在对话框中输入如图5-23所示的关系式。

图5-23“关系“对话框

27

e

（8）复制齿廓曲线

1>在主菜单中依次选择“编辑” “特征操作”选项，打开“菜单管理器”菜单，选择其中的“复制”选项，选取“移动”复制方法，选取上一步刚创建的齿廓曲线作为复制对象。

图5-24依次选取的 菜单

2>选取“平移”方式，并选取基准平面FRONT作为平移参照，设置平移距离为“B”，将曲线平移到齿坯的另一侧。

图5-25输入旋转角度

3>继续在“移动特征”菜单中选取“旋转”方式，并选取轴A_1作为旋转复制参照，设置旋转角度为“asin(2*b*tan(beta/d))”，再将前一步平移复制的齿廓曲线旋转相应角度。最后生成如图5-26所示的另一端齿廓曲线。

28

e

图5-26创建另一端齿廓曲线

（9）创建投影曲线 1>在工具栏内单击

按钮，系统弹出“草绘”对话框。选取“RIGUT”面作为草绘

平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为“右”，单击“草绘”按钮进入草绘环境。

2>绘制如图5-27所示的二维草图，在工具栏内单击

29

按钮完成草绘的绘制。

e

图5-27绘制二维草图

3>主菜单中依次选择“编辑” “投影”选项，选取拉伸的齿根圆曲面为投影表面，投影结果如下图5-28所示。

图5-28投影结果

（10）创建第一个轮齿特征

1>在主菜单上依次单击“插入” “扫描混合”命令，系统弹出“扫描混合”操控面板，如图5-29所示。

2>在“扫描混合”操控面板内单击“参照”按钮，系统弹出“参照”上滑面板，如图6-30所示。

30

e

图5-29 “扫描混合”操作面板 图5-30“参照”上滑面板

3>在“参照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框内选择“垂直于轨迹”选项，在“水平/垂直控制”下拉列表框内选择“垂直于曲面”选项，如图5-30示。

4>在绘图分度圆上的投描混合的扫引5-31示。

扫描区单击选取影线作为扫线，如图

31

e

图5-31选取扫描引线

5>在“扫描混合”操作面板中单击“剖面”按钮，系统弹出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中选择“所选截面”选项，如图5-32所示。

图5-32“剖面”上滑面板 图5-33 选取截面

6>在绘图区单击选取“扫描混合”截面，如图5-33所示。 7>在“扫描混合”操控面板内单击图5-34所示。

32

按钮完成第一个齿的创建，完成后的特征如

e

图5-34完成后的轮齿特征 图5-35“选择性粘贴“对话框

(11)阵列轮齿

1>单击上一步创建的轮齿特征，在主工具栏中单击

按钮，然后单击

按钮，

随即弹出“选择性粘贴”对话框，如图5-35所示。在该对话框中勾选“对副本应用移动/旋转变换”，然后单击“确定”按钮。

图5-36 旋转角度设置 图5-37复制生成的第二个轮齿

2>单击复制特征工具栏中的“变换”，在“设置”下拉菜单中选取“旋转”选项，“方向参照”选取轴A_1，可在模型数中选取，也可以直接单击选择。输入旋转角度“360/z”,如图6-36所示。最后单击齿。

3>在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击

按钮，或者依次

按钮，完成轮齿的复制，生成如图6-37所示的第2个轮

在主菜单中单击“编辑” “阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板，如图6-38所示。

图5-38 “阵列”操控面板

33

e

图5-39 完成后的轮齿 图5-40齿轮的最终结构

4>在“阵列”操控面板内选择“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根园的中心轴作为阵列参照，输入阵列数为“88”偏移角度为“360/z”。在“阵列”操控面板内单击按钮，完成阵列特征的创建，如图5-39所示。

5>最后“拉伸”、“阵列”轮齿的结构，如图5-40所示

34

e

35

e

致谢

本论文是在ee老师的悉心指导下完成的。e老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。

在此，谨向e老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。感谢CAD培训中心老师的指导和帮助。

后文是被我人为屏蔽掉了，想要原版吗？小伙伴，在第2章电机选择中CAD图里找我联系方式吧

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