微耕机设计计算书新版供参习.docx

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微耕机设计计算书

设计 校核 批准

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年 月 日

目 录

一、概述

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1、设计背景

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2、已知计算条件

----------------------------------------2

二．总体方案设计计算 4

1、总体选型设计 4

2、总体布置 5

3、主要参数 5

4、传动链 5

三、传动箱结构 6

四．主要零部件的设计计算 7

1、传动部分

-----------------------------------------7

2、耕刀部分

-----------------------------------------24

五、计算总结

----------------------------------------26

六．参考文献

------------------------------------------26

一. 概述

1.设计背景

在我国种植区，特别是山区还用耕牛来耕作，不但耕作的效率低下，而且因为每天都要照顾耕牛而浪费一个劳力。

而在广大的农村因为单块田的面积小，所以不适合使用大型的机械来耕作。

加上大型设备有价格高、能耗大、维护费用大、搬动困难、对操作者的技术要求高等要求，使机械化耕作有了很大的制约。

本机器是一种真正能进入每家每户的实用耕作机械。

本机器具有能耗低、对操作者的技术要求不高、维护费用少、操作简单，成本低，搬运方便等特点。

通过大量的市场调研发现有非常具大的市场前景，随着我国农村的生活水平的不断提高，农民对农业的投入将会进一步的提高，农村市场将会是一个潜力非常巨大的市场。

2.已知设计条件

该机器是在做了大量调查和参考了多种样机后。

根据农耕者的信息反馈和相关资料的查阅和以往设计经验的借鉴。

初步设定计算分析的必要原始参数：

1.总质量初步设定：

G=75Kg～90Kg

3.挡位初步设定为4个

慢档快档 空档 倒档

4.传动比初步设定

慢挡 𝑖=37.6

快挡𝑖=27.3

倒挡 𝑖=50

5.刀矩回转直径

D=360mm

6.轮宽设定

B=950mm

7.发动机型号及参数168F/P（联龙）

参数 型号

168F/P

形式

单缸四冲程OHV，汽缸中心斜置250

缸径/行程mm

68×45

压缩比

8.5:

1

点火方式

晶体管无触点点火（磁体式）

火花塞、间隙（mm）

0.7~0.8

润滑方式

飞溅润滑

启动方式

回复式手拉起动

燃油消耗率g/kw.h

395

排量（ml）

163

标定功率及转速（kw/rpm）

3.1/3600

最大扭矩及转速（kw/rpm）

9/2500

净重（Kg）

15

外形尺寸（mm）

312×362×335

二总体方案设计计算

1.总体造型设计

2.总体布置

1.动力部分 2.传动部分 3.行走刀具部分

4.支撑架部分 5.其他覆盖件部分

3.主要参数的初步设定：

1.动力部分：

额定功率P=3.2kw 额定转速度n0=3600𝑟/𝑚𝑖𝑛

2.传动部分：

慢挡 𝑖10=1.58 𝑖21=2.75 𝑖32=4.33 𝑖43=2

快挡 𝑖10=1.58 𝑖21=2 𝑖32=4.33 𝑖43=2

倒挡 𝑖10=1.58 𝑖21=3.52 𝑖32=4.3 𝑖43=2

1.行走部分：

耕宽B=950mm 回转直径𝐷=360𝑚𝑚

整机尺寸：

长×宽×高=1700×1000×800

2.传动链简图：

通过参考样机和借鉴成功设计案例，初步设定传动方案如下。

采用：

1.V带-齿轮-链条结合方式传动。

2.采用内置单向齿离合方式。

三．传动箱结构

根据以往设计经验和参考了大量样机设计案例。

初步设计齿轮传动箱体结构和造型。

如下图：

四． 主要零部件的设计计算

皮带轮传动设计参数的确定

通过相关资料的查阅和实地考查了解到微耕机工作环境复杂，且载荷变动大。

根据发动机外特曲线图可知在额定转速时发动机功率P=4KW<10KW，查表得

数据工况系数KA=1.1（机械设计手册第2版-4带传动）

计算功率

P𝑐=K𝐴×P=1.1×4=4.4（kw）

2.根据P𝑐=4.4kw N1=3600r/min

选取Z型普通V带。

但考虑到微耕机工作环境复杂且载荷变动大（瞬间冲击载荷），为了保证微耕机能在恶劣环境下的正常工作。

故选取截面尺寸较

大的B型普通V带。

3.初步确定小带轮直径d1=71由以上数据可得：

d2=d1×𝑛1/𝑛2=111

圆整直径后

4.确定带速V=𝜋d1×𝑛1/60×1000=13.3（m/s）

带速在5～30m/s内合理 故带轮材料选取HT150

5.中心距：

0.7（d1+d2）≦𝑎0≦2（d1+d2）

133≦

𝑎0≦376

根据以往设计经验和参考样机初步设定𝑎0=320

𝐿0=2𝑎0+π（d1+d2）/2+（d2‒d1）2/4𝑎0=825

查表选取Ld=900 机械设计手册第二版-4带传动

≈𝑎0+𝐿𝑑‒𝐿0

实际中心距a

2 =357

a𝑚𝑎𝑥=𝑎+0.03𝐿𝑑≈384

a𝑚𝑖𝑛=𝑎‒0.015𝐿𝑑≈330

𝛼=180‒𝑑2‒𝑑1×57.3=1700

6.包角 𝑎

7.确定V带跟数

𝑝𝑐

𝑧≥ ≈2

[𝑝]

0

8.确定初拉力𝐹0及带轮轴上的压力𝐹𝑄

根据V带型号查得：

q=0.18kg/m z=1 v=13.3m/s 𝑘𝛼=0.97

𝐹=500𝑝𝑐（2.5‒1）+𝑞𝑣2=270N

0 𝑧𝑣 𝑘𝛼

则两跟皮带作用在轴上的圆周力𝐹0=540

则作用在轴上的压力

𝐹 =2𝐹𝑍𝑠𝑖𝑛𝛼=2×270×2×𝑠𝑖𝑛

𝑄 0 2



170=1080𝑁

2

计算结果:

选用2根B—900GB/T11544-1997的V带。

带轮中心距：

𝑎=330~384mm）

带轮直径：

𝑑1=71𝑚𝑚 𝑑2=111𝑚𝑚

包角：

𝛼=1700

齿轮副各个参数设计

1.采用直齿圆柱齿轮传动动

2.通过相关资料的查阅和实地考查可知微耕机工作环境

复杂，且载荷变动大。

故选用7级精度（GB10095—88）

3. 材料选择20Cr硬度58~62𝐻𝑅𝐶



大小齿轮均采用此

种材料。

4.参考以往设计的经验数据和样机。

初步设定𝑧1=16

5. 由于齿轮材料硬度大于350HBS，所以大小齿轮都属于硬齿面齿轮，故主要以满足齿跟弯曲强度为设计依据。

（由于慢档位为最大输出扭矩，工作环境最恶劣，故以慢档位的参数为设计的主要依据。

𝑖21=2.75）

2𝐾𝑇1𝑌𝐹𝑌𝑆

3

𝑎 𝑎

∅𝑑𝑧2[𝜎𝐹]

1

𝑀≥

根据齿轮硬度查表得小齿轮的弯曲疲劳强度极限（机械设计手册第二版-4

齿轮传动）



𝜎𝐹𝐸1=𝜎𝐹𝐸1=500𝑀𝑃𝑎

根据农用机器的工作特点取机器寿命5年，每年工作时间

200天，每天工作8小时。

𝑁1=60𝑛𝑗𝐿

=7.2×108𝑁2=7.2



×108

则应力循环次数 1 ℎ



2.75

由此数据查表得两齿轮的接触疲劳寿命系数

𝐾𝐹𝑁1=0.9𝐾𝐹𝑁2=1

由以上数据计算两齿轮的弯曲疲劳许用应力：

取弯曲疲劳安全系数S=1.4



𝑘𝐹𝑁



𝜎𝐹𝐸

[𝜎𝐹]1=

1 1=303

𝑆

𝑘𝐹𝑁𝜎𝐹𝐸

[𝜎𝐹]2=

2 2=314

𝑆

根据发动机类型为单缸汽油内燃机而且工作环境恶劣，需要承受较大

的冲击。

所以取载荷系数K=2.3

根据大小齿轮的齿数查表得：

齿形系数



𝑌𝐹𝑎



应力校正系数𝑌𝑠𝑎

𝑌𝐹𝑎1=2.9 𝑌𝐹𝑎2=2.35

𝑌𝑠𝑎1=1.52 𝑌𝑠𝑎2=1.68

𝑌𝐹𝑎1𝑌𝑠𝑎1

=

[𝜎]

2.9×1.52=0.0145

303

𝐹1

𝑌𝐹𝑎2𝑌𝑠𝑎2

=

[𝜎]

2.35×1.68=0.0125

314

𝐹2

取大的一个数据0.0145

则

𝑎 𝑎

2𝐾𝑇1𝑌𝐹𝑌𝑆



2×2.3×1.7×104×0.0145

𝑀≥3 =3

≈1.64

∅𝑧2[𝜎]

1×162

𝑑1 𝐹

则𝑚1取标准模数1.75。

由上面数据可知𝑍1=16

𝑑1=𝑚1×𝑧1=28---①

校核齿轮齿面接触疲劳强度：

95.5×105×𝑃1

𝑇1=



=1.7×104

主轴转矩

𝑛1

𝑢

𝐾𝑡𝑇1𝑢+1

𝑑 ≥2.323

𝑍𝐸



）2≈23.2---②

1𝑡

∅𝑑

（

[𝜎𝐻]

综上计算：

把①式代入②式不等式成立，故M取1.75既满足齿轮齿根弯

曲疲劳强度又满足齿轮齿面接触疲劳强度计算。

两齿轮的基本几何尺寸计算：

1. 计算分度圆直径:

𝑑1=𝑧1×𝑚=16×1.75=28

𝑍2=𝑧1×𝑖=16×2.75=44

𝑑2=𝑧2×𝑚=44×1.75=77

𝑑2

𝑎=𝑑1+

2.

2=52.5

中心距：

mm

3.齿轮宽度：

∅𝑑取0.3（两硬齿面齿轮）

𝑏=∅𝑑×𝑑1=0.3×28=8.4

所以取B1=8 B2=8

链轮各个参数设计

1.根据以往设计的经验数据和参考样机，初步设定小链

轮𝑍1=9

。

则根据传动比i=2 得𝑍2=18

2. 查表得𝐾𝐴=1 𝐾𝑍=2.