毕业设计（论文）-果园开沟施肥机设计（全套图纸）(24页).docx

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1、-毕业设计（论文）-果园开沟施肥机设计（全套图纸）-第 20 页湖 南 农 业 大 学全日制普通本科毕业设计果园开沟施肥机设计DESIGN OF FERTILIZER DISTRIBUTOR AND DITCHER FOR ORCHARD学生姓名：学号：200940615106年级专业及班级：2009级农业机械化及其自动化（1）班指导老师及职称：教授学院：工学院湖南长沙提交日期：2013年5月湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其

2、他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日全套图纸加153893706目录摘要1关键词11前言11.1选题背景11.2果园开沟施肥机的作用与形式21.3果园开沟施肥机的国内外研究现状21.3.1国内开沟机施肥机发展概况21.3.2国内主要开沟机21.3.3国外开沟机的发展概况31.3.4开沟机分类32果园开沟施肥机方案的选择42.1悬挂式开沟施肥机42.2自走式开沟施肥机53方案的确定53.1设计思路53.2整体结构和工作原理63.2.1整体结构63.

3、2.3工作原理64结构设计与分析74.1开沟弯刀74.1.1开沟弯刀的结构组成74.1.2侧切刃74.1.3正切刃84.1.4材料和技术要求94.2开沟刀盘94.2.1 开沟刀盘内孔直径94.2.2安装刀片螺栓孔位置94.2.3开沟刀盘外径94.2.4刀片安装数量104.2.5开沟刀盘总体结构104.3开沟刀轴104.3.1开沟刀轴的最小径计算104.3.2开沟刀轴结构图114.4动力选型124.5开沟机传动箱134.5.1开沟机锥齿轮箱134.5.2开沟刀滚144.5.3传动关系图144.5.4开沟机罩壳154.6施肥器164.6.1排肥器星轮164.6.2排肥器工作原理174.7深度调节器

4、184.7.1液压缸的选择184.7.2深度调节器结构图194.7.3液压马达选择与安装195关键零部件校核计算205.1开沟刀轴的校核沟刀轴的校核205.2滚动轴承的校核226结论23参考文献24致谢25果园开沟施肥机设计学生：指导老师：（湖南农业大学工学院，长沙 410128）摘要：为解决果园开沟施肥工作量大等问题，通过对各种开沟施肥机进行类比，查阅相关资料，确定出一种优化方案，并绘制其主要机构三维模型进行仿真分析与计算说明。实现该果园开沟施肥机的开沟深度可调，施肥量可调，一次完成开沟施肥等工作。关键词：果园开沟；施肥；开沟刀；Design of fertilizer distributo

5、r and ditcher for orchard Student：Tutor：（College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China）Abstract: To solve the heavy workload issues of orchard ditching fertilization ,Campered with kinds of ditching fertilization machine and read relevant literature ,And drew three-di

6、mensional model of the ditching fertilization machine and organs of the simulation analysis and calculation instructions. Achieved orchard ditching fertilization machine trenching depth adjustable,fertilizer adjustable, Complete ditching fertilization once.Key words: Orchard Ditiching; Fertilizing;R

7、otary blade1前言1.1选题背景在果树管理上，施肥是一项作业量大、劳动强度大的作业。尤其是施用有机肥时，需在每棵果树两侧、根系集中分布层稍远和稍深处各挖一条连续或断续的、宽深都在500毫米左右的沟。这就需要大量的劳动力来进行开沟施肥。然而随着国内经济的飞速发展，人们生活水平的提高，劳动力的成本也在不断提高以及青壮年劳动力的短缺，果园开沟施肥成为了影响果园收益的一大因素。目前，我国果园开沟施肥大多数采用人工作业，机械化水平低。现有的开沟机大多不适应果园作业，主要表现在果园工作环境复杂，地表有杂草、树枝、石块，地下有石块和根茬以及果园果树之间的间距比较窄，大型拖拉机等无法进行作业，不适应

8、大马力的动力，要实现机械化作业，必须用小功率的拖拉机完成。根据文献报道，国内还没有开发出成本低、功耗低的专用机型，国外虽然有成熟专用的开沟机具，但并不适合国内现阶段农村市场的需求。为解决果园开沟施肥所面临的实际问题，设计出一种能够集开沟与施肥于一体的果园开沟施肥机是有必要的。1.2果园开沟施肥机的作用与形式果园开沟施肥机是一种果园开沟施肥专用机械，主要运用于果园的开沟、施肥、土回填平、压实等工作，随着我国工业经济的发展和新农村建设步伐的推动了林果业的发展，为开沟施肥机提供了用武之地并促其迅速发展。果园开沟机大体分为自走式、悬挂式两种形式，自走式的果园开沟施肥机主要适合小型果园，悬挂式的果园开沟

9、施肥机主要适合大型果园1。1.3果园开沟施肥机的国内外研究现状1.3.1国内开沟机施肥机发展概况我国对开沟机的研究开发比较晚，经历了从犁铧式开沟机、圆盘式开沟机和链式开沟机的发展历程。20世纪80年代中期，国家引进了小量开沟机主要用于农业暗管排水工程，这是早期的技术引进。但由于有机肥的应用还不广泛，只是停留在小农经济水平上，因此，此时的开沟机主要用于农田水利工程以及地下电缆，自来水工程等。近年来，随着国家对绿色农业大大力倡导，有机肥在农业上得到广泛应用和发展，特别是在果园的应用上，使开沟机的研究方向逐渐向有机肥施肥开沟机方向发展。1.3.2国内主要开沟机1991年，安徽省宣州市孙埠镇农机管理服

10、务站对8.8KW手扶拖拉机的配套农具旋耕机进行合理改装,研制出1KS-20型卧式弯刀开沟机。1996年，昆山农业机械化研究所祁天循研制开发了1KLZ-2型立式螺旋开沟机。2000年东北农业大学韩永俊、尹大庆、冯江、王德福等人完成了1KL-100型立式螺旋开沟机的设计。2006年，中国农业机械化科学研究院与山东广饶三元液压机械环保有限公司的多功能的开沟机。2009年2月，新疆农业科学院农业机械化研究所阿布里孜巴斯提、兰秀英、贡献、刘旋峰等人开发研制了1K40型偏置式果园开沟机。2010年4月西北农林科技大学机电学院王京风、杨福增、刘世等人进行微型遥控果园开沟机的研发与设计。目前，开沟机技术虽然得

11、到较快的发展，但依然存在很多问题，适用于果园开沟的机具还是比较少1。1.3.3国外开沟机的发展概况国外很早就开始了有机肥的应用研究，如欧美、意大利、法国等，并且有着广泛的应用。随着科学技术的进步和应用范围的扩大对开沟机的要求也越来越高，开沟装备研究工作步入了一个新时代，先进的新型设备不断涌现。国外较早生产开沟机的国家是美国和前苏联，其发展过程是从犁铧式开始的，目前国际上的主要开沟机生产厂商在美国，但是国外开沟机生产已向多样化趋势发展，且更趋专机专用，开沟机只用于开沟作业，而当机械不开沟时只能闲置。这种情况并不符合我国的国情2。1.3.4开沟机分类开沟机是由拖拉机动力输出轴驱动的一种耕作机具。开

12、沟机有装在手扶拖拉机上，也有装在轮式拖拉机或履带拖拉机上的，可分为犁铧式开沟机、旋转开沟机、链式开沟机，这里分别说明其工作原理。铧式犁开沟机产生于2O世纪50年代，铧式犁作为最早的开沟设备，被用于农田建设当中。其型式主要有悬挂式和牵引式。这种开沟机结构简单、速度快、效率高、工作可靠、零部件较少，开沟深度为3050cm，主要缺点是土壤硬度不能太大。否则开出的沟形难以保证，且结构笨重，沟边留下的垡条大且不能分散，需人工修理等。特别是工作时牵引阻力很大，常用斯大林80拖拉机才能拖动，有的地方要用两台大拖拉机牵引。旋转开沟机是在50年代后期，与拖拉机向大马力发展的趋势相适应。旋转开沟机得以迅速发展。由

13、于它牵引阻力小，适应性强，能均匀散开沟内土壤，工作效率高,因而得到了迅速发展和广泛应用。这种开沟机的主要工作部件是一个或两个高速旋转的圆盘,圆盘四周是铣刀，铣下来的土壤按不同的农艺要求，将土壤均匀地抛掷到一侧或两侧515cm范围内的地面上，也可将土壤成条堆置在沟沿上形成土埂。两圆盘与水平面呈45，这种旋转开沟机的开沟断面呈上口宽、沟底窄的倒梯形，且沟形整齐，无须辅助加工。缺点是：行走慢(拖拉机以50400 mh的超低速前进)、传动复杂、结构庞大、制造工艺要求高、单位功率消耗大。生产率比犁铧式开沟犁低。链式开沟机出现于20世纪70年代末期，链式开沟机开始兴起。链式开沟机设备简单、组装方便，所开沟

14、沟壁整齐，沟底不留回土，效率高。沟深和沟宽易于调节，可开挖窄而深的地下沟槽，用以埋设地下排水管道。或者用于铁道、邮电、城建等部门埋设电缆与管道等，还可用于果园、蔬菜园及其他农田环境开沟施肥、排水、灌溉。链刀式开沟机的挖掘部件为带刀片的链条，刀齿切割土壤并将其带至地面，再用螺旋输送器将土运至沟的一侧或两侧2。2果园开沟施肥机方案的选择果园开沟施肥机可分为悬挂式和自走式，其中悬挂式的开沟施肥机较适合比较大型的果园开沟施肥，具有效率高、动力强劲等好处、但不适合小型果园。自走式开沟施肥机也就是发动机和开沟机一体化，相对于大型的悬挂式开沟施肥机，他就能够弥补其在小型果园开沟施肥方面的不足、但是其效率比较

15、低，一般都是手扶式的。劳动强度也相对较大。2.1悬挂式开沟施肥机1.拉杆2.机架 3.输出轴 4.变速箱 4.刀盘轴 5.开沟轴 6.皮带轮 7.皮带 8.带刀盘 9.开沟刀 10.加肥器 11.离合皮带轮 12.土回填板 13.加压弹簧 14.轧实辊 15.挡板图1悬挂式开沟施肥机Fig 1 Suspension type ditching and fertilizing machine图1所示开沟机是由淮阴工学院发明的果园开沟施肥机3，该开沟施肥机是一种悬挂式开沟机。能实现果园生产中的开沟、施肥、土回填整平、压实等工作一次性完成，使用灵活，生产效率高，能有效的降低劳动强度。该开沟机需要使用

16、拖拉机进行动力的传递以及开沟施肥机的提放。2.2自走式开沟施肥机1.沟深调节机构 2.开沟机构 3.挡板 4.覆土机构 5.行走轮 6.操作控制机构 7.变速箱 8.离合器 9.肥料箱 10.施肥机构 11.发动机 12.机架图2自走式开沟机Fig 2 Self-propelled ditching machine图2所示是由湖南农业大学以及长沙市劲牛机械有限公司研制的开沟机4，该开沟机是一种自走式的果园开沟机。该开沟机开沟深度可以调节，可以作为开沟机，也可以作为开沟施肥机，功能齐全，能够实现开沟-施肥-覆土一体化作业，效率高，并且自带发动机，无需牵引设备，实用性更强。该开沟机使用的独立动力，

17、不需要拖拉机牵引。3方案的确定3.1设计思路由于此次设计的是小型果园开沟施肥机，主要实现果园开沟施肥机开沟深度，施肥量可调。变速箱直接连接开沟机构，这样开沟机由提升梁、中间齿轮箱体、支撑板、侧边链条箱体、挡板等机件构成。中间齿轮箱体用螺栓固定在变速箱上，使用液压提升机构通过提升梁使开沟施肥机轮子与开沟刀主轴之间的垂直距离实现改变，从而使刀滚升降，调节开沟深度。排肥器排肥星轮和地轮连接，手扶拖拉机在行走过程中通过地轮轴带动排肥星轮转动，排肥星轮转动的时候就能够带动施肥箱内的肥料，星轮槽转动到下方时肥料通过自重落入沟内从而达到施肥的目的，施肥器上设置有调节片用来调节施肥量。3.2整体结构和工作原理

18、3.2.1整体结构通过前面的设计我有了初步的方案和认识，这里我将前面绘制的装配图以及拖拉机的模型图通过装配后进行进一步的仿真分析以及各个零件图的标注以及工程图的绘制，各个零件之间的装配关系进行了进一步的梳理，整理装配后进行分析，确定出整体机构图。1.柴油机 2.开沟机 3.液压提升机构 4.液压泵和电机 5.施肥机 6.座椅图 3整体布局图Fig 3 The whole layout图3是果园开沟施肥机的整体设计图，其中开沟机通过变速箱直接连接到机架上，实现动力的传递，变速箱输出动力的转速与功率和开沟机的额定转速相当，其中没经过减速，施肥器的和整机通过螺栓连接，开沟器和整机通过螺栓连接，液压缸

19、和开沟机于机架通过螺栓连接使用电池换向阀控制开沟机开沟深度的调节，使开沟施肥机能在行走时让开沟机提升方便不会和地面接触。3.2.3工作原理整机主要由开沟机，施肥机，以及手扶拖拉机，和液压提升装置构成，在手扶拖拉机行走过程中，变速箱输出动力通过开沟机的锥齿轮箱使纵向动力转变成横向动力，从动轴上面连接着主动链轮，主动链轮通过链条传递到从动链轮上面，从动链轮直接连接在开沟刀轴上面，这样在手扶拖拉机行走时就能够带动开沟刀开沟。液压提升装置连接在机架上，液压装置中的液压缸前端和开沟机的左撑板通过螺栓连接，后端通过连接法兰和机架通过螺栓连接。液压马达通过电动机带动，通过改变电池换向阀的状态从而达到整个开沟

20、机的升降调节。施肥机由施肥星轮通过施肥轴连接地轮。手扶拖拉机在行走过程中通过地轮轴带动排肥星轮转动，排肥星轮转动的时候就能够带动施肥箱内的肥料，肥料通过星轮槽带动当转动到下方时肥料通过自重落入沟内从而达到施肥的目的，施肥器上装有调节片用来调节施肥量。4结构设计与分析4.1开沟弯刀开沟刀是开沟机的主要工作部件。其种类有凿形刀、弯刀和直角刀等。弯型刀片（分为左弯和右弯）有滑切作用，不易缠草，具有松碎土和翻土覆盖能力，但消耗功率较大，国内生产的开沟刀大多是弯形刀片。凿形刀片入土和松土能力较强，功率消耗小，但容易缠草，适用于土质较硬或杂草较少的旱地耕作。直角刀片性能同弯刀相似，国内生产和使用的较少5。

21、由于果园的土地较硬，杂草较多，因此我设计的开沟机选用弯刀。4.1.1开沟弯刀的结构组成开沟刀主要由侧切面、正切面、过度面三个部分组成，开沟刀各部位名称如图，侧切面具有切开土垡，切断或推开草茎、残茬的功能；正切刃除了切土外还具有翻土、碎土、抛土等功能6。1.刀柄 2.正切刃 3.侧切刃图4开沟刀的结构图Fig 4 Mechanism of the rotary blade4.1.2侧切刃国产的各种弯刀，侧切刃均为等近螺旋线（阿基米德螺线）其方程为：=0+ （1）0：螺线起点的极径（mm）；：螺线极角每增加1弧度，极径的增量（mm）；：螺线上任意点的极角（rad）；螺线终点处的极径：n=0+ n（

22、2）再确定n、0及n值后可求出值：=(n-0)/n（3）螺线起点的极径0为避免无刃部切土。0=R2+S2-2S(2RH-H2)0.5（4）式中：S:为设计切土节距；H：设计耕深；R:弯刀回转半径，为减小阻扭矩，应在满足耕深要求和结构许可的情况下，采用较小尺寸。对于果园开沟，S的适宜范围为4-6cm。这里就取5cm作为切土节距。式中Vm：开沟机的前进速度，取Vm=2Km/h；n：刀轴转数；z：弯刀数量，取z=6通过计算圆整后得0=60；n=0.5rad；=320mm。将代入式=0+ ，并通过Pro/E的参数方程绘制曲线做出侧切刃螺线。4.1.3正切刃正切刃是空间曲线，为使沟底平整，正切刃曲线位于

23、刀滚的圆柱面上及在侧视图上其投影为圆弧，两段刃口间用圆弧线连接。在Pro/E中建立空间直角坐标系，绘制侧切刃螺线，插入基准曲线使用方程建立笛卡尔坐标系将等近螺旋线转换成Pro/E中的参数方程。 = Tn；0=60；n=0.5rad；=320mm。A=nT360/(2）（5）X=(0+ ) cos(A)（6）Y=(0+ )sin(A)（7）Z=0绘制出一条等近螺旋线引用螺旋线并绘制3060刀柄并在一定尺寸上开M10通孔两个用来固定开沟刀，在拉伸侧切刃所在的平面拉伸长度为10mm绘制正切刃切除多余部分等。4.1.4材料和技术要求用GB699-65规定的65Mn钢制造。切削部分必须进行淬火处理，淬火

24、区硬度为HRC50-55。开沟弯刀应用样板进行检查，刃口曲线形状误差不得大于3mm。4.2开沟刀盘开沟刀盘用来固定开沟刀，开沟刀盘上的刀片依次为划切、破碎、抛出土壤而形成深沟。由开沟刀盘结构和原理可知，开沟刀盘的质量主要决定于材料的选用和各结构尺寸及安装刀片数量。开沟刀盘为了方便和上述开沟刀片装配，其安装螺栓孔按照M10通孔精密配合设计，孔径为10.6。安装位置为刀座上安装刀盘的螺栓孔沿旋转轴半径方向到旋转轴母线的距离。设计参数为：刀盘内孔直径、安装刀片数量、刀片安装孔位置、刀盘体钢材厚度。4.2.1 开沟刀盘内孔直径通过查阅相关资料知道开沟部件正常工作中所消耗的功率为4-6KW左右，开沟刀盘

25、的转数在186-250r/min左右。计算时转数取最小值，功率取最大值，以保证开沟轴上受到最大扭矩。Mq=9550Nn=338.87（Nm）（8）按扭矩强度计算轴径，即开沟刀盘内孔直径应该满足：max=TWt=16MqD131-(D1-2D1)4（9）其中：为开沟轴承受扭转形变的需用切应力值经过计算开沟刀盘内孔并圆整后得D1=50mm4.2.2安装刀片螺栓孔位置刀片与刀盘体通过螺栓与刀盘体上的刀座进行连接，因此，该处的螺栓受工作剪力应该作剪切强度计算，由于开沟刀盘切入土壤为单个刀片依次划切土壤，因此，在最为危险的情况下是一个刀片作用土壤时连接刀片的螺栓上所受到的挤压及剪切力最大，通过计算圆整后

26、的取=400mm4.2.3开沟刀盘外径开沟刀盘外径D为安装刀片后开沟轴的最大旋转外圆直径。影响开沟刀盘外径的因素很多。这里就以开沟深度，传动箱接地点与刀轴中心点距离，土壤下限量作为参考。D+2B2（H+l-e）（10）其中：H为开沟深度，H250mm；L为传动箱接地点与刀轴中心点距离，L=100mm；e为土壤下下限量，取30mm8根据各种因素确定选用500作为开沟刀盘外径。4.2.4刀片安装数量切土节距S的大小是影响开沟破土的主要指标，S主要由机组前进速度、开沟刀盘转数及其安装刀片个数所决定9，对于果园开沟，S的适宜范围为4-6cm。S=2vmwZ（11）工作时机器前进速度为2km/h，开沟转

27、数在250r/min左右。带入公式并圆整可得Z=6开沟刀为消耗件在其损坏之后需要更换，开沟刀座的作用是固定开沟刀与开沟刀盘。根据设计的刀片的数量这里在刀盘上一体成型6个刀座。4.2.5开沟刀盘总体结构通过上述参数的确定，刀盘采用一体式设计开沟刀直接通过螺栓安装在刀盘上面，刀盘的为一个直径260的圆。通过键和旋转轴相互连接。刀盘的主要结构包括开沟刀槽、螺栓孔结构简单加工方便。1.链接螺纹孔 2.开沟刀盘 3开沟刀座图5开沟刀盘的结构设计图Fig. 5 Structure design of ditching cutter4.3开沟刀轴4.3.1开沟刀轴的最小径计算开沟刀轴的主要作用就是固定开沟刀

28、盘并传递扭矩，根据开沟部件开沟刀盘上的孔径尺寸，根据开沟刀工作部件的功率在5KW左右，转数在250r/min。开沟刀轴主要承受扭矩作用，这里选用实心圆轴材料45钢，其扭转强度条件为T=TWT=9.55106P0.2d3nT MPa（12）写成设计公式时轴的最小直径为d39.551060.2T3Pn=C3Pn mm（13）式中：T为轴所传递的扭矩，Nmm；WT为轴的扭矩截面系数，mm；P为轴传递的功率，KW；n为轴的转数，r/min；T为轴材料的许用扭转剪应力，MPa；C为与轴材料有关的常数，见表1表1轴的常用材料的T值和C值Table 1 Commonly used shaft / T val

29、ue and C value指标轴的材料Q235,20354540Cr,5SiMnT/MpaC122020303040405216013513511811810710798注：当弯矩作用相对于扭矩很小或只传递扭矩时，T取最大值，C取最小值；反之T取最小值，C取最大值10。d39.551060.2T3Pn=C3Pn mm32.03（mm）（14）考虑到键槽对轴强度削弱的影响，轴径应该加大5%，则D=32.031.05=33.63（mm）把计算直径圆整成标准直径：35mm4.3.2开沟刀轴结构图根据设计结构知到该轴主要连接开沟刀盘和一个链轮以及轴承等零件，由于轴的最小径为35mm查询机械设计手册选

30、择轴承6007。为了方便固定轴承的位置使用卡环槽固定轴承的径向位置，这里选用35mm规格的内卡，固定开沟圆盘也同样式用卡环固定开沟刀盘的内孔直径为50mm长度为60mm根据开沟刀盘的宽度以及开沟刀安装上去的宽度以及开沟宽度确定该段轴长为200mm。图6开沟刀轴的结构设计Fig 6 Structure design of ditching knife shaft4.4动力选型影响开沟机开沟的功率的因素很多，有切削和抛掷土壤耗功N1(KW)，开沟作业是推进开沟施肥机前进所消耗功率N2(KW)，开沟机各传动部分所消耗的功率N3(KW)，开沟机功率为N(KW)。有：N=N1+N2+N3 (KW)（15

31、）查阅相关资料可以得出切削和抛掷土壤耗功N1=5KW，开沟作业是推进开沟施肥机前进所消耗功率N2=0.62KW，开沟机各传动部分所消耗的功率N3=0.97KW，开沟机功率为6.59KW。在网上查询选择151东风型手扶拖拉机。表2东风型手扶拖拉机Table 2 DONGFENG hand tractor型号BF-81BF-91MSD-121MSD-151拖拉机外形尺寸（长宽高）（mm）2180890125026909601250离地间隙（mm）204234185轮距（mm）650730580800结构重量（kg）155（底盘）350360轮胎规格512612612发动机额定功率5.886.68.

32、810.3转速（转/分）24002000冷却方式蒸发水冷式蒸发水冷式根据表2以及开沟机消耗功率可以初步选择东风151BF-91型手扶拖拉机适合该开沟机。东风型手扶拖拉机151BF-91型手扶拖拉机是一种自带旋耕刀的手扶拖拉机，产品结构形式单轴、牵引驱动兼用型；配套动力 / S1100、ZS1100柴油机；柴油机形式单缸、卧式、四冲程、水冷蒸发标定功率6.6 Kw（12h）；标定转速2200 r/min；离合器 / 干式双片常结合摩擦；发动机至离合器传动；三角皮带B型变速箱直齿圆柱齿轮（31）2组成；制动器 / 湿式环状内涨式；转向结构牙嵌式转向离合器；最终传动两级减速直齿圆柱齿轮；结构质量15

33、5kg；外形尺寸长宽高 mm 21808901250；轮距700 mm；最小离地间隙204 mm；最小转弯半径1000 mm；前进/倒退档位数 / 6/2 ；启动方式 / 手摇启动 ；轮胎规格 / 6.00-12；轮胎工作气压137-196 kpa 。其输出转数为250转左右符合开沟要求。4.5开沟机传动箱手扶拖拉机和开沟机之间可以用螺栓直接固定在拖拉机变速箱体上，因此不需要万向节，直接用动力输出轴传动。提升时开沟机可以绕主梁转动，动力由变速箱传动齿轮通过侧边传动链带动刀盘旋转，一般会有变速齿轮箱，左、右壳体，传动箱，左右支臂和刀盘等组成一个矩形框架，以承受开沟作业产生的力矩。在矩形机架的上部

34、安装开沟机罩壳，在罩壳的尾轮架上装施肥用的施肥机构1。4.5.1开沟机锥齿轮箱开沟机变速箱是由箱体，开沟机传动轴，开沟刀传动齿轮，啮合套和操纵杆等组成。旋耕刀传动轴的一端装在开沟机变速箱体内，另一端装在开沟刀传动箱体内，在开沟刀传动轴的一端空套着一个带有牙嵌啮合齿的传动齿轮，由弹性挡圈，垫圈定位。在前进档位和空档时，与变速箱内的倒挡齿轮啮合。开沟刀传动轴的花键部分装着啮合套，啮合套的一个端面也有牙嵌啮合齿。通过操纵杆拨动，可与开沟刀传动齿轮上的牙嵌啮合齿轮啮合或者分离。结合时，可将变速箱的动力通过开沟机传动齿轮、啮合齿轮传递给开沟刀。分离时，即切断动力。在啮合套和旋耕刀传动轴之间、用弹簧式定位

35、装置定位。在旋耕刀传动箱内，开沟刀传动轴的一端上，用花键连接着主动轴，并有弹性挡圈限位。由于手扶拖来机在挡工作档位是传出动力为250r/min故开沟机变速箱内不需要在进行变速。4.5.2开沟刀滚开沟刀滚的一端深入开沟刀轴传动箱，轴端装着从动链轮。在轴两端的轴承外侧背靠背地装有卡环限位，使用带盖环的轴承以防止轴承里的润滑油外漏或污水进入轴承。1.开沟刀 2.开沟刀轴 3.链轮 4.开沟刀盘 5.轴承图 7开沟刀滚Fig 7 Ditching knife roller4.5.3传动关系图图8是开沟部件的传动图,其中1主动锥齿轮轴、2主动锥齿轮、3从动锥齿轮、4从动锥齿轮轴、5主动链轮、6双排链条、

36、7从动链轮、8开沟刀轴、9开沟刀盘。传动路线为动力通过变速箱变速以后经过离合器传动到主动锥齿轮主动锥齿轮通过从动链轮传递动力给主动链轮，主动链轮通过链条传递动力给从动锥齿轮，最后通过轴传递给刀滚。由于工作档位为一档，在网上查阅相关资料了解到东方红151手扶拖拉机的变速箱输出动力的转速在250转每分，因为前面所确定的开沟刀转速在250转左右所以锥齿轮和两轮之间的传动比都是1:1传动。1.主动轴 2.主动锥齿轮 3.从动锥齿轮 4.从动轴 5.主动链轮 6.链条 7.从动链轮 8.开沟刀轴 9开沟刀盘图 8开沟机传动图Fig 8 The transmission relation4.5.4开沟机罩

37、壳图 9开沟机罩壳Fig 9 Ditch cover开沟机由上，下盖板，左右侧板后盖板，挡板和尾轮座驾等组成，安装在矩形机架上。罩壳的尾轮座驾上装有尾轮。开沟作业时开沟机罩壳具有防止土块的飞散和泥土飞溅，保证耕作质量，安全防护等作用。4.6施肥器施肥器主要是用来给开好沟后直接给沟里面施肥的，传统的施肥方式消耗体力又费时，而且化肥利用率不高，易造成土壤板结等现象。施肥器历经多年改进具有体积小，重量轻、操作简便的特点，使用施肥器施肥可以减轻农民的劳动强度、提高化肥利用率、减少环境污染，达到省肥、省力、省时、省钱的好效果。施肥箱总成的设计 根据实际需要施肥箱设计容量为45L，箱体采用2冷轧板弯折焊合

38、而成，施肥箱下部采用加强板子方便和施肥器连接。图10肥箱机构图Fig 10 The fertilizing box structure diagram4.6.1排肥器星轮排肥器主要工作部件为绕垂直轴转动的水平星轮，工作时，通过传动机构带动排肥星轮转动，肥箱内的肥料被星轮齿槽及星轮表面带动，经肥量调节活门后，输送到排肥口，肥料靠自重落入沟内。该排肥器的肥箱底部装有调节叶片，箱底可以打开，便于消除残存的化肥；星轮的拆卸也很方便：排肥量的调节可以通过调片改变排肥活门的开度来实观14。该排肥器适合排晶状化肥和复合颗粒肥，还可以排施干燥粉状化肥。排肥器轴为了方便和地轮连接，所以就直接和轮子相连接，这样轮

39、子动的时候就能够带动排肥器工作，排肥器连接的时候采用方形实心。排肥器轴的和两个轮子连接其中两个轮子中一个轮子使用键连接，一个轮子使用轴承连接。这样就能够保证施肥机在转弯的时候不会因为轮子的转速不同而对轴产生影响。排肥器调节板直接使用毫米厚冷轧板折弯而成，这样简单的调节排肥星轮的活门来实现施肥量的调节。1.排肥轴 2.排肥星轮 3排肥器 4.螺栓图11排肥器Fig 11 fertilizing box4.6.2排肥器工作原理1.排肥箱 2.地轮 3.轴承座 4.排肥星轮 5.排肥器 6.轴承 图12排肥器机构设计图Fig 12 Feed mechanism design图12所示排肥器中、整体通

40、过两个轴承座和手扶拖拉机连在一起，2接触地面滚动时能够带动轴转动，轴转动的时候又能够带动4排肥星轮的转动，从而实现肥料的排出，通过拨动调节板能够实现开口大小的改变从而实现施肥量的调节。当在不需要排肥的地方可以将调节插板拨到最大位置这样就可以实现施肥过程的中断，从而实现在不需要排肥的地方不用排肥节约肥料。4.7深度调节器深度调节器的作用主要是用来调节开沟深度的由于前面设计的开沟机是可以绕着左右支架旋转的这样就只需要调节他的角度就能够实现深度的调节13。由于开沟深度在15-20cm，所有选用的液压缸行程在20cm以上。通过控制液压缸就可以调节开沟机升降，为了方便操作使用电磁换向阀。4.7.1液压缸

41、的选择根据前面的设计可知开沟机的开沟深度在2030mm可调，所以选择长度为在200300之间。初设液压泵的油压为16MPA，开沟机工作的时候的工作压力在180N左右有F=NS（16）F表示液压缸的工作压力，N表示液压缸的有效截面积，S表示油压可以计算出N=1562mm=R可得R=19mm圆整后选择直径40mm缸径根据查表可一直到选择HSGL0157AEZE2551.开沟机 2.液压缸 3.溢流阀 4.液压泵 5.电磁换向阀图 13 液压结构与安装图Fig 13 Hydraulic structure and installation diagram图13为深度调节器的液压结构示意图其中电磁铁1

42、YA接通时，泵向液压缸左端供油，并推动活塞向前运动从而带动开沟部件向下运动，当深度达到要求值时断开1YA这时候电池换向阀回到中位，此时不需要供油，当开沟结束时电磁铁接通2YA，油泵向液压缸右端供油同时推动活塞向右运动。4.7.2深度调节器结构图1.液压缸 2.座端法兰盘 3.活塞端法兰盘图14液压缸深度调节器Fig 14 Hydraulic depth regulator图14所示为一种液压缸深度调节装置其中连接法兰1直接和开沟机的机架相互连接，连接法兰2和机架相互连接就能够实现开沟机的深度调节，通过调节换向阀就能够实现液压缸的伸缩。在控制的过程中只需要使用调节开关即可调节开沟器的升降简单方便

43、。4.7.3液压马达选择与安装液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，液压系统中的油泵，向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。液压马达直接和电动机之间使用联轴器相互连接根据前面的设计，可以知道液压马达的尺寸是宽度在100左右，能够安装在拖动地轮行走的架子上面，在架子上面安装一块板子，由于液压系统只需要给一个液压缸供油这里使用上置式油箱。这样安装的好处是结构紧凑、应用最广。此外还可在油箱外壳上铸出散热翅片，加强散热效果，即提高了液压泵的使用寿命。液压马达和电动机都使用支架直接安装在板子上面如图15所示1 开沟机 2.液压缸 3.液压

44、马达 4.座椅图15液压元件安装示意图Fig 15 Hydraulic components installation diagram5关键零部件校核计算5.1开沟刀轴的校核沟刀轴的校核本次设计选到刀轴的外径D为50mm刀轴总成是旋耕机的主要工作部件，由旋耕刀片、旋耕刀座和旋耕刀轴组成。刀片通过螺丝固定在刀座上。刀轴由无缝钢管制成，轴的两端焊有轴头，用与左右支臂销连，刀轴上焊有刀座并加装一个刀盘15，刀座按多头螺线等距离焊合在刀轴上，用以安装刀片。刀片是旋耕机的最主要工作部件，起切土和抛土作用，工作中刀片的绝对运动是由机组的前进运动与刀轴的回转运动合成。为使机组正常工作，必须使刀片在整个切土的

45、过程中不断产生推土现象，因此绝对运动的轨迹要求为余摆线，在这条余摆线绕圈最大横弦以下任意一点的水平分速度的方向与机组前进方向相反，这样刀片便将土壤抛向后方。旋耕机负荷最大的部件就是刀轴，刀轴可以用实心或空心材料制造。空心轴可以在小的重量下传递较大的扭矩，较好的抵抗扭矩。管的尺寸应根据最大传递扭矩计算，并以附加扭曲应力验算。世界各国专家学者在旋耕机功率消耗的理论推导方面已做了不少工作，提出了诸如单元法、能量法、比功法、比阻法等。由于农田土壤的复杂性，至今尚缺乏表达旋耕阻力及能耗与土壤动力特性、耕作机具参数之间明晰的、便于应用的关系式，所以通过以下半经验公式进行计算B耕幅，mm；H耕深，mm；vm机组前进速度，km/h；P0切土比阻，KN/m；vd刀滚外缘线速度，m/s；未耕土壤密度，mg/m3切土比阻P0与土壤质地、耕深等多种因素有关，由实验取得为32.4KN/m,从农业土壤力学一书中得知未耕土壤密度为2.69 mg/m3。计算：P=50201.11000(32.4+6.62.65/