小型耕耘機的總體傳動系統(tǒng)設(shè)計概述
2015-04-29 00:00:00李明
【摘 要】小型耕耘機是為解決棉花、菜園、果林的中耕，溫室（蔬菜大棚）的小地塊、復(fù)雜地形的機械化作業(yè)而設(shè)計的。在參照目前市場上已有耕耘機的基礎(chǔ)上，針對實際情況，本文對小型耕耘機的方案選擇以及總體傳動系統(tǒng)設(shè)計進行了概述。
【關(guān)鍵詞】小型耕耘機；方案；總體傳動系統(tǒng)設(shè)計
0.前言
凡功率不大于7.5kW、可以直接用驅(qū)動輪軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)工作部件（如旋耕），主要用于水、旱田整地、田園管理及設(shè)施農(nóng)業(yè)等耕耘作業(yè)為主的機器，可稱之為耕耘機。
目前在市場上雖然已經(jīng)有不少小型耕耘機，由于操作復(fù)雜和價格偏高等方面原因，其結(jié)構(gòu)有待于進一步改進。因此在參照已有耕耘機的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一種新型結(jié)構(gòu)的小型耕耘機，主要適用于溫室大棚和小地塊作業(yè)。該動力機具的特點：采用單輪驅(qū)動，其轉(zhuǎn)向更加方便，大大降低了成本，其發(fā)動機選用小功率4.4kW使其更適合于在大棚和小地塊等環(huán)境中作業(yè)。
1.方案的確定
經(jīng)過相關(guān)資料的查詢，初定設(shè)計前方案有以下幾種可能：
兩種行走方式可供選擇：一種驅(qū)動輪是單輪，另一種驅(qū)動輪是雙輪。
配套動力機目前市場上有兩種可供選擇：一種汽油機，另一種柴油機。
本文選擇單輪柴油小型耕耘機為例，來說明該機具的總體傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟（典型總體傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案如圖1）?？梢钥闯?，該總體傳動系統(tǒng)比較簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，滑移齒輪較小，齒輪得到了充分的利用。
在設(shè)計中選用單輪驅(qū)動，其低廉的價格和簡單的結(jié)構(gòu)一定會受到越來越多農(nóng)民朋友的青睞。配套動力機選擇柴油機，其提供的功率大，轉(zhuǎn)速低，傳動系統(tǒng)簡單。
2.小型耕耘機主要部件參數(shù)的選擇
2.1首先選擇柴油機的型號
本文選用R175A系列柴油機，其有關(guān)柴油機的主要參數(shù)見下：
類型：單缸、臥室水冷四缸行程
功率（kW）：4.4 標定轉(zhuǎn)速（r/min）：2600
2.2車輪的選擇
本文選用人字紋農(nóng)用輪胎4.00—8，其主要參數(shù)見下：
相應(yīng)氣壓：250kPa 充氣外直徑：435mm
3.小型耕耘機的總體傳動系統(tǒng)設(shè)計
⑴動力傳遞流程：（見圖1典型總體傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案）。
柴油機→V帶傳動→變速器→減速器→驅(qū)動輪。
柴油機→V帶傳動→齒輪傳動→動力輸出軸（后接農(nóng)具）。
⑵總體傳動系統(tǒng)設(shè)計：
小型耕耘機設(shè)計的方案是3個前進檔和1個后退檔。
①初步設(shè)定工作速度，推算設(shè)計（理論）傳動系統(tǒng)總傳動比。
我國規(guī)定：上路行駛的手扶拖拉機，時速不得超過十五公里。根據(jù)實際情況，小型耕耘機一、二、三檔工作速度設(shè)定為：V=2、3、6km/h，倒檔時，手扶拖拉機的工作速度設(shè)定為Vd=3km/h。
耕耘機一檔設(shè)計速度VI=2×1000/3600=0.56m/s。
同理，耕耘機二、三、倒檔設(shè)計速度分別為0.84m/s、1.68m/s、0.84m/s
然后計算各檔位的設(shè)計車輪轉(zhuǎn)速：
耕耘機一檔設(shè)計輪胎轉(zhuǎn)速n===24.6r/min
同理，耕耘機二、三、倒檔設(shè)計輪胎轉(zhuǎn)速分別為36.9r/min、73.8r/min、36.9r/min
接下來計算各檔位對應(yīng)的設(shè)計總傳動比：
耕耘機一檔設(shè)計總傳動比i合I=n/nI=2600/24.6=105.7
同理，耕耘機二、三、倒檔設(shè)計總傳動比分別為70.46、35.2、70.46
②根據(jù)各檔位對應(yīng)的設(shè)計總傳動比，確定每一級傳動的傳動比。
有張緊輪的傳動： i≤10 選取i=2
圓柱齒輪的傳動：iz≤8
結(jié)合結(jié)構(gòu)，選取1、2齒輪的傳動比為i1=1.3
一檔3、7齒輪傳動比為i21=3
二檔4、8齒輪傳動比為i22=1.96
三檔5、9齒輪傳動比為i23=1
一級減速器傳動比i3=2
二級減速器傳動比i4=2.5
三級減速器傳動比i5=2.71
倒檔6、10齒輪傳動比為id1=2.5，倒檔10、11齒輪傳動比為id2=0.8。
③根據(jù)確定的每一級傳動比，再最終計算耕耘機各檔位的工作速度
按以上傳動比分配后，計算耕耘機各檔位的工作（實際）速度如下：
綜上，可知經(jīng)上述步驟傳動比分配后，得到小型耕耘機的實際工作參數(shù)與設(shè)計數(shù)值相差不大（基本吻合），故傳動比分配合理。接下來可按此傳動比設(shè)計變速箱以及減速箱。
4.結(jié)束語
方案選擇后，總體傳動系統(tǒng)的設(shè)計是小型耕耘機設(shè)計的核心，直接影響著耕耘機的整體性能。因此我們必須合理選擇傳動比，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使耕耘機體積更小，方便人們使用。
【參考文獻】
[1]翁家昌.手扶拖拉機構(gòu)造理論與設(shè)計.機械工業(yè)出版社，1980.
[2]吳宗澤主編.機械設(shè)計師手冊.機械工業(yè)出版社，2002，1.
