中型水田耕耙平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的原理分析及方案設(shè)計(jì)

范永鋒 崔新德 房燦松

摘 要：本文主要對(duì)中型水田耕耙平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行原理分析，對(duì)中間傳動(dòng)及側(cè)邊傳動(dòng)兩種典型的水田耕耙平地機(jī)傳動(dòng)方式進(jìn)行了詳細(xì)的描述，客觀的分析了兩種傳動(dòng)方式各自的優(yōu)點(diǎn)及不足，并對(duì)不足之處提出了改進(jìn)的方式。以便更加深刻的了解中型水田耕耙平地機(jī)的傳動(dòng)原理，得到合理的設(shè)計(jì)方案。

一、中間傳動(dòng)與側(cè)邊傳動(dòng)兩種傳動(dòng)方式的分析比較

1.1 中間傳動(dòng)方式的原理分析

中間傳動(dòng)系統(tǒng)主要由萬向節(jié)和中間齒輪箱組成，萬向節(jié)為普通的十字軸萬向節(jié)，中間齒輪箱主要由一對(duì)錐齒輪、三個(gè)圓柱齒輪組成。

采用這種傳動(dòng)形式的齒輪箱，拖拉機(jī)動(dòng)力經(jīng)萬向節(jié)傳給中間齒輪箱，經(jīng)齒輪減速并改變方向后，傳遞達(dá)到刀軸，使刀軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)器正常工作。刀軸分為左、右兩端安裝在齒輪箱兩側(cè)。這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是機(jī)架牢固，剛性好，布局合理，特別是用于耕幅大于拖拉機(jī)輪距時(shí)，更能顯示出它的優(yōu)越性[1]。

中間傳動(dòng)形式的齒輪箱雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單巧妙但有中間齒輪由于其直徑較大制造成本高、中間漏耕等缺陷。其中最主要的是中間漏耕地問題。中間齒輪箱處由于齒輪箱自身的寬度限制，不能安裝彎刀，如不設(shè)置特殊的工作部件來彌補(bǔ)，將出現(xiàn)漏耕或工作部件掛草堵塞等現(xiàn)象[2]。

現(xiàn)階段已經(jīng)設(shè)計(jì)出了一些消除漏耕的裝置，其根據(jù)中間齒輪箱寬度，設(shè)計(jì)出裝在中間齒輪箱的特殊刀具，以達(dá)到消除中間漏耕的目的。如選用中間傳動(dòng)方式，可以選用已有的消除漏耕裝置，也可以借鑒其他裝置的優(yōu)點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)中間消除漏耕裝置。

1.2 側(cè)邊傳動(dòng)方式的原理分析

側(cè)邊傳動(dòng)的中間齒輪箱把由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸和萬向節(jié)傳來的動(dòng)力，更換傳動(dòng)方向和變速后傳給側(cè)邊齒輪（或鏈條）箱。主要有無變速齒輪的中間齒輪箱和交換齒輪的中間齒輪箱兩種。交換齒輪的中間齒輪箱可根據(jù)拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速較方便的選擇一對(duì)交換圓柱齒輪而得到需要的刀軸轉(zhuǎn)速，來滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的使用要求[3]。

側(cè)邊傳動(dòng)想主要有齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)兩種。

齒輪傳動(dòng)主要有三個(gè)圓柱齒輪和四個(gè)圓柱齒輪兩種。其中，三個(gè)圓柱齒輪的側(cè)邊齒輪箱既是傳動(dòng)部分，又是框架的組成部分，所以要求牢固、可靠、剛性好。這種箱體中心距小，結(jié)構(gòu)重量比較輕。缺點(diǎn)是中間齒輪較大，鍛造加工比較困難[4]。

四個(gè)圓柱齒輪的側(cè)邊齒輪箱箱體中心距較大，與有交換齒輪的中間齒輪箱配合使用。與三個(gè)齒輪的側(cè)邊齒輪箱比較，中間齒輪較小，但零件多，結(jié)構(gòu)重量較大。

側(cè)邊鏈條箱由鏈輪、張緊滑軌、鏈條箱體等零件組成。鏈條規(guī)格為一英寸雙排套筒滾子鏈（加強(qiáng)型）。主、被動(dòng)鏈輪中心距有兩種，小的中心距和上述三個(gè)齒輪傳動(dòng)的主、被動(dòng)齒輪中心距相同，大的中心距和四個(gè)齒輪傳動(dòng)的中心距相同，主要考慮到側(cè)邊齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)旋耕機(jī)中某些零件的通用性，以降低制造成本。在結(jié)構(gòu)和工藝等方面，鏈條傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)有一定的優(yōu)越性，關(guān)鍵要提高鏈條的壽命，工作可靠性和降低成本，同時(shí)也要注意正確的使用和調(diào)整[5]。

二、中型水田耕耙平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)原理說明

通過上訴對(duì)中型水田耕耙平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的原理分析可以看出，中間傳動(dòng)方式與側(cè)邊傳動(dòng)方式都存在著各自的缺點(diǎn)。

中間傳動(dòng)方式中由于中間齒輪箱寬度問題，存在著中間漏耕現(xiàn)象。側(cè)邊傳動(dòng)中，側(cè)邊齒輪箱制造成本高，制造難度大，同時(shí)設(shè)備自重較大，側(cè)邊鏈條箱存在著鏈條容易損壞的問題，嚴(yán)重影響了其維護(hù)成本和使用壽命，制約了此種傳動(dòng)方式的發(fā)展。

三、中型水田耕耙平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的初步方案設(shè)計(jì)

綜上所述，初步選擇中間傳動(dòng)方式。因所給題目中為與40匹馬力拖拉機(jī)配套的水田耕耙平地機(jī)，耕幅為2.6m，采用中間傳動(dòng)方式可以更大的提高其工作效率，尤其是其耕幅大于拖拉機(jī)輪距，更能體現(xiàn)出中間傳動(dòng)方式的優(yōu)越性。

同時(shí)由于需要提高水田耕耙平地機(jī)工作時(shí)的速度，需要結(jié)構(gòu)更加牢固，而中間傳動(dòng)方式具有機(jī)架牢固，剛性好，布局合理等特點(diǎn)。

四、萬向節(jié)聯(lián)軸器的選擇與分析

萬向節(jié)傳動(dòng)裝置主要應(yīng)用于現(xiàn)代汽車中，由萬向節(jié)、傳動(dòng)軸和支承裝置組成，主要用于在工作過程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸之間的動(dòng)力傳遞。主要有普通十字軸萬向節(jié)，球環(huán)式萬向節(jié)，等角速萬向節(jié)（球叉式、球籠式、雙聯(lián)式、三銷式等），撓性萬向節(jié)等。

萬向節(jié)傳動(dòng)的工作條件在很大程度上決定于它所連兩軸的夾角。一般希望此角度越小越好，過大會(huì)導(dǎo)致壽命的下降和效率的降低。

被萬向節(jié)傳動(dòng)所連接的兩軸之間的距離很大時(shí)，當(dāng)采用一根傳動(dòng)軸超過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，則必須在萬向節(jié)傳動(dòng)中安裝中間支撐，以便縮短萬向節(jié)傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度。

實(shí)踐表明，萬向節(jié)傳動(dòng)所速接的兩軸的位置和所傳遞的動(dòng)力大小不同，萬向節(jié)傳動(dòng)將有不同的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)因?yàn)樯a(chǎn)和使用條件不一樣，往往所選結(jié)構(gòu)形式也不一樣。所以設(shè)計(jì)制造出的萬向節(jié)傳動(dòng)裝置能滿足如下要求：

⑴ 保證所連接的兩軸相對(duì)位置在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)能可靠地傳遞扭矩。

⑵ 保證所連接的兩軸能夠均勻的旋轉(zhuǎn)，且由于兩軸之間存在的夾角而產(chǎn)生的慣性力矩所引起的載荷應(yīng)降低到許可范圍內(nèi)。

⑶ 保證傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造維修方便。

普通十字軸萬向節(jié)制造簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便，可以降低制造成本，所以選擇普通十字軸萬向節(jié)。

五、結(jié)論

本章通過對(duì)中型水田耕耙平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)有傳動(dòng)方式的分析，可以看到中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)的各自優(yōu)勢(shì)以及不足之處。但在本課題中40匹馬力拖拉機(jī)，耕幅為2.6m時(shí)，中間傳動(dòng)方式較側(cè)邊傳動(dòng)方式有不可替代的優(yōu)勢(shì)。所以選擇中間傳動(dòng)方式為本課題所設(shè)計(jì)的中型水田耕耙平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式。

萬向節(jié)聯(lián)軸器部分，選擇造價(jià)低，制造相對(duì)簡(jiǎn)單的普通十字軸萬向節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

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