毕业设计（论文）高效精密大豆播种机设计（含全套CAD图纸）.doc

摘 要本文主要介绍了大豆播种机的工作原理及其所能完成的任务。通过普通拖拉机的牵引带动播种轮的转动，进而通过鸭嘴器的开合实现大豆的机械化播种，大大提高播种的效率，提高劳动生产力。通过对设计要求的分析，此系统主要由播种轮，鸭嘴器来完成播种要求。在拖拉机行进过程中，由播种器的轮子带动播种轮的转动，通过安装在播种轮上的鸭嘴器插入离开土壤，完成播种。此设计主要适用于大面积的土地耕种，可以取代人工播种，降低劳动强度，提高效率，有利于在繁忙时节完成播种要求。关键词：大豆播种机；播种轮；鸭嘴器；促张杆；连接筒全套CAD图纸，联系 153893706ABSTRACTThis paper describes the membrane Planter principle and can complete the task. Through the ordinary tractor driven broadcast traction Species round of the rotation, and then through vasicine of CDCC achieve membrane mechanized planting and sowing greatly enhance the efficiency, improve labor productivity. Based on the analysis of the design requirements, the system is mainly seeding round, vasicine to fulfill the requirements of sowing. Tractor road in the process, from planting of seeding round driven wheels turning, Through the installation of the seeding round of the duckbilled Insert left soil, completed sowing. This design is mainly applied to a large area of land farmed, can replace artificial seeding, reduced labor intensity, increase efficiency, to be completed during the peak season planting requirements.Key words: Membrane Planter；Seeding-Ferry；vasicine；connection tube；promote a stem 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题研究的背景11.2 课题的提出和研究的意义11.3 国内外播种机机械研究现状21.4 课题研究的主要内容3第2章 大豆播种机方案确定42.1 总体结构及配置42.2 工作原理简介42.3 本章小结5第3章 总体设计参数的确定63.1 排种器的结构及工作过程63.2 播种轮直径和鸭嘴数量的确定73.2.1 考虑因素73.2.2 播种轮直径计算83.3 本章小结8第4章 播种轮和鸭嘴器具体设计84.1 播种轮设计94.2 鸭嘴器设计114.2.1 鸭嘴器结构设计114.2.2 鸭嘴器的运动分析134.2.3 成穴器基本参数的确定144.3 本章小结17第5章 主轴设计与校核185.1 轴的材料195.2 轴的类型选择195.3 计算轴上转矩和初步确定最小直径205.3.1 轴的材料和热处理方式的选择215.3.2 计算轴上转矩和初步确定最小直径215.3.3 轴的结构设计215.4 键联接选择和校核225.4.1 平键连接225.4.2 键联接的强度校核235.5 轴的计算255.5.1 轴的直径的计算255.5.2 轴的结构简图265.5.3 轴上载荷的计算265.6 本章小结29第6章 大豆播种的正确使用296.1 播种前机具的准备296.2 使用注意事项296.3 大豆播种机的特点306.4 用好大豆播种机306.5 本章小结31结论32参考文献33致谢34附录36 第1章 绪 论1.1 课题研究的背景农业机械化是农村生产力发展水平的重要标志，是农业和农村经济持续稳定健康发展和实现农业现代化的重要物质技术保障。加快发展农业机械化，是全面建设小康社会、率先基本实现现代化的现实要求。实践证明，大力推广先进适用的农业机械，用先进的农机装备武装农业，用先进的农机化技术改造农业，才能大幅度提高劳动生产率，提高农业整体效益，增强农业竞争力。大豆播种由于采用机械化播种，所以在播种前期对种子的选择，土壤的环境有较高的要求，具体要求如下：1、种子品质好并清选分级所选用的种子必须是个体丰产性能好、分蘖力强和单株生产率高的品种。播前要用合适的长孔筛对种子进行清选，要求种子籽粒饱满，发芽率高。播前要对种子进行药物处理，以防病虫害。2、土壤基础良好精播适用于土、肥、水等条件较好的高产地块，地块要深耕细耙、耙透耙实，上松下实，地平如镜，无明暗坷垃，底肥要施足。3、播期适中且适当提前 因播量少，靠分蘖增加群体，因此必须按照节气，根据气温和地温适当提前播种。4、作业前播种机具要进行适当的检查以及调整（1）检查排种器的性能：避免出现磕种子等情况。及时排除故障以保证播种质量。漏播的原因：播种出口堵塞；输种管堵塞；排种离合器不在接合位置；排种减速箱内弹簧力减弱或折断。（2）鸭嘴器的检查鸭嘴器不能张开或不能闭合的原因：鸭嘴母和鸭嘴公的尺寸不合理，鸭嘴器的弹簧力减弱或折断。1.2 课题的背景和研究的意义加快发展农业机械化，是推进农业和农村经济结构调整、提升农业产业化水平的有效途径。大力开发和应用配套农机技术及机具，可以为农业产业结构调整提供强有力的技术支撑；围绕产业特色，发展农机推广项目，可为农业产业结构调整激发示范、辐射效应，促进农业产业的优化升级；围绕产业区域布局，优化配置农机装备资源，建立区域性的农机服务网络，加快推进农业产业化步伐。加快发展农业机械化，是实现农村劳动力转移，推动城镇化进程的有力举措。1.3国内外播种机机械研究现状近几年，国外在发展播种机械时遵循的原则是，不断更新工作原理，尽量完善其结构，使其具备良好的工作性能，以提高播种质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性。例如配备多种排种部件以适应不同作物种子的要求；采用不同的开沟器和镇压轮以适应不同的土壤条件，运用变速装置加大播量与施肥量的调节范围；增加播种机的系列型号。通过提高作业速度或加大工作幅宽来提高工作效率，有的谷物调播机的工作速度高达12-15KM/H，最大幅宽达18m：采用播种联合作业和直接播种，旨在提高生产效率的同时，减少机具对土壤的压实程度，减小土壤的风蚀水蚀，降低机具的作业成本。国外先进播种机的新技术主要体现在以下几个方面：1、发展播种联合作业和直接播种技术播种的联合作业是指在播种的同时，完成耕整地、施肥、喷洒农药等作业，其优点是，一次可以完成多项作业，作业效率高，保证及时播种，提高产量；可以充分利用配套动力，节省能源、降低作业成本；可以减少机组进地次数，使土壤免受机具的过度压实，目前又发展了铺膜、播种联合作业，效果很好。2、采用新的排种原理，发展单粒精密播种技术。单粒精密播种可以节约种子，且不需间苗， 国外的精密播种机已经达到相当完善的程度在精密播种机上除了设有晚上的整地、覆土、镇压及施肥、撒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒精密播种。3、采用液压技术及电子技术液压技术在播种机具上用于操纵开沟器的升降，在大宽幅的播种机上还用于折叠机架，以便于道路运输。电子技术在播种机上则是用于监控装置，监视排种装置是否正常工作以播量是否精确，用微处理机自动控制播量，特别是不规则的蔬菜种子，采用微处理机自动控制播量，可以省去对种子的丸粒处理，节省加工费用，降低生产成本，又能保证播量精确。4、新型排种器装置不断出现排种装置是播种机的关键部件，目前主要有气流输送式条播排种器、孔带式精密排种器、倾斜圆盘指夹式精密排种器及畜力播种机仍占主要地位。全国有500家左右的企业生产播种机，其中只有10家生产与大中型拖拉机配套的播种机，与小型拖拉机配套的播种机和畜力播种机的产量已占到全国播种机产量的90%以上。近几年，我国的联合作业播种机发展也很快，其机具主要有播种施肥联合作业机、耕作播种联合作业机、松土施肥覆膜穴播联合作业机和施水播种联合作业机等，目前又发展铺膜播种联合作业。1.4 课题研究的主要内容1、确定大豆播种机的总体设计方案 通过普通拖拉机的牵引，带动播种器轮子的转动，进而带动播种轮的转动，使固定在播种轮上的鸭嘴器规律性的进入离开土壤，达到播种的目的。2、确定大豆播种机的总体设计参数配套动力：1218马力拖拉机；作业速度：24 Km/h；垄宽：600mm；垄距：400mm；株距：260-280mm；播深：50-70mm；漏播率：5%；3、进行播种轮，鸭嘴器及播种轮安装轴的结构设计4、编写大豆播种机使用说明书 第2章 大豆播种机方案确定 2.1 总体结构及配置种箱及排种器使用组合内窝孔精密排种器，采用轮式鸭嘴器结构。大豆播种机两侧的上部各有一个种箱，两个种箱下部各有组合内窝孔精密排种器。这样就能配合轮式鸭嘴器的结构。轮式鸭嘴器的结构是有两个圆形的播种轮中间用套筒连接构成一个轮子。垄距的要求是轮子的播种轮厚度和套筒的宽度来实现的。就是两个播种轮的厚度和套筒的宽度的和等于农艺要求的垄距。轮子两侧，就是播种轮的周边有若干个槽，每个槽装上鸭嘴器。株距是用鸭嘴器的间距来实现的，就是鸭嘴器之间的距离等于农艺要求的株距。鸭嘴器的作用是在铺膜施肥后的垄上拨开松土壤，鸭嘴器随着轮子的转动而转动，其中一个鸭嘴器转到与土壤接触的时候开始拨开松土壤，鸭嘴器转到与地面垂直的时候是最深的时候，就是达到播深要求的时候鸭嘴器张开的最大，这时从种箱通过排种器排出的种子经过导种管落到播种轮内壁上，鸭嘴器张开最大的时候，内壁上的种子从鸭嘴器的口顺利地落到土壤里。鸭嘴器的长度应满足播深要求，落到土壤里的种子满足播深要求。2.2 工作原理简介用12-18马力的拖拉机牵引大豆播种机，大豆播种机的轮子靠自身重力产生的摩擦力滚动。轮子主轴以链传动方式转动种箱下部的内窝孔精密排种器，所以只要播种轮转动排种器就排种。排种器每转一圈排出一定数量的种子，从种箱排出来的种子落到连接排种器和播种轮内壁的导种管，通过导种管落到播种轮内壁，鸭嘴器张开最大的时候种子从鸭嘴口落到适当深度的土壤里，种子入土后轮子用自身的重力进行镇压。图2.1为工作原理图，图2.2为大豆播种机的工作原理流程图。图2.1大豆播种机工作原理图图2.2 大豆播种机工作原理程序图2.3 本章小结本章确定了大豆播种机的总体设计方案。该方案配套种箱及排种器使用组合内窝孔精密排种器，采用“轮式鸭嘴器”结构。也就是把鸭嘴固定到播种轮上，随着轮子的滚动，鸭嘴器入土和开合完成最终的播种作业。导种的难点是由导种管往鸭嘴器里的输送，我们采用轨道贴合式结构，由于轮体使用铸铁材料，轨道亦进行机械加工，完全能够满足精度要求。动力依靠轮子的滚动来取得，通过链传动驱动排种器排种。为满足两行作业的要求，同时考虑传动的可能性，拟采用两个排种器和两套传动和导种系统，这样不仅使结构得到简化，而且增加了工作的可靠性。该播种机主要由种箱及排种器、大链轮、导种管、小链轮、机架、转子装配、镇压轮装配、行走轮组成。第3章 总体设计参数的确定 3.1 排种器的结构及工作过程内窝组合内窝孔大豆精密排种器由排种器壳体（其上开有进种口、投种口和卸种槽）见图3.1。孔轮，内护种板等组成。在内窝孔轮上均布有圆形充填孔和阶梯形内窝定量孔，见图3.2。图3.1 组合内窝孔大豆精密排种器的结构该排种器的工作过程为（参见图3.3）：种箱内的种子由进种口进入排种器内腔，随着内窝孔轮的转动，数粒种子在重力的作用下进入充填孔（一次充种）。随之其中一粒种子在摩擦力和重力的作用下，由充填孔进入内窝定量孔（二次充种）。内窝孔轮继续转动，当充填孔进入清种区时，多余种子在重力作用下落回排种器内腔，而保持在内窝定量孔中的一粒种子随内窝孔轮继续转动并进入护种区，直到投种口时被投出，至此完成排种过程。为避免投种时夹种，在投种口处开有卸种槽。图3.2 充填孔和阶梯形内窝定量孔的形状及尺寸 图3.3 排种器的工作过程由于该排种器的内窝定量孔采用阶梯形组合内窝孔，因此无论是长扁形种子，还是圆形种子，在平卧或侧立等任一状态下均可进入内窝定量孔，且只能进1粒。设计该排种器的关键是确定充填孔和内窝定量孔的形状及尺寸，以使不同形状和尺寸的大豆种子能在短时间内充入内窝定量孔，并精确定量。3.2 播种轮直径和鸭嘴数量的确定3.2.1 考虑因素1、满足株距26-28cm株距应达到26-28cm之间，播种轮周围上装的鸭嘴器之间的距离就是株距。所以计算播种轮直径的时候先确定株距。 2、排种器的特点计算播种轮直径的时候主要考虑排种器的排种量特点，就是组合内窝孔精密排种器每转一圈下4粒种子。3、播种机作业速度为24 Km/h，种子从排种器落到导管后靠自身重力落到播种轮内壁，所以轮子旋转的角速度（W）尽量小。利于落种，也就是说播种轮轴径D轮尽量大。3.2.2 播种轮直径计算轮径：D 周长：C株距：S 按26cm计算鸭嘴数目：N则：C=3.14D=NSD=或N=初定D=800mm则 N=9.66取N=10 算 D=828这样对D=828mm的轮子一般工厂都可以加工。而N=10与组合内窝孔精密排种器不同步，这问题可用改变传动比来实现。3.3 本章小结本章从大豆播种机的总体结构出发，确定了排种器的工作原理以及设计方法，同时考虑到大豆播种机的设计因素以及适用范围，最终确定了播种轮的结构设计参数。由于该排种器的内窝定量孔采用阶梯形组合内窝孔，因此无论是长扁形种子，还是圆形种子，在平卧或侧立等任一状态下均可进入内窝定量孔，且只能进1粒，确保了该设计排种的精确定量。 第4章 播种轮和鸭嘴器具体设计4.1 播种轮设计 播种轮设计（如图4.1所示）：轮子上共有20个装鸭嘴的槽，一个播种轮有10个槽，每个槽都安装鸭嘴器。播种轮是播种机的重要的部分之一。对膜的损害程度，磕种子的程度都跟播种轮有很大的关系。 图4.1 播种轮结构图播种轮材质选择：铸铁，能保证加工精度，但板材焊接变形比较大，精度难保证。技术要求：不能有砂眼、气孔等缺陷。 该播种机是大豆播种机，是在大豆进行播种，该播种机在大豆播种后大豆除了播种的位置外不能破坏其他部分的膜。如果破坏其他部分的膜，土壤的水分就会丢失，先铺的膜就不能起保护土壤的作用。尤其是对播种轮的内壁有一定的加工要求。为了保证不出现磕坏种子的情况，播种轮的内壁需要用专用车床加工，因为铸出来的播种轮内壁不能保证精度，所以必须用专用车床加工，保证内壁的弧度和精度。因为种子从排种器下来之后通过导管落到播种轮的内壁。种子落到内壁之后在内壁上面移动，当移动到鸭嘴口的时候掉进鸭嘴。为了保证种子准确地落到内壁，导管是帖着内壁。从种子落到内壁开始到掉进鸭嘴的这段时间是导管推动种子移动，所以播种轮的内壁不够圆或粗糙的话，种子在落到内壁开始掉进鸭嘴的这段时间会出现种子被导管和内壁磕坏的现象。播种过程出现缺种子和多种子的原因是种子落到内壁后都有一定的反弹力。点1位置 点2位置第一段 第二段图4.2 种子落点示意图如图4.2所示当种子落到第一点为点1时种子落到内壁后有反弹力，反弹力的作用下种子有可能跳过鸭嘴第一段到第二段。因为种子的形状和大小不一样及外部因素的影响，种子落到内壁后受的反弹力的大小不一样，所以下一个种子落到内壁后没跳过第二段而在第二段内等鸭嘴。这种情况就会出现第一段缺种子，第二段多种子的现象。解决这种现象应把种子落到内壁的第一点调到图上2点位置。这样的话种子落到内壁后很难跳过鸭嘴到第二段。调种子落到内壁的第1点的调整方法是调连接排种器的齿轮。还需要把导管设计成有一定的弧度，这样可以减少种子下落的速度，从而能减小种子落到内壁后的反弹力。连接筒作用是连接两个播种轮。其材料是钢板3/Q235，焊接的部分应磨平。防止焊接部分刮破膜。4.2 鸭嘴器设计4.2.1 鸭嘴器结构设计大豆播种的时候鸭嘴器在大豆开口，然后鸭嘴器的嘴逐渐张开，开始拨开附近的土，当鸭嘴器埋到最深的时候鸭嘴器的嘴张的最大，这时候种子已经埋在土里，然后鸭嘴器的嘴逐渐开始闭上，同时出土。图4.3为鸭嘴器结构图：1-杆套 2-鸭嘴母 3-鸭嘴公 4-促张杆图4.3 鸭嘴器结构图鸭嘴器主要由杆套，促张杆，鸭嘴母，鸭嘴公组成。杆套的材料：圆钢12/Q235鸭嘴母的材料：钢板3/Q235鸭嘴公的材料：钢板2/Q235促张杆的材料：圆钢10/Q235鸭嘴器是固定在播种轮周边的槽上，播种轮转动的时候鸭嘴器也一起转动，播种机机架底部有弧形的铁杆，当播种轮转到鸭嘴器开始在大豆打孔位置的时候，鸭嘴器的杆套与弧形铁杆接触。铁杆有一定的弧度，而且中间弧度最大，所以鸭嘴器到弧形铁杆中间的时候张开的最大。为了减小鸭嘴器的促张杆和弧形铁杆的摩擦力，在促张杆与弧形铁杆接触的位置加杆套。杆套作用是减小摩擦力，减少鸭嘴器和弧形铁杆接触时发出的噪音，减少促张杆和弧形铁杆的磨损，减少能量损失。促张杆与鸭嘴公联接，鸭嘴母与播种轮联接，鸭嘴母与鸭嘴公的联接处要加弹簧，便于鸭嘴器出土时自动闭上，鸭嘴母固定在播种轮，所以鸭嘴器张开时，促张杆受弧形铁杆力（图上箭头方向的力），张开的是与促张杆联接的鸭嘴公。鸭嘴器的长度要满足播深要求，所以鸭嘴器入土部分的长度应达到7-10cm鸭嘴公与鸭嘴母的基本尺寸如图4.4： 鸭嘴母 鸭嘴公图4.4鸭嘴公与鸭嘴母结构尺寸图鸭嘴器入土的部分长度是10cm，就保证满足播深要求。铺膜后的土是松土，所以鸭嘴器入土部分受的力不大。鸭嘴母的材料是钢板3/Q235，鸭嘴公的材料是钢板2/Q235，所以不需要对鸭嘴器进行受力分析。4.2.2 鸭嘴器的运动分析 1、穴孔的形成过程及其分析若成穴轮作纯滚动，则其轮缘上各点的运动轨迹为一摆线，因鸭嘴是安装在成穴轮外的锥体上，其上各点的运动轨迹为余摆线。若考虑滑移，则鸭嘴上的各点轨迹因滑移量s不同而变化（s =- 2n，成穴轮转N圈时实际通过的距离），图4.5是在0s<2H时鸭嘴形成的轨迹轮廓。在穴孔形成过程中，鸭嘴后面AB的作用是：当0s<2H时，在入土过程中形成穴孔的左上方轮廓和右下方轮廓，出土过程中形成左下方轮廓。鸭嘴前面AC的作用是：当0s<2H时，在出土后期挤压土壤，并延续至出土结束，形成穴孔右上方轮廓。图4.5 鸭嘴的轨迹图2、穴孔的轮廓图4.6 孔穴形成过程由穴孔形成过程可知，通常穴孔轮廓由三段曲线组成，即图4.6中的ab，bc，cd。取如图4.6所示的坐标系，穴底为坐标原点O。bc段为鸭嘴尖点A的轨迹，方程为： （4.1）cd段由鸭嘴前面AC在出土过程中形成，方程为： （4.2）ab段由鸭嘴后面AB在入土过程中形成，方程为： （4.3）式（4.1）、（4.2）、（4.3）是在滑移量0s<2H情况下导出的；当s2H时，bc两点重合，各式仍成立。 4.2.3 成穴器基本参数的确定成穴轮上的鸭嘴在大豆打出的膜孔大小是评价机具性能优劣的指标之一，为了探索减小膜孔尺寸的途径，首先建立膜孔模型。我们假定：机速的变化和成穴轮的下陷只对滚动半径有影响：不计膜孔宽度变化。膜孔的大小可用面积来度量，即式中膜孔纵长；膜孔宽度；因的变化不计，故膜孔面积由膜孔纵长所决定。由图4.6可知，膜孔纵长为； （4.4）式中、可分别由式（4.2）、（4.3）来计算， （4.5）式中、分别为鸭嘴前面和后面车土壤中形成穴孔曲线包络线时，鸭嘴中线的最大转角。 （4.6）将式（4.5）、（4.6）代入式（4.4），可计算得与的关系，见图4.7。图4.7 膜孔纵长关系图从图4.7可以看出，当、增大时，将增大。当一定时，随增加，增大，但增加较少。这也就是说，成穴轮半径对影响较小，所以该值可根据结构等其它因素来确定，但以小些为宜。1、鸭嘴后面角鸭嘴后面角的大小，影响鸭嘴出土时的挑膜情况。鸭嘴尖部离开土壤，即处于图4.6中b点时，鸭嘴轴线处于位置。若此时鸭嘴转角最小为，则可避免挑膜。据此条件得避免挑膜方程组； （4.7）式中日鸭嘴尖点位于b点时的转角在式（4.7）中，、为未知数。用下降法解该非线性方程组，图4.8是求解后的关系图。结果表明，当播深H不变时，增加，则减小；当不变时，H增加，将增大。图4.8 鸭嘴后面角关系图2、鸭嘴前面角鸭嘴前面角的存在，将使穴孔尺寸增加，引起膜孔增大；但可以增加成穴轮的滚动作用力，减少成穴轮的滑移；也可以保证鸭嘴内充种。因此该角的确定从减小膜孔面积上看，应在满足充种要求条件下，取小一些为宜。至此，三个基本参数、的确定方法已推导完毕，根据具体机型可确定其成穴器设计的参数值，我们研究的度为3-5kinh，于是取成穴转半径=0.414m，鸭嘴前面角=20°，后面角=20°。4.3 本章小结本章在继前一章的基础上，从总体设计方案出发，研究大豆播种机的播种过程及鸭嘴器的运动轨迹曲线，进行了播种轮和鸭嘴器的具体设计方法，确定了鸭嘴器的数目以及成穴过程。同时本章从播种轮和鸭嘴器的材料选择到两者的生产制造方法到最后的播种轮的总体装配都做了详细设计说明。 第5章 主轴设计与校核 轴的设计是根据给定的轴的功能要求（传递功率和转矩，所支持零件的要求等）和满足物理、几何约束的前提下，确定轴的最佳形状和尺寸，尽管轴设计中所受的物理约束很多，但设计时，其物理约束的选择仍是有区别的，对一般的用途的轴，满足强度约束条件，具有合理的结构和良好的工艺性即可。对于静刚度要求高的轴，如机床主轴，工作时不允许有过大的变形，则应按刚度约束条件来设计轴的尺寸。对于高速或载荷作周期变化的轴，为避免发生共振，则应需按临界转速约束条件进行轴的稳定性计算。轴的设计并无固定不变的步骤，要根据具体情况来定，一般方法是：1、按扭转强度约束条件或与同类机器类比，初步确定轴的最小直径。2、考虑轴上零件的定位和装配及轴的加工等几何约束，进行轴的结构设计，确定轴的几何尺寸。 值得指出的是：轴结构设计的结果具有多样性。不同的工作要求、不同的轴上零件的装配方案以及轴的不同加工工艺等，都将得出不同的轴的结构型式。因此，设计时，必须对其结果进行综合评价，确定较优的方案。 根据轴的结构尺寸和工作要求，选择相应的物理约束，检验是否满足相应的物理约束。若不满足，则需对轴的结构尺寸作必要修改，实施再设计，直至满足要求。设计轴时，要使轴的结构便于加工、测量、装拆和维修，力求减少劳动量，提高劳动生产率。为了便于加工，减小加工工具的种类，应使一轴上的圆角半径、键槽、越程槽、退刀槽的各自尺寸应相同。一根轴上的各个键槽应开在轴的同一母线上。当有几个花键轴段时，花键尺寸最好也应统一。为了便于装配，轴的配合直径应圆整为标准值，轴端应加工出倒角（一般为45度）；过盈配合零件轴端应加工出导向锥面。各轴段所需的直径与轴上载荷的大小有关。初步确定轴的直径时，通常还不知道支反力的作用点，不能决定弯距的大小与分布情况，因而还不能按轴所受的具体载荷及其引起的应力来确定轴的直径。但在进行轴的结构前，通常已能求得轴所受的扭矩。因此，可按轴所受的扭矩初步估算轴所需的最小直径，然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从处起逐一确定各段轴的直径。在实际设计中，轴的直径亦可凭设计者的经验取定，或参考同类机械用类比的方法确定。有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件（如滚动轴承、联轴器、密封圈等）部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的公差。 为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。为了使与轴作过盈配合的零件易于装配，相配轴段的压入端应制出锥度；或在同一轴段的两个部位上采用不同的尺寸公差。确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。为了保证轴向定位可靠，与齿轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般应比轮毂长度短23mm。5.1 轴的材料 轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：1、轴的强度、刚度及耐磨性要求；2、轴的热处理方法及机械加工工艺性的要求；3、轴的材料来源和经济性等；轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件（如齿轮、蜗轮等），并传递运动和动力。该播种机作业的时候播种轮靠和土地的压力滚动，播种轮带动主轴。主轴靠链传动使排种器转动，从而排种。轴的材料主要是碳钢和合金钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.5%的中碳钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。 合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强渡和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。该播种机对应力集中的敏感性较低，采用碳钢材料。5.2 轴的类型选择根据轴线形状的不同轴又可分为曲轴、直轴和钢丝软轴。图5.1 曲轴曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，主要用于有往复式运动的机械中，如内燃机中的曲轴（图5.1）。图5.2 直轴直轴：各轴段轴线为同一直线。直轴按外形不同又可分为：光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。常用于心轴和传动轴（图5.2）。阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴（图5.3）。图5.3 钢丝软轴钢丝软轴：由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好挠性，可将回转运动灵活地传到不开敞的空间位置（图5.3）。该播种机的主轴是直轴的阶梯轴（图5.4）。图5.4 阶梯轴 5.3 计算轴上转矩和初步确定最小直径5.3.1 轴的材料和热处理方式的选择 选择轴的材料为45钢，并进行调质处理，其机械性能为：640Mpa，=355Mpa，=275Mpa，155Mpa；60MP5.3.2 计算轴上转矩和初步确定最小直径 dA，其中 （5.1）计算输出轴的功率p，转速n，转矩T ： P=12735=8820W （1马力735W）按照农业机械的效率一般情况下在1530之间计算，在本文中取效率为20计算功率的值，则：P=882020%=1764W，即到播种轮的主轴的功率为1.764kw，n=25r/min，T=0.674 kN·m初步确定轴的最小直径：轴的材料选取为45钢，调质处理，按照表5.1选取A110，于是得d=A=110=25mm表5.1 几种轴的材料的和A值轴的材料Q2351Cr18Ni9Ti354540Cr，35SiMn，2Cr13，20CrMnTi12201225203030404052A160135148125135118118107107985.3.3 轴的结构设计 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：1、轴在机器中的安装位置及形式；2、轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；3、载荷的性质、大小、方向及分布情况；4、轴的加工工艺等；由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。轴的结构应满足：（1）轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；（2）轴上的零件应便于装拆和调整；（3）轴应具有良好的制造工艺性等；根据各种装配零件的结构尺寸及装配定位工艺要求最终确定各轴段直径长度拟定轴上零件的装配方案轴上零件的装配按先中间后两边的原则。图5.5 轴的结构图根据轴响定位要求确定各段直径和长度如图5.5轴承的选取：普通滚珠轴承307 GB27664轴段1的直径是最小直径，直径为27mm。轴段2安装连接轴和排种器的齿轮，直径为30mm。轴段3是放置滚动轴承的，所以直径与滚动轴承内圈直径一样，为35mm。轴段4的直径考虑拆卸的方便比轴段3大7-10mm就行，为42mm。轴段5安装播种轮，其直径为45mm。轴段5的长度比两个播种轮厚度要（为95mm）大一些，故该段轴长取为108mm。同理，考虑跟种箱和排种器的安装位置，轴段1，轴段2，轴段3，轴段4的长度依次取为96mm、45mm、50mm、62mm。确定轴上圆角和倒角尺寸。根据轴径查得轴上圆角和倒角尺寸为2。5.4 键联接选择和校核5.4.1 平键连接键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动导向。按用途分，平键可分为普通平键、导向键和滑键三类，其中普通平键应用最为广泛，用于静联接。导向键和滑键用于动联接。键的两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩。轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀，加工轮毂槽用拉刀或插刀加工。这种键定心性较好，装拆方便。但这种键不能实现轴上零件的轴向固定。所设计中采用的是普通平键联接（图5.6）。 图5.6普通平键联接键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格的强度要求来选定。键的主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽b×键高h表示）与长度L。键的截面尺寸b×h按轴的直径d由标准中选定。键的长度L一般可按轮毂的长度而定，即键长等于或略小于轮毂的长度；而导向平键的长度则按零件所需滑动的距离而定。重要的键联接在选出键的类型和尺寸后，还应进行强度校核计算。普通平键和普通楔键的主要尺寸见下表，所选定的键长应符合标准规定的长度系列。表5.2普通平键和普通楔键的主要尺寸轴的直径d68>810>1012>1217>1722>2230>3038键宽b×键高h2×23×34×45×56×68×710×8轴的直径d键宽b×键高h>4450>5058>5865>6575>7585>8595>9510028×1614×916×1018×1120×1222×1425×14键的长度系列L6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180， 200，220，250，。5.4.2 键联接的强度校核本设计对扭矩较大的播种轮轴的校核即可失效形式：压溃（键、轴、毂中较弱者静联接） 磨损（动连接） 键的剪断（较少）1、 已知参数：轴径d30mm，齿轮轮毂宽度为22mm扭矩T=674Nm，载荷有轻微冲击轴、键和齿轮的材料均为采用45钢2、假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为： （5.2）导向平键联接和滑键联接的强度条件为： （5.3）式中：T传递的转矩（T=F×yF×d/2），单位为N·m；k键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，h为键的高度，单位为mm；l键的工作长度，圆头平键l=L-b，平头平键l=L，单圆头平键l=L-，L- 键的长度，b为键的宽度，单位均为mm；d轴的直径，单位为mm；键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为Mpa；p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力，单位为Mpa；表5.3键联接的许用挤压应力和许用压强（Mpa）联接方式连接中较弱零件的材料静载荷轻度冲击载荷冲击载荷静联接时许用挤压应力p钢1251501001206090铸铁708050603045动连接时许用压强p钢504030注：如与键有