******大學指導教師***20**年12月15號本科生畢業(yè)論文(設計)任務書題目植樹挖坑機總體結(jié)構(gòu)及其零部件的設計內(nèi)容：(1)植樹挖坑機總體結(jié)構(gòu)設計；(2)減速器的設計；(3)螺旋挖鏟的設計；(4)懸掛架的設計。應達到的要求或技術(shù)指標：(1)配套動力12馬力(2)輸出軸轉(zhuǎn)速540r/min(3)工作軸轉(zhuǎn)速220～300r/min(4)挖坑直徑500～1000mm(5)挖坑深度600～900mm主要寫作思路或設計方法：1、到工廠搜集和本設計有關(guān)的資料。2、運用學過的相關(guān)專業(yè)知識和有關(guān)的資料，確定基本傳動方案。3、采用類比的方法確定多種設計方案，并比較選取最佳方案。完成本課題應具備的理論及技術(shù)環(huán)境(軟件、硬件)1、AUTOCAD繪圖軟件對挖坑機整體進行設計，繪畫出裝配圖。2、相應的設計書籍，以便翻閱查找，進行設計。3、現(xiàn)場和學校有設計室。4、機械設計制造本科專業(yè)所學的理論各階段任務安排：畢業(yè)設計時間：2011年10月31日至2011年12月18日第一周：調(diào)研、搜集資料，寫開題報告；第二周：擬定植樹挖坑機的總體設計方案；第三周：減速器的設計；第四周：提升機構(gòu)的設計；第五周：繪制裝配圖及其零件圖；第六周：編寫說明書，根據(jù)指導老師的意見修改論文；第七周：完善設計，打印裝訂。參考資料：機械設計課程設計手冊、機械設計、機械原理、萬向節(jié)傳動軸手冊、國標農(nóng)用拖拉機動力輸出軸手冊任務完成后須上交的成果：設計說明書1份、裝配圖1張零件圖4張、手稿1份中文摘要礎上對植樹挖坑機從結(jié)構(gòu)原理、動力選擇、萬向傳動軸設計、提升機構(gòu)設計、Thispaperintroducesthebackgroundofdiggingmachinefortreeplanting,theresearchstatusathomeandabroad,diggingmachinedesignrequirementsandtypes,workingprinciple,technicalperformance.Throughtheanalysisofguidingteacherstogivetheoriginaldata,todeterminethefeasibilityoftheprogram,economicbenefitsandcomprehensivepracticalconsiderations,completedthedesignofdiggingmachinefortreeplanting.Onthebasisofthediggingmachineforplantingtreesfromthestructureprinciple,powerselection,auniversaltransmissionshaftdesign,design,spiraldiggingshovelliftingmechanismdesign,thedesignofreducerareexpounded.Diggingmachine,reducer,geardesign. 11、國內(nèi)外技術(shù)狀況 12設計結(jié)構(gòu) 2二、設計概述 21、設計主要內(nèi)容 22、挖坑機的設計要求 23、獨立式轉(zhuǎn)速動力輸出軸 34、萬向傳動軸設計 4三、挖坑機的設計 61、結(jié)構(gòu) 72、間隙調(diào)整 73、設計 7四、錐齒輪傳動設計計算 91、選擇齒輪材料及精度 92、按齒面接觸強度設計 93、按齒根彎曲強度設計 4、計算尺寸表 1、高速軸的設計 2、低速軸的設計 3、密封和潤滑的設計 221、根據(jù)實際情況選購挖坑機 222、螺旋挖鏟的設計 223、提升機構(gòu)設計 264、安全銷 26 1、一機多能 2、人機和諧 3、應用范圍 27 參考文獻 28本次設計旨在檢驗大學四年里同學們的學習成果，梳理專業(yè)知識。通過本次畢業(yè)設計找出自己的不足之處，提高自己在設計、制造、生產(chǎn)方面的知識，同時本次設計題目為植樹挖坑幾，我國在“十二五”規(guī)劃中把生存環(huán)境建設擺到了突出的戰(zhàn)略位置。我國三峽長江流域防護林體系建設工程、退耕還林工程中面積為26329.5萬公頃，森林面積為15874.1萬公頃，近年來人們越來越重視身邊的生態(tài)環(huán)境，“植樹造林，保護環(huán)境”已成為全民參與的一項大型義務活動，所以單靠手工種樹，已經(jīng)不能滿足生態(tài)和發(fā)展的需求，機械化造林勞動效率高，減輕勞動強度，還能保證質(zhì)量，降低成本，不僅能得到很好的經(jīng)濟效益，又會帶來1、國內(nèi)外技術(shù)狀況在國內(nèi)，懸掛式挖坑機的生產(chǎn)和應用較為廣泛，該類挖坑機通常具有較大的功率，機動性強，能挖較大較深坑，大多應用與大面積植樹造林，但我國生產(chǎn)的技術(shù)水平比較低，在陡坡和復雜地區(qū)很難正常進行植樹挖坑作業(yè)，只能依靠手提式挖坑機。手提式挖坑機在我國剛剛嶄露頭角，很多方面不夠完善特別是在人機關(guān)系方面。相比之下，國外研究狀況要好一些。有日本生產(chǎn)的自走式高性能挖坑整地機采用柴油機作為動力，適用于坡度高達56°的陡坡作業(yè)，每天可挖坑植樹300～400個。美國生產(chǎn)的懸掛式三鉆頭挖坑機鉆頭之間的距離是可調(diào)節(jié)的，適用于平原地區(qū)大面積植樹造林，工作效率高。但國外的挖坑機大都價格昂貴。結(jié)合中外挖坑機的特點，本設計主要設計方向是質(zhì)優(yōu)價廉，人機協(xié)調(diào)的懸掛式挖懸掛式挖坑機①整體結(jié)構(gòu)：本書設計的挖坑機是一種與小四輪拖拉機配套的懸掛式挖坑機，有懸掛架、動力輸出軸、減速箱、螺旋型鉆頭等構(gòu)成；懸掛架分別與拖拉機和減速箱鉸合聯(lián)接，螺旋團頭固定在減速箱輸出軸上；拖拉機的提升臂帶懸掛架②萬向傳動軸的設計。③減速器的設計：計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，傳動零件的設計計算，減速箱的結(jié)構(gòu)設計，軸的計算，鍵的選擇和計算。二、設計概述1、設計主要內(nèi)容挖坑機的結(jié)構(gòu)是由一種與小四論拖拉機配套的懸掛式挖坑機，由懸掛架、減速箱、螺旋挖頭、等構(gòu)成；懸掛架兩端分別與拖拉機和減速箱鉸合連接，萬向聯(lián)軸器連接拖拉機與減速箱的輸入輸出軸，雙螺旋型鉆頭固定在減速箱的輸出軸上，拖拉機的提升臂拖帶懸掛架進行升降，動力經(jīng)萬向聯(lián)軸器傳動；此類挖坑機具有結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)質(zhì)量好、效率高、移動及通過性能靈活的特點，廣泛應用于植樹造林、埋設樁柱等作業(yè)；設計內(nèi)容包括：動力選擇、萬向傳動軸設計、螺旋挖鏟的設計、減速器的設計。2、挖坑機設計要求①挖坑機所挖出的坑徑與坑深應滿足栽植樹木的要求。②挖出的坑徑要有較好的垂直度，坑壁應整齊，但不宜太光滑，否則不利于根系的生長。③在貧瘠的土地上挖樹坑時，要求出土率在90%以上，以便在坑內(nèi)添加肥料和表土回填，改善樹木的生長條件；在肥土層較厚的土地上挖植樹坑時，可以有25%~40%的松土留在坑內(nèi)。挖坑時，拋出土應在坑的周圍，拋土半徑不應太大，以便回填方便。④根據(jù)造林技術(shù)要求，有時挖坑與造林不是相繼進行的。此時，挖坑土壤可不出坑，只要求鉆頭破碎草皮、切斷灌根、排出石塊、疏松土壤，以便蓄水保墑與熟化土壤，這種挖坑又叫穴狀整地。⑤設計出的挖坑機應符合以下技術(shù)要求：1)配套拖拉機動力為12馬力2)怠速輸出軸轉(zhuǎn)速540r/min3)工作軸轉(zhuǎn)速220～300r/min4)挖坑直徑500～1000mm5)挖坑深度600～900mm;3、獨立式轉(zhuǎn)速動力輸出軸參照JS0500-1979《農(nóng)業(yè)拖拉機-動力輸出軸和牽引裝置-技術(shù)規(guī)格》選?。孩賱恿敵鲚S標準轉(zhuǎn)速540r/min,并應在發(fā)動機規(guī)定轉(zhuǎn)速的80%-90%之間達到；②從拖拉機前進方向看，動力輸出軸順時針方向旋轉(zhuǎn)。具體數(shù)值如下：(根據(jù)12馬力的小四輪拖拉機選取)公稱直徑花鍵形式6齒矩形花鍵軸線位置離地高度：450～675mm允許偏離拖拉機縱向?qū)ΨQ平面：50mm③動力輸出軸軸伸及其聯(lián)結(jié)套的型式、尺寸、性能、位置具體數(shù)值如下：動力輸出軸型號IT花鍵型式6齒矩形花鍵21齒漸開線花鍵20齒漸開線花鍵離地高度450～675動力輸出軸功率<48Kw動力輸出軸功率>=48Kw650～875450～675允許偏離拖拉機縱向?qū)ΨQ平面(mm)本設計選用6齒矩形花鍵花鍵要素齒數(shù)66公差及檢驗公稱尺寸公稱尺寸上偏差綜合上偏差下偏差上偏差綜合下偏差0下偏差4、萬向傳動軸設計①、萬向節(jié)傳動軸組成(圖)全防護罩；5-農(nóng)機動力輸入軸；6-萬向節(jié)傳動軸安全防護罩；7-拖拉機動力輸出軸安全防護罩；8-拖拉機動力輸出軸萬向鉸鏈機構(gòu)(萬向節(jié))又稱萬向聯(lián)軸器。它用于傳遞兩相交軸間的運動，這種聯(lián)軸器可以允許兩軸間有較大的夾角(夾角a最大可達到35°-45°)而且機器運轉(zhuǎn)時，夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧＾D(zhuǎn)動；但a過大時傳動效率會顯著降低。注：萬向傳動軸必須設置安全防護罩。②、萬向傳動軸的型式與基本尺寸的確定：1)、萬向節(jié)傳遞動軸的傳遞功率：馬力等級傳遞功率(hp)最大傳遞扭矩2)、滾針軸承在萬向節(jié)叉上的固定型式——孔擋式*注：一般有兩種固定形式：孔擋式和軸擋式，新產(chǎn)品不推薦使用軸擋式。萬向節(jié)節(jié)叉叉腿尺寸(mm)BB?B?D?-0.030LGG229.4+0.280.012LB?N1B?L?635節(jié)叉叉腿花鍵孔節(jié)叉尾部尺寸(mm)LLdbt3)、十字軸、滾針軸承的尺寸：選用型號——Z34607C十字軸組合十字軸HD準代號I0dnδδ?44)、伸縮軸的型式和截面尺寸：*注：一般型式有方軸管型、檸檬管型、花鍵軸套型。本設計采用花鍵軸套型?；ㄦI軸套型伸縮軸截面尺寸(mm)伸縮軸與套管的最小重合長度(mm)花鍵軸套型套管管(mm)方孔a×a(mm)dS35)、固定滾針軸承用擋圈的型式和尺寸：力級GB893---766)矩形花鍵孔節(jié)叉用定位銷和彈簧的尺寸：花鍵型號φ功率等級I38型45---60PS218-48×42×8I型Ⅱ型(21齒)定位銷的尺寸1)、環(huán)境溫度-5℃~40℃;2)、最佳工作角度a=0°~5°;3)、農(nóng)具入土、出土時萬向節(jié)夾角允許15°~30°;4)、轉(zhuǎn)速540～1000r/min;5)、靜態(tài)最大不干涉角70°;三、挖坑機的設計植樹挖坑機的傳動系統(tǒng)中，減速器選用一級齒輪減速器，主動錐齒輪與輸入軸制成一體，用圓錐滾子軸承支承。這兩個軸承安裝在減速器箱體軸承孔內(nèi)，并被階梯軸定位，用來承受在主減速器工作時對主動錐齒輪產(chǎn)生軸向和徑向力。從動錐齒輪處于兩圓錐滾子之間。圓錐滾子在減速器箱體內(nèi)被階梯軸定位。2、間隙調(diào)整對于圓錐軸承施加適當?shù)念A緊力是提高支撐剛度的措施之一。實踐表明錐齒輪兩支撐剛度對齒輪壽命影響極大。大小錐齒輪在水平和垂直平面內(nèi)的最大變形量應不超過±0.075mm。除在結(jié)構(gòu)上采取一定措施外，通常在安裝圓錐軸承時帶有一定的預緊力。調(diào)整預緊力時應在大、小錐齒輪不受力的情況下進行。預緊力的大小，以相當于轉(zhuǎn)動齒輪時有2.06～2.45N·M的阻力矩為宜。對從動錐齒輪的錐軸承，由于其支承結(jié)構(gòu)不同，受熱后軸承的緊度可能增加。故從動錐齒輪的錐軸承不宜有預緊度，甚至可留有適當間隙。即便預緊，其預緊程度也不宜超過支承主動錐齒輪軸承的預緊度。適當?shù)凝X輪間隙是齒輪正常工作的條件之一，如果間隙過小，不能在齒面之間形成一定厚度的油膜，使輪齒工作面的潤滑和冷卻變壞，工作中會發(fā)生噪音及熱量，并加劇輪齒齒面的磨損和擦傷，甚至會導致輪齒卡死和折斷；當間隙過大時，輪齒齒面會產(chǎn)生沖擊負荷，破壞油膜，并在車速或負荷急劇變化時，出現(xiàn)沖擊響聲，同樣也會加劇齒面的磨損，嚴重時，能使輪齒折斷。調(diào)整方法為調(diào)整鎖緊螺母保證正常嚙合，即兩個錐齒輪節(jié)錐頂和節(jié)錐母線重合，運轉(zhuǎn)時速度均勻，沒有沖擊和振動，且傳動噪聲小。①傳動效率：萬向聯(lián)軸器(2個)滾動軸承(一對)圓錐齒輪傳動效率彈性聯(lián)軸器所以得出總效率η=η?×η?×η?×η?×ns×n?=0.87③計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1)拖拉機輸出軸(取平均值，確定傳動比i=2.2)N?=540r/min2)減速器高速軸：P?=P?×η?×η?×η?=0.88×0.98×0.98×0.98=8.358kwT?=T?×η?×η?=147.804N·Mn?=540r/min3)減速器低速軸：N·MP?=P?×η?×ηs=8.35×0.98×0.95=7.78N·MT?=T?×η?×ηs×i=302.73計算出的參數(shù)功率P轉(zhuǎn)矩T傳動比i拖拉機軸減速器高速軸1減速器低速軸錐齒輪傳動設計計算考慮挖坑機的工作類型而且減速器傳遞功率不大，小齒輪選40Cr(調(diào)質(zhì))硬度280HBS;大齒輪45號鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS;材料硬度相差40HBS。挖坑機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度，齒形角α=20°,齒頂高系數(shù) ①壓力角a我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定標準壓力角為a=20°②齒數(shù)Z的選擇③齒寬系數(shù)φR=0.25-0.35,取0.32、按齒面接觸強度設計齒輪接觸面強度設計公式為1)初選Kt=1.32)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩5)按齒面強度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限6)計算應力循環(huán)次數(shù)(一班制，10年工作壽命，一年300天)N?=60n,JL,=7.7767)由圖10-13計算接觸疲勞壽命系數(shù)：KN?=0.90;KnN?=0.96取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式10-12得2)計算圓周速度V3)計算齒寬b:b=φd×R=40mm查圖10-13得Kg=1.2;3、按齒根彎曲強度設計6)計算大、小齒輪的經(jīng)比較大齒輪的數(shù)值大，取0.0161;按大齒輪數(shù)值計算得m≥5.6對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲強度算得模數(shù)m=6;按接觸強度算得的分度圓直徑d,=121.19mmZ?=d?1m=20.2(取整20)Z?=Z?×2.2=44.4(取整45)這樣設計出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。①根據(jù)以上計算，確定齒輪尺寸如下表：名稱代號小齒輪大齒輪分錐角δ分度圓齒厚S模數(shù)m6齒數(shù)Z分度圓直徑d齒頂高6齒根高h齒頂圓直徑齒根圓直徑d錐距R齒根角θ頂錐角δ27.18°68.98°根錐角δ24.45°61.31°頂隙C當量齒數(shù)Z齒寬B②根據(jù)齒輪數(shù)據(jù)、設計確定減速器的箱體尺寸如下表：減速器型式及尺寸關(guān)系(mm)箱座壁厚δ箱蓋壁厚δ箱蓋凸緣壁厚箱座凸緣壁厚b箱座底凸緣厚度b?軸承旁連接螺栓直徑8機蓋與座連接螺栓直徑連接螺栓d,的直徑l軸承端蓋螺栓直徑8定位銷直徑d6軸承旁凸臺半徑R外箱壁至軸承座端面距離l大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離齒輪端面與內(nèi)箱壁距離軸承端蓋外徑D?軸承端蓋凸緣厚度t1查《機械設計手冊》P161,列出下表：直徑孔數(shù)蓋厚R7845由通氣塞根據(jù)《機械設計手冊》P126選取通氣塞規(guī)格dDSL1a46⑤油標根據(jù)《機械設計手冊》P89選取桿式油標，確定規(guī)格dhabCDD1M124664齒輪傳動用油潤滑，油面高度為靠近大齒輪大端1/3處；滾動軸承用脂潤滑，為軸的設計計算1、高速軸的設計初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其機械性能查表得：[o]。=60MPa;σs=640MPa;σ_=275MPa;t_=155MPa1)求輸入軸上的功率P轉(zhuǎn)速n,轉(zhuǎn)矩T?P?=8.358kw;n?=540r/min;T?=147.804N·M2)初步確定軸的最小直徑先按式15-2初步估算出軸的最小直徑，根據(jù)表15-3取A?=1001)根據(jù)齒輪輪轂寬度(50mm),齒輪內(nèi)控直徑(d=40mm),為了將齒輪夾緊，軸高度h=(0.07～1)d;故選取h=4mm,則d=48mm,擋圈寬b≥1.4h,取擋3)CD段：安裝軸承軸，根據(jù)軸承型號和軸承夾緊原則，取L=17mm,CD右側(cè)4)DE段：過度尺寸，選取兩軸承間距離為40mm,所以Lp=40mm,DE段軸在兩5)EF段：安裝軸承，根據(jù)軸承內(nèi)孔直徑和寬度選取Lg=18mm,dg=50mm6)FG段：安裝軸承蓋和聯(lián)軸器的安全距離軸，定位軸肩取h=2.5mm,故dπc=45mm,為保證安全距離取Lp=60mm。④求軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計算簡圖；(如下圖)1)計算作用在齒輪上的力2)求作用在軸上的支反力：M=24060N·mm彎矩M:根據(jù)式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈沖循環(huán)變壓力，取a=0.6,計算軸的應力。前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得：⑤校核軸的壽命查手冊的32010型圓錐滾子軸承參數(shù)：查《機械設計》表13-6得f,=1.81)計算軸承所承受的徑向載荷2)計算軸承所承受的軸向載荷：查《機械設計》表13-7,得軸承的內(nèi)部軸向力為：軸承2為放松端：Fa?=Fa?=736.56N3)計算軸承1、2的當量載荷，查表知e=0.37因為所以X?=1;Y?=0得出P?=(X?F?+Y?Fa?)=2356.99N對比計算結(jié)果，P<P,所以按軸承2計算壽命；4)校核軸承壽命由《機械設計》表13-3查，由于圓錐滾子軸承E=10/3,選取預計壽命為20000~經(jīng)計算軸承壽命符合要求，故合格。⑥高速軸上鍵的連接選擇及校核計算：1)選擇鍵連接的類型和尺寸一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應選用平鍵連接，故選用圓頭平鍵連根據(jù)d=40從表6-1查得鍵的截面尺寸：寬度b=12mm;高度h=8mm,由于輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=40mm(輪轂寬度為50mm)2)校核鍵的連接強度觸高度k=0.5h=4mm,由式6-1得;所以符合強度。2、低速軸的設計初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其機械性能查表得[σ],=60MPa;σs=640MPa;σ_=275MPa;t_=155MPa②軸尺寸的計算1)求輸出軸的功率P轉(zhuǎn)速n,轉(zhuǎn)矩T;由前面計算可知β=7.78;n?=270r/min;T?=275.21N·M2)初步確定最小直徑側(cè)軸肩為非定位軸肩，取h=2mm,所以Lpc=16mm,dpc=φ軸的結(jié)構(gòu)圖FNH21)計算作用在齒輪上的力：NNNNFa=F,tanasinδ?=676.152)求作用在軸上的支反力：M。=89591.2N·mmM=70301.13N·mm;Mv?=-59074N·mm;My?=120107.89N·mm根據(jù)式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈沖循環(huán)變壓力，查手冊的32010型圓錐滾子軸承參數(shù)：動載荷C,=60200N;靜載荷C。=79500N查《機械設計》表13-6得f,=1.81)計算軸承所承受的徑向載荷2)計算軸承所承受的軸向載荷：查《機械設計》表13-7,得軸承的內(nèi)部軸向力為：的Y值，即Y=1.73)計算軸承1、2的當量載荷，查表知e=0.37P=(X?F+Y?F??)=602.224N所以X,=1;Y,=04)校核軸承壽命由《機械設計》表13-3查，對于球軸承E=10/3,選取預計壽命為20000～30000。經(jīng)計算軸承壽命符合要求，故合格。⑥低速軸上鍵的連接選擇及校核計算：1)選擇鍵連接的類型和尺寸一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應選用平鍵連接，故選用圓頭平鍵連根據(jù)dg=50從表6-1查得鍵的截面尺寸：寬度b=12mm;高度h=8mm,由于輪轂2)校核鍵的連接強度觸高度k=0.5h=4mm,由式6-1得可見連接的擠壓強度不夠，考慮到相差很大，因此改用雙鍵連接，相隔180°布置，雙鍵的工作長度1=1.5×50=75mm。由式6-1可得3、密封和潤滑的設計由于選用的電動機為低速，常溫，常壓的電動機則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內(nèi)填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉(zhuǎn)時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復自行潤滑。1)對于齒輪來說，由于傳動件的圓周速度V<3.181m/s,采用浸油潤滑，因此機體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應小于30～50mm。對于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動，每傳遞1KW需油量V?=0.35~2)對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經(jīng)常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。六、挖坑機框架的設計1、根據(jù)實際情況選購挖坑機如果所需洞穴直徑在300mm、深度在400mm以下，又是沙壤土，功率消耗較少，可以選用小型挖坑機；如果所需洞穴直徑為400～600mm、深600～700mm,宜選用中型挖坑機；如果所需洞穴直徑在700mm、深在800mm以上，又是粘重土壤或者有巖石，則應選用大型挖坑機。此次設計的挖坑機與拖拉機配合，故應為平地使用，要求所需要洞穴直徑在500mm～1000mm,深度在600mm～900mm,土壤為沙土或者粘土壤，功率消耗不是很大，因此選用中型挖坑機。①功率計算垂直螺旋挖掘產(chǎn)的軸功率R其中，取挖鏟效率為η?=0.6,則P?=P×n?×n?=4.62KW。②螺旋直徑的計算D③螺旋及螺旋方向的確定螺旋可以是右旋或者左旋的，單線、雙線或者三線，一般情況下市單線的，本設計采用單線。螺旋方向：拖拉機的輸出軸轉(zhuǎn)向為沿拖拉機運動方向看為順時針，根據(jù)傳動特點選右旋。由螺旋葉片類型及其尺寸的確定螺旋挖掘鏟的葉片有實體型、帶式、葉片型及齒形四種。據(jù)實際情況宜采用帶式螺旋，這也是常用的形式。按設計的直徑、螺旋和厚度通過帶鋼材連續(xù)冷軋而制成整體螺旋葉片，安裝在給定尺寸管軸上組成螺旋體；分段式螺旋葉片是將葉片制成等螺距的單片，然后將每個單片彼此對焊在一起構(gòu)成螺旋體。制成的螺旋體在轉(zhuǎn)動過程中應具有一定的剛度，與機殼保持一定的間距。由于分段式螺旋葉片不需要大型專用設備，可以按需要制成需要制成異形的、大直徑的、加厚的、要求淬火的及特殊材質(zhì)的葉片。分段式實體型螺旋葉片通常是將薄鋼板經(jīng)下料后用模具冷壓或熱壓制成。所以本次設計中采用分段式螺旋葉片。L?=√πd)2+S2=481.64mmd—螺旋軸直徑(由后面計算得為120mm)L—螺旋葉片料坯外孔弧長度L—螺旋葉片料坯內(nèi)孔弧長度(由坑深600～900mm,取螺旋軸長1400mm.)⑤螺旋軸的設計1)選材及熱處理一般情況下選45號鋼，調(diào)質(zhì)或正火；也可用35、40、50號鋼，不重要或受力較小的軸可選用Q235、Q275。高速重載下，可選合金鋼，可對軸頸表面淬火。(低碳鋼的可滲碳-淬火)但對應力集中敏感，應在結(jié)構(gòu)設計中充分注意。球墨鑄鐵吸振性好，對應力集中不敏感、耐磨。具體材料與機構(gòu)性能詳見表，選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，該軸硬度為170HB-217HB,彎曲應力σ,=590MPa,σ,=295MPa,軸的結(jié)構(gòu)設計由于本螺旋挖掘鏟的挖坑深度是600～900mm,了提高軸的剛度和抗彎強度，因此空心軸根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，查表初步選擇φ120×30的鋼管，即外徑為160mm,2)軸的校核雖然土壤在軸四周被均勻輸送，螺旋軸在旋轉(zhuǎn)時，由于自身的重力和焊在其上面的螺旋葉片的重力，此軸不僅受扭矩還受彎矩，所以在此需要校核其扭矩及由于所選的螺旋葉片螺距S=300mm,挖掘深度為600～900mm,該螺旋葉片的導程P=300mm,有2.5個螺距。3)估算軸的直徑P—軸傳遞的額定功率(Kw);n—軸的轉(zhuǎn)速(r/min);A?—按[T]而定的系數(shù)126～103,見機械設計手冊；β——空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，取β=0.5;根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強度條件公r---扭轉(zhuǎn)切應力，單位為(MPa);T---軸所受的扭矩，單位為(N.m);[r]---軸的許用轉(zhuǎn)應力25～45(MP)見機械設計手冊；4)軸的疲勞強度校核由扭矩T形成的扭轉(zhuǎn)剪應力為t=T/W,對于直徑為d的圓軸彎曲應力為δ=M/W,扭轉(zhuǎn)切應力t=T/WT=T/2W將σ和r代入通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應力σ是對稱循環(huán)變應力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應力r則不是對稱循環(huán)變應力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)α,則計算應力為式中的彎曲應力為對稱循環(huán)變應力，當r為靜應力時取α≈0.3,當r為脈動循環(huán)變應力時α≈0.6,若r為對稱循環(huán)變應力時取a=1;在本文中，取α=0.3;抗彎截面系數(shù)W=0.1d3(1-β?)=48000mm3抗扭截面系數(shù)W?=0.2d3(1-β?)=96000mm3極慣性系數(shù)β_-空心軸內(nèi)徑與外徑之比由于螺旋軸葉片均勻分布在螺旋軸上，因此它們的自重為均布載荷，螺旋軸可簡化為均布載荷作用下的簡支梁，如圖11所示螺旋軸的受力分布圖則螺旋軸的彎矩為查表可知軸材料為45鋼的σ,=590MPa的[o_]=55MPa由于50<55即σ。<[o_]滿足彎曲扭轉(zhuǎn)強度要求。⑥挖頭的設計挖頭挖坑時，切土、螺旋提升和拋土過程雖然簡單，但其力學摸型及計算十分復雜，而且結(jié)果定量的指導性很差。當挖頭為螺旋式、葉片內(nèi)徑(即中心利于原土回填。試驗表明，能夠完全滿足工作要求。試驗也證明采用單頭比雙頭易于入土，尤其在堅硬土壤情況下更能顯出其優(yōu)越性，本次挖頭設計如下所示：國內(nèi)外挖坑機提升機構(gòu)基本上采用三點式懸掛的平面四桿機構(gòu)，其特點是結(jié)構(gòu)簡單。但四桿機構(gòu)的特性決定挖頭只能呈弧擺性運動，其中心線位置不斷變化，使挖頭產(chǎn)生不斷變化的側(cè)壓力，導致拖拉機的搖晃和振動，阻力增大，工作穩(wěn)定性差，本次畢業(yè)的植樹挖坑機采用了垂直線提升機構(gòu)。該機構(gòu)使挖頭在上下提升過程中，其軸線始終保持在一條固定的垂直線上。本設計中螺旋挖鏟的連接使用的是銷釘固定，起過載保護和連接作用。安全銷的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查詢許用應力為[t]=80MPa,其安裝示意圖如下：分析圖可知，銷釘受到縱向的剪切力，安全銷斷裂條件為銷所受扭矩大于其T一T一考慮到挖鏟轉(zhuǎn)動時遇到障礙所受力增大，以三倍為例，代入以上數(shù)據(jù)，計算銷是標準件，查詢表4-4后取d=20mm,h8或m6,1=35～200mm,材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理的圓柱銷。為保證銷的緊固連接，采用過盈配合，孔公差為H7,孔內(nèi)安放銷套，使用木錘裝配。七、發(fā)展趨勢在我國，植樹造林具有季節(jié)性和區(qū)域