，自动调节液压马达转速和发动机油门，使发动机输出功率得以有效利用。减速器总体方案的确定总体设计的任务为拟订设计方案，选择动力机，确定传动比并合理分配传动比，计算传动装置的运动和动力参数，为各级传动零件设计装配图设计做准备。拟订传动方案由于本次设计的要求是设计种适合小型开沟机，工作环境在葡萄园。还要充分考虑开沟机应该利于移动，重量不宜过大，我们用提高传动装置的效率的方式，并且传动平稳，从而来减少能耗，降低运行费用。所以应选用传动效率较高的链轮传动进行传动，以达到要求。在满足功能的前提下应尽量简化以降低费用。.传动方案的确定本次设计的个重点之就是如何正确合理的设计传动装置，由于本次设计是设计种葡萄园小型开沟机，所以保证此类开沟机具有少能耗高效率的特点则显得有为重要，再者本次设计是要求设计种立式开沟机，那么就要改变传动方向，在改变传动方向的选择上有种方案，第就是选用蜗轮蜗杆传动，次类传动具有如下特点它是种特殊的交错轴斜齿轮传动，交错角为它具有螺旋传动的些特点，蜗杆相当于螺杆，蜗轮相当于螺母，蜗轮部分地包容蜗杆，蜗轮蜗杆传动比大，结构紧凑传动平稳，无噪声具有自锁性传动效率较低，磨损较严重蜗杆轴向力较大，致使轴承摩擦损失较大。由于蜗杆蜗轮传动具有以上特点，故常用于两轴交错传动比较大传递功率不太大或间歇工作的场合。第二种传动方式是用对圆锥齿轮进行传动，该类传动的特点具有斜齿渐进接触的啮合特点,且重合度较大,故传动平稳,噪声小,承载能力强最少齿数可到,因而可获得较大的传动比和较小的机构尺寸，综合考虑到设计要求和设计特点，选用对圆锥齿轮进行传动效果更加。.传动装置的合理布置许多传递装置往往需要选用不同的传动机构，以多级传动方式组成，而传动先后顺序的变化将对整机的性能和结构尺寸产生重要影响，必须合理安排，本次设计采用级传动，先由对皮带齿轮从电机传动到农夫小精灵拖拉机机体上的带轮上，带轮通过变速器轴把速度传送到变速器的链轮上，在这有两个运动方向，个通过齿轮传送到拖拉机轮胎轴上，个通过轴传送到小链轮上小链轮传送到变向减速器上的大链轮上再通过对圆锥齿轮传送，即将横向传动改变为竖直传动，并输出于执行元件。所以传动方案如图,.各级传动比的合理分配在设计二级和二级以上的减速器时，合理地分配各级传动比是很重要的，因为它将影响减速箱的轮廓尺寸和重量以及润滑的条件。图传动原理图.传动比分配的基本原则各种传动的传动比，均有其合理应用的范围，通常不应超过。各级传动的承载能力近于相等。各级传动中的大齿轮浸入油中的深度大致相近，从而使润滑最为方便。分配传动比时，应注意使各传动件尺寸协调结构匀称，避免发生相互干涉。如设计二级齿轮减速传动时，若传动比分配不当，可能会导致中间轴大齿轮与低速轴发生干涉。对于多级减速传动，可按照“前小后大”即由高速级向低速级逐渐增大的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。这种分配方法可使各级中间轴获得较高转速和较小的转矩，因此轴及轴上零件的尺寸和质量下降，结构较为紧凑。增速传动也可按这原则分配。在多级齿轮减速传动中，传动比的分配将直接影响传动的多项技术经济指标。例如传动的外廓尺寸和质量很大程度上取决于低速级大齿轮的尺寸，低速级传动比小些，有利于减小外廓尺寸和质量。闭式传动中，齿轮多采用溅油润滑，为避免各级大齿轮直径相差悬殊时，因大直径齿轮浸油深度过大导致搅油损失增加过多，常希望各级大齿轮直径相近。故适当加大高速级传动比，有利于减少各级大齿轮的直径差。柴油机的初步选择根据本次设计的具体要求，要求输入的功率在的范围内，所以初步选定柴油机为.型号为常柴，其转速在。螺旋开沟刀具结构设计.开沟机刀具总体结构要求立式螺旋开沟机开挖的沟型要求如图，要求开沟机作业速度范围为。图螺旋开沟机型示意图图螺旋开沟机沟型示意图.具体设计要求如下开沟机主车体为农夫小精灵手扶拖拉机。开沟器直接安装在联轴器位置，用链轮连接减速器动力输出轴输出动力。开沟器结构简单紧凑，便于制造维修，使用简便。沟形成型好，沟底土屑残留少，生产效率高。适宜葡萄园工作环境。.开沟刀具参数设计立式螺旋开沟器的设计参数分为结构几何参数和运动参数。结构几何参数包括螺旋面直径圆锥体高度土壤外运螺旋角螺旋圆内半径犁铲切削刃和沟壁切削刃形状等。运动参数包括机具前进速度和螺旋刀具转速等。开沟刀具结构几何参数确定根据土壤特性分析结论，为避免土壤过上边线掉落，工作高度比实际沟深大，取取工作部件总高度为。根据沟型要求，螺旋刀具螺旋面外径为，螺旋体内径为。为了方便排土，刀具需要高出沟边定距离，这里选取圆柱体高度。以上参数根据沟型要求土壤参数等都可确定，唯需要选择的是螺旋角。螺旋角的选取是降低开沟机功耗提高生产率的关键。当开沟机前进速度定，抛土动量与螺旋角的正切比例增长，当角过大切削刃过陡时，不利于土壤升运，消耗增加，开沟效率降低。为减少输土功耗，应选取较小的值。但角过小，将导致抛土距离太近形成沟边壅土和回土，消耗增加。般螺旋角取。根据前人设计经验初步选取。螺旋刀具几何参数如表所示。表螺旋刀具几何参数.几何参数数值螺旋开沟器挖沟时，螺旋刀具在主机带动下，沿前进方向在沟中破土，开沟器按沟型要求开挖出两侧沟坡，底部犁铲切割土壤，形成沟底。刀具在破土同时通过自身旋转生产的离心力升运并抛出土壤。为支撑整个开沟器并防止土屑回落，可在刀具切土背面安置挡泥板。以保证土壤被提示且抛向沟的两侧。开沟器提升放平等动作由安装架绕托架旋转完成。由于在开沟过程中，刀具会受到冲击载荷的影响，故选择应能承受较大径向载荷和单向载荷角接触球轴承。刀片材料选用钢刀片。钢强度高，淬透性较大，脱碳倾向小，适宜制成农机零件。开沟刀具运动参数设计刀具转速研究立式螺旋开沟器刀具为双螺旋结构，在螺旋挖沟中，土块依靠刀具旋转时产生的离心力甩到叶片外侧出送上来。当转速过低，刀片切下的土块被后面上来的土块推动，在叶片摩擦力和自身重力作用及后面上来的土块的挤压作用下，机具易发生阻塞和叶片变形，使开沟部件阻力增大。当转速过高，被切下的土块在离心力作用下压向坑壁，坑壁对土块产生阻止其旋转的摩擦力，使土块的角速度小于螺旋面的回转角速度，该摩擦力引起土块沿叶片向上加速滑动土壤在螺旋叶片作用下向上移动时机具的转速对土块输送有直接影响。因此，螺旋刀具的转速为关键技术参数，需计算满足要求的最小转速，即临界转速。转速较低时，切下的土屑离心惯性力小，孔壁对土屑的摩擦力不足以使土屑与叶片之间产生相对运动，土屑不能上升，只能随叶片旋转。随着转速的增大，孔壁对土屑的摩擦力也增大，当转速超过临界值后，孔壁对土屑的摩擦力足以使土屑和螺旋叶片之间产生相对运动，土屑就会上升。这转速的临界值称为临界转速。与此同时，刀具转速还需满足排土临界转速。排土临界转速指土壤紫叶片上不被挤压而顺利派出所需的最低转速。理想化假设为便于分析土壤运动和受力关系，现做如下假设在刀具切割土壤的过程中，土壤颗粒不仅作上升运动，而且新切下的土壤会将刀片上的土粒向圆锥轴心挤压，若考虑由此引起的径向力，则分析计算过于复杂，因此忽略径向运动及由此产生的径向力。为能够同时考虑叶片与坑壁对于土壤微粒的作用，忽略土壤间挤压力，在计算时假设土壤颗粒足够大，并作用在外螺旋线上。由于开沟过程中开沟机前进速度较低，因此在研究刀具旋转运动时忽略车体前进速度，简化计算。忽略螺旋底面与土壤土壤与土壤之间的摩擦力。模型建立力学模型的建立。以螺旋叶片上土壤单元体为研究对象。当螺旋刀具以临界转速旋转时，被切下的土壤单元体虽螺旋叶片起旋转，由于离心力作用，单元体被甩向坑壁，单元体接触坑壁后，土壤在坑壁摩擦力作用下转速减小，并沿螺旋叶片向上加速运动。在土块即将上升时，加速度为零，处于临界状态。此时土壤单元体在以下几种力的作用下平衡重力惯性力，方向指向坑壁坑壁对土壤单元体的法向反作用力坑壁对土壤单元体的摩擦力为土壤单元体与孔壁间的摩擦系数方向与螺旋刀具转动方向相反，土壤单元体没有上升运动，其方向与水平面夹角为零螺旋刀片对土粒的支撑力，方向垂直于叶片向上螺旋叶片对于土壤单元体的摩擦力，方向与叶片平行向下。如图图所示。土壤单元体在上升过程中的运动轨迹是变导程螺旋线。图为土壤单元体在临界状态，在三种力的作用下处于动平衡重量坑壁作用于土壤单位体的摩擦力螺旋面作用在土壤单元体上的全反力。结合图图所示，刀具以角速度旋转，土壤单元体在外螺旋线处随叶片起旋转，车体前进速度为，在摩擦力作用下土块以速度沿螺旋刀片加速向上运动此时研究的是般状态，不是临界状态。是叶片对土壤单元体水平方向的作用力。与的合力为是土壤单元体运动的绝对速度。是绝对速度在竖直方向的绝对分量，表明土壤单元体以速度向上运动。图俯视土壤单元体临界状态作用力.图侧视土壤单元体临界状态作用力.运动学模型的建立。侧视土壤单元体速度分解图如图图侧视土壤单元体速度分解.临界转速计算分析根据相关文献研究结果并结合上诉分析，可知临界状态时刀具满足如下关系将代人式可得临界转速公式式中沟孔半径，.钻屑与孔壁之间的摩擦系数，.螺旋叶片外径处的螺旋升角，.土屑与螺旋叶片之间的摩擦角，即摩擦系数的反正正切，具体参数见表摩擦系数为取。表土壤摩擦系数.土的名称内摩擦系数对钢铁表面的摩擦系数砂.干粘土小块砾石湿粘土水泥碎石.将螺旋刀具参数代人式则有。根据土壤物理特性对开沟器性能影响分析，实际转速.。排土临界转速排土转速指不使土壤在叶片挤压而阻塞顺利排出所需的最低转速，即式中重力加速度，.螺旋钻杆中心管半径，.。则排土转速计算为。综合分析临界转速及排土临界转速，可知只有当螺旋刀具的转速和临界转速时，即,才能保证土壤被切削后能沿螺旋叶片排出而不会挤压阻塞参考实际情况，刀具的最终转速确定为。二开沟刀具功率消耗特性立式螺旋开沟机的结构和工作方式，决定其功率消耗分为三个部分挖掘功耗输送功率及土体加速和抛散功率。挖掘功率挖掘功耗开沟机螺旋刀片挖掘土壤所消耗的功率。螺旋刀具切削土壤受力分析可以参考如图所示的锥螺旋分析。