小型農田開溝機刀軸傳動箱的設計

摘要：針對國內小型農田開溝機的刀軸轉速偏低，造成橫向拋土距離不夠的問題，設計了一種不增大傳動箱外形尺寸，同時又能提高刀軸轉速的新型四軸雙聯齒輪刀軸傳動箱。結合計算機三維軟件對傳動箱的運動、應力和結構進行了仿真、校核和優化，增強了產品的可靠性，降低了生產成本。

關鍵詞：開溝機；刀軸；傳動箱；應力分析

中圖分類號：Ｓ２２２．５＋２文獻標識碼：Ｂ文章編號：0439－８114（２０11）21－4481-04

Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｕｔｔｅｒ Ｓｈａｆｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｂｏｘ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｆａｒｍｌａｎｄ Ｄｉｔｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ

ＹＩＮ Ｙｅ－ｈｏｎｇ，ＳＵＮ Ｊｉｎ－ｆｅｎｇ，ＺＥＮＧ Ｈｏｎｇ－ｈｕｉ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００６８， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｃｕｔｔｅｒ ｓｈａｆｔ waｓ ｌｏｗ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｅｊｅｃｔｏｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ waｓ ｓｈｏｒｔ ｏｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｓｍａｌｌ－ｓｃａｌｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｔｒｅｎｃｈｅｒ ｋｎｉｆｅ ｓｈａｆｔ， a ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｕｔｔｅｒ ｓｈａｆｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂｏｘ ｗｈｉｃｈ ｈａd ｆｏｕｒ ｄｏｕｂｌｅ ｇｅａｒ ｓｈａｆｔ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ， ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｅｒ ｓｈａｆｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ， ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂｏｘ ｗａｓ ｎｏｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ， ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂｏｘ ｗｅｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ， ｃｈｅｃｋｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ， ｗｈｉｃｈ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅd ｔｈｅ ｃｏｓｔ.

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｒｅｎｃｈ ｄｉｇｇｅｒ； ｃｕｔｔｅｒ ｓｈａｆｔ； ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂｏｘ； ｓｔｒｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ

國內現有與１２匹手扶拖拉機配套使用的小型農田開溝機的刀軸傳動箱，主要采用四軸過橋齒輪傳動和鏈條傳動，刀軸輸出速度一般為１６０～２９０ ｒ／ｍｉｎ［１，２］。在長期的使用過程中發現由于現有開溝機的刀軸轉速偏低，造成橫向拋土距離不夠，開溝不理想。針對這一問題，對原有開溝機的刀軸傳動箱進行了重新設計，增大傳動箱的傳動比，以提高刀軸轉速。設計過程中，在增大傳動比的同時盡量保證不增大傳動箱的外形尺寸。同時利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ２０１０［３］對整個傳動箱進行了結構仿真和力學分析，優化了部分不合理的結構。由于開溝機市場前景較大，屬于大規模生產，采用這種方式設計，可縮短產品生產周期，為降低產品廢品率、節約材料奠定了良好基礎。

１開溝機工作原理

小型農業輪胎彎刀式開溝機工作原理是利用１２匹手扶拖拉機作為動力部分，手扶拖拉機的動力通過傳動軸傳給傳動箱輸入軸，經傳動箱變速后，將動力輸出到旋轉的刀軸上，由于刀軸的高速轉動，刀軸上的彎刀切入土中并將泥土拋出溝外一定距離，達到對農田開溝的目的。……