蔬菜大棚旋耕机设计.doc

毕 业 设 计
说 明 书
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指导教师：

机械工程学院
2014年12月

摘 要
社会不断进步，传统的农业生产模式已经不能满足现代文明发展的需要，新型的设施农业受到业界人士的追捧。所谓的农业装备，其实主要就是 温室设施，它不受时间和空间的限制，可以在高原、深山、沙漠等特殊环境下进行农业生产。
中国是一个农业大国，农民占总人口的一半还要多，农业创新应用的空间有无限大，农业装备行业从幕后走到台前。纵观国内温室大棚行业，大中小企业参差不齐，落地的温室项目质量自然也大相径庭。由于市场的需求，适用于大棚内作业的小型旋耕机已成为当前研究的重点。旋耕机的使用可以提高土地旋耕效率，旋耕机操作灵活，具有良好的动力和作业性能。本设计主要以蔬菜大棚旋耕机为研究对象，对旋耕机进行了分析，介绍旋耕机的总体结构及特点，并对传动系统以及关键部分作了详细地设计，并完成旋耕机的设计。实践表明，所设计的旋耕机达到设计要求，具有设计合理，生产率高，操作灵活等特点。
目 录

摘要…………………………………………………………………………………………….....1
一、绪论………………………………………………………………………………………….3
1.1旋耕机的介绍…………………………………….………..4
1.2旋耕机的发展历史………………………………………………………………………..4
1.3国内旋耕机的地位………………………………………………………...5
1.4国内旋耕机近几年的发展现状………………………………………………...6
1.5国外旋耕机的发展现状
1.6未来旋耕机的发展趋势
1.7耕整地的目的和技术要求
二、 作业机具设计方案的确定…………………………………………………………..7
2.1作业机具总体结构.............................................................................................................7
2.2发动机的选择…………………………………………………………………………….7
2.3 传动方案确定……………………………………………………………………………8
2.4 旋耕作业机具的方案确定……………………………………………………………....9
2.5 旋耕作业时的工作原理…………………………………………………………………9
三、作业机具主要零部件的设计………………………………………………………….9
3.1传动箱的设计…………………………………………………………………………….9
3.2机架的设计………………………………………………………………………………10
3.3蜗轮蜗杆设计……………………………………………………………………………10
3.4旋耕刀的设计.................................................................................................................11
3.5密封设计…………………………………………………………………………………13
3.7 防尘罩和挡泥板的设计..................................................................................................13
四、结束语…………………………………………………………………………………....15
感言…………………………………………………………………………………………......17
参考文献…………………………………………………………………………………….....18

第一章 绪 论
为了缓和副食品供应的紧张局面，稳定市场，改善人民的生活，农业部提出了“菜篮子工程”。而蔬菜生产是“菜篮子工程”的一个重要组成部分。由于蔬菜生产受季节性的影响，往往会出现“蔬菜淡季”而居民对蔬菜的需求无季节性区别，为了解决蔬菜消费的经常性和生产的季节性的矛盾，保证淡季新鲜蔬菜的供应，全国各地正在大力发展设施生产蔬菜，目前普遍采用塑料大棚来种植蔬菜。
一般蔬菜大棚单位面积产量比露地高1—2倍，纯收入可提高2—4倍，而且可以大大增强防涝抗旱的能力，保证灾期蔬菜的供应，经济效益和社会效益均很显著。全国蔬菜大棚面积已发展到目前的近1000余万亩，并且近两年的增长势头极为迅猛。
然而，目前大棚内的作业均为原始的手工劳动，劳动强度大，工作环境差，效率低，严重阻碍了蔬菜生产的发展。现在，国内尚无机型轻巧，转向灵活，适应设施农业作业的性能优良的农机具，为适应大棚蔬菜生产的大规模发展对小型、工作性能优良的农机具的需求，根据设施农业对农机具的要求以及菜农对农机具价格的承受能力，设计一种结构简单、质量轻、机型小且转向灵活、经济环保的设施农业配套作业机具已势在必行。
1.1旋耕机的介绍
旋耕机是一种由动力驱动的土壤耕作机具，以旋转刀齿为工作部件的驱动型土壤耕作机械，又称旋转耕耘机。按其旋耕刀轴的配置方式分为横轴式和立轴式两类。以刀轴水平横置的横轴式旋耕机应用较多。横轴式具有较强的碎土能力，一次作业即能使土壤细碎，土肥掺和均匀，地面平整，达到旱地播种或水田栽插的旋耕机要求，有利于争取农时，提高工效，并能充分利用拖拉机的功率。但对残茬、杂草的覆盖能力较差,耕深较浅（旱耕12～16厘米；水耕14～18厘米）,能量消耗较大。主要用于水稻田和蔬菜地，也用于果园中耕。重型横轴式旋耕机的耕深可达20～25厘米，多用于开垦灌木地、沼泽地和草荒地。
1.2旋耕机的发展历史
旋耕机的发展至今已有150多年的历史，最初在英、美国家由3-4kW内燃机驱动，主要用于庭园耕作，直到L型旋耕刀研制成功后，旋耕机才进入大田作业。20世纪初，日本从欧洲引进旱田旋耕机后，经过大量的试验研究工作，研制出适用于水田耕作要求的弯刀，旋耕机得到了迅速发展。孟加拉国2000年水稻收获面积为1070万hm2。农业机械发展才刚刚起步，目前只有部分灌溉和耕种设备实现了机械作业。考虑其种植方式和耕地大小，对各种型号的旋耕机需求非常大。其进行了自发研究但在很大层度上不能满足国内的需求。1G-160型多用旋耕机可与33～40.4kw(45～50马力)级各型号拖拉机配套。在一台主机上只需拆装少量零部件，就能进行旋耕、灭茬、条播、化肥深施等多种农田作业。该机具主要适用于埋青、秸秆还田。该机可以在大中型联合收割机作业后的稻麦高留茬的田块上进行反转灭茬、正转旋耕、与半精量播种、化肥深施等多种农田作业。90年代以来，有些企业为适应市场需要试图开发大型旋耕机。但因研究设施水平有限，仅采用原有产品外延放大和堆砌材料的方法，没有着重结构改进和参数优化，目前能与200马力以上拖拉机配套的农机具在我国还完全依赖进口。另外我国旋耕机械生产企业规模都比较小，装备差、制造工艺水平低，有些产品出厂质量粗放，可靠性不高，企业低价竞争导致投入创新的部分过少，不利于行业的发展。据统计菜田如果实现机械化，一台机器顶16个劳动力，使用一台机器节约十六个劳动力，一年一个劳动力需要8000到15000元，每人按8000元 算，将节约120000元。菜地机械化后，一亩地由原来的3茬变成4茬，如果一年增加一茬可增加1.2万元。可见机械化可以解放劳动力同时提高农民收入，减轻劳动强度，提高作业质量。手扶拖拉机与小四轮拖拉机配套的旋耕机约有200万台，旋耕机在南方水稻生产机械化应用中已占80％的比例，北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋耕机械。近年来，我国北方进行种植业结构调整，大力推行旱改水，水稻种植面积迅速增加，扩大了对旋耕机械的市场需求。如黑龙江垦区原以旱田种植小麦和黄豆为主，并以传统的旱地铧式型、圆盘耙、平地机和耢地机等作为耕整地机具。1993年，该地区拥有作业机具仅1600多台，而当年水稻种植面积为100万hm2，显然不适应水稻生产的发展。近十年来，黑龙江垦区大量购进手扶拖拉机和上海-50等中型轮式拖拉机及配套的作业机具，除购进外省区产品外，本省的作业机具生产也发展迅速。
1.3国内近几年旋耕机的发展现状及其地位
随着我国农村联合收割机的普遍使用，机割后，抛弃的秸秆留在田中，会给夏季插秧带来很大困难。因此，研制经济高效的宽幅水田旋耕机将深受广大农民群众的普遍欢迎。我国现有旋耕机产品系列虽然在名义上可以配套58.8-73.5kw(80-100马力)拖拉机，但实际上因受传动系统强度及结构尺寸、机架结构强度的局限，配套合理范围仅达48kw(65马力)拖拉机。此外，它的旋耕深度也受到了限制。在旱地耕作的过程中，深度为12-16cm，水田耕作的过程中为14-18cm。
我国属于干旱缺水国家，许多地区水资源匮乏，严重影响农作物产量的提高，需要先进的耕作技术对其进行改良。为实施保护性耕作，减少对土壤的频繁翻耕，从而达到蓄水保墒、改善作物生长环境的目的，少耕、免耕作业法和深松技术成为近年来大力推广的耕作措施。该耕作方法作业时不进行传统翻耕，在深层进行土壤疏松，局部切断土壤供水系统，减少土壤水分的散失。中国农业正处于从传统农业向现代农业转变的关键时期。在这一进程中，农业机械化的作用越来越显著。其中旋耕机主要用于农田栽植、播种前的耕整地作业。耕后，地表平整、松软、细碎，能够满足精耕细作的农艺要求。在潮湿地或水田上工作时，可减少拖拉机轮子的下陷和打滑现象。旋耕机的发展大幅提高了农业生产效率，旋耕机械在我国已被广泛使用，正逐步发展成为农业机械的一个重要门类。
针对温室大棚等特殊作业环境，我国也相继出现了适于保护地作业的小型机具。由大专院校、科研院所和工厂相结合研制的小型自走式旋耕机、微型多功能田园管理机等都可用于棚室耕整地作业。科研人员研制成功的一种适于温室作业的绿色环保型农机具，IGD-900型旋耕机，有380V、220V两种动力型可供选择。装有行走轮，推动方便，转向灵活，操作搬运一人便可完成，耕作速度快、不排放有害气体、噪声低，是日光温室生产中节省劳动力、降低生产成本的绿色环保型农机具。
在狭窄地段、山区梯田、茶园果林、大棚暖房内均可作业。利用摩擦片压盘式离合器，分离灵敏，安全可靠。机器可正向或反向作业，机配置2.94kW(4马力)机型，特加倒退档和没有快速档位的互锁装置，即机器换倒退档时，快速档位自动脱开。采用旋耕刀具、耗用功率小，碎土效果好。虽然国外温室农业机械作业功能比较齐全，可靠性高，但是进口机型价格高，一般要在5000元以上，而且维修服务不方便。
我国现有产品的机型不多，应用不普遍，多为借用现有的露地用小型耕作机械。近几年，针对温室、大棚等特殊耕作环境，国内研制生产了一些小型耕作机械，但是产品大多存在以下问题：①外型尺寸及重量大，操作不灵便。特别是从露地直接转移到大棚内的机械，在设施内转向和转移都十分困难，而且边角地带无法工作，遗漏耕地的情况严重。②生产率低，适应性较差，当土壤含水率较高（超过20%以上）时，其碎土性能变差，能耗增加。③作业性能、可靠性、耐久性等方面还存在一些不足。④在动力方面，与之配套的拖拉机前进速度快（很少有低于2kmh）发动机功率偏小，轮距偏大。深松旋耕机在我国处于起步阶段，一般水平横轴式旋耕机的旋耕深度不超过20cm。近年来，我国北方进行种植业结构调整，大力推行旱改水，水稻种植面积迅速增加，扩大了对作业机具械的市场需求。如黑龙江垦区原以旱田种植小麦和黄豆为主，并以传统的旱地铧式型、圆盘耙、平地机和耢地机等作为耕整地机具。1993年，该地区拥有作业机具仅1600多台，而当年水稻种植面积为100万hm2，显然不适应水稻生产的发展。近十年来，黑龙江垦区大量购进手扶拖拉机和上海-50等中型轮式拖拉机及配套的作业机具，除购进外省区产品外，本省的作业机具生产也发展迅速。为满足增厚土壤熟化层，改善深层透气性，增大持水能力以及栽培薯类、根茎类作物需要深耕的农艺要求，近年来国外开发了全幅深旋耕机和间隔窄幅旋耕机，这也为我国旋耕机的发展指明了方向。因此，高性能、低功耗、多功能适应我国国情的旋耕机具有广阔的发展前景。
1.4国外旋耕机的发展现状
国外设施农业耕作机械已非常成熟，作业性能稳定，功能齐全，小巧轻便。荷兰、以色列、日本、美国等国家对温室用作业机具进行了系统的开发、研究、推广和应用，许多作业项目如耕地、播种、间苗、中耕和除草都已实现了机械化。
美国专门生产小型拖拉机的吉尔森公司生产的自走式旋耕机，主要特点是旋耕刀片取代行走轮，刀盘直径为35.5cm，耕 幅 为 30.4～66cm，传动形式为链传动和蜗轮蜗杆传动两种型式。功率为3.68kW左右，适于菜园、温室等地作业。不需要旋耕时可换上行走轮并配带其他农具：翻转犁、除草铲、中耕铲、齿耙等。意大利MB司生产一种单轮驱动轴旋耕机，动力为3.3kW汽油机，单机重量为40kg，适于菜园、花圃中耕作业，一次完成旋耕培土两项作业。该公司还生产5.89～7.36kW多用自走底盘，由驱动轴配带旋耕机完成田间旋耕作业，换上轮胎后又可完成犁耕、运输、喷雾等作业。日本和韩国，在蔬菜育苗、种植、田间管理、收获、产品处理和加工等方面都已经实现了机械化。机具的突出特点是小而精，耐用，使用起来轻松自如。
1.5未来旋耕机的发展趋势
在新的世纪里，科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。它的发展趋势可以归结为四个化：柔 性 化、灵 捷 化、智 能 化、信 息 化，即 使 工 艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要使其与环境协调的柔性，使生产推向市场的时间最短，且使得企业生产制造灵活多变。还有使制造过程中生产成本大大降低、高自动化生产，追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。
同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。随着水稻的集约化、规模化生产的发展，田块面积扩大，旋耕机将向宽幅高速型发展。复式作业具有高速、节能、成本低，减少作业次数、缩短作业时间等优点，大中型、联合化将逐步成为主流，也是未来旋耕机械发展的必然趋势。
1.6耕整地的目的和技术要求
肥沃的土壤是保证农业丰产的重要基础，耕整地是恢复和提高土壤肥力的有效措施之一，是农业生产的基本环节。为了创制高效能、高质量的耕地动力和机具，必须注意如何运用农业机械工程技术去适应当地的条件和要求。为此，充分了解耕地的农业技术要求，熟悉土壤的耕作特性以及机具的原理和类型，才能使机械耕作发挥更充分的作用。
1、耕地的目的

作用是疏松土壤，透气蓄水，覆盖杂草和残茬，防止病虫害，为作物生长发育创造良好的条件。
2、耕地的农业技术要求
1）适时作业，不误农时
2）耕深符合规定，深度均匀一致
3）翻垡良好，残茬和杂草覆盖严密
4）土壤松碎，地表平整，开闭垅尽量少
5）地头整齐，不重耕，不漏耕
3、整地的目的
破碎土快，压实整地平表，消除土块间的过大空隙，减少水分蒸发，以利保墒，为种子发芽生长打下良好的基础。水田整地的目的则要求土壤松、碎、软、平，便于插秧和灌水。
4、整地的农业技术要求
1）耕深耕透，深度应均匀一致，无漏耕地，应消除暗坷垃。
2）地面平整，碎土良好。
3）整好的苗床要求做到上暄下实，以利于作物幼苗扎根生长。
机械整地必须做到“时、深、透、碎、平、实六字标准，以实现上述各项农业技术要求。”
1.7旋耕机的目的和设计准则
本设计主要是解决设施农业作业机具问题，由于设施农业和露天耕作情况不同，针对塑料大棚内作业对农机具的要求及目前广大菜农的技术条件和经济条件，并根据GB5668．2—85规定的技术条件，我们确定了如下设计准则：
一机多用。能进行旋耕、犁耕、开沟培土、植保、喷灌与播种施肥作业。
1) 技术性能好。性能可靠，生产率高，每小时应能完成3个以上标准塑料大棚的耕整地作业，可以为多个菜农服务。
2) 作业质量好。根据农艺要求，耕深应大于8—12cm，有较好的碎土性能，耕后地表平整，且不漏耕。
3) 重量轻。旋耕主机的重量应力争最小，以便于田间转移。
4) 空间适应性好。整机外形尺寸小，操作手柄应上下和左右可调，已适应棚室边缘低矮空间的作业条件。
5) 操作灵活、舒适，并避免旋耕作业发生上跳、前滑和左右倾斜现象。
6) 经济环保。适应广大菜农的价格承受能力、污染少。尽量减少发动机燃烧物对作物的污染。
7) 符合人机工程的设计原理。尽量提高操作的舒适性，减轻操作人员的劳动强度。
第二章 旋耕机的概述
2.2带传动
带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。
带传动具有结构简单、传动平稳、适用于两轴中心距较大的传动场合。在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在2%以下）；同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。 带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等。带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。根据用途不同，有一般工业用传动带、汽车用传动带、农业机械用传动带和家用电器用传动带。
传动带的种类通常是根据工作机的种类、用途、使用环境和各种带的特性等综合选定。若有多种传动带满足传动需要时，则可根据传动结构的紧凑性、生产成本和运转费用，以及市场的供应等因素，综合选定最优方案。一般带传动可分为平带传动、同步带传动、多锲带传动和V带传动等。
1、平型带传动
平型带传动工作时带套在平滑的轮面上，借带与轮面间的摩擦进行传动。传动型式有开口传动、交叉传动和半交叉传动等，分别适应主动轴与从动轴不同相对位置和不同旋转方向的需要。平型带传动结构简单，但容易打滑，通常用于传动比为3左右的传动。
平型带有胶带、编织带、强力锦纶带和高速环形带等。胶带是平型带中用得最多的一种。它强度较高，传递功率范围广。编织带挠性好，但易松弛。强力锦纶带强度高，且不易松弛。平型带的截面尺寸都有标准规格，可选取任意长度，用胶合、缝合或金属接头联接成环形。高速环形带薄而软、挠性好、耐磨性好，且能制成无端环形，传动平稳，专用于高速传动。
2、同步带传动
啮合型带传动一般也称为同步带传动。它通过传动带内表面上等距分布的横向齿和带轮上的相应齿槽的啮合来传递运动。与摩擦型带传动比较，同步带传动的带轮和传动带之间没有相对滑动，能够保证严格的传动比。但同步带传动对中心距及其尺寸稳定性要求较高。
同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。同步带通常以钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉体，氯丁橡胶或聚氨酯为基体，这种带薄而且轻，故可用于较高速度。传动时的线速度可达50m/s，传动比可达10，效率可达98%。传动噪声比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。其主要缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格。所以同步带广泛应用于要求传动比准确的中、小功率传动中。
3、多锲带传动
多楔带是指以平带为基体、内表面排布有等间距纵向40°梯形楔的环形橡胶传动带，其工作面为楔的侧面。
多楔带的优点是：多楔带与带轮的接触面积和摩擦力较大，载荷沿带宽的分布较均匀，因而传动能力更大；由于带体薄而轻、柔性好、结构合理，故工作应力小，可在较小的带轮上工作；多楔带还具有传动振动小、散热快、运转平稳、使用伸长小、传动比大和极限线速度高等特点，因而寿命更长；节能效果明显，传动效率高；传动紧凑，占据空间小。此外，多楔带的背面也能传动，而且可使用自动张力调整器，使传动更加安全、可靠。多楔带特别适用于结构要求紧凑、传动功率大的高速传动。
主要特点如下：
1）．传动功率大，空间相同时比普通V带的传动功率的高30%。
2）．传动系统结构紧凑，在相同的传动功率情况下，传递装置所占空间比普通V带小25%。
3）．带体薄，富有柔软性，适应带轮直径小的传动（小于传统的三角带带轮），也可传动多个轮子。适应高速传动，带速可达40m/s；振动小，发热少，运转平稳。
4）．耐热、耐油、耐磨，使用伸长小，寿命长。
多楔带又称多槽带或多沟带，主要应用与发动机、电机等动力设备传动。目前市场上的类型有：PH、PJ、PK、PL、PM
4、V带传动
V带传动是靠V带的两侧面与轮槽侧面压紧产生摩擦力进行动力传递的。与平带传动比较，V带传动的摩擦力大，因此可以传递较大功率。V带较平带结构紧凑，而且V带是无接头的传动带，所以传动较平稳，是带传动中应用最广的一种传动。
V带传动工作时带放在带轮上相应的型槽内，靠带与型槽两壁面的摩擦实现传动。V带通常是数根并用，带轮上有相应数目的型槽。用三角带传动时,带与轮接触良好,打滑小,传动比相对稳定,运行平稳。V带传动适用于中心距较短和较大传动比(7左右)的场合,在垂直和倾斜的传动中也能较好工作。
此外，因V带数根并用，其中一根破坏也不致发生事故。工作时传动平稳无噪声,能缓冲、吸振。工作如遇到过载，带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用。不保证精确的传动比.带轮材料一般是铸铁等。造价低廉、不需要润滑以及缓冲、吸震、易维护等特点。当然，带传动也存在一些缺点，皮带在工作时，由于带轮两边的拉力差以及相应的变形经差形成弹性滑动，致带轮与从动轮的速度损失。
弹性滑动与载荷、速度、带轮直径和皮带的结构有关，弹性滑动率通常在1%-2%之间。有的皮带传动还有几何滑动。过载时将引起打滑，使皮带的运动处于不稳定状态，效率急剧下降，磨损加剧，严重影响皮带的寿命。皮带在运行中会产生反复伸缩，特别是带轮上的绕曲会使皮带体内部产生摩擦引起功率损失。高速传动时，运动中的风阻将引起转矩损耗，其损耗值与速度的平方成正比。因此，设计高速皮带传动时，皮带的表面积宜小，尽量用厚而窄的皮带，带轮的轮辐面要平滑，或用辐板以减小风阻。皮带在工作时，轴承受到皮带的拉力，也引起转矩损。滑动轴承的损伯为2%-5%，滚动轴承的损失为1%-2% 考虑上述损失，皮带传动的效率约在80%-90%范围内。
因为本设计结构要求简单，成本低廉，设计出一种小型工作机具。综合上述几种带的优缺点，本设计选用V带作为一级传动。
2.3旋耕刀
旋耕机主要用于田间的耕耘碎土，它是在手扶拖拉机的配带下，通过刀轴及耙刀的旋转运动把土壤打碎，从而达到耕深松土的目的。
自19世纪旋耕机问世以来,旋耕刀便成为旋耕机设计者研究的主要对象。低功耗、高效率是旋耕刀研究的主要目标。随着科学技术的发展,数字化设计技术已逐渐被引用到旋耕刀的设计制造领域。1旋耕刀的传统设计早在1912年,澳大利亚的Arthur CliffordHoward根据丰富的经验,利用蒸汽拖拉机作为动力来带动锄头旋转。经过田间试验后,设计出了直角型的锄头[2],这就是旋耕刀最早的雏形。
旋耕刀的种类旋耕刀是旋耕机主要工作部件,其种类有凿形刀、直角刀和弯刀等。(1)凿形刀。依靠前端尖头或平口形的刀口凿切而入土并碎土,适用于在杂草少的菜地、果园工作。还有一种具有弹性的凿形刀,适用于在多石砾的土壤上作业。(2)直角刀。刃口平直,由侧切刃(纵切刃)和正切刃(横切刃)组成,两刃口相交约900,刀身较宽,刚性较好,砍切能力强,适用于旱地作业。(3)弯刀。由前端部的正切刃和侧切刃组成。适用于多草茎的水田旋耕作业,为常用的旋耕机刀型。弯刀在刀轴上的排列是影响作业机具耕作质量及功率消耗的重要因素之一，为了使作业机具在工作中的前进速度基本一致，不产生漏耕与堵塞，并使刀轴受力均匀，刀片在刀轴上的排列应满足下列要求：
1) 刀轴上的刀片应按一定顺序入土，使阻扭矩较为均匀，并使机器前进速度较为均匀。
2) 左右弯刀应尽量交错入土，以减少刀辊上的轴向力。
3) 在同一小区内工作的两把刀片切土量应相等，以保证工作质量。
4) 相邻刀片的角度差应尽量大些，以防夹土和堵塞。
5) 刀片排列应尽量规则，便于制造和使用。
6) 安装时要始终保持刀刃向前，以保证工作质量。
刀具的检修：（1）弯刀。刃口磨钝的弯刀应重新磨锐，变形弯刀需加垫校正，然后淬火（刀柄部分不淬火），淬火弯刀硬度应为HRC50-55，如损坏，应换新件。（2）刀座。刀座损坏多为脱焊、开裂或六角孔变形，对局部损坏的刀座可用焊条焊补，损坏严重的应予更换。但在焊接刀座时要注意刀轴变形。（3）刀轴管。断裂刀轴管可在断裂处的管内放一段焊接性较好的圆钢，焊后应进行人工时效及整形校直，然后检查两端轴承挡，如超差太大，需更换没有花键一端的轴头，应以原花键端外径为基准加工新轴头，以保证刀轴转动平衡灵活。
2.4蜗轮蜗杆
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件。蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，涡轮转过一齿，若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，涡轮转过两个齿。

图2-1蜗轮蜗杆
蜗轮蜗杆传动特点如下：
1）.传动比大，结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1~4），蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比I=10-80；在分度机构中，I可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。
2）. 传动平稳，无噪音。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪音都比较小。
3）. 具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。
4）. 蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。尤其是具有自锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。
5） 发热量大，齿面容易磨损，成本高。
蜗轮蜗杆装置可在较小的空间里一次达到较大传动比，齿面之间呈现线性接触，再加上同时有几个齿牙互相咬合，才能在传输高负荷的同时进行无噪声操作。蜗轮蜗杆的传动具有与齿轮传动不同的特点。蜗轮蜗杆时只能正向传动反向则被锁定即其主动轮与被动轮不能互换，但由于其 结构特点导致传动过程中存在轴向力传动效率较低；齿轮传动时则可正逆传动即 主动轮与被动轮可互换，可是齿轮传动的传动效率较高； 与齿轮传动相比较，蜗杆传动具有传动比大，在动力传递中传动比在8～100之间，在分度机构中传动比可以达到1000；传动平稳、噪声低低；结构紧凑；在一定条件下可以实现自锁等优点而得到广泛使用 。但蜗杆传动有效率低、发热量大和磨损严重，涡轮齿圈部分经常用减磨性能好的有色金属（如青铜）制造，成本高等缺点；蜗轮传动是垂直轴传动，圆柱齿轮为平行轴传动，伞齿轮传动两轴可90°或其他角度。综上所述，本设计采用蜗轮蜗杆作为二级传动。
2.1发动机
发动机（Engine）是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（汽油发动机等）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器（如：汽油发动机、航空发动机）。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。
回顾发动机产生和发展的历史，它经历了蒸汽机、外燃机和内燃机三个发展阶段。
蒸汽机
蒸汽机是一个能够将蒸汽中的动能转化为功的热机。蒸汽机是利用蒸汽推动活塞在气缸之内做反复运动，通过连杆带动飞轮旋转，将往复运动变为圆周运动，而飞轮反过来又带动换向阀，改变活塞两次的进气与排气关系，实现机械自动换向，来维持机器连续运行。但是此种蒸汽机由于效率低下已经基本淘汰，现在一般采用的是蒸汽涡轮技术，也就是用高压蒸汽直接冲击涡轮来实现旋转，就和风车的原理一样，然而这种蒸汽机，技术复杂，而且只适合高压蒸汽，一般为火电站或核电站使用。
而2010年又出现了新的蒸汽机，也就是旋转活塞蒸汽机，这种蒸汽机是受旋转活塞内燃机的启发，在一个近似于8字气缸内，加一个三角形活塞。用蒸汽而不是燃气推动活塞旋转做工，既可以利用低压蒸汽，又无往复式结构，结构简单效率高。泵、火车头和轮船曾使用蒸汽机驱动。蒸汽机在工业革命中起了基本的作用。今天人们还使用蒸汽涡轮发动机来发电。
外燃机
外燃机是一种外部燃烧的闭式循环往复活塞式热力发动机，因它是在1816年为苏格兰的R.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。新型外燃机使用氢气作为工质(传递能量的媒介物质叫工质)，在四个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。
由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔达到700℃，设备即可做功运行，环境温度越低，发电效率越高。外燃机最大的优点是效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。
内燃机
内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
常见的有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。
19世纪中期，科学家完善了通过燃烧煤气，汽油和柴油等产生的热转化机械动力的理论。这为内燃机的发明奠定了基础。活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。
之后人们又提出过各种各样的内燃机方案，但在十九世纪中叶以前均未付诸实用。直到1860年，法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构，设计制造出第一台实用的煤气机。这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机。勒努瓦首先在内燃机中采用了弹力活塞环。这台煤气机的热效率为4%左右。
英国的巴尼特曾提倡将可燃混合气在点火之前进行压缩，随后又有人著文论述对可燃混合气进行压缩的重要作用，并且指出压缩可以大大提高勒努瓦内燃机的效率。1862年，法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出提高内燃机效率的要求，这就是最早的四冲程工作循环。
1876年，德国发明家奥托（Otto）运用罗沙的原理，创制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦(4.4马力)的四冲程内燃机，仍以煤气为燃料，采用火焰点火，转速为156.7转/分，压缩比为2.66，热效率达到14%，运转平稳。在当时，无论是功率还是热效率，它都是最高的。
奥托内燃机获得推广，性能也在提高。1880年单机功率达到11～15千瓦(15～20马力)，到1893年又提高到150千瓦。由于压缩比的提高，热效率也随之增高，1886年热效率为15.5%，1897年已高达20～26%。1881年，英国工程师克拉克研制成功第一台二冲程的煤气机，并在巴黎博览会上展出。
随着石油的开发，比煤气易于运输携带的汽油和柴油引起了人们的注意，首先获得试用的是易于挥发的汽油。1883年，德国的戴姆勒（Daimler）创制成功第一台立式汽油机，它的特点是轻型和高速。当时其他内燃机的转速不超过200转/分，它却一跃而达到800转/分，特别适应交通动输机械的要求。1885～1886年，汽油机作为汽车动力运行成功，大大推动了汽车的发展。同时，汽车的发展又促进了汽油机的改进和提高。不久汽油机又用作了小船的动力。
1892年，德国工程师狄塞尔（Diesel）受面粉厂粉尘爆炸的启发，设想将吸入气缸的空气高度压缩，使其温度超过燃料的自燃温度，再用高压空气将燃料吹入气缸，使之着火燃烧。他首创的压缩点火式内燃机(柴油机)于1897年研制成功，为内燃机的发展开拓了新途径。
狄塞尔开始力图使内燃机实现卡诺循环，以求获得最高的热效率，但实际上做到的是近似的等压燃烧，其热效率达26%。压缩点火式内燃机的问世，引起了世界机械业的极大兴趣，压缩点火式内燃机也以发明者而命名为狄塞尔引擎。
这种内燃机以后大多用柴油为燃料，故又称为柴油机。1898年，柴油机首先用于固定式发电机组，1903年用作商船动力，1904年装于舰艇，1913年第一台以柴油机为动力的内燃机车制成，1920年左右开始用于汽车和农业机械。
早在往复活塞式内燃机诞生以前，人们就曾致力于创造旋转活塞式的内燃机，但均未获成功。直到1954年，联邦德国工程师汪克尔解决了密封问题后，才于1957年研制出旋转活塞式发动机，被称为汪克尔发动机。它具有近似三角形的旋转活塞，在特定型面的气缸内作旋转运动，按奥托循环工作。这种发动机功率高、体积小、振动小、运转平稳、结构简单、维修方便，但由于它燃料经济性较差、低速扭矩低、排气性能不理想，所以还只是在个别型号的轿车上得到采用。
内燃机和外燃机相比较，具有很多优点：
1）内燃机的热能利用率高。目前增压柴油机的最高热效率可达46%。而蒸气机仅有11~16%。
2）功率范围广，适应性能好，最小的内燃机功率不到0.73千瓦，最大的内燃机功率可达34000千瓦。
3）结构紧凑，重量轻，体积小，燃料和水的消耗量也少。
4）使用操作方便，起动快。在正常情况下，一般的柴油机和汽油机能够在3~5秒的时问内起动，并能在短时间内谜到全负荷运转，而且操作比。简单安全。在石油工业中，石油勘探工作都在野外，流动性大，对于动力设备的选择和要求是:其有足够大的功率、结构紧凑、重量轻、便于搬运和安装、燃料和水的消耗少。因此内燃机在石油勘探工作中得到广泛的应用。
内燃机的缺点是：
1）对燃料要求较高高速内燃机一般利用汽油或轻