甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 蘇磊 學(xué) 號(hào) 8031212416 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 16 指導(dǎo)老師 吳明清 日 期 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 前 言 近年來，我國(guó)中西 部地區(qū)馬鈴薯種植面積逐年增加，而廣大農(nóng)村勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移，勞動(dòng)力短缺使農(nóng)民對(duì)馬鈴薯機(jī)械化收獲需求日益增大。機(jī)械化收獲馬鈴薯可以大大減輕農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，提高馬鈴薯收獲效率。馬鈴薯收獲前使用殺秧機(jī)科學(xué)殺秧是保障機(jī)械化收獲的重要前提之一。通過收獲前的殺秧，可使收獲機(jī)的負(fù)荷減小，行駛速度加快，故障率降低，收獲機(jī)內(nèi)部的薯秧分離器的負(fù)荷也會(huì)大大降低，薯秧分離效果也會(huì)顯著提高。因此，研制一種能將馬鈴薯莖秧有效打碎，使收獲過程中不出現(xiàn)壅堵、不出現(xiàn)莖蔓纏繞機(jī)器桿件等問題的殺秧機(jī)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 參考國(guó)內(nèi)外關(guān)于 馬鈴薯殺秧機(jī)的文獻(xiàn)資料，根據(jù)我省馬鈴薯種植模式和收獲的實(shí)際情況，并通過實(shí)地進(jìn)行觀察馬鈴薯收獲時(shí)莖秧纏繞機(jī)器桿件的技術(shù)問題，研制了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)，該機(jī)適合于甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)壟作馬鈴薯種植模式。本文主要從以下幾方面進(jìn)行了研究： （ 1） 系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)外馬鈴薯殺秧機(jī)的發(fā)展概況，根據(jù)馬鈴薯殺秧機(jī)的主要功能及農(nóng)藝要求，開展了甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)的總體設(shè)計(jì)，提出了殺秧機(jī)工作行數(shù) 2 行、工作幅寬為 1000總體性能指標(biāo)。 （ 2） 對(duì)甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。確定了傳動(dòng)裝置、甩刀及軸、行走輪、外殼體等部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)， 計(jì)算出了傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比，設(shè)計(jì)出了齒輪箱的錐齒輪、甩刀、軸、 （ 3） 建立了馬鈴薯殺秧機(jī)甩刀模型，從理論上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，對(duì)甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行理論分析，確定了其結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)，甩刀的數(shù)量為 36 把，采用雙 L 型刀片 ，交錯(cuò)平衡排列方式，對(duì)刀軸的平衡進(jìn)行了分析 ；估算出甩刀軸轉(zhuǎn)速應(yīng)大于等于 1299r/對(duì)甩刀切割進(jìn)距設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞 ： 馬鈴薯；殺秧機(jī)；三維設(shè)計(jì) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 目 錄 1緒論 ............................................................................................................................................................ 1 ............................................................................................................................ 1 .................................................................................................... 1 ................................................................................................ 2 ........................................................................................................................ 2 ........................................................................................................................................ 2 2馬鈴薯殺秧機(jī)總體設(shè)計(jì) ............................................................................................................................ 3 ........................................................................................................................................ 3 ........................................................................................................................................ 3 ................................................................................................ 3 ................................................................................................ 4 ............................................................................................ 4 3甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)主要部件的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 4 ............................................................................................................................ 4 ............................................................................................................................ 6 ........................................................................................................................................ 8 ...................................................................................................... 10 ............................................................................................................................................. 11 .............................................................................................................................................. 11 .............................................................................................................................................. 12 總 結(jié) ........................................................................................................................................................... 13 致 謝 ........................................................................................................................................................... 14 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................................... 15 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 馬鈴薯是糧、菜、飼、加工兼用型農(nóng)作物，其適應(yīng)性廣、豐產(chǎn)性好、營(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)濟(jì)效益高，已成為世界上繼水稻、小麥和玉米之后的第四大糧食作物 [1]。根據(jù)世界聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，全世界馬鈴薯種植面積達(dá)到 1833 萬公頃， 噸，我國(guó)馬鈴薯種 植面積為 頃，馬鈴薯產(chǎn)量為 噸，占世界馬鈴薯種植面積的 亞洲種植面積的 是全世界馬鈴薯種植面積最大的國(guó)家之一 [2]。近幾年來，國(guó)內(nèi)馬鈴薯種植面積也在穩(wěn)步增長(zhǎng)。隨著國(guó)內(nèi)馬鈴薯種植面積逐年增加，農(nóng)村勞動(dòng)力短缺，農(nóng)民對(duì)馬鈴薯種植、收獲機(jī)械的需求越來越大 [3]。目前，國(guó)內(nèi)外研制的大部分馬鈴薯收獲機(jī)，在收獲前不殺秧 ,在作業(yè)過程中，馬鈴薯莖秧纏繞機(jī)器桿件，行進(jìn)阻力增大、容易壅堵，導(dǎo)致機(jī)具動(dòng)力消耗增大 [4]，影響馬鈴薯的挖掘。因此，馬鈴薯在收獲之前，須對(duì)地表的莖秧進(jìn)行處理，然 后再機(jī)械收獲馬鈴薯。馬鈴薯莖秧可通過化學(xué)或人工的方法將其除去，化學(xué)殺秧會(huì)污染環(huán)境和土壤；馬鈴薯莖秧人工清除工作量大、效率低，影響馬鈴薯機(jī)械收獲。馬鈴薯收獲前機(jī)械殺秧可使馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化，與莖秧分離更加容易，表皮老化可顯著減少收獲、運(yùn)輸和貯藏中的損傷；還可提高馬鈴薯收獲效率，保證馬鈴薯機(jī)械收獲順利進(jìn)行 [5]。近幾年來我國(guó)馬鈴薯機(jī)械化作業(yè)雖然有了較快的發(fā)展，但是，我國(guó)在中小型馬鈴薯種植和收獲機(jī)方面的機(jī)具較多，而馬鈴薯殺秧機(jī)的機(jī)型較少。國(guó)外生產(chǎn)的馬鈴薯殺秧機(jī)各類產(chǎn)品，體積結(jié)構(gòu)龐大，工作幅寬大，零配件供應(yīng) 渠道不暢通，在我國(guó)地區(qū)適應(yīng)性差 [6]，難以適應(yīng)我省馬鈴薯種植大多分布在小地塊、山地和水平梯田上的現(xiàn)狀。因此，為了減輕打秧勞動(dòng)強(qiáng)度，解決馬鈴薯挖掘過程中莖秧纏繞機(jī)器出現(xiàn)堵塞的問題，提高馬鈴薯收獲機(jī)后續(xù)挖掘的工作效率，使馬鈴薯機(jī)械收獲順利進(jìn)行，研制一種能有效打秧并適合我省實(shí)際情況的馬鈴薯殺秧機(jī)具有重要意義。 目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在馬鈴薯種植、收獲、加工等過程中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。馬鈴薯收獲過程有殺秧、挖掘、分離、鋪條、撿拾、清選等環(huán)節(jié)。其收獲方法 有聯(lián)合收獲法和分段收獲法 [7]，根據(jù)馬鈴薯收獲方法的不同，其殺秧方式可分為兩種：第一種是采用聯(lián)合收獲機(jī)，一次完成殺秧、挖掘、分離、篩選、分級(jí)等作業(yè)，挖掘前不單獨(dú)進(jìn)行殺秧。第二種是采用分段收獲，在挖掘前用單獨(dú)的殺秧機(jī)進(jìn)行割秧作業(yè)。國(guó)外馬鈴薯殺秧機(jī)的種類較多，技術(shù)也比較成熟。 我國(guó)雖然是馬鈴薯生產(chǎn)大國(guó)，但機(jī)械化技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家差距很大，作業(yè)機(jī)具的系列化的程度不高。馬鈴薯種植和收獲機(jī)在國(guó)內(nèi)研發(fā)比較早，而馬鈴薯殺秧機(jī)的研發(fā)起步很晚，落后于馬鈴薯種植、收獲、加工等其它環(huán)節(jié)的機(jī)具。 （ 1）目前，國(guó)外馬鈴薯殺秧機(jī)具種類比較多，但大多屬于大型機(jī)具，不適合我國(guó)西北地區(qū)及我省種植模式，而且價(jià)格較高。因此，研究一種適合我省省情的殺秧機(jī)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。（ 2）收獲前的殺秧對(duì)于成功收獲起到了關(guān)鍵性的作用。實(shí)踐證明，殺秧不僅僅能減少過多的薯秧對(duì)收獲機(jī)的負(fù)荷，更能極大的提高收獲的效率，節(jié)約成本。不論是馬鈴薯塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 的用途為鮮食、加工或是種薯，在收獲的幾周前殺秧是保證順利收獲的關(guān)鍵步驟。收獲前殺秧對(duì)于用來做淀粉的馬鈴薯來說也越來越重要，收獲前殺秧可使馬鈴薯的表皮僵化，降低馬鈴薯在收獲中的磕碰受傷。（ 3）當(dāng)前，主 要采用聯(lián)合收獲機(jī)來進(jìn)行馬鈴薯的收獲，馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)薯秧分離裝置結(jié)構(gòu)都比較龐大復(fù)雜，在收獲過程中，馬鈴薯莖秧裹在土塊中容易出現(xiàn)壅堵，影響聯(lián)合收獲機(jī)的行走。通過收獲前的殺秧，可使收獲機(jī)的負(fù)荷減小，行駛速度加快，故障率降低，收獲機(jī)內(nèi)部的薯秧分離器的負(fù)荷也會(huì)大大降低，薯秧分離效果也會(huì)顯著提高。馬鈴薯變得更干凈，收獲的損失率更小。因此，研究一種能將馬鈴薯莖秧有效打碎，使收獲過程中不出現(xiàn)壅堵、不出現(xiàn)莖蔓纏繞機(jī)器桿件等問題的殺秧機(jī)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。它的研發(fā)和推廣應(yīng)用，對(duì)于豐富我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)械的類型，對(duì)于提高馬鈴薯收 獲的效率，減小收獲機(jī)負(fù)荷，提高收獲機(jī)行駛速度，減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度，解決馬鈴薯收獲過程中莖秧纏繞機(jī)器問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值 [8]。 我國(guó)研究馬鈴薯殺秧機(jī)起步較晚發(fā)展緩慢，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比只能望其項(xiàng)背，目前市場(chǎng)上流行的一些機(jī)具中，存在如下問題，（ 1）國(guó)外馬鈴薯殺秧機(jī)具結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，在我省小地塊和山區(qū)適應(yīng)性差；（ 2）殺秧裝置刀具可靠性差，耐磨性差，遇有堅(jiān) 石頭等）的情況下容易崩刃；（ 3）殺秧裝置漏割情況嚴(yán)重，漏打率不能很好的滿足農(nóng)藝要求。因此，難以大范圍推廣應(yīng)用。 本課題主要設(shè)計(jì)了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)。在馬鈴薯收獲前能夠?qū)⑶o稈及雜草切割還田。整機(jī)主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、殺秧裝置、輔助裝置等組成。本論文主要對(duì)該機(jī)的結(jié)構(gòu)方案及主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵部件甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行理論分析，確定其結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)；并對(duì)甩刀切割馬鈴薯莖稈進(jìn)行試驗(yàn)，初步確定甩刀相關(guān)參數(shù)的取值；運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析對(duì)甩刀軸的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，以檢驗(yàn)甩刀及軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。在滿足工作要求的前提下，盡量使殺秧機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，以減小其整體尺寸，從而減小殺 秧機(jī)的重量。 （ 1） 通過查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于馬鈴薯收獲機(jī)械的文獻(xiàn)資料，結(jié)合我省馬鈴薯的種植模式及農(nóng)民種植經(jīng)驗(yàn)，并通過實(shí)地進(jìn)行觀察馬鈴薯莖秧收獲季節(jié)的特征，總結(jié)馬鈴薯收獲時(shí)面臨的技術(shù)問題，分析馬鈴薯莖秧力學(xué)性能，根據(jù)收獲的實(shí)際情況，研究并確定馬鈴薯殺秧機(jī)主要參數(shù)；（ 2）確定動(dòng)力連接方式及動(dòng)力傳動(dòng)路線、傳動(dòng)比；（ 3）建立殺秧機(jī)甩刀模型，并對(duì)此模型進(jìn)行理論分析和計(jì)算，確定其主要參數(shù)。 （ 1）去殺秧機(jī)操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好，使用壽命長(zhǎng)。 （ 2）被殺秧的馬鈴薯莖塊出土率高，馬 鈴薯收獲機(jī)械不出現(xiàn)壅堵現(xiàn)象。 （ 3）制造價(jià)格便宜，容易普及，能滿足小型地塊使用的要求。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 馬鈴薯殺秧機(jī)總體設(shè)計(jì) 甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)的主要功能是用旋轉(zhuǎn)的甩刀把莖秧從馬鈴薯地表的根部砍斷切碎，高速拋入罩殼，沿罩殼內(nèi)壁滑到尾部，在出口處拋撒到田間。因此對(duì)它的設(shè)計(jì)要求是：（ 1）將全部莖秧打碎，避免漏打現(xiàn)象。（ 2）殺秧的高度基本均勻，并能根據(jù)種植模式進(jìn)行調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同地表狀況。（ 3）甩刀能將倒伏的、壟溝的莖秧切割，并能將打碎的莖稈均勻拋撒到田間。（ 4）殺秧時(shí)，不帶薯，不傷薯。（ 5）在工作過程中能量消耗 最少，防止莖稈、雜草纏繞甩刀和刀軸。 在馬鈴薯機(jī)械收獲過程中，莖秧、雜草裹在土塊里容易造成雍堵，影響馬鈴薯的挖掘，所以要保證馬鈴薯的機(jī)械化收獲順利進(jìn)行，須先對(duì)地表的莖秧進(jìn)行打碎處理。設(shè)計(jì)馬鈴薯殺秧機(jī)時(shí)，對(duì)馬鈴薯莖稈切割機(jī)理和關(guān)鍵部件進(jìn)行研究，建立馬鈴薯殺秧機(jī)甩刀的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，尋找影響甩刀切割效果的主要參數(shù)，并相應(yīng)的確定相關(guān)各參數(shù)的取值范圍，從而為整機(jī)的設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。 本論文主要針對(duì)馬鈴薯莖秧處理進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，從甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運(yùn)動(dòng)等角度進(jìn)行理論分析，力求使莖秧打碎長(zhǎng)度、留秧 長(zhǎng)度、漏打率均能滿足農(nóng)藝要求，并在殺秧時(shí)不帶薯，以避免莖秧對(duì)機(jī)器的纏繞，減小收獲機(jī)的負(fù)荷和能耗，提高薯秧分離效果。 根據(jù)機(jī)具設(shè)計(jì)任務(wù)和目的，殺秧機(jī)的設(shè)計(jì)要綜合考慮莖秧的物理力學(xué)性能、馬鈴薯的種植特性以及作業(yè)工作狀況等多種因素的影響，通過建立殺秧機(jī)甩刀運(yùn)動(dòng)學(xué)的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行理論分析、計(jì)算，通過試驗(yàn)驗(yàn)證，然后調(diào)整數(shù)據(jù)，使得影響殺秧效果的各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到最佳值。 在進(jìn)行馬鈴薯殺秧機(jī)的設(shè)計(jì)之前，要通過大量的田間調(diào)查，請(qǐng)教農(nóng)藝技術(shù)人員及馬鈴薯種植戶獲得馬鈴薯的株距和行距與莖秧相關(guān)的背景資料。將馬鈴薯種植模式、馬 鈴薯莖秧（莖稈）的性能，以及田間的雜草、地膜的狀況等作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、殺秧裝置、輔助裝置三大部分組成，其整機(jī)總裝圖如圖 2示。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由傳動(dòng)軸、齒輪箱和皮帶裝置組成，其作用是將拖拉機(jī)的動(dòng)力傳給工作部件進(jìn)行打秧作業(yè)。殺秧裝置由罩殼、刀軸和鉸接在刀軸上的甩刀組成，用于粉碎、拋撒馬鈴薯莖秧。輔助裝置包括懸掛架和限深輪等，通過調(diào)整限深輪的高度，可調(diào)節(jié)甩刀的離地間隙即留茬高度。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖 2鈴薯殺秧機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖 2甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。傳動(dòng)系統(tǒng)采用雙軸式結(jié)構(gòu)，中間軸上安裝有皮帶盤，后軸上裝有甩刀。根據(jù)田間實(shí)際工作情況，動(dòng)力傳遞分兩級(jí)：一級(jí)傳動(dòng)為齒輪箱輸入軸與輸出軸的傳動(dòng)；二級(jí)傳動(dòng)為齒輪箱輸出軸與甩刀刀軸的傳動(dòng)。拖拉機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)路線為： 1 齒輪箱輸入軸→ 2齒輪箱→ 3 齒輪箱輸出軸→ 4 皮帶輪→皮帶→ 5 甩刀軸。高速旋轉(zhuǎn)的甩刀強(qiáng)力沖擊馬鈴薯莖稈，在負(fù)壓的作用下將莖稈吸入機(jī)殼內(nèi)，經(jīng)過甩刀的多次剪切、搓擦和撕 裂將莖稈粉碎，并在氣流和離心力的作用下，將其均勻的拋撒在田間地面上。 1. 齒輪箱輸入軸 圖 2秧機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)見表 2里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 表 2甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 規(guī)格 1 外形尺寸（長(zhǎng)，寬，高） 362,911,579 2 配套動(dòng)力 2～ 20 3 工作行數(shù) 行 2 4 工作幅寬 11 5 留茬高度 調(diào) 6 打碎長(zhǎng)度 ～ 15 7 拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速 r/40 8 刀片類型（甩刀式） 種 1 9 總刀片數(shù)量 片 36 10 刀片轉(zhuǎn)速 r/ 1300 11 作業(yè)速度 km/h 10 12 生產(chǎn)效率 畝 /小時(shí) 4～ 5 13 傳動(dòng)方式 齒輪、 V 帶傳動(dòng) 14 整機(jī)質(zhì)量 200 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)主要部件的設(shè)計(jì) 拖拉 機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為 540r/軸最小工作轉(zhuǎn)速為 1299r/此可得總傳動(dòng)比為： （ 3 式中： i— 理論最大傳動(dòng)比； — 殺秧機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)速， r/ — 甩刀軸所需最小轉(zhuǎn)速， r/ 齒輪箱傳動(dòng)為單級(jí)圓錐齒輪，其傳動(dòng)比為： （ 3 式中： — Ⅰ級(jí)傳動(dòng)比； — 從動(dòng)圓錐齒輪齒數(shù)； — 主動(dòng)圓錐齒輪齒數(shù)。 側(cè)邊從動(dòng)為帶傳動(dòng)，其傳動(dòng)比為： （ 3 式中： — Ⅱ級(jí)傳動(dòng)比 — 甩刀軸上帶輪節(jié)圓直徑， — 中間軸上帶輪節(jié)圓直徑， 傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪箱在工作中承受的載荷較大，為提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，箱體采用高強(qiáng)度鑄鐵材料。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 如圖 3示，為所設(shè)計(jì)馬鈴薯殺秧機(jī)的齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖，主要由主軸、箱體、主軸圓錐齒輪、滾動(dòng)軸承、從動(dòng)軸、從動(dòng)軸圓錐齒輪幾部分組成。齒輪箱中變速機(jī)構(gòu)為一對(duì)錐齒輪 2 和 4，主動(dòng)錐齒輪 2 有 50 個(gè)齒，從動(dòng)錐齒輪 4 有 28 齒，故傳動(dòng)比 （ 3 。 錐齒輪 圖 3輪箱結(jié)構(gòu)示意圖 該馬鈴薯殺秧機(jī)的齒輪箱結(jié)構(gòu)緊湊，能夠有效利用拖拉機(jī)動(dòng)力資源，降低生產(chǎn)成本。齒輪箱輸入軸通過萬向聯(lián)軸器與拖拉機(jī)后部的動(dòng)力輸出軸相連，然后通過齒輪箱內(nèi)部的一對(duì)錐齒輪變速換向后由動(dòng)力輸出軸輸出動(dòng)力，再通過皮帶傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)甩刀工作。齒輪箱結(jié)構(gòu)模型圖如圖 3示。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 3輪箱結(jié)構(gòu)模型圖 刀的形狀與材料 甩刀是殺秧機(jī)的關(guān)鍵部件，且容易磨損。其形狀和尺寸不僅對(duì)刀軸的設(shè)計(jì)和甩刀排列有較大影響，而且直接影響殺秧的效果。 甩刀按形狀分類主要有直刀、 爪、 9]，如圖 3示。其中 L 型及其改進(jìn)型刀切割莖秧是斜切，刀片與莖秧成一定斜角，可減少切割阻力，降低功耗； 面開刃，剪切力強(qiáng)，莖秧粉碎率高，具有較強(qiáng)的耐磨和抗沖擊韌性。 直甩刀 爪錘式 Y 型甩刀 圖 3刀形狀 為了提高甩刀的耐磨性，甩刀材料選用 5～ 8 65片 [10]。采用雙 結(jié)構(gòu)如圖 3示。 圖 3刀模型簡(jiǎn)圖 甩刀的數(shù)量與排列 殺秧機(jī)的甩刀數(shù)量要合理，甩刀數(shù)目過少，莖秧不能完全切割，而不能達(dá)到殺秧的要求。甩刀數(shù)目過多，啟動(dòng)扭矩和消耗功率增大，且易造成堵塞影響殺秧效果。理論上甩刀數(shù)量可采用如下公塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 式計(jì)算： 式中： N— 甩刀總數(shù)，片； C— 甩刀密度，片 / L— 甩刀在主軸上分布的長(zhǎng)度， 對(duì)于甩刀密度 C 的取值，直刀一般取 L 型（ Y 型及其 L 改進(jìn)型）取 /T 型取 1]。本機(jī)的作 業(yè)幅寬為 911片數(shù)量取 36 片。為減小甩刀的震動(dòng)，提高機(jī)具的平衡性能，甩刀排列應(yīng)滿足以下要求 [12]：①甩刀的排列方式要合理，刀片在刀軸軸向上等間距分布，在刀軸周向上呈等角分布，空載時(shí)受力均勻，以使工作平衡。②在保證不漏割的前提下盡可能減少甩刀數(shù)量，以減少動(dòng)力消耗，降低作業(yè)成本。 甩刀的排列方式有單螺線排列、雙螺線排列、對(duì)稱排列、交錯(cuò)平衡排列等幾種 [13]。單、雙螺線排列在殺秧過程中，莖秧側(cè)向移動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，使機(jī)具平衡性能下降。因此本機(jī)甩刀采用交錯(cuò)平衡排列方式，如圖 3示。 圖 3 刀排列示意圖 刀軸一般可認(rèn)為是均質(zhì)回轉(zhuǎn)體，它的離心力可近似為零。工作時(shí)，離心力引起的振動(dòng)是通過軸承支點(diǎn)傳給整機(jī)的，因此減振的關(guān)鍵，在于使刀具及其附件產(chǎn)生的離心力對(duì)刀軸支點(diǎn)的矩為零。即刀軸的平衡就是刀具及其附件產(chǎn)生的離心力所構(gòu)成空間力系的平衡問題。 的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配 的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。 軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的塑性變形。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。 齒輪箱內(nèi)軸的設(shè)計(jì) （ 1）輸出軸的計(jì)算 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 刀軸上的功率 P=14.7 k w,刀軸轉(zhuǎn)速 =1299 r/ （ 3 初步確定軸的最小直徑：先初步估算軸的最小直徑。本設(shè)計(jì)選取軸的材料為 45 號(hào)鋼 ，調(diào)質(zhì)處理，適用于承受交變負(fù)荷、中等速度、中等負(fù)荷，強(qiáng)烈磨損、無很大沖擊的重要零件。取 =112，于是得 （ 3 因此，選取軸徑為 30 2） 擬定軸上零件的裝配方案 ① 選擇滾動(dòng)軸承：因軸承承受徑向載荷和軸向載荷的作用，故使用深溝球軸承，初選滾動(dòng)軸承代號(hào)為 6310，選擇內(nèi)徑 d=50徑 D=80度 B=16 ② 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩方面。其主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬 b,鍵高 h 表示）與長(zhǎng)度 L。鍵的截面尺寸 ，按軸的直徑 。一般可以按輪轂的長(zhǎng)度決定，鍵長(zhǎng)短于輪轂的長(zhǎng)度。一般輪轂的長(zhǎng)度可以取 /L =(2)d，這里 d 為軸徑，由設(shè)計(jì)手冊(cè)表查出。 普通平鍵的主要尺寸，因?yàn)?d=30公稱直徑： d>30～ 38,公稱尺寸： b h=10 8，公稱尺寸 b=10。深度：軸極限偏差： t= ，轂極限偏差： 由 =()可算得輪轂長(zhǎng)度 L。平鍵選用材料 為 45 號(hào)鋼 ，長(zhǎng)度取 28了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合 。確定軸上圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為 2 45，各軸肩處的圓角半徑取 刀軸的設(shè)計(jì) 殺秧機(jī)刀軸一般為空心軸，需滿足以下四個(gè)條件 (1)強(qiáng)度條件 (2)臨界轉(zhuǎn)速條件 (3)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)條件 (4)制造工藝條件 按以上四個(gè)條件，根據(jù)已知參數(shù)為刀軸管長(zhǎng) L=700遞扭矩 128險(xiǎn)截面彎矩 M=1354軸的最高轉(zhuǎn)速 1580r/臨界轉(zhuǎn)速安全系數(shù) 2 ,由此設(shè)計(jì)該刀軸的截面尺寸 。取刀軸最大外徑 d=80里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 3軸設(shè)計(jì)制圖 殺秧機(jī)的行走輪如圖 3示，由輪轂和輪胎組成。輪轂根據(jù)前面的設(shè)計(jì)要求材料選取 45 號(hào)鋼。輪胎在此要與輪轂配合，輪胎的大小尺寸應(yīng)與殺秧機(jī)的整體形狀和尺寸緊緊相連。輪胎的外徑是 =210其具體形狀是參照《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》中驅(qū)動(dòng)輪的形狀尺寸，外圈材料為橡膠。 材料選擇依據(jù)： 45 號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工 ,模具中常用來做模板、導(dǎo)柱等，但須熱處理。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展， 儀器設(shè)備的功率越來越大，轉(zhuǎn)速越來越快，振動(dòng)和噪聲的危害也越來越突出。輪式拖拉機(jī)通過車輪與路面接觸 ,支承整機(jī)的重量，通過車輪與地面的附著力作用傳遞驅(qū)動(dòng)力矩、制動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)向力矩并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和側(cè)向力；通過輪胎緩和地面不平引起的沖擊和振動(dòng)。 圖 3走輪設(shè)計(jì)制圖 馬鈴薯殺秧機(jī)外殼主要起支撐和輔助粉碎莖秧的作用。外殼、甩刀、甩刀軸構(gòu)成一個(gè)半封閉的空間，甩刀高速旋轉(zhuǎn)，在空間內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，馬鈴薯莖秧被吸入，經(jīng)甩刀切碎后拋向外殼內(nèi)壁滑落到田間。外殼總成如圖 3示，主要 由側(cè)罩、上罩、護(hù)板、加強(qiáng)撐等組成。外殼的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性和熱變形等能否滿足使用要求，是設(shè)計(jì)其總成的主要依據(jù)。根據(jù)與甩刀軸的裝配關(guān)系和自身工藝條件，計(jì)算和分析罩殼的受力情況，從而確定結(jié)構(gòu)形式和制造方法。本機(jī)罩殼采用鋼板折彎焊接而成，為了改善罩殼的剛度，支架采用 45號(hào)鋼，厚度為 10于較大面積的側(cè)罩和上罩，為了增強(qiáng)罩殼的強(qiáng)度，增設(shè)加強(qiáng)撐。根據(jù)壟的高度、殺秧機(jī)整體尺塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 寸和功率，支撐板與支撐板的彎折部分用于連接行走輪支架。上罩與甩刀外圓間距為 80 圖 3殼與支架裝配圖 通過檢索國(guó)內(nèi)外的大量文獻(xiàn)資料，了解了國(guó)內(nèi)外馬鈴薯莖秧處理的研究進(jìn)展及研究現(xiàn)狀，根據(jù)的馬鈴薯收獲過程中出現(xiàn)的馬鈴薯莖秧纏繞機(jī)器桿件，莖秧和土塊裹在一起造成壅堵的問題，在薯類聯(lián)合收獲裝置的性能特點(diǎn)等調(diào)查研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)。圍繞所研究?jī)?nèi)容開展了以下工作：（ 1）本文對(duì)甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)從理論上主要對(duì)該機(jī)的結(jié)構(gòu)方案、原理和參數(shù)及主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析，確定了動(dòng)力連接方式及動(dòng)力傳動(dòng)路線、傳動(dòng)比；通過建立殺秧機(jī)甩刀模型，并對(duì)此模型進(jìn)行理論分析和計(jì)算，確定了主要設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)收獲的實(shí)際情況，研 究并確定了馬鈴薯殺秧機(jī)主要參數(shù)及取值。（ 2）對(duì)關(guān)鍵部件甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行理論分析，確定其結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)；并建立甩刀的三維模型，對(duì)其模型進(jìn)行分析，檢驗(yàn)了甩刀及軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。（ 3）對(duì)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵進(jìn)部分進(jìn)行建立模型分析可縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，在設(shè)計(jì)過程中可快速、靈活地修改方案，便于得到最適合實(shí)際情況的設(shè)計(jì)參數(shù)。能較準(zhǔn)確計(jì)算出不同振幅和頻率條件下甩刀軸的受力，為減少甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)的振動(dòng)提供了理論依據(jù)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)提供了參考。 本論文雖然對(duì)馬鈴薯殺秧機(jī)從理論上進(jìn)行了受力和運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的分 析，設(shè)計(jì)出了甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)。但所進(jìn)行的受力、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、試驗(yàn)以及所得到的有關(guān)結(jié)論，是在不考慮馬鈴薯莖稈的含水率和成熟期因素影響的情況下得到的，故與實(shí)際的情況有較大的差別。因此還應(yīng)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行研究改進(jìn)和完善：（ 1）設(shè)計(jì)馬鈴薯殺秧機(jī)的甩刀和甩刀軸仍存在技術(shù)難題，甩刀軸的平衡性、如何減小甩刀軸的振動(dòng)、如何避免馬鈴薯莖秧的漏割等仍需要進(jìn)一步研究。因此，后續(xù)的工作中還將對(duì)甩刀的排列，甩刀運(yùn)動(dòng)軌跡及甩刀與粉碎室殼體的相對(duì)結(jié)構(gòu)、位置進(jìn)行深入研究分析。（ 2）國(guó)內(nèi)外對(duì)作物莖稈力學(xué)特性的研究較多，主要是針對(duì)水稻、玉米、苧 麻、甘蔗等作物莖稈力學(xué)特征參數(shù)的塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 測(cè)定試驗(yàn)研究，研究目的也大都都局限于研究作物抗倒伏性能和機(jī)理。目前，在我國(guó)對(duì)馬鈴薯莖稈力學(xué)特性的研究較少。馬鈴薯莖稈的力學(xué)特性的分析研究對(duì)于甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)十分必要，在今后工作中應(yīng)對(duì)機(jī)具作業(yè)時(shí)馬鈴薯莖稈的力學(xué)特性進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。（ 3）甩刀是高速連續(xù)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，其刀刃與馬鈴薯莖秧、田間雜草、田間圖塊、碎石不斷摩擦、撞擊，極易磨損、折斷。如何將高耐磨、高強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的材料運(yùn)用到甩刀的研發(fā)和制作中是未來研究的重要內(nèi)容。（ 4）甩刀及軸研究雖然通過運(yùn)動(dòng)仿真模擬達(dá)到 了預(yù)期的實(shí)際目的，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的仿真結(jié)果。但由于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與生物有緊密聯(lián)系，設(shè)計(jì)應(yīng)用中受到了一定的限制，考慮因素不夠充分，還需要進(jìn)行更多論證。 上述問題建議在后續(xù)的工作中予以研究解決。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在大學(xué)學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過程，這一過程有助于培養(yǎng)我的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立工作能力。 此次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)的設(shè)計(jì)。在學(xué)校下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)后，我在指導(dǎo)老師吳明清老師的指導(dǎo)下 確定了著了題目。 在開始的幾周里，我上網(wǎng)查閱了國(guó)內(nèi)外馬鈴薯殺秧機(jī)的相關(guān)資料，并確定了此次設(shè)計(jì)的任務(wù)計(jì)劃書及開題報(bào)告。在接下來的幾周里，我開始甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)的三維實(shí)體模型的設(shè)計(jì)，我們?cè)谝郧暗恼n程中學(xué)習(xí)過 此我在接下來的幾周完成了三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)以及裝配圖及工程圖的繪制。完成了三維實(shí)體模型的設(shè)計(jì)后，我又在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，完成了對(duì)甩刀式馬鈴薯殺秧機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及主要部件的設(shè)計(jì)，最后，我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，我又對(duì)三維實(shí)體模型及裝配圖進(jìn)行了修改。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 的過程中，遇到了很多問題，如傳動(dòng)系統(tǒng)的可行性、關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)的可靠性等，遇到這些問題后，我通過查閱相關(guān)書籍、詢問老師、上網(wǎng)查閱等方式將這些問題一一解決。在此次設(shè)計(jì)過程中，不僅鞏固了相關(guān)專業(yè)知識(shí)，還學(xué)習(xí)了許多未曾接觸過的知識(shí)。 經(jīng)過幾個(gè)月的努力，終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，這是對(duì)我能力的提升，也是我大學(xué)四年的完美收官。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 致 謝 畢業(yè)在即 ，四年的大學(xué)生活 已接近尾聲，經(jīng)過三個(gè)多月的努力，在吳明清老師的悉心指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成了。 在 撰寫 論文 期間 ， 我要衷心 的感謝我的 指導(dǎo)老師吳明清 ， 從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫、修改和定稿，吳老師均傾注了大量的心血。導(dǎo)師的 悉心指導(dǎo)、熱忱鼓勵(lì)不僅使我樹立了 深遠(yuǎn) 的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理 。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力 將 使我終生受益 。同時(shí)我 還要 感謝 大學(xué)期間 各位任課老師在學(xué)習(xí)上給予我的指導(dǎo)和幫助， 感謝他們四年來的辛勤栽培 ，他們 的關(guān)懷和熏陶讓我 在這四年里收獲頗豐 。 最后 ，也感謝和我一起學(xué)習(xí)的同窗 朋友 ，他們給了我無數(shù) 的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂 ， 感謝他們的陪伴與幫助 ， 愿我們以后的人生都可以充實(shí)、多彩與快樂 ！ 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 參考文獻(xiàn) [1]孫東升，劉合光 J]2009， (3)： 25[2]王福義 J]2010(12)： 84[3]謝從華 J]會(huì)科學(xué)版）， 2012(1)： 1[4]初旭宏，黃丙申 主要問題及解決辦法 [J]2010， (1)：46[5]戴 飛，韓正晟，魏宏安等 J]2012， 51（ 10）： 1975[6]賈晶霞，李 洋，楊德秋等 J]2011，（ 7）： 78[7]賈晶霞 D] 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