3322 芹菜收割機(jī)設(shè)計

3322 芹菜收割機(jī)設(shè)計,芹菜,收割機(jī),設(shè)計 I芹菜收割機(jī)設(shè)計摘 要隨著新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機(jī)器將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍。該文在分析芹菜收獲機(jī)工作特點的基礎(chǔ)上，從芹菜的采摘、轉(zhuǎn)運(yùn)、打包等方面進(jìn)行分析。其中主要對扶莖機(jī)構(gòu)、切削刀、輸送機(jī)構(gòu)和打包機(jī)構(gòu)做了詳細(xì)的說明。該芹菜收獲機(jī)適用于家用收割芹菜，結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。該芹菜收獲機(jī)的扶莖機(jī)構(gòu)采用喇叭口式結(jié)構(gòu)，切削刀采用固定式切削刀，本文主要介紹了扶莖機(jī)構(gòu)采用喇叭口式結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程，對它可能出現(xiàn)的松動做了相應(yīng)的防松措施。對于切削過程中刀具可能出現(xiàn)的狀況做了相應(yīng)的分析。還對其各零件的結(jié)構(gòu)和選材做了詳細(xì)的分析。整個結(jié)構(gòu)簡單、可操作性強(qiáng)、安全可靠。關(guān)鍵詞：芹菜、收獲機(jī)、固定式切削刀AbstractIIAbstractWith the new model of agricultural production and new technology development and application of agricultural machinery will become a major force in agricultural production. In this paper, the analysis of the characteristics of celery harvesting machine work on the basis of the picking from the celery, transit, packaging, etc. for analysis. The main body of the cutting knife and transporting mechanism part of a detailed description. The celery harvesting machine for celery harvest home, simple structure, low manufacturing costs. The celery harvesting machine parts Bellbottom type structure, the use of fixed cutting knife cutting knife, the paper introduces the body Wedge Lock design process, it may be loosened so the corresponding relaxation. Tool for cutting the course of the situation that may arise to do the corresponding analysis. Also parts of its structure and material to do a detailed analysis. The entire structure is simple, feasible, safe and reliable.Keywords: Celery；Harvesting machine；Fixed cutting knife目 錄摘 要 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------IAbstract--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------II第一章 緒 論 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------1第二章 芹菜收獲機(jī)總體方案設(shè)計 --------------------------------------------------------------------------------22.1 收獲機(jī)扶莖機(jī)構(gòu)簡介 --------------------------------------------------------------------------------------22.2 收獲機(jī)輸送機(jī)構(gòu)簡介 --------------------------------------------------------------------------------------42.3 收獲打包機(jī)構(gòu)簡介 -----------------------------------------------------------------------------------------4第三章 扶正機(jī)構(gòu)主要零部件設(shè)計 --------------------------------------------------------------------------------53.1 機(jī)架的設(shè)計 ---------------------------------------------------------------------------------------------------53.1.1 機(jī)架外形 ---------------------------------------------------------------------------------------------53.1.2 計算部分 --------------------------------------------------------------------------------------------53.1.3 機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定 ----------------------------------------------------------------------------------63.2 平帶帶輪的設(shè)計 --------------------------------------------------------------------------------------------63.2.1 尺寸和形狀的確定 -------------------------------------------------------------------------------63.2.2 主動帶輪軸的設(shè)計 -------------------------------------------------------------------------------73.2.3 端蓋的設(shè)計 ----------------------------------------------------------------------------------------83.2.4 支承軸的設(shè)計 -------------------------------------------------------------------------------------93.3 平帶的選擇 ---------------------------------------------------------------------------------------------------9第四章 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計 -------------------------------------------------------------------------------------------114.1 輸送機(jī)構(gòu)的組成 -------------------------------------------------------------------------------------------114.2 輸送機(jī)構(gòu)速度的確定 ------------------------------------------------------------------------------------124.3 主要零部件的設(shè)計 ----------------------------------------------------------------------------------------124.3.1 張緊裝置的設(shè)計 --------------------------------------------------------------------------------124.3.2 輸送帶的選擇 ------------------------------------------------------------------------------------154.3.3 滾筒的設(shè)計 ---------------------------------------------------------------------------------------164.3.4 支撐軸的設(shè)計 ------------------------------------------------------------------------------------174.3.5 其他部件的設(shè)計 --------------------------------------------------------------------------------17第五章 切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計 -------------------------------------------------------------------------------------------205.1 切削刀的分析 ----------------------------------------------------------------------------------------------205.1.1 切削刀的切削情況 ----------------------------------------------------------------------------205.1.2 切削刀的選用 -----------------------------------------------------------------------------------205.2 切削機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計 ----------------------------------------------------------------------------------205.2.1 刀片的設(shè)計 --------------------------------------------------------------------------------------205.2.2 壓刀板和刀桿的設(shè)計 --------------------------------------------------------------------------21第六章 結(jié)論與展望 -------------------------------------------------------------------------------------------------236.1 結(jié)論 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------236.2 問題與展望 -------------------------------------------------------------------------------------------------23參 考 文 獻(xiàn) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------III1第一章 緒 論在結(jié)球葉菜（包括大白菜、結(jié)球甘藍(lán)和結(jié)球萵筍等）的收獲過程中，收獲作業(yè)占整個作業(yè)量的40%。收獲作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響到蔬菜的儲存、加工和銷售，從而影響市場價格和經(jīng)濟(jì)效益。由于收獲作業(yè)的復(fù)雜性，收獲作業(yè)的機(jī)械化程度還很低。葉菜收獲屬于一類勞動密集型工作，在很多國家，由于勞動力的高齡化，人力資源越來越缺乏，勞動力不僅成本高，而且還不容易得到，而人工收獲的成本在白菜的整個生產(chǎn)成本中所占的比例高達(dá)33%～50%。因此實現(xiàn)結(jié)球葉菜收獲的機(jī)械化變得越來越迫切。結(jié)球葉菜收獲機(jī)機(jī)械化技術(shù)已有70余年的研究歷史，最早是在1931年研制成了甘藍(lán)收獲機(jī)。后來日本研制出了自走式大白菜收獲機(jī)和懸掛式大白菜收獲機(jī)，我國關(guān)于結(jié)球葉菜收獲機(jī)的研究較少。我國大白菜的種植以小農(nóng)戶居多，分布廣而分散。因此設(shè)計大白菜收獲機(jī)時，須考慮以下幾個問題：1）農(nóng)民一般不具備太多的專業(yè)知識，因此收獲機(jī)必須結(jié)構(gòu)簡單、操作性好、可靠性高、并且價格合理。2）由于大白菜葉球很脆嫩，在裝運(yùn)過程中，很難避免外力的碰撞、擠壓而出現(xiàn)傷口。出現(xiàn)機(jī)械損傷不但影響商品價值，而且易腐爛變質(zhì)。因此合理地設(shè)計收獲機(jī)的作業(yè)過程至關(guān)重要。本設(shè)計對扶莖機(jī)構(gòu)、切削刀、輸送機(jī)構(gòu)和打包機(jī)構(gòu)的工作原理做了詳細(xì)的分析。從它的各零件的設(shè)計過程到總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計都有詳細(xì)的說明，且對它在工作中的各種環(huán)境、安全性、做出了預(yù)判。其中防松機(jī)構(gòu)就是保證鎖緊機(jī)構(gòu)的工作可靠性而特意做出的安全防護(hù)裝置，它能很好的彌補(bǔ)由制造、安裝帶來的誤差，從而很好的使鎖緊機(jī)構(gòu)與提升機(jī)構(gòu)保持良好接觸。同時對鎖緊機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)的其它零部件也作出相應(yīng)的分析。2第二章 芹菜收獲機(jī)總體方案設(shè)計收獲機(jī)的工作過程為：扶莖器將芹菜扶正，切削刀將芹菜切斷。然后提升機(jī)構(gòu)將芹菜運(yùn)輸?shù)捷斔蜋C(jī)構(gòu)上，輸送機(jī)構(gòu)再將芹菜運(yùn)輸?shù)酱虬b置，最后把裝滿芹菜的箱子擺放在拖拉機(jī)后帶的車廂內(nèi)。如圖 1 所示。扶莖機(jī)構(gòu)主要將芹菜收攏扶正，由一些漸變傾斜桿組成；提升機(jī)構(gòu)工作時與地面程 傾角，平行的兩條平帶夾緊并將芹菜從地面提升到輸送帶上，提升?30機(jī)構(gòu)位置的固定依靠鎖緊機(jī)構(gòu)；輸送帶布置為水平，方便裝箱機(jī)構(gòu)裝大白菜。圖 2.1 芹菜收獲機(jī)總體方案示意圖2.1 收獲機(jī)扶莖機(jī)構(gòu)簡介本設(shè)計的扶莖機(jī)構(gòu)采用簡單的雙平帶喇叭開口式裝置。它即能實現(xiàn)扶正加緊芹菜待切的功能，而且它的雙平帶裝置還能將所獲的芹菜提升運(yùn)輸?shù)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。如圖 2.2 所示。原始數(shù)據(jù)：提升帶速：1.5m/s平帶大帶輪直徑：200mm平帶小帶輪直徑：80mm提升帶的長度：4500mm提升裝置與水平地面的傾角：30°工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，使用期限為 10 年，小批量生產(chǎn)，單班制工作（8 小時/天） 。運(yùn)輸速度允許誤差為 。裝置工作時最下端與地%5?面處于同一平面。3圖 2.2 芹菜收獲機(jī)扶莖機(jī)構(gòu)示意圖傳動方案：如圖 1-31、外傳動為 V 帶傳動2、提升運(yùn)輸為平帶傳動圖 2.3 傳動方案該方案的優(yōu)缺點：該提升運(yùn)輸機(jī)有輕微振動，由于 V 帶有緩沖吸振能力，采用 V 帶傳動能減小振動帶來的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用 V 帶這種簡單的結(jié)構(gòu)，并且價格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。提升部分采用平帶傳動，這是運(yùn)輸裝置中應(yīng)用最廣泛的一種。V 帶由拖拉機(jī)上柴油機(jī)引出的轉(zhuǎn)速帶動?？傮w來講，該傳動方案滿足提升運(yùn)輸裝置的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊以及成本低。42.2 收獲機(jī)輸送機(jī)構(gòu)簡介本設(shè)計選用簡單帶式輸送機(jī)為計算實例。該帶式輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征和工作原理是：輸送帶既是承載貨物的構(gòu)件，又是傳遞牽引力的牽引構(gòu)件，依靠輸送帶與滾筒之間的摩擦力平穩(wěn)地進(jìn)行驅(qū)動。 如圖 1-4 所示為收獲機(jī)帶式輸送機(jī)構(gòu)簡圖，輸送帶繞過驅(qū)動滾筒和張緊滾筒。工作時，由內(nèi)燃機(jī)通過帶輪裝置使驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，依靠驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運(yùn)動，貨物隨輸送帶運(yùn)送到卸載點。 為了減輕對輸送帶的磨損、提高生產(chǎn)率和便于布置裝、卸載裝置，輸送帶的布置形式為水平輸送。圖 2.3 芹菜收獲機(jī)輸送機(jī)構(gòu)示意圖2.3 收獲打包機(jī)構(gòu)簡介基于結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)的設(shè)計理念，本設(shè)計的打包機(jī)構(gòu)設(shè)計如下：拖拉機(jī)車體右側(cè)輸送帶之后安裝一個平臺，在平臺上放置一個芹菜打包框，芹菜在輸送帶的帶動下自然落入芹菜打包框中，當(dāng)框中芹菜裝滿后由人工換置另一個空的芹菜打包框于平臺上，依此循環(huán)往復(fù)直至工作結(jié)束。由于工作量的原因，本設(shè)計對機(jī)器的收集部分將不予考慮。5第三章 扶正機(jī)構(gòu)主要零部件設(shè)計3.1 機(jī)架的設(shè)計3.1.1 機(jī)架外形收獲機(jī)工作時，扶正提升機(jī)構(gòu)與地面成 30°角，要提升的高度大約為一米，所以提升運(yùn)輸機(jī)構(gòu)約兩米長，機(jī)架相應(yīng)也要兩米長左右?？紤]到長度較長，采用平帶運(yùn)輸中間部分就可能由于平皮帶具有一定的彈性向內(nèi)凹陷，從而導(dǎo)致中間部分在提升運(yùn)輸過程中不能很好的夾緊芹菜，甚至出現(xiàn)提升運(yùn)輸機(jī)構(gòu)不能正常工作，所以在中間等距布置三個導(dǎo)輪，保證工作過程中對芹菜的良好夾緊待切提升運(yùn)輸。機(jī)架上安裝有刀架高度調(diào)節(jié)桿，可提供給刀架三級的調(diào)節(jié)高度，每級的高度為 25mm 最大的調(diào)節(jié)高度為 75mm,如圖 3.1 所示：圖 3.1 機(jī)架機(jī)構(gòu)圖3.1.2 計算部分由于初定機(jī)架長兩米左右，所以單根平帶至少長四米，查機(jī)械設(shè)計手冊有6平帶帶長 4000mm，4500mm，5000mm。選定 4500mm 的平帶。兩端的平帶帶輪直徑根據(jù)芹菜的直徑一般在 50mm 左右，兩平帶間的距離取40 能較好的實現(xiàn)加緊芹菜的功能，查機(jī)械設(shè)計手冊確定平帶小帶輪的直徑為80mm，大帶輪直徑為 150mm。具體機(jī)架尺寸如圖 3.2 所示。圖 3.2 3.1.3 機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定機(jī)架的大致框架采用橫截面為矩形的結(jié)構(gòu)鋼（見圖 3-3）焊接在一起形成，機(jī)架底部由網(wǎng)狀連接以增強(qiáng)機(jī)架的剛性，頂部敞開，垂直安裝的平帶夾緊芹菜通過機(jī)架中間提升運(yùn)輸?shù)剿璧母叨?，具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖。圖 3.33.2 平帶帶輪的設(shè)計3.2.1 尺寸和形狀的確定由于芹菜較細(xì)長，所以本設(shè)計將帶輪和帶輪軸設(shè)計成一體形式。根據(jù)芹菜的外形尺寸直徑 50mm 左右高度 400mm 左右以及查機(jī)械設(shè)計手冊選定平帶大帶輪7的直徑為 200mm，小帶輪的直徑為 200mm，寬度為 400mm， 為防止掉帶，通常在平帶帶輪輪緣表面制成中凸度，根據(jù)平帶帶輪的直徑查機(jī)械設(shè)計手冊得平帶大帶輪的中凸度為 0.8mm，由于帶輪較粗較長所以帶輪采用鋼板焊接而成，輪緣邊上有高 4mm 的凸緣，防止平帶在垂直提升運(yùn)輸工作過程中沿平帶帶輪軸線方向滑脫，小帶輪除了直徑為 80mm 其他尺寸都與大帶輪相同，示意圖如圖 3.4所示：圖 3.4 大帶輪示意圖3.2.2 主動帶輪軸的設(shè)計（1）選擇軸的材料及熱處理由于平帶運(yùn)輸裝置傳遞的功率不大，對其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理。力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度 ,彎曲疲勞極限MPab640??，許用扭轉(zhuǎn)??MPaMPa,15275 11 ??? ??? ??許 用 彎 曲 應(yīng) 力剪 切 疲 勞 極 限應(yīng)力 。??078,403CT（2）計算轉(zhuǎn)速因平帶帶輪的直徑為 280mm，查相關(guān)資料初定平帶的提升運(yùn)輸速為1.25m/s，則軸的轉(zhuǎn)速可根據(jù)一下公式計算得到：（3.2）min/3.852.014366rdvn????所以取軸的轉(zhuǎn)速為 90 r/min。（3）初選軸承8平帶帶輪和機(jī)架底部裝配選用接觸角 為 12°的圓錐滾子軸承（見圖?3.5a） ，因底部安裝的軸承要承受平帶帶輪的重力以及其他工作部件的重力，其中主要是平帶帶輪的重量，力不是很大，查相關(guān)手冊得知接觸角 為 12°可以?滿足工作要求；平帶帶輪和機(jī)架頂部裝配選用的軸承為深溝球軸承(見圖 3.5b)，因頂部的軸承只需承受軸的徑向力。根據(jù)軸承確定各軸安裝軸承的直徑為:圓錐滾子軸承和深溝球軸承的直徑都為 30mm。查設(shè)計手冊得知：圓錐滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)號為：GB297-84,型號為：2007106E；深溝球軸承的標(biāo)準(zhǔn)號為：GB276-89，型號為：60106。圖 3.5a圖 3.5b（4）軸外形尺寸的確定本設(shè)計中的帶輪與帶輪軸為一體式設(shè)計，實際意義上的軸只有兩小段，安裝軸承 2007106E,故該段直徑為 30mm，它的長度大致為機(jī)架的厚度，取 30mm 長。93.2.3 端蓋的設(shè)計平帶帶輪上的圓錐滾子軸承和深溝球軸承內(nèi)圈可以靠軸肩和軸套定位，而外圈要用端蓋定位，示意圖如圖 3.6 所示：圖 3.6 端蓋端蓋圓周任一直徑上鉆有兩個 6 的光孔，軸承座上鉆有 M6 的螺紋，通?過 M6 的螺栓把端蓋連接在軸承座上，端蓋下面部分套入軸孔接觸到軸承外圈，從而達(dá)到軸承的軸向定位。端蓋中間比兩邊要凹下一點是為了減少加工面的大小，改善零件的加工工藝性。3.2.4 支承軸的設(shè)計1）支承軸：在機(jī)架中間均布著四根支承軸，因為支承軸受力不大，選用25 的軸，長 400mm。?2）軸套：與支承軸間隙配合，保護(hù)套筒的內(nèi)圈精度。因套筒的內(nèi)圈加工較支承軸難，所示特在套筒和支承軸間加一軸套，內(nèi)徑 55mm，長 30mm，壁厚2mm，軸套與套筒采取過盈配合，工作時，軸套和套筒一起繞支承軸轉(zhuǎn)動。3）套筒：因支承軸較細(xì)，所以在支承軸外套一內(nèi)徑 25mm，長 30mm，壁厚15mm 的套筒，以增加平帶工作的穩(wěn)定性，裝配關(guān)系如上所述。 4）螺母和墊圈：選用標(biāo)準(zhǔn)的 M16 螺母和與 M16 螺母想配合的墊圈，因都已標(biāo)準(zhǔn)化，所以不詳述。3.3 平帶的選擇平帶用來傳遞牽引力和夾緊芹菜，環(huán)繞安裝在軸線與鉛垂線成 30°的帶輪上，要求強(qiáng)度高、耐磨耐用、伸長率小和便于安裝修理。帶式提升輸送機(jī)使用的輸送帶有橡膠帶、塑料帶、鋼帶、金屬網(wǎng)帶等，最常用的是橡膠帶。輸送帶的張力由帯芯膠布襯墊層承受，帶的強(qiáng)度決定于帶的寬度和帯芯襯墊層數(shù)。同10時，為使平帶有足夠的橫向剛度，防止它在支撐帶輪之間向兩側(cè)過分塌陷。應(yīng)根據(jù)帶寬選用一定的襯墊層數(shù)，查《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊》得襯墊層數(shù)Z=3，并按下式作輸送帶的強(qiáng)度驗算：（3.1??帶???nBZSmaxa）式中 ： ——分別為輸送帶實際傳遞的和允許傳遞的最大張力（N)；??naxS、m——輸送帶寬度，cm；BZ——襯墊層數(shù)；——普通分層帆布帶的抗拉強(qiáng)度， N/層 ·cm；帶?n——安全系數(shù)，硫化接頭為 8-10。 由于該收獲機(jī)提升運(yùn)輸芹菜時，芹菜是立著被提升到一定高度的，芹菜的高度大約為 500mm，而提升運(yùn)輸芹菜的平帶只需夾緊芹菜的中間偏下部分，之前確定了平帶帶輪的寬度為 400mm，而平帶的寬度系列有315mm，355mm，400mm，450mm，因此選用垂直提升運(yùn)輸帶的寬度為 400mm，襯層 Z 為 3 并采用硫化接頭，因為硫化接頭在平帶循環(huán)工作工程中不會因為接頭處而損傷芹菜。普通橡膠帶具有成槽性好，伸長率較小，對驅(qū)動滾筒的摩擦系數(shù)較大的優(yōu)點，強(qiáng)度和允許帶速適用于一般通用帶式輸送機(jī)，故選用常用的橡膠帶就能滿足要求。通過查相關(guān)資料選擇棉帆布芯輸送帶，型號為 CC-56，扯斷強(qiáng)度 為 56N/（mm·層） 。每層厚度為 1.5mm，每層重量為 1.36kg/ ，參? 2m考力拉長率 1.5% 2%,上下覆蓋膠厚度各為 1.5mm。~11第四章 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計4.1 輸送機(jī)構(gòu)的組成帶式輸送機(jī)又稱膠帶輸送機(jī)，現(xiàn)場俗稱“皮帶” ，是常見的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，使用尤為廣泛。帶式輸送機(jī)的主要部件包括輸送帶、驅(qū)動裝置、托輥、滾筒、機(jī)架、張緊裝置、等等。設(shè)計帶式輸送機(jī)時，首先應(yīng)確定原始的計算數(shù)據(jù)，如輸送機(jī)的計算生產(chǎn)率，輸送機(jī)的輸送線路圖，輸送機(jī)的工作制，被運(yùn)輸物料的物理機(jī)械性能以及輸送機(jī)的安裝特征和工作條件，給料和卸料方式等等；而在設(shè)計選型計算中需要合理選擇相關(guān)參數(shù)，如帶寬、帶速、驅(qū)動滾筒圍包角，部件的運(yùn)行阻力系數(shù)等，使其接近實際運(yùn)行狀態(tài)值，以提高帶式輸送機(jī)的綜合技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益。 機(jī) 架帶 輸 送 帶支 撐 板驅(qū) 動 滾 筒 支 撐 板螺 桿 滑 架 張 緊 滾 筒圖 4.1 輸送機(jī)構(gòu)簡圖由以上對芹菜收獲機(jī)的分析，對于這種力求小型化和簡單化的收獲機(jī)，設(shè)計其輸送組成如圖 4.1 所示。根據(jù)圖 4.1 該輸送機(jī)的工作原理可簡述為：繞在拖拉機(jī)上 V 帶為輸送機(jī)構(gòu)提供動力源，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)后，輸送帶與滾筒在摩擦力的作用下水平運(yùn)動。從而將白菜由驅(qū)動滾筒處運(yùn)輸?shù)綇埦o滾筒處，白菜在輸送帶與張緊滾筒的切點處脫離輸送帶落到籮筐中。為防止輸送帶松馳，特在張緊滾筒處設(shè)置了張緊裝置，主要由螺桿和滑架組成，其原理在以下的章節(jié)中有詳細(xì)的介紹。124.2 輸送機(jī)構(gòu)速度的確定令芹菜脫離輸送帶處離打包框的垂直距離為 h，水平距離為 s，輸送帶的速度為 ,芹菜下落的時間為 ，下落的速度為 V 則有：vth= （4.1）21gts= （4.2）v（4.3）?ghsv2?gsttSV22???h 可以通過調(diào)節(jié)輸送機(jī)構(gòu)的高度及籮筐的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，范圍在 1000mm 以內(nèi)。白菜下落的速度 V 越小越好（即 s 要盡量?。┮苑浪俣忍笤斐汕鄄伺c打包框的沖擊,損壞芹菜。通過查手冊得知輸送帶的速度應(yīng)在 2.0m/s 以下,而 V 帶的速度不應(yīng)太小，否則會增加張緊力。再由大白菜的直徑約為 50mm，輸送距離為 1200mm，切割芹菜的速度為 3（顆/秒） ，綜合各個因素選擇帶速 1.5m/s.4.3 主要零部件的設(shè)計4.3.1 張緊裝置的設(shè)計1、張緊裝置的概述由于帶式輸送機(jī)是靠輸送帶與驅(qū)動滾筒的摩擦來傳遞牽引力的，因此，在各個參數(shù)都確定的情況下，就可根據(jù)輸送帶運(yùn)行中對張力的要求來設(shè)計張緊裝置，包括張緊裝置的形式、安裝位置、張力調(diào)節(jié)范圍及特點等等。張緊裝置作為帶式輸送機(jī)必不可少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機(jī)的性能。在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中，張緊裝置的主要作用有以下幾點：（1）保證輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點有適當(dāng)?shù)膹埩σ苑乐馆斔蛶Т蚧?）保證輸送帶周長上各點具有必要的張力以滿足懸垂度要求（3）啟動等非穩(wěn)定工況下張力的調(diào)節(jié)（4）補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長和塑性變形（5）為輸送帶重新接頭提供必要的行程張緊裝置按結(jié)構(gòu)型式可分固定式、重錘式和自動式三種，無論選擇何種張13緊裝置，都應(yīng)考慮以下幾點：（1）張緊裝置盡量安裝在靠近傳動滾筒的空載分支上，以利于起動時不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，對運(yùn)輸距離較短的輸送機(jī)可布置在機(jī)尾部，并將機(jī)尾部的改向滾筒作為張緊滾筒；（2）張緊裝置應(yīng)盡可能布置在輸送帶張力最小處，這樣可減小張緊力；（3）應(yīng)盡可能使輸送帶張緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線平行，且施加的張緊力要通過滾筒中心。選擇適用的張緊裝置并確定合理的安裝位置，是保證輸送機(jī)起動和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時輸送帶在驅(qū)動滾筒上不打滑的必要條件。張緊裝置的安裝位置雖然可以任意選擇，但所選位置不同對輸送機(jī)系統(tǒng)的影響變化很大。一般情況下，張緊裝置安裝位置的選擇必須考慮以下幾點：（1）張緊裝置要盡可能布置在輸送帶張力最小處；（2）長度在 30m 以上的水平或坡度在 5%以下的傾斜帶式輸送機(jī)，張緊裝置應(yīng)設(shè)在緊靠驅(qū)動滾筒的空載側(cè)。如果安裝位置離驅(qū)動滾筒較遠(yuǎn)，可在驅(qū)動滾筒空載側(cè)增設(shè)重錘，以抵消加速度和減速度的影響；（3）距離較短的輸送機(jī)和坡度在 5%以上的上傾輸送機(jī)，張緊裝置多半布置在輸送機(jī)尾部，并用尾部滾筒作為張緊滾筒；（4）不論哪一種張緊裝置都必須布置成張緊滾筒繞入和繞出的輸送帶分支與張緊滾筒位移線平行，而且施加的張緊力要通過滾筒中心。 2、張緊方案的確定在實際應(yīng)用中，首先要根據(jù)帶式輸送機(jī)的工作狀況合理計算牽引力，然后根據(jù)具體情況來選擇張緊裝置及其安裝位置。一般來說，對于短距離的帶式輸送機(jī)，可采用結(jié)構(gòu)簡單，周期調(diào)整張力的固定式張緊裝置。根據(jù)輸送機(jī)系統(tǒng)對張力的要求和輸送機(jī)的型式選擇了張緊裝置后，還要考慮張緊裝置的安裝位置和安裝空間。由于本設(shè)計中的輸送機(jī)構(gòu)的輸送距離為 1200mm。屬于短距離，小運(yùn)量的帶式輸送機(jī)，張力要求小，所以選擇機(jī)頭驅(qū)動下運(yùn)輸送帶，采用螺旋式張緊，張緊裝置設(shè)在機(jī)尾。螺旋張緊如圖 4.2 所示，螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒的軸承安裝在活動架14上，活動架可在導(dǎo)軌上滑動，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺桿時使活動架上的螺母跟活動架一起前進(jìn)和后退，達(dá)到張緊和放松的目的。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，但張緊行程太小，只適用于短距離的輸送機(jī)，一般機(jī)長小于 80m 時才選用。圖 4.2 螺旋張緊螺旋張緊的缺點是：輸送帶經(jīng)過一段時間使用后，由于塑性變形而伸長，如不及時調(diào)整，輸送帶張緊力會減小，輸送帶會變松而引起輸送帶打滑。另外，由于負(fù)載經(jīng)常發(fā)生變化，輸送帶受負(fù)載沖擊，致使張緊滾筒的固定螺栓松動，螺桿后退，由此造成輸送帶松馳而導(dǎo)致輸送帶打滑。還有螺桿生銹后，導(dǎo)致輸送帶伸長后不能用擰緊螺桿的方法來張緊。3、張緊裝置的工作過程該螺旋式張緊裝置的工作過程簡述為：利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿，使得支撐板及裝在其上的張緊滾筒可沿機(jī)架縱向移動，以調(diào)節(jié)輸送帶的張力。如圖 4.3 所示15撐 撐 圖 4.3針對螺旋張緊的缺點，主要采取了以下措施：（1）在滾筒表面粘貼了橡膠層，加大摩擦系數(shù)，防止打滑；（2）螺桿與支撐板采用小間隙配合，螺桿不容易后退；（3）設(shè)計的滑架也可在機(jī)架上移動，螺桿生銹時，可通過移動滑架來調(diào)整張緊力。4.3.2 輸送帶的選擇輸送帶用來傳遞牽引力和承放被運(yùn)貨物，因此要求它強(qiáng)度高、抗磨耐用、伸長率小和便于安裝修理。帶式輸送機(jī)使用的輸送帶有橡膠帶、塑料帶、鋼帶、金屬網(wǎng)帶等，最常用的是橡膠帶。輸送帶的張力由帯芯膠布襯墊層承受，帶的強(qiáng)度決定于帶的寬度和帯芯襯墊層數(shù)。同時，為使輸送帶有足夠的橫向剛度，防止它在支撐托輥之間向兩側(cè)過分塌下。應(yīng)根據(jù)帶寬選用一定的襯墊層數(shù)，見表 3-1，并按下式作輸送帶的強(qiáng)度驗算：（4.4）??帶???nBZSmaxa式中 ： ——分別為輸送帶實際傳遞的和允許傳遞的最大張力（N);??naxS,m——輸送帶寬度，cm；BZ——襯墊層數(shù)；——普通分層帆布帶的抗拉強(qiáng)度，N/層·cm；帶?n——安全系數(shù)，硫化接頭為 8-10，機(jī)械接頭為 10-12，襯墊層16數(shù)多時取上限。表 3-1 橡膠帶薦用襯層數(shù)由于該收獲機(jī)運(yùn)輸芹菜時，芹菜是橫放的，芹菜的長度大約為 500mm，因此選用輸送帶的寬度為 500mm，襯層數(shù) Z 為 3 并采用機(jī)械接頭。普通橡膠帶具有成槽性好，伸長率較小，對驅(qū)動滾筒的摩擦系數(shù)較大的優(yōu)點，強(qiáng)度和允許帶速適用于一般通用帶式輸送機(jī)，故選用常用的橡膠帶就能滿足要求。通過查相關(guān)資料選擇棉帆布芯輸送帶，型號為 CC-56。此外輸送帶的輸送距離只有1200mm，支撐托輥間距一般為 1300mm，所以該裝置也就沒必要安裝托輥。由以上參數(shù)及公式計算出 ，并與 （第三節(jié)已算出）進(jìn)行比較：??naxSmax（4.5）NBZ8.9570561230max ?????帶即輸送帶強(qiáng)度足夠。4.3.3 滾筒的設(shè)計驅(qū)動滾筒是帶式輸送機(jī)傳遞的主要部件，借助滾筒表面與輸送帶間的摩擦使輸送帶運(yùn)行。驅(qū)動滾筒可分為光面與膠面兩種，膠面滾筒摩擦系數(shù)較大。在功率不大、環(huán)境濕度小的情況下采用光面滾筒；當(dāng)環(huán)境潮濕、功率又大、容易打滑時應(yīng)采用膠面滾筒。該輸送裝置的功率較小，但田地比較潮濕，故此處采用膠面滾筒。輸送帶繞過滾筒時，因發(fā)生彎曲引起疲勞損壞。因此驅(qū)動滾筒直徑不能太小，一般要求滾筒直徑（mm）應(yīng)大于輸送帶襯層數(shù)的 100-125 倍。另外，滾筒直徑應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選用（如 350、400、500、630、800、1000 等） 。該收獲機(jī)適用于家用，且滾筒轉(zhuǎn)速不高，因此選取滾筒直徑 350mm。為了減少滾筒的重量，將滾筒設(shè)計成管壁為 5mm，滾筒兩端面參照輪輻式帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。輸送帶的寬度為 500mm，據(jù)此將滾筒的徑向尺寸設(shè)為 600mm。滾筒是通過滾筒上的 V 帶帶動的，故在滾筒上需加工輪槽且選擇 B 型帶。計算功率 ：取工況系數(shù) =1.2，則cPAK)(2.1.KWPKAC???帶寬（mm) 500 650 800 1000 1200襯層 Z（層）3-4 4-5 4-6 5-8 6-1217計算 V 帶輪的包角：滾筒直徑 =350mm,帶輪直徑 =200mm,中心距2D1Da=500mm（4.6）??? 8.623.57031821 ?????a??計算 V 帶根數(shù)需根據(jù)以下公式： （4.7）??LcKPZ?0??式中： ——計算功率，kw,此處為 1kw；cP——單根 V 帶在特定條件下所能傳遞的功率 kw，查表得 1.85kw0——考慮 時單根 V 帶所能傳遞功率的增量， 0.06kw?1?i——包角系數(shù)，考慮 時對傳動能力的影響，查表得 0.95?K08?——長度系數(shù)，考慮帶長不等于特定帶長時對壽命的影響，查表得L0.89 ??743.089.506.812????Z因此采用 1 根 V 帶。4.3.4 支撐軸的設(shè)計 1、根據(jù)前面算出的帶速 即可根據(jù)如下的公式算出滾筒的轉(zhuǎn)速：smv/5.1?（轉(zhuǎn)/分） （4.8）9.813.046??dtn?取滾筒的轉(zhuǎn)速為 90（轉(zhuǎn)/分）2、軸的材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度 ,MPab640??彎曲疲勞極限 ，剪切疲勞極限 ，許用彎曲應(yīng)力MPa2751??? MPa15???，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 。??a601????078,403?CT3、經(jīng)分析支承軸并不轉(zhuǎn)動，主要受彎矩。根據(jù)經(jīng)驗取軸的直徑為 30mm。4.3.5 其他部件的設(shè)計1、滑架的設(shè)計滑架的作用主要是將螺桿與滾筒連接起來。所以將滑架設(shè)計成直角狀，在18豎直面的中心加工一螺紋孔；在水平面內(nèi)加工兩螺紋孔，以實現(xiàn)滑架的固定。直角狀容易引起強(qiáng)度不足，故為其添置兩條加強(qiáng)筋。結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2-5 所示。AAA-圖 4.42、機(jī)架的設(shè)計此處將其設(shè)計成一“T”字型，為了提高其支撐能力，特為其設(shè)計了一條加強(qiáng)筋。為了配合與滑架和軸承座的連接，在其表面加工了“T”型四通槽。如圖4.5 所示。圖 4.53、支撐板的設(shè)計左端支撐板的作用主要是支撐支撐軸，因此在支撐板上加工一與軸相配的孔（即孔 φ31） 。從動側(cè)的支撐板除了這些作用外，還需與螺桿連接，故在右端的支撐板上加工一與螺桿相配的凸孔。如圖 2-7 所示。19圖 4.6 支撐板4、螺桿的設(shè)計螺桿通過調(diào)節(jié)支撐板在機(jī)架的移動來調(diào)整張緊力，由張緊行程為 120mm 確定螺桿部分的長為 120mm。由支撐板上與螺桿連接部分的孔深為 20mm，確定螺桿光桿部分的長度為 30mm。5、軸承的選擇根據(jù)軸徑為 30mm，主要受徑向負(fù)荷選擇深溝球軸承 6006.軸承內(nèi)徑為 30mm,其與軸的配合采用過渡配合 H7/js6,外徑為 55mm，與滾筒的配合也采用過渡配合M6/h5。軸承內(nèi)圈與軸的軸向緊固用彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，如圖 4.7 所示。這種方法主要用于深溝球軸承，當(dāng)軸向力不大及轉(zhuǎn)速不高時。此處軸承外圈轉(zhuǎn)內(nèi)圈不轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速只有 90 轉(zhuǎn)/分，屬于轉(zhuǎn)速較低的軸承。其主要的失效形式是產(chǎn)生過大的塑性變形。其約束強(qiáng)度條件為或 0SPCr?0SPCa?式中： —軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，查表得 0.5-0.8。0S深溝球軸承的 為 4200MPa, 37.3MPa 4200MPa。故軸承符合要求。r ?Rr0?20圖 4.721第五章 切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計5.1 切削刀的分析5.1.1 切削刀的切削情況芹菜與地面緊密的連在一起，要想將它分離，就應(yīng)當(dāng)將其根部切斷，然后通過運(yùn)輸機(jī)構(gòu)運(yùn)到所需的位置上去。當(dāng)然也可以直接從地里拔取出來，但考慮到從地里拔取出來的拔取力過大，拔取的時候可能會對大白菜的部分部位造成損害，且拔取后的根部帶有大量泥土，將會污染運(yùn)輸機(jī)構(gòu)和芹菜本身。所以選擇邊切斷邊運(yùn)輸?shù)姆绞?。刀片貼近著地面以 1.2m/s 的速度向待切割的大白菜運(yùn)動過去。通過車的慣性將芹菜切斷。5.1.2 切削刀的選用切削刀主要有旋轉(zhuǎn)切割刀和固定式切割刀兩種?；顒邮降那懈畹峨m然切削效率比較高，但它結(jié)構(gòu)太復(fù)雜成本太高不適合用于小型的收獲機(jī)械上。其中固定式的切削刀一般分為斜切刀和弧型切刀兩種如圖 3—1 所示：其中A 為斜切刀 B 為弧型切刀，A 雖然結(jié)構(gòu)比較簡單，加工相對簡單，但它的剛度沒有 B 好，容易產(chǎn)生翹曲。所以決定選擇 B 弧型切刀。AB圖 5.15.2 切削機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計5.2.1 刀片的設(shè)計22（1）刀片的作用因為刀片是固定在提升機(jī)構(gòu)上的，自身沒有切削速度，只能靠拖拉機(jī)提供一個切削速度。這就要求刀片相對鋒利，且具有一定的強(qiáng)度。根據(jù)資料表明新鮮大白菜的切削力為 100N。大白菜在切削時不會像金屬切削時產(chǎn)生大量的熱，所以不用考慮到切削熱對刀體的影響。刀片的形狀如圖 5.2 所示：芹菜是種植在一條直線上刀片的直徑只要大于單棵大白菜的直徑就可以了，為了保證刀片能切到每棵芹刀片的直徑這里取 150mm。刀片鋒利就要求刀片薄一點刀片強(qiáng)度高就要求刀片厚一點綜合一下，這里取刀片的厚度為 5mm（2）刀片的選材刀片在切割過程中為不連續(xù)的切割，刀片要受到一個較大的沖擊，可以選擇綜合機(jī)械性能較好的中碳鋼，又考慮到刀片與地面離的很近時常會發(fā)生摩擦，因此希望它有一定的耐磨，這里本機(jī)構(gòu)采用 40Gr，且表面要經(jīng)過熱處理使它的硬度為 HRC55—60。圖 5.25.2.2 壓刀板和刀桿的設(shè)計（1）壓刀板和刀桿的作用壓刀板主要是用于固定刀片和連接刀桿的，為了牢靠的固定刀片，壓刀板應(yīng)當(dāng)盡量大面積的與刀片相接觸，以保證整個機(jī)構(gòu)的剛度。刀桿是安裝確定刀片的安裝角度和安裝位置的。因為整個機(jī)構(gòu)為一個懸壁梁刀桿的末端安裝位置最為危險，為了提高他的安全性，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)脑龃笏臋M截面積，所以這里選23擇板狀的刀桿。（2）壓刀板和刀桿的選材它們不是什么很重要的零件，這里選擇 30 碳素結(jié)構(gòu)鋼。24第六章 結(jié)論與展望6.1 結(jié)論本課題在進(jìn)行了大量調(diào)查和文獻(xiàn)檢索的基礎(chǔ)上，對芹菜收獲機(jī)扶莖機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)做出了一些分析與研究。尤其上在的扶莖機(jī)構(gòu)設(shè)計上，對幾種類似的機(jī)構(gòu)做出了改良和擇優(yōu)。（1）在分析了帶式輸送機(jī)構(gòu)的原理基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題所研究的帶式輸送機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，為帶式輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計選型提供了依據(jù)，具有一定的參考意義。（2）在分析研究現(xiàn)有螺旋張緊裝置使用情況的前提下，提出了螺旋張緊裝置的總體設(shè)計方案，該裝置可實現(xiàn)對輸送帶張力的調(diào)節(jié)。6.2 問題與展望本論文雖然是對收獲機(jī)的機(jī)扶莖機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)做了一些闡述和設(shè)計?？墒沁€是處于膚淺的階段，有很多東西也只是停留在理論的設(shè)計上，對于其能否實現(xiàn)這個功能，還未得到驗證。據(jù)了解我國暫時還沒有成熟性能的芹菜收獲機(jī)的投產(chǎn),主要是我國人口多,人力資源豐富,一些地方的芹菜都只是人工收獲，可是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步、人們的生活水平必將得到大幅度的提高，到那時我國的農(nóng)業(yè)也早已進(jìn)入機(jī)械化，就會迫切需求各種農(nóng)業(yè)機(jī)械。芹菜作為我國人們的主要蔬菜之一，它的種植到收獲也必將走向機(jī)械化。所以芹菜收獲機(jī)械的發(fā)展?jié)摿€是很大的。參考文獻(xiàn)III參 考 文 獻(xiàn)[1]秦同瞬、楊承新主編.物流機(jī)械技術(shù).人民交通出版社,2001[2]《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊》編輯委員會.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005[3]譚建榮、張樹有、陸國棟、施岳定編.圖學(xué)基礎(chǔ)教程.高等教育出版社。1999[4]楊明忠、朱家誠.機(jī)械設(shè)計.武漢理工大學(xué)出版社。2001[5]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院編.實用機(jī)械設(shè)計手冊（上）.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社。1984[6]于永泗、齊民編.工程材料.大連理工大學(xué)出版社。2001