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山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 楊佳佳 學(xué) 號(hào) 8031212430 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 4 指導(dǎo)老師 李傳峰 日 期 2016 05 16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 前 言 長期以來 山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲 山藥的根莖較長 深入地下 難以采收 如果收獲 技術(shù)不夠成熟 根莖破損率就會(huì)很高 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展 虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真在農(nóng)機(jī) 設(shè)計(jì)中得以實(shí)現(xiàn) 從而大大縮短了設(shè)計(jì)周期 降低生產(chǎn)成本 提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性 本 設(shè)計(jì)利用三維設(shè)計(jì)軟件 對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)了一種山藥收獲裝置 結(jié)構(gòu)簡單合理 能夠完成山藥的機(jī)械化收獲作業(yè) 不僅極大 地提高山藥收獲效率 而且對深土農(nóng)作物的規(guī)?；N植起到了推廣作用 本次的設(shè)計(jì)對傳統(tǒng)山藥收獲機(jī)進(jìn)行了改進(jìn) 著重設(shè)計(jì)了山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)方式 工作方式 論述了裝置在收獲過程中的的工作原理 在完成設(shè)計(jì)構(gòu)想之后 基于 SolidWorks 進(jìn) 行了三維模型建立 整個(gè)過程包括各零件圖三維設(shè)計(jì) 裝配體三維圖 關(guān)鍵詞 三維設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方式 動(dòng)態(tài)仿真 目 錄 1 引言 1 1 1 課題來源及研究課題的意義和目的 1 1 2 山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀及方案說明 1 2 設(shè)計(jì)方案分析 3 2 1 設(shè)計(jì)方案的說明 3 2 2 設(shè)計(jì)方案選擇與對比 3 2 3 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化分析及確定 5 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 3 1 軸的初步設(shè)計(jì) 8 3 2 v 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 9 3 3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 4 山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 4 1 箱體機(jī)架的設(shè)計(jì) 15 4 2 送土器的設(shè)計(jì) 15 4 3 傳動(dòng)方案的確定 16 總 結(jié) 17 致 謝 18 參考文獻(xiàn) 19 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 引言 1 1 課題來源及研究課題的意義和目的 山藥對當(dāng)?shù)貧夂蛞蟛粐?yán) 但喜溫暖濕潤 忌積水 怕干旱 宜種植于肥沃疏松 土層深厚 排水良好的砂質(zhì)壤土上種植 原產(chǎn)地位于河南焦作 現(xiàn)在分布于中國西北 華北 和長江流域的 湖南江西等地 由于其營養(yǎng)比較豐富 一直以來都被視為比較理想的補(bǔ)虛佳品 不僅可作為主糧 又可作為蔬菜食用 有很高的藥用價(jià)值和食用價(jià)值 隨著現(xiàn)代社會(huì)人們更加注重養(yǎng)生和健康 而山藥的藥用價(jià)值和使用價(jià)值使得其成為很多人的選擇 特別是近幾年 山藥的種植面積和種植 規(guī)模不斷上升 因此 山藥生產(chǎn)和收獲的機(jī)械化越來越得到行業(yè)的重視 1 長期以來 山藥的收獲都是靠傳統(tǒng)的人力收獲方式 山藥的根莖較長 難以采收 如果收獲 技術(shù)不夠成熟 根莖破損率就會(huì)很高 我國大部分地區(qū)收獲山藥的方法是 從山藥種植壟的一端 開始 先挖出 60 70cm 左右的土坑來 人坐在坑的邊上 然后用特制的山藥鏟 沿著地面上山藥 生長的 20cm 處的兩邊開始挖 將根兩邊泥土鏟出 一直挖到山藥溝下見到根莖的尖端為止 最 后輕輕鏟斷剩下的細(xì)根 手握著根莖的中上部分 小心拔出山藥的根莖 一定要小心精細(xì)鏟土 避免山藥根莖的損傷和折斷 采收山藥時(shí) 一定要按著山藥種植的順序 一株一株地挨著挖 這 樣才能有效減少破損率 又能避免漏收 由于山藥一般在下層土壤延伸 最深可延伸到地下 70 100cm 處 靠人力收獲相當(dāng)費(fèi)力 最重要的是人力收獲的過程中容易挖到山藥塊莖 影響山 藥的品質(zhì)和市場 而且勞動(dòng)強(qiáng)度大 生產(chǎn)效率低 為此 山藥收獲的機(jī)械化問題就亟待解決 山藥收獲技術(shù)如果能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化 將有力地推動(dòng)山藥生產(chǎn)的規(guī)?；?顯著降低山藥生產(chǎn)成 本 節(jié)省勞動(dòng)力和農(nóng)活作業(yè)量 使山藥種植戶增加更多的收入 提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益 本課題研究了我國山藥收獲機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀 山藥收獲機(jī)的未來研究方向 為山藥收獲方 式以及推廣山藥收獲機(jī)械化 促進(jìn)山藥生產(chǎn)效率提供了理論依據(jù) 1 2 山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀及方案說明 1 2 1 我國山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀 為了克服山藥收獲過程中易折斷的損傷的難題 我國廣大設(shè)計(jì)者和科學(xué)家們進(jìn)行了刻苦的鉆 研 以下是現(xiàn)階段我國對山藥收獲機(jī)械化的研究現(xiàn)狀 資料內(nèi)容查自中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索網(wǎng) 站 第一種山藥收獲機(jī)的發(fā)明者是李壘和李善文 這個(gè)發(fā)明設(shè)計(jì)了一種多功能山藥收獲機(jī) 可以看到 中履帶底盤 設(shè)置在履帶底盤上的操作臺(tái) 豎直機(jī)架 電機(jī) 向上提升機(jī)構(gòu) 安 裝在機(jī)架上并且能夠沿固定的機(jī)架上下移動(dòng)的齒輪箱的總成 安裝在齒輪箱結(jié)構(gòu)下面的用于開溝 的螺旋鉆軸和提土板 所述電機(jī)結(jié)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)連接 提升機(jī)構(gòu)與齒輪箱 結(jié)構(gòu)連接 實(shí)現(xiàn)對齒輪箱結(jié)構(gòu)的升降操作 山藥收獲裝置還包括設(shè)于箱結(jié)構(gòu)一側(cè) 能夠?qū)㈤_溝軸 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 開出的土 向外送給送土器 以及設(shè)于履帶下部前面的能夠?qū)崿F(xiàn)把土填回功能的送土器 這種山 藥收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)比較靈活 而且功能多樣化 能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)收獲山藥和溝內(nèi)填土的兩項(xiàng)功能 除 了采收山藥外 還可以開電纜溝 管道溝 實(shí)現(xiàn)一機(jī)多種用法 省時(shí)省工 具有相當(dāng)大的市場價(jià) 值 2 第二種山藥收獲機(jī)發(fā)明者倪凡喜 這個(gè)創(chuàng)新專利目的在于 克服現(xiàn)階段生產(chǎn)技術(shù)的不足之處 提供一種山藥收獲機(jī)的理論設(shè)計(jì) 在不損傷山藥塊莖的前提下 可以很大地提高生產(chǎn)效率 降低 采收山藥時(shí)的成本 此專利所述的山藥收獲機(jī) 包括振動(dòng)破土機(jī)構(gòu) 破土機(jī)構(gòu)的固定架 旋轉(zhuǎn)型 軸承座 液壓油缸 可以左右移動(dòng)的軸承固定支架 懸掛型四軸固定支架 手輪 擋土板 開溝 刀片 開溝鏈條 鏈條固定支架和從動(dòng)輪 破土機(jī)構(gòu)固定架是這個(gè)專利的主體支撐架 整體呈現(xiàn)方形的框架結(jié)構(gòu) 破土機(jī)構(gòu)固定支架的 后端 連接著設(shè)置的振動(dòng)破土機(jī)構(gòu) 破土機(jī)構(gòu)固定支架的前端 連接著旋轉(zhuǎn)式軸承座 旋轉(zhuǎn)軸承 座的前面連接著液壓油缸 液壓油缸的前端連接到左右移動(dòng)軸承座固定架 左右移動(dòng)軸承座固定 架設(shè)置在懸掛式四軸連接在固定架上 在懸掛型四軸固定支架的一邊 設(shè)計(jì)的有手輪 在懸掛型 四軸固定支架的兩端后側(cè) 設(shè)計(jì)有擋泥板 在旋轉(zhuǎn)型軸承座的下端 連接設(shè)計(jì)有鏈條固定支架 鏈條固定支架的前端設(shè)計(jì)有主動(dòng)輪 鏈 條固定支架的后端設(shè)計(jì)有從動(dòng)輪 繞過主動(dòng)輪與從動(dòng)輪 設(shè)計(jì)有開溝鏈條 開溝鏈條的外表面上 設(shè)置有開溝刀片 連接到鏈條固定架上 設(shè)置有張緊固定架 張緊固定架的下端設(shè)置有張緊輪 張緊輪與開溝鏈條的內(nèi)表面相接觸 3 第三種山藥收獲機(jī)的發(fā)明者是盧雙貴 這種山藥收獲機(jī) 由切割鋸 松土板與螺旋提升機(jī)構(gòu) 組成 帶鋸上部連接旋轉(zhuǎn)輪 中間穿過狹長形的開口 下面套有軸承 中間的松土板在后面隨著將 土松動(dòng) 松土板固定在套管上的伸縮桿上 液壓氣泵來提供動(dòng)力 后面的螺旋提升機(jī)構(gòu)在切割后 的土方下面向上轉(zhuǎn)動(dòng) 即可把山藥向上頂出 由于是采用的拖拉機(jī)為動(dòng)力 切割的土方要大于山 藥溝 從山藥的下面向上拱 不僅保證了山藥的完整度 不損壞山藥的塊莖 而且保持了山藥溝 的原來樣子 工作的效率極大提高 每天可挖掘山藥三到五畝 4 1 2 2 山藥收獲機(jī)的設(shè)計(jì)要求 傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì) 存在著設(shè)計(jì)周期長 設(shè)計(jì)成本高 設(shè)計(jì)質(zhì)量差 圖紙識(shí)別困難等問題 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展 虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中得以實(shí)現(xiàn) 從而大大縮短了設(shè)計(jì) 周期 降低生產(chǎn)成本 提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性 本設(shè)計(jì)利用三維設(shè)計(jì)軟件 對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn) 行產(chǎn)品設(shè)計(jì) 5 具體內(nèi)容 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 1 對農(nóng)機(jī)進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 滿足其功能要求 力求結(jié)構(gòu)簡單 功能合理 2 進(jìn)行農(nóng)機(jī)零件設(shè)計(jì) 強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)上符合要求 3 進(jìn)行產(chǎn)品裝配 4 產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)仿真 本方案設(shè)計(jì)山藥收獲機(jī)用于山藥的收獲作業(yè) 提高山藥收獲效率 降低勞動(dòng)力 節(jié)約山藥收 獲成本 創(chuàng)新設(shè)計(jì)或改進(jìn)現(xiàn)階段市面上已有的山藥收獲機(jī) 使山藥收獲作業(yè)起來更簡單 給定的條件和要求翻土作業(yè)時(shí)的作業(yè)量為 400 500m 小時(shí) 采用螺旋排除浮土 螺旋鉆桿轉(zhuǎn) 速為 300 轉(zhuǎn) 分鐘左右 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 設(shè)計(jì)方案分析 2 1 設(shè)計(jì)方案的說明 2 1 1 山藥挖掘收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡介 通過現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)的專利以及考察實(shí)際情況 可以得出 山藥收獲機(jī)的工作原理和組成 部分 山藥收獲機(jī)的組成部分大致可由支撐部分 動(dòng)力部分 工作部分和傳動(dòng)部分 支撐部分 主要就是山藥收獲機(jī)的機(jī)架和山藥收獲機(jī)與拖拉機(jī)連接部分 用于支撐整個(gè)山藥 收獲機(jī)能夠順利切協(xié)調(diào)的完成收獲工作 動(dòng)力部分 用于連接拖拉機(jī)傳輸?shù)膭?dòng)力 把動(dòng)力提供給山藥收獲機(jī)的傳動(dòng)部分 傳動(dòng)部分 傳輸動(dòng)力 并起到減速作用 工作部分 這部分入土 用螺旋鉆桿開溝 達(dá)到收獲山藥的目的 2 1 2 山藥收獲機(jī)的工作原理 以拖拉機(jī)為動(dòng)力源 在拖拉機(jī)的尾部安裝一個(gè)螺旋鉆桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉆土 前面的兩個(gè)螺旋鉆桿 開溝 起到收獲機(jī)的開溝作用 在開溝之后利用安裝在機(jī)架后面的送土器將土放置到溝的兩側(cè) 起到提升山藥種植行土塊的作用 機(jī)器走過的地方就開出了一道深溝 2 2 設(shè)計(jì)方案選擇與對比 在最終確定山藥收獲裝置的設(shè)計(jì)方案前 做了很多的準(zhǔn)備工作 首先 查閱了中國專利網(wǎng)上的一些專利申請 仔細(xì)閱讀并理解了山藥收獲機(jī)現(xiàn)階段的理論設(shè) 計(jì)情況 也看到了很多比較好的方案或者設(shè)計(jì) 其實(shí)還都在理論階段 很多設(shè)計(jì)者們的精妙設(shè)計(jì) 都還沒有通入生產(chǎn) 這也從一方面表現(xiàn)了現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)的落后程度 同時(shí)山藥收獲的大難題 亟待解決 其次 在網(wǎng)絡(luò)上檢索山藥收獲機(jī) 會(huì)發(fā)現(xiàn)很多廠家有在直銷 仔細(xì)研究后 也對山藥收獲機(jī) 在設(shè)計(jì)之后 開發(fā)生產(chǎn)的可能性有了一定的認(rèn)識(shí) 明確了 在現(xiàn)階段哪些設(shè)計(jì)是不能開發(fā)的 哪 些設(shè)計(jì)更容易開發(fā) 現(xiàn)在開發(fā)成功的山藥收獲機(jī)大致可以分為三種 1 單側(cè)山藥開溝機(jī) 2 雙側(cè)山藥開溝機(jī) 3 鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī) 下面聽過對三種收獲機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分析確定設(shè)計(jì)方案 2 2 1 單側(cè)山藥開溝機(jī) 現(xiàn)在的很多設(shè)計(jì)和市面上已經(jīng)投入使用的山藥收獲機(jī) 一般都是在山藥種植壟的一側(cè)進(jìn)行挖 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 溝 然后通過人力下溝進(jìn)行二次挖掘 這樣確實(shí)省了一部分人力 但是進(jìn)行二次挖掘時(shí) 還是很 費(fèi)力 而且容易損傷和折斷山藥的莖塊 如下圖 2 1 所示 圖 2 1 單側(cè)山藥收獲機(jī)實(shí)物圖 這種山藥收獲機(jī)工作原理簡單 作業(yè)效率高 而且易推廣 在一些土壤比較肥沃 疏松的地 區(qū)比較適合 但是缺點(diǎn)也比較明顯 收獲機(jī)開溝之后 山藥依然埋一側(cè)的土壤中 剩下的的工作 必須依靠人力 從溝中向山藥一側(cè)進(jìn)行挖掘 挖掘的過程不僅難以操作 而且容易損傷山藥 影 響山藥的銷售品質(zhì) 2 2 2 雙側(cè)山藥開溝機(jī) 已經(jīng)投入使用山藥收獲機(jī)中 現(xiàn)在比較流行是一種是在山藥兩側(cè)開溝 確定山藥種植行的寬 度 設(shè)計(jì)出兩個(gè)開溝鉆的距離 從而從山藥種植行的兩側(cè)進(jìn)行挖溝 實(shí)物圖如下圖 2 2 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 2 2 雙側(cè)山藥收獲機(jī)實(shí)物圖 這種山藥收獲機(jī)與單側(cè)開溝機(jī)相比 有很大的優(yōu)勢 降低了靠人力進(jìn)行二次挖掘困難程度 但是這種收獲機(jī)也有明顯的缺點(diǎn) 它雖然降低而人工挖掘強(qiáng)度 但是山藥和土塊還是緊密結(jié)合在 一塊 無法克服采收過程中的損傷山藥塊莖的問題 并且在此裝置開溝采收后的土地上 會(huì)留下 兩道很深的溝壑 這將影響下一季山藥的種植 導(dǎo)致種植山藥時(shí)需要填平溝壑 變相提升了山藥 種植的難度 2 2 3 鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī) 鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī)與以上兩種開溝機(jī)原理不同 收獲山藥之后不會(huì)再地上留下很深的溝 這樣 下一季的種植就不會(huì)受到影響 而且這種山藥收獲機(jī)所需功率小 相對以上兩種在收獲的時(shí)候更 經(jīng)濟(jì) 更節(jié)約成本 但是鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī)也沒有以上兩種開溝機(jī)的有點(diǎn) 依靠鏈上面的刀片進(jìn)行 開土 很難達(dá)到很深的程度 而山藥塊莖很深 這樣在后續(xù)的采收中還是需要大量的人力來完成 甚至還需要人力來進(jìn)行二次開溝 這樣一來 鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)在采收中起到的作用就會(huì)很局限 下圖 2 3 為鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)的的實(shí)物圖 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 2 3 鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī) 2 3 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化分析及確定 通過對山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀研究 對市場上已經(jīng)開發(fā)成功的山藥收獲機(jī)的分析 總結(jié)山藥收獲 機(jī)需要滿足的條件 分析現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 最終確定山藥收獲機(jī)的最佳優(yōu)化方案 首先總結(jié)設(shè)計(jì)山藥收獲機(jī)要完成的任務(wù) 1 通過山藥收獲機(jī)能實(shí)現(xiàn)山藥收獲的簡易化 提 高山藥收獲的效率 2 此裝置在收獲山藥的時(shí)候不能損壞山藥的塊莖 3 山藥收獲機(jī)的設(shè)計(jì)要 盡量簡易 方案要符合實(shí)際情況 設(shè)計(jì)方案可以投入生產(chǎn) 并且可以推廣 其次通過對上述現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的研究與考察 發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無法實(shí)現(xiàn)的難 題 1 裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來完成后續(xù)的采收 2 在后續(xù)人力采收的工程中 比較容易損壞山藥的塊莖 想要克服這些問題 必須盡量使山藥收獲機(jī)開溝后 山藥所在土塊要 有所松動(dòng) 使山藥與土壤的結(jié)合不在緊密 在裝置作業(yè)之后 人工收山藥的過程中 能夠更直接 這樣就能提高山藥的完整性 盡量少的破壞山藥的塊莖 收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如下圖 2 4 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 2 4 山藥挖掘收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu) 1 花鍵軸 2 差速箱 3 絲杠 4 傳動(dòng)軸 5 滑套 6 齒輪 7 齒輪 8 軸承座 9 齒輪 10 螺栓 11 架子 12 機(jī)架 13 送土器 14 螺旋鉆桿 15 帶輪 16 軸承座 17 螺帽 圖 2 5 山藥挖掘收獲機(jī)二維圖 裝置選擇在山藥的兩側(cè)同時(shí)開溝 并且在開溝后利用一個(gè)簡易的裝置 來松動(dòng)山藥種植行的 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 土塊 這樣山藥采收的后續(xù)過程就能很大程度上減少人力 而且如果山藥所在土塊松動(dòng)之后 人 們后續(xù)收山藥的方式就不僅僅是從溝下一點(diǎn)一點(diǎn)挖掘 而是可以更直觀的 更簡易的收獲山藥 這樣一來 就減少了山藥塊莖的破壞 這個(gè)簡易的裝置不能給收獲機(jī)帶來太大的阻力 在此裝置 之前的開溝裝置 能夠很好地提供前進(jìn)的空間 利用送土器 在開溝后之后 將提升到地面的泥 土放置到溝的兩側(cè) 機(jī)器走過的地方就開出了一道深溝 這樣 人就可以下去把山藥撿拾出來 設(shè)計(jì)構(gòu)想簡圖如下圖 2 5 圖 2 5 送土器三維設(shè)計(jì)圖 這是設(shè)計(jì)裝置的側(cè)視圖 從側(cè)視圖可以看出來 前面的兩個(gè)螺旋鉆桿開溝 起到收獲機(jī)的開 溝作用 在開溝之后利用安裝在機(jī)架后面的送土器將土放置到溝的兩側(cè) 起到提升山藥種植行土 塊的作用 為了更直觀的解釋此方案設(shè)計(jì) 可以結(jié)合正視圖看到送土器在山藥收獲過程中起到的 作用 結(jié)構(gòu)見圖正視圖如下圖 2 6 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 2 6 送土器正視圖 正視圖中兩個(gè)開溝鉆分別開挖山藥種植行的兩側(cè) 通過齒輪傳動(dòng)裝置 帶動(dòng)兩側(cè)同時(shí)開溝 下面的送土器在開溝后之后 將提升到地面的泥土放置到溝的兩側(cè) 機(jī)器走過的地方就開出了一 道深溝 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 3 山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有 1 山藥收獲裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 開溝螺旋鉆桿工作部分的設(shè) 計(jì) 使收獲裝置更有效采收山藥 3 齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 符合拖拉機(jī)功率傳輸 使開溝軸得到 適合的輸出功率 3 1 箱體機(jī)架的設(shè)計(jì) 根據(jù)山藥收獲作業(yè)的要求 需要確定符合采收山藥裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)出特殊而且簡 單的機(jī)架 機(jī)架不僅要起到對螺旋鉆桿和送土器的支撐作用 而且還對螺旋鉆桿起到提升和下降 作用 如下圖 3 1 圖 3 1 收獲裝置機(jī)架 3 2 送土器的設(shè)計(jì) 送土器的設(shè)計(jì) 可以更好的將螺旋鉆桿松動(dòng)的土塊提升到溝的兩側(cè) 大大提升了山藥收獲裝 置的優(yōu)越性 送土器要橫跨山藥種植行 與機(jī)架連接 起到固定的作用 送土器通過皮帶輪與拖 拉機(jī)的皮帶輪相連 這樣拖拉機(jī)就能帶動(dòng)送土器工作了 如下圖 3 2 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 3 2 送土器 圖 3 3 山藥挖掘收獲機(jī)部分裝配圖 3 3 傳動(dòng)方案的確定 傳動(dòng)方案確定不僅要考慮輸入功率和輸出功率的轉(zhuǎn)換 還要考慮山藥收獲時(shí)的具體情況 比 如山藥種植行之間的距離基本能確定工作周之間的距離 然結(jié)合減速器的校核 一起確定工作軸 傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑 裝置選擇配備 24 匹 17 7 千瓦的拖拉機(jī) 裝置作業(yè)時(shí) 拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 2000r min 拖拉 機(jī)與收獲裝置采用錐齒輪傳動(dòng) 拖拉機(jī)傳動(dòng)軸通過兩個(gè)錐齒輪將動(dòng)力傳送到山藥收獲裝置的傳動(dòng) 軸上 傳動(dòng)軸通過齒輪將動(dòng)力傳送到螺旋鉆桿上 兩個(gè)螺旋鉆桿同速轉(zhuǎn)動(dòng) 通過考察 確定山藥 收獲裝置的開溝深度為 1000mm 開溝寬度為 400mm 開溝速度為 400 500m h 6 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要就是 根據(jù)拖拉機(jī)的輸出功率和輸出軸所需輸出功率 經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的 傳輸達(dá)到一個(gè)整機(jī)和諧工作的設(shè)計(jì)過程 即傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸的合理選擇 4 1 軸的初步設(shè)計(jì) 根據(jù)山藥收獲過程中 開溝軸的實(shí)際工作情況 工作過程中 軸的轉(zhuǎn)速為 200 300r h 左右 由此可以確定傳動(dòng)比的分配情況 7 總傳動(dòng)比及其分配 總傳動(dòng)比 4 1 102 gmni 根據(jù)山藥種植行的距離 可以進(jìn)行傳動(dòng)比的分配 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 10251 i 其中 為傳動(dòng)軸傳動(dòng)傳動(dòng)比 51 i 為工作軸傳動(dòng)比 2 裝置中各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 把傳動(dòng)軸定為 軸 工作軸定為 軸 min 405 211 rinm 222 裝置傳動(dòng)各軸功率計(jì)算 8 首先計(jì)算傳動(dòng)裝置的的總效率 903 7 960221 其中 為帶傳動(dòng)的效率 96 01 為圓柱齒輪之間傳動(dòng)效率 7 2 再來計(jì)算各軸的功率 kW9 16 0711 dp 4 2 483 9622 工作各軸功率 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩列表如下 表 4 1 各軸功率 軸號(hào) 功率 P kW 轉(zhuǎn)速 n r min 轉(zhuǎn)矩 T N m 16 99 16 48 400 200 405 15 786 92 按許用應(yīng)力估算軸的最小直徑 4 3 3minPCd 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取 C 112 軸 md07 394 16231 此軸有兩個(gè)鍵槽 需要加 7 取 5 軸 md74 820 4 1632 同樣有兩個(gè)鍵槽 加 7 取 d52 4 2 v 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1 確定 V 帶型號(hào)和帶輪直徑 工作情況系數(shù) KA 由查表確定 計(jì)算功率 4 4 kWpkdAc 237 1 選帶型號(hào) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 9 小帶輪直徑 由表得 mD30in1 大帶輪直徑 設(shè) mn 10 4 5 211 nD 大帶輪轉(zhuǎn)速 mn 1in 405 1823 0 2 rD 2 計(jì)算帶長 求 mD 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 4 6 mDm9021531 求 4 7 6023152 初取中心距 ma10 帶長 4 8 ma DLm08 256910292 基準(zhǔn)長度 查手冊 取 Ld250 3 求中心距和包角 中心距 4 9 m DLLamm39 65608 160 418022 小輪包角 4 10 9 1723 596018 12 aD 4 求帶根數(shù) 先求帶速 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 4 11 sm nD 7 150621 帶根數(shù) 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 10 kWP08 2 96a L kP350 4 12 7 29 06 35 082 La ckpz 取 z 3 4 3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 首先選擇齒輪的材料 11 小齒輪 40Cr 熱處理方式 調(diào)質(zhì)處理 2601 HB 大齒輪 45 熱處理方式 調(diào)質(zhì)處理 4 2 初步計(jì)算齒輪的參數(shù) 查機(jī)械手冊齒輪傳動(dòng)得 12 齒寬系數(shù) d 取 1 接觸疲勞極限 limH MPaH7201lim 59li 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 MPaH6487209 01lim1 4 13 H531 9 2li2dA 值 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 取 dA 82 估算 10 初步計(jì)算的小齒 4 14 mTdHd 5 104 25310 468213321 3 齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 精度等級(jí) 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 齒輪齒數(shù) Z 取 則401 z 4 15 804212 zi 模數(shù) m 4 16 54021 zdmt 使用系數(shù) AK 動(dòng)載荷系數(shù) v 查機(jī)械手冊 齒間載荷分配系數(shù) H 4 17 73 19 0 cos 22 bFK 齒向載荷分布系數(shù) H 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 4 18 46 1 610 61 07 13221 bCdbBAKH 載荷系數(shù) K 4 19 58 46 1723 51 HAK 彈性系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 EZ 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊H 重合度系數(shù) 查表因 1 25 1 取 故 4 20 7 0 1 1 34 Z 接觸應(yīng)力最小安全系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊minHS 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LN 4 21 hth180235 811 1064 60 Ltn 4 22 822 352 104 iNL 接觸壽命系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊NZ 許用接觸應(yīng)力 MPaSHN6905 127 min11 4 ZN07 8 in22 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 23 4 1 478 5 21610 458 27 06292 1HHEMPaubdKTZ 24 通過以上計(jì)算 結(jié)果表明 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度符合要求 故所選齒輪符合要求 可以使用 如果達(dá)不到要求 應(yīng)調(diào)整齒輪參數(shù)或改變齒輪材料 并再次進(jìn)行驗(yàn)算 4 確定傳動(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑 112286 7 35FF 15402dmZm 4 8 25 中心距 4 12 d 04 30ma 26 5 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 齒形系數(shù) FaY 4 634 10cos 25 3321 Zv 27 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得 28 6 21FaFaY 應(yīng)力修正系數(shù) SaY5 1 S75 12S 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 重合度系數(shù) 4 Y 70 14cos 63125 81 2 vVavZ 28 69 07 107 0 avY 螺旋角系數(shù) 1 取 4 75 012 5 0min Y 29 4 min91 024101 Y 30 齒間載荷分配系數(shù) 前面已求的 FK73 1 FHK 齒向載荷分布系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 13 4 4 1 8 0 5 2 61 FKhb 31 載荷系數(shù) K 47 13 25 1 FvAK 彎曲疲勞極限 由彎曲疲勞極限圖得limF MPaPaFF450 602lim1lim 考慮本題齒輪為雙向運(yùn)轉(zhuǎn) 可將其彎曲疲勞極限乘以系數(shù) 0 85 結(jié)果變?yōu)?aaFF 5 38 502lim1lim 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 彎曲最小安全系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得 14 minFS 彎曲壽命系數(shù) 由彎曲壽命系數(shù)圖得 NY 95 0 21 NY 尺寸系數(shù) 由尺寸系數(shù)表得 X 0 XY 許用彎曲應(yīng)力 F MPaSFXNF 2 36725 109 min11 4 YFXNF 38 in22 32 驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度 4 MPa YmbdKTSaFnF97 86 91 0658 13210 42111 33 MPaYSaFF 5 83 16279 81212 12286 7 35FF 經(jīng)以上計(jì)算 齒根彎曲強(qiáng)度符合要求 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 總 結(jié) 此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 長期以來 山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲 山藥的 根莖較長 深入地下 難以采收 如果收獲技術(shù)不夠成熟 根莖破損率就會(huì)很高 通過這次設(shè)計(jì) 發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無法實(shí)現(xiàn)的難題 1 裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來完 成后續(xù)的采收 2 在后續(xù)人力采收的工程中 比較容易損壞山藥的塊莖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出 簡單而且特殊的機(jī)架 在機(jī)架上安裝螺旋鉆桿進(jìn)行開溝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是作為我在大學(xué)學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié) 是對所學(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 這一過程對我的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立工作能力也是一 個(gè)培養(yǎng) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作總體來說 時(shí)間較長 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容也較充實(shí) 每個(gè)同學(xué)都有各自 重點(diǎn)深入的部分 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對山藥收獲機(jī)有了進(jìn)一步的了解 也對三維設(shè)計(jì)軟件 SolidWorks 可以 熟練地進(jìn)行軟件的操作 更重要的是學(xué)會(huì)了利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和過程 在設(shè)計(jì)過程中也曾遇到很多的問題 但通過查閱相關(guān)的書籍 手冊以及老師的精心指導(dǎo) 都 得到了解決 設(shè)計(jì)過程基本順利完成 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 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 在李傳峰老師的悉心指導(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)老師李傳峰 從設(shè)計(jì)的 選題 實(shí)施到撰寫 修改和定稿 李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 還有 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) 25 參考文獻(xiàn) 1 繆明 山藥機(jī)械化種植技術(shù)的研究與開發(fā) J 江蘇農(nóng)機(jī)化 2002 2 40 42 2 李壘 李善文 多功能山藥收獲機(jī) P 中國專利 201310650116 5 2013 12 06 3 倪凡喜 山藥收獲機(jī) P 中國專利 201220165331 7 2012 04 18 4 王茂成 山藥收獲種植兩用機(jī) P 中國專利 201110034816 2 2011 01 25 5 李善文 山藥收獲機(jī) P 中國專利 200510038969 9 2005 04 18 6 孫桓 陳作模 葛文杰 機(jī)械原理 M 北京 高等教育出版社 2006 5 51 53 7 劉鴻文 材料力學(xué) I 第五版 M 北京 高等教育出版社 2011 1 56 58 8 洪忠德 簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 上海 同濟(jì)大學(xué)出版社 2002 5 16 17 9 洪忠德 簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 上海 同濟(jì)大學(xué)出版社 2002 5 12 13 10 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 11 孫波 機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典 M 西安 西安電子科技大學(xué)出版社 2008 3 12 倪凡喜 山藥收獲機(jī) P 中國專利 201220165331 7 2012 04 18 14 16 13 孫桓 陳作模 葛文杰 機(jī)械原理 M 北京 高等教育出版社 2006 5 25 28 14 劉百合 劉保義 超低速拖拉機(jī)與開溝機(jī) J 農(nóng)業(yè)機(jī)械 2010 12 59 60