基于UG的棉花栽秧機的設(shè)計【三維UG】,三維UG,基于,UG,棉花,栽秧,設(shè)計,三維 湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 論文題目 基于UG的棉花栽秧機的設(shè)計 系 別 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師（簽名） ××× 完成時間 2015 年 月 摘要 本文主要對棉花栽秧機的起獲與覆土系統(tǒng)進行研究，并對該機挖掘與旋齒的主要部件和機構(gòu)進行系統(tǒng)地設(shè)計計算和理論探討。 棉花栽秧機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計：總體結(jié)構(gòu)分為傳動裝置，覆土裝置和挖掘裝置。傳動裝置由萬向聯(lián)軸器、鏈傳動傳動組成；覆土裝置通過連桿機構(gòu)擺動?xùn)艞l覆土篩實現(xiàn)棉花和土壤雜草的覆土；挖掘鏟由獨立鏟片、鏟片固定板和角度調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。 整機結(jié)構(gòu)主要由拖拉機、機架、挖掘、傳動、地輪構(gòu)成。由拖拉機產(chǎn)生動力通過減速器和帶輪將需要的動力傳遞到鏈輪上，鏈輪帶動鏈條，從而帶動覆土裝置運動，將挖出的棉花運送到收集箱，同時通過抖動輪的作用使得棉花和泥土雜草覆土。 本論文研究內(nèi)容摘要： (1)棉花栽秧機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2)棉花栽秧機工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4)對棉花栽秧機的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機架設(shè)計。 (5)對設(shè)計零件進行設(shè)計計算分析和校核。 (6)運用計算機輔助設(shè)計，對設(shè)計的零件進行三維建模。 (7)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計零件的零件圖。 關(guān)鍵詞： 棉花栽秧機；拖拉機；棉花；機械設(shè)計 Abstract This paper mainly researched potato harvester of the seized and separation system, discuss the calculation and theory of system design and the main part of the machine mining and tooth and mechanism.The overall structure of potato harvester design: the overall structure consists of driving device, separating device and a digging device. The driving device is composed of a universal coupling, chain transmission component; separation through the connecting rod mechanism of swing bar screen to achieve the separation of weeds in potato and soil; mining shovel shovel, shovel by independent film fixing plate and angle regulating mechanism. The structure is mainly composed of tractor retarder, jitter wheel, motor, rack, a digging shovel, transmission chain, wheel. The tractor to generate power through a speed reducer and a belt wheel will need power delivered to the chain wheel, chain wheel drives the chain, thus separating device movement, to carry out the potatoes into the collection box, at the same time by shaking wheel function caused the weeds of potato and soil separation. Abstract this thesis research: (1) the overall structure design of potato harvester. (2) analysis of potato harvester working performance. (3) the choice of motor. (4) on the transmission system, potato harvester executive components and frame design. (5) the design of components for the design calculation and check. (6) the use of computer aided design, 3D modeling on Design of parts. (7) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design. Key words: potato harvester, tractor, potato, mechanical design 目 錄 摘要 II Abstract III 第一章 基于UG的棉花栽秧機緒論 1 1.1 棉花栽秧機研究意義 1 1.2 棉花栽秧機研究內(nèi)容 2 1.3 棉花栽秧機研究方法 3 第二章 棉花栽秧機總體方案的設(shè)計 4 2.1棉花栽秧機整體布局的設(shè)計 4 2.2棉花栽秧機工作原理 4 2.3棉花栽秧機主要性能參數(shù) 5 第三章 棉花栽秧機傳動比的確定 6 第四章 棉花栽秧機機械傳動部分計算 6 4.1功率的計算 6 4.2傳動比 6 4.3鏈輪之間的鏈傳動設(shè)計 7 4.3.1 設(shè)計要求 7 4.3.2 設(shè)計過程 7 4.4 軸的設(shè)計 9 4.4.1鏈輪上力的計算 9 4.4.2材料 9 4.4.3計算軸的最小直徑 9 4.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 4.5軸的校核 10 4.6 鍵的校核 12 4.7 軸承的校核 13 第五章 棉花栽秧機主要部件的設(shè)計 15 5.1 挖掘部件的設(shè)計要求 15 5.2挖掘裝置的設(shè)計 15 5.2.1挖掘鏟的構(gòu)成 15 5.2.2挖掘鏟的設(shè)計 15 5.2.3鏟體總寬度 16 5.2.4鏟體總長度 19 5.3 覆土部件的設(shè)計 20 5.4 地輪和機架的設(shè)計 21 5.4.1 地輪的設(shè)計 21 5.4.2 機架部分的設(shè)計 21 第六章 三維圖的設(shè)計 22 結(jié)論 24 參考文獻 25 致謝 26 第一章 基于UG的棉花栽秧機緒論 本課題研究的意義、 內(nèi)容及方法： 1.1 棉花栽秧機研究意義 1)隨著人力成本的提高、大量農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移、我國城市化進程的加快、勞動力的的減少經(jīng)以及成本的提高等，因此棉花種植區(qū)急需機械化作業(yè)代替人工作業(yè)。甘肅是全國棉花的主要產(chǎn)區(qū)，但98%以上的棉花種植和收獲仍然采用人工挖掘或牧畜犁翻開溝點種和收獲等原始的生產(chǎn)方式進行作業(yè)，存在著勞動強度大，費時費工，損失率高，不便貯藏等缺點[5]，甘肅定西為國家級棉花之鄉(xiāng)，但其機械化水平僅為1%，大部分收獲完全靠人工作業(yè)方式，作業(yè)手段落后，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，有時在冬季封凍之前不能完成收獲作業(yè)，給棉花種植戶造成很大的經(jīng)濟損失。因此，棉花種植區(qū)急切需求能夠適應(yīng)種植區(qū)氣候、土壤、環(huán)境、作物等特點的棉花栽秧機械。 2)棉花機械化收獲是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。要發(fā)展棉花產(chǎn)業(yè)，首先應(yīng)實現(xiàn)棉花種植及收獲機械化，棉花種植及收獲機械化離不開性能優(yōu)良的收獲機械，因此研發(fā)適合我國農(nóng)藝種植要求的新機具，尤其是棉花栽秧機械，顯得尤為重要[6]。2005年8月省人民政府和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院簽訂了棉花產(chǎn)業(yè)科技合作協(xié)議，這標志著甘肅省棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁上新臺階。但甘肅棉花種植、中耕作業(yè)以及收獲機械化落后，機械化水平達不到1%的水平，嚴重制約著甘肅棉花產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。解決這些問題，把這一特色產(chǎn)業(yè)做大做強，就必須依靠科技，把先進的科學(xué)實用技術(shù)運用到棉花的育種、種植、加工等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，延長產(chǎn)業(yè)鏈、提高產(chǎn)品附加值，真正使科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，促進農(nóng)民增收得實惠、農(nóng)業(yè)發(fā)展有后勁。 3)當(dāng)前，棉花收獲多采用犁翻人撿，費工、費時，漏薯和傷薯現(xiàn)象嚴重，制約了農(nóng)民種植的積極性。棉花收獲的難題是棉花的掘出、集中、分撿(需回收2遍)，為了擴大棉花生產(chǎn)的規(guī)模，需走機械化發(fā)展的道路。我國雖然有十幾家棉花栽秧機的科研、生產(chǎn)單位，研制生產(chǎn)出了不同類型的棉花栽秧機械，但其明薯率低、傷薯率較高，勞動強度大，費時費力，輸送系統(tǒng)的工作性能直接影響著這些重要指標，因此，對輸送系統(tǒng)等部件進行機理研究具有現(xiàn)實意義。 4)提高覆土率，降低傷薯率以及勞動強度的重點是輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和輸送工作諸機理的研究，包括輸送性能與運動參數(shù)分析，參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。因此，在現(xiàn)有機型基礎(chǔ)上不斷攻關(guān)完善，對輸送系統(tǒng)的工作機理進行分析研究，對影響工作性能的運動和結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，以提高覆土率，減少傷薯率，降低勞動強度，具有現(xiàn)實應(yīng)用的意義。 5）我國棉花種植面積大幅攀升，這對我國棉花栽秧機械生產(chǎn)無疑是一個非常好的機遇，近幾年各個行業(yè)對棉花的需求不斷增加，隨著全國農(nóng)業(yè)機械化步伐的加快，棉花機械化生產(chǎn)的程度要求進一步提高，由此可以看出，棉花栽秧機械還存在巨大的發(fā)展空間。 6)棉花收獲是時間緊，耗工多的一項作業(yè)。由于棉花生長期僅80～90天，集中種植區(qū)多在我國北部，氣候寒冷，無霜期短，如收獲過早，生長期不夠，干物質(zhì)積累少，影響產(chǎn)量和質(zhì)量，如收獲過晚，易遇霜凍，造成更大損失。而目前棉花收獲主要靠人畜力，效率低，使收獲期拖長，造成減產(chǎn)，嚴重制約棉花生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展和效益的發(fā)揮。因此，穩(wěn)定、擴大棉花種植而積，提高單位面積產(chǎn)量，促進生產(chǎn)發(fā)展，必須采用機械化收獲。 1.2 棉花栽秧機研究內(nèi)容 針對國內(nèi)外棉花栽秧機械的主要問題，研制出一種挖掘、覆土、輸送、集裝等為一體的聯(lián)合作業(yè)機械，該機采用了新型的覆土裝置進行土薯覆土，完成覆土后可將通過輸送裝置輸送到機械尾部，然后是覆蓋在土壤的表面。本文主要對4TU-2型棉花栽秧機的起獲與覆土系統(tǒng)進行研究，并對該機挖掘與旋齒的主要部件和機構(gòu)進行系統(tǒng)地設(shè)計計算和理論探討。國內(nèi)外關(guān)于谷物聯(lián)合收獲機械輸送系統(tǒng)的研究比較成熟，但是關(guān)于棉花栽秧機械中的覆土系統(tǒng)的精確理論分析和計算還比較欠缺。因此，針對以上問題，必須在挖掘與覆土工作性能方面有所突破，使其達到功耗小，適應(yīng)性強、效率高、耐用性強，在滿足損傷率和丟失率等農(nóng)業(yè)要求的前提下，降低勞動強度，達到機械化收獲的目的。其主要內(nèi)容概括如下： 1)在滿足棉花收獲農(nóng)藝條件的前提下，研究并確定該機挖掘與覆土系統(tǒng)各機構(gòu)的主要參數(shù)。 2)研究并確定挖掘與覆土各組成部分的結(jié)構(gòu)，并對其進行理論分析，使其結(jié)構(gòu)、性能達到最佳。 3)棉花柔性輸送系統(tǒng)的研究。在輸送過程中極易傷害表皮，對儲存極為不利，因此需在輸送過程中研究應(yīng)用新結(jié)構(gòu)、新材料，避免在輸送過程中損傷棉花。 4) 用AUTO-CAD畫出各個組成部分的零件圖紙。 1.3 棉花栽秧機研究方法 1)通過到我省棉花種植地進行實地考察，查閱大量的文獻資料，吸收并借鑒國內(nèi)外棉花栽秧機械及其它收獲機械輸送系統(tǒng)的成功之處，研究并確定棉花栽秧機起獲與覆土輸送系統(tǒng)的主要參數(shù)。 2) 對主要機構(gòu)進行設(shè)計，并分析確定主要參數(shù)。 3）運用CAD軟件對主要機構(gòu)進行二維繪圖 4）主要技術(shù)路線如下： 文獻檢索 調(diào)研 綜合分析 提出預(yù)設(shè)計方案 確定主要參數(shù) 繪制圖樣 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 改進 完善設(shè)計 26 第二章 棉花栽秧機總體方案的設(shè)計 拉機產(chǎn)生動力通過減速器和帶輪將所需要的動力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動鏈條從而帶動覆土裝置運動，將從挖掘鏟部挖出的棉花向機器后方運送，同時由于有抖動輪的作用，使得棉花在輸送的過程中實現(xiàn)棉花與土的覆土，而達到了覆土的目的。最后棉花落入收集箱中。 2.1棉花栽秧機整體布局的設(shè)計 本任務(wù)設(shè)計的棉花挖掘機與80-100馬力的拖拉機配套作業(yè)，掛接方式為后懸掛，作業(yè)時需對行。該機主要由懸掛機架、轉(zhuǎn)動輸送篩、挖掘鏟及鏟架、切土圓盤刀、傳動機構(gòu)、擺動篩等機構(gòu)組成。鏟架通過螺栓安裝在懸掛機架的側(cè)板上，在鏟架上安裝有挖掘鏟。在機架上焊有2點懸掛的地方，與拖拉機的懸掛機構(gòu)相連。在機架中部安裝有傳動機構(gòu)，它由傳動箱、一對錐齒輪和傳動軸組成。傳動機構(gòu)通過傳動軸與拖拉機的動力輸出軸連接，拖拉機的動力傳動到轉(zhuǎn)動輸送篩和擺動覆土篩上，使轉(zhuǎn)動輸送篩轉(zhuǎn)動，將挖掘出的棉花輸送到擺動篩上達到覆土效果。轉(zhuǎn)動輸送篩的主動軸的轉(zhuǎn)動作用由鏈條帶動，從而使轉(zhuǎn)動篩達到轉(zhuǎn)動的效果。傳動機構(gòu)末端上有一偏心輪，偏心輪使與其相連的連桿一端作回轉(zhuǎn)運動，在連桿另一端帶動擺動篩使其擺動，使棉花和土壤達到覆土的效果。 其傳動圖如圖4： 圖4 傳動圖 1、萬向聯(lián)軸2、鏈輪 3、減速器 4、動力輸出軸 5、輸送鏈驅(qū)動軸 6、抖動輪軸 2.2棉花栽秧機工作原理 拖拉機通過懸掛機構(gòu)牽引棉花栽秧機前進，拖拉機的動力輸出軸與收獲機的機傳動機構(gòu)通過傳動軸相連接， 圖1 移栽機機構(gòu)圖 （1）拖拉機后輪 （2）缽苗架 （3.地輪 （4）座位 （5）鏈輪43 （6）鏈輪17 （7）鏈輪17 （8）鏈輪17 （9）開溝器 （10）吊杯 （11）覆土板 （12）鎮(zhèn)壓輪 工作原理： 工作時，由拖拉機后輪（1）驅(qū)動，帶動后面的機構(gòu)前行，同時，地輪（3）在驅(qū)動力的作用下轉(zhuǎn)動，帶動和地輪（3）同軸的鏈輪，然后此鏈輪帶動鏈輪43（5）轉(zhuǎn)動，同鏈輪43同軸的鏈輪15被迫轉(zhuǎn)動，繼而將力傳給鏈輪17（6），于是放有棉花缽苗的吊杯（10）在鏈輪（6），鏈輪（7）和鏈輪（8）的共同作用下轉(zhuǎn)動。當(dāng)?shù)竭_圖示位置時，吊杯在強制力的作用下打開，將缽苗放入由開溝器（9）開出的溝內(nèi)，隨后在覆土器（11）的作用下缽苗被固定，然后在鎮(zhèn)壓輪（12）的作用下，缽苗被牢牢壓實，完成栽植工作。 為使結(jié)構(gòu)簡單，在工作過程中，由坐在座位（4）上的人將放在缽苗架（2）上的缽苗放到吊杯里面。根據(jù)拖拉機的速度和鏈條的長度，將吊杯設(shè)計成共六個均勻分布在鏈條上。 2.3棉花栽秧機主要性能參數(shù) 棉花主要性能參數(shù)見表1所示： 表1 棉花主要性能參數(shù) 作業(yè)行數(shù) 1行 、2行 掛接方式 懸掛式 配套動力 80-100馬力輪式拖拉機 行距 60——100 cm（可調(diào)） 株距 35cm 送苗方式 人工送苗 第三章 棉花栽秧機傳動比的確定 該多功能棉花栽秧機的配套動力為80-100馬力的拖拉機， 80-100馬力=59-73.5KKW 拖拉機其輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min，通過一級鏈條傳動， 第四章 棉花栽秧機機械傳動部分計算 4.1功率的計算 1、輸入功率的計算 選擇拖拉機型選擇功率80馬力（功率為59KW）的柴油機。 2、 傳動效率 查《機械設(shè)計手冊》得： 減速器的損失：=0.97 鏈傳動的損失：=0.96 滾動軸承：= 軸系效率：=0.98 由以上算出的總的傳動效率： ==0.83 所以鏈輪的輸出功率為 4.2傳動比 根據(jù)傳動比的一般分配原則，我們應(yīng)該使各級傳動的承載能力接近相等，考慮到在騎乘棉花栽秧機時一般分配的傳動比為2.5左右，為了適應(yīng)和習(xí)慣在陸地上的運動習(xí)慣及降低生產(chǎn)成本，我們這里就優(yōu)先選用鏈傳動比為2.5的傳動比。 4.3鏈輪之間的鏈傳動設(shè)計 4.3.1 設(shè)計要求 確定鏈條型號、鏈節(jié)數(shù)、排數(shù)、鏈輪齒數(shù)、、鏈輪結(jié)構(gòu)、材料、幾何尺寸、中心距、壓軸力、潤滑方式、張緊裝置 已知設(shè)計條件：低速平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，傳動2.5。 鏈輪材料的選擇 鏈輪的材料應(yīng)當(dāng)能夠滿足強度和耐磨性的要求。在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中，鏈輪可采用中碳鋼制造；中速、中載時，采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC;高速、重載、連續(xù)工作時的傳動，采用低碳鋼、低碳合金鋼表面滲碳淬火（如用15、20Cr、12CrNi3等鋼淬硬至55HRC～60HRC）或中碳鋼、中碳合金鋼表面淬火。 本多功能棉花栽秧機為中速、中載，所以采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC。 4.3.2 設(shè)計過程 （1）選擇鏈輪齒數(shù)、 在17-114之間選取齒數(shù)。 （2）計算當(dāng)量的單排鏈的計算功率 根據(jù)鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動的功率修正為當(dāng)量的單排計算功率 ，查《機械設(shè)計》表9-6得 ，查《機械設(shè)計》圖9-13得 ，由于是單排鏈，所以 故 （3）確定鏈條型號和節(jié)距 鏈條型號根據(jù)當(dāng)量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪轉(zhuǎn)速由《機械設(shè)計》圖9-11得到。然后由《機械設(shè)計》表9-1確定鏈條節(jié)距p 。 確定鏈條型號為：08A 確定鏈條節(jié)距為：12.7 （4）計算鏈節(jié)距和中心距 初選中心距，按下式計算鏈節(jié)數(shù) 將圓整為偶數(shù) 鏈傳動的最大中心距為： 式中，為中心距計算系數(shù)，查《機械設(shè)計》表9-7得=0.24907 （5）計算鏈速，確定潤滑方式 根據(jù)鏈速V，查《機械設(shè)計》圖9-14得，潤滑方式為定期人工潤滑 （6）計算鏈傳動在軸上的壓軸力 有效圓周力N 壓軸力==1.10x59.49=65.439 N （7）設(shè)計總結(jié) 鏈輪 大鏈輪 小鏈輪 齒數(shù) 45 18 分度圓直徑() 181.43 73.41 齒頂圓直徑() 186 80.00 齒根圓直徑() 173.51 65.49 分度圓弦齒高() 3.00 4.00 齒側(cè)凸緣直徑() <164.25 <58.71 節(jié)距() 12.7 軸間距() 623.148 鏈長() 1270 鏈節(jié)數(shù)() 130 鏈速() 0.57 鏈號 08A 4.4 軸的設(shè)計 4.4.1鏈輪上力的計算 轉(zhuǎn)矩=9550000=9550000x48.15/150=1950110N.mm 4.4.2材料 可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 4.4.3計算軸的最小直徑 查《機械設(shè)計》表15-3可取=120， 由于軸的直徑小于100mm，且由2個鍵槽，故將軸徑增加15%，即 d=x(1+0.15)=7.066x1.05=8.1259 mm 將軸徑圓整為標準直徑，取d=10 mm 4.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、軸的外形結(jié)構(gòu) 2、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度。 （1）、根據(jù)內(nèi)徑可得d67=30 mm，根據(jù)的寬度可得出L67=20 mm，右側(cè)采用軸肩定為，取d78=38 mm，L78=11 mm。 （2）、初選深溝球軸承D6204，其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根據(jù)裝配關(guān)系取L45=L910=15 mm 。 （3）、5處為一定位軸肩，故取d56=d89=25 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計算得L56=L89=383 mm 。 （4）、3處為一定位軸肩，故取d23=d910=16 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計算得L23=L910=33 mm。 （5）、1處為軸的最小直徑d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過查《機械設(shè)計手冊》的螺母厚度m=5 mm，由于采用雙螺母預(yù)緊，故取L12=L1213=19 mm。 （6）、4處為一定位軸肩，所以取d34=d1011=18 mm，根據(jù)裝配關(guān)系計算得出，L34=L1011=40 mm。 至此已經(jīng)確定了軸的各段長度和直徑。 4.5軸的校核 需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通?？沈炈銈鲃虞S中點處撓度（誤差<%3）. 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進行鍵側(cè)擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數(shù)疊加，不在同一平面上進行向量疊加。 (2) 鏈輪上作用力的大小 壓軸力 則 求垂直面上軸承的支反力畫主要截面彎矩圖 垂直面受力圖 見圖（b）主要截面彎矩圖 見圖（c） (3)求水平面上軸承的支反力，畫主要截面彎矩圖 水平面受力圖 見圖（d）主要截面彎矩圖 見圖（e） (40截面D處垂直面，水平面合成彎矩 彎矩圖見圖（f） 通過受力分析， 最大撓度： 查【1】表3-12許用撓度； 。 4.6 鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得 可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為： 4.7 軸承的校核 ⑴、軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進行校核。 ②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 ∴ 受力 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為: 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有： ⑤軸承的壽命計算:所以按軸承的受力大小計算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 第五章 棉花栽秧機主要部件的設(shè)計 5.1 挖掘部件的設(shè)計要求 挖掘部分的作用是把土壤一起挖起，并把和土壤輸送到覆土篩上。對挖掘部件的要求如下： a 在盡量少挖取土壤的情況下挖凈； b 挖掘深度穩(wěn)定不損傷，并可根據(jù)需要進行調(diào)整； c 挖掘鏟應(yīng)有較強的碎土能力，對粘重土壤保證土垡能順利通過，以便為覆土中的土壤提供有利條件； d 要求挖掘部件的牽引阻力小，刃口的耐磨性好。 為滿足上述要求，采用了組合式挖掘部件。這種挖掘部件由三角平面多鏟、鏟架和切土圓盤刀組成。挖掘鏟與鏟架通過螺釘連接，鏟架固定在機架上。切土圓盤刀安裝高度可調(diào)節(jié)。 棉花挖掘鏟的主要功用在于掘出并將輸送給抖動覆土裝置，且盡量減少進入機具的泥土量和能量消耗，同時還要防止挖掘鏟纏草和奎土，要在不同的上壤條件和濕度下，圓滿的完成這一任務(wù)或與挖掘鏟有關(guān)的各項任務(wù)是非常困難的，因此對挖掘鏟的要求是: (1)將所有挖出，保證挖凈; (2)進入機器的土壤量應(yīng)盡可能少; (3)盡可能使土壤松碎并順利地將掘起物輸送到抖動覆土裝置; (4)在克服各種阻力時使消耗能量最少，防止纏草和雍上。 為了滿足以上要求，該機選用了組合式挖掘鏟，主要由二階平面鏟、鏟架組成。 5.2挖掘裝置的設(shè)計 5.2.1挖掘鏟的構(gòu)成 挖掘鏟由獨立鏟片、鏟片固定板和角度調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。鏟尖角度設(shè)計為鈍角，這樣可以減小鏟前的入土深度，從而降低無效挖掘深度的動力消耗。挖掘鏟鏟尖的形狀采用“w”型，前進阻力較小，入土性能好。 5.2.2挖掘鏟的設(shè)計 挖掘鏟的任務(wù)是以帶最少的泥土挖掘、撿拾塊莖，并盡可能使土壤松碎，把掘起物送到它后面的覆土裝置上，并要求在克服各種阻力時消耗的能量最少。要在不同的土壤條件和濕度下，圓滿地完成這一任務(wù)或與它有關(guān)的各項任務(wù)是非常困難的。 圖 挖掘鏟受力特性 組合式挖掘鏟的鏟面由二階平面鏟組成，挖掘鏟剛性地固定在鏟架上，各鏟之間留有滑草間隙。 5.2.3鏟體總寬度 挖掘鏟的寬度首先要適應(yīng)分布寬度，保證挖凈，同時盡可能少的從行間挖掘起過多土壤，因此在設(shè)計中要考慮棉花在田間生長的分布寬度及其行距，同時還要考慮收獲機前進時，挖掘鏟偏離的集結(jié)幅度，根據(jù)棉花栽培學(xué)和實際調(diào)查提供的數(shù)據(jù)表明，我國大部分棉花品種結(jié)薯集中，行距50一70cm，壟寬40一50cm，分布的平均寬度為30~40cm，因該機挖掘行數(shù)為2行，綜合考慮以上因素，確定鏟體總寬度為B=120cm(單鏟寬度為60cm)。 鏟刃夾角 選擇挖掘鏟刃夾角的值時，必須考慮雜草和莖稈都能滑離鏟刃，使莖稈滑離刃口的受力如所示，它必須滿足下列不等式: 式中 —莖稈作用于鏟刃的摩擦力(N) —作用于鏟刃的法向壓力(N) —莖稈對鋼的摩擦系數(shù)，=tg 從圖中得到下列不等式: —作用于鏟刃的阻力(N) 鏟刃張角的大小必須使莖稈和雜草能夠沿刃口滑移，角過大，莖稈和雜草不能被切斷，會引起鏟前堵塞;但角減小時，要達到同樣的挖掘?qū)挾?，則必須增加鏟的長度，這樣就會增大工作阻力。因此，在土壤濕度大或雜草多的條件下作業(yè)，其角應(yīng)取小些，據(jù)試驗表明，挖掘鏟的鏟刃張角在80--120范圍內(nèi)較適宜，當(dāng)角大于120后，莖稈和雜草不易與鏟刃形成滑移現(xiàn)象，因而容易引起堵塞，摩擦角=40--42 (摩擦系數(shù)為0.85一0.9)，如果莖稈和雜草能夠滑移鏟刃，土壤一定能夠滑移鏟刃，因為土壤與鋼的摩擦角小于莖稈與鋼的摩擦角，因此該挖掘鏟鏟刃夾角=96。 鏟面傾角 鏟面傾角Q和挖掘鏟的長度L可由圖3.1求出，根據(jù)受力圖分析可得方程式: P—挖掘鏟移動時掘起物所需的力(N); G—鏟面上掘起物的重力(N); F—土壤對鏟的摩擦力(N); N—挖掘鏟對土壤的反作用力(N); p—土壤對挖掘鏟的摩擦系數(shù)，土壤對鋼的摩擦系數(shù)為:0.577一0.721， p=tan，摩擦角=30--36 將三式聯(lián)立可求得: 挖掘鏟的工作阻力不僅是由掘起的土壤沿著挖掘鏟面移動而產(chǎn)生的，而且也是由切割土壤而造成的。鏟刃切割土壤所需要的力: 鏟體受到總阻力可以用下面的關(guān)系式來表達: 其中: K—挖掘壟溝的比阻系數(shù)()，見表2-1 A—鏟起來壟臺的橫截面積() 表 棉花挖掘鏟挖掘薯壟時的比阻系數(shù) 挖掘比阻系數(shù)數(shù) 土壤性質(zhì)質(zhì) 比阻最小值(N/時) 比阻最大值(N/擴) 輕質(zhì)土壤 1600000 2000000 中等輕質(zhì)土壤 2000000 2400000 中等堅實土壤 2400000 3000000 據(jù)資料介紹，當(dāng)鏟面上掘起物橫斷面積A為0.041一0.052，在輕質(zhì)土壤里=150，摩擦角=36。時，沿挖掘鏟鏟面移動土壤層重量G為314--405N，移動阻力P為394~500N，挖掘切割力為650一930N，則挖掘總阻力R的大小為:1044--1430N，在較困難的情況下，R值可以等于甚至超過3150N。取挖掘深度h為15~18cm，鏟面傾角a=15。，摩擦角=36。時，計算鏟的總阻力為1930--2218N，根據(jù)以上分析，4UT一2型棉花挖掘機挖掘鏟工作總阻力不會超過6500N。 如果大于式(2一6)中的值，掘起物就會擁在挖掘鏟上并會帶著棉花從旁邊散落，在此種情況下應(yīng)在挖掘鏟兩側(cè)裝上適當(dāng)?shù)膿醢寤蚋男蜑椴坌午P。實際上，角隨挖掘鏟需要提升物的高度h和對松碎土壤的要求而定，h的大小因鏟后適用的覆土裝置種類而異。一般角增大，利于碎土，但阻力增加，當(dāng)=25時，中等堅實土壤就會出現(xiàn)相當(dāng)大的奎土。因而當(dāng)h保持不變而角減小的情況下，挖掘鏟的長度勢必會加長，這樣同樣也會引起阻力的增加，由此可見，角值越大，挖掘鏟的總長度就越短。 該棉花栽秧機配套牽引力選40.5一50KW拖拉機，因工作速度越大，生產(chǎn)率理論上應(yīng)該是越高，但是由于挖掘阻力隨工作速度的增加而增大，造成上壤的破碎不徹底，影響土薯覆土;工作速度太低，生產(chǎn)率太低，影響棉花的適時收獲，從而工作速度應(yīng)當(dāng)有一個合適的范圍。根據(jù)圖2-1，因C點的位置距離溝底稍大于挖掘深度(14一20cm)，綜合以上因素取該棉花栽秧機鏟面傾角=170, =20。，在二階平面鏟的折彎點B處，掘起物下層土壤被折彎，有利于碎土作用。 5.2.4鏟體總長度 挖掘鏟鏟體長度與鏟面傾角a的關(guān)系，因C點的位置距離溝底稍大于挖掘深度h(14~20cm)，一階平面段長度、二階平面段長度，其總長度L與傾角的關(guān)系式如下: 根據(jù)公式及參考同類挖掘鏟的長度，取L=40cm。 保證挖進的土壤和棉花不會從兩邊滑落，需在挖掘鏟的兩側(cè)加設(shè)擋板，擋板為平行四邊形，焊接在機架上。 挖掘鏟的鏟片是多片鏟的變形，鏟片與鏟片之間留有間隙，這帶來很多優(yōu)點。 （1）一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，達到減少阻力的目的。 （2）另一方面是減輕了機器前部的重量，防止鏟尖下陷。 多片鏟在工作時發(fā)生局部磨損時，更換方便維修成本低。一般單株塊莖在土壤中的分布寬度為400mm，塊莖分布的深度一般為在地表下120-200mm之間。 為了保證鏟刃的自動清理功能，鏟刃的傾斜角度可由受力確定，使土壤在鏟刃上的滑切力能克服摩擦力，即： 式中： 為作用于鏟刃上的阻力。 為鏟刃上的正壓力。 為鏟刃上的滑切力。 為鏟刃與土壤之間的摩擦力，且，為摩擦角。 代入得： 一般土壤對鋼的摩擦角為，取，所以。 若鏟片數(shù)量為5個，單個鏟片寬度為100mm，長度為250mm，鏟刃傾斜角度，鏟面傾角為，鏟間間隙為25mm。 為了保證挖掘鏟挖進的土壤和塊莖不會從兩側(cè)滑落，因此需要在挖掘鏟的兩側(cè)加設(shè)擋板，擋板為平行四邊形，焊接在機架上。 其結(jié)構(gòu)如圖 挖掘鏟主要參數(shù)見表2： 表2 挖掘鏟主要參數(shù) 鏟的傾角α 23° 鏟的寬度B 130 mm 邊鏟寬度B 165 mm 總鏟寬度B 1800 mm 三角平面鏟個數(shù) 11個（包括邊鏟2個） 鏟間隙 27 mm 鏟的長度L 340 mm 鏟刃斜角γ 55° 5.3 覆土部件的設(shè)計 而抖動器的抖動和拋起性能，除了受其本身的幾何形狀影響外，主要取決于其速度。也就是說，線速度是覆土輸送器設(shè)計的主要參數(shù)。通過對覆土輸送器和抖動器的運動學(xué)和動力學(xué)分析，來闡述覆土輸送器與抖動器的運動學(xué)關(guān)系，并分析抖動器的抖動和拋起性能，為覆土輸送器線速度的確定提供理論依據(jù)。 在選定輸送器的線速度時，必須考慮它的類型、長度、運動特性（加速度）及由這些因素造成的棉花的損傷問題。輸送器的壽命、尺寸及機器的重量都與它的速度有關(guān)。覆土輸送器的線速度和作用在其上的加速度越高，它的尺寸就可以越小，但它對棉花的損傷也就會越大，耐用性會降低。輸送器的長度關(guān)系到棉花覆土和整機的尺寸，因此它必須適當(dāng)。 覆土輸送器在工作時，其線速度應(yīng)略大于機器的前進速度，以保證掘起物往后傳送的正常進行。試驗表明：當(dāng)線速度高于2m/s，土壤含水量大于等于20%時，覆土能力下降。若機器的前進速度為，覆土傳送器的線速度為，則有： ，的取值一般為0.8～2.5 機器工作時的速度為1.2m/s，覆土輸送器的速度為1.3/s，所以算出的為1.08。在0.8到2.5的范圍之內(nèi)，所以該參數(shù)的確定符合要求。 5.4 地輪和機架的設(shè)計 5.4.1 地輪的設(shè)計 地輪的作用主要是在機器行走過程中的平衡支撐作用。為了克服收獲機收獲時挖掘鏟前部較大的阻力，設(shè)計的地輪應(yīng)當(dāng)有較好的通過性，且能夠保證在凹凸不平的地表情況下準確控制挖掘深度。地輪材料可以選擇鑄鐵，結(jié)構(gòu)采用腹板式。在機架上設(shè)置不同的安裝位置，可根據(jù)種植情況調(diào)節(jié)深度。 5.4.2 機架部分的設(shè)計 收獲機組的入土性能、挖掘深度穩(wěn)定性能、機組牽引性能、運輸通過性能及對地表的適應(yīng)性能等主要工作性能都收多功能棉花栽秧機懸掛裝置的影響。本設(shè)計采用三點懸掛式機構(gòu)，由拖拉機后置三點懸掛和收獲機懸掛架機構(gòu)成一個空間機構(gòu)，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個四連桿機構(gòu)。這兩個四連桿機構(gòu)具有各自的瞬心，挖掘工作時，在各種作用力及相對瞬心的力矩作用下，將產(chǎn)生繞這兩個瞬心的轉(zhuǎn)動趨勢轉(zhuǎn)動，以保持平衡。懸掛架及機架部分大部分采用矩形管，這樣即可以減輕質(zhì)量、降低成本，而且還能夠滿足結(jié)構(gòu)的剛度和強度的要求。 第六章 三維圖的設(shè)計 本次三維圖是由UG版本制圖。以下是部分零件圖和總裝配圖效果： 結(jié)論 經(jīng)過幾個月的努力，并且在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下完成了此次的畢業(yè)設(shè)計，從最開始查找各種關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計的資料到確定總體方案，機械傳動部件的選型，最后到撰寫說明書，這是一個學(xué)習(xí)的過程，更是一個實踐的過程。在大學(xué)四年當(dāng)中，我接觸和吸收了大量機械知識，通過此次的畢業(yè)設(shè)計設(shè)計，讓我能有機會把學(xué)到的理論知識用到實踐中。在今后的學(xué)習(xí)生活中，這次畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷將起到重要幫助作用，通過設(shè)計使我更加接近生產(chǎn)實際，鍛煉了將理論運用于實際的分析和解決實際問題的能力，鞏固、加深了有關(guān)機械設(shè)計方面的知識。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我對機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的擬定有了一定的認識，機械傳動部件的選用原則，機械傳動部件設(shè)計計算方案的原理等方面都有了一定的認識。此次設(shè)計，我認為最重要的事情就是讓我明白了，無論做什么事情，要想做好，必須態(tài)度端正；要善于學(xué)習(xí)，時刻學(xué)習(xí)；做事要嚴謹、認真，細致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。 參考文獻 [1]丁玉蘭《人機工程學(xué)第三版》 北京理工出版社, 2005 [2] 鄒慧君主編《機械原理》 北京高等教育出版社1999 [3] 申永勝主編《機械原理教程》 北京、清華大學(xué)出版社1999 [4] 張偉社主編《機械原理》 西北工業(yè)大學(xué)出版社2001 [5] 鄒慧君主編《機械原理課程設(shè)計手冊》 高等教育出版社1998 [6] 趙松年主編《現(xiàn)代機械創(chuàng)新產(chǎn)品分析與設(shè)計》 2000 [7] 楊家軍主編《機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計》 華中理工大學(xué)出版社2000 [8] 張春林主編《機械創(chuàng)新設(shè)計》 機械工業(yè)出版社1999 [9] 機械設(shè)計手冊編委會《機械設(shè)計手冊新版2，3卷》 機械工業(yè)出版社，2004 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本次畢業(yè)設(shè)計涉及的全部內(nèi)容是在指導(dǎo)老師XX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設(shè)計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認真負責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。讓我從這次設(shè)計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認真負責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。