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塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1.緒論 1.1本課題研究的背景、目的和意義 大棗，又名紅棗。自古以來就被列為“五果”(桃、李、梅、杏、棗)之一，歷史悠久。大棗最突出的特點(diǎn)是維生素含量高。在國外的一項(xiàng)臨床研究提示：連續(xù)吃大棗的病人，健康恢復(fù)比單純吃維生素藥劑快3倍以上。因此，大棗有“天然維生素丸”的美譽(yù)。 大棗能提高人體免疫力，并可抑制癌細(xì)胞。藥理研究發(fā)現(xiàn)，紅棗能促進(jìn)白細(xì)胞的生成，降低血清膽固醇、提高血清白蛋白，保護(hù)肝臟。紅棗中還含有抑制癌細(xì)胞，甚至可使癌細(xì)胞向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。 ?? 經(jīng)常食用鮮棗的人很少患膽結(jié)石。這是因?yàn)轷r棗中豐富的維生素C，使體內(nèi)多余的膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼?。膽固醇少了，結(jié)石形成的概率也就隨之減少。 ?? 大棗中富含鈣和鐵，它們對防治骨質(zhì)疏松和貧血有重要作用。中老年人更年期經(jīng)常會有骨質(zhì)疏松，正在生長發(fā)育高峰的青少年和女性容易發(fā)生貧血，大棗對他們會有十分理想的食療作用，其效果通常是藥物不能比擬的。對病后體虛的人也有良好的滋補(bǔ)作用。 ?? 棗所含的蘆丁，是一種使血管軟化，從而使血壓降低的物質(zhì)，對高血壓病有防治功效。 ?? 大棗還可以抗過敏、除腥臭怪味、寧心安神、益智健腦、增強(qiáng)食欲。 棗樹在我國的分布很廣，一般來講，小氣侯冬季最低氣溫不低于-32℃，就可栽培植棗。棗樹在我國大面積經(jīng)濟(jì)栽培主要在山東、河北、河南、山西、陜西五省的黃河流域，近年來安徽、甘肅、湖南、湖北發(fā)展很快。紅棗為溫帶作物，適應(yīng)性強(qiáng)，營養(yǎng)豐富，富含鐵元素和維生素。紅棗素有“鐵桿莊稼”之稱，具有耐旱、耐澇的特性，是發(fā)展節(jié)水型林果業(yè)的首選良種。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特色農(nóng)業(yè)的建立，紅棗種植成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一條新的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，紅棗產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出區(qū)域化布局、規(guī)?；l(fā)展、多種栽培模式盡顯其效的新格局。各地根據(jù)自己的情況確立了不同的棗樹種植面積，為農(nóng)民增加了經(jīng)濟(jì)收入。隨著紅棗的種植面積的增加，紅棗的機(jī)械化作業(yè)在紅棗栽培中的重要性逐漸凸顯。依據(jù)最近幾年林果業(yè)發(fā)展的態(tài)式分析，果樹種植每年以10%的速度遞增，由于林果業(yè)的快速發(fā)展，各地已形成了較大的種植規(guī)模, 每到夏季剪枝時需要投入大量的勞動力來完成剪枝工作。矮化密植紅棗剪枝機(jī)的研究，就是針對紅棗剪枝的要求進(jìn)行設(shè)計的。紅棗的機(jī)械化剪枝，大大提高了剪枝的工作效率，降低了作業(yè)成本，同時又減小了剪枝過程的機(jī)械損傷，保證了剪枝質(zhì)量，對紅棗業(yè)的規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 國外對果樹機(jī)械化剪枝技術(shù)的研究較多，機(jī)械剪枝在美國、西班牙、俄羅斯、意大利、英國、德國、丹麥、匈牙利等國家的果園應(yīng)用較為普遍。他們采用的機(jī)械主要有：氣動剪枝機(jī)，電動剪枝機(jī)，油鋸等。但是，針對棗樹的修剪機(jī)械比較少。 國內(nèi)對果樹機(jī)械化剪枝技術(shù)的研究也比較多，但也是在近幾年才大量出現(xiàn)的。目前我國果園管理的果樹修剪環(huán)節(jié),工作繁重、勞動強(qiáng)度大,工作模式長期停留在手工模式上,制約了現(xiàn)代果品產(chǎn)業(yè)規(guī)?；蜕a(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展。只有很少的果農(nóng)愿意嘗試機(jī)械剪枝，原因在于剪枝機(jī)的高額成本，因此設(shè)計一種輕便小巧，動力強(qiáng)勁，成本低廉的棗樹剪枝機(jī)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1.3剪枝機(jī)方案的確定 .1氣動剪枝機(jī) .2液壓助力剪 .3小型圓鋸片剪 .4電動剪 剪枝機(jī)設(shè)計總體方案按以下原則和要求確定： .1造價低廉 .2結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)修理 .3修剪效率高 .4剪枝機(jī)械損傷小 綜合比較以上方案，選擇小型圓鋸片剪。 2.設(shè)計方案的選擇 經(jīng)過多次的討論和研究，確定矮化密植紅棗剪枝機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括動力機(jī)構(gòu)、動力傳送系統(tǒng)、控制機(jī)構(gòu)以及刀頭裝置等。 2.1總裝圖設(shè)計： 圖2-1剪枝機(jī)總裝圖 1.油箱2.油箱端蓋3.手柄4.汽油機(jī)箱體5.離合器6.螺釘7.背帶8.卡夾9.開關(guān)10.握柄 11.傳動軟管12.小錐齒輪13.齒輪箱14.軸承15.擋板16.擋圈17.大錐齒輪18.鋸片19.傳動軸 3.矮化密植紅棗剪枝機(jī)計算 3.1設(shè)計要求 剪枝機(jī)由背負(fù)部分、傳動軟管總成、操作桿、刀頭4部分構(gòu)成，其整機(jī)質(zhì)量只有7.2kg，一個普通農(nóng)村婦女完全可以兩肩背負(fù)操作。 1) 背負(fù)部分主要由汽油機(jī)、背帶組成。其動力采用日本“三菱”二沖程風(fēng)冷汽油發(fā)動機(jī)、該發(fā)動機(jī)具有功率大、油耗低、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，發(fā)動機(jī)排量為33.6cc。 2) 傳動軟管總成主要由傳動軟軸、手把、傳動管、防震塊組成，長度為1200mm，其作用是將動力傳遞給旋轉(zhuǎn)鋸片。采用軟管傳動便于操作者任意角度、高度操作。 3) 操作桿由操作桿接頭、握把、發(fā)動機(jī)開關(guān)、安全護(hù)蓋等組成。 4) 刀頭由齒輪箱、鋸片、擋板組成。 5) 機(jī)械性能穩(wěn)定，故障少。其可靠性、安全性良好，無機(jī)械故障。 3.2外形尺寸的確定 機(jī)具箱外形尺寸：長×寬×高=330×300×302mm 燃油箱的容積：0.8L 鋸片尺寸：110*2.2*20*30T 3.3確定傳動比 選擇鏈輪齒數(shù)Z1、Z2 汽油機(jī)速=7000r/min,刀片速=3800r/min,傳動比 取 3.4齒輪的設(shè)計參數(shù) 這里的齒輪箱主要是一對圓錐直齒輪，目的是為了改變傳遞動力的方向。 (1)選用直齒錐齒輪傳動； (2）選用8級精度； (3)材料選擇，小齒輪材料為Q235-A(熱軋)，硬度為280HBS,大齒輪材料為Q235-A(熱軋) (4)選小齒輪齒數(shù)Z1=20,大齒輪齒數(shù)Z2=38. (5)幾何尺寸計算 U=1.85，查手冊得取 初定小錐輪大端分度圓直徑 查機(jī)械設(shè)計書表14-23,K取1.5， 小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩 所以小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩為1.62N.m 取 所以取小錐齒輪分度圓直徑d1=26,大錐齒輪分度圓直徑d2=48(d2=26×1.85=48) 有U=1.85,可知cot=tan=1.85， 所以分錐角=27°43’，分錐角=62°17’ 頂錐角=29°23’, =63°34’.根錐角=26°14’, =60°24’. 取1.25 圖3-1 齒輪箱的部裝圖 4.各個軸的設(shè)計 根據(jù)動力輸出及配合、設(shè)計和安裝的要求，為了適應(yīng)較強(qiáng)的工作場合，軸采用剛度和強(qiáng)度較好，而且抗疲勞強(qiáng)度較高的Q235-A材料，采用熱軋?zhí)幚怼? 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 4.1計算各軸的輸入功率 為汽油機(jī)的額定功率 為小錐齒輪軸的功率 為大錐齒輪軸的功率 為工作機(jī)主軸的功率 4.2計算各軸的轉(zhuǎn)矩 為拖拉機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 為小錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩 為大錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩 為工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩 4.3小錐齒輪軸的設(shè)計 求作用在小錐齒輪及大錐齒輪上的力 圓周力 軸向力 徑向力 初步確定軸的最小直徑 小錐齒輪軸的最小直徑顯然是要安裝離合器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑d與離合器的孔相適應(yīng)，故需同時選取離合器型號。經(jīng)選得離合器的直徑D=8mm.從而確定小錐齒輪軸的最小直徑=8mm 小錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖4-1小錐齒輪軸 圖4-2小錐齒輪軸的載荷分析圖（a） 圖4-2小錐齒輪軸的載荷分析圖（b） 圖4-2小錐齒輪軸的載荷分析圖（c） 圖4-2小錐齒輪軸的載荷分析圖（d） 圖4-2小錐齒輪軸的載荷分析圖（e） 圖4-2小錐齒輪軸的載荷分析圖（f） 軸的校核 （1）垂直面的支承反力（圖d） （2）水平面的支承反力（圖b） （3）繪垂直面的彎矩圖（圖e） （4）繪水平面的彎矩圖（圖c） （5）求合成彎矩（圖f） （6）該軸所受扭矩為 T=270000N.mm （7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即危險截面D的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)以上數(shù)據(jù)，并取α=0.6，軸的計算應(yīng)力 前已選定軸的材料為Q235-A,熱軋?zhí)幚?，由文獻(xiàn)查得。因此<，故安全。 4.4大錐齒輪軸的設(shè)計 初步確定軸的最小直徑 大錐齒輪軸的最小直徑要與刀片孔的直徑配合，為了使所選的軸的直徑與孔相適應(yīng)，故擇大錐齒輪軸的最小直徑=12mm 大錐齒輪軸的設(shè)計 圖4-3大錐齒輪軸 圖4-4大錐齒輪軸的載荷分析圖(a) ( ) 圖4-4大錐齒輪軸的載荷分析圖（b) 圖4-4大錐齒輪軸的載荷分析圖（c) 圖4-4大錐齒輪軸的載荷分析圖（d) 圖4-4大錐齒輪軸的載荷分析圖（e) 圖4-4大錐齒輪軸的載荷分析圖（f) 軸的校核 （1）垂直面的支承反力（圖d） （2）水平面的支承反力（圖b） （3）繪垂直面的彎矩圖（圖e） （4）繪水平面的彎矩圖（圖c） （5）求合成彎矩（圖f） （6）該軸所受扭矩為 T=475200 （7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即危險截面C的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)以上數(shù)據(jù)，并取α=0.6，軸的計算應(yīng)力 前已選定軸的材料為Q235-A,熱軋?zhí)幚恚晌墨I(xiàn)查得。因此<，故安全。 5.其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計 5.1離合器 圖表6-1離合器工作示意圖 1電磁線圈2.銜鐵3.復(fù)位彈簧4.離合塊 離合器是控制刀片的運(yùn)作，即通過離合器控制傳動軸制動。本設(shè)計采用電磁式離合器，當(dāng)交流電經(jīng)接觸環(huán)導(dǎo)入電磁線圈1后，產(chǎn)生磁通量使線圈吸引銜鐵2，于是銜鐵2將兩組離合塊4、壓緊，離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當(dāng)電流切斷時，依靠復(fù)位彈簧3將銜鐵推開，離合器處于分離狀態(tài)。電磁式離合器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱，動作迅速，沒有不平衡的軸向力。 5.2鋸片 圖6-2一鋸片圖 鋸片尺寸：110*2.2*20*30T 5.3擋板 擋板是用于保護(hù)鋸片的，使鋸片處于安全狀態(tài)能有效的工作。 圖6-3擋板示意圖 結(jié) 論 大學(xué)四年的生活就要結(jié)束，在即將步入社會走向工作崗位之前，我們經(jīng)過了緊張而忙碌的一個多月的畢業(yè)設(shè)計。萬事開頭難，我從最初的迷茫到最后的豁然開朗。在最初我無從下手不知道該怎么入手，在老師及同學(xué)的幫助下一步步把這次設(shè)計做完。 在本次設(shè)計中，是運(yùn)用了我們大學(xué)所學(xué)習(xí)的所有專業(yè)科及基礎(chǔ)知識的綜合，這是對我們所學(xué)習(xí)的知識的回顧，本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單， 整機(jī)穩(wěn)定性好，且經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有較高的推廣使用價值。 致 謝 畢業(yè)設(shè)計是重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)過的機(jī)械、數(shù)學(xué)、材料、物理、計算機(jī)等知識進(jìn)行的學(xué)以致用，是理論聯(lián)系實(shí)踐，提高自己綜合能力的好機(jī)會，同時也是對自己的一次大的總結(jié)。 感謝母校給予我們這次畢業(yè)設(shè)計的機(jī)會，對我們畢業(yè)后走上工作崗位起到了很大的幫助和促進(jìn)作用。在這次設(shè)計過程當(dāng)中，馬少輝老師給我們耐心地解答各種難題，給我們的設(shè)計提供了大量的資料，并為我們的設(shè)計創(chuàng)造了一個良好的環(huán)境?？梢哉f，指導(dǎo)老師讓我們養(yǎng)成了獨(dú)立思考、積極探索的能力。同時，我也得到了同組同學(xué)的幫助。通過這次的設(shè)計對我來說起到很大的幫助，使得自己所學(xué)的知識了得到了一次綜合，鍛煉很大。 本次實(shí)習(xí)還使我從中學(xué)到了相互協(xié)作和不斷進(jìn)取的精神，知道了獨(dú)立思考和創(chuàng)新是我們以后工作的一個重要條件，在今后的工作中，要鍛煉自己這方面的能力，使自己養(yǎng)成良好的設(shè)計理念。 在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的過程中，指導(dǎo)老師給了熱情、細(xì)心、耐心的指導(dǎo)與幫助。在此，我感謝在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計中給予了幫助和支持的老師與同學(xué)。祝他們在工作和學(xué)習(xí)中一切順利，事業(yè)興隆！ 最后，我再說一聲：謝謝你們！ 參考文獻(xiàn) 【1】 單輝祖.材料力學(xué)（第二版）.高等教育出版社. 【2】 吳宗澤.機(jī)械課程設(shè)計手冊.高等教育出版社. 【3】 濮良貴,紀(jì)名剛主編.《機(jī)械設(shè)計》第六版:高等教育出版社,2001. 【4】 張會玲，張濤依.小型桑樹伐條剪枝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)選擇，2006（7） 【5】 高燕秋，林石 無料圓鋸片的初步研究【期刊論文】-林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2002（11） 【6】 王偉，唐傳茵，張宏，馬少輝，杜志高 移動式綠籬修剪機(jī)設(shè)計【期刊論文】-農(nóng)機(jī)化研究2010（6） 【7】 張會玲 小型桑樹伐條剪枝機(jī)的設(shè)計與試驗(yàn)研究，2004 【8】 文勝 介紹幾種果園修剪機(jī)械【期刊論文】-農(nóng)業(yè)知識，2009（11） 【9】 背負(fù)式可調(diào)高枝修剪機(jī)的研制- 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) - 2003, 29(1) 【10】 小型系列模糊采茶修剪機(jī)- 農(nóng)機(jī)具之友 - 2003(2) 13