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梧 州 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 論文題目 小型馬鈴薯收獲機(jī) 系 別 電子信息工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)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(shí)間 2013 年 5 月 摘要 本文主要對4TU-2型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)的起獲與分離系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對該機(jī)挖掘與旋齒的主要部件和機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地設(shè)計(jì)計(jì)算和理論探討。 馬鈴薯收獲機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：總體結(jié)構(gòu)分為傳動裝置，分離裝置和挖掘裝置。傳動裝置由萬向聯(lián)軸器、鏈傳動傳動組成；分離裝置通過連桿機(jī)構(gòu)擺動?xùn)艞l分離篩實(shí)現(xiàn)馬鈴薯和土壤雜草的分離；挖掘鏟由獨(dú)立鏟片、鏟片固定板和角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。 整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由拖拉機(jī)減速器、抖動輪、電動機(jī)、機(jī)架、挖掘鏟、傳動鏈、地輪構(gòu)成。由拖拉機(jī)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，從而帶動分離裝置運(yùn)動，將挖出的馬鈴薯運(yùn)送到收集箱，同時(shí)通過抖動輪的作用使得馬鈴薯和泥土雜草分離。 本論文研究內(nèi)容摘要： (1)馬鈴薯收獲機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (2)馬鈴薯收獲機(jī)工作性能分析。 (3)電動機(jī)的選擇。 (4)對馬鈴薯收獲機(jī)的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)。 (5)對設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。 (6)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，對設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行三維建模。 (7)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。 關(guān)鍵詞： 馬鈴薯收獲機(jī)；拖拉機(jī)；馬鈴薯；機(jī)械設(shè)計(jì) The Design of Potato Harvester Abstract This paper mainly researched the 4TU-2 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 緒論 1 1.1 課題研究意義 1 1.2 研究內(nèi)容 2 1.3 研究方法 3 第二章 馬鈴薯收獲機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 4 2.1整體布局的設(shè)計(jì) 4 2.2工作原理 5 2.3主要性能參數(shù) 5 第三章 傳動比的確定與減速器的選擇 6 3.1傳動比的確定 6 3.2減速器的選擇 6 第四章 機(jī)械傳動部分計(jì)算 8 4.1功率的計(jì)算 8 4.2傳動比 8 4.3鏈輪之間的鏈傳動設(shè)計(jì) 9 4.3.1 設(shè)計(jì)要求 9 4.3.2 設(shè)計(jì)過程 9 4.4 軸的設(shè)計(jì) 11 4.4.1鏈輪上力的計(jì)算 11 4.4.2材料 12 4.4.3計(jì)算軸的最小直徑 12 4.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 4.5軸的校核 13 4.6 鍵的校核 14 4.7 軸承的校核 15 第五章 主要部件的設(shè)計(jì) 17 5.1 挖掘部件的設(shè)計(jì) 17 5.2 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 17 5.3挖掘裝置的設(shè)計(jì) 18 5.3.1挖掘鏟的構(gòu)成 18 5.3.2挖掘鏟的設(shè)計(jì) 18 5.4 分離部件的設(shè)計(jì) 19 5.5 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì) 20 5.5.1 地輪的設(shè)計(jì) 20 5.5.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì) 20 第六章 三維圖的設(shè)計(jì) 21 結(jié)論 30 參考文獻(xiàn) 31 致謝 32 第一章 緒論 本課題研究的意義、 內(nèi)容及方法： 1.1 課題研究意義 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(jìn)程的8加快、勞動力的的減少經(jīng)以及成本的提高等，因此馬鈴薯種植區(qū)急需機(jī)械化作業(yè)代替人工作業(yè)。甘肅是全國馬鈴薯的主要產(chǎn)區(qū)，但98%以上的馬鈴薯種植和收獲仍然采用人工挖掘或牧畜犁翻開溝點(diǎn)種和收獲等原始的生產(chǎn)方式進(jìn)行作業(yè)，存在著勞動強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，損失率高，不便貯藏等缺點(diǎn)[5]，甘肅定西為國家級馬鈴薯之鄉(xiāng)，但其機(jī)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(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，有時(shí)在冬季封凍之前不能完成收獲作業(yè)，給馬鈴薯種植戶造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，馬鈴薯種植區(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(diǎn)的馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)械。 2)馬鈴薯機(jī)械化收獲是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。要發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè)，首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)馬鈴薯種植及收獲機(jī)械化，馬鈴薯種植及收獲機(jī)械化離不開性能優(yōu)良的收獲機(jī)械，因此研發(fā)適合我國農(nóng)藝種植要求的新機(jī)具，尤其是馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)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)院簽訂了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)科技合作協(xié)議，這標(biāo)志著甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁上新臺階。但甘肅馬鈴薯種植、中耕作業(yè)以及收獲機(jī)械化落后，機(jī)械化水平達(dá)不到1%的水平，嚴(yán)重制約著甘肅馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。解決這些問題，把這一特色產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，就必須依靠科技，把先進(jìn)的科學(xué)實(shí)用技術(shù)運(yùn)用到馬鈴薯的育種、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(shí)生產(chǎn)力，促進(jìn)農(nóng)民增收得實(shí)惠、農(nóng)業(yè)發(fā)展有后勁。 3)當(dāng)前，馬鈴薯收獲多采用犁翻人撿，費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，漏薯和傷薯現(xiàn)象嚴(yán)重，制約了農(nóng)民種植的積極性。馬鈴薯收獲的難題是馬鈴薯的掘出、集中、分撿(需回收2遍)，為了擴(kuò)大馬鈴薯生產(chǎn)的規(guī)模，需走機(jī)械化發(fā)展的道路。我國雖然有十幾家馬鈴薯收獲機(jī)的科研、生產(chǎn)單位，研制生產(chǎn)出了不同類型的馬鈴薯收獲機(jī)械，但其明薯率低、傷薯率較高，勞動強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，輸送系統(tǒng)的工作性能直接影響著這些重要指標(biāo)，因此，對輸送系統(tǒng)等部件進(jìn)行機(jī)理研究具有現(xiàn)實(shí)意義。 4)提高分離率，降低傷薯率以及勞動強(qiáng)度的重點(diǎn)是輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和輸送工作諸機(jī)理的研究，包括輸送性能與運(yùn)動參數(shù)分析，參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，在現(xiàn)有機(jī)型基礎(chǔ)上不斷攻關(guān)完善，對輸送系統(tǒng)的工作機(jī)理進(jìn)行分析研究，對影響工作性能的運(yùn)動和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以提高分離率，減少傷薯率，降低勞動強(qiáng)度，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的意義。 5）我國馬鈴薯種植面積大幅攀升，這對我國馬鈴薯收獲機(jī)械生產(chǎn)無疑是一個非常好的機(jī)遇，近幾年各個行業(yè)對馬鈴薯的需求不斷增加，隨著全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化步伐的加快，馬鈴薯機(jī)械化生產(chǎn)的程度要求進(jìn)一步提高，由此可以看出，馬鈴薯收獲機(jī)械還存在巨大的發(fā)展空間。 6)馬鈴薯收獲是時(shí)間緊，耗工多的一項(xiàng)作業(yè)。由于馬鈴薯生長期僅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。而目前馬鈴薯收獲主要靠人畜力，效率低，使收獲期拖長，造成減產(chǎn)，嚴(yán)重制約馬鈴薯生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展和效益的發(fā)揮。因此，穩(wěn)定、擴(kuò)大馬鈴薯種植而積，提高單位面積產(chǎn)量，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，必須采用機(jī)械化收獲。 1.2 研究內(nèi)容 針對國內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)械的主要問題，研制出一種挖掘、分離、輸送、集裝等為一體的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，該機(jī)采用了新型的分離裝置進(jìn)行土薯分離，完成分離后可將薯塊通過輸送裝置輸送到機(jī)械尾部，然后是薯塊覆蓋在土壤的表面。本文主要對4TU-2型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)的起獲與分離系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對該機(jī)挖掘與旋齒的主要部件和機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地設(shè)計(jì)計(jì)算和理論探討。國內(nèi)外關(guān)于谷物聯(lián)合收獲機(jī)械輸送系統(tǒng)的研究比較成熟，但是關(guān)于馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)械中的分離系統(tǒng)的精確理論分析和計(jì)算還比較欠缺。因此，針對以上問題，必須在薯塊挖掘與分離工作性能方面有所突破，使其達(dá)到功耗小，適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、耐用性強(qiáng)，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(qiáng)度，達(dá)到機(jī)械化收獲的目的。其主要內(nèi)容概括如下： 1)在滿足馬鈴薯收獲農(nóng)藝條件的前提下，研究并確定該機(jī)挖掘與分離系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)。 2)研究并確定挖掘與分離各組成部分的結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行理論分析，使其結(jié)構(gòu)、性能達(dá)到最佳。 3)馬鈴薯柔性輸送系統(tǒng)的研究。薯塊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，避免在薯塊輸送過程中損傷馬鈴薯。 4) 用AUTO-CAD畫出各個組成部分的零件圖紙。 1.3 研究方法 1)通過到我省馬鈴薯種植地進(jìn)行實(shí)地考察，查閱大量的文獻(xiàn)資料，吸收并借鑒國內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)械及其它收獲機(jī)械輸送系統(tǒng)的成功之處，研究并確定馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)起獲與分離輸送系統(tǒng)的主要參數(shù)。 2) 對起獲與分離主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析確定主要參數(shù)。 3）運(yùn)用CAD軟件對主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行二維繪圖 4）主要技術(shù)路線如下： 文獻(xiàn)檢索 調(diào)研 綜合分析 提出預(yù)設(shè)計(jì)方案 確定主要參數(shù) 繪制圖樣 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 改進(jìn) 完善設(shè)計(jì) 30 第二章 馬鈴薯收獲機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 拉機(jī)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分離裝置運(yùn)動，將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動輪的作用，使得馬鈴薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)馬鈴薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后馬鈴薯落入收集箱中。 2.1整體布局的設(shè)計(jì) 本任務(wù)設(shè)計(jì)的馬鈴薯挖掘機(jī)與80-100馬力的拖拉機(jī)配套作業(yè)，掛接方式為后懸掛，作業(yè)時(shí)需對行。該機(jī)主要由懸掛機(jī)架、轉(zhuǎn)動輸送篩、挖掘鏟及鏟架、切土圓盤刀、傳動機(jī)構(gòu)、擺動篩等機(jī)構(gòu)組成。鏟架通過螺栓安裝在懸掛機(jī)架的側(cè)板上，在鏟架上安裝有挖掘鏟。在機(jī)架上焊有2點(diǎn)懸掛的地方，與拖拉機(jī)的懸掛機(jī)構(gòu)相連。在機(jī)架中部安裝有傳動機(jī)構(gòu)，它由傳動箱、一對錐齒輪和傳動軸組成。傳動機(jī)構(gòu)通過傳動軸與拖拉機(jī)的動力輸出軸連接，拖拉機(jī)的動力傳動到轉(zhuǎn)動輸送篩和擺動分離篩上，使轉(zhuǎn)動輸送篩轉(zhuǎn)動，將挖掘出的馬鈴薯輸送到擺動篩上達(dá)到分離效果。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(dá)到轉(zhuǎn)動的效果。傳動機(jī)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(yùn)動，在連桿另一端帶動擺動篩使其擺動，使馬鈴薯和土壤達(dá)到分離的效果。 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工作原理 拖拉機(jī)通過懸掛機(jī)構(gòu)牽引馬鈴薯收獲機(jī)前進(jìn)，拖拉機(jī)的動力輸出軸與收獲機(jī)的機(jī)傳動機(jī)構(gòu)通過傳動軸相連接，在拖拉機(jī)啟動后，結(jié)合動力輸出軸使其轉(zhuǎn)動，并通過傳動機(jī)構(gòu)傳送動力，使轉(zhuǎn)動輸送篩轉(zhuǎn)動、擺動篩轉(zhuǎn)動擺動；在拖拉機(jī)前進(jìn)過程中，挖掘鏟挖出土垡，土垡沿挖掘鏟傳到轉(zhuǎn)動輸送篩上進(jìn)行初次分離，然后由傳動篩輸送到擺動分離篩上再次分離，在擺動篩的擺動作用下薯塊和泥土分離，并將薯塊成條狀鋪放在挖掘機(jī)的后面，以便撿拾。 本機(jī)主要由V帶、減速器、抖動輪、機(jī)架、挖掘鏟、傳動鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機(jī)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分離裝置運(yùn)動，將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動輪的作用，使得馬鈴薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)馬鈴薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后馬鈴薯落入收集箱中。 2.3主要性能參數(shù) 馬鈴薯主要性能參數(shù)見表1所示： 表1 馬鈴薯主要性能參數(shù) 作業(yè)寬度 1700 mm 作業(yè)行數(shù) 2 行 作業(yè)深度 150 mm 配套動力（拖拉機(jī)） 80-100 馬力 第三章 傳動比的確定與減速器的選擇 3.1傳動比的確定 該多功能馬鈴薯收獲機(jī)的配套動力為80-100馬力的拖拉機(jī)， 80-100馬力=59-73.5KKW 拖拉機(jī)其輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min，通過一級減速器和鏈條傳動， 設(shè)其總的傳動比 減速器的傳動比。鏈條的傳動比 3.2減速器的選擇 由于其傳動比為2，所以可以從市場上選擇傳動比為2的減速器，其型號為ZDY，ZDZ100型圓柱齒輪減速器。 第四章 機(jī)械傳動部分計(jì)算 4.1功率的計(jì)算 1、輸入功率的計(jì)算 選擇拖拉機(jī)型選擇功率80馬力（功率為59KW）的柴油機(jī)。 2、 傳動效率 查《機(jī)械設(shè)計(jì)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，考慮到在騎乘馬鈴薯收獲機(jī)時(shí)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(yùn)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(jì) 4.3.1 設(shè)計(jì)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(jì)條件：低速平穩(wěn)運(yùn)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(qiáng)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(shí)，采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC;高速、重載、連續(xù)工作時(shí)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。 本多功能馬鈴薯收獲機(jī)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(jì)過程 （1）選擇鏈輪齒數(shù)、 在17-114之間選取齒數(shù)。 （2）計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)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(jì)算功率 ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-6得 ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jì)算功率和主動鏈輪轉(zhuǎn)速由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-11得到。然后由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jì)算鏈節(jié)距和中心距 初選中心距，按下式計(jì)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(jì)算系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-7得=0.24907 （5）計(jì)算鏈速，確定潤滑方式 根據(jù)鏈速V，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-14得，潤滑方式為定期人工潤滑 （6）計(jì)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(jì)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(jì) 4.4.1鏈輪上力的計(jì)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(jì)算軸的最小直徑 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3可取=120， 由于軸的直徑小于100mm，且由3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(biāo)準(zhǔn)直徑，取d=10 mm 4.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)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(yàn)算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)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(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）. 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)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(jì)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(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。 ：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(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)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(fù)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(jì)要求，應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)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(yùn)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(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)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 主要部件的設(shè)計(jì) 5.1 挖掘部件的設(shè)計(jì) 挖掘部分的作用是把薯塊和土壤一起挖起，并把薯塊和土壤輸送到分離篩上。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薯塊； b 挖掘深度穩(wěn)定不損傷薯塊，并可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整； c 挖掘鏟應(yīng)有較強(qiáng)的碎土能力，對粘重土壤保證土垡能順利通過，以便為分離薯塊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(jī)架上。切土圓盤刀安裝高度可調(diào)節(jié)。 5.2 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 挖掘鏟是挖掘機(jī)的主要部件，而挖掘鏟的參數(shù)的選擇是馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。 主要依據(jù)是薯塊的分布寬度、結(jié)薯深度和薯塊成簇性等生長狀況（圖1）, 以及土壤土質(zhì)和根系的抓土程度。 按收獲農(nóng)藝相關(guān)指標(biāo)——挖凈率、傷薯率、明薯率等, 對挖掘鏟的設(shè)計(jì)要求是: a 將所有薯塊掘起, 保證挖凈且不鏟薯。 b 能流暢地將掘起物送往分離裝置。 c 盡早漏土, 減小挖掘阻力, 避免機(jī)前壅土,且減小篩分部件負(fù)荷, 提高整機(jī)收獲的明薯率。 固定式三角平面多鏟是挖掘機(jī)的主要工作部件之一，結(jié)構(gòu)比振動式挖掘鏟和主動圓盤挖掘部件結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，不需要動力傳動。其缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生壅土現(xiàn)象。 壅土現(xiàn)象產(chǎn)生的原因： a 土壤板結(jié)，有大土塊、大石塊和雜草纏繞； b 懸掛連接尺寸不正確，挖掘鏟工作傾角過大或過小； c 挖掘深度和前進(jìn)速度超過設(shè)計(jì)值。 但在土壤條件好的情況下，正確使用挖掘機(jī)是可以避免和減少壅土現(xiàn)象發(fā)生的。因此，固定式三角平面多鏟在國內(nèi)外仍得到廣泛應(yīng)用。 5.3挖掘裝置的設(shè)計(jì) 5.3.1挖掘鏟的構(gòu)成 挖掘鏟由獨(dú)立鏟片、鏟片固定板和角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。鏟尖角度設(shè)計(jì)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(jìn)阻力較小，入土性能好。 5.3.2挖掘鏟的設(shè)計(jì) 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(diǎn)。 （1）一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，達(dá)到減少阻力的目的。 （2）另一方面是減輕了機(jī)器前部的重量，防止鏟尖下陷。 多片鏟在工作時(shí)發(fā)生局部磨損時(shí)，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(jìn)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(jī)架上。 其結(jié)構(gòu)如圖 圖14 挖掘鏟 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° 挖掘阻力受土壤類型、挖掘深度、鏟的形狀和鏟的傾角等影響很大，因此該機(jī)采用三角平面多鏟，由11個三角平面鏟組成，各單鏟之間留有27mm的間隙，間隙過大，易漏掉馬鈴薯，間隙過小會增大挖掘阻力。 5.4 分離部件的設(shè)計(jì) 配置在挖掘鏟后面的分離部件在工作時(shí)承受的負(fù)荷大，其單位寬度的喂入量達(dá)100～150kg/s.m，且要求分離掉的土壤達(dá)70%～80%。該部件工作可靠，對薯塊的損傷小，并在分離的同時(shí)把剩余部分向后輸送，以便進(jìn)行下一步的清選和分離。 作業(yè)時(shí)為了防止石塊卡在挖掘鏟和轉(zhuǎn)動輸送篩之間，避免轉(zhuǎn)動輸送篩喂入口堵塞，在挖掘鏟和轉(zhuǎn)動輸送篩之間設(shè)計(jì)了防石裝置。被分離物料的成份主要有土壤、薯塊、莖秧、雜草等。根系土壤交織粘合在一起，要想在較小的結(jié)構(gòu)尺寸下提高分離明薯率，亦是設(shè)計(jì)難題之一。 本設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)動輸送篩和擺動篩組合式分離裝置，轉(zhuǎn)動輸送篩為有效分離面積較大的桿式鏈組成，它相當(dāng)于柵格式閉合回轉(zhuǎn)篩。在輸送篩上輸送邊的中部設(shè)有偏心抖動輪，起到邊輸送邊抖動掉土壤的效果。擺動篩連接在輸送鏈的后部, 垂直機(jī)器前進(jìn)方向振擺, 完成二次篩分和向機(jī)后鋪放薯塊的作用。 轉(zhuǎn)動輸送篩分離裝置（運(yùn)動簡圖見圖7）具有較強(qiáng)的分離性能，并且在傾角達(dá)30°時(shí)仍有良好的輸送能力，結(jié)構(gòu)簡單，但是金屬用量較大，金屬鏈磨損較快。 輸送篩是由桿條和連接這些桿條的平膠帶、被動式抖動輪、側(cè)壁、架子等部分組成。桿條是由直徑為10mm的圓鋼，按一定間距固定在兩條帶子上組成。在輸送篩上工作面的桿條下，設(shè)置有隨動型的抖動輪，抖動輪直接與輸送篩的升運(yùn)鏈工作面的桿條相接，由升運(yùn)鏈桿條帶動，其轉(zhuǎn)動的圓周速度與輸送篩的工作速度相同，橢圓形抖動器的長半徑和短半徑之差使輸送篩工作面的運(yùn)動方向發(fā)生瞬時(shí)的周期性變化，從而抖動輸送篩上的掘起物。 5.5 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì) 5.5.1 地輪的設(shè)計(jì) 地輪的作用主要是在機(jī)器行走過程中的平衡支撐作用。為了克服收獲機(jī)收獲時(shí)挖掘鏟前部較大的阻力，設(shè)計(jì)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(zhǔn)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(jī)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。 5.5.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì) 收獲機(jī)組的入土性能、挖掘深度穩(wěn)定性能、機(jī)組牽引性能、運(yùn)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馬鈴薯收獲機(jī)懸掛裝置的影響。本設(shè)計(jì)采用三點(diǎn)懸掛式機(jī)構(gòu)，由拖拉機(jī)后置三點(diǎn)懸掛和收獲機(jī)懸掛架機(jī)構(gòu)成一個空間機(jī)構(gòu)，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個四連桿機(jī)構(gòu)。這兩個四連桿機(jī)構(gòu)具有各自的瞬心，挖掘工作時(shí)，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(jī)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(qiáng)度的要求。 第六章 三維圖的設(shè)計(jì) 本次三維圖是由PROE5.0版本制圖。以下是部分零件圖和總裝配圖效果： 圖6-1 支架 圖6-2 螺栓 圖6-3軸承座 圖6-4 三角板 圖6-5 壓板 圖6-6 鏈條 圖6-7 撥動盤 圖6-8 連桿 圖6-9 叉形支架 圖6-10 側(cè)板 圖6-11 圓形壓板 圖6-12 支撐桿 圖6-13 支撐架 圖6-13 鏈輪 圖6-14 減速箱 圖6-15 總裝配圖 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(jì)，從最開始查找各種關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的資料到確定總體方案，機(jī)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(shí)踐的過程。在大學(xué)四年當(dāng)中，我接觸和吸收了大量機(jī)械知識，通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，讓我能有機(jī)會把學(xué)到的理論知識用到實(shí)踐中。在今后的學(xué)習(xí)生活中，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷將起到重要幫助作用，通過設(shè)計(jì)使我更加接近生產(chǎn)實(shí)際，鍛煉了將理論運(yùn)用于實(shí)際的分析和解決實(shí)際問題的能力，鞏固、加深了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的擬定有了一定的認(rèn)識，機(jī)械傳動部件的選用原則，機(jī)械傳動部件設(shè)計(jì)計(jì)算方案的原理等方面都有了一定的認(rèn)識。此次設(shè)計(jì)，我認(rèn)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(shí)刻學(xué)習(xí)；做事要嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真，細(xì)致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。 參考文獻(xiàn) [1]丁玉蘭《人機(jī)工程學(xué)第三版》 北京理工出版社, 2005 [2] 鄒慧君主編《機(jī)械原理》 北京高等教育出版社1999 [3] 申永勝主編《機(jī)械原理教程》 北京、清華大學(xué)出版社1999 [4] 張偉社主編《機(jī)械原理》 西北工業(yè)大學(xué)出版社2001 [5] 鄒慧君主編《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊》 高等教育出版社1998 [6] 趙松年主編《現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新產(chǎn)品分析與設(shè)計(jì)》 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通過本次設(shè)計(jì)我可以更加系統(tǒng)的了解方面的知識；能夠加強(qiáng)馬鈴薯收獲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；能夠加強(qiáng)馬鈴薯收獲機(jī)功能部件的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算；能夠加強(qiáng)馬鈴薯收獲機(jī)的方法和理論；能夠檢驗(yàn)自己能否將三年學(xué)習(xí)的理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用；能夠培養(yǎng)自己自學(xué)和與人合作的能力。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)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(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)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(jì)方法。在此，謹(jǐn)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(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)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(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)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(jì)方法。在此，謹(jǐn)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。