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畢業(yè)論文題目
學(xué)校代碼：10410
序 號(hào)：20050406
本 科 畢 業(yè) 論 文
題目： 大白菜收獲機(jī)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)
——輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工 學(xué) 院
姓 名： 郭 雪 連
學(xué) 號(hào)： 20050406
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)： 機(jī)制051
指導(dǎo)教師： 肖麗萍
二OO九年 五 月
- 20 -
大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
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)器人將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍。該文在分析大白菜收獲機(jī)工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從大白菜的采摘、轉(zhuǎn)運(yùn)、打包等方面進(jìn)行分析。其中主要對(duì)輸送部分做了詳細(xì)的說明。該大白菜收獲機(jī)適用于家用收割大白菜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。
該大白菜收獲機(jī)的輸送部分采用帶式輸送，而張緊裝置作為帶式輸送機(jī)構(gòu)中不可缺少的重要組成部分，對(duì)帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。本文首先介紹了張緊裝置的作用、類型，且設(shè)計(jì)了張緊裝置的總體方案，對(duì)其主要零部件的設(shè)計(jì)和選型進(jìn)行了說明。所設(shè)計(jì)的張緊裝置使用螺桿作為張緊執(zhí)行元件，具有張緊力可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、控制方便、安全性能好等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：大白菜、收獲機(jī)、帶式輸送、張緊裝置、螺桿
Designing Of Transporting Mechanism
For Cabbage Harvest Machinery
Farm machinery robot is to become the capital ship of the agriculture.This paper introduced gathering ,transporting and packing cabbage,on the basis of the working peculiarity of the cabbage harvest machinery,and it mainly introduced its transporting mechanism. The cabbage harvest machinery is suitable to gather in the cabbage for family expenses.
The cabbage harvest machinery use belt conveyors as its transporting mechanism,while Tensioning device, as an important and indispensable component of the belt conveyor, has a vital role to the stable operation of the belt conveyor . This paper introduces the role of the tensioning device,type,installation layout principles, and its development profile.And then raised the tension of the belt conveyor to the tension and take-up device requirements, on the basis the analysis of the principle of the transmission belt conveyor. In this paper, the main device design programme of the automatically tensioning device have been introduced, and descripte its main components for the design and selection of the note.The tensioning device use the screwstaff as the take-up of the implementation component.,with adjustable tension, simple, strong adaptability and control convenience, performance and safety and so on.
Keywords：Cabbage ；harvest machinery； Belt conveyors； tensioning；Screwstaff
目 錄
緒論 1
1 大白菜收獲機(jī)的概述 2
1.1大白菜收獲機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2
1.2收獲機(jī)提升運(yùn)輸裝置設(shè)計(jì) 3
1.2.1帶式提升運(yùn)輸裝置的設(shè)計(jì)....................................3
1.2.2傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)............................................3
1.2.3方案的優(yōu)缺點(diǎn)..............................................4
1.3收獲機(jī)輸送部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
1.4鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
2 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7
2.1 輸送機(jī)構(gòu)的組成 7
2.2 輸送機(jī)構(gòu)速度的確定 8
2.3主要零部件的設(shè)計(jì) 8
2.3.1 張緊裝置的設(shè)計(jì)............................................ 8
2.3.2 輸送帶的選擇 11
2.3.3 滾筒的設(shè)計(jì) 12
2.3.4 支撐軸的設(shè)計(jì) 13
2.3.5 其他零件的設(shè)計(jì) 16
3 結(jié)論 19
3.1主要結(jié)論 19
3.2 問題與展望 19
參考文獻(xiàn) 20
致謝 21
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(gè)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(chǔ)存、加工和銷售，從而影響市場(chǎng)價(jià)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(dòng)密集型工作，在很多國(guó)家，由于勞動(dòng)力的高齡化，人力資源越來越缺乏，勞動(dòng)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(gè)生產(chǎn)成本中所占的比例高達(dá)33%～50%。因此實(shí)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(guó)關(guān)于結(jié)球葉菜收獲機(jī)的研究較少。
我國(guó)大白菜的種植以小農(nóng)戶居多，分布廣而分散。因此設(shè)計(jì)大白菜收獲機(jī)時(shí)，須考慮以下幾個(gè)問題：1）農(nóng)民一般不具備太多的專業(yè)知識(shí)，因此收獲機(jī)必須結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作性好、可靠性高、并且價(jià)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(jià)值，而且易腐爛變質(zhì)。因此合理地設(shè)計(jì)收獲機(jī)的作業(yè)過程至關(guān)重要。
本設(shè)計(jì)通過對(duì)帶式輸送機(jī)構(gòu)張緊力的計(jì)算，分析了帶式輸送機(jī)對(duì)張緊裝置的要求，比較了各種張緊裝置對(duì)帶式輸送機(jī)的影響，深入研究了張緊裝置的組成部分和其工作原理、工作環(huán)境、工況要求，并針對(duì)收獲機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種螺旋張緊裝置，即通過螺桿移動(dòng)張緊滾筒實(shí)現(xiàn)張緊目的，實(shí)現(xiàn)了張緊力的調(diào)節(jié)。同時(shí)對(duì)輸送機(jī)構(gòu)其他零部件的選擇也做了詳細(xì)的說明。
1大白菜收獲機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.1大白菜收獲機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
收獲機(jī)的工作過程為：扶莖器將大白菜扶正，切削刀將白菜切斷。然后提升機(jī)構(gòu)將白菜運(yùn)輸?shù)捷斔蜋C(jī)構(gòu)上，輸送機(jī)構(gòu)再將大白菜運(yùn)輸?shù)窖b箱裝置，最后把裝滿大白菜的箱子擺放在拖拉機(jī)后帶的車廂內(nèi)。如圖1-1所示。
扶莖器主要將大白菜收攏扶正，由一些漸變傾斜桿組成；提升機(jī)構(gòu)工作時(shí)與地面程傾角，平行的兩條平帶夾緊并將大白菜從地面提升到輸送帶上，提升機(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1-1大白菜收獲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
1.2 收獲機(jī)提升運(yùn)輸裝置設(shè)計(jì)
1.2.1帶式提升運(yùn)輸裝置的設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)圖如1-2）
圖1-2
原始數(shù)據(jù)：提升帶速：1.5m/s
提升帶的長(zhǎng)度：4500mm
提升裝置與水平面的傾角：30°
平帶帶輪直徑：280mm
工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期限為10年，小批量生產(chǎn)，單班制工作（8小時(shí)/天）。運(yùn)輸速度允許誤差為。
1.2.2傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)（如圖1-3）
1） 外傳動(dòng)為V帶傳動(dòng)
2） 提升運(yùn)輸為平帶傳動(dòng)
圖1-3
1.2.3該方案的優(yōu)缺點(diǎn)
該提升運(yùn)輸機(jī)有輕微振動(dòng)，由于V帶有緩沖吸振能力，采用V帶傳動(dòng)能減小振動(dòng)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(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)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(dòng)，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(dòng)。
總體來講，該傳動(dòng)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(jiǎn)單、尺寸緊湊以及成本低。
1.3 收獲機(jī)輸送部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)選用簡(jiǎn)單帶式輸送機(jī)為計(jì)算實(shí)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(dòng)。 如圖1-4所示為收獲機(jī)帶式輸送機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，輸送帶繞過驅(qū)動(dòng)滾筒和張緊滾筒。工作時(shí)，由拖拉機(jī)機(jī)通過帶輪裝置使驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運(yùn)動(dòng)，貨物隨輸送帶運(yùn)送到卸載點(diǎn)。 為了減輕對(duì)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1-4輸送機(jī)構(gòu)示意圖
1.4 鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于大白菜收獲機(jī)的提升運(yùn)輸機(jī)構(gòu)是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，它的兩個(gè)位置示意圖如圖1-5。其中工作位置1——實(shí)現(xiàn)大白菜的收獲的過程；工作位置2——大白菜收獲機(jī)在公路上行駛的時(shí)候，防止提升機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)與地面碰撞而發(fā)生不良影響。
圖1-5鎖緊機(jī)構(gòu)工作圖
結(jié)合示意圖分析可知：鎖緊機(jī)構(gòu)必須可以左右來回運(yùn)動(dòng)，且需將位置1和位置2固定，這就要求鎖緊機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)能很好的貼合和較大的接觸面。而本機(jī)械為小型機(jī)械，要求它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而斜楔鎖緊裝置符合這些要求。它的結(jié)構(gòu)如圖1-6所示：
斜塊在軌道中做推拉運(yùn)動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)構(gòu)所需的位置要求，將鎖緊機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)的接觸部位做成斜面能很好的補(bǔ)充因裝配、制造而造成的誤差，從而能夠很好的貼合，增加了工作的穩(wěn)定性。
為防止因農(nóng)業(yè)機(jī)械在工作的過程中的振動(dòng)而使的自鎖機(jī)構(gòu)松動(dòng)，以保證大白菜收獲機(jī)在工作中的安全性。這里在防松機(jī)構(gòu)中利用彈簧的推力將小柱體貼緊斜體，使之不會(huì)退出來，達(dá)到防松的目的。
圖1-6楔塊簡(jiǎn)圖
2 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1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(chǎng)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(dòng)裝置、托輥、滾筒、機(jī)架、張緊裝置、等等。設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)時(shí)，首先應(yīng)確定原始的計(jì)算數(shù)據(jù)，如輸送機(jī)的計(jì)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(jì)選型計(jì)算中需要合理選擇相關(guān)參數(shù)，如帶寬、帶速、驅(qū)動(dòng)滾筒圍包角，部件的運(yùn)行阻力系數(shù)等，使其接近實(shí)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。
圖2-1輸送機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
由以上對(duì)大白菜收獲機(jī)的分析，對(duì)于這種力求小型化和簡(jiǎn)單化的收獲機(jī)，設(shè)計(jì)其輸送組成如圖2-1所示。
根據(jù)圖2-1該輸送機(jī)的工作原理可簡(jiǎn)述為：繞在拖拉機(jī)上V帶為輸送機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)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(dòng)。從而將白菜由驅(qū)動(dòng)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(diǎn)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。
2.2輸送機(jī)構(gòu)速度的確定
令白菜脫離輸送帶處離籮筐的垂直距離為h，水平距離為s，輸送帶的速度為,白菜下落的時(shí)間為，下落的速度為V則有：
h=
s=
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?。┮苑浪俣忍笤斐纱蟀撞伺c籮筐的沖擊,損壞大白菜。通過查手冊(cè)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(huì)增加張緊力。再由大白菜的直徑為250mm，輸送距離為1200mm，切割大白菜的速度為3（顆/秒），綜合各個(gè)因素選擇帶速1.5m/s.
2.3 主要零部件的設(shè)計(jì)
2.3.1 張緊裝置的設(shè)計(jì)
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(dòng)滾筒的摩擦來傳遞牽引力的，因此，在各個(gè)參數(shù)都確定的情況下，就可根據(jù)輸送帶運(yùn)行中對(duì)張力的要求來設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn)：
（1）保證輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)有適當(dāng)?shù)膹埩σ苑乐馆斔蛶Т蚧?
（2）保證輸送帶周長(zhǎng)上各點(diǎn)具有必要的張力以滿足懸垂度要求
（3）啟動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)式三種，無(wú)論選擇何種張緊裝置，都應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
（1）張緊裝置盡量安裝在靠近傳動(dòng)滾筒的空載分支上，以利于起動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，對(duì)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(dòng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸送帶在驅(qū)動(dòng)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(duì)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(diǎn)：
（1）張緊裝置要盡可能布置在輸送帶張力最小處；
（2）長(zhǎng)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(dòng)滾筒的空載側(cè)。如果安裝位置離驅(qū)動(dòng)滾筒較遠(yuǎn)，可在驅(qū)動(dòng)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(shí)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(jì)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(duì)于短距離的帶式輸送機(jī)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)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(jì)中的輸送機(jī)構(gòu)的輸送距離為1200mm、輸送帶上白菜的數(shù)量只有4棵。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(dòng)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2-1所示，螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒的軸承安裝在活動(dòng)架上，活動(dòng)架可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺桿時(shí)使活動(dòng)架上的螺母跟活動(dòng)架一起前進(jìn)和后退，達(dá)到張緊和放松的目的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)小于80m時(shí)才選用。
圖2-2 螺旋張緊
螺旋張緊的缺點(diǎn)是：輸送帶經(jīng)過一段時(shí)間使用后，由于塑性變形而伸長(zhǎng)，如不及時(shí)調(diào)整，輸送帶張緊力會(huì)減小，輸送帶會(huì)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(dòng)，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(zhǎng)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(jiǎn)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(dòng)，以調(diào)節(jié)輸送帶的張力。如圖2-2所示
圖2-3
針對(duì)螺旋張緊的缺點(diǎn)，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(jì)的滑架也可在機(jī)架上移動(dòng)，螺桿生銹時(shí)，可通過移動(dòng)滑架來調(diào)整張緊力。
2.3.2 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(zhǎng)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(shí)，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(yàn)算：
式中 ：——分別為輸送帶實(shí)際傳遞的和允許傳遞的最大張力（N);
——輸送帶寬度，cm；
Z——襯墊層數(shù)；
——普通分層帆布帶的抗拉強(qiáng)度，N/層·cm；
n——安全系數(shù)，硫化接頭為8-10，機(jī)械接頭為10-12，襯墊層數(shù)多時(shí)取
上限。
表3-1 橡膠帶薦用襯層數(shù)
帶寬（mm)
500
650
800
1000
1200
襯層Z（層）
3-4
4-5
4-6
5-8
6-12
由于該收獲機(jī)運(yùn)輸大白菜時(shí)，白菜是橫放的，白菜的長(zhǎng)度大約為350mm，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。由以上的計(jì)算可得輸送過程中輸送帶上有4顆白菜，每顆白菜重2.5Kg，即輸送帶上只承受不到200N的力。普通橡膠帶具有成槽性好，伸長(zhǎng)率較小，對(duì)驅(qū)動(dòng)滾筒的摩擦系數(shù)較大的優(yōu)點(diǎn)，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(hào)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(jì)算出，并與（第三節(jié)已算出）進(jìn)行比較：
即輸送帶強(qiáng)度足夠。
2.3.3 滾筒的設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)，因發(fā)生彎曲引起疲勞損壞。因此驅(qū)動(dòng)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(jì)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(jì)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(dòng)的，故在滾筒上需加工輪槽且選擇B型帶。
計(jì)算功率： 取工況系數(shù)=1.2，則
計(jì)算V帶輪的包角： 滾筒直徑=350mm,帶輪直徑=200mm,中心距a=500mm
計(jì)算V帶根數(shù)需根據(jù)以下公式：
式中： ——計(jì)算功率，kw,此處為1kw；
——單根V帶在特定條件下所能傳遞的功率kw，查表得1.85kw
——考慮時(shí)單根V帶所能傳遞功率的增量，0.06kw
——包角系數(shù)，考慮時(shí)對(duì)傳動(dòng)能力的影響，查表得0.95
——長(zhǎng)度系數(shù)，考慮帶長(zhǎng)不等于特定帶長(zhǎng)時(shí)對(duì)壽命的影響，查表得0.89
因此采用1根V帶。
2.3.4 支撐軸的設(shè)計(jì)
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：
（轉(zhuǎn)/分）
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,彎曲疲勞極限，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。
3.經(jīng)分析支承軸并不轉(zhuǎn)動(dòng)，主要受彎矩。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取軸的直徑為30mm.
4.根據(jù)軸向定位的要求確定各軸直徑和長(zhǎng)度，軸上零件從兩端裝入；左端裝入支撐板，通過緊定螺釘定位；右端裝入滾筒，軸承和止動(dòng)環(huán)，可設(shè)計(jì)支撐軸結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3-1所示：
圖2-4
5.按彎扭合成強(qiáng)度校核驅(qū)動(dòng)滾筒上軸的強(qiáng)度
1）對(duì)軸進(jìn)行受力分析：支撐軸并不轉(zhuǎn)動(dòng)，故只受彎矩的作用。在軸承處受滾筒的重力和軸承施與的力，在緊定螺釘處受到與軸承處相平衡的力和力偶。
2）①做軸的計(jì)算
垂直面內(nèi)受到滾筒的重力 ： =7.8g/ g=9.8
G=mg=g=385.565N 水平面內(nèi)受到皮帶和輸送帶的張緊力 :輸送帶兩邊拉力之差稱為帶傳動(dòng)的有效拉力，也就是帶所傳遞的圓周力，即。
圓周力(N)、帶速V（m/s)和傳遞功率P(kw)之間的關(guān)系為：
由歐拉公式可知：
—摩擦系數(shù)，查表可知橡膠與橡膠間的摩擦系數(shù)為0.3
—包角，兩滾筒的直徑相等且放在同一水平面上，故包角為180·
經(jīng)計(jì)算得： F=958.8N
V帶的張緊力為：
支承軸上所受的壓力為：
V帶對(duì)支承軸的力與輸送帶對(duì)支撐軸的力方向相反，故支承軸所受的合力為35.59N
②做出垂直面和水平面內(nèi)的彎矩
垂直方向：=18.795N·M
水平面內(nèi)：=1.67N·M
由圖可知軸承受力處及階梯部分有必要驗(yàn)算。
合成彎矩：M=18.869N·M
=0.1=0.1×=2.7×
=0.1=0.1×=1.38×
故安全。
6..按彎扭合成強(qiáng)度校核張緊滾筒上軸的強(qiáng)度
1）對(duì)軸進(jìn)行受力分析：與驅(qū)動(dòng)滾筒上的軸進(jìn)行比較，該軸也只受彎矩的作用。其不同之處在于，在水平面內(nèi)只收輸送帶的張緊力。
2）①做軸的計(jì)算
垂直面內(nèi)受到滾筒的重力 ：G=mg=g=385.565N
水平面內(nèi)受到輸送帶的張緊力：F=958.8N
②做出垂直面和水平面內(nèi)的彎矩
垂直方向：=18.795N·M
水平面內(nèi)：=93.483N·M
由圖可知軸承受力處及階梯部分有必要驗(yàn)算。
合成彎矩：M=100.71N·M
=0.1=0.1×=2.7×
=0.1=0.1×=1.38×
故安全。
2.3.5其他部件的設(shè)計(jì)
1. 滑架的設(shè)計(jì)
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(jì)成直角狀，在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(shí)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(jiǎn)圖如圖2-5所示。
圖2-5
2. 機(jī)架的設(shè)計(jì)
此處將其設(shè)計(jì)成一“工”字型，為了提高其支撐能力，特為其設(shè)計(jì)了四條加強(qiáng)筋。為了配合與滑架和軸承座的連接，在其表面加工了“T”型兩通槽。如圖2-6所示。
圖2-6
3. 支撐板的設(shè)計(jì)
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）。支撐軸的軸向定位采用緊定螺釘，故在支撐板頂部中心出加工了螺紋孔。右端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。
圖2-7
4. 螺桿的設(shè)計(jì)
螺桿通過調(diào)節(jié)支撐板在機(jī)架的移動(dòng)來調(diào)整張緊力，由張緊行程為120mm確定螺桿部分的長(zhǎng)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(zhǎng)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2-8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(shí)。
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
式中 —軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，查表得0.5-0.8。
深溝球軸承的為4200MPa,37.3MPa4200MPa。故軸承符合要求。
3 結(jié)論
3.1 主要結(jié)論
本設(shè)計(jì)在進(jìn)行了大量調(diào)查和文獻(xiàn)檢索的基礎(chǔ)上，對(duì)大白菜收獲機(jī)帶式輸送機(jī)構(gòu)以及其張緊系統(tǒng)進(jìn)行了一定的理論研究，了解了目前國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)張緊裝置現(xiàn)狀以及其使用情況，仔細(xì)分析了存在的問題，對(duì)該裝置各個(gè)部分的元件進(jìn)行了選型、設(shè)計(jì)，并繪制了CAD圖紙。在總個(gè)設(shè)計(jì)中，得到了以下主要結(jié)論：
（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(jì)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(jì)方案，該裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶張力的調(diào)節(jié)。
3.2 問題與展望
本論文做的是一個(gè)研究性設(shè)計(jì)，研制開發(fā)新產(chǎn)品，雖然研制出一套螺旋張緊裝置系統(tǒng)，所需的功能也能完成，但要做成一個(gè)產(chǎn)品還需繼續(xù)完善，許多工作有待于進(jìn)一步改進(jìn)。例如，由于試驗(yàn)條件的限制，沒有對(duì)螺旋張緊的各個(gè)部分作計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，只停留在理論的基礎(chǔ)上。
張緊技術(shù)是帶式輸送機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，它可以大大提高輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性。隨著農(nóng)業(yè)收獲機(jī)向大型化和高速化方向發(fā)展，本設(shè)計(jì)為收獲機(jī)帶式輸送機(jī)構(gòu)張緊技術(shù)的發(fā)展提供了一定的理論和實(shí)踐依據(jù)。
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(jì)選用手冊(cè)》編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005
[3] 譚建榮、張樹有、陸國(guó)棟、施岳定編.圖學(xué)基礎(chǔ)教程.高等教育出版社。1999
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[6] 于永泗、齊民編.工程材料.大連理工大學(xué)出版社。2001
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在肖麗萍老師的精心指導(dǎo)下完成的，在整個(gè)學(xué)習(xí)和做論文的過程中，肖老師對(duì)我們悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，為我們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍；她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神和淵博的學(xué)識(shí)，給我留下了深刻的印象，對(duì)我產(chǎn)生了巨大的影響，使我不僅掌握了更多的理論知識(shí)，而且在分析問題、解決問題的能力上有了很大的提高。
在此，我特向肖老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！在整個(gè)論文期間，我還得到了許多同學(xué)的幫助，他們給了我很多建設(shè)性的建議，讓我受益非淺。特向他們表示誠(chéng)摯的謝意！
最后，我要感謝我的父母，是他們給了我上大學(xué)的機(jī)會(huì)，給了我生活的信心和挑戰(zhàn)困難的勇氣；我還要感謝大學(xué)的所有老師，是他們無(wú)私地教導(dǎo)我，使我掌握了機(jī)制專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，為這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)和我以后的工作奠定了基礎(chǔ)。感謝他們四年的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)！謝謝！
郭雪連
2009年5月