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本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目： 系 別： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 - 5 - 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 系別 專業(yè) 班級 姓名 學(xué)號 聯(lián)系方式 題目 植樹挖坑機(jī)之挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計 一、選題背景 本課題來源于生產(chǎn)實(shí)際，目前，我國正在大力加強(qiáng)植樹造林建設(shè)，特別是江蘇沿海地區(qū)，政府部門每年都規(guī)劃植樹造林，然而植樹造林存在一個問題，需要大量的人力來投入，而現(xiàn)在，國家倡導(dǎo)綠色造林，為了更有效的植樹造林，出現(xiàn)了機(jī)械造林。本課題出自于鹽城拖拉機(jī)廠，本課題是設(shè)計一臺植樹挖穴機(jī)，與黃海金馬-50型拖拉機(jī)相匹配，用于植樹造林，代替人力勞動，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化造林。 二、課題設(shè)計 2.1課題的內(nèi)容 調(diào)研，收集相關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際情況，擬定結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計一臺植樹挖穴機(jī)，與黃海金馬-50型拖拉機(jī)相匹配，用于植樹造林。 1）．總體設(shè)計 (1)設(shè)計總體方案。 (2)繪制挖坑機(jī)總圖； 2）．零部件設(shè)計 (a) 根據(jù)挖坑機(jī)總圖，設(shè)計齒輪箱等傳動機(jī)構(gòu)； (b) 繪制傳動軸、齒輪、齒輪箱體、鉆頭等零件圖； (c) 有關(guān)計算、校核等。 2.2課題的目的 1、挖穴機(jī)與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛聯(lián)接，作業(yè)時萬向傳動軸偏置角度不得大于15°，田間移位或運(yùn)輸前必須先切斷動力，將螺旋鉆頭提升至最大高度，此時鉆頭頂尖離地高度應(yīng)大于300mm。 2、螺旋葉片的轉(zhuǎn)速過高，會將泥土拋得很遠(yuǎn)，造成填坑缺土。轉(zhuǎn)速過低，則造成工作效率不高。因此在設(shè)計時，要充分調(diào)研和實(shí)踐，確定合適的轉(zhuǎn)速。 3. 為保證工作性能，設(shè)計時應(yīng)充分考慮其穩(wěn)定性，避免受力不均勻而造成抖動； 4、結(jié)構(gòu)簡單可靠，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降低制造成本。 5、挖穴機(jī)技術(shù)參數(shù) ①挖穴直徑:50cm ②挖穴深度：80cm ③鉆頭轉(zhuǎn)速：150～250r/min ④鉆頭形式：采用雙螺旋葉片結(jié)構(gòu)； ⑤工作效率：60～90坑塘/小時； ⑥按5年壽命，每年工作800小時計； 6、設(shè)計何種葉片結(jié)構(gòu)方便旋轉(zhuǎn)挖坑。 7、設(shè)計何種傳動機(jī)構(gòu)，方便操作。 三、課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 中國挖穴機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 我國植樹造林機(jī)具現(xiàn)狀我國植樹造林機(jī)械赴較晚，主要在南方為種植橡膠實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有為東方紅-75、熱特-25型拖拉機(jī)配套的挖穴機(jī)，而北方地區(qū)為栽植果樹和防護(hù)林，也研制了為中型輪式拖拉機(jī)如上海-50、神牛-25型拖拉機(jī)配套的開溝機(jī)、挖穴機(jī)，這種機(jī)具既可以挖植樹穴坑，也可以挖梯形溝槽用于果樹施溝肥。對大面積的機(jī)械植樹造林，多采用鏵式系歹開溝機(jī)，如1K-40、1K-50和1K-60型開溝機(jī)。我國植樹造林機(jī)械雖有多個品種，但由于栽種樹苗多在山地、坡地，土質(zhì)條件復(fù)雜，影響了機(jī)械的使用效果，基本上用人工挖坑栽苗，生產(chǎn)的挖穴機(jī)批量較小。近幾年來，由于經(jīng)濟(jì)林的興起以及國家為防治水土流失，退耕還林、種草種樹已引起各有關(guān)部門的普遍重視，并加大了植樹造林機(jī)械的投入，取得了良好的效果。 挖穴機(jī)為了適應(yīng)不同土壤、不同作業(yè)條件的要求，國外生產(chǎn)的不同動力配套的造林用挖穴機(jī)，有手提式、背負(fù)式、手扶拖拉機(jī)式和拖拉機(jī)式4種。 1）手提式挖穴機(jī)，分為單人式與雙人式。日本多用單人手提式，歐洲各國則多采用雙人手提式。手提式挖穴機(jī)發(fā)動機(jī)的功率一般為1.3--3.7kw，多采用油鋸和割灌機(jī)的單缸風(fēng)冷汽油發(fā)動機(jī)為動力。單人和雙人手提式挖穴機(jī)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)經(jīng)離心式離合器和減速箱，將轉(zhuǎn)數(shù)降低到100--200r/min，再傳到挖穴鉆頭。由于減速比很大，多采用蝸輪蝸桿或擺線針輪行星傳動機(jī)構(gòu)，以便減少機(jī)器的質(zhì)量。由于雙人手提式挖穴機(jī)質(zhì)量可以大一些，有的采用多段直齒輪減速機(jī)構(gòu)。有的挖穴機(jī)為了使挖穴機(jī)鉆頭能自動地由地中拔出，在傳動機(jī)構(gòu)中裝有逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。國外所用的挖穴鉆頭多為螺旋片型，挖穴時自穴中向上排土的性能好，螺旋片型有單螺旋和雙螺旋兩種。山地造林時，挖穴的直徑和深度為25--30厘米，因此多采用1.5--2個節(jié)距的螺旋片。為了提高螺旋片型挖穴機(jī)的切根性能，有的將螺旋邊緣做成缺口狀。國外所用挖穴機(jī)鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)都不太高，以免將穴中的土壤甩得過遠(yuǎn)，一般周邊速度為3米/秒左右，鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)為200--300r/min。裝有逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的挖穴機(jī)在拔出鉆頭時，土壤會向相反方向旋轉(zhuǎn)，不會從穴中拋出。手扶拖拉機(jī)式挖穴機(jī)的功率為3.7--7.3kw，輪式拖拉機(jī)挖穴機(jī)的功率為36.8--73.6kw。 2）懸掛式挖穴機(jī)主要用于栽植大樹苗時的挖穴作業(yè)，挖穴直徑為50--80厘米，挖穴深度為60厘米，挖穴機(jī)懸掛在25.7--58.8kw拖拉機(jī)上。挖穴機(jī)由縱吊桿、帶安全裝置的萬向傳動軸、減速器和不同直徑的挖穴鉆頭組成。減速器由一對直齒錐齒輪組成，更換不同直徑的挖穴鉆頭時，要更換不同的錐齒輪，可換挖穴鉆頭有3種，直徑分別為80、60、30厘米。鉆頭由空心鉆桿、葉片和切土刀片組成，鉆桿下端有定心尖。工作時，由拖拉機(jī)動力輸出軸經(jīng)萬向傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)工作部件完成挖穴作業(yè)，利用液壓裝置控制鉆頭升降。 3）液壓式挖穴機(jī)在發(fā)達(dá)國家已普遍推廣。由于液壓技術(shù)的普及推廣，發(fā)達(dá)國家在挖穴機(jī)上已采用液壓傳動裝置，主要用在液壓輸出能力較強(qiáng)的拖拉機(jī)或挖掘機(jī)的機(jī)型上，用液壓泵驅(qū)動齒輪機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)。DANUSER液壓挖穴機(jī)裝有高效、轉(zhuǎn)向密封性能好的液壓馬達(dá)，可調(diào)節(jié)機(jī)械鏈條與齒輪，使扭距增大4倍。采用液壓驅(qū)動比用萬向節(jié)套管傳動更靈活方便，當(dāng)遇到障礙物時能起到安全緩沖作用。 四、課題設(shè)計方案 4.1設(shè)計方案選型與分析 在開始該機(jī)設(shè)計前，參考對比了一系列已有的植樹挖穴機(jī)，例如懸掛式挖穴機(jī)，手提式挖穴機(jī)，液壓式挖穴機(jī)等，總結(jié)發(fā)現(xiàn)他們都要用到由一對齒輪傳動組成的減速箱。 4.2方案的確定 采用的是懸掛式挖穴機(jī)的方式，一種與小四輪拖拉機(jī)配套的懸掛式挖坑機(jī)，由懸掛架、帶安全裝置的萬向傳動軸、減速箱、雙螺旋葉片型鉆頭等構(gòu)成；懸掛架兩端分別與拖拉機(jī)和減速箱鉸合連接，雙螺旋型鉆頭固定在減速箱的輸出軸上；工作時，拖拉機(jī)的提升臂拖帶懸掛架進(jìn)行升降，由拖拉機(jī)動力輸出軸經(jīng)萬向傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)工作部件完成挖穴作業(yè)； 4.3方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新 本課題具有結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)質(zhì)量好、效率高、移動及通過性能靈活的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于植樹造林、施肥集水、埋設(shè)樁柱等作業(yè)。 五、預(yù)期結(jié)果 1、產(chǎn)品大量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，大大降低了制造成本。 2、產(chǎn)品使用中的維護(hù)成本降低；設(shè)計的產(chǎn)品工作更穩(wěn)定、可靠， 拆卸方便、更易于維護(hù)。 3、產(chǎn)品外形美觀，環(huán)保，結(jié)構(gòu)合理，符合工作現(xiàn)場的需要，更易于操作和使用； 4、產(chǎn)品的使用效果達(dá)到植樹造林的機(jī)械化，減輕植樹人員的勞動強(qiáng)度的指標(biāo)。 六、設(shè)計主要步驟 1、為了使鉆頭更容易的進(jìn)行挖坑，設(shè)計螺旋葉片結(jié)構(gòu)以便旋轉(zhuǎn)挖坑； 2、設(shè)計最佳入土角（75`左右）、最佳轉(zhuǎn)速（150～250r/min），使之能耗最低，工作效率最高。 3、盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，如齒輪、螺母、螺栓等，以降低制造成本。 4、設(shè)計合理的傳動機(jī)構(gòu)（齒輪傳動），避免重心偏后造成操作困難。 七、進(jìn)度計劃 序號 任務(wù)名稱 開始時間 結(jié)束時間 1 選題 第一周 第一周 2 查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計方案 第二周 第三周 3 開題 第四周 第五周 4 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計 第六周 第十二周 5 中期檢查 第十三周 第十四周 6 上交畢業(yè)設(shè)計正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計及設(shè)計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt 第十五周 第十五周 7 畢業(yè)答辯 第十六周 第十六周 八、參考文獻(xiàn) [1] 王合．農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化[J]．1W50（30）型植樹挖坑機(jī)的研制與應(yīng)用，2004，(5)：41-42． [2] 于建國, 屈錦衛(wèi). 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備[J]. 挖坑機(jī)刀片切削模型的建立及其 MATLAB分析,2006: 第34卷 第7期32-33. 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