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重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)
二級(jí)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 109040201
學(xué)生姓名 陳開(kāi)飛 學(xué)號(hào) 1090400102
指導(dǎo)教師 王黎明 職稱 講師
時(shí) 間 2013年5月
目錄
摘要……………………………………………………………………………………I
Abstract ……………………………………………………………………………Ⅱ
關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………4
1緒論…………………………………………………………………………………5
1.1國(guó)內(nèi)塊莖挖掘機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r………………………………………………6
1.2國(guó)外多功能塊莖挖掘機(jī)的現(xiàn)狀分析………………………………………9
1.3多功能塊莖挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ……………………………………………10
2總體方案的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………11
2.1總體布局的設(shè)計(jì)……………………………………………………………11
2.2工作原理……………………………………………………………………12
3傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇……………………………………………………13
3.1傳動(dòng)比的確定………………………………………………………………13
3.2減速器的選擇………………………………………………………………14
4帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………15
4.1帶輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………16
4.2鏈輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………………17
4.3鏈輪材料的選擇…………………………………………………………17
4.4鏈輪機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算……………………………………………………18
5聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………22
5.1聯(lián)軸器的選擇……………………………………………………………23
5.2聯(lián)軸器上軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………23
6鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核……………………………………………………………24
6.1鏈輪軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………24
6.2鏈輪軸的校核……………………………………………………………25
7抖動(dòng)輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………26
7.1抖動(dòng)輪作用……………………………………………………………26
7.2抖動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………27
7.3抖動(dòng)輪的速度說(shuō)明……………………………………………………………27
8軸承座的設(shè)計(jì)及說(shuō)明……………………………………………………………27
8.1軸承座的作用……………………………………………………………28
8.2軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………28
8.3軸承座安裝時(shí)注意的問(wèn)題…………………………………………………………28
8.4軸承座的養(yǎng)護(hù)問(wèn)題…………………………………………………………28
9軸承端蓋的設(shè)計(jì)…………………………………………………………28
9.1軸承端蓋作用說(shuō)明…………………………………………………………28
9.2軸承端蓋設(shè)計(jì)說(shuō)明…………………………………………………………29
9.3軸承端蓋的安裝說(shuō)明…………………………………………………………29
10分離輸送器的設(shè)計(jì)………………………………………………………………29
10.1分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過(guò)程…………………………………………30
10.2桿條參數(shù)的確定…………………………………………………………31
10.3分離輸送器線速度的確定………………………………………………32
11挖掘鏟的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………32
11.1挖掘鏟的構(gòu)成……………………………………………………………33
11.2挖掘鏟的設(shè)計(jì)……………………………………………………………33
12地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………34
12.1地輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………………35
12.2機(jī)架部分的設(shè)計(jì)…………………………………………………………35
13結(jié)論………………………………………………………………………………36
14本次設(shè)計(jì)外購(gòu)件清單………………………………………………37
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………38
致謝…………………………………………………………………………………40
摘 要
本文對(duì)馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)研究和應(yīng)用進(jìn)行了深入的介紹和分析，設(shè)計(jì)了分離組合式馬鈴薯挖掘機(jī)。對(duì)該機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行了選擇設(shè)計(jì)，主要零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和理論設(shè)計(jì)計(jì)算。馬鈴薯是地下產(chǎn)物，而且是塊莖繁殖， 并且其收獲和季節(jié)、天氣等客觀條件有很大的關(guān)系。因?yàn)轳R鈴薯的收獲費(fèi)力費(fèi)時(shí)、季節(jié)性強(qiáng)且勞動(dòng)強(qiáng)度大，從而給農(nóng)民造成極大的收獲困難。為了解決上述問(wèn)題，本文就國(guó)內(nèi)外馬鈴薯挖掘機(jī)的現(xiàn)狀、馬鈴薯挖掘機(jī)的研究和應(yīng)用進(jìn)行實(shí)際介紹和分析，巧妙地設(shè)計(jì)了分離組合式馬鈴薯挖掘機(jī)。對(duì)該挖掘機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行了選擇，對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了合理的理論計(jì)算，設(shè)計(jì)出的新型馬鈴薯挖掘機(jī)具有了更良好的性能，更好的適應(yīng)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，極大地解決了勞動(dòng)生產(chǎn)力。
關(guān)鍵詞：馬鈴薯；挖掘機(jī)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；機(jī)械化；精密化
Abstract
In this paper, the potato excavator design research and application of the carried on the thorough introduction and analysis, designed the separation combination of potato. Design of the machine's main parameters for the selection, design of main components of the theory of mechanism, structural optimization and design calculation. Potatoes are underground, and tuber propagation, and the harvest season, weather and other objective conditions and has a lot to do. Because the potato harvest laborious time-consuming, strong seasonal and the intensity of labor is big, which cause great harvest difficult for farmers. In order to solve the above problem, in this paper, the present situation of both at home and abroad of potato, potato digger actual research and application of the introduction and analysis, cleverly designed separation combination of potato. Selection of the main parameters of the excavator, design of main components of the theoretical calculation, design a new type of potato excavator has the better performance, better adapted to the modern agriculture productivity, solve the labor productivity greatly.
Key words: Potato; Excavator; Optimize The Structure；Mechanical Engineering; Precisely
1 緒論
馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極其高，市場(chǎng)潛力巨大。在國(guó)外，大約占45%的馬鈴薯加工成為食品后進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)。而在中國(guó)國(guó)內(nèi)，一向被國(guó)人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯也堂而皇之在市場(chǎng)上風(fēng)靡流行起來(lái)。在北京、上海、廣州、成都和重慶等全國(guó)大中城市，以馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯泥巴為基本材料的麥當(dāng)勞、肯德基食品已占據(jù)我國(guó)快餐市場(chǎng)的半壁江山，而從其他渠道進(jìn)口的其它油炸薯片或膨化食品等也不斷滾滾而來(lái)。致使馬鈴薯的地位在人們心目中的地位直線上升。甚至，中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)屈東玉博士在曾經(jīng)召開(kāi)的中國(guó)馬鈴薯學(xué)術(shù)年會(huì)上指出：“馬鈴薯是一種適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量很高、經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大大的作物，應(yīng)該把馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)列入國(guó)家糧食商品糧基地，享受與水稻、小麥等商品糧基地同樣的財(cái)、稅待遇，這必定是保證我國(guó)糧食安全的重要有效手段?！?
馬鈴薯作為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物，種植面積越來(lái)越大，而傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲方法不但費(fèi)事費(fèi)時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大而且季節(jié)性強(qiáng)，因此給農(nóng)民造成極大的困難。馬鈴薯種植區(qū)大部分在山坡和山腰地區(qū)，農(nóng)民對(duì)馬鈴薯挖掘機(jī)器的要求已經(jīng)十分迫切，落后的人工收獲方式造成馬鈴薯凍壞和減產(chǎn)等不必要的損失。為了解決上述問(wèn)題，推廣實(shí)用小型馬鈴薯挖掘機(jī)勢(shì)在必行。應(yīng)用馬鈴薯挖掘機(jī)可以大大的提高收獲效率，降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，增收增產(chǎn)，極大地減少收獲損失，為我國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)，根據(jù)我國(guó)馬鈴薯挖掘機(jī)械多年研制生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可以看出， 意大利、日本、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)外機(jī)器適應(yīng)于壟作，很難適應(yīng)我國(guó)平作種植模式。各類型機(jī)械需要進(jìn)行多收獲季節(jié)、多地域的田間試驗(yàn)，才能提高適應(yīng)性，更好的提高機(jī)械效率，完成各種生產(chǎn)工作。
馬鈴薯是我國(guó)主要經(jīng)濟(jì)作物之一。發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)，對(duì)優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加速脫貧致富及地區(qū)經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展具有十分重要的意義。由于馬鈴薯為地下產(chǎn)物, 且是塊莖繁殖, 其收獲方式以挖掘機(jī)械為主導(dǎo)。馬鈴薯挖掘機(jī)可以大大提高收獲效率,減少損失, 降低勞動(dòng)強(qiáng)度, 為馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。但是收獲方式的落后極大的限制了馬鈴薯的生產(chǎn)發(fā)展。為促進(jìn)馬鈴薯生產(chǎn)的良好發(fā)展，解決機(jī)械化收獲問(wèn)題已經(jīng)迫在眉急。馬鈴薯挖掘機(jī)械化的關(guān)鍵矛盾是機(jī)器性能要求與配套動(dòng)力之間的矛盾。鑒于動(dòng)力的限制，與14kw以下拖拉機(jī)配套機(jī)器的性能要求不宜功能全部都一樣，只要完成起薯塊步驟環(huán)節(jié)，讓署塊基本露于地面即可，其他工序可以通過(guò)人工拾起完成。從發(fā)展來(lái)看這類機(jī)械作為與農(nóng)村具有的小型拖拉機(jī)相配套的過(guò)渡性機(jī)型可以予以開(kāi)發(fā)、推廣。根據(jù)近年來(lái)馬鈴薯種植面積的不斷增加，對(duì)馬鈴薯收獲的機(jī)械化水平的需求越來(lái)越大。因此，馬鈴薯收獲機(jī)的大力推廣對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，尤其是馬鈴薯的生產(chǎn)具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義和歷史意義。
1. 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯挖掘機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 國(guó)內(nèi)多功能塊莖挖掘機(jī)的現(xiàn)狀分析
近年來(lái),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些此類機(jī)械，比如大蒜收獲機(jī)。這個(gè)機(jī)器就有對(duì)行松土鏟式和不對(duì)行平鏟式輸送方式等多種收貨方式。但大多數(shù)機(jī)型在質(zhì)量可靠性和適應(yīng)性方面仍然地存在著不同程度的一些問(wèn)題,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一方面是損傷作物的問(wèn)題,因?yàn)橄翊笏?、生姜、荸薺等此類作物,收獲時(shí)表面比較鮮嫩，容易破損。而且損傷后會(huì)嚴(yán)重影響銷售價(jià)格;二是適應(yīng)性很差,因各地農(nóng)業(yè)工藝有很大的不同,行距及株距存在著差異,更重要的問(wèn)題是機(jī)器很容易出現(xiàn)故障嗎，因此此類機(jī)具難以滿足生產(chǎn)要求。
如今，我們國(guó)家機(jī)械工業(yè)部聯(lián)合發(fā)布了農(nóng)業(yè)機(jī)械的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，具體涉及到我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展要求及標(biāo)準(zhǔn)，明確的提出我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展一定要適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，向機(jī)械化、智能化、微型化、精密化發(fā)展，以更好的促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的健康、有序、多元化發(fā)展。
目前國(guó)內(nèi)塊莖作物的機(jī)械化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走,不僅需要科研部門、政府部門及企業(yè)的大力科研投入,還牽涉到農(nóng)民的認(rèn)識(shí)、接受和具體操作問(wèn)題。
近年來(lái)，由于進(jìn)口農(nóng)機(jī)具價(jià)格較高,農(nóng)民難以接受其昂貴的價(jià)格,塊莖挖掘機(jī)械還是要走國(guó)產(chǎn)化道路,而且還要根據(jù)中國(guó)實(shí)際國(guó)情,不能盲目照搬照抄，否則只能自食其果，極大地阻礙現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械的良性發(fā)展。主機(jī)利用現(xiàn)有的機(jī)型,如三輪車、田園管理機(jī)器、手扶拖拉機(jī)及四輪拖拉機(jī),對(duì)國(guó)外的機(jī)型原理加以積極消化吸收,研制生產(chǎn)出適合中國(guó)國(guó)情的機(jī)器。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家（如日本、德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、意大利、匈牙利等國(guó)）地下作物的收獲已完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，對(duì)于長(zhǎng)根作物（馬鈴薯、蘿卜、山藥等）和斷根作物（洋蔥、大蒜等）都有不同的挖掘機(jī)械，工藝都十分的先進(jìn)，但機(jī)械價(jià)位比較較高，全部引進(jìn)國(guó)內(nèi)實(shí)在讓農(nóng)民無(wú)法接受，例如，意大利產(chǎn)的DSC-120和日本寶田公司產(chǎn)的DCL-130型土豆挖掘機(jī)，大多用于沙壤土作業(yè)，這些設(shè)備不太適應(yīng)我國(guó)地下作物種植的農(nóng)藝要求和土壤狀況。根據(jù)以上的分析，在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情和農(nóng)村市場(chǎng)的實(shí)際情況，分析出國(guó)內(nèi)塊莖類作物的土壤的物理特性以及農(nóng)藝要求標(biāo)準(zhǔn)從而研制出多功能塊莖類挖掘機(jī)。
綜觀國(guó)內(nèi)外多功能塊莖挖掘機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)及外部環(huán)境，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，有關(guān)專家預(yù)測(cè)未來(lái)多功能塊莖挖掘機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)是：
（1） 開(kāi)發(fā)高效、節(jié)能、可靠、環(huán)保型產(chǎn)品的多功能塊莖收獲機(jī)。
（2） 通用性及安全性是產(chǎn)品發(fā)展的重要目標(biāo)。
（3） 操作簡(jiǎn)單，上手快，容易接受是現(xiàn)實(shí)農(nóng)業(yè)發(fā)展的導(dǎo)向。
（4） 大型化與小型化仍是產(chǎn)品系列化的兩極方向。
（5） 技術(shù)進(jìn)步、科技創(chuàng)新和售后服務(wù)將成為企業(yè)生存的三大關(guān)鍵因素。
1.2 國(guó)外馬鈴薯挖掘機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外塊莖挖掘機(jī)械化收獲起步比較早、發(fā)展比較快、技術(shù)水平比較高。20世記初，歐美國(guó)家就出現(xiàn)了畜力牽引挖掘機(jī)來(lái)代替手鋤挖掘塊莖、隨后改由拖拉機(jī)牽引或懸掛。20年代末出現(xiàn)了拋擲輪式、升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛪K莖挖掘機(jī)。在20世紀(jì)40年代初，冷戰(zhàn)期間，前蘇聯(lián)、美國(guó)就開(kāi)始研制、推廣應(yīng)用塊莖挖掘機(jī)械，50年代末就已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。70～80年代，德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、瑞典、匈牙利、日本和韓國(guó)也相繼實(shí)現(xiàn)了塊莖作物生產(chǎn)機(jī)械化。70年代主要是研制大功率根塊作物聯(lián)合挖掘機(jī)，且以收獲壟作種植為主。這些機(jī)型是大功率拖拉機(jī)變型，如荷蘭在拖拉機(jī)基礎(chǔ)上按照甜菜聯(lián)合挖掘機(jī)的原理制成的雙行馬鈴薯聯(lián)合挖掘機(jī)，為了加強(qiáng)篩選效果，分離器就有四個(gè)液壓泵帶動(dòng)。
美國(guó)在1948年以前用挖掘機(jī)來(lái)收獲塊莖，然后采取人工撿拾，直到1967年，開(kāi)始使用聯(lián)合挖掘機(jī)。 20世紀(jì)90年代，美國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)了塊莖挖掘機(jī)械化。前蘇聯(lián)是生產(chǎn)塊莖作物挖掘機(jī)最早的國(guó)家，生產(chǎn)許多半懸掛式機(jī)型，譬如如KKY–2型、KOK–2型、KKP–2型、KOJ-3型等塊莖作物聯(lián)合挖掘機(jī)，機(jī)器體積比較龐大笨重，到20世紀(jì)90年代初，塊莖挖掘機(jī)共有16種機(jī)型，其中10種是聯(lián)合挖掘機(jī)，90年代中期，開(kāi)始生產(chǎn)自走式聯(lián)合挖掘機(jī)，其勞動(dòng)生產(chǎn)率比其它行挖掘機(jī)提高1倍。近年來(lái)，歐美的馬鈴薯挖掘機(jī)型仍然是以大功率機(jī)組為主。這些機(jī)型只能在大面積土地上使用，不適用于中小地塊。有些國(guó)家和地區(qū)生產(chǎn)一些小型挖掘機(jī)械，日本在1955年以前使用畜力挖掘犁，1955年～196年生產(chǎn)懸掛式拋擲式挖掘機(jī)，如意大利的SP100機(jī)型為小型壟作挖掘機(jī)械。在亞洲生產(chǎn)馬鈴薯挖掘機(jī)械的國(guó)家比較少，在日本有一些小型機(jī)械。70年代開(kāi)始引進(jìn)英國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的聯(lián)合挖掘機(jī)，并研制適合日本國(guó)情的聯(lián)合挖掘機(jī)。對(duì)于根菜（蘿卜、家山藥、胡蘿卜等）機(jī)械收獲的研究從1960年開(kāi)始，近幾年韓國(guó)、日本、新加坡生產(chǎn)了一些小型馬鈴薯挖掘機(jī)，如韓國(guó)高山機(jī)械工業(yè)公司生產(chǎn)的小型單行和雙行土豆、紅薯挖掘機(jī)械。
日本對(duì)生姜挖掘機(jī)械已經(jīng)研制多年并有了一些成熟的機(jī)型,第一代機(jī)型只把根莖拔出地面,減輕了農(nóng)民從地下挖出生姜的勞動(dòng)量。據(jù)有關(guān)材料介紹,現(xiàn)在第二代機(jī)型已經(jīng)研制成功并已經(jīng)開(kāi)始投入使用,它是一種從收獲到清理到包裝的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。而在韓國(guó),對(duì)根莖挖掘機(jī)械的研制也取得了較大的成果,他們生產(chǎn)的一種配套于田園機(jī)器的大蒜挖掘機(jī),采用振動(dòng)的原理,緩沖了阻力,并對(duì)根莖上附著的土塊起到疏松和抖動(dòng)的作用,是一種輕型高效的機(jī)器。
發(fā)展中國(guó)家基本上采用挖掘犁和挖掘機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè),發(fā)達(dá)國(guó)家的塊莖作物收獲已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化聯(lián)合作業(yè)。如德國(guó)、美國(guó)的聯(lián)合挖掘機(jī)在自動(dòng)化控制塊莖分離以及減少塊莖作物損傷等方面都有獨(dú)到之處。東洋農(nóng)機(jī)公司、日本三A公司久保田公司等都生產(chǎn)適合小地塊作業(yè)的中小型自走式塊莖作物挖掘機(jī)[9]。
1.2 國(guó)內(nèi)多功能塊莖挖掘機(jī)的現(xiàn)狀分析
近年來(lái),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些此類機(jī)械，如大蒜挖掘機(jī)就有對(duì)行松土鏟式和不對(duì)行平鏟式輸送方式也有多種。但大多數(shù)機(jī)型在適應(yīng)性和質(zhì)量可靠性方面仍然不同程度地存在著一些問(wèn)題,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是損傷作物的問(wèn)題,因?yàn)橄蟠笏?、生姜此類作?收獲時(shí)皮質(zhì)鮮嫩易損,而損傷后會(huì)嚴(yán)重影響其價(jià)格;二是適應(yīng)性差,因各地農(nóng)藝不同,行距及株距存在著差異,機(jī)具難以滿足這種要求。
由于進(jìn)口農(nóng)機(jī)具價(jià)格較高,農(nóng)民難以接受,根莖挖掘機(jī)械還是要走國(guó)產(chǎn)化道路,而且還要根據(jù)中國(guó)國(guó)情,不能盲目照搬。主機(jī)利用現(xiàn)有的機(jī)型,如田圓管理機(jī)、手扶拖拉機(jī)及四輪拖拉機(jī),對(duì)國(guó)外的機(jī)型原理加以消化吸收,研制出適合中國(guó)國(guó)情的機(jī)具。
國(guó)內(nèi)根莖作物的機(jī)械化收獲還有較長(zhǎng)的路要走,不僅需要科研部門及企業(yè)的大力研制及投入,還牽涉到農(nóng)民的認(rèn)識(shí)和接受問(wèn)題。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家（如日本、美國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)）地下作物的收獲已完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，對(duì)于長(zhǎng)根作物（蘿卜、山藥等）和斷根作物（洋蔥、大蒜等）都有不同的挖掘機(jī)械，工藝十分的先進(jìn)，但機(jī)械價(jià)位較高，全部引進(jìn)國(guó)內(nèi)是在無(wú)法接受，例如，意大利產(chǎn)的DSC-120和日本寶田公司產(chǎn)的DCL-130型土豆挖掘機(jī)，大多用于沙壤土作業(yè)，這些設(shè)備不太適應(yīng)我國(guó)地下作物種植的農(nóng)藝要求和土壤狀況。根據(jù)以上分析，在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)農(nóng)村市場(chǎng)的實(shí)際情況，分析國(guó)內(nèi)塊莖類作物的農(nóng)藝要求和土壤的物理特性而研制出的多功能塊莖類挖掘機(jī)。
1.3 多功能塊莖挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
（1）向適應(yīng)性，通用性發(fā)展
如采取在一臺(tái)塊莖挖掘機(jī)上換裝不同型號(hào)的分離裝置，清選裝置，摘果裝置[13]。采用可互換的圓盤割刀式和分離滾筒式分離機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu),可用于花生、洋蔥等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多并用。采用通用性好的果秧分離機(jī)構(gòu)，適用于不同種類根莖類作物的果實(shí)與秧蔓的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀將兩者分離，以適應(yīng)多種作物和多種形式塊莖作物的收獲要求。
（2）向智能化方向發(fā)展
我國(guó)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品要想達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的精耕細(xì)作，并追趕國(guó)際水平，就必須在智能化上下功夫[14]，給農(nóng)機(jī)產(chǎn)品配備精準(zhǔn)的多功能的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)已經(jīng)成為農(nóng)機(jī)發(fā)展的潮流，經(jīng)濟(jì)作物的耕作機(jī)械應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)根作物的收獲，以解決種植面積不斷擴(kuò)大的花生，大蒜，胡蘿卜，馬鈴薯等塊莖類果實(shí)的挖掘類挖掘分離問(wèn)題和機(jī)械輸送。
（3）向多功能聯(lián)合型機(jī)械發(fā)展
增加農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用方向，避免機(jī)械的單一性，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用,可用于花生、大蒜等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲等作業(yè)聯(lián)合在一起，并可增加其收割功能，以提高機(jī)具利用率[15]。
（4）簡(jiǎn)化操作
簡(jiǎn)化操作減少輔助工作時(shí)間， 提高工作速度這是提高收獲作業(yè)生產(chǎn)率的又一方式，如在可能的前提下盡量增大集果箱的容積，減少裝卸的次數(shù)，其底部采用可打開(kāi)的形式，以加快其收獲完畢后清掃的時(shí)間。
（5）向精量化農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展
開(kāi)發(fā)安裝有精量收獲的傳感器以達(dá)到提高收獲率的目的。
2 總體方案的設(shè)計(jì)
2.1 整體布局的設(shè)計(jì)
其傳動(dòng)圖如圖1：
1、萬(wàn)向聯(lián)軸2、鏈輪 3、減速器4、動(dòng)力輸出軸 5、輸送鏈驅(qū)動(dòng)軸 6、振動(dòng)篩軸
圖1 傳動(dòng)圖
Fig.1 Driver chart
其總體結(jié)構(gòu)圖如圖2：
1、V帶輪 2、V帶 3、機(jī)架 4、抖動(dòng)輪 5、減速器 6、聯(lián)軸器
7、懸掛架 8、挖掘鏟 9、鏈輪 10、傳動(dòng)鏈 11、地輪
圖2 總體結(jié)構(gòu)圖
Fig.2 Overall structure
2.2 工作原理
本機(jī)主要由V帶、減速器、抖動(dòng)輪、機(jī)架、挖掘鏟、傳動(dòng)鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過(guò)減速器和帶輪將所需要的動(dòng)力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)分離裝置運(yùn)動(dòng)，將從挖掘鏟部挖出的土豆往機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動(dòng)輪的作用，使得塊莖在輸送的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的塊莖于土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后塊莖從機(jī)器的尾部重新落入土地的表面。
3 傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇
3.1 傳動(dòng)比的確定
該多功能塊莖挖掘機(jī)的配套動(dòng)力為25-35馬力的拖拉機(jī)，其輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min，通過(guò)一級(jí)減速器和帶傳動(dòng)，設(shè)其總的傳動(dòng)比
減速器的傳動(dòng)比。帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為了能滿足分離器上的線速度為1.3m/s的要求，
所以
所以鏈輪半徑
3.2 減速器的選擇
由于其傳動(dòng)比為2，可以從市場(chǎng)上選擇傳動(dòng)比為2的減速器，其型號(hào)為ZDY,ZDZ100 型圓柱齒輪減速器。
其結(jié)構(gòu)如圖3：
圖3 減速機(jī)結(jié)構(gòu)圖 Fig.3 Reducer structure
4 帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì)
4.1 帶輪的設(shè)計(jì)
因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)是多功能塊莖挖掘機(jī)，故屬于載荷變動(dòng)較大的機(jī)械，原動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)（普通轉(zhuǎn)矩鼠籠式電機(jī)），設(shè)其工作時(shí)間小于10小時(shí)/天，啟動(dòng)形式為軟啟動(dòng)（采用高性能變頻器啟動(dòng)）。挖掘機(jī)的工作功率為1.5KW。
故：
----工作情況系數(shù) 取=1.2。
選擇V帶的型號(hào)
根據(jù)計(jì)算功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速 ，故選擇A型帶。
（1） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑：
1）初選主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑D1
根據(jù)所選V帶型號(hào)參考，選取，選。
（2）驗(yàn)算帶的速度V
（3）計(jì)算從動(dòng)輪直徑D2
取D2為107mm
（3）確定傳動(dòng)的中心距和帶長(zhǎng)
初定中心距，
由 公式（8—20）得：
即：
即：，
所以可取
根據(jù)公式（8—22）計(jì)算基準(zhǔn)帶長(zhǎng)：
選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，查表得：
根據(jù)公式（8—23）計(jì)算實(shí)際中心距：
考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距的變動(dòng)范圍為：
根據(jù)公式（8—24）
（4）驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角
根據(jù)公式（8—25）及對(duì)包角的要求，應(yīng)保證：
（5）確定V帶的根數(shù)
由公式（8—26）知
取Z=4根。
式中： ——在包角=180度，特定長(zhǎng)度，工作平穩(wěn)情況下，單根普通帶的許用功率值；
——考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù)；
——考慮帶的長(zhǎng)度不同的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)度系數(shù)；
——計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶所能傳遞的功率的增量；
查得：=0.45 =0.98 =0.91 =0.024
（6）確定帶的初拉力
單根V帶的初拉力由公式（8—27）確定：
（7） 求帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力
由公式（8—28）
式中： Z——為帶的根數(shù)；
——為單根帶的初拉力；
——為主動(dòng)輪上的包角。
（8） V帶計(jì)算結(jié)果
表1 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表
Table.1 The list of V types belt design
設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目
結(jié)果
說(shuō)明
工作情況系數(shù)k
計(jì)算功率P
選取V帶型號(hào)
小帶輪直徑D
大帶輪直徑D
驗(yàn)算V帶的速度V
初定中心距a
初算V帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L
選V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L
定V帶公稱長(zhǎng)度L
定中心距a
包角
包角系數(shù)k
1.2
1.8
A
80mm
107mm
1.1304m/s
350
1068.2
1153mm
1120mm
392.4mm
175
0.98
可選比表中大的值
參考實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)確定
〉120，合適
V帶規(guī)格：A型，長(zhǎng)1153mm
V帶根數(shù)：4根
中心距： 392.4mm
(9)材料的選擇
帶輪常用材料是鑄鐵，因?yàn)閹賤＜25m／s，所以選用HTl50。
(10) 帶輪的形式
帶輪的結(jié)構(gòu)由帶輪直徑大小而定，因小帶輪基準(zhǔn)直徑D≤（2.5～3）d，所以采用實(shí)心式。同樣大帶輪的基準(zhǔn)直徑D≤（2.5～3）d，所以大帶輪也用實(shí)心式。
（11）帶輪尺寸的計(jì)算
小帶輪的軸孔直徑，小帶輪與減速器相連，
故取=40mm。
因?yàn)椋?
所以
小帶輪的寬度：
小帶輪的直徑：
大帶輪的軸孔直徑，大帶輪與鏈輪主動(dòng)軸直徑一致。
設(shè)大帶輪軸孔直徑。
大帶輪的寬度：
大帶輪的直徑：
小帶輪的結(jié)構(gòu)如圖4：
圖4 小帶輪
Fig.4 Small Pulley
大帶輪的結(jié)構(gòu)如圖5：
圖5 大帶輪
Fig.5 Big Pulley
4.2 鏈輪的設(shè)計(jì)
4.2.1 鏈輪的設(shè)計(jì)目的
設(shè)計(jì)該鏈輪的主要目的是為了能夠帶動(dòng)分離機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)鏈輪確保得到鏈的線速度為V=1.6m/s。為了達(dá)到這一目的，設(shè)計(jì)的鏈輪傳動(dòng)比應(yīng)為1：1，即兩鏈輪的直徑應(yīng)當(dāng)相等。由前面的計(jì)算已經(jīng)得出鏈輪的直徑r=62mm。
4.2.2 鏈輪的設(shè)計(jì)
（1）選擇鏈輪的齒數(shù)
由已知得鏈輪的傳動(dòng)速度為1.3m/s，傳動(dòng)比為1。通過(guò)查表
所以取
(2) 初定傳動(dòng)中心距
根據(jù)公式
初取
(3) 確定鏈長(zhǎng)
節(jié)
(4) 確定鏈條節(jié)距p
由表查得；由圖按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線凸峰左側(cè)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表查得；選單列鏈，由表查得
根據(jù)于，由圖選用鏈號(hào)為10A，并且也證實(shí)了原估計(jì)鏈工作在額定功率曲線凸峰左側(cè)是正確的。
由表查得鏈節(jié)距p為15.875mm。
(5) 驗(yàn)算鏈速V
與原假設(shè)相符。
(6) 計(jì)算實(shí)際中心距
(7) 作用在軸上的壓力Q
圓周力
故：
(8) 潤(rùn)滑方式
根據(jù)和，選擇滴油潤(rùn)滑。
4.3 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(dòng)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(dòng)，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。
本多功能塊莖挖掘機(jī)為中速、中載，所以采用中碳鋼淬火處理，其硬度應(yīng)該＞40HRC～45HRC。
4.4 鏈輪機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算
該鏈輪為滾子鏈輪。
(1)分度圓直徑
(2) 齒頂圓直徑
(3 )齒根圓直徑
(4) 最大齒根距離
(5) 齒側(cè)凸緣直徑
所以取
鏈輪結(jié)構(gòu)如圖6：
圖6 鏈輪
Fig.6 Chain wheel
5 聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計(jì)
5.1 聯(lián)軸器的選擇
該多功能塊莖挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)寬度為712mm。兩側(cè)的機(jī)架壁厚度各位10mm。所以整個(gè)機(jī)架的內(nèi)部空間為692mm。所選的減速器的輸出軸的外伸長(zhǎng)度為110mm。為了使機(jī)器能夠運(yùn)轉(zhuǎn)，必須將V帶輪放在整個(gè)機(jī)架的外面，因?yàn)闇p速器外伸軸長(zhǎng)度不夠，所以必須選擇一個(gè)聯(lián)軸器。
通過(guò)查減速器的參數(shù)表，可知其輸出軸的直徑為48mm,所以選擇聯(lián)軸器時(shí)其孔徑也應(yīng)當(dāng)為48mm。通過(guò)查閱手冊(cè)[21-25]，可以選擇HL4型聯(lián)軸器。其長(zhǎng)度為112mm。
5.2 聯(lián)軸器上軸的設(shè)計(jì)
聯(lián)軸器上軸的作用是為了將減速器和帶輪通過(guò)聯(lián)軸器相連接的。其設(shè)計(jì)過(guò)程如下：
（1） 軸4部分：此部分軸是裝聯(lián)軸器的。聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為112mm。所以在設(shè)計(jì)時(shí)可以把該部分長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為110mm。
（2） 軸3部分此部分上裝滾動(dòng)軸承。因?yàn)闄C(jī)架內(nèi)壁到機(jī)架中心線的距離為346mm，減速器中線到輸出軸端的距離為214mm，聯(lián)軸器長(zhǎng)112mm。所以聯(lián)軸器到機(jī)架內(nèi)壁的長(zhǎng)度為346-214-112=20mm。所選的軸承為角接觸球軸承。其寬度為24.75mm。所以設(shè)計(jì)時(shí)該軸段長(zhǎng)度為42mm。
（3） 軸2部分：該部分裝同時(shí)有軸承端蓋。為了讓V帶輪輸出機(jī)架為20mm，所以該段長(zhǎng)度可設(shè)計(jì)為44mm。
（4） 軸1部分：該部分上裝V帶輪，V帶輪寬為65mm，所以設(shè)計(jì)該段長(zhǎng)為63mm。
其結(jié)構(gòu)如圖7：
圖7 聯(lián)軸器上的軸
Fig.7 The shaft of coupling
6 鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核
6.1 鏈輪軸的設(shè)計(jì)
鏈輪軸的作用是將大帶輪上的動(dòng)力傳送到兩個(gè)主動(dòng)鏈輪上，從而帶動(dòng)分離輸送器運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到分離輸送的目的。
該軸的設(shè)計(jì)步驟如下：
（1） 軸2和軸4部分：這兩部分都是裝鏈輪的。因?yàn)殒溳喌暮穸葹?5mm，所以設(shè)計(jì)該部分軸長(zhǎng)度為70mm。
（2） 軸1和軸5部分：這兩部分都是裝軸承的，所選軸承為角接觸球軸承，其寬度為24.75mm。設(shè)計(jì)兩輪側(cè)面距機(jī)架內(nèi)壁距離為20mm，所以設(shè)計(jì)該部分軸長(zhǎng)為50mm。
（3） 軸6部分：該部分上裝軸承端蓋，設(shè)計(jì)其長(zhǎng)度為33mm。
（4） 軸7部分：該部分上裝大帶輪，所以其設(shè)計(jì)長(zhǎng)度也為70mm。
（5） 軸3部分：該部分通過(guò)計(jì)算可得其長(zhǎng)度為488mm。
其結(jié)構(gòu)如圖8：
圖8 鏈輪軸
Fig.8 The shaft of chain wheel
6.2 鏈輪軸的校核
先作出軸的受力計(jì)算，取集中載荷作用于帶輪、鏈輪和軸承中點(diǎn)。
(1)帶輪上作用力的大小
壓軸力
則
(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
(3)求水平面上軸承的支反力
截面D處垂直面，水平面合成彎矩
7. 抖動(dòng)輪的設(shè)計(jì)
7.1 抖動(dòng)輪的作用
抖動(dòng)輪實(shí)際上是一個(gè)橢圓結(jié)構(gòu)。在軸的轉(zhuǎn)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)環(huán)形鏈帶產(chǎn)生上下抖動(dòng)，最終達(dá)到稀松土壤，分離塊莖于土壤的目的。
7.2 抖動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)
本次設(shè)計(jì)中抖動(dòng)輪為一橢圓結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)軸為375mm, 短軸為305mm, 抖動(dòng)輪工作時(shí)由軸帶動(dòng), 使之做軌跡運(yùn)動(dòng)。
7.3 抖動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度說(shuō)明
由于抖動(dòng)輪的作用是對(duì)鏈帶上的土壤進(jìn)行疏松，所以其抖動(dòng)速度應(yīng)該與鏈帶運(yùn)轉(zhuǎn)的速度相匹配。由于鏈速v=1.33m/s,經(jīng)過(guò)計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)可以得出抖動(dòng)輪的抖動(dòng)頻率應(yīng)該為1.1S/次。
圖9抖動(dòng)輪
Fig.9 dithering-wheel
8. 軸承座的設(shè)計(jì)及說(shuō)明
8.1軸承座的作用
軸承座是用來(lái)支撐軸承的，固定軸承的外圈，僅僅讓內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈保持不動(dòng)，始終與傳動(dòng)的方向保持一致（比如電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向），并且保持平衡。
8.2 軸承座的設(shè)計(jì)
本次軸承座的設(shè)計(jì)圖10如下所示：
圖10 軸承座
Fig.10 bearing pedestal
8.3 軸承座安裝時(shí)需要注意的問(wèn)題
當(dāng)向軸上安裝一對(duì)軸承時(shí)，設(shè)計(jì)一種因?yàn)闇厣鸬木€性膨脹和在裝配期間造成的安裝誤差的結(jié)構(gòu)是必要的，因此，在安裝的時(shí)候要將其中的一套軸承用于支承軸向和徑向載荷。固定內(nèi)圈和外圈于軸上和軸承座中，沒(méi)有套圈可軸向移動(dòng)，安裝另外一套軸承使其可以像支承徑向載荷能力的“游動(dòng)”端進(jìn)口軸承一樣軸向移動(dòng)。
8.4 軸承座的養(yǎng)護(hù)問(wèn)題
軸承座損壞以后可以采取一些簡(jiǎn)單的措施進(jìn)行修復(fù)，例如;1.表面處理，將需要修復(fù)軸承座表面除油污，除掉潮氣；2，調(diào)制修復(fù)材料，定期維護(hù)；3，涂抹材料將材料均勻的涂在修復(fù)表面；4，等待材料凝固，可以適當(dāng)?shù)募訜岵牧媳砻媸蛊溲杆俟袒?
以此可以更大的節(jié)省成本，提高效率。
9. 端蓋的設(shè)計(jì)說(shuō)明
9.1端蓋的作用說(shuō)明
軸承端蓋的主要作用不是支撐，它的主要作用有兩個(gè)：第一點(diǎn)是軸承外圈的軸向的定位；第二個(gè)作用是防塵土，密封作用，其自身起到防塵和密封作用以外，還可以與密封件配合達(dá)到密封作用，更好的保護(hù)軸承。
9.2 端蓋的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)中端蓋的材料為HT200，設(shè)計(jì)圖如圖11所示：
圖11 端蓋圖
Fig.11 end housing
9.3 軸承端蓋的安裝說(shuō)明
主軸承的兩個(gè)軸承端蓋應(yīng)該將滾動(dòng)軸承的外圈壓緊，以保證主軸軸向定位，而另一側(cè)軸承座的兩個(gè)軸承端蓋不能壓住軸承外圈，為了保障主軸在溫升時(shí)軸向伸縮而不被卡死，每一側(cè)至少應(yīng)該留有2mm的間隙。端蓋和軸承外圈的間距可以利用加減墊片的方法以調(diào)整，軸承端蓋上的密封圈在安裝時(shí)切口向上，以免漏油。
10.分離輸送器的設(shè)計(jì)
10.1 分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過(guò)程
（1） 機(jī)構(gòu)形式的確定
桿條式分離輸送器是一種分離器，其上以等距平行地配置桿條，由撓性元件相連。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶面傾斜時(shí)也能工作，因此是一種應(yīng)用比較廣泛的分離工作部件。但是此類分離輸送器因工作面種類的不同而不同，而工作面是由許多桿組成連續(xù)移動(dòng)的一個(gè)柵，工作面的種類對(duì)移動(dòng)土壤的壓碎程度和過(guò)篩強(qiáng)度起著決定作用，同時(shí)還影響到分離輸送器的耐用性。在馬鈴薯、塊根等作物的挖掘機(jī)上，常見(jiàn)的分離輸送器有鉤桿式、鏈桿式和帶桿式等。其中鉤桿式和鏈桿式的制造工藝比較簡(jiǎn)單，成本較低，而且其鏈桿于土壤的接觸面積較小，過(guò)篩強(qiáng)度最大，分離效果明顯。
所以，從零件的購(gòu)買方便，裝卸簡(jiǎn)單等因素考慮，本機(jī)器的分離輸送器采用鏈桿式分離輸送器來(lái)完成分離輸送的目的。
鏈桿式分離輸送器是由圓桿組成，桿的兩端焊接在鏈條上。形成具有篩選塊莖而分離土壤的柵。鏈桿式分離輸送器通過(guò)固定在主動(dòng)軸上和從動(dòng)軸上的鏈輪來(lái)帶動(dòng)，桿條形成一條環(huán)形的鏈帶。
(2) 分離輸送器的工作過(guò)程
鏈桿式分離輸送器是一種分離器兼輸送器，其工作過(guò)程是，當(dāng)被掘起的土壤、塊莖等向上輸送時(shí)，在輸送鏈的作用下，土壤被疏松，土壤通過(guò)桿之間的間隙篩出來(lái)，塊莖則被輸送器輸送到機(jī)器的尾部，從而將塊莖重新放回地表。達(dá)到挖掘塊莖的目的。
作業(yè)時(shí)，位于前部的挖掘鏟進(jìn)入土層內(nèi)將塊莖整個(gè)掘起，掘起的土塊在挖掘鏟的作用下發(fā)生劈裂破碎，然后輸送到分離輸送器上。分離輸送器桿條在向后運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還受到抖動(dòng)器的作用而上下抖動(dòng)，使大部分土壤變松并落回地里。塊莖則被輸送器運(yùn)送到機(jī)器的尾部。 其結(jié)構(gòu)圖如圖12所示：
1、主動(dòng)輪 2、分離輸送器 3、抖動(dòng)輪 4、從動(dòng)輪
圖12分離輸送器圖
Fig.12 Separation conveyor
10.2 桿條參數(shù)的確定
在歐洲的許多國(guó)家里，桿間距離通常為25-28mm。而在美國(guó)，甚至為40-48mm。亞洲的日、韓等國(guó)為30-40mm。這個(gè)間隙主要于塊莖作物的品種和塊莖的尺寸由很大關(guān)系。在波蘭，一個(gè)塊莖的平均重量大約為60-80g，而美國(guó)可以達(dá)到200g左右。
一般情況下塊莖作物的塊莖為扁圓、橢圓、圓、長(zhǎng)筒等形狀，為了研究方便可以統(tǒng)一采用長(zhǎng)、寬、厚三個(gè)特征尺寸來(lái)描述塊莖的物理機(jī)械特性，其中厚度尺寸是關(guān)鍵的一個(gè)尺寸。
分離輸送器的桿條間隙如圖 13，從圖中可以看出下面的關(guān)系：
L = L1 + D
式中：L -- 桿間隙
L1 --桿條間隙
要使分離輸送器達(dá)到篩分土壤，保留塊莖的目的，桿條間隙的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足＜c的條件，即保證塊莖最小特征尺寸大于桿條間隙，從而使塊莖不至于在桿條間隙間隨土壤一起漏下。根據(jù)資料和實(shí)際的測(cè)量，我國(guó)塊莖的厚度尺寸大多在30-80mm之間，因此若取桿間距L為55mm，桿條直徑為10mm，代入式中，可得桿條的間隙為45mm。
其結(jié)構(gòu)如圖13：
圖13桿條間隙圖
Fig.13 Article intermittent
10.3 分離輸送器線速度的確定
多功能塊莖挖掘機(jī)抖動(dòng)分離輸送器的線速度和抖動(dòng)器的性能是影響分離率和塊莖損傷率的主要因素。而抖動(dòng)器的抖動(dòng)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(shuō)，線速度是分離輸送器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。通過(guò)對(duì)分離輸送器和抖動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，來(lái)闡述分離輸送器與抖動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系，并分析抖動(dòng)器的抖動(dòng)和拋起性能，為分離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(shí)，必須考慮它的類型、長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)特性（加速度）及由這些因素造成的塊莖的損傷問(wèn)題。輸送器的壽命、尺寸及機(jī)器的重量都與它的速度有關(guān)。分離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(duì)塊莖的損傷也就會(huì)越大，耐用性會(huì)降低。輸送器的長(zhǎng)度關(guān)系到塊莖分離和整機(jī)的尺寸，因此它必須適當(dāng)。
分離輸送器在工作時(shí)，其線速度應(yīng)略大于機(jī)器的前進(jìn)速度，以保證掘起物往后傳送的正常進(jìn)行。試驗(yàn)表明：當(dāng)線速度高于2m/s，土壤含水量大于等于20%時(shí)，分離能力下降。若機(jī)器的前進(jìn)速度為，分離傳送器的線速度為，則有：
，的取值一般為0.8～2.5
機(jī)器工作時(shí)的速度為1.2m/s，分離輸送器的速度為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。
11. 挖掘鏟的設(shè)計(jì)
11.1 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(wú)效挖掘深度的動(dòng)力消耗。挖掘鏟鏟尖的形狀采用“w”型，前進(jìn)阻力較小，入土性能比較好。
11.2 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，這樣就帶來(lái)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。
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。一般塊莖在土壤中的最大
分布寬度為400mm，塊莖分布的深度一般為在地表以下120-200mm之間。
為了保證鏟刃的自動(dòng)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(duì)鋼的摩擦角為，取，所以。
若鏟片數(shù)量為5個(gè)，單個(gè)鏟片寬度為100mm，長(zhǎng)度為250mm，鏟刃傾斜角度，鏟面傾角為，鏟間間隙為25mm。
其結(jié)構(gòu)如圖14：
圖14 挖掘鏟
Fig.14 Digging Shovel
12. 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)
12.1 地輪的設(shè)計(jì)
地輪的作用主要是在機(jī)器行走過(guò)程中的平衡支撐作用。為了克服挖掘機(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(guò)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。
地輪結(jié)構(gòu)圖如圖15所示：
圖15 地輪
Fig.15 Land wheel
12.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì)
挖掘機(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(guò)性能及對(duì)地表的適應(yīng)性能等主要工作性能都收多功能塊莖挖掘機(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)懸掛和挖掘機(jī)懸掛架機(jī)構(gòu)成一個(gè)空間機(jī)構(gòu)，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)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(duì)瞬心的力矩作用下，將產(chǎn)生繞這兩個(gè)瞬心的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持平衡。
其結(jié)構(gòu)如圖16：
圖16 機(jī)架
Fig.16 Rack
13. 結(jié)論
本次設(shè)計(jì)的機(jī)器性能基本滿足要求，能較好的與農(nóng)村現(xiàn)有動(dòng)力配套使用，能較好的把握挖掘機(jī)收獲過(guò)程中的要求。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，掌握了基本的設(shè)計(jì)過(guò)程，真正地將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，提高了獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力。由于所掌握的知識(shí)的限制和經(jīng)驗(yàn)的不足，在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，難免有不妥之處。在今后的學(xué)習(xí)工作中我會(huì)繼續(xù)努力，彌補(bǔ)自己在專業(yè)知識(shí)上的缺欠。
另外，我的導(dǎo)師王黎明老師對(duì)設(shè)計(jì)思路比較認(rèn)同，這使我產(chǎn)生了無(wú)窮的動(dòng)力，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，每周要見(jiàn)導(dǎo)師一次，這樣可以隨時(shí)將不懂得問(wèn)題向王老師請(qǐng)教，王老師總是耐心的講解，這讓我收益頗豐，很是感動(dòng)。我在北京實(shí)習(xí)期間，王老師還是不斷地督促我不要忘記畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，這讓我不斷提醒自己，除了每天的實(shí)習(xí)工作，還要保持進(jìn)度，因此，在那段時(shí)間里，我不僅沒(méi)有掉隊(duì)，而且很好地把握住了畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，這在無(wú)形中也是得益于王老師。
在實(shí)習(xí)時(shí)，公司領(lǐng)導(dǎo)就曾經(jīng)叮囑我們應(yīng)屆生一定要好好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)期間最后的也是最有意義的一次大作業(yè)，既可以對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的測(cè)評(píng)，又為以后的職業(yè)生涯做一個(gè)堅(jiān)實(shí)的鋪墊。從中可以看出一個(gè)學(xué)生的負(fù)責(zé)態(tài)度，對(duì)待事情的細(xì)致程度，對(duì)待知識(shí)的尊重程度，是衡量對(duì)待以后的工作態(tài)度的重要標(biāo)準(zhǔn)。
此次設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的事情就是讓我明白了，無(wú)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。
14.本次設(shè)計(jì)外購(gòu)件清單：
序號(hào)
名稱
數(shù)量
材料
價(jià)格
生產(chǎn)廠家
1
內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M10X16
2
45號(hào)鋼
1.0元/個(gè)
寧波日升緊固件有限公司
2
B型螺栓緊固軸端擋圈
2
Q235
1.5元/個(gè)
揚(yáng)州貝氏彈簧制造有限公司
3
聯(lián)軸器HL4型
1
35鋼
580元/套
鎮(zhèn)江德瑞機(jī)械有限公司
4
ZDZ100型圓柱齒輪減速器
1
HT200、Q235、45鋼
2800元/套
上?；圬S傳動(dòng)機(jī)械有限公司
5
升運(yùn)鏈
1
Q235
68元/條
新泰市宏遠(yuǎn)工業(yè)設(shè)備有限公司
6
GB1152-89直通式壓注油杯
7
塑料
0.3元/個(gè)
寧波市鄞州高橋新信機(jī)械電器廠
7
GB891-86軸端擋圈
7
Q235
0.7元/個(gè)
瑞安市速盛汽車配件有限公司
8
軸套
5
45鋼
0.3元/個(gè)
重慶凱思孚軸承有限公司
10
圓錐滾子軸承3000型02系列
5
高溫軸承鋼
18元/個(gè)
青島日瑞德機(jī)電設(shè)備有限公司
11
普通平鍵A型16X56
6
45鋼
0.12元/個(gè)
上海敬慧自動(dòng)化設(shè)備有限公司
12
氈圈
7
半粗羊毛氈
2.3元/個(gè)
南京市澳博氈業(yè)有限公司
13
六角頭鉸制孔用螺栓-A級(jí)M10X30
30
碳鋼Q235
2300元/噸
邯鄲市恒軒緊固件制造有限公司
14
圓螺母M5X1.5
2
低碳合金鋼
1.3元/個(gè)
溫州市甌海梧田眾泰緊固件加工廠
15
A型軸用彈性擋圈
2
65Mn
1.0元/個(gè)
揚(yáng)州貝氏彈簧制造有限公司
16
圓柱銷-不淬硬鋼和奧氏體不銹鋼12m6X120
4
C35
1.0元/個(gè)
河北永年縣壹通緊固件有限公司
參考文獻(xiàn)
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