新型的大蔥收獲機的設(shè)計-自走式大蒜收獲機含UG三維及10張CAD圖帶開題報告.zip,新型,大蔥,收獲,設(shè)計,大蒜,UG,三維,10,CAD,開題,報告 大蔥收獲機的設(shè)計 摘要 大蔥是人們生活中不可缺少的一味調(diào)料。但收獲過程中的效率低下。而國內(nèi)的大蔥收獲機性能單一，收獲技術(shù)不成熟，國外的收獲機械雖然性能良好，但制造價格太高，且通用性不強，不適應(yīng)國內(nèi)市場。因此，設(shè)計一種新型的大蔥收獲機來完成高效率的收獲是非常有意義的。 本次研究的主要內(nèi)容是大蔥收獲機結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過資料查閱對比確定其類型為自走式手扶大蔥收獲機。該機包含扶苗桿、切莖刀具、挖掘鏟、運輸鏈條等機械裝置。先采用高速旋轉(zhuǎn)刀具對大蔥進行切莖，并用扶苗桿對大蔥苗進行一個簡單的扶持。然后利用平面三角挖掘鏟挖起大蔥，通過運輸鏈條實現(xiàn)大蔥與土壤的分離，最后完成大蔥收集。本次設(shè)計其動力通過柴油機提供，減速裝置采用二級減速器。利用摩擦離合器控制大蔥收獲機的啟停。 關(guān)鍵詞：大蔥；收獲機；自走式；設(shè)計；校核 Abstract Welsh onions are indispensable in people's life. But the efficiency of the harvest process is low. The domestic onion harvester performance is single, harvest technology is not mature, although the performance of foreign harvesting machinery is good, but the manufacturing price is too high, and versatility is not strong, not suited to the domestic market. Therefore, it is very meaningful to design a new onion harvester to achieve efficient harvesting. The main content of this study is the onion harvester structure design. Through the data access comparison to determine its type of self-propelled hand green onion harvester. The machine includes the auxiliary stem, cutting the cutting tool, digging shovel, transport chain and other mechanical devices. First use high-speed rotating tool on the green onions cut stems, and with the auxiliary stem on the green onion seedlings for a simple support. And then use the plane triangular digging shovel digging green onions, through the transport chain to achieve onion and soil separation, and finally complete the collection of green onions. The design of its power through the diesel engine, deceleration device using two reducer. Use the friction clutch to control the start and fall of the green onion harvester. Key words：Green onion; harvester; self-propelled; design; check 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 3 1.1 本課題研究目的及意義 3 1.2 國內(nèi)外大蔥收獲機的研究現(xiàn)狀 4 1.2.1 國外大蔥收獲機的研究現(xiàn)狀 4 1.2.2 國內(nèi)大蔥收獲機的研究現(xiàn)狀 7 第2章 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與確定 10 2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的確定 10 2.2 總體結(jié)構(gòu)及工作原理的設(shè)計與確定 10 2.2.1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與確定 10 2.2.2 工作原理的設(shè)計與確定 11 第3章 傳動裝置的設(shè)計與確定 12 3.1 動力源的放置與選擇 12 3.1.1 動力源的放置 12 3.1.2 動力源的選擇 12 3.2 減速裝置的設(shè)計與計算 13 3.2.1 減速要求的確定 13 3.2.2 減速箱的設(shè)計與計算 13 3.3 離合器的設(shè)計 18 第4章 切莖裝置的設(shè)計 20 4.1 切莖裝置設(shè)計要求的確定 20 4.2 刀具的形狀以及參數(shù) 20 4.3 限深輪的設(shè)計 21 4.4 扶禾稈的設(shè)計 22 4.5 清理裝置的設(shè)計 22 4.6 傳動裝置的設(shè)計 22 第5章 起蔥、蔥土分離及行走裝置的設(shè)計 24 5.1 起蔥裝置的設(shè)計 24 5.1.1 挖掘鏟的選用 24 5.1.2 挖掘鏟參數(shù)的確定 25 5.2 蔥土分離裝置的設(shè)計 25 5.3 挖掘鏟部位輔助裝置 26 5.4 行走裝置的設(shè)計 26 5.4.1 行走輪的設(shè)計 26 5.4.2 行走輪軸的設(shè)計 26 結(jié)論 30 致謝 31 參考文獻 32 I 第1章 緒論 1.1 本課題研究目的及意義 近年來，大蔥在人們心中的地位日益提高。大蔥是半年生草本植物，百合科蔥屬，富含營養(yǎng)，口味獨特，用途廣泛。大蔥具有奇強的抗菌消炎作用，現(xiàn)在知道能有抗菌效果的天然植物中大蔥是最明顯的作物。既能抗疲勞、抗衰老、保護肝功能，也能抗癌、防癌、治療陽痿、保護心血管。另外大蔥在工業(yè)方面，可做一些調(diào)味品，食品添加劑原材料，也可以用來做飼料添加劑和美容化妝品的原材料。 目前，國外已經(jīng)有了幾種大蔥收獲機，有的技術(shù)與裝備比較成熟，也有的是初代產(chǎn)品，研發(fā)階段。但是，國內(nèi)外作業(yè)環(huán)境不同，收獲方式也有區(qū)別，所以很難適應(yīng)國內(nèi)一些地區(qū)的需求。國內(nèi)也有個人及團體研發(fā)了幾款大蔥收獲機，目前來說，跟發(fā)達國家開發(fā)的大蔥收獲機相比較，國內(nèi)的大蔥收獲近還有一些不足，生產(chǎn)力需要提高?，F(xiàn)階段，蔥農(nóng)還是依靠人工來完成大蔥的收獲，有少部分地區(qū)使用半機械大蔥挖掘犁，但是它容易傷蔥，效率也不高，難以滿足蔥農(nóng)的需求。所以如果現(xiàn)在有一款的大蔥收獲機作業(yè)效率高，適用性強，那么它就很容易被人采納以及廣泛的推廣。 大蔥是主要農(nóng)作物之一，經(jīng)濟性好，可做食品添加劑，調(diào)味品和美容化妝品等的原料。但是大蔥人工收獲勞動強度大、效率低，不利于大蔥產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展，所以用機械化收獲大蔥。本文根據(jù)大蔥收獲的需求，并結(jié)合農(nóng)村生產(chǎn)模式的特點設(shè)計一款手扶式大蔥收獲機。初步計劃設(shè)計一款中小型的大蔥收獲機，適用于農(nóng)村低成本高效率的經(jīng)濟特點，并且努力提高大蔥收獲機的作業(yè)質(zhì)量，簡單設(shè)計機械結(jié)構(gòu)，減少功率上其他方面的浪費。 本文根據(jù)大蔥收獲的需求，并結(jié)合農(nóng)村生產(chǎn)模式的特點設(shè)計一款手扶式大蔥收獲機。初步計劃設(shè)計一款中小型的大蔥收獲機，適用于農(nóng)村低成本高效率的經(jīng)濟特點，并且努力提高大蔥收獲機的作業(yè)質(zhì)量，簡單設(shè)計機械結(jié)構(gòu)大蔥，減少功率上其他方面的浪費。 1.2 國內(nèi)外大蔥收獲機的研究現(xiàn)狀 1.2.1 國外大蔥收獲機的研究現(xiàn)狀 現(xiàn)階段國外大蔥機械化收獲的技術(shù)比較成熟，并且推廣性強。美國，法國，西班牙等國家都生產(chǎn)了比較好大蔥收獲機。下面介紹幾種大蔥收獲機生產(chǎn)公司和機型： 1、美國TopAir公司。美國TopAir公司是以生產(chǎn)大蔥收獲機和洋蔥收獲機而出名。該公司生產(chǎn)的大蔥收獲機主要有大蔥挖掘鋪條機和大蔥撿拾機，都是分段式工作。 大蔥挖掘鋪條機。圖1-1為GW4400型4行大蔥挖掘鋪條機結(jié)構(gòu)圖，其工作原理：先用挖掘鏟直接從土壤中挖起大蔥，然后由挖掘鏟和挖掘鏟上部的拔輪共同工作，把大蔥和泥土帶至分離輸送鏈上，分離輸送鏈將大部分泥土在運送過程從大蔥中分離出來，去掉泥土后的大蔥頭經(jīng)過集條裝置被鋪放在地面上，對大蔥進行少許的晾曬。該機還能夠安裝其他輔助裝置：①切頂裝置，安裝刀具切斷大蔥莖稈，實現(xiàn)大蔥機械化“聯(lián)合收獲”；②風(fēng)選裝置，利用風(fēng)選裝置去除碎葉和其他較輕的雜質(zhì)。此機具和90kw功率的拖拉機配套使用，生產(chǎn)效率為20hm^2/h，一次兩行，壟距為100~112mm。該機由拖拉機后驅(qū)動軸提供動力，由液壓系統(tǒng)控制整個裝置機械結(jié)構(gòu)。該機缺點是收獲的大蔥中會有少許土塊，而且該機不能單獨作業(yè)還需要和大蔥撿拾機一起配套作業(yè)。 圖1-1 GW4400型4行大蔥挖掘鋪條機 1.鋪條機構(gòu) 2.液壓及動力連接機構(gòu) 3.挖掘鏟 4.分離輸送鏈 5.車輪 大蔥撿拾機。圖1-2是該公司生產(chǎn)的GL2400型大蔥撿拾機結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理：首先經(jīng)過前面裝置大蔥已經(jīng)鋪放成條，用撿拾鏟和撥輪從土壤中撿拾到分離輸送鏈上，利用分離輸送鏈抖動，在大蔥運送過程中，清理部分泥土，然后大蔥經(jīng)傳送鏈傳遞，進入清選機內(nèi)，將混入大蔥中的雜物利用風(fēng)選系統(tǒng)清理掉，再將經(jīng)過初步清理的大蔥頭送至人工工作臺進行進一步清理泥土，此時有兩名人工參與到機具作業(yè)過程中，一處是在凈蔥較多的一側(cè)，工人用手撿掉運輸線上的土塊，另外一處是土塊較多的一側(cè)，工人從土塊中挑選出大蔥，最后由輸送裝置將大蔥送進其后跟著行走的收集車上，再送到大蔥集中地。此大蔥撿拾機配套動力是110KW功率的拖拉機,作業(yè)行距為400~420mm。該機和GW4400型4行大蔥挖掘鋪條機一起配套使用，可以完成大蔥聯(lián)合收獲。該機是由拖拉機后驅(qū)動軸驅(qū)動，其上裝有液壓控制等操作系統(tǒng)，作業(yè)效率高。 圖1-2 GL2400型大蔥撿拾機 1.車輪 2.分離輸送鏈 3.清選機 4.人工撿拾平臺 5.輸送器 6.液壓及動力連接 7.撿拾鏟 2、法國ERME公司 該公司在法國是比較有名的農(nóng)業(yè)機械機具生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)的大蔥聯(lián)合收獲機得到眾人廣泛的認可，其中代表機具有打捆式和切秧式大蔥收獲機，這兩款收獲機的動力是由拖拉機所帶的液壓裝置提供。這兩種收獲機有一個比較明顯的優(yōu)點就是：經(jīng)該機收獲后的大蔥，后續(xù)生產(chǎn)非常容易。但是，該機作業(yè)效率相對與其他機具來說比較低。 打捆式大蔥聯(lián)合收獲機。圖1-3 RL1型單行打捆式大蔥聯(lián)合收獲機的結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理：分禾器5將大蔥莖導(dǎo)入夾持膠帶7中，挖掘鏟6挖斷大蔥根莖，夾持膠帶7夾持大蔥莖經(jīng)傳送到打捆機構(gòu)1，同時拍土裝置拍打大蔥根須部，清理其附著在上面的泥土。當一定數(shù)量的蔥秧被打捆器收集時，打捆器打捆蔥秧并送至橫向輸送帶，然后人工控制橫向輸送帶開關(guān)把蔥秧送至后側(cè)。該機具配套36.75KW（50hp）功率的拖拉機，行走速度約4km/h，RL1型可以相對拖拉機橫向移動130cm，最小收獲行距為40cm。 圖1-3 RE1型單行打捆式大蔥聯(lián)合收獲機 打捆機構(gòu) 2.工作人員座椅 3.機架 4.液壓連接系統(tǒng) 5.分禾器 6.挖掘鏟 7.夾持膠帶 8.車輪 9.橫向輸送帶 切秧式大蔥聯(lián)合收獲機。圖1-4為RE1型單行切秧式大蔥聯(lián)合收獲機結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理與打捆式收獲機類似，其結(jié)構(gòu)有蔥秧夾持輸送裝置、大蔥的挖掘裝置和大蔥清土裝置等機械裝置，大蔥蔥莖被夾持輸送膠帶8送至切秧機構(gòu)1中，刀具切斷蔥莖后，蔥頭掉進橫向輸送鏈3上，然后由橫向輸送鏈3送到其后的收集網(wǎng)袋中，進行自動化收集。該機具在撿拾工作臺上需要一名工人進行人工清選大蔥。該機配套44.1kw（60hp）功率的拖拉機，行走速度約3km/h。行距要求為43~55cm。 圖1-4 RE1型單行切秧式大蔥聯(lián)合收獲機 1.切秧機構(gòu) 2.揀拾工作臺 3.橫向輸送鏈 4.噸袋拖桿 5.車輪 6.液壓連接系統(tǒng) 7.機架 8.夾持膠帶 9.挖掘鏟 10.分禾器 3、西班牙J.J.BROCH 打捆式大蔥聯(lián)合收獲機。圖1-5為兩行打捆式大蔥聯(lián)合收獲機的結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理與RL型打捆式大蔥收獲機類似，相當于把其兩個機具組合在一起使用。該機具配套44.1kw（60hp）功率的拖拉機,該機作業(yè)是需要兩名工作人員同時工作，該機最小行距為40cm。 圖1-5 兩行打捆式大蔥聯(lián)合收獲機 1.分禾器 2.液壓連接系統(tǒng) 3.工作人員座椅 4.夾持膠帶 5.橫向輸送帶 6.拍土器 7.挖掘鏟 1.2.2 國內(nèi)大蔥收獲機的研究現(xiàn)狀 近幾年來，國內(nèi)漸漸重視農(nóng)業(yè)機具方面的生產(chǎn)發(fā)展能力，實行農(nóng)民購買農(nóng)業(yè)機器的會有補貼的利民政策，大蔥收獲機也從中慢慢發(fā)展起來，越來越多的大蔥收獲機被研發(fā)出來。國內(nèi)已有42項關(guān)于大蔥收獲機械的實用專利，被商家采用并投入在生產(chǎn)線的將20種。這些農(nóng)業(yè)機具，有的是只能夠收獲大蔥的收獲機具，有的是能夠收獲土豆、花生等共用的收獲地下農(nóng)作物機具，包括分段式收獲機和聯(lián)合收獲機。但是，由于大蔥播種因各地域的性質(zhì)不同而沒有統(tǒng)一，大蔥在地里不規(guī)則生長，所以大蔥機械化收獲沒有大面機的推廣。下面介紹幾款國內(nèi)的大蔥收獲機： 1、4DS-1000型大蔥挖掘機。圖1-6為4DS-1000大蔥挖掘機的結(jié)構(gòu)示意圖圖，其工作原理：拖拉機輸出軸提供動力經(jīng)變速箱傳遞給挖掘輪裝置，另外傳動裝置將一部分動力傳遞給后撥禾裝置的減速箱中。此機具挖掘裝置采用旋轉(zhuǎn)式挖掘刀具，并且解決了一個大蔥地膜纏繞在機具上難清理的問題。同時為了避免拖拉機輪胎行走時壓傷大蔥，該機具設(shè)計了前、后撥禾器將蔥頭撥向兩邊，減少了大蔥損傷率。該機具配套動力為泰山-12型拖拉機，行距要求為18~30cm，一次作業(yè)4行，工作幅度100cm，另外該機使用液壓系統(tǒng)控制升降。 圖1-6 4DS-1000大蔥挖掘機 1.齒輪箱 2.傳動鏈條 3.旋轉(zhuǎn)刀具 4.限深輪 5.撥禾器 6.機體 7.后撥禾器 2、4DS-2型大蔥收獲機。圖1-7為4DS-2大蔥挖掘機結(jié)構(gòu)示意圖，該機是由拖拉機拖動，采用3點懸掛方式，動力源為拖拉機驅(qū)動輪和同軸鏈輪，解決了拖拉機取力困難的問題該機可以調(diào)節(jié)挖掘深度，整機縱向長度較小，機組的縱向穩(wěn)定性高，該機具配套動力為泰山-12型拖拉機，一次收獲2行，挖掘深度在12~150mm范圍內(nèi)，生產(chǎn)率為0.067hm^2/h。 圖1-7 4DS-2大蔥挖掘機 1.手扶拖拉機 2.限深輪 3.挖掘鏟 4.分離輸送鏈 5.傳動鏈 3、4S-85收獲機。圖1-8為4S-85大蔥收獲機結(jié)構(gòu)示意圖，該機具配套東風(fēng)-12型手扶拖拉機，可以一次完成碎土、斷根、蔥土分離、集條鋪放等農(nóng)業(yè)環(huán)節(jié)。該機適用于沙性土壤里工作，篩選裝置能夠使蔥頭和土完全分離，并集中在一起鋪放。總體來說，該大蔥收獲機工作是效率不錯，大幅度降低了人工收獲的勞動強度，并且此款大蔥收獲機得到了當?shù)厥[農(nóng)們的肯定。 圖1-8 4S-85大蔥收獲機 1.限深輪 2.液壓千斤頂 3.機體 4.手扶拖拉機離合器 5.拖拉機底盤6.液壓泵 7.柴油機 8.防滑輪 9.左右撥禾輪 10.泥土分離器 11.碎土輥 12.挖掘鏟 32 第2章 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與確定 2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的確定 參考已有的地下農(nóng)作物機械收獲技術(shù)要求，特別是塊根、塊莖作物機械化收獲技術(shù)要求，然后根據(jù)蔥農(nóng)的基本需求，大蔥機械化收獲的要求如下： 1、起蔥和蔥土分離。收獲機能完整的挖起大蔥，并且對大蔥的損傷要達到很少或者沒有的情況，大蔥損傷包括蔥皮被劃傷、切傷以及大蔥被壓傷，大蔥的機械化收獲大蔥損傷率應(yīng)低于1%。 2、有足夠的工作幅度以及不掉蔥、不漏蔥。大蔥的機械化收獲工作幅度是被限制的，所以工作幅度應(yīng)該盡量大，其收獲效率高。大蔥一次收獲中，不應(yīng)該有掉蔥、漏蔥的情況發(fā)生，避免人工的再次撿拾，增加勞動強度。 3、防護裝置應(yīng)該做好。機器作業(yè)地方有很多雜草和蔥秧，防護裝置是保護工作部件不被纏繞，機具工作流暢、不被打斷。 4、有一定的適應(yīng)性。該機能夠在不同土質(zhì)、不同濕度的情況下正常工作；能夠在蔥秧倒伏、蔥秧干枯或者青綠的情況下正常工作；在大蔥生長地平坦或者低洼的情況下，也能正常工作。 5、機具能一機多用，增加機器使用率。該機不僅能夠在大蔥收獲中，還能夠其他農(nóng)作收獲過程中使用，提高機器使用效率，減少蔥農(nóng)購買其他機具。 6、機器便于操作，保養(yǎng)方便。為了使機器便于操作和保養(yǎng)方便，設(shè)計該機具時，盡量使其結(jié)構(gòu)簡單，減少不必要的輔助裝置，使用低成本的材料。 2.2 總體結(jié)構(gòu)及工作原理的設(shè)計與確定 2.2.1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與確定 該機由扶禾稈、切莖刀具、挖掘鏟、輸送裝置、收集網(wǎng)袋、以及減速裝置等機械結(jié)構(gòu)組成。圖2-1為大蔥收獲機結(jié)構(gòu)圖， 圖2-1大蔥收獲機 1.皮帶 2.柴油機3.變速箱殼 4.換擋器5.機架 6.手扶架 7.扶禾稈8.錐齒輪殼 9.刀具稈10.刀具 11.限深輪12.挖掘鏟13.傳輸鏈14.大行走輪15.收集框 2.2.2 工作原理的設(shè)計與確定 該機作業(yè)時高速旋轉(zhuǎn)切徑刀具切斷大蔥的莖；挖掘鏟對深陷土壤中大蔥進行松土和挖起；挖掘鏟后的一塊橫板，把大蔥收到傳輸鏈條上；在傳輸鏈條上對大蔥進行蔥土分離；大蔥運送到鏈條后端，落入套在收集框上的收集網(wǎng)袋，完成大蔥的收集作業(yè)。其中扶禾稈在機具行進時，夾持蔥莖，便于刀具切斷。該機可以一次自動完成對大蔥切徑、起蔥、去土、收集等農(nóng)藝環(huán)節(jié)的大蔥收獲機。該機結(jié)構(gòu)簡單，由手扶稈控制行走速度和行走方向。該機由手搖啟動方式，現(xiàn)在有前檔和空檔位，由離合器控制和減速器聯(lián)合使用。該機由轉(zhuǎn)速2300r/min、最大功率9.7kw（13馬力）的ZH195A柴油機提供動力。工作幅度為650mm，一次收獲三行，挖掘深度40mm，機具行走速度約為2.52km/h，行距要求為160mm。該機不同于一些收獲機的先起蔥、再切莖過程，而是先切莖、再起蔥。并且多行作業(yè)，提高了機具工作效率。 該機啟動方式是先將離合器置于空檔，手搖啟動柴油機，然后回到手扶架位置即兩手握住手扶稈，再將離合器置于前檔，機具行走。手扶架上有操縱機構(gòu)，用來控制制動裝置，機具的行走速度和行走方向的轉(zhuǎn)變，還包括控制油門和變速等功能。 第3章 傳動裝置的設(shè)計與確定 3.1 動力源的放置與選擇 3.1.1 動力源的放置 動力源可以和作業(yè)部件分開，也可以裝在作業(yè)部件上。 方案一：作業(yè)部件和手扶拖拉機配套使用。設(shè)計大蔥收獲機的作業(yè)部件包括切莖、起蔥、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，然后懸掛在手扶拖拉機前面。通過控制手扶拖拉機來驅(qū)動大蔥作業(yè)部件工作。 方案二：動力源單獨使用，設(shè)計傳動裝置和換擋裝置。使用一款柴油機，裝在作業(yè)部件機架上，動力經(jīng)皮帶傳遞給傳動系統(tǒng)。操縱機構(gòu)同樣安裝在手扶稈上，控制其動力輸出和轉(zhuǎn)向等操作。 方案一的大蔥收獲機的農(nóng)藝環(huán)節(jié)要有收集裝置，當作業(yè)部件和收獲拖拉機配套使用時，其收集裝置不能合理的設(shè)計出來。方案二的農(nóng)機機具其結(jié)構(gòu)簡單，便于操作和保養(yǎng)，另外柴油機可拆卸，當農(nóng)機閑置下來時可以把柴油機用到其他方面。 經(jīng)過綜合考慮，選用方案二，柴油機安裝在作業(yè)部件上。設(shè)計其傳動系統(tǒng)，減速裝置，以及手扶桿操作系統(tǒng)等必要裝置。 3.1.2 動力源的選擇 參考已有的大蔥收獲機動力源提供的功率，選擇一款高功率、高轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速的柴油機。所以該機動力源是由沂南縣瑞豐內(nèi)燃機有限公司生產(chǎn)的ZH195A柴油機提供動力，表3-1是該柴油機的明細參數(shù)， 表3-1 柴油機技術(shù)規(guī)格 項目 規(guī)格 項目 規(guī)格 型號 ZH195A 燃油消耗率（g/kwh） ≤256.5 形式 單缸、臥式、四沖程 機油消耗率（g/kwh） ≥2.72 燃燒方式 直噴式 冷卻方式 蒸發(fā)水冷 缸徑×行程（mm） 95×100 潤滑方式 壓力與飛濺復(fù)合式 壓縮比 18±1 啟動方式 手搖啟動 1小時功率 9.7kw 凈重量（kg） 108 12小時功率 8.82kw 功率輸出方式 飛輪端輸出 額定轉(zhuǎn)速 2300r/min 外形尺寸 670×378×560 此款柴油機啟動極其簡單，輸出功率很大、損耗油量低，并且具備外形體積小、整體重量輕等特點，另外它的操作方便、維護簡單、可靠性好。該柴油機用途非常廣泛，可用于小型工程機械的產(chǎn)品中，如農(nóng)用手扶拖拉機、玉米粉粹機，配合使用提供動力。 3.2 減速裝置的設(shè)計與計算 3.2.1 減速要求的確定 大蔥收獲機先用皮帶傳動傳遞給傳動裝置，傳動裝置輸出使用鏈條傳動。因為鏈條傳動適合在惡劣的環(huán)境下運行。大蔥收獲機的行走速度要控制在2~3km/h，而動力源提供的轉(zhuǎn)速在2300r/min,所以使用減速器把速度控制下來。下面計算其傳動比， 行走輪的直徑D=680mm，而V=ωR ω=2πN，所以，N= V2πR，取V=0.7m/s，所以，N=30.4r/min 而柴油機額定轉(zhuǎn)速n=2300r/min，那么λ=nN=75.66 經(jīng)過初步計算，需要四級減速，所以采用一個二級減速箱，并在減速箱的兩端也在減速。減速箱和離合器配套使用，離合器用來控制機具的檔位。 設(shè)減速箱的兩端傳動比分別為λa、λb,二級減速箱傳動比為λ0。λa=2，λb=3.23，λ0=11.745。下面對減速箱是對減速箱的具體計算過程。 3.2.2 減速箱的設(shè)計與計算 根據(jù)文獻，可知齒輪傳動效率，=0.96，=0.99，=0.97， （1）分配傳動比 設(shè)減速箱兩級傳動比分別為，λ1、λ2，λ1=（1.3~1.5）λ2，兩級大齒輪直徑相近，取λ1=1.4λ2。所以，λ1=4.05，λ2=2.9。 （2）計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min） 柴油機額定轉(zhuǎn)速n=2300 Ⅰ軸（高速軸） 轉(zhuǎn)速：n= Ⅱ軸（中間軸） 轉(zhuǎn)速：n= Ⅲ軸（低速軸） 轉(zhuǎn)速：n= （3）計算各軸輸入功率 輸柴油機輸出功率：P=P=9.7KW Ⅰ軸（高速軸）：P=P Ⅱ軸（中間軸）：P=P=8.94KW Ⅲ軸（低速軸）：PP=8.59KW （4）計算各軸輸出轉(zhuǎn)矩： 柴油機輸出轉(zhuǎn)矩：T=9.55=9.55=4.03N Ⅰ軸（高速軸）輸入轉(zhuǎn)矩： T=9.55 Ⅱ軸（中間軸）輸入轉(zhuǎn)矩： T=9.55 Ⅲ軸（低速軸）輸入轉(zhuǎn)矩： TN 將上述計算結(jié)果統(tǒng)計在表3-2內(nèi)，如下： 表3-2各軸的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 軸號 功率（KW） 轉(zhuǎn)矩（N） 轉(zhuǎn)速（） 柴油機 9.7 4.03 2300 Ⅰ軸 9.312 7.7 1150 Ⅱ軸 8.94 3.01 283.5 Ⅲ軸 8.59 8.38 97.91 （5）齒輪參數(shù) 表3-3為高級齒輪參數(shù)，如下： 表3-3高速級齒輪相關(guān)參數(shù)（單位mm）： 名稱 符號 計算公式及說明 模數(shù) M 2.5 壓力角 齒頂高 2.5 齒根高 =(+)m=3.75 全齒高 =(+)m=5.62 分度圓直徑 =mZ=35 163.75 齒頂圓直徑 =m=37.5 =（）=166.25 齒根圓直徑 =31.875 =160.625 基圓直徑 = = 中心距 表3-4為低級齒輪參數(shù)，如下： 表3-4低速級齒輪相關(guān)參數(shù)（單位mm） 名稱 符號 計算公式及說明 模數(shù) m 4 壓力角 齒頂高 =4 齒根高 =(+)m=5 全齒高 =(2+)m=9 分度圓直徑 =m Z=54 =m176 齒頂圓直徑 =（）m=58 =（）m=180 齒根圓直徑 =()m=49 =()m=171 基圓直徑 = = （1）軸類零件設(shè)計 軸Ⅰ 分析其軸上零件裝配，其軸Ⅰ設(shè)計如圖3-1所示： 圖3-1軸Ⅰ結(jié)構(gòu)圖 其軸上受力圖以及軸的彎矩圖和扭矩圖如圖3-2所示： 圖3-2軸Ⅰ受力圖 軸Ⅱ 分析其軸上零件裝配，其軸設(shè)計如圖3-3所示： 圖3-3軸Ⅱ結(jié)構(gòu)圖 其軸上受力圖以及軸的彎矩圖和扭矩圖如圖3-4所示： 圖3-4軸Ⅱ受力圖 軸Ⅲ 分析其軸上零件裝配，其軸設(shè)計如圖3-5所示： 圖3-5 軸Ⅲ結(jié)構(gòu)圖 其軸上受力圖以及軸的彎矩圖和扭矩圖如圖3-6所示： 圖3-6 軸Ⅲ受力圖 3.3 離合器的設(shè)計 離合器使用彈簧摩擦離合器，安裝在變速箱殼內(nèi)，是柴油機和減速器的過渡件。其主要作用是控制傳動系統(tǒng)的結(jié)合和分離，通過操縱桿實現(xiàn)控制機具的空檔和前檔檔位。用于機具的啟動、停止和轉(zhuǎn)向，其結(jié)構(gòu)圖如圖3-7所示。 圖3-7 摩擦離合器 控制裝置在手扶桿上，用手扶桿上的扶手把控制大蔥收獲機的啟動、停止以及轉(zhuǎn)向。 機具啟動和停止的控制結(jié)構(gòu)圖如圖3-8所示，檔位桿控制著離合器與變速箱的輸入軸的分離和接合。離合器在正常情況下處于接合狀態(tài)，當機具啟動時控制B方向手把，檔位桿移向B位置，將檔位桿置于空檔位置，啟動后控制B方向手把，檔位桿移向A位置，將檔位桿置于行進檔，離合器接合機具運行；機具停止時，控制B方向手把，檔位桿移向B位置，離合器分離，然后柴油機停止，機具停止。B方向手把使用旋鈕式的單行程，不會自動回程:當檔位桿移向B位置后，如果不控制手把，檔位桿不會沿著A方向返回A位置。 圖3-8大蔥控制結(jié)構(gòu)圖 1、彈簧 2、檔位桿 3、剎車線 該機在車輪與行走輪軸連接位置安裝摩擦離合器，實現(xiàn)該機的轉(zhuǎn)向。當需要轉(zhuǎn)向時，握緊要轉(zhuǎn)向的那一側(cè)的手扶桿上的轉(zhuǎn)向手把，使該側(cè)離合器分離，切斷其驅(qū)動力，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。另外需要注意的是，應(yīng)該盡量避免起步時候和下坡的轉(zhuǎn)向。 第4章 切莖裝置的設(shè)計 4.1 切莖裝置設(shè)計要求的確定 切莖裝置是一個組合結(jié)構(gòu)，如圖4-1所示，實現(xiàn)大蔥稈莖的扶起和對大蔥稈莖的切斷功能。它是由柴油機提供轉(zhuǎn)速，傳給皮帶輪3，再通過皮帶輪2傳遞給齒輪殼1，齒輪殼1內(nèi)有一對錐齒輪，實現(xiàn)變向過程，然后傳給刀具桿上的刀具，高速旋轉(zhuǎn)，切斷蔥桿。扶禾稈5是大蔥收獲機行走時，對倒地的蔥苗扶起，并對其行程一個夾持力，便于刀具的切徑。限深及導(dǎo)向輪8在機具在行走時控制其方向和入土深度。 當卸下切莖裝置時，該機還可以收獲土豆，花生等農(nóng)作物，同樣滿足其收獲的農(nóng)藝環(huán)節(jié)。切莖裝置用螺釘和整機機架連接，便于固定和拆卸方便。 圖4-1大蔥切莖裝置 1.齒輪殼2.皮帶3.皮帶輪4.機架 5.扶禾稈6.刀具7.刀具桿8.限深輪 4.2 刀具的形狀以及參數(shù) 在錐齒輪殼內(nèi)有一對傳動比為1的錐齒輪，把動力源提供的轉(zhuǎn)速改變方向。切莖位置有三把刀具，刀具如圖4-2所示，旋轉(zhuǎn)刀具切斷大蔥稈莖，三道刀具工作增寬作業(yè)幅度。該刀具采用W18Gr4V，這種原材料是在鹽浴爐或箱式爐中加熱到1200～1275℃然后油冷，用540～570的溫度回火，硬度HRC不小于63。適合做高速旋轉(zhuǎn)的工具鋼。 圖4-2刀具 初步確定刀具小圓直徑D1=100mm；刀尖直徑D2=190mm；刀具厚度H=6mm 所以，刀具轉(zhuǎn)速ω=2πn=14444r/min，而刀具功率P=9.7kw 所以，刀具轉(zhuǎn)矩為T=9.55=4.03N 該刀具片刃使用5片可以形成不對稱的一個合理的力學(xué)動力,當單片葉片不具備動力勢能時,其他的雙片處于勢能狀態(tài),雙片勢能葉片自然可以輕松帶動一片暫時不具備勢能葉片,可以節(jié)省能量，并且提高工作效率。 4.3 限深輪的設(shè)計 安裝在切莖裝置上的行走輪有限深作用。其結(jié)構(gòu)如圖4-3所示，切莖裝置在行走時，該輪在土壤上行走，控制其后的挖掘鏟陷入土中深度。其結(jié)構(gòu)上部配合軸承安裝在機架上，其支架能夠在動載或者靜載中水平360度旋轉(zhuǎn)，在收獲機轉(zhuǎn)向時能自由旋轉(zhuǎn)。 圖4-3限深輪 限深輪離地面的高度可以調(diào)整，通過移動上下兩個桿孔位置對齊，來調(diào)整其高度限深輪離地面的高度，然后用螺釘緊固。 4.4 扶禾稈的設(shè)計 在機具前端部位的機構(gòu)是扶禾稈。其作用是機具行進時扶起倒伏蔥莖，并對高于土壤的大蔥莖上部行程一個夾持力，平衡刀具切莖時大蔥的泥土阻力，有便于大蔥的切莖。其結(jié)構(gòu)為圓形柵條，向下彎折，減少泥土擁堵阻力。另外其在于大蔥上部，不會對大蔥有損傷。 4.5 清理裝置的設(shè)計 機具在行進時，工作順序是先對大蔥秧苗的切斷，再起蔥，那么就會遇到蔥秧在機具的刀具位置堆積以及收蔥時有蔥秧混入的情況，為了解決這一問題。設(shè)計了其清理裝置：在切莖刀具桿上安裝粉碎刀具，對蔥秧進行粉碎，即使個別蔥秧沒有被粉碎，因為刀具旋轉(zhuǎn)不會堆積在收獲機前面，粉碎后的蔥秧在經(jīng)過后面的傳輸抖動裝置時，會掉落到地上，不會收集到收集框內(nèi)。該刀具結(jié)構(gòu)如圖4-4所示 圖4-4 粉碎刀具 4.6 傳動裝置的設(shè)計 把柴油機提供的動力經(jīng)皮帶輪和轉(zhuǎn)軸傳到齒輪殼，齒輪殼內(nèi)的一對錐齒輪實行傳遞的轉(zhuǎn)向但不變速，再傳給刀具桿，其上刀具高速旋轉(zhuǎn)先切斷蔥秧、后粉碎蔥秧。具體機構(gòu)見圖4-5錐齒輪：此錐齒輪選用標準件。 其主要參數(shù)為：M=2，D=60mm，B=20mm，α=20°。傳動比λ=1；刀具轉(zhuǎn)速n=2300r/min 圖4-5 錐齒輪 第5章 起蔥、蔥土分離及行走裝置的設(shè)計 5.1 起蔥裝置的設(shè)計 5.1.1 挖掘鏟的選用 挖掘鏟的任務(wù)是以帶最少的泥土量挖掘大蔥，并使土壤松碎，把大蔥送到其后的分離裝置上，并要求其所受阻力小，減少能量損失。用于該大蔥收獲機的可以使用平面鏟和曲面鏟，下面提供兩種方案對比。 方案一： 本方案選用三角平面鏟。三角平面鏟如圖5-1所示，三角平面鏟外形是三角形，鏟面平整，作業(yè)時由鏟柄推向土壤中，破土并取蔥，所受阻力小。 圖5-1大蔥三角平面鏟 方案二： 本方案選用曲面鏟。曲面鏟的鏟面分為凹和凸性，增加了挖掘面積，泥土也很容易掉落。一般使用在有運動軌跡的挖掘機上。圖5-2所示的是凹面鏟。 圖5-2大蔥凹面鏟 大蔥參考土豆、花生等作物的收獲機，三角平面鏟用的最為廣泛，曲面鏟應(yīng)用相對較少?？紤]整機的作業(yè)時，工作阻力比較大，能量損失也比較大，為了減少不必要的功率損失，減少其他阻力，故選擇方案一，使用三角平面鏟。 經(jīng)過以上的思考，并且其他結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計完成，所以本次設(shè)計結(jié)構(gòu)成型，下面具體介紹大蔥收獲機的各個裝置。 5.1.2 挖掘鏟參數(shù)的確定 在方案選擇時分析了挖掘鏟的選用。該三角平面鏟鏟主要的參數(shù)包括鏟的形狀斜角γ，工作角度α以及其寬度B。鏟工作角度α越小，鏟的運行阻力也就越小，其值應(yīng)該小于22°，所以選α=18°；鏟寬B=110mm；鏟高H=80mm，為了保證鏟的清理能力，鏟的形狀斜角γ的大小應(yīng)該滿足不等式： 90°-γ>φ 其中，φ為土壤對鏟刃的摩擦角，大多數(shù)取27°~35°，所以選γ=80°。 5.2 蔥土分離裝置的設(shè)計 蔥土分離裝置用傳輸抖動實現(xiàn)，傳輸鏈形狀如圖5-3所示。傳輸抖動裝置由桿條、鏈條和凸輪構(gòu)成。在傳輸鏈的中部位置，設(shè)計一個偏心抖動輪，緊靠輸送鏈條的上邊的底部位置。抖動輪以固定速度轉(zhuǎn)動，其最高點以不規(guī)則圓周運動，鏈條隨著抖動輪發(fā)生周期性變化，從而抖動傳輸鏈抖掉泥土。 抖動輪設(shè)計為凸輪，凸輪抖動輪工作性質(zhì)比較溫和，產(chǎn)生的沖擊力小，工作穩(wěn)定。抖動輪及傳輸鏈條位置如圖5-3所示。兩邊鏈條都有凸輪，兩凸輪之間有一連接稈，使其同步運動。傳輸鏈有規(guī)律的運動，不會兩邊抖動不同。 圖5-3傳輸鏈 1.鏈條2.凸輪 另外，在傳輸鏈末端有收集大蔥的裝置，大蔥在傳輸鏈上直接送至收集網(wǎng)袋中。完成其自動收集。 5.3 挖掘鏟部位輔助裝置 挖掘鏟輔助裝置。其作用是便于大蔥頭全部的運到傳輸鏈上，不掉蔥頭，避免人工的再撿拾。位于機具同挖掘鏟徑向位置，在機具旁邊，設(shè)計為柵條形狀。 5.4 行走裝置的設(shè)計 5.4.1 行走輪的設(shè)計 行走輪使用橡膠輪胎,支撐整個機具的多數(shù)重量在土壤上運行，所以其承受能力要求強。因為大蔥收獲機行走速度不快，并且路況不好，載荷性能要求苛刻，所以機具行駛和牽引性能要求都很高，所以采用橡膠輪胎能，具體為人字花紋農(nóng)用機械輪胎。輪胎直徑68cm，輪胎最低點低于地面6cm。 5.4.2 行走輪軸的設(shè)計 軸根據(jù)承受載荷的不同，分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸。轉(zhuǎn)軸既傳動轉(zhuǎn)矩又承受彎矩；傳動軸只傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很??；心軸則只承受彎矩而不傳動轉(zhuǎn)矩，心軸又分為傳動心軸和固定心軸。 本次設(shè)計的大蔥收獲機行走輪的軸應(yīng)屬于轉(zhuǎn)軸，給行走輪傳遞轉(zhuǎn)矩和支撐整個機具行走。多數(shù)情況下，軸的工作能力取決于軸的強度，做強度計算，以防止檢驗斷裂和塑性變形。行走輪軸承受機具的大部分重量，并且承受行走時的阻力，軸的強度要求很大。需要特別對軸進行理論計算和校核。 軸的設(shè)計是滿足軸的強度要求為準則，考慮其合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計——保證軸上零件有可靠的工作位置，裝配、拆卸方便，便于軸上零件的調(diào)整。由于軸系部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，先簡化成力學(xué)模型，再進行計算。軸的設(shè)計計算中，當載荷在零件上分布的長度小于軸長度時，集中載荷被替代成為分布載荷，其載荷上面作用點取軸輪轂寬度的中點，并且不考慮軸與軸上的零件自身重量，軸上支反力作用點的位置處理為鉸支座。但是在本次設(shè)計中，載荷在軸上的分布長度相對于軸的長度來說比較大，不能集中載荷來代替分布載荷。 裝置中軸的受力是其機具的重量整個大蔥收獲機重量以發(fā)動機和減速箱為主，并且承受轉(zhuǎn)矩。對于同時承受彎矩和轉(zhuǎn)矩的軸，可根據(jù)轉(zhuǎn)矩和彎矩的合成強度進行計算。當機具作業(yè)是所受阻力過大，下面進行機具作業(yè)時，軸的校核。 1、按彎扭合成強度計算 根據(jù)其工作情況，簡化軸的結(jié)構(gòu)圖。其材料采用45鋼，調(diào)質(zhì)熱處理工藝。45鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼,冷熱加工性能都不錯,機械性能較好，45鋼調(diào)質(zhì)件淬火后的硬度應(yīng)該達到HRC56~59不能低于HRC48。 （1）做出軸的計算簡圖 軸上受的載荷是從軸上零件傳來的。計算時，將軸上分布載荷簡化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中點。其計算簡圖如圖6-1所示，F(xiàn)為機具行走時所受阻力，查閱資料其公式為： 2F=F1+F2+9.8m F1=9.8fm=9.8×0.3×180N=529.2N F2=sLυtg (α+φ) +ks =0.048×0.35×1900×9.8×tg (20°+30°)+24×0.048=93.28N 2F= F1+F2+9.8m=2386.38 所以，F(xiàn)=1193.24N 其中：f—機具滾動摩擦系數(shù)，取f=0.3 m—機具質(zhì)量,kg，取G=180kg s—土壤沉切面積,,s=0.048 α—挖掘鏟起土角,α=20° L—挖掘鏟長度,m k—挖掘壟溝土壤比阻,N/ υ—土壤容量, N/ φ—土壤與鋼的摩擦角,一般為30°～36° （2）做出彎矩圖 根據(jù)上述計算簡圖，計算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計算結(jié)果彎矩圖,如圖6-1所示，已知P=8.24kw, n=30.31r/min。 M=9.55 （3）做出扭矩圖 計算扭矩圖，并按計算結(jié)果畫出扭矩簡圖，如圖5-4所示，其最大扭矩為: M=FL=366×1193.24=436725.84 圖5-4 載荷分析圖 （4）校核軸的強度 按第三強度理論條件建立軸的彎扭合成強度約束條件： 考慮到彎矩M所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力和轉(zhuǎn)矩T所產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力的性質(zhì)不同，對上式中的轉(zhuǎn)矩T乘以折合系數(shù)a，則強度約束條件一般公式為： 式中：稱為當量彎矩；α為根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)。 轉(zhuǎn)矩不變時， 轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化時，a=0.59； 轉(zhuǎn)矩按對稱循環(huán)變化時，. 若轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律不清楚，一般也按脈動循環(huán)處理。、、、分別為對稱循環(huán)、脈動循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用應(yīng)力。 W為軸的抗彎截面模量；為對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力。 由查表可知=60MPa W的計算公式，查表可得 所以，=65844.236 =791020.875 所以，，而>δca，該軸強度足夠滿足要求。 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束大學(xué)生涯、測試知識和學(xué)習(xí)能力，每一個合格的學(xué)生要經(jīng)過的過程，也是一個重要的實踐教學(xué)。本次設(shè)計的目的是不僅要樹立我們正確的設(shè)計思路理念，也讓我們對工程設(shè)計程序和方法有一個大致的了解。本次設(shè)計主要經(jīng)歷了三個階段： 第一階段是對大蔥收獲機總體方案的分析、設(shè)計及確定； 本階段的設(shè)計步驟是這樣的：首先通過圖書館，網(wǎng)絡(luò)、書籍以及關(guān)于大蔥收獲機相關(guān)資料的查看，了解并且掌握大蔥收獲機的工作原理、工作特點、分類等等知識，為后面的設(shè)計和技術(shù)提供了強有力的技術(shù)支撐。其次，依據(jù)前面對大蔥收獲機資料的掌握，找到適合本次設(shè)計的大蔥收獲機的設(shè)計方案，并對其方案進行比較、分析和論證，最終進行確定。 第二階段是對各個主要零部件的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、計算及校核。 第三階段我根據(jù)機械設(shè)計手冊以及相關(guān)資料對軸等進行了詳細的分析和校核。最后，該設(shè)計圖的過程中，使用AutoCAD、三維繪圖軟件，它使我們能夠不同程度地學(xué)到更多軟件的知識，進一步提高我們識別圖、繪制圖的能力。 致謝 畢業(yè)就在眼前了，回憶我在學(xué)校里面幾年的每一天，有很多的感悟。第一天來到學(xué)校的情景，到現(xiàn)在我還記得非常清楚，馬上就要離開我的學(xué)校，去參加工作了，自己還是很舍不得。 在這里，我一定要對我每個專業(yè)的老師表示感謝，正是因為你們，我才端正了自己的世界觀，人生觀，還有價值觀，用一個正確的態(tài)度去對待生活，對待生活里面遇到的人還有事。我尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師，給了我孜孜不倦的教導(dǎo)還有幫助，在我前期對論文的題目進行選擇，在寫論文的過程里面遇到問題，不管老師有多忙，都會抽出時間來給我講解，教導(dǎo)我怎么去解決問題，這樣才能讓我的這篇論文樹立的完成。謝謝我的老師。 要感謝這些年我的同學(xué)們，正是因為有你們的陪伴，我的大學(xué)生活才如此的難忘。大學(xué)這幾年，我們幾乎每一天都呆在一起，大家能夠互相幫助，正是因為有你們，我?guī)啄甑纳畈艣]有感覺到孤單還有寂寞，馬上大家就要走出校門，走上自己的人生道路了，希望你們前程似錦。 在這里，我還要感謝批閱我論文的老師，希望老師們能將我論文里面不好的地方指出來，讓我能夠改善。謝謝老師！ 參考文獻 [1]大蔥收獲機，百度百科[EB/OL]. http://baike.baidu.com/link.url. 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