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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中期檢查記錄表
2016年4月18日
學(xué)生姓名
武發(fā)杰
班級
農(nóng)機(jī) 16-2
課題名稱
鏈夾式大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)
課題完成進(jìn)度(學(xué)生自述)
第1周--第2周:查找相關(guān)資料,了解國內(nèi)大蔥移栽機(jī)現(xiàn)狀;
第3周--第4周:根據(jù)參考文獻(xiàn)中移栽機(jī)的工作原理及特點(diǎn),構(gòu)思設(shè)計(jì)方案,并決定采用何種方案。
第5周--第9周:根據(jù)工作要求,查閱相關(guān)手冊,計(jì)算選擇主要零件;
第10周--第13周:撰寫設(shè)計(jì)說明書,對部分問題修改、調(diào)整;
第14周:整理資料準(zhǔn)備答辯
存在的問題及整改措施(學(xué)生自述)
存在問題:
由于時(shí)間較短及自身精力投入不足,做設(shè)計(jì)時(shí)不夠仔細(xì)、認(rèn)真。致使三維圖、二維圖、說明書等過于粗糙、不夠精確。
改進(jìn)措施:
之后,在有時(shí)間的時(shí)候多關(guān)注畢業(yè)設(shè)計(jì),進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。在工作時(shí)仔細(xì)、認(rèn)真。
指導(dǎo)教師意見(課題進(jìn)展情況、優(yōu)缺點(diǎn)、整改措施等)
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
學(xué)院意見
負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級
農(nóng)機(jī)16-2班
學(xué)生姓名
武發(fā)杰
學(xué)號
8031210133
課題名稱
鏈夾式大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
2015年10月15日—— 2016 年 5月28日(共 14 周)
指導(dǎo)教師
肖愛玲
職稱
副教授
課題內(nèi)容
(1) 移栽機(jī)的總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),包括四部分:喂苗機(jī)構(gòu)、投苗機(jī)構(gòu)、機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng)。為
了實(shí)現(xiàn)大蔥移栽時(shí)的零速投苗,根據(jù)工作原理設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),并進(jìn)行理論計(jì)
算。
(2)移栽機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì),如苗夾、開溝器、投苗鏈條限位導(dǎo)軌、夾緊導(dǎo)軌。
(3)對于移栽機(jī)的投苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,如投苗輸送鏈、苗夾等,保證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的
合理性。
擬定工作進(jìn)度(以周為單位)
第1周—第2周???? 通過查找文獻(xiàn)資料,了解發(fā)展現(xiàn)狀。
第3周—第4周??? ? 設(shè)計(jì)總體方案。??
第5周—第9周???? 結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第13周?? 撰寫設(shè)計(jì)說明書,對部分問題修改、調(diào)整。
第14周?? 整理資料準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
[1] 黃于明,趙章忠編著.蔥蒜類蔬菜栽培技術(shù)[M].上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1996.
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[8] 韓占全,封俊,曾愛軍.我國旱地栽植機(jī)械的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2000(08):29-31.
任務(wù)下達(dá)人(簽字)
年 月 日
任務(wù)接受人意見
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注:1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫,任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書一式三份,一份留學(xué)院存檔,一份學(xué)生本人留存,一份
指導(dǎo)教師留存。
鏈夾式大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生:武發(fā)杰 指導(dǎo)老師:肖愛玲
(1. 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院, 阿拉爾 843300)
摘要:本大蔥在我國已成為區(qū)域規(guī)模種植的蔬菜作物之一,由于大蔥栽植農(nóng)藝要求的特殊性,即株距小、直立性要求高,用于其它作物移栽的移栽機(jī)基本不能用于大蔥移栽。對于大蔥移栽機(jī),國內(nèi)外雖有研究或產(chǎn)品問世,但都存在移栽后蔥苗直立性差的不足。分析原因,是由于栽植器都采用圓盤式栽植器,蔥苗相對地面速度為零只是在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上,是瞬間的,時(shí)間短,造成蔥苗在相對地面零速的情況下覆土不充分,移栽后蔥苗傾斜,甚至倒伏。為了解決上述零速栽植的問題,作者分析了各種移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),最終確定采用鏈夾式投苗機(jī)構(gòu)。將苗夾和苗槽分別安裝在投苗輸送鏈和喂苗輸送帶上,通過傳動(dòng)系統(tǒng)使苗夾和苗槽在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)同步,保證苗夾能準(zhǔn)確的從對應(yīng)苗槽中夾取蔥苗;然后蔥苗在被夾持的狀態(tài)下隨輸送鏈轉(zhuǎn)為水平運(yùn)動(dòng),其水平運(yùn)動(dòng)速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等、方向相反,從而實(shí)現(xiàn)在一段距離內(nèi)的零速投苗,能夠?qū)崿F(xiàn)先覆土鎮(zhèn)壓再釋放蔥苗,從而保證了蔥苗移栽后的直立性。
關(guān)鍵詞: 大蔥;鏈夾式;移栽機(jī);零速投苗
中圖分類號: 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:
0引言
大蔥在我國已有3000多年的栽植歷史,大蔥富含多種微量元素,有特殊的辛辣味道,具有良好的調(diào)味和醫(yī)療功效。大蔥在我國不僅栽植歷史悠久,而且栽植面積大,尤其是在我國北方,形成了許多具有地方特色、全國知名的大蔥品種,其中較為著名的有天津的高腳白、陜西的赤水孤蔥以及山東章丘的大梧桐等。隨著國家對“三農(nóng)”問題的關(guān)注度越來越大,以及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,許多地方將大蔥種植作為特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使得大蔥的種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大,如山東章丘、天津?qū)氎婧桶不张R泉等地區(qū)的大蔥種植面積甚至超過10萬畝。而且大蔥的種植是在6-7月份,天氣炎熱,人工作業(yè)環(huán)境差,效率低。所以農(nóng)民對實(shí)現(xiàn)大蔥移栽機(jī)械化的要求越來越迫切,同時(shí)對移栽機(jī)的性能要求也越來越高,因此設(shè)計(jì)一款高性能的大蔥移栽機(jī)對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化有著十分重要的意義。可以提高大蔥栽植過程中人力和物力資源的利用率,降低成本,同時(shí)也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和大蔥栽植質(zhì)量。
1總體設(shè)計(jì)思路
本課題研究的重點(diǎn)是投苗機(jī)構(gòu):主要問題是“零速投苗”。對于大蔥特殊的要求:高直立性、小株距、覆土深等,設(shè)計(jì)了鏈夾式大蔥移栽機(jī),包括四部分:喂苗機(jī)構(gòu)、投苗機(jī)構(gòu)、機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng)。
1.1設(shè)計(jì)原理
通過三點(diǎn)懸掛,懸掛在拖拉機(jī)上,由地輪提供動(dòng)力,地輪帶動(dòng)同軸的第一傳動(dòng)鏈輪,然后經(jīng)過第一傳動(dòng)鏈和第二傳動(dòng)鏈輪傳遞給投苗輸送裝置;再由投苗機(jī)構(gòu)鏈輪帶動(dòng)第三傳動(dòng)鏈輪,由第二傳動(dòng)鏈和一對錐齒輪將動(dòng)力傳遞給喂苗輸送裝置。苗夾和苗槽分別安裝在投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈和喂苗機(jī)構(gòu)輸送帶上,兩裝置之間通過選擇合適的傳動(dòng)比保證苗夾和苗槽在豎直方向的運(yùn)動(dòng)同步,以及苗夾運(yùn)動(dòng)到水平方向后,所夾持的蔥苗速度能夠與移栽機(jī)的速度大小相等、方向相反,即蔥苗實(shí)現(xiàn)零速投苗。在合適的位置覆土鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行覆土鎮(zhèn)壓,之后苗夾再打開,放開蔥苗,以此保證蔥苗的零速投放是一個(gè)時(shí)間段,而不是一個(gè)點(diǎn)。同時(shí)為了保證蔥苗在沒進(jìn)行覆土之前防止開溝后的土回流,影響蔥苗的栽植深度,安裝帶有護(hù)板的芯鏵式開溝器。
1.2設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)
(1)喂苗機(jī)構(gòu):該機(jī)構(gòu)主要部分是輸送帶和苗槽,輸送帶根據(jù)移栽作業(yè)要求設(shè)計(jì)合理,苗槽安裝在輸送帶上,大蔥移栽的株距等于苗槽之間的距離。該裝置主要起到一個(gè)銜接作用,操作人員將盛放在苗箱中的裸蔥苗一棵一棵放入每個(gè)苗槽之中,蔥苗隨著苗槽由水平轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng),到達(dá)合適位置后,被安裝在投苗機(jī)構(gòu)的苗夾夾取。
(2) 投苗機(jī)構(gòu):該機(jī)構(gòu)主要包括限位導(dǎo)軌、夾緊導(dǎo)軌、苗夾和輸送鏈。苗夾安裝在輸送鏈的每個(gè)鏈節(jié)上,其間距等于苗槽的間距即大蔥株距,限位導(dǎo)軌主要對鏈條擺動(dòng)起到限制作用。夾緊導(dǎo)軌主要控制苗夾的開閉,通過兩導(dǎo)軌之間的距離來實(shí)現(xiàn)苗夾進(jìn)入夾緊導(dǎo)軌后逐漸閉合,夾緊蔥苗,然后在合適的位置逐漸打開完成投苗。夾緊導(dǎo)軌使苗夾逐漸閉合,是為了避免蔥苗被夾取時(shí)造成的損傷,同時(shí)也減小了由于突變引起的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)沖擊。
通過對喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和安裝,實(shí)現(xiàn)苗夾在豎直方向與對應(yīng)的苗槽高度一致,保證準(zhǔn)確夾取苗槽中的蔥苗;在喂苗機(jī)構(gòu)、投苗機(jī)構(gòu)和拖拉機(jī)之間通過合理的傳動(dòng)方案,實(shí)現(xiàn)苗夾和苗槽在豎直方向運(yùn)動(dòng)的同步,以及苗夾在作水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等、方向相反,實(shí)現(xiàn)零速投苗。操作人員向苗槽放苗是在苗槽的水平運(yùn)動(dòng)段,隨即苗槽轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng),當(dāng)蔥苗隨著苗槽轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng)后,相應(yīng)的苗夾也進(jìn)入豎直軌道,在適當(dāng)位置,苗夾逐漸夾緊,夾住對應(yīng)苗槽中的蔥苗。喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)繼續(xù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)苗槽的運(yùn)動(dòng)方向偏離豎直運(yùn)動(dòng)時(shí),蔥苗和苗槽分離。苗夾隨投苗輸送鏈繼續(xù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)苗夾轉(zhuǎn)過900后,轉(zhuǎn)為水平運(yùn)動(dòng),其速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等、方向相反,實(shí)現(xiàn)在一段時(shí)間內(nèi)的蔥苗相對于地面速度為零,在這期間完成對蔥苗的覆土和鎮(zhèn)壓,之后苗夾在夾緊導(dǎo)軌的控制下,逐漸打開放開蔥苗。由于苗夾作水平運(yùn)動(dòng)有一個(gè)時(shí)間段,覆土鎮(zhèn)壓裝置有充分時(shí)間在蔥苗相對地面速度為零的情況下對蔥苗覆土壓實(shí),因此移栽后的蔥苗直立性好、株距均勻等。
圖1 移栽機(jī)示意圖
1.機(jī)架Ⅰ 2.開溝器 3.覆土鎮(zhèn)壓輪 4.地輪 5.軸承UCP211 6.第一傳動(dòng)鏈輪 7.第一傳動(dòng)鏈 8.第二傳動(dòng)鏈輪 9.第一投苗機(jī)構(gòu)鏈輪 10.投苗輸送鏈 11.第三傳動(dòng)鏈輪 12.苗夾 13.機(jī)架Ⅱ 14.第二投苗機(jī)構(gòu)鏈輪 15.限位導(dǎo)軌 16.夾緊導(dǎo)軌 17.放置苗箱板 18.苗槽 19.機(jī)架Ⅲ 20.軸承UCP208 21.中間懸掛支架 22.左懸掛支架 23.錐齒輪 24.第二傳動(dòng)鏈 25.喂苗輸送帶 26.張緊裝置
2關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
2.1苗夾的設(shè)計(jì)
苗夾在大蔥移栽過程中起到最終執(zhí)行的功能,苗夾通過苗夾座安裝在投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈的每個(gè)鏈節(jié)上,苗夾從對應(yīng)安裝在喂苗機(jī)構(gòu)輸送帶上的苗槽中夾取蔥苗,苗夾的夾苗點(diǎn)的準(zhǔn)確性,關(guān)系到蔥苗最終的栽植效果,因此苗夾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。苗夾主要由苗夾板、彈簧、牛眼萬向輪、銷子、苗夾座和滾輪等組成
2.2芯鏵式開溝器設(shè)計(jì)
芯鏵式開溝器的設(shè)計(jì)要考慮以下影響因素:
(1)芯鏵式開溝器的主要作用是保證蔥苗移栽的直立性。犁鏵式開溝器在開溝過程中會(huì)有部分土壤回流,蔥苗被苗夾夾持在由豎直轉(zhuǎn)向水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)被回流的土壤阻礙,以至于蔥苗會(huì)出現(xiàn)窩根,蔥苗被碰傾斜。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生,安裝芯鏵式開溝器,需要使翼板加長。
(2)苗夾的運(yùn)行軌跡,蔥苗的夾持點(diǎn)位置,需要將芯鏵式開溝器設(shè)計(jì)成高度可以調(diào)節(jié),根據(jù)實(shí)驗(yàn)來選取最合適的安裝高度。由于芯鏵式開溝器和覆土鎮(zhèn)壓輪配合使用來完成蔥苗的覆土鎮(zhèn)壓。
綜合以上因素,芯鏵式開溝器設(shè)計(jì)的寬度B=120mm,兩翼板之間的距離 b=100mm,翼板夾角γ=600。
2.3投苗鏈條限位導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
投苗鏈條限位導(dǎo)的作用:苗夾通過苗夾座安裝在投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈上,鏈條在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),因此會(huì)帶動(dòng)苗夾波動(dòng),這樣會(huì)造成苗夾的夾苗點(diǎn)位置的不確定,同時(shí)由于波動(dòng),相臨苗夾會(huì)產(chǎn)生干涉,以至于無法完成移栽。在這種情況下安裝限位導(dǎo)軌,根據(jù)苗夾的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)計(jì)出限位導(dǎo)軌的形狀,在限位導(dǎo)軌上銑出凹槽,使得苗夾在豎直和水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí),苗夾座兩端的限位板在凹槽內(nèi)運(yùn)動(dòng),限制苗夾的抖動(dòng);為了減小苗夾座與限位導(dǎo)軌凹槽之間的摩擦力,采用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦,在每個(gè)苗夾座的四個(gè)角安裝滾輪。
2.4夾緊導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
夾緊導(dǎo)軌的作用是控制苗夾的開閉:根據(jù)苗夾的運(yùn)動(dòng)軌跡,在豎直到水平方向上,苗夾需要完成蔥苗的夾取和投放。在此過程中夾緊導(dǎo)軌控制苗夾的打開和夾緊,為了減小苗夾運(yùn)行過程受到的摩擦力,在苗夾上安裝牛眼萬向輪。具體完成過程是,苗夾在進(jìn)入豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí),萬向輪開始進(jìn)入夾緊導(dǎo)軌,兩導(dǎo)軌之間的距離會(huì)逐漸減小,然后保持該距離,從而使苗夾逐漸夾緊,然后在夾緊的狀態(tài)下豎直運(yùn)動(dòng)一段距離。接著苗夾隨輸送鏈轉(zhuǎn)入水平運(yùn)動(dòng),苗夾仍處于夾緊狀態(tài)下,在距苗夾張開點(diǎn)5cm覆土鎮(zhèn)壓輪開始覆土鎮(zhèn)壓,使蔥苗的零速投放在一個(gè)時(shí)間段內(nèi),提高蔥苗移栽后的直立度。之后兩夾緊導(dǎo)軌之間的距離逐漸增大,苗夾逐漸打開與蔥苗脫離,完成蔥苗的投放。
3總結(jié)
大蔥在我國部分地區(qū)成為了當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)型經(jīng)濟(jì)作物,其種植面積大,農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)大,對于機(jī)械移栽迫切需求。實(shí)現(xiàn)大蔥移栽機(jī)械化,存在兩個(gè)難點(diǎn):一、大蔥的分苗;二、大蔥移栽后的高直立度。
本文主要針對大蔥移栽后的高直立度做了相關(guān)研究。主要研究結(jié)果如下:
(1)根據(jù)大蔥移栽的特性,選擇了鏈夾式大蔥移栽機(jī)。
(2)通過喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)相互配合,實(shí)現(xiàn)定距喂苗。在“零速投苗”的前提下設(shè)計(jì)相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng)。
(3)確定了最終的鏈?zhǔn)絺鬏敺桨?,主要包括:投苗、喂苗輸送帶的功能設(shè)計(jì),鏈圍的設(shè)計(jì)和安裝。根據(jù)零速栽植的宗旨,以及株距的要求,進(jìn)行了移栽機(jī)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì),通過理論計(jì)算選擇合適的傳動(dòng)比,選擇合適的輸送帶。
(4)對投苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,通過理論計(jì)算,計(jì)算出了整個(gè)移栽機(jī)所需的牽引力、牽引功率等。并對主要零部件進(jìn)行了機(jī)構(gòu)合理性的分析,如限位導(dǎo)軌、苗夾、夾緊導(dǎo)軌和開溝器等。
但是由于時(shí)間倉促等原因造成研究不足,在以下幾個(gè)方面可以做進(jìn)一步研究:
(1)蔥苗標(biāo)準(zhǔn)化育苗:通過田間試驗(yàn)可以看出,苗的大小、形態(tài)質(zhì)量好壞對移栽的效果很明顯,如果蔥苗較直、挺實(shí)則在移栽過程中能夠提高取苗的準(zhǔn)確率。
(2)機(jī)組結(jié)構(gòu):整個(gè)機(jī)組顯得結(jié)構(gòu)太大,造成了重心較為靠后,機(jī)構(gòu)看起來不緊湊。今后需要對機(jī)構(gòu)進(jìn)行更合理的設(shè)計(jì)。
這是我們在大學(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計(jì),為大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和鞏固,使我們初步了解和掌握做設(shè)計(jì)的基本步驟、基本方法,通過本環(huán)節(jié)把我們在大學(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn)用,把大學(xué)四年來所學(xué)的知識(shí)貫穿起來,使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來,為我將來的實(shí)際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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2009.
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
課題名稱 鏈夾式大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 武發(fā)杰
學(xué) 號 8031210133
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級 農(nóng)機(jī)16-2班
指導(dǎo)教師 肖愛玲
起止時(shí)間2015.10.15至2016.05.28
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說 明
一、學(xué)生撰寫《開題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容:
1、本課題來源及研究的目的和意義;
2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析;
3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析;
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路;
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法;
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃;
7、主要參考文獻(xiàn)(不少于7篇)。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成,并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報(bào)告要求手寫體,字?jǐn)?shù)在3000字以上,由學(xué)生在本報(bào)告冊內(nèi)填寫,頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題須提交開題報(bào)告一式三份,一份學(xué)生本人留存,一份指導(dǎo)教師存閱,一份學(xué)生所在學(xué)院存檔,備檢備查。
一、本課題來源及研究的目的和意義
大蔥在我國已有3000多年的栽植歷史,大蔥富含多種微量元素,有特殊的辛辣味道,具
良好的調(diào)味和醫(yī)療功效。大蔥在我國不僅栽植歷史悠久,而且栽植面積大,尤其是在我國北方,形成了許多具有地方特色、全國知名的大蔥品種,其中較為著名的有天津的高腳白、陜西的赤水孤蔥以及山東章丘的大梧桐等。隨著國家對“三農(nóng)”問題的關(guān)注度越來越大,以及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,許多地方將大蔥種植作為特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使得大蔥的種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大,如山東章丘、天津?qū)氎婧桶不张R泉等地區(qū)的大蔥種植面積甚至超過10萬畝。而且大蔥的種植是在6至7月份,天氣炎熱,人工作業(yè)環(huán)境差,效率低。所以農(nóng)民對實(shí)現(xiàn)大蔥移栽機(jī)械化的要求越來越迫切,同時(shí)對移栽機(jī)的性能要求也越來越高,因此設(shè)計(jì)一款高性能的大蔥移栽機(jī)對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化有著十分重要的意義??梢蕴岣叽笫[栽植過程中人力和物力資源的利用率,降低成本,同時(shí)也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和大蔥栽植質(zhì)量。
二、本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析
對于移栽機(jī)的研究無論是國外還是國內(nèi)都取得了一定的研究成果。目前,市面上流行的移栽機(jī)有吊杯式、導(dǎo)苗管式、撓性圓盤式以及鏈夾式。任何一種移栽機(jī)都有其自身的特點(diǎn),能夠適應(yīng)某種或某些作物的移栽,但是都不具有普遍使用性。目前國內(nèi)現(xiàn)有的移栽機(jī)主要適用于玉米、棉花、煙苗等大株距、小株高作物移栽。對于大蔥移栽機(jī),國內(nèi)研究較少,國外研究主要在日本,日本的大蔥移栽機(jī)產(chǎn)品需要與相應(yīng)的農(nóng)藝相配合,不適應(yīng)我國大田育苗的現(xiàn)狀。
1.吊杯式移栽機(jī)
吊杯式移栽機(jī),如圖2-1所示,主要由栽植圓盤、偏心圓盤、導(dǎo)軌、吊杯等組成。作業(yè)時(shí),吊杯始終垂直地面,并隨著圓盤轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)?shù)醣D(zhuǎn)動(dòng)到上部時(shí),人工將秧苗放入吊杯中,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí),吊杯底部的鴨嘴在導(dǎo)軌的作用下被壓開,秧苗落入穴內(nèi),隨后覆土鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行覆土鎮(zhèn)壓,完成栽植。吊杯脫離導(dǎo)軌后,在彈簧的作用下重新閉合,以此循環(huán)。吊杯式移栽機(jī)在栽植過程中使秧苗不受沖擊, 圖2-1吊杯式移栽機(jī)
但喂苗速度低,適合適合于株距較大的缽苗移栽。
2.導(dǎo)苗管式移栽機(jī)
導(dǎo)苗管式移栽機(jī),如圖2-2所示,主要由喂入器、導(dǎo)苗管、扶苗器、開溝器、覆土鎮(zhèn)壓輪和苗架等組成。作業(yè)時(shí),人工將秧苗投入到喂入器的喂苗筒內(nèi),當(dāng)喂苗筒轉(zhuǎn)到導(dǎo)苗管的上方時(shí),活門打開,秧苗依靠自身重力作用,落入導(dǎo)苗管內(nèi),由導(dǎo)苗管將秧苗引入苗溝內(nèi),通過扶苗器的作用,秧苗保持直立狀態(tài),然后覆土鎮(zhèn)壓,完成栽植。導(dǎo)苗管式移栽機(jī)不傷苗、較好保持秧苗移栽后的直立性,栽植頻率在 40~60 株/min。
圖2-2導(dǎo)苗管式移栽機(jī) 圖2-3撓性圓盤式式移栽機(jī)
3.撓性圓盤式移栽機(jī)
撓盤式移栽機(jī),如圖2-3所示,主要由供苗輸送帶、撓性盤、鎮(zhèn)壓輪、以及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。作業(yè)時(shí),人工將秧苗放入供苗輸送帶上,供苗輸送帶上等距安裝橡膠塊。輸送帶將秧苗味入撓盤內(nèi),秧苗隨撓盤旋轉(zhuǎn)到合適位置,撓盤打開,秧苗進(jìn)去開好的溝內(nèi),然后覆土鎮(zhèn)壓,完成栽植。撓盤式移栽機(jī)對秧苗株距的適應(yīng)性較好,但栽植深度不穩(wěn)定,無法保證秧苗的高直立性。
4.鏈夾式移栽機(jī)
鏈夾式移栽機(jī),如圖2-4所示,主要由機(jī)架、導(dǎo)軌、苗夾、鎮(zhèn)壓輪等組成。作業(yè)時(shí),人工將秧苗放到苗夾上,秧苗被苗夾夾持,在鏈條帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)秧苗轉(zhuǎn)至苗溝時(shí),苗夾在導(dǎo)軌作用下被打開,秧苗落入苗溝中,然后覆土鎮(zhèn)壓,完成栽植?,F(xiàn)有的鏈夾式移栽機(jī)栽植株距準(zhǔn)確,栽植后秧苗的直立度較好,喂苗送苗穩(wěn)定可靠。但零速投苗效果不好,易傷苗,容易造成秧苗的漏栽。
圖2-4鏈夾式移栽機(jī)
三、對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
1. 任務(wù)要求:大蔥栽植深度較深一般為 15cm 左右,并在后期進(jìn)行層層覆土,蔥白的質(zhì)量直接影響大蔥的質(zhì)量,因此要杜絕蔥苗移栽時(shí)窩根。國內(nèi)雖也有對大蔥移栽機(jī)的研制,但是蔥苗入溝時(shí)不能保證零速投苗,會(huì)造成蔥苗的傾斜、窩根,直接影響大蔥的質(zhì)量。因此,根據(jù)以上大蔥移栽的特性,設(shè)計(jì)了一款鏈夾式大蔥移栽機(jī)。
2.可行性分析:
(1)移栽機(jī)的整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),為了實(shí)現(xiàn)大蔥移栽時(shí)的零速投苗,選擇合適的傳動(dòng)方案,進(jìn)行理論計(jì)算。
(2)移栽機(jī)核心部分為喂苗和投苗機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分,輸送鏈的運(yùn)行平穩(wěn)性直接影響到苗夾取苗的準(zhǔn)確性。
(3)對于移栽機(jī)主要的零部件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,如苗夾、開溝器、夾緊導(dǎo)軌、限位導(dǎo)軌等,保證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
(4)根據(jù)分析結(jié)果,對方案進(jìn)行改善,進(jìn)行樣機(jī)試制,進(jìn)行田間試驗(yàn)。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
本課題研究的重點(diǎn)是投苗機(jī)構(gòu):主要問題是“零速投苗”。對于大蔥特殊的要求:高直立性、小株距、覆土深等,設(shè)計(jì)了鏈夾式大蔥移栽機(jī),包括四部分:喂苗機(jī)構(gòu)、投苗機(jī)構(gòu)、機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng)。
1. 喂苗機(jī)構(gòu):該機(jī)構(gòu)主要部分是輸送帶和苗槽,輸送帶根據(jù)移栽作業(yè)要求設(shè)計(jì)合理,苗槽安裝在輸送帶上,大蔥移栽的株距等于苗槽之間的距離。該裝置主要起到一個(gè)銜接作用,操作人員將盛放在苗箱中的裸蔥苗一棵一棵放入每個(gè)苗槽之中,蔥苗隨著苗槽由水平轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng),到達(dá)合適位置后,被安裝在投苗機(jī)構(gòu)的苗夾夾取。
2. 投苗機(jī)構(gòu):該機(jī)構(gòu)主要包括限位導(dǎo)軌、夾緊導(dǎo)軌、苗夾和輸送帶。苗夾安裝在輸送帶的每個(gè)鏈節(jié)上,其間距等于苗槽的間距即大蔥株距,限位導(dǎo)軌主要對鏈條擺動(dòng)起到限制作用。夾緊導(dǎo)軌主要控制苗夾的開閉,通過兩導(dǎo)軌之間的距離來實(shí)現(xiàn)苗夾進(jìn)入夾緊導(dǎo)軌后逐漸閉合,夾緊蔥苗,然后在合適的位置逐漸打開完成投苗。夾緊導(dǎo)軌使苗夾逐漸閉合,是為了避免蔥苗被夾取時(shí)造成的損傷,同時(shí)也減小了由于突變引起的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)沖擊。
通過對喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和安裝,實(shí)現(xiàn)苗夾在豎直方向,與對應(yīng)的苗槽高度一致,保證準(zhǔn)確夾取苗槽中的蔥苗;在喂苗機(jī)構(gòu)、投苗機(jī)構(gòu)和拖拉機(jī)之間通過合理的傳動(dòng)方案,實(shí)現(xiàn)苗夾和苗槽在豎直方向運(yùn)動(dòng)的同步,以及苗夾在作水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等、方向相反,實(shí)現(xiàn)零速投苗。
操作人員向苗槽放苗是在苗槽的水平運(yùn)動(dòng)段,隨即苗槽轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng),當(dāng)蔥苗隨著苗槽轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng)后,相應(yīng)的苗夾也進(jìn)入豎直軌道,在適當(dāng)位置,苗夾逐漸夾緊,夾住對應(yīng)苗槽中的蔥苗。喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)的繼續(xù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)苗槽的運(yùn)動(dòng)方向偏離豎直運(yùn)動(dòng)時(shí),蔥苗和苗槽分離。苗夾隨投苗輸送帶繼續(xù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)苗夾轉(zhuǎn)過90°后,轉(zhuǎn)為水平運(yùn)動(dòng),其速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等、方向相反,實(shí)現(xiàn)在一段時(shí)間內(nèi)的蔥苗相對于地面速度為零,在這期間完成對蔥苗的覆土和鎮(zhèn)壓,之后苗夾在夾緊導(dǎo)軌的控制下,逐漸打開放開蔥苗。由于苗夾作水平運(yùn)動(dòng)有一個(gè)時(shí)間段,覆土鎮(zhèn)壓裝置有充分時(shí)間在蔥苗相對地面速度為零的情況下對蔥苗覆土壓實(shí),因此移栽后的蔥苗直立性好、株距均勻等。
五、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法
1. 利用萬方數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)查閱相關(guān)資料,了解大蔥移栽機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀。
2. 確定設(shè)計(jì)方案。
3. 查閱相關(guān)資料,了解大蔥移栽機(jī),以確定方案中所需的機(jī)構(gòu)。
?4. 遇到關(guān)鍵性的問題向老師請教。
5. 利用二維軟件CAD、SW軟件繪制三維裝配圖和零件圖。
6. 參考資料中的計(jì)算方法及公式等進(jìn)行計(jì)算校核。
六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
第1周—第2周???? 通過查找文獻(xiàn)資料,了解發(fā)展現(xiàn)狀。
第3周—第4周?? ??設(shè)計(jì)總體方案。??
第5周—第9周??? 結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第13周?? 撰寫設(shè)計(jì)說明書,對部分問題修改、調(diào)整。
第14周 ? 整理資料準(zhǔn)備答辯。
七、主要參考文獻(xiàn)
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學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
論文開題報(bào)告 姓名 武發(fā)杰班級 農(nóng)機(jī)16 2學(xué)號 8031210133 鏈夾式大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì) 論文題目 目錄 一 研究的目的及意義二 移栽機(jī)現(xiàn)狀及分析三 關(guān)鍵問題及解決思路 一 研究的目的及意義 大蔥在我國已有3000多年的栽植歷史 大蔥富含多種微量元素 有特殊的辛辣味道 具有良好的調(diào)味和醫(yī)療功效 大蔥在我國不僅栽植歷史悠久 而且栽植面積大 尤其是在我國北方 形成了許多具有地方特色 全國知名的大蔥品種 其中較為著名的有天津的高腳白 陜西的赤水孤蔥以及山東章丘的大梧桐等 隨著國家對 三農(nóng) 問題的關(guān)注度越來越大 以及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整 許多地方將大蔥種植作為特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展 使得大蔥的種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大 山東章丘 天津?qū)氎婧桶不张R泉等地區(qū)的大蔥種植面積甚至超過10萬畝 而且大蔥的種植是在6至7月份 天氣炎熱 人工作業(yè)環(huán)境差 效率低 所以農(nóng)民對實(shí)現(xiàn)大蔥移栽機(jī)械化的要求越來越迫切 同時(shí)對移栽機(jī)的性能要求也越來越高 因此設(shè)計(jì)一款高性能的大蔥移栽機(jī)是必要的 二 移栽機(jī)現(xiàn)狀及分析 對于移栽機(jī)的研究無論是國外還是國內(nèi)取得了一定的研究成果 目前 市面上流行的移栽機(jī)有吊杯式 導(dǎo)苗管式 撓性圓盤式以及鏈夾式 特點(diǎn) 1 吊杯式移栽機(jī) 在栽植過程中使秧苗不受沖擊 但喂苗速度低 適合適合于株距較大的缽苗移栽 2 導(dǎo)苗管式移栽機(jī) 不傷苗 較好保持秧苗移栽后的直立性3 撓性圓盤式移栽機(jī) 對秧苗株距的適應(yīng)性較好 但栽植深度不穩(wěn)定 無法保證秧苗的高直立性 4 鏈夾式移栽機(jī) 鏈夾式移栽機(jī) 如圖所示 主要由機(jī)架 導(dǎo)軌 苗夾 鎮(zhèn)壓輪等組成 作業(yè)時(shí) 人工將秧苗放到苗夾上 秧苗被苗夾夾持 在鏈條帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)秧苗轉(zhuǎn)至苗溝時(shí) 苗夾在導(dǎo)軌作用下被打開 秧苗落入苗溝中 然后覆土鎮(zhèn)壓 完成栽植 現(xiàn)有的鏈夾式移栽機(jī)栽植株距準(zhǔn)確 栽植后秧苗的直立度較好 喂苗送苗穩(wěn)定可靠 但零速投苗效果不好 易傷苗 容易造成秧苗的漏栽 鏈夾式移栽機(jī) 三 關(guān)鍵問題及解決思路 本課題研究的重點(diǎn)是投苗部分 投苗機(jī)構(gòu)需要解決的主要問題是 零速投苗 對于大蔥特殊的要求 高直立性 小株距 覆土深等 設(shè)計(jì)了鏈夾式大蔥移栽機(jī) 包括四部分 喂苗機(jī)構(gòu) 投苗機(jī)構(gòu) 機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng) 通過對喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和安裝 實(shí)現(xiàn)苗夾在豎直方向 與對應(yīng)的苗槽高度一致 保證準(zhǔn)確夾取苗槽中的蔥苗 在喂苗機(jī)構(gòu) 投苗機(jī)構(gòu)和拖拉機(jī)之間通過合理的傳動(dòng)方案 實(shí)現(xiàn)苗夾和苗槽在豎直方向運(yùn)動(dòng)的同步 以及苗夾在作水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等 方向相反 實(shí)現(xiàn)零速投苗 由于苗夾作水平運(yùn)動(dòng)有一個(gè)時(shí)間段 覆土鎮(zhèn)壓裝置有充分時(shí)間在蔥苗相對地面速度為零的情況下對蔥苗覆土壓實(shí) 因此移栽后的蔥苗直立性好 株距均勻等 謝謝 請各位老師批評指正 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 鏈夾式大蔥移栽機(jī) 學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院專業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化姓名 武發(fā)杰指導(dǎo)教師 肖愛玲 目錄 1研究目的和意義2研究內(nèi)容3工作原理4主要零部件設(shè)計(jì)5總結(jié)及展望 意義 大蔥的種植是在6至7月份 天氣炎熱 人工作業(yè)環(huán)境差 效率低 所以農(nóng)民對實(shí)現(xiàn)大蔥移栽機(jī)械化的要求越來越迫切 同時(shí)對移栽機(jī)的性能要求也越來越高 因此設(shè)計(jì)一款高性能的大蔥移栽機(jī)對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化有著十分重要的意義 目的 可以提高大蔥栽植過程中人力和物力資源的利用率 降低成本 同時(shí)也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和大蔥栽植質(zhì)量 1 研究目的和意義 2 研究內(nèi)容 1 移栽機(jī)的總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 包括四部分 喂苗機(jī)構(gòu) 投苗機(jī)構(gòu) 機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng) 為了實(shí)現(xiàn)大蔥移栽時(shí)的零速投苗 根據(jù)工作原理設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 并進(jìn)行理論計(jì)算 2 移栽機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì) 如苗夾 開溝器 投苗鏈條限位導(dǎo)軌 夾緊導(dǎo)軌 3 對于移栽機(jī)的投苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析 如投苗輸送鏈 苗夾等 保證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性 1 總裝圖 3 工作原理 2 傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖 1 第一傳動(dòng)鏈輪 2 地輪 3 第一傳動(dòng)鏈 4 投苗輸送裝置 5 喂苗輸送裝置 6 錐齒輪 7 第二傳動(dòng)鏈 8 第三傳動(dòng)鏈輪 1 動(dòng)力傳輸 如上圖所示 通過三點(diǎn)懸掛 懸掛在拖拉機(jī)上 由地輪提供動(dòng)力 地輪帶動(dòng)同軸的第一傳動(dòng)鏈輪 然后經(jīng)過第一傳動(dòng)鏈和第二傳動(dòng)鏈輪傳遞給投苗輸送裝置 再由投苗機(jī)構(gòu)鏈輪帶動(dòng)第三傳動(dòng)鏈輪 由第二傳動(dòng)鏈和一對錐齒輪將動(dòng)力傳遞給喂苗輸送裝置 2 工作流程 工作時(shí)苗夾和苗槽在豎直方向的運(yùn)動(dòng)同步 苗夾運(yùn)動(dòng)到水平方向后 所夾持的蔥苗速度能夠與移栽機(jī)的速度大小相等 方向相反 即蔥苗實(shí)現(xiàn)零速投苗 在合適的位置覆土鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行覆土鎮(zhèn)壓 之后苗夾再打開 放開蔥苗 完成栽植過程 1 苗夾設(shè)計(jì) 4 主要零部件的設(shè)計(jì) 2 開溝器設(shè)計(jì) 3 限位導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 4 夾緊導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 總結(jié) 實(shí)現(xiàn)大蔥移栽機(jī)械化 存在兩個(gè)難點(diǎn) 一 大蔥的分苗 二 大蔥移栽后的高直立度 本文主要針對大蔥移栽后的高直立度做了相關(guān)研究 主要研究結(jié)果如下 1 根據(jù)大蔥移栽的特性 選擇了鏈夾式大蔥移栽機(jī) 2 通過喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)相互配合 實(shí)現(xiàn)定距喂苗 在 零速投苗 的前提下設(shè)計(jì)相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng) 3 確定鏈?zhǔn)絺鬏敺桨?并對投苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析 展望 由于時(shí)間倉促等原因造成研究不足 在以下幾個(gè)方面可以做進(jìn)一步研究 1 蔥苗標(biāo)準(zhǔn)化育苗 通過田間試驗(yàn)可以看出 苗的大小 形態(tài)質(zhì)量好壞對移栽的效果很明顯 如果蔥苗較直 挺實(shí)則在移栽過程中能夠提高取苗的準(zhǔn)確率 2 機(jī)組結(jié)構(gòu) 整個(gè)機(jī)組顯得結(jié)構(gòu)太大 造成了重心較為靠后 機(jī)構(gòu)看起來不緊湊 今后需要對機(jī)構(gòu)進(jìn)行更合理的設(shè)計(jì) 5 總結(jié)及展望 請?jiān)u委批評指正謝謝
塔里木大學(xué)
屆畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄
課題名稱
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學(xué) 號
所屬學(xué)院
專 業(yè)
班 級
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
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16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
鏈夾式大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 武發(fā)杰
學(xué) 號 8031210133
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級 農(nóng)機(jī)16-2
指導(dǎo)老師 肖愛玲
日 期 2016 .05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
大蔥在我國已成為區(qū)域規(guī)模種植的蔬菜作物之一,由于大蔥栽植農(nóng)藝要求的特殊性,即株距小、直立性要求高,用于其它作物移栽的移栽機(jī)基本不能用于大蔥移栽。對于大蔥移栽機(jī),國內(nèi)外雖有研究或產(chǎn)品問世,但都存在移栽后蔥苗直立性差的不足。分析原因,是由于栽植器都采用圓盤式栽植器,蔥苗相對地面速度為零只是在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上,是瞬間的,時(shí)間短,造成蔥苗在相對地面零速的情況下覆土不充分,移栽后蔥苗傾斜,甚至倒伏。
為了解決上述零速栽植的問題,作者分析了各種移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),最終確定采用鏈夾式投苗機(jī)構(gòu)。將苗夾和苗槽分別安裝在投苗輸送鏈和喂苗輸送帶上,通過傳動(dòng)系統(tǒng)使苗夾和苗槽在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)同步,保證苗夾能準(zhǔn)確的從對應(yīng)苗槽中夾取蔥苗;然后蔥苗在被夾持的狀態(tài)下隨輸送鏈轉(zhuǎn)為水平運(yùn)動(dòng),其水平運(yùn)動(dòng)速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等、方向相反,從而實(shí)現(xiàn)在一段距離內(nèi)的零速投苗,能夠?qū)崿F(xiàn)先覆土鎮(zhèn)壓再釋放蔥苗,從而保證了蔥苗移栽后的直立性。
關(guān)鍵詞: 大蔥;鏈夾式;移栽機(jī);零速投苗
目 錄
1 引言 1
1.1課題來源及研究的目的和意義 1
1.2農(nóng)藝要求 1
1.3移栽機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.4研究內(nèi)容 3
2 鏈夾式大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)方案 4
2.1移栽機(jī)總體方案設(shè)計(jì)思路 4
2.2移栽機(jī)工作原理 5
3 鏈夾式大蔥移栽機(jī)具體設(shè)計(jì) 6
3.1移栽機(jī)牽引力、牽引功率、懸掛力矩 6
3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
3.3主要零部件的設(shè)計(jì) 9
4 投苗機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析 15
4.1投苗輸送鏈的運(yùn)動(dòng)特性分析 15
4.2投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈張力 15
4.3苗夾動(dòng)力學(xué)分析 18
5 軸的校核 20
5.1地輪傳動(dòng)軸的校核 20
5.2錐齒輪傳動(dòng)軸的校核 21
總 結(jié) 23
致 謝 24
參考文獻(xiàn) 25
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1引言
1.1課題來源及研究的目的和意義
大蔥在我國已有多年的栽植歷史,大蔥富含多種微量元素,有特殊的辛辣味道,具有良好的調(diào)味和醫(yī)療功效。大蔥在我國不僅栽植歷史悠久,而且栽植面積大,尤其是在我國北方,形成了許多具有地方特色、全國知名的大蔥品種,其中較為著名的有天津的高腳白、陜西的赤水孤蔥以及山東章丘的大梧桐等。隨著國家對“三農(nóng)”問題的關(guān)注度越來越大,以及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,許多地方將大蔥種植作為特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使得大蔥的種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大,如山東章丘、天津?qū)氎婧桶不张R泉等地區(qū)的大蔥種植面積甚至超過萬畝。而且大蔥的種植是在月份,天氣炎熱,人工作業(yè)環(huán)境差,效率低。所以農(nóng)民對實(shí)現(xiàn)大蔥移栽機(jī)械化的要求越來越迫切,同時(shí)對移栽機(jī)的性能要求也越來越高,因此設(shè)計(jì)一款高性能的大蔥移栽機(jī)對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化有著十分重要的意義??梢蕴岣叽笫[栽植過程中人力和物力資源的利用率,降低成本,同時(shí)也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和大蔥栽植質(zhì)量。
1.2農(nóng)藝要求
1.2.1 蔥苗特性
為了后期的管理以及產(chǎn)量,蔥苗在移栽前要進(jìn)行篩選,壯苗的標(biāo)準(zhǔn)是苗高左右、苗重 左右、蔥白左右、直徑左右。
1.2.2 移栽要求
大蔥的移栽株距左右、行距左右,栽植深度要求左右,要求保證蔥苗移栽后的高直立度,株距均勻。
1.2.3 栽植特點(diǎn)
與其他移栽作物相比,大蔥移栽的主要特點(diǎn):第一,株距小。一般作物的移栽株距是,而大蔥的株距僅為左右。第二,直立性高、不能窩根。章丘大蔥與其他作物的移栽有較大的差異,栽植深度較深,一般為左右,而且后期需要培土,來加長蔥白的長度。由于大蔥產(chǎn)品質(zhì)量決定于蔥白的質(zhì)量,因此移栽后蔥苗不能有窩根現(xiàn)象?。
1.3移栽機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
對于移栽機(jī)的研究無論是國外還是國內(nèi)都取得了一定的研究成果。目前,市面上流行的移栽機(jī)有吊杯式、導(dǎo)苗管式、撓性圓盤式以及鏈夾式。任何一種移栽機(jī)都有其自身的特點(diǎn),能夠適應(yīng)某種或某些作物的移栽,但是都不具有普遍使用性。目前國內(nèi)現(xiàn)有的移栽機(jī)主要適用于玉米、棉花、煙苗等大株距、小株高作物移栽。對于大蔥移栽機(jī),國內(nèi)研究較少,國外研究主要在日本,日本的大蔥移栽機(jī)產(chǎn)品需要與相應(yīng)的農(nóng)藝相配合,不適應(yīng)我國大田育苗的現(xiàn)狀。
1.3.1 吊杯式移栽機(jī)
吊杯式移栽機(jī)如圖1-1所示,主要由栽植圓盤、偏心圓盤、導(dǎo)軌、吊杯等組成。作業(yè)時(shí),吊杯始終垂直地面,并隨著圓盤轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)?shù)醣D(zhuǎn)動(dòng)到上部時(shí),人工將秧苗放入吊杯中,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí),吊杯底部的鴨嘴在導(dǎo)軌的作用下被壓開,秧苗落入穴內(nèi),隨后覆土鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行覆土鎮(zhèn)壓,完成栽植。吊杯脫離導(dǎo)軌后,在彈簧的作用下重新閉合,以此循環(huán)。吊杯式移栽機(jī)在栽植過程中使秧苗不受沖擊,但喂苗速度低,適合適合于株距較大的缽苗移栽。
圖1-1 吊杯式移栽機(jī)
1.3.2 導(dǎo)苗管式移栽機(jī)
導(dǎo)苗管式移栽機(jī),如圖1-2所示,主要由喂入器、導(dǎo)苗管、扶苗器、開溝器、覆土鎮(zhèn)壓輪和苗架等組成。作業(yè)時(shí),人工將秧苗投入到喂入器的喂苗筒內(nèi),當(dāng)喂苗筒轉(zhuǎn)到導(dǎo)苗管的上方時(shí),活門打開,秧苗依靠自身重力作用,落入導(dǎo)苗管內(nèi),由導(dǎo)苗管將秧苗引入苗溝內(nèi),通過扶苗器的作用,秧苗保持直立狀態(tài),然后覆土鎮(zhèn)壓,完成栽植。導(dǎo)苗管式移栽機(jī)不傷苗、較好保持秧苗移栽后的直立性,栽植頻率在 。
圖1-2 導(dǎo)苗管式移栽機(jī) 圖1-3 撓性圓盤式式移栽機(jī)
1.3.3 撓性圓盤式移栽機(jī)
撓盤式移栽機(jī),如圖1-3所示,主要由供苗輸送帶、撓性盤、鎮(zhèn)壓輪、以及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。作業(yè)時(shí),人工將秧苗放入供苗輸送帶上,供苗輸送帶上等距安裝橡膠塊。輸送帶將秧苗味入撓盤內(nèi),秧苗隨撓盤旋轉(zhuǎn)到合適位置,撓盤打開,秧苗進(jìn)去開好的溝內(nèi),然后覆土鎮(zhèn)壓,完成栽植。撓盤式移栽機(jī)對秧苗株距的適應(yīng)性較好,但栽植深度不穩(wěn)定,無法保證秧苗的高直立性。
1.3.4 鏈夾式移栽機(jī)
鏈夾式移栽機(jī),如圖1-4所示,主要由機(jī)架、導(dǎo)軌、苗夾、鎮(zhèn)壓輪等組成。作業(yè)時(shí),人工將秧苗放到苗夾上,秧苗被苗夾夾持,在鏈條帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)秧苗轉(zhuǎn)至苗溝時(shí),苗夾在導(dǎo)軌作用下被打開,秧苗落入苗溝中,然后覆土鎮(zhèn)壓,完成栽植?,F(xiàn)有的鏈夾式移栽機(jī)栽植株距準(zhǔn)確,栽植后秧苗的直立度較好,喂苗送苗穩(wěn)定可靠。但零速投苗效果不好,易傷苗,容易造成秧苗的漏栽。
圖1-4 鏈夾式移栽機(jī)
1.4研究內(nèi)容
(1)移栽機(jī)的總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),包括四部分:喂苗機(jī)構(gòu)、投苗機(jī)構(gòu)、機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)大蔥移栽時(shí)的零速投苗,根據(jù)工作原理設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),并進(jìn)行理論計(jì)算。
(2)移栽機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì),如苗夾、開溝器、投苗鏈條限位導(dǎo)軌、夾緊導(dǎo)軌。
(3)對于移栽機(jī)的投苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,如投苗輸送鏈、苗夾等,保證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
2 鏈夾式大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)方案
2.1移栽機(jī)總體方案設(shè)計(jì)思路
本課題研究的重點(diǎn)是投苗機(jī)構(gòu):主要問題是“零速投苗”。對于大蔥特殊的要求:高直立性、小株距、覆土深等,設(shè)計(jì)了鏈夾式大蔥移栽機(jī),包括四部分:喂苗機(jī)構(gòu)、投苗機(jī)構(gòu)、機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng)。
(1)喂苗機(jī)構(gòu):該機(jī)構(gòu)主要部分是輸送帶和苗槽,輸送帶根據(jù)移栽作業(yè)要求設(shè)計(jì)合理,苗槽安裝在輸送帶上,大蔥移栽的株距等于苗槽之間的距離。該裝置主要起到一個(gè)銜接作用,操作人員將盛放在苗箱中的裸蔥苗一棵一棵放入每個(gè)苗槽之中,蔥苗隨著苗槽由水平轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng),到達(dá)合適位置后,被安裝在投苗機(jī)構(gòu)的苗夾夾取。
(2) 投苗機(jī)構(gòu):該機(jī)構(gòu)主要包括限位導(dǎo)軌、夾緊導(dǎo)軌、苗夾和輸送鏈。苗夾安裝在輸送鏈的每個(gè)鏈節(jié)上,其間距等于苗槽的間距即大蔥株距,限位導(dǎo)軌主要對鏈條擺動(dòng)起到限制作用。夾緊導(dǎo)軌主要控制苗夾的開閉,通過兩導(dǎo)軌之間的距離來實(shí)現(xiàn)苗夾進(jìn)入夾緊導(dǎo)軌后逐漸閉合,夾緊蔥苗,然后在合適的位置逐漸打開完成投苗。夾緊導(dǎo)軌使苗夾逐漸閉合,是為了避免蔥苗被夾取時(shí)造成的損傷,同時(shí)也減小了由于突變引起的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)沖擊。
通過對喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和安裝,實(shí)現(xiàn)苗夾在豎直方向與對應(yīng)的苗槽高度一致,保證準(zhǔn)確夾取苗槽中的蔥苗;在喂苗機(jī)構(gòu)、投苗機(jī)構(gòu)和拖拉機(jī)之間通過合理的傳動(dòng)方案,實(shí)現(xiàn)苗夾和苗槽在豎直方向運(yùn)動(dòng)的同步,以及苗夾在作水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等、方向相反,實(shí)現(xiàn)零速投苗。操作人員向苗槽放苗是在苗槽的水平運(yùn)動(dòng)段,隨即苗槽轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng),當(dāng)蔥苗隨著苗槽轉(zhuǎn)為豎直運(yùn)動(dòng)后,相應(yīng)的苗夾也進(jìn)入豎直軌道,在適當(dāng)位置,苗夾逐漸夾緊,夾住對應(yīng)苗槽中的蔥苗。喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)繼續(xù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)苗槽的運(yùn)動(dòng)方向偏離豎直運(yùn)動(dòng)時(shí),蔥苗和苗槽分離。苗夾隨投苗輸送鏈繼續(xù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)苗夾轉(zhuǎn)過后,轉(zhuǎn)為水平運(yùn)動(dòng),其速度與移栽機(jī)前進(jìn)的速度大小相等、方向相反,實(shí)現(xiàn)在一段時(shí)間內(nèi)的蔥苗相對于地面速度為零,在這期間完成對蔥苗的覆土和鎮(zhèn)壓,之后苗夾在夾緊導(dǎo)軌的控制下,逐漸打開放開蔥苗。由于苗夾作水平運(yùn)動(dòng)有一個(gè)時(shí)間段,覆土鎮(zhèn)壓裝置有充分時(shí)間在蔥苗相對地面速度為零的情況下對蔥苗覆土壓實(shí),因此移栽后的蔥苗直立性好、株距均勻等。
1.機(jī)架Ⅰ 2.開溝器 3.覆土鎮(zhèn)壓輪 4.地輪 5.軸承UCP211 6.第一傳動(dòng)鏈輪 7.第一傳動(dòng)鏈 8.第二傳動(dòng)鏈輪 9.第一投苗機(jī)構(gòu)鏈輪 10.投苗輸送鏈 11.第三傳動(dòng)鏈輪 12.苗夾 13.機(jī)架Ⅱ 14.第二投苗機(jī)構(gòu)鏈輪 15.限位導(dǎo)軌 16.夾緊導(dǎo)軌 17.放置苗箱板 18.苗槽 19.機(jī)架Ⅲ 20.軸承UCP208 21.中間懸掛支架 22.左懸掛支架 23.錐齒輪 24.第二傳動(dòng)鏈 25.喂苗輸送帶 26.張緊裝置
圖2-1 移栽機(jī)示意圖
2.2移栽機(jī)工作原理
移栽機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示,通過三點(diǎn)懸掛,懸掛在拖拉機(jī)上,由地輪提供動(dòng)力,地輪帶動(dòng)同軸的第一傳動(dòng)鏈輪,然后經(jīng)過第一傳動(dòng)鏈和第二傳動(dòng)鏈輪傳遞給投苗輸送裝置;再由投苗機(jī)構(gòu)鏈輪帶動(dòng)第三傳動(dòng)鏈輪,由第二傳動(dòng)鏈和一對錐齒輪將動(dòng)力傳遞給喂苗輸送裝置。苗夾和苗槽分別安裝在投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈和喂苗機(jī)構(gòu)輸送帶上,兩裝置之間通過選擇合適的傳動(dòng)比保證苗夾和苗槽在豎直方向的運(yùn)動(dòng)同步,以及苗夾運(yùn)動(dòng)到水平方向后,所夾持的蔥苗速度能夠與移栽機(jī)的速度大小相等、方向相反,即蔥苗實(shí)現(xiàn)零速投苗。在合適的位置覆土鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行覆土鎮(zhèn)壓,之后苗夾再打開,放開蔥苗,以此保證蔥苗的零速投放是一個(gè)時(shí)間段,而不是一個(gè)點(diǎn)。同時(shí)為了保證蔥苗在沒進(jìn)行覆土之前防止開溝后的土回流,影響蔥苗的栽植深度,安裝帶有護(hù)板的芯鏵式開溝器。
3 鏈夾式大蔥移栽機(jī)具體設(shè)計(jì)
3.1移栽機(jī)牽引力、牽引功率、懸掛力矩
大蔥移栽機(jī)在作業(yè)時(shí),總的牽引力包括兩個(gè)芯鏵式開溝器的阻力、覆土鎮(zhèn)壓輪以及地輪的阻力。當(dāng)芯鏵式開溝器的開溝深度為 時(shí),阻力為。地輪和覆土輪受到的阻力采用簡化公式進(jìn)行計(jì)算:
(3-1)
式中 k—表示輪子的滾動(dòng)阻力系數(shù),充氣輪在不同的土壤,充氣量的大小不同的情況,滾動(dòng)阻力系數(shù)不同,為了保證機(jī)器的正常運(yùn)行,選取較大的值 ; 為輪子承載的重力,粗略估計(jì)為。
移栽機(jī)作業(yè)時(shí)所需的平均牽引力
(3-2)
移栽作業(yè)時(shí),根據(jù)分苗的速率和蔥苗的株距要求,可得出拖拉機(jī)的前進(jìn)速度為,考慮到地況等原因,安全系數(shù) 取。
移栽機(jī)作業(yè)時(shí)所需的牽引功率
(3-3)
選用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有拖拉機(jī)東方紅進(jìn)行試驗(yàn),軸距,最小使用質(zhì)量 ,前輪分配的質(zhì)量 左右。移栽機(jī)在懸掛時(shí),一拖拉機(jī)的后輪為支撐點(diǎn),整個(gè)移栽機(jī)機(jī)組的重心到支點(diǎn)的距離為。
移栽機(jī)作業(yè)時(shí)的懸掛力矩
(3-4)
平衡力矩
(3-5)
由以上數(shù)據(jù)可知,拖拉機(jī)的工作參數(shù)都能滿足實(shí)驗(yàn)要求。
3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖3-1所示,移栽機(jī)由地輪提供動(dòng)力,地輪帶動(dòng)同軸的第一傳動(dòng)鏈輪,然后經(jīng)過第一傳動(dòng)鏈和第二傳動(dòng)鏈輪傳遞給投苗輸送裝置;再由投苗機(jī)構(gòu)鏈輪帶動(dòng)第三傳動(dòng)鏈輪,由第二傳動(dòng)鏈和一對錐齒輪將動(dòng)力傳遞給喂苗輸送裝置。
1.第一傳動(dòng)鏈輪 2.地輪 3.第一傳動(dòng)鏈 4.投苗輸送裝置
5.喂苗輸送裝置 6.錐齒輪 7. 第二傳動(dòng)鏈 8.第三傳動(dòng)鏈輪
圖3-1 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖
3.2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的理論計(jì)算
喂苗機(jī)構(gòu)采取人工喂苗,人工分苗速率=。根據(jù)大蔥農(nóng)藝栽植要求,其移栽株距是 左右,為了方便計(jì)算,下文中選取株距=。為了保證蔥苗投放時(shí)速度相對地面為零,大蔥水平運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度與地輪的前進(jìn)的速度大小相等,方向相反。將地輪的速度計(jì)為。
由上述可知,喂苗速率、移栽株距 、地輪的速度的關(guān)系:
(3-6)
同時(shí),地輪速度也可表示為:
(3-7)
移栽機(jī)在行進(jìn)的過程中,地輪走過的路程應(yīng)該等于投苗輸送裝置鏈輪轉(zhuǎn)過的距離??紤]到地輪在行進(jìn)過程中會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,其打滑率計(jì)為(根據(jù)各個(gè)地方存在差異,此處取值為),則:
(3-8)
由上述公式可以求得地輪和投苗機(jī)構(gòu)鏈輪之間的傳動(dòng)比,由于第一傳動(dòng)鏈的主動(dòng)輪與地輪同軸,被動(dòng)輪與投苗輸送鏈輪同軸,因此可以得出以下關(guān)系。
(3-9)
(3-10)
根據(jù)傳動(dòng)比=,取第一、第二傳動(dòng)鏈輪齒數(shù)分別為和,投苗機(jī)構(gòu)和喂苗機(jī)構(gòu)上要分別安裝苗夾和苗槽,為了保證每個(gè)苗夾在運(yùn)動(dòng)過程中都有相對應(yīng)的苗槽,因此投苗機(jī)構(gòu)和喂苗機(jī)構(gòu)選用完全相同的輸送機(jī)構(gòu)。由鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的特性可知,兩者平均傳動(dòng)比穩(wěn)定、傳動(dòng)效率高。故采用第二鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比和錐齒輪的傳動(dòng)比都等于。即:
式中: —地輪前進(jìn)的速度;
—喂苗速率;
—大蔥移栽株距;
—地輪及第一傳動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速;
—地輪半徑;
—投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈輪的齒數(shù);
—投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈輪節(jié)距;
—投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈輪轉(zhuǎn)速;
—地輪和投苗機(jī)構(gòu)之間的傳動(dòng)比;
—第一鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比;
—第二鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比;
—錐齒輪傳動(dòng)比;
—第一傳動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速;
—第二傳動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速;
—第一傳動(dòng)鏈輪齒數(shù);
—第二傳動(dòng)鏈輪齒數(shù)。
3.2.2錐齒輪的選擇
錐齒輪傳動(dòng)用于傳遞相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。無特殊要求時(shí),取軸交角 。按齒線的形狀可分為直齒、斜齒和曲線齒。斜齒和曲線齒重合度略大,傳動(dòng)較穩(wěn)定,但是加工復(fù)雜。在能夠滿足工作要求的前提下,首先選擇直齒。
圖3-2 錐齒輪裝配圖
基本參數(shù)的確定:
對于直齒錐齒輪的幾何設(shè)計(jì),要依據(jù)傳動(dòng)比、主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速、傳遞的功率來選擇齒輪的參數(shù)。依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》上錐齒輪的設(shè)計(jì)步驟來完成,主要參數(shù)如下:
表3-1 錐齒輪主要參數(shù)
名稱
參數(shù)
名稱
參數(shù)
齒數(shù)
傳動(dòng)比
大端分度圓直徑
齒頂圓直徑
錐距
節(jié)錐角
齒頂角
齒根角
頂錐角
根錐角
齒頂高
齒根高
3.3主要零部件的設(shè)計(jì)
3.3.1苗夾設(shè)計(jì)
苗夾在大蔥移栽過程中起到最終執(zhí)行的功能,苗夾通過苗夾座安裝在投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈的每個(gè)鏈節(jié)上,苗夾從對應(yīng)安裝在喂苗機(jī)構(gòu)輸送帶上的苗槽中夾取蔥苗,苗夾的夾苗點(diǎn)的準(zhǔn)確性,關(guān)系到蔥苗最終的栽植效果,因此苗夾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。苗夾主要由苗夾板、彈簧、牛眼萬向輪、銷子、苗夾座和滾輪等組成,如圖3-3所示。
1.苗夾板 2.彈簧 3.萬向滾輪 4.苗夾座 5.銷子 6.滾輪
圖3-3 苗夾
為了減輕整個(gè)苗夾的重量,同時(shí)又要保證苗夾在運(yùn)行過程中,不發(fā)生變形,苗夾板選取型不銹鋼,苗夾座采用普通鋼。
圖3-4 苗夾尺寸圖
點(diǎn)為苗夾夾苗點(diǎn),點(diǎn)為苗夾旋轉(zhuǎn)點(diǎn),當(dāng)苗夾繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一定角度后點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)。已知,,,,。
又有∥,兩條直線轉(zhuǎn)過的角度相等,即。
由以上計(jì)算可以得到,彈簧的形變量為:
(3-11)
通過計(jì)算彈簧的變形量可以得出苗夾打開和關(guān)閉時(shí)兩苗夾板之間的間距,從而為夾緊導(dǎo)軌的合理安裝提供理論基礎(chǔ)。彈簧采用壓縮彈簧,其作用是苗夾在沒有約束的情況下,將苗夾打開,使苗夾張開一定角度,兩苗夾板的夾苗點(diǎn)之間的距離為時(shí),再與苗夾座相配合使得苗夾受到約束。由于蔥苗的株距為,為了保證苗夾在夾取蔥苗過程中,不會(huì)因蔥苗本身的輕微彎曲而造成夾苗點(diǎn)不準(zhǔn)確,甚至漏夾的現(xiàn)象發(fā)生,將橡膠塊的寬度設(shè)計(jì)為,這樣兩苗夾之間的間距為,小于蔥苗直徑,不會(huì)出現(xiàn)蔥苗漏夾,同時(shí)兩苗夾之間有一段間隙,不會(huì)出現(xiàn)苗夾打架現(xiàn)象。
3.3.2芯鏵式開溝器設(shè)計(jì)
芯鏵式開溝器的設(shè)計(jì)要考慮以下影響因素:
(1)芯鏵式開溝器的主要作用是保證蔥苗移栽的直立性。犁鏵式開溝器在開溝過程中會(huì)有部分土壤回流,蔥苗被苗夾夾持在由豎直轉(zhuǎn)向水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)被回流的土壤阻礙,以至于蔥苗會(huì)出現(xiàn)窩根,蔥苗被碰傾斜。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生,安裝芯鏵式開溝器,需要使翼板加長。
(2)苗夾的運(yùn)行軌跡,蔥苗的夾持點(diǎn)位置,需要將芯鏵式開溝器設(shè)計(jì)成高度可以調(diào)節(jié),根據(jù)實(shí)驗(yàn)來選取最合適的安裝高度。由于芯鏵式開溝器和覆土鎮(zhèn)壓輪配合使用來完成蔥苗的覆土鎮(zhèn)壓。
綜合以上因素,芯鏵式開溝器的設(shè)計(jì)如圖3-5所示。開溝器的寬度,兩翼板之間的距離 ,翼板夾角。
圖3-5 芯鏵式開溝器
3.3.3投苗鏈條限位導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
圖3-6 限位導(dǎo)軌
投苗鏈條限位導(dǎo)的結(jié)構(gòu)如圖3-6所示,其作用:苗夾通過苗夾座安裝在投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈上,鏈條在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),因此會(huì)帶動(dòng)苗夾波動(dòng),這樣會(huì)造成苗夾的夾苗點(diǎn)位置的不確定,同時(shí)由于波動(dòng),相臨苗夾會(huì)產(chǎn)生干涉,以至于無法完成移栽。在這種情況下安裝限位導(dǎo)軌,根據(jù)苗夾的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)計(jì)出限位導(dǎo)軌的形狀,在限位導(dǎo)軌上銑出凹槽,使得苗夾在豎直和水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí),苗夾座兩端的限位板在凹槽內(nèi)運(yùn)動(dòng),限制苗夾的抖動(dòng);為了減小苗夾座與限位導(dǎo)軌凹槽之間的摩擦力,采用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦,在每個(gè)苗夾座的四個(gè)角安裝滾輪。苗夾在限位導(dǎo)軌中的運(yùn)動(dòng)情況如圖3-7所示。
圖3-7 苗夾在限位導(dǎo)軌中運(yùn)動(dòng)示意圖
3.3.4夾緊導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
夾緊導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如圖3-8所示,其作用是控制苗夾的開閉:根據(jù)苗夾的運(yùn)動(dòng)軌跡,在豎直到水平方向上,苗夾需要完成蔥苗的夾取和投放。在此過程中夾緊導(dǎo)軌控制苗夾的打開和夾緊,為了減小苗夾運(yùn)行過程受到的摩擦力,在苗夾上安裝牛眼萬向輪。具體完成過程是,苗夾在進(jìn)入豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí),萬向輪開始進(jìn)入夾緊導(dǎo)軌,兩導(dǎo)軌之間的距離會(huì)逐漸減小,然后保持該距離,從而使苗夾逐漸夾緊,然后在夾緊的狀態(tài)下豎直運(yùn)動(dòng)一段距離。接著苗夾隨輸送鏈轉(zhuǎn)入水平運(yùn)動(dòng),苗夾仍處于夾緊狀態(tài)下,在距苗夾張開點(diǎn)5cm覆土鎮(zhèn)壓輪開始覆土鎮(zhèn)壓,使蔥苗的零速投放在一個(gè)時(shí)間段內(nèi),提高蔥苗移栽后的直立度。之后兩夾緊導(dǎo)軌之間的距離逐漸增大,苗夾逐漸打開與蔥苗脫離,完成蔥苗的投放。
圖3-8 夾緊導(dǎo)軌
4 投苗機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析
4.1投苗輸送鏈的運(yùn)動(dòng)特性分析
在整個(gè)移栽機(jī)中,喂苗機(jī)構(gòu)輸送鏈上安裝苗槽,苗槽固定連接,在運(yùn)行過程中不受其他力,對于蔥苗的夾取影響較小;投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈的每個(gè)鏈節(jié)上都安裝苗夾,苗夾呈懸臂結(jié)構(gòu),輸送鏈的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性會(huì)對苗夾的運(yùn)動(dòng)造成影響,可能會(huì)使苗夾發(fā)生上下擺動(dòng),以至于苗夾的夾苗點(diǎn)不確定,從而會(huì)造成蔥苗的漏夾,影響大蔥移栽的質(zhì)量。本節(jié)將結(jié)合輸送鏈的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性,對影響輸送鏈
穩(wěn)定性傳輸?shù)闹匾蛩剡M(jìn)行分析,在輸送鏈的設(shè)計(jì)方案中盡量改善影響因子。
(1)由于當(dāng)主動(dòng)輪做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鏈條線速度也是不均勻的,從而造成從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速不恒定,因此瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定。
(2)由于鏈條線速度的變化而產(chǎn)生加速度,因此鏈節(jié)嚙合時(shí)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷,增大鏈條緊邊張力,產(chǎn)生嚙合沖擊。
(3)鏈條線速度的變化與鏈輪齒數(shù)和鏈節(jié)距的關(guān)系: 鏈輪齒數(shù)越多則鏈條的速度變化越小,多邊形效應(yīng)越弱。一般情況下,當(dāng) 時(shí),鏈輪齒數(shù)對速度變化的影響可以忽略。
(4)鏈條線速度的變化與鏈節(jié)距的關(guān)系:鏈節(jié)距越大,速度變化越大;鏈節(jié)距越小,速度變化越小。
結(jié)合大蔥移栽的農(nóng)藝要求,本移栽機(jī)的自身特性。由于蔥苗移栽的株距是,而本移栽機(jī)采用鏈夾式投苗機(jī)構(gòu),在每個(gè)輸送鏈節(jié)上安裝苗夾。因此,苗夾之間的距離要符合蔥苗的株距要求,即所選用的輸送鏈的節(jié)距為。所以,在接下來的設(shè)計(jì)過程中,對鏈輪的齒數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì),在滿足要求的情況下使鏈輪齒數(shù)越大越好。
4.2投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈張力
苗夾安裝在投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈的每個(gè)鏈節(jié)上,對于鏈條牽引機(jī)構(gòu)來說,輸送鏈?zhǔn)瞧渲兄匾牟糠?,其抗破壞的能力是保證機(jī)器能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)。輸送鏈帶動(dòng)苗夾運(yùn)動(dòng),在豎直和水平階段為了避免鏈條的擺動(dòng),添加了鏈條限位導(dǎo)軌,進(jìn)而加大了鏈條運(yùn)行過程中受的阻力。因此,輸送鏈必須有足夠的強(qiáng)度,以滿足鏈條所需的拉力。
圖4-1鏈條簡圖
如圖4-1所示,主動(dòng)輪與被動(dòng)輪之間的距離,被動(dòng)輪和被動(dòng)輪之間的距,主動(dòng)輪與被動(dòng)輪之間的距,段與水平方向之間的夾角°,鏈條每米的質(zhì)量 ,每個(gè)苗夾及其附件的重量苗夾水平速度 ,三個(gè)鏈輪軸直徑。
如圖4-1所示,鏈條的張力主要由以下幾點(diǎn)引起:
(1)鏈條自身的垂度而引起的張力;
(2)鏈條、苗夾及其附件在上升和下降過程中自身重力引起的張力;
(3)鏈條與限位導(dǎo)軌之間的摩擦力;
(4)各個(gè)鏈輪與鏈輪軸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。
由圖4-1中可知,鏈輪為主動(dòng)輪,在鏈條繞入輪時(shí)的張力最大設(shè)為,當(dāng)鏈條逐步脫離鏈輪后,在段鏈條只受到由自身重力引起的張力,根據(jù)懸索機(jī)構(gòu)可知:
式中 —鏈條和苗夾每米的重量之和;
—鏈條的弧垂度(),一般選取 ;
— 段鏈條張力最大點(diǎn)到鏈輪 之間的距離;
―段鏈條與水平方向的夾角。
鏈輪輸出側(cè)的張力 ,要克服鏈條段的張力和鏈輪的軸與軸承之間的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。
(4-1)
式中表示鏈輪輸入側(cè)和輸出側(cè)的合力,對于鏈輪輸入側(cè)張力即是,輸出側(cè)張力是,兩張力之間的夾角為。
由上式可知 和之間相差不大,為了便于計(jì)算暫時(shí)假定,求得:
(4-2)
則
式中 —鏈輪軸與軸承之間的摩擦系數(shù);
—鏈輪軸的直徑;
—鏈輪直徑。
鏈輪輸出側(cè)的張力,要克服鏈條段的張力,夾緊導(dǎo)軌對苗夾的阻力,鏈輪軸和軸承座之間的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力,同時(shí)減去段鏈條和苗夾及其附件的自身重力。
由第二章可知彈簧最大變化量是,彈簧的剛度系數(shù)選用為,夾緊導(dǎo)軌對苗夾的夾緊力:
(4-3)
通過減小夾緊導(dǎo)軌之間的距離,對牛眼萬向輪施加壓力。在理想狀態(tài)下,苗夾在運(yùn)行過程中,牛眼萬向輪和夾緊導(dǎo)軌之間是純滾動(dòng)摩擦。但實(shí)際情況,萬向輪在有的時(shí)間段滾動(dòng),有的時(shí)間段滑動(dòng)。這就造成了萬向輪與導(dǎo)軌之間的摩擦力在滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦之間變化。為了確保提供足夠的牽引力,在整個(gè)階段都滑動(dòng)摩擦。限位板上裝有滾輪,在限位導(dǎo)軌中做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),通過潤滑該部分的摩擦可忽略不計(jì)。
對于鏈輪輸入側(cè)張力和輸出側(cè)張力的合力,同樣采用 的計(jì)算方法:
(4-4)
由上述關(guān)系可知
鏈輪輸出側(cè)的張力,要克服段的鏈條張力,夾緊導(dǎo)軌對苗夾的摩擦力,由于自重滾輪與限位導(dǎo)軌之間的摩擦力,鏈輪軸與軸承座之間的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。側(cè)的輸出張力即為鏈條的最大張力。
(4-5)
(4-6)
(4-7)
式中:是鏈輪的輸入側(cè)張力,帶入數(shù)據(jù)求得:
結(jié)合鏈條的使用環(huán)境及運(yùn)行情況,先用使用系數(shù)為,則最大牽引力設(shè)計(jì)為:
(4-8)
實(shí)際選取的輸送鏈抗拉力為 ,則鏈條的安全系數(shù):
完全滿足要求。
4.3苗夾動(dòng)力學(xué)分析
苗夾安裝在投苗機(jī)構(gòu)輸送鏈上,隨著鏈條做循環(huán)運(yùn)動(dòng),由于在豎直方向上苗夾的運(yùn)動(dòng)和受力會(huì)關(guān)聯(lián)到夾苗點(diǎn)的準(zhǔn)確性,下面將對在豎直運(yùn)動(dòng)時(shí)的苗夾進(jìn)行受力分析。以求得夾緊導(dǎo)軌的安裝位置,如何使苗夾對鏈條的影響最小,從而減小鏈條的擺動(dòng)。在此過程中苗夾受到鏈條的作用力、限位導(dǎo)軌和夾緊導(dǎo)軌的摩擦力以及自身的重力。具體受力分析如圖4-2所示。
圖4-2 苗夾受力示意圖
由上圖可知,鏈條對苗夾的在和方向的力分別是和,同時(shí)有作用力矩,限位導(dǎo)軌對苗夾的彈力為,摩擦力為,由于 為滾動(dòng)摩擦,大小可以忽略;夾緊導(dǎo)軌對苗夾的摩擦力為 ,苗夾的自身重力為 每個(gè)苗夾質(zhì)量實(shí)測約為)。作用點(diǎn) 、、、 之間的距離分別為 、、,且已測得、,求 。
苗夾在 平面內(nèi)力矩和方向受力分析:
(4-9)
整合上式可得:
(4-10)
鏈條對苗夾的力矩的大小表明了苗夾運(yùn)動(dòng)過程中,對鏈條運(yùn)行的影響。在上式中苗夾的自身重力以及受到的摩擦力是由客觀因素決定的,要想使苗夾對鏈條的影響最小,調(diào)整夾緊的導(dǎo)軌的位置即的大小。理想情況下。
則 (4-11)
根據(jù)上式計(jì)算可知,合理的選擇夾緊導(dǎo)軌的安裝位置,能夠減小鏈條的波動(dòng),進(jìn)而改善苗夾夾取蔥苗的準(zhǔn)確性。
5 軸的校核
5.1地輪傳動(dòng)軸的校核
(1)求作用在鏈輪上的力
(5-1)
(5-2)
(2)求軸承上的支反力
垂直面內(nèi):
水平面內(nèi):
根據(jù)第四強(qiáng)度理論且忽略鍵槽影響
(5-3)
(3)求彎矩
垂直面內(nèi): (5-4)
水平面內(nèi):
(5-5)
總彎矩: (5-6)
(5-7)
扭矩
(5-8)
所以軸的強(qiáng)度合格
5.2錐齒輪傳動(dòng)軸的校核
圖5-1 受力分析圖
(1)垂直面的支承反力(圖b)
(5-9)
(2)水平面的支承反力(圖c)
(5-10)
(3)繪垂直面的彎矩圖(圖b)
(5-11)
(4)繪水平面的彎矩圖(圖c)
(5-12)
(5)求合成彎矩(圖d)
(5-13)
(6)該軸所受扭矩為 T=70190N.mm
(7)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度,根據(jù)文獻(xiàn)[6]式(15-5)及以上數(shù)據(jù),并取,計(jì)算軸的應(yīng)力
(5-14)
已選定軸的材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,由文獻(xiàn)[6]查得。因此<,所以軸的強(qiáng)度合格
總 結(jié)
大蔥在我國部分地區(qū)成為了當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)型經(jīng)濟(jì)作物,其種植面積大,農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)大,對于機(jī)械移栽迫切需求。實(shí)現(xiàn)大蔥移栽機(jī)械化,存在兩個(gè)難點(diǎn):一、大蔥的分苗;二、大蔥移栽后的高直立度。
本文主要針對大蔥移栽后的高直立度做了相關(guān)研究。主要研究結(jié)果如下:
(1)根據(jù)大蔥移栽的特性,選擇了鏈夾式大蔥移栽機(jī)。
(2)通過喂苗機(jī)構(gòu)和投苗機(jī)構(gòu)相互配合,實(shí)現(xiàn)定距喂苗。在“零速投苗”的前提下設(shè)計(jì)相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng)。
(3)確定了最終的鏈?zhǔn)絺鬏敺桨?,主要包括:投苗、喂苗輸送帶的功能設(shè)計(jì),鏈圍的設(shè)計(jì)和安裝。根據(jù)零速栽植的宗旨,以及株距的要求,進(jìn)行了移栽機(jī)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì),通過理論計(jì)算選擇合適的傳動(dòng)比,選擇合適的輸送帶。
(4)對投苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,通過理論計(jì)算,計(jì)算出了整個(gè)移栽機(jī)所需的牽引力、牽引功率等。并對主要零部件進(jìn)行了機(jī)構(gòu)合理性的分析,如限位導(dǎo)軌、苗夾、夾緊導(dǎo)軌和開溝器等。
移栽機(jī)在我國起步較晚,對于大蔥移栽的研究資料很少。本文雖然根據(jù)大蔥自身移栽特性提出了采用鏈夾式的方案,并做了相關(guān)研究,但是由于時(shí)間倉促等原因造成研究不足,在以下幾個(gè)方面可以做進(jìn)一步研究:
(1)蔥苗標(biāo)準(zhǔn)化育苗:通過田間試驗(yàn)可以看出,苗的大小、形態(tài)質(zhì)量好壞對移栽的效果很明顯,如果蔥苗較直、挺實(shí)則在移栽過程中能夠提高取苗的準(zhǔn)確率。
(2)機(jī)組結(jié)構(gòu):整個(gè)機(jī)組顯得結(jié)構(gòu)太大,造成了重心較為靠后,機(jī)構(gòu)看起來不緊湊。今后需要對機(jī)構(gòu)進(jìn)行更合理的設(shè)計(jì)。
這是我們在大學(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計(jì),為自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識(shí)的全面總結(jié)和鞏固,使我們初步了解和掌握做設(shè)計(jì)的基本步驟、基本方法,通過本環(huán)節(jié)把我們在大學(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn)用,把大學(xué)四年來所學(xué)的知識(shí)貫穿起來,使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來,為我將來的實(shí)際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這是一個(gè)非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目,非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì),涉及的領(lǐng)域包括:機(jī)械制圖,機(jī)械原理,工程材料,機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐,提高我計(jì)算、制圖能力;使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊、圖集、規(guī)范,熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識(shí)得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí),我還學(xué)到了許多新的知識(shí),如Solidworks,CAD2007的等軟件的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中也曾遇到很多的問題,但通過查閱相關(guān)的書籍、手冊以及老師的精心指導(dǎo),都得到了解決,設(shè)計(jì)過程基本順利完成。期間的過程真是煩惱和驚喜,讓我受益匪淺。
致 謝
畢業(yè)在即,四年的大學(xué)生活已接近尾聲,經(jīng)過三個(gè)多月的努力,在肖愛玲老師的悉心指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成了。在撰寫論文期間,我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師肖愛玲老師,從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫、修改和定稿,肖老師均傾注了大量的心血。導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)、熱忱鼓勵(lì)不僅使我樹立了深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法,還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。還有,導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),誨人不倦的高尚師德,嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。同時(shí)我還要感謝大學(xué)期間各位任課老師在學(xué)習(xí)上給予我的指導(dǎo)和幫助,感謝他們四年來的辛勤栽培,他們的關(guān)懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐。
最后,也感謝和我一起學(xué)習(xí)的同窗朋友,他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì),也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂,感謝他們的陪伴與幫助,愿我們以后的人生都可以充實(shí)、多彩與快樂!
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