山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)【SW三維圖】
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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
楊佳佳
班級(jí)
農(nóng)機(jī)16-4
課題名稱(chēng)
山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
課題完成進(jìn)度(學(xué)生自述)
1. 通過(guò)大量查閱有關(guān)文獻(xiàn)和資料,已確定整個(gè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路,已畫(huà)好大部分零件圖。
2.大部分裝配體已完成,大體模型已經(jīng)畫(huà)好。
3.寫(xiě)好設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),初步寫(xiě)好5000字論文。
存在的問(wèn)題及整改措施(學(xué)生自述)
1.零件不足,還要繼續(xù)畫(huà)有些小零件,有些零件圖尺寸與裝配圖不符,零件圖需要改進(jìn)。
2.還要上網(wǎng)及去圖書(shū)館查閱資料完善論文內(nèi)容。抓緊時(shí)間寫(xiě)說(shuō)明書(shū)及繪制二維圖。
3.將所寫(xiě)論文中重復(fù)的部分進(jìn)行刪改。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)(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(jiàn)
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(shū)
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級(jí)
農(nóng)機(jī)16-4
學(xué)生姓名
楊佳佳
學(xué)號(hào)
8031212430
課題名稱(chēng)
山藥挖掘收獲機(jī)設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
2015年10月11日--2016年5月28日(共14周)
指導(dǎo)教師
李傳峰
職稱(chēng)
副教授
課題內(nèi)容
長(zhǎng)期以來(lái),山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲,山藥的根莖較長(zhǎng),深入地下,難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。我國(guó)大部分地區(qū)山藥的收獲都是依靠人工來(lái)完成的。不但勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)效率低,而且在挖取時(shí)容易鏟斷、鏟傷山藥,影響其品質(zhì)和商業(yè)價(jià)值。因而研制開(kāi)發(fā)山藥收獲機(jī)械,已成為山藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。
本課題的研究?jī)?nèi)容:
1)查找相關(guān)文獻(xiàn),了解山藥挖掘收獲機(jī)的工作原理。
2)查找專(zhuān)利及相關(guān)文獻(xiàn),熟悉了山藥挖掘收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)。
3)利用力學(xué)原理,對(duì)螺旋提土機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
4)依據(jù)查找到的專(zhuān)利及文獻(xiàn),設(shè)計(jì)山藥挖掘收獲機(jī)平面圖。
擬定工作進(jìn)度(以周為單位)
第 一 周:查找相關(guān)資料,熟悉課題內(nèi)容。
第 二 周:撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告,并制定總體方案。
第三到十周:設(shè)計(jì)山藥挖掘收獲機(jī)平面圖。
第 十一 周:對(duì)山藥挖掘收獲機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
第 十二 周:撰寫(xiě)畢業(yè)論文,修改圖紙中存在的問(wèn)題。
第十三周:編寫(xiě)答辯提綱,準(zhǔn)備答辯。
第十四周:答辯
主要參考文獻(xiàn)
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任務(wù)下達(dá)人(簽字)
年 月 日
任務(wù)接受人意見(jiàn)
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注:1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě),任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書(shū)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。
200 年 月 第 期
山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
楊佳佳
(塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300)
摘 要:長(zhǎng)期以來(lái),山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲,山藥的根莖較長(zhǎng),深入地下,難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中得以實(shí)現(xiàn),從而大大縮短了設(shè)計(jì)周期,降低生產(chǎn)成本,提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。本設(shè)計(jì)利用三維設(shè)計(jì)軟件,對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
本文設(shè)計(jì)了一種山藥收獲裝置,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理,能夠完成山藥的機(jī)械化收獲作業(yè)。不僅極大地提高山藥收獲效率,而且對(duì)深土農(nóng)作物的規(guī)?;N植起到了推廣作用。
本次的設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)山藥收獲機(jī)進(jìn)行了改進(jìn),著重設(shè)計(jì)了山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方式、工作方式,論述了裝置在收獲過(guò)程中的的工作原理。在完成設(shè)計(jì)構(gòu)想之后,基于SolidWorks進(jìn)行了三維模型建立。整個(gè)過(guò)程包括各零件圖三維設(shè)計(jì)、裝配體三維圖。
關(guān)鍵詞:三維設(shè)計(jì);傳動(dòng)方式;動(dòng)態(tài)仿真
中圖分類(lèi)號(hào): 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
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0 引言
山藥對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛞蟛粐?yán),但喜溫暖濕潤(rùn),忌積水,怕干旱。宜種植于肥沃疏松、土層深厚、排水良好的砂質(zhì)壤土上種植。原產(chǎn)地位于河南焦作,現(xiàn)在分布于中國(guó)西北,華北,和長(zhǎng)江流域的湖南江西等地。由于其營(yíng)養(yǎng)比較豐富,一直以來(lái)都被視為比較理想的補(bǔ)虛佳品,不僅可作為主糧,又可作為蔬菜食用。有很高的藥用價(jià)值和食用價(jià)值 。隨著現(xiàn)代社會(huì)人們更加注重養(yǎng)生和健康,而山藥的藥用價(jià)值和使用價(jià)值使得其成為很多人的選擇。特別是近幾年,山藥的種植面積和種植規(guī)模不斷上升。因此,山藥生產(chǎn)和收獲的機(jī)械化越來(lái)越得到行業(yè)的重視[1]。
長(zhǎng)期以來(lái),山藥的收獲都是靠傳統(tǒng)的人力收獲方式,山藥的根莖較長(zhǎng),難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。我國(guó)大部分地區(qū)收獲山藥的方法是:從山藥種植壟的一端開(kāi)始,先挖出60-70cm左右的土坑來(lái),人坐在坑的邊上,然后用特制的山藥鏟,沿著地面上山藥生長(zhǎng)的20cm處的兩邊開(kāi)始挖,將根兩邊泥土鏟出,一直挖到山藥溝下見(jiàn)到根莖的尖端為止,最后輕輕鏟斷剩下的細(xì)根,手握著根莖的中上部分,小心拔出山藥的根莖。一定要小心精細(xì)鏟土,避免山藥根莖的損傷和折斷。采收山藥時(shí),一定要按著山藥種植的順序,一株一株地挨著挖,這樣才能有效減少破損率,又能避免漏收。由于山藥一般在下層土壤延伸,最深可延伸到地下70~100cm處,靠人力收獲相當(dāng)費(fèi)力。最重要的是人力收獲的過(guò)程中容易挖到山藥塊莖,影響山藥的品質(zhì)和市場(chǎng)。而且勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低。為此,山藥收獲的機(jī)械化問(wèn)題就亟待解決。
山藥收獲技術(shù)如果能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化,將有力地推動(dòng)山藥生產(chǎn)的規(guī)?;?,顯著降低山藥生產(chǎn)成本,節(jié)省勞動(dòng)力和農(nóng)活作業(yè)量,使山藥種植戶增加更多的收入,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。
本課題研究了我國(guó)山藥收獲機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀,山藥收獲機(jī)的未來(lái)研究方向。為山藥收獲方式以及推廣山藥收獲機(jī)械化,促進(jìn)山藥生產(chǎn)效率提供了理論依據(jù)。
1 設(shè)計(jì)方案及結(jié)構(gòu)
1.1設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化分析及確定
通過(guò)對(duì)山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀研究,對(duì)市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功的山藥收獲機(jī)的分析,總結(jié)山藥收獲機(jī)需要滿足的條件,分析現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn),最終確定山藥收獲機(jī)的最佳優(yōu)化方案。
首先總結(jié)設(shè)計(jì)山藥收獲機(jī)要完成的任務(wù):1)通過(guò)山藥收獲機(jī)能實(shí)現(xiàn)山藥收獲的簡(jiǎn)易化,提高山藥收獲的效率。2)此裝置在收獲山藥的時(shí)候不能損壞山藥的塊莖。3)山藥收獲機(jī)的設(shè)計(jì)要盡量簡(jiǎn)易,方案要符合實(shí)際情況。設(shè)計(jì)方案可以投入生產(chǎn),并且可以推廣。
其次通過(guò)對(duì)上述現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的研究與考察,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題:1)裝置在開(kāi)溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收。2)在后續(xù)人力采收的工程中,比較容易損壞山藥的塊莖。想要克服這些問(wèn)題,必須盡量使山藥收獲機(jī)開(kāi)溝后,山藥所在土塊要有所松動(dòng),使山藥與土壤的結(jié)合不在緊密。在裝置作業(yè)之后,人工收山藥的過(guò)程中,能夠更直接。這樣就能提高山藥的完整性,盡量少的破壞山藥的塊莖。
1.2 整體結(jié)構(gòu)
山藥收獲機(jī)的組成部分大致可由支撐部分、動(dòng)力部分、工作部分和傳動(dòng)部分。
支撐部分:主要就是山藥收獲機(jī)的機(jī)架和山藥收獲機(jī)與拖拉機(jī)連接部分,用于支撐整個(gè)山藥收獲機(jī)能夠順利切協(xié)調(diào)的完成收獲工作。
動(dòng)力部分:用于連接拖拉機(jī)傳輸?shù)膭?dòng)力,把動(dòng)力提供給山藥收獲機(jī)的傳動(dòng)部分。
傳動(dòng)部分:傳輸動(dòng)力,并起到減速作用。
工作部分:這部分入土,用螺旋鉆桿開(kāi)溝,達(dá)到收獲山藥的目的。
裝置選擇在山藥的兩側(cè)同時(shí)開(kāi)溝,并且在開(kāi)溝后利用一個(gè)簡(jiǎn)易的裝置,來(lái)松動(dòng)山藥種植行的土塊。這樣山藥采收的后續(xù)過(guò)程就能很大程度上減少人力,而且如果山藥所在土塊松動(dòng)之后,人們后續(xù)收山藥的方式就不僅僅是從溝下一點(diǎn)一點(diǎn)挖掘,而是可以更直觀的,更簡(jiǎn)易的收獲山藥。這樣一來(lái),就減少了山藥塊莖的破壞。這個(gè)簡(jiǎn)易的裝置不能給收獲機(jī)帶來(lái)太大的阻力,在此裝置之前的開(kāi)溝裝置,能夠很好地提供前進(jìn)的空間。利用送土器,在開(kāi)溝后之后,將提升到地面的泥土放置到溝的兩側(cè),機(jī)器走過(guò)的地方就開(kāi)出了一道深溝。這樣,人就可以下去把山藥撿拾出來(lái)。設(shè)計(jì)構(gòu)想簡(jiǎn)圖如下圖1:
圖1 山藥收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)
1.2 總體設(shè)計(jì)
山藥挖掘收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意,如圖2所示。
圖2 山藥收獲機(jī)結(jié)構(gòu)
1—花鍵軸,2—差速箱,3—絲杠,4—傳動(dòng)軸,5—滑套,6—齒輪,7—齒輪,8—軸承座,9—齒輪,10—螺栓,11—架子,12—機(jī)架,13—送土器,14—螺旋鉆桿,15—帶輪,16—軸承座,17—螺帽
2.1.2 山藥收獲機(jī)的工作原理
以拖拉機(jī)為動(dòng)力源,在拖拉機(jī)的尾部安裝一個(gè)螺旋鉆桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉆土,前面的兩個(gè)螺旋鉆桿開(kāi)溝,起到收獲機(jī)的開(kāi)溝作用。在開(kāi)溝之后利用安裝在機(jī)架后面的送土器將土放置到溝的兩側(cè),起到提升山藥種植行土塊的作用,機(jī)器走過(guò)的地方就開(kāi)出了一道深溝。
2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要就是:根據(jù)拖拉機(jī)的輸出功率和輸出軸所需輸出功率,經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳輸達(dá)到一個(gè)整機(jī)和諧工作的設(shè)計(jì)過(guò)程。即傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸的合理選擇。
2.2 送土器的設(shè)計(jì)
送土器的設(shè)計(jì),可以更好的將螺旋鉆桿松動(dòng)的土塊提升到溝的兩側(cè),大大提升了山藥收獲裝置的優(yōu)越性。送土器要橫跨山藥種植行,與機(jī)架連接,起到固定的作用。送土器通過(guò)皮帶輪與拖拉機(jī)的皮帶輪相連,這樣拖拉機(jī)就能帶動(dòng)送土器工作了。如下圖3-2所示:
圖3 送土器
2.3 軸的初步設(shè)計(jì)
根據(jù)山藥收獲過(guò)程中,開(kāi)溝軸的實(shí)際工作情況,工作過(guò)程中,軸的轉(zhuǎn)速為200~300r/h左右。
3 山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有:1、山藥收獲裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2、開(kāi)溝螺旋鉆桿工作部分的設(shè)計(jì),使收獲裝置更有效采收山藥。3、齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì),符合拖拉機(jī)功率傳輸,使開(kāi)溝軸得到適合的輸出功率。
3.1 箱體機(jī)架的設(shè)計(jì)
根據(jù)山藥收獲作業(yè)的要求,需要確定符合采收山藥裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出特殊而且簡(jiǎn)單的機(jī)架,機(jī)架不僅要起到對(duì)螺旋鉆桿和送土器的支撐作用,而且還對(duì)螺旋鉆桿起到提升和下降作用。如下圖4:
3.2 傳動(dòng)方案的確定
傳動(dòng)方案確定不僅要考慮輸入功率和輸出功率的轉(zhuǎn)換,還要考慮山藥收獲時(shí)的具體情況,比如山藥種植行之間的距離基本能確定工作周之間的距離,然結(jié)合減速器的校核,一起確定工作軸傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑。
裝置選擇配備24匹,17.7千瓦的拖拉機(jī),裝置作業(yè)時(shí),拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2000r/min。拖拉機(jī)與收獲裝置采用錐齒輪傳動(dòng),拖拉機(jī)傳動(dòng)軸通過(guò)兩個(gè)錐齒輪將動(dòng)力傳送到山藥收獲裝置的傳動(dòng)軸上,傳動(dòng)軸通過(guò)齒輪將動(dòng)力傳送到螺旋鉆桿上,兩個(gè)螺旋鉆桿同速轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)考察,確定山藥收獲裝置的開(kāi)溝深度為1000mm,開(kāi)溝寬度為400mm,開(kāi)溝速度為400~500m/h[6] 。
4 結(jié)論
1. 此次此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)。長(zhǎng)期以來(lái),山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲,山藥的根莖較長(zhǎng),深入地下,難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。通過(guò)這次設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題:1、裝置在開(kāi)溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收。2、在后續(xù)人力采收的工程中,比較容易損壞山藥的塊莖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單而且特殊的機(jī)架,在機(jī)架上安裝螺旋鉆桿進(jìn)行開(kāi)溝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是作為我在大學(xué)學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié),是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用,是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過(guò)程,這一過(guò)程對(duì)我的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立工作能力也是一個(gè)培養(yǎng)。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作總體來(lái)說(shuō),時(shí)間較長(zhǎng),畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容也較充實(shí),每個(gè)同學(xué)都有各自重點(diǎn)深入的部分。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)山藥收獲機(jī)有了進(jìn)一步的了解,也對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks,可以熟練地進(jìn)行軟件的操作。更重要的是學(xué)會(huì)了利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和過(guò)程。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾遇到很多的問(wèn)題,但通過(guò)查閱相關(guān)的書(shū)籍、手冊(cè)以及老師的精心指導(dǎo),都得到了解決,設(shè)計(jì)過(guò)程基本順利完成。
圖4 收獲裝置機(jī)架
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開(kāi)題報(bào)告答辯指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師:李:李傳傳峰峰 山藥收獲挖掘機(jī)山藥收獲挖掘機(jī)n 班班級(jí):農(nóng)機(jī)機(jī) 16-4n 學(xué)學(xué)生:生:楊佳佳佳佳n 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào):8031212430 研究的目的及其意義研究的目的及其意義 長(zhǎng)期以來(lái),山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲,山藥的根莖較長(zhǎng),深入地下,難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。我國(guó)大部分地區(qū)山藥的收獲都是依靠人工來(lái)完成的。不但勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)效率低,而且在挖取時(shí)容易鏟斷、鏟傷山藥,影響其品質(zhì)和商業(yè)價(jià)值。因而研制開(kāi)發(fā)山藥收獲機(jī)械,已成為山藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。本課題設(shè)計(jì)采用螺旋提土機(jī)構(gòu)、送土板、分土器的等裝置對(duì)山藥進(jìn)行挖掘收獲。設(shè)備能在理論上為山藥的挖掘收獲提供一定的技術(shù)支撐。為了克服山藥收貨過(guò)程中易折斷和損傷的難題,我國(guó)廣大設(shè)計(jì)者和科學(xué)家們進(jìn)行了刻苦的鉆研,以下是現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)山藥收獲機(jī)械化得研究現(xiàn)狀。資料知識(shí)查自中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利檢索網(wǎng)站。第一種是多功能山藥收獲機(jī),履帶底盤(pán),設(shè)置在履帶底盤(pán)上的操作臺(tái)、豎直機(jī)構(gòu)、電機(jī)、向上提升機(jī)構(gòu)、安裝在機(jī)架上并且能夠沿固定的機(jī)架上下移動(dòng)的齒輪箱的總成,安裝在齒輪箱結(jié)構(gòu)下面的用于開(kāi)溝的螺旋鉆軸和提土板,所述電機(jī)結(jié)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)連接;提升機(jī)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱結(jié)構(gòu)的升降操作;山藥收獲裝置還包括位于箱結(jié)構(gòu)一側(cè),能夠?qū)㈤_(kāi)溝軸開(kāi)出的土,向外送給送土器,以及設(shè)于履帶下部前面的能夠?qū)崿F(xiàn)把土填回功能的回填土裝置。這種山藥收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)比較靈活,而且功能多樣化,能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)收獲山藥和溝內(nèi)填土的兩項(xiàng)功能,除了采收山藥外,還可以開(kāi)電纜溝、管道溝、實(shí)現(xiàn)一機(jī)多種用法,省時(shí)省工,具有相當(dāng)大的市場(chǎng)價(jià)值。山藥收獲機(jī)械國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀山藥收獲機(jī)械國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀第二種是鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī),這個(gè)專(zhuān)利創(chuàng)新目的在于,克服現(xiàn)階段生產(chǎn)技術(shù)的不足之處,提供一種山藥收獲機(jī)的理論設(shè)計(jì),在不損傷山藥塊莖的前提下,可以很大地提高生產(chǎn)效率,降低采收山藥時(shí)的成本。此專(zhuān)利所述的山藥收獲機(jī),包括振動(dòng)破土機(jī)構(gòu)、破土機(jī)構(gòu)的固定架、旋轉(zhuǎn)型軸承座、液壓油缸、可以左右移動(dòng)的軸承固定支架、懸掛型四軸固定支架、手輪、擋土板、開(kāi)溝刀片、開(kāi)溝鏈條、鏈條固定支架和從動(dòng)輪。在旋轉(zhuǎn)型軸承座的下端,連接設(shè)計(jì)有鏈條固定支架,鏈條固定支架的前端設(shè)計(jì)有主動(dòng)輪,鏈條固定支架的后端設(shè)計(jì)有從動(dòng)輪,繞過(guò)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪,設(shè)計(jì)有開(kāi)溝鏈條,開(kāi)溝鏈條的外表面上設(shè)置有開(kāi)溝刀片。連接到鏈條固定架上,設(shè)置有漲緊固定架,漲緊固定架的下端設(shè)置有漲緊輪,漲緊輪與開(kāi)溝鏈條的內(nèi)表面相接觸。山藥收獲機(jī)械國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀山藥收獲機(jī)械國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)果園作業(yè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)果園作業(yè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)果山藥收獲機(jī)械化的研究與應(yīng)用起步較晚,山藥機(jī)械化程度低,缺乏大型高效的山藥收獲機(jī)械。我國(guó)大部分地區(qū)山藥的收獲都是依靠人工來(lái)完成的。不但勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)效率低,而且在挖取時(shí)容易鏟斷、鏟傷山藥,影響其品質(zhì)和商業(yè)價(jià)值。我國(guó)山藥收獲機(jī)械化發(fā)展中存在的主要問(wèn)題我國(guó)山藥收獲機(jī)械化發(fā)展中存在的主要問(wèn)題1.山藥收獲械化基礎(chǔ)差2.山藥專(zhuān)用動(dòng)力機(jī)械缺乏3.農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)未能有效結(jié)合4.科研投入不足,科研力度不夠5.機(jī)具更新?lián)Q代滯后 設(shè)計(jì)產(chǎn)品的介紹設(shè)計(jì)產(chǎn)品的介紹本產(chǎn)品主要適用于山藥的大量收獲。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是以拖拉機(jī)為動(dòng)力源,利用螺旋提土裝置、送土板、分土器等裝置進(jìn)行山藥的挖掘收獲。本產(chǎn)品能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)收獲山藥和溝內(nèi)填土的兩項(xiàng)功能,除了采收山藥外,還可以開(kāi)電纜溝、管道溝、實(shí)現(xiàn)一機(jī)多種用法,省時(shí)省工,具有相當(dāng)大的市場(chǎng)價(jià)值。初步圖形初步圖形 本課題需要研究的難點(diǎn)問(wèn)題本課題需要研究的難點(diǎn)問(wèn)題 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的研究與考察,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題:1、裝置在開(kāi)溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收。2、在后續(xù)人力采收的工程中,比較容易損壞山藥的塊莖。想要克服這些問(wèn)題,必須盡量使山藥收獲機(jī)開(kāi)溝后,山藥所在土塊要有所松動(dòng),使山藥與土壤的結(jié)合不在緊密。在裝置作業(yè)之后,人工收山藥的過(guò)程中,能夠更直接。這樣就能提高山藥的完整性,盡量少的破壞山藥的塊莖。
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告
課題名稱(chēng) 山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 楊佳佳
學(xué) 號(hào) 8031212430
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 農(nóng)機(jī)16-4
指導(dǎo)教師 李傳峰
起止時(shí)間2015.11.10-2016.5.28
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說(shuō) 明
一、學(xué)生撰寫(xiě)《開(kāi)題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容:
1、本課題來(lái)源及研究的目的和意義;
2、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析;
3、對(duì)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(wèn)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(shū)”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫(xiě)完成,并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開(kāi)題報(bào)告要求手寫(xiě)體,字?jǐn)?shù)在3000字以上,由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫(xiě),頁(yè)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(kāi)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 本題來(lái)源及研究的目的和意義
1.1 課題的來(lái)源:自選題
1.2 研究的目的
長(zhǎng)期以來(lái),山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲,山藥的根莖較長(zhǎng),深入地下,難以采收,
如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。我國(guó)大部分地區(qū)山藥的收獲都是依靠人工來(lái)完成的。不但勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)效率低,而且在挖取時(shí)容易鏟斷、鏟傷山藥,影響其品質(zhì)和商業(yè)價(jià)值。因而研制開(kāi)發(fā)山藥收獲機(jī)械,已成為山藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。
1.3 研究的意義
本課題設(shè)計(jì)采用螺旋提土機(jī)構(gòu)、送土板、分土器的等裝置對(duì)山藥進(jìn)行挖掘收獲。設(shè)備能在理論上為山藥的挖掘收獲提供一定的技術(shù)支撐。
二 課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及分析
2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
為了克服山藥收獲過(guò)程中易折斷和損傷的難題,我國(guó)廣大設(shè)計(jì)者和科學(xué)家們進(jìn)行了刻苦的鉆研,以下是現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)山藥收獲機(jī)械化得研究現(xiàn)狀。資料知識(shí)查自中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利檢索網(wǎng)站。
第一種是多功能山藥收獲機(jī),履帶底盤(pán),設(shè)置在履帶底盤(pán)上的操作臺(tái)、豎直機(jī)構(gòu)、電機(jī)、向上提升機(jī)構(gòu)、安裝在機(jī)架上并且能夠沿固定的機(jī)架上下移動(dòng)的齒輪箱的總成,
安裝在齒輪箱結(jié)構(gòu)下面的用于開(kāi)溝的螺旋鉆軸和提土板,所述電機(jī)結(jié)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)連接;提升機(jī)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱結(jié)構(gòu)的升降操作;山藥收獲裝置還包括設(shè)于箱結(jié)構(gòu)一側(cè),能夠?qū)㈤_(kāi)溝軸開(kāi)出的土,向外送給送土器,以及設(shè)于履帶下部前面的能夠?qū)崿F(xiàn)把土填回功能的送土器。這種山藥收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)比較靈活,而且功能多樣化,能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)收獲山藥和溝內(nèi)填土的兩項(xiàng)功能,除了采收山藥外,還可以開(kāi)電纜溝、管道溝、實(shí)現(xiàn)一機(jī)多種用法,省時(shí)省工,具有相當(dāng)大的市場(chǎng)價(jià)值。
第二種是鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī),這個(gè)專(zhuān)利創(chuàng)新目的在于,克服現(xiàn)階段生產(chǎn)技術(shù)的不足之處,提供一種山藥收獲機(jī)的理論設(shè)計(jì),在不損傷山藥塊莖的前提下,可以很大地提高生產(chǎn)效率,降低采收山藥時(shí)的成本。此專(zhuān)利所述的山藥收獲機(jī),包括振動(dòng)破土機(jī)構(gòu)、破土機(jī)構(gòu)的固定架、旋轉(zhuǎn)型軸承座、液壓油缸、可以左右移動(dòng)的軸承固定支架、懸掛型四軸固定支架、手輪、擋土板、開(kāi)溝刀片、開(kāi)溝鏈條、鏈條固定支架和從動(dòng)輪。破土機(jī)構(gòu)固定架是這個(gè)專(zhuān)利的主體支撐架,整體呈現(xiàn)方形的框架結(jié)構(gòu),破土機(jī)構(gòu)固定支架的后端,連接著設(shè)置的振動(dòng)破土機(jī)構(gòu),破土機(jī)構(gòu)固定支架的前端,連接著旋轉(zhuǎn)式軸承座,旋轉(zhuǎn)軸承座的前面連接著液壓油缸,液壓油缸的前端連接到左右移動(dòng)軸承座固定架,左右移動(dòng)軸承座固定架設(shè)置在懸掛式四軸連接在固定架上,在懸掛型四軸固定支架的一邊,設(shè)計(jì)的有手輪,在懸掛型四軸固定支架的兩端后側(cè),設(shè)計(jì)有擋泥板。在旋轉(zhuǎn)型軸承座的下端,連接設(shè)計(jì)有鏈條固定支架,鏈條固定支架的前端設(shè)計(jì)有主動(dòng)輪,鏈條固定支架的后端設(shè)計(jì)有從動(dòng)輪,繞過(guò)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪,設(shè)計(jì)有開(kāi)溝鏈條,開(kāi)溝鏈條的外表面上設(shè)置有開(kāi)溝刀片。連接到鏈條固定架上,設(shè)置有張緊固定架,張緊固定架的下端設(shè)置有張緊輪,張緊輪與開(kāi)溝鏈條的內(nèi)表面相接觸。
2.2 技術(shù)創(chuàng)新
我國(guó)山藥收獲機(jī)的設(shè)計(jì)還處于初級(jí)階段,還需要生產(chǎn)推廣。
三、對(duì)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
3.1 課題任務(wù)要求
本裝置主要用于山藥的的挖掘收獲,通過(guò)選擇合適的方法設(shè)計(jì)挖掘收獲裝置,使裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)山藥的收獲。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路
4.1 本課題需要研究的重點(diǎn)問(wèn)題
設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)要考慮收獲機(jī)的挖掘深度要足夠;還要考慮利用收獲機(jī)進(jìn)行收獲時(shí),避免損傷和弄斷山藥,盡量少的破壞山藥的塊莖。
4.2 本課題需要研究的難點(diǎn)問(wèn)題解決的思路
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的研究與考察,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題:1、裝置在開(kāi)溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收。2、在后續(xù)人力采收的工程中,比較容易損壞山藥的塊莖。想要克服這些問(wèn)題,必須盡量使山藥收獲機(jī)開(kāi)溝后,山藥所在土塊要有所松動(dòng),使山藥與土壤的結(jié)合不在緊密。在裝置作業(yè)之后,人工收山藥的過(guò)程中,能夠更直接。這樣就能提高山藥的完整性,盡量少的破壞山藥的塊莖。
五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法
完成本課題所必須做的工作有利用學(xué)校圖書(shū)館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料,了解山藥的基本性質(zhì)、種植、山藥收獲機(jī)的原理等。關(guān)鍵問(wèn)題可請(qǐng)求老師指導(dǎo)或通過(guò)同學(xué)討論,選擇適合山藥收獲機(jī)類(lèi)型,對(duì)擬定的收獲機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),計(jì)算,利用Auto CAD等繪圖軟件繪制出山藥收獲機(jī)的零件圖,裝配圖,反復(fù)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)、校核。
六 工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
工作方案:設(shè)計(jì)總體含括→螺旋提土機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)→送土板設(shè)計(jì)→分土器設(shè)計(jì)→機(jī)體及外圍設(shè)備設(shè)計(jì)→機(jī)體有機(jī)組合。
進(jìn)度計(jì)劃:
第1周—第2周 通過(guò)查找文獻(xiàn)資料,了解山藥收獲機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)山藥挖掘收獲機(jī)的總體方案。
第6周—第9周 對(duì)山藥收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),對(duì)部分問(wèn)題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
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學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名:學(xué)生姓名:楊佳佳楊佳佳指導(dǎo)老師:指導(dǎo)老師:李傳峰李傳峰答辯時(shí)間:答辯時(shí)間:2012016 6.05.05 1 12 23 34 4課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義課題研究的主要內(nèi)容課題研究的主要內(nèi)容山藥收獲機(jī)總體設(shè)計(jì)山藥收獲機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)論結(jié)論1.11.1、研究的目的及其意義 長(zhǎng)期以來(lái),山藥的收獲都是靠傳統(tǒng)的人力收獲方式,山藥的根莖較長(zhǎng),難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高 本課題設(shè)計(jì)采用螺旋鉆桿、傳動(dòng)軸、送土器等裝置對(duì)山藥進(jìn)行挖掘收獲。設(shè)備能在理論上為山藥的挖掘收獲提供一定的技術(shù)支撐。2 設(shè)計(jì)方案的說(shuō)明2.1、山藥挖掘收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介支撐部分:主要就是山藥收獲機(jī)的機(jī)架和山藥收獲機(jī)與 拖拉機(jī)連接部分,用于支撐整個(gè)山藥收獲機(jī)能 夠順利切協(xié)調(diào)的完成收獲工作。動(dòng)力部分:用于連接拖拉機(jī)傳輸?shù)膭?dòng)力,把動(dòng)力提供給山 藥收獲機(jī)的傳動(dòng)部分。傳動(dòng)部分:傳輸動(dòng)力,并起到減速作用。工作部分:這部分入土,用螺旋鉆桿開(kāi)溝,達(dá)到收獲山藥的目的。2 2.2.2工作原理工作原理 以拖拉機(jī)為動(dòng)力源,在拖拉機(jī)的尾部安裝一個(gè)螺旋鉆桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉆土,前面的兩個(gè)螺旋鉆桿開(kāi)溝,起到收獲機(jī)的開(kāi)溝作用。在開(kāi)溝之后利用安裝在機(jī)架后面的送土器將土放置到溝的兩側(cè),起到提升山藥種植行土塊的作用,機(jī)器走過(guò)的地方就開(kāi)出了一道深溝。2.2.3 3山藥收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)山藥收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu) 山藥收獲機(jī)結(jié)構(gòu)山藥收獲機(jī)結(jié)構(gòu)1花鍵軸,2差速箱,3絲杠,4傳動(dòng)軸,5滑套,6齒輪,7齒輪,8軸承座,9齒輪,10螺栓,11架子,12機(jī)架,13送土器,14螺旋鉆桿,15帶輪,16軸承座,17螺帽3 3 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)3.13.1工作部分工作部分 主要由螺旋鉆桿和送土器組成。螺旋鉆桿前面的兩個(gè)螺旋鉆桿開(kāi)溝,起到收獲機(jī)的開(kāi)溝作用。在開(kāi)溝之后利用安裝在機(jī)架后面的送土器將土放置到溝的兩側(cè),3.23.2傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分 拖拉機(jī)與收獲裝置采用錐齒輪傳動(dòng),拖拉機(jī)傳動(dòng)軸通過(guò)兩個(gè)錐齒輪將動(dòng)力傳送到山藥收獲裝置的傳動(dòng)軸上,傳動(dòng)軸通過(guò)齒輪將動(dòng)力傳送到螺旋鉆桿上,兩個(gè)螺旋鉆桿同速轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)部分簡(jiǎn)圖傳動(dòng)部分簡(jiǎn)圖4 4 結(jié)論結(jié)論 山藥的根莖較長(zhǎng),深入地下,難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。通過(guò)這次設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題:1、裝置在開(kāi)溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收。2、在后續(xù)人力采收的工程中,比較容易損壞山藥的塊莖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單而且特殊的機(jī)架,在機(jī)架上安裝螺旋鉆桿進(jìn)行開(kāi)溝。謝謝大家!謝謝大家!誠(chéng)請(qǐng)各位老師指正誠(chéng)請(qǐng)各位老師指正!
16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 楊佳佳
學(xué) 號(hào) 8031212430
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 16-4
指導(dǎo)老師 李傳峰
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
長(zhǎng)期以來(lái),山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲,山藥的根莖較長(zhǎng),深入地下,難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中得以實(shí)現(xiàn),從而大大縮短了設(shè)計(jì)周期,降低生產(chǎn)成本,提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。本設(shè)計(jì)利用三維設(shè)計(jì)軟件,對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
本文設(shè)計(jì)了一種山藥收獲裝置,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理,能夠完成山藥的機(jī)械化收獲作業(yè)。不僅極大地提高山藥收獲效率,而且對(duì)深土農(nóng)作物的規(guī)?;N植起到了推廣作用。
本次的設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)山藥收獲機(jī)進(jìn)行了改進(jìn),著重設(shè)計(jì)了山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方式、工作方式,論述了裝置在收獲過(guò)程中的的工作原理。在完成設(shè)計(jì)構(gòu)想之后,基于SolidWorks進(jìn)行了三維模型建立。整個(gè)過(guò)程包括各零件圖三維設(shè)計(jì)、裝配體三維圖。
關(guān)鍵詞:三維設(shè)計(jì);傳動(dòng)方式;動(dòng)態(tài)仿真
目 錄
1引言 1
1.1課題來(lái)源及研究課題的意義和目的 1
1.2 山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀及方案說(shuō)明 1
2 設(shè)計(jì)方案分析 3
2.1 設(shè)計(jì)方案的說(shuō)明 3
2.2 設(shè)計(jì)方案選擇與對(duì)比 3
2.3 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化分析及確定 5
3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8
3.1 軸的初步設(shè)計(jì) 8
3.2 v帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 9
3.3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
4 山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4.1 箱體機(jī)架的設(shè)計(jì) 15
4.2 送土器的設(shè)計(jì) 15
4.3 傳動(dòng)方案的確定 16
總 結(jié) 17
致 謝 18
參考文獻(xiàn) 19
1引言
1.1課題來(lái)源及研究課題的意義和目的
山藥對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛞蟛粐?yán),但喜溫暖濕潤(rùn),忌積水,怕干旱。宜種植于肥沃疏松、土層深厚、排水良好的砂質(zhì)壤土上種植。原產(chǎn)地位于河南焦作,現(xiàn)在分布于中國(guó)西北,華北,和長(zhǎng)江流域的湖南江西等地。由于其營(yíng)養(yǎng)比較豐富,一直以來(lái)都被視為比較理想的補(bǔ)虛佳品,不僅可作為主糧,又可作為蔬菜食用。有很高的藥用價(jià)值和食用價(jià)值 。隨著現(xiàn)代社會(huì)人們更加注重養(yǎng)生和健康,而山藥的藥用價(jià)值和使用價(jià)值使得其成為很多人的選擇。特別是近幾年,山藥的種植面積和種植規(guī)模不斷上升。因此,山藥生產(chǎn)和收獲的機(jī)械化越來(lái)越得到行業(yè)的重視[1]。
長(zhǎng)期以來(lái),山藥的收獲都是靠傳統(tǒng)的人力收獲方式,山藥的根莖較長(zhǎng),難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。我國(guó)大部分地區(qū)收獲山藥的方法是:從山藥種植壟的一端開(kāi)始,先挖出60-70cm左右的土坑來(lái),人坐在坑的邊上,然后用特制的山藥鏟,沿著地面上山藥生長(zhǎng)的20cm處的兩邊開(kāi)始挖,將根兩邊泥土鏟出,一直挖到山藥溝下見(jiàn)到根莖的尖端為止,最后輕輕鏟斷剩下的細(xì)根,手握著根莖的中上部分,小心拔出山藥的根莖。一定要小心精細(xì)鏟土,避免山藥根莖的損傷和折斷。采收山藥時(shí),一定要按著山藥種植的順序,一株一株地挨著挖,這樣才能有效減少破損率,又能避免漏收。由于山藥一般在下層土壤延伸,最深可延伸到地下70~100cm處,靠人力收獲相當(dāng)費(fèi)力。最重要的是人力收獲的過(guò)程中容易挖到山藥塊莖,影響山藥的品質(zhì)和市場(chǎng)。而且勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低。為此,山藥收獲的機(jī)械化問(wèn)題就亟待解決。
山藥收獲技術(shù)如果能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化,將有力地推動(dòng)山藥生產(chǎn)的規(guī)?;?,顯著降低山藥生產(chǎn)成本,節(jié)省勞動(dòng)力和農(nóng)活作業(yè)量,使山藥種植戶增加更多的收入,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。
本課題研究了我國(guó)山藥收獲機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀,山藥收獲機(jī)的未來(lái)研究方向。為山藥收獲方式以及推廣山藥收獲機(jī)械化,促進(jìn)山藥生產(chǎn)效率提供了理論依據(jù)。
1.2 山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀及方案說(shuō)明
1.2.1 我國(guó)山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀
為了克服山藥收獲過(guò)程中易折斷的損傷的難題,我國(guó)廣大設(shè)計(jì)者和科學(xué)家們進(jìn)行了刻苦的鉆研,以下是現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)山藥收獲機(jī)械化的研究現(xiàn)狀。資料內(nèi)容查自中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利檢索網(wǎng)站。
第一種山藥收獲機(jī)的發(fā)明者是李壘和李善文。這個(gè)發(fā)明設(shè)計(jì)了一種多功能山藥收獲機(jī)。
可以看到,中履帶底盤(pán),設(shè)置在履帶底盤(pán)上的操作臺(tái)、豎直機(jī)架、電機(jī)、向上提升機(jī)構(gòu),安裝在機(jī)架上并且能夠沿固定的機(jī)架上下移動(dòng)的齒輪箱的總成,安裝在齒輪箱結(jié)構(gòu)下面的用于開(kāi)溝的螺旋鉆軸和提土板,所述電機(jī)結(jié)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)連接 ;提升機(jī)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱結(jié)構(gòu)的升降操作;山藥收獲裝置還包括設(shè)于箱結(jié)構(gòu)一側(cè),能夠?qū)㈤_(kāi)溝軸開(kāi)出的土,向外送給送土器,以及設(shè)于履帶下部前面的能夠?qū)崿F(xiàn)把土填回功能的送土器。這種山藥收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)比較靈活,而且功能多樣化,能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)收獲山藥和溝內(nèi)填土的兩項(xiàng)功能,除了采收山藥外,還可以開(kāi)電纜溝、管道溝、實(shí)現(xiàn)一機(jī)多種用法,省時(shí)省工,具有相當(dāng)大的市場(chǎng)價(jià)值[2]。
第二種山藥收獲機(jī)發(fā)明者倪凡喜。這個(gè)創(chuàng)新專(zhuān)利目的在于,克服現(xiàn)階段生產(chǎn)技術(shù)的不足之處,提供一種山藥收獲機(jī)的理論設(shè)計(jì),在不損傷山藥塊莖的前提下,可以很大地提高生產(chǎn)效率,降低采收山藥時(shí)的成本。此專(zhuān)利所述的山藥收獲機(jī),包括振動(dòng)破土機(jī)構(gòu)、破土機(jī)構(gòu)的固定架、旋轉(zhuǎn)型軸承座、液壓油缸、可以左右移動(dòng)的軸承固定支架、懸掛型四軸固定支架、手輪、擋土板、開(kāi)溝刀片、開(kāi)溝鏈條、鏈條固定支架和從動(dòng)輪。
破土機(jī)構(gòu)固定架是這個(gè)專(zhuān)利的主體支撐架,整體呈現(xiàn)方形的框架結(jié)構(gòu),破土機(jī)構(gòu)固定支架的后端,連接著設(shè)置的振動(dòng)破土機(jī)構(gòu),破土機(jī)構(gòu)固定支架的前端,連接著旋轉(zhuǎn)式軸承座,旋轉(zhuǎn)軸承座的前面連接著液壓油缸,液壓油缸的前端連接到左右移動(dòng)軸承座固定架,左右移動(dòng)軸承座固定架設(shè)置在懸掛式四軸連接在固定架上,在懸掛型四軸固定支架的一邊,設(shè)計(jì)的有手輪,在懸掛型四軸固定支架的兩端后側(cè),設(shè)計(jì)有擋泥板。
在旋轉(zhuǎn)型軸承座的下端,連接設(shè)計(jì)有鏈條固定支架,鏈條固定支架的前端設(shè)計(jì)有主動(dòng)輪,鏈條固定支架的后端設(shè)計(jì)有從動(dòng)輪,繞過(guò)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪,設(shè)計(jì)有開(kāi)溝鏈條,開(kāi)溝鏈條的外表面上設(shè)置有開(kāi)溝刀片。連接到鏈條固定架上,設(shè)置有張緊固定架,張緊固定架的下端設(shè)置有張緊輪,張緊輪與開(kāi)溝鏈條的內(nèi)表面相接觸[3]。
第三種山藥收獲機(jī)的發(fā)明者是盧雙貴。這種山藥收獲機(jī),由切割鋸、松土板與螺旋提升機(jī)構(gòu)組成。
帶鋸上部連接旋轉(zhuǎn)輪,中間穿過(guò)狹長(zhǎng)形的開(kāi)口,下面套有軸承,中間的松土板在后面隨著將土松動(dòng),松土板固定在套管上的伸縮桿上,液壓氣泵來(lái)提供動(dòng)力,后面的螺旋提升機(jī)構(gòu)在切割后的土方下面向上轉(zhuǎn)動(dòng),即可把山藥向上頂出。由于是采用的拖拉機(jī)為動(dòng)力,切割的土方要大于山藥溝,從山藥的下面向上拱,不僅保證了山藥的完整度,不損壞山藥的塊莖,而且保持了山藥溝的原來(lái)樣子,工作的效率極大提高,每天可挖掘山藥三到五畝[4]。
1.2.2 山藥收獲機(jī)的設(shè)計(jì)要求
傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì),存在著設(shè)計(jì)周期長(zhǎng),設(shè)計(jì)成本高,設(shè)計(jì)質(zhì)量差,圖紙識(shí)別困難等問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中得以實(shí)現(xiàn),從而大大縮短了設(shè)計(jì)周期,降低生產(chǎn)成本,提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。本設(shè)計(jì)利用三維設(shè)計(jì)軟件,對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)[5] 。具體內(nèi)容:
(1)對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),滿足其功能要求,力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能合理。
(2)進(jìn)行農(nóng)機(jī)零件設(shè)計(jì),強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)上符合要求
(3)進(jìn)行產(chǎn)品裝配。
(4)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)仿真。
本方案設(shè)計(jì)山藥收獲機(jī)用于山藥的收獲作業(yè)。提高山藥收獲效率,降低勞動(dòng)力,節(jié)約山藥收獲成本。創(chuàng)新設(shè)計(jì)或改進(jìn)現(xiàn)階段市面上已有的山藥收獲機(jī),使山藥收獲作業(yè)起來(lái)更簡(jiǎn)單。
給定的條件和要求翻土作業(yè)時(shí)的作業(yè)量為400~500m/小時(shí),采用螺旋排除浮土,螺旋鉆桿轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘左右。
2 設(shè)計(jì)方案分析
2.1 設(shè)計(jì)方案的說(shuō)明
2.1.1 山藥挖掘收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
通過(guò)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)的專(zhuān)利以及考察實(shí)際情況,可以得出,山藥收獲機(jī)的工作原理和組成部分。
山藥收獲機(jī)的組成部分大致可由支撐部分、動(dòng)力部分、工作部分和傳動(dòng)部分。
支撐部分:主要就是山藥收獲機(jī)的機(jī)架和山藥收獲機(jī)與拖拉機(jī)連接部分,用于支撐整個(gè)山藥收獲機(jī)能夠順利切協(xié)調(diào)的完成收獲工作。
動(dòng)力部分:用于連接拖拉機(jī)傳輸?shù)膭?dòng)力,把動(dòng)力提供給山藥收獲機(jī)的傳動(dòng)部分。
傳動(dòng)部分:傳輸動(dòng)力,并起到減速作用。
工作部分:這部分入土,用螺旋鉆桿開(kāi)溝,達(dá)到收獲山藥的目的。
2.1.2 山藥收獲機(jī)的工作原理
以拖拉機(jī)為動(dòng)力源,在拖拉機(jī)的尾部安裝一個(gè)螺旋鉆桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉆土,前面的兩個(gè)螺旋鉆桿開(kāi)溝,起到收獲機(jī)的開(kāi)溝作用。在開(kāi)溝之后利用安裝在機(jī)架后面的送土器將土放置到溝的兩側(cè),起到提升山藥種植行土塊的作用,機(jī)器走過(guò)的地方就開(kāi)出了一道深溝。
2.2 設(shè)計(jì)方案選擇與對(duì)比
在最終確定山藥收獲裝置的設(shè)計(jì)方案前,做了很多的準(zhǔn)備工作。
首先,查閱了中國(guó)專(zhuān)利網(wǎng)上的一些專(zhuān)利申請(qǐng),仔細(xì)閱讀并理解了山藥收獲機(jī)現(xiàn)階段的理論設(shè)計(jì)情況。也看到了很多比較好的方案或者設(shè)計(jì),其實(shí)還都在理論階段,很多設(shè)計(jì)者們的精妙設(shè)計(jì)都還沒(méi)有通入生產(chǎn)。這也從一方面表現(xiàn)了現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)的落后程度,同時(shí)山藥收獲的大難題亟待解決。
其次,在網(wǎng)絡(luò)上檢索山藥收獲機(jī),會(huì)發(fā)現(xiàn)很多廠家有在直銷(xiāo),仔細(xì)研究后,也對(duì)山藥收獲機(jī)在設(shè)計(jì)之后,開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的可能性有了一定的認(rèn)識(shí)。明確了,在現(xiàn)階段哪些設(shè)計(jì)是不能開(kāi)發(fā)的,哪些設(shè)計(jì)更容易開(kāi)發(fā)。
現(xiàn)在開(kāi)發(fā)成功的山藥收獲機(jī)大致可以分為三種:1)單側(cè)山藥開(kāi)溝機(jī)。2)雙側(cè)山藥開(kāi)溝機(jī)。3)鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī)。下面聽(tīng)過(guò)對(duì)三種收獲機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分析確定設(shè)計(jì)方案。
2.2.1 單側(cè)山藥開(kāi)溝機(jī)
現(xiàn)在的很多設(shè)計(jì)和市面上已經(jīng)投入使用的山藥收獲機(jī),一般都是在山藥種植壟的一側(cè)進(jìn)行挖溝,然后通過(guò)人力下溝進(jìn)行二次挖掘,這樣確實(shí)省了一部分人力,但是進(jìn)行二次挖掘時(shí),還是很費(fèi)力,而且容易損傷和折斷山藥的莖塊。如下圖2-1所示。
圖2-1 單側(cè)山藥收獲機(jī)實(shí)物圖
這種山藥收獲機(jī)工作原理簡(jiǎn)單,作業(yè)效率高,而且易推廣,在一些土壤比較肥沃、疏松的地區(qū)比較適合。但是缺點(diǎn)也比較明顯,收獲機(jī)開(kāi)溝之后,山藥依然埋一側(cè)的土壤中,剩下的的工作必須依靠人力,從溝中向山藥一側(cè)進(jìn)行挖掘,挖掘的過(guò)程不僅難以操作,而且容易損傷山藥,影響山藥的銷(xiāo)售品質(zhì)。
2.2.2 雙側(cè)山藥開(kāi)溝機(jī)
已經(jīng)投入使用山藥收獲機(jī)中,現(xiàn)在比較流行是一種是在山藥兩側(cè)開(kāi)溝,確定山藥種植行的寬度,設(shè)計(jì)出兩個(gè)開(kāi)溝鉆的距離,從而從山藥種植行的兩側(cè)進(jìn)行挖溝。實(shí)物圖如下圖2-2。
圖2-2 雙側(cè)山藥收獲機(jī)實(shí)物圖
這種山藥收獲機(jī)與單側(cè)開(kāi)溝機(jī)相比,有很大的優(yōu)勢(shì),降低了靠人力進(jìn)行二次挖掘困難程度。但是這種收獲機(jī)也有明顯的缺點(diǎn),它雖然降低而人工挖掘強(qiáng)度,但是山藥和土塊還是緊密結(jié)合在一塊,無(wú)法克服采收過(guò)程中的損傷山藥塊莖的問(wèn)題。并且在此裝置開(kāi)溝采收后的土地上,會(huì)留下兩道很深的溝壑,這將影響下一季山藥的種植,導(dǎo)致種植山藥時(shí)需要填平溝壑。變相提升了山藥種植的難度。
2.2.3 鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī)
鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī)與以上兩種開(kāi)溝機(jī)原理不同,收獲山藥之后不會(huì)再地上留下很深的溝,這樣下一季的種植就不會(huì)受到影響。而且這種山藥收獲機(jī)所需功率小,相對(duì)以上兩種在收獲的時(shí)候更經(jīng)濟(jì),更節(jié)約成本。但是鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī)也沒(méi)有以上兩種開(kāi)溝機(jī)的有點(diǎn)。依靠鏈上面的刀片進(jìn)行開(kāi)土,很難達(dá)到很深的程度。而山藥塊莖很深,這樣在后續(xù)的采收中還是需要大量的人力來(lái)完成,甚至還需要人力來(lái)進(jìn)行二次開(kāi)溝。這樣一來(lái),鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)在采收中起到的作用就會(huì)很局限。下圖2-3為鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)的的實(shí)物圖:
圖2-3 鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī)
2.3 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化分析及確定
通過(guò)對(duì)山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀研究,對(duì)市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功的山藥收獲機(jī)的分析,總結(jié)山藥收獲機(jī)需要滿足的條件,分析現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn),最終確定山藥收獲機(jī)的最佳優(yōu)化方案。
首先總結(jié)設(shè)計(jì)山藥收獲機(jī)要完成的任務(wù):1)通過(guò)山藥收獲機(jī)能實(shí)現(xiàn)山藥收獲的簡(jiǎn)易化,提高山藥收獲的效率。2)此裝置在收獲山藥的時(shí)候不能損壞山藥的塊莖。3)山藥收獲機(jī)的設(shè)計(jì)要盡量簡(jiǎn)易,方案要符合實(shí)際情況。設(shè)計(jì)方案可以投入生產(chǎn),并且可以推廣。
其次通過(guò)對(duì)上述現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的研究與考察,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題:1)裝置在開(kāi)溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收。2)在后續(xù)人力采收的工程中,比較容易損壞山藥的塊莖。想要克服這些問(wèn)題,必須盡量使山藥收獲機(jī)開(kāi)溝后,山藥所在土塊要有所松動(dòng),使山藥與土壤的結(jié)合不在緊密。在裝置作業(yè)之后,人工收山藥的過(guò)程中,能夠更直接。這樣就能提高山藥的完整性,盡量少的破壞山藥的塊莖。
收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如下圖2-4所示:
圖2-4 山藥挖掘收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)
1.花鍵軸 2.差速箱 3.絲杠 4.傳動(dòng)軸 5.滑套 6.齒輪 7.齒輪
8.軸承座 9.齒輪 10.螺栓 11.架子 12.機(jī)架 13.送土器 14.螺旋鉆桿
15.帶輪 16.軸承座 17.螺帽
圖2-5山藥挖掘收獲機(jī)二維圖
裝置選擇在山藥的兩側(cè)同時(shí)開(kāi)溝,并且在開(kāi)溝后利用一個(gè)簡(jiǎn)易的裝置,來(lái)松動(dòng)山藥種植行的土塊。這樣山藥采收的后續(xù)過(guò)程就能很大程度上減少人力,而且如果山藥所在土塊松動(dòng)之后,人們后續(xù)收山藥的方式就不僅僅是從溝下一點(diǎn)一點(diǎn)挖掘,而是可以更直觀的,更簡(jiǎn)易的收獲山藥。這樣一來(lái),就減少了山藥塊莖的破壞。這個(gè)簡(jiǎn)易的裝置不能給收獲機(jī)帶來(lái)太大的阻力,在此裝置之前的開(kāi)溝裝置,能夠很好地提供前進(jìn)的空間。利用送土器,在開(kāi)溝后之后,將提升到地面的泥土放置到溝的兩側(cè),機(jī)器走過(guò)的地方就開(kāi)出了一道深溝。這樣,人就可以下去把山藥撿拾出來(lái)。設(shè)計(jì)構(gòu)想簡(jiǎn)圖如下圖2-5:
圖2-5 送土器三維設(shè)計(jì)圖
這是設(shè)計(jì)裝置的側(cè)視圖,從側(cè)視圖可以看出來(lái),前面的兩個(gè)螺旋鉆桿開(kāi)溝,起到收獲機(jī)的開(kāi)溝作用。在開(kāi)溝之后利用安裝在機(jī)架后面的送土器將土放置到溝的兩側(cè),起到提升山藥種植行土塊的作用。為了更直觀的解釋此方案設(shè)計(jì),可以結(jié)合正視圖看到送土器在山藥收獲過(guò)程中起到的作用。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖正視圖如下圖2-6:
圖2-6 送土器正視圖
正視圖中兩個(gè)開(kāi)溝鉆分別開(kāi)挖山藥種植行的兩側(cè),通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置,帶動(dòng)兩側(cè)同時(shí)開(kāi)溝,下面的送土器在開(kāi)溝后之后,將提升到地面的泥土放置到溝的兩側(cè),機(jī)器走過(guò)的地方就開(kāi)出了一道深溝。
3 山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有:1)山藥收獲裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2)開(kāi)溝螺旋鉆桿工作部分的設(shè)計(jì),使收獲裝置更有效采收山藥。3)齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì),符合拖拉機(jī)功率傳輸,使開(kāi)溝軸得到適合的輸出功率。
3.1 箱體機(jī)架的設(shè)計(jì)
根據(jù)山藥收獲作業(yè)的要求,需要確定符合采收山藥裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出特殊而且簡(jiǎn)單的機(jī)架,機(jī)架不僅要起到對(duì)螺旋鉆桿和送土器的支撐作用,而且還對(duì)螺旋鉆桿起到提升和下降作用。如下圖3-1:
圖3-1 收獲裝置機(jī)架
3.2 送土器的設(shè)計(jì)
送土器的設(shè)計(jì),可以更好的將螺旋鉆桿松動(dòng)的土塊提升到溝的兩側(cè),大大提升了山藥收獲裝置的優(yōu)越性。送土器要橫跨山藥種植行,與機(jī)架連接,起到固定的作用。送土器通過(guò)皮帶輪與拖拉機(jī)的皮帶輪相連,這樣拖拉機(jī)就能帶動(dòng)送土器工作了。如下圖3-2所示:
圖3-2 送土器
圖3-3 山藥挖掘收獲機(jī)部分裝配圖
3.3 傳動(dòng)方案的確定
傳動(dòng)方案確定不僅要考慮輸入功率和輸出功率的轉(zhuǎn)換,還要考慮山藥收獲時(shí)的具體情況,比如山藥種植行之間的距離基本能確定工作周之間的距離,然結(jié)合減速器的校核,一起確定工作軸傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑。
裝置選擇配備24匹,17.7千瓦的拖拉機(jī),裝置作業(yè)時(shí),拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2000r/min。拖拉機(jī)與收獲裝置采用錐齒輪傳動(dòng),拖拉機(jī)傳動(dòng)軸通過(guò)兩個(gè)錐齒輪將動(dòng)力傳送到山藥收獲裝置的傳動(dòng)軸上,傳動(dòng)軸通過(guò)齒輪將動(dòng)力傳送到螺旋鉆桿上,兩個(gè)螺旋鉆桿同速轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)考察,確定山藥收獲裝置的開(kāi)溝深度為1000mm,開(kāi)溝寬度為400mm,開(kāi)溝速度為400~500m/h[6] 。
4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要就是:根據(jù)拖拉機(jī)的輸出功率和輸出軸所需輸出功率,經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳輸達(dá)到一個(gè)整機(jī)和諧工作的設(shè)計(jì)過(guò)程。即傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸的合理選擇。
4.1 軸的初步設(shè)計(jì)
根據(jù)山藥收獲過(guò)程中,開(kāi)溝軸的實(shí)際工作情況,工作過(guò)程中,軸的轉(zhuǎn)速為200~300r/h左右。由此可以確定傳動(dòng)比的分配情況[7]:
總傳動(dòng)比及其分配
總傳動(dòng)比
(4-1)
根據(jù)山藥種植行的距離,可以進(jìn)行傳動(dòng)比的分配:
其中,為傳動(dòng)軸傳動(dòng)傳動(dòng)比;
為工作軸傳動(dòng)比;
裝置中各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算(把傳動(dòng)軸定為 Ⅰ軸,工作軸定為Ⅱ軸)
裝置傳動(dòng)各軸功率計(jì)算[8]
首先計(jì)算傳動(dòng)裝置的的總效率:
其中,為帶傳動(dòng)的效率;
為圓柱齒輪之間傳動(dòng)效率
再來(lái)計(jì)算各軸的功率:
(4-2)
工作各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩列表如下:
表4-1 各軸功率
軸號(hào)
功率P(kW)
轉(zhuǎn)速n(r/min)
轉(zhuǎn)矩T(N·m)
Ⅰ
Ⅱ
16.99
16.48
400
200
405.15
786.92
按許用應(yīng)力估算軸的最小直徑:
(4-3)
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取C=112
Ⅰ軸:
此軸有兩個(gè)鍵槽,需要加7%,取
Ⅱ軸:
同樣有兩個(gè)鍵槽,加7%,取
4.2 v帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
1)確定V帶型號(hào)和帶輪直徑
工作情況系數(shù)KA:由查表確定
計(jì)算功率
(4-4)
選帶型號(hào):查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[9]:
小帶輪直徑:由表得:
大帶輪直徑:
設(shè)
(4-5)
大帶輪轉(zhuǎn)速:
2)計(jì)算帶長(zhǎng),求:
(4-6)
求:
(4-7)
初取中心距:
帶長(zhǎng):
(4-8)
基準(zhǔn)長(zhǎng)度:查手冊(cè) 取
3)求中心距和包角
中心距:
(4-9)
小輪包角:
(4-10)
4)求帶根數(shù)
先求帶速:
(4-11)
帶根數(shù):查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[10]
;
;
;
(4-12)
取z=3
4.3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1)首先選擇齒輪的材料[11]
小齒輪:40Cr 熱處理方式:調(diào)質(zhì)處理
大齒輪:45 熱處理方式:調(diào)質(zhì)處理
2)初步計(jì)算齒輪的參數(shù)
查機(jī)械手冊(cè)齒輪傳動(dòng)得[12]:齒寬系數(shù)取
接觸疲勞極限
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力:
(4-13)
值:查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),取=82(估算)
初步計(jì)算的小齒
(4-14)
3)齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
精度等級(jí):查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
齒輪齒數(shù)Z: 取則
(4-15)
模數(shù)m:
(4-16)
使用系數(shù):
動(dòng)載荷系數(shù):查機(jī)械手冊(cè)
齒間載荷分配系數(shù):
(4-17)
齒向載荷分布系數(shù):由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
(4-18)
載荷系數(shù)K:
(4-19)
彈性系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
重合度系數(shù):查表因,
故
(4-20)
接觸應(yīng)力最小安全系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
應(yīng)力循環(huán)次數(shù):
(4-21)
(4-22)
接觸壽命系數(shù): 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
許用接觸應(yīng)力:
(4-23)
(4-24)
通過(guò)以上計(jì)算,結(jié)果表明,齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。故所選齒輪符合要求,可以使用。如果達(dá)不到要求,應(yīng)調(diào)整齒輪參數(shù)或改變齒輪材料,并再次進(jìn)行驗(yàn)算。
4)確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑
(4-25)
中心距
(4-26)
5)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
齒形系數(shù)
(4-27)
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得
應(yīng)力修正系數(shù) ,
重合度系數(shù): (4-28)
螺旋角系數(shù)
(4-29)
(4-30)
齒間載荷分配系數(shù):前面已求的
齒向載荷分布系數(shù):
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[13],
(4-31)
載荷系數(shù)K:
彎曲疲勞極限:由彎曲疲勞極限圖得
考慮本題齒輪為雙向運(yùn)轉(zhuǎn),可將其彎曲疲勞極限乘以系數(shù)0.85,結(jié)果變?yōu)?
彎曲最小安全系數(shù):由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得[14]
彎曲壽命系數(shù):由彎曲壽命系數(shù)圖得
尺寸系數(shù): 由尺寸系數(shù)表得:
許用彎曲應(yīng)力:
(4-32)
驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度:
(4-33)
經(jīng)以上計(jì)算,齒根彎曲強(qiáng)度符合要求。
總 結(jié)
此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)。長(zhǎng)期以來(lái),山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲,山藥的根莖較長(zhǎng),深入地下,難以采收,如果收獲技術(shù)不夠成熟,根莖破損率就會(huì)很高。通過(guò)這次設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題:1、裝置在開(kāi)溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收。2、在后續(xù)人力采收的工程中,比較容易損壞山藥的塊莖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單而且特殊的機(jī)架,在機(jī)架上安裝螺旋鉆桿進(jìn)行開(kāi)溝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是作為我在大學(xué)學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié),是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用,是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過(guò)程,這一過(guò)程對(duì)我的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立工作能力也是一個(gè)培養(yǎng)。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作總體來(lái)說(shuō),時(shí)間較長(zhǎng),畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容也較充實(shí),每個(gè)同學(xué)都有各自重點(diǎn)深入的部分。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)山藥收獲機(jī)有了進(jìn)一步的了解,也對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks,可以熟練地進(jìn)行軟件的操作。更重要的是學(xué)會(huì)了利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和過(guò)程。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾遇到很多的問(wèn)題,但通過(guò)查閱相關(guān)的書(shū)籍、手冊(cè)以及老師的精心指導(dǎo),都得到了解決,設(shè)計(jì)過(guò)程基本順利完成。
致 謝
畢業(yè)在即,四年的大學(xué)生活已接近尾聲,經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的努力,在李傳峰老師的悉心指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成了。在撰寫(xiě)論文期間,我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師李傳峰,從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫(xiě)、修改和定稿,李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(shù)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(zhuān)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(wú)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(lái)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(wú)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(lè),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(lè)
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