半喂入式花生摘果機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含5張CAD圖紙+文檔全套】

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Compared to the traditional picker device, the biggest difference is the use of the half feeding type, and this type have low power consumption ,reliable working process, high picker off, and litter broken peanut. This device is suit for the production of peanut peaking in the humid southern climate , the design relatively small, more suitable foe homework, which is the foundation of study and design effective peanut harvester.Key words: type of half feeding; picker device ;peanut; power consumption; 1 前言1.1 研究目的意義花生是世界上廣泛栽培的主要油料作物。隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展,花生向良種化、機(jī)械化和區(qū)域化種植方向發(fā)展。近幾年,隨著花生種植面積、產(chǎn)量的不斷增加和農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移,花生生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展就顯得尤為重要。目前,要大力發(fā)展花生生產(chǎn)全過(guò)程的機(jī)械化,必須結(jié)合中國(guó)的國(guó)情和適應(yīng)農(nóng)村現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。大部分花生產(chǎn)區(qū)需要分別解決花生種植過(guò)程中主要作業(yè)環(huán)節(jié)的機(jī)械化問(wèn)題,近期內(nèi)應(yīng)當(dāng)是花生的機(jī)械化播種、收獲和摘果這三個(gè)主要環(huán)節(jié)。其中，花生摘果是一項(xiàng)要求嚴(yán)格、耗時(shí)較大的作業(yè)。是花生生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。機(jī)械化收獲是確?；ㄉS產(chǎn)豐收的重要保障，摘果系統(tǒng)是花生聯(lián)合收割機(jī)的“心臟”，其工作情況直接影響到聯(lián)合收割機(jī)的性能。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的不斷深入，花生品種必然朝著高產(chǎn)方向發(fā)展，這也給繼續(xù)工作者提出了更高的要求，高產(chǎn)就意味這在同樣收獲作業(yè)工況下增加喂入量。 南方空氣濕度大，氣侯變化無(wú)常，花生水分含量高，從以往研究成果看，喂入量和花生水分含量對(duì)摘果性能有很大的影響。一般來(lái)說(shuō)，喂入量增加，摘果系統(tǒng)負(fù)荷增大；含水量增加改變理論花生蔓的物理特性，同時(shí)也改變了摘果負(fù)荷，這兩種情況都容易增加機(jī)械系統(tǒng)負(fù)荷，降低可靠性。傳統(tǒng)的摘果主要是全喂入式，摘果的主要部件是摘果滾筒，目前國(guó)內(nèi)外主要使用的摘果方式還有半喂入式，半喂入式花生摘果對(duì)干濕蔓均可使用，主要應(yīng)用在南方地區(qū)，其摘果效率與損失率受花生收獲環(huán)節(jié)植株的整齊程度及摘果機(jī)喂入影響較大，現(xiàn)有機(jī)型在摘果效率、損失率上還不穩(wěn)定，沒(méi)有得到很好的推廣。因此，為了改善摘果效果，研究摘果過(guò)程的低能耗，摘果率高的摘果裝置，是提高花生產(chǎn)業(yè)化水平的關(guān)鍵。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)的花生摘果方法是用手工摘果，效率低、用工多，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益。近幾年隨著種植花生面積的加大及花生產(chǎn)量的提高，花生摘果機(jī)的應(yīng)用逐漸增多，成為代替手工操作的便利機(jī)械。目前，我國(guó)主要推廣應(yīng)用的單功能花生摘果機(jī)可分為全喂入式和半喂入式兩類。全喂入式摘果機(jī)，主要用于從曬干后的花生蔓上摘果。工作時(shí)將曬干后的花生蔓喂入摘果室，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒作用下，將花生果摘下來(lái)。該機(jī)型除了基本上滿足摘果的要求外，普遍存在消耗的功率大、摘果不凈、分離不清、破碎率高的缺點(diǎn)。該機(jī)型的摘果部件有切流式釘齒滾筒、軸流式釘齒滾筒、蓖梳式軸流滾筒以及差動(dòng)式螺旋滾筒等幾種。半喂入摘果機(jī)工作過(guò)程是：當(dāng)摘果機(jī)的夾持輸送鏈將花生蔓夾住，沿滾筒軸向移動(dòng)，摘果滾筒將花生果摘下。該機(jī)型對(duì)于干、濕花生蔓都可使用，具有動(dòng)力消耗少，摘果后的花生蔓整齊，摘濕果質(zhì)量好、破碎率低等特點(diǎn)。但該機(jī)型工作性能不穩(wěn)定，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，僅用在花生聯(lián)合收割機(jī)上。該機(jī)型的工作部件是相向滾動(dòng)的兩個(gè)橡膠滾筒，工作時(shí)兩滾筒相向滾動(dòng)將花生果摘下。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的主要機(jī)型有美國(guó)Courtesy of Lilliston M fg .Co.生產(chǎn)的LP-2型花生收獲機(jī)、Kelly Manufacturing 公司生產(chǎn)的PH-2型花生收獲機(jī)，國(guó)內(nèi)主要有4HZ95型花生摘果機(jī)，4HZ95型花生摘果機(jī)，5H-5000花生摘果機(jī)，5HZ-2800型花生摘果機(jī)，花生摘果機(jī)980型，5HZ-2800A型花生摘果機(jī) ，5HZ-7000型花生摘果機(jī) ，5HZ-4000型花生摘果機(jī) ，5HZ-4700型花生摘果機(jī) ，自動(dòng)裝袋花生摘果機(jī) 。但是，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作可靠性等原因推廣應(yīng)用受到了限制。為此，為了改善摘果效果，降低能耗，提高摘果摘凈率，對(duì)半喂入花生摘果機(jī)的設(shè)計(jì)，為花生聯(lián)合收獲機(jī)的推進(jìn)革新奠定了基礎(chǔ)。本研究結(jié)合國(guó)內(nèi)外幾種典型的摘果機(jī)具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理，并通過(guò)分析其現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)探討改進(jìn)方法，以期改善花生摘果效果，為花生的摘果提供切實(shí)可行的機(jī)具。1.3 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容和研究方法1.3.1 研究?jī)?nèi)容 1) 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：大小帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算、V帶的選取、軸承的選擇電機(jī)選型等內(nèi)容2）摘果滾筒的設(shè)計(jì)包括：滾筒的設(shè)計(jì)、動(dòng)刀條的設(shè)計(jì)等內(nèi)容 3）夾持輸送結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：夾持帶的設(shè)計(jì)、帶輪的設(shè)計(jì)、軸的選取校核等 4) 機(jī)架的設(shè)計(jì)1.3.2 研究方法 1)收集資料，進(jìn)行歸納分析 2)按給定的指標(biāo)參數(shù)在指導(dǎo)老師的幫助下完成設(shè)計(jì)任務(wù)2 總體方案確定2.1 方案的選擇和確定 摘果裝置是花生收獲機(jī)械的重要工作部件?；ㄉ?lián)合收獲機(jī)工作性能的優(yōu)劣在很大程度上取決于摘果裝置的工作性能。半喂入式花生摘果裝置能很好的利用喂入環(huán)節(jié)的改善來(lái)降低能耗，能夠滿足在干花生蔓的條件下平穩(wěn)作業(yè)。其作業(yè)原理是：花生蔓通過(guò)入料口傳送到摘果滾筒，在滾筒不斷的旋轉(zhuǎn)作用下摘果，有動(dòng)刀條上齒釘將花生蔓和花生分離開來(lái)。其特點(diǎn)如下：1)該裝置用于花生果摘取作業(yè)，可以解決晾曬后花生的摘果問(wèn)題，為設(shè)計(jì)聯(lián)合花生收獲機(jī)奠定了基礎(chǔ)。2)該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性好，可以節(jié)約收獲時(shí)間，降低因?yàn)榱罆裨斐傻⒄`農(nóng)時(shí)的問(wèn)題。如果配在聯(lián)合收獲機(jī)上，效果更為顯著。3)由于該裝置采用半喂入式原理，所以其功率消耗少，工作可靠，不會(huì)出現(xiàn)莖稈莖稈殘繞或堵塞問(wèn)題，同時(shí)含雜率也較全喂入式明顯少，減輕了后續(xù)花生清選的負(fù)荷。4)但該機(jī)型工作性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。2.2 摘果裝置的總體結(jié)構(gòu) 摘果裝置的主要部分為：入料口裝置、摘果滾筒裝置、出口部分、機(jī)架組成。整體組成圖由圖1所示：1) 入料和輸送裝置 入料口和上機(jī)架部分相連接，是用2mm厚的鐵板制成，入料部位與上箱蓋，下箱蓋一起，采用螺栓連接，花生蔓經(jīng)入料口進(jìn)入，由滾筒摘選桿轉(zhuǎn)動(dòng)打擊使花生脫離莖桿，在傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中摘果滾筒進(jìn)行摘果。 2) 摘果裝置 摘果部分主要是由摘果滾筒和齒釘組成的摘果桿組成。兩個(gè)滾盤用螺栓連接在焊接在傳動(dòng)軸的鐵板上，滾盤上接有8條鐵條，在鐵條上相隔22mm均勻分布有長(zhǎng)為40mm的直徑為3mm的齒釘33條?；ㄉ麖娜肓峡谌朕D(zhuǎn)動(dòng)的滾筒中，花生蔓的根部先入，此過(guò)程中在摘果滾筒中間完成摘果，摘下的花生下落到下滑板上，由倉(cāng)口排出出料斗之外，摘果后的打碎的花生根莖在下落的時(shí)候由風(fēng)扇機(jī)吹出。3） 出口部分出口部分主要是下滑式鐵皮制造，也是由2mm厚的鐵皮構(gòu)造，花生滑落上面由于鐵板槽的傾斜花生滑出機(jī)體之外。4） 機(jī)架機(jī)架是花生摘果機(jī)的主要支撐，它承擔(dān)著摘果機(jī)的主要重量和動(dòng)力、負(fù)載和力矩因此它的設(shè)計(jì)是只強(qiáng)不弱的部分。機(jī)架的各部分各自穩(wěn)定，而且相對(duì)固定，以便做到機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)、歪斜，造成人身危險(xiǎn)，因此為了機(jī)架的堅(jiān)固，此試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)采用4mm厚的角鋼制成。5） 花生摘果裝置的總體設(shè)計(jì)為了更優(yōu)化花生摘果裝置的機(jī)型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此花生摘果裝置的動(dòng)力裝置放在機(jī)架的下面，與機(jī)架固定，這樣不僅可以節(jié)省空間，還可以起到穩(wěn)定作用?；ㄉb置從入料到摘果到花生蔓的排除機(jī)體外是花生摘果裝置一體完成的，拿開上箱蓋可以看到整個(gè)摘果過(guò)程，便于我們收集花生摘果的相關(guān)數(shù)據(jù)。圖1 摘果機(jī)裝配簡(jiǎn)圖Fig.1 the figure of the Assembly3 傳動(dòng)方案的確定根據(jù)花生摘果機(jī)的具體傳動(dòng)要求，可選電機(jī)與主軸之間用V帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng)，應(yīng)為摘果機(jī)在摘果工作過(guò)程中，傳動(dòng)件V帶是一個(gè)撓性件，它賦有彈性，能緩沖和沖擊，吸收震動(dòng)，因而使花生摘果機(jī)減少震動(dòng)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)。雖然在傳動(dòng)過(guò)程中V帶與帶輪之間存在一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對(duì)滑動(dòng)，使傳動(dòng)比不精確但不會(huì)影響摘果機(jī)的傳動(dòng)，因?yàn)榛ㄉ麢C(jī)不需要精確的傳動(dòng)，只要傳動(dòng)比比較精確就可以滿足需求，而且V帶的彈性滑動(dòng)對(duì)摘果機(jī)的一些重要部件是一種過(guò)載保護(hù)，不會(huì)造成機(jī)體部件的嚴(yán)重?fù)p壞，還有V帶及帶輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電機(jī)和摘果機(jī)的傳送帶之間選用V帶輪的傳動(dòng)配合是很合理的。本設(shè)計(jì)中有兩處可以用到V帶的傳動(dòng)，輸入系統(tǒng)和電機(jī)之間，摘果滾筒和電機(jī)之間，我們來(lái)確定輸入系統(tǒng)和電機(jī)之間的帶傳動(dòng)。方案如下：圖4 傳動(dòng)方案圖Fig 4 Transmission program figture3.1電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)根據(jù)4HZ95型花生摘果機(jī)所給相關(guān)設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)條件，摘果主軸為750850，滾盤半徑150mm，滾筒長(zhǎng)890mm，在主軸的滾盤上設(shè)有八條釘齒條，每條釘齒條上均勻分布著30個(gè)釘齒，總共240個(gè)釘齒呈螺旋均勻安裝，以便玉米芯隨螺旋釘齒的螺旋作用排出機(jī)體之外，釘齒滾筒的直徑為，滾筒上的釘齒長(zhǎng)度為40。根據(jù)實(shí)踐測(cè)量得知每個(gè)釘齒的均勻受力為20，當(dāng)摘果機(jī)正常工作時(shí)釘齒滾筒上的釘齒條快速旋轉(zhuǎn)，其中均有兩條釘齒條受玉米所給的切向力，而另外兩個(gè)釘齒條是空行程，因此，即玉米脫粒機(jī)正常工作時(shí)，受到的切向力為600。其中：釘齒所受的力 參與工作的釘齒個(gè)數(shù) 參與工作的釘齒條數(shù)3.1.1 釘齒條上的釘齒轉(zhuǎn)速 當(dāng)摘果機(jī)的釘齒滾筒快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上釘齒條的釘齒同樣有一定的轉(zhuǎn)速，這個(gè)轉(zhuǎn)速原于主軸的轉(zhuǎn)速和齒釘?shù)陌霃郊矗海?其中：釘齒的轉(zhuǎn)速 脫粒機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速 釘齒距軸心的距離3.1.2釘齒滾筒的轉(zhuǎn)速摘果機(jī)所需功率為，應(yīng)由摘果機(jī)的工作阻力和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)求定，即：，計(jì)算求得： 。3.1.3 電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)功率由公式來(lái)計(jì)算，脫粒機(jī)傳動(dòng)裝置的總效率，應(yīng)由組成傳動(dòng)裝置的各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)副的效率只積，即 ，其中、 分別為每一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的效率，選取傳動(dòng)副的效率值如下： 滾動(dòng)軸承（每對(duì)）0.980.995 即取 =0.99 V帶傳動(dòng) 0.940.97 即取 =0.97 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng) （因?yàn)獒旪X條固定于滾筒上） 即取 =1則 由此可得電動(dòng)機(jī)的功率：3.1.4 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 根據(jù)4HZ95型花生摘果機(jī)所給相關(guān)設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)條件可得主軸的轉(zhuǎn)速在 750850，按機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中表一所推薦的傳動(dòng)比合理取值范圍，取V帶的傳動(dòng)比24，即可滿足電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍可選為：。 符合這一范圍的同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有720，1440，2900，根據(jù)容量和相關(guān)轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)查出三種適宜的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種不同的傳動(dòng)比方案，如表1： 表1 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比 方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本參數(shù)P/kW同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速效率（%）電動(dòng)機(jī)重量（KG）功率因數(shù)1Y160L-87.575072086.01400.802Y132M-47.51500144087.0790.853Y132S2-25.53000290086.2720.88綜臺(tái)考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，可知方案2比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M-4。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率7.5kw，滿載轉(zhuǎn)速=14400rmin，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表2：表2 其主要參數(shù)如下表型 號(hào) 額定功率 KW 滿 載 時(shí) 額 定 電 流額 定 轉(zhuǎn) 矩最 大 轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速rmin 電流（380V）效 率 % 功率因數(shù)Y132M-47.5144011.687.00.8572.32.5表 電動(dòng)機(jī)尺寸列表單位中心高 H 外形尺寸底腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 電動(dòng)機(jī)的輸出軸尺寸 1323.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)根據(jù)花生摘果機(jī)的具體傳動(dòng)要求，可選取電動(dòng)機(jī)和主軸之間用V帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng)，因?yàn)樵诿摿C(jī)的工作過(guò)程中，傳動(dòng)件V帶是一個(gè)撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動(dòng)，因而使花生摘果機(jī)工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)。雖然在傳動(dòng)過(guò)程中V帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對(duì)滑動(dòng)，使傳動(dòng)比不精確但不會(huì)影響花生摘果機(jī)的傳動(dòng)，因?yàn)檎麢C(jī)不需要精確的傳動(dòng)比，只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求，而且V帶的彈性滑動(dòng)對(duì)摘果機(jī)的一些重要部件是一種過(guò)載保護(hù)，不會(huì)造成機(jī)體部件的嚴(yán)重?fù)p壞，還有V帶及帶倫的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電動(dòng)機(jī)與摘果機(jī)機(jī)之間選用V帶與帶輪的傳動(dòng)配合是很合理的。 選擇V帶和帶輪因當(dāng)從它的傳動(dòng)參數(shù)入手，來(lái)確定V帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，再來(lái)確定導(dǎo)輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸（輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等），傳動(dòng)中心距（安裝尺寸），帶輪作用在軸的壓力（為設(shè)計(jì)軸承作好準(zhǔn)備）。 1) 確定計(jì)算功率由于機(jī)器工作環(huán)境惡劣，工作時(shí)間不超過(guò)11個(gè)小時(shí)，估計(jì)算功率 其中: 工作情況系數(shù) 電動(dòng)機(jī)的功率查機(jī)械設(shè)計(jì)書中的表87可知：=1.0 摘果電機(jī)=1.06.1=6.1(KW) 2) 選擇V帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算得知的功率和電動(dòng)機(jī)上的帶輪轉(zhuǎn)速（與電動(dòng)機(jī)一樣的速度）,查機(jī)械設(shè)計(jì)一書88，可以選擇V帶的型號(hào)為A型系列。 3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑初選電動(dòng)機(jī)的帶輪基準(zhǔn)直徑：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)一書，可選 擇V帶的型號(hào)參考表84a，選取75mm，取大摘果系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)直徑=100mm，喂入系統(tǒng)=75mm，P0 =6.82KW.計(jì)算V帶的速度V: 在1020M/S范圍內(nèi)，速度V符合要求 電動(dòng)機(jī)與主軸傳動(dòng)比的計(jì)算 計(jì)算從動(dòng)輪的直徑 由表選擇，取=240mm(雖然略有增大，但誤差小于5%,故允許) 確定傳動(dòng)中心距和帶長(zhǎng) 取 即：得： ?。?帶長(zhǎng) 即： 得：按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)一書中查表145，選擇想近的基本長(zhǎng)度和 相對(duì)應(yīng)的公稱長(zhǎng)度（內(nèi)周長(zhǎng)）可查得：， 。 實(shí)際的中心距可按下列公式求得： 也可用經(jīng)驗(yàn)公式：求得 ： 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角即：=180-15.85求得 ： 滿足V帶傳動(dòng)的包角要求。 確定V帶的根數(shù)：V帶的根數(shù)由下列公式確定： 其中 ： 單根普通V帶的許用功率值 考慮包角不同大的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù) 考慮的材質(zhì)情況系數(shù)，簡(jiǎn)稱材質(zhì)系數(shù)，對(duì)于棉簾布和棉線繩結(jié)構(gòu) 的膠帶，取 ，對(duì)于化學(xué)線繩結(jié)構(gòu)的膠帶，取 。 計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根普通V帶所能傳遞的功率的增量，其計(jì)算公式如下： 式中：?jiǎn)胃胀╒帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩修正值 ，從機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)可以查表1410 主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速 查得： 則： 查表取值： 由 查得： 所以： 即： 取 根 計(jì)算帶的最小初拉力 查表的A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1 kg/m 單根V帶適當(dāng)?shù)某趵τ上铝泄角蟮?其中： q傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，kg/m即： =190N根據(jù)查表所得數(shù)據(jù)求得滾筒V帶質(zhì)量 =190N計(jì)算壓軸力為了設(shè)計(jì)安裝帶輪軸和軸承，必須確定V帶作用在軸上的壓力，它等于V帶兩邊的初拉力之和，忽略V帶兩邊的拉力差，則值可以近似由下式算出: 即: =2xZxcos=2xZxsin 求得得滾筒V帶壓軸力：=644.7N因?yàn)閹л喌霓D(zhuǎn)速V=7.32m/s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于25m/s，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為HT150.因?yàn)閹л喌霓D(zhuǎn)速V=5.5m/s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于25m/s，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為HT150.3.3 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號(hào)來(lái)確定槽的尺寸，設(shè)計(jì)如下：從動(dòng)帶輪的結(jié)果選擇，因?yàn)楦鶕?jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑和傳動(dòng)比來(lái)確定，即=240mm，小于300mm,所以從動(dòng)帶輪采用輪輻式。由下圖5為摘果V帶輪 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖5 大、小帶輪結(jié)構(gòu)圖Fig5 Assumption diagram of the larger and small pulley從動(dòng)帶輪的參數(shù)選擇：通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)一書，可查的帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)間表，其他一些相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求得。根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實(shí)心式，大徑帶輪采用輪輻式，主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：表1 大小帶輪的基本尺寸Table 1 the size of the basic size pulley單位：mm尺寸類型小帶輪大帶輪D100160基準(zhǔn)寬度1111基準(zhǔn)線上槽深2.752.75基準(zhǔn)線下槽深 8.78.7第一槽對(duì)稱面至端面距離f輪緣厚1212帶輪寬B2020外徑105.5165.5極限偏差輪轂長(zhǎng)50353224輪輻厚820161364 滾筒裝置的設(shè)計(jì)4.1 滾筒軸裝置的設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸是花生摘果機(jī)的主要設(shè)計(jì)部件之一，它在花生摘果機(jī)正常工作過(guò)程中，承擔(dān)主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動(dòng)軸上的回轉(zhuǎn)零件，花生摘果工作過(guò)程中是很頻繁的沖擊，因此傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)是很關(guān)鍵的一個(gè)步驟。它的主要功用是:一是支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)零件，使其有確定的工作位置;二是傳遞軸上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸按照軸線形狀的不同，可以分為曲軸、直軸、軟軸和撓形軸等，根據(jù)花生摘果機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和組成形狀及工作強(qiáng)度和環(huán)境的要求，花生摘果機(jī)的主軸選用直軸形式傳遞，而且選用直軸重的階梯軸。在此設(shè)計(jì)中有滾筒的主動(dòng)軸，和傳動(dòng)系統(tǒng)的軸，先來(lái)對(duì)滾筒的軸進(jìn)行設(shè)計(jì)： 根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)初步計(jì)算確定其最小直徑，可利用經(jīng)驗(yàn)公式： 其中: 軸常用的幾種材料的的值 P主軸上的功率 kw n主軸上的轉(zhuǎn)速 r/min 軸上的材料由機(jī)械設(shè)計(jì)一書中可以查到，應(yīng)選取調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，=640MP,書中表152取=118，于是求得: d=13.98mm 取d=15mm輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內(nèi)孔，必在軸上開有鍵槽，因此，為了開鍵槽又不消耗輸出軸的強(qiáng)度，可以使軸的直徑增加5%以上，這樣增加書輸出軸的尺寸，可以提高軸的工作強(qiáng)度。即 d= d(1+5%) 16mm主輸出軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑，為了使所選的軸直徑與帶輪相配合，故使輸出軸端的軸徑選為16mm。在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)一書。查表可以得知帶輪的厚度，則取輸出軸的次段軸徑為，其長(zhǎng)度為.4.1.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度滾筒傳動(dòng)軸的第一級(jí)安裝帶輪，由帶輪直徑查表得知帶輪的厚度A=20mm,其輪轂長(zhǎng)度為62mm,則取第一級(jí)軸的軸徑d=16mm, 其長(zhǎng)度為40mm。該軸的徑向定位由普通的平鍵來(lái)完成。選用鍵的型號(hào)為普通平鍵，其尺寸為8x8x25。鍵的型號(hào)可以通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)一書獲得。第二級(jí)安裝軸承座和軸承和套筒，查表的該段直徑為d=50mm，長(zhǎng)度為50mm,軸套寬度是32mm,直徑為30mm。并設(shè)一5mm的軸肩，上焊有一鐵板與滾盤螺栓連接，固定滾筒。第三級(jí)安裝滾筒，查表的該段直徑d=60mm,由于有旋轉(zhuǎn)件，箱體兩側(cè)留60mm,小于套筒的長(zhǎng)度，箱體厚度為2mm，該軸的長(zhǎng)度為760mm。4.1.2 初步選擇滾筒軸系由摘果機(jī)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)計(jì)的軸上裝有帶輪和滾筒，需要選擇軸承，又由d=50mm，初步選取支撐的軸承 深溝球軸承，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的軸承的型號(hào)為63012，它的結(jié)構(gòu)尺寸d*D*B為50、40、12，故取右邊第二段與左邊第一段的直徑相等，即d=50mm.。安裝滾筒帶的直徑為d=30mm，軸承與軸肩用軸端擋圈固定，左右端采用的軸承用軸承座固定，已知滾筒長(zhǎng)度為760mm.。滾筒軸的基本結(jié)構(gòu)如下圖6：圖6 軸的結(jié)構(gòu)示意圖 Fig6 the axis of the structure4.1.3軸的強(qiáng)度校核1） 作軸的簡(jiǎn)圖如圖6所示2） 求輸出軸上的所收受作用力的大小 根據(jù)公式：T=9550 求得 其中： p輸入功率 kw n傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 r/min即 T=9550=68.5KNm3）滾筒的圓周力 根據(jù)公式：= 求得 其中d輸出軸的軸心到動(dòng)刀中間的距離 即： =210N 根據(jù)公式： =80% 其中：80%徑向力占圓周力的百分?jǐn)?shù) 即： =168N 根據(jù)公式：=tg 由于摘果機(jī)的主軸軸向不受力, 取=0,圓周力 徑向力 軸向力的方向如圖所示7(a)4) 軸上水平面內(nèi)所收支反力如圖（b） 根據(jù)公式：F = 其中：是輸出軸上左端軸承座的中心到滾筒第一個(gè)支撐點(diǎn)的距離60mm 滾筒第一個(gè)支撐點(diǎn)到第二個(gè)支撐點(diǎn)的距離700mm 即： F =193.4N 根據(jù)公式： F=- F 即： F=210-193.4=16.6N 5) 軸在垂直面內(nèi)所收支反力如圖 由于滾筒重力是均勻分布，滾筒太長(zhǎng)，我們將滾筒重看成是一個(gè)集中力。作用 點(diǎn)在滾筒中心。取滾筒重為15kg,則重力G=150N 根據(jù)公式： R= 求得 其中：D動(dòng)刀的頂端到主軸軸心的距離160mm 即 R=275N 根據(jù)公式：R=+G- R=144+150-275=19N 6) 做彎矩圖 在水平面內(nèi)，軸上B、C、D三點(diǎn)的彎矩為: 根據(jù)公式： M=0 M= 求得： M=11.60.0415=0.48Nm 作水平面內(nèi)彎矩如圖（b）所示 在垂直面內(nèi)，軸上BH、C、D三點(diǎn)的彎矩為: 根據(jù)公式： M=M=0 M=R 求得： M=27M50.041.5=11.4Nm 作垂直面內(nèi)彎矩圖如（c）所示 合成的彎矩為： M=0 M=11.41 Nm 作軸的合成彎矩圖如（d）所示。7) 作彎矩圖根據(jù)公式： T=9550=11.7 Nm其中: p輸出軸功率 kw作軸的彎矩圖（e）所示8) 作當(dāng)量彎矩圖 C點(diǎn) ： M=13.4 Nm 式中取0.6，作軸的當(dāng)量彎矩圖（f）所示:：9） 校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強(qiáng)度。由經(jīng)驗(yàn)公式及上面計(jì)算出的數(shù)值可得出。 公式： 式中： W軸的抗彎拋面模量，mm 軸的許用應(yīng)力，MP 按軸實(shí)際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，選取相應(yīng)的數(shù)值，從機(jī)械設(shè)計(jì)可以查出。 =9.69MPa 按機(jī)械設(shè)計(jì)書中查的，對(duì)于=600 MPa碳鋼，承受對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力55 MPa9.69 MPa。 喂入系統(tǒng)的軸跟上述過(guò)程校核一樣，安全。9） 校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強(qiáng)度。由經(jīng)驗(yàn)公式及上面計(jì)算出的數(shù)值可得出。 公式： 式中： W軸的抗彎拋面模量，mm 軸的許用應(yīng)力，MP 按軸實(shí)際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，選取相應(yīng)的數(shù)值，從機(jī)械設(shè)計(jì)可以查出。 =9.69MPa 按機(jī)械設(shè)計(jì)書中查的，對(duì)于=600 MPa碳鋼，承受對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力55 MPa9.69 MPa。圖7 受力分析圖Fig 7 Force Analyse 喂入系統(tǒng)的軸跟上述過(guò)程校核一樣，安全。4.1.4 軸承的校核 由于滾筒兩軸承型號(hào)一樣，所以承受力相差不多，所以在這里任選一軸承校核，對(duì)深溝球軸承，查機(jī)械設(shè)計(jì)一書知徑向基本額定載荷 =由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表（61）查的63012深溝球軸承基本額定動(dòng)載荷C=9.38KN,查表的=1，=1.1，對(duì)球軸承，=3，將以上相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，的 9380= P=693.2N 故在規(guī)定條件下，63012軸承可承受的最大徑向載荷為693.2N，遠(yuǎn)大于軸承的徑向載 荷11.6N和168.4N。故所選軸承合格。4.1.5 鍵的校核 由于載荷在鍵的工作面上大致分布均勻，我們這里可以用校核普通平鍵的方法來(lái)校核： 即： =14.6MPa=60 MPa3.1 4.1.6釘齒條的設(shè)計(jì) 釘齒條是摘果機(jī)的主要脫離部件，它的設(shè)計(jì)關(guān)系到花生摘果的質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到花生摘果機(jī)正常工作時(shí)整體的摘果效果以及摘果時(shí)后將花生和蔓藤分離的情況，它的功能是采用脫離滾筒上的八條釘齒摘果桿，均勻快速的轉(zhuǎn)動(dòng)，工作時(shí)將干花生蔓藤塞入摘果機(jī)中，主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定在釘齒滾筒上的釘齒，釘齒的頂端以一定的速度去對(duì)花生摘果（將花生從蔓藤上進(jìn)行強(qiáng)行分離）?；ㄉ诮?jīng)過(guò)釘齒條的快速旋轉(zhuǎn)下摘除，八條釘齒條上的釘齒交叉均勻排列，目的在于將花生蔓藤跟釘齒的打動(dòng)摘除排出機(jī)體之外，同時(shí)，每一條釘齒條上的釘齒同樣在進(jìn)行摘果，以便達(dá)到有較高的摘果率?；ㄉ麢C(jī)的主要功能是將花生跟蔓藤分離，將蔓藤打碎。而釘齒條在工作中起到了重要作用，因此，釘齒條的設(shè)計(jì)是脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)的主要部件。4.1.7 釘齒條的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從釘齒條的功用及其工作要求可以判斷出釘齒的工作強(qiáng)度很大，根據(jù)根據(jù)4HZ95型花生摘果機(jī)得知花生摘果機(jī)的釘齒滾筒上安裝有八條釘齒條，相互之間相差45，而且每條釘齒條上安裝釘齒的個(gè)數(shù)范圍在3033個(gè)釘齒，每一個(gè)釘齒的 ，八條釘齒條均勻安裝在釘齒滾盤上，釘齒在釘齒條上均勻的承螺旋排列方式安裝，兩相鄰的釘齒條之間的釘齒橫向距離為，且承兩條螺旋均勻排列，在釘齒條的兩端分別用一個(gè)厚度是，直徑是的圓盤固定，在兩個(gè)圓盤上均勻開有釘齒條寬厚的方孔，四個(gè)方通孔均勻承分布，然后將八條釘齒條從八個(gè)方孔中穿過(guò)，同樣，在釘齒條的另一端也用厚度一樣但直徑為的圓盤固定，是釘齒條穿過(guò)方孔而且在圓盤的表面漏出23，因?yàn)檫B接時(shí)是采用焊接完成，方便焊接。這樣結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固、穩(wěn)定、可靠。圓盤將釘齒條固定，但由于釘齒條過(guò)長(zhǎng)（即），因此，在主軸的三分之一處和三分之二處，采用直徑是的鐵柱使釘齒條與主軸相連，它們的連接方式采用焊接式，這樣可以增加釘齒條的剛度，以便釘齒條受到更大的強(qiáng)度時(shí)不宜損壞，同時(shí)也使軸的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度有很大的增加，使釘齒條的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度增加，這樣可以使釘齒滾筒的整體剛度和強(qiáng)度極大增加，主軸和釘齒滾筒之間的固定性好，穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。4.1.8 釘齒條及釘齒的設(shè)計(jì) 釘齒條的功用是固定釘齒的相對(duì)位置，使釘齒在正常工作過(guò)程中能夠持續(xù)的正常工作，釘齒所受的脫粒力直接傳遞到釘齒條上，釘齒條所承受著釘齒的切向力，所以釘齒條應(yīng)該采用足夠強(qiáng)度和剛度的材料制成，根據(jù)根據(jù)4HZ95型花生摘果機(jī)中，可以查得材料選為45鋼，宗上所述，設(shè)計(jì)的釘齒條的長(zhǎng)寬 為，其上分布著釘齒，每個(gè)釘齒條上均勻分布著30-33個(gè)釘齒，每個(gè)釘齒均穿過(guò)釘齒條，然后焊接，其中釘齒條上的通孔設(shè)計(jì)為圓柱型，它的直徑為，而且，在釘齒條上通孔的上端開有長(zhǎng)為，高為，寬為的小槽，目的是為了在釘齒安裝在釘齒條上時(shí)，這個(gè)小槽可以和釘齒上的凸楞相配合，這樣可以使釘齒在釘齒條上周向固定，而且在釘齒正常工作時(shí)，也同樣使釘齒相對(duì)釘齒條固定，不宜使工作時(shí)釘齒和釘齒條脫落，其結(jié)構(gòu)如圖8： 圖8釘齒條結(jié)構(gòu)圖4.1.9 圓盤的設(shè)計(jì) 圓盤是將釘齒條與主軸固定的主要部件，它不僅起連接作用，而且還可以承擔(dān)釘齒和釘齒條傳遞的力矩和彎曲及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，它位與釘齒條的兩端，且采用焊接式連接，同時(shí)與主軸也要相對(duì)固定，采用設(shè)一5*10mm軸肩，將一50mm鐵板焊接在軸肩上，鐵板有孔，與圓盤采用螺栓連接固定。因此，圓盤的設(shè)計(jì)也是釘齒滾筒強(qiáng)度高低的要部件。圓盤的材料采用剛度和強(qiáng)度較好的45鋼制成，其直徑，其上均勻分布著八個(gè)圓形形的通孔，目的是為了固定安裝釘齒條，其位置在圓盤上固定，長(zhǎng)方孔的底線距圓盤的中心為，其圓盤中心應(yīng)裝套在主軸的直徑上（），因此，圓盤的中心應(yīng)設(shè)定為的孔，以便安裝在軸上，圓盤的厚度選為，其上的圓形孔直徑10mm，同樣也是為了安裝其上的釘齒條。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖9所示： 圖9圓盤結(jié)構(gòu)圖 圖10.三維圖5 箱體 箱體的作用是提供一個(gè)封閉的摘果環(huán)境，并對(duì)相關(guān)部件起到支撐和定位的作用。 為了便于軸系部件的安裝和拆卸，將箱體做成剖分式，箱體由四周的端板組成，取軸的中心線所在的平面為剖分面。箱座和箱蓋采用普通螺栓連接，用圓柱銷定位。箱體的材料選用HT200，鑄造成型。6 機(jī)架 整個(gè)機(jī)架采用角鋼焊接而成，起到其他幾個(gè)部件的支撐、定位、連接作用，并將電機(jī)裝配在機(jī)架里面。摘果機(jī)安裝在機(jī)架上面，采用普通螺栓連接，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖，如上圖10.7總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來(lái)工程師的重要一步。此次設(shè)計(jì)從最初選題、開題到計(jì)算、繪畫直到設(shè)計(jì)完成，其中需要綜合運(yùn)用這四年來(lái)我們所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，分析并解決設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練，同時(shí)也進(jìn)一步鞏固、加深和拓展了我們所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)于我們大學(xué)四年的學(xué)習(xí)起到了總結(jié)作用。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)實(shí)踐，讓我逐步樹立了正確的設(shè)計(jì)理想，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)熟悉并掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)中的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)了我的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，我進(jìn)行了較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練。另外通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我領(lǐng)悟出了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖設(shè)計(jì)、零件工作圖設(shè)計(jì)、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。如果隨意打亂這個(gè)進(jìn)程，則難免會(huì)在設(shè)計(jì)中走彎路。同時(shí)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們雖然要獨(dú)立完成，但是也要及時(shí)的與指導(dǎo)老師溝通和請(qǐng)教，避免在設(shè)計(jì)過(guò)程中走彎路。設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都是相互關(guān)聯(lián)的，因此，每個(gè)環(huán)節(jié)完成后我們都要認(rèn)真檢查，對(duì)于任何一個(gè)錯(cuò)誤我們都不要放過(guò)，認(rèn)真修改，精益求精。同時(shí)在每個(gè)零件設(shè)計(jì)時(shí)我們要注意它的結(jié)構(gòu)性、工藝性、經(jīng)濟(jì)型，要盡量采取標(biāo)準(zhǔn)件，在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來(lái)時(shí)要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，要對(duì)前階段設(shè)計(jì)中的不合理結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行必要的修改，做到既經(jīng)濟(jì)又方便裝配。 畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己許多的不足之處。比如缺乏綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解等等。這次實(shí)踐是對(duì)自己四年所學(xué)知識(shí)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有貢獻(xiàn)的人，為中國(guó)機(jī)械行業(yè)添上自己的微薄之力。8展望我國(guó)加入WTO以來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于花生摘果機(jī)械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對(duì)現(xiàn)有花生摘果機(jī)械存在的有點(diǎn)與不足，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)花生摘果機(jī)械在生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。（1）提高機(jī)械摘果率、降低破損率 對(duì)花生摘果機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的脫殼原理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；同時(shí)在整體裝配上進(jìn)一步改進(jìn)和完善，提高摘果率，降低破損率。 （2）向自動(dòng)控制和自動(dòng)化方向發(fā)展大多數(shù)機(jī)具人共喂料和定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過(guò)機(jī)電一體化手段，開發(fā)設(shè)計(jì)自動(dòng)喂料、自動(dòng)定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)化操作，進(jìn)一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于花生機(jī)械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐步被取代，減輕質(zhì)量、減小阻力，簡(jiǎn)化操作，減小輔助工作時(shí)間，延長(zhǎng)使用壽命，降低勞動(dòng)使用費(fèi)用等將作為主要涉及目標(biāo)應(yīng)用脫殼機(jī)械的設(shè)計(jì)制造。隨著國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，如何將這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，也是目前花生脫殼機(jī)械需要盡快解決的問(wèn)題。參考文獻(xiàn)1尚書旗,王方艷,劉曙光,趙忠海,王建春;花生收獲機(jī)械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J;農(nóng)業(yè)工 報(bào);2004年01期.2濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社.2005.3吳宗澤 羅勝國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：高等教育出版社.2006.4赴美花生機(jī)械考察組;關(guān)于赴美考察花生機(jī)械的報(bào)告J;花生學(xué)報(bào);1980年02期5王智才.我國(guó)農(nóng)機(jī)市場(chǎng)需求及發(fā)展前景J.農(nóng)機(jī)質(zhì)量與監(jiān)督 2002.（5）：6-96張智猛，胡文廣，許婷婷，等中國(guó)花生生產(chǎn)的發(fā)展與優(yōu)勢(shì)分析J.花生學(xué)報(bào)，2005.34（3）：6-10.7王智才.我國(guó)農(nóng)機(jī)市場(chǎng)需求及發(fā)展前景J.農(nóng)機(jī)質(zhì)量與監(jiān)督 2002.（5）：6-98陳書法,李耀明,孫星釗;花生聯(lián)合收獲機(jī)挖掘裝置的設(shè)計(jì)研究J;中國(guó)農(nóng)機(jī)化;2005年01期9余泳昌,劉文藝,馮春麗,謝華陽(yáng),丁攀;花生收獲機(jī)械發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀J;山東農(nóng)機(jī);2005年06期10胡志超;王海鷗;彭寶良;田立佳;計(jì)福來(lái);國(guó)內(nèi)外花生收獲機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展J;中國(guó)農(nóng)機(jī)化;2006年05期11程獻(xiàn)麗、高連興.花生沖擊脫殼的力學(xué)特性試驗(yàn)J. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（2）:111-113.12尚書旗、劉曙光、王方艷等花生生產(chǎn)機(jī)械的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展分析J農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2005.(03)：143-147附錄 英文資料翻譯一個(gè)接口安裝有限元的水平集方法算法，實(shí)施，分析和應(yīng)用1.1移動(dòng)界面及其數(shù)學(xué)說(shuō)明移動(dòng)界面是不同媒介之間分隔的界限，它們一般發(fā)生在科學(xué)工程領(lǐng)域和日常生活中，例如冰和水的邊界溫度變化 、水包油泡沫動(dòng)作的邊界移動(dòng)，更多的例子包括晶體生長(zhǎng)表面、相固固相變的界限、網(wǎng)站接口區(qū)域界限、以及區(qū)分不同部位的材料界線等。晶界在多晶體、鐵磁材料的磁疇壁中、兩相流體流量、以及在液態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)大生物分子表面生成。在這里，在廣義上可以理解為：一個(gè)接口可以是一個(gè)幾何面有沒(méi)有厚度或者尖接口，它也可以指一個(gè)分散接口，可以有一定的厚度，如幾個(gè)原子的直徑。相比與那些固定接觸點(diǎn)，移動(dòng)接處點(diǎn)的屬性越來(lái)越重要，作為尺度越來(lái)越小。隨著現(xiàn)代技術(shù)的需求，大量的設(shè)備在規(guī)模要小得多，在移動(dòng)界面的研究變得越來(lái)越重要。一個(gè)移動(dòng)的接處點(diǎn)可以通過(guò)一個(gè)精確的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)描述接口，也就是說(shuō)，一個(gè)沒(méi)有任何厚度的表面，或通過(guò)場(chǎng)函數(shù)的描述，不斷在不同區(qū)域的值與突出的區(qū)域在一個(gè)區(qū)間連續(xù)過(guò)渡。后者代表一個(gè)接口。后者通常被稱為擴(kuò)散描述接口描述。在這篇論文中，我們會(huì)研究大幅接口描述移動(dòng)接口。研究一個(gè)移動(dòng)的接口，有如下方程：V(t) =dx(t)dt這樣一個(gè)點(diǎn)的速度（矢量）定義為該接觸點(diǎn)的公式，然后由正常的速度（正常的COM分量速度矢量在每個(gè)接口點(diǎn)）方程式去表述，正常的速度通常被稱為移動(dòng)界面運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此，就可以在數(shù)學(xué)上確定移動(dòng)界面某些運(yùn)動(dòng)規(guī)律管接口的正常速度。在一般情況下，運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從基礎(chǔ)物理、化學(xué)等中得到。如果我們用􀀀=（t）來(lái)定義，就可以得到運(yùn)動(dòng)規(guī)律 Vn = H,其中Vn= Vn的（的x，t）表示正常速度（即正常分量速度矢量）的點(diǎn)x在時(shí)間t􀀀中的平均曲率。在許多應(yīng)用中，還涉及到更通常速度的物理量。因此，偏微分方程（PDE）通常必須滿足其中一項(xiàng)某些數(shù)量的接觸點(diǎn)的描述作用，如溫度場(chǎng)。在這種情況下，通過(guò)接觸點(diǎn)介紹運(yùn)動(dòng)關(guān)系公式里的接口一側(cè)偏微分方程的解。作為接口不斷發(fā)展了偏微分方程必須在不斷發(fā)展的領(lǐng)域解決。該接觸點(diǎn)可能是一個(gè)復(fù)雜的形狀，比如能隨時(shí)間變化合并或分裂的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。計(jì)算科學(xué)家面臨的挑戰(zhàn)就是準(zhǔn)確地解決這些問(wèn)題。圖1.1：與邊界典型域。界面顯示分離􀀀地區(qū) -和+。1.2.1標(biāo)記方法該標(biāo)記方法是一種離散拉格朗日方法，在一個(gè)接觸面上設(shè)點(diǎn)的集合。在二維空間的點(diǎn)連鎖與線段在一起，形成一條曲線。在移動(dòng)界面上，這些標(biāo)記每個(gè)點(diǎn)的速度是在每一個(gè)時(shí)刻決定的，然后該點(diǎn)在時(shí)間上向前移動(dòng)少量（見(jiàn)圖1.2），這種方法的缺點(diǎn)是難以拓?fù)渥兓幚?，另一個(gè)缺點(diǎn)是接觸面的定位精度取決于密切標(biāo)記粒子沿界面的地方。隨著時(shí)間的推移，某些指標(biāo)可能會(huì)移動(dòng)生成到了更遠(yuǎn)的分界面位置附近的更多的錯(cuò)誤（見(jiàn)圖1.3）。因此，任何算法需要定期檢查安置粒子以確保他們足夠接近以達(dá)到預(yù)期準(zhǔn)確性。此外，如果有太多并攏沿界面，某些標(biāo)記顆粒可能需要被刪除或重新分配。另一個(gè)有缺點(diǎn)的標(biāo)記的方法是，它可以成為基于曲率運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定的接口，界面的曲率計(jì)算的小錯(cuò)誤將增長(zhǎng)時(shí)間。圖1.2：標(biāo)記方法的說(shuō)明。 （一）標(biāo)記（點(diǎn)）代表界面位置。 （二）在每一個(gè)時(shí)刻每個(gè)標(biāo)記在其指定的移動(dòng)速度到新的位置。 （三）在其新的位置接口。 1.2.2固體單元的流體方法與此相反的標(biāo)記方法，固體單元的流體的方法跟蹤接口有內(nèi)在的聯(lián)系。它使用計(jì)算域的單元格網(wǎng)格，每個(gè)單元格中包含一個(gè)介于0和1的值。 圖1.3：一個(gè)標(biāo)記方法的缺點(diǎn)。 （一）兩個(gè)接口接近對(duì)方。 （二）標(biāo)記需要?jiǎng)h除后接口重疊。該接口單元經(jīng)過(guò)包含一個(gè)值介于0和1的接口在某處經(jīng)過(guò)該單元格。該接口的位置可以被近似為基礎(chǔ)在單元格中的值，但是許多較小的單元可能需要得到想要的精度（見(jiàn)圖1.4）。如正常量的方向和曲率該接口是很難用這種方法計(jì)算準(zhǔn)確。盡管有這樣的缺點(diǎn)，但是這種方法已經(jīng)成功的被用來(lái)模擬移動(dòng)界面，特別是傳播火焰的界面描述。圖1.4：固體體積的流體方法的說(shuō)明。 （一）接口圍陰影區(qū)。 （二）網(wǎng)格單元格的值由陰影填充單元比例計(jì)算地區(qū)。1.2.3水平集方法水平集方法，首先在OS88介紹的是一個(gè)通過(guò)歐拉方法含蓄地描述了接口。這種方法的出發(fā)點(diǎn)是為了說(shuō)明一個(gè)移動(dòng)的表面在t時(shí)刻，作為一個(gè)輔助集的零水平含蓄函數(shù)=（的x，t）。例如，如果是三維表面在任何時(shí)間t（如球體），那么該函數(shù)（x，t）是一個(gè)函數(shù)的三維空間，即x的定義有三個(gè)坐標(biāo)。為方便起見(jiàn)，我們可以假設(shè)函數(shù)正面的有效數(shù)字在一側(cè)的接口以及對(duì)方負(fù)值。我們稱為一級(jí)別設(shè)置功能。很明顯，這些功能有很大的不確定。水平集功能的進(jìn)化，其零水平集始終代表了這樣一種方式時(shí)間接口的位置。對(duì)已知的水平集方法的優(yōu)勢(shì)之一是使它進(jìn)行移動(dòng)接口拓?fù)渥兓ㄒ?jiàn)圖1.5）。水平集函數(shù)的演化是由底層運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)界面正常速度生成，如果水平設(shè)置功能是表示一個(gè)點(diǎn)上的X接口和時(shí)間t為=，則方程確定水平集函數(shù)為t+ Vn的|=0。其中t表示時(shí)間導(dǎo)數(shù)和梯度表示空間。這方程被稱為水平集方程。一個(gè)人需要延長(zhǎng)正常速度提示（通常只在接口上確定）遠(yuǎn)離接口，這樣的水平集方程可以解決一個(gè)適當(dāng)?shù)目臻g域。推導(dǎo)水平集方程和水平集方法的詳細(xì)資料載于第2章。圖1.5：一個(gè)例子集函數(shù)的水平隨著時(shí)間的推移（左欄）擬訂與零的水平代表著該接口（右相應(yīng)地塊列）。1.3本論文的主要貢獻(xiàn)在這篇論文中的項(xiàng)目，我們開發(fā)了一個(gè)新的水平集方法。這是一接口安裝有限元的水平集方法。對(duì)這種情況的主要特點(diǎn)方法是：網(wǎng)格：我們使用格點(diǎn)與頂點(diǎn)在一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)網(wǎng)格。在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的網(wǎng)格細(xì)化到產(chǎn)品的接口貼網(wǎng)而前plicitly定位運(yùn)動(dòng)界面。雖然它需要額外的時(shí)間來(lái)完善在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)網(wǎng)，某些計(jì)算變得更加容易。重新初始化的新方法：我們重新初始化水平集函數(shù)求解泊松方程類型的問(wèn)題。我們保持平穩(wěn)的水平集函數(shù)通過(guò)實(shí)施跨梯度跳轉(zhuǎn)條件界面，然后有最小二乘法解決一超定系統(tǒng)。這種方法產(chǎn)生一個(gè)新的水平集函數(shù)、平穩(wěn)區(qū)域和整個(gè)接口，平穩(wěn)過(guò)渡非常重要，因?yàn)樗黾恿藴?zhǔn)確性曲率計(jì)算，詮釋了一些例子來(lái)演示如何重新初始化工作。新方法的速度擴(kuò)展：水平集方法有賴于速度函數(shù)附近的接口定義，不只是在接口處，因此，如果接口的速度只在接口上已知時(shí)，我們需要擴(kuò)大這一速度遠(yuǎn)離流暢的界面。我們解決拉普拉斯的內(nèi)部和外部的接口上使用方程速度接口作為邊界條件，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的方式來(lái)擴(kuò)展速度。如果需要，我們可以平滑施加梯度跳到對(duì)面的條件接口和解決最小二乘。 （這類似于我們的重新初始化方法。）曲率近似數(shù)值分析：我們也提出了一種新方法計(jì)算出的水平集函數(shù)的曲率。這相當(dāng)于美國(guó)荷蘭國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中有限先和二階導(dǎo)數(shù)差逼近，但這種方法可能在某些應(yīng)用中比較簡(jiǎn)單