新型的大蔥收獲機(jī)的設(shè)計(jì)-自走式大蒜收獲機(jī)說(shuō)明書(shū)

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