山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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長期以來，山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲，山藥的根莖較長，深入地下，難以采收，如果收獲技術(shù)不夠成熟，根莖破損率就會很高。我國大部分地區(qū)山藥的收獲都是依靠人工來完成的。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。本課題的研究內(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：撰寫開題報(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：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。第十三周：編寫答辯提綱，準(zhǔn)備答辯。第十四周：答辯 主要參考文獻(xiàn)2濮良貴.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)M. 北京：高等教育出版社.20063梁學(xué)強(qiáng).張景崎.翟雯雯.丁潤鎖.尚立.運(yùn)杰.農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備M.天津：20124孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社.2006.5 5劉鴻文.材料力學(xué)I（第五版）M.北京：高等教育出版社.2011.1 6洪忠德.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社.2002.5 7孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理M.北京:高等教育出版社.2006.5 8于萬勝.河北工業(yè)大學(xué)M.河北.20149許波.韓有泉.王亞旭.關(guān)玉明.農(nóng)機(jī)化研究M.河北.201510 江洪，酈祥林，李仲興.SolidWorks 2006基礎(chǔ)教程M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1 11 繆明;山藥機(jī)械化種植技術(shù)的研究與開發(fā)J;江蘇農(nóng)機(jī)化;2002（2）12 李壘，李善文. 多功能山藥收獲機(jī)P.中國專利：201310650116.5，2013.12.06 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。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， 阿拉爾 843300）摘 要：長期以來，山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲，山藥的根莖較長，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，而且對深土農(nóng)作物的規(guī)模化種植起到了推廣作用。本次的設(shè)計(jì)對傳統(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)仿真中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：- 3 -0 引言山藥對當(dāng)?shù)貧夂蛞蟛粐?yán)，但喜溫暖濕潤，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)在分布于中國西北，華北，和長江流域的湖南江西等地。由于其營養(yǎng)比較豐富，一直以來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)械化越來越得到行業(yè)的重視1。長期以來，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，難以采收，如果收獲技術(shù)不夠成熟，根莖破損率就會很高。我國大部分地區(qū)收獲山藥的方法是：從山藥種植壟的一端開始，先挖出60-70cm左右的土坑來，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的20cm處的兩邊開始挖，將根兩邊泥土鏟出，一直挖到山藥溝下見到根莖的尖端為止，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70100cm處，靠人力收獲相當(dāng)費(fèi)力。最重要的是人力收獲的過程中容易挖到山藥塊莖，影響山藥的品質(zhì)和市場。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)模化，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。本課題研究了我國山藥收獲機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀，山藥收獲機(jī)的未來研究方向。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 通過對山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀研究，對市場上已經(jīng)開發(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）通過山藥收獲機(jī)能實(shí)現(xiàn)山藥收獲的簡易化，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。其次通過對上述現(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)無法實(shí)現(xiàn)的難題：1）裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來完成后續(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。想要克服這些問題，必須盡量使山藥收獲機(jī)開溝后，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)開溝，并且在開溝后利用一個(gè)簡易的裝置，來松動(dòng)山藥種植行的土塊。這樣山藥采收的后續(xù)過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，更簡易的收獲山藥。這樣一來，就減少了山藥塊莖的破壞。這個(gè)簡易的裝置不能給收獲機(jī)帶來太大的阻力，在此裝置之前的開溝裝置，能夠很好地提供前進(jìn)的空間。利用送土器，在開溝后之后，將提升到地面的泥土放置到溝的兩側(cè)，機(jī)器走過的地方就開出了一道深溝。這樣，人就可以下去把山藥撿拾出來。設(shè)計(jì)構(gòu)想簡圖如下圖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)螺旋鉆桿開溝，起到收獲機(jī)的開溝作用。在開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)器走過的地方就開出了一道深溝。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)山藥收獲過程中，開溝軸的實(shí)際工作情況，工作過程中，軸的轉(zhuǎn)速為200300r/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)出特殊而且簡單的機(jī)架，機(jī)架不僅要起到對螺旋鉆桿和送土器的支撐作用，而且還對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)。通過考察，確定山藥收獲裝置的開溝深度為1000mm，開溝寬度為400mm，開溝速度為400500m/h6 。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)。長期以來，山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲，山藥的根莖較長，深入地下，難以采收，如果收獲技術(shù)不夠成熟，根莖破損率就會很高。通過這次設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無法實(shí)現(xiàn)的難題：1、裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來完成后續(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)出簡單而且特殊的機(jī)架，在機(jī)架上安裝螺旋鉆桿進(jìn)行開溝。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)，是對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過程，這一過程對我的學(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)工作總體來說，時(shí)間較長，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。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對山藥收獲機(jī)有了進(jìn)一步的了解，也對三維設(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)會了利用所學(xué)知識進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和過程。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。 圖4 收獲裝置機(jī)架參考文獻(xiàn)：1 繆明.山藥機(jī)械化種植技術(shù)的研究與開發(fā)J;江蘇農(nóng)機(jī)化.2002（2）：40-42.2 李壘,李善文.多功能山藥收獲機(jī)P.中國專利：201310650116.5，2013.12.063倪凡喜.山藥收獲機(jī)P.中國專利：201220165331.7，2012.04.184 王茂成.山藥收獲種植兩用機(jī)P.中國專利：201110034816.2，2011.01.255李善文.山藥收獲機(jī)P.中國專利：200510038969.9，2005.04.186 劉百合,劉保義.超低速拖拉機(jī)與開溝機(jī) J. 農(nóng)業(yè)機(jī)械, 2010.12:59-60.16 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 8031212430 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 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 言長期以來，山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲，山藥的根莖較長，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)狀及方案說明12 設(shè)計(jì)方案分析3 2.1 設(shè)計(jì)方案的說明3 2.2 設(shè)計(jì)方案選擇與對比3 2.3 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化分析及確定53 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)83.1 軸的初步設(shè)計(jì)83.2 v帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)93.3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算114 山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)154.1 箱體機(jī)架的設(shè)計(jì)154.2 送土器的設(shè)計(jì)154.3 傳動(dòng)方案的確定16總 結(jié)17致 謝18參考文獻(xiàn)191引言1.1課題來源及研究課題的意義和目的山藥對當(dāng)?shù)貧夂蛞蟛粐?yán)，但喜溫暖濕潤，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)在分布于中國西北，華北，和長江流域的湖南江西等地。由于其營養(yǎng)比較豐富，一直以來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)械化越來越得到行業(yè)的重視1。長期以來，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，難以采收，如果收獲技術(shù)不夠成熟，根莖破損率就會很高。我國大部分地區(qū)收獲山藥的方法是：從山藥種植壟的一端開始，先挖出60-70cm左右的土坑來，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的20cm處的兩邊開始挖，將根兩邊泥土鏟出，一直挖到山藥溝下見到根莖的尖端為止，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70100cm處，靠人力收獲相當(dāng)費(fèi)力。最重要的是人力收獲的過程中容易挖到山藥塊莖，影響山藥的品質(zhì)和市場。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)模化，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。本課題研究了我國山藥收獲機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀，山藥收獲機(jī)的未來研究方向。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)狀及方案說明1.2.1 我國山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀為了克服山藥收獲過程中易折斷的損傷的難題，我國廣大設(shè)計(jì)者和科學(xué)家們進(jìn)行了刻苦的鉆研，以下是現(xiàn)階段我國對山藥收獲機(jī)械化的研究現(xiàn)狀。資料內(nèi)容查自中國知識產(chǎn)權(quán)局專利檢索網(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，設(shè)置在履帶底盤上的操作臺、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_溝軸開出的土，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、開溝刀片、開溝鏈條、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，繞過主動(dòng)輪與從動(dòng)輪，設(shè)計(jì)有開溝鏈條，開溝鏈條的外表面上設(shè)置有開溝刀片。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，中間穿過狹長形的開口，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，設(shè)計(jì)成本高，設(shè)計(jì)質(zhì)量差，圖紙識別困難等問題。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)起來更簡單。給定的條件和要求翻土作業(yè)時(shí)的作業(yè)量為400500m/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)方案的說明2.1.1 山藥挖掘收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡介通過現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)的專利以及考察實(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)螺旋鉆桿開溝，起到收獲機(jī)的開溝作用。在開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)器走過的地方就開出了一道深溝。2.2 設(shè)計(jì)方案選擇與對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，查閱了中國專利網(wǎng)上的一些專利申請，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)，會發(fā)現(xiàn)很多廠家有在直銷，仔細(xì)研究后，也對山藥收獲機(jī)在設(shè)計(jì)之后，開發(fā)生產(chǎn)的可能性有了一定的認(rèn)識。明確了，在現(xiàn)階段哪些設(shè)計(jì)是不能開發(fā)的，哪些設(shè)計(jì)更容易開發(fā)?，F(xiàn)在開發(fā)成功的山藥收獲機(jī)大致可以分為三種：1）單側(cè)山藥開溝機(jī)。2）雙側(cè)山藥開溝機(jī)。3）鏈?zhǔn)缴剿幨斋@機(jī)。下面聽過對三種收獲機(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，挖掘的過程不僅難以操作，而且容易損傷山藥，影響山藥的銷售品質(zhì)。2.2.2 雙側(cè)山藥開溝機(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)開溝，確定山藥種植行的寬度，設(shè)計(jì)出兩個(gè)開溝鉆的距離，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)開溝機(jī)相比，有很大的優(yōu)勢，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，無法克服采收過程中的損傷山藥塊莖的問題。并且在此裝置開溝采收后的土地上，會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)與以上兩種開溝機(jī)原理不同，收獲山藥之后不會再地上留下很深的溝，這樣下一季的種植就不會受到影響。而且這種山藥收獲機(jī)所需功率小，相對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)也沒有以上兩種開溝機(jī)的有點(diǎn)。依靠鏈上面的刀片進(jìn)行開土，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完成，甚至還需要人力來進(jìn)行二次開溝。這樣一來，鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)在采收中起到的作用就會很局限。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)化分析及確定通過對山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀研究，對市場上已經(jīng)開發(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）通過山藥收獲機(jī)能實(shí)現(xiàn)山藥收獲的簡易化，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。其次通過對上述現(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)無法實(shí)現(xiàn)的難題：1）裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來完成后續(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。想要克服這些問題，必須盡量使山藥收獲機(jī)開溝后，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)開溝，并且在開溝后利用一個(gè)簡易的裝置，來松動(dòng)山藥種植行的土塊。這樣山藥采收的后續(xù)過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，更簡易的收獲山藥。這樣一來，就減少了山藥塊莖的破壞。這個(gè)簡易的裝置不能給收獲機(jī)帶來太大的阻力，在此裝置之前的開溝裝置，能夠很好地提供前進(jìn)的空間。利用送土器，在開溝后之后，將提升到地面的泥土放置到溝的兩側(cè)，機(jī)器走過的地方就開出了一道深溝。這樣，人就可以下去把山藥撿拾出來。設(shè)計(jì)構(gòu)想簡圖如下圖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，前面的兩個(gè)螺旋鉆桿開溝，起到收獲機(jī)的開溝作用。在開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程中起到的作用。結(jié)構(gòu)見圖正視圖如下圖2-6：圖2-6 送土器正視圖正視圖中兩個(gè)開溝鉆分別開挖山藥種植行的兩側(cè)，通過齒輪傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)兩側(cè)同時(shí)開溝，下面的送土器在開溝后之后，將提升到地面的泥土放置到溝的兩側(cè)，機(jī)器走過的地方就開出了一道深溝。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)出特殊而且簡單的機(jī)架，機(jī)架不僅要起到對螺旋鉆桿和送土器的支撐作用，而且還對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)。通過考察，確定山藥收獲裝置的開溝深度為1000mm，開溝寬度為400mm，開溝速度為400500m/h6 。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)山藥收獲過程中，開溝軸的實(shí)際工作情況，工作過程中，軸的轉(zhuǎn)速為200300r/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 軸，工作軸定為軸）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 各軸功率軸號功率P（kW）轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩T(Nm)16.9916.48400200405.15786.92按許用應(yīng)力估算軸的最小直徑： （4-3）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取C=112軸： 此軸有兩個(gè)鍵槽，需要加7%，取軸: 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：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊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，求： （4-6） 求： （4-7）初取中心距：帶長： （4-8）基準(zhǔn)長度：查手冊 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10； （4-12）取z=34.3 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，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：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊齒輪齒數(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 （4-18）載荷系數(shù)K： （4-19）彈性系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊重合度系數(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)手冊許用接觸應(yīng)力： （4-23） （4-24）通過以上計(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)閺澢钚“踩禂?shù)：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得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?？?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)。長期以來，山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲，山藥的根莖較長，深入地下，難以采收，如果收獲技術(shù)不夠成熟，根莖破損率就會很高。通過這次設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無法實(shí)現(xiàn)的難題：1、裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來完成后續(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)出簡單而且特殊的機(jī)架，在機(jī)架上安裝螺旋鉆桿進(jìn)行開溝。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)，是對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過程，這一過程對我的學(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)工作總體來說，時(shí)間較長，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。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對山藥收獲機(jī)有了進(jìn)一步的了解，也對三維設(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)會了利用所學(xué)知識進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和過程。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。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、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，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)、多彩與快樂參考文獻(xiàn)1繆明.山藥機(jī)械化種植技術(shù)的研究與開發(fā)J;江蘇農(nóng)機(jī)化.2002（2）：40-42.2李壘,李善文.多功能山藥收獲機(jī)P.中國專利：201310650116.5，2013.12.063倪凡喜.山藥收獲機(jī)P.中國專利：201220165331.7，2012.04.184王茂成.山藥收獲種植兩用機(jī)P.中國專利：201110034816.2，2011.01.255李善文.山藥收獲機(jī)P.中國專利：200510038969.9，2005.04.186孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社.2006.5:51-53.7劉鴻文.材料力學(xué)I（第五版）M.北京：高等教育出版社.2011.1:56-588洪忠德.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社.2002.5:16-17.9洪忠德.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社.2002.5:12-13.10濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)M. 北京：高等教育出版社.200611孫波.機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2008.312 倪凡喜.山藥收獲機(jī)P.中國專利：201220165331.7，2012.04.18:14-16.13孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理M.北京:高等教育出版社.2006.5:25-28.14劉百合,劉保義.超低速拖拉機(jī)與開溝機(jī) J. 農(nóng)業(yè)機(jī)械, 2010.12:59-60.25開題報(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：農(nóng)機(jī)機(jī) 16-4n 學(xué)學(xué)生：生：楊佳佳佳佳n 學(xué)號學(xué)號：8031212430 研究的目的及其意義研究的目的及其意義 長期以來，山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲，山藥的根莖較長，深入地下，難以采收，如果收獲技術(shù)不夠成熟，根莖破損率就會很高。我國大部分地區(qū)山藥的收獲都是依靠人工來完成的。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程中易折斷和損傷的難題，我國廣大設(shè)計(jì)者和科學(xué)家們進(jìn)行了刻苦的鉆研，以下是現(xiàn)階段我國對山藥收獲機(jī)械化得研究現(xiàn)狀。資料知識查自中國知識產(chǎn)權(quán)局專利檢索網(wǎng)站。第一種是多功能山藥收獲機(jī)，履帶底盤，設(shè)置在履帶底盤上的操作臺、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_溝軸開出的土，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)大的市場價(jià)值。山藥收獲機(jī)械國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀山藥收獲機(jī)械國內(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、開溝刀片、開溝鏈條、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，繞過主動(dòng)輪與從動(dòng)輪，設(shè)計(jì)有開溝鏈條，開溝鏈條的外表面上設(shè)置有開溝刀片。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，漲緊輪與開溝鏈條的內(nèi)表面相接觸。山藥收獲機(jī)械國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀山藥收獲機(jī)械國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)果園作業(yè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)果園作業(yè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀我國果山藥收獲機(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。我國大部分地區(qū)山藥的收獲都是依靠人工來完成的。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。我國山藥收獲機(jī)械化發(fā)展中存在的主要問題我國山藥收獲機(jī)械化發(fā)展中存在的主要問題1.山藥收獲械化基礎(chǔ)差2.山藥專用動(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)大的市場價(jià)值。初步圖形初步圖形 本課題需要研究的難點(diǎn)問題本課題需要研究的難點(diǎn)問題 通過對現(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)無法實(shí)現(xiàn)的難題：1、裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來完成后續(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。想要克服這些問題，必須盡量使山藥收獲機(jī)開溝后，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。