土豆采摘裝置結(jié)構設計

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1、北京理工大學珠海學院2020屆本科生畢業(yè)設計 畢業(yè)設計（論文） 土豆采摘裝置結(jié)構設計 學 院： 專 業(yè)： 姓 名： 指導老師： 工業(yè)自動化學院 機械工程 夏子泳 學 號： 職 稱： 160406102719 韓琪、李冶 講師、高級工程師 中國·珠海 二O二O年 五月 誠信承諾書 本人鄭重承諾：本人承諾呈交的畢業(yè)設計《土豆采摘裝置結(jié)構設計》是在指導教師的指導下，獨立開展研究取得的成果，文中引用他人的觀點和材料，均在文

2、后按順序列出其參考文獻，設計使用的數(shù)據(jù)真實可靠。 本人簽名： 日期： 年 月 日 土豆采摘裝置結(jié)構設計 摘 要 機械工業(yè)發(fā)展較快，各種設備研制出來被用于生產(chǎn)與生活當中，為生產(chǎn)與生活提供方便。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的種植面積比較大，其中土豆的種植面積多達1.5億畝，是目前全球種植面積最大的，面積是全國的耕地8%。并且國內(nèi)的土豆產(chǎn)量也是全世界第一的，年產(chǎn)量達到9000萬噸，土豆的用途比較廣泛，產(chǎn)值較大，為眾多農(nóng)產(chǎn)品當中的一種。如此巨大產(chǎn)量的土豆收獲采摘的話，工作量非常大，特別是每年在收獲季節(jié)來說，時間比較緊湊，傳統(tǒng)方式多為人工

3、采摘收獲，這種方式是從古至今延續(xù)下來的一種方式，存在效率較低的問題，因此適用于一些農(nóng)村種植小戶。對于大型種植基地以及土豆生產(chǎn)企業(yè)來說，每年的產(chǎn)量較大，單純依靠人工采摘的話，沒法滿足大批量收貨要求，并且現(xiàn)在的人工成本逐年提升，對于生產(chǎn)單位來說，無疑是面臨巨大的經(jīng)濟壓力，因此急切需要通過使用農(nóng)用機器替代傳統(tǒng)人工作業(yè)，將生產(chǎn)種植企業(yè)的人工密集型轉(zhuǎn)變成本機器自動化生產(chǎn)，大幅度提升企業(yè)的產(chǎn)能和效率，降低人工成本。 本次設計的土豆采摘裝置，主要是對土豆進行采摘收獲的設備。通過市場考察以及分析，并且查詢相關書籍知識， 對本次的土豆采摘裝置進行方案確定。通過分析土豆尺寸，確定鏟斗間隙，同時對傳動機構方案進行

4、確定，鏈傳動做出相應的計算，以及傳動軸的設計校核，鍵與軸承的設計等。并且通過CAD軟件對本次土豆采摘裝置進行圖紙繪制。 關鍵詞：土豆采摘裝置、方案確定、鏈傳動、設計校核 Structure dseign of potato picking device Abstract With the rapid development of mechanical industry, various kinds of equipment have been developed and used in production and life to provide conve

5、nience for people's life. China is a large agricultural country, and the planting area of agricultural products is relatively large. The planting area of potatoes is up to 150 million , which is the largest in the world at present. The area is 8% of the cultivated land in China. And the domestic pot

6、ato output is also the first in the world, with an annual output of 90 million tons. Potatoes are widely used and have a large output value, which is one of many agricultural products. Such a huge output of potato harvesting, the workload is very large, especially in the harvest season every year, t

7、he time is relatively compact, the traditional way is mostly manual harvesting, this way is a way that has continued from ancient times to the present, there are low efficiency problems, so it is suitable for some small farmers in rural areas, for large planting bases and potato production enterpris

8、es Say. The annual output is relatively large, if only relying on manual picking, it can not meet the requirements of large-scale receiving, and the current labor cost is increasing year by year, for the production unit, it is undoubtedly facing huge economic pressure, so it is urgent to use agricul

9、tural machinery instead of traditional manual operation, to change the labor-intensive production of the production and planting enterprises into automatic production of cost machines Increase the production capacity and efficiency of the enterprise by a large margin and reduce the labor cost. This

10、 design of the potato picker device, mainly for potato harvesting equipment. Through the market investigation and analysis, and query the knowledge of related books, the potato picker program is determined. Through the analysis of potato size, determine the bucket clearance, at the same time, determ

11、ine the transmission mechanism scheme, make the corresponding calculation of chain drive, as well as the design and verification of transmission shaft, the design of key and bearing, etc. And draw the drawing of the potato picker by CAD software. Key words: Potato picker、 scheme determination、chai

12、n drive、design check 目 錄 摘 要 II Abstract III 第一章 緒論 1 1.1課題的背景和意義 1 1.2采摘裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 2 1.3畢業(yè)設計的目的 3 1.4本次設計任務與要求 3 第二章 土豆采摘裝置基本方案和原理分析 3 2.1基本方案的提出 3 2.2整體方案介紹 4 2.3工作原理分析 4 2.4土豆采摘裝置主要參數(shù) 5 第三章 采摘裝置傳動設計 5 3.1傳動與減速器設計計算 5 3.2采摘裝置功率計算 6 3.3鏈傳動的設計 7 3.3.1鏈傳動設計要求 7 3.3.2鏈傳動的計算 7 3.

13、4鏈輪主動軸的設計 10 3.5鏈輪主動軸的校核 11 3.6軸的設計 12 3.6.1鏈輪的轉(zhuǎn)矩 13 3.6.2軸的材料選取 13 3.6.3軸的最小直徑計算 13 3.6.4軸的結(jié)構設計 13 3.7軸的校核 14 3.8鍵的校核 15 3.9軸承的校核 16 第四章主要部件的設計 17 4.1挖掘部件設計要求 17 4.2挖掘鏟設計依據(jù) 17 4.2.1挖掘鏟的組成 18 4.2.2挖掘鏟的結(jié)構設計 18 4.3機器分離部件的設計 21 4.4機架與車輪的設計 22 4.4.1機架的結(jié)構設計 23 4.4.2車輪的結(jié)構設計 24 4.5 土豆采摘裝

14、置總裝圖 25 結(jié)論 26 參考文獻 27 致謝 28 V 第一章 緒論 1.1課題的背景和意義 土豆作為一種草本植物，是大家熟悉的一種糧食作物，也可以看做是蔬菜，可以被用來做成各種菜肴，并且還可以被用來切片燒烤等，土豆里面的維生素含量之高，超過了其他農(nóng)作物，其中蛋白質(zhì)含量，含糖量較高，也被用于生產(chǎn)淀粉等。目前我國是全球土豆種植面積最大的國家，產(chǎn)量也位居全球第一。根據(jù)2015年北京召開得到世界土豆大會公布的信息可知，我們國家種植的土豆面積為5570千公頃，并且土豆的產(chǎn)量達到了9500萬噸，其中的種植面積跟產(chǎn)量都大

15、于全球四分之一，都位列全球土豆生產(chǎn)第一名。土豆的產(chǎn)量這么高，出了部分出口到國外以外，國內(nèi)的需求量也比較大，并且是我國的第四大糧食作物，國內(nèi)對于土豆的吃法較多，用于炒菜土豆絲是每個家庭耳熟能詳?shù)?，并且燒烤土豆片，油炸土豆片薯條等，這些都是我們熟悉的吃法。 我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，長期以來，土豆就伴隨著人類的進步和發(fā)展。每年國內(nèi)大量的土豆收獲作為不同事物的原材料，其中薯條的原材料就是土豆，需要用到的土豆非常的多。我國的土豆產(chǎn)能雖然大，但是還遠達不到需求量。因此國內(nèi)目前的土豆種植面積也在逐步擴大，土豆的年產(chǎn)值也非常大。土豆的種植多分布在西南，西北以及東北等地，自重國內(nèi)最大的土豆種植基地為黑龍江。目前國

16、家規(guī)劃以后的土豆種植面積也將逐步擴大到1.5億畝，產(chǎn)量有望突破2億噸。對于這些土豆的種植過程中，每年到了采摘的季節(jié)，工作量非常的大，特別是種植基地來說，由于種植面積廣泛，產(chǎn)量都是以噸計算，所以一些地區(qū)還是保持著人工采摘的方式，這種作業(yè)模式在東北一些地區(qū)還較為常見，不僅僅效率比較低，同時由于采摘的季節(jié)較短，有大部分的土豆因為采摘不及時造成部分土豆爛在地里，因此造成極大的浪費和損失，對于企業(yè)來說，這些都是很大的經(jīng)濟損失。并且這些年來企業(yè)招工比較困難，大量的人員采摘作業(yè)，需要支付的成本較大，因此很多種植基地都面臨巨大的壓力，沒辦法滿足現(xiàn)在的快效率的采摘要求。隨著目前農(nóng)用機械設備的發(fā)展，很多不同的機械

17、設備可以制造出來滿足生產(chǎn)需求，特別是對于這類農(nóng)產(chǎn)品的機械近些年發(fā)展特別迅速，技術也比較成熟，所以對于企業(yè)來說通過使用機械設備來替代傳統(tǒng)的人工采摘作業(yè)，這種是個較好的選擇，不僅僅可以提升企業(yè)的采摘工作效率，也能避免因為采摘速度太慢造成糧食的浪費，并且降低企業(yè)的人工成本，改善企業(yè)的人工密集型的現(xiàn)狀，更好提升生產(chǎn)效率，增加企業(yè)的競爭力。因此農(nóng)用機械的使用是未來的一個主要的趨勢，市場前景非常好。 1.2采摘裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 采摘裝置作為農(nóng)用生產(chǎn)設備，主要的功能就是對這類固態(tài)的農(nóng)作物進行采摘分離，將農(nóng)作物從土地當中挖掘出來，通過將泥巴進行篩落，最終獲得農(nóng)作物果實，這類設備的工作功能單一，效率較高

18、，工作穩(wěn)定性較好。隨著目前農(nóng)業(yè)設備的快速發(fā)展，用于市場當中的農(nóng)產(chǎn)品采摘裝置的種類也比較多，根據(jù)結(jié)構目前主要有側(cè)掛式采摘裝置，背負式采摘裝置，以及手扶式采摘裝置等。側(cè)掛式是目前用的較為普遍的一種，主要的動力是借助發(fā)動機作為動力，多是使用前面拖掛的拖拉機作為采摘收獲機的動力，拖動采摘收獲機進行快速收獲作業(yè)，此種類型的采摘裝置的作業(yè)面積較為廣泛，因此多用于種植面積較大的農(nóng)場或者種植基地。背負式的話，這種主要是通過人體背附著設備，動力多為小型電機，通過電機的驅(qū)動，滿足少量收獲要求，一般功率較小，作業(yè)面積也比較小。手扶式采摘裝置主要通過人力推動設備進行行走，主要是早期用的比較多，目前隨著采摘裝置技術的不

19、斷成熟，目前這種手扶式用的較少。 在土豆采摘裝置的發(fā)展來看，最早對這種土豆采摘裝置進行研究的國家為美國和蘇聯(lián)等國家，這些國家因為早期的工業(yè)基礎非常好，并且土豆種植面積比較廣泛。特別是美國這種發(fā)達國家，在六七十年代農(nóng)業(yè)機械就發(fā)展的比較好。因此大量農(nóng)業(yè)設備被用在生產(chǎn)當中。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，早在60年代時候，蘇聯(lián)全國的土豆采摘裝置的保有量就多大3萬臺，并且在70年代的時候，全國的保有量更是達到了6萬臺。并且生產(chǎn)的機型種類也比較豐富，其中有收獲效率非常高的大型聯(lián)合采摘收獲機。德國作為工業(yè)基礎最好的國家，早期也對土豆采摘裝置做了大量研究，其在1940年就生產(chǎn)制造出拋擲型根莖采摘裝置，并且到1950年更是大

20、量投產(chǎn)了運鏈式采摘收獲機。并且在后期生產(chǎn)制造出各種型號的大型收獲機。目前在這類農(nóng)產(chǎn)品采摘裝置的制造和研究方面，國外發(fā)達國家技術處于領先地位，出口數(shù)量占據(jù)較大比重。 我國在采摘裝置的生產(chǎn)與研究等方面較晚，雖然我們國家是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)作物的種植面積較大，但是這類機器設備的研究落后歐美發(fā)達國家將近半個世紀。這些都是跟國內(nèi)的大環(huán)境相關聯(lián)的，早期國內(nèi)的工業(yè)條件不足，因此沒有進行大量的研究，但是在建國之后，國內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)較快，這段時間對于農(nóng)業(yè)設備的需求量較大，急需要生產(chǎn)高效率的機器來取代傳統(tǒng)人工作業(yè)，也是面臨的主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大問題。因此在上個世紀的50年代的時候，國內(nèi)就對拖拉機進行大量的研究，并且在70

21、年代的時候，國家對這種土豆收獲機進行了一定研制，主要研制出了鼠籠式土豆收獲機，但是早期的工業(yè)較差，沒法達到使用需求，因此也就被擱置了，但是到了1979年以后，國家農(nóng)機展覽會之后，黑龍江農(nóng)業(yè)機械研究院，對土豆收獲機進行大量改進以及研究，終于生產(chǎn)出屬于國內(nèi)的自主研制的土豆收獲機。近些年來，隨著國內(nèi)農(nóng)業(yè)機械技術的成熟，以及自動化技術的發(fā)展，很多企業(yè)目前可以自主生產(chǎn)這種農(nóng)用機械，并且可以滿足大量制造加工要求，基本上可以滿足國內(nèi)市場需求。其中有中小型以及大型的聯(lián)合收獲機，都可以自主生產(chǎn)。并且很多企業(yè)生產(chǎn)的設備可以出口到國外。這些都是目前我國在農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的現(xiàn)狀。雖然我們的產(chǎn)能較大，但是在一些高智能以及高

22、端農(nóng)業(yè)機械發(fā)展來說，仍然還是存在一些不足，沒辦法跟那些老牌工業(yè)發(fā)達國家相比，還是有很長一段路程需要走，仍然需要繼續(xù)努力。 1.3畢業(yè)設計的目的 畢業(yè)設計是大學最后階段的總結(jié)跟測試，可以很好的將學到的知識通過畢業(yè)設計進行深入的鞏固以及總結(jié)。所學的機械設計、機械自動化以及機械制圖等課堂學到的知識運用到本次設計當中，更好的學會機械設計的整個過程，以及對機械設計的相關的機構進行確定，動力的選取以及傳動部件的設計校核等，經(jīng)過系統(tǒng)全面的操作以及設計，以此提升自己的思維能力，分析問題能力，以及解決問題能力，更為關鍵的是，憑借畢業(yè)設計的經(jīng)驗，可以更好的為工作做好鋪墊，打下一個良好的基礎，這些都是本次畢業(yè)設

23、計的主要目的，對于未來的工作有較大的幫助與益處。 1.4本次設計任務與要求 本次設計的為土豆采摘裝置，需要分析與考察目前市面的采摘裝置機構 ，并且運用到學到的相關機械設計知識以及機械基礎設計等知識，對本次土豆采摘裝置方案確定，完成土豆采摘裝置結(jié)構設計，并且對主要完成的內(nèi)容如下： （1）分析土豆采摘裝置的基本要求以及工作原理。 （2）完成土豆采摘裝置整體結(jié)構設計以及方案確定。 （3）完成土豆采摘裝置的各部分機構的確定以及部件的選取和計算； （4）通過CAD軟件對本次土豆采摘裝置裝配圖與零件圖的繪圖。 （5）完成本次土豆采摘裝置說明書內(nèi)容要求。 1.5本次設計小組流水線概述

24、本次設計的主要任務是負責采摘收獲環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的土豆收獲裝置會有挖掘鏟卡土豆和已收獲土豆附著大量泥土等問題，本設計經(jīng)過實地收獲地考察，重新設計了挖掘鏟之間的距離，并且加入了抖動機構，保證收獲量的同時完美解決了上述問題。 第二章 土豆采摘裝置基本方案和原理分析 2.1基本方案的提出 我國是農(nóng)業(yè)大國，但是在農(nóng)業(yè)機械的使用方面，普及度還不夠，跟發(fā)達的歐美某些國家相比，還是存在一定差距，雖然國內(nèi)的農(nóng)用機械技術不斷成熟，但是還是需要發(fā)展很多年，才能跟上全球先進技術水平。我國土豆的種植面積較大，對于土豆的采摘裝置的需求量也大，傳統(tǒng)采摘方式多為人工進行采摘，存在效率低下的問題，因此很多種植

25、企業(yè)急需這些設備來替代傳統(tǒng)的人工采摘作業(yè)，提升企業(yè)的采摘效率，提高產(chǎn)能，避免因為采摘不及時造成糧食的損失和浪費。所以本次設計的土豆采摘裝置結(jié)構設計有重大意義。不僅僅可以幫助土豆種植企業(yè)提升采摘效率，還能降低人工成本。通過機械設計也可以鍛煉自己獨立設計能力，以及分析能力，對大學階段所學知識可以進行很好復習與鞏固。 2.2整體方案介紹 本次設計的土豆采摘裝置采摘的對象為土豆，對長在潮濕土壤中的土豆進行采摘收獲。通過綜合考察以及分析，設計的土豆采摘裝置是目前較為普遍的一種結(jié)構，通過拖拉機對采摘裝置進行牽引。拖拉機為動力源牽引前進，并且以拖拉機為動力源通過減速器與帶輪傳遞至鏈輪，鏈輪帶動鏈條進而帶

26、動分離機構運動，把挖掘鏟機構挖出的土豆傳送到機械后方進行收集，并且在傳遞過程中，通過抖動輪的抖動效果，可以將土豆上附著的土壤進行分離篩落出來，因此滿足分離的效果，最終分離出來的土豆就被收集箱收集好，達到采摘的效果。傳動方案如下圖： 圖2.1 傳動方案圖 1、萬向聯(lián)軸2、鏈輪 3、減速器 4、動力輸出軸 5、輸送鏈驅(qū)動軸 6、抖動輪軸 2.3工作原理分析 本設計的土豆采摘裝置，其動力是設計功率75-105馬力拖拉機驅(qū)動，采摘裝置的結(jié)構由機身部分、挖掘鏟斗、支架、撥動盤、傳動鏈條鏈輪以及減速器構成。傳動方式為減速箱的傳動軸傳遞動力到鏈傳動，大齒輪上在安裝撥動盤，輸送鏈套在撥動盤

27、上。傳動方式為，減速箱傳遞給鏈傳動，再傳遞到撥動盤，之后傳送到輸送鏈。前端挖掘鏟斗從土里挖出的土豆傳送到輸送鏈，之后經(jīng)過輸送鏈來回轉(zhuǎn)動，之后經(jīng)過抖動盤的抖動分離泥巴，最終通過篩選出土豆，最后收集達到采摘的要求。 2.4土豆采摘裝置主要參數(shù) 采摘裝置主要參數(shù)見表1所示： 表2.2 采摘裝置的主要參數(shù) 機器的寬度 2m 機器的高度 2.5m 挖掘的深度 0.2m 機器的功率 75-105hp 第三章 采摘裝置傳動設計 3.1傳動與減速器設計計算 土豆采摘裝置的拖拉機輔助動力的設計為75-105hp，速度為的輸出軸，通過減速齒輪和傳動帶后，設的總傳動比 減速器的傳動比。

28、鏈輪傳動比 要滿足分離輸送線速度為1.6m/s以上傳動鏈驅(qū)動，然后： 所以，鏈輪半徑 141mm 機器的功率：75-105hp=55.125-77.18kw 機器輸送軸的轉(zhuǎn)速540r/min 總傳動比 減速器的傳動比 鏈輪傳動比 減速器是原動機和勞動機之間的單獨的閉式傳動裝置，減速器是一種相對較精細的機器，用來減低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以達到各類工作機器的需求。減速器的蹤影幾乎在各類機器的傳動體系中都能夠看到，它的使用很是普遍。在低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動配置中基本上都有減速器，把高速運行的能量，經(jīng)過減速器輸入軸上齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上齒數(shù)多的齒輪來達到減速的目標

29、。減速器的選用原則為： 1.選擇減速器，首先要滿足工作條件。就是齒輪速度，最大速度最大圓周，轉(zhuǎn)向和環(huán)境溫度等。 2.應滿足速度要求，根據(jù)機械的工作速度和原動機的選擇驅(qū)動最近比速度的要求，在正常情況下，2級時兩者的極限偏差為-4%～+ 4%，3級時為+5%。 3.基于輸入和輸出的連接方式，然后選擇軸端式風格。 4.基于主機需要減速器的位置，安裝接頭，尺寸的限制，傳輸性能的要求，確定結(jié)構，減速器的類型，裝配和安裝。 5.考慮到使用維修方便，選擇合理的油口，油口的位置，冷卻與潤滑方式。 分析本次的采摘裝置工作要求，本次的減速器選取的為YND系列一級減速箱。如圖 圖3.1 YND系列

30、一級減速箱 3.2采摘裝置功率計算 1.機器輸入功率 本次采摘裝置選取的拖拉機選馬力75hp（功率為55.125KW）柴油機。 2.機器的輸出功率 減速箱耗損功率： 鏈輪耗損功率： 軸承耗損功率： 所有軸總功率： 機器傳動效率： 機器輸出功率： 3.3鏈傳動的設計 鏈傳動是較為常見的一種傳動方式，傳動穩(wěn)定性比較好。并且可以使用不同場所使用要求，其傳動比為兩個轉(zhuǎn)動機構角速度比值，分析到傳動承載能力，以及經(jīng)濟性要求，根據(jù)傳動設計計算本次鏈傳動傳動比選取為2.5。 3.3.1鏈傳動設計要求 對于鏈傳動的設計需要考慮鏈條型號以及鏈輪

31、鏈條材料的選取以及相關尺寸。 鏈條作為傳動部件，需要承載能力和耐磨性都比較好，同時要有一定強度。對于一般的中速傳動的鏈條，硬度需要大于40-45HRC，有些高度轉(zhuǎn)動的鏈傳動中，鏈條還要進行碳化表面硬化處理加工。材料一般用中碳鋼即可。本次的土豆采摘裝置工作為中速傳動，因此材料選取中碳鋼即可，強化處理硬度大于40-45HRC。 3.3.2鏈傳動的計算 1.鏈輪的齒數(shù)、 ，。 2.計算鏈傳動的功率 按照鏈條的移動速度，以及鏈條齒數(shù)量跟布置情況，可依據(jù)單排量進行計算功率： 式中：

32、 3.計算鏈節(jié)距 在鏈式中，鏈節(jié)距p由單排鏈條的計算功率 根據(jù)鏈條的數(shù)量和鏈條的旋轉(zhuǎn)速度確定。 鏈型：0.8A 決定鏈條是12.7。 4.鏈節(jié)距p和鏈輪中心距的計算 初選中心距：， 根據(jù)公式計算鏈接數(shù) 將取成偶數(shù) 鏈傳動中最大中心距為： 式中： 5. 因此可知鏈輪速度是 6.壓軸力的計算 有效圓周力： 壓軸力為

33、 7. 鏈傳動的參數(shù)數(shù)據(jù) 表3.2 大小鏈輪主要參數(shù) 大鏈輪 小鏈輪 45 18 212 74.21 229 79 183 66.5 4 5 <161.5 <59.1 9.68 624.216 610 128 0.56 圖3.3 大鏈輪零件圖 3.4鏈輪主動軸的設計 鏈輪主動軸的設計步驟如下： 1.軸1與軸5部分：兩部分安裝軸承，軸承選用角接觸球軸承，寬度是24.75mm。兩輪側(cè)壁和機架內(nèi)壁的距離為20mm，因此這部分的軸長度設計為50mm。 2.軸2與軸4部分：

34、這兩部分都裝鏈輪。由于鏈輪厚為75mm，所以這部分軸長度的設計為70mm。 3.軸3部分：這部分通過計算得出長度是488mm。 4.軸6部分：這部分安裝軸承端蓋，其長度是33mm。 5.軸7部分：該部分裝大鏈輪，其長度設計為70mm。 鏈輪主動軸的結(jié)構如圖3.2所示： 圖3.4 鏈輪主動軸結(jié)構圖 3.5鏈輪主動軸的校核 采用應力計算圖來對軸進行校核，采取集中載荷作用于鏈輪支撐的中點與軸承支撐的中點。 1.作用在大鏈輪上的力的大小 壓軸力 N 則

35、 N N 2.作用在小鏈輪上的力的大小 壓軸力 N 則 N N 扭矩為：N·m 合成彎矩為：N·m 因為軸的材料為45號鋼，所以許用應力是 按照彎扭組合的校核公式[13]， 由于 計算的彎矩、扭矩圖如圖3.3所示。 圖3.5 軸的彎矩扭矩圖 3.6軸的設計 軸為關鍵傳動部件，主要是傳動軸，傳動動力過程中軸主要是對轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速進行傳遞的部件。 3.6.1鏈輪的轉(zhuǎn)矩 鏈輪的轉(zhuǎn)矩為： 3.6.2軸的材料選取 軸為傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的部件，因此需要有較好的強度和剛度，軸的材料本次選取的為4

36、5Cr。 3.6.3軸的最小直徑計算 軸上因為有三個鍵槽，所以軸的直徑要加大15%，則計算為： 需要對軸徑進行圓整，取軸徑為d=10mm. 3.6.4軸的結(jié)構設計 1.本次軸的結(jié)構外形如下： 圖3.6 軸的結(jié)構 2.根據(jù)軸的位置確定軸的每個步驟的直徑和長度。 （1）根據(jù)內(nèi)徑，橫向放置的寬度，取右側(cè)軸的肩部，取，。 （2）第一個深溝球是的軸承，它的尺寸,所以，計算得出。 （3）第五個地方是軸肩，因此，通過合并計算。 （4）第三個位置是固定軸，且根據(jù)該組合，計算。 （5）1處最小直徑，以一點為軸，與圈套器和螺母組合，螺母為。螺母的厚度，需要兩

37、個螺母，因此需要。 （6）由于四處具有恒定的軸肩，因此取由使用關系系統(tǒng)來計算。 3.7軸的校核 傳動軸在工作當中傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，軸對于傳動非常關鍵，很多時候傳動部件失效多為軸的斷裂或者彎曲等造成。因此需要對主軸進行校核，需要分析軸的最小直徑或者是有設計鍵的位置，本次對軸軸的最小直徑進行校核，分析傳動軸薄弱位置傾角繞度，對傾角進行確定。需要確保繞度符合要求。校核計算如下： 通過分析可知： 最大繞度： 式中： 查表可知許用撓度； 。 圖3.7 傳動后軸零件圖 3.8鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，查詢可知鋼的許用擠壓應力,取其中

38、間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽接觸高度。計算可知： 式中：。 。 。 。 []——鍵、軸、輪轂中最弱材料許用擠壓應力 計算可知擠壓強度滿足要求，本次鍵標準為. 3.9軸承的校核 1.軸承的校核 I軸設計的為深溝球軸承，規(guī)格為載荷，轉(zhuǎn)速，齒輪較小，因此齒輪于或等于一定值，同軸轉(zhuǎn)速接近軸承轉(zhuǎn)速。故本次對 I軸遠側(cè)的軸承進行檢查修改。 ②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 依據(jù)受力情況可知軸承徑向受力圖如下：

39、 圖3.8 軸承受力圖 在水平面： 4.由于在工作當中軸承為中等載荷沖擊，并且不受軸向力，故查詢載荷系數(shù)可知。則：。 5.軸承的壽命計算 根據(jù)軸承受力大小進行壽命計算如下： 則本次軸承6206可以滿足使用需求。 第四章主要部件的設計 4.1挖掘部件設計要求 挖掘部件是本次的土豆采摘裝置的關鍵部分，是用來對土豆進行挖掘的主要部件，對于挖掘部件的設計需要滿足下面的幾個基本要求： 1.挖掘過程需要確保不會遺漏土豆。 2.保證挖掘的深度不會造

40、成土豆的損傷，并可以根據(jù)實際需求對深度調(diào)節(jié)。 3.工作可靠性要高。 4.要方便維修以及拆卸等要求。 挖掘部分要保證達到對土豆精確采摘收獲需求，需進行合理設計。本次挖掘部分設計為三角形板塊跟切割土圓盤構成。 4.2挖掘鏟設計依據(jù) 挖掘鏟的設計，需要結(jié)合土豆的塊莖分布寬度，深度以及土質(zhì)要求進行分析。主要功能是對土里的土豆進行挖掘，將挖掘出來的土跟土豆一塊進行篩選和分離。目前用于土壤挖掘的鏟斗多為三角外形的鏟斗。 主要依據(jù)是薯塊的分布寬度、 結(jié)薯深度和薯塊成簇性等生長狀況（圖4.1） , 以 及土壤土質(zhì)問題和根系的抓土程度。 按收獲農(nóng)藝相關指標——挖凈率、傷薯率、明薯率等, 對挖

41、掘鏟的設計要求 是: 1.所有土豆都能挖起，并且保證土豆的完整性。 2.能流暢地將土豆送往分離裝置。 3.盡早將多余泥土排除, 減小挖掘的阻力, 避免機前壅土,且減小篩分部件負荷, 提高整機收獲的明薯率降低傷薯率保證挖凈率。 圖4.1 土豆和土豆根系一般分布狀況 固定式三角平面多鏟是挖掘機的主要工作部件之一，與振動式挖掘鏟和主動圓盤挖掘件相比，其優(yōu)點是制造方便，結(jié)構簡單，并且不需要傳動動力，缺點是容易堆積泥土，產(chǎn)生壅土現(xiàn)象。 壅土現(xiàn)象產(chǎn)生的原因： 1.土壤板結(jié)，有大土塊、大石塊和雜草纏繞； 2.懸掛連接尺寸不正確，挖掘鏟工作傾角過大或過??； 3.挖掘深度

42、和前進速度超過設計值。 但在土壤條件好的情況下， 正確使用挖掘機是可以避免和減少壅土現(xiàn)象發(fā)生 的。因此，固定式三角平面多鏟在國內(nèi)外仍得到廣泛應用。 4.2.1挖掘鏟的組成 本次的挖掘部件為獨立鏟子跟刀片固定板，以及角度調(diào)整部件組成，本次的鏟斗可設計為w型外形，這種可以確保較好的入土性能，提升挖掘效率，降低能耗。 4.2.2挖掘鏟的結(jié)構設計 挖掘部件的刀刃為多個，并且相鄰的刀刃部分還留有間隙，方便泥土從間隙中掉下去，以及確保入土順利，降低刀刃跟泥土的接觸面積，減少鏟斗的重量。 對于刀刃設計還還要考慮到后期使用工作磨損方便更換。只需更換損壞的個別刀刃即可，這樣確保經(jīng)濟性較好。一

43、般情況下，土壤單一塊莖分布寬度是400mm，分布深度多為低下120-200mm。 為確保刀尖的性 能，可以用力來決定刀尖的傾斜角度，刀尖跟泥土的摩擦能戰(zhàn)勝摩擦力。即： (1) 式中： — 且。 (2) 代入得： 一般土壤對鋼的摩擦角是，取30°，因此。 如果鏟片是5個，每個鏟片寬是13mm，長度250mm，鏟刃傾斜角度，鏟面傾角為，鏟間間隙為25mm。 還要考慮鏟都的土壤跟土豆從側(cè)邊掉落，因此需要在挖掘鏟兩邊設計隔離層，本次的鏟斗外形結(jié)構如下圖：

44、 圖4.2 方挖掘鏟結(jié)構圖 圖4.3 鏟板零件圖 挖掘鏟主要參數(shù)見4.2： 表4.4 挖掘鏟主要參數(shù) 三角平面鏟個數(shù) 挖掘鏟間隙 因為挖掘的時候，阻力跟土質(zhì)，挖掘鏟外形，及入土深度，刃傾斜角相關，需要綜合做出分析設計，本次是合計挖掘鏟為11個三角平面鏟，并且鏟跟鏟部分設計27mm間隙，間隙大小可以確保土豆不會從間隙掉落下去，如果間隙太小又會造成挖掘阻力過大。 4.3機器分離部件的設計 分離部分主要是對挖掘出來的土壤，塊莖，土豆等進行區(qū)分篩選出來，單位寬度分離達到100至150kg/s.m，分離的土壤

45、達到70至80％。又去挖掘出來的都是泥土和土豆混合的物質(zhì)。本次設計考慮提升分離效果，主要是設計的為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動衛(wèi)星驅(qū)動分離機構，在輸送鏈的尾部設計擺動的篩盤，通過運動，可以將土豆跟土質(zhì)進行篩選出來。 輸送篩結(jié)構主要是通過杠桿條，被動式抖動輪，側(cè)壁，架子這些，杠桿設計的是直徑10mm圓形杠桿，將這些杠桿都安裝在雙排鋼上。通過此間隙以及抖動可以實現(xiàn)很好的篩選和分離要求。 圖4.5 抖動輪零件圖 圖4.6 撥動盤三維圖 4.4機架與車輪的設計 機架是主要的支撐機構，車輪為行走機構。 4.4.1機架的結(jié)構設計 機架是整體的支撐部件，在此要安裝各個零部件，對于支架需要有較好的剛度和

46、強度，但是同時還要考慮到整體的重量不能過大，要確保質(zhì)量輕巧，同時滿足經(jīng)濟性要求，因此本次設計的支架選取矩形鋼管，這種可以滿足剛度強度要求，同時經(jīng)濟性較好。 圖4.7 吊板零件圖 圖4.8 支架零件圖 圖4.9 支架三維圖 4.4.2車輪的結(jié)構設計 車輪是整個采摘裝置的行走機構，要保證采摘裝置的行走穩(wěn)定性，保證速度滿足要求，同時可以支撐整個支架行走。在考慮工作效率以及土壤的性質(zhì)，本次選取的為鋼材料的車輪，設計為圓形。同時車輪設計為腹板形式的，直徑可適當設計大一點。 4.5 土豆采摘裝置總裝圖 總裝圖是各個部件的總體構成，通過組裝裝配，最終得到本次的土豆采摘裝置的裝配圖如

47、下： 圖4.10 總裝配圖 圖4.11 總裝配三維圖 結(jié)論 本次設計的為土豆采摘裝置，設計運用到的知識點比較多，綜合運用了大學學到的相關機械設計，機械制圖等知識，將所學的知識點運用到本次設計當中，通過畢業(yè)設計可將所學知識點以及課本知識都很好掌握以及總結(jié)，加深和鞏固機械專業(yè)知識。 對于本次設計來說，主要是考察了目前土豆采摘裝置的設備，并且通過查詢書本知識以及參考了很多書本的機械結(jié)構案例，這些都是本次的前期一些基本工作，通過前期工作以后，順利完成本次的開題任務，因此也奠定了設計的基本方向。在設計當中，本次主要是結(jié)合分析土豆的尺寸要求，對本次的土豆采摘裝置進行方案確定，以及動力系統(tǒng)

48、進行確定，通過分析工作要求，確定減速器以及鏈傳動的設計計算，并且對軸進行設計計算，鍵與軸承的設計，以及挖掘部件的設計等。最終通過CAD軟件繪制本次的土豆采摘裝置裝配與零件圖紙，ug軟件繪制三維圖。在設計過程中，有很多問題困擾著我無法繼續(xù)的時候，都在老師的細心指導下得到很好解決。本次設計最后階段還對一些細節(jié)的知識點進行補充和完善，以及圖紙的一些錯誤的地方進行修改，最終達到任務要求標準。 通過設計，可以系統(tǒng)的進行一個結(jié)構的設計與計算，熟悉機械設計的一些資料的查詢以及方案的確定，全身心的投入到設計當中，可以將所學的知識進行很好的鞏固以及掌握，提升自己設計思維能力以及動手能力，同時也熟練掌握軟件制圖

49、的能力，為工作奠定較好的基礎。 參考文獻 [1] 濮良貴,紀名剛.機械設計（第八版）[M].北京:高等教育出版社,2006.60-380 [2] 吳宗澤.機械設計師（上下冊）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.660-1250 [3] 李育錫.機械設計課程設計[M].北京:高等教育出版社,2008.11-208 [4] 鄧星鐘.機電傳動控制[M].武漢:華中科技大學出版社，2001.90-150 [5] 毛謙德,李振清.袖珍機械設計師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社2003.300-1020 [6] 山東建筑工程學院.

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52、鼓起勇氣去面對的，大學四年有太多的不舍，但是沒有不散的宴席，即便太多的不舍，也沒法阻擋時間潮流的推動，四年的時間我們成長了，必須面對，勇敢走向社會崗位。需要把這些年學到的知識，身上的本領，老師教的技能都運用到實際當中，為社會為國家創(chuàng)造價值，更是實現(xiàn)自身的一個價值。畢業(yè)設計對于我來說也是一個很好的知識總結(jié)，也是衡量著四年的知識掌握程度，整個設計下來，我深深的體會到什么叫做知識就是力量，把平時學到的知識運用到實際設計當中，那是一種無法比擬的喜悅，也是一種自豪感，當看到自己的成果被老師被大家認可的時候，那種成就感深深的烙在心中，甜甜的，這些都將伴隨我們的以后慢慢人生。在此我要感謝指導老師對我的耐心幫

53、助，那么忙還能抽空指導我們，對于設計過程中出現(xiàn)的問題，老師教會我怎么去看待問題，找到問題的所在，并且學會了怎么解決問題，這些不僅僅是指導，在我看來更是技能的傳授，吃飯的本領，讓我受益終生，對以后的工作起到恨到的幫助。同時還要感謝同學們這些年的互相關愛，和諧相處，有了你們的陪伴，我學會很多做人的原則，學會了怎么與人溝通，待人接物也都是你們教會我的，我不再是一個才踏入校園的小伙子，即將走出校園，對你們太多的不舍，希望若干年以后，再次相聚，你們都幸福美滿。并且要感謝學校這么多年對我的培養(yǎng)，感謝學校給我們提供良好的學習環(huán)境，創(chuàng)造濃厚的學習氛圍，讓我們能再次愉快的學習，掌握知識以及技能。 總之感謝指導老師對我的悉心教導，感謝學校的培養(yǎng)，感謝同學的陪伴關愛。 26