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本科畢業(yè)設計開題報告
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本科畢業(yè)設計開題報告
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題目
植樹挖坑機之挖掘機構(gòu)設計
一、選題背景
本課題來源于生產(chǎn)實際，目前，我國正在大力加強植樹造林建設，特別是江蘇沿海地區(qū)，政府部門每年都規(guī)劃植樹造林，然而植樹造林存在一個問題，需要大量的人力來投入，而現(xiàn)在，國家倡導綠色造林，為了更有效的植樹造林，出現(xiàn)了機械造林。本課題出自于鹽城拖拉機廠，本課題是設計一臺植樹挖穴機，與黃海金馬-50型拖拉機相匹配，用于植樹造林，代替人力勞動，實現(xiàn)機械化造林。
二、課題設計
2.1課題的內(nèi)容
調(diào)研，收集相關(guān)資料，結(jié)合實際情況，擬定結(jié)構(gòu)方案，設計一臺植樹挖穴機，與黃海金馬-50型拖拉機相匹配，用于植樹造林。
1）．總體設計
(1)設計總體方案。
(2)繪制挖坑機總圖；
2）．零部件設計
(a) 根據(jù)挖坑機總圖，設計齒輪箱等傳動機構(gòu)；
(b) 繪制傳動軸、齒輪、齒輪箱體、鉆頭等零件圖；
(c) 有關(guān)計算、校核等。
2.2課題的目的
1、挖穴機與拖拉機采用三點懸掛聯(lián)接，作業(yè)時萬向傳動軸偏置角度不得大于15°，田間移位或運輸前必須先切斷動力，將螺旋鉆頭提升至最大高度，此時鉆頭頂尖離地高度應大于300mm。
2、螺旋葉片的轉(zhuǎn)速過高，會將泥土拋得很遠，造成填坑缺土。轉(zhuǎn)速過低，則造成工作效率不高。因此在設計時，要充分調(diào)研和實踐，確定合適的轉(zhuǎn)速。
3. 為保證工作性能，設計時應充分考慮其穩(wěn)定性，避免受力不均勻而造成抖動；
4、結(jié)構(gòu)簡單可靠，盡量使用標準件、通用件，以降低制造成本。
5、挖穴機技術(shù)參數(shù)
①挖穴直徑:50cm
②挖穴深度：80cm
③鉆頭轉(zhuǎn)速：150～250r/min
④鉆頭形式：采用雙螺旋葉片結(jié)構(gòu)；
⑤工作效率：60～90坑塘/小時；
⑥按5年壽命，每年工作800小時計；
6、設計何種葉片結(jié)構(gòu)方便旋轉(zhuǎn)挖坑。
7、設計何種傳動機構(gòu)，方便操作。
三、課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
中國挖穴機產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。
我國植樹造林機具現(xiàn)狀我國植樹造林機械赴較晚，主要在南方為種植橡膠實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有為東方紅-75、熱特-25型拖拉機配套的挖穴機，而北方地區(qū)為栽植果樹和防護林，也研制了為中型輪式拖拉機如上海-50、神牛-25型拖拉機配套的開溝機、挖穴機，這種機具既可以挖植樹穴坑，也可以挖梯形溝槽用于果樹施溝肥。對大面積的機械植樹造林，多采用鏵式系歹開溝機，如1K-40、1K-50和1K-60型開溝機。我國植樹造林機械雖有多個品種，但由于栽種樹苗多在山地、坡地，土質(zhì)條件復雜，影響了機械的使用效果，基本上用人工挖坑栽苗，生產(chǎn)的挖穴機批量較小。近幾年來，由于經(jīng)濟林的興起以及國家為防治水土流失，退耕還林、種草種樹已引起各有關(guān)部門的普遍重視，并加大了植樹造林機械的投入，取得了良好的效果。
挖穴機為了適應不同土壤、不同作業(yè)條件的要求，國外生產(chǎn)的不同動力配套的造林用挖穴機，有手提式、背負式、手扶拖拉機式和拖拉機式4種。
1）手提式挖穴機，分為單人式與雙人式。日本多用單人手提式，歐洲各國則多采用雙人手提式。手提式挖穴機發(fā)動機的功率一般為1.3--3.7kw，多采用油鋸和割灌機的單缸風冷汽油發(fā)動機為動力。單人和雙人手提式挖穴機發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)經(jīng)離心式離合器和減速箱，將轉(zhuǎn)數(shù)降低到100--200r/min，再傳到挖穴鉆頭。由于減速比很大，多采用蝸輪蝸桿或擺線針輪行星傳動機構(gòu)，以便減少機器的質(zhì)量。由于雙人手提式挖穴機質(zhì)量可以大一些，有的采用多段直齒輪減速機構(gòu)。有的挖穴機為了使挖穴機鉆頭能自動地由地中拔出，在傳動機構(gòu)中裝有逆轉(zhuǎn)機構(gòu)。國外所用的挖穴鉆頭多為螺旋片型，挖穴時自穴中向上排土的性能好，螺旋片型有單螺旋和雙螺旋兩種。山地造林時，挖穴的直徑和深度為25--30厘米，因此多采用1.5--2個節(jié)距的螺旋片。為了提高螺旋片型挖穴機的切根性能，有的將螺旋邊緣做成缺口狀。國外所用挖穴機鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)都不太高，以免將穴中的土壤甩得過遠，一般周邊速度為3米/秒左右，鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)為200--300r/min。裝有逆轉(zhuǎn)機構(gòu)的挖穴機在拔出鉆頭時，土壤會向相反方向旋轉(zhuǎn)，不會從穴中拋出。手扶拖拉機式挖穴機的功率為3.7--7.3kw，輪式拖拉機挖穴機的功率為36.8--73.6kw。
2）懸掛式挖穴機主要用于栽植大樹苗時的挖穴作業(yè)，挖穴直徑為50--80厘米，挖穴深度為60厘米，挖穴機懸掛在25.7--58.8kw拖拉機上。挖穴機由縱吊桿、帶安全裝置的萬向傳動軸、減速器和不同直徑的挖穴鉆頭組成。減速器由一對直齒錐齒輪組成，更換不同直徑的挖穴鉆頭時，要更換不同的錐齒輪，可換挖穴鉆頭有3種，直徑分別為80、60、30厘米。鉆頭由空心鉆桿、葉片和切土刀片組成，鉆桿下端有定心尖。工作時，由拖拉機動力輸出軸經(jīng)萬向傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)工作部件完成挖穴作業(yè)，利用液壓裝置控制鉆頭升降。
3）液壓式挖穴機在發(fā)達國家已普遍推廣。由于液壓技術(shù)的普及推廣，發(fā)達國家在挖穴機上已采用液壓傳動裝置，主要用在液壓輸出能力較強的拖拉機或挖掘機的機型上，用液壓泵驅(qū)動齒輪機構(gòu)傳動系統(tǒng)。DANUSER液壓挖穴機裝有高效、轉(zhuǎn)向密封性能好的液壓馬達，可調(diào)節(jié)機械鏈條與齒輪，使扭距增大4倍。采用液壓驅(qū)動比用萬向節(jié)套管傳動更靈活方便，當遇到障礙物時能起到安全緩沖作用。
四、課題設計方案
4.1設計方案選型與分析
在開始該機設計前，參考對比了一系列已有的植樹挖穴機，例如懸掛式挖穴機，手提式挖穴機，液壓式挖穴機等，總結(jié)發(fā)現(xiàn)他們都要用到由一對齒輪傳動組成的減速箱。
4.2方案的確定
采用的是懸掛式挖穴機的方式，一種與小四輪拖拉機配套的懸掛式挖坑機，由懸掛架、帶安全裝置的萬向傳動軸、減速箱、雙螺旋葉片型鉆頭等構(gòu)成；懸掛架兩端分別與拖拉機和減速箱鉸合連接，雙螺旋型鉆頭固定在減速箱的輸出軸上；工作時，拖拉機的提升臂拖帶懸掛架進行升降，由拖拉機動力輸出軸經(jīng)萬向傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)工作部件完成挖穴作業(yè)；
4.3方案的特點及創(chuàng)新
本課題具有結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)質(zhì)量好、效率高、移動及通過性能靈活的特點，廣泛應用于植樹造林、施肥集水、埋設樁柱等作業(yè)。
五、預期結(jié)果
1、產(chǎn)品大量使用標準件、通用件，大大降低了制造成本。
2、產(chǎn)品使用中的維護成本降低；設計的產(chǎn)品工作更穩(wěn)定、可靠， 拆卸方便、更易于維護。
3、產(chǎn)品外形美觀，環(huán)保，結(jié)構(gòu)合理，符合工作現(xiàn)場的需要，更易于操作和使用；
4、產(chǎn)品的使用效果達到植樹造林的機械化，減輕植樹人員的勞動強度的指標。
六、設計主要步驟
1、為了使鉆頭更容易的進行挖坑，設計螺旋葉片結(jié)構(gòu)以便旋轉(zhuǎn)挖坑；
2、設計最佳入土角（75`左右）、最佳轉(zhuǎn)速（150～250r/min），使之能耗最低，工作效率最高。
3、盡量使用標準件、通用件，如齒輪、螺母、螺栓等，以降低制造成本。
4、設計合理的傳動機構(gòu)（齒輪傳動），避免重心偏后造成操作困難。
七、進度計劃
序號
任務名稱
開始時間
結(jié)束時間
1
選題
第一周
第一周
2
查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設計方案
第二周
第三周
3
開題
第四周
第五周
4
進行畢業(yè)設計
第六周
第十二周
5
中期檢查
第十三周
第十四周
6
上交畢業(yè)設計正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設計及設計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt
第十五周
第十五周
7
畢業(yè)答辯
第十六周
第十六周
八、參考文獻
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[13] 徐錦康,等.機械設計[J].高等教育出版社,2006.12.
指導教師意見：
指導教師簽名： 年 月 日
教研室審核意見：
教研室主任簽名： 年 月 日
備注：本開題報告須裝入學生的畢業(yè)設計（論文）檔案袋存檔。