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畢業(yè)設(shè)計(jì)
開題論證報(bào)告
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名 沈 劍
班 級(jí) BD機(jī)制061
學(xué) 號(hào) 0620110140
指導(dǎo)教師 曹兆熊
完成日期 2010年3月31日
課題名稱：1WX-90型植樹挖穴機(jī)設(shè)計(jì)
一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
1、課題來源：
本課題來源于生產(chǎn)實(shí)際,目前，我國正在大力加強(qiáng)植樹造林建設(shè)，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(gè)問題，需要大量的人力來投入，而現(xiàn)在，國家倡導(dǎo)綠色造林，為了更有效的植樹造林，出現(xiàn)了機(jī)械造林。本課題出自于鹽城拖拉機(jī)廠，本課題是設(shè)計(jì)一臺(tái)植樹挖穴機(jī)，與黃海金馬-50型拖拉機(jī)相匹配，用于植樹造林，代替人力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化造林。
2.課題研究的主要內(nèi)容：
調(diào)研，收集相關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際情況，擬定結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)一臺(tái)植樹挖穴機(jī)，與黃海金馬-50型拖拉機(jī)相匹配，用于植樹造林。
1）．總體設(shè)計(jì)
(1)設(shè)計(jì)總體方案。
(2)繪制挖穴機(jī)總圖；
2）．零部件設(shè)計(jì)
(a) 根據(jù)挖坑機(jī)總圖，設(shè)計(jì)齒輪箱等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；
(b) 繪制傳動(dòng)軸、齒輪、齒輪箱體、鉆頭等零件圖；
(c) 有關(guān)計(jì)算、校核等。
3. 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述：
中國挖穴機(jī)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(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)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(yán)重、對(duì)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(jī)具現(xiàn)狀我國植樹造林機(jī)械赴較晚，主要在南方為種植橡膠實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有為東方紅-75、熱特-25型拖拉機(jī)配套的挖穴機(jī)，而北方地區(qū)為栽植果樹和防護(hù)林，也研制了為中型輪式拖拉機(jī)如上海-50、神牛-25型拖拉機(jī)配套的開溝機(jī)、挖穴機(jī)，這種機(jī)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(duì)大面積的機(jī)械植樹造林，多采用鏵式系歹開溝機(jī)，如1K-40、1K-50和1K-60型開溝機(jī)。我國植樹造林機(jī)械雖有多個(gè)品種，但由于栽種樹苗多在山地、坡地，土質(zhì)條件復(fù)雜，影響了機(jī)械的使用效果，基本上用人工挖坑栽苗，生產(chǎn)的挖穴機(jī)批量較小。近幾年來，由于經(jīng)濟(jì)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(jī)械的投入，取得了良好的效果。
挖穴機(jī)為了適應(yīng)不同土壤、不同作業(yè)條件的要求，國外生產(chǎn)的不同動(dòng)力配套的造林用挖穴機(jī)，有手提式、背負(fù)式、手扶拖拉機(jī)式和拖拉機(jī)式4種。
1）手提式挖穴機(jī)，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(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一般為1.3--3.7kw，多采用油鋸和割灌機(jī)的單缸風(fēng)冷汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力。單人和雙人手提式挖穴機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)，以便減少機(jī)器的質(zhì)量。由于雙人手提式挖穴機(jī)質(zhì)量可以大一些，有的采用多段直齒輪減速機(jī)構(gòu)。有的挖穴機(jī)為了使挖穴機(jī)鉆頭能自動(dòng)地由地中拔出，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中裝有逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。國外所用的挖穴鉆頭多為螺旋片型，挖穴時(shí)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(shí)，挖穴的直徑和深度為25--30厘米，因此多采用1.5--2個(gè)節(jié)距的螺旋片。為了提高螺旋片型挖穴機(jī)的切根性能，有的將螺旋邊緣做成缺口狀。國外所用挖穴機(jī)鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)都不太高，以免將穴中的土壤甩得過遠(yuǎn)，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(jī)構(gòu)的挖穴機(jī)在拔出鉆頭時(shí)，土壤會(huì)向相反方向旋轉(zhuǎn)，不會(huì)從穴中拋出。手扶拖拉機(jī)式挖穴機(jī)的功率為3.7--7.3kw，輪式拖拉機(jī)挖穴機(jī)的功率為36.8--73.6kw。
2）懸掛式挖穴機(jī)主要用于栽植大樹苗時(shí)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(jī)懸掛在25.7--58.8kw拖拉機(jī)上。挖穴機(jī)由縱吊桿、帶安全裝置的萬向傳動(dòng)軸、減速器和不同直徑的挖穴鉆頭組成。減速器由一對(duì)直齒錐齒輪組成，更換不同直徑的挖穴鉆頭時(shí)，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(shí)，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)萬向傳動(dòng)軸帶動(dòng)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(jī)在發(fā)達(dá)國家已普遍推廣。由于液壓技術(shù)的普及推廣，發(fā)達(dá)國家在挖穴機(jī)上已采用液壓傳動(dòng)裝置，主要用在液壓輸出能力較強(qiáng)的拖拉機(jī)或挖掘機(jī)的機(jī)型上，用液壓泵驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)。DANUSER液壓挖穴機(jī)裝有高效、轉(zhuǎn)向密封性能好的液壓馬達(dá)，可調(diào)節(jié)機(jī)械鏈條與齒輪，使扭距增大4倍。采用液壓驅(qū)動(dòng)比用萬向節(jié)套管傳動(dòng)更靈活方便，當(dāng)遇到障礙物時(shí)能起到安全緩沖作用。
二、本課題擬解決的問題
1、挖穴機(jī)與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛聯(lián)接，作業(yè)時(shí)萬向傳動(dòng)軸偏置角度不得大于15°，田間移位或運(yùn)輸前必須先切斷動(dòng)力，將螺旋鉆頭提升至最大高度，此時(shí)鉆頭頂尖離地高度應(yīng)大于300mm。
2、螺旋葉片的轉(zhuǎn)速過高，會(huì)將泥土拋得很遠(yuǎn)，造成填坑缺土。轉(zhuǎn)速過低，則造成工作效率不高。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要充分調(diào)研和實(shí)踐，確定合適的轉(zhuǎn)速。
3. 為保證工作性能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮其穩(wěn)定性，避免受力不均勻而造成抖動(dòng)；
4、結(jié)構(gòu)簡單可靠，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降低制造成本。
5、挖穴機(jī)技術(shù)參數(shù)
①挖穴直徑:70cm
②挖穴深度：70cm
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(shí)；
⑥按5年壽命，每年工作800小時(shí)計(jì)；
6、設(shè)計(jì)何種葉片結(jié)構(gòu)方便旋轉(zhuǎn)挖坑。
7、設(shè)計(jì)何種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，方便操作。
三、解決方案及預(yù)期效果
解決方案：
1、為了使鉆頭更容易的進(jìn)行挖坑，設(shè)計(jì)螺旋葉片結(jié)構(gòu)以便旋轉(zhuǎn)挖坑；
2、設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)件、通用件，如齒輪、螺母、螺栓等，以降低制造成本。
4、設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪傳動(dòng)），避免重心偏后造成操作困難。
預(yù)期效果：
1、產(chǎn)品大量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，大大降低了制造成本。
2、產(chǎn)品使用中的維護(hù)成本降低；設(shè)計(jì)的產(chǎn)品工作更穩(wěn)定、可靠， 拆卸方便、更易于維護(hù)。
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(dá)到植樹造林的機(jī)械化，減輕植樹人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的指標(biāo).
四、課題進(jìn)度安排
3月1日～3月14日．畢業(yè)實(shí)習(xí)階段。
畢業(yè)實(shí)習(xí)，查閱資料，到多個(gè)公司實(shí)踐，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。
3月15日～3月31日．開題階段。
提出總體設(shè)計(jì)方案及草圖，填寫開題報(bào)告。
4月1日～5月14日． 設(shè)計(jì)初稿階段。
完成總體設(shè)計(jì)圖、部件圖、零件圖。
5月15日～5月31日． 中期工作階段。
完善設(shè)計(jì)圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，中期檢查。
6月1日～6月2日．畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯。
6月3日～6月9日．畢業(yè)設(shè)計(jì)整改。
圖紙修改、設(shè)計(jì)說明書修改、定稿，材料復(fù)查。
6月10日～6月11日．畢業(yè)設(shè)計(jì)材料評(píng)閱。
6月12日～6月13日．畢業(yè)答辯。
6月14日～6月15日．材料整理裝袋。
五、指導(dǎo)教師意見
簽名
年 月 日
六、專業(yè)系意見
簽名
年 月 日
七、學(xué)院意見
簽名
年 月 日
5