134 大白菜收獲機3

134 大白菜收獲機3,大白菜,收獲,收成 大白菜收獲機機械部分的設計輸送機構(gòu)的設計,答 辯 人：郭雪連學 號：20050406指導老師：肖麗萍,設計的實用性該設計針對我國大白菜的種植以小農(nóng)戶居多，分布廣而分散的特點，而設計的實用化、小型化和簡單化的大白菜收獲機。設計過程中無論是提升機構(gòu)的設計、輸送機構(gòu)的設計，還是鎖緊機構(gòu)的設計都是在實現(xiàn)功能的基礎上以結(jié)構(gòu)簡單為主要設計原則。,大白菜收獲機的整體設計,收獲機的工作過程為：扶莖器將大白菜扶正，切削刀將白菜切斷。然后提升機構(gòu)將白菜運輸?shù)捷斔蜋C構(gòu)上，輸送機構(gòu)再將大白菜運輸?shù)窖b箱裝置，最后把裝滿大白菜的箱子擺放在拖拉機后帶的車廂內(nèi)。 扶莖器主要將大白菜收攏扶正，由一些漸變傾斜桿組成；提升機構(gòu)工作時與地面程30傾角，平行的兩條平帶夾緊并將大白菜從地面提升到輸送帶上，提升機構(gòu)位置的固定依靠鎖緊機構(gòu)；輸送帶布置為水平，方便裝箱機構(gòu)裝大白菜。,輸送機構(gòu)設計,該帶式輸送機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征和工作原理是： 輸送帶既是承載貨物的構(gòu)件，又是傳遞牽引力的牽引構(gòu)件，依靠輸送帶與滾筒之間的摩擦力平穩(wěn)地進行驅(qū)動。繞在拖拉機上的V帶為輸送機構(gòu)提供動力源，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)后，輸送帶與滾筒在摩擦力的作用下水平運動。從而將白菜由驅(qū)動滾筒處運輸?shù)綇埦o滾筒處，白菜在輸送帶與張緊滾筒的切點處脫離輸送帶落到籮筐中。為防止輸送帶松馳，特在張緊滾筒處設置了張緊裝置，主要由螺桿和滑架組成。,張緊裝置的設計,該設計采用的螺旋式張緊裝置的工作過程簡述為：利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿，使得支撐板及裝在其上的張緊滾筒可沿機架縱向移動，以調(diào)節(jié)輸送帶的張力。,其他零部件的設計及選擇,1.根據(jù)白菜的高度選擇帶寬500mm,白菜給與輸 送帶的負荷選擇輸送帶的材料為橡膠;2.根據(jù)輸送帶的襯層數(shù)取滾筒的直徑為350mm,收獲機的使用環(huán)境決定滾筒外層粘一層橡膠，驅(qū)動滾筒還需加工輪槽;3.由滾筒的直徑和轉(zhuǎn)速確定軸徑，再根據(jù)軸上的零件設計其徑向尺寸；4.該設計中還包括滑架的設計、 機架的設計、支撐板的設計、 螺桿的設計、 軸承的選擇；,謝謝老師的指導！,學校代碼：10410序 號：20050406本 科 畢 業(yè) 論 文題目： 大白菜收獲機機械部分的設計 輸送機構(gòu)的設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 郭 雪 連 學 號： 20050406 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 機制 051 指導教師： 肖麗萍 二 OO 九年 五 月大白菜收獲機的設計摘 要隨著新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的發(fā)展與應用，農(nóng)業(yè)機器人將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍。該文在分析大白菜收獲機工作特點的基礎上，從大白菜的采摘、轉(zhuǎn)運、打包等方面進行分析。其中主要對輸送部分做了詳細的說明。該大白菜收獲機適用于家用收割大白菜，結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。該大白菜收獲機的輸送部分采用帶式輸送，而張緊裝置作為帶式輸送機構(gòu)中不可缺少的重要組成部分，對帶式輸送機的穩(wěn)定運行有著至關(guān)重要的作用。本文首先介紹了張緊裝置的作用、類型，且設計了張緊裝置的總體方案，對其主要零部件的設計和選型進行了說明。所設計的張緊裝置使用螺桿作為張緊執(zhí)行元件，具有張緊力可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單、適應性強、控制方便、安全性能好等特點。關(guān)鍵詞：大白菜、收獲機、帶式輸送、張緊裝置、螺桿大白菜收獲機的設計iDesigning Of Transporting Mechanism For Cabbage Harvest MachineryFarm machinery robot is to become the capital ship of the agriculture.This paper introduced gathering ,transporting and packing cabbage,on the basis of the working peculiarity of the cabbage harvest machinery,and it mainly introduced its transporting mechanism. The cabbage harvest machinery is suitable to gather in the cabbage for family expenses. The cabbage harvest machinery use belt conveyors as its transporting mechanism,while Tensioning device, as an important and indispensable component of the belt conveyor, has a vital role to the stable operation of the belt conveyor . This paper introduces the role of the tensioning device,type,installation layout principles, and its development profile.And then raised the tension of the belt conveyor to the tension and take-up device requirements, on the basis the analysis of the principle of the transmission belt conveyor. In this paper, the main device design programme of the automatically tensioning device have been introduced, and descripte its main components for the design and selection of the note.The tensioning device use the screwstaff as the take-up of the implementation component.,with adjustable tension, simple, strong adaptability and control convenience, performance and safety and so on.Keywords：Cabbage ；harvest machinery； Belt conveyors； tensioning；Screwstaff大白菜收獲機的設計ii目 錄緒論 .11 大白菜收獲機的概述 .21.1 大白菜收獲機的總體結(jié)構(gòu)設計 .21.2 收獲機提升運輸裝置設計 .31.2.1 帶式提升運輸裝置的設計.31.2.2 傳動方案的設計.31.2.3 方案的優(yōu)缺點.41.3 收獲機輸送部分結(jié)構(gòu)設計 .41.4 鎖緊機構(gòu)設計 .52 輸送機構(gòu)的設計 .72.1 輸送機構(gòu)的組成 .72.2 輸送機構(gòu)速度的確定 .82.3 主要零部件的設計 .82.3.1 張緊裝置的設計.8 2.3.2 輸送帶的選擇 .112.3.3 滾筒的設計 .122.3.4 支撐軸的設計 .132.3.5 其他零件的設計 .163 結(jié)論 .193.1 主要結(jié)論 .193.2 問題與展望 .19參考文獻 .20致謝 .21大白菜收獲機緒 論在結(jié)球葉菜（包括大白菜、結(jié)球甘藍和結(jié)球萵筍等）的收獲過程中，收獲作業(yè)占整個作業(yè)量的40%。收獲作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響到蔬菜的儲存、加工和銷售，從而影響市場價格和經(jīng)濟效益。由于收獲作業(yè)的復雜性，收獲作業(yè)的機械化程度還很低。葉菜收獲屬于一類勞動密集型工作，在很多國家，由于勞動力的高齡化，人力資源越來越缺乏，勞動力不僅成本高，而且還不容易得到，而人工收獲的成本在白菜的整個生產(chǎn)成本中所占的比例高達33%50%。因此實現(xiàn)結(jié)球葉菜收獲的機械化變得越來越迫切。結(jié)球葉菜收獲機機械化技術(shù)已有70余年的研究歷史，最早是在1931年研制成了甘藍收獲機。后來日本研制出了自走式大白菜收獲機和懸掛式大白菜收獲機，我國關(guān)于結(jié)球葉菜收獲機的研究較少。我國大白菜的種植以小農(nóng)戶居多，分布廣而分散。因此設計大白菜收獲機時，須考慮以下幾個問題：1）農(nóng)民一般不具備太多的專業(yè)知識，因此收獲機必須結(jié)構(gòu)簡單、操作性好、可靠性高、并且價格合理。2）由于大白菜葉球很脆嫩，在裝運過程中，很難避免外力的碰撞、擠壓而出現(xiàn)傷口。出現(xiàn)機械損傷不但影響商品價值，而且易腐爛變質(zhì)。因此合理地設計收獲機的作業(yè)過程至關(guān)重要。本設計通過對帶式輸送機構(gòu)張緊力的計算，分析了帶式輸送機對張緊裝置的要求，比較了各種張緊裝置對帶式輸送機的影響，深入研究了張緊裝置的組成部分和其工作原理、工作環(huán)境、工況要求，并針對收獲機的輸送機構(gòu)，設計了一種螺旋張緊裝置，即通過螺桿移動張緊滾筒實現(xiàn)張緊目的，實現(xiàn)了張緊力的調(diào)節(jié)。同時對輸送機構(gòu)其他零部件的選擇也做了詳細的說明。大白菜收獲機的設計- 1 -1 大白菜收獲機的總體結(jié)構(gòu)設計1.1 大白菜收獲機總體結(jié)構(gòu)設計收獲機的工作過程為：扶莖器將大白菜扶正，切削刀將白菜切斷。然后提升機構(gòu)將白菜運輸?shù)捷斔蜋C構(gòu)上，輸送機構(gòu)再將大白菜運輸?shù)窖b箱裝置，最后把裝滿大白菜的箱子擺放在拖拉機后帶的車廂內(nèi)。如圖 1-1 所示。扶莖器主要將大白菜收攏扶正，由一些漸變傾斜桿組成；提升機構(gòu)工作時與地面程 傾角，平行的兩條平帶夾緊并將大白菜從地面提升到輸送帶上，提升機構(gòu)位置的30固定依靠鎖緊機構(gòu)；輸送帶布置為水平，方便裝箱機構(gòu)裝大白菜。圖 1-1 大白菜收獲機結(jié)構(gòu)示意圖大白菜收獲機的設計- 2 -1.2 收獲機提升運輸裝置設計1.2.1 帶式提升運輸裝置的設計（簡圖如 1-2）圖 1-2原始數(shù)據(jù)：提升帶速：1.5m/s提升帶的長度：4500mm提升裝置與水平面的傾角：30平帶帶輪直徑：280mm工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，使用期限為 10 年，小批量生產(chǎn)，單班制工作（8 小時/天） 。運輸速度允許誤差為 。%51.2.2 傳動方案的設計（如圖 1-3）1） 外傳動為 V 帶傳動2） 提升運輸為平帶傳動 大白菜收獲機的設計- 3 -圖 1-31.2.3 該方案的優(yōu)缺點該提升運輸機有輕微振動，由于 V 帶有緩沖吸振能力，采用 V 帶傳動能減小振動帶來的影響，并且該工作機屬于小功率、載荷變化不大，可以采用 V 帶這種簡單的結(jié)構(gòu)，并且價格便宜，標準化程度高，大幅降低了成本。提升部分采用平帶傳動，這是運輸裝置中應用最廣泛的一種。V 帶由拖拉機上柴油機引出的轉(zhuǎn)速帶動?？傮w來講，該傳動方案滿足提升運輸裝置的性能要求，適應工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊以及成本低。1.3 收獲機輸送部分結(jié)構(gòu)設計本設計選用簡單帶式輸送機為計算實例。該帶式輸送機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征和工作原理是：輸送帶既是承載貨物的構(gòu)件，又是傳遞牽引力的牽引構(gòu)件，依靠輸送帶與滾筒之間的摩擦力平穩(wěn)地進行驅(qū)動。 如圖 1-4 所示為收獲機帶式輸送機構(gòu)簡圖，輸送帶繞過驅(qū)動滾筒和張緊滾筒。工作時，由拖拉機機通過帶輪裝置使驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，依靠驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運動，貨物隨輸送帶運送到卸載點。 為了減輕對輸送帶的磨損、提高生產(chǎn)率和便于布置裝、卸載裝置，輸送帶的布置形式為水平輸送。大白菜收獲機的設計- 4 -驅(qū) 動 部 分 輸 送 帶 張 緊 滾 筒張 緊 裝 置圖 1-4 輸送機構(gòu)示意圖1.4 鎖緊機構(gòu)設計由于大白菜收獲機的提升運輸機構(gòu)是可以轉(zhuǎn)動的，它的兩個位置示意圖如圖 1-5。其中工作位置 1實現(xiàn)大白菜的收獲的過程；工作位置 2大白菜收獲機在公路上行駛的時候，防止提升機構(gòu)和切削機構(gòu)與地面碰撞而發(fā)生不良影響。圖 1-5 鎖緊機構(gòu)工作圖大白菜收獲機的設計- 5 -結(jié)合示意圖分析可知：鎖緊機構(gòu)必須可以左右來回運動，且需將位置 1 和位置 2固定，這就要求鎖緊機構(gòu)和提升機構(gòu)能很好的貼合和較大的接觸面。而本機械為小型機械，要求它的結(jié)構(gòu)簡單，而斜楔鎖緊裝置符合這些要求。它的結(jié)構(gòu)如圖 1-6 所示：斜塊在軌道中做推拉運動，就可以實現(xiàn)提升機構(gòu)所需的位置要求，將鎖緊機構(gòu)和提升機構(gòu)的接觸部位做成斜面能很好的補充因裝配、制造而造成的誤差，從而能夠很好的貼合，增加了工作的穩(wěn)定性。為防止因農(nóng)業(yè)機械在工作的過程中的振動而使的自鎖機構(gòu)松動，以保證大白菜收獲機在工作中的安全性。這里在防松機構(gòu)中利用彈簧的推力將小柱體貼緊斜體，使之不會退出來，達到防松的目的。圖 1-6 楔塊簡圖大白菜收獲機的設計- 6 -2 輸送機構(gòu)的設計2.1 輸送機構(gòu)的組成帶式輸送機又稱膠帶輸送機，現(xiàn)場俗稱“皮帶” ，是常見的連續(xù)運輸設備，使用尤為廣泛。帶式輸送機的主要部件包括輸送帶、驅(qū)動裝置、托輥、滾筒、機架、張緊裝置、等等。設計帶式輸送機時，首先應確定原始的計算數(shù)據(jù)，如輸送機的計算生產(chǎn)率，輸送機的輸送線路圖，輸送機的工作制，被運輸物料的物理機械性能以及輸送機的安裝特征和工作條件，給料和卸料方式等等；而在設計選型計算中需要合理選擇相關(guān)參數(shù)，如帶寬、帶速、驅(qū)動滾筒圍包角，部件的運行阻力系數(shù)等，使其接近實際運行狀態(tài)值，以提高帶式輸送機的綜合技術(shù)及經(jīng)濟效益。 機 架帶 輸 送 帶支 撐 板驅(qū) 動 滾 筒 支 撐 板螺 桿 滑 架 張 緊 滾 筒圖 2-1 輸送機構(gòu)簡圖由以上對大白菜收獲機的分析，對于這種力求小型化和簡單化的收獲機，設計其輸送組成如圖 2-1 所示。根據(jù)圖 2-1 該輸送機的工作原理可簡述為：繞在拖拉機上 V 帶為輸送機構(gòu)提供動力源，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)后，輸送帶與滾筒在摩擦力的作用下水平運動。從而將白菜由驅(qū)動滾筒處運輸?shù)綇埦o滾筒處，白菜在輸送帶與張緊滾筒的切點處脫離輸送帶落到籮大白菜收獲機的設計- 7 -筐中。為防止輸送帶松馳，特在張緊滾筒處設置了張緊裝置，主要由螺桿和滑架組成，其原理在以下的章節(jié)中有詳細的介紹。2.2 輸送機構(gòu)速度的確定令白菜脫離輸送帶處離籮筐的垂直距離為 h，水平距離為 s，輸送帶的速度為 ,白v菜下落的時間為 ，下落的速度為 V 則有：th= 21gts=vghs2gsttSV22h 可以通過調(diào)節(jié)輸送機構(gòu)的高度及籮筐的高度進行調(diào)節(jié)，范圍在 1000mm 以內(nèi)。白菜下落的速度 V 越小越好（即 s 要盡量小）以防速度太大造成大白菜與籮筐的沖擊,損壞大白菜。通過查手冊得知輸送帶的速度應在 2.0m/s 以下,而 V 帶的速度不應太小，否則會增加張緊力。再由大白菜的直徑為 250mm，輸送距離為 1200mm，切割大白菜的速度為 3（顆/秒） ，綜合各個因素選擇帶速 1.5m/s.2.3 主要零部件的設計2.3.1 張緊裝置的設計1.張緊裝置的概述由于帶式輸送機是靠輸送帶與驅(qū)動滾筒的摩擦來傳遞牽引力的，因此，在各個參數(shù)都確定的情況下，就可根據(jù)輸送帶運行中對張力的要求來設計張緊裝置，包括張緊裝置的形式、安裝位置、張力調(diào)節(jié)范圍及特點等等。張緊裝置作為帶式輸送機必不可少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機的性能。在帶式輸送機系統(tǒng)中，張緊裝置的主要作用有以下幾點：（1）保證輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點有適當?shù)膹埩σ苑乐馆斔蛶Т蚧?）保證輸送帶周長上各點具有必要的張力以滿足懸垂度要求（3）啟動等非穩(wěn)定工況下張力的調(diào)節(jié)大白菜收獲機的設計- 8 -（4）補償輸送帶的彈性伸長和塑性變形（5）為輸送帶重新接頭提供必要的行程張緊裝置按結(jié)構(gòu)型式可分固定式、重錘式和自動式三種，無論選擇何種張緊裝置，都應考慮以下幾點：（1）張緊裝置盡量安裝在靠近傳動滾筒的空載分支上，以利于起動時不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，對運輸距離較短的輸送機可布置在機尾部，并將機尾部的改向滾筒作為張緊滾筒；（2）張緊裝置應盡可能布置在輸送帶張力最小處，這樣可減小張緊力；（3）應盡可能使輸送帶張緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線平行，且施加的張緊力要通過滾筒中心。選擇適用的張緊裝置并確定合理的安裝位置，是保證輸送機起動和正常運轉(zhuǎn)時輸送帶在驅(qū)動滾筒上不打滑的必要條件。張緊裝置的安裝位置雖然可以任意選擇，但所選位置不同對輸送機系統(tǒng)的影響變化很大。一般情況下，張緊裝置安裝位置的選擇必須考慮以下幾點：（1）張緊裝置要盡可能布置在輸送帶張力最小處；（2）長度在30m以上的水平或坡度在5%以下的傾斜帶式輸送機，張緊裝置應設在緊靠驅(qū)動滾筒的空載側(cè)。如果安裝位置離驅(qū)動滾筒較遠，可在驅(qū)動滾筒空載側(cè)增設重錘，以抵消加速度和減速度的影響；（3）距離較短的輸送機和坡度在5%以上的上傾輸送機，張緊裝置多半布置在輸送機尾部，并用尾部滾筒作為張緊滾筒；（4）不論哪一種張緊裝置都必須布置成張緊滾筒繞入和繞出的輸送帶分支與張緊滾筒位移線平行，而且施加的張緊力要通過滾筒中心。 2.張緊方案的確定在實際應用中，首先要根據(jù)帶式輸送機的工作狀況合理計算牽引力，然后根據(jù)具體情況來選擇張緊裝置及其安裝位置。一般來說，對于短距離的帶式輸送機，可采用結(jié)構(gòu)簡單，周期調(diào)整張力的固定式張緊裝置。根據(jù)輸送機系統(tǒng)對張力的要求和輸送機的型式選擇了張緊裝置后，還要考慮張緊裝置的安裝位置和安裝空間。由于本設計中的輸送機構(gòu)的輸送距離為1200mm、輸送帶上白菜的數(shù)量只有4棵。屬于短距離，小運量的帶式輸送機，張力要求小，所以選擇機頭驅(qū)動下運輸送帶，采用大白菜收獲機的設計- 9 -螺旋式張緊，張緊裝置設在機尾。螺旋張緊如圖2-1所示，螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒的軸承安裝在活動架上，活動架可在導軌上滑動，當旋轉(zhuǎn)螺桿時使活動架上的螺母跟活動架一起前進和后退，達到張緊和放松的目的。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，但張緊行程太小，只適用于短距離的輸送機，一般機長小于80m時才選用。圖2-2 螺旋張緊螺旋張緊的缺點是：輸送帶經(jīng)過一段時間使用后，由于塑性變形而伸長，如不及時調(diào)整，輸送帶張緊力會減小，輸送帶會變松而引起輸送帶打滑。另外，由于負載經(jīng)常發(fā)生變化，輸送帶受負載沖擊，致使張緊滾筒的固定螺栓松動，螺桿后退，由此造成輸送帶松馳而導致輸送帶打滑。還有螺桿生銹后，導致輸送帶伸長后不能用擰緊螺桿的方法來張緊。3. 張緊裝置的工作過程該螺旋式張緊裝置的工作過程簡述為：利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿，使得支撐板及裝在其上的張緊滾筒可沿機架縱向移動，以調(diào)節(jié)輸送帶的張力。如圖2-2所示大白菜收獲機的設計- 10 -撐 撐 圖2-3針對螺旋張緊的缺點，主要采取了以下措施：（1）在滾筒表面粘貼了橡膠層，加大摩擦系數(shù)，防止打滑；（2）螺桿與支撐板采用小間隙配合，螺桿不容易后退；（3）設計的滑架也可在機架上移動，螺桿生銹時，可通過移動滑架來調(diào)整張緊力。2.3.2 輸送帶的選擇輸送帶用來傳遞牽引力和承放被運貨物，因此要求它強度高、抗磨耐用、伸長率小和便于安裝修理。帶式輸送機使用的輸送帶有橡膠帶、塑料帶、鋼帶、金屬網(wǎng)帶等，最常用的是橡膠帶。輸送帶的張力由帯芯膠布襯墊層承受，帶的強度決定于帶的寬度和帯芯襯墊層數(shù)。同時，為使輸送帶有足夠的橫向剛度，防止它在支撐托輥之間向兩側(cè)過分塌下。應根據(jù)帶寬選用一定的襯墊層數(shù)，見表3-1，并按下式作輸送帶的強度驗算：帶nBZSmaxa式中 ： 分別為輸送帶實際傳遞的和允許傳遞的最大張力（N);naxS,m輸送帶寬度， cm；B大白菜收獲機的設計- 11 -Z襯墊層數(shù)；普通分層帆布帶的抗拉強度，N/層cm；帶n安全系數(shù)，硫化接頭為8-10，機械接頭為10-12，襯墊層數(shù)多時取 上限。 表3-1 橡膠帶薦用襯層數(shù)由于該收獲機運輸大白菜時，白菜是橫放的，白菜的長度大約為350mm，因此選用輸送帶的寬度為500mm，襯層數(shù)Z為3并采用機械接頭。由以上的計算可得輸送過程中輸送帶上有4顆白菜，每顆白菜重2.5Kg，即輸送帶上只承受不到200N的力。普通橡膠帶具有成槽性好，伸長率較小，對驅(qū)動滾筒的摩擦系數(shù)較大的優(yōu)點，強度和允許帶速適用于一般通用帶式輸送機，故選用常用的橡膠帶就能滿足要求。通過查相關(guān)資料選擇棉帆布芯輸送帶，型號為CC-56。此外輸送帶的輸送距離只有1200mm，支撐托輥間距一般為1300mm，所以該裝置也就沒必要安裝托輥。由以上參數(shù)及公式計算出 ，并與 （第三節(jié)已算出）進行比較：naxSmax即輸送帶強度足夠。 NnBZS 8.9570561230max 帶2.3.3 滾筒的設計驅(qū)動滾筒是帶式輸送機傳遞的主要部件，借助滾筒表面與輸送帶間的摩擦使輸送帶運行。驅(qū)動滾筒可分為光面與膠面兩種，膠面滾筒摩擦系數(shù)較大。在功率不大、環(huán)境濕度小的情況下采用光面滾筒；當環(huán)境潮濕、功率又大、容易打滑時應采用膠面滾筒。該輸送裝置的功率較小，但田地比較潮濕，故此處采用膠面滾筒。輸送帶繞過滾筒時，因發(fā)生彎曲引起疲勞損壞。因此驅(qū)動滾筒直徑不能太小，一般要求滾筒直徑（mm）應大于輸送帶襯層數(shù)的100-125倍。另外，滾筒直徑應按標準選用（如350、400、500、630、800、1000等） 。該收獲機適用于家用，且滾筒轉(zhuǎn)速不高，因此選取滾筒直徑350mm。為了減少滾筒的重量，將滾筒設計成管壁為5mm，滾筒兩端面參照輪輻式帶輪的結(jié)構(gòu)設計原則。輸送帶的寬度為500mm，據(jù)此將滾筒的徑向尺寸設帶寬（ mm) 500 650 800 1000 1200襯層Z（層） 3-4 4-5 4-6 5-8 6-12大白菜收獲機的設計- 12 -為600mm。滾筒是通過滾筒上的V帶帶動的，故在滾筒上需加工輪槽且選擇B型帶。計算功率 ： 取工況系數(shù) =1.2，則cPAK)(2.1.KWPKAC計算V帶輪的包角： 滾筒直徑 =350mm,帶輪直徑 =200mm,中心距a=500mm2DD 8.1623.5703181 a計算V帶根數(shù)需根據(jù)以下公式： LcKPZ0式中： 計算功率， kw,此處為1kw；cP單根V帶在特定條件下所能傳遞的功率kw ，查表得1.85kw0考慮 時單根V帶所能傳遞功率的增量，0.06kw1i包角系數(shù)，考慮 時對傳動能力的影響，查表得0.95K08長度系數(shù)，考慮帶長不等于特定帶長時對壽命的影響，查表得0.89L743.089.506.8512Z因此采用1根V帶。2.3.4 支撐軸的設計 1.根據(jù)前面算出的帶速 即可根據(jù)如下的公式算出滾筒的轉(zhuǎn)速：smv/5.1（轉(zhuǎn)/分）983.046dvtn取滾筒的轉(zhuǎn)速為90（轉(zhuǎn)/分）2.軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，力學性能為：抗拉強度 ,彎曲疲MPab640勞極限 ，許用扭轉(zhuǎn)MPaMPa,15,275 11 許 用 彎 曲 應 力剪 切 疲 勞 極 限應力 。0718403CT3.經(jīng)分析支承軸并不轉(zhuǎn)動，主要受彎矩。根據(jù)經(jīng)驗取軸的直徑為30mm. 4.根據(jù)軸向定位的要求確定各軸直徑和長度，軸上零件從兩端裝入；左端裝入大白菜收獲機的設計- 13 -支撐板，通過緊定螺釘定位；右端裝入滾筒，軸承和止動環(huán)，可設計支撐軸結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3-1所示：圖2-4 5.按彎扭合成強度校核驅(qū)動滾筒上軸的強度1）對軸進行受力分析：支撐軸并不轉(zhuǎn)動，故只受彎矩的作用。在軸承處受滾筒的重力和軸承施與的力，在緊定螺釘處受到與軸承處相平衡的力和力偶。2）做軸的計算垂直面內(nèi)受到滾筒的重力 ： =7.8g/ g=9.8 3cm2/sG=mg= g=385.565N 水V平面內(nèi)受到皮帶和輸送帶的張緊力 :輸送帶兩邊拉力之差稱為帶傳動的有效拉力，也就是帶所傳遞的圓周力 ，即 。,F21,F圓周力 (N)、帶速V（m/s)和傳遞功率P(kw)之間的關(guān)系為：, 10,VFP由歐拉公式可知： e21/摩擦系數(shù)，查表可知橡膠與橡膠間的摩擦系數(shù)為0.3大白菜收獲機的設計- 14 -包角，兩滾筒的直徑相等且放在同一水平面上，故包角為180 經(jīng)計算得： F=958.8NV帶的張緊力為： NqvKZvPFc 25.0.170)95.2(10)5.2(0 22 支承軸上所受的壓力為： FQ 39.48sinsin0V帶對支承軸的力與輸送帶對支撐軸的力方向相反，故支承軸所受的合力為35.59N做出垂直面和水平面內(nèi)的彎矩垂直方向： =18.795NM1M水平面內(nèi)： =1.67NM2由圖可知軸承受力處及階梯部分有必要驗算。合成彎矩：M=18.869NM=0.1 =0.1 =2.71W3d30.61=0.1 =0.1 =1.382240MPaTM6098.17.86221 W1.03.2622 故安全。6.按彎扭合成強度校核張緊滾筒上軸的強度1）對軸進行受力分析：與驅(qū)動滾筒上的軸進行比較，該軸也只受彎矩的作用。其不同之處在于，在水平面內(nèi)只收輸送帶的張緊力。2）做軸的計算垂直面內(nèi)受到滾筒的重力 ：G =mg= g=385.565N ,V水平面內(nèi)受到輸送帶的張緊力：F =958.8N,做出垂直面和水平面內(nèi)的彎矩垂直方向： =18.795NM1M,水平面內(nèi)： =93.483NM,2大白菜收獲機的設計- 15 -由圖可知軸承受力處及階梯部分有必要驗算。合成彎矩：M =100.71NM,=0.1 =0.1 =2.7,1W3d30.61=0.1 =0.1 =1.38,2240MPaT603.71.262,1 WM89.408.2621, 故安全。 2.3.5其他部件的設計1. 滑架的設計滑架的作用主要是將螺桿與滾筒連接起來。所以將滑架設計成直角狀，在豎直面的中心加工一螺紋孔；在水平面內(nèi)加工兩螺紋孔，以實現(xiàn)滑架的固定。直角狀容易引起強度不足，故為其添置兩條加強筋。結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-5所示。 AAA-圖2-52. 機架的設計此處將其設計成一“工”字型，為了提高其支撐能力，特為其設計了四條加強筋。為了配合與滑架和軸承座的連接，在其表面加工了“T”型兩通槽。如圖2-6所示。大白菜收獲機的設計- 16 -圖2-63. 支撐板的設計左端支撐板的作用主要是支撐支撐軸，因此在支撐板上加工一與軸相配的孔（即孔31） 。支撐軸的軸向定位采用緊定螺釘，故在支撐板頂部中心出加工了螺紋孔。右端的支撐板除了這些作用外，還需與螺桿連接，故在右端的支撐板上加工一與螺桿相配的凸孔。如圖2-7所示。圖2-74. 螺桿的設計螺桿通過調(diào)節(jié)支撐板在機架的移動來調(diào)整張緊力，由張緊行程為120mm確定螺桿部分的長為120mm。由支撐板上與螺桿連接部分的孔深為20mm，確定螺桿光桿部分的長度為30mm。大白菜收獲機的設計- 17 -5. 軸承的選擇根據(jù)軸徑為30mm，主要受徑向負荷選擇深溝球軸承6006.軸承內(nèi)徑為30mm,其與軸的配合采用過渡配合H7/js6,外徑為55mm，與滾筒的配合也采用過渡配合M6/h5。軸承內(nèi)圈與軸的軸向緊固用彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，如圖2-8所示。這種方法主要用于深溝球軸承，當軸向力不大及轉(zhuǎn)速不高時。此處軸承外圈轉(zhuǎn)內(nèi)圈不轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速只有90轉(zhuǎn)/分，屬于轉(zhuǎn)速較低的軸承。其主要的失效形式是產(chǎn)生過大的塑性變形。其約束強度條件為或 0SPCr0SPCa式中 軸承靜強度安全系數(shù)，查表得0.5-0.8。0深溝球軸承的 為4200MPa, 37.3MPa 4200MPa。故軸承符合要求。r Rr0大白菜收獲機的設計- 18 -3 結(jié)論3.1 主要結(jié)論本設計在進行了大量調(diào)查和文獻檢索的基礎上，對大白菜收獲機帶式輸送機構(gòu)以及其張緊系統(tǒng)進行了一定的理論研究，了解了目前國內(nèi)帶式輸送機張緊裝置現(xiàn)狀以及其使用情況，仔細分析了存在的問題，對該裝置各個部分的元件進行了選型、設計，并繪制了CAD圖紙。在總個設計中，得到了以下主要結(jié)論：（1）在分析了帶式輸送機構(gòu)的原理基礎上，結(jié)合本課題所研究的帶式輸送機構(gòu)系統(tǒng)，為帶式輸送機構(gòu)的設計選型提供了依據(jù)，具有一定的參考意義。（2）在分析研究現(xiàn)有螺旋張緊裝置使用情況的前提下，提出了螺旋張緊裝置的總體設計方案，該裝置可實現(xiàn)對輸送帶張力的調(diào)節(jié)。3.2 問題與展望本論文做的是一個研究性設計，研制開發(fā)新產(chǎn)品，雖然研制出一套螺旋張緊裝置系統(tǒng)，所需的功能也能完成，但要做成一個產(chǎn)品還需繼續(xù)完善，許多工作有待于進一步改進。例如，由于試驗條件的限制，沒有對螺旋張緊的各個部分作計算機模擬仿真實驗，只停留在理論的基礎上。張緊技術(shù)是帶式輸送機構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，它可以大大提高輸送機運行的可靠性。隨著農(nóng)業(yè)收獲機向大型化和高速化方向發(fā)展，本設計為收獲機帶式輸送機構(gòu)張緊技術(shù)的發(fā)展提供了一定的理論和實踐依據(jù)。大白菜收獲機的設計- 19 -參 考 文 獻1 秦同瞬、楊承新主編.物流機械技術(shù).人民交通出版社,20012 運輸機械設計選用手冊編輯委員會.運輸機械設計選用手冊.北京：化學工業(yè)出版社，20053 譚建榮、張樹有、陸國棟、施岳定編.圖學基礎教程.高等教育出版社。19994 楊明忠、朱家誠.機械設計.武漢理工大學出版社。20015 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院編.實用機械設計手冊（上）.中國農(nóng)業(yè)機械出版社。19846 于永泗、齊民編.工程材料.大連理工大學出版社。2001大白菜收獲機的設計- 20 -致 謝這次畢業(yè)設計是在肖麗萍老師的精心指導下完成的，在整個學習和做論文的過程中，肖老師對我們悉心指導和嚴格要求，為我們創(chuàng)造了良好的學習氛圍；她嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神和淵博的學識，給我留下了深刻的印象，對我產(chǎn)生了巨大的影響，使我不僅掌握了更多的理論知識，而且在分析問題、解決問題的能力上有了很大的提高。在此，我特向肖老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！在整個論文期間，我還得到了許多同學的幫助，他們給了我很多建設性的建議，讓我受益非淺。特向他們表示誠摯的謝意！最后，我要感謝我的父母，是他們給了我上大學的機會，給了我生活的信心和挑戰(zhàn)困難的勇氣；我還要感謝大學的所有老師，是他們無私地教導我，使我掌握了機制專業(yè)的基礎知識，為這次的畢業(yè)設計和我以后的工作奠定了基礎。感謝他們四年的關(guān)心、支持和鼓勵！謝謝！郭雪連2009年5月大白菜收獲機機械部分的設計輸送機構(gòu)的設計,答 辯 人：郭雪連學 號：20050406指導老師：肖麗萍,設計的實用性該設計針對我國大白菜的種植以小農(nóng)戶居多，分布廣而分散的特點，而設計的實用化、小型化和簡單化的大白菜收獲機。設計過程中無論是提升機構(gòu)的設計、輸送機構(gòu)的設計，還是鎖緊機構(gòu)的設計都是在實現(xiàn)功能的基礎上以結(jié)構(gòu)簡單為主要設計原則。,大白菜收獲機的整體設計,收獲機的工作過程為：扶莖器將大白菜扶正，切削刀將白菜切斷。然后提升機構(gòu)將白菜運輸?shù)捷斔蜋C構(gòu)上，輸送機構(gòu)再將大白菜運輸?shù)窖b箱裝置，最后把裝滿大白菜的箱子擺放在拖拉機后帶的車廂內(nèi)。 扶莖器主要將大白菜收攏扶正，由一些漸變傾斜桿組成；提升機構(gòu)工作時與地面程30傾角，平行的兩條平帶夾緊并將大白菜從地面提升到輸送帶上，提升機構(gòu)位置的固定依靠鎖緊機構(gòu)；輸送帶布置為水平，方便裝箱機構(gòu)裝大白菜。,輸送機構(gòu)設計,該帶式輸送機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征和工作原理是： 輸送帶既是承載貨物的構(gòu)件，又是傳遞牽引力的牽引構(gòu)件，依靠輸送帶與滾筒之間的摩擦力平穩(wěn)地進行驅(qū)動。繞在拖拉機上的V帶為輸送機構(gòu)提供動力源，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)后，輸送帶與滾筒在摩擦力的作用下水平運動。從而將白菜由驅(qū)動滾筒處運輸?shù)綇埦o滾筒處，白菜在輸送帶與張緊滾筒的切點處脫離輸送帶落到籮筐中。為防止輸送帶松馳，特在張緊滾筒處設置了張緊裝置，主要由螺桿和滑架組成。,張緊裝置的設計,該設計采用的螺旋式張緊裝置的工作過程簡述為：利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿，使得支撐板及裝在其上的張緊滾筒可沿機架縱向移動，以調(diào)節(jié)輸送帶的張力。,其他零部件的設計及選擇,1.根據(jù)白菜的高度選擇帶寬500mm,白菜給與輸 送帶的負荷選擇輸送帶的材料為橡膠;2.根據(jù)輸送帶的襯層數(shù)取滾筒的直徑為350mm,收獲機的使用環(huán)境決定滾筒外層粘一層橡膠，驅(qū)動滾筒還需加工輪槽;3.由滾筒的直徑和轉(zhuǎn)速確定軸徑，再根據(jù)軸上的零件設計其徑向尺寸；4.該設計中還包括滑架的設計、 機架的設計、支撐板的設計、 螺桿的設計、 軸承的選擇；,謝謝老師的指導！,學校代碼：10410序 號：20050406本 科 畢 業(yè) 論 文題目： 大白菜收獲機機械部分的設計 輸送機構(gòu)的設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 郭 雪 連 學 號： 20050406 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 機制 051 指導教師： 肖麗萍 二 OO 九年 五 月大白菜收獲機的設計摘 要隨著新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的發(fā)展與應用，農(nóng)業(yè)機器人將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍。該文在分析大白菜收獲機工作特點的基礎上，從大白菜的采摘、轉(zhuǎn)運、打包等方面進行分析。其中主要對輸送部分做了詳細的說明。該大白菜收獲機適用于家用收割大白菜，結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。該大白菜收獲機的輸送部分采用帶式輸送，而張緊裝置作為帶式輸送機構(gòu)中不可缺少的重要組成部分，對帶式輸送機的穩(wěn)定運行有著至關(guān)重要的作用。本文首先介紹了張緊裝置的作用、類型，且設計了張緊裝置的總體方案，對其主要零部件的設計和選型進行了說明。所設計的張緊裝置使用螺桿作為張緊執(zhí)行元件，具有張緊力可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單、適應性強、控制方便、安全性能好等特點。關(guān)鍵詞：大白菜、收獲機、帶式輸送、張緊裝置、螺桿大白菜收獲機的設計iDesigning Of Transporting Mechanism For Cabbage Harvest MachineryFarm machinery robot is to become the capital ship of the agriculture.This paper introduced gathering ,transporting and packing cabbage,on the basis of the working peculiarity of the cabbage harvest machinery,and it mainly introduced its transporting mechanism. The cabbage harvest machinery is suitable to gather in the cabbage for family expenses. The cabbage harvest machinery use belt conveyors as its transporting mechanism,while Tensioning device, as an important and indispensable component of the belt conveyor, has a vital role to the stable operation of the belt conveyor . This paper introduces the role of the tensioning device,type,installation layout principles, and its development profile.And then raised the tension of the belt conveyor to the tension and take-up device requirements, on the basis the analysis of the principle of the transmission belt conveyor. In this paper, the main device design programme of the automatically tensioning device have been introduced, and descripte its main components for the design and selection of the note.The tensioning device use the screwstaff as the take-up of the implementation component.,with adjustable tension, simple, strong adaptability and control convenience, performance and safety and so on.Keywords：Cabbage ；harvest machinery； Belt conveyors； tensioning；Screwstaff大白菜收獲機的設計ii目 錄緒論 .11 大白菜收獲機的概述 .21.1 大白菜收獲機的總體結(jié)構(gòu)設計 .21.2 收獲機提升運輸裝置設計 .31.2.1 帶式提升運輸裝置的設計.31.2.2 傳動方案的設計.31.2.3 方案的優(yōu)缺點.41.3 收獲機輸送部分結(jié)構(gòu)設計 .41.4 鎖緊機構(gòu)設計 .52 輸送機構(gòu)的設計 .72.1 輸送機構(gòu)的組成 .72.2 輸送機構(gòu)速度的確定 .82.3 主要零部件的設計 .82.3.1 張緊裝置的設計.8 2.3.2 輸送帶的選擇 .112.3.3 滾筒的設計 .122.3.4 支撐軸的設計 .132.3.5 其他零件的設計 .163 結(jié)論 .193.1 主要結(jié)論 .193.2 問題與展望 .19參考文獻 .20致謝 .21大白菜收獲機緒 論在結(jié)球葉菜（包括大白菜、結(jié)球甘藍和結(jié)球萵筍等）的收獲過程中，收獲作業(yè)占整個作業(yè)量的40%。收獲作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響到蔬菜的儲存、加工和銷售，從而影響市場價格和經(jīng)濟效益。由于收獲作業(yè)的復雜性，收獲作業(yè)的機械化程度還很低。葉菜收獲屬于一類勞動密集型工作，在很多國家，由于勞動力的高齡化，人力資源越來越缺乏，勞動力不僅成本高，而且還不容易得到，而人工收獲的成本在白菜的整個生產(chǎn)成本中所占的比例高達33%50%。因此實現(xiàn)結(jié)球葉菜收獲的機械化變得越來越迫切。結(jié)球葉菜收獲機機械化技術(shù)已有70余年的研究歷史，最早是在1931年研制成了甘藍收獲機。后來日本研制出了自走式大白菜收獲機和懸掛式大白菜收獲機，我國關(guān)于結(jié)球葉菜收獲機的研究較少。我國大白菜的種植以小農(nóng)戶居多，分布廣而分散。因此設計大白菜收獲機時，須考慮以下幾個問題：1）農(nóng)民一般不具備太多的專業(yè)知識，因此收獲機必須結(jié)構(gòu)簡單、操作性好、可靠性高、并且價格合理。2）由于大白菜葉球很脆嫩，在裝運過程中，很難避免外力的碰撞、擠壓而出現(xiàn)傷口。出現(xiàn)機械損傷不但影響商品價值，而且易腐爛變質(zhì)。因此合理地設計收獲機的作業(yè)過程至關(guān)重要。本設計通過對帶式輸送機構(gòu)張緊力的計算，分析了帶式輸送機對張緊裝置的要求，比較了各種張緊裝置對帶式輸送機的影響，深入研究了張緊裝置的組成部分和其工作原理、工作環(huán)境、工況要求，并針對收獲機的輸送機構(gòu)，設計了一種螺旋張緊裝置，即通過螺桿移動張緊滾筒實現(xiàn)張緊目的，實現(xiàn)了張緊力的調(diào)節(jié)。同時對輸送機構(gòu)其他零部件的選擇也做了詳細的說明。大白菜收獲機的設計- 1 -1 大白菜收獲機的總體結(jié)構(gòu)設計1.1 大白菜收獲機總體結(jié)構(gòu)設計收獲機的工作過程為：扶莖器將大白菜扶正，切削刀將白菜切斷。然后提升機構(gòu)將白菜運輸?shù)捷斔蜋C構(gòu)上，輸送機構(gòu)再將大白菜運輸?shù)窖b箱裝置，最后把裝滿大白菜的箱子擺放在拖拉機后帶的車廂內(nèi)。如圖 1-1 所示。扶莖器主要將大白菜收攏扶正，由一些漸變傾斜桿組成；提升機構(gòu)工作時與地面程 傾角，平行的兩條平帶夾緊并將大白菜從地面提升到輸送帶上，提升機構(gòu)位置的30固定依靠鎖緊機構(gòu)；輸送帶布置為水平，方便裝箱機構(gòu)裝大白菜。圖 1-1 大白菜收獲機結(jié)構(gòu)示意圖大白菜收獲機的設計- 2 -1.2 收獲機提升運輸裝置設計1.2.1 帶式提升運輸裝置的設計（簡圖如 1-2）圖 1-2原始數(shù)據(jù)：提升帶速：1.5m/s提升帶的長度：4500mm提升裝置與水平面的傾角：30平帶帶輪直徑：280mm工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，使用期限為 10 年，小批量生產(chǎn)，單班制工作（8 小時/天） 。運輸速度允許誤差為 。%51.2.2 傳動方案的設計（如圖 1-3）1） 外傳動為 V 帶傳動2） 提升運輸為平帶傳動 大白菜收獲機的設計- 3 -圖 1-31.2.3 該方案的優(yōu)缺點該提升運輸機有輕微振動，由于 V 帶有緩沖吸振能力，采用 V 帶傳動能減小振動帶來的影響，并且該工作機屬于小功率、載荷變化不大，可以采用 V 帶這種簡單的結(jié)構(gòu)，并且價格便宜，標準化程度高，大幅降低了成本。提升部分采用平帶傳動，這是運輸裝置中應用最廣泛的一種。V 帶由拖拉機上柴油機引出的轉(zhuǎn)速帶動。總體來講，該傳動方案滿足提升運輸裝置的性能要求，適應工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊以及成本低。1.3 收獲機輸送部分結(jié)構(gòu)設計本設計選用簡單帶式輸送機為計算實例。該帶式輸送機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征和工作原理是：輸送帶既是承載貨物的構(gòu)件，又是傳遞牽引力的牽引構(gòu)件，依靠輸送帶與滾筒之間的摩擦力平穩(wěn)地進行驅(qū)動。 如圖 1-4 所示為收獲機帶式輸送機構(gòu)簡圖，輸送帶繞過驅(qū)動滾筒和張緊滾筒。工作時，由拖拉機機通過帶輪裝置使驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，依靠驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運動，貨物隨輸送帶運送到卸載點。 為了減輕對輸送帶的磨損、提高生產(chǎn)率和便于布置裝、卸載裝置，輸送帶的布置形式為水平輸送。大白菜收獲機的設計- 4 -驅(qū) 動 部 分 輸 送 帶 張 緊 滾 筒張 緊 裝 置圖 1-4 輸送機構(gòu)示意圖1.4 鎖緊機構(gòu)設計由于大白菜收獲機的提升運輸機構(gòu)是可以轉(zhuǎn)動的，它的兩個位置示意圖如圖 1-5。其中工作位置 1實現(xiàn)大白菜的收獲的過程；工作位置 2大白菜收獲機在公路上行駛的時候，防止提升機構(gòu)和切削機構(gòu)與地面碰撞而發(fā)生不良影響。圖 1-5 鎖緊機構(gòu)工作圖大白菜收獲機的設計- 5 -結(jié)合示意圖分析可知：鎖緊機構(gòu)必須可以左右來回運動，且需將位置 1 和位置 2固定，這就要求鎖緊機構(gòu)和提升機構(gòu)能很好的貼合和較大的接觸面。而本機械為小型機械，要求它的結(jié)構(gòu)簡單，而斜楔鎖緊裝置符合這些要求。它的結(jié)構(gòu)如圖 1-6 所示：斜塊在軌道中做推拉運動，就可以實現(xiàn)提升機構(gòu)所需的位置要求，將鎖緊機構(gòu)和提升機構(gòu)的接觸部位做成斜面能很好的補充因裝配、制造而造成的誤差，從而能夠很好的貼合，增加了工作的穩(wěn)定性。為防止因農(nóng)業(yè)機械在工作的過程中的振動而使的自鎖機構(gòu)松動，以保證大白菜收獲機在工作中的安全性。這里在防松機構(gòu)中利用彈簧的推力將小柱體貼緊斜體，使之不會退出來，達到防松的目的。圖 1-6 楔塊簡圖大白菜收獲機的設計- 6 -2 輸送機構(gòu)的設計2.1 輸送機構(gòu)的組成帶式輸送機又稱膠帶輸送機，現(xiàn)場俗稱“皮帶” ，是常見的連續(xù)運輸設備，使用尤為廣泛。帶式輸送機的主要部件包括輸送帶、驅(qū)動裝置、托輥、滾筒、機架、張緊裝置、等等。設計帶式輸送機時，首先應確定原始的計算數(shù)據(jù)，如輸送機的計算生產(chǎn)率，輸送機的輸送線路圖，輸送機的工作制，被運輸物料的物理機械性能以及輸送機的安裝特征和工作條件，給料和卸料方式等等；而在設計選型計算中需要合理選擇相關(guān)參數(shù)，如帶寬、帶速、驅(qū)動滾筒圍包角，部件的運行阻力系數(shù)等，使其接近實際運行狀態(tài)值，以提高帶式輸送機的綜合技術(shù)及經(jīng)濟效益。 機 架帶 輸 送 帶支 撐 板驅(qū) 動 滾 筒 支 撐 板螺 桿 滑 架 張 緊 滾 筒圖 2-1 輸送機構(gòu)簡圖由以上對大白菜收獲機的分析，對于這種力求小型化和簡單化的收獲機，設計其輸送組成如圖 2-1 所示。根據(jù)圖 2-1 該輸送機的工作原理可簡述為：繞在拖拉機上 V 帶為輸送機構(gòu)提供動力源，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)后，輸送帶與滾筒在摩擦力的作用下水平運動。從而將白菜由驅(qū)動滾筒處運輸?shù)綇埦o滾筒處，白菜在輸送帶與張緊滾筒的切點處脫離輸送帶落到籮大白菜收獲機的設計- 7 -筐中。為防止輸送帶松馳，特在張緊滾筒處設置了張緊裝置，主要由螺桿和滑架組成，其原理在以下的章節(jié)中有詳細的介紹。2.2 輸送機構(gòu)速度的確定令白菜脫離輸送帶處離籮筐的垂直距離為 h，水平距離為 s，輸送帶的速度為 ,白v菜下落的時間為 ，下落的速度為 V 則有：th= 21gts=vghs2gsttSV22h 可以通過調(diào)節(jié)輸送機構(gòu)的高度及籮筐的高度進行調(diào)節(jié)，范圍在 1000mm 以內(nèi)。白菜下落的速度 V 越小越好（即 s 要盡量?。┮苑浪俣忍笤斐纱蟀撞伺c籮筐的沖擊,損壞大白菜。通過查手冊得知輸送帶的速度應在 2.0m/s 以下,而 V 帶的速度不應太小，否則會增加張緊力。再由大白菜的直徑為 250mm，輸送距離為 1200mm，切割大白菜的速度為 3（顆/秒） ，綜合各個因素選擇帶速 1.5m/s.2.3 主要零部件的設計2.3.1 張緊裝置的設計1.張緊裝置的概述由于帶式輸送機是靠輸送帶與驅(qū)動滾筒的摩擦來傳遞牽引力的，因此，在各個參數(shù)都確定的情況下，就可根據(jù)輸送帶運行中對張力的要求來設計張緊裝置，包括張緊裝置的形式、安裝位置、張力調(diào)節(jié)范圍及特點等等。張緊裝置作為帶式輸送機必不可少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機的性能。在帶式輸送機系統(tǒng)中，張緊裝置的主要作用有以下幾點：（1）保證輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點有適當?shù)膹埩σ苑乐馆斔蛶Т蚧?）保證輸送帶周長上各點具有必要的張力以滿足懸垂度要求（3）啟動等非穩(wěn)定工況下張力的調(diào)節(jié)大白菜收獲機的設計- 8 -（4）補償輸送帶的彈性伸長和塑性變形（5）為輸送帶重新接頭提供必要的行程張緊裝置按結(jié)構(gòu)型式可分固定式、重錘式和自動式三種，無論選擇何種張緊裝置，都應考慮以下幾點：（1）張緊裝置盡量安裝在靠近傳動滾筒的空載分支上，以利于起動時不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，對運輸距離較短的輸送機可布置在機尾部，并將機尾部的改向滾筒作為張緊滾筒；（2）張緊裝置應盡可能布置在輸送帶張力最小處，這樣可減小張緊力；（3）應盡可能使輸送帶張緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線平行，且施加的張緊力要通過滾筒中心。選擇適用的張緊裝置并確定合理的安裝位置，是保證輸送機起動和正常運轉(zhuǎn)時輸送帶在驅(qū)動滾筒上不打滑的必要條件。張緊裝置的安裝位置雖然可以任意選擇，但所選位置不同對輸送機系統(tǒng)的影響變化很大。一般情況下，張緊裝置安裝位置的選擇必須考慮以下幾點：（1）張緊裝置要盡可能布置在輸送帶張力最小處；（2）長度在30m以上的水平或坡度在5%以下的傾斜帶式輸送機，張緊裝置應設在緊靠驅(qū)動滾筒的空載側(cè)。如果安裝位置離驅(qū)動滾筒較遠，可在驅(qū)動滾筒空載側(cè)增設重錘，以抵消加速度和減速度的影響；（3）距離較短的輸送機和坡度在5%以上的上傾輸送機，張緊裝置多半布置在輸送機尾部，并用尾部滾筒作為張緊滾筒；（4）不論哪一種張緊裝置都必須布置成張緊滾筒繞入和繞出的輸送帶分支與張緊滾筒位移線平行，而且施加的張緊力要通過滾筒中心。 2.張緊方案的確定在實際應用中，首先要根據(jù)帶式輸送機的工作狀況合理計算牽引力，然后根據(jù)具體情況來選擇張緊裝置及其安裝位置。一般來說，對于短距離的帶式輸送機，可采用結(jié)構(gòu)簡單，周期調(diào)整張力的固定式張緊裝置。根據(jù)輸送機系統(tǒng)對張力的要求和輸送機的型式選擇了張緊裝置后，還要考慮張緊裝置的安裝位置和安裝空間。由于本設計中的輸送機構(gòu)的輸送距離為1200mm、輸送帶上白菜的數(shù)量只有4棵。屬于短距離，小運量的帶式輸送機，張力要求小，所以選擇機頭驅(qū)動下運輸送帶，采用大白菜收獲機的設計- 9 -螺旋式張緊，張緊裝置設在機尾。螺旋張緊如圖2-1所示，螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒的軸承安裝在活動架上，活動架可在導軌上滑動，當旋轉(zhuǎn)螺桿時使活動架上的螺母跟活動架一起前進和后退，達到張緊和放松的目的。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，但張緊行程太小，只適用于短距離的輸送機，一般機長小于80m時才選用。圖2-2 螺旋張緊螺旋張緊的缺點是：輸送帶經(jīng)過一段時間使用后，由于塑性變形而伸長，如不及時調(diào)整，輸送帶張緊力會減小，輸送帶會變松而引起輸送帶打滑。另外，由于負載經(jīng)常發(fā)生變化，輸送帶受負載沖擊，致使張緊滾筒的固定螺栓松動，螺桿后退，由此造成輸送帶松馳而導致輸送帶打滑。還有螺桿生銹后，導致輸送帶伸長后不能用擰緊螺桿的方法來張緊。3. 張緊裝置的工作過程該螺旋式張緊裝置的工作過程簡述為：利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿，使得支撐板及裝在其上的張緊滾筒可沿機架縱向移動，以調(diào)節(jié)輸送帶的張力。如圖2-2所示大白菜收獲機的設計- 10 -撐 撐 圖2-3針對螺旋張緊的缺點，主要采取了以下措施：（1）在滾筒表面粘貼了橡膠層，加大摩擦系數(shù)，防止打滑；（2）螺桿與支撐板采用小間隙配合，螺桿不容易后退；（3）設計的滑架也可在機架上移動，螺桿生銹時，可通過移動滑架來調(diào)整張緊力。2.3.2 輸送帶的選擇輸送帶用來傳遞牽引力和承放被運貨物，因此要求它強度高、抗磨耐用、伸長率小和便于安裝修理。帶式輸送機使用的輸送帶有橡膠帶、塑料帶、鋼帶、金屬網(wǎng)帶等，最常用的是橡膠帶。輸送帶的張力由帯芯膠布襯墊層承受，帶的強度決定于帶的寬度和帯芯襯墊層數(shù)。同時，為使輸送帶有足夠的橫向剛度，防止它在支撐托輥之間向兩側(cè)過分塌下。應根據(jù)帶寬選用一定的襯墊層數(shù)，見表3-1，并按下式作輸送帶的強度驗算：帶nBZSmaxa式中 ： 分別為輸送帶實際傳遞的和允許傳遞的最大張力（N);naxS,m輸送帶寬度， cm；B大白菜收獲機的設計- 11 -Z襯墊層數(shù)；普通分層帆布帶的抗拉強度，N/層cm；帶n安全系數(shù)，硫化接頭為8-10，機械接頭為10-12，襯墊層數(shù)多時取 上限。 表3-1 橡膠帶薦用襯層數(shù)由于該收獲機運輸大白菜時，白菜是橫放的，白菜的長度大約為350mm，因此選用輸送帶的寬度為500mm，襯層數(shù)Z為3并采用機械接頭。由以上的計算可得輸送過程中輸送帶上有4顆白菜，每顆白菜重2.5Kg，即輸送帶上只承受不到200N的力。普通橡膠帶具有成槽性好，伸長率較小，對驅(qū)動滾筒的摩擦系數(shù)較大的優(yōu)點，強度和允許帶速適用于一般通用帶式輸送機，故選用常用的橡膠帶就能滿足要求。通過查相關(guān)資料選擇棉帆布芯輸送帶，型號為CC-56。此外輸送帶的輸送距離只有1200mm，支撐托輥間距一般為1300mm，所以該裝置也就沒必要安裝托輥。由以上參數(shù)及公式計算出 ，并與 （第三節(jié)已算出）進行比較：naxSmax即輸送帶強度足夠。 NnBZS 8.9570561230max 帶2.3.3 滾筒的設計驅(qū)動滾筒是帶式輸送機傳遞的主要部件，借助滾筒表面與輸送帶間的摩擦使輸送帶運行。驅(qū)動滾筒可分為光面與膠面兩種，膠面滾筒摩擦系數(shù)較大。在功率不大、環(huán)境濕度小的情況下采用光面滾筒；當環(huán)境潮濕、功率又大、容易打滑時應采用膠面滾筒。該輸送裝置的功率較小，但田地比較潮濕，故此處采用膠面滾筒。輸送帶繞過滾筒時，因發(fā)生彎曲引起疲勞損壞。因此驅(qū)動滾筒直徑不能太小，一般要求滾筒直徑（mm）應大于輸送帶襯層數(shù)的100-125倍。另外，滾筒直徑應按標準選用（如350、400、500、630、800、1000等） 。該收獲機適用于家用，且滾筒轉(zhuǎn)速不高，因此選取滾筒直徑350mm。為了減少滾筒的重量，將滾筒設計成管壁為5mm，滾筒兩端面參照輪輻式帶輪的結(jié)構(gòu)設計原則。輸送帶的寬度為500mm，據(jù)此將滾筒的徑向尺寸設帶寬（ mm) 500 650 800 1000 1200襯層Z（層） 3-4 4-5 4-6 5-8 6-12大白菜收獲機的設計- 12 -為600mm。滾筒是通過滾筒上的V帶帶動的，故在滾筒上需加工輪槽且選擇B型帶。計算功率 ： 取工況系數(shù) =1.2，則cPAK)(2.1.KWPKAC計算V帶輪的包角： 滾筒直徑 =350mm,帶輪直徑 =200mm,中心距a=500mm2DD 8.1623.5703181 a計算V帶根數(shù)需根據(jù)以下公式： LcKPZ0式中： 計算功率， kw,此處為1kw；cP單根V帶在特定條件下所能傳遞的功率kw ，查表得1.85kw0考慮 時單根V帶所能傳遞功率的增量，0.06kw1i包角系數(shù)，考慮 時對傳動能力的影響，查表得0.95K08長度系數(shù)，考慮帶長不等于特定帶長時對壽命的影響，查表得0.89L743.089.506.8512Z因此采用1根V帶。2.3.4 支撐軸的設計 1.根據(jù)前面算出的帶速 即可根據(jù)如下的公式算出滾筒的轉(zhuǎn)速：smv/5.1（轉(zhuǎn)/分）983.046dvtn取滾筒的轉(zhuǎn)速為90（轉(zhuǎn)/分）2.軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，力學性能為：抗拉強度 ,彎曲疲MPab640勞極限 ，許用扭轉(zhuǎn)MPaMPa,15,275 11 許 用 彎 曲 應 力剪 切 疲 勞 極 限應力 。0718403CT3.經(jīng)分析支承軸并不轉(zhuǎn)動，主要受彎矩。根據(jù)經(jīng)驗取軸的直徑為30mm. 4.根據(jù)軸向定位的要求確定各軸直徑和長度，軸上零件從兩端裝入；左端裝入大白菜收獲機的設計- 13 -支撐板，通過緊定螺釘定位；右端裝入滾筒，軸承和止動環(huán)，可設計支撐軸結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3-1所示：圖2-4 5.按彎扭合成強度校核驅(qū)動滾筒上軸的強度1）對軸進行受力分析：支撐軸并不轉(zhuǎn)動，故只受彎矩的作用。在軸承處受滾筒的重力和軸承施與的力，在緊定螺釘處受到與軸承處相平衡的力和力偶。2）做軸的計算垂直面內(nèi)受到滾筒的重力 ： =7.8g/ g=9.8 3cm2/sG=mg= g=385.565N 水V平面內(nèi)受到皮帶和輸送帶的張緊力 :輸送帶兩邊拉力之差稱為帶傳動的有效拉力，也就是帶所傳遞的圓周力 ，即 。,F21,F圓周力 (N)、帶速V（m/s)和傳遞功率P(kw)之間的關(guān)系為：, 10,VFP由歐拉公式可知： e21/摩擦系數(shù)，查表可知橡膠與橡膠間的摩擦系數(shù)為0.3大白菜收獲機的設計- 14 -包角，兩滾筒的直徑相等且放在同一水平面上，故包角為180 經(jīng)計算得： F=958.8NV帶的張緊力為： NqvKZvPFc 25.0.170)95.2(10)5.2(0 22 支承軸上所受的壓力為： FQ 39.48sinsin0V帶對支承軸的力與輸送帶對支撐軸的力方向相反，故支承軸所受的合力為35.59N做出垂直面和水平面內(nèi)的彎矩垂直方向： =18.795NM1M水平面內(nèi)： =1.67NM2由圖可知軸承受力處及階梯部分有必要驗算。合成彎矩：M=18.869NM=0.1 =0.1 =2.71W3d30.61=0.1 =0.1 =1.382240MPaTM6098.17.86221 W1.03.2622 故安全。6.按彎扭合成強度校核張緊滾筒上軸的強度1）對軸進行受力分析：與驅(qū)動滾筒上的軸進行比較，該軸也只受彎矩的作用。其不同之處在于，在水平面內(nèi)只收輸送帶的張緊力。2）做軸的計算垂直面內(nèi)受到滾筒的重力 ：G =mg= g=385.565N ,V水平面內(nèi)受到輸送帶的張緊力：F =958.8N,做出垂直面和水平面內(nèi)的彎矩垂直方向： =18.795NM1M,水平面內(nèi)： =93.483NM,2大白菜收獲機的設計- 15 -由圖可知軸承受力處及階梯部分有必要驗算。合成彎矩：M =100.71NM,=0.1 =0.1 =2.7,1W3d30.61=0.1 =0.1 =1.38,2240MPaT603.71.262,1 WM89.408.2621, 故安全。 2.3.5其他部件的設計1. 滑架的設計滑架的作用主要是將螺桿與滾筒連接起來。所以將滑架設計成直角狀，在豎直面的中心加工一螺紋孔；在水平面內(nèi)加工兩螺紋孔，以實現(xiàn)滑架的固定。直角狀容易引起強度不足，故為其添置兩條加強筋。結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-5所示。 AAA-圖2-52. 機架的設計此處將其設計成一“工”字型，為了提高其支撐能力，特為其設計了四條加強筋。為了配合與滑架和軸承座的連接，在其表面加工了“T”型兩通槽。如圖2-6所示。大白菜收獲機的設計- 16 -圖2-63. 支撐板的設計左端支撐板的作用主要是支撐支撐軸，因此在支撐板上加工一與軸相配的孔（即孔31） 。支撐軸的軸向定位采用緊定螺釘，故在支撐板頂部中心出加工了螺紋孔。右端的支撐板除了這些作用外，還需與螺桿連接，故在右端的支撐板上加工一與螺桿相配的凸孔。如圖2-7所示。圖2-74. 螺桿的設計螺桿通過調(diào)節(jié)支撐板在機架的移動來調(diào)整張緊力，由張緊行程為120mm確定螺桿部分的長為120mm。由支撐板上與螺桿連接部分的孔深為20mm，確定螺桿光桿部分的長度為30mm。大白菜收獲機的設計- 17 -5. 軸承的選擇根據(jù)軸徑為30mm，主要受徑向負荷選擇深溝球軸承6006.軸承內(nèi)徑為30mm,其與軸的配合采用過渡配合H7/js6,外徑為55mm，與滾筒的配合也采用過渡配合M6/h5。軸承內(nèi)圈與軸的軸向緊固用彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，如圖2-8所示。這種方法主要用于深溝球軸承，當軸向力不大及轉(zhuǎn)速不高時。此處軸承外圈轉(zhuǎn)內(nèi)圈不轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速只有90轉(zhuǎn)/分，屬于轉(zhuǎn)速較低的軸承。其主要的失效形式是產(chǎn)生過大的塑性變形。其約束強度條件為或 0SPCr0SPCa式中 軸承靜強度安全系數(shù)，查表得0.5-0.8。0深溝球軸承的 為4200MPa, 37.3MPa 4200MPa。故軸承符合要求。r Rr0大白菜收獲機的設計- 18 -3 結(jié)論3.1 主要結(jié)論本設計在進行了大量調(diào)查和文獻檢索的基礎上，對大白菜收獲機帶式輸送機構(gòu)以及其張緊系統(tǒng)進行了一定的理論研究，了解了目前國內(nèi)帶式輸送機張緊裝置現(xiàn)狀以及其使用情況，仔細分析了存在的問題，對該裝置各個部分的元件進行了選型、設計，并繪制了CAD圖紙。在總個設計中，得到了以下主要結(jié)論：（1）在分析了帶式輸送機構(gòu)的原理基礎上，結(jié)合本課題所研究的帶式輸送機構(gòu)系統(tǒng)，為帶式輸送機構(gòu)的設計選型提供了依據(jù)，具有一定的參考意義。（2）在分析研究現(xiàn)有螺旋張緊裝置使用情況的前提下，提出了螺旋張緊裝置的總體設計方案，該裝置可實現(xiàn)對輸送帶張力的調(diào)節(jié)。3.2 問題與展望本論文做的是一個研究性設計，研制開發(fā)新產(chǎn)品，雖然研制出一套螺旋張緊裝置系統(tǒng)，所需的功能也能完成，但要做成一個產(chǎn)品還需繼續(xù)完善，許多工作有待于進一步改進。例如，由于試驗條件的限制，沒有對螺旋張緊的各個部分作計算機模擬仿真實驗，只停留在理論的基礎上。張緊技術(shù)是帶式輸送機構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，它可以大大提高輸送機運行的可靠性。隨著農(nóng)業(yè)收獲機向大型化和高速化方向發(fā)展，本設計為收獲機帶式輸送機構(gòu)張緊技術(shù)的發(fā)展提供了一定的理論和實踐依據(jù)。大白菜收獲機的設計- 19 -參 考 文 獻1 秦同瞬、楊承新主編.物流機械技術(shù).人民交通出版社,20012 運輸機械設計選用手冊編輯委員會.運輸機械設計選用手冊.北京：化學工業(yè)出版社，20053 譚建榮、張樹有、陸國棟、施岳定編.圖學基礎教程.高等教育出版社。19994 楊明忠、朱家誠.機械設計.武漢理工大學出版社。20015 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院編.實用機械設計手冊（上）.中國農(nóng)業(yè)機械出版社。19846 于永泗、齊民編.工程材料.大連理工大學出版社。2001大白菜收獲機的設計- 20 -致 謝這次畢業(yè)設計是在肖麗萍老師的精心指導下完成的，在整個學習和做論文的過程中，肖老師對我們悉心指導和嚴格要求，為我們創(chuàng)造了良好的學習氛圍；她嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神和淵博的學識，給我留下了深刻的印象，對我產(chǎn)生了巨大的影響，使我不僅掌握了更多的理論知識，而且在分析問題、解決問題的能力上有了很大的提高。在此，我特向肖老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！在整個論文期間，我還得到了許多同學的幫助，他們給了我很多建設性的建議，讓我受益非淺。特向他們表示誠摯的謝意！最后，我要感謝我的父母，是他們給了我上大學的機會，給了我生活的信心和挑戰(zhàn)困難的勇氣；我還要感謝大學的所有老師，是他們無私地教導我，使我掌握了機制專業(yè)的基礎知識，為這次的畢業(yè)設計和我以后的工作奠定了基礎。感謝他們四年的關(guān)心、支持和鼓勵！謝謝！郭雪連2009年5月