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I 馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要 馬鈴薯為地下產(chǎn)物 且是塊莖繁殖 收獲受季節(jié)和天氣限制 據(jù)我的了 解 馬鈴薯這種農(nóng)作物的收獲難度系數(shù)很大 而且從季節(jié)的角度看它的季節(jié)性很強(qiáng) 而且 由于長年都沒游戲的關(guān)于這方面的機(jī)械研究產(chǎn)品 所以給農(nóng)民帶來了很大的 困擾 本課題就是以為了解決上述問題為研究目的來對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)進(jìn)行研究 對(duì) 這個(gè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行應(yīng)用上的分析 同時(shí)我設(shè)計(jì)的這是組合分離式馬鈴薯收獲機(jī) 主 要就是對(duì)此機(jī)械產(chǎn)品的主要參數(shù)進(jìn)行了準(zhǔn)確的選擇選擇 對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行 了精準(zhǔn)的理論計(jì)算 同時(shí)做出相應(yīng)的 CAD 圖紙用來一目了然的了解到我的設(shè)計(jì) 最 重要的是要從實(shí)際情況中來確定研究思路 所以我就深入到種植場(chǎng)地上認(rèn)真觀察實(shí) 際情況 這一舉措對(duì)我的設(shè)計(jì)確實(shí)幫助不少 而且從往年國內(nèi)外的期刊雜志上了解 了很多情況 讓我對(duì)此設(shè)計(jì)又增加了不少信心 思路更加清晰 做出的設(shè)計(jì)必須要 滿足實(shí)際要求 關(guān)鍵詞 馬鈴薯 收獲機(jī) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 機(jī)械 挖掘鏟 II Design of potato harvester Abstract the potato is a product of the underground and it is the tuber propagation The harvest is restricted by seasons and weather According to my understanding the potato crop harvest difficult coefficient and from the point of view of the season see its seasonal very strong and due to the long term game of on the study of mechanical products so to farmers brought great distress the subject is in order to research purpose to study of potato harvester the mechanical products for application on the analysis of the problem to solve At the same time I designed this is a combination of separate type of potato harvester Mainly is the main parameters of this mechanical products to choose the correct choice the design of the main parts of the precise theoretical calculation At the same time make the corresponding CAD drawings for a clear understanding of my design The most important is to determine the research ideas from the actual situation so I went deep into the planting site carefully observe the actual situation this initiative to my design really help a lot And from the domestic and foreign periodicals in previous years to understand a lot of things so I designed to add a lot of confidence ideas more clearly to make the design must meet the actual requirements Key words potato harvester agricultural machinery machine digging shovel III 目 錄 摘要 I Abstract 目錄 1 馬鈴薯收獲機(jī)的分析 1 1 1 馬鈴薯收獲機(jī)研究的目的和意義 1 1 2 國外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 3 國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)的現(xiàn)狀分析 2 1 4 多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 3 2 總體方案的設(shè)計(jì) 4 2 1 整體布局的設(shè)計(jì) 4 2 2 工作原理 4 3 傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇 6 3 1 傳動(dòng)比的確定 6 3 2 減速器的選擇 6 4 帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì) 7 4 1 帶輪的設(shè)計(jì) 7 4 2 鏈輪的設(shè)計(jì) 12 5 聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計(jì) 15 5 1 聯(lián)軸器的選擇 15 5 2 聯(lián)軸器上軸的設(shè)計(jì) 15 6 鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核 16 6 1 鏈輪軸的設(shè)計(jì) 16 6 2 鏈輪軸的校核 16 7 分離輸送器的設(shè)計(jì) 18 7 1 分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過程 18 IV 7 2 桿條參數(shù)的確定 18 7 3 分離輸送器線速度的確定 19 8 挖掘裝置的設(shè)計(jì) 20 8 1 挖掘鏟的構(gòu)成 20 8 2 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 20 9 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì) 24 9 1 地輪的設(shè)計(jì) 24 9 2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì) 24 10 使用說明和結(jié)論 25 10 1 使用說明 25 10 2 結(jié)論 25 參考文獻(xiàn) 26 致謝 28 1 1 馬鈴薯收獲機(jī)的分析 1 1 馬鈴薯收獲機(jī)研究的目的和意義 在國內(nèi)的馬鈴薯的種植面積可以說是以 10 萬 hm2 年的增長速度逐年持續(xù)增加 2001 年將會(huì)達(dá)到 472 萬 hm2 產(chǎn)量講位居世界第 1 位 1 2 縱觀全世界來看我國馬 鈴薯的生產(chǎn)量位居首位 但卻是馬鈴薯成果轉(zhuǎn)化比較差的國家 目前看來發(fā)展中國家 對(duì)馬鈴薯的需求量將是 2000 年的 2 倍 3 7 隨著近幾年市場(chǎng)對(duì)馬鈴薯需求量的持續(xù) 增加 國外的一些有名氣大公司紛紛來到我國從事馬鈴薯生產(chǎn)與加工業(yè)務(wù) 國內(nèi)的一 許多生產(chǎn)企業(yè)也紛紛加入這塊兒領(lǐng)域來發(fā)展 因此使馬鈴薯得生產(chǎn)開始趨向生產(chǎn)基地 的規(guī)模化 標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)了一大步 7 10 但是 一個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)又將擺在了面前 馬鈴 薯的收獲作業(yè)用工 70 以上至今都還是停留在傳統(tǒng)的人工割秧 鎬頭刨薯 人工撿拾 的階段 非常嚴(yán)重的影響了馬鈴薯的規(guī)模生產(chǎn) 從而導(dǎo)致了市場(chǎng)的供不應(yīng)求 國內(nèi)馬 鈴薯的種植面積跟規(guī)模越來越大 從而使馬鈴薯收獲機(jī)成為了我們要研究的課題 從 全世界來看 大小企業(yè)對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)的研究投入了非常大的人力和物力 國內(nèi)的現(xiàn) 狀依然是落后的收獲方式 而國外已經(jīng)有了很大的改善 所以我們要把我們的知識(shí)運(yùn) 用到新設(shè)備的研究 用來提高馬鈴薯行業(yè)的工作效率 這樣的思想前提才能產(chǎn)生好的 思路來做出好的設(shè)計(jì) 這將對(duì)我以后從事的行業(yè)有很大的幫助 在沒有任何約束的前 提下 我能夠讓我的大腦開足馬力來跟我一起應(yīng)對(duì)即將要面對(duì)的所有難題 1 2 國外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 國外的機(jī)械行業(yè)相對(duì)過了你來說發(fā)展的較快 相對(duì)來說國外馬鈴薯收獲機(jī)在 20 世記初 歐洲國家有了畜力牽引收獲機(jī)來替代手工挖掘馬鈴薯 之后又改用拖拉機(jī) 隨后又出現(xiàn)了升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛼仈S輪式馬鈴薯收獲機(jī) 在 20 世紀(jì) 40 年代初 前蘇聯(lián) 美 國就開始研制馬鈴薯收獲機(jī)械 50 年代末己實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯收獲的機(jī)械化 隨后相繼好 多國家亦相繼實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯作物生產(chǎn)機(jī)械化 70 年代主要是研制大功率自走式根塊作 物聯(lián)合收獲機(jī) 且以收獲壟作種植為主 11 這些機(jī)型是大功率拖拉機(jī)變型 為了加強(qiáng) 篩選效果 分離器有四個(gè)液壓泵帶動(dòng) 圖 1 2 1 EURO V1400 L 馬 2 鈴薯收獲機(jī) 圖 1 2 2 Spirit8200 馬鈴薯收獲機(jī) 發(fā)展中國家基本上采用挖掘犁和挖掘機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè) 發(fā)達(dá)國家的馬鈴薯作物收 獲已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化聯(lián)合作業(yè) 如德國 美國的聯(lián)合收獲機(jī)在自動(dòng)化控制馬鈴薯分 離以及減少馬鈴薯作物損傷等方面都有獨(dú)到之處 東洋農(nóng)機(jī)公司 日本三 A 公司久保 田公司等都生產(chǎn)適合小地塊作業(yè)的中小型自走式馬鈴薯作物收獲機(jī) 12 15 1 3 國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)的現(xiàn)狀分析 通過我對(duì)近幾年馬鈴薯收獲機(jī)的了解 也有能人才子在國內(nèi)對(duì)此類機(jī)械做了研究 比如大蒜挖掘機(jī) 不過呢就是有很多機(jī)械在現(xiàn)實(shí)的實(shí)用性上都存在著一些新的問題還 需不斷改進(jìn) 其中這些問題我總結(jié)了一下主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面吧 第一就是是對(duì)農(nóng)作 物的損傷 因?yàn)橄翊笏?生姜此類作物 他本身比較脆弱 就容易造成損傷 損傷后 產(chǎn)量就會(huì)減少 而且到了市場(chǎng)上價(jià)格也會(huì)比平常賣的更低 第二就是適應(yīng)性很差 因 為每個(gè)地方跟每個(gè)地方的種植技術(shù)不同 地形啊種植的田壟高低也不同 造成非常差 的適應(yīng)性 綜觀國內(nèi)外多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)及外部環(huán)境 專家預(yù)測(cè)未來多功能馬 鈴薯收割機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)是 1 開發(fā)節(jié)能 高效 可靠 環(huán)保型產(chǎn)品的多功能馬鈴薯收割機(jī) 2 安全性及通用性是產(chǎn)品發(fā)展的重要目標(biāo) 3 大型化與小型化仍是產(chǎn)品系列化的兩極方向 4 技術(shù)進(jìn)步 操作方便和售后服務(wù)將成為企業(yè)生存的三大關(guān)鍵因素 1 4 多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1 4 1 向適應(yīng)性 通用性發(fā)展 我們可以在一臺(tái)馬鈴薯收獲機(jī)的基礎(chǔ)上能夠更換不同型號(hào)的清選 分離裝置 還 有摘果裝置 16 19 采用可以互換的滾筒式分離機(jī)構(gòu)和圓盤割刀式分離機(jī)構(gòu) 而且可以 用于花生 大蒜 洋蔥等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲 從而實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的狀態(tài)來滿 足我們的需求 還可以選用適應(yīng)性比較強(qiáng)通用性好的的果秧分離機(jī)構(gòu) 適用于不同種 類根莖類作物的秧蔓與果實(shí)的結(jié)構(gòu) 形狀 尺寸將兩者分離 以適應(yīng)多種作物和多種 形式馬鈴薯作物的收獲要求 1 4 2 向智能化方向發(fā)展 通過我盡量年在國內(nèi)各大機(jī)械廠實(shí)習(xí)的見識(shí) 對(duì)我來說影響最深的 要想成為一 個(gè)機(jī)械大國 必須把機(jī)械往智能化的方向發(fā)展 20 給我們研制出來的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品配備 3 上最精準(zhǔn)的多功能的農(nóng)業(yè)系統(tǒng) 我想這將成為未來農(nóng)機(jī)發(fā)展的潮流 我還發(fā)現(xiàn)近幾 年花生 大蒜 胡蘿卜 馬鈴薯等種植面積不斷擴(kuò)大 所以我覺得經(jīng)濟(jì)作物的耕作機(jī) 械應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)根作物的收獲 1 4 3 向多功能聯(lián)合型機(jī)械發(fā)展 增加農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用方向 避免機(jī)械的單一性 實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用 可用于花生 大 蒜等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲等作業(yè)聯(lián)合在一起 并可增加其收割功能 以提高機(jī) 具利用率 21 1 4 4 向精量化農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展 開發(fā)安裝有精量收獲的傳感器以達(dá)到提高收獲率的目的 1 4 5 簡化操作 還有一大關(guān)鍵就是要提高收獲機(jī)的工作速度 簡化操作流程 這將是提高收獲作 業(yè)生產(chǎn)率的又一途徑 還有就是在收獲后裝箱時(shí) 盡量使用大點(diǎn)的集裝箱以提高沒必 要的裝卸次數(shù) 而且在裝卸過程中會(huì)出現(xiàn)很多垃圾 這樣也能從減少打掃時(shí)間上來提 高生產(chǎn)效率 1 4 6 創(chuàng)新改造 在原有單一挖掘機(jī)械的基礎(chǔ)上創(chuàng)新改造 可增加挖掘機(jī)械的科技含量 提高自動(dòng) 化成效 極大限度的加強(qiáng)機(jī)械化 2 總體方案的設(shè)計(jì) 2 1 整體布局的設(shè)計(jì) 其傳動(dòng)圖如圖 2 1 1 4 圖 2 1 1 傳動(dòng)圖 1 萬向聯(lián)軸 2 鏈輪 3 減速器 4 動(dòng)力輸出軸 5 輸送鏈驅(qū)動(dòng)軸 6 抖動(dòng)輪軸 其總體結(jié)構(gòu)圖如圖 2 1 2 圖 2 1 2 總體結(jié)構(gòu)圖 1 V 帶輪 2 V 帶 3 機(jī)架 4 抖動(dòng)輪 5 減速器 6 聯(lián)軸器 7 懸掛架 8 挖掘鏟 9 鏈輪 10 傳動(dòng)鏈 11 地輪 2 2 工作原理 本機(jī)主要由 V 帶 減速器 抖動(dòng)輪 機(jī)架 挖掘鏟 傳動(dòng)鏈 地輪構(gòu)成 拖拉機(jī) 產(chǎn)生動(dòng)力通過減速器和帶輪將所需要的動(dòng)力傳送到鏈輪上 鏈輪帶動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)分 離裝置運(yùn)動(dòng) 將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機(jī)器后方運(yùn)送 同時(shí)由于有抖動(dòng)輪的作用 使得馬鈴薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)馬鈴薯與土的分離 而達(dá)到了分離的目的 最后馬鈴 薯落入收集箱中 表2 2 1馬鈴薯主要性能參數(shù) 工作寬度 1800 mm 作業(yè)行數(shù) 2 行 作業(yè)深度 200 mm 主軸轉(zhuǎn)速 540 r min 1 配套動(dòng)力 拖拉機(jī) 80 100 馬力 作業(yè)速度 0 6 1 m s 5 純小時(shí)生產(chǎn)率 0 25 0 60 hm h21 集薯類型 鋪條 理論明薯率 95 理論挖凈率 98 理論破損率 3 行距 700 900 mm 3 傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇 3 1 傳動(dòng)比的確定 該多功能馬鈴薯收獲機(jī)的配套動(dòng)力為 100 馬力的拖拉機(jī) 其輸出軸的轉(zhuǎn)速為 540r min 通過一級(jí)減速器和帶傳動(dòng) 設(shè)其總的傳動(dòng)比 68 2 i 減速器的傳動(dòng)比 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 為了能滿足分離器上的線速度為21 i 34 12i 1 3m s 的要求 因?yàn)?出入ni 所以 min 20168 54ri 入出 6 sradn 1 230514 出出 所以鏈輪半徑 mvr620 出 3 2 減速器的選擇 其傳動(dòng)比為 2 所以選擇傳動(dòng)比為 2 的減速器 其型號(hào)為 ZDY ZDZ100 型圓柱齒 輪減速器 其結(jié)構(gòu)如圖 3 2 1 圖 3 2 1 減速器結(jié)構(gòu)圖 4 帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì) 4 1 帶輪的設(shè)計(jì) 收獲機(jī)的工作功率為 1 5KW 故 W8 152 kPKAca 式 4 1 A 工作情況系數(shù) 取 A 1 2 4 1 1 選擇 V 帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率 caP和小帶輪轉(zhuǎn)速 1n 故選擇 A 型帶 4 1 2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 1 初選主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 D1 根據(jù)所選 V 帶型號(hào)參考 選取 min 選 801 7 2 驗(yàn)算帶的速度 V 106 nD 2784 3 sm 3 計(jì)算從動(dòng)輪直徑 D212iD 2 07834 取 D2 為 107mm 4 1 3 確定傳動(dòng)的中心距和帶長 初定中心距 由 20217 0DaD 即 1788 即 349 0 所以可取 ma5 根據(jù)公式 8 20 計(jì)算基準(zhǔn)帶長 02121042aDLd 3587835 m 16 選取帶的基準(zhǔn)長度 查表得 mLd1 根據(jù)公式 8 21 計(jì)算實(shí)際中心距 Lad 4 3920 6815302 0 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要 中心距的變動(dòng)范圍為 md min La6 3840 x 4 1 4 驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角 根據(jù)公式 8 6 及對(duì)包角的要求 應(yīng)保證 8 6018012 aDa 357 4 1 5 確定 V 帶的根數(shù) 由公式 8 22 知 5 300 KPZLca 式 4 2 取 Z 4 根 K 考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù) 簡稱包角系數(shù) L 考慮帶的長度不同的影響系數(shù) 簡稱長度系數(shù) 0P 計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí) 單根 V 帶所能傳遞的功率的增量 查得 0 45 K 0 98 L 0 91 0P 0 024 4 1 6 確定帶的初拉力 單根 V 帶的初拉力確定 2015 qVZPFca 2413 098 43 1 N7 4 1 7 求帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 210SinZFQ 式 4 3 87si4 N197 式中 Z 帶的根數(shù) 0F 單跟帶的初拉力 1 主動(dòng)輪上的包角 4 1 8 V 帶計(jì)算結(jié)果 表 4 1 8 1 V 帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表 9 設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目 結(jié)果 說明 工作情況系數(shù) k A1 2 計(jì)算功率 P ca1 8 選取 V 帶型號(hào) A 小帶輪直徑 D180mm 可選比表中大的值 大帶輪直徑 D 2107mm 驗(yàn)算 V 帶的速度 V 1 1304m s 初定中心距 a 0350 參考實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)確定 初算 V 帶所需的基準(zhǔn)長 度 L d 1068 2 10 選 V 帶的基準(zhǔn)長度 Ld1153mm 定 V 帶公稱長度 Li1120mm 定中心距 a 392 4mm 包角 1 175 120 合適 包角系數(shù) ka0 98 V 帶規(guī)格 A 型 長 1153mm V 帶根數(shù) 4 根 中心距 392 4mm 4 1 9 材料的選擇 帶輪常用材料是鑄鐵 因?yàn)閹?v 25m s 所以選用 HTl50 4 1 10 帶輪的形式 帶輪采用實(shí)心式 同樣大帶輪的基準(zhǔn)直徑 D 2 5 3 d 所以大帶輪也用實(shí)心 式 4 1 11 帶輪尺寸的計(jì)算 小帶輪的軸孔直徑 小帶輪與減速器相連 故取 d 40mm 因?yàn)?mdB80265 所以 L 小帶輪的寬度 fez21 054 m6 小帶輪的直徑 fD21 5 380 m7 大帶輪的軸孔直徑 大帶輪與鏈輪主動(dòng)軸直徑一致 設(shè)大帶輪軸孔直徑 md45 續(xù)表 3 11 大帶輪的寬度 mB65 大帶輪的直徑 fD21 5 307 4 帶輪的結(jié)構(gòu)如圖 4 1 11 1 圖 4 1 11 1 帶輪 4 2 鏈輪的設(shè)計(jì) 4 2 1 鏈輪的設(shè)計(jì)目的 設(shè)計(jì)該鏈輪的主要目的是為了能帶動(dòng)分離機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 通過鏈輪使得鏈的線 速度為 1 6m s 為了達(dá)到這一目的 所設(shè)計(jì)的鏈輪傳動(dòng)比應(yīng)為 1 即兩鏈輪的直 徑應(yīng)當(dāng)相等 由前面的計(jì)算已經(jīng)得出鏈輪的直徑 r 62mm 4 2 2 鏈輪的設(shè)計(jì) 1 選擇鏈輪的齒數(shù) 由已知得鏈輪的傳動(dòng)速度為 1 3m s 傳動(dòng)比為 1 通過查表 所以取 251 Z 2 初定傳動(dòng)中心距 a 根據(jù)公式 0 p 3 0 初取 4 a 3 確定鏈長 pL210210 ZaZp 12 041258 節(jié) 4 確定鏈條節(jié)距 plzAK 0p 15 34 7 kw8 由表查得鏈節(jié)距 p 為 15 875mm 5 驗(yàn)算鏈速 V106 Zn 5 287 53 1 與原假設(shè)相符 6 計(jì)算實(shí)際中心距 2 8 2 4 1211 ZZLZLpap 50587 m 63 0 9 3 7 作用在軸上的壓力 Q F 1 圓周力 v p0 N283 1 5 故 Q4 6 8 潤滑方式 根據(jù) v和 p 選擇滴油潤滑 4 2 3 鏈輪材料的選擇 鏈輪的材料應(yīng)當(dāng)能夠滿足強(qiáng)度和耐磨性的要求 在低速 輕載 平穩(wěn)傳動(dòng)中 鏈 輪可采用中碳鋼制造 中速 中載時(shí) 采用中碳鋼淬火處理 其硬度 40HRC 45HRC 13 4 2 4 鏈輪機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算 該鏈輪為滾子鏈輪 1 分度圓直徑 mzpd12780sin 2 齒頂園直徑 mzpda 135 94 750 8 1 cot54 3 齒根園直徑 6 27 rf 4 最大齒根距離 mdzLrx 6 1 05 1390cos 5 齒側(cè)凸緣直徑 mhzpdg8 157 4 s 所以取 g7 鏈輪結(jié)構(gòu)如圖 4 2 4 1 圖 4 2 4 1 鏈輪 14 5 聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計(jì) 5 1 聯(lián)軸器的選擇 該馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)寬度為 712mm 兩側(cè)的機(jī)架壁厚度各位 10mm 所以整個(gè)機(jī) 架的內(nèi)部空間為 692mm 所選的減速器的輸出軸的外伸長度為 110mm 輸出軸的直徑 為 48mm 所以選擇聯(lián)軸器時(shí)其孔徑也應(yīng)當(dāng)為 48mm 通過查閱手冊(cè) 21 可以選擇 HL4 型聯(lián)軸器 其長度為 112mm 5 2 聯(lián)軸器上軸的設(shè)計(jì) 聯(lián)軸器上軸的作用是為了將減速器和帶輪通過聯(lián)軸器相連接的 其設(shè)計(jì)過程如下 1 軸 4 部分 此部分軸是裝聯(lián)軸器的 聯(lián)軸器的長度為 112mm 所以在設(shè)計(jì)時(shí)可 以把該部分長度設(shè)計(jì)為 110mm 2 軸 3 部分此部分上裝滾動(dòng)軸承 因?yàn)闄C(jī)架內(nèi)壁到機(jī)架中心線的距離為 346mm 減速器中線到輸出軸端的距離為 214mm 聯(lián)軸器長 112mm 所以聯(lián)軸器到機(jī)架內(nèi)壁 的長度為 346 214 112 20mm 所選的軸承為角接觸球軸承 其寬度為 24 75mm 所以設(shè)計(jì)時(shí)該軸段長度為 42mm 3 軸 2 部分 該部分裝同時(shí)有軸承端蓋 為了讓 V 帶輪輸出機(jī)架為 20mm 所以 該段長度可設(shè)計(jì)為 44mm 4 軸 1 部分 該部分上裝 V 帶輪 V 帶輪寬為 65mm 所以設(shè)計(jì)該段長為 63mm 15 6 鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核 6 1 鏈輪軸的設(shè)計(jì) 該軸的設(shè)計(jì)步驟如下 1 軸 2 和軸 4 部分 這兩部分都是裝鏈輪的 因?yàn)殒溳喌暮穸葹?75mm 所以設(shè) 計(jì)該部分軸長度為 70mm 2 軸 1 和軸 5 部分 這兩部分都是裝軸承的 所選軸承為角接觸球軸承 其寬度 為 24 75mm 設(shè)計(jì)兩輪側(cè)面距機(jī)架內(nèi)壁距離為 20mm 所以設(shè)計(jì)該部分軸長為 50mm 3 軸 6 部分 該部分上裝軸承端蓋 設(shè)計(jì)其長度為 33mm 4 軸 7 部分 該部分上裝大帶輪 所以其設(shè)計(jì)長度也為 70mm 5 軸 3 部分 該部分通過計(jì)算可得其長度為 488mm 其結(jié)構(gòu)如圖 6 1 圖 6 1 1 鏈輪軸 6 2 鏈輪軸的校核 先作出軸的受力計(jì)算簡圖 取集中載荷作用于帶輪 鏈輪和軸承中點(diǎn) 6 2 1 帶輪上作用力的大小 16 壓軸力 NFP1974 則 NREH9 1543207cos PV 9in 6 2 2 鏈輪上作用力的大小 壓軸力 NQ4 16 則 NRCHB 4 18392074 16cos V in 求垂直面上軸承的支反力畫主要截面彎矩圖 N RRBVCVEVD 8 576560801 A 3 1 27 9 垂直面受力圖 見圖 b 主要截面彎矩圖 見圖 c 6 2 3 求水平面上軸承的支反力 畫主要截面彎矩圖 NRRBHCHEHD 8 301656081 A 4 9 42 水平面受力圖 見圖 d 主要截面彎矩圖 見圖 e 40 截面 D 處 垂直面 水平面合 成彎矩 mNMD 5221068 4 1069 彎 矩圖見圖 6 2 3 1 17 圖 6 2 3 1 7 分離輸送器的設(shè)計(jì) 7 1 分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過程 7 1 1 機(jī)構(gòu)形式的確定 機(jī)構(gòu)簡單 帶面傾斜 30 時(shí)也能工作 因此是一種應(yīng)用比較廣泛的分離工作部件 鏈桿式分離輸送器是由園桿組成 桿的兩端焊接在鏈條上 形成具有篩選馬鈴薯而分 離土壤的柵 7 1 2 分離輸送器的工作過程 工作過程是被掘起的土壤 馬鈴薯等向上輸送 在輸送鏈的作用下 土壤被疏松 土壤通過桿之間的間隙篩出來 馬鈴薯則被輸送器輸送到機(jī)器的尾部 從而將馬鈴薯 收集到后面的收集箱中 達(dá)到收獲馬鈴薯的目的 其結(jié)構(gòu)如圖 7 1 2 1 18 圖 7 1 2 1 分離輸送器圖 1 主動(dòng)輪 2 鏈條 3 抖動(dòng)輪 4 從動(dòng)輪 7 2 桿條參數(shù)的確定 在歐洲的許多國家里 桿間距離通常為 25 28mm 而在美國 甚至為 40 48mm 亞洲的日 韓等國為 30 40mm 這個(gè)間隙主要于馬鈴薯作物的品種和馬鈴薯的尺寸由 很大關(guān)系 在波蘭 一個(gè)馬鈴薯的平均重量大約為 60 80g 而美國可以達(dá)到 200g 左 右 分離輸送器的桿條間隙如圖 13 從圖中可以看出下面的關(guān)系 DL 1 式 7 1 式中 桿 間 歇 桿 條 間 歇 1 桿 直 徑 D 其結(jié)構(gòu)如圖 7 2 1 圖 7 2 1 桿條間隙圖 7 3 分離輸送器線速度的確定 線速度是分離輸送器設(shè)計(jì)的主要參數(shù) 輸送器的壽命 尺寸及機(jī)器的重量都與它的速度有關(guān) 輸送器的長度關(guān)系到馬鈴 薯分離和整機(jī)的尺寸 因此它必須適當(dāng) 19 試驗(yàn)表明 當(dāng)線速度高于 2m s 土壤含水量大于等于 20 時(shí) 分離能力下降 若 機(jī)器的前進(jìn)速度為 pV 分離傳送器的線速度為 rV 則有 pr 的取值一般為 0 8 2 5 機(jī)器工作時(shí)的速度為 1 2m s 分離輸送器的速度為 1 3 s 所以算出的 為 1 08 在 0 8 到 2 5 的范圍之內(nèi) 所以該參數(shù)的確定符合要求 8 挖掘裝置的設(shè)計(jì) 8 1 挖掘鏟的構(gòu)成 挖掘鏟由鏟片固定板 獨(dú)立的鏟片和角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成的 鏟尖角度設(shè)計(jì)為鈍角 這樣可以減小鏟前的入土深度 從而降低無效挖掘深度的動(dòng)力消耗 我對(duì)于挖掘鏟的 設(shè)計(jì)比較新穎 它的形狀像英文字幕 w 我個(gè)人比較喜歡這個(gè)設(shè)計(jì) 它的入土性能比 較好 可以省最少的力就能夠進(jìn)入到土內(nèi) 大大減小進(jìn)入土地里的阻力 減少不必要 浪費(fèi)的資源 更加省成本 最終效果 這也是提高我們馬鈴薯收獲機(jī)工作效率的一個(gè)重大舉措 這都是細(xì)節(jié) 問題 細(xì)節(jié)決定一切 而且它的入土面積較大 從而大大地減少漏挖 減少收獲后土 地里馬鈴薯的殘留量 大大提高收獲量 大大提高工作效率 減少不必要后期工作與 工作量 20 圖8 1 1 馬鈴薯根系和薯塊一般分布狀況 8 2 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 挖掘鏟的鏟片鏟片與鏟片之間留有間隙的 而且是多片鏟的變形 因而帶來很多 的優(yōu)點(diǎn) 1 一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積 達(dá)到減少阻力的目的 2 另一方面是減輕了機(jī)器前部的重量 防止鏟尖下陷 Fp 90sin 式 8 1 式中 為作用于鏟刃上的阻力 n為鏟刃上的正壓力 rp為鏟刃上的滑切力 F為鏟刃與土壤之間的摩擦力 且 tanPF 為摩擦角 90cos Pn 代入得 一般土壤對(duì)鋼的摩擦角為 35 26 取 0 所以 60 若鏟片數(shù)量為 5 個(gè) 單個(gè)鏟片寬度為 100mm 長度為 250mm 鏟刃傾斜角度 60 鏟面傾角為 1 鏟間間隙為 25mm 在實(shí)際考察當(dāng)中 我還當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)較為嚴(yán)重的問題 就是在挖掘鏟工作中 收獲 21 后的馬鈴薯會(huì)從挖掘鏟兩側(cè)掉出 從而加大一定的勞動(dòng)量 降低收獲效率 所以我決 定 在挖掘鏟的兩側(cè) 焊接尺寸相當(dāng)?shù)慕饘贀醢?從而解決這個(gè)問題 只有在不斷地 研究 不斷地測(cè)試 不斷的改進(jìn) 才能研究出好的機(jī)械產(chǎn)品 其結(jié)構(gòu)如圖 8 2 1 圖 8 2 1 挖掘鏟 圖8 2 2 挖掘鏟參數(shù)1 2 22 圖8 2 3 挖掘鏟參數(shù) 圖8 2 4 受力分析 圖8 2 5 鏟尖受力分析 2 23 圖8 2 6 鏟面水平傾角及鏟的末端離地高度示意圖 9 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì) 9 1 地輪的設(shè)計(jì) 地輪的作用主要是在機(jī)器行走過程中的平衡支撐作用 為了克服收獲機(jī)收獲時(shí)挖 掘鏟前部較大的阻力 設(shè)計(jì)的地輪應(yīng)當(dāng)有較好的通過性 且能夠保證在凹凸不平的地 表情況下準(zhǔn)確控制挖掘深度 地輪材料可以選擇鑄鐵 結(jié)構(gòu)采用腹板式 在機(jī)架上設(shè) 置不同的安裝位置 可根據(jù)種植情況調(diào)節(jié)深度 9 2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì) 收獲機(jī)組的入土性能 挖掘深度穩(wěn)定性能 機(jī)組牽引性能 運(yùn)輸通過性能及對(duì)地 表的適應(yīng)性能等主要工作性能都收多功能馬鈴薯收獲機(jī)懸掛裝置的影響 懸掛架及機(jī) 架部分大部分采用矩形管 這樣即可以減輕質(zhì)量 降低成本 而且還能夠滿足結(jié)構(gòu)的 剛度和強(qiáng)度的要求 24 10 使用說明和結(jié)論 10 1 使用說明 使用時(shí)將多功能馬鈴薯收獲機(jī)懸掛在拖拉機(jī)后面 1 要經(jīng)常檢查關(guān)鍵部件的連接 定期加注油 零件不合格是應(yīng)及時(shí)換掉 2 各相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件表面要保持清潔 3 盡量使多功能馬鈴薯收獲機(jī)所處的環(huán)境清潔 通風(fēng) 干燥 4 經(jīng)常檢查分離輸送器 因?yàn)樗苯雨P(guān)系到分離的好壞 10 2 結(jié)論 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí) 掌握了基本的設(shè) 計(jì)過程 真正地將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來 提高了獨(dú)立思考解決問題的能力 在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中 難免有不妥之處 在今后的學(xué)習(xí)工作中我會(huì)繼續(xù)努力 彌補(bǔ)自己 在專業(yè)知識(shí)上的缺欠 此次設(shè)計(jì) 我認(rèn)為最重要的就是使我明白了 無論做什么事情 要想做好 必須 態(tài)度端正 要善于學(xué)習(xí) 時(shí)刻學(xué)習(xí) 做事要嚴(yán)謹(jǐn) 認(rèn)真 細(xì)致 不怕吃苦 還要有創(chuàng) 新精神 25 參 考 文 獻(xiàn) 1 孫蕓 我國馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及展望 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械 2000 7 26 28 2 谷茂 馬慧英 薛世明 中國馬鈴薯栽培史考略 J 西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 1997 27 1 77 81 3 馬鈴薯 起源歷史 EB OL http lpotato 20history htm 2001 03 09 2001 03 10 4 安思民 白淑霞 馮學(xué)贊 等 試論我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展道 J 馬鈴薯雜志 2000 14 1 46 47 5 馬鈴薯專業(yè)委員會(huì)種薯生產(chǎn)加工組 馬鈴薯加工企業(yè)研討會(huì)會(huì)議紀(jì) EB OL http 2001 03 08 3001 04 10 6 張勛 馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化分會(huì)第七屆全國代表 大會(huì)論文集 C 杭州蕭山 2007 206 7 Bruno Agard Bernard Penz A simulated annealing method based on a 26 clustering approach to determine bills of materials for a large product family Int J Production Economics 117 2009 389 401 8 趙滿全 竇衛(wèi)國 趙士杰等 4SW 系列馬鈴薯挖掘機(jī)的研制 J 農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化 1999 4 9 蔣炳奎譯 根菜收獲機(jī)械 M 1979 12 10 中國科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所重慶分所編輯 國外收獲機(jī)械 第二集 M 1977 1l 11 單愛軍 劉俊杰 崔冰冰 馬鈴薯收獲機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) J 農(nóng)機(jī)化研究 2006 4 19 20 12 韓建新 都麗萍 2000 年中國國際農(nóng)牧業(yè)及食品工業(yè)展覽會(huì)國外兵團(tuán)巡禮 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械 2000 5 13 蘇 H 季堅(jiān)柯等著 蔬菜收獲機(jī)械 M 北京 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社出版 1982 5 14 蘇 著 袁佳平 汪裕安等譯 農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)和計(jì)算 M 北京 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 1983 9 15 蘇 著 沈林生 高良潤等譯 經(jīng)濟(jì)作物收獲機(jī)械理論 構(gòu)造和計(jì)算 M 上海 上?？茖W(xué)技術(shù) 出版社 1966 1 16 Soon Chong Johnson Lim Ying Liu Wing Bun Lee A methodology for building a semantically annotated multi faceted ontology for product family modelling Advanced Engineering Informatics 25 2011 147 161 17 張東興 郭君海 馬鈴薯田間管理與收獲機(jī)械化技術(shù) J 農(nóng)機(jī)科技推廣 2006 1 19 20 18 申屠留芳 孫興釗 中粘壤土馬鈴薯類作物收獲機(jī)的研究與開發(fā) J 農(nóng)機(jī)化研究 2003 10 4 21 23 19 R Galan J Racero I Eguia J M Garcia A systematic approach for product families formation in Recon gurable Manufacturing Systems Robotics and Computer Integrated Manufacturing 23 2007 489 502 20 Jacques Lamothe Khaled Hadj Hamou Michel Aldanondo An optimization model for selecting a product family and designing its supply chain European Journal of Operational Research 169 2006 1030 1047 21 Daniel Collado Ruiz Hesamedin Ostad Ahmad Ghorabi Comparing LCA results out of competing products developing reference ranges from a product family approach Journal of Cleaner Production 18 2010 355 364 27 致 謝 自從來到中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 我勵(lì)志要奮發(fā)圖強(qiáng) 不辜負(fù)家長的期望 經(jīng)過 四年的勤奮努力 我離我的目標(biāo)越來越近 這遠(yuǎn)遠(yuǎn)離不了學(xué)校還有老師對(duì)我的栽培 我內(nèi)心滿滿的是感激之情 時(shí)間過得飛快 轉(zhuǎn)眼我們就到了畢業(yè)季 我們面對(duì)的將是做畢業(yè)設(shè)計(jì) 我選的設(shè) 計(jì)燃起了我們內(nèi)心的好奇心 促使我夜以繼日的學(xué)習(xí)這方面的知識(shí) 本文所研究的馬鈴薯收獲機(jī)是一項(xiàng)及富有挑戰(zhàn)性的工作 在這里 我第一個(gè)要感 謝的就是我那認(rèn)真負(fù)責(zé)指導(dǎo)老師 趙麗琴老師 趙老師在此期間對(duì)我進(jìn)行了悉心的 幫助和指導(dǎo) 趙老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 一絲不茍的科研精神和對(duì)學(xué)術(shù)執(zhí)著追求的精神 將使我終身受益 不僅讓我學(xué)會(huì)了如何科學(xué)的研究問題和解決問題 更重要的是讓我 學(xué)會(huì)了怎樣做人做事 做完我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 跟我?guī)砹司薮蟮某删透?高興之余的我想起了從大一到即 將畢業(yè)的這四年來每位老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo) 他們的認(rèn)真負(fù)責(zé)讓我有了今天的成績 28 我想真心的對(duì)每一位老師說一聲謝謝