土豆馬鈴薯挖掘機設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 二級學院 機械工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 109040201 學生姓名 陳開飛 學號 1090400102 指導(dǎo)教師 王黎明 職稱 講師 時 間 2013 年 5 月 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 2 - 目錄 摘要 I Abstract 關(guān)鍵詞 4 1 緒論 5 1.1 國 內(nèi) 塊莖挖掘機的發(fā)展狀況 6 1.2 國 外 多功能塊莖挖掘機的現(xiàn)狀分析 9 1.3 多功能塊莖挖掘 機的發(fā)展趨勢 10 2 總體方案的設(shè)計 11 2.1 總體布局的設(shè)計 11 2.2 工作原理 12 3 傳動比的確定與減速器的選擇 13 3.1 傳動比的確定 13 3.2 減速器的選擇 14 4 帶輪和鏈輪的 設(shè)計 15 4.1 帶輪的設(shè)計 16 4.2 鏈輪的設(shè)計 17 4.3 鏈輪材料的選擇 17 4.4 鏈輪機構(gòu)的尺寸計算 18 5 聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計 22 5.1 聯(lián)軸器的選擇 23 5.2 聯(lián)軸器上軸的設(shè)計 23 6 鏈輪軸的設(shè)計和校核 24 6.1 鏈輪軸的設(shè)計 24 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 3 - 6.2 鏈輪軸的校核 25 7 抖動輪的設(shè)計 26 7.1 抖動輪作用 26 7.2 抖動輪的結(jié)構(gòu) 27 7.3 抖動輪的速度說明 27 8 軸承座的設(shè)計及說明 27 8.1 軸承座的作用 28 8.2 軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28 8.3 軸承座安裝時注意的問題 28 8.4 軸承座的養(yǎng)護問題 28 9 軸承端蓋的設(shè)計 28 9.1 軸承端蓋作用說明 28 9.2 軸承端蓋設(shè)計說明 29 9.3 軸承端蓋的安裝說明 29 10 分離輸送器的設(shè)計 29 10.1 分離輸送器的機構(gòu)及工作過程 30 10.2 桿條參數(shù)的確定 31 10.3 分離輸送器線速度的確定 32 11 挖掘鏟的設(shè)計 32 11.1 挖掘鏟的構(gòu)成 33 11.2 挖掘鏟的設(shè)計 33 12 地輪和機架的設(shè)計 34 12.1 地輪的設(shè)計 35 12.2 機架部分的設(shè)計 35 13 結(jié)論 36 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 4 - 14 本次設(shè)計外購件清單 37 參考文獻 38 致謝 40 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 5 - 摘 要 本文對 馬鈴薯挖掘機的 設(shè)計 研究和應(yīng)用進行 了深入的 介紹和分析，設(shè)計了分離組合式馬鈴薯挖掘機。對該機的主要參數(shù)進行了選擇 設(shè)計 ，主要零部件的設(shè)計進行了 機構(gòu)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和理論 設(shè)計 計算。馬鈴薯 是 地下產(chǎn)物， 而 且是塊莖繁殖， 并且其 收獲 和季節(jié)、天氣等客觀條件有很大的關(guān)系 。 因為 馬鈴薯的收獲費 力費時、季節(jié)性強且勞動強度大，從而 給農(nóng)民造成極大的 收獲 困難。為了解決上述問題，本文就國內(nèi)外馬鈴薯 挖掘機的 現(xiàn)狀、馬鈴薯 挖掘機 的研究和應(yīng)用進行 實際 介紹和分析， 巧妙地 設(shè)計了分離組合式馬鈴薯挖掘機 。對該 挖掘 機的主要參數(shù)進行了選擇，對主要零部件的設(shè)計進行了 合理的 理論計算 ，設(shè)計出的新型馬鈴薯挖掘機具有了更良好的性能，更好的適應(yīng)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，極大地解決了勞動生產(chǎn)力。 關(guān)鍵詞 ： 馬鈴薯；挖掘機；結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ；機械化；精密化 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 6 - Abstract In this paper, the potato excavator design research and application of the carried on the thorough introduction and analysis, designed the separation combination of potato. Design of the machines main parameters for the selection, design of main components of the theory of mechanism, structural optimization and design calculation. Potatoes are underground, and tuber propagation, and the harvest season, weather and other objective conditions and has a lot to do. Because the potato harvest laborious time-consuming, strong seasonal and the intensity of labor is big, which cause great harvest difficult for farmers. In order to solve the above problem, in this paper, the present situation of both at home and abroad of potato, potato digger actual research and application of the introduction and analysis, cleverly designed separation combination of potato. Selection of the main parameters of the excavator, design of main components of the theoretical calculation, design a new type of potato excavator has the better performance, better adapted to the modern agriculture productivity, solve the labor productivity greatly. Key words: Potato； Excavator； Optimize The Structure ； Mechanical Engineering； Precisely 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 7 - 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 8 - 1 緒論 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 9 - 馬鈴薯的營養(yǎng)價值 極其 高，市場潛力巨大。在國外，大約占 45%的馬鈴薯加工成 為食品后進入消費市場。 而 在 中國 國內(nèi)，一向被國人視為不能登大 雅之堂的馬鈴薯也 堂而皇之 在市場上風靡 流行 起來。在北京、上海、廣州 、成都和重慶 等全國大中城市，以馬鈴薯條、馬鈴薯泥 巴 為基本 材料 的麥當勞、肯德基食品已占據(jù)我國快餐市場的半壁江山，而從 其他 渠道進口的其它油炸薯片或膨化食品等也 不斷 滾滾而來。 致使馬鈴薯的地位在人們心目中的地位直線上升。甚至， 中國農(nóng)科院副院長屈東玉博士在 曾經(jīng) 召開的中國馬鈴薯學術(shù)年會上指出：“馬鈴薯是一種適應(yīng)性強、產(chǎn)量 很 高、經(jīng)濟價值 巨大 大的作物，應(yīng)該 把馬鈴薯主 要 產(chǎn)區(qū)列入國家糧食商品糧基地，享受與水稻、小麥等商品糧基地同樣的財 、 稅待遇，這 必定 是保證我國糧食 安全的 重要 有效手段?！?馬鈴薯作為經(jīng)濟 產(chǎn) 物，種植面積越來越大，而傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲 方法不但 費事費時，勞動強度大 而 且季節(jié)性強，因此給農(nóng)民造成極大的困難。馬鈴薯種植區(qū)大部分在 山坡 和山腰 地區(qū)，農(nóng)民對馬鈴薯挖掘機 器 的要求 已經(jīng) 十分迫切 ， 落后的人工收獲方式造成馬鈴薯凍 壞 和減產(chǎn)等不必要的損失。為了解決上述問題，推廣 實用 小型馬鈴薯挖掘機勢在必行。應(yīng)用馬鈴薯挖掘機可以大大 的 提高收獲效率，降低勞動者的勞動強度，增收增產(chǎn)，極大地 減少收獲損失，為我國馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ) ， 根據(jù)我國馬鈴薯挖掘機械多年研制生產(chǎn)經(jīng)驗可以看出， 意大利、 日本、美國 、英國、德國 等國外機 器 適應(yīng) 于 壟作，很難適應(yīng)我國平作種植 模式 。各類型機械需要進行多收獲季節(jié)、多地域的田間試驗，才能提高適應(yīng)性 ，更好的提高機械效率，完成各種生產(chǎn)工作。 馬鈴薯是我國主要 經(jīng)濟 作物之一。發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)，對優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加速 脫貧致富及地區(qū)經(jīng)濟 平衡 發(fā)展具有 十分 重要的 意義 。 由于 馬鈴薯為地下產(chǎn)物 , 且是塊莖繁殖 , 其收獲 方式以挖掘機 械 為主 導(dǎo) 。馬鈴薯挖掘機可以大大提高收獲效率 ,減少損失 , 降低勞動強度 , 為馬鈴 薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。但是收獲方式的落后極大的 限制了 馬鈴薯 的 生產(chǎn)發(fā)展。為促進馬鈴 薯生產(chǎn) 的良好 發(fā)展，解決機械化收獲問題 已經(jīng)迫在眉急 。馬鈴薯挖掘機械化的關(guān)鍵矛盾是 機器 性能要求與配套動力之間的矛盾。鑒于動力的限制，與 14kw 以 下拖拉機配套 機器 的性能要求不宜功能全 部都一樣 ，只要完成起薯 塊步驟環(huán)重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 10 - 節(jié) ，讓署塊基本露于地面即可，其他工序 可以通過 人工 拾起 完成。從發(fā)展 來 看這類機械作為與農(nóng)村具有的小型拖拉機相配套的過渡性機型 可以 予以開發(fā)、推廣。 根據(jù) 近年來馬鈴薯種植面積的不斷增加，對馬鈴薯收獲的機械化水平的需求越來越大。 因此，馬鈴薯收獲機的大力推廣對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，尤其是馬鈴薯的生產(chǎn)具有巨大的現(xiàn)實意義和歷史 意義。 1. 國內(nèi)外馬鈴薯挖掘機的發(fā)展現(xiàn)狀 1.1 國內(nèi)多功能塊莖挖掘機的現(xiàn)狀分析 近年來 ,國內(nèi)市場上也出現(xiàn)了一些此類機械， 比 如大蒜 收獲 機 。這個機器 就有 對行 松土鏟式和不對行平鏟式輸送方式 等 多種 收貨方式 。但大多數(shù)機型在質(zhì)量可靠性和適應(yīng)性方面仍然地存在著不同程度 的 一些問題 ,主要體現(xiàn)在兩個方面 ,一 方面 是損傷作物的問題 ,因為 像 大蒜、生姜 、荸薺等 此類作物 ,收獲時 表面比較鮮嫩，容易破損。 而 且 損傷后會嚴重影響 銷售 價格 ；二是適應(yīng)性 很 差 ,因各地農(nóng) 業(yè)工藝有很大的 不同 ,行距及株距存在 著 差異 ,更重要的問題是機器很容易出現(xiàn)故障嗎， 因此此類 機具難以滿足 生產(chǎn) 要求。 如今，我們國家機械工業(yè)部聯(lián)合發(fā)布了農(nóng)業(yè)機械的中長期發(fā)展規(guī)劃，具體涉及到我國農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展要求及標準，明確的提出我國農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展一定要適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，向機械化、智能化、微型化、精密化發(fā)展，以更好的促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的健康、有序、多元化發(fā)展。 目前 國內(nèi) 塊莖 作物的機械化 生產(chǎn) 還有 很長 的路要走 ,不僅需要科研部門 、政府部門 及企業(yè)的大力 科研 投入 ,還牽涉到農(nóng)民的認識 、 接受 和具體操作 問題。 近年來， 由于進口農(nóng)機具價格較高 ,農(nóng)民難以接受 其昂貴的價格 ,塊莖 挖掘機械還是要走國產(chǎn)化道 路 ,而且還要根據(jù)中國 實際 國情 ,不能盲目照搬 照抄，否則只能自食其果，極大地阻礙現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械的良性發(fā)展。 主機利用現(xiàn)有的機型 ,如 三輪車、田園 管理機 器 、手扶拖拉機及四輪拖拉機 ,對國外的機型原理加以 積極 消化吸收 ,研制 生產(chǎn)出 適合中國國情的機 器 。 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 11 - 國外發(fā)達國家（如日本 、德國 、美國、 英國、 法國、意大利 、匈牙利 等國）地下作物的收獲已 完全 實現(xiàn)機械化，對于長根作物（ 馬鈴薯、 蘿卜、山藥等）和斷根作物（洋蔥、大蒜等）都有不同的挖掘機械，工藝 都 十分的先進，但機械價位 比較 較高，全部引進國內(nèi) 實在讓農(nóng)民 無法接受，例如，意大利產(chǎn)的 DSC-120和日本寶田公司產(chǎn)的 DCL-130型土豆挖掘機，大多用于沙壤土作業(yè)，這些設(shè)備不太適應(yīng)我國地下作物種植的農(nóng)藝要求和土壤狀況。根據(jù)以上 的 分析，在國內(nèi)外現(xiàn)有的 機械 基礎(chǔ)上，結(jié)合我國 國情和 農(nóng)村市場的實際情況，分析 出 國內(nèi)塊莖類作物的土壤的物理特性 以及 農(nóng)藝要求 標準從 而研制出多功能塊莖類挖掘機。 綜觀國內(nèi)外多功能塊莖挖掘機的發(fā)展特點及外部環(huán)境， 結(jié)合我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，有關(guān) 專家預(yù)測未來多功能塊莖 挖掘機 的主要發(fā)展趨勢是： （ 1） 開發(fā)高效、節(jié)能、可靠、環(huán)保型產(chǎn)品的多功能塊莖 收獲機 。 （ 2） 通用性及安全性是產(chǎn)品發(fā)展的重要 目標。 （ 3） 操作簡單，上手快，容易接受是現(xiàn)實農(nóng)業(yè)發(fā)展的導(dǎo)向。 （ 4） 大型化與小型化仍是產(chǎn)品系列化的兩極方向。 （ 5） 技術(shù)進步、 科技創(chuàng)新 和售后服務(wù)將成為企業(yè)生存的三大關(guān)鍵因素。 1.2 國外 馬鈴薯 挖掘機的發(fā)展現(xiàn)狀 國外塊莖挖掘機械化收獲起步 比較 早、發(fā)展 比較 快、技術(shù)水平 比較 高。 20 世記初，歐美國家 就 出現(xiàn) 了 畜力牽引挖掘機來代替手鋤挖掘塊莖、隨后改由拖拉機牽引或懸掛。20 年代末出現(xiàn)了拋擲輪式 、 升運鏈式和塊莖挖掘機。在 20 世紀 40 年代初， 冷戰(zhàn)期間，前蘇聯(lián)、美國就開始研制、推廣應(yīng)用塊莖挖掘機械， 50 年代末 就已經(jīng)基本 實 現(xiàn)了機械化。70 80 年代，德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、 瑞典、 匈牙利、日本和韓國 也 相繼實現(xiàn)了塊莖作物生產(chǎn)機械化。 70 年代主要是研制大功率根塊作物聯(lián)合挖掘機，且以收獲壟作種植為主。這些機型是大功率拖拉機變型，如荷蘭在拖拉機基礎(chǔ)上按照甜菜聯(lián)合挖掘重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 12 - 機的原理制成的雙行馬鈴薯聯(lián)合挖掘機，為了加強篩選效果，分離器 就 有四個液壓泵帶動。 美國在 1948 年以前用挖掘機來收獲塊莖，然后 采取 人工撿拾，直到 1967 年，開始使用聯(lián)合挖掘機 。 20 世紀 90 年代，美國已基本實現(xiàn)了塊莖挖掘機械化。前蘇聯(lián)是生產(chǎn)塊莖作物挖掘機最早的國家， 生產(chǎn)許多半懸掛式機型， 譬如 如 KKY 2型、 KOK 2型、KKP 2 型 、 KOJ-3 型 等塊莖作物聯(lián)合挖掘機，機器體積 比 較龐大笨重，到 20 世紀 90年代初，塊莖挖掘機共有 16 種機型，其中 10種是聯(lián)合挖掘機， 90 年代中期，開始生產(chǎn)自走式聯(lián)合挖掘機，其勞動生產(chǎn)率比其它行挖掘機提高 1 倍。近年來，歐美的馬鈴薯挖掘機型仍然是以大功率機組為主。這些機型只能在大面積土地上使用，不適用于中小地塊。有些國家和地區(qū)生產(chǎn)一些小型挖掘機械，日本在 1955 年以前使用畜力挖掘犁， 1955年 196 年生產(chǎn)懸掛式拋擲式挖掘機，如意大利的 SP100 機型為小型壟作挖掘機械。在亞洲生產(chǎn)馬鈴薯挖掘機械的國家 比 較少 ，在日本有一些小型機械。 70 年代開始引進英國、美國等發(fā)達國家的聯(lián)合挖掘機，并研制適合日本國情的聯(lián)合挖掘機 。 對于根菜（蘿卜、家山藥、胡蘿卜等）機械收獲的研究從 1960 年開始，近幾年韓國、日本 、新加坡 生產(chǎn)了一些小型馬鈴薯挖掘機，如韓國高山機械工業(yè)公司生產(chǎn)的小型單行和雙行土豆、 紅薯 挖掘機械。 日本對生姜挖掘機械已經(jīng)研制多年并有了一些成熟的機型 ,第一代機型只把根莖拔出地面 ,減輕了農(nóng)民從地下挖出生姜的勞動量。據(jù)有關(guān)材料介紹 ,現(xiàn)在第二代機型已經(jīng)研制成功并 已經(jīng) 開 始 投入 使用 ,它是一種從收獲到清理到包裝的聯(lián)合作業(yè)機械 ，其技術(shù)已經(jīng)相當成熟。而 在韓國 ,對根莖挖掘機械的研制也取得了較大的成果 ,他們生產(chǎn)的一種配套于田園機器 的大蒜挖掘機 ,采用振動的原理 ,緩沖了阻力 ,并對根莖上附著的土塊起到疏松和抖動的作用 ,是一種輕型高效的機 器 。 發(fā)展中國家基本上采用挖掘犁和挖掘機進行收獲作業(yè) ,發(fā)達國家的塊莖作物收獲已基本實現(xiàn)了機械化聯(lián)合作業(yè)。如德國、美國的聯(lián)合挖掘機在自動化控制塊莖分離以及減少塊莖作物損傷等方面都有獨到之處。東洋農(nóng)機公司、日本三 A 公司久保田公司等都生重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 13 - 產(chǎn)適合小地塊作業(yè)的中小型自走 式塊莖作物挖掘機 9。 1.2 國內(nèi)多功能塊莖挖掘機的現(xiàn)狀分析 近年來 ,國內(nèi)市場上也出現(xiàn)了一些此類機械，如大蒜挖掘機就有對行松土鏟式和不對行平鏟式輸送方式也有多種。但大多數(shù)機型在適應(yīng)性和質(zhì)量可靠性方面仍然不同程度地存在著一些問題 ,主要體現(xiàn)在兩個方面 ,一是損傷作物的問題 ,因為象大蒜、生姜此類作物 ,收獲時皮質(zhì)鮮嫩易損 ,而損傷后會嚴重影響其價格 ；二是適應(yīng)性差 ,因各地農(nóng)藝不同 ,行距及株距存在著差異 ,機具難以滿足這種要求。 由于進口農(nóng)機具價格較高 ,農(nóng)民難以接受 ,根莖挖掘機械還是要走國產(chǎn)化道路 ,而且還要根據(jù)中國國 情 ,不能盲目照搬。主機利用現(xiàn)有的機型 ,如田 圓 管理機、手扶拖拉機及四輪拖拉機 ,對國外的機型原理加以消化吸收 ,研制出適合中國國情的機具。 國內(nèi)根莖作物的機械化收獲還有較長的路要走 ,不僅需要科研部門及企業(yè)的大力研制及投入 ,還牽涉到農(nóng)民的認識和接受問題。 國外發(fā)達國家（如日本、美國、法國、意大利等國）地下作物的收獲已 完全 實現(xiàn)機械化，對于長根作物（蘿卜、山藥等）和斷根作物（洋蔥、大蒜等）都有不同的挖掘機械，工藝十分的先進，但機械價位較高，全部引進國內(nèi) 是在 無法接受，例如，意大利產(chǎn)的 DSC-120 和日本寶田公司產(chǎn)的 DCL-130 型土豆挖掘機，大多用于沙壤土作業(yè)，這些設(shè)備不太適應(yīng)我國地下作物種植的農(nóng)藝要求和土壤狀況。根據(jù)以上分析，在國內(nèi)外現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國農(nóng)村市場的實際情況，分析國內(nèi)塊莖類作物的農(nóng)藝要求和土壤的物理特性而研制出的多功能塊莖類挖掘機。 1.3 多功能塊莖挖掘機的發(fā)展趨勢 （ 1）向適應(yīng)性，通用性發(fā)展 如采取在一臺塊莖挖掘機上換裝不同型號的分離裝置 ， 清選 裝置 ，摘果裝置 13。重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 14 - 采用可互換的圓盤割刀式和分離滾筒式分離機構(gòu)機構(gòu) ,可用于花生、洋蔥等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲 ,實現(xiàn)一機多 并 用。采用通用性好的果秧分離 機構(gòu)，適用于不同種類根莖類作物的果實與秧蔓的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀將兩者分離，以適應(yīng)多種作物和多種形式塊莖作物的收獲要求。 （ 2）向智能化方向發(fā)展 我國的農(nóng)機產(chǎn)品要想達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的精耕細作，并追趕國際水平，就必須在智能化上下功夫 14，給農(nóng)機產(chǎn)品配備精準的多功能的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)已經(jīng)成為農(nóng)機發(fā)展的潮流，經(jīng)濟作物的耕作機械應(yīng)重點開發(fā)根作物的收獲，以解決種植面積不斷擴大的花生，大蒜，胡蘿卜， 馬鈴薯 等塊莖類果實的挖掘類挖掘分離問題和機械輸送。 （ 3）向多功能聯(lián)合型機械發(fā)展 增加農(nóng)業(yè)機械的使用方向，避免機械的單一性，實現(xiàn) 一機多用 ,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，以提高機具利用率 15。 （ 4）簡化操作 簡化操作減少輔助工作時間， 提高工作速度這是提高收獲作業(yè)生產(chǎn)率的又一 方式 ，如在可能的前提下盡量增大集果箱的容積，減少裝卸的次數(shù)，其底部采用可打開的形式，以加快其收獲完畢后清掃的時間。 （ 5）向精量化農(nóng)業(yè)機械發(fā)展 開發(fā)安裝有精量收獲的傳感器以達到提高收獲率的目的。 2 總體方案的設(shè)計 2.1 整體布局的設(shè)計 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 15 - 其傳動圖如圖 1： 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、振動篩軸 圖 1 傳動圖 Fig.1 Driver chart 其總體結(jié)構(gòu)圖如圖 2： 1、 V 帶輪 2、 V帶 3、機架 4、抖動輪 5、減速器 6、聯(lián)軸器 7、懸掛架 8、挖掘鏟 9、鏈輪 10、傳動鏈 11、地輪 圖 2 總體結(jié)構(gòu)圖 Fig.2 Overall structure 2.2 工作原理 本機主要由 V 帶、減速器、抖動輪、機架、挖掘鏟、傳動鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機產(chǎn)生動力通過減速器和帶輪將 所需要的動力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動鏈條從而帶動分離裝置運動，將從挖掘鏟部挖出的土豆 往 機器后方運送，同時由于有抖動輪的作用，使得塊莖在輸送的過程中實現(xiàn)的塊莖于土的分離，而達到了分離的目的。最后塊莖從機器的尾部 重新 落入土地的表面。 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 16 - 3 傳動比的確定與減速器的選擇 3.1 傳動比的確定 該多功能塊莖挖掘機的配套動力為 25-35 馬力的拖拉機，其輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min，通過一級減速器和帶傳動，設(shè)其總的傳動比 68.2i 減速器的傳動比 21 i 。帶傳動的傳動比 34.12 i為了能滿足分離器上的線速度為1.3m/s 的要求， 出入nni 所以 m i n/5.2 0 168.25 4 0 rinn 入出sr a dn /1.2130 5.20114.330 出出 所以鏈輪半徑 mmmvr 620 6 2.01.213.1 出3.2 減速器的選擇 由于其傳動比為 2，可以從市場上選擇傳動比為 2的減速器，其型號為 ZDY,ZDZ100 型圓柱齒輪減速器。 其結(jié)構(gòu)如圖 3： 圖 3 減速機結(jié)構(gòu)圖 Fig.3 Reducer structure 4 帶輪和鏈輪的設(shè)計 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 17 - 4.1 帶輪的設(shè)計 因為工作機是 多功能塊莖挖掘機 ，故屬于載荷變動 較 大的機械，原動機是交流電動機（普通轉(zhuǎn)矩鼠籠式 電機 ）， 設(shè)其 工作時間小于 10 小時 /天，啟動形式為軟啟動 （采用高性能變頻器啟動） 。 挖掘機的工作功率為 1.5KW。 故： W8.15.12.1 kPKP Aca AK -工作情況系數(shù) 取 AK =1.2。 選擇 V 帶的型號 根據(jù)計算功率 caP 和小帶輪轉(zhuǎn)速 1n ， 故 選擇 A 型帶。 （ 1） 確定帶輪基準直徑 ： 1） 初選主動輪的基準直徑 D1 根據(jù)所選 V 帶型號參考，選取 min1 DD ，選 mmD 801 。 （ 2） 驗算帶的速度 V 1 0 0 060V 11 nD 100060 2708014.3 sm /1304.1 （ 3） 計算從動輪直徑 D2 12 iDD mm2.1078034.1 取 D2 為 107mm （ 3） 確定傳動的中心距和帶長 初定中心距， 由 公式（ 8 20） 得： 22021 27.0 DDaDD 即： 1 0 78021 0 7807.0 0 a 即： 3 7 49.1 3 0 0 a ， 所以可 取 mma 3500 根據(jù)公式（ 8 22） 計算基準帶長： 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 18 - 0212210 422 aDDDDaLd 3 5 04 801 0 71 0 78023 5 02 2 mm01.1068 選取帶的基準長度，查表得： mmL d 1153 根據(jù)公式（ 8 23） 計算實際中心距： mmLLaa dd 4.3922 02.1 0 6 81 1 5 33002 0 考慮安裝調(diào)整和補償初拉力的需要，中心距的變動范圍為： mmLaa d 3 3 30 1 5.0m i n mmLaa d 6.3 8 403.0m a x 根據(jù)公式 （ 8 24） （ 4） 驗算主動輪的包角 根據(jù)公式 （ 8 25） 及對包角的要求，應(yīng)保證： 60180 121 a DDa 60350 80107180 120175 （ 5） 確定 V 帶的根數(shù) 由公式（ 8 26）知 5.300 KPKKP PZ L ca 取 Z=4 根。 式中： 0P 在包角 =180 度，特定長度，工作平穩(wěn)情況下，單根普通帶的許用功率值； 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 19 - K 考慮包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)； LK 考慮帶的長度不同的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù) ； 0P 計入傳動比的影響時，單根 V 帶所能傳遞的功率的增量 ； 查得： 0P =0.45 K =0.98 LK =0.91 0P =0.024 （ 6） 確定帶的初拉力 單根 V 帶的初拉力由 公式（ 8 27） 確定： 20 15.250 0 qVKVZPF ca 24 1 3.11.0198.0 5.244 1 3.1 8.15 0 0 N247 （ 7） 求帶傳動作用在軸上的壓力 由公式（ 8 28） 22 10 S inZFQ 87s in24742 N1974 式中： Z為 帶的根數(shù)； 0F 為 單 根 帶的初拉力； 1 為 主動輪上的包角。 （ 8） V 帶計算結(jié)果 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 20 - 表 1 V帶設(shè)計計算列表 Table.1 The list of V types belt design 設(shè)計計算項目 結(jié)果 說明 工作情況系數(shù) kA 計算功率 Pca 選取 V帶型號 小帶輪直徑 D1 大帶輪直徑 D2 驗算 V帶的速度 V 初定中心距 a0 初算 V帶所需的基準長度 L d 選 V 帶的基準長度 Ld 定 V 帶公稱長度 Li 定中心距 a 包 角 1 包角系數(shù) ka 1.2 1.8 A 80mm 107mm 1.1304m/s 350 1068.2 1153mm 1120mm 392.4mm 175 0.98 可選比表中大的值 參考實際機械結(jié)構(gòu)確定 120 ，合適 V 帶規(guī)格： A 型，長 1153mm V 帶根數(shù)： 4 根 中心距： 392.4mm (9)材料 的選擇 帶輪常用材料是鑄鐵，因為帶速 v 25m s，所 以選用 HTl50。 (10) 帶輪的形式 帶輪的結(jié)構(gòu)由帶輪直徑大小而定， 因小帶輪基準直徑 D（ 2.5 3） d，所以采用實心式。同樣大帶輪的基準直徑 D（ 2.5 3） d，所以大帶輪也用實心式。 （ 11） 帶輪尺寸 的 計算 小帶輪的軸孔直徑，小帶輪與 減速器 相連， 故 取 d =40mm。 因為， mmdmmB 80265 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 21 - 所以 BL 小帶輪的寬度： fezB 21 1021514 mm65 小帶輪的直徑： fDD 21 5.3280 mm87 大帶輪的軸孔直徑，大帶輪與 鏈輪主動軸 直徑一致 。 設(shè)大帶輪軸孔直徑 mmd 45 。 大帶輪的寬度： mmB 65 大帶輪的直徑： fDD 21 5.32107 mm114 小帶輪的結(jié)構(gòu)如圖 4： 圖 4 小帶輪 Fig.4 Small Pulley 大帶輪的結(jié)構(gòu)如圖 5： 圖 5 大帶輪 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 22 - Fig.5 Big Pulley 4.2 鏈輪的設(shè)計 4.2.1 鏈輪的設(shè)計目的 設(shè)計該鏈輪的主要目的是為了 能夠 帶動分離機構(gòu)的運動。通過鏈輪 確保得到 鏈的線速度為 V=1.6m/s。為了達到這一目的，設(shè)計的鏈輪傳動比應(yīng)為 1： 1，即兩鏈輪的直徑應(yīng)當相等。由前面的計算已經(jīng)得出鏈輪的直徑 r=62mm。 4.2.2 鏈輪的設(shè) 計 （ 1）選擇鏈輪的齒數(shù) 由已知得鏈輪的傳動速度為 1.3m/s，傳動比為 1。通過查表 所以取 2521 ZZ (2) 初定傳動中心距 a 根據(jù)公式 5 0 )p30(0 a 初取 p400 a (3) 確定鏈長 pL 2120210 )2(22 ZZapZZpaL p 04012580 105 節(jié) (4) 確定鏈條節(jié)距 p plzA KKK pK0p105.134.1 5.17.1 kw8.1 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 23 - 由表查得 34.1zK ；由圖按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計，鏈工作在功率曲線凸峰左側(cè)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表查得 05.1lK ；選單列鏈，由表查得 1pK 根據(jù) 0p 于 1n ，由圖選用鏈號為 10A，并且也證實了原估計鏈工作在額定功率曲線凸峰左側(cè)是正確的。 由表查得鏈節(jié)距 p 為 15.875mm。 (5) 驗算鏈速 V 100060 1 Z p nV 60000 5.201875.1525 33.1 與原假設(shè)相符。 (6) 計算實際中心距 )2(8)2()2(4 21222121 ZZZZLZZLpa pp )25105()25105(4875.15 2 mm2.635)8080(97.3 (7) 作用在軸上的壓力 Q FQ 3.1 圓周力 v pF 1 0 0 0 N1 1 2 833.1 5.11 0 0 0 故： NQ 4.146611283.1 (8) 潤滑方式 根據(jù) v 和 p ，選擇滴油潤滑。 4.3 鏈輪材料的選擇 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 24 - 鏈輪的材料應(yīng)當能夠滿足強度和耐磨性的要求。在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中，鏈輪可采用中碳鋼制造；中速、中載時，采用中碳鋼淬火處理，其硬度 40HRC 45HRC；高速、重 載、連續(xù)工作時的傳動，采用低碳鋼、低碳合金鋼表面滲碳淬火（如用 15、 20Cr、12CrNi3 等鋼淬硬至 55HRC 60HRC）或中碳鋼、中碳合金鋼表面淬火。 本多功能塊莖挖掘機為中速、中載，所以采用中碳鋼淬火處理，其硬度 應(yīng)該 40HRC 45HRC。 4.4 鏈輪機構(gòu)的尺寸計算 該鏈輪為滾子鏈輪。 (1)分度圓直徑 mmzpd 127180s in (2) 齒頂 圓 直徑 mmzpd a 1 3 5)94.754.0(8 7 5.15)1 8 0c o t54.0( (3 )齒根 圓 直徑 1 1 716.101 2 7 rf ddd(4) 最大齒根距離 mmdzdL rx 6.11616.10752.12390c o s (5) 齒側(cè)凸緣直徑 mmhzpd g8.11576.004.1180c o s 所以取 mmdg 87鏈輪結(jié)構(gòu)如圖 6： 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 25 - 圖 6 鏈輪 Fig.6 Chain wheel 5 聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計 5.1 聯(lián)軸器的選擇 該多功能塊莖挖掘機的設(shè)計寬度為 712mm。兩側(cè)的機架壁厚度各位 10mm。所以整個機架的內(nèi)部空間為 692mm。所選的減速器的輸出軸的外伸長度為 110mm。為了使機器能夠運轉(zhuǎn)，必須將 V 帶輪放在整個機架的外面，因為減速器外伸軸長度不夠，所以必須選擇一個聯(lián)軸器。 通過查減速器的參數(shù)表，可知其輸出軸的直徑為 48mm,所以選擇聯(lián)軸器時其孔徑也應(yīng)當為 48mm。通過查閱手冊 21-25，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 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)計時可以把該部分長度設(shè)計為 110mm。 （ 2） 軸 3 部分此部分上裝滾動軸承。因為機架內(nèi)壁到機架中心線的距離為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)計時該軸段長度為 42mm。 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 26 - （ 3） 軸 2 部分：該 部分裝同時有軸承端蓋。為了讓 V帶輪輸出機架為 20mm，所以該段長度可設(shè)計為 44mm。 （ 4） 軸 1部分：該部分上裝 V帶輪， V帶輪寬為 65mm，所以設(shè)計該段長為 63mm。 其結(jié)構(gòu)如圖 7： 圖 7 聯(lián)軸器上的軸 Fig.7 The shaft of coupling 6 鏈輪軸的設(shè)計和校核 6.1 鏈輪軸的設(shè)計 鏈輪軸的作用是將大帶輪上的動力傳送到兩個主動鏈輪上，從而帶動分離輸送器運動，進而達到分離輸送的目的。 該軸的設(shè)計步驟如下： （ 1） 軸 2 和軸 4 部分：這兩部分都是裝鏈輪的。因為鏈輪 的厚度為 75mm，所以設(shè)計該部分軸長度為 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)計兩輪側(cè)面距機架內(nèi)壁距離為 20mm，所以設(shè)計該部分軸長為 50mm。 （ 3） 軸 6 部分：該部分上裝軸承端蓋，設(shè)計其長度為 33mm。 （ 4） 軸 7 部分：該部分上裝大帶輪，所以其設(shè)計長度也為 70mm。 （ 5） 軸 3 部分：該部分通過計算可得其長度為 488mm。 其結(jié)構(gòu)如圖 8： 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 27 - 圖 8 鏈輪軸 Fig.8 The shaft of chain wheel 6.2 鏈輪軸的校核 先作出軸的受力計算，取集中載荷作用于帶輪、鏈輪和軸承中點。 (1)帶輪上作用力的大小 壓軸力 NFP 1974 則 NFR PEH 9.1 5 453923071 9 74c o s NFR PEV 5.12273922431974s in (2) 鏈輪上作用力的大小 壓軸力 NQ 4.1466 則 NQRR CHBH 4.11483923074.1466c os NQRR CVBV 9093922434.1466s in 求垂直面上軸承的支反力 NRRRR BVCVEVDV 8.575665 60600801 NR AV 3.1 1 5 65.1 2 2 78.5752909 (3)求水平面上軸承的支反力 NRRRR BHCHEHDH 8.3001665 60600801 NR AH 8.8408.3 0 0 19.1 5 4 524.1 1 4 8 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的設(shè)計 - 28 - 截面 D 處垂直面，水平面合成彎矩 mmNM D 522 1068.24.210242166940 7.抖動輪的設(shè)計 7.1 抖動輪的作用 抖動輪實際上是一個橢圓結(jié)構(gòu)。在軸的轉(zhuǎn)動下運轉(zhuǎn)對環(huán)形鏈帶產(chǎn)生上下抖動，最終達到稀松土壤，分離塊莖于土壤的目的。 7.2 抖動輪的結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計中抖動輪為一橢圓結(jié)構(gòu)，其長軸為 375mm, 短軸為 305mm, 抖動輪工作時由軸帶動 , 使之做軌跡運動。 7.3 抖動輪運轉(zhuǎn)速度說明 由于抖動輪的作用是對鏈帶上的土壤進行疏松，所以其抖動速度應(yīng)該與鏈帶運轉(zhuǎn)的速度相匹配。由于鏈速 v=1.33m/s,經(jīng)過計算及經(jīng)驗可以得出抖動輪的抖動頻率應(yīng)該為1.1S/次。 重慶理工大學畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機的