土豆馬鈴薯挖掘機(jī)設(shè)計(jì)【2013年最新整理畢業(yè)論文】

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) 二級學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級 109040201 學(xué)生姓名 陳開飛 學(xué)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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 6 1.2 國 外 多功能塊莖挖掘機(jī)的現(xiàn)狀分析 9 1.3 多功能塊莖挖掘 機(jī)的發(fā)展趨勢 10 2 總體方案的設(shè)計(jì) 11 2.1 總體布局的設(shè)計(jì) 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(jì) 15 4.1 帶輪的設(shè)計(jì) 16 4.2 鏈輪的設(shè)計(jì) 17 4.3 鏈輪材料的選擇 17 4.4 鏈輪機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算 18 5 聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計(jì) 22 5.1 聯(lián)軸器的選擇 23 5.2 聯(lián)軸器上軸的設(shè)計(jì) 23 6 鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核 24 6.1 鏈輪軸的設(shè)計(jì) 24 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 3 - 6.2 鏈輪軸的校核 25 7 抖動輪的設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì) 28 8.3 軸承座安裝時注意的問題 28 8.4 軸承座的養(yǎng)護(hù)問題 28 9 軸承端蓋的設(shè)計(jì) 28 9.1 軸承端蓋作用說明 28 9.2 軸承端蓋設(shè)計(jì)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(jì) 29 10.1 分離輸送器的機(jī)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(jì) 32 11.1 挖掘鏟的構(gòu)成 33 11.2 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 33 12 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì) 34 12.1 地輪的設(shè)計(jì) 35 12.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì) 35 13 結(jié)論 36 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 4 - 14 本次設(shè)計(jì)外購件清單 37 參考文獻(xiàn) 38 致謝 40 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 5 - 摘 要 本文對 馬鈴薯挖掘機(jī)的 設(shè)計(jì) 研究和應(yīng)用進(jìn)行 了深入的 介紹和分析，設(shè)計(jì)了分離組合式馬鈴薯挖掘機(jī)。對該機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行了選擇 設(shè)計(jì) ，主要零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了 機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和理論 設(shè)計(jì) 計(jì)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?yàn)?馬鈴薯的收獲費(fèi) 力費(fèi)時、季節(jié)性強(qiáng)且勞動強(qiáng)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(jī)的 現(xiàn)狀、馬鈴薯 挖掘機(jī) 的研究和應(yīng)用進(jìn)行 實(shí)際 介紹和分析， 巧妙地 設(shè)計(jì)了分離組合式馬鈴薯挖掘機(jī) 。對該 挖掘 機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行了選擇，對主要零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了 合理的 理論計(jì)算 ，設(shè)計(jì)出的新型馬鈴薯挖掘機(jī)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(jī)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ；機(jī)械化；精密化 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 7 - 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 8 - 1 緒論 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jìn)入消費(fèi)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(fēng)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?xiàng)l、馬鈴薯泥 巴 為基本 材料 的麥當(dāng)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(jìn)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(xué)術(shù)年會上指出：“馬鈴薯是一種適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量 很 高、經(jīng)濟(jì)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(jì) 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(fèi)事費(fèi)時，勞動強(qiáng)度大 而 且季節(jié)性強(qiáng)，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(jī) 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(shí)用 小型馬鈴薯挖掘機(jī)勢在必行。應(yīng)用馬鈴薯挖掘機(jī)可以大大 的 提高收獲效率，降低勞動者的勞動強(qiáng)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(jī)械多年研制生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可以看出， 意大利、 日本、美國 、英國、德國 等國外機(jī) 器 適應(yīng) 于 壟作，很難適應(yīng)我國平作種植 模式 。各類型機(jī)械需要進(jìn)行多收獲季節(jié)、多地域的田間試驗(yàn)，才能提高適應(yīng)性 ，更好的提高機(jī)械效率，完成各種生產(chǎn)工作。 馬鈴薯是我國主要 經(jīng)濟(jì) 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(jì) 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(jī) 械 為主 導(dǎo) 。馬鈴薯挖掘機(jī)可以大大提高收獲效率 ,減少損失 , 降低勞動強(qiáng)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(jìn)馬鈴 薯生產(chǎn) 的良好 發(fā)展，解決機(jī)械化收獲問題 已經(jīng)迫在眉急 。馬鈴薯挖掘機(jī)械化的關(guān)鍵矛盾是 機(jī)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(jī)配套 機(jī)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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jī)械作為與農(nóng)村具有的小型拖拉機(jī)相配套的過渡性機(jī)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(jī)械化水平的需求越來越大。 因此，馬鈴薯收獲機(jī)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(shí)意義和歷史 意義。 1. 國內(nèi)外馬鈴薯挖掘機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1.1 國內(nèi)多功能塊莖挖掘機(jī)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(jī)械， 比 如大蒜 收獲 機(jī) 。這個機(jī)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(jī)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?yàn)?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(yán)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(jī)器很容易出現(xiàn)故障嗎， 因此此類 機(jī)具難以滿足 生產(chǎn) 要求。 如今，我們國家機(jī)械工業(yè)部聯(lián)合發(fā)布了農(nóng)業(yè)機(jī)械的中長期發(fā)展規(guī)劃，具體涉及到我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展要求及標(biāo)準(zhǔn)，明確的提出我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展一定要適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，向機(jī)械化、智能化、微型化、精密化發(fā)展，以更好的促進(jìn)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(jī)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(rèn)識 、 接受 和具體操作 問題。 近年來， 由于進(jìn)口農(nóng)機(jī)具價格較高 ,農(nóng)民難以接受 其昂貴的價格 ,塊莖 挖掘機(jī)械還是要走國產(chǎn)化道 路 ,而且還要根據(jù)中國 實(shí)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(jī)械的良性發(fā)展。 主機(jī)利用現(xiàn)有的機(jī)型 ,如 三輪車、田園 管理機(jī) 器 、手扶拖拉機(jī)及四輪拖拉機(jī) ,對國外的機(jī)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(jī) 器 。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 11 - 國外發(fā)達(dá)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(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)械，工藝 都 十分的先進(jìn)，但機(jī)械價位 比較 較高，全部引進(jìn)國內(nèi) 實(shí)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(jī)，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(jī)械 基礎(chǔ)上，結(jié)合我國 國情和 農(nóng)村市場的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)從 而研制出多功能塊莖類挖掘機(jī)。 綜觀國內(nèi)外多功能塊莖挖掘機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)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(jī) 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(jī) 。 （ 2） 通用性及安全性是產(chǎn)品發(fā)展的重要 目標(biāo)。 （ 3） 操作簡單，上手快，容易接受是現(xiàn)實(shí)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(jìn)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(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 國外塊莖挖掘機(jī)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(jī)來代替手鋤挖掘塊莖、隨后改由拖拉機(jī)牽引或懸掛。20 年代末出現(xiàn)了拋擲輪式 、 升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛪K莖挖掘機(jī)。在 20 世紀(jì) 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(jī)械， 50 年代末 就已經(jīng)基本 實(shí) 現(xiàn)了機(jī)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(shí)現(xiàn)了塊莖作物生產(chǎn)機(jī)械化。 70 年代主要是研制大功率根塊作物聯(lián)合挖掘機(jī)，且以收獲壟作種植為主。這些機(jī)型是大功率拖拉機(jī)變型，如荷蘭在拖拉機(jī)基礎(chǔ)上按照甜菜聯(lián)合挖掘重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 12 - 機(jī)的原理制成的雙行馬鈴薯聯(lián)合挖掘機(jī)，為了加強(qiáng)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(jī)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(jī) 。 20 世紀(jì) 90 年代，美國已基本實(shí)現(xiàn)了塊莖挖掘機(jī)械化。前蘇聯(lián)是生產(chǎn)塊莖作物挖掘機(jī)最早的國家， 生產(chǎn)許多半懸掛式機(jī)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(jī)，機(jī)器體積 比 較龐大笨重，到 20 世紀(jì) 90年代初，塊莖挖掘機(jī)共有 16 種機(jī)型，其中 10種是聯(lián)合挖掘機(jī)， 90 年代中期，開始生產(chǎn)自走式聯(lián)合挖掘機(jī)，其勞動生產(chǎn)率比其它行挖掘機(jī)提高 1 倍。近年來，歐美的馬鈴薯挖掘機(jī)型仍然是以大功率機(jī)組為主。這些機(jī)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(jī)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(jī)，如意大利的 SP100 機(jī)型為小型壟作挖掘機(jī)械。在亞洲生產(chǎn)馬鈴薯挖掘機(jī)械的國家 比 較少 ，在日本有一些小型機(jī)械。 70 年代開始引進(jìn)英國、美國等發(fā)達(dá)國家的聯(lián)合挖掘機(jī)，并研制適合日本國情的聯(lián)合挖掘機(jī) 。 對于根菜（蘿卜、家山藥、胡蘿卜等）機(jī)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(jī)，如韓國高山機(jī)械工業(yè)公司生產(chǎn)的小型單行和雙行土豆、 紅薯 挖掘機(jī)械。 日本對生姜挖掘機(jī)械已經(jīng)研制多年并有了一些成熟的機(jī)型 ,第一代機(jī)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(jī)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(jī)械 ，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。而 在韓國 ,對根莖挖掘機(jī)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(jī)器 的大蒜挖掘機(jī) ,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(jī) 器 。 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)國家的塊莖作物收獲已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化聯(lián)合作業(yè)。如德國、美國的聯(lián)合挖掘機(jī)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(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重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jī) 9。 1.2 國內(nèi)多功能塊莖挖掘機(jī)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(jī)械，如大蒜挖掘機(jī)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(jī)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?yàn)橄蟠笏?、生姜此類作?,收獲時皮質(zhì)鮮嫩易損 ,而損傷后會嚴(yán)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(jī)具難以滿足這種要求。 由于進(jìn)口農(nóng)機(jī)具價格較高 ,農(nóng)民難以接受 ,根莖挖掘機(jī)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(jī)利用現(xiàn)有的機(jī)型 ,如田 圓 管理機(jī)、手扶拖拉機(jī)及四輪拖拉機(jī) ,對國外的機(jī)型原理加以消化吸收 ,研制出適合中國國情的機(jī)具。 國內(nèi)根莖作物的機(jī)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(rèn)識和接受問題。 國外發(fā)達(dá)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(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)械，工藝十分的先進(jìn)，但機(jī)械價位較高，全部引進(jìn)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(jī)，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(shí)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(jī)。 1.3 多功能塊莖挖掘機(jī)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(jī)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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 14 - 采用可互換的圓盤割刀式和分離滾筒式分離機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) ,可用于花生、洋蔥等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲 ,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多 并 用。采用通用性好的果秧分離 機(jī)構(gòu)，適用于不同種類根莖類作物的果實(shí)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(jī)產(chǎn)品要想達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的精耕細(xì)作，并追趕國際水平，就必須在智能化上下功夫 14，給農(nóng)機(jī)產(chǎn)品配備精準(zhǔn)的多功能的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)已經(jīng)成為農(nóng)機(jī)發(fā)展的潮流，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，以解決種植面積不斷擴(kuò)大的花生，大蒜，胡蘿卜， 馬鈴薯 等塊莖類果實(shí)的挖掘類挖掘分離問題和機(jī)械輸送。 （ 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 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(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。 2 總體方案的設(shè)計(jì) 2.1 整體布局的設(shè)計(jì) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jī)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(jī)主要由 V 帶、減速器、抖動輪、機(jī)架、挖掘鏟、傳動鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機(jī)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(yùn)動，將從挖掘鏟部挖出的土豆 往 機(jī)器后方運(yùn)送，同時由于有抖動輪的作用，使得塊莖在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)的塊莖于土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后塊莖從機(jī)器的尾部 重新 落入土地的表面。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jī)的配套動力為 25-35 馬力的拖拉機(jī)，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(jī)結(jié)構(gòu)圖 Fig.3 Reducer structure 4 帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 17 - 4.1 帶輪的設(shè)計(jì) 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)是 多功能塊莖挖掘機(jī) ，故屬于載荷變動 較 大的機(jī)械，原動機(jī)是交流電動機(jī)（普通轉(zhuǎn)矩鼠籠式 電機(jī) ）， 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(jī)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(jì)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(zhǔn)直徑 ： 1） 初選主動輪的基準(zhǔn)直徑 D1 根據(jù)所選 V 帶型號參考，選取 min1 DD ，選 mmD 801 。 （ 2） 驗(yàn)算帶的速度 V 1 0 0 060V 11 nD 100060 2708014.3 sm /1304.1 （ 3） 計(jì)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(jì)算基準(zhǔn)帶長： 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 18 - 0212210 422 aDDDDaLd 3 5 04 801 0 71 0 78023 5 02 2 mm01.1068 選取帶的基準(zhǔn)長度，查表得： mmL d 1153 根據(jù)公式（ 8 23） 計(jì)算實(shí)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(bǔ)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(yàn)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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jì)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(jì)算結(jié)果 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 20 - 表 1 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表 Table.1 The list of V types belt design 設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目 結(jié)果 說明 工作情況系數(shù) kA 計(jì)算功率 Pca 選取 V帶型號 小帶輪直徑 D1 大帶輪直徑 D2 驗(yàn)算 V帶的速度 V 初定中心距 a0 初算 V帶所需的基準(zhǔn)長度 L d 選 V 帶的基準(zhǔn)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(shí)際機(jī)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?yàn)閹?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(zhǔn)直徑 D（ 2.5 3） d，所以采用實(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。 （ 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)椋?mmdmmB 80265 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 22 - Fig.5 Big Pulley 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 能夠 帶動分離機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。通過鏈輪 確保得到 鏈的線速度為 V=1.6m/s。為了達(dá)到這一目的，設(shè)計(jì)的鏈輪傳動比應(yīng)為 1： 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 pK0p 105.134.1 5.17.1 kw8.1 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 23 - 由表查得 34.1zK ；由圖按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，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(shí)了原估計(jì)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(yàn)算鏈速 V 100060 1 Z p nV 60000 5.201875.1525 33.1 與原假設(shè)相符。 (6) 計(jì)算實(shí)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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 24 - 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(jī)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(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 25 - 圖 6 鏈輪 Fig.6 Chain wheel 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 該多功能塊莖挖掘機(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。為了使機(jī)器能夠運(yùn)轉(zhuǎn)，必須將 V 帶輪放在整個機(jī)架的外面，因?yàn)闇p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(dāng)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(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)時該軸段長度為 42mm。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(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。 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(jì)和校核 6.1 鏈輪軸的設(shè)計(jì) 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(yùn)動，進(jìn)而達(dá)到分離輸送的目的。 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?的厚度為 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 8： 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jì)算，取集中載荷作用于帶輪、鏈輪和軸承中點(diǎn)。 (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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 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(jì) 7.1 抖動輪的作用 抖動輪實(shí)際上是一個橢圓結(jié)構(gòu)。在軸的轉(zhuǎn)動下運(yùn)轉(zhuǎn)對環(huán)形鏈帶產(chǎn)生上下抖動，最終達(dá)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(jì)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(yùn)動。 7.3 抖動輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度說明 由于抖動輪的作用是對鏈帶上的土壤進(jìn)行疏松，所以其抖動速度應(yīng)該與鏈帶運(yùn)轉(zhuǎn)的速度相匹配。由于鏈速 v=1.33m/s,經(jīng)過計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)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(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 29 - 圖 9 抖動輪 Fig.9 dithering-wheel 8.軸承座的設(shè)計(jì)及說明 8.1 軸承座的作用 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 30 - 軸承座是用來支撐軸承的，固定軸承的外圈，僅僅讓內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，外圈保持不動，始終與傳動的方向保持一致（比如電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向），并且保持平衡 。 8.2 軸承座的設(shè)計(jì) 本次軸承座的設(shè)計(jì)圖 10 如下所示： 圖 10 軸承座 Fig.10 bearing pedestal 8.3 軸承座安裝時需要注意的問題 當(dāng)向軸上安裝一對軸承時，設(shè)計(jì)一種因?yàn)闇厣鸬木€性膨脹和在裝配期間造成的安裝誤差的結(jié)構(gòu)是必要的，因此，在安裝的時候 要將其中的一套軸承用于支承軸向和徑向載荷。固定內(nèi)圈和外圈于軸上和軸承座中，沒有套圈可軸向移動 ， 安裝另外一套軸承使其可以 像 支承徑向 載荷能力的 “游動 ”端進(jìn)口軸承 一樣 軸向移動。 8.4 軸承座的養(yǎng)護(hù)問題 軸承座損壞以后可以采取一些簡單的措施進(jìn)行修復(fù)，例如 ；1.表面處理，將需要修復(fù)軸承座表面除油污，除掉潮氣； 2，調(diào)制修復(fù)材料，定期維護(hù)； 3，涂抹材料將材料均勻的涂在修復(fù)表面； 4，等待材料凝固，可以適當(dāng)?shù)募訜岵牧媳砻媸蛊溲杆俟袒?重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 31 - 以此可以更大的節(jié)省成本，提高效率。 9.端蓋的設(shè)計(jì)說明 9.1 端蓋的作用說明 軸承端蓋的主要作用不是支撐，它的主要作用有兩個：第一點(diǎn)是軸承外圈的軸向的定位；第二個作用是防塵土，密封作用，其自身起到防塵和密封作 用以外，還可以與密封件配合達(dá)到密封作用，更好的保護(hù)軸承。 9.2 端蓋的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中端蓋的材料為 HT200，設(shè)計(jì)圖如圖 11 所示： 圖 11 端蓋圖 Fig.11 end housing 9.3 軸承端蓋的安裝說明 主軸承的兩個軸承端蓋應(yīng)該將滾動軸承的外圈壓緊，以 保證主軸軸向定位，而另一側(cè)軸承座的兩個軸承端蓋不能壓住軸承外圈，為了保障主軸在溫升時軸向伸縮而不被卡死，每一側(cè)至少應(yīng)該留有 2mm的間隙。端蓋和軸承外圈的間距可以利用加減墊片的方法以調(diào)整，軸承端蓋上的密封圈在安裝時切口向上，以免漏油。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 32 - 10.分離輸送器的設(shè)計(jì) 10.1 分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過程 （ 1） 機(jī)構(gòu)形式的確定 桿條式分離輸送器是一種分離器，其上以等距平行地配置桿條，由撓性元件相連。機(jī)構(gòu)簡單，帶面傾斜 30 時也能工作，因此是一種應(yīng)用比較廣泛的分離工作部件。但 是此類分離輸送器因工作面種類的不同而不同，而工作面是由許多桿組成連續(xù)移動的一個柵，工作面的種類對移動土壤的壓碎程度和過篩強(qiáng)度起著決定作用，同時還影響到分離輸送器的耐用性。在馬鈴薯、塊根等作物的挖掘機(jī)上，常見的分離輸送器有鉤桿式、鏈桿式和帶桿式等。其中鉤桿式和鏈桿式的制造工藝比較簡單，成本較低，而且其鏈桿于土壤的接觸面積較小，過篩強(qiáng)度最大，分離效果明顯。 所以 ，從零件的購買方便，裝卸簡單等因素考慮，本機(jī)器的分離輸送器采用鏈桿式分離輸送器來完成分離輸送的目的。 鏈桿式分離輸送器是由 圓 桿組成，桿的兩端焊接在鏈條上 。形成具有篩選塊莖而分離土壤的柵。鏈桿式分離輸送器通過固定在主動軸上和從動軸上的鏈輪來帶動，桿條形成一條環(huán)形的鏈帶。 (2) 分離輸送器的工作過程 鏈桿式分離輸送器是一種分離器兼輸送器，其工作過程是，當(dāng)被掘起的土壤、塊莖等向上輸送時，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，塊莖則被輸送器輸送到機(jī)器的尾部，從而將塊莖重新放回地表。達(dá)到挖掘塊莖的目的。 作業(yè)時，位于前部的挖掘鏟進(jìn)入土層內(nèi)將塊莖整個掘起，掘起的土塊在挖掘鏟的作用下發(fā)生劈裂破碎，然后輸送到分離輸送器上。分離輸送器桿條在向后運(yùn)動的同 時，還受到抖動器的作用而上下抖動，使大部分土壤變松并落回地里。塊莖則被輸送器運(yùn)送到機(jī)器的尾部。 其結(jié)構(gòu)圖如圖 12 所示： 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 33 - 1、主動輪 2、分離輸送器 3、抖動輪 4、從動輪 圖 12分離輸送器圖 Fig.12 Separation conveyor 10.2 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。這個間隙主要于塊莖作物的品種和塊莖的尺寸由很大關(guān)系。在波蘭，一個塊莖的平均重量大約為 60-80g，而美國可以達(dá)到 200g 左右。 一般情況下塊莖作物的塊莖為扁圓、橢圓、圓、長筒等形狀，為了研究方便可以統(tǒng)一采用長、寬、厚三個特征尺寸來描述塊莖的物理機(jī)械特性，其中厚度尺寸是關(guān)鍵的一個尺寸。 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： L = L1 + D 式中： L - 桿間隙 L1 -桿條間隙 桿直徑；D 要使分離輸送器達(dá)到篩分土壤，保留塊莖的目的，桿條間隙的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足 1L c的條件，即保證塊莖最小特征尺寸大于桿條間隙，從而使塊莖不至于在桿條間隙間隨土壤一起漏下。根據(jù)資料和實(shí)際的測量，我國塊莖的厚度尺寸大多在 30-80mm之間，因此若取桿間距 L 為 55mm，桿條直徑為 10mm，代入式中，可得桿條的間隙為 45mm。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 34 - 其結(jié)構(gòu)如圖 13： 圖 13桿條間 隙 圖 Fig.13 Article intermittent 10.3 分離輸送器線速度的確定 多功能塊莖挖掘機(jī)抖動分離輸送器的 線速度和抖動器的性能是影響分離率和塊莖損傷率的主要因素。而抖動器的抖動和拋起性能，除了受其本身的幾何形狀影響外，主要取決于其速度。也就是說，線速度是分離輸送器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。通過對分離輸送器和抖動器的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，來闡述分離輸送器與抖動器的運(yùn)動學(xué)關(guān)系，并分析抖動器的抖動和拋起性能，為分離輸送器線速度的確定提供理論依據(jù)。 在選定輸送器的線速度時，必須考慮它的類型、長度、運(yùn)動特性（加速度）及由這些因素造成的塊莖的損傷問題。輸送器的壽命、尺寸及機(jī)器的重量都與它的速度有關(guān)。分離輸送器的線速度和作用在其上的加速 度越高，它的尺寸就可以越小，但它對塊莖的損傷也就會越大，耐用性會降低。輸送器的長度關(guān)系到塊莖分離和整機(jī)的尺寸，因此它必須適當(dāng)。 分離輸送器在工作時，其線速度應(yīng)略大于機(jī)器的前進(jìn)速度，以保證掘起物往后傳送的正常進(jìn)行。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，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： 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 35 - prVV ， 的取值一般為 0.8 2.5 機(jī)器工作時的速度為 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。 11. 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 11.1 挖掘鏟的構(gòu)成 挖掘鏟由獨(dú)立鏟片、鏟片固定板和角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。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力消耗。挖掘鏟鏟尖的形狀采用“ w”型，前進(jìn)阻力較小，入土性能 比較 好。 11.2 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 挖掘鏟的鏟片 是多片鏟的變形，鏟片與鏟片之間留有間隙，這 樣就 帶來很多優(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 。 多片鏟在工作時發(fā)生局部磨損時，更換方便維修成本低。一般塊莖在土壤中的最大 分布寬度為 400mm，塊莖分布的深度一般為在地表 以下 120-200mm之間。 為了保證鏟刃的自動清理功能，鏟刃的傾斜角度 可由受力確定，使土壤在鏟刃上的滑切力能克服摩擦力，即： Fp )90s in ( 式中： p 為作用于鏟刃上的阻力。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 36 - np 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 tannPF ， 為摩擦角。 )90co s ( PP n 代入得： 90 一般土壤對鋼的摩擦角為 355.26 ，取 30 ，所以 60 。 若鏟片數(shù)量為 5 個，單個鏟片寬度為 100mm，長度為 250mm，鏟刃傾斜角度60 ，鏟面傾角為 15 ，鏟間間隙為 25mm。 其結(jié)構(gòu)如圖 14： 圖 14 挖掘鏟 Fig.14 Digging Shovel 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 37 - 12. 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì) 12.1 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。為了克服挖掘機(jī)收獲時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。 地輪結(jié)構(gòu)圖如圖 15 所示： 圖 15 地輪 Fig.15 Land wheel 12.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì) 挖掘機(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)輸通過性能及對地表的適應(yīng)性能等主要工作性能都收多功能塊莖挖掘機(jī)懸掛裝置的影響。本設(shè)計(jì)采用三點(diǎn)懸掛式機(jī)構(gòu)，由拖拉機(jī)后置三點(diǎn)懸掛和挖掘機(jī)懸掛架機(jī)構(gòu)成一個空間機(jī)構(gòu)，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個四連桿機(jī)構(gòu)。這兩個四連桿機(jī)構(gòu)具有各自的瞬心，挖掘工作時，在各種作用力及相對瞬心的力矩作用下，將產(chǎn)生繞這兩個瞬心的轉(zhuǎn)動趨勢轉(zhuǎn)動，以保持平衡。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 38 - 其結(jié)構(gòu)如圖 16： 圖 16 機(jī)架 Fig.16 Rack 13. 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的機(jī)器性能 基本 滿足要求，能較好的與農(nóng)村現(xiàn)有動力配套使用，能較好的把握挖掘機(jī)收獲過程中的要求。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程有了一個系統(tǒng)的認(rèn)識，掌握了基本的設(shè)計(jì)過程，真正地將所學(xué)的理論知識與實(shí)踐結(jié)合起來，提高了獨(dú)立思考解決問題的能力。由于所掌握的知識的限制和經(jīng)驗(yàn)的不足，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)工作中我會繼續(xù)努力，彌補(bǔ)自己在專業(yè)知識上的缺欠。 另外，我的導(dǎo)師王黎明老師對設(shè)計(jì)思路比較 認(rèn)同，這使我產(chǎn)生了無窮的動力，在設(shè)計(jì)過程中，每周要見導(dǎo)師一次，這樣可以隨時將不懂得問題向王老師請教，王老師總是耐心的講解，這讓我收益頗豐，很是感動。我在北京實(shí)習(xí)期間，王老師還是不斷地督促我不要忘記畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，這讓我不斷提醒自己，除了每天的實(shí)習(xí)工作，還要保持進(jìn)度，因此，在那段時間里，我不僅沒有掉隊(duì)，而且很好地把握住了畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，這在無形中也是得益于王老師。 在實(shí)習(xí)時，公司領(lǐng)導(dǎo)就曾經(jīng)叮囑我們應(yīng)屆生一定要好好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)是我們在大學(xué)期間最后的也是最有意義的一次大作業(yè)，既可以對大學(xué)所學(xué)知識進(jìn)行 一個系統(tǒng)的測評，又為以后的職業(yè)生涯做一個堅(jiān)實(shí)的鋪墊。從中可以看出一個學(xué)生的負(fù)責(zé)態(tài)度，對待事情的細(xì)致程度，對待知識的尊重程度，是衡量對待以后的工作態(tài)度的重要標(biāo)準(zhǔn)。 此次設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的 事情 就是 讓 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。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì) - 39 - 14.本次設(shè)計(jì)外購件清單 ： 序號 名稱 數(shù)量 材料 價格 生產(chǎn)廠家 1 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M10X16 2 45 號鋼 1.0 元 /個 寧波日升緊固件有限公司 2 B型螺栓緊固軸端擋圈 2 Q235 1.5 元 /個 揚(yáng)州貝氏彈簧制造有限公司 3 聯(lián)軸器 HL4 型 1 35 鋼 580 元 /套 鎮(zhèn)江德瑞機(jī)械有限公司 4 ZDZ100 型圓柱齒輪減速器 1 HT200 、Q235 、 45鋼 2800 元 /套 上海慧豐傳動機(jī)械有限公司 5 升運(yùn)鏈 1 Q235 68 元 /條 新泰市宏遠(yuǎn)工業(yè)設(shè)備有限公司 6 GB1152-89直通式壓注油杯 7 塑料 0.3 元 /個 寧波市 鄞州 高橋新信機(jī)械電器廠 7 GB891-86 軸端擋圈 7 Q235 0.7 元 /個 瑞安市速盛汽車配件有限公司 8 軸套 5 45 鋼 0.3 元 /個 重慶凱思孚軸承 有限公司 10 圓 錐 滾 子 軸 承3000