芹菜收獲機的設計

1、芹菜收獲機的設計摘 要隨著新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術的發(fā)展與應用，農(nóng)業(yè)機器將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍。該文在分析芹菜收獲機工作特點的基礎上，從芹菜的采摘、轉(zhuǎn)運、裝箱等方面進行分析。其中主要對扶莖機構(gòu)、切削刀、輸送機構(gòu)和裝箱機構(gòu)做了詳細的說明。該芹菜收獲機適用于家用收割芹菜，結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。該芹菜收獲機的扶莖機構(gòu)采用喇叭口式結(jié)構(gòu)，切削刀采用固定式切削刀，本文主要介紹了扶莖機構(gòu)采用喇叭口式結(jié)構(gòu)的設計過程，對它可能出現(xiàn)的松動做了相應的防松措施。對于切削過程中刀具可能出現(xiàn)的狀況做了相應的分析。還對其各零件的結(jié)構(gòu)和選材做了詳細的分析。整個結(jié)構(gòu)簡單、可操作性強、安全可靠。關鍵詞：芹菜；收獲機；固定式切削刀

2、AbstractWith the new model of agricultural production and new technology development and application of agricultural machinery will become a major force in agricultural production. In this paper, the analysis of the characteristics of celery harvesting machine work on the basis of the picking from t

3、he celery, transit, packaging, etc. for analysis. The main body of the cutting knife and transporting mechanism part of a detailed description. The celery harvesting machine for celery harvest home, simple structure, low manufacturing costs. The celery harvesting machine parts Bellbottom type struct

4、ure, the use of fixed cutting knife cutting knife, the paper introduces the body Wedge Lock design process, it may be loosened so the corresponding relaxation. Tool for cutting the course of the situation that may arise to do the corresponding analysis. Also parts of its structure and material to do

5、 a detailed analysis. The entire structure is simple, feasible, safe and reliable.Keywords: Celery；Harvesting machine；Fixed cutting knife寧夏大學新華學院2012屆畢業(yè)設計目 錄摘要.IABSTRACT.II1 緒論.12 芹菜收獲機總體方案設計.22.1芹菜收獲機的工作過程2.2拖拉機的選擇2.3傳動機構(gòu)的皮帶設計3 收獲機切削機構(gòu)的設計.243.1切削刀的分析.243.1.1切削刀的切削情況.243.1.2切削刀的選用.243.2切削機構(gòu)零部件的設計.24

6、3.2.1刀片的設計.243.2.2壓刀板和刀桿的設計.253.2.3刀架的設計.26四 收獲機扶莖機構(gòu)主要零部件設計.64.1收獲機扶莖機構(gòu)簡介.24.2機架的設計.64.2.1機架外形.64.2.2計算部分.64.2.3機架結(jié)構(gòu)的確定.74.3平帶帶輪的設計.74.3.1尺寸和形狀的確定.74.3.2主動帶輪軸的設計.84.3.3端蓋的設計.104.3.4支撐導論的設計.104.3平帶的選擇.11五 收獲機輸送機構(gòu)的設計.125.1收獲機輸送機構(gòu)簡介.45.2輸送機構(gòu)的組成.125.3輸送機構(gòu)速度的確定.125.4輸送機構(gòu)主要零部件設計.135.4.1張緊裝置的設計.135.4.2輸送帶的

7、選擇.155.4.3滾筒的設計.165.4.4支撐軸的設計.175.4.5其他零部件的設計.20六 收獲機裝箱機構(gòu)的設計6.1裝箱機構(gòu)的簡介6.2 裝箱機構(gòu)的設計6.2.1裝箱框的設計6.2.2 裝箱平臺的設計6.3 收獲機總體方案三維圖七 結(jié)論與展望.287.1結(jié)論.287.2問題與展望.28設計心得.III參考文獻.IV致謝.V外文翻譯.VI寧夏大學新華學院2012屆畢業(yè)設計1 緒 論在芹菜的收獲過程中，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

8、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芹菜的整個生產(chǎn)成本中所占的比例高達33%50%。因此實現(xiàn)芹菜收獲的機械化變得越來越迫切。我國芹菜的種植以小農(nóng)戶居多，分布廣而分散。因此設計芹菜收獲機時，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由于芹菜莖很脆嫩，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)過程至關重要。本設計對扶莖機構(gòu)、切削機構(gòu)、輸送機構(gòu)和裝箱機構(gòu)的工作原理做了詳細的分析。

9、從它的各零件的設計過程到總體結(jié)構(gòu)的設計都有詳細的說明，且對它在工作中的各種環(huán)境、安全性、做出了預判。其中防松機構(gòu)就是保證鎖緊機構(gòu)的工作可靠性而特意做出的安全防護裝置，它能很好的彌補由制造、安裝帶來的誤差，從而很好的使鎖緊機構(gòu)與提升機構(gòu)保持良好接觸。同時對鎖緊機構(gòu)和切削機構(gòu)的其它零部件也作出相應的分析。2 芹菜收獲機總體方案設計本次設計的芹菜收獲機的工作條件：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。該裝置工作時最下端與地面處于同一平面。2.1芹菜收獲機的工作過程 芹菜收獲機的工作過程為：在拖拉機的慣性力的作用下，扶莖機構(gòu)將芹菜扶

10、正，切削刀將芹菜切斷，然后芹菜直接落到輸送機構(gòu)上，輸送機構(gòu)通過拖拉機傳遞的動力將芹菜運輸?shù)窖b箱機構(gòu)，如圖2-1所示。圖2.1 芹菜收獲機總體方案示意圖2.2拖拉機的選擇無論是拖拉機，還是作業(yè)機械，都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個工具。它相當于過去的牛馬和舊式農(nóng)具，人們希望這些機具也能像牛馬和舊式農(nóng)具那樣，隨時可以驅(qū)使。使用起來不方便的機械，機械制造得再好也是沒有用的。在農(nóng)業(yè)機械當中，拖拉機的選擇是至關重要的，它的價格比較貴，一但選擇上出現(xiàn)問題，不僅發(fā)揮不了它的作用，還會蒙受重大的經(jīng)濟損失。在選擇之前，為了慎重起見，最好是制定一個經(jīng)營計劃和拖拉機運用的方案，據(jù)此來選擇，就不會出現(xiàn)大錯。選擇拖拉機應注意的事項如

11、下：應選擇適用的拖拉機。要明確你買拖拉機的目的是搞運輸，還是完成農(nóng)田作業(yè)；農(nóng)田作業(yè)是為旱田使用，還是水田使用；田間作業(yè)是為了完成耕田、整地，還是各項作業(yè)均要使用；旱田作業(yè)的栽培作物是什么等等。這就需要你根據(jù)經(jīng)營計劃和使用方案，進行細致的選擇。僅僅是為了搞運輸，建議您還是買一臺農(nóng)用運輸車，它的結(jié)構(gòu)適于運輸，速度也快，如僅僅為完成耕翻、整地作業(yè)，要選擇標準型拖拉機。為完成一系列的農(nóng)田作業(yè)。要選擇通用型拖拉機。應選擇配套農(nóng)具較多的拖拉機。配套農(nóng)具多，表示能夠完成的作業(yè)項目多。將來拖拉機的作用就能夠充分發(fā)揮。 綜上所述，本次設計的拖拉機選擇為18馬力的小型農(nóng)用拖拉機XT-180，拖拉機的基本參數(shù)如下：

12、 額定功率：13.2kW外型尺寸（mm)：2500×1210（寬）/1070（窄）×1285軸距（mm）：1450輪距前/后（mm）：寬型950/985、窄型820/850最小離地間隙（mm）：305最小轉(zhuǎn)彎半徑（mm）：3.9轉(zhuǎn)速：2200r/min標定牽引力（kN）：3.7啟動方式：電啟動1發(fā)動機均為立式、水冷、柴油、四沖程，分電啟動和手搖啟動方式，單缸和雙缸；2.無架式，全齒輪直接傳動；3.符合國際標準的動力輸出軸；4.齒輪泵液壓提升系統(tǒng)，提升力符合國際標準；5.整機結(jié)構(gòu)緊湊，美觀實用；耗能低，功效高，牽引力大，爬坡力強。拖拉機實物圖如圖2.2所示：圖2.2 拖拉機實

13、物圖3 芹菜收獲機切割機構(gòu)設計3.1切削刀的分析3.1.1 切削刀的切削情況通過到附近菜市場對芹菜的認真調(diào)查發(fā)現(xiàn)，芹菜的直徑約為50mm,芹菜高約為400mm,每棵芹菜一般有6片左右的分支。芹菜與地面緊密的連在一起，要想將它分離，就應當將其根部切斷，然后通過運輸機構(gòu)運到所需的位置上去。當然也可以直接從地里拔取出來，但考慮到從地里拔取出來的拔取力過大，拔取的時候可能會對芹菜的部分部位造成損害，且拔取后的根部帶有大量泥土，將會污染運輸機構(gòu)和芹菜本身。所以選擇邊切斷邊運輸?shù)姆绞?。刀片貼近著地面以0.75m/s的速度向待切割的芹菜運動過去。通過拖拉機行走時的慣性將芹菜切斷。3.1.2 切削刀的選用切削

14、刀主要有旋轉(zhuǎn)切割刀和固定式切割刀兩種?；顒邮降那懈畹峨m然切削效率比較高，但它結(jié)構(gòu)太復雜成本太高不適合用于小型的收獲機械上。其中固定式的切削刀一般分為斜切刀和弧型切刀兩種如圖31所示：其中A為斜切刀B為弧型切刀，A雖然結(jié)構(gòu)比較簡單，加工相對簡單，但它的剛度沒有B好，容易產(chǎn)生翹曲。所以決定選擇B弧型切刀。圖 3-13.2 切削機構(gòu)零件的設計3.2.1 刀片的設計（1）刀片的作用因為刀片是固定在提升機構(gòu)上的，自身沒有切削速度，只能靠拖拉機提供一個切削速度。這就要求刀片相對鋒利，且具有一定的強度。根據(jù)資料表明新鮮芹菜的切削力為100N。芹菜在切削時不會像金屬切削時產(chǎn)生大量的熱，所以不用考慮到切削熱對刀

15、體的影響。刀片的形狀如圖3-1所示：芹菜是種植在一條直線上刀片的直徑只要大于單棵芹菜的直徑就可以了，通過到附近菜市場調(diào)查得知芹菜的直徑約為50mm,芹菜高約為400mm,為了保證刀片能切到每棵芹，刀片的直徑這里取150mm。刀片鋒利就要求刀片薄一點刀片強度高就要求刀片厚一點綜合一下，這里取刀片的厚度為5mm 。（2）刀片的選材刀片在切割過程中為不連續(xù)的切割，刀片要受到一個較大的沖擊，可以選擇綜合機械性能較好的中碳鋼，又考慮到刀片與地面離的很近時常會發(fā)生摩擦，因此希望它有一定的耐磨，這里本機構(gòu)采用40Gr，且表面要經(jīng)過熱處理使它的硬度為HRC5560。圖3-23.2.2 刀架的設計芹菜收獲機的刀

16、架的主要功能是安裝固定刀片，固定連接在機架上，調(diào)節(jié)刀片距離地面的高度。為了不能擋住芹菜切割和輸送的路線，刀架設計成U型，采用橫截面為矩形的結(jié)構(gòu)鋼（見圖3-3）焊接在一起形成。具體尺寸見零件二維圖：刀架.dwg。圖3-34 輸送機構(gòu)的設計4.1收獲機輸送機構(gòu)簡介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4-1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，由內(nèi)燃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，芹菜隨輸

17、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。圖4-1 芹菜收獲機輸送機構(gòu)示意圖4.2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。帶式輸送機構(gòu)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。設計帶式輸送機構(gòu)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

18、運行狀態(tài)值，以提高帶式輸送機的綜合技術及經(jīng)濟效益。圖4-2 輸送機構(gòu)簡圖 由以上對芹菜收獲機的分析，對于這種力求小型化和簡單化的收獲機，設計其輸送機構(gòu)組成如圖4-2所示。 根據(jù)圖4-2該輸送機構(gòu)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，輸送帶與驅(qū)動滾筒在摩擦力的作用下水平運動。從而將芹菜由驅(qū)動滾筒處運輸?shù)綇埦o滾筒處，芹菜在輸送帶與張緊滾筒的切點處脫離輸送帶落到裝箱框中。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。4.3輸送機構(gòu)速度的確定令芹菜脫離輸送帶處離裝箱框的垂直距離為h，水平距離為s，輸送帶的速度

19、為,芹菜下落的時間為，下落的速度為V則有：h= （4.1）s= （4.2） （4.3）h可以通過調(diào)節(jié)輸送機構(gòu)的高度及裝箱框的高度進行調(diào)節(jié)，范圍在1000mm以內(nèi)。芹菜下落的速度V越小越好（即s要盡量?。┮苑浪俣忍笤斐汕鄄伺c打包框的沖擊,損壞芹菜。4.4主要零部件的設計 4.4.1張緊裝置的設計 1、張緊裝置的概述 由于帶式輸送機構(gòu)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構(gòu)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構(gòu)的性能。

20、在帶式輸送機構(gòu)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)（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

21、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

22、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。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，采用螺旋式

23、張緊，張緊裝置設在機尾。螺旋張緊如圖4-3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。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

24、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4-3所示圖4-3 張緊裝置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。4.3.2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，

25、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4-1，并按下式作輸送帶的強度驗算： （4.4）式中 ：分別為輸送帶實際傳遞的和允許傳遞的最大張力（N); 輸送帶寬度，cm； Z襯墊層數(shù)； 普通分層帆布帶的抗拉強度，N/層·cm； 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4-1 橡膠帶薦用襯層數(shù)帶寬（mm)50065080010001200襯層Z（層）3-44-54-65-86-12由于該收獲機運輸芹菜時，芹菜是橫放的，芹菜的長度大約為400mm，因此選用

26、輸送帶的寬度為500mm，襯層數(shù)Z為3并采用機械接頭。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4節(jié)已算出）進行比較： （4.5）即輸送帶強度足夠。4.3.3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

27、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80-125倍。另外，滾筒直徑應按標準選用（如100、150、250、350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250mm。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為250mm。滾筒是通過滾筒上的V帶帶動的，故在滾筒上需加工輪槽,下面對皮帶進

28、行詳細設計。4.3.4傳動機構(gòu)的皮帶設計該傳動機構(gòu)是通過拖拉機的大帶輪帶動輸送機構(gòu)上的小帶輪轉(zhuǎn)動。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸振等特點，帶傳動又可以分為平帶傳動、圓帶傳動和V帶傳動，由于V帶傳動允許的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，所以V帶傳動得到了廣泛的應用。本次的設計選用V帶傳動。拖拉機的額定功率P=13.2kW，轉(zhuǎn)速=2200r/min，小帶輪的轉(zhuǎn)速=733 r/min。因為傳動比大會減小帶輪的包角，當帶輪的包角減小到一定程度時，帶傳動就會打滑，從而無法傳遞規(guī)定的功率。因此，帶傳動的傳動比一般為i7,本次設計的i=3 ，該芹菜收獲機每天工作8小時。(一) 確定計算功率計算功率是根據(jù)

29、傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的式中：計算功率(Kw)； 工況系數(shù)，取=1.1。見文獻3表8-7； P 傳遞的額定功率。 將已知數(shù)據(jù)代入公式可得： = 1.1×13.2=14.52 kW(二) 選擇V帶的的帶型 根據(jù)計算功率Pca和小帶輪的轉(zhuǎn)速，從文獻3中圖8-11選取B型帶。(三) 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速v 1)查文獻3 表8-6和8-8， 初選小帶輪直徑=125mm 2)驗算帶速：根據(jù)式 v = =m/s =14.4m/s 故符合條件，所以= 125 mm(四) 計算大帶輪的基準直徑 根據(jù)表8-8， 圓整取mm(五) 確定中心距a及V帶的基準長度Ld1)根據(jù)帶傳動總體尺寸

30、的限制條件或要求，結(jié)合公式初定中心距0.7() 2()將數(shù)據(jù)代入得：,367.5 mm 1050mm，為減小安裝尺寸，初選中心距= 700mm2)計算相應的帶長，將數(shù)據(jù)代入得： 2251.25mm查文獻3 表8-2，取帶的基準長度Ld = 2240mm3)計算中心距a及其變動范圍傳動的實際中心距近似為 a +()/2 690mm(六) 驗算小帶輪上的包角 由公式 157.16° 90°故符合條件。(七) 確定帶的根數(shù)為計算功率(已求得為14.52kW)；為單根皮帶的額定功率；為單根皮帶的基本額定功率，由=125和=2200r/min,查表8-4a得 kW為單根皮帶的增量功率

31、，由B帶型,i=3, =2200r/min,查表8-4b得 = 0.7kWKa為包角修正系數(shù)，查表8-5并計算取包角系數(shù)為0.93為帶長修正系數(shù)，查表8-2取V帶帶長修正系數(shù)為1.00將各數(shù)據(jù)代入公式求得： =4.5圓整后取Z=5(八)帶輪的結(jié)構(gòu)設計帶輪的材料： 帶輪常用的帶輪材料為灰鑄鐵。當帶速v25m/s，采用HT150；帶速v=2530m/s時采用HT200；當轉(zhuǎn)速較高時可以采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。此外，傳遞小功率時可以采用鑄鋁或塑料。本次設計v=14.4m/s,所以V帶輪材料采用HT150。帶輪的結(jié)構(gòu)形式：V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。根據(jù)輪輻的不同，V帶輪可以分為實心式、腹板

32、式、孔板式和橢圓輪輻式。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關。當帶輪基準直徑 2.5d (d為安裝帶輪的軸的直徑，mm)時，可采用實心式； 當300mm時，可采用腹板式；當300mm時，同時- 100mm時，可采用孔板式；當>300mm時，可采用輪輻式。所以小帶輪采用實心式，大帶輪采用孔板式。4.3.4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：（轉(zhuǎn)/分） （4.8）取滾筒的轉(zhuǎn)速為1110（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,彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，許用彎曲應力，許用扭轉(zhuǎn)應力。3、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3

33、0mm。 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4-5所示：圖4-4 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 （4.9） （4.10）水平面內(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。圓周力(N)、帶速V（m/s)和傳遞功率P(kw

34、)之間的關系為：由歐拉公式可知： 摩擦系數(shù)，查表可知橡膠與橡膠間的摩擦系數(shù)為0.3 包角，兩滾筒的直徑相等且放在同一水平面上，故包角180° 經(jīng)計算得： F=97.14NV帶的張緊力為：（4.11）支承軸上所受的壓力為： （4.12）V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FZ=44.35N。做出垂直面和水平面內(nèi)的彎矩垂直方向：垂直平面彎矩圖：見圖4.5（b）水平面內(nèi)：水平平面彎矩圖：見圖4.5（c）式中 L為兩軸承之間的距離，這里取500mm。由圖可知軸承受力處及階梯部分有必要驗算。計算當量彎矩應力校正系數(shù)因為軸不受扭矩，所以T=0因此 當量彎矩：合成彎矩

35、：=0.1=0.1×=2.7×=0.1=0.1×=1.38×合成彎矩：見圖4.5（d） 式中 d1為軸承受力處的軸的直徑，為30mm, d2為階梯部分（止動環(huán)處）的軸的直徑，為24mm。故安全。圖4.5 驅(qū)動軸的載荷分析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=245.59N水平面內(nèi)受到輸送帶的張緊力：F=97.14N做出垂直面和水平面內(nèi)的彎矩垂直方向：=61.40N·M垂直平面

36、彎矩圖：見圖4.6（b）水平面內(nèi)：= FL=97.14×0.5=48.57N·M水平平面彎矩圖：見圖4.6（c）式中 L為兩軸承之間的距離，這里取500mm。由圖可知軸承受力處及階梯部分有必要驗算。計算當量彎矩應力校正系數(shù)因為軸不受扭矩，所以T=0因此 當量彎矩：合成彎矩： N·M=0.1=0.1×=2.7×=0.1=0.1×=1.38×合成彎矩圖：見圖4.6（d）故安全。圖4.6 張緊軸的載荷分析4.3.5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；

37、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4-6所示。圖4-52、機架的設計此處將其設計成一“T”字型，為了提高其支撐能力，特為其設計了一條加強筋。為了配合與滑架和軸承座的連接，在其表面加工了“T”型四通槽。如圖4-7所示。圖4-63、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）。從動側(cè)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4-8所示。圖4-7 支撐板4、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

38、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。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4-9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 式中： 軸承靜強度安全系數(shù)，查表得0.5-0.8。深溝球軸承的為4200MP

39、a,37.3MPa4200MPa。故軸承符合要求。圖 4-85 扶莖機構(gòu)主要零部件設計5.1收獲機扶莖機構(gòu)簡介本設計的扶莖機構(gòu)采用簡單的雙平帶喇叭開口式裝置。它不但能實現(xiàn)扶正夾緊芹菜待切的功能，而且它的雙平帶裝置還能將所收獲的芹菜提升運輸?shù)捷斔蜋C構(gòu)。如圖5.1所示。經(jīng)查閱多方的資料確定機器的原始數(shù)據(jù)如下：帶速：0.75m/s平帶小帶輪直徑：80mm扶莖器平帶的長度：1500mm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。裝置工作時最下端與地面處于同一平面。圖5.1芹菜收獲機扶莖機構(gòu)示意圖傳動方案：如圖5.21、外傳動為V

40、帶傳動2、扶莖運輸為平帶傳動圖5.2 傳動方案扶莖器的動力源采用電機，它的傳動路線如下：電機通過V帶將動力傳遞到扶莖器的一側(cè)，因扶莖的需要扶莖器兩側(cè)的帶輪轉(zhuǎn)向必須相反，所以扶莖器兩側(cè)的帶輪之間通過圓帶交叉?zhèn)鬟f動力。以實現(xiàn)扶莖的功能。電機的選型：電力拖動系統(tǒng)中對電動機的選擇主要根據(jù)生產(chǎn)機械的工藝要求及使用環(huán)境，并綜合考慮電動機的種類、結(jié)構(gòu)類型、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、額定功率、經(jīng)濟性等幾個方面。實際工程應用中，常常采用統(tǒng)計法和類比法來選擇電動機容量，類比法是指對經(jīng)過長期運行考驗的同類生產(chǎn)機械所采用電動機的容量進行調(diào)查，并對生產(chǎn)機械及電動機的主要參數(shù)和工作條件進行類比，確定新生產(chǎn)機械所選電動機容量的方

41、法。本設計就采用類比法選擇電機。本設計中電機為連續(xù)工作制的電機，類比相似功能的各種機械上的電機，且本設計中需要電機的功率較小，因此選擇Y801-2電機（功率0.75KW）作為扶莖器的動力源。該方案的優(yōu)缺點： 該扶莖機構(gòu)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。5

42、.2機架的設計5.2.1機架外形收獲機工作時，動力由拖拉機通過V帶提供，扶莖器兩部分之間的動力傳輸也采用V帶?？紤]到結(jié)構(gòu)的合理性，所以在中間扶莖器布置一個導輪，保證工作過程中對芹菜的良好夾緊待切運輸。機架上安裝有刀架高度調(diào)節(jié)桿，可提供給刀架三級的調(diào)節(jié)高度，每級的高度為25mm最大的調(diào)節(jié)高度為75mm,經(jīng)查閱相關資料確定扶莖機構(gòu)的前張角為60°時，能較好的完成扶莖的功能，扶莖機構(gòu)如圖5.3所示：圖5.3 扶莖機構(gòu)圖5.2.2計算部分根據(jù)機架的形狀與長度初定扶莖器平帶長度為1450mm，查機械設計手冊有平帶帶長1000mm，1500mm，2000mm。選定1500mm的平帶。兩端的平帶帶

43、輪直徑根據(jù)芹菜的直徑一般在50mm左右，兩平帶間的距離取40能較好的實現(xiàn)加緊芹菜的功能，查機械設計手冊確定平帶帶輪的直徑為80mm。具體機架尺寸如圖5.4所示。圖5.4 機架尺寸5.2.3機架結(jié)構(gòu)的確定扶莖機構(gòu)機架的大致框架采用橫截面為矩形的結(jié)構(gòu)鋼（見圖5.5）焊接在一起形成，垂直安裝的平帶夾緊芹菜通過機架中間提升運輸?shù)剿璧母叨?，具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖。圖5.5機架結(jié)構(gòu)5.3 平帶帶輪的設計5.3.1尺寸和形狀的確定由于芹菜較細長，所以本設計將帶輪和帶輪軸設計成一體形式。根據(jù)芹菜的外形尺寸直徑50mm左右，高度400mm左右以及查機械設計手冊選定平帶帶輪的直徑為80mm，寬度為320mm， 為防

44、止掉帶，通常在平帶帶輪輪緣表面制成中凸度，根據(jù)平帶帶輪的直徑查機械設計手冊得平帶帶輪的中凸度為0.8mm，由于帶輪較粗較長所以帶輪采用鋼板焊接而成，輪緣邊上有高4mm的凸緣，防止平帶在垂直提升運輸工作過程中沿平帶帶輪軸線方向滑脫，示意圖如圖5.6所示：圖5.6帶輪示意圖由于需要傳遞動力，因此平帶的驅(qū)動帶輪和從動帶輪的結(jié)構(gòu)與其他兩個帶輪稍有不同，具體示意圖如圖5.7、圖5.8所示。圖5.7 驅(qū)動帶輪圖5.8 從動帶輪5.3.2主動帶輪軸的設計 （1）選擇軸的材料及熱處理由于平帶運輸裝置傳遞的功率不大，對其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理。力學性能為：抗拉強度,彎曲疲勞極限，許

45、用扭轉(zhuǎn)應力。（2）計算轉(zhuǎn)速因平帶帶輪的直徑為80mm，查相關資料初定平帶的運輸速度為0.75m/s，則軸的轉(zhuǎn)速可根據(jù)一下公式計算得到： （3.2）所以取軸的轉(zhuǎn)速為180 r/min。（3）初選軸承平帶帶輪和機架底部裝配選用接觸角為12°的圓錐滾子軸承（見圖5.9a），因底部安裝的軸承要承受平帶帶輪的重力以及其他工作部件的重力，其中主要是平帶帶輪的重量，力不是很大，查相關手冊得知接觸角為12°可以滿足工作要求；平帶帶輪和機架頂部裝配選用的軸承為深溝球軸承(見圖5.9b)，因頂部的軸承只需承受軸的徑向力。根據(jù)軸承確定各軸安裝軸承的直徑為:圓錐滾子軸承和深溝球軸承的直徑都為30m

46、m。查設計手冊得知：圓錐滾子軸承的標準號為：GB297-1994,型號為：30206；深溝球軸承的標準號為：GB276-1994，型號為：6006。圖 5.9a圖 5.9b（4）軸外形尺寸的確定本設計中的帶輪與帶輪軸為一體式設計，實際意義上的軸只有兩小段，安裝軸承30206，故該段直徑為30mm，它的長度大致為機架的厚度，取30mm長。3.2.3端蓋的設計平帶帶輪上的圓錐滾子軸承和深溝球軸承內(nèi)圈可以靠軸肩和軸套定位，而外圈要用端蓋定位，示意圖如圖5.10所示：圖5.10 端蓋端蓋圓周任一直徑上鉆有兩個6的光孔，軸承座上鉆有M6的螺紋，通過M6的螺栓把端蓋連接在軸承座上，端蓋下面部分套入軸孔接觸

47、到軸承外圈，從而達到軸承的軸向定位。端蓋中間比兩邊要凹下一點是為了減少加工面的大小，改善零件的加工工藝性。5.3.4支承導輪的設計 1）支承導輪：在機架中間均布著一根支承導輪，因為支承導輪受力不大，選用25的軸，長400mm。 2）軸套：與支承導輪間隙配合，保護套筒的內(nèi)圈精度。因套筒的內(nèi)圈加工較支承軸難，所示特在套筒和支承軸間加一軸套，內(nèi)徑55mm，長30mm，壁厚2mm，軸套與套筒采取過盈配合，工作時，軸套和套筒一起繞支承軸轉(zhuǎn)動。 3）套筒：因支承導輪較細，所以在支承軸外套一內(nèi)徑25mm，長30mm，壁厚15mm的套筒，以增加平帶工作的穩(wěn)定性，裝配關系如上所述。 4）螺母和墊圈：選用標準的M16螺母和與M16螺母相配合的墊圈，因都已標準化，所以不詳述。5.4平帶的選擇平帶用來傳遞牽引力和夾緊芹菜，環(huán)繞安裝在軸線與鉛垂線成30°的帶輪上，要求強度高、耐磨耐用、伸長率小和便于安裝修理。帶式提升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，為使平帶有足夠的橫向剛度，防止它在支撐帶輪之間向兩側(cè)過分塌陷。應根據(jù)帶寬選用一定的襯墊層數(shù)，查運輸機械設計選用手冊得襯墊層數(shù)Z=3，并按下式作輸送帶的強度驗算