果園施肥機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要近年來，我國通過調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，將葡萄、紅棗等植物種植作為當(dāng)?shù)氐闹匾?cái)源，并取得了良好的發(fā)展。目前，葡萄種植規(guī)模達(dá)4.8萬公頃，紅棗栽培規(guī)模達(dá)10.9萬公頃。然而，由于葡萄、紅棗栽培的機(jī)械化技術(shù)尚未普及，使得植物的施肥仍然需要人力，這導(dǎo)致了植物的施肥效率較低，勞動強(qiáng)度也較大，無法確保植物的營養(yǎng)吸收。使用先進(jìn)的施肥設(shè)備，如施肥和排水系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的手工施肥方式，既可以減少勞動強(qiáng)度，又可以提升施肥和排水的效率，同時還有助于改善施肥和排水的品質(zhì)。因此，選擇一種操作簡單、功耗小、操控靈活的施肥設(shè)備是非常重要的。由于其高效的運(yùn)行，使用適當(dāng)?shù)拈_溝施肥技術(shù)對于提高農(nóng)業(yè)效率和促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。關(guān)鍵詞：開溝、施肥、效率AbstractsWiththeadjustmentoftheagriculturalindustrialstructure,grapesandreddateshavebecomenewhighlightsandpillarindustriesforthedevelopmentoftheXinjiangCorps'advantageousforestandfruiteconomyandtheincreaseofemployees'income.TheXinjiangCorps,currently,cultivates48,000hectaresofgrapesand109,000hectaresofreddates;however,themechanizationoftheprocessofcultivatingthesefruitsisnotuptopar,andthefertilizationoffruittreesismainlydonemanually,withlowefficiencyandlaborintensity,makingithardtoguaranteeuniformfertilization.Ratherthanmanualditchingfertilization,theutilizationofanorchardditchingfertilizerspreadercannotonlyreducelaborcosts,enhanceoperationaleffectiveness,andlowerproductioncosts,butalsoguaranteeasuperiorqualityofditchingfertilizationcomparedtomanuallabor.Toguaranteethequalityofditchingfertilization,enhanceoperationalefficiency,andreduceproductioncosts,aditchingfertilizertoolwithreliablefunctioningisessential.Therefore,theorchardditchingfertilizerspreaderthatmeetstheproductionrequirementshasimportantpracticalsignificanceinthenationaleconomy.Keywords:Forestfruiteconomy;Operationalefficiency;Uniform

目錄摘要 2Abstracts 31緒論 51.1開溝除草施肥機(jī)的理論和意義 51.2開溝除草施肥機(jī)研究現(xiàn)狀 51.3重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 72開溝機(jī)的整體構(gòu)造和工作原理 82.1開溝機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 82.2開溝除草施肥機(jī)的主要組成部分和運(yùn)行原理 83開溝除草施肥機(jī)關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì) 133.1開溝裝置的設(shè)計(jì) 133.2開溝傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 153.3施肥傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 163.4覆土裝置的設(shè)計(jì)與造型 174主要零件的計(jì)算與校核 184.1鏈輪的選型與設(shè)計(jì)計(jì)算 184.2鏈輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 204.3開溝傳動軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 214.4聯(lián)軸器的選型計(jì)算 254.5鍵的計(jì)算 265施肥機(jī)零件的設(shè)計(jì) 275.1覆土圓盤斜度調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì) 275.2排肥絞龍的設(shè)計(jì) 285.3傳動箱箱體的設(shè)計(jì) 29總結(jié) 31致謝 32參考文獻(xiàn) 331緒論1.1開溝除草施肥機(jī)的理論和意義近幾十年來，果樹產(chǎn)業(yè)一直是中國一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，它不僅能夠幫助實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的結(jié)構(gòu)性改革，而且能夠極大地改善農(nóng)民的生活，同時也能夠帶動出口，從而實(shí)現(xiàn)對外貿(mào)易的雙贏。近幾十年來，中國的果樹種植技術(shù)不斷改善，而且投資水平不斷攀升，使得中國的水果單產(chǎn)量不斷攀升，盡管仍遠(yuǎn)低于全球的平均水準(zhǔn)。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不足，農(nóng)業(yè)機(jī)械和相關(guān)的農(nóng)業(yè)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展相對滯后[1]。因此，在中國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，包括種植、收獲、澆水、修剪、包裝和收獲，基本上都需要依賴于人力，導(dǎo)致效率不高，勞作力度增加。由于農(nóng)業(yè)市場經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，森林與水果行業(yè)的快速增長，森林覆蓋率也在增加。這使得森林管護(hù)與機(jī)械化在森林中變得越來越重要。在森林中，給森林澆水、除草、除蟲等都成為了一項(xiàng)非常重要的森林維護(hù)技術(shù)。為了更好地利用人力、物力，以及提升工作效率，本次必須設(shè)計(jì)一種能夠滿足果樹種植的耕作機(jī)器，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、節(jié)約能耗的目標(biāo)[2]。近年來，由于中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，特色林果業(yè)已經(jīng)成為了一條促進(jìn)農(nóng)民收入的主要途徑。然而，由于過去的栽培方法過于繁瑣，使得的覆蓋面變得很窄，而且果樹之間的空隙也變得很小，這對當(dāng)前的農(nóng)用設(shè)備造成了一定的阻礙。目前，果樹的開溝施肥和施肥依然是一項(xiàng)需要人力的技術(shù)。烏魯木齊兵團(tuán)目前葡萄和紅棗的栽培覆蓋面已達(dá)4.8萬公頃，然而，由于技術(shù)發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品的機(jī)械化生產(chǎn)方式依然落后，特別是沒有適合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)技術(shù)。傳統(tǒng)的手工耕種和施肥，雖然可行，但是勞動強(qiáng)度較大，而且效率較低，而且施肥質(zhì)量也較差。因此，農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展將對提升兵團(tuán)的農(nóng)村能力舉足輕重[3]。通過使用保護(hù)生態(tài)環(huán)境《開溝除草施肥機(jī)》，可以顯著地緩解果農(nóng)的工作負(fù)擔(dān)，同時也可以有效地改善當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)環(huán)境，并且可以有效地緩解勞動力的季節(jié)性緊張。此外，該技術(shù)可以有效地提升農(nóng)業(yè)資源的使用效率，使得施肥更加均衡，從而有效地避免了肥料的浪費(fèi)和環(huán)境的惡化。通過引入果樹機(jī)械，本次可以更有效地管理農(nóng)產(chǎn)品，從而確保農(nóng)作物的高品質(zhì)、高營養(yǎng)含量，同時減少對環(huán)境的污染。盡管葡萄和紅棗的施肥過程中，一些地方已經(jīng)改進(jìn)，但是還是有一些地方依舊依賴于傳統(tǒng)的手動方法，例如使用犁鏵式開溝機(jī)。但是，由于缺乏先進(jìn)的技術(shù)，這種方法的效率并不高。由于這個原因，使用開溝施肥和施肥的綜合技術(shù)在中的應(yīng)用顯得尤為重要[4]。1.2開溝除草施肥機(jī)研究現(xiàn)狀在這個充滿活力的新時代，中國正在努力推進(jìn)從傳統(tǒng)到現(xiàn)代的發(fā)展，以滿足人民的美好需求。其中，最顯著的特征就是，通過引入先進(jìn)的技術(shù)手段，使得農(nóng)業(yè)的耕作效率、收獲量以及資源的有效利用都得到了顯著的改善，從而使得農(nóng)業(yè)的發(fā)展更上了一座階梯。由于科技的發(fā)展，農(nóng)業(yè)裝備的改造與升級已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必然趨勢。其中，小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械的應(yīng)用尤為突出，它可以有效地改善的耕種條件，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展打下扎實(shí)的基石，同時也為實(shí)現(xiàn)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)增長、社會福祉的改善做出了積極的貢獻(xiàn)。推廣先進(jìn)的小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，以提升技術(shù)水準(zhǔn)并推動產(chǎn)業(yè)的復(fù)蘇，是推動中國農(nóng)業(yè)全面機(jī)械化的關(guān)鍵。在推廣這些設(shè)備時，需要考慮到它們能夠在斜坡上運(yùn)行，并且由于果樹種植區(qū)域較多，難以實(shí)現(xiàn)大范圍的機(jī)械化。此外，這些設(shè)備的操作也需要簡單，并且能夠降低成本。中國的在全球排名第一，但由于市場的競爭，施肥設(shè)備在中國仍然相當(dāng)匱乏。目前，中國的施肥設(shè)備水平仍然相當(dāng)?shù)?，特別是在特定的土壤條件下，施肥的設(shè)備更加稀缺。因此，研發(fā)一款能夠滿足特定土壤條件的施肥設(shè)備顯得非常重要[5]。開溝機(jī)是一種常見的機(jī)械，它的類別包括鏵式犁、旋轉(zhuǎn)犁、鏈刀式犁。它們通常被廣泛應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域，例如，美國Gunter&Zimmerman公司生產(chǎn)的輪盤式開溝機(jī)，它們能夠完成各種建筑項(xiàng)目，例如建造房屋、修建道路、建造橋梁、建造、修建河流堤壩等[7]。歐洲NorthlandTrenching公司的Inter-drain1622HT型開溝機(jī)則能夠有效地運(yùn)載開溝施肥的泥沙，并且能夠有效地分離開溝。2000年，東北農(nóng)業(yè)學(xué)院開始開發(fā)1KL-100型立式螺旋開溝機(jī)，這種機(jī)器不僅能夠應(yīng)用于旱地和水田，而且能夠使溝道變得更加光滑，溝底也更加光滑，而且溝底的泥沙也更加細(xì)膩。2005年12月，云南農(nóng)業(yè)學(xué)院R&D的1KS-22型雙軸開溝除草施肥機(jī)具有獨(dú)特的立體設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)開溝施肥、清理、修剪等多項(xiàng)工序。而2009年2月，農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所R&D的lK-40型偏置型開溝除草施肥機(jī)，更加適合在中實(shí)現(xiàn)開溝施肥、清理等多項(xiàng)工序。然而，這些設(shè)備并未滿足兵團(tuán)對葡萄和紅棗的種植和收獲的需求。摔式開溝機(jī)雖然擁有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、價格實(shí)惠的特性，但由于它的機(jī)身較為龐大，使得開溝過程中的牽引阻力較大，而且還需要進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。因此，它的使用范圍從20世紀(jì)初開始受限，直至20世紀(jì)中期，才開始受益，并且現(xiàn)今已廣泛地應(yīng)用于一些特殊的領(lǐng)域，如陸欣、海底開溝管理以及其他領(lǐng)域。開溝機(jī)通常被稱為旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)，它們的種類繁多。其中，圓盤開溝機(jī)最受歡迎，它們的種類也不盡相同。圓盤開溝機(jī)通過使用一個旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來進(jìn)行開溝，但這種方法通常會導(dǎo)致更高的能量損失。由于其不能持久地運(yùn)行，使得開溝機(jī)在工程領(lǐng)域中的使用受到限制。例如，傳統(tǒng)的開溝除草施肥機(jī)，其效率較低，尺寸較小，能源消耗較多，因此通常被廣泛使用在大規(guī)模的農(nóng)業(yè)建設(shè)中。兵團(tuán)葡萄和紅棗的栽培方法已經(jīng)從傳統(tǒng)的3~4m的寬松栽培轉(zhuǎn)變?yōu)楦泳o湊的栽培方法，這就需要使用更加先進(jìn)的開溝施肥設(shè)備，它們能夠滿足狹窄的環(huán)境，并能夠提供40cm的寬度，以及50~80cm的深度。為解決兵團(tuán)葡萄、紅棗種植的經(jīng)濟(jì)性和勞動力的消耗，以及施肥的復(fù)雜性，本次設(shè)計(jì)了一款新型的開溝除草施肥機(jī)，它可以有效地降低勞動力的消耗，并且可以極大地提升生產(chǎn)效率。1.3重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路開溝裝置是開溝除草施肥機(jī)的核心組成部分，而施肥裝置和覆土裝置則是整個系統(tǒng)的重要組成部分。⑴開溝裝置設(shè)計(jì)該設(shè)備的核心結(jié)構(gòu)包括一個旋轉(zhuǎn)的刀片，它的旋轉(zhuǎn)半徑與旋轉(zhuǎn)的方向有關(guān)，并且與旋轉(zhuǎn)的方向有關(guān)[8]。旋轉(zhuǎn)的方向可以通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)的方向來控制，以確保旋轉(zhuǎn)的方向正確。當(dāng)需要進(jìn)行更淺的開溝施肥時，開溝施肥圓盤的直徑應(yīng)盡量減少，這樣可以使開溝施肥設(shè)備更加精簡，并降低所需的能量。⑵開溝傳動設(shè)計(jì)通過改進(jìn)傳動系統(tǒng)，本次可以使用拖拉機(jī)的動力來驅(qū)動開溝除草施肥機(jī)。這種機(jī)器通過萬向節(jié)和齒輪箱來控制開溝刀軸和刀片的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)開溝的目的。為了確保效率，本次需要精確地設(shè)計(jì)傳動箱、齒輪和軸的尺寸。⑶施肥傳動設(shè)計(jì)這臺農(nóng)場的開溝除草施肥機(jī)由一個完整的地輪組成，它能夠在運(yùn)行的過程中不斷旋轉(zhuǎn)。地輪與地輪之間的連接可以使的土壤得到有效的吸收，并且能夠精確控制地輪、地輪與的相互位置。⑷覆土裝置設(shè)計(jì)土壤的質(zhì)量取決于土壤圓盤的傾斜角度，為了達(dá)到理想的效果，必須確保土壤圓盤能夠在兩個方向上均勻地旋轉(zhuǎn)。2開溝機(jī)的整體構(gòu)造和工作原理2.1開溝機(jī)的總體結(jié)構(gòu)該開溝施肥設(shè)備包括一個支架、一個圓盤式開溝器、一個用于施肥的裝置、一個用于蓋住溝底的裝置、一個驅(qū)動裝置以及一個限制深度的地輪。圖2-1結(jié)構(gòu)總圖1-懸掛架2-動力輸入軸3-傳動箱4-排肥箱5-限深機(jī)構(gòu)6-地輪7-機(jī)架8-開溝刀盤9-開溝刀10-出肥口11-鏈條12-鏈輪2.2開溝除草施肥機(jī)的主要組成部分和運(yùn)行原理⑴開溝除草施肥機(jī)基本參數(shù)表2-1開溝除草施肥機(jī)基本參數(shù)項(xiàng)目單位參數(shù)整機(jī)尺寸(長×寬×高)mm2824×1210×1771肥箱尺寸(長×寬×高)mm1630×1100×710配套動力kw≥40.45掛結(jié)形式三點(diǎn)懸掛肥箱容積m≥0.5開溝深度mm200～400作業(yè)速度km/h≥1純工作小時生產(chǎn)率hm/h≥0.5根據(jù)結(jié)構(gòu)要求并且結(jié)合施肥機(jī)的使用環(huán)境和條件，本設(shè)計(jì)中的主拖拉機(jī)牽引和驅(qū)動拖拉機(jī)牽引均采用簡單方便、提及較小的拖拉機(jī)牽引。基于以上計(jì)算所得的功率，又要求所選擇的拖拉機(jī)牽引額定功率大于以上所得的理論消耗功率，驅(qū)動拖拉機(jī)牽引選擇型號為東風(fēng)型柴油15-22型的拖拉機(jī)牽引，其主要參數(shù)如下表2-2所示：表2-2驅(qū)動拖拉機(jī)牽引參數(shù)馬力額定功率（kW）額定轉(zhuǎn)速（rmp）效率120.610000.7⑵開溝除草施肥機(jī)的工作原理在工作過程中，拖拉機(jī)的三點(diǎn)支撐系統(tǒng)將其固定在地面上，而這部分重任則交給了輕巧的小型拖拉機(jī)。圖2-2懸掛架萬向聯(lián)軸器是用來支撐拖拉機(jī)的主要部件，它們之間的聯(lián)接是由兩個錐形和一個圓形的齒輪組成的。這些齒輪的運(yùn)作方式可以在圖2-3中看到，它們可以幫助施肥機(jī)完成開溝施肥工作。圖2-3傳動箱開溝機(jī)可以分為三種：鏵式犁、旋轉(zhuǎn)式開溝機(jī)以及鏈?zhǔn)介_溝機(jī)。鏵犁式開槽機(jī)這款開槽機(jī)具有設(shè)計(jì)精巧、操控迅捷、性能穩(wěn)定、配備的零部件數(shù)量極其有限的優(yōu)勢，其最佳的開槽深度為30-50cm，但它無法處理更加堅(jiān)固的土質(zhì)，并且體積龐大，必須由專業(yè)技術(shù)來維護(hù)。二、旋轉(zhuǎn)刀盤開槽機(jī)旋轉(zhuǎn)圓盤式開槽機(jī)具有低阻力、高適應(yīng)性和高效率的優(yōu)點(diǎn)，它可以以高速旋轉(zhuǎn)的方式，將槽內(nèi)的土壤均勻地分布開來，并且可以使用銑刀來完成開槽任務(wù)。三、鏈?zhǔn)介_槽機(jī)鏈?zhǔn)介_槽機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、開槽效果優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，它可以有效地完成埋設(shè)地下管道、電纜、排水施肥等工作，但是在開槽施肥時，由于其特殊的環(huán)境條件，其效率較低。經(jīng)過深入研究，本次發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的開槽機(jī)并不適用于果樹的開槽施肥。鏵犁式開槽機(jī)無法處理堅(jiān)固的土壤，并且機(jī)械結(jié)構(gòu)過于龐大，需要手動維護(hù)。相比之下，旋轉(zhuǎn)刀盤開槽機(jī)具有開槽困難、靈活性和更好的施肥效率。采用先進(jìn)的技術(shù)，旋轉(zhuǎn)式開槽機(jī)可以以極快的速度將安置在其中的銑刀精確地切割出槽口。因此選擇旋轉(zhuǎn)刀盤式。在設(shè)計(jì)中增加覆土機(jī)構(gòu)，即可克服對地面的破壞，如圖2-4所示；圖2-4開槽機(jī)構(gòu)隨著機(jī)器的前進(jìn)，地輪和地輪鏈輪同步旋轉(zhuǎn)，通過鏈條傳遞，將肥料箱內(nèi)的絞龍推動，從而完成排肥任務(wù)，如圖2-5所示。圖2-5排肥傳動系統(tǒng)采用圖2-7中提供的覆土設(shè)備，將土壤填充到溝槽中，以實(shí)現(xiàn)整個施工流程。圖2-7覆土裝置3開溝除草施肥機(jī)關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)3.1開溝裝置的設(shè)計(jì)這臺設(shè)備的核心部分就是它的開溝器。它由一個旋轉(zhuǎn)的刀片與一個固定的支架構(gòu)成，就像圖3-1中那樣。開溝刀盤回轉(zhuǎn)半經(jīng)取決于刀軸傳動箱尾部圓半徑r、最大開溝深度及開溝機(jī)處于最大開溝深度是傳動箱底部離地間隙。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為Ｒ≥r++(3-1)其中，各項(xiàng)參數(shù)為:r=90mm，=400mm，=10mm。將上述參數(shù)帶入后可得:Ｒ≥500mm當(dāng)需要進(jìn)行開溝施肥時，如果開溝施肥的深度不超過預(yù)定的尺寸，那么開溝施肥的圓盤的工作半徑就會變得更加細(xì)長，這樣可以減少對電力的需求。因此，開溝施肥的圓盤的回轉(zhuǎn)半徑一般設(shè)定為500mm。此外，為了保證開溝施肥的質(zhì)量，開溝施肥的最高線速度一般應(yīng)該在5~12m/s之間。這種機(jī)器的刀盤旋轉(zhuǎn)角度是D=2R=1000mm，因此它的旋轉(zhuǎn)角度是n=≈133.76~286.62r/min。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度達(dá)到一定程度時，它能夠更好地將泥沙拋出，同時也更容易將植株的殘根割除，但是會導(dǎo)致更高的能量消耗和更差的效果。因?yàn)殚_溝施肥的深度很大，所以本次選擇11.5m/s的切削線來保證開溝施肥的土壤能夠被輕松地挖走。最終，本次計(jì)算出的刀具的轉(zhuǎn)速是219r/min。圖3-1開溝裝置1-開溝刀2-緊固螺栓3-刀盤“土壤容重”指的是土壤的單位體積中的重量，用來衡量土壤的穩(wěn)定性和可塑性。可以用來衡量土壤的密度、吸收和排泄效率，并用來評估的生產(chǎn)效率。通常來說，耕地的土壤容重介于1~1.8x103N/m3之間，而且隨著地層的加厚，其值也會增加。甩拋的土壤和溝道中的土壤之間的摩擦力消耗如何[9]（3-2）其中：代表土壤的內(nèi)摩擦系數(shù)，見表2-3[5]。表2-3土壤摩擦系數(shù)土壤名稱內(nèi)摩擦系數(shù)外摩擦系數(shù)砂0.58一0.750.73粘土0.7一10.5一0.75小塊礫石0.9一1.1—泥土灰0.75一10.6一0.75飽含水分的粘土0.18一0.42—碎石0.90.84開溝刀移動土壤的功耗[5]（3-3）其中：代表土壤阻力系數(shù)，對大多數(shù)土壤取4～5代表移動的土壤與開溝邊的最遠(yuǎn)間隔設(shè)定為0.4~0.5，但在這篇文章中，本次將其設(shè)定為0.4。則開溝裝置總功耗為：（3-4）3.2開溝傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開溝除草施肥機(jī)采用拖拉機(jī)動力輸出軸輸出動力驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)，這個設(shè)備通過萬向節(jié)和齒輪箱來控制開溝刀和它們之間的運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)開溝施肥和施肥。該設(shè)備由Z2=24、Z1=17、Z3=17、Z4=24和Z5=30組成，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)開溝刀盤的速度到達(dá)219r/min時，拖拉機(jī)的出口速度也到達(dá)了540r/min，這樣一來，整個系統(tǒng)的傳動比為2.47。Ⅱ軸錐齒輪Z22.Ⅰ軸錐齒輪Z13.萬向節(jié)4.齒輪箱5.Ⅱ軸直齒輪Z36.Ⅲ軸輪Z47.Ⅳ軸直齒輪Z58.聯(lián)軸器9.開溝裝置圖3-2傳動系統(tǒng)原理圖3.3施肥傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開溝施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)地輪和地輪鏈輪是作為一個整體裝配的。地輪鏈輪隨著的移動而旋轉(zhuǎn)，并與地輪相互協(xié)調(diào)工作。這種開溝除草施肥機(jī)能夠有效提高的收成，并且能夠持續(xù)不斷的提高的效益。按每667施肥量1000kg、行距3.5m計(jì)算，開溝施肥時每米施肥量約為5.23kg，在連續(xù)施肥的情況下，機(jī)具前進(jìn)一個株距時，絞龍生產(chǎn)率為Q=vg/S(3-2)根據(jù)v和g的值，將它們分別設(shè)定為v=1km/h、g=3.3kg/株、S=0.633m和Q=5.21t/h，以此來確定機(jī)器的行駛速率和施肥量。絞龍轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為[14]n=Q/(47D2scγΦ)(3-3)鉸龍生產(chǎn)率Q=5.21t/h，螺桿葉片的長度D=0.15m，螺距s=0.15m，傾角調(diào)整關(guān)系c=0.9，材料的容重γ=0.8t/m3，以及充滿系數(shù)φ=0.8，這些參量都是影響鉸龍生產(chǎn)率的因素。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)拖拉機(jī)的前進(jìn)速度達(dá)到1km/h時，其所需的地輪轉(zhuǎn)速n0將達(dá)到n0=50.28r/min，而其對應(yīng)的傳動比i將達(dá)到i=n/n0=1.14。因此，可以得出結(jié)論：n=57.02r/min。為了提高效率，本次將鏈輪的齒數(shù)調(diào)整為：Z2=24，Z1=17，Z3=17，Z4=24，Z5=30。另外，地輪鏈輪的齒數(shù)為Z6=23，而其中的過渡鏈輪和鉸龍鏈輪的齒數(shù)分別為Z7=Z8、Z9=20。根據(jù)圖3-3，可以看出施肥傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。Ⅱ軸錐齒輪Z22.Ⅰ軸錐齒輪Z13.萬向節(jié)4.齒輪箱5.Ⅱ軸直齒Z3Ⅲ軸直齒輪Z47.Ⅳ軸直齒輪Z58.聯(lián)軸器9.開溝裝置圖3-33.4覆土裝置的設(shè)計(jì)與造型通過采用新型的技術(shù)，如圖3-4和圖3-5，本次的開溝除草施肥機(jī)和覆土裝置都具備了良好的性能。首先，它們具備了良好的斜度，從而確保了覆蓋物的質(zhì)量。其次，它們具備了兩個不同的運(yùn)行方向，即x-y方向和360方向。因此，本次的工作原理是：通過調(diào)整兩個方向，讓覆蓋物的運(yùn)行方向達(dá)到最佳狀態(tài)。圖3-4二級調(diào)節(jié)桿圖3-5覆土裝置4主要零件的計(jì)算與校核4.1鏈輪的選型與設(shè)計(jì)計(jì)算鏈輪是由具有精密間隙的螺旋狀齒輪組成的，它們可以通過將螺旋狀齒輪固定在節(jié)鏈環(huán)和纜索之間，并通過螺旋狀齒輪和滾子鏈的連接來完成轉(zhuǎn)動。根據(jù)GB1243.1-83規(guī)定，表4-1列出了相關(guān)的鏈條參數(shù)。表4-1鏈條參數(shù)鏈條節(jié)距鏈條滾子外徑內(nèi)鏈板高度鏈條排距內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬44.4525.414.9712648.8725.22鏈條⑵鏈輪參數(shù)根據(jù)圖4-1中的鏈輪模型，本次可以計(jì)算出鏈輪的相關(guān)參數(shù)，詳情請參考表4-2。表4-2鏈輪參數(shù)鏈輪齒數(shù)鏈輪節(jié)距鏈輪節(jié)圓直徑鏈輪齒側(cè)凸緣直徑鏈輪齒寬1544.45213.7927163241244.45171.7416120241344.45185.7379135241844.45255.977420624圖4-2鏈輪結(jié)構(gòu)在確保鏈輪的性能的前提下，本次將采用1個主動鏈輪齒，以及2個從動鏈輪，并以此來確保鏈輪的鏈速達(dá)到最佳狀態(tài)。齒頂圓直徑[14]齒根圓直徑4.2鏈輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核⑴軸的選擇表4-1軸的常用材料及主要力學(xué)性能材料及熱處理毛坯直徑mm硬度HBS強(qiáng)度極限/MPa屈服強(qiáng)度/MPa彎曲疲勞極限/MPa應(yīng)用說明45正火100149-187520270250有較好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，可做一般曲軸、轉(zhuǎn)軸等采用45碳素鋼作為軸，經(jīng)過正火處理，以確保質(zhì)量。⑵根據(jù)地輪的轉(zhuǎn)動速度得輸出為，（4-1)⑶求作用在軸上的力已知軸的直徑為=50㎜。圓周力：（4-2）徑向力：（4-3）法向力:⑷強(qiáng)度校核通過研究機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，本次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)行開溝時，這個軸承主要承受的是轉(zhuǎn)矩。根據(jù)這本手冊，本次可以得出如下公式：（4-4）根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，本次可以將功率調(diào)整至15kW，鏈條速度調(diào)整至1m/s，從而將輸出功率從v=rw調(diào)整至A=107，而軸材料則采用45鋼制作。所以得到≥50mm已知：，，圓周力：徑向力：取折合系數(shù)，代入上式得計(jì)算危險截面處軸的直徑軸材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得[14]，查的許用彎曲應(yīng)力，鑒于鍵槽會削弱軸的強(qiáng)度，因此本次決定將d值提高4%。，粗取軸徑為60，軸一為低速軸，合適，安全。4.3開溝傳動軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核⑴輸入高速軸的，、⑵求作用在齒輪上的力因?yàn)橐阎退偌壭↓X輪分度圓直徑為圓周力：（4-5）徑向力：法向力：⑶初步確定最小直徑如果沒有特殊要求，本次會選擇45鋼作為軸材料，并進(jìn)行調(diào)制處理。HBS值范圍在217~255之間。⑷強(qiáng)度校核已知：軸的結(jié)構(gòu)，圓周力：徑向力：作用在軸左端帶輪上外力:徑向力：作用在軸左端帶輪上外力垂直面的支承反力[14]水平面的支承反力[14]F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力[14]根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)可得：主動鏈輪的扭矩：M=FR=PR/v=15KN×273mm=4095Nm繪制載荷分析圖（1）繪制載荷分析圖載荷分析圖（2）繪制彎矩圖：彎矩圖（3）繪制扭矩圖：扭矩圖受力分析總圖這個軸是一個實(shí)心的，本次可以通過參考設(shè)計(jì)指南來確定它的極限慣量矩和抗扭截面模量[14]。Jp=0.1D4=51.2cm2(4-6)Wn=扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件[14]：由于采用的45鋼做材料代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算顯然滿足條件。這里我們不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度條件校核因?yàn)榕まD(zhuǎn)強(qiáng)度條件顯示極限應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力。4.4聯(lián)軸器的選型計(jì)算由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》17-查得，工作機(jī)為拖拉機(jī)拖動施肥機(jī)工作時的情況系數(shù)=1.9,故計(jì)算得由設(shè)計(jì)手冊選取彈性套柱聯(lián)軸器LT8，以下為其參數(shù)LT型彈性套柱聯(lián)軸器（GB/T4323一2017）型號公稱轉(zhuǎn)距許用轉(zhuǎn)速軸的直徑（mm）D(mm)LT81120300084112502244.5鍵的計(jì)算選型為圓頭普通平鍵A型，查表10-10[14]可得：b×h×L=14mm×9mm×32mm，由表10-11可得鍵連接的許用擠壓應(yīng)力[σp]=130MPa。鍵連接的擠壓應(yīng)力： QUOTEσp=4Tdhl≤ QUOTET=9550Pn=9550×代入式可得：σp=4×114×14鍵的基本尺寸鍵的公稱尺寸（mm）鍵槽（mm）bhCLt1t2半徑r1490.5325.53.80.35施肥機(jī)零件的設(shè)計(jì)5.1覆土圓盤斜度調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)在里，通過使用各種不同的覆土設(shè)備，可以將從開溝除草施肥機(jī)開溝施肥的泥沙和雜草完美地堆積起來，并將其填充到施肥之前的溝槽里。目前，最流行的覆土設(shè)備包括刮板、圓盤、彈簧、爪盤和鏈環(huán)。前兩種設(shè)備適合在行間間隔較遠(yuǎn)、泥沙含量高、泥沙堆積緊湊的場合使用，而最后三種則適合在行間間隔較短的地塊上撒上泥沙。通過對圖5-1中的零件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，本次可以讓覆土裝置具備良好的斜度，從而確保覆土的質(zhì)量。該裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，它不僅能夠在x-y平面內(nèi)左右轉(zhuǎn)動，而且還能沿著轉(zhuǎn)桿360度旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)覆土圓盤的完美斜度，從而達(dá)到良好的覆土效果。圖5-1二級調(diào)節(jié)桿和覆土圓盤當(dāng)進(jìn)行操作時，溝道機(jī)械手會打造出梯形的溝道，然后把泥沙撒到溝道的兩側(cè)，形成兩個三角形的泥沙堆。泥沙收集設(shè)備被安放在手扶溝道機(jī)械的背部，底座的限位螺栓可以控制泥沙收集設(shè)備的位置，以確保泥沙收集設(shè)備的穩(wěn)固性。將“八”字型的弧形刮板安裝在幵溝機(jī)上，它會被推到一個與兩端的土壤相同的位置，并施加一個正壓，從而將兩端的土壤拉到溝道的深處，并將其填充到溝道的底部，從而達(dá)到覆蓋的目的。當(dāng)遭遇崎嶇的路況，刮板的底部就會被地面的反彈力推動，從而將刮板、限制器和導(dǎo)管推進(jìn)，從而將整臺覆蓋物的裝置推進(jìn)滑槽。因此，當(dāng)這臺覆蓋物的總重量增加的情況發(fā)生變化，它也將朝著更高的方向推進(jìn)，以避免導(dǎo)管被堵塞，因此，本次采取措施，將導(dǎo)管安裝在特殊的導(dǎo)管中，并且安裝了直線軸承，以降低它們之間的摩擦。隨著重新鋪設(shè)的過程，受到“力的影響，整體的覆蓋設(shè)備被推回到最原來的位置，從而達(dá)到了模擬的效果.5.2排肥絞龍的設(shè)計(jì)作物施肥分為基肥、種肥和追肥?；视纸械追?，是在播種前施入地面的肥料，它的施肥方法主要有撒施法、條施法、穴施法和分層施肥法；種肥是在作物播種、栽培塊蓮或移植幼苗時使用的肥料，它的施肥方式主要有拌種法、浸種法、沾秧根法、蓋種肥法；追肥是在作物生育階段對其施加的肥料，主要以有機(jī)肥為主，追肥的方法有撒施法、條施法、穴施法、環(huán)施法和噴施法。根據(jù)施肥的方法不同，排肥器的種類也不一樣，本課題研究的施肥裝置主要用于山地的追肥，故主要以肥為主。常用的排肥器主要有以下幾種：外槽輪式排肥器這款機(jī)械設(shè)備的工作原理與傳統(tǒng)的外部槽輪式播撒機(jī)相同，它的底部安置了一個播撒桶，在重力的推動下，將細(xì)小的復(fù)雜的土壤和水分混合在一起，通過旋轉(zhuǎn)的方向?qū)⒒旌衔镙斔偷讲ト鐾袄?。這款機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)非常簡潔，可以很快地將混合物輸送到播撒桶里，不會因?yàn)榕欧蹱罨虺睗竦幕蕰r，容易堵塞槽輪，失去排肥能力。⑵星輪式排肥器這款排肥機(jī)采用星形設(shè)計(jì)，通過精確控制星形的運(yùn)動，使得化肥能夠被迅速而準(zhǔn)確地從堆積的物體中抽取，而且它的變形能力極大，使得它的安全性和靈活性得到大大提升。此外，它還配備了一個活動的鉸鏈，使得它能夠輕松地從堆積的物體中抽取物質(zhì)。⑶螺旋式排肥器通過使用三種不同類型的排肥螺旋葉片，本次可以實(shí)現(xiàn)對肥料的快速回轉(zhuǎn)，從而使其均勻地被投放到排肥管中。這種排肥器特別適用于需要一次性投放大量肥料的場合，但在投放量較少的情況下，效果不夠理想。⑷水平刮板式排肥器通過使用曲面刮板和彈擊刮板，可以有效地從水平面上抽取有機(jī)物質(zhì)，以改善碳酸氧銨和其他具有較低流動性的化肥，具有良好的穩(wěn)定性，而且具有較低的吸附能力，因此可以應(yīng)對較為細(xì)小的顆粒狀復(fù)合肥。⑸攪刀一撥輪式排肥器這種新型的施肥機(jī)具采用攪刀筒與排肥輪的組合，既有效地防止碳銨的懸浮，又有效地控制施肥的效率，從而達(dá)到良好的施肥效果。此外，它的設(shè)計(jì)簡單易操作，適應(yīng)范圍廣泛，無論大型還是小型施肥機(jī)具都有其獨(dú)到的優(yōu)勢。⑹振動式排肥器通過旋轉(zhuǎn)凸輪，將“架空”的《化肥》從肥料中推入，然后通過振動板的反復(fù)震蕩，最終從排肥口流出，這一過程的效率和效果取決于調(diào)整的程度。受到振動的作用，肥料的數(shù)量、黏性和濃度都會顯著地改變肥料的投放，從而導(dǎo)致投放的肥料數(shù)量變得極其不確定。本次研究旨在探索果樹的施肥技術(shù)，為此，本次采取了螺旋式排肥機(jī)，其特點(diǎn)為：具有良好的流動性，可以有效地提供高質(zhì)量的復(fù)混肥，而且具有易操作、可靠的特點(diǎn)，具體參見圖5-4。圖5-45.3傳動箱箱體的設(shè)計(jì)開溝除草施肥機(jī)是由拖拉機(jī)的動力驅(qū)動的，它的傳動系統(tǒng)由兩個錐齒輪和三個直齒輪組成，這些齒輪的運(yùn)動使得拖拉機(jī)的動力能夠傳遞到開溝傳動軸，從而使得開溝刀盤能夠以預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)，從而完成開溝工作。傳動箱由兩部分組成，一部分位于機(jī)架的頂部，另一部分位于機(jī)架的底部，它們的結(jié)構(gòu)如圖5-5所示，構(gòu)成了一個完整的整體。經(jīng)過精確的計(jì)算，本次能夠精確地設(shè)計(jì)出兩個傳動箱的尺寸，包括長度、寬度和高度，并精確定位它們的軸承座位置。這樣，本次就能夠保證各個齒輪之間的緊密配合，高效、精確地將拖拉機(jī)的動力傳遞到開溝刀盤。圖5-5傳動箱上圖5-6傳動箱下總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是本次在大學(xué)四年中的重要一環(huán)，它不僅是本次學(xué)習(xí)的成果，更是一次重新審視自己能力的機(jī)會，讓本次更加深刻地認(rèn)識自己。本文旨在探討中葡萄、紅棗等果樹的矮化、密植種植特點(diǎn)，并結(jié)合專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出一種新型的開溝施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)具，以降低能耗，提高操作效率。這臺機(jī)器具有如下優(yōu)勢：這臺機(jī)器的設(shè)計(jì)非常簡潔，緊湊而且零部件的要求很低，非常適合生產(chǎn)和加工；（2）這臺機(jī)器性能卓越，能夠有效地完成的開溝和施肥任務(wù)，而且在田間操作時，對土壤的要求極低，特別適用于沙土地的環(huán)境，從而大大提升了工作效率。這篇文章講述的是一種新的農(nóng)業(yè)技術(shù)，它可以在不增加土壤覆蓋量的情況下進(jìn)行耕種。這種技術(shù)的特點(diǎn)是成本低廉，效率極佳，并且與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設(shè)備相結(jié)合，可以節(jié)省大量的占地面積。致謝XX老師對于我的教育生涯起著至關(guān)重要的作用，他為我提供的指導(dǎo)不僅僅局限于課程的開始，還包括課程的結(jié)束、數(shù)據(jù)的搜索、機(jī)器人的制造、編程的完善以及論文的編輯，他的耐心與慷慨讓我受益匪淺。X老師的工作態(tài)度值得稱贊，讓本次為他感到驕傲！四年的努力讓我受益匪淺，非常感激那些曾經(jīng)的任課老師、同學(xué)以及其他一切可以支持、鼓勵的伙