新型溫室除雪機課案

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1、遼寧工程鼓術大學 “大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目申請表 （創(chuàng)新訓練項目） 項目名稱： 新型溫室除雪機 負責人： 劉禹含 院系名稱： 機械工程學院 專業(yè)班級： 機電10-2班 聯(lián)系電話： 18841846163 填表日期： 2012/9/2 遼寧工程技術大學 校團委、教務處、科學技術處、學生處 制 填表須知 一、 項目申請表要按照 《遼寧工程技術大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目管 理辦法》 和 《遼寧工程技術大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目實施方案》 的相關 要求，逐項認真填寫，填寫內(nèi)容必須實事求是，表達明確嚴謹。 二、項目申請表填寫內(nèi)容應言簡意賅，思路清晰

2、，論證充分，字跡清楚，一 律用計算機輸入打印， 填寫中如欄目篇幅不夠， 可自行加頁。 表格中正文字體應 為小四號宋體， 22 磅行距，需簽字部分由相關人員以黑色鋼筆或水筆簽名。 三、 項目申請表由項目負責人填寫， 并需項目負責人所在單位領導審核， 簽 署明確意見， 再由院 （系） 評審匯總后統(tǒng)一上報學校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項 目辦公室。 四、本申請表一式兩份，均用 A4 紙雙面打印，于左側裝訂成冊。 五、 填表如有不明事宜， 請與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目辦公室聯(lián)系， 電 話 3350064。 項目名稱 新型溫室除雪機 研究起止時間 2012年9月至2013年9月

3、 申請經(jīng)費 10000元 負 責 人 姓 名 劉禹含 院系班級 機械學院機電10-2 上一學 年加權 78 成績 學 號 1007210110 聯(lián)系電話 18841846163 E-mail ltx1129@ 團隊 成員 姓 名 學 號 院系班級 上一學 年加權 成績 聯(lián)系電話 E-mail 張鳳嘉 1007100322 機械10-3 71.20 15241892585 40813857@ 詹廣強 1107060229 機電11-2 80 18241893448 18241893448@ 呂坤 1107100618 機

4、械11 — 6 67.0 18241892493 Lvkun_1992@ 指導 教師 姓名 郝志勇 院系 機械學院 職稱/學位 講師 E-mail Chinaren_1314@ 聯(lián)系電話 13470352405 立項依據(jù)（項目背景及研究現(xiàn)狀500字以內(nèi)） 一、項目背景 在我國北方地區(qū)，尤其是東北部，冬季溫室積雪影響屋間的透光性和保溫性，不利于喜 陽植物的生長，且影響溫室的總體強度和剛度。目前農(nóng)業(yè)溫室除雪多為手工作業(yè)，據(jù)相關數(shù) 據(jù)顯示，對于一個150mo勺溫室，除雪工作需要5個人花費3-4卜才＜完成。除雪時間較長， 不僅會造成其他屋面積雪清掃的延遲，還會影響到溫

5、室茸簾的快速卷起，減少了農(nóng)作物正常 的光照時間，影響農(nóng)作物生長。更重要的是白天光照時間短，會造成晚上棚內(nèi)溫度繼續(xù)降低， 蔬菜生長緩慢或啟被凍死的可能，造成直接或間接的經(jīng)濟損失。 對于小雪或薄雪，手工作業(yè)基本可以應對；若突遇大雪和暴雪，手工清掃積雪，不僅勞 動強度大，而且除雪效率低，除雪時間長，如果除雪不及時，溫室有被壓塌的危險。 二、研究現(xiàn)狀 目前溫室屋面除雪有的采用熱水融雪管，但是投資和運行費用均比較高；整體輸送式溫 室屋面除雪裝置，制造成本較高，不適合多個相鄰溫室屋面的除雪，不易于推廣應用，現(xiàn)有 的機械化溫室除雪裝置是利用空氣迅速流動原理進行除雪，存在效率低、噪音大、機械結構 復雜等缺

6、點，應用范圍有限。針對尚未出現(xiàn)高效的溫室除雪裝置的現(xiàn)狀，設計了一種新型溫 室除雪機，樣機試驗效果良好，為溫室屋面除雪提供了一種有效的低運行費用除雪設備。 項目內(nèi)容、研究方法、創(chuàng)新點、預期成果 (2000字以內(nèi)) 三、項目內(nèi)容 1 .功能設計與研究 (1)頂部執(zhí)行機構采用螺旋分布式硬質毛刷， 共有5段，每段毛刷固定在各自驅動軸上, 軸之間采用聯(lián)軸器相連，保證動力傳遞。毛刷支撐架用來支撐毛刷及其驅動軸，毛刷支撐架 分為4段，每段之間用銷軸連接。每段清掃機構都作用在支持輪上，為了減少對溫室屋面的 壓力，采用6個支撐輪。北方地區(qū)冬季溫室屋面上都有草簾覆蓋，為避免除雪過程中，旋轉 毛刷卷起草

7、簾，采用壓簾桿以防止草簾被卷起； (2)支撐輪材料選用復合橡膠輪，支撐輪上安裝壓力傳感器，通過壓力傳感器反饋的信 息可以使支撐架形狀更好地與大棚形狀吻合，使除雪面積更大，效果更好； (3)為減輕頂部執(zhí)行機構重量和降低能耗，毛刷材料選用中等強度的硬質塑料制成，呈 細長圓柱狀。毛刷軸采用中空鋼管，不僅保證了強度和剛度，而且減輕了重量。毛刷支撐架 全部采用高強度鋁合金制成； (4)底部執(zhí)行機構采用異形螺旋清掃機構，用于把積雪輸送到田間合適位置。 (5)為了保證在運行中頂部執(zhí)行機構不會有過大的振動， 在整體支架的關鍵處安裝彈簧, 起到減震的作用，保護除雪裝置； (6)采用外接動力，可以是液壓

8、馬達驅動或者柴油機驅動，也可以是電動機驅動，依不 同的車體而定，以確保整體靈活性； (7)考慮到是在室外工作，單片機受外界的因素影響較大，所以，本裝置的控制系統(tǒng)采 用西門子的PLC控制系統(tǒng)。 2 .結構原理設計與研究 (1)整體結構設計研究 圖1活動安裝整機結構簡圖 圖2活動安裝樣機整體模型 圖3頂部執(zhí)行機構簡圖 1.液壓馬達2.毛刷3.毛刷軸4.軸承5.聯(lián)軸器 6.支撐輪7.毛刷支撐架8.連接銷9.壓簾桿 圖4底部執(zhí)行機構總圖

9、 (2)工作原理的設計與研究 1)新型溫室除雪機安裝在農(nóng)用行走機械之上，利用車載液壓馬達驅動頂部執(zhí)行機構和 底部執(zhí)行機構進行工作。頂部執(zhí)行機構用于清掃溫室屋面積雪， 由液壓馬達驅動毛刷軸旋轉, 由電動推桿控制頂部機構的工作位置，底部異形螺旋清掃機構由液壓馬達驅動，利用油缸控 制其實際工作位置，并與毛刷同步運動進行積雪清掃工作，并將積雪輸送到田間合適位置。 整個除雪機操控都在駕駛室內(nèi)完成。 2)由于新型溫室除雪機在田間相鄰溫室之間作業(yè)，受實際作業(yè)環(huán)境限制，因此溫室除 雪機的高度和寬度等都有明確要求，其

10、具體設計要求：能在田間道路上行駛自如，能將溫室 頂部積雪清掃干凈，并且能使溫室底部積雪被搬運到適宜位置；可實現(xiàn)全自動化，操作簡便， 整個除雪過程一人即可完成。 四、研究方法 新型溫室除雪機的研究方法主要有：系統(tǒng)研究法、虛擬樣機設計法、實物樣機試驗法， 具體實現(xiàn)過程如下： (1)系統(tǒng)設計法 根據(jù)系統(tǒng)原則，考慮機械整體結構，綜合研究內(nèi)部外部和各個子系統(tǒng)之間的相互關 系，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)幾間相互作用，使整個系統(tǒng)的功能表現(xiàn)為最佳狀態(tài)； (2)虛擬樣機設計法 根據(jù)初步設計方案及草圖，利用三維設計軟件進行各部分結構建模，在軟件中進行 預裝配，三維模型建立完成后，對機械系統(tǒng)進行運動仿真，再根據(jù)運動仿

11、真得到的數(shù)據(jù)，對 機械系統(tǒng)進行有限元分析，準確的分析機構的結構強度及動態(tài)特性。最后對模型進行優(yōu)化， 預計機械在真實工況下的特征和影響。 (3)實物樣機試驗法 根據(jù)相似理論，按照一定比例研制一小型樣機。冬季雪花暫時用相似材料代替。整 個除雪機樣機完全按照實際要求進行設計和加工，由于樣機空間的限制，其操控在樣機中用 遙控手柄控制，進行實驗，通過樣機實際除雪工作，驗證理論計算和分析的合理性。 五、創(chuàng)新點： (1)功能創(chuàng)新 除雪機具有良好的互換性能，可以非常方便的安裝到農(nóng)用行走機械上進行除雪工 作，其操控可在駕駛室內(nèi)完成； (2)結構創(chuàng)新 除雪機工作效率較高，驅動系統(tǒng)簡單，小型原動機均可

12、滿足實際工作需求，采用螺 旋分布式硬質毛刷，可大面積的清掃積雪； (3)應用創(chuàng)新 通過實際工作和測試各種實驗數(shù)據(jù)， 證明該新型溫室除雪機除雪效果明顯，除雪效 率高，并且可以推廣應用于工廠廠房，倉庫等建筑物屋頂積雪的清掃工作，具有很強的實際 應用價值。 六、預期成果 序號 成果名稱 1 研究報告一份 2 與相關企業(yè)合作，投入農(nóng)業(yè)實際應用，解決實際問題 3 實用新型專利一項 4 物理樣機一個 5 學術論文兩篇 項目進度安排 1 .調(diào)研分析 2012/9-2012/10 調(diào)查我國冬季北方地區(qū)溫室屋面除雪這一農(nóng)業(yè)部門研究的熱點問題， 收集相關資料，了解現(xiàn)有除雪機械的功能，獲

13、得相關設計的數(shù)據(jù)資料； 2012/10-2012/12 進行實地考察，了解現(xiàn)階段農(nóng)民掃雪工作的相關信息， 廣泛收集第一 手資料，了解溫室屋面積雪壓塌溫室這一問題的具體狀況； 2 .整體功能分析 2012/12-2013/1 對現(xiàn)有除雪機械進行功能和結構分析，以提供設計所需的工作原理、 機械結構設計的基本資料； 3 .總體方案設計 2013/2-2013/3 對“新型溫室除雪機”進行技術方案討論，并對功能實現(xiàn)和結構設計， 以及工藝技術和經(jīng)濟可行性進行論證； 4 .總體方案可行性論證 2013/3-2013/4 在若干技術方案中確定最佳施行方案，對選定方案進行相關論證， 并繪

14、 制和設計方案實現(xiàn)流程圖； 5 .技術設計 2013/4-2013/6 設計“新型溫室除雪機”的總裝配圖，并確定“新型溫室除雪機”各部 分結構，進行三維建模，及相關運動學、力學分析； 6 .施工設計 2013/7-2013/8 根據(jù)設計需要及實際需求購買原材料，進行加工制作“新型溫室除雪 機”； 7 .樣機調(diào)試試驗 2013/8-2013/9 對裝配好的“新型溫室除雪機”進行調(diào)試試驗，并確定最終功能與結構。 經(jīng)費預算與用途 經(jīng)費使用詳細項目 金額（元） 調(diào)研考察費 1300 資料費 400 原材料購置費 2000 加工制作費 2000

15、 論文版聞費 2000 郵寄費 100 專利申請費 1000 試驗調(diào)試費 1200 合計 10000 項目指導教師意見 本項目根據(jù)實際需求，設計一款節(jié)省能源，集除雪、掃雪于一體的新型除雪設備，具有 很強的應用價值和實際意義。項目立意明確，有廣泛的開發(fā)空間。在大量的現(xiàn)場考察調(diào)研基 礎之上，查閱有關機械設計的相關資料之后，可以做進一步的改進，使除雪機的整體性能趨 以項目組現(xiàn)有的理論基礎和動手實踐能力，在指導教師的指導幫助下，能夠成功完成本 項目。 簽名： 年 月 日 院（系）創(chuàng)新性實驗計劃工作領導小組意見 院系（公章） 組長簽名： 年 月 日 校創(chuàng)新性實驗計劃工作領導小組意見 組長簽名： 年 月 日