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馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：馬鈴薯為地下產(chǎn)物，且是塊莖繁殖，收獲受季節(jié)和天氣限制。據(jù)我的了解，馬鈴薯這種農(nóng)作物的收獲難度系數(shù)很大，而且從季節(jié)的角度看它的季節(jié)性很強(qiáng)而且，由于長(zhǎng)年都沒(méi)游戲的關(guān)于這方面的機(jī)械研究產(chǎn)品，所以給農(nóng)民帶來(lái)了很大的困擾，本課題就是以為了解決上述問(wèn)題為研究目的來(lái)對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)進(jìn)行研究，對(duì)這個(gè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行應(yīng)用上的分析。同時(shí)我設(shè)計(jì)的這是組合分離式馬鈴薯收獲機(jī)。主要就是對(duì)此機(jī)械產(chǎn)品的主要參數(shù)進(jìn)行了準(zhǔn)確的選擇選擇，對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了精準(zhǔn)的理論計(jì)算。同時(shí)做出相應(yīng)的CAD圖紙用來(lái)一目了然的了解到我的設(shè)計(jì)。最重要的是要從實(shí)際情況中來(lái)確定研究思路，所以我就深入到種植場(chǎng)地上認(rèn)真觀察實(shí)際情況，這一舉措對(duì)我的設(shè)計(jì)確實(shí)幫助不少。而且從往年國(guó)內(nèi)外的期刊雜志上了解了很多情況，讓我對(duì)此設(shè)計(jì)又增加了不少信心，思路更加清晰，做出的設(shè)計(jì)必須要滿足實(shí)際要求。?
關(guān)鍵詞：馬鈴薯；收獲機(jī)；農(nóng)業(yè)機(jī)械；機(jī)械；挖掘鏟
I
Design of potato harvester
Abstract: the potato is a product of the underground, and it is the tuber propagation. The harvest is restricted by seasons and weather. According to my understanding, the potato crop harvest difficult coefficient and from the point of view of the season see its seasonal very strong and, due to the long-term game of on the study of mechanical products, so to farmers brought great distress, the subject is in order to research purpose to study of potato harvester, the mechanical products for application on the analysis of the problem to solve. At the same time I designed this is a combination of separate type of potato harvester. Mainly is the main parameters of this mechanical products to choose the correct choice, the design of the main parts of the precise theoretical calculation. At the same time make the corresponding CAD drawings for a clear understanding of my design. The most important is to determine the research ideas from the actual situation, so I went deep into the planting site carefully observe the actual situation, this initiative to my design really help a lot. And from the domestic and foreign periodicals in previous years to understand a lot of things, so I designed to add a lot of confidence, ideas more clearly, to make the design must meet the actual requirements.
Key words: potato; harvester; agricultural machinery; machine; digging shovel
II
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………………………………………Ⅲ
1馬鈴薯收獲機(jī)的分析………………………………………………………………………1
1.1馬鈴薯收獲機(jī)研究的目的和意義………………………………………………………1
1.2國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………1
1.3國(guó)內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)的現(xiàn)狀分析…………………………………………………………2
1.4多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………………3
2總體方案的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………4
2.1整體布局的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………4
2.2工作原理…………………………………………………………………………………4
3傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇……………………………………………………………6
3.1傳動(dòng)比的確定……………………………………………………………………………6
3.2減速器的選擇……………………………………………………………………………6
4帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………7
4.1帶輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………7
4.2鏈輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………12
5聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………15
5.1聯(lián)軸器的選擇…………………………………………………………………………15
5.2聯(lián)軸器上軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………15
6鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核……………………………………………………………………16
6.1鏈輪軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………16
6.2鏈輪軸的校核…………………………………………………………………………16
7分離輸送器的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………18
7.1分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過(guò)程………………………………………………………18
III
7.2桿條參數(shù)的確定………………………………………………………………………18
7.3分離輸送器線速度的確定……………………………………………………………19
8挖掘裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………20
8.1挖掘鏟的構(gòu)成…………………………………………………………………………20
8.2挖掘鏟的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………20
9地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24
9.1地輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………24
9.2機(jī)架部分的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24
10使用說(shuō)明和結(jié)論…………………………………………………………………………25
10.1使用說(shuō)明………………………………………………………………………………25
10.2結(jié)論……………………………………………………………………………………25
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………26
致謝…………………………………………………………………………………………28
IV
1 馬鈴薯收獲機(jī)的分析
1.1 馬鈴薯收獲機(jī)研究的目的和意義
在國(guó)內(nèi)的馬鈴薯的種植面積可以說(shuō)是以 10 萬(wàn) hm2/年的增長(zhǎng)速度逐年持續(xù)增加，2001 年將會(huì)達(dá)到 472 萬(wàn)hm2，產(chǎn)量講位居世界第 1 位[1-2]?？v觀全世界來(lái)看我國(guó)馬鈴薯的生產(chǎn)量位居首位，但卻是馬鈴薯成果轉(zhuǎn)化比較差的國(guó)家。目前看來(lái)發(fā)展中國(guó)家對(duì)馬鈴薯的需求量將是 2000 年的 2 倍[3-7]。隨著近幾年市場(chǎng)對(duì)馬鈴薯需求量的持續(xù)增加，國(guó)外的一些有名氣大公司紛紛來(lái)到我國(guó)從事馬鈴薯生產(chǎn)與加工業(yè)務(wù)，國(guó)內(nèi)的一許多生產(chǎn)企業(yè)也紛紛加入這塊兒領(lǐng)域來(lái)發(fā)展，因此使馬鈴薯得生產(chǎn)開(kāi)始趨向生產(chǎn)基地的規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)了一大步[7-10]。但是，一個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)又將擺在了面前，馬鈴薯的收獲作業(yè)用工 70%以上至今都還是停留在傳統(tǒng)的人工割秧、鎬頭刨薯、人工撿拾的階段，非常嚴(yán)重的影響了馬鈴薯的規(guī)模生產(chǎn)，從而導(dǎo)致了市場(chǎng)的供不應(yīng)求。國(guó)內(nèi)馬鈴薯的種植面積跟規(guī)模越來(lái)越大，從而使馬鈴薯收獲機(jī)成為了我們要研究的課題。從全世界來(lái)看，大小企業(yè)對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)的研究投入了非常大的人力和物力。國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀依然是落后的收獲方式，而國(guó)外已經(jīng)有了很大的改善，所以我們要把我們的知識(shí)運(yùn)用到新設(shè)備的研究，用來(lái)提高馬鈴薯行業(yè)的工作效率。這樣的思想前提才能產(chǎn)生好的思路來(lái)做出好的設(shè)計(jì)，這將對(duì)我以后從事的行業(yè)有很大的幫助，在沒(méi)有任何約束的前提下，我能夠讓我的大腦開(kāi)足馬力來(lái)跟我一起應(yīng)對(duì)即將要面對(duì)的所有難題。
1.2 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外的機(jī)械行業(yè)相對(duì)過(guò)了你來(lái)說(shuō)發(fā)展的較快，相對(duì)來(lái)說(shuō)國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)在20世記初，歐洲國(guó)家有了畜力牽引收獲機(jī)來(lái)替代手工挖掘馬鈴薯、之后又改用拖拉機(jī)。隨后又出現(xiàn)了升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛼仈S輪式馬鈴薯收獲機(jī)。在20世紀(jì)40年代初，前蘇聯(lián)、美國(guó)就開(kāi)始研制馬鈴薯收獲機(jī)械，50年代末己實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯收獲的機(jī)械化，隨后相繼好多國(guó)家亦相繼實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯作物生產(chǎn)機(jī)械化。70年代主要是研制大功率自走式根塊作物聯(lián)合收獲機(jī)，且以收獲壟作種植為主[11]。這些機(jī)型是大功率拖拉機(jī)變型，為了加強(qiáng)篩選效果，分離器有四個(gè)液壓泵帶動(dòng)。
圖1.2.1 EURO-V1400L馬鈴薯收獲機(jī) 圖1.2.2 Spirit8200馬鈴薯收獲機(jī)
發(fā)展中國(guó)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(guó)家的馬鈴薯作物收獲已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化聯(lián)合作業(yè)。如德國(guó)、美國(guó)的聯(lián)合收獲機(jī)在自動(dòng)化控制馬鈴薯分離以及減少馬鈴薯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產(chǎn)適合小地塊作業(yè)的中小型自走式馬鈴薯作物收獲機(jī)[12-15]。
1.3 國(guó)內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)的現(xiàn)狀分析
通過(guò)我對(duì)近幾年馬鈴薯收獲機(jī)的了解，也有能人才子在國(guó)內(nèi)對(duì)此類(lèi)機(jī)械做了研究，比如大蒜挖掘機(jī)。不過(guò)呢就是有很多機(jī)械在現(xiàn)實(shí)的實(shí)用性上都存在著一些新的問(wèn)題還需不斷改進(jìn)，其中這些問(wèn)題我總結(jié)了一下主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面吧，第一就是是對(duì)農(nóng)作物的損傷，因?yàn)橄翊笏?、生姜此?lèi)作物，他本身比較脆弱，就容易造成損傷，損傷后產(chǎn)量就會(huì)減少，而且到了市場(chǎng)上價(jià)格也會(huì)比平常賣(mài)的更低;第二就是適應(yīng)性很差，因?yàn)槊總€(gè)地方跟每個(gè)地方的種植技術(shù)不同，地形啊種植的田壟高低也不同，造成非常差的適應(yīng)性。
綜觀國(guó)內(nèi)外多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)及外部環(huán)境，專(zhuān)家預(yù)測(cè)未來(lái)多功能馬鈴薯收割機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)是：
1） 開(kāi)發(fā)節(jié)能、高效、可靠、環(huán)保型產(chǎn)品的多功能馬鈴薯收割機(jī)。
2） 安全性及通用性是產(chǎn)品發(fā)展的重要目標(biāo)。
3） 大型化與小型化仍是產(chǎn)品系列化的兩極方向。
4）技術(shù)進(jìn)步、操作方便和售后服務(wù)將成為企業(yè)生存的三大關(guān)鍵因素。
1.4 多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
1.4.1 向適應(yīng)性，通用性發(fā)展
我們可以在一臺(tái)馬鈴薯收獲機(jī)的基礎(chǔ)上能夠更換不同型號(hào)的清選、分離裝置，還有摘果裝置[16-19]。采用可以互換的滾筒式分離機(jī)構(gòu)和圓盤(pán)割刀式分離機(jī)構(gòu)，而且可以用于花生、大蒜、洋蔥等多種根莖類(lèi)作物的聯(lián)合收獲，從而實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的狀態(tài)來(lái)滿足我們的需求。還可以選用適應(yīng)性比較強(qiáng)通用性好的的果秧分離機(jī)構(gòu)，適用于不同種類(lèi)根莖類(lèi)作物的秧蔓與果實(shí)的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸將兩者分離，以適應(yīng)多種作物和多種形式馬鈴薯作物的收獲要求。
1.4.2 向智能化方向發(fā)展
通過(guò)我盡量年在國(guó)內(nèi)各大機(jī)械廠實(shí)習(xí)的見(jiàn)識(shí)，對(duì)我來(lái)說(shuō)影響最深的，要想成為一個(gè)機(jī)械大國(guó)，必須把機(jī)械往智能化的方向發(fā)展 [20]，給我們研制出來(lái)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品配備上最精準(zhǔn)的多功能的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，我想這將成為未來(lái)農(nóng)機(jī)發(fā)展的潮流，，我還發(fā)現(xiàn)近幾年花生、大蒜、胡蘿卜、馬鈴薯等種植面積不斷擴(kuò)大，所以我覺(jué)得經(jīng)濟(jì)作物的耕作機(jī)械應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)根作物的收獲。
1.4.3 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(lèi)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[21]。
1.4.4 向精量化農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展
開(kāi)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。
1.4.5 簡(jiǎn)化操作
還有一大關(guān)鍵就是要提高收獲機(jī)的工作速度，簡(jiǎn)化操作流程，這將是提高收獲作業(yè)生產(chǎn)率的又一途徑，還有就是在收獲后裝箱時(shí)，盡量使用大點(diǎn)的集裝箱以提高沒(méi)必要的裝卸次數(shù)，而且在裝卸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多垃圾，這樣也能從減少打掃時(shí)間上來(lái)提高生產(chǎn)效率
1.4.6 創(chuàng)新改造
在原有單一挖掘機(jī)械的基礎(chǔ)上創(chuàng)新改造，可增加挖掘機(jī)械的科技含量，提高自動(dòng)化成效，極大限度的加強(qiáng)機(jī)械化。
2 總體方案的設(shè)計(jì)
2.1 整體布局的設(shè)計(jì)
其傳動(dòng)圖如圖2.1.1
圖2.1.1傳動(dòng)圖
1、萬(wàn)向聯(lián)軸2、鏈輪 3、減速器
4、動(dòng)力輸出軸 5、輸送鏈驅(qū)動(dòng)軸 6、抖動(dòng)輪軸
其總體結(jié)構(gòu)圖如圖2.1.2
圖2.1.2總體結(jié)構(gòu)圖
1、V帶輪 2、V帶 3、機(jī)架 4、抖動(dòng)輪 5、減速器 6、聯(lián)軸器
7、懸掛架 8、挖掘鏟 9、鏈輪 10、傳動(dòng)鏈 11、地輪
2.2 工作原理
本機(jī)主要由V帶、減速器、抖動(dòng)輪、機(jī)架、挖掘鏟、傳動(dòng)鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過(guò)減速器和帶輪將所需要的動(dòng)力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)分離裝置運(yùn)動(dòng)，將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動(dòng)輪的作用，使得馬鈴薯在輸送的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)馬鈴薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后馬鈴薯落入收集箱中。
表2.2.1馬鈴薯主要性能參數(shù)
工作寬度
1800 mm
作業(yè)行數(shù)
2 行
作業(yè)深度
200 mm
主軸轉(zhuǎn)速
540 r/min
配套動(dòng)力（拖拉機(jī)）
80-100 馬力
作業(yè)速度
0.6 ～ 1 m/s
純小時(shí)生產(chǎn)率
0.25 ～ 0.60 hm·h
集薯類(lèi)型
鋪條
理論明薯率
> 95%
理論挖凈率
> 98%
理論破損率
< 3%
行距
700 ～ 900 mm
3 傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇
3.1 傳動(dòng)比的確定
該多功能馬鈴薯收獲機(jī)的配套動(dòng)力為100馬力的拖拉機(jī)，其輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min，通過(guò)一級(jí)減速器和帶傳動(dòng)，設(shè)其總的傳動(dòng)比
減速器的傳動(dòng)比。帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為了能滿足分離器上的線速度為1.3m/s的要求，
因?yàn)?
所以
所以鏈輪半徑
3.2 減速器的選擇
其傳動(dòng)比為2，所以選擇傳動(dòng)比為2的減速器，其型號(hào)為ZDY，ZDZ100型圓柱齒輪減速器。
其結(jié)構(gòu)如圖3.2.1：
圖3.2.1 減速器結(jié)構(gòu)圖
4 帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì)
4.1 帶輪的設(shè)計(jì)
收獲機(jī)的工作功率為1.5KW。
故： （式4-1）
----工作情況系數(shù) 取=1.2。
4.1.1 選擇V帶的型號(hào)
根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，故選擇A型帶。
4.1.2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑：
1. 初選主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑D1
根據(jù)所選V帶型號(hào)參考，選取，選。
2. 驗(yàn)算帶的速度V
3. 計(jì)算從動(dòng)輪直徑D2
取D2為107mm
4.1.3 確定傳動(dòng)的中心距和帶長(zhǎng)
初定中心距，
由
即：
即：，
所以可取
根據(jù)公式（8—20）計(jì)算基準(zhǔn)帶長(zhǎng)：
選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，查表得：
根據(jù)公式（8—21）計(jì)算實(shí)際中心距：
考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距的變動(dòng)范圍為：
4.1.4 驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角
根據(jù)公式（8—6）及對(duì)包角的要求，應(yīng)保證：
4.1.5 確定V帶的根數(shù)
由公式（8—22）知
（式4-2）
取Z=4根。
——考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù)；
——考慮帶的長(zhǎng)度不同的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)度系數(shù)；
——計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶所能傳遞的功率的增量；
查得：=0.45 =0.98 =0.91 =0.024
4.1.6 確定帶的初拉力
單根V帶的初拉力確定：
4.1.7 求帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力
（ 式4-3）
式中： Z——帶的根數(shù)；
——單跟帶的初拉力；
——主動(dòng)輪上的包角。
4.1.8 V帶計(jì)算結(jié)果
表4.1.8.1 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表
設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目
結(jié)果
說(shuō)明
工作情況系數(shù)k
1.2
計(jì)算功率P
1.8
選取V帶型號(hào)
A
小帶輪直徑D
80mm
可選比表中大的值
大帶輪直徑D
107mm
驗(yàn)算V帶的速度V
1.1304m/s
初定中心距a
350
參考實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)確定
初算V帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L
1068.2
選V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L
1153mm
續(xù)表3
定V帶公稱長(zhǎng)度L
1120mm
定中心距a
392.4mm
包角
175
〉120，合適
包角系數(shù)k
0.98
V帶規(guī)格：A型，長(zhǎng)1153mm
V帶根數(shù)：4根
中心距： 392.4mm
4.1.9 材料的選擇
帶輪常用材料是鑄鐵，因?yàn)閹賤＜25m／s，所以選用HTl50。
4.1.10 帶輪的形式
帶輪采用實(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。
4.1.11 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=40mm。
因?yàn)椋?
所以
小帶輪的寬度：
小帶輪的直徑：
大帶輪的軸孔直徑，大帶輪與鏈輪主動(dòng)軸直徑一致。
設(shè)大帶輪軸孔直徑。
大帶輪的寬度：
大帶輪的直徑：
帶輪的結(jié)構(gòu)如圖4.1.11.1：
圖4.1 .11.1 帶輪
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帶動(dòng)分離機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)鏈輪使得鏈的線速度為1.6m/s。為了達(dá)到這一目的，所設(shè)計(jì)的鏈輪傳動(dòng)比應(yīng)為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(dòng)速度為1.3m/s，傳動(dòng)比為1。通過(guò)查表
所以取
2. 初定傳動(dòng)中心距
根據(jù)公式
初取
3. 確定鏈長(zhǎng)
節(jié)
4. 確定鏈條節(jié)距p
由表查得鏈節(jié)距p為15.875mm。
5. 驗(yàn)算鏈速V
與原假設(shè)相符。
6. 計(jì)算實(shí)際中心距
7. 作用在軸上的壓力Q
圓周力
故：
8. 潤(rùn)滑方式
根據(jù)和，選擇滴油潤(rùn)滑。
4.2.3 鏈輪材料的選擇
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(dòng)中，鏈輪可采用中碳鋼制造；中速、中載時(shí)，采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC;
4.2.4 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
2. 齒頂園直徑
3. 齒根園直徑
4. 最大齒根距離
5. 齒側(cè)凸緣直徑
所以取
鏈輪結(jié)構(gòu)如圖4.2.4.1：
圖4.2.4.1 鏈輪
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
該馬鈴薯收獲機(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(gè)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(zhǎng)度為110mm。 輸出軸的直徑為48mm，所以選擇聯(lián)軸器時(shí)其孔徑也應(yīng)當(dāng)為48mm。通過(guò)查閱手冊(cè)[21]，可以選擇HL4型聯(lián)軸器。其長(zhǎng)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(guò)聯(lián)軸器相連接的。其設(shè)計(jì)過(guò)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(zhǎng)度為112mm。所以在設(shè)計(jì)時(shí)可以把該部分長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為110mm。
2） 軸3部分此部分上裝滾動(dòng)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(zhǎng)112mm。所以聯(lián)軸器到機(jī)架內(nèi)壁的長(zhǎng)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(shí)該軸段長(zhǎng)度為42mm。
3） 軸2部分：該部分裝同時(shí)有軸承端蓋。為了讓V帶輪輸出機(jī)架為20mm，所以該段長(zhǎng)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(zhǎng)為63mm。
6 鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核
6.1 鏈輪軸的設(shè)計(jì)
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)殒溳喌暮穸葹?5mm，所以設(shè)計(jì)該部分軸長(zhǎng)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(zhǎng)為50mm。
3）軸6部分：該部分上裝軸承端蓋，設(shè)計(jì)其長(zhǎng)度為33mm。
4）軸7部分：該部分上裝大帶輪，所以其設(shè)計(jì)長(zhǎng)度也為70mm。
5）軸3部分：該部分通過(guò)計(jì)算可得其長(zhǎng)度為488mm。
其結(jié)構(gòu)如圖6.1：
圖6.1.1 鏈輪軸
6.2鏈輪軸的校核
先作出軸的受力計(jì)算簡(jiǎn)圖，取集中載荷作用于帶輪、鏈輪和軸承中點(diǎn)。
6.2.1 帶輪上作用力的大小
壓軸力
則
6.2.2 鏈輪上作用力的大小
壓軸力
則
求垂直面上軸承的支反力畫(huà)主要截面彎矩圖
垂直面受力圖 見(jiàn)圖（b）主要截面彎矩圖 見(jiàn)圖（c）
6.2.3 求水平面上軸承的支反力，畫(huà)主要截面彎矩圖
水平面受力圖 見(jiàn)圖（d）主要截面彎矩圖 見(jiàn)圖（e）
40截面D處垂直面，水平面合成彎矩
彎矩圖見(jiàn)圖6.2.3.1
圖6.2.3.1
7 分離輸送器的設(shè)計(jì)
7.1 分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過(guò)程
7.1.1 機(jī)構(gòu)形式的確定
機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶面傾斜30o時(shí)也能工作，因此是一種應(yīng)用比較廣泛的分離工作部件。鏈桿式分離輸送器是由園桿組成，桿的兩端焊接在鏈條上。形成具有篩選馬鈴薯而分離土壤的柵。
7.1.2 分離輸送器的工作過(guò)程
工作過(guò)程是被掘起的土壤、馬鈴薯等向上輸送，在輸送鏈的作用下，土壤被疏松，土壤通過(guò)桿之間的間隙篩出來(lái)，馬鈴薯則被輸送器輸送到機(jī)器的尾部，從而將馬鈴薯收集到后面的收集箱中，達(dá)到收獲馬鈴薯的目的。
其結(jié)構(gòu)如圖7.1.2.1：
圖7.1.2.1 分離輸送器圖
1、主動(dòng)輪 2、鏈條 3、抖動(dòng)輪 4、從動(dòng)輪
7.2 桿條參數(shù)的確定
在歐洲的許多國(guó)家里，桿間距離通常為25-28mm。而在美國(guó)，甚至為40-48mm。亞洲的日、韓等國(guó)為30-40mm。這個(gè)間隙主要于馬鈴薯作物的品種和馬鈴薯的尺寸由很大關(guān)系。在波蘭，一個(gè)馬鈴薯的平均重量大約為60-80g，而美國(guó)可以達(dá)到200g左右。
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：
（式7-1）
式中：
其結(jié)構(gòu)如圖7.2.1：
圖7.2.1桿條間隙圖
7.3 分離輸送器線速度的確定
線速度是分離輸送器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。
輸送器的壽命、尺寸及機(jī)器的重量都與它的速度有關(guān)。輸送器的長(zhǎng)度關(guān)系到馬鈴薯分離和整機(jī)的尺寸，因此它必須適當(dāng)。
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(shí)，分離能力下降。若機(jī)器的前進(jìn)速度為，分離傳送器的線速度為，則有：
，的取值一般為0.8～2.5
機(jī)器工作時(shí)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。
8 挖掘裝置的設(shè)計(jì)
8.1 挖掘鏟的構(gòu)成
挖掘鏟由鏟片固定板、獨(dú)立的鏟片和角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成的。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(wú)效挖掘深度的動(dòng)力消耗。我對(duì)于挖掘鏟的設(shè)計(jì)比較新穎，它的形狀像英文字幕w，我個(gè)人比較喜歡這個(gè)設(shè)計(jì)，它的入土性能比較好，可以省最少的力就能夠進(jìn)入到土內(nèi)，大大減小進(jìn)入土地里的阻力，減少不必要浪費(fèi)的資源，更加省成本。
最終效果，這也是提高我們馬鈴薯收獲機(jī)工作效率的一個(gè)重大舉措，這都是細(xì)節(jié)問(wèn)題，細(xì)節(jié)決定一切，而且它的入土面積較大，從而大大地減少漏挖，減少收獲后土地里馬鈴薯的殘留量，大大提高收獲量，大大提高工作效率，減少不必要后期工作與工作量。
圖8.1.1 馬鈴薯根系和薯塊一般分布狀況
8.2挖掘鏟的設(shè)計(jì)
挖掘鏟的鏟片鏟片與鏟片之間留有間隙的，而且是多片鏟的變形，因而帶來(lái)很多的優(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，防止鏟尖下陷。
（式8-1）
式中： 為作用于鏟刃上的阻力。
為鏟刃上的正壓力。
為鏟刃上的滑切力。
為鏟刃與土壤之間的摩擦力，且，為摩擦角。
代入得：
一般土壤對(duì)鋼的摩擦角為，取，所以。
若鏟片數(shù)量為5個(gè)，單個(gè)鏟片寬度為100mm，長(zhǎng)度為250mm，鏟刃傾斜角度，鏟面傾角為，鏟間間隙為25mm。
在實(shí)際考察當(dāng)中，我還當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)較為嚴(yán)重的問(wèn)題，就是在挖掘鏟工作中，收獲后的馬鈴薯會(huì)從挖掘鏟兩側(cè)掉出，從而加大一定的勞動(dòng)量，降低收獲效率，所以我決定，在挖掘鏟的兩側(cè)，焊接尺寸相當(dāng)?shù)慕饘贀醢?，從而解決這個(gè)問(wèn)題。只有在不斷地研究，不斷地測(cè)試，不斷的改進(jìn)，才能研究出好的機(jī)械產(chǎn)品。
其結(jié)構(gòu)如圖8.2.1：
圖8.2.1 挖掘鏟
圖8.2.2 挖掘鏟參數(shù)1
圖8.2.3 挖掘鏟參數(shù)
圖8.2.4 受力分析
圖8.2.5 鏟尖受力分析
圖8.2.6 鏟面水平傾角及鏟的末端離地高度示意圖
9 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)
9.1 地輪的設(shè)計(jì)
地輪的作用主要是在機(jī)器行走過(guò)程中的平衡支撐作用。為了克服收獲機(jī)收獲時(shí)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(guò)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。在機(jī)架上設(shè)置不同的安裝位置，可根據(jù)種植情況調(diào)節(jié)深度。
9.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì)
收獲機(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(guò)性能及對(duì)地表的適應(yīng)性能等主要工作性能都收多功能馬鈴薯收獲機(jī)懸掛裝置的影響。懸掛架及機(jī)架部分大部分采用矩形管，這樣即可以減輕質(zhì)量、降低成本，而且還能夠滿足結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的要求。
10 使用說(shuō)明和結(jié)論
10.1使用說(shuō)明
使用時(shí)將多功能馬鈴薯收獲機(jī)懸掛在拖拉機(jī)后面。
1) 要經(jīng)常檢查關(guān)鍵部件的連接，定期加注油，零件不合格是應(yīng)及時(shí)換掉。
2) 各相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件表面要保持清潔。
3) 盡量使多功能馬鈴薯收獲機(jī)所處的環(huán)境清潔，通風(fēng)、干燥。
4）經(jīng)常檢查分離輸送器，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到分離的好壞。
10.2結(jié)論
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，掌握了基本的設(shè)計(jì)過(guò)程，真正地將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，提高了獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力，在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，難免有不妥之處。在今后的學(xué)習(xí)工作中我會(huì)繼續(xù)努力，彌補(bǔ)自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)上的缺欠。
此次設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的就是使我明白了，無(wú)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(shí)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。
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致 謝
自從來(lái)到中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院，我勵(lì)志要奮發(fā)圖強(qiáng)，不辜負(fù)家長(zhǎng)的期望，經(jīng)過(guò)四年的勤奮努力，我離我的目標(biāo)越來(lái)越近，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)離不了學(xué)校還有老師對(duì)我的栽培，我內(nèi)心滿滿的是感激之情。
時(shí)間過(guò)得飛快，轉(zhuǎn)眼我們就到了畢業(yè)季，我們面對(duì)的將是做畢業(yè)設(shè)計(jì)，我選的設(shè)計(jì)燃起了我們內(nèi)心的好奇心，促使我夜以繼日的學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)。
本文所研究的馬鈴薯收獲機(jī)是一項(xiàng)及富有挑戰(zhàn)性的工作。在這里，我第一個(gè)要感謝的就是我那認(rèn)真負(fù)責(zé)指導(dǎo)老師——趙麗琴老師。趙老師在此期間對(duì)我進(jìn)行了悉心的幫助和指導(dǎo)。趙老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的科研精神和對(duì)學(xué)術(shù)執(zhí)著追求的精神將使我終身受益，不僅讓我學(xué)會(huì)了如何科學(xué)的研究問(wèn)題和解決問(wèn)題，更重要的是讓我學(xué)會(huì)了怎樣做人做事。
做完我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，跟我?guī)?lái)了巨大的成就感，高興之余的我想起了從大一到即將畢業(yè)的這四年來(lái)每位老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，他們的認(rèn)真負(fù)責(zé)讓我有了今天的成績(jī)，我想真心的對(duì)每一位老師說(shuō)一聲謝謝。
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