1前 言棗樹在我國的分布很廣，一般來講，小氣侯冬季最低氣溫不低于-32℃，就可栽培植棗。棗樹在我國大面積經(jīng)濟栽培主要在山東、河北、河南、山西、陜西五省的黃河流域，近年來安徽、甘肅、湖南、湖北發(fā)展很快。紅棗為溫帶作物，適應(yīng)性強，營養(yǎng)豐富，富含鐵元素和維生素。紅棗素有“鐵桿莊稼”之稱，具有耐旱、耐澇的特性，是發(fā)展節(jié)水型林果業(yè)的首選良種。由于經(jīng)濟的發(fā)展，特色農(nóng)業(yè)的建立，紅棗種植成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一條新的產(chǎn)業(yè)項目，紅棗產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出區(qū)域化布局、規(guī)模化發(fā)展、多種栽培模式盡顯其效的新格局。各地根據(jù)自己的情況確立了不同的棗樹種植面積，為農(nóng)民增加了經(jīng)濟收入。隨著紅棗的種植面積的增加，紅棗的機械化作業(yè)在紅棗栽培中的重要性逐漸凸顯。依據(jù)最近幾年林果業(yè)發(fā)展的態(tài)式分析，果樹種植每年以 10%的速度遞增，由于林果業(yè)的快速發(fā)展，各地已形成了較大的種植規(guī)模, 每到夏季剪枝時需要投入大量的勞動力來完成剪枝工作。矮化密植紅棗剪枝機的研究，就是針對紅棗剪枝的要求進(jìn)行設(shè)計的。紅棗的機械化剪枝，大大提高了剪枝的工作效率，降低了作業(yè)成本，同時又減小了剪枝過程的機械損傷，保證了剪枝質(zhì)量，對紅棗業(yè)的規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)有著重要的現(xiàn)實意義。2目 錄1.緒論 11.1 本課題研究的背景、目的和意義 .11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 .11.3 剪枝機方案的確定 .12.設(shè)計方案的選擇 .22.1 總裝圖設(shè)計： .23.剪枝機設(shè)計計算 .23.1 設(shè)計要求 .23.2 外形尺寸的確定 .33.3 確定傳動比 .33.4 齒輪的設(shè)計參數(shù) .34.各個軸的設(shè)計 44.1 計算各軸的輸入功率 .44.2 計算各軸的轉(zhuǎn)矩 .44.3 小錐齒輪軸的設(shè)計 .54.4 大錐齒輪軸的設(shè)計 .75.其它機構(gòu)的設(shè)計 .95.1 離合器 .95.2 鋸片 .105.3 擋板 .10結(jié)論 .11致謝 .12參考文獻(xiàn) 1331.緒論1.1 本課題研究的背景、目的和意義大棗，又名紅棗。自古以來就被列為“五果”(桃、李、梅、杏、棗) 之一，歷史悠久。大棗最突出的特點是維生素含量高。在國外的一項臨床研究提示：連續(xù)吃大棗的病人，健康恢復(fù)比單純吃維生素藥劑快 3 倍以上。因此，大棗有“天然維生素丸”的美譽。大棗能提高人體免疫力，并可抑制癌細(xì)胞。藥理研究發(fā)現(xiàn)，紅棗能促進(jìn)白細(xì)胞的生成，降低血清膽固醇、提高血清白蛋白，保護肝臟。紅棗中還含有抑制癌細(xì)胞，甚至可使癌細(xì)胞向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。經(jīng)常食用鮮棗的人很少患膽結(jié)石。這是因為鮮棗中豐富的維生素 C，使體內(nèi)多余的膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼?。膽固醇少了，結(jié)石形成的概率也就隨之減少。大棗中富含鈣和鐵，它們對防治骨質(zhì)疏松和貧血有重要作用。中老年人更年期經(jīng)常會有骨質(zhì)疏松，正在生長發(fā)育高峰的青少年和女性容易發(fā)生貧血，大棗對他們會有十分理想的食療作用，其效果通常是藥物不能比擬的。對病后體虛的人也有良好的滋補作用。棗所含的蘆丁，是一種使血管軟化，從而使血壓降低的物質(zhì)，對高血壓病有防治功效。大棗還可以抗過敏、除腥臭怪味、寧心安神、益智健腦、增強食欲。棗樹在我國的分布很廣，一般來講，小氣侯冬季最低氣溫不低于-32℃，就可栽培植棗。棗樹在我國大面積經(jīng)濟栽培主要在山東、河北、河南、山西、陜西五省的黃河流域，近年來安徽、甘肅、湖南、湖北發(fā)展很快。紅棗為溫帶作物，適應(yīng)性強，營養(yǎng)豐富，富含鐵元素和維生素。紅棗素有“鐵桿莊稼”之稱，具有耐旱、耐澇的特性，是發(fā)展節(jié)水型林果業(yè)的首選良種。由于經(jīng)濟的發(fā)展，特色農(nóng)業(yè)的建立，紅棗種植成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一條新的產(chǎn)業(yè)項目，紅棗產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出區(qū)域化布局、規(guī)模化發(fā)展、多種栽培模式盡顯其效的新格局。各地根據(jù)自己的情況確立了不同的棗樹種植面積，為農(nóng)民增加了經(jīng)濟收入。隨著紅棗的種植面積的增加，紅棗的機械化作業(yè)在紅棗栽培中的重要性逐漸凸顯。依據(jù)最近幾年林果業(yè)發(fā)展的態(tài)式分析，果樹種植每年以 10%的速度遞增，由于林果業(yè)的快速發(fā)展，各地已形成了較大的種植規(guī)模, 每到夏季剪枝時需要投入大量的勞動力來完成剪枝工作。矮化密植紅棗剪枝機的研究，就是針對紅棗剪枝的要求進(jìn)行設(shè)計的。紅棗的機械化剪枝，大大提高了剪枝的工作效率，降低了作業(yè)成本，同時又減小了剪枝過程的機械損傷，保證了剪枝質(zhì)量，對紅棗業(yè)的規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)有著重要的現(xiàn)實意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析國外對果樹機械化剪枝技術(shù)的研究較多，機械剪枝在美國、西班牙、俄羅斯、意大利、英國、德國、丹麥、匈牙利等國家的果園應(yīng)用較為普遍。他們采用的機械主要有：氣動剪枝機，電動剪枝機，油鋸等。但是，針對棗樹的修剪機械比較少。國內(nèi)對果樹機械化剪枝技術(shù)的研究也比較多，但也是在近幾年才大量出現(xiàn)的。目前我國果園管理的果樹修剪環(huán)節(jié),工作繁重、勞動強度大,工作模式長期停留在手工模式上,制約了現(xiàn)代果品產(chǎn)業(yè)規(guī)?；蜕a(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展。只有很少的果農(nóng)愿意嘗試機械剪枝，原因在于剪枝機的高額成本，因此設(shè)計一種輕便小巧，動力強勁，成本低廉的棗樹剪枝機具有很重要的現(xiàn)實意義。1.3 剪枝機方案的確定.1 氣動剪枝機.2 液壓助力剪.3 小型圓鋸片剪 .4 電動剪 剪枝機設(shè)計總體方案按以下原則和要求確定：.1 造價低廉.2 結(jié)構(gòu)簡單，便于維護修理.3 修剪效率高.4 剪枝機械損傷小綜合比較以上方案，選擇小型圓鋸片剪。42.設(shè)計方案的選擇經(jīng)過多次的討論和研究，確定矮化密植紅棗剪枝機的總體結(jié)構(gòu)，包括動力機構(gòu)、動力傳送系統(tǒng)、控制機構(gòu)以及刀頭裝置等。2.1 總裝圖設(shè)計： 1987165143210987654321圖 2-1 剪枝機總裝圖1.油箱 2.油箱端蓋 3.手柄 4.汽油機箱體 5.離合器 6.螺釘 7.背帶 8.卡夾 9.開關(guān) 10.握柄11.傳動軟管 12.小錐齒輪 13.齒輪箱 14.軸承 15.擋板 16.擋圈 17.大錐齒輪 18.鋸片 19.傳動軸3.矮化密植紅棗剪枝機計算3.1 設(shè)計要求剪枝機由背負(fù)部分、傳動軟管總成、操作桿、刀頭 4 部分構(gòu)成，其整機質(zhì)量只有 7.2kg，一個普通農(nóng)村婦女完全可以兩肩背負(fù)操作。1) 背負(fù)部分主要由汽油機、背帶組成。其動力采用日本“三菱”二沖程風(fēng)冷汽油發(fā)動機、該發(fā)動機具有功率大、油耗低、性能穩(wěn)定等特點，發(fā)動機排量為 33.6cc。2) 傳動軟管總成主要由傳動軟軸、手把、傳動管、防震塊組成，長度為 1200mm，其作用是將動力傳遞給旋轉(zhuǎn)鋸片。采用軟管傳動便于操作者任意角度、高度操作。3) 操作桿由操作桿接頭、握把、發(fā)動機開關(guān)、安全護蓋等組成。4) 刀頭由齒輪箱、鋸片、擋板組成。5) 機械性能穩(wěn)定，故障少。其可靠性、安全性良好，無機械故障。3.2 外形尺寸的確定機具箱外形尺寸：長×寬×高=330×300×302mm燃油箱的容積：0.8L鋸片尺寸：110*2.2*20*30T3.3 確定傳動比選擇鏈輪齒數(shù) Z1、Z 2汽油機速=7000r/min,刀片速=3800r/min,傳動比 111222nzdi=ucotan???汽 油 機刀 片取845.307?i .i3.4 齒輪的設(shè)計參數(shù)這里的齒輪箱主要是一對圓錐直齒輪，目的是為了改變傳遞動力的方向。(1)選用直齒錐齒輪傳動；(2）選用 8 級精度；(3)材料選擇，小齒輪材料為 Q235-A(熱軋) ，硬度為 280HBS,大齒輪材料為 Q235-A(熱軋)(4)選小齒輪齒數(shù) Z1=20,大齒輪齒數(shù) Z2=38.5(5)幾何尺寸計算U=1.85，查手冊得取 12z0.850378???， 取初定小錐輪大端分度圓直徑 ??1 133e 2 22HpUHpKTKTd95-.R???查機械設(shè)計書表 14-23,K 取 1.5， HlimHp0S=1,=N?mdn950dT?汽 油 機 功 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 inr70nkw2.1m?為 轉(zhuǎn) 速 ，，為 汽 油 機 功 率 ，dpp小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩 d0101ii.9， 其 中 ，6.9.70.951 ???T所以小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩為 1.62N.m取6.25108.5d3el ??徑初 選 小 錐 齒 輪 分 度 圓 直 del所以取小錐齒輪分度圓直徑 d1=26,大錐齒輪分度圓直徑 d2=48(d2=26×1.85=48)有 U=1.85,可知 cot =tan =1.85， 所以分錐角 =27°43’，分錐角 =62°17’ ?2?1?2頂錐角 =29°23’, =63°34’.根錐角 =26°14’, =60°24’.1aaf 2f34.72185.62ud????R 85.03.13.05.~.0(.011 ?????）， 取取Rmb?? 4d2861dm2el ??，平 均 分 度 圓 直 徑取 1.252.384z2?大 端 的 模 數(shù) ,11coscos170.6()0.()0.398524ux????徑 向 切 變 系 數(shù)29??????6.39.2.mh1e1a ???齒 頂 高 ????84.0329.15.xmh2e2a ????91015.-xc 82e2f?齒 根 高 0.c??，頂 隙 2.347sin26sidsinR0e1e ?????外 錐 距 498.1cos68.coh2 102aea21 ?????齒 頂 圓 直 徑 b.834.70b2R??， 取齒 寬6δ 2δ 1圖 3-1 齒輪箱的部裝圖4.各個軸的設(shè)計根據(jù)動力輸出及配合、設(shè)計和安裝的要求，為了適應(yīng)較強的工作場合，軸采用剛度和強度較好，而且抗疲勞強度較高的 Q235-A 材料，采用熱軋?zhí)幚?。軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。4.1 計算各軸的輸入功率為汽油機的額定功率dp1.2?KW為小錐齒輪軸的功率 11.091.8d KW????為大錐齒輪軸的功率2p26.4?為工作機主軸的功率31.409.108???4.2 計算各軸的轉(zhuǎn)矩為拖拉機輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 dTmn950dp?為小錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩 1 mN62.19072.51d ????為大錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩2T1.68.6.8??i M為工作機主軸上的轉(zhuǎn)矩32.092.5???74.3 小錐齒輪軸的設(shè)計求作用在小錐齒輪及大錐齒輪上的力圓周力3112.62014.6ttmTFNd???軸向力 001tansitan2si74325.8ar N?????徑向力 121co.cot初步確定軸的最小直徑33min01.845.07pdAm??小錐齒輪軸的最小直徑顯然是要安裝離合器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 d 與離合器的孔相適應(yīng)，故需同時選取離合器型號。經(jīng)選得離合器的直徑 D=8mm.從而確定小錐齒輪軸的最小直徑 in=8mm小錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 4-1 小錐齒輪軸 (a)A圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（a） ()圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（b） ()Mh圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（c）8()Ma圖 八圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（d） ()v1M2圖 九圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（e） ()1圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（f）軸的校核（1）垂直面的支承反力（圖 d）NLFLFMraraV.43 5983.472/68.42/.3112311?? ????????arV8. /.)5(.47)(2312 ???（2）水平面的支承反力（圖 b） NLFtNH 1.49586.93121 ?????.()0375tNH（3）繪垂直面的彎矩圖（圖 e）mMav?401 mFNV ?????9.2451.322（4）繪水平面的彎矩圖（圖 c） NLth 83（5）求合成彎矩（圖 f）9mNMhV ?????? 68.5328.29480211 417.372（6）該軸所受扭矩為 T=270000N.mm（7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即危險截面 D 的強度。根據(jù)文獻(xiàn)以上數(shù)據(jù)，并取 α=0.6，軸的計算應(yīng)力 MPaWTMca 86.34102.).6(853)(322121 ????????前已選定軸的材料為 Q235-A,熱軋?zhí)幚?，由文獻(xiàn)查得 。因此0][1?? ，故安全。ca][1?4.4 大錐齒輪軸的設(shè)計初步確定軸的最小直徑 233min01.45.9180pdAm???大錐齒輪軸的最小直徑要與刀片孔的直徑配合，為了使所選的軸的直徑與孔相適應(yīng)，故擇大錐齒輪軸的最小直徑 min=12mm大錐齒輪軸的設(shè)計圖 4-3 大錐齒輪軸A (a)圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖(a)( )圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（b)10Mh()圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（c) Ma圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（d) Mv21()圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（e) 1圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（f)軸的校核（1）垂直面的支承反力（圖 d）NLFLFMraraV02.43 240938.5/.472/.3321? ?????????? NarV .2409/85.8.53????（2）水平面的支承反力（圖 b） NLFtNH.24096.1321 ???t 1.7.?（3）繪垂直面的彎矩圖（圖 e） mFMNVv ???86.309.1421 NL??24532（4）繪水平面的彎矩圖（圖 c）Hh ??.7.021（5）求合成彎矩（圖 f）11mNMhV ?????? 36.4026.387.1022211 9842（6）該軸所受扭矩為 T=475200 mN?（7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即危險截面 C 的強度。根據(jù)文獻(xiàn)以上數(shù)據(jù)，并取 α=0.6，軸的計算應(yīng)力 MPaWTMca 61.3102.).6(34)(322121 ????????前已選定軸的材料為 Q235-A,熱軋?zhí)幚?，由文獻(xiàn)查得 。因此40][?? ，故安全。ca][1?5.其他機構(gòu)的設(shè)計5.1 離合器圖表 6-1 離合器工作示意圖1 電磁線圈 2.銜鐵 3.復(fù)位彈簧 4.離合塊離合器是控制刀片的運作，即通過離合器控制傳動軸制動。本設(shè)計采用電磁式離合器，當(dāng)交流電經(jīng)接觸環(huán)導(dǎo)入電磁線圈 1 后，產(chǎn)生磁通量 使線圈吸引銜鐵 2，于是銜鐵 2 將兩組離合塊?4、壓緊，離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當(dāng)電流切斷時，依靠復(fù)位彈簧 3 將銜鐵推開，離合器處于分離狀態(tài)。電磁式離合器可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱，動作迅速，沒有不平衡的軸向力。5.2 鋸片12圖 6-2 一鋸片圖鋸片尺寸：110*2.2*20*30T5.3 擋板擋板是用于保護鋸片的，使鋸片處于安全狀態(tài)能有效的工作。圖 6-3 擋板示意圖13結(jié) 論大學(xué)四年的生活就要結(jié)束，在即將步入社會走向工作崗位之前，我們經(jīng)過了緊張而忙碌的一個多月的畢業(yè)設(shè)計。萬事開頭難，我從最初的迷茫到最后的豁然開朗。在最初我無從下手不知道該怎么入手，在老師及同學(xué)的幫助下一步步把這次設(shè)計做完。在本次設(shè)計中，是運用了我們大學(xué)所學(xué)習(xí)的所有專業(yè)科及基礎(chǔ)知識的綜合，這是對我們所學(xué)習(xí)的知識的回顧，本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單， 整機穩(wěn)定性好，且經(jīng)濟效益明顯，具有較高的推廣使用價值。14致 謝畢業(yè)設(shè)計是重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運用大學(xué)四年所學(xué)過的機械、數(shù)學(xué)、材料、物理、計算機等知識進(jìn)行的學(xué)以致用，是理論聯(lián)系實踐，提高自己綜合能力的好機會，同時也是對自己的一次大的總結(jié)。感謝母校給予我們這次畢業(yè)設(shè)計的機會，對我們畢業(yè)后走上工作崗位起到了很大的幫助和促進(jìn)作用。在這次設(shè)計過程當(dāng)中，馬少輝老師給我們耐心地解答各種難題，給我們的設(shè)計提供了大量的資料，并為我們的設(shè)計創(chuàng)造了一個良好的環(huán)境?？梢哉f，指導(dǎo)老師讓我們養(yǎng)成了獨立思考、積極探索的能力。同時，我也得到了同組同學(xué)的幫助。通過這次的設(shè)計對我來說起到很大的幫助，使得自己所學(xué)的知識了得到了一次綜合，鍛煉很大。本次實習(xí)還使我從中學(xué)到了相互協(xié)作和不斷進(jìn)取的精神，知道了獨立思考和創(chuàng)新是我們以后工作的一個重要條件，在今后的工作中，要鍛煉自己這方面的能力，使自己養(yǎng)成良好的設(shè)計理念。在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的過程中，指導(dǎo)老師給了熱情、細(xì)心、耐心的指導(dǎo)與幫助。在此，我感謝在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計中給予了幫助和支持的老師與同學(xué)。祝他們在工作和學(xué)習(xí)中一切順利，事業(yè)興?。∽詈?，我再說一聲：謝謝你們！15參考文獻(xiàn)【1】 單輝祖.材料力學(xué)（第二版）.高等教育出版社.【2】 吳宗澤.機械課程設(shè)計手冊.高等教育出版社.【3】 濮良貴,紀(jì)名剛主編.《機械設(shè)計》第六版:高等教育出版社,2001.【4】 張會玲，張濤依.小型桑樹伐條剪枝機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)選擇，2006（7）【5】 高燕秋，林石 無料圓鋸片的初步研究【期刊論文】-林業(yè)機械與木工設(shè)備，2002（11）【6】 王偉，唐傳茵，張宏，馬少輝，杜志高 移動式綠籬修剪機設(shè)計【期刊論文】-農(nóng)機化研究 2010（6）【7】 張會玲 小型桑樹伐條剪枝機的設(shè)計與試驗研究，2004【8】 文勝 介紹幾種果園修剪機械【期刊論文】-農(nóng)業(yè)知識，2009（11）【9】 背負(fù)式可調(diào)高枝修剪機的研制- 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報( 自然科學(xué)版) - 2003, 29(1)【10】 小型系列模糊采茶修剪機- 農(nóng)機具之友 - 2003(2)