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甩刀式馬鈴薯殺秧機的設(shè)計 學(xué)生姓名 蘇磊 學(xué) 號 8031212416 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 16 4 指導(dǎo)老師 吳明清 日 期 2016 05 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院制 16 屆畢業(yè)設(shè)計 前 言 近年來 我國中西部地區(qū)馬鈴薯種植面積逐年增加 而廣大農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移 勞動力 短缺使農(nóng)民對馬鈴薯機械化收獲需求日益增大 機械化收獲馬鈴薯可以大大減輕農(nóng)民勞動強度 降低生產(chǎn)成本 提高馬鈴薯收獲效率 馬鈴薯收獲前使用殺秧機科學(xué)殺秧是保障機械化收獲的重 要前提之一 通過收獲前的殺秧 可使收獲機的負(fù)荷減小 行駛速度加快 故障率降低 收獲機 內(nèi)部的薯秧分離器的負(fù)荷也會大大降低 薯秧分離效果也會顯著提高 因此 研制一種能將馬鈴 薯莖秧有效打碎 使收獲過程中不出現(xiàn)壅堵 不出現(xiàn)莖蔓纏繞機器桿件等問題的殺秧機具有重要 的現(xiàn)實意義 參考國內(nèi)外關(guān)于馬鈴薯殺秧機的文獻(xiàn)資料 根據(jù)我省馬鈴薯種植模式和收獲的實際情況 并 通過實地進(jìn)行觀察馬鈴薯收獲時莖秧纏繞機器桿件的技術(shù)問題 研制了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機 該機適合于甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)壟作馬鈴薯種植模式 本文主要從以下幾方面進(jìn)行了研究 1 系統(tǒng)分析了國內(nèi)外馬鈴薯殺秧機的發(fā)展概況 根據(jù)馬鈴薯殺秧機的主要功能及農(nóng)藝要求 開 展了甩刀式馬鈴薯殺秧機的總體設(shè)計 提出了殺秧機工作行數(shù) 2 行 工作幅寬為 1000mm 等總體性 能指標(biāo) 2 對甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件進(jìn)行設(shè)計與分析 確定了傳動裝置 甩刀及軸 行走輪 外 殼體等部件的結(jié)構(gòu)參數(shù) 計算出了傳動系統(tǒng)的傳動比 設(shè)計出了齒輪箱的錐齒輪 甩刀 軸 V 帶和帶輪以及張緊裝置等主要部件 3 建立了馬鈴薯殺秧機甩刀模型 從理論上進(jìn)行運動學(xué)分析 對甩刀的形狀 數(shù)量 排列和運 動進(jìn)行理論分析 確定了其結(jié)構(gòu)及主要參數(shù) 甩刀的數(shù)量為 36 把 采用雙 L 型刀片 交錯平衡 排列方式 對刀軸的平衡進(jìn)行了分析 估算出甩刀軸轉(zhuǎn)速應(yīng)大于等于 1299r min 并對甩刀切割 進(jìn)距設(shè)計的合理性進(jìn)行了驗證 關(guān)鍵詞 馬鈴薯 殺秧機 三維設(shè)計 目 錄 1 緒論 1 1 1 課題研究的意義 1 1 2 國內(nèi)外馬鈴薯殺秧機發(fā)展?fàn)顩r 1 1 3 國內(nèi)外馬鈴薯殺秧機存在的問題 2 1 4 研究的內(nèi)容和方法 2 1 5 預(yù)期目標(biāo) 2 2 馬鈴薯殺秧機總體設(shè)計 3 2 1 設(shè)計要求 3 2 2 設(shè)計思想 3 2 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機的整體結(jié)構(gòu) 3 2 4 甩刀式馬鈴薯殺秧機殺秧的原理 4 2 5 甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結(jié)構(gòu)參數(shù) 4 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件的設(shè)計 4 3 1 傳動部件的設(shè)計 4 3 2 刀具部分的設(shè)計 6 3 3 軸的設(shè)計 8 3 4 殺秧機行走輪及機架的設(shè)計 10 4 結(jié)論與建議 11 4 1 結(jié)論 11 4 2 建議 12 總 結(jié) 13 致 謝 14 參考文獻(xiàn) 15 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 1 1 課題研究的意義 馬鈴薯是糧 菜 飼 加工兼用型農(nóng)作物 其適應(yīng)性廣 豐產(chǎn)性好 營養(yǎng)豐富 經(jīng)濟效益高 已成為世界上繼水稻 小麥和玉米之后的第四大糧食作物 1 根據(jù)世界聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計 全 世界馬鈴薯種植面積達(dá)到 1833 萬公頃 3 2958 億噸 我國馬鈴薯種植面積為 475 26 公頃 馬鈴 薯產(chǎn)量為 6905 97 萬噸 占世界馬鈴薯種植面積的 27 2 亞洲種植面積的 56 3 是全世界馬鈴 薯種植面積最大的國家之一 2 近幾年來 國內(nèi)馬鈴薯種植面積也在穩(wěn)步增長 隨著國內(nèi)馬鈴薯 種植面積逐年增加 農(nóng)村勞動力短缺 農(nóng)民對馬鈴薯種植 收獲機械的需求越來越大 3 目前 國內(nèi)外研制的大部分馬鈴薯收獲機 在收獲前不殺秧 在作業(yè)過程中 馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件 行進(jìn)阻力增大 容易壅堵 導(dǎo)致機具動力消耗增大 4 影響馬鈴薯的挖掘 因此 馬鈴薯在收獲 之前 須對地表的莖秧進(jìn)行處理 然后再機械收獲馬鈴薯 馬鈴薯莖秧可通過化學(xué)或人工的方法 將其除去 化學(xué)殺秧會污染環(huán)境和土壤 馬鈴薯莖秧人工清除工作量大 效率低 影響馬鈴薯機 械收獲 馬鈴薯收獲前機械殺秧可使馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化 與莖秧分離更加容易 表皮 老化可顯著減少收獲 運輸和貯藏中的損傷 還可提高馬鈴薯收獲效率 保證馬鈴薯機械收獲順 利進(jìn)行 5 近幾年來我國馬鈴薯機械化作業(yè)雖然有了較快的發(fā)展 但是 我國在中小型馬鈴薯種 植和收獲機方面的機具較多 而馬鈴薯殺秧機的機型較少 國外生產(chǎn)的馬鈴薯殺秧機各類產(chǎn)品 體積結(jié)構(gòu)龐大 工作幅寬大 零配件供應(yīng)渠道不暢通 在我國地區(qū)適應(yīng)性差 6 難以適應(yīng)我省馬 鈴薯種植大多分布在小地塊 山地和水平梯田上的現(xiàn)狀 因此 為了減輕打秧勞動強度 解決馬 鈴薯挖掘過程中莖秧纏繞機器出現(xiàn)堵塞的問題 提高馬鈴薯收獲機后續(xù)挖掘的工作效率 使馬鈴 薯機械收獲順利進(jìn)行 研制一種能有效打秧并適合我省實際情況的馬鈴薯殺秧機具有重要意義 1 2 國內(nèi)外馬鈴薯殺秧機的發(fā)展?fàn)顩r 1 2 1 國外馬鈴薯殺秧機發(fā)展現(xiàn)狀 目前 國外發(fā)達(dá)國家在馬鈴薯種植 收獲 加工等過程中已經(jīng)實現(xiàn)機械化 馬鈴薯收獲過程 有殺秧 挖掘 分離 鋪條 撿拾 清選等環(huán)節(jié) 其收獲方法有聯(lián)合收獲法和分段收獲法 7 根 據(jù)馬鈴薯收獲方法的不同 其殺秧方式可分為兩種 第一種是采用聯(lián)合收獲機 一次完成殺秧 挖掘 分離 篩選 分級等作業(yè) 挖掘前不單獨進(jìn)行殺秧 第二種是采用分段收獲 在挖掘前用 單獨的殺秧機進(jìn)行割秧作業(yè) 國外馬鈴薯殺秧機的種類較多 技術(shù)也比較成熟 1 2 2 國內(nèi)馬鈴薯殺秧機發(fā)展現(xiàn)狀 我國雖然是馬鈴薯生產(chǎn)大國 但機械化技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家差距很大 作業(yè)機具的系列化的 程度不高 馬鈴薯種植和收獲機在國內(nèi)研發(fā)比較早 而馬鈴薯殺秧機的研發(fā)起步很晚 落后于馬 鈴薯種植 收獲 加工等其它環(huán)節(jié)的機具 1 目前 國外馬鈴薯殺秧機具種類比較多 但大多 屬于大型機具 不適合我國西北地區(qū)及我省種植模式 而且價格較高 因此 研究一種適合我省 省情的殺秧機具有重要的現(xiàn)實意義 2 收獲前的殺秧對于成功收獲起到了關(guān)鍵性的作用 實踐 證明 殺秧不僅僅能減少過多的薯秧對收獲機的負(fù)荷 更能極大的提高收獲的效率 節(jié)約成本 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 不論是馬鈴薯的用途為鮮食 加工或是種薯 在收獲的幾周前殺秧是保證順利收獲的關(guān)鍵步驟 收獲前殺秧對于用來做淀粉的馬鈴薯來說也越來越重要 收獲前殺秧可使馬鈴薯的表皮僵化 降 低馬鈴薯在收獲中的磕碰受傷 3 當(dāng)前 主要采用聯(lián)合收獲機來進(jìn)行馬鈴薯的收獲 馬鈴薯聯(lián) 合收獲機薯秧分離裝置結(jié)構(gòu)都比較龐大復(fù)雜 在收獲過程中 馬鈴薯莖秧裹在土塊中容易出現(xiàn)壅 堵 影響聯(lián)合收獲機的行走 通過收獲前的殺秧 可使收獲機的負(fù)荷減小 行駛速度加快 故障 率降低 收獲機內(nèi)部的薯秧分離器的負(fù)荷也會大大降低 薯秧分離效果也會顯著提高 馬鈴薯變 得更干凈 收獲的損失率更小 因此 研究一種能將馬鈴薯莖秧有效打碎 使收獲過程中不出現(xiàn) 壅堵 不出現(xiàn)莖蔓纏繞機器桿件等問題的殺秧機具有重要的現(xiàn)實意義 它的研發(fā)和推廣應(yīng)用 對 于豐富我國馬鈴薯收獲機械的類型 對于提高馬鈴薯收獲的效率 減小收獲機負(fù)荷 提高收獲機 行駛速度 減輕體力勞動強度 解決馬鈴薯收獲過程中莖秧纏繞機器問題具有重要的現(xiàn)實意義和 理論價值 8 1 3 國內(nèi)馬鈴薯殺秧機存在的問題 我國研究馬鈴薯殺秧機起步較晚發(fā)展緩慢 和發(fā)達(dá)國家相比只能望其項背 目前市場上流行 的一些機具中 存在如下問題 1 國外馬鈴薯殺秧機具結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜 在我省小地塊和山區(qū)適 應(yīng)性差 2 殺秧裝置刀具可靠性差 耐磨性差 遇有堅 硬物 如石頭等 的情況下容易崩刃 3 殺秧裝置漏割情況嚴(yán)重 漏打率不能很好的滿足農(nóng)藝要求 因此 難以大范圍推廣應(yīng)用 1 4 研究的內(nèi)容和方法 1 4 1 本課題的研究內(nèi)容 本課題主要設(shè)計了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機 在馬鈴薯收獲前能夠?qū)⑶o稈及雜草切割還田 整機主要由傳動機構(gòu) 殺秧裝置 輔助裝置等組成 本論文主要對該機的結(jié)構(gòu)方案及主要部件進(jìn) 行設(shè)計 對關(guān)鍵部件甩刀的形狀 數(shù)量 排列和運動進(jìn)行理論分析 確定其結(jié)構(gòu)及主要參數(shù) 并 對甩刀切割馬鈴薯莖稈進(jìn)行試驗 初步確定甩刀相關(guān)參數(shù)的取值 運用運動學(xué)及動力學(xué)分析對甩 刀軸的運動進(jìn)行分析 以檢驗甩刀及軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性 在滿足工作要求的前提下 盡量使殺 秧機的結(jié)構(gòu)緊湊 以減小其整體尺寸 從而減小殺秧機的重量 1 4 2 本課題的研究方法 1 通過查閱國內(nèi)外關(guān)于馬鈴薯收獲機械的文獻(xiàn)資料 結(jié)合我省馬鈴薯的種植模式及農(nóng)民種 植經(jīng)驗 并通過實地進(jìn)行觀察馬鈴薯莖秧收獲季節(jié)的特征 總結(jié)馬鈴薯收獲時面臨的技術(shù)問題 分析馬鈴薯莖秧力學(xué)性能 根據(jù)收獲的實際情況 研究并確定馬鈴薯殺秧機主要參數(shù) 2 確定 動力連接方式及動力傳動路線 傳動比 3 建立殺秧機甩刀模型 并對此模型進(jìn)行理論分析和 計算 確定其主要參數(shù) 1 5 預(yù)期目標(biāo) 1 去殺秧機操作方便 結(jié)構(gòu)簡單 通用性好 使用壽命長 2 被殺秧的馬鈴薯莖塊出土率高 馬鈴薯收獲機械不出現(xiàn)壅堵現(xiàn)象 3 制造價格便宜 容易普及 能滿足小型地塊使用的要求 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 2 馬鈴薯殺秧機總體設(shè)計 2 1 設(shè)計要求 甩刀式馬鈴薯殺秧機的主要功能是用旋轉(zhuǎn)的甩刀把莖秧從馬鈴薯地表的根部砍斷切碎 高速 拋入罩殼 沿罩殼內(nèi)壁滑到尾部 在出口處拋撒到田間 因此對它的設(shè)計要求是 1 將全部莖 秧打碎 避免漏打現(xiàn)象 2 殺秧的高度基本均勻 并能根據(jù)種植模式進(jìn)行調(diào)節(jié) 適應(yīng)不同地表 狀況 3 甩刀能將倒伏的 壟溝的莖秧切割 并能將打碎的莖稈均勻拋撒到田間 4 殺秧時 不帶薯 不傷薯 5 在工作過程中能量消耗最少 防止莖稈 雜草纏繞甩刀和刀軸 2 2 設(shè)計思想 在馬鈴薯機械收獲過程中 莖秧 雜草裹在土塊里容易造成雍堵 影響馬鈴薯的挖掘 所以 要保證馬鈴薯的機械化收獲順利進(jìn)行 須先對地表的莖秧進(jìn)行打碎處理 設(shè)計馬鈴薯殺秧機時 對馬鈴薯莖稈切割機理和關(guān)鍵部件進(jìn)行研究 建立馬鈴薯殺秧機甩刀的運動學(xué)數(shù)學(xué)模型 尋找影 響甩刀切割效果的主要參數(shù) 并相應(yīng)的確定相關(guān)各參數(shù)的取值范圍 從而為整機的設(shè)計奠定理論 基礎(chǔ) 本論文主要針對馬鈴薯莖秧處理進(jìn)行設(shè)計和分析 從甩刀的形狀 數(shù)量 排列和運動等角度 進(jìn)行理論分析 力求使莖秧打碎長度 留秧長度 漏打率均能滿足農(nóng)藝要求 并在殺秧時不帶薯 以避免莖秧對機器的纏繞 減小收獲機的負(fù)荷和能耗 提高薯秧分離效果 根據(jù)機具設(shè)計任務(wù)和目的 殺秧機的設(shè)計要綜合考慮莖秧的物理力學(xué)性能 馬鈴薯的種植特 性以及作業(yè)工作狀況等多種因素的影響 通過建立殺秧機甩刀運動學(xué)的數(shù)學(xué)模型 并進(jìn)行理論分 析 計算 通過試驗驗證 然后調(diào)整數(shù)據(jù) 使得影響殺秧效果的各項性能指標(biāo)都達(dá)到最佳值 在進(jìn)行馬鈴薯殺秧機的設(shè)計之前 要通過大量的田間調(diào)查 請教農(nóng)藝技術(shù)人員及馬鈴薯種植 戶獲得馬鈴薯的株距和行距與莖秧相關(guān)的背景資料 將馬鈴薯種植模式 馬鈴薯莖秧 莖稈 的 性能 以及田間的雜草 地膜的狀況等作為設(shè)計依據(jù) 2 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機的結(jié)構(gòu) 甩刀式馬鈴薯殺秧機主要由傳動機構(gòu) 殺秧裝置 輔助裝置三大部分組成 其整機總裝圖如 圖 2 1 所示 傳動機構(gòu)主要由傳動軸 齒輪箱和皮帶裝置組成 其作用是將拖拉機的動力傳給工 作部件進(jìn)行打秧作業(yè) 殺秧裝置由罩殼 刀軸和鉸接在刀軸上的甩刀組成 用于粉碎 拋撒馬鈴 薯莖秧 輔助裝置包括懸掛架和限深輪等 通過調(diào)整限深輪的高度 可調(diào)節(jié)甩刀的離地間隙即留 茬高度 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 1 懸掛 2 動力輸入軸 3 機架4 地輪 5 甩刀 6 軸 7 大帶輪 8 小帶輪 圖2 1 馬鈴薯殺秧機的整體結(jié)構(gòu)示意圖 2 4 甩刀式馬鈴薯殺秧機的原理 圖 2 2 為甩刀式馬鈴薯殺秧機傳動簡圖 傳動系統(tǒng)采用雙軸式結(jié)構(gòu) 中間軸上安裝有皮帶盤 后軸上裝有甩刀 根據(jù)田間實際工作情況 動力傳遞分兩級 一級傳動為齒輪箱輸入軸與輸出軸 的傳動 二級傳動為齒輪箱輸出軸與甩刀刀軸的傳動 拖拉機動力傳動路線為 1 齒輪箱輸入軸 2 齒輪箱 3 齒輪箱輸出軸 4 皮帶輪 皮帶 5 甩刀軸 高速旋轉(zhuǎn)的甩刀強力沖擊馬鈴薯莖稈 在負(fù)壓的作用下將莖稈吸入機殼內(nèi) 經(jīng)過甩刀的多次剪切 搓擦和撕裂將莖稈粉碎 并在氣流和 離心力的作用下 將其均勻的拋撒在田間地面上 1 齒輪箱輸入軸 2 齒輪箱 3 齒輪箱輸出軸 4 皮帶輪 5 甩刀軸 6 甩刀 7 機殼 圖 2 2 殺秧機動力傳動簡圖 2 5 甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結(jié)構(gòu)參數(shù) 甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結(jié)構(gòu)參數(shù)見表 2 1 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 表 2 1 甩刀式馬鈴薯殺秧機結(jié)構(gòu)參數(shù) 序號 項目 單位 規(guī)格 1 外形尺寸 長 寬 高 mm 1362 911 579 2 配套動力 kw 12 20 3 工作行數(shù) 行 2 4 工作幅寬 mm 911 5 留茬高度 mm 可調(diào) 6 打碎長度 cm 5 15 7 拖拉機動力輸出軸轉(zhuǎn) 速 r min 540 8 刀片類型 甩刀式 種 1 9 總刀片數(shù)量 片 36 10 刀片轉(zhuǎn)速 r min 1300 11 作業(yè)速度 km h 2 44 10 12 生產(chǎn)效率 畝 小時 4 5 13 傳動方式 齒輪 V 帶傳動 14 整機質(zhì)量 kg 200 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件的設(shè)計 3 1 傳動部件的設(shè)計 3 1 1 傳動比的計算 拖拉機輸出轉(zhuǎn)速為 540r min 刀軸最小工作轉(zhuǎn)速為 1299r min 由此可得總傳動比為 3 1 1 2 5401299 0 42 式中 i 理論最大傳動比 殺秧機輸入軸轉(zhuǎn)速 r min 1 甩刀軸所需最小轉(zhuǎn)速 r min 2 齒輪箱傳動為單級圓錐齒輪 其傳動比為 3 2 1 2 1 2850 0 56 式中 級傳動比 1 從動圓錐齒輪齒數(shù) 2 主動圓錐齒輪齒數(shù) 1 側(cè)邊從動為帶傳動 其傳動比為 3 3 2 2 1 79129 0 61 式中 級傳動比 2 甩刀軸上帶輪節(jié)圓直徑 mm 2 中間軸上帶輪節(jié)圓直徑 mm 1 3 1 2 齒輪箱總體結(jié)構(gòu) 傳動系統(tǒng)中齒輪箱在工作中承受的載荷較大 為提高其結(jié)構(gòu)強度 箱體采用高強度鑄鐵材料 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 如圖 3 1 所示 為所設(shè)計馬鈴薯殺秧機的齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖 主要由主軸 箱體 主軸圓錐齒輪 滾動軸承 從動軸 從動軸圓錐齒輪幾部分組成 齒輪箱中變速機構(gòu)為一對錐齒輪 2 和 4 主動 錐齒輪 2 有 50 個齒 從動錐齒輪 4 有 28 齒 故傳動比 3 4 1 2 1 2850 0 56 1 輸入軸 2 主軸圓錐齒輪 3 輸出軸 4 從動軸圓錐齒輪 5 箱體 圖 3 1 齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖 該馬鈴薯殺秧機的齒輪箱結(jié)構(gòu)緊湊 能夠有效利用拖拉機動力資源 降低生產(chǎn)成本 齒輪箱 輸入軸通過萬向聯(lián)軸器與拖拉機后部的動力輸出軸相連 然后通過齒輪箱內(nèi)部的一對錐齒輪變速 換向后由動力輸出軸輸出動力 再通過皮帶傳動裝置驅(qū)動甩刀工作 齒輪箱結(jié)構(gòu)模型圖如圖 3 2 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 圖 3 2 齒輪箱結(jié)構(gòu)模型圖 3 2 刀具部分的設(shè)計 3 2 1 甩刀的形狀與材料 甩刀是殺秧機的關(guān)鍵部件 且容易磨損 其形狀和尺寸不僅對刀軸的設(shè)計和甩刀排列有較大 影響 而且直接影響殺秧的效果 甩刀按形狀分類主要有直刀 L 型及其改進(jìn)型刀 T 型刀 錘爪 Y 型刀等 9 如圖 3 3 所示 其中 L 型及其改進(jìn)型刀切割莖秧是斜切 刀片與莖秧成一定斜角 可減少切割阻力 降低功耗 Y 型甩刀 雙面開刃 剪切力強 莖秧粉碎率高 具有較強的耐磨和抗沖擊韌性 直甩刀 爪錘式 Y 型甩刀 T 型甩刀 L 型甩刀 圖 3 3 甩刀形狀 為了提高甩刀的耐磨性 甩刀材料選用5 8mm 厚65Mn 鋼片 10 采用雙L型甩刀 其結(jié)構(gòu) 如圖3 4 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 圖3 4 甩刀模型簡圖 3 2 2 甩刀的數(shù)量與排列 殺秧機的甩刀數(shù)量要合理 甩刀數(shù)目過少 莖秧不能完全切割 而不能達(dá)到殺秧的要求 甩 刀數(shù)目過多 啟動扭矩和消耗功率增大 且易造成堵塞影響殺秧效果 理論上甩刀數(shù)量可采用如 下公式計算 N C L 式中 N 甩刀總數(shù) 片 C 甩刀密度 片 mm L 甩刀在主軸上分布的長度 mm 對于甩刀密度 C 的取值 直刀一般取 0 05 0 07 片 mm L 型 Y 型及其 L 改進(jìn)型 取 0 02 0 04 片 mm T 型取 0 01 片 mm 11 本機的作業(yè)幅寬為 911mm 刀片數(shù)量取 36 片 為減 小甩刀的震動 提高機具的平衡性能 甩刀排列應(yīng)滿足以下要求 12 甩刀的排列方式要合理 刀片在刀軸軸向上等間距分布 在刀軸周向上呈等角分布 空載時受力均勻 以使工作平衡 在保證不漏割的前提下盡可能減少甩刀數(shù)量 以減少動力消耗 降低作業(yè)成本 甩刀的排列方式有單螺線排列 雙螺線排列 對稱排列 交錯平衡排列等幾種 13 單 雙螺 線排列在殺秧過程中 莖秧側(cè)向移動現(xiàn)象嚴(yán)重 使機具平衡性能下降 因此本機甩刀采用交錯平 衡排列方式 如圖 3 5 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 圖 3 5 甩刀排列示意圖 刀軸一般可認(rèn)為是均質(zhì)回轉(zhuǎn)體 它的離心力可近似為零 工作時 離心力引起的振動是通過 軸承支點傳給整機的 因此減振的關(guān)鍵 在于使刀具及其附件產(chǎn)生的離心力對刀軸支點的矩為零 即刀軸的平衡就是刀具及其附件產(chǎn)生的離心力所構(gòu)成空間力系的平衡問題 3 3 軸的設(shè)計 軸的設(shè)計 包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝 定位以及軸的制造工藝等方面的要求 合理地確定軸 的結(jié)構(gòu)形式和尺寸 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理 會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性 還會 增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等 因此 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的重要內(nèi)容 軸的工作能力計算指的是軸的強度 剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算 多數(shù)情況下 軸的工 作能力主要取決于軸的強度 這時只需對軸進(jìn)行強度計算 以防止斷裂或塑性變形 而對剛度要 求高的軸和受力大的細(xì)長軸 還應(yīng)進(jìn)行剛度計算 以防止工作時產(chǎn)生過大的塑性變形 對高速運 轉(zhuǎn)的軸 還應(yīng)進(jìn)行振動穩(wěn)定性計算 以防止發(fā)生共振而破壞 3 3 1 齒輪箱內(nèi)軸的設(shè)計 1 輸出軸的計算 刀軸上的功率 P 14 7 k w 刀軸轉(zhuǎn)速 1299 r min 根據(jù)公式算得 1 3 5 95 49 10 5 9 549 106 14 71299 1 4 105 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑 本設(shè)計選取軸的材料為 45 號鋼 調(diào)質(zhì) 處理 適用于承受交變負(fù)荷 中等速度 中等負(fù)荷 強烈磨損 無很大沖擊的重要零件 取 112 于是得 0 3 6 0 3 112314 71299 27 45 因此 選取軸徑為 30mm 2 擬定軸上零件的裝配方案 選擇滾動軸承 因軸承承受徑向載荷和軸向載荷的作用 故使用深溝球軸承 初選滾動軸承代 號為 6310 選擇內(nèi)徑 d 50mm 外徑 D 80mm 寬度 B 16mm 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩方面 其主要尺寸為其截面尺寸 一般以鍵寬 b 鍵高 h 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 表示 與長度 L 鍵的截面尺寸 按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選擇鍵的長度 L 一般可以按輪轂 的長度決定 鍵長短于輪轂的長度 一般輪轂的長度可以取 L 1 5 2 d 這里 d 為軸徑 由設(shè)計 手冊表查出 普通平鍵的主要尺寸 因為 d 30mm 即公稱直徑 d 30 38 公稱尺寸 b h 10 8 公稱 尺寸 b 10 深度 軸極限偏差 t 轂極限偏差 由 1 5 2 可算得輪5 0 0 20 1 3 3 0 20 轂長度 L 平鍵選用材料為 45 號鋼 長度取 28mm 為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性 故選擇齒輪輪轂與軸的配合 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 45 各軸肩處的為 7 6 圓角半徑取 R2 3 3 2 甩刀軸的設(shè)計 殺秧機刀軸一般為空心軸 需滿足以下四個條件 1 強度條件 2 臨界轉(zhuǎn)速條件 3 扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)條件 4 制造工藝條件 按以上四個條件 根據(jù)已知參數(shù)為刀軸管長 L 700mm 傳遞扭矩 Mn 1128Nm 危險截面彎 矩 M 1354Nm 刀軸的最高轉(zhuǎn)速 1580r min 取臨界轉(zhuǎn)速安全系數(shù) 2 由此設(shè)計該刀軸的截面尺寸 取刀軸最大外徑 d 80mm 圖 3 6 刀軸設(shè)計制圖 3 4 殺秧機行走輪及機架的設(shè)計 3 4 1 行走輪的設(shè)計 殺秧機的行走輪如圖 3 7 所示 由輪轂和輪胎組成 輪轂根據(jù)前面的設(shè)計要求材料選取 45 號 鋼 輪胎在此要與輪轂配合 輪胎的大小尺寸應(yīng)與殺秧機的整體形狀和尺寸緊緊相連 輪胎的外 徑是 210mm 而其具體形狀是參照 現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊 中驅(qū)動輪的形狀尺寸 外圈材料為 橡膠 材料選擇依據(jù) 45 號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 硬度不高易切削加工 模具中常用來做模板 導(dǎo) 柱等 但須熱處理 隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展 儀器設(shè)備的功率越來越大 轉(zhuǎn)速越來越快 振動 和噪聲的危害也越來越突出 輪式拖拉機通過車輪與路面接觸 支承整機的重量 通過車輪與地面 的附著力作用傳遞驅(qū)動力矩 制動力矩和轉(zhuǎn)向力矩并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動力 制動力和側(cè)向力 通 過輪胎緩和地面不平引起的沖擊和振動 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 圖 3 7 行走輪設(shè)計制圖 3 4 2 外殼與支架設(shè)計 馬鈴薯殺秧機外殼主要起支撐和輔助粉碎莖秧的作用 外殼 甩刀 甩刀軸構(gòu)成一個半 封閉的空間 甩刀高速旋轉(zhuǎn) 在空間內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓 馬鈴薯莖秧被吸入 經(jīng)甩刀切碎后拋向外 殼內(nèi)壁滑落到田間 外殼總成如圖 3 8 所示 主要由側(cè)罩 上罩 護(hù)板 加強撐等組成 外 殼的強度 剛度 振動穩(wěn)定性和熱變形等能否滿足使用要求 是設(shè)計其總成的主要依據(jù) 根 據(jù)與甩刀軸的裝配關(guān)系和自身工藝條件 計算和分析罩殼的受力情況 從而確定結(jié)構(gòu)形式和 制造方法 本機罩殼采用鋼板折彎焊接而成 為了改善罩殼的剛度 支架采用 45 號鋼 厚度 為 10mm 對于較大面積的側(cè)罩和上罩 為了增強罩殼的強度 增設(shè)加強撐 根據(jù)壟的高度 殺秧機整體尺寸和功率 支撐板與支撐板的彎折部分用于連接行走輪支架 上罩與甩刀外圓 間距為 80mm 圖 3 8 外殼與支架裝配圖 4 結(jié)論與建議 4 1 結(jié)論 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 通過檢索國內(nèi)外的大量文獻(xiàn)資料 了解了國內(nèi)外馬鈴薯莖秧處理的研究進(jìn)展及研究現(xiàn)狀 根 據(jù)的馬鈴薯收獲過程中出現(xiàn)的馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件 莖秧和土塊裹在一起造成壅堵的問題 在薯類聯(lián)合收獲裝置的性能特點等調(diào)查研究基礎(chǔ)上 設(shè)計了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機 圍繞所研 究內(nèi)容開展了以下工作 1 本文對甩刀式馬鈴薯殺秧機從理論上主要對該機的結(jié)構(gòu)方案 原理 和參數(shù)及主要部件進(jìn)行設(shè)計 分析 確定了動力連接方式及動力傳動路線 傳動比 通過建立殺 秧機甩刀模型 并對此模型進(jìn)行理論分析和計算 確定了主要設(shè)計參數(shù) 根據(jù)收獲的實際情況 研究并確定了馬鈴薯殺秧機主要參數(shù)及取值 2 對關(guān)鍵部件甩刀的形狀 數(shù)量 排列和運動進(jìn) 行理論分析 確定其結(jié)構(gòu)及主要參數(shù) 并建立甩刀的三維模型 對其模型進(jìn)行分析 檢驗了甩刀 及軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性 3 對設(shè)計的關(guān)鍵進(jìn)部分進(jìn)行建立模型分析可縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期 在 設(shè)計過程中可快速 靈活地修改方案 便于得到最適合實際情況的設(shè)計參數(shù) 能較準(zhǔn)確計算出不 同振幅和頻率條件下甩刀軸的受力 為減少甩刀式馬鈴薯殺秧機的振動提供了理論依據(jù) 為后續(xù) 的設(shè)計提供了參考 4 2 建議 本論文雖然對馬鈴薯殺秧機從理論上進(jìn)行了受力和運動學(xué)方面的分析 設(shè)計出了甩刀式馬鈴 薯殺秧機 但所進(jìn)行的受力 運動學(xué)分析 試驗以及所得到的有關(guān)結(jié)論 是在不考慮馬鈴薯莖稈 的含水率和成熟期因素影響的情況下得到的 故與實際的情況有較大的差別 因此還應(yīng)從以下幾 點進(jìn)行研究改進(jìn)和完善 1 設(shè)計馬鈴薯殺秧機的甩刀和甩刀軸仍存在技術(shù)難題 甩刀軸的平衡 性 如何減小甩刀軸的振動 如何避免馬鈴薯莖秧的漏割等仍需要進(jìn)一步研究 因此 后續(xù)的工 作中還將對甩刀的排列 甩刀運動軌跡及甩刀與粉碎室殼體的相對結(jié)構(gòu) 位置進(jìn)行深入研究分析 2 國內(nèi)外對作物莖稈力學(xué)特性的研究較多 主要是針對水稻 玉米 苧麻 甘蔗等作物莖稈力 學(xué)特征參數(shù)的測定試驗研究 研究目的也大都都局限于研究作物抗倒伏性能和機理 目前 在我 國對馬鈴薯莖稈力學(xué)特性的研究較少 馬鈴薯莖稈的力學(xué)特性的分析研究對于甩刀式馬鈴薯殺秧 機的改進(jìn)設(shè)計十分必要 在今后工作中應(yīng)對機具作業(yè)時馬鈴薯莖稈的力學(xué)特性進(jìn)行相應(yīng)的實驗研 究 3 甩刀是高速連續(xù)旋轉(zhuǎn)的機械部件 其刀刃與馬鈴薯莖秧 田間雜草 田間圖塊 碎石不 斷摩擦 撞擊 極易磨損 折斷 如何將高耐磨 高強度 經(jīng)濟性強的材料運用到甩刀的研發(fā)和 制作中是未來研究的重要內(nèi)容 4 甩刀及軸研究雖然通過運動仿真模擬達(dá)到了預(yù)期的實際目的 實現(xiàn)了預(yù)期的仿真結(jié)果 但由于農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與生物有緊密聯(lián)系 設(shè)計應(yīng)用中受到了一定的限制 考慮因素不夠充分 還需要進(jìn)行更多論證 上述問題建議在后續(xù)的工作中予以研究解決 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計是我在大學(xué)學(xué)習(xí)階段的最后一個環(huán)節(jié) 是對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的一種綜合應(yīng) 用 是一種綜合的再學(xué)習(xí) 再提高的過程 這一過程有助于培養(yǎng)我的學(xué)習(xí)能力和獨立工作能力 此次我的畢業(yè)設(shè)計題目是甩刀式馬鈴薯殺秧機的設(shè)計 在學(xué)校下達(dá)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)后 我在指導(dǎo)老 師吳明清老師的指導(dǎo)下確定了著了題目 在開始的幾周里 我上網(wǎng)查閱了國內(nèi)外馬鈴薯殺秧機的相關(guān)資料 并確定了此次設(shè)計的任務(wù) 計劃書及開題報告 在接下來的幾周里 我開始甩刀式馬鈴薯殺秧機的三維實體模型的設(shè)計 我 們在以前的課程中學(xué)習(xí)過Solidworks的應(yīng)用 因此我在接下來的幾周完成了三維實體模型設(shè)計以 及裝配圖及工程圖的繪制 完成了三維實體模型的設(shè)計后 我又在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下 完成了對 甩刀式馬鈴薯殺秧機傳動機構(gòu)及主要部件的設(shè)計 最后 我完成了畢業(yè)設(shè)計說明書的編寫 在指 導(dǎo)老師的指導(dǎo)下 我又對三維實體模型及裝配圖進(jìn)行了修改 在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中 遇到了 很多問題 如傳動系統(tǒng)的可行性 關(guān)鍵部件設(shè)計的可靠性等 遇到這些問題后 我通過查閱相關(guān) 書籍 詢問老師 上網(wǎng)查閱等方式將這些問題一一解決 在此次設(shè)計過程中 不僅鞏固了相關(guān)專 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 業(yè)知識 還學(xué)習(xí)了許多未曾接觸過的知識 經(jīng)過幾個月的努力 終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計任務(wù) 這是對我能力的提升 也是我大學(xué)四年 的完美收官 致 謝 畢業(yè)在即 四年的大學(xué)生活已接近尾聲 經(jīng)過三個多月的努力 在吳明清老師的悉心指導(dǎo) 下 設(shè)計任務(wù)基本完成了 在撰寫論文期間 我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師吳明清 從設(shè)計的 選題 實施到撰寫 修改和定稿 吳老師均傾注了大量的心血 導(dǎo)師的悉心指導(dǎo) 熱忱鼓勵不 僅使我樹立了深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo) 掌握了基本的研究方法 還使我明白了許多待人接物與為人處 事的道理 導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 精益求精的工作作風(fēng) 誨人不倦的高尚師 德 嚴(yán)以律己 寬以待人的崇高風(fēng)范 樸實無華 平易近人的人格魅力將使我終生受益 同時 我還要感謝大學(xué)期間各位任課老師在學(xué)習(xí)上給予我的指導(dǎo)和幫助 感謝他們四年來的辛勤栽培 他們的關(guān)懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐 最后 也感謝和我一起學(xué)習(xí)的同窗朋友 他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵 也讓我的大學(xué)生 活充滿了溫暖和歡樂 感謝他們的陪伴與幫助 愿我們以后的人生都可以充實 多彩與快樂 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 參考文獻(xiàn) 1 孫東升 劉合光 我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望 J 農(nóng)業(yè)展望 2009 3 25 28 2 王福義 馬鈴薯收獲機械發(fā)展研究 J 農(nóng)業(yè)科技與裝備 2010 12 84 85 3 謝從華 馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展 J 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 社會科學(xué)版 2012 1 1 4 4 初旭宏 黃丙申 馬鈴薯收獲機械存在的主要問題及解決辦法 J 農(nóng)機使用與維修 2010 1 46 47 5 戴 飛 韓正晟 魏宏安等 中國馬鈴薯莖葉處理現(xiàn)狀及相關(guān)機械化技術(shù)發(fā)展 J 湖北農(nóng)業(yè)科 學(xué) 2012 51 10 1975 1981 6 賈晶霞 李 洋 楊德秋等 國內(nèi)外馬鈴薯殺秧機發(fā)展概況 J 農(nóng)業(yè)機械 2011 7 78 80 7 賈晶霞 馬鈴薯收獲機關(guān)鍵部件設(shè)計與實驗研究 D 北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2006 8 劉 楊 馬鈴薯收獲機械發(fā)展綜述 J 機械產(chǎn)品與科技 2001 4 2 7 9 夏 陽 張 華 4UJH 85 型秧莖切碎還田機試驗 J 農(nóng)業(yè)機械 2009 98 98 99 10 吳建民 高煥文 免耕播種機鋸片式防堵切刀的設(shè)計與試驗 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2001 32 1 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 38 41 11 何玉靜 楊星釗 孫衛(wèi)平等 甘薯秧莖切碎還田機的設(shè)計與試驗 J 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2009 43 6 639 641 12 涂建平 徐雪紅 夏忠義等 棉稈粉碎還田機刀具優(yōu)化排列的研究 J 農(nóng)機化研究 2003 2 102 104 13 張佳喜 王學(xué)農(nóng) 陳 發(fā)等 秸稈粉碎還田回收機刀輥工作參數(shù)的研究 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2007 38 6 82 85