畢業(yè)設(shè)計(jì)-馬鈴薯殺秧機(jī)的設(shè)計(jì)

1、全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)馬鈴薯殺秧機(jī)的設(shè)計(jì)THE DESIGN DF POTATO LEAF SHREDDER MACHINE 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 年級專業(yè)及班級：2008級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化3 班 指導(dǎo)老師及職稱： 學(xué) 部：理工學(xué)部提交日期：2012年05月 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)

2、業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言1 1.1 馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化概述1 1.1.1 馬鈴薯整地種植機(jī)械化2 1.1.2 馬鈴薯田間管理機(jī)械化2 1.1.3 馬鈴薯收獲運(yùn)輸機(jī)械化2 1.2 國外馬鈴薯殺秧機(jī)發(fā)展概況2 1.2.1 德國Gimme公司2 1.2.2 美國Reekie公司3 1.2.3 荷蘭APH公司3 1.3 國內(nèi)馬鈴薯殺秧機(jī)發(fā)展概況4 1.4 傳統(tǒng)馬鈴薯殺秧機(jī)存在的問題42 總體結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)4 2.1 結(jié)構(gòu)組成4 2.2 性能特點(diǎn)5 2.2.1 該機(jī)作業(yè)效率高、 壟距適應(yīng)

3、性強(qiáng)5 2.2.2 該機(jī)作業(yè)質(zhì)量好、適應(yīng)性強(qiáng)5 2.2.2 該機(jī)作業(yè)性能優(yōu)越、一機(jī)多用5 2.3 主要性能指標(biāo)53 主要工作部件的研究6 3.1 傳動部分設(shè)計(jì)6 3.1.1 錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)6 3.1.2 帶和帶輪傳動的設(shè)計(jì)8 3.2 刀具部分設(shè)計(jì)9 3.3 殺秧機(jī)行走輪的設(shè)計(jì)104 軸的設(shè)計(jì)10 4.1 齒輪箱內(nèi)軸的設(shè)計(jì)11 4.1.1 軸的計(jì)算12 4.1.2 擬定軸上零件的裝配方案12 4.2 刀軸的設(shè)計(jì)135 外殼與支架設(shè)計(jì)146 重要零部件的校核15 6.1 軸2的校核15 6.1.1 軸上的受力分析15 6.1.2 支反力的計(jì)算15 6.1.3 求齒輪軸彎矩和扭矩圖15 6.2 鍵

4、的校核167 結(jié)論17參考文獻(xiàn) 17致謝1820馬鈴薯殺秧機(jī)的設(shè)計(jì) 摘 要：馬鈴薯殺秧機(jī)主要用于馬鈴薯收獲前的秧稈粉碎,以保證馬鈴薯的機(jī)械化收獲。馬鈴薯殺秧機(jī)是結(jié)合我國配套動力及馬鈴薯收獲工藝的實(shí)際情況設(shè)計(jì)的一種新型馬鈴薯莖葉切碎設(shè)備。其與 48kW以上的輪式拖拉機(jī)配套使用 ,可以完成莖葉切碎作業(yè)。為此 ,闡述了馬鈴薯莖葉切碎機(jī)的設(shè)計(jì)原理和思想 ,介紹了其技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ,為馬鈴薯莖葉切碎機(jī)的研制提供參考依據(jù)。 關(guān)鍵詞：馬鈴薯；莖葉切碎機(jī)；殺秧機(jī)；切碎；切碎機(jī)；撿拾The Design of Potato Leaf Shredder Machine Abstract: Potato lea

5、f shredder machine is mainly used in potato harvesting of potato seedling stalk grinding, to ensure that the potato mechanization harvesting.Potato kill seedlings are Chinas supporting force and actual situation of the potato harvest process design of a new type of potato stem and leaf shredding equ

6、ipment. Supporting the use of its wheeled tractor with 48kw, stem and leaf shredding job can be completed. To this end, explained potato stem and leaf Shredders design principles and ideas, describing its technical parameters and characteristics, for the development of potato stem and leaf Shredder

7、provides reference.Key words: potato; leaf shredder; shred; cutting machine; collection1 前言1.1 馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化概述馬鈴薯作為我國促進(jìn)糧食生產(chǎn)發(fā)展的優(yōu)勢作物 ,正在得到各有關(guān)方面的重視 ,今后將朝向擴(kuò)大種植面積、提高單產(chǎn)水平、增加產(chǎn)量方向發(fā)展;推進(jìn)種薯良種化、種植標(biāo)準(zhǔn)化、 經(jīng)營產(chǎn)業(yè)化 ,需要對馬鈴薯生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行研發(fā)。馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化，其生產(chǎn)過程可分為 3個(gè)階段：第一為整地種植階段；第二為田間管理階段；第三為收獲運(yùn)輸階段。就目前情況看，馬鈴薯的種植、田間管理和挖掘機(jī)械化面積在逐年

8、增加，但隨著馬鈴薯作物種植面積日益擴(kuò)大。以傳統(tǒng)人工、畜力種植、手工收獲為主的生產(chǎn)方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化已經(jīng)被提到重要的議事日程。同時(shí) ,加工業(yè)也要充分發(fā)揮市場和加工的拉動作用 ,以建立馬鈴薯專用生產(chǎn)基地，采用訂單生產(chǎn)等方式 ,促進(jìn)適合加工需求的馬鈴薯專用設(shè)備的快速發(fā)展 ,以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。11.1.1 馬鈴薯整地種植機(jī)械化 使用馬鈴薯播種機(jī)，一次可完成開溝、起壟、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)工序。播種后深淺一致，出苗整齊，出苗率較高，能夠滿足馬鈴薯種植的農(nóng)藝要求。馬鈴薯種植全程機(jī)械化，不僅可以大大減輕勞動強(qiáng)度，改善農(nóng)民的耕作環(huán)境，而且能保證不誤農(nóng)時(shí)按時(shí)入種，有效

9、地提高馬鈴薯生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益據(jù)有關(guān)調(diào)查資料顯示，馬鈴薯種植機(jī)械化是傳統(tǒng)人力種植的67倍，可節(jié)約人工費(fèi) 900元hm2用播種機(jī)種植較人工種植可增產(chǎn) 3000kghm2以上，用播種機(jī)種植可提高大薯率1023淀粉含量增加03節(jié)約種子費(fèi) 450 元hm2。1.1.2 馬鈴薯田間管理機(jī)械化由于馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化種植地域，大部分為緩坡地和旱原，水地較少，田間管理機(jī)械化主要包括化學(xué)除草、防治病害、機(jī)械噴灌和中耕施肥等項(xiàng)目。1.1.3 馬鈴薯收獲運(yùn)輸機(jī)械化（1）割秧 馬鈴薯挖掘前，大都需要割秧，主要是避免機(jī)械挖掘時(shí)秧蔓纏繞，影響挖掘效果。目前，割秧機(jī)有圓盤式和往復(fù)式2種機(jī)型，一般割草機(jī)稍加改動后即可使用。（2

10、）挖掘 馬鈴薯挖掘機(jī)是以拖拉機(jī)動力輸出和牽引為動力。工作幅寬 5002000cm （依據(jù)行數(shù)、壟距離）。（3）撿拾 挖掘機(jī)把馬鈴薯挖出后，根據(jù)馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)要求，薯、土分離后，馬鈴薯有的完全暴露在土壤表面，有的則擺放成一條，由人工進(jìn)行撿拾、裝袋。（4）運(yùn)輸 用拖拉機(jī)或其他運(yùn)輸機(jī)械將馬鈴薯運(yùn)送到貯藏地點(diǎn)或銷售地點(diǎn)。21.2 國外馬鈴薯殺秧機(jī)發(fā)展概況國外對農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)起步很早，在馬鈴薯種植、噴藥殺秧、收獲、運(yùn)輸、清選、加工和儲藏等全過程的研究均已比較成熟，各環(huán)節(jié)都有不同型號、系列的機(jī)具。在馬鈴薯殺秧機(jī)產(chǎn)品方面，代表世界一流技術(shù)水平的農(nóng)機(jī)企業(yè)有德國Gimme公司、美國Reekie公司、美國Do

11、uble L公司、荷蘭APH公司、比利時(shí)AVR公司和挪威TKS公司等。1.2.1 德國Gimme公司德國Gimme 公司生產(chǎn)的KS 75-2型馬鈴薯殺秧機(jī)（見圖1），主要特點(diǎn)是可采用前懸掛和后懸掛2種方式，限深輪能夠控制工作深度；機(jī)器上蓋可以打開，能夠方便地更換切割部件；十字交叉切割，并將切碎的莖稈傳送到機(jī)器右側(cè)；采用 V帶驅(qū)動方式，通過中間的齒輪箱驅(qū)動刀軸旋轉(zhuǎn)；齒輪箱由拖拉機(jī)動力輸出軸驅(qū)動，配套動力輸出軸轉(zhuǎn)速有540、750 或1000 r/min。1.2.2 美國Reekie公司Reekie公司生產(chǎn)的 RHT 2200 型殺秧機(jī)（見圖2），具有高速動態(tài)平衡回轉(zhuǎn)軸，全幅寬升起和吸入莖秧，進(jìn)行

12、高質(zhì)量切碎，可以保證切碎的莖秧和土壤一起通過收獲機(jī)分離篩，使用十字交叉形的輸送帶將莖秧運(yùn)輸?shù)绞斋@作業(yè)的一側(cè)。限深輪可調(diào)，確保有效割秧；懸掛方式：前掛或后掛；滑輪和V帶輸送；配套動力輸出軸轉(zhuǎn)速可選擇：540、750 和 1000 r/min；工作幅寬：2.2m；可保證機(jī)具前懸掛時(shí)，將拖拉機(jī)前面的莖稈都處理掉，避免后續(xù)作業(yè)中收獲機(jī)喂入部分堵塞；鎮(zhèn)壓輪可調(diào)，在牽引機(jī)具上，鎮(zhèn)壓輪可選。 1.2.3 荷蘭APH公司荷蘭APH公司生產(chǎn)的小型2行馬鈴薯殺秧機(jī)主要有2LKB- 170型和2LKB-190型多功能殺秧機(jī)，兩者均可用于馬鈴薯菊苣和胡蘿卜等根莖類作物的除秧兩者齒輪箱轉(zhuǎn)速均為1000 r/min，2L

13、KB- 170型工作寬度為1.50m，行數(shù)為2行，行距為75cm，配套動力為 58.8 kW（80 hp）拖拉機(jī)，工作效率為0.9 hm2/h 2LKB- 190型工作寬度為1.80 m，行數(shù)為2行，行距為90cm，配套動力為33.1 kW（45 hp）拖拉機(jī)，工作效率達(dá)到1.0hm2/h。31.3 國內(nèi)馬鈴薯殺秧機(jī)發(fā)展概況 國內(nèi)的馬鈴薯殺秧機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為數(shù)不多，目前市場上銷售的殺秧機(jī)產(chǎn)品主要來自青島洪珠機(jī)械廠，如HZ-SHY08A型馬鈴薯殺秧機(jī)，該機(jī)可與 58.8-88.2 kW拖拉機(jī)配套使用，生產(chǎn)效率為1.3-2.0 hm2/h；工作行數(shù)為4行；還有一種HZ- SHY-120小型殺秧機(jī)（見圖

14、4），配套動力為14.7-25.7kW拖拉機(jī)；生產(chǎn)效率為0.27-0.33 hm2/h 其他機(jī)型未見相關(guān)報(bào)道，國內(nèi)殺秧機(jī)的研發(fā)才剛起步，鑒于此，中機(jī)美諾科技股份有限公司制定了馬鈴薯殺秧機(jī)開發(fā)項(xiàng)目，滿足馬鈴薯種植區(qū)對馬鈴薯收獲的不同需求，促進(jìn)馬鈴薯收獲機(jī)械化的發(fā)展。1.4 傳統(tǒng)馬鈴薯殺秧機(jī)存在的問題馬鈴薯打秧機(jī)主要用于馬鈴薯收獲前的秧稈粉碎,以保證馬鈴薯的機(jī)械化收獲。傳統(tǒng)的馬鈴薯打秧機(jī)采用立軸水平旋轉(zhuǎn)刀或者旋耕機(jī)的旋耕刀。其缺點(diǎn)是只能將壟上的秧稈粉碎,而壟底的秧稈卻不能被粉碎。42 總體結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)在總體結(jié)構(gòu)上 ,首先要考慮機(jī)具性能穩(wěn)定、作業(yè)特點(diǎn)、作業(yè)條件及實(shí)際工作中安裝方便等因素;另外還要考

15、慮保證機(jī)組工作可靠、配套合理、通過性能好等前提下,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊,并在配置中滿足:一是性能上實(shí)現(xiàn)壟溝、壟臺的莖葉及雜草全部除去（包括壟溝中倒扶的莖葉);二是保證聯(lián)接和安裝工作部件的機(jī)架要有足夠的強(qiáng)度和剛度;三是保證適合不同行距的調(diào)整方便,適應(yīng)性強(qiáng);四是各部件結(jié)構(gòu)緊湊,部件總成相對獨(dú)立,以便拆裝、更換和保養(yǎng),部件間配置合理,防止雜草等堵塞莖葉切碎輥等。52.1 結(jié)構(gòu)組成馬鈴薯殺秧機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖,如圖1所示。圖1 馬鈴薯殺秧機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Structural Diagram of Potato Leaf Shredder Machine 1.行走輪2.皮帶及皮帶輪3.刀具4.中間萬向節(jié)5.傳動軸

16、6.齒輪箱7.機(jī)架2.2 性能特點(diǎn)2.2.1 該機(jī)作業(yè)效率高、壟距適應(yīng)性強(qiáng)。 該機(jī)采用三點(diǎn)懸掛式,可在收獲的同時(shí)前懸掛在拖拉機(jī)的前面作業(yè),后部馬鈴薯收獲機(jī)進(jìn)行收獲,這樣有效地降低了拖拉機(jī)的進(jìn)地次數(shù),提高了作業(yè)效率。另外,也可懸掛在拖拉機(jī)的后面,單獨(dú)作業(yè),此時(shí)該機(jī)配套動力為48.8kW,作業(yè)效率為每天10hm2以上。該機(jī)可方便地調(diào)整壟距,主要靠移動刀和頂套的位置來調(diào)節(jié)不同壟距的長短刀位置,有效地提高了壟距的調(diào)整范圍。2.2.2 該機(jī)作業(yè)質(zhì)量好、適應(yīng)性強(qiáng)。 一是采用了橫軸旋轉(zhuǎn),立式甩刀結(jié)構(gòu) ,而甩刀又由不同間隔配置、刃口方向不同的 4種刀組成,可以除去壟溝、壟臺、壟幫中的莖葉、雜草等,為馬鈴薯收獲

17、準(zhǔn)備了較好的適應(yīng)條件。同時(shí),采用甩刀式可以很好地在多石塊的土壤條件下作業(yè) ,降低了機(jī)器的故障率,適應(yīng)性強(qiáng)。2.2.2 該機(jī)作業(yè)性能優(yōu)越、一機(jī)多用。該機(jī)一次作業(yè)可以完成除去壟溝、溝臺直立、倒扶的雜草及莖葉,作業(yè)性能優(yōu)越。另外,該機(jī)還可除去其他作物的所有地表莖葉,一機(jī)多用。62.3 主要性能指標(biāo) 整機(jī)質(zhì)量/kg:600外形尺寸(長寬高)/mm: 213219201272作業(yè)幅寬/mm:1500配套動力/kW:48.8輪式拖拉機(jī)拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)速：760r/min刀軸工作轉(zhuǎn)速：1300r/min生產(chǎn)率/hm2h-1：1切碎長度/mm: 510除凈率/%: 903 主要工作部件的研究馬鈴薯打秧機(jī)采用水平軸

18、旋轉(zhuǎn)刀輥安裝長短刀按照仿壟型排列,其主要由懸掛架、機(jī)架、防護(hù)罩、刀輥、主動軸、變速箱、傳動軸、主動皮帶輪、刀軸皮帶輪、仿形刀、刀軸等組成7。機(jī)具通過懸掛架與機(jī)車相連接,當(dāng)機(jī)具作業(yè)時(shí),首先由機(jī)車的動力輸出軸將動力由變速箱的前端軸傳送到變速箱。通過齒輪的變向動力經(jīng)由傳動軸傳送到主動皮帶輪,主動皮帶輪通過皮帶將動力傳送到刀軸皮帶輪,刀軸皮帶輪帶動刀軸高速旋轉(zhuǎn)而切碎秧稈,切碎的秧稈被高速拋出,從而完成殺秧作業(yè)。3.1 傳動部分設(shè)計(jì)殺秧機(jī)工作時(shí)，拖拉機(jī)的動力經(jīng)萬向節(jié)傳遞給變速箱，經(jīng)一對圓錐齒輪和主、被動皮帶輪增速后帶動刀軸和甩刀（錘抓）一起高速旋轉(zhuǎn)。高速旋轉(zhuǎn)的甩刀（錘抓）沖擊并揀拾秸稈，在喂入口負(fù)壓的作

19、用下將秸稈吸入機(jī)殼內(nèi)，經(jīng)過動刀和定刀的多次剪切、搓擦和撕裂將秸稈粉碎，并在氣流和離心力的作用下，將其均勻的拋撒在地面上8。拖拉機(jī)動力為50kw，拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為760r/min，刀軸工作轉(zhuǎn)速為1300r/min，由此可得總傳動比i總=0.58。由于傳動比不大，齒輪箱中采用傳動比為1的錐齒輪傳動，V帶輪傳動比為0.85。3.1.1 錐齒輪傳動的設(shè)計(jì) （1）本方案選用直齒圓錐齒輪（軸交角90）傳動; （2）采用硬齒面。大小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)及表面淬火，大、小齒輪的齒面硬度HRC4855。參考機(jī)械設(shè)計(jì)附表8-12，選擇錐齒輪精度為8級精度。 （3）齒數(shù)的選擇 對于封閉式硬齒面齒輪，齒輪的齒數(shù)選擇Z

20、=100。（4） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)m (1)確定上式各項(xiàng)參數(shù)： 因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，可選載荷系數(shù)Kt=1.5計(jì)算轉(zhuǎn)軸T1=9550P1/n1=6.122105 Nmm確定齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)，錐齒輪齒寬選0.3.確定復(fù)合齒形系數(shù)YFS，則1=arctan1=45即1=452=90-45=45即2=45，故當(dāng)量齒數(shù)為Zv1=142=Zv2 （2）根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)查表10-5，得YFS1=YFaYSa=2.181.79=3.9=YFS2 （3）（5） 確定彎矩許用應(yīng)力，則N1=60n1jLh=6014401（1036528）=5.05109=N2 （4）查得疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.80=KFN2

21、，按一般可靠度，查得最小安全系數(shù)SFmin=1.25，按碳鋼ML線及延長線查得小齒輪 Fmin1= 525MPa=Fmin2則F1=336N /mm2=F2 （5）因此，有 =0.0074 (6)把0.0074代人公式進(jìn)行計(jì)算，則m2.09 mm（6） 修正計(jì)算結(jié)果：錐齒輪大頭分度圓直徑為d1t=mtz1=2.07100=207mm (7) 錐齒輪的平均分度圓直徑為dm1t= d1t（1-0.5R）=207（1-0.50.3）=175.95mm (8)錐距為Rt= d1t =207mm，齒寬為b=RR = 0.3207=62.1 mm (9)平均速度為Vmt= =8.23m/s （10）根據(jù)工

22、作情況特性，取KA=1.0；根據(jù)速度，圓錐齒輪8級精度按低一級選取，即按9級精度去KV=1.22；查表取KF=1.2。根據(jù)圓柱齒輪KH的計(jì)算公式，進(jìn)行近似計(jì)算。查表，按硬齒面、8級精度、懸臂布置、安裝時(shí)不做調(diào)整查找，則計(jì)算公式為KFKH=1.23+0.18(1+6.7)+0.6110-3b （11）=1.23+0.18(1+6.7+0.6110-362.11.29載荷系數(shù)K=KAKVKFKF=11.221.21.29=1.89 （12） =2.09=2.26mm （13）因?yàn)槭情]式齒輪傳動，故取m=2.5mm。 (7）確定錐齒輪的主要尺寸d1=mz1=2.5100=250mm=d2 （14）=

23、176.78mm （15）由b=RR=0.3176.78=53.034 mm （16）取齒寬b1=b2=54mm錐齒輪的平均分度圓直徑為dm1= d1（1-0.5R）=250（1-0.50.3）=212.5mm=dm2 （17）齒頂高h(yuǎn)a=m=2.5 （18）齒根高h(yuǎn)f=1.2m =3 （19）齒頂間隙c=0.2m =1 （20）3.1.2 帶和帶輪傳動的設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算功率，查課本表9-6得： （21） 式中為工作情況系數(shù)，為傳遞的額定功率。 （2）選擇帶型號：根據(jù)kw，,查課本表8-4選用帶型為D型。（3） 選取帶輪基準(zhǔn)直徑：查課本表8-3和表8-7得小帶輪基準(zhǔn)直徑，則大帶輪基準(zhǔn)直徑 （

24、22）式中為帶傳動的滑動率，通常?。?%2%），查課本表8-4后取。（4） 驗(yàn)算帶速v （23）在525m/s范圍內(nèi)，帶充分發(fā)揮。（5）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度，由于 （24）所以初步選取中心距a： （25）初定中心距，所以帶長為= （26）查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2選取基準(zhǔn)長度得實(shí)際中心距 （27）取 。 （6）驗(yàn)算小帶輪包角， （28）包角合適。（7）確定v帶根數(shù)z，因，帶速，傳動比,查課本表8-4a和8-4b,并由內(nèi)插值法得。查課本表8-2得=0.93。查課本表8-8,并由內(nèi)插值法得=0.93。由公式8-22得 （29）故選Z=3根帶。 （8）計(jì)算預(yù)緊力，查課本表8-3可得,故:單根普通帶張緊

25、后的初拉力為 （30）（9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力，利用公式8-24可得: （31）3.2 刀具部分設(shè)計(jì)莖葉擊碎器是該機(jī)的主要工作部件,在旋轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動上安裝有鉸接式擊碎刀,也叫切碎刀。工作時(shí)旋轉(zhuǎn)輪(即刀輥)轉(zhuǎn)動,在離心力作用下切碎刀張開做圓周運(yùn)動,作用力把莖葉打碎,其未端的圓周速度為3040m/s。擊碎的質(zhì)量可達(dá)0.5kg,其離心力可達(dá)1764N。刀片的作用是將馬鈴薯秧稈粉碎。常用的刀片為普通旋耕刀片,其特點(diǎn)是刀長一致。該機(jī)的刀軸整體結(jié)構(gòu)如圖2,其整體刀組由刀軸及仿形刀、組成,刀片結(jié)構(gòu)如圖3。兩組刀片按對稱布置,在刀軸上每組刀片按螺旋排列,角度分配均勻。這樣消除了機(jī)具作業(yè)中的遺漏,而且保證機(jī)組作

26、業(yè)時(shí)的動力平衡。在其作業(yè)時(shí)壟上的秧稈被仿形刀切碎,而壟側(cè)的秧稈將被仿形刀、切碎9。由于該機(jī)采用水平軸旋轉(zhuǎn)刀輥安裝長短刀,按照仿壟型排列,克服了秧稈粉碎不徹底的缺點(diǎn),降低了馬鈴薯損傷率,提高了作業(yè)質(zhì)量。圖2 刀片在刀軸水平方向排列圖Fig.2 The Blade Knife Shaft in Horizontal Direction Arrangment Diagram1. 刀軸2. 仿形刀3. 仿形刀4. 仿形刀5.仿形刀四種仿形刀的結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖3 4種刀型圖Fig.3 Four Types of Knife Figure3.3 殺秧機(jī)行走輪的設(shè)計(jì)殺秧機(jī)的行走輪由輪轂和輪胎組成。輪轂根據(jù)

27、前面的設(shè)計(jì)要求材料選取45鋼。輪胎在此要與輪轂配合，輪胎的大小尺寸應(yīng)與殺秧機(jī)的整體形狀和尺寸緊緊相連。輪胎的外徑是=390mm,而其具體形狀是參照現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊中驅(qū)動輪的形狀尺寸，外圈材料為橡膠10。行走輪的具體結(jié)構(gòu)及尺寸如圖4、5。 圖4 行走輪效果圖 圖5 行走輪 Fig.4 Wheel Rendering Fig.5 Wheel 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、梢子、導(dǎo)柱等,但須熱處理。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？?/p>

28、用調(diào)質(zhì)表面淬火提高零件表面硬度。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。振動和噪聲不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量和操作精度、縮短產(chǎn)品壽命、危及安全性,而且污染環(huán)境，影響人身健康11。因此,掌握振動與噪聲控制技術(shù)是各國工業(yè)發(fā)展面臨的重大課題。消除振動和噪聲的有效方法之一是減少振動源的振動和隔離振動的傳遞。目前廣泛使用的方法是利用橡膠材料與骨架材料(如金屬、纖維、工程塑料等)復(fù)合制成的功能裝置或特殊的橡膠粘彈性高阻尼材料來消除振動源的振動沖擊和吸收噪聲。這種橡膠減震功能裝置已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、艦船、汽車、火車和建筑工程等方面以及儀器儀表的振動隔離。橡膠材料減震主

29、要承受壓縮應(yīng)力、剪切應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)力矩以及兩種或兩種以上應(yīng)力的復(fù)合作用,在保證機(jī)車的高速性、舒適性和安全性方面起著重要作用12。 4 軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)也和其它零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度13。這時(shí)只需要對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷

30、裂或塑性變形。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)結(jié)的方法；載荷性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。而影響軸的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須使軸滿足以下條件：軸和軸上工作的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝卸和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝等。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更高的

31、淬火性能。因此，在傳遞大的動力時(shí)，并且要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或者低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼14。各種熱處理（高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓），對提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜的形狀，且具有廉價(jià)、良好的吸振性和耐磨性，以及對應(yīng)力集中的敏感性較低的優(yōu)點(diǎn)，可以用于制造外形比較復(fù)雜的軸。4.1 齒輪箱內(nèi)軸的設(shè)計(jì)4.1.1 軸的計(jì)算 刀軸上的功率P=48.8kw,刀軸轉(zhuǎn)速n1=1300r/min，根據(jù)公式算得：Nmm （32）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(jì)選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處

32、理,適用于承受交變負(fù)荷、中等速度、中等負(fù)荷，強(qiáng)烈磨損、無很大沖擊的重要零件。取A0=112，于是得 （33）因此，選取軸徑為40mm。4.1.2 擬定軸上零件的裝配方案（1）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，由課本P311表13-2，初選滾動軸承代號為6310，選擇內(nèi)徑d=50，外徑D=80，寬度B=16。（2）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(yuǎn)表示）與長度L。鍵的截面尺寸bh，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為L=(1.52)d，這里d為軸徑，

33、由設(shè)計(jì)手冊表4-1查出。15普通平鍵的主要尺寸，因?yàn)椋篸=40mm,即公稱直徑：d3844,公稱尺寸：bh=128，公稱尺寸b=12。深度：軸t=6.0極限偏差：，轂t1=4.3極限偏差：。由L=(1.52)d =6080mm （34）取輪轂長度L=80。平鍵選用材料為45鋼，個(gè)數(shù)為2個(gè)，長度取40mm。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為。16（3） 確定軸上圓角和倒角尺寸，參考機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2，取軸端倒角為245，各軸肩處的圓角半徑及結(jié)構(gòu)尺寸見圖6。圖6 軸2結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Axis 2Chart4.2 刀軸的設(shè)計(jì)刀軸工作時(shí)每把刀片相間切割秧苗,承受彎曲、扭轉(zhuǎn)

34、復(fù)合載荷作用，就受彎而言，刀軸的力學(xué)模型可簡化為一受若干集中載荷作用的簡支梁，集中載荷的位置和角度由刀片的排列方式確定17，此處刀具繞圓周平均分布刀軸任意載面處的彎矩方程為： （35）根據(jù)此彎矩方程再結(jié)合刀片排列方式可推出刀軸部（x=L/2）為危險(xiǎn)截面。由第四強(qiáng)度理論可得旋耕機(jī)刀軸的最大工作應(yīng)力： （36）式中：W為刀軸的抗彎截面模量 （37）其中M、Mn分別為刀軸危險(xiǎn)截面處的彎矩、扭矩。 殺秧機(jī)刀軸一般為空心軸，需滿足以下四個(gè)條件18（1）強(qiáng)度條件：= （38）式中為刀軸的許用應(yīng)力。（2）臨界轉(zhuǎn)速條件:既 （38）式中為刀軸的最高轉(zhuǎn)速；為臨界轉(zhuǎn)速的安全系數(shù)，=1.2-2.0。（3）扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)條

35、件：根據(jù)彈性約束理論,對長度相同的薄壁圓桿,半徑越大,壁厚越小,扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性則越差.為此扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)約束為： （39）式中: 為最大工作轉(zhuǎn)矩;E為刀軸材料的彈性模量。 （4）制造工藝條件： （40）按以上四個(gè)條件，根據(jù)已知參數(shù)為刀軸管長L=1668.5mm; 傳遞扭矩Mn=1280Nm; 危險(xiǎn)截面彎矩M=1354Nm; 刀軸的許用應(yīng)力;刀軸的最高轉(zhuǎn)速,取臨界轉(zhuǎn)速安全系數(shù),由此設(shè)計(jì)該刀軸的截面尺寸。取刀軸最小直徑dmim=50mm，空心部分外徑dmax=144mm，壁厚a=20mm。經(jīng)過驗(yàn)證，符合設(shè)計(jì)要求。具體尺寸圖7。圖7 刀軸結(jié)構(gòu)圖Fig.7 Tool Axis Chartzr5 外殼與支架設(shè)計(jì)根

36、據(jù)壟的高度、殺秧機(jī)整體尺寸和功率，支架采用45號鋼18，厚度為20mm。支撐板1與支撐板2的彎折部分用于連接行走輪支架。具體尺寸參看圖8、9。圖8 支架1結(jié)構(gòu)圖Fig.8 Stand 1Chart圖9 支架2結(jié)構(gòu)圖Fig.9 Stand 2 Chart6 重要零部件的校核6.1 軸2的校核6.1.1 軸上的受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩由軸的計(jì)算得T1=3.5105Nmm 齒輪的圓周力計(jì)算 （41） 齒輪的徑向力計(jì)算 （42） 齒輪的軸向力計(jì)算 （43）6.1.2 支反力的計(jì)算 在垂直面上支反力計(jì)算 （44） （45） 得FNV1=8517.86N FNV2=4017.86N 在水平面內(nèi)的支反力計(jì)算

37、（46） （47） 得FNV1=4500N FNH1=31517.86N FNH2=14017.86N6.1.3 求齒輪軸彎矩和扭矩圖 齒輪的作用力在垂直面的彎矩，如圖10 c 齒輪的作用力在水平面的彎矩，如圖10 e 危險(xiǎn)截面處的最大合成彎矩計(jì)算,如圖10 f （48） 做轉(zhuǎn)矩圖，如圖10 gT1=3.5105Nmm 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書式（15-5）及以上所算的數(shù)據(jù)，并取a=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力19 =8.9 （49）易知 8.9=60MPa，,故安全！圖10 載荷分析圖Fig.10 Load analysis picture6.2 鍵的

38、校核平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，其主要的實(shí)效形式是工作面被壓潰。因此通常只按工作面的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核。假定載荷在鍵的工作面上是均勻分布的，不同平鍵連接的強(qiáng)度條件為20 (50) 式中：T傳遞的轉(zhuǎn)矩 k鍵與輪鍵槽的接觸高度mm l鍵的工作長度mm d軸的直徑mm對于安裝小錐齒輪的軸上的鍵進(jìn)行相關(guān)的校核，可見，所以鍵的強(qiáng)度足夠。7 結(jié)論馬鈴薯殺秧機(jī)為馬鈴薯的收獲做了前期準(zhǔn)備，提高了馬鈴薯收獲效率，殺秧是馬鈴薯機(jī)械化種植過程中必不可少的一部分。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我根據(jù)馬鈴薯殺秧機(jī)的技術(shù)參數(shù)要求，首先確定割草機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)，然后對殺秧機(jī)的傳動部分、刀具、刀軸、軸承的選擇等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在滿足工作要求的前

39、提下，盡量使殺秧機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，以減小割草機(jī)的整體尺寸，從而減小殺秧機(jī)的總體體積和自重，達(dá)到工作、使用更加方便的目的。通過這次比較完整的馬鈴薯殺秧機(jī)的設(shè)計(jì)，我認(rèn)識到了單純的理論知識學(xué)習(xí)和實(shí)際設(shè)計(jì)之間的差距。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)既鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力的水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且使我的毅力，意志力以及耐力都得到了不同程度的提高。這些都是我希望得到的也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣，但我的收獲

40、也是非常的多。各種設(shè)計(jì)方案的適用條件，各種零部件的選用標(biāo)準(zhǔn)，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)來的這些寶貴的知識和經(jīng)驗(yàn)，必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。參考文獻(xiàn)1 沈國宏.關(guān)于馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)的介紹J.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2009(5):52-53.2 王新忠，袁中文等.小麥秸稈切碎機(jī)切碎性能的試驗(yàn)研究J.中國農(nóng)機(jī)化,2002(6):44-46.3 呂金慶，毛俐等.4JYQ-2型馬鈴薯莖葉切碎機(jī)的研究J.農(nóng)機(jī)化研究,2009(7):113-114,117.4 宋慧芝，盛奎川等.農(nóng)作物硬莖稈切碎機(jī)的設(shè)計(jì)研制J.浙江大學(xué)學(xué)

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