一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)【含CAD圖紙】
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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告班級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 09 級(jí)(4)班課題名稱一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)姓名王鵬開(kāi)題報(bào)告(包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題、總體研究思路與可行性分析 ,預(yù)期研究成果、研究工作計(jì)劃等內(nèi)容,非藝術(shù)類不少于3000 字)目錄1選題的背景與意義1.1水稻插秧機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.2插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱研究意義2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題2.1基本內(nèi)容2.2擬解決的主要問(wèn)題3研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果3.1研究方案3.1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法3.1.2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法3.2可行性分析3.3預(yù)期研究成果4研究工作計(jì)劃(進(jìn)度安排)參考文獻(xiàn)(開(kāi)題報(bào)告全文附后)成績(jī):答辯意見(jiàn)(從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個(gè)方面)答辯組長(zhǎng)簽名:年月日系主任審核意見(jiàn)簽名:年月日一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)王鵬(機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 09 級(jí)(4)班 I09690128 )1選題的背景與意義水稻是我國(guó)最主要的糧食作物 ,因其種植面積大 、單位面積產(chǎn)量與總產(chǎn)量高 ,在糧食生產(chǎn)中地位舉足輕重,而水稻種植的機(jī)械化是水稻生產(chǎn)的必然趨勢(shì)1。大力發(fā)展水稻生產(chǎn)機(jī)械化 ,可以有效爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí) 、抵御自然災(zāi)害的影響 、確保和擴(kuò)大種植面積、提高水稻產(chǎn)量、節(jié)約生產(chǎn)成本2。1.1水稻插秧機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)水稻機(jī)械化插秧技術(shù)是繼品種和栽培技術(shù)更新之后進(jìn)一步提高水稻勞動(dòng)生產(chǎn)率的又一次技術(shù)革命 。目前,世界上水稻機(jī)插秧技術(shù)已成熟 ,日本、韓國(guó)等國(guó)家以及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的水稻生產(chǎn)全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化插秧。國(guó)內(nèi)外較為成熟并普遍使用的插秧機(jī) ,其工作原理大體相同 。發(fā)動(dòng)機(jī)分別將動(dòng)力傳遞給插秧機(jī)構(gòu)和送秧機(jī)構(gòu) ,在兩大機(jī)構(gòu)的相互配合下 ,插秧機(jī)構(gòu)的秧針插入秧塊抓取秧苗 ,并將其取出下移 ,當(dāng)移到設(shè)定的插秧深度時(shí) ,由插秧機(jī)構(gòu)中的插植叉將秧苗從秧針上壓下,完成一個(gè)插秧過(guò)程。同時(shí),通過(guò)浮板和液壓系統(tǒng) ,控制行走輪與機(jī)體相對(duì)位置和浮板與秧針的相對(duì)位置,使插秧深度基本一致3。水稻插秧種植方式主要集中在亞洲 ,目前國(guó)外生產(chǎn)插秧機(jī)的國(guó)家也全部在亞洲,主要是日本和韓國(guó) 。日本是世界上水稻插秧機(jī)械化水平最高的國(guó)家 ,也是插秧機(jī)械研究和制造水平最高的國(guó)家,插秧機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品均處于領(lǐng)先地位。日本插秧機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和多樣化的格局。乘坐式有3 至10 行,步行式有 1、2、4、6 行,每種產(chǎn)品各具特色 ,適應(yīng)于不同的環(huán)境條件和生產(chǎn)規(guī)模,滿足不同用戶的需要 。日本種植單季水稻 ,普遍采用中、小苗旱育稀植技術(shù)。插秧機(jī)行距為 300 和 330mm4。韓國(guó)生產(chǎn)的插秧機(jī)也有步進(jìn)式和乘坐式兩類,但型號(hào)比較單一,沒(méi)有形成系列。日本插秧機(jī)主要有下述五方面的特點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)型式有乘坐式和步進(jìn)式 2 大類。(2)乘坐式插秧機(jī)有高速型和普通型 2 個(gè)品種。(3)高速插秧機(jī)又細(xì)分為側(cè)重點(diǎn)不同的多個(gè)機(jī)型。(4)耕整地與插秧聯(lián)合作業(yè)。(5)多用途插秧機(jī)。隨著國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)需求的啟動(dòng) ,未來(lái)發(fā)展前景廣闊 。我國(guó)很多企業(yè)都介入插秧機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn) ,國(guó)外的插秧機(jī)企業(yè)也改變過(guò)去單一的產(chǎn)品出口方式 ,紛紛在我國(guó)建立獨(dú)資或合資企業(yè)進(jìn)行插秧機(jī)生產(chǎn) ,國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)形成國(guó)際化的競(jìng)爭(zhēng)局面。近年來(lái), 在國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)需求下 ,引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品發(fā)展很快 ,已初步克服了品種單一的缺陷。國(guó)內(nèi)插秧機(jī)行距為 240 和 300mm。主要有步行式 、乘坐式和獨(dú)輪乘坐式 3 種類型。步行式插秧機(jī)和高速插秧機(jī)主要是合資企業(yè)的產(chǎn)品 ,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的主要是獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī) , 自主開(kāi)發(fā)的步行式插秧機(jī)和高速插秧機(jī)也進(jìn)入了批量生產(chǎn)階段 。目前插秧機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)主要來(lái)自國(guó)外產(chǎn)品 ,韓國(guó)的技術(shù)來(lái)自日本其產(chǎn)品價(jià)格比較低 ,而且進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的方式更為靈活 ,因此對(duì)我國(guó)市場(chǎng)的沖擊很大5。根據(jù)國(guó)外插秧機(jī)技術(shù)發(fā)展情況,插秧機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式不會(huì)有大的變化 ,將來(lái)主要向著降低生產(chǎn)成本、提高作業(yè)效率的方向發(fā)展6。(1)高速插秧機(jī)將是主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品。從機(jī)型結(jié)構(gòu)來(lái)看,高速插秧機(jī)具有高效率、高性能等優(yōu)勢(shì) ,是未來(lái)的主要發(fā)展方向與主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品 ;步進(jìn)式插秧機(jī)由于作業(yè)效率低、使用勞動(dòng)強(qiáng)度大。市場(chǎng)占有率將逐步下降。(2)少免耕作業(yè)和復(fù)合作業(yè)。插秧機(jī)從單一插秧作業(yè)向插秧的同時(shí)施肥、鋪膜和少耕或免耕插秧等復(fù)式作業(yè)方向發(fā)展。(3)發(fā)展多功能插秧機(jī)底盤。插秧機(jī)底盤將向水田多功能通用底盤方向發(fā)展, 以提高機(jī)器利用率,降低生產(chǎn)成本。從國(guó)內(nèi)目前水稻生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展情況看 ,水稻機(jī)插秧仍然是水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的最薄弱環(huán)節(jié) ,插秧機(jī)還處于發(fā)展初期 ,未來(lái)幾年市場(chǎng)需求量將會(huì)保持快速上升態(tài)勢(shì)。插秧機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平將進(jìn)一步提高 。發(fā)展將會(huì)出現(xiàn)下述幾個(gè)方面的特點(diǎn):(1)手扶步進(jìn)式插秧機(jī)將是持續(xù)發(fā)展的機(jī)型。(2)插秧機(jī)產(chǎn)品向系列化和多樣化發(fā)展。(3)水稻種植機(jī)械向高速、精準(zhǔn)、創(chuàng)新的方向發(fā)展。(4)向降低成本,提高可靠性的方向發(fā)展。1.2插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱研究意義雖然機(jī)插水稻實(shí)現(xiàn)了定行 、定深、定穴和定苗栽插 ,滿足高產(chǎn)群體質(zhì)量栽培中寬行淺栽稀植的要求 。但只有使插秧機(jī)獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的插秧質(zhì)量 ,才能確保水稻的增產(chǎn)增收 。為了達(dá)到滿意的插秧質(zhì)量 ,在插秧前必須對(duì)插秧機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整到位,并保證大田有基本的苗數(shù)。因水稻品種不同 ,對(duì)大田基本苗數(shù)的要求也是不同的 ,基本苗數(shù)過(guò)大過(guò)小對(duì)水稻的生長(zhǎng)都不利 ,也必然影響到水稻的產(chǎn)量 。而大田的基本苗數(shù)是由秧苗栽插時(shí)的行距、株距和每穴株數(shù)決定的。插秧機(jī)的行距為 30cm 固定不變,可調(diào)的只有株距和每穴株數(shù)7。所以,通過(guò)調(diào)整株距調(diào)整大田基本苗數(shù)來(lái)合理實(shí)現(xiàn)水稻栽植密度,從而獲得最高的產(chǎn)量 ,對(duì)于水稻種植具有重要的意義 。通過(guò)設(shè)計(jì)合理而高效的株距調(diào)整變速器 ,對(duì)于適應(yīng)多品種水稻種植 ,不同栽植密度要求 ,充分利用機(jī)械具有重要意義。2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題2.1基本內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要完成的內(nèi)容包括:1)水稻機(jī)械化插秧的意義及發(fā)展2)插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱方案設(shè)計(jì)研究插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱的技術(shù)方案 ,按照課題內(nèi)容 ,完成總體方案設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn) 7 個(gè)株距 25,21,18,17,14,12,11(cm)調(diào)整。3)插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單,裝置重量輕。4)完成二維、三維圖紙完成三維、二維裝配圖和零件圖。2.2擬解決的主要問(wèn)題在整個(gè)株距調(diào)整變速器設(shè)計(jì)中,首先要考慮的問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)其25,21,18,17,14,12,11 (cm)七個(gè)株距的調(diào)整 。要達(dá)到此目標(biāo)要求 ,必須根據(jù)插秧機(jī)工作行走速度進(jìn)行插植臂插植速度的設(shè)計(jì)(株距調(diào)整變速器轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì) )。在確定株距調(diào)整變速箱的轉(zhuǎn)速后 ,要合理確定齒輪組的變速組數(shù) ,傳動(dòng)比以及齒輪參數(shù)。在此基礎(chǔ)上要保證變速器結(jié)構(gòu)合理 、簡(jiǎn)單輕便,以減輕整機(jī)的重量 ,便于插秧機(jī)在水田中的作業(yè) 。所以在滿足七個(gè)株距調(diào)整的前提下 ,應(yīng)盡可能使得變速箱整體結(jié)構(gòu)小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊。3研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果3.1研究方案3.1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速或速度需要在一定范圍內(nèi)變化 ,而又允許有一定的轉(zhuǎn)速損失時(shí) ,基于經(jīng)濟(jì)性考慮 ,采用有級(jí)變速系統(tǒng) ,而有級(jí)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、原則比較系統(tǒng)而成熟。一般設(shè)計(jì)方法如下所述:1)根據(jù)插秧機(jī)的工作速度確定株距調(diào)整的檔位數(shù)與各檔的傳動(dòng)比;2)根據(jù)擋位數(shù)和各檔傳動(dòng)比,草擬變速箱的傳動(dòng)方案;3)確定變速箱的主要參數(shù),包括中心距 A 、齒輪模數(shù) m,齒寬 b 等;4)根據(jù)變速箱的傳動(dòng)比選配齒輪,確定各檔齒輪的齒數(shù);5)進(jìn)行變速箱主要零部件的強(qiáng)度和壽命計(jì)算,包括齒輪、軸、軸承、嚙合套、換擋離合器的計(jì)算;6)進(jìn)行變速箱整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),繪制總裝配圖;7)進(jìn)行變速箱各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) , 繪制零件圖8;3.1.2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法插秧機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí),為減小插秧時(shí)的滾動(dòng)阻力,整車全部采用輕量化設(shè)計(jì) 。而變速器作為高速插秧機(jī)的重要部分 ,在滿足強(qiáng)度和傳動(dòng)的平穩(wěn)性條件下 ,應(yīng)盡量減小體積、減輕質(zhì)量。因此,在高速插秧機(jī)變速器的設(shè)計(jì)過(guò)程中 ,采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難得到理想的設(shè)計(jì)效果 。而優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在汽車變速器設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。借鑒此方法對(duì)高速插秧機(jī)的主變速器進(jìn)行設(shè)計(jì) ,使變速器在滿足一定的性能條件下,減輕質(zhì)量、增加傳動(dòng)的平穩(wěn)性。影響主變速器設(shè)計(jì)的因素很多 ,為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化 ,設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮各檔嚙合齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和齒寬,以此作為設(shè)計(jì)變量。變速器在達(dá)到動(dòng)力性和使用性要求情況下,應(yīng)該盡量減小體積以減輕質(zhì)量 、節(jié)省成本。由于變速器的整體尺寸主要取決于齒輪系 ,故以變速器齒輪體積之和最小作為第一目標(biāo)函數(shù)。高速插秧機(jī)變速器優(yōu)化的約束條件可以分為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則約束和性能條件約束 。前者用以滿足設(shè)計(jì)變量的基本要求,后者用于限制變速器的強(qiáng)度性能9。3.2可行性分析傳統(tǒng)有級(jí)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 、原則比較系統(tǒng)而成熟 。在本科學(xué)習(xí)期間已經(jīng)對(duì)涉及其中的各種原理有了直接的接觸學(xué)習(xí) ,掌握了其基本規(guī)律 ,且有課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐基礎(chǔ),運(yùn)用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行變速器的設(shè)計(jì)問(wèn)題不大。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展 ,有限元分析方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)等先進(jìn)設(shè)計(jì)方法都得到開(kāi)發(fā)應(yīng)用,這些軟件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)都是過(guò)去的力學(xué)分析和計(jì)算方法 ,很多新開(kāi)發(fā)的軟件價(jià)格昂貴 ,但其中仍然存在很多的不足 ,通過(guò)對(duì)國(guó)外的很多齒輪計(jì)算資料的研究和分析,同時(shí)結(jié)合我們自身變速器設(shè)計(jì)的實(shí)際條件和學(xué)習(xí)情況,使MATLAB 編程可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸和變速齒輪的輔助設(shè)計(jì)以及計(jì)算,節(jié)省了時(shí)間,并用簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程 ,且在降低成本的同時(shí) ,應(yīng)用起來(lái)比較方便 。并且程序的計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確,在變速器傳動(dòng)軸和齒輪的設(shè)計(jì)上應(yīng)用值得信賴。3.3預(yù)期研究成果在完成株距調(diào)整變速箱七個(gè)株距調(diào)整的設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上 ,實(shí)現(xiàn)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單,裝置重量輕的優(yōu)化設(shè)計(jì),完成二維圖紙,三維建模。4研究工作計(jì)劃(進(jìn)度安排)起止時(shí)間2012.11.15 至 2012.12.10內(nèi)容調(diào)研、信息匯總,文獻(xiàn)查閱分析2012.12.10 至 2012.12.312013.01.01 至 2013.01.052013.01.21 至 2013.03.012013.03.02 至 2013.03.282013.03.29 至 2013.04.112013.05.03 至 2013.05.102013.05.11 至 2013.05.242013.05.25 至 2013.05.291高速水稻插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)研究 :1外文翻譯、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告,并熟悉理論力學(xué) 、機(jī)械原理等相關(guān)知識(shí)提交開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯,開(kāi)題答辯整體方案設(shè)計(jì)變速箱箱體等零部件的設(shè)計(jì)三維 CAD 建模完成并提交畢業(yè)論文整理材料準(zhǔn)備答辯論文答辯參考文獻(xiàn)2謝舒,藍(lán)峰,等.水稻插秧機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .南方農(nóng)機(jī),2009,6: 1.3曹志宇,王冬沐,等.水稻插秧機(jī)的工作原理及機(jī)插技術(shù)的應(yīng)用 .科技縱橫,2009,7: 1.4沈亮,韓休海,耿志杰.我國(guó)水稻插秧機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 .農(nóng)機(jī)使用與維修, 2011,1: 1.5趙亮,高希文,顏華,等 .國(guó)內(nèi)外水稻插秧機(jī)及發(fā)展 .中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 : 2.6劉文華.水稻插秧機(jī)現(xiàn)狀分析及發(fā)展預(yù)測(cè) .湖南農(nóng)機(jī),36,4:6.7黃永.保證機(jī)插秧質(zhì)量的措施.農(nóng)技服務(wù),2011: 1.8尹占順,齊吉福,劉毅.定軸式動(dòng)力換擋變速箱的設(shè)計(jì) .農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備,2008,7:1.9胡曉明,朱為國(guó).高速插秧機(jī)主變速器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì) .機(jī)械傳動(dòng),2012:48-49.
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