葡萄埋藤機(jī)的設(shè)計(jì)含開題、SW三維及6張CAD圖
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2016 年 5 月 第 期
葡萄埋藤機(jī)
摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對葡萄的需求量越來越大,但我國葡萄生產(chǎn)的機(jī)械化總體水平不發(fā)達(dá),尤其是葡萄種植過程中工作量最大的葡萄藤越冬埋土作業(yè)基本上都是以人工為主,作業(yè)勞動強(qiáng)度大，效率低，質(zhì)量難以保證"針對這一現(xiàn)狀,本文通過調(diào)研葡萄的種植和國內(nèi)外現(xiàn)有葡萄藤越冬埋土機(jī)械的使用情況,在綜合分析各自優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,通過自主創(chuàng)新研制出一種新型葡萄埋藤機(jī)。
關(guān)鍵詞：葡萄藤；埋土；冬季保護(hù)；機(jī)械
中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
0 引言
葡萄，又名草龍珠、山葫蘆、蒲桃、李桃、蒲陶等，葡萄皮薄而多汁,酸甜味美,營養(yǎng)豐富,有“晶明珠”、和“水果皇后”之美稱"葡萄營養(yǎng)豐富,據(jù)科學(xué)分析,它含有人體所不可缺少的谷氨、精氨酸、色氨酸等十幾種氨基酸"因此,常吃些葡萄對神經(jīng)系統(tǒng)和心血管的正?；顒邮谴笥旭砸娴?能使人延年益壽"。
近年研究表明,葡萄含有白黎蘆醇和多種維生素,對防治癌癥和心血管病有良好的作用"葡萄汁有助于增強(qiáng)肝功能,促進(jìn)膽汁分泌,葡萄皮具有降血脂、抗血栓、預(yù)防動脈硬化、提高免疫力的作用，葡萄中還含有類似于胰腺分泌的胰島素物質(zhì),因此醫(yī)生把葡萄汁列入糖尿病人的食譜中,并用于痛風(fēng)!關(guān)節(jié)炎和風(fēng)濕病患者的營養(yǎng)食品"古人還說:“久食(葡萄)經(jīng)身不老”。
葡萄用途很廣,除了果實(shí)可以鮮食、釀酒、制汁、制干、制罐頭外,還可以加工葡萄果漿和葡萄果凍"葡萄種子可提煉單寧和高級食用油"葡萄根可入藥,葡萄葉也是一種良好的飼料,所以,葡萄全身都是寶"隨著人們對健康的追求,對葡萄的食用及醫(yī)用價值的研發(fā)和認(rèn)識,葡萄這一綠色食品以其無公害、高營養(yǎng)、高質(zhì)量、具有大自然特征的原汁原味等特點(diǎn),滿足了人們回歸自然的消費(fèi)需求,贏得了人們的喜愛,使得國內(nèi)外市場對葡萄的需求量不斷增大，我國葡萄干的人均年消費(fèi)量是80克,只占美國年人均消費(fèi)量的1/10,隨著人們收入的增加,人們對葡萄的消費(fèi)量也會隨之增長，國內(nèi)葡萄干市場一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，隨著需求的增加,我國的葡萄種植面積也在逐年的增加。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,葡萄種植面積不斷增加,但葡萄生產(chǎn)的機(jī)械化總體水平還較低"葡萄生產(chǎn)中的春天扒藤一上架綁藤一除草施肥澆水一噴施藥劑一收獲一冬季埋藤等幾個主要環(huán)節(jié),有的己經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或半機(jī)械化作業(yè),但有的屬于剛起步,有的則剛進(jìn)入推廣應(yīng)用階段,其中冬季埋藤這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)還處于起步階段【2】。
1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)
1.1 設(shè)計(jì)原理
工作時旋耕取土部件對土壤進(jìn)行疏松打碎,土壤在旋耕取土部件旋土刀與送土鏟的配合下沿送土鏟的方向拋送到縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)中,縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)在傳動鏈條的帶動下高速旋轉(zhuǎn),將旋耕取土部件拋送的土壤輸送到橫向土壤輸送機(jī)構(gòu)中"橫向土壤輸送機(jī)構(gòu)在主傳動換向齒輪箱后輸出軸的帶動下,將土壤均勻的拋在待冬季埋土的葡萄藤上,一次完成葡萄藤越冬埋土的全過程。
圖1 葡萄種植圖
為了葡萄藤越冬埋土不傷害葡萄藤的根系,要求葡萄藤埋土需要土壤在距離左葡萄藤各40cm的范圍內(nèi),以行距為2.5米的葡萄藤為依據(jù),要獲得葡萄藤越冬埋土的土壤而不傷害葡萄藤根系,取土的范圍在中間1.7米寬的范圍內(nèi),根據(jù)我國葡萄的種植模式,中間取土的范圍完全滿足葡萄埋藤機(jī)取土寬度的要求,采用旋耕取土的方式能有效的降低取土的動力消耗"由于我國大部分葡萄產(chǎn)地冬季寒冷,在新疆冬季氣溫達(dá)到一20°C一30°C需求葡萄藤埋土要有一定的厚度和寬度,國內(nèi)的一些機(jī)型結(jié)構(gòu)上采用,造成一次埋土不足,需要多次反復(fù)埋土來達(dá)到葡萄藤安全越的要求。
1.2 總體設(shè)計(jì)
葡萄埋藤機(jī)結(jié)構(gòu)示意，如圖2所示。
1鏈輪 2傳送帶 3側(cè)邊傳動箱 4傳動換向齒輪箱 5旋土刀軸 6傳動軸
圖2 葡萄埋藤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
我們采用單側(cè)埋土,將葡萄藤行間位置所取的土壤全部埋在一行葡萄藤上,一次達(dá)到葡萄藤安全越冬埋土的要求，由于葡萄藤下架扶倒相對于石灰樁左位置各個葡萄園不相同,,單行葡萄藤越冬埋土?xí)r,必須可以對機(jī)組左葡萄藤進(jìn)行選擇埋土(如圖),采用中間旋耕取土,單側(cè)可選擇機(jī)組左側(cè)葡萄藤進(jìn)行埋土的結(jié)構(gòu)形式。
其主要技術(shù)參數(shù)如下:
外形尺寸/mm： 2100×1000×900
行距/mm：窄行20000（可調(diào)）
開溝深度/mm：100～120（理論）
作業(yè)速度/km·h-1：1.88～2.32
刀軸轉(zhuǎn)速/r·min-1：240
配套動力/kW·h-1：43kW以上的拖拉機(jī)
2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
2.1 旋耕刀軸、刀座和刀片
刀軸采用70的無縫鋼管，刀軸共有12行24個彎刀刀座，采用類似螺旋線對稱排列，單側(cè)刀座排列展開。從圖3可以看出：在此排列中，刀座的軸向間距和周向間角均相等，每次均有左右兩把刀同時入土，這樣避免了在高速旋轉(zhuǎn)時刀軸的左右擺動，使刀軸受力較為均勻，動力消耗小。
刀片[6]選擇彎形刀片（分左彎和右彎），有滑切作用，不易纏草，具有松碎土壤和翻土覆蓋的能力，這種形狀除了能夠保持適度的滑切角而外，還能由近及遠(yuǎn)地切土（即開始時在離刀軸中心較近處先接觸土壤，然后逐漸向前和深處切入）。
彎刀的側(cè)刃曲線采用的公式為
式中 —側(cè)刃上的任一點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑（極徑）；
—側(cè)刃起始半徑；
—常數(shù)；
—位置度（極角）。
這種曲線的滑切角開始切土?xí)r較小，隨后逐漸增大。
考慮地表不平等因素,設(shè)計(jì)旋耕刀入土深度為40 cm。根據(jù)旋耕刀的運(yùn)動,為保證旋耕刀的正常切土，刀背不產(chǎn)生推土現(xiàn)象,旋耕刀回轉(zhuǎn)圓周半徑R應(yīng)滿足
式中 —旋耕刀旋轉(zhuǎn)半徑；
—旋耕深。
增大，刀軸離地表位置高,有利于機(jī)器的通過性，不易堵塞,但過大會使刀的強(qiáng)度降低，機(jī)架尺寸變大?？紤]本機(jī)及農(nóng)藝要求,為防止刀軸纏草堵塞可適當(dāng)加大刀的回轉(zhuǎn)半徑,增大刀軸離地間隙。
2.3其他部件
圖3 旋耕刀結(jié)構(gòu)示意圖
2.2 側(cè)邊傳動箱體的設(shè)計(jì)
側(cè)邊傳動箱體連接著刀軸與縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)動力的傳輸,側(cè)邊箱體設(shè)計(jì)為1個輸出軸個輸入軸上端右側(cè)為縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)的動力輸入軸、左側(cè)為輸出軸,下端右側(cè)為旋土刀軸輸出軸,如圖所示本設(shè)計(jì)采用上端輸入軸與上輸出軸為同一根軸,簡化傳動結(jié)構(gòu)"為了增加旋土刀的旋轉(zhuǎn)半徑,側(cè)邊傳動箱體采用三級齒輪傳動,使上輸入軸與下輸出軸之間的
垂直距離達(dá)到870mm。
圖4側(cè)邊傳動軸
圖5 旋耕刀軸
常用的旋耕機(jī)的刀軸直徑為80~90通過上述對旋土刀運(yùn)動的分析可知通過增加旋土刀刀軸的直徑可以增加旋耕取土部件的取土深度,故本文采用直徑為145mm的刀軸(如圖)并進(jìn)行了旋土刀軸強(qiáng)度校核計(jì)算。
4 結(jié)論
本文簡述了葡萄生產(chǎn)狀況和葡萄埋藤機(jī)械的概況，找出了現(xiàn)在葡萄埋藤的相關(guān)問題，提出了一種新的設(shè)計(jì)方案，并從研究內(nèi)容，技術(shù)路線和可行性分析方面進(jìn)行了詳細(xì)地闡述。確定了取土，拋土方式，對整機(jī)提出來總體設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)地介紹了旋耕取土機(jī)構(gòu)，土壤拋送機(jī)構(gòu)以及關(guān)鍵零部件的有限元分析。本文得到了結(jié)論如下：
（1）設(shè)計(jì)了一種新型的葡萄埋藤機(jī)，性能穩(wěn)定，能夠高質(zhì)量的完成冬季葡萄藤覆土作業(yè)全過程，埋土質(zhì)量好，效率高。
（2）本文設(shè)計(jì)的旋耕取土機(jī)構(gòu)，能夠符合埋藤所需土量的要求，所設(shè)計(jì)的旋土刀機(jī)構(gòu)合理，能將旋耕后的土壤拋送到土壤拋送機(jī)構(gòu)上。
（3）采用了類似于開溝機(jī)原理的土壤拋送機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⑿⊥翙C(jī)構(gòu)拋送的土壤定點(diǎn)均勻的拋送到葡萄藤上。
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Design of the Divided No-till Wheat Planter
liulifei, wanghongbiao,
Abstract: AlongwiththeeconomiedeveloPmentandPeoPle,5livingstandardsimProvementnChina,thePeoPle,5demandforgraPe15gettingmoreandmore.In2005,theoutPutof9einehinahasalreadyraedsthintheworld,butthewholelevelofgreProductionmeehanization15stillalittlelower,esPeeiallytheoverwintering5011eoveringoPerationforgraPevinewhichhasmaximumamountofworkduringthegraPegrowingProeess15basicallybymanPower,andthisresultedinhighinlaborintensityandlowinefficiencaswellasthequality15diffieulttoguarantee.Inviewofthisexistingsituation,inthisthesis,throughtheinvestigationtothegraPegrowingandtotheexistingutilizationsituationsofoverwinteringgraPevinelayermaehinesathomeandabroad,alsobasedonthecomPrehensiveanalysisoftheirmerits,anewtyPeofgraPevinelayertliroughtheindendentiunovation15develoPedsueeessfully.
XXX設(shè)計(jì)答辯設(shè)計(jì)答辯葡萄埋藤機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：XXXXXX指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師：XXXXXX答辯時間：答辯時間：XXXXXX1 12 23 34 4課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義課題研究的主要內(nèi)容課題研究的主要內(nèi)容整體結(jié)構(gòu)和取土要求整體結(jié)構(gòu)和取土要求關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)1.葡萄作為我國最常見的果品之一，其營養(yǎng)價值很高2.葡萄種植面積和產(chǎn)量持續(xù)增長態(tài)勢1.葡萄藤冬季要用一些覆蓋物掩蓋起來，目前這個環(huán)節(jié)還是出于人工作業(yè)階段，但是人工作業(yè)存在質(zhì)量低下、效率不高。2.還會受到自然天氣的影響，無法進(jìn)行作業(yè)，給葡萄種植人員帶來很大的損失。1 1 課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義2 2 課課題題研研究究的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容 葡萄產(chǎn)區(qū)的冬季埋藤越冬技術(shù)要求，基于現(xiàn)有機(jī)型各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，性能指標(biāo)等技術(shù)要求，研究開發(fā)一種一次進(jìn)地即可完成挖溝、取土、拋扔、掩埋等作業(yè)的葡萄埋藤機(jī)。3.1葡萄種植情況葡萄種植情況 葡萄的種植一般采用標(biāo)準(zhǔn)化的種植模式，石灰樁與鐵絲網(wǎng)固定葡萄藤，新疆行距一般在2.53.5米之間，要求葡萄藤埋土需要土壤在距離左葡萄藤40cm的范圍外，以行距為2.5m的葡萄藤為依據(jù)，取土的范圍在中間1.7m寬的范圍內(nèi)。3 3.2 2葡萄埋藤機(jī)整體結(jié)構(gòu)葡萄埋藤機(jī)整體結(jié)構(gòu) 3.3 3.3工作原理工作原理 工作時旋耕取土部件對土壤進(jìn)行疏松打碎，土壤在旋耕取土部件旋土刀與送土鏟的配合下沿送土鏟的方向拋送到橫向土壤輸送機(jī)構(gòu)中，在傳動鏈條的帶動下橫向土壤輸送，將土壤均勻的拋在待冬季埋土的葡萄藤上，一次完成葡萄藤越冬埋土的全過程。1鏈輪 2傳送帶 3側(cè)邊傳動箱 4傳動換向齒輪箱 5旋土刀軸 6傳動軸4 4 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)4.14.1側(cè)側(cè)邊傳動箱體的設(shè)計(jì)邊傳動箱體的設(shè)計(jì)使得旋土刀能夠在刀軸上滿幅工作,減小了葡萄埋藤機(jī)旋耕取土部件的動力消耗和土壤的堵塞,使得旋耕取土部件拋送的土壤均勻細(xì)膩，側(cè)邊傳動箱體采用三級齒輪傳動。4.24.2旋土刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)旋土刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 旋土刀是旋耕取土機(jī)構(gòu)的主要工作部件，旋土刀片的形狀和參數(shù)對旋耕取土機(jī)構(gòu)的工作質(zhì)量、功率消耗影響很大。旋土刀主要由正切面，過渡面和側(cè)切面組成，正切面除了具有切土功能外還具有翻土、碎土、拋土等功能，這也正滿足葡萄埋藤機(jī)的旋耕取土機(jī)構(gòu)需要向后拋送翻耕土壤的要求，側(cè)切面具有切開土堡，切斷或推開草莖的功能。通過增加旋土刀刀軸的直徑可以增加旋耕取土部件的取土深度故采用 直 徑 為150mm的刀軸4.34.3旋土刀軸的設(shè)計(jì)旋土刀軸的設(shè)計(jì)謝謝大家！謝謝大家！請各位老師指正！請各位老師指正！
葡萄埋藤機(jī)
一、 課題研究的目的和意義
萄是一種古老的落葉藤本植物，早在七千年以前歐洲等地就有栽培，西漢時期引入中國。葡萄具有豐富的營養(yǎng)價值和人體所需的微量元素，果實(shí)含糖量可達(dá) 30%。葡萄是我國主要的水果品種。近年來，隨著我國農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，葡萄產(chǎn)業(yè)得到很大的發(fā)展。特別是近幾年，葡萄種植面積和產(chǎn)量一直呈上升趨勢。隨著葡萄生產(chǎn)的規(guī)?；l(fā)展，對葡萄生產(chǎn)全程機(jī)械化的需求也越來越高，同時也為葡萄生產(chǎn)全程化發(fā)展提供了條件。
據(jù)研究，葡萄枝蔓能忍受-16℃，芽眼能忍受-13℃的低溫，根系抗凍能力最弱自根苗歐洲種，如龍眼、玫瑰香、葡萄皇冠等一系的根系在-5℃~-7℃時就受凍害;玫瑰露（底拉洼）、羅葉爾玫瑰（布來頓）耐格拉等歐洲雜交種在-6℃~-8℃時就受凍害；貝達(dá)（海岸葡萄×美洲葡萄）可耐-13℃的低溫；山葡萄可耐-15℃低溫。因此，葡萄越凍指標(biāo)為-5℃日平均日數(shù)145天，極端最低氣溫-30.6℃，因此，葡萄越冬必須采取防凍措施。
我國由于特有的地理環(huán)境和氣象條件,優(yōu)質(zhì)葡萄產(chǎn)區(qū)大多在西北及北部地區(qū)，也就形成了我國特有的葡萄種植方式。"葡萄藤的安全越冬問題是其能否連續(xù)正常生產(chǎn)的關(guān)鍵"冬季來臨之際,為防止葡萄藤風(fēng)干和凍傷,都要將葡萄藤用土掩埋起來"然而葡萄藤越冬掩埋是葡萄種植生產(chǎn)過程中勞動強(qiáng)度大!作業(yè)質(zhì)量要求高!季節(jié)性強(qiáng)的作業(yè)"葡萄人工埋藤土塊大,密封性差,作業(yè)質(zhì)量差,容易造成葡萄藤折斷,也容易因密封不好致使葡萄藤風(fēng)干或者凍傷"而我國目前大多數(shù)葡萄園還采用人工埋藤的方法,不但勞動輕度大,效率極低,在遇到極端天氣的情況下,人工來不及埋藤造成葡萄藤的凍傷,給農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)帶來極大的損失"葡萄埋藤機(jī)具有埋土均勻,作業(yè)質(zhì)量好,效率高!成本低等優(yōu)點(diǎn)"綜合分析我國現(xiàn)有葡萄埋藤機(jī)的使用情況,結(jié)合我國地塊和葡萄種植模式可知,采用中間旋耕取土,輸送帶可左右選擇拋土的葡萄埋藤機(jī)在我國比較適用"1由于我國葡萄產(chǎn)區(qū)分布范圍廣,葡萄品種多,形成了葡萄種植生產(chǎn)模式多樣化,地區(qū)差異明顯的特點(diǎn)"采用輸送帶單側(cè)拋土,可以解決葡萄種植行距不均勻?qū)е缕咸烟俾裢恋膯栴}"o我國葡萄產(chǎn)區(qū)分布范圍廣,各地區(qū)的土壤堅(jiān)實(shí)度條件不同,采用中間旋耕取土,能夠有效的解決埋藤所需土壤和減小動力消耗的問題"，我國現(xiàn)有葡萄埋藤機(jī)大都取土量小,不能一次完成葡萄藤冬季埋土作業(yè)且埋藤過程中土壤比較散亂,采用新型的中間取土機(jī)構(gòu)能夠滿足各類葡萄藤冬季埋土所需土壤量的要求;采用輸送帶輸土!單側(cè)拋土結(jié)構(gòu),極大的提高了取土部件所取土壤的利用率,綜合上述分析,為解決葡萄種植生產(chǎn)模式多樣化,地區(qū)差異明顯等問題,滿足我國葡萄種植業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需要,研制中間旋耕取土,輸送帶輸土!單側(cè)左右方向可選擇拋土的葡萄埋藤機(jī)是十分必要的。"
二、現(xiàn)狀及分析
1、國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析
我國從上世紀(jì)八十年代初就已經(jīng)開始著手研制葡萄埋藤機(jī),經(jīng)過幾代科研人員的努力己經(jīng)研制出幾種形式的樣機(jī)并且己經(jīng)小批量的生產(chǎn),但大都具有一定的局限性"
1984年,新疆農(nóng)科院農(nóng)機(jī)化所研制的與鐵牛一55型拖拉機(jī)配套,進(jìn)行籬架式葡萄藤越冬埋土機(jī),該機(jī)采用鏟拋原理,將土拋向藤捆"該機(jī)具主要由機(jī)架!鏟刀!升運(yùn)器!輸送器及傳動系統(tǒng)組成,但由于機(jī)具作業(yè)效率低!埋土量小!適應(yīng)性差,沒有得到廣泛推廣"
天津市農(nóng)機(jī)研究所研制的MTZoo一2葡萄埋藤機(jī),該機(jī)具可與18.4一22.Ikw輪式拖拉機(jī)配套使用,采用后懸掛,中置式傳動,雙側(cè)逆旋的高效拋土結(jié)構(gòu),提高了埋藤作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量,降低了機(jī)具操作者的勞動強(qiáng)度"但該機(jī)具雙側(cè)拋土,一次埋土量小,需要對葡萄藤進(jìn)行多次冬季埋土,且要求葡萄行距固定"如果行距大小不一,則機(jī)具作業(yè)質(zhì)量將受到很大的影響,甚至無法作業(yè)=-,"因此,該機(jī)具的推廣具有一定的局限性"
在 2007 年，如下圖 1-1 所示，1MP-500 型葡萄埋藤機(jī)研制成功，該機(jī)械是由新疆兵團(tuán)農(nóng)八師設(shè)計(jì)制造的一種具有多種功能的機(jī)械器具，不但可以進(jìn)行葡萄藤的埋土作業(yè)，還有其他的用途。這種機(jī)械分為取土與送土兩大部件，配套使用的是 18.4W 至 22kW的拖拉機(jī)，在閑置不用時，還可以把機(jī)具分別拆開后另作他用。18.4W 至 22kW 輪式拖拉機(jī)作為配套動力機(jī)械，而且該機(jī)具可以同時進(jìn)行疏松土壤與鏟除雜草。該機(jī)型的作業(yè)效率為每小時 0.22～0.3hm，與百余人總的工作量差不多。并且穩(wěn)定性好，效率較高。但該機(jī)有一個不足是當(dāng)其行駛至地頭位置時，由于機(jī)械本身比較龐大，加上配套的拖拉機(jī)馬力較大，所以需要比較大空間進(jìn)行轉(zhuǎn)變掉頭操作。
2007年,酒泉市農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣站和敦煌市呂家堡農(nóng)機(jī)加工生產(chǎn)個體業(yè)主王成貴共同研制了葡萄藤越冬掩埋和農(nóng)田旋耕作業(yè)的多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械一3LG型葡萄埋藤旋耕多用機(jī),該機(jī)具可分別與手扶拖拉機(jī)和13.23kw以上的輪式拖拉機(jī)配套使用"該機(jī)具采用臥式旋耕原理,合理配置專用刀具,工作時旋起的土壤按設(shè)計(jì)的方向移動拋出,實(shí)現(xiàn)埋藤作業(yè),現(xiàn)已通過了省級農(nóng)機(jī)推廣鑒定,并申請了國家專利,但該機(jī)具由于取土量小!拋土分散并沒有得到大量的推廣"
在 2003 年，一種專用的葡萄藤埋土作業(yè)的型號為 0PF-A 的埋藤機(jī)由遼寧省北寧市農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站成功研制，在當(dāng)年 6 月份經(jīng)由省級鑒定，成為一項(xiàng)?？飘a(chǎn)品。14.7～22kW 拖拉機(jī)可以作為該機(jī)的配套動力。這種機(jī)型的結(jié)構(gòu)十分簡單，價格也比較低廉，操作也十分簡單。但是這種機(jī)具只能夠用在沒有石塊，且含水量是 12%至 25%范圍內(nèi)的沙質(zhì)土壤中進(jìn)行葡萄埋藤作業(yè)。加上這種機(jī)型因?yàn)橐蜃鳂I(yè)需要來回覆土，降低了機(jī)械作業(yè)的效率。
2009 年，型號為 PMT-75 的一種專門用于葡萄藤埋土作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)具由北京現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司于設(shè)計(jì)開發(fā)，如下圖 1-4 所示。該機(jī)具主要用于葡萄行距大于 2.6m葡萄地作業(yè)，采用了后懸掛，側(cè)邊傳動，能夠進(jìn)行左右可以選擇性的拋土，很好的改善了葡萄藤埋土工作的效果，適用性較好。然而，這種機(jī)型研究較晚，其可靠性等方面還需要進(jìn)一步提升。
通過對以上幾種代表機(jī)型進(jìn)行分析，我國對葡萄埋藤作業(yè)環(huán)節(jié)的機(jī)具有了一定程度研究，截至當(dāng)前我國研制出葡萄埋藤機(jī)都可以基上完成作業(yè)，但是，大部分都直接對捆藤之后的葡萄藤進(jìn)行覆土作業(yè)。這樣的直接覆土的方式將給春季扒藤作業(yè)環(huán)節(jié)增加很大的負(fù)擔(dān)，冬季埋藤是葡萄種植生產(chǎn)過程中重要環(huán)節(jié)，春季扒藤也不例外。所以，總結(jié)前人在葡萄藤埋土機(jī)械研究方面的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計(jì)一種能夠?yàn)榇杭景翘僮鳂I(yè)減小勞動強(qiáng)度并適用于不同葡萄種植行距、不同年齡段葡萄藤的工作平穩(wěn)、性能好、性價比高的新型葡萄埋藤機(jī)，對于我國的葡萄產(chǎn)業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展來說意義重大。
2、國外研究現(xiàn)狀及分析
目前，國外的葡萄種植區(qū)域大多數(shù)分布在溫帶至亞熱帶，這些地區(qū)氣溫都比較高。葡萄根系可以順利安全過冬，葡萄種植是不需要進(jìn)行冬季葡萄藤的埋土作業(yè)的，這一點(diǎn)也使國外葡萄種植進(jìn)行機(jī)械化操作成為了可能，極大的推動了很多國家的葡萄種植的機(jī)械化進(jìn)程。以美國為例，作為一個葡萄種植生產(chǎn)的大國，美國的葡萄種植生產(chǎn)不但在產(chǎn)量、面積方面具有很大的優(yōu)勢，而且在葡萄種植的機(jī)械化程度方面也是我國等很多國家所無法比擬的。美國的葡萄園大部分都具有很大的規(guī)模，這也為一些大型機(jī)械的使用提供有利的條件，在整個葡萄種植生產(chǎn)過程中，除了鮮食葡萄的生產(chǎn)的果穗整形和采摘環(huán)節(jié)需要用到人工作業(yè)之外，葡萄種植的另外一些工作都是通過機(jī)械器具來完成的，有效的提升了葡萄種植的工作效率和工作質(zhì)量。另外，和我國新疆相鄰的烏茲別克地區(qū)作為世界上最主要的黑葡萄的生產(chǎn)地區(qū)，其葡萄生產(chǎn)過程也實(shí)現(xiàn)了全程的機(jī)械化。由于國外很多國家的葡萄種植生產(chǎn)都不需要進(jìn)行冬季埋藤操作，也就沒有葡萄冬季埋藤機(jī)械的生產(chǎn)制造與應(yīng)用了。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
本文圍繞著葡萄埋藤機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，具體內(nèi)容如下：第一，創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)具的整體結(jié)構(gòu)；第二，機(jī)具最為關(guān)鍵的旋耕取土部件的改進(jìn)，應(yīng)對一些比較寒冷的葡萄種植區(qū)域的冬季埋藤需要的土量較大的要求；第三，設(shè)計(jì)機(jī)具的土壤拋送部件，實(shí)現(xiàn)取出土壤更加高效的進(jìn)行埋藤；四是研制壓藤鋪膜機(jī)構(gòu)，使得在埋藤覆土之前能把葡萄藤收攏在一起并鋪上膜。
查閱相關(guān)資料
擬定葡萄埋藤機(jī)初步設(shè)計(jì)方案
理論分析葡萄埋藤機(jī)的主要影響因素
確定最佳葡萄埋藤機(jī)的設(shè)計(jì)方案
設(shè)計(jì)樣機(jī)繪制圖紙
對埋藤機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和仿真
對樣機(jī)壓藤鋪膜機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)
總結(jié)仿真和試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論
提出改進(jìn)意見
五、工作條件及解決方法
（1）中國知網(wǎng)和圖書館查閱相關(guān)資料，了解葡萄埋藤機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。
?。?）從了解的信息中確定設(shè)計(jì)方案。
?。?）查閱相關(guān)資料，了解葡萄埋藤機(jī)，以確定方案中所需的埋土機(jī)構(gòu)。
(5) 遇到關(guān)鍵性的問題向老師請教
?。?）畫出裝配圖。利用AutoCAD軟件繪制二維裝配圖和零件圖。
?。?）參考資料中的計(jì)算方法及公式等進(jìn)行計(jì)算校核。
六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
擬定工作進(jìn)度
第1周—第2周 通過查找文獻(xiàn)資料，了解國內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)總體方案。
第6周—第9周 結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫設(shè)計(jì)說明書，對部分問題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
七、主要參考文獻(xiàn)
[1] 李華，李甲貴，楊和財. 改革開放 30 年中國葡萄與葡萄酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展回顧［J］.現(xiàn)代食品科技，2009，（4）：341.
[2] 陳樹俊. 葡萄的營養(yǎng)與保?。跩］.食品開發(fā)，2008，（10）：18.
[3] 涂正順，吳瑩，王甲佳等. 世界葡萄與葡萄酒概況［J］.中外葡萄與葡萄酒，2009，（1）：74.
[4] 田淑芬. 中國葡萄產(chǎn)業(yè)態(tài)勢分析［J］. 中外葡萄與葡萄酒，2009，（1）：64.
[5] 龐俊杰，勾賀明，寧書臣. 我國葡萄機(jī)械化埋藤技術(shù)及其發(fā)展［J］. 中外葡萄與葡萄酒，2008，（3）：32~33.
[6] 劉忠軍. 葡萄埋藤機(jī)的設(shè)計(jì)與研究［D］.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，2011.
[7] 牛長河，劉旋峰，郭兆豐等. 葡萄埋藤技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀分析［J］.新疆農(nóng)機(jī)化，2010，（2）：10~11.
[8] 李濤，康璟，吳建民等. 我國葡萄埋藤機(jī)的現(xiàn)狀及相關(guān)機(jī)械化技術(shù)發(fā)展［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2013，（10）：218.
[9] 廖漢平. 拖拉機(jī)動力輸出軸標(biāo)準(zhǔn)分析及探討［J］.2010，（5）:36~40.
[10] 李進(jìn)江，王能勇. 葡萄埋藤機(jī)中國專利［P］.200920164668.4，2010-10-3.
[11] 張雪峰，賈生，李敏華，栗文軍，等. 覆土埋藤機(jī)［P］.中國專利，200620013007.8，2007-6-20.
[12] 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室. 機(jī)械設(shè)計(jì)［M］. 北京：高等教育出版社，2006：344~346.
[13] 馬月虹. 1PM-88 葡萄埋土機(jī)［J］.農(nóng)業(yè)科技，2004，（7）：41.
[14] 尤軍，郭輝，胡潔等.葡萄埋藤機(jī)研究綜述［J］.農(nóng)業(yè)工程，2013，（2）9.
[15] 張軍，李小兵. 1MP-500 型多功能葡萄埋藤機(jī)［J］.新疆農(nóng)機(jī)化，2008，
[16] 薛子萱. 立式螺旋開溝機(jī)工作部件設(shè)計(jì)及優(yōu)化［D］.陜西：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2011.
[17] 樂初枝. 2MZ-1型自走式鋪膜機(jī)拋土壓膜裝置的設(shè)計(jì)［J］.福建農(nóng)機(jī)，2011，(2)：38-41.
[14] 樂初枝. 2MZ－1型自走式鋪膜機(jī)的設(shè)計(jì)［J］. 福建農(nóng)機(jī)，2010，（10）：36~38.
學(xué)生簽名 劉利飛
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
XXXXX
（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
學(xué)院
班級
學(xué)生姓名
學(xué)號
課題名稱
葡萄埋藤機(jī)
起止時間
20XX年9月 15 日—— 20XX年 5月27 日（共 14 周）
指導(dǎo)教師
職稱
課題內(nèi)容本文圍繞著葡萄埋藤機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，具體內(nèi)容如下：第一，創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)具的整體結(jié)構(gòu)；第二，機(jī)具最為關(guān)鍵的旋耕取土部件的改進(jìn)，應(yīng)對一些比較寒冷的葡萄種植區(qū)域的冬季埋藤需要的土量較大的要求；第三，設(shè)計(jì)機(jī)具的土壤拋送部件，實(shí)現(xiàn)取出土壤更加高效的進(jìn)行埋藤。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
第1周—第2周 通過查找文獻(xiàn)資料，了解葡萄埋藤機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)葡萄埋藤機(jī)的總體方案。
第6周—第9周 對葡萄埋藤機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫設(shè)計(jì)說明書，對部分問題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)[1] 李華，李甲貴，楊和財. 改革開放 30 年中國葡萄與葡萄酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展回顧［J］.現(xiàn)代食品科技，2009，（4）：341.
[2] 陳樹俊. 葡萄的營養(yǎng)與保?。跩］.食品開發(fā)，2008，（10）：18.
[3] 涂正順，吳瑩，王甲佳等. 世界葡萄與葡萄酒概況［J］.中外葡萄與葡萄酒，2009，
[4] 田淑芬. 中國葡萄產(chǎn)業(yè)態(tài)勢分析［J］. 中外葡萄與葡萄酒，2009，（1）：64.
[5] 龐俊杰，勾賀明，寧書臣. 我國葡萄機(jī)械化埋藤技術(shù)及其發(fā)展［J］. 中外葡萄與葡萄酒，2008，（3）：32~33.
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
葡萄埋藤機(jī)的設(shè)計(jì)
前 言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對葡萄的需求量越來越大，但我國葡萄生產(chǎn)的機(jī)械化總體水平不發(fā)達(dá)，尤其是葡萄種植過程中工作量最大的葡萄藤越冬埋土作業(yè)基本上都是以人工為主，作業(yè)勞動強(qiáng)度大，效率低，質(zhì)量難以保證，針對這一現(xiàn)狀，本文通過調(diào)研葡萄的種植和國內(nèi)外現(xiàn)有葡萄藤越冬埋土機(jī)械的使用情況，在綜合分析各自優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過自主創(chuàng)新研制出一種新型葡萄埋藤機(jī)。
該機(jī)具前面旋耕取土，后面經(jīng)過兩級輸送帶將土壤均勻的輸送到機(jī)組一側(cè)的葡萄藤上，解決了葡萄藤越冬埋土機(jī)械化問題，本機(jī)具具有以下特點(diǎn)：
1)本文設(shè)計(jì)的旋耕取土部件，解決了葡萄埋藤機(jī)松土、碎土、拋土以及取土量大的問題，工作時取土寬度為110cm，最大取土深度20cm，可以滿足不同年份葡萄藤越冬埋土所需土量的要求。
2)本文設(shè)計(jì)的土壤輸送系統(tǒng)，可根據(jù)情況將旋耕取土部件拋送的土壤選擇機(jī)組左側(cè)葡萄藤進(jìn)行集中均勻的拋送，減少土壤的分散，提高埋藤土壤的利用率。
3)本文設(shè)計(jì)的中間傳動換向齒輪箱，采用牙嵌式離合器機(jī)構(gòu)對后輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行正反轉(zhuǎn)切換，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、性能可靠，具有新意。
田間試驗(yàn)表明，本文設(shè)計(jì)的葡萄埋藤機(jī)能夠適應(yīng)不同行距的葡萄藤越冬埋土的要求，一次完成取土，拋土!埋土作業(yè)，具有取土量大，埋土均勻!輸土方向可以選擇，工作效率高的特點(diǎn)整機(jī)設(shè)計(jì)合理，對實(shí)現(xiàn)葡萄藤越冬埋土機(jī)械化具有很高的現(xiàn)實(shí)意義，促進(jìn)了葡萄種植業(yè)機(jī)械化發(fā)展。
關(guān)鍵詞：葡萄藤；埋土；冬季保護(hù)；機(jī)械
目 錄
第一章引言 1
1.1問題的提出 1
1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2
1.3研究的目的和意義 2
1.4研究內(nèi)容 3
1.5葡萄埋藤機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3
第二章葡萄埋藤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)研究 5
2. 1整機(jī)設(shè)計(jì)原則 5
2.2葡萄的種植要求 5
2.3工作原理 6
第三章葡萄埋藤機(jī)旋耕取土部件的設(shè)計(jì) 7
3.1側(cè)邊傳動箱體的設(shè)計(jì) 7
3.2旋土刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
3.3旋土刀軸直徑的設(shè)計(jì) 9
3.4旋土刀軸強(qiáng)度校核 9
第四章中間傳動換向齒輪箱的設(shè)計(jì) 11
4.1中間傳動換向齒輪箱的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
4.2中間傳動換向齒輪箱關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 11
4.3直齒圓錐齒輪的參數(shù)確定及強(qiáng)度校核 13
4.4中間一軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 15
總結(jié) 16
致 謝 17
參考文獻(xiàn) 19
1引言
1.1問題的提出
葡萄，又名草龍珠、山葫蘆、蒲桃、李桃、蒲陶等，葡萄皮薄而多汁，酸甜味美，營養(yǎng)豐富，有“晶明珠”和“水果皇后”之美稱，葡萄營養(yǎng)豐富，據(jù)科學(xué)分析，它含有人體所不可缺少的谷氨、精氨酸、色氨酸等十幾種氨基酸，因此，常吃些葡萄對神經(jīng)系統(tǒng)和心血管的正?；顒邮谴笥旭砸娴模苁谷搜幽暌鎵?。
近年研究表明，葡萄含有白黎蘆醇和多種維生素，對防治癌癥和心血管病有良好的作用，葡萄汁有助于增強(qiáng)肝功能，促進(jìn)膽汁分泌，葡萄皮具有降血脂、抗血栓、預(yù)防動脈硬化、提高免疫力的作用，葡萄中還含有類似于胰腺分泌的胰島素物質(zhì)，因此醫(yī)生把葡萄汁列入糖尿病人的食譜中，并用于痛風(fēng)、節(jié)炎和風(fēng)濕病患者的營養(yǎng)食品，人還說:“久食(葡萄)經(jīng)身不老”。
葡萄用途很廣，除了果實(shí)可以鮮食、釀酒、制汁、制干、制罐頭外，還可以加工葡萄果漿和葡萄果凍，葡萄種子可提煉單寧和高級食用油，葡萄根可入藥，葡萄葉也是一種良好的飼料。所以，葡萄全身都是寶，隨著人們對健康的追求，對葡萄的食用及醫(yī)用價值的研發(fā)和認(rèn)識，葡萄這一綠色食品以其無公害、高營養(yǎng)、高質(zhì)量、具有大自然特征的原汁原味等特點(diǎn)，滿足了人們回歸自然的消費(fèi)需求，贏得了人們的喜愛，使得國內(nèi)外市場對葡萄的需求量不斷增大，我國葡萄干的人均年消費(fèi)量是80克，只占美國年人均消費(fèi)量的1/10，隨著人們收入的增加，人們對葡萄的消費(fèi)量也會隨之增長，國內(nèi)葡萄干市場一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，隨著需求的增加，我國的葡萄種植 面積也在逐年的增加。
在我國新疆、山 東、河北、遼寧、山西、寧夏、吉林和河南等葡萄主要產(chǎn)區(qū)，葡萄生產(chǎn)已形成了規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展格局，隨著葡萄生產(chǎn)的規(guī)?；l(fā)展，對葡萄生產(chǎn)全程機(jī)械化的需求也越來越高，同時，也為葡萄生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展提供了條件。
我國葡萄種植區(qū)域分布很廣，各地的氣候條件，地理環(huán)境不盡相同，在作業(yè)環(huán)節(jié)上也有所差異，但我國葡萄種植大多數(shù)在北方，也就形成了我國特有的葡萄種植方式，葡萄越冬防寒和風(fēng)干埋土是一項(xiàng)重要的作業(yè)環(huán)節(jié)，葡萄秋末剪枝后需下架進(jìn)行冬前埋土防寒，防止凍傷與風(fēng)干，防寒、防風(fēng)干埋土的厚度及寬度都是按當(dāng)?shù)貧v年凍土厚度和地表下一5°C的土層深度來確定，一般防寒土堆的寬度是當(dāng)?shù)貎鐾梁穸鹊?.8倍，以地表到一5°C的土層深度為防寒土堆的厚度，近年來，由于全球氣候變暖，加上采用抗寒砧木，防寒土堆的寬度與厚度可減少1/3～1/2，即可安全越冬。
葡萄藤埋土防寒，防風(fēng)干時，要求土壤要細(xì)碎，防止大土塊搭接，有空洞透風(fēng)抽條，埋土壓蔓要防止損傷枝蔓，以免病害浸染以及影響來年產(chǎn)量，取土位置距根部不能太近，最少50cm左右，以免根部受凍，埋土防寒后 冬季進(jìn)行田間檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時補(bǔ)救，防寒后及時灌冬水，以保證植株安全越冬，葡萄根系常分布在地表下20～60cm土層中，深的達(dá)100cm葡萄較易產(chǎn)生不定根，根受傷后，在傷口附近再生大量的根，因此在栽培上適當(dāng)斷根是可以的，但不能大量斷根，根系生長的土壤溫度是21～25°C或低于10°C時即停止生長，葡萄根系發(fā)達(dá)，有很強(qiáng)的吸收能力和養(yǎng)分貯藏能力，但抗寒性較差，比枝蔓怕凍，土壤溫度在一4°C到一6°C時，就能受凍害，甚至凍死【1】，一旦冬 季根系遭受凍害，次年枝蔓生長，結(jié)果便會大受影響，因此，北方寒冷地區(qū)埋土防寒時要特別注 意根系防寒。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，葡萄種植面積不斷增加，但葡萄生產(chǎn)的機(jī)械化總體水平還較低"葡萄生產(chǎn)中的春天扒藤一上架綁藤一除草施 肥澆水一噴施藥劑一收獲一冬季埋藤等幾個主要環(huán)節(jié)，有的己經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或半機(jī)械化作業(yè)，但有的屬于剛起步，有的則剛進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，其中冬季埋藤這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)還處于起步階段【2】。
因此，研制一種可靠性強(qiáng)，作業(yè)質(zhì)量好，作業(yè)效率高的葡萄藤越冬埋土機(jī)械具有很高的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。
1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國從上世紀(jì)八十年代 初就已經(jīng)開始著手研制葡萄埋藤機(jī)，經(jīng)過幾代科研人員的努力己經(jīng)研制出幾種形式的樣機(jī)并且己經(jīng)小批量的生產(chǎn)，但大都具有一定的局限性。
1984年，新疆農(nóng)科院農(nóng)機(jī)化所研制的與鐵牛一55型拖拉機(jī)配套，進(jìn)行籬架式葡萄藤越冬埋土機(jī)，該機(jī)采用鏟拋原理，將土拋向藤捆，該機(jī)具主要由機(jī)架、鏟刀、升運(yùn)器、輸送器及傳動系統(tǒng)組成，但由于機(jī)具作業(yè)效率低，埋土量小，適應(yīng)性差，沒有得到廣泛推廣。
2003年，遼寧省營口市研發(fā)了20PF一型葡萄越冬覆土機(jī)，該機(jī)與14.7kw拖拉機(jī)配套，通過傳動軸，鏈輪減速后使覆土器葉輪將土取出，并均勻地拋到葡萄藤上，經(jīng)過二三次的往復(fù)拋土作業(yè)，達(dá)到埋土要求，該機(jī)適用于沙壤土，含水率在12%～25%以下的無石塊葡萄園中作業(yè)【3】，對于東北等高寒地區(qū)，雖有一定的適應(yīng)性，但因效率低等缺點(diǎn)，推廣應(yīng)用還有很大的局限性。
1.3研究的目的和意義
葡萄是我國重要的果樹，改革開放和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整促進(jìn)了葡萄栽培業(yè)的發(fā)展，特別是近十年葡萄栽培的面積和產(chǎn)量一直呈上升趨勢，葡萄藤的安全越冬問題是其能否連續(xù)正常生產(chǎn)的關(guān)鍵，冬季來臨之際，為防止葡萄藤風(fēng)干和凍傷，都要將葡萄藤用土掩埋起來"然而葡萄藤越冬掩埋是葡萄種植生產(chǎn)過程中勞動強(qiáng)度大，作業(yè)質(zhì)量要求高，季節(jié)性強(qiáng)的作業(yè)葡萄人工埋藤土塊大，密封性差，作業(yè)質(zhì)量差，容易造成葡萄藤折斷，也容易因密封不好致使葡萄藤風(fēng)干或者凍傷，而我國目前大多數(shù)葡萄園還采用人工埋藤的方法，不但勞動輕度大，效率極低，在遇到極端天氣的情況下，人工來不及埋藤造成葡萄藤的凍傷，給農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)帶來極大的損失。
葡萄埋藤機(jī)具有埋土均勻，作業(yè)質(zhì)量好，效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，綜合分析我國現(xiàn)有葡萄埋藤機(jī)的使用情況，結(jié)合我國地塊和葡萄種植模式可知，采用中間旋耕取土，輸送帶可左右選擇拋土的葡萄埋藤機(jī)在我國比較適用，由于我國葡萄產(chǎn)區(qū)分布范圍廣，葡萄品種多，形成了葡萄種植生產(chǎn) 模式多樣化，地區(qū)差異明顯的特點(diǎn)，采用輸送帶單側(cè)拋土，可以解決葡萄種植行距不均勻?qū)е缕?萄藤埋土的問題。我國葡萄產(chǎn)區(qū)分布范圍廣，各地區(qū)的土壤堅(jiān)實(shí)度條件不同，采用中間旋耕取土，能夠有效的解決埋藤所需土壤和減小動力消耗的問題，我國現(xiàn)有葡萄埋藤機(jī)大都取土量小，不能一次完成葡萄藤冬季埋土作業(yè)且埋藤過程中土壤比較散亂，采用新型的中間取土機(jī)構(gòu)能夠滿足各類葡萄藤冬季埋土所需土壤量的要求；采用輸送帶輸土，單側(cè)拋土結(jié)構(gòu)，極大的提高了取土部件所取土壤的利用率[4]。
綜合上述分析，為解決葡萄種植生產(chǎn)模式多樣化，地區(qū)差異明顯等問題，滿足我國葡萄種植業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需要，研制中間旋耕取土，輸送帶輸土，單側(cè)左右方向可選擇拋土的葡萄埋藤機(jī)是十分必要的。
1.4研究內(nèi)容
本課題研究內(nèi)容可分為四大部分:一是對葡萄埋藤機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；二是葡萄埋藤機(jī)旋耕取土機(jī)構(gòu)的探索研究，解決我國嚴(yán)寒地區(qū)埋藤需土量大的問題；三是研制葡萄埋藤機(jī)的土壤輸送機(jī)構(gòu)，使旋耕取土部件取出的土壤均勻集中的拋在葡萄藤上；是研制集傳動與換向功能于一體齒輪箱 ，使得葡萄埋藤機(jī)土壤輸送機(jī)構(gòu)可以選擇埋土的方向。
1.5葡萄埋藤機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對葡萄埋藤機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行設(shè)計(jì)如圖1-1(a)，1-2(b)所示
圖1-1（a）葡萄埋藤機(jī)
圖1-2三維圖（b）
1鏈輪 2傳送帶 3側(cè)邊傳動箱 4二級減速器 5旋耕刀軸 6傳動軸
1 .5.1葡萄埋藤機(jī)旋耕取土部件的研究
l 旋耕取土部件的分析與設(shè)計(jì)
分析國內(nèi)外旋耕機(jī)的旋土情況，結(jié)合葡萄埋藤機(jī)旋土取土部件的特殊要求，設(shè)計(jì)了葡萄埋藤機(jī)旋耕取土部件的刀軸、旋土刀及旋土刀的布局。
2葡萄埋藤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)研究
2. 1整機(jī)設(shè)計(jì)原則
1旋耕取土?xí)r不應(yīng)損害葡萄的根部，避免造成葡萄藤根系的損傷影響來年的產(chǎn)量。
2埋藤機(jī)工作時埋藤的土量達(dá)到葡萄藤安全越冬所需埋土的要求。
3能適應(yīng)不同葡萄種植行距和不同年份的葡萄藤。
4保證整機(jī)的工作穩(wěn)定性和可靠。
2.2葡萄的種植要求
我國葡萄的種植一般采用標(biāo)準(zhǔn)化的種植模式，石灰樁與鐵絲網(wǎng)固定葡萄藤，在河北、山東、寧夏、安徽等地葡萄種植行距一般在2～3米之間，新疆行距一般在2.5～3.5米之間，葡萄藤的適應(yīng)性很強(qiáng)，對土壤的要求不是很嚴(yán)格，但是為了獲得穩(wěn)產(chǎn)，對土壤應(yīng)盡可能的進(jìn)行改良，除建園時已進(jìn)行的一些田間工程外，在葡萄的整個生長過程中還需進(jìn)行深翻，排灌等，我國多數(shù)葡萄園采用清耕法 ，北方少雨區(qū)，清耕有利于春季地溫回升和保持水分、疏松土壤、熟化土壤，新疆、河北塞外 張家口產(chǎn)區(qū)，實(shí)行秋季清耕，有利于晚熟葡萄利用地面反射光和輻射熱，提高果實(shí)的糖度、清耕、除草的具體方法是，在灌溉或者雨后，結(jié)合除草耕松土壤，松土深度為10～15cm。
葡萄藤根數(shù)量多，分布深，表層分布在葡萄藤根部40cm的范圍內(nèi)，這就要求葡萄藤越冬埋土的取土范圍要距葡萄藤根部有一定的距離以免傷害葡萄藤根部，葡萄藤在越冬埋土?xí)r，要對葡萄藤進(jìn)行剪枝，然后將剪好的葡萄藤依次順續(xù)放好。
為了葡萄藤越冬埋土不傷害葡萄藤的根系，要求葡萄藤埋土需要土壤在距離左葡萄藤40cm的范圍內(nèi)，以行距為2.5米的葡萄藤為依據(jù)，要獲得葡萄藤越冬埋土的土壤而不傷害葡萄藤根系，取土的范圍在中間1.7米寬的范圍內(nèi)，根據(jù)我國葡萄的種植模式，中間取土的范圍完全滿足葡萄埋藤機(jī)取土寬度的要求，采用旋耕取土的方式能有效的降低取土的動力消耗，由于我國大部分葡萄產(chǎn)地冬季寒冷，在新疆冬季氣溫達(dá)到一20°C至一30°C需求葡萄藤埋土要有一定的厚度和寬度，國內(nèi)的一些機(jī)型結(jié)構(gòu)上采用，造成一次埋土不足，需要多次反復(fù)埋土來達(dá)到葡萄藤安全越的要求，我們采用單側(cè)埋土，將葡萄藤行間位置所取的土壤全部埋在一行葡萄藤上，一次達(dá)到葡萄藤安全越冬埋土的要求，由于葡萄藤下架扶倒相對于石灰樁左位置各個葡萄園不相同，單行葡萄藤越冬埋土?xí)r，必須可以對機(jī)組左葡萄藤進(jìn)行選擇埋土(如圖2-1)所示，采用中間旋耕取土，單側(cè)可選擇機(jī)組左側(cè)葡萄藤進(jìn)行埋土的結(jié)構(gòu)形式。
圖2-1埋藤示意圖
2 .3傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本機(jī)型設(shè)計(jì)的葡萄埋藤機(jī)旋土刀的旋轉(zhuǎn)半徑為318mm，機(jī)組配套使用的拖拉機(jī)功率為36.75kw，中間傳動換向齒輪箱輸入軸的輸入轉(zhuǎn)速為540r/min考慮到葡萄埋藤機(jī)刀軸，縱向輸土機(jī)構(gòu)和橫向輸土機(jī)構(gòu)都需要動力傳輸，故本文設(shè)計(jì)的動力傳輸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的動力傳輸系統(tǒng)主 要分為三部分:
第一部分:動力經(jīng)拖拉機(jī)輸出軸傳輸?shù)街虚g傳動換向齒輪箱，經(jīng)過錐齒輪，傳動軸傳給側(cè)邊傳動箱，側(cè)邊傳動箱經(jīng)過齒輪傳動傳遞給旋土刀軸。
第二部分:動力經(jīng)中間傳動換向齒輪箱的后輸出軸，在經(jīng)過傳動軸、鏈輪、鏈條傳輸給橫向土壤輸送機(jī)構(gòu)。
2.3.1工作原理
工作時旋耕取土部件對土壤進(jìn)行疏松打碎，土壤在旋耕取土部件旋土刀與送土鏟的配合下沿送土鏟的方向拋送到橫向土壤輸送機(jī)構(gòu)中，在傳動鏈條的帶動下橫向土壤輸送，將土壤均勻的拋在待冬季埋土的葡萄藤上，一次完成葡萄藤越冬埋土的全過程。
3葡萄埋藤機(jī)旋耕取土部件的設(shè)計(jì)
3.1側(cè)邊傳動箱體的設(shè)計(jì)
側(cè)邊傳動箱體連接著刀軸與縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)動力的傳輸，側(cè)邊箱體設(shè)計(jì)為1個輸出軸個輸入軸上端右側(cè)為縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)的動力輸入軸、左側(cè)為輸出軸，下端右側(cè)為旋土刀軸輸出軸，如圖所示本設(shè)計(jì)采用上端輸入軸與上輸出軸為同一根軸，簡化傳動結(jié)構(gòu)，為了增加旋土刀的旋轉(zhuǎn)半徑，側(cè)邊傳動箱體采用三級齒輪傳動，使上輸入軸與下輸出軸之間的垂直距離達(dá)到870mm如圖3-1所示。
圖3-1傳動箱示意圖
3.2旋土刀的設(shè)計(jì)要求
由于葡萄埋藤機(jī)的旋土刀是在葡萄藤的行間工作，工作條件比較惡劣，作業(yè)難度大本文
設(shè)計(jì)的旋土刀除了滿足疏土碎土外還要滿足以下要求:
(1)旋土刀旋土深度要大
因?yàn)槲覈咸阎鳟a(chǎn)地新疆，寧夏等冬季比較寒冷，為了防止葡萄藤的凍傷要求葡萄藤冬季埋土量大，要求葡萄埋藤機(jī)有足夠的旋耕取土深度，達(dá)到埋藤所需的土量。
(2)旋土刀具有拋土功能
因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)的葡萄埋藤機(jī)是將旋耕取土部件旋耕的土壤全部拋送到縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)中，要求旋土刀具有向后拋送土壤的功能，從而減小動力消耗和避免機(jī)組前端出現(xiàn)土壤擁堵現(xiàn)象。
(3)旋土刀工作時的動力消耗小
我國人口眾多，人均資源相對短缺，考慮到經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排，旋土刀的設(shè)計(jì)盡可能的減小工作時的動力消耗。
(4)旋土刀組布局要合理
合理的旋土刀布局可以減小機(jī)組的側(cè)向力，增加旋耕取土部件向后拋送土壤的能減小動力消耗。
3.2.1旋土刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
旋土刀是旋耕取土機(jī)構(gòu)的主要工作部件，旋土刀片的形狀和參數(shù)對旋耕取土機(jī)構(gòu)的工作質(zhì)量、功率消耗影響很大。
彎曲形式的旋土刀主要由正切面(包括正切刃)，過渡面(包括過渡刃)和側(cè)切面(包括側(cè)切刃)組成，如圖(3-2)所示正切面除了具有切土功能外還具有翻土、碎土、拋土等功能，這也正滿足葡萄埋藤機(jī)的旋耕取土機(jī)構(gòu)需要向后拋送翻耕土壤的要求，側(cè)切面具有切開土堡，切斷或推開草莖的功能【5】。
圖3-2旋土刀
目前國家標(biāo)準(zhǔn)【6】僅推薦側(cè)切刃曲線采用阿基米德螺旋線，但根據(jù)農(nóng)藝的要求，對刃口滑切角及刀刃上某點(diǎn)的速度矢量與該點(diǎn)刃口曲線法平面之間的夾角可提出不同的要求，因而刃口曲線有多種多樣，包括阿基米德螺旋線、等角對數(shù)螺線、正弦指數(shù)曲線、直線和偏心圓曲線五種，試驗(yàn)證明阿基米德螺旋線是動力消耗最小的刃口曲線〔本文根據(jù)實(shí)際需要，從動力消耗和旋土拋土的要求出發(fā)，設(shè)計(jì)選用阿基米德螺旋線作為彎曲形式的旋土彎刀的刃口曲線，曲線的方程如下:
r=r0+k （3-1）
式中:r0一刀刃起始工作半徑cm
k一為常數(shù)(比例系數(shù))
一為位置度(極角)，弧度
其滑切角為: 0= （3-2）
本文設(shè)計(jì)選用的T245的旋土彎刀[7]
3.3旋土刀軸直徑的設(shè)計(jì)
常用的旋耕機(jī)的刀軸直徑為80～90過上述對旋土刀運(yùn)動的分析可知通過增加旋土刀刀軸的直徑可以增加旋耕取土部件的取土深度，故本文采用直徑為150mm的刀軸(如圖3-3)所示并進(jìn)行了旋土刀軸強(qiáng)度校核計(jì)算。
圖3-3旋土軸
3.4旋土刀軸強(qiáng)度校核
計(jì)算旋土刀軸的最大扭矩MMax
MMax=95 （3-3）
其中P-拖拉機(jī)的輸出功率，kw
n-旋土刀軸轉(zhuǎn)速，r/min
將P=36kw，n=240r/min代入公式
MMax=9549=1025N·m
薄壁空心管的抗扭截面模量為:
Wt= (3-4)
式中Wt一圓軸抗扭截面模量：
D一旋土刀軸外徑，mm
一旋土刀軸的空心比，即旋土刀軸內(nèi)外、徑之比生
將D=150mm，d=125mm， =0.9代入式中
Wt= =0.3
材料的最大切應(yīng)力為
0= (3-5)
將MMax=1025N·m， Wt=0.3m
==5MPa
刀軸的材料選用Q235，所以材料的許用應(yīng)力[]=235MPa，許用切應(yīng)力[]=(0.5～0.6)·[]=117～140MPa。所以，滿足要求即可。
4中間傳動換向齒輪箱的設(shè)計(jì)
4.1中間傳動換向齒輪箱的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)葡萄的種植模式，葡萄埋藤機(jī)在工作時根據(jù)需要選擇機(jī)組左側(cè)葡萄藤進(jìn)行埋土作業(yè)，這就要求埋藤機(jī)的齒輪箱具有輸出和轉(zhuǎn)向的功能，本文第一代樣機(jī)是在現(xiàn)有的中間傳動箱后面加上一級換向齒輪箱，中間通過鏈條連接兩箱體的輸入輸出軸，這種傳動方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜且前后箱體裝配精度要求高，稍有偏差就會使鏈條斷裂損壞本課題設(shè)計(jì)了一種集傳動換向于一體的中間傳動換向齒輪箱，一般根據(jù)一級齒輪傳動換向的原理改變輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，本機(jī)型采用組合式離合器結(jié)構(gòu)對輸出軸進(jìn)行換向如圖（4-1）所示。
圖4-1換向齒輪箱示意圖
4.2中間傳動換向齒輪箱關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
4.2.1直齒圓錐齒輪的幾何關(guān)系及受力分析[8】
圖4-2齒輪受力分析圖
直齒圓錐齒輪傳動的幾何關(guān)系， 如圖（4-2）。、、和、、分別為小齒輪和大齒輪的大端分度圓直徑、平均直徑、分度圓錐角；R為錐距;b為齒寬。小端、大端分度圓直徑=；
齒數(shù)比
錐距R =
齒寬系數(shù) 常用=0.25～0.3
平均直徑
(1) 直齒圓錐齒輪的受力分析
錐齒輪輪齒剛度大端大，小端小，故沿齒寬的載荷分布不均勻，若忽視摩擦力和載荷集中的影響，假設(shè)法向力Fn集中作用在齒寬節(jié)線中點(diǎn)處，該集中力凡可分解為圓周力Ft徑向力Fr、軸向力Fa三個正交的分力為直齒圓錐齒輪輪齒的受力情況。
各力的大小計(jì)算如下：
式中:一小錐齒輪轉(zhuǎn)矩(N·m);
一小錐齒輪齒寬中點(diǎn)分圓直徑(mm)
一小錐齒輪的分錐角;
各力方向的判斷:主動輪圓周力方向與輪的回轉(zhuǎn)方向相反，從動輪圓周力方向與輪的回轉(zhuǎn)方向相同;徑向力分別指向各輪輪心;軸向力分別指向各輪大端。
4.3直齒圓錐齒輪的參數(shù)確定及強(qiáng)度校核
1.參數(shù)確定
本文主要進(jìn)行了中間I軸II軸上相互嚙合的直齒錐齒輪的設(shè)計(jì)。
選用材料:小齒輪:20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度為55～60HRC
大齒輪:20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度為55～60HRC
初選齒數(shù):取小齒輪齒數(shù)=17
大齒輪齒數(shù):=27
齒寬系數(shù)取=0.3根據(jù)拖拉機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，選擇齒輪精度等級為8級
壽命系數(shù)、； =1
通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可得:
極限應(yīng)力: =470MPa =470MPa
尺寸系數(shù)、；
安全系數(shù)
將上面求得的數(shù)據(jù)代入公試
(4-1)
得許用彎曲應(yīng)力
2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式計(jì)算齒輪主要參數(shù)
(1)根據(jù)公式 (4-2)
其中小齒輪轉(zhuǎn)矩N·m
分錐角
當(dāng)量齒數(shù)
查手冊可得
通過查手冊可得，
將上述求得的數(shù)據(jù)代入公式可得:
=7.3
由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=8
3.按齒面接觸疲勞輕度進(jìn)行校核
(4-3) 通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查MQ線得接觸疲勞極限=1500MPa， =1500MPa
取安全系數(shù)壽命系數(shù)
通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可得:
將數(shù)據(jù)代入公式得
故設(shè)計(jì)的直齒錐齒輪符合要求。
同理設(shè)計(jì)的換向直齒錐齒輪工I、II采用20CrMllTi滲碳淬火，模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z=35;傳動齒輪采用20CrMnTi滲碳淬火，模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z=28。
4.4中間一軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
中間一軸為懸臂軸，采用與錐齒輪鍛造成一體的結(jié)構(gòu)，避免了錐齒輪與傳動軸連接出現(xiàn)松動的現(xiàn)象，材料選用20CrMnTi，傳動軸承受拖拉機(jī)輸出軸扭矩M和嚙合錐齒輪扭矩Mn。
中間一軸的扭矩為:
扭截面模量為：
中間一軸的最大切應(yīng)力:
而40cr許用剪切應(yīng)力為200Mpa
則=27.08
中間一軸設(shè)計(jì)安全同理對中間傳動換向齒輪箱的其它傳動軸進(jìn)行強(qiáng)度校核得之，均滿足強(qiáng)度要求。
總 結(jié)
本文簡述了葡萄生產(chǎn)狀況和葡萄埋藤機(jī)械的概況，找出了現(xiàn)在葡萄埋藤的相關(guān)問題，提出了一種新的設(shè)計(jì)方案，并從研究內(nèi)容，技術(shù)路線和可行性分析方面進(jìn)行了詳細(xì)地闡述。確定了取土，拋土方式，對整機(jī)提出來總體設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)地介紹了旋耕取土機(jī)構(gòu)，土壤拋送機(jī)構(gòu)以及關(guān)鍵零部件的有限元分析。本文得到了結(jié)論如下：
（1）設(shè)計(jì)了一種新型的葡萄埋藤機(jī)，性能穩(wěn)定，能夠高質(zhì)量的完成冬季葡萄藤覆土作業(yè)全過程，埋土質(zhì)量好，效率高。
（2）本文設(shè)計(jì)的旋耕取土機(jī)構(gòu)，能夠符合埋藤所需土量的要求，所設(shè)計(jì)的旋土刀機(jī)構(gòu)合理，能將旋耕后的土壤拋送到土壤拋送機(jī)構(gòu)上。
（3）采用了類似于開溝機(jī)原理的土壤拋送機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⑿⊥翙C(jī)構(gòu)拋送的土壤定點(diǎn)均勻的拋送到葡萄藤上。
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，在老師的悉心指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)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，從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫、修改和定稿，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。還有，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(shí)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(shí)、多彩與快樂！
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