自走式清掃落地果收獲機 機械設計【5張CAD圖紙和文檔所見所得】【NJ系列】

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塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）中期檢查記錄表 2016年4月18日 學生姓名 李文斌 班級 機械設計16-2 課題名稱 自走式清掃落地果收獲機械設計 課題完成進度（學生自述） 三維圖和二維圖都完成了主要部件的結構繪制，傳動部分完成了個別零件的繪制，收獲機的底座部分和只要傳動結構還在構思。說明書完成了對設計的概述及要就目的和意義部分；帶輪、齒輪、鏈輪等的齒數、傳動比、材料類型在草稿紙上初步演算，還未確定。 存在的問題及整改措施（學生自述） 問題： 1、 底座形狀未確定； 2、 工作部分軸的尺寸和材料；柴油機型號未確定。 措施： 1、 我把所有工作部件都繪制完成，通過solidworks軟件進行裝配，再通過參考各種農用機車的底座及結合本次設計適用的環(huán)境，確定本次課題中底座的設計。 2、 從設計的整體結構，額定工況下的負載出發(fā)，一步步逆向推算，確定材料的范圍后再結合實際市場的價格，確定了軸的材料和尺寸。考慮到時一機多用，輸出功率要不低于304拖拉機的功率，所以柴油機以此為底線。 指導教師意見（課題進展情況、優(yōu)缺點、整改措施等） 指導教師簽名 年 月 日 學院意見 負責人簽名 年 月 日 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）任務書 學院 機械電氣化工程學院 班級 機械設計16-2 學生姓名 李文斌 學號 8011212213 課題名稱 自走式清掃落地果收獲機械設計 起止時間 2016年3月——2016年6月共14周） 指導教師 王旭峰 職稱 教授 課題內容 1.本項目的研究目的，意義，國內外現狀； 2.本課題所涉及的任務要求及實現預期的目標的可行性分析； 3.本課題需要重點研究的關鍵問題及其解決思路； 4.對零部件的選擇和計算； 5.繪制三維，二維圖 擬定工作進度（以周為單位） 1、 熟悉題目，開始查閱資料；1-2 周 2、 消化資料，設計方案，準備開題報告；3-4 周 3、 方案研究，確定具體方案，做出開題報告 5 周 4、 進行結構分析，計算； 6-7 周 5、 進行設計結構草圖； 8-9 周 6、 完成圖紙，進行設計論文；10-11周 7、 完成論文設計，準備有關畢業(yè)答辯；12-13周 8、 交畢業(yè)設計的各種資料，并進行答辯；14周 主要參考文獻 [1]梁鴻.中國紅棗及紅棗產業(yè)的發(fā)展現狀、存在問題和對策的研究[D]西安:陜西師范大學,2006. [2]付威,楊紅英,等.4ZZ-4型自走式紅棗收獲機[J] 湖南農機,2012,39（5）. [3]姚勇軍.林果業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢整合研究[J] 大學學報,2007,35(2):10-14. [4]湯智輝,賈首星,沈從舉等.VIBROLIV干果采收機的引進與試驗[J] 農機化.2009,(4):38-40 [5]沈瑞珍,俞國勝.樟子松球果采集機具的研究[J] 北京林業(yè)學院學報,1990,12(增1)：40-48 [6]龐勝群,王禎麗,張潤,等.加工番茄產業(yè)現狀及發(fā)展前景[J] 中國蔬菜.2005,(2):39-41 [7]梁勤安,余慶輝,馮斌,等.加工番茄機械化收獲發(fā)展對策的研究[J] 農業(yè)科學.2007,44(2):225-230. [8]湯智輝,沈從舉,孟祥金，等.4YS-24型紅棗收獲機的研制[J] 農機化.2010,1:5-8 [9]張曉文.林木種子（球果）振動采集技術現狀及展望[J] 北京林業(yè)大學學報.1996,18(1):84-88. 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。 2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 塔里木大學畢業(yè)論文（自走式清掃落地果收獲機械設計）開題報告 1、本課題來源及研究的目的和意義 落地果是指成熟后自然脫落的果實。如蘋果、梨、桃等水果；紅棗、核桃等干果都屬于落地果范疇。 水果中含有大量人體需要的鈣、磷、鉀、鎂等各種類無機鹽類，也是人體攝入微量元素（鐵、銅、碘、鋅、氟）的主要途徑之一。水果中也含有少量的水溶性和脂溶性維生素，食物纖維素。干果中含有豐富的蛋白質、油脂、礦物質、維生素等，對人體生長發(fā)育、增強體質、預防疾病有極好的功效。果實中含有的熱量遠高于主食，且各類型營養(yǎng)物質都有，不管是減肥還是養(yǎng)生，都是很好的選擇。 隨著人們對生活質量的理解和對水果、干果的深入認識，生活中對水果、干果的需求量也隨之上升，而科技的進步，農業(yè)機械的發(fā)展也為大面積批量種植果樹埋下了基石，不同類型不同功能的機械也是層出不窮，掘土機、開溝機、施肥機、打藥機等等。 然而，在果實收獲時，當前還處于大量人工采摘收獲的方式，耗時耗力，效率還很低，尤其是水果類，果實如果收獲不及時，就會出現腐爛變質問題，給果農造成大量不必要的損失?？墒钱斍拜o助型設備只能輔助人工采摘，不能根本上解決問題；而果實收獲機械還處于試驗階段，綜合性能還不完善。市場面臨需求遠大于供給的現狀，果實收獲類機械的研制迫在眉睫。 本課題就是以果實的收獲問題為目的，提出并設計此類型機械的。旨在于設計出更好更完善的果實收獲機械，大量節(jié)省人力物力，提高產業(yè)生產水平，從而提高人們的生活水平。 2、 本課題所涉及的問題在國內（外）研究現狀及分析 目前市面上普遍存在輔助收獲型機械，例如風箱類，摟葩類將落地果集中在行間的輔助型設備，其功能主要是將落地果匯集成一個小堆，附帶的去除一些葉子，而其中的土塊和樹枝等雜質卻得不到解決。去雜質的機械大多都是手推形式，容量太大的話人工就不能使其行走，這類機械在大規(guī)模的種植地中基本上沒有實用價值。 干果類收獲機也很單一，如TZZ-1Y自走式紅棗收獲機、4YS-24型紅棗收獲機，雖然已經實現了紅棗采摘的田間作業(yè)，但是此機械存在一個采摘盲區(qū)——散落在樹干處的紅棗不易拾取到，而且收獲類型單一，只能收獲紅棗。 本次課題提出和設計的是一種自走式多功能多類型果實收獲的機械。 3、對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析 技術可行性分析： 1.較低的機身設計可以在果樹間行走。如TZZ-1Y自走式紅棗收獲機為龍門式，這就要求果樹不能太高，太高的話機械整體就要再變大，如蘋果樹、梨樹等樹都遠高于棗樹，所以龍門式局限性就很大，而低機身行間行走，就能解決不同類型果樹間的行進問題。 2.發(fā)動機部分可拆卸，可安裝不同功率的發(fā)動機。在收獲棗、核桃等干果時，同體積下相對質量較輕，可用小功率發(fā)動機提供動力；在收獲蘋果、梨等水果時，同體積下相對質量較重，就可以用大功率的發(fā)動機提供給動力。 3.可改變?yōu)V葉器的間軸間距對不同大小的果實進行除雜。 4.結構合理，零部件件安裝精度高，該機器故障率低，易操作維護，隨機附帶備用易損件。 經濟可行性分析： 1.本機主要傳動部件，均選用優(yōu)質鋼材并經熱處理和精密加工完成，使用壽命長噪音小。 2.可在不同土質下工作，可滿足不同類型果實的收獲。 3.外罩使用優(yōu)質不銹鋼。外形亮麗、防腐防銹性能好。 4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 完成本課題需要查閱有機械設計基礎、機械制造基礎、理論力學等方面的文獻資料，了解產品性能、用途，以及各個部件、裝置的用途，這就要求我們對機械設計、機械原理、機械制圖等課程熟練掌握。通過上網查閱相關資料了解各部件的作用，根據簡圖想象實物，在草稿紙上畫出草圖。 完成本課題除需要大量的文獻資料外，還需要學校提供計算機等硬件設備，需要用制圖軟件CAD完成對自走式落地果收獲機械的總體設計，及各部分零件的設計并用solidworks軟件進行繪制。在課題的選定、分析及研究方面都需要請教指導老師王旭峰老師。 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 工作條件： 1. 必須了解熟悉落地果收獲機械的組成結構及工作原理； 2. 對自己以前所學的機械類專業(yè)課程必須熟悉掌握； 3. 掌握CAD軟件對零部件及機械總體進行繪制； 解決方法： 1. 經老師勾畫落地果收獲機械的結構及工作原理輪廓； 2. 到學校圖書館借閱相關類書籍以及網上查閱相關資料； 3. 對學過的的CAD及solidworks軟件再次進行學習已達到熟悉掌握。 6、完成本課題的工作方案及進度計劃 設計并改進落地果收獲機械，主要內容： 1. 完成落地果收獲機械的整體結構設計； 2. 完成落地果收獲機械的二維圖形繪制； 3. 撰寫設計說明書； 工作進度： 1、 熟悉題目，開始查閱資料；1-2 周 2、 消化資料，設計方案，準備開題報告；3-4 周 3、 方案研究，確定具體方案，做出開題報告 5 周 4、 進行結構分析，計算； 6-7 周 5、 進行設計結構草圖； 8-9 周 6、 完成圖紙，進行設計論文；10-11周 7、 完成論文設計，準備有關畢業(yè)答辯；12-13周 8、 交畢業(yè)設計的各種資料，并進行答辯；14周 7、主要參考文獻（不少于7篇） [1]梁鴻.中國紅棗及紅棗產業(yè)的發(fā)展現狀、存在問題和對策的研究[D]西安:陜西師范大學,2006. [2]付威,楊紅英,等.4ZZ-4型自走式紅棗收獲機[J] 湖南農機,2012,39（5）. [3]姚勇軍.林果業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢整合研究[J] 大學學報,2007,35(2):10-14. [4]湯智輝,賈首星,沈從舉等.VIBROLIV干果采收機的引進與試驗[J] 農機化.2009,(4):38-40 [5]沈瑞珍,俞國勝.樟子松球果采集機具的研究[J] 北京林業(yè)學院學報,1990,12(增1)：40-48 [6]龐勝群,王禎麗,張潤,等.加工番茄產業(yè)現狀及發(fā)展前景[J] 中國蔬菜.2005,(2):39-41 [7]梁勤安,余慶輝,馮斌,等.加工番茄機械化收獲發(fā)展對策的研究[J] 農業(yè)科學.2007,44(2):225-230. [8]湯智輝,沈從舉,孟祥金，等.4YS-24型紅棗收獲機的研制[J] 農機化.2010,1:5-8 [9]張曉文.林木種子（球果）振動采集技術現狀及展望[J] 北京林業(yè)大學學報.1996,18(1):84-88. 自走式清掃落地果收獲機 答辯人 李文斌 指導教師 王旭峰 塔里木大學畢業(yè)設計 機械設計16 2班 目錄 1 工作原理 2 國內外研究現狀 3 本次設計的意義 4 謝謝觀看 PPT模板下載 左圖是我設計的自走式清掃落地果收獲機械 右圖是我為我的設計制定的動力及傳動方案 對于機械來說 動力才是核心 只有把你設計出的設備動起來 才能實現你需要的功能 首先 我從右圖設計結構對我的設計進行了模擬載荷預算 發(fā)現此機械在作業(yè)時整體質量較大 所以我選定304輪式拖拉機的發(fā)動機LD3T30柴油機 一部分通過帶輪帶動減速器 減速器輸出軸帶動設計里重要D30軸 D30軸右端由鏈傳動帶動傳送帶滾筒 左端通過錐齒輪換向器帶動垂直傳送裝置 再通過換向器帶動濾葉器 此為是設計里的工作部分 另一部分由減速器通過離合器帶動輪軸 實現設備行進 傳送帶把落地果從地上初次抬升 進入垂直傳送裝置 然后再次被抬升到濾葉器部分 濾葉器為鼠籠式設計 間軸間距比落地果小 能卡住果實 而鼠籠中的葉子 樹枝 土塊等雜質就能從軸間落下 而干凈的果實通過絞輪被推向濾葉器左端 落到下方設置好的收集箱中 在落地果收獲工作中 多數果農仍沿用傳統的人工拾取或將果實掃成堆拋灑的方式來獲得無雜質的果實 該方法果實的收獲效率太低 且大大增加了果農的勞動強度 目前 TZZ 1Y自走式紅棗收獲機 左圖 4YS 24型紅棗收獲機 右圖 已經實現了紅棗采摘的田間作業(yè) 但是此機械存在一個采摘盲區(qū) 散落在樹干處的紅棗不易拾取到 相比于TZZ 1Y紅棗收獲機 本次設計的優(yōu)勢在于它能更干凈的收獲落地果 紅棗的收獲只是其功能中的一部分 我國對于落地果的收獲機械研發(fā)處于剛剛起步階段 機械化水平很低 多數果園仍采用人工作業(yè) 勞動強度大 效率低 落地果收獲機械在我國的現狀是 普遍存在輔助收獲型機械 例如風箱類 摟葩類將落地果集中在行間的輔助型設備 其功能主要是將落地果匯集成一個小堆 附帶的去除一些葉子 而其中的土塊和樹枝等雜質卻得不到解決 去雜質的機械大多都是手推形式 容量太大的話人工就不能使其行走 這類機械在大規(guī)模的種植地中基本上沒有實用價值 人工采收水果的速度緩慢 大面積發(fā)展水果種植時 必須要依靠機械化來提高采摘效率 據有關資料介紹 有些鮮食水果的采收用工量較大 約占水果生產總用工量的50 以上 導致特色果品的生產成本過大 不能滿足向果品加工企業(yè)提供數量充足 質量優(yōu)越 價格相對低廉的原料 這樣極不利于企業(yè)直接參與市場競爭 可移式紅棗收獲機械的研究 就是針對紅棗的采摘時的要求進行設計的采摘機械 紅棗的機械化收獲對提高收獲效率 降低收獲作業(yè)成本 做到適時收獲 減少收獲過程中造成的機械損 保證紅棗質量 促進棗業(yè)生產的規(guī)范化 標準化具有重要現實意義 謝謝觀看 16屆畢業(yè)設計 自走式清掃落地果收獲機械設計 學生姓名 李文斌 學 號 8011212213 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 16-2 指導老師 王旭峰 日 期 2016.05 機械電氣化工程學院制 前 言 隨著科學技術的高速發(fā)展，農業(yè)機械的普遍使用，大量減輕了農民的勞動強度，同時也提高了生產效率，進而提高了農副產品的產量。本文介紹了一種落地果實收集的裝置，主要針對于紅棗和堅果類果實的收獲作業(yè)。 以下是本課題主要內容，從課題的提出，大量查閱相關文獻資料，了解當前對于落地果收獲機械的發(fā)展狀況，比較了國內的發(fā)展趨勢。然后提出了本文的設計方案，進行相關零件的設計計算及校核，繪制了二維工程圖，最后在SolidWorks中建立了其三維模型，為落地果收獲機械的設計優(yōu)化提供了一種思路及方法。 關鍵詞：農業(yè)機械；落地果收獲機；三維；SolidWorks 塔里木大學畢業(yè)設計 目 錄 工程概況 1 1緒論 2 1.1概述 2 1.2國內外研究現狀 2 1.3設計內容 3 1.4設計意義 3 2方案分析 5 2.1設計任務 5 2.2方案確定 5 2.3帶輪的參數 8 本章小結 8 3落地果收獲機結構設計 9 3.1 SolidWorks軟件介紹 9 3.2 總體方案設計 10 3.3工作平臺的設計 10 3.4 柴油機與減速器設計 10 3.5鏈傳動設計 11 3.6軸承選擇 14 3.7聯軸器的選擇 15 3.8鍵的選擇 16 3.9主要工作部分零部件設計 16 3.10本章小節(jié) 19 總 結 20 致 謝 21 參考文獻 22 工程概況 本文首先介紹了自走式清掃落地果收獲機械在農業(yè)機械中的地位以及現階段該機械的研究現狀和發(fā)展空間。之后，分析了該類型機械于行間作業(yè)和于龍門式作業(yè)的優(yōu)缺點。根據優(yōu)缺點制定出了該機械的作業(yè)類型為行間作業(yè)。然后分析了該機械的載荷從而制定了動力及傳動方式，設計了與傳動相關的零件：軸；齒輪；鏈輪等。接著根據實際田間作業(yè)方式和落地果的收獲步驟，設計了一系列工作部件。最后，由于設計題目不局限于單一的落地果，根據不同落地果的大小尺寸情況，我設計出了獨有的鼠籠式濾葉器，可以對不同落地果進行果實與樹葉、樹枝、土塊等雜質的分離。 經過本次論文的相關設計，我發(fā)現龍門式的落地果收獲機械有很大的局限性，每種落地果的果樹高度情況不同，1m的果樹設計1m的龍門，那3m的果樹能設計3m的龍門嗎？顯然是不能的。所以我認為行間作業(yè)方式才是落地果收獲機械的正確發(fā)展方向。而本次設計我認為僅僅是個模板，在零件的選擇上，傳動的形式上都能繼續(xù)優(yōu)化，使該機械能滿足更多落地果的收獲作業(yè)，且能耗更低，作業(yè)效率更高。 1緒論 1.1概述 果實收獲是農業(yè)里非常重要的環(huán)節(jié)，棉花，番茄，紅棗，核桃等等作物，從田間收獲起來都是耗時耗力。收獲類機械的研制在農業(yè)機械的發(fā)展中占到了舉足輕重的地位。 諸如棉花、番茄等作物的采摘機械，由于這些都是一季作物，在設計此類機械的時候，不需太過注重采摘機械會傷害到作物。雖然番茄成熟后果實不易與母體分離，但是由于其為單季作物，且行距較小，可以將作物母體與果實一并采摘然后再進行分離。這些機械在設計時所受限制條件不多，因此早也實現了此類農機的發(fā)明和換代革新。 而類似于紅棗、核桃這類作物，成熟后大多雖然是掛在果樹上，但是很容易脫落，而且傳統的收集方式也是現將果實敲落在地上，然后再收集。此類的機械在設計時要考慮到果樹高度的因素，所以該類機械在農機中一直都是一個難點。 1.2國內外研究現狀 1.2.1自走式落地果收獲機械研究現狀 在落地果收獲工作中，多數果農仍沿用傳統的人工拾取或將果實掃成堆拋灑的方式來獲得無雜質的果實，該方法果實的收獲效率太低，且大大增加了果農的勞動強度。 目前，TZZ-1Y自走式紅棗收獲機、4YS-24型紅棗收獲機已經實現了紅棗采摘的田間作業(yè)。但是此機械存在一個采摘盲區(qū)——散落在樹干處的紅棗不易拾取到。相比于TZZ-1Y紅棗收獲機，本次設計的優(yōu)勢在于它能更干凈的收獲落地果，紅棗的收獲只是其功能中的一部分。 我國對于落地果的收獲機械研發(fā)處于剛剛起步階段，機械化水平很低，多數果園仍采用人工作業(yè)，勞動強度大、效率低。 落地果收獲機械在我國的現狀是，普遍存在輔助收獲型機械，例如風箱類，摟葩類將落地果集中在行間的輔助型設備，其功能主要是將落地果匯集成一個小堆，附帶的去除一些葉子，而其中的土塊和樹枝等雜質卻得不到解決。去雜質的機械大多都是手推形式，容量太大的話人工就不能使其行走，這類機械在大規(guī)模的種植地中基本上沒有實用價值。 1.2.2發(fā)展趨勢 目前從國內外學者對落地果收獲機械的研究及其應用分析，大致有3個發(fā)展趨勢： （1）專業(yè)化 由于國家經濟的發(fā)展和落地果收獲工作效率高的特點，應用落地果收獲機械的領域也越來越多。設計適應紅棗、核桃類堅果等品種果實的收獲，自走式落地果收獲機將成為農業(yè)機械重要的研究方向之一。針對不同果實的特點，完善落地果收獲機，以實現其從一機單用向一機多用方向的蛻變。 （2）節(jié)能化 隨著國家經濟的飛速發(fā)展，大量工程機械所消耗的能源和排放無日無夜在不斷增加。為了保護人類賴以生存的環(huán)境，實現全球可持續(xù)發(fā)展的目標，努力達到人、設備、環(huán)境和諧統一，開發(fā)環(huán)保節(jié)能型產品已成為工程機械重要發(fā)展趨勢。針對落地果收獲機的設計研究，可從以下幾方面體現節(jié)能理念：一是選用低油耗、低排放、低噪音、低公害的發(fā)動機，提高收獲的干凈程度，降低整車振動和噪聲；二是在設計中盡量采用可再生材料和低環(huán)境負荷的材料，使廢棄零部件處理的污染最小化和綜合成本的最優(yōu)化；三是應用人機工程學改善工作條件，使落地果收獲機不僅操作簡便，而且工作環(huán)境舒適、安全，整機的控制和操縱更加趨向于人性化。 （3）機電一體化 機電一體化指將機械、電子、信息處理和控制以及軟件有機地結合起來，以計算機為主要特征的自動化技術。目前國內外工程機械最顯著發(fā)展趨勢是機械的機電一體化。針對落地果收獲機而言，在某些惡略的工作環(huán)境作業(yè)現場不適宜人工操作，可以采用無線電遠程遙控開溝機作業(yè)，例如可在收獲機械上安裝模似傳感器（模式壓力、溫度和轉向角等）和數字傳感器，信號通過分析處理，由控制器控制收獲機完成調速、換擋、轉向等動作，在坡度作業(yè)收獲機可裝備帶傾斜儀的防傾翻裝置。為提高收獲機工作效率，及時對重要部件進行維修檢查，可在這些部位配置傳感器，通過監(jiān)控分析傳感器信號，進行故障預測，排除潛在故障，保證機器的正常運行，監(jiān)控的主要部件是：發(fā)動機油壓、皮帶損耗程度、馬達轉速及流量、制動油、氣壓等。此外，運用機電一體技術，可以使人工操縱作業(yè)簡單化，能夠完成純機械操縱系統難以實現的精細操縱作業(yè)：還可根據負荷條件和田間實際地質條件變化，自動調節(jié)收獲機傳送帶的變化，來實現高效的落地果收集。 1.3設計內容 根據我國實際情況，結合落地果果樹的栽種、培育需求，設計了一種田間作業(yè)的自走式落地果收獲機械，該機械一次可收集兩行果樹間的所有落地果，其株行距為：2×3m，高度為1.5m。將柴油機與作業(yè)裝置固定在平臺上，以此平臺為支撐部件，并采用一定的傳動裝置和過濾雜質裝置，進一步提高工作效率。此外，工作部件和機架都是采用國家標準型材，保證機器良好的通用性。 1.4設計意義 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。由于經濟的發(fā)展，特色農業(yè)的建立，紅棗種植成為現代農業(yè)發(fā)展的一條新的產業(yè)項目，紅棗產業(yè)已呈現出區(qū)域化布局、規(guī)?；l(fā)展、多種栽培模式盡顯其效的新格局。各地根據自己的情況確立了不同的棗樹種植面積，為農民增加了經濟收入。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，每到收獲季節(jié)需要投入大量的勞力來完成水果采收?？梢灶A見到，再過3～5 年，新種植的果樹進入盛果期后，果實采收作業(yè)將會出現因勞動力短缺、采收不及時，而直接影響果品質量和造成大量損失的問題。這是因為，水果采摘是一項勞動投入量很大的作業(yè)，有些水果因成熟期不一致，需要多次采摘才能完成收獲，而有些作為鮮食或作為加工用途的果品，因市場對于果實外觀要求較高，不能有碰傷、刮傷、壓裂等機械損傷，采收這些水果時必須小心翼翼，另外，水果收獲是在離地面有3～5m高的空中作業(yè)，以上原因決定了水果采摘是一項費時、費工、費力的作業(yè)。人工采收水果的速度緩慢，大面積發(fā)展水果種植時，必須要依靠機械化來提高采摘效率。據有關資料介紹，有些鮮食水果的采收用工量較大，約占水果生產總用工量的50%以上，導致特色果品的生產成本過大，不能滿足向果品加工企業(yè)提供數量充足、質量優(yōu)越、價格相對低廉的原料，這樣極不利于企業(yè)直接參與市場競爭?？梢剖郊t棗收獲機械的研究，就是針對紅棗的采摘時的要求進行設計的采摘機械，紅棗的機械化收獲對提高收獲效率，降低收獲作業(yè)成本，做到適時收獲，減少收獲過程中造成的機械損，保證紅棗質量，促進棗業(yè)生產的規(guī)范化、標準化具有重要現實意義。 2方案分析 2.1設計任務 總體設計的任務為擬訂設計方案，選擇動力機，確定傳動比并合理分配傳動比，計算傳動裝置的運動和動力參數，為各級傳動零件設計、裝配圖設計做準備。 該收貨機具有如下特點： （1）結構簡單，操作方便。 （2）效率高，果實與雜質分離程度高。 （3）與柴油機配套使用，能適應不同地形作業(yè)，不用時可去掉不影響柴油機其它使用。 總體設計的任務為擬訂設計方案，選擇動力，確定傳動比并合理分配傳動比，計算傳動裝置的運動和動力參數，為各級傳動零件設計、裝配圖設計和三維建模做準備。 2.2方案確定 由于本次設計的要求是設計一種小型液態(tài)自走式清掃落地果收獲機械，工作環(huán)境在紅棗園。株行距為：2×3，高度為1.2~1.5mm，一次要以對兩行植株同時噴淋施肥。還要充分考慮自走式清掃落地果收獲機械應該利于移動，重量不宜過大，我們用提高傳動裝置的效率的方式，并且傳動平穩(wěn)，從而來減少能耗，降低運行費用。所以應選用傳動效率較高的鏈輪傳動進行傳動，以達到要求。在滿足功能的前提下應盡量簡化以降低費用。 圖2-1 傳動原理圖 在設計二級和二級以上的減速器時，合理地分配各級傳動比是很重要的，因為它將影響減速箱的輪廓尺寸和重量以及潤滑的條件。具體的傳動方案如下：柴油機輸出動力一部分通過聯軸器→二級圓柱齒輪減速器→果實輸送及去雜質，另一部分通過聯軸器→二級圓柱齒輪減速器→聯軸器→離合器→鏈傳動→車輪，供整個裝置的行走。 2.2.1柴油機選擇 根據本次設計的具體要求，要求輸入的功率在11 kW ~15 kW的范圍內，所以初步選定柴油機為LD3T30發(fā)動機，額定功率22.1kW，其轉速在2350r/min，其配套實際輸出功率P1＝22.1×60%＝13.26kW。 2.2.2擬訂傳動方案 2.2.2.1傳動機構方案 本次設計的一個重點之一就是如何正確合理的設計傳動裝置，由于本次設計是設計一種田間落地果收獲機械，所以保證此類機械具有少能耗高效率的特點則顯得有為重要，所以選擇四輪二驅動車體作為工作平臺，不需要改變動力傳遞方向，用一般齒輪傳動與鏈傳動就能滿足設計要求。 2.2.2.2傳動裝置布置 許多傳遞裝置往往需要選用不同的傳動機構，以多級傳動方式組成，而傳動先后順序的變化將對整機的性能和結構尺寸產生重要影響，必須合理安排，本次設計采用4級傳動，首先通過帶傳動將柴油機上的動力傳到減速器上，然后通過減速器輸出到聯軸器，最后通過鏈傳動和齒輪嚙合分別讓車輪和D30軸運動。（D30軸為落地果收獲機械工作平臺的主要傳動軸） 2.2.2.3傳動比分配 在設計二級和二級以上的減速器時，合理地分配各級傳動比是很重要的，因為它將影響減速箱的輪廓尺寸和重量以及潤滑的條件，傳動比分配的基本原則如下： （1） 各種傳動的傳動比，均有其合理應用的范圍，通常不應超過。 （2） 各級傳動的承載能力近于相等。 （3） 各級傳動中的大齒輪浸入油中的深度大致相近，從而使?jié)櫥顬榉奖恪? （4）分配傳動比時，應注意使各傳動件尺寸協調、結構勻稱，避免發(fā)生相互干涉。如設計二級齒輪減速傳動時，若傳動比分配不當，可能會導致中間軸大齒輪與低速軸發(fā)生干涉。 （5）對于多級減速傳動，可按照“前小后大”（即由高速級向低速級逐漸增大）的原則分配傳動比，且相鄰兩級差值不要過大。這種分配方法可使各級中間軸獲得較高轉速和較小的轉矩，因此軸及軸上零件的尺寸和質量下降，結構較為緊湊。增速傳動也可按這一原則分配。 （6）在多級齒輪減速傳動中，傳動比的分配將直接影響傳動的多項技術經濟指標。例如：傳動的外廓尺寸和質量很大程度上取決于低速級大齒輪的尺寸，低速級傳動比小些，有利于減小外廓尺寸和質量。 閉式傳動中，齒輪多采用濺油潤滑，為避免各級大齒輪直徑相差懸殊時，因大直徑齒輪浸油深度過大導致攪油損失增加過多，常希望各級大齒輪直徑相近。故適當加大高速級傳動比，有利于減少各級大齒輪的直徑差。 令1、2、3、4軸的輸入功率和輸入轉矩分別為P1、P2、P3、P4，T1、T2、T3、T4。輸出功率和輸出轉矩分別為P5、P6、P7、P8；T5、T6、T7、T8。轉速為n1、n2、n3、n4。各軸之間的傳動比為i12、i23、i34。凸緣聯軸器效率為η2=0.98，滑動軸承效率為η3=0.98，齒輪傳動效率為η4=0.97，鏈傳動效率為η5=0.93。 各軸輸入功率為： （2.1） 各軸輸出功率為： （2.2） 各軸轉速為： （2.3） 各軸之間的傳動比為： （2.4） 各軸輸入轉矩為： （2.5） 各軸輸出轉矩為： （2.6） 動力參數如下表所示： 表2-1 動力參數 軸 功率kW 轉矩N·m 轉速 傳動比i 效率η 輸入 輸出 輸入 輸出 r/min Ⅰ 13.26 12.86 156 152.9 2350 Ⅱ 12.86 11.98 152.9 148.6 1807.7 1.3 0.93 Ⅲ 11.98 11.28 284.9 268.1 1004.3 1.8 0.94 Ⅳ 11.28 10.7 249.4 239.5 456.5 2.2 0.90 2.3帶輪的參數 由于V帶輪不是本設計的重點，因此在滿足要求的情況下只對V帶進行尺寸等參數的設計，不對其進行強度校核，其參數如下表所示： 表2-2 V帶輪的基本參數 槽型 直徑d0 孔徑基準dd L d1 da 槽數 A 60 30 70 70 104 3 2.4本章小結 本章主要確定了落地果收獲機械的傳動方案，傳遞路線為：柴油機→帶→減速器→聯軸器鏈傳動→車輪，并進行了傳遞參數的計算，為下一章的設計做鋪墊。 3落地果收獲機三維建模及結構設計 3.1 SolidWorks 軟件介紹 SolidWorks是高品質的、易學易用的三維CAD系統。功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新是SolidWorks的三大特點，使得SolidWorks成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 如果你熟悉微軟的Windows系統，那你基本上就可以用SolidWorks來搞設計了。SolidWorks獨有的拖拽功能使你能在比較短的時間內完成大型裝配設計。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks，你能在比較短的時間內完成更多的工作，能夠更快地將高質量的產品投放市場。 在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，設計過程最簡便、最方便的莫過于SolidWorks了。就象美國著名咨詢公司Daratech所評論的那樣：“在基于Windows平臺的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場快速增長的領導者?！避浖僮鹘缑嫒鐖D3-1所示。 圖3-1 solidworks界面 在無與倫比的設計功能和易學易用的操作（包括Windows風格的拖/放、點/擊、剪切/粘帖），使用SolidWorks，整個產品設計是可百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的。 只有SolidWorks才提供了一整套完整的動態(tài)界面和鼠標拖動控制?！叭珓痈械摹钡挠脩艚缑鏈p少設計步驟，減少了多余的對話框，從而避免了了界面的零亂。 嶄新的屬性管理員用來高效地管理整個設計過程和步驟的。屬性管理員包含所有的設計數據和參數，而且操作方便、界面直觀。 用SolidWorks資源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks資源管理器是唯一一個同Windows資源器類似的CAD文件管理器，因此本設計采用該軟件進行三維建模與出圖。 3.2總體方案設計 紅棗、核桃等果樹具體生長環(huán)境為：行距不小于2500mm，溝型距為250。樹高不小于1500mm?？紤]到行距較寬，果實多散落于行間，所以需要在行間收集比較合理，所以本設計決定在田間行間自走的方式收獲作業(yè)。 圖3-2 自走式清掃落地果機械總裝圖 3.3工作平臺設計 由于樹的高度和樹枝的限制，落地果收獲機械不能太高，在換行時，雖然地頭有充足的空間，但是不能一次性從一個行間換到下一個比鄰行間的話，就會白白損耗柴油和機械，所以工作平臺的長度也要合理。 工作平臺預選用2000mm×1500mm×10mm的鋼板為主體，與槽鋼、角鋼相互固定所得出的工作臺。再通過其他零部件的裝配布局及尺寸，在工作臺上加工出所需尺寸所在位置的孔或局部切除。 圖3-3 工作平臺 3.4柴油機與減速器設計 結構中大多都是鋼結構，在收集過程中有可能會儲存大量的果實，所以整體質量比較大。 考慮到這一點，決定采用LD3T30柴油機作為發(fā)動機（304拖拉機的發(fā)動機），功率為22.1kW，動力輸出軸的轉速n軸=2350r/min。 由于柴油機的轉速偏高，決定柴油機與減速器之間采用帶傳動，傳動比為1.3。 二級減速器的傳動比為，因此經過減速器后的轉速為456.5r/min，傳動比不大，采用嚙合的錐齒輪即可滿足要求，對其不再進行強度校核。 圖3-4 柴油機減速器傳動 3.5鏈傳動設計 3.5.1鏈輪設計 鏈輪由輪齒、輪緣、輪輻和輪轂組成。鏈輪設計主要是確定其結構和尺寸。選擇材料和熱處理方法。 （1）選擇鏈齒輪數、和確定傳動比 一般鏈輪齒數在17～114之間。傳動比按下式計算 == (3-1) 式中： －主動軸轉速456.5r/min， －從動軸轉速268.53r/min， =1.7 可得為21，為37。并且材料為45號鋼。 (2) 計算當量的單排鏈的計算功率 根據鏈轉動的工作情況，計算功率 = (3-2) 式中：－工況系數； －主動鏈輪齒數系數； －單排系數為1； －－傳遞的功率，kW。 則計算出= 2.82kW。 （3）確定鏈條型號和節(jié)距 鏈條型號根據當量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪轉速可取A10型號，然后可知為15.875。 （4）鏈輪的基本參數和主要尺寸的計算 = (3-3) = (3-4) (3-5) (3-6) (3-7) 式中：p－鏈條節(jié)距， Z－鏈輪齒數， D－分度圓直徑， －齒頂圓直徑， －齒根圓直徑， －齒高， －最大軸凸緣直徑，算出結果如表3-1所示。 （5）計算鏈速，確定潤滑方式 = (3-8) 由式中得為6m/s，可選擇油池潤滑或油盤飛濺潤滑。 （6）鏈輪的主要參數餓幾何尺寸如下 表3-1 鏈輪設計數據 名稱 數值 單位 傳動功率P1 4.5 kW 主動軸轉速n1 268.53 r/min 從動軸轉速n2 206.56 r/min 傳動比i 1.3 設計功率Pd 5 kW 小鏈輪齒頂圓直徑da 110 mm 小鏈輪分度圓直徑 106 mm 鏈條節(jié)距p 15.875 小鏈輪齒根圓直徑df 100 mm 大鏈輪齒頂圓直徑Da 234 mm 大鏈輪分度圓直徑 228 mm 大鏈輪齒根圓直徑Df 224 mm 小鏈輪齒高ha 3 mm 大鏈輪齒高Ha 4.8 mm 鏈速v 6 m/s 單鏈傳遞的功率 2.82 kW 傳動比i≠1的功率 0.46 kW 小齒數z1 21 大齒數z2 37 實際軸間距a 434 mm 單鏈的預緊力 900 N 確定的最大軸凸緣直徑Dg 212 mm 確定的最大軸凸緣直徑dg 90 mm 齒寬bf 8 mm 3.5.2 鏈輪軸的設計 （1）軸的總體設計信息如表3-2。 表3-2 軸總體設計數據 名稱 數值 單位 軸的轉向方式 單向恒定 軸的工作情況 無腐蝕條件 軸的轉速 456.5 r/m 功率 4 kW 轉矩 66434.78 N·mm 材料牌號 45調質 硬度（HB）：230 抗拉強度 650 屈服點 360 彎曲疲勞極限 270 扭轉疲勞極限 155 許用靜應力 260 許用疲勞應力 180 (2)確定軸的最小直徑如表3-3。 表3-3確定軸最小直徑 名稱 數值 單位 A值剪應力范圍 115 許用剪應力范圍 30～40 MPa 最小直徑的理論計算值 29.6 mm 滿足設計的最小軸徑 30 mm (3)彎曲應力校核如表3-4。 表3-4 彎曲應力校核 名稱 數值 單位 危險截面的x坐標 180 mm 直徑 25 mm 危險截面的彎矩M 120 N·mm 扭矩T 120 N·mm 截面的計算工作應力 -9.22 許用疲勞應力 180 (4)安全系數校核如表3-5。 表3-5 安全系數校核數據 名稱 數據 單位 危險截面的x坐標 170 mm 直徑 25 mm 危險截面的彎矩M 120 N·mm 扭矩T 146 N·mm 有效應力集中系數 2.05 扭轉作用 1.55 截面的疲勞強度安全系數S 1129.89 許用安全系數[S] 2.0 結論：170mm處疲勞強度校核通過。 （5）臨界轉速計算如表3-6。 表3-6 臨界轉速計算數據 名稱 數值 單位 當量直徑dv mm 軸截面的慣性距I 654605.89 mm 支承距離與L的比值 0.47 軸所受的重量 400 支座形式系數1 9.0 軸的一階臨界轉速ncr1 24934.97 r/min 3.6軸承選擇 3.6.1參數選擇 軸承選用圓錐滾子軸承，它屬于向心推力軸承，能同時承受較大的徑向載荷和軸向載荷，外圈可分離，游隙可調，裝拆方便，適用于剛性較大的軸，一般成對使用，對稱安裝。 表3-7 軸承基本參數 代號 d D T B C 1206 30 62 15.8 16 14 1210 50 90 22.8 20 18 3.6.2軸承的壽命計算 滾動軸承的基本額定壽命L(106r)與基本額定動載荷C(N)、當量動載荷P(N)間的關系為： （3.9） 對于圓錐滾子軸承，ε＝10/3。 軸上重量的估算：圓盤材料為灰鑄鐵HT200，質量密度為ρ=6.8~7.3g/cm3，取ρ=7 g / cm3。帶輪材料為灰鑄鐵HT200，質量密度同上。 （3.10） 所以估算下軸承承受的總重量為23Kg。軸承受力： 查表得：X=0.44，Y=0.9 當量動載荷為P= 0.44×225 =99N 用小時數表示軸承壽命為： （3.11） n表示軸承工作轉速，查表得n=5000r/min. （3.12） 農業(yè)機械軸承的預期壽命為：L'h=3000—8000h。 所以所選軸承可以長期使用。 3.6.3軸承的潤滑 滾動軸承的潤滑劑可以是潤滑脂、潤滑油或固體潤滑劑。一般情況下，滾動軸承采用潤滑脂潤滑，但在軸承附近已經具有潤滑油源時（如變速箱內本來就有潤滑齒輪的油），也可采用潤滑油潤滑。 本設計中選擇脂潤滑，因潤滑脂不易流失，便于密封和維護，且一次充填潤滑脂可以運轉較長時間。 3.7聯軸器的選擇 聯軸器是機械傳動中常用的部件。它主要用來聯接軸與軸，以傳遞運動與轉矩；有時也可用作安全裝置。 聯軸器用來把兩軸聯接在一起，機器運轉時兩軸不能分離；只有在機器停車并將聯軸器傳動系統的斷續(xù)，以便運行變速及換向等。 聯軸器所聯接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設計聯軸器時，要從結構上采取各種不同的措施，使之具有適應一定范圍的相對位移的性能。 整個設計中有兩處需要用到聯軸器，即減速器兩端軸與拖拉機動力輸出軸和3軸之間，選用尼龍滑塊聯軸器。 凸緣聯軸器適用于：兩軸要求同軸度不太高，工作平穩(wěn)，無沖擊載荷。它的特點是：結構簡單，制造容易，使用方便。 減速器兩端軸的軸徑是d1=28mm，d2=32mm，所以選用聯軸器型號為YL6聯軸器，所用聯軸器的材料為HT200。 3.8鍵的選擇 3.8.1鍵的尺寸及類型的確定 一般8級精度以上齒輪有定心精度要求，應選用平鍵。一般圓頭普通平鍵應用最廣。 根據d=35mm，從《機械設計設計手冊》P-53表3-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=10mm，高度h=8mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=63mm。 3.8.2校核鍵聯接的強度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由《機械設計課程設計手冊》P-54表4-2查得許用擠壓應力[σp]=100~120MPa，取其平均值，[σp]=110MPa。 鍵的工作長度l=L-b=53mm。 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=4mm。 由《機械設計基礎》P-158式（10--26）可得 （3.13） 故可見鍵合適安全。 3.9主要工作部分零部件設計 3.9.1傳送帶設計 由于此設計為類似于車體，工作臺與地面存在不小的間距，如果用立式箱體把落地果垂直輸送到濾葉器部分，則存在箱體太高，質量偏大，底部無法固定的問題，作業(yè)中出現故障的概率大。所以采用傳送帶的形式來完成落地果傳送到工作臺。 圖3-5 傳送帶 傳送帶主動軸直徑d=50mm，轉速為206.56r/min， 傳送帶的傳送速度為 速度較為合理，滿足設計需求。 3.9.2垂直傳送裝置 傳送帶將落地果傳送到工作臺，但與濾葉器之間還存在一定距離，由于要考慮底座部分尺寸太大會使整體結構不緊湊，切會影響工作效率，所以在此選擇采用立式垂直傳送裝置。 圖3-6 垂直傳送裝置 3.9.3 濾葉器的設計 濾葉器是本次設計的重點部分，經由傳送帶、立式垂直傳送裝置獲得的落地果，其中夾雜著樹枝、樹葉、土塊等雜質，而濾葉器就是針對此類雜質而設計的。在設計中，需考慮濾葉器的尺寸，不宜過大，分離雜質的速度要快，效率要高。 基于此考慮，決定采用鼠籠式，間距要比樹枝大又要比果實小，這樣在分離過程中不會造成果實的浪費。 由于果實表面的不規(guī)則性，如果是固定的鼠籠，果實很可能會卡在間隙上，從而影響果實的正常分離效率，所以本次設計中采用的鼠籠，會添加鏈輪，通過鏈條使鼠籠也轉動起來。 圖3-7 濾葉器 3.9.4其他部件的設計 濾葉器右端沒有軸固定，如要保證與其內部的絞輪能正常工作，在此借鑒混凝土攪拌機的支架部分，采用軌槽形式支架來支撐濾葉器右端（如圖3-8所示）。濾葉器左端的支架，是中心的絞輪與其結合實現的，絞輪需要旋轉以推動內部的果實前進，保證雜質的分離效率。為保證絞輪的正常旋轉，所以在左端支架處車出一個裝軸承的槽。由角鋼與該槽焊接成整體作為其左端支架（如圖3-9所示）。 圖3-8 濾葉器右端支架 圖3-9 濾葉器左端支架 絞輪用來推動果實向上向前運動，已進入下一個工作環(huán)節(jié)。在設計時要考慮一個周期的輸送量，在設計其螺旋線時，螺距太大而單位時間里果實的進入量不夠，則等效于絞輪在單位時間里做了大量的無用功；而螺距太小而單位時間里果實的進入量太大，則果實會堆積在傳送帶的空間里和立式傳送裝置內，會造成果實被擠壓和破壞，造成損失。因此，在本次設計中綜合考慮后，決定將螺距設計為10cm，單位時間內果實進入量小于絞輪的單位體積但不會相差太大，既保證了果實的質量，又保證了機器的正常傳送。 圖3-10 絞輪 本章小結 本章主要對主要零部件進行了參數設計，并對關鍵零件進行了強度校核，從結果來看，本次設計的落地果收獲機完全能夠滿足設計需求。 總 結 經過幾個月的努力，總算完成了自走式落地果收獲機的設計，經過實地考察，方案確定和設計計算驗證，本次設計具有如下優(yōu)點：適用于紅棗園中作業(yè)，免除人工作業(yè)，提高了勞動效率；此收獲機還具有結構緊湊，運動靈活，通用性強；另外，當機器不作業(yè)時，可以方便地將工作部件拆卸下來，這樣就減少了機器的存放空間；除此之外，此收獲機的零件均為常見的材料制造而成，工作部分零件采用國家標準零件，這些使得成本大大降低，這樣就能更廣泛為廣大農民所接受。 經過本次畢業(yè)設計，發(fā)現了自己的不足，通過不斷的查閱資料，鞏固了大學所學的理論知識，使自己的能力得到提高，也進一步完善了自己。 致 謝 本次設計是在王老師的悉心指導完成的。 最初確定題目的時候，感覺題目很難，一點靈感都沒有，老師幫我確定了收獲落地果的方式，模擬了本次設計的工作原理和過程，并給我介紹了許多與設計相關的書籍，以及如何快速地從書籍資料中獲得所需要的知識。當我在查找資料遇到困難時，老師又幫我下載到了一些我不能下載的付費網絡資料，還教會我如何用互聯網中無限的網絡資源，這些都為我以后順利完成設計奠定了堅實的基礎。 在每一步的設計中，老師都給與了我他的看法，該如何去改進零件中的不足，可以說從傳送帶到濾葉器的各種零件、傳動方式等的確定，都是在老師耐心的指導下完成的。 每當我在設計中遇到困難向老師咨詢時，老師就叫我當實驗室做模擬實驗，通過模擬實驗，讓我更直觀的了解收獲機在田間作業(yè)的過程，如果還是不懂，老師也會不厭其煩的給我講解，就算很晚了，就算老師還是別的事情要忙，他也會給我講完。有時候老師出差，我遇上困難打電話給老師時，雖然不能親自給我指導，但老師也會想辦法找研究生學長幫我看圖，并給我建議，在此也向他們表示誠摯的謝意。 最后，再次向在畢業(yè)設計過程中給予我最大關心幫助和支持的老師表示衷心的感謝！ 參考文獻 [1]濮良貴,陳國定,吳立言.機械設計[M].北京：高等教育出版社,2013：143-379. 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