大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)總體設(shè)計(jì)含SW三維及7張CAD圖.zip
大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)總體設(shè)計(jì)含SW三維及7張CAD圖.zip,大棚,電動(dòng),回收,總體,設(shè)計(jì),SW,三維,CAD
大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)總體設(shè)計(jì)
摘要：隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展大棚蔬菜種植成為主要蔬菜種植形式，大棚蔬菜種植在育苗期間大多采用塑膜來覆蓋保溫，使種子具有適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。在蔬菜收獲后地膜的回收成為農(nóng)民的一大難題，塑膜的使用給農(nóng)民帶來了豐收，隨之也帶來了土地污染問題。當(dāng)下地膜回收機(jī)的動(dòng)力源仍處于懸掛形式機(jī)械體形過于龐大，對(duì)于溫室大棚的殘膜回收作業(yè)有著一定的限制?；谏鲜鰡栴}，對(duì)殘膜回收機(jī)整體結(jié)構(gòu)做出了新的設(shè)計(jì)方案，整機(jī)由以下裝置組成：撿膜裝置、傳輸裝置、清掃裝置、殘膜箱、動(dòng)力行走裝置。該大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)設(shè)計(jì)主要完成了以下工作：撿膜裝置的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)形式上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)以便于撿膜齒適應(yīng)土地凹凸不平的情況；殘膜傳輸裝置設(shè)計(jì)針對(duì)形狀大小不一的殘膜形式進(jìn)行了彈簧齒形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；清掃裝置設(shè)計(jì)采用橡膠刷循環(huán)清掃形式；殘膜箱的設(shè)計(jì)針對(duì)清理形式做出新的開口方案；動(dòng)力行走裝置設(shè)計(jì)針對(duì)土地環(huán)境適應(yīng)性確定了以前部?jī)纱筝嗱?qū)動(dòng)，后方一獨(dú)輪控制轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)方案；整機(jī)使用solidworks進(jìn)行3D建模和2D繪圖。工作原理:在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下前進(jìn)摟膜，撿膜齒可隨著土地高低進(jìn)行上下浮動(dòng)由限位銷控制，同時(shí)傳輸機(jī)構(gòu)與清掃機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)依次由兩機(jī)構(gòu)將殘膜傳輸至殘膜箱中完成作業(yè)。此次設(shè)計(jì)一種新型的大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)，對(duì)于處理殘膜污染，減輕農(nóng)民勞動(dòng)負(fù)擔(dān)具有重要意義。
關(guān)鍵詞：地膜；撿膜；大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)
General design of electrical residual membrane recycling machine in greenhouse
Abstract: With the development of agricultural technology, greenhouse vegetable cultivation has become the main form of vegetable cultivation. Plastic film is mostly used to cover and heat preservation during seedling cultivation in greenhouse, so that seeds have a suitable growth environment. The recovery of plastic film after vegetable harvest has become a major problem for farmers. The use of plastic film has brought farmers a bumper harvest, and also brought about the problem of land pollution. At present, the power source of plastic film recycling machine is still in the form of suspension, which is too large for the greenhouse plastic film recycling operation. Based on the above problems, a new design scheme is made for the overall structure of the residual film recycling machine. The whole machine consists of the following devices: membrane picking device, transmission device, cleaning device, residual film box, power walking device. The design of the electric residual film recycling machine in the greenhouse mainly completes the following design: innovative design of the structure of the membrane picking device is carried out in order to make the membrane picking teeth adapt to the uneven situation of the land; the design of the residual film transmission device is based on the design of the spring tooth structure for the residual film of different shapes and sizes; the design of the cleaning device is in the form of rubber brush cycle cleaning; and the design of the residual film box. A new opening scheme is made for the cleaning form; the design of power walking device determines the design scheme of one-wheel steering control after two previous wheels driving according to the adaptability of land environment; the whole machine uses SolidWorks for 3D modeling and 2D drawing. Working Principle: Driven by the motor, the film pick-up teeth can float up and down with the height of the land and be controlled by the limit pin. At the same time, the transmission mechanism and the cleaning mechanism rotate in turn from two mechanisms to transmit the film to the residual film box to complete the operation. The design of a new type of greenhouse electric residual film recycling machine is of great significance for the treatment of residual film pollution and the reduction of farmers'labor burden.
Key words: membrane；membrane collection,；shed electrical residual membrane recycling machine
目錄
1緒論 1
1.1研究背景 1
1.2殘膜回收機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3研究目的和意義 1
2總體方案的設(shè)計(jì) 3
2.1大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)總體設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) 3
2.2殘膜回收的方法及方案確定 3
2.3機(jī)架的設(shè)計(jì) 3
2.4撿膜裝置設(shè)計(jì) 4
2.5殘膜傳輸裝置設(shè)計(jì) 4
2.6清掃裝置設(shè)計(jì) 5
2.7殘膜箱改進(jìn)設(shè)計(jì) 5
2.8行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.9傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7
2.10方向控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
2.11大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)總體裝配 8
3部件選擇與主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 9
3.1電機(jī)的選擇 9
3.2軸承的選擇 9
3.3傳動(dòng)比的分配 9
3.4各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù) 10
3.5鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
3.6驅(qū)動(dòng)軸的校核 12
4總結(jié)與展望 13
4.1主要研究總結(jié) 13
4.2展望 13
參考文獻(xiàn) 14
致謝 15
1緒論
1.1研究背景
地膜鋪蓋技術(shù)是我國(guó)在七八年經(jīng)對(duì)外科學(xué)技術(shù)交流時(shí)在日本引進(jìn)的，隨著地膜技術(shù)的推行，將我國(guó)納入了科學(xué)種植的隊(duì)列中，引進(jìn)塑料薄膜技術(shù)，大大提高了國(guó)家農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)量。與此同時(shí)，生產(chǎn)力的解放改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式，增加了農(nóng)民的收入。地膜覆蓋技術(shù)在減輕病蟲害、增加作物所需溫度，降低雜草的生長(zhǎng)，提高土壤肥力及集蓄水有著顯著作用，在雨水多的季節(jié)還可以保持土壤的濕度使作物不被雨水浸泡，在整體上可以增快作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，使成熟所需日期大大縮短并且增加作物的產(chǎn)量。地膜鋪蓋技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)，現(xiàn)今地膜鋪蓋技術(shù)適用范圍廣泛在西瓜、白菜、藥材和豆角等幾十種作物，地膜鋪蓋技術(shù)已成干旱地區(qū)、溫差較大地區(qū)的節(jié)水與保溫的核心技術(shù)。
我國(guó)雖然使用地膜鋪蓋技術(shù)遠(yuǎn)晚于歐美國(guó)家，但是我國(guó)地膜使用面積和使用量都是世界前列?！爸袊?guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒”中的數(shù)據(jù)顯示:九三年作物地膜鋪蓋面積為572.19萬hm2到一四年全國(guó)地膜使用已經(jīng)有1814.03萬hm2; 1993年薄膜使用量為37.5萬噸，2014年增加至144.1萬噸，在九三年到一四年這21年間使用地膜量和面積飛速增長(zhǎng)[2]。鋪膜技術(shù)的使用為農(nóng)民帶來了豐厚的經(jīng)濟(jì)收入，同時(shí)忽略了地膜使用后造成的危害。塑料薄膜的殘留會(huì)改變農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境，影響作物根系的吸水和生長(zhǎng)。隨著時(shí)代的發(fā)展，勞動(dòng)力成本不斷增加，殘留薄膜污染嚴(yán)重，因此機(jī)械殘膜回收設(shè)備的使用已成為主流，此次設(shè)計(jì)大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)以加快大棚殘膜污染治理，減輕勞動(dòng)力為目的，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
1.2殘膜回收機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外的英國(guó)和前蘇聯(lián)的地膜回收機(jī)主要是懸掛式，由松土機(jī)構(gòu)使土松開對(duì)地膜的壓制，薄膜通過輥組將薄膜卷到金屬網(wǎng)上，卷收的薄膜經(jīng)洗刷后可再次使用。由于土壤質(zhì)量和覆蓋時(shí)間較短，日本回收時(shí)可以保持地膜的大片完整性，可采用卷集式回收機(jī)。在歐洲和美國(guó)，使用較厚塑料膜可連續(xù)使用兩到三年，采用的是卷集式回收設(shè)備[4]。法國(guó)采用卷筒式回收設(shè)備，工作時(shí)先將土壤翻松起出地膜人工將地膜一端固定在卷筒上，隨之前進(jìn)卷膜。以色列A.V.I公司制造的地膜回收機(jī)采用液壓馬達(dá)作為卷集部件的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)控制收卷部件的轉(zhuǎn)速以匹配拖拉機(jī)行進(jìn)速度[3]。
國(guó)內(nèi)塑膜較薄使用后破碎嚴(yán)重卷集式回收機(jī)很難作業(yè)，我國(guó)在八二年開始研究殘膜回收機(jī)開始至今已有幾十種類型，根據(jù)農(nóng)藝要求和地膜回收時(shí)間，國(guó)產(chǎn)殘膜回收機(jī)主要分為三種：育苗揭膜機(jī)、秋后回收機(jī)和春播前回收機(jī)。國(guó)產(chǎn)殘膜回收機(jī)的工作方法分為：摟集式、氣吸式、火燒式、鏈齒耙式、旋耕式、夾指鏈?zhǔn)?、擺桿驅(qū)動(dòng)式等。
1.3研究目的和意義
有許多種類的覆蓋薄膜，隨著工業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)中使用的覆蓋膜也在增加。地膜種類繁多農(nóng)田主要使用的薄膜厚度較薄多為一次性，農(nóng)田使用一次性薄膜這也使土壤承受著不同程度的白色污染，在作物成熟后的殘膜回收困難的問題也逐漸呈現(xiàn)出來，由于我國(guó)基本國(guó)情以及技術(shù)原因，殘膜回收機(jī)械研究相對(duì)國(guó)外較落后，還有很長(zhǎng)一段路要走。并且我國(guó)的殘膜回收機(jī)的適應(yīng)性還不太完善，對(duì)于大棚地膜回收的機(jī)械目前市場(chǎng)上還沒有太多的種類可選。因此設(shè)計(jì)一臺(tái)成本低、生產(chǎn)效率高，收膜效果好可針對(duì)大棚內(nèi)作業(yè)的機(jī)械設(shè)備具有重大意義。
2總體方案的設(shè)計(jì)
2.1大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)總體設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
（1）確保殘膜能夠順利、連續(xù)地收到殘膜箱中。
（2）在殘膜回收過程中不能出現(xiàn)撿膜齒殘膜堆積的問題。
（3）在殘膜回收過程中不能出現(xiàn)殘膜遺漏率過大的問題。
（4）整體上應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝維護(hù)方便，工作穩(wěn)定。
2.2殘膜回收的方法及方案確定
殘膜回收機(jī)由工作原理可分為：氣吸式殘膜回收機(jī)、摟收式殘膜回收機(jī)、伸縮桿式殘膜回收機(jī)、鏈齒耙式殘膜回收機(jī)、火焰焚燒式殘膜清理機(jī)和滾筒式殘膜回收機(jī)等。
主要的收膜方法有：摟集、氣吸、火燒；其中氣吸耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)吸入殘膜的成功率不能保障尤其在被土壓的薄膜。然而火燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒性黑煙對(duì)空氣環(huán)境有著污染的危害，并且火燒效率低而火燒的灰燼會(huì)留在土壤中，在再次耕種時(shí)會(huì)將殘留灰燼混入土壤中，對(duì)殘膜的回收并沒有起到其原有的作用，依舊對(duì)土壤有殘留的污染。摟集式殘膜回收機(jī)采用的是純機(jī)械式收集的辦法，其工作過程主要采用拖拉機(jī)懸掛式提供動(dòng)力，回收效果好及效率高。
考慮到上述三種殘膜回收原理的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)使用環(huán)境為大棚，火燒式與氣吸式在大棚內(nèi)并不適用，故本文采用摟集的原理，對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)及主要工作部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高工作時(shí)對(duì)土地環(huán)境的適應(yīng)性。
2.3機(jī)架的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的殘膜回收機(jī)屬于輕型機(jī)械，相比與室外田間作業(yè)的機(jī)械體積較小，因此采用焊接的形式。結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：
2.4撿膜裝置設(shè)計(jì)
撿膜齒是大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)的主要功能部件，撿膜裝置主要由撿膜齒本體、調(diào)節(jié)彈簧、限位銷、固定座組成。根據(jù)殘膜傳輸裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)弧度輪廓，考慮到適應(yīng)兩裝置的配合工作，故將撿膜齒設(shè)計(jì)成帶有弧度的結(jié)構(gòu)，便于將殘膜傳輸?shù)较乱粰C(jī)構(gòu)，減少撿膜齒上的殘膜堆積量。撿膜齒固定端采用類似彈簧腿開溝器的結(jié)構(gòu)，限位銷可在槽中上下活動(dòng)，這樣可以使撿膜齒隨著土地環(huán)境進(jìn)行上下浮動(dòng)，比普通的彈齒式工作適應(yīng)性大大提升。結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：
2.5殘膜傳輸裝置設(shè)計(jì)
殘膜傳輸裝置在此主要功用有將撿膜齒上的殘膜捋下向后一級(jí)清掃裝置傳輸?shù)墓δ?，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成有主軸、彈性連接齒、凸輪以及推膜桿。采用彈性連接齒有益于在彈性范圍內(nèi)活動(dòng)比純剛性的連接齒適應(yīng)性更強(qiáng)。工作過程由主軸轉(zhuǎn)動(dòng)使連接在主軸上的彈性連接齒帶走撿膜齒上的殘膜，在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)推膜桿上下運(yùn)動(dòng)有利于殘膜與彈性連接齒送往清掃裝置。結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：
2.6清掃裝置設(shè)計(jì)
清掃裝置主要結(jié)構(gòu)由主軸、橡膠針構(gòu)成，清掃裝置的功用是用來掃下彈性連接齒上的殘膜的，然后向殘膜箱中運(yùn)輸。此次采用橡膠針代替塑料可增強(qiáng)摩擦力將彈性連接齒上的殘膜順利捋下，并且配合清掃裝置的弧形蓋板作為導(dǎo)流裝置可解決普通殘膜回收機(jī)殘膜甩出及不易傳輸至殘膜箱的問題，弧形蓋板按清掃裝置工作半徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)形式見大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)總體裝配圖2-9中弧形蓋板。結(jié)構(gòu)如圖2-4所示：
2.7殘膜箱改進(jìn)設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)對(duì)殘膜箱進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在靠近驅(qū)動(dòng)輪主軸處的外形改為弧形易于驅(qū)動(dòng)主軸的安裝與養(yǎng)護(hù)。殘膜箱進(jìn)口與清掃裝置接觸處均勻布置著一排矩形齒，以便于將橡膠針上的殘膜順利捋下，殘膜便于落入殘膜箱。在作業(yè)結(jié)束后殘膜箱的殘膜排出口設(shè)置在殘膜箱底部，用合頁(yè)的結(jié)構(gòu)原理焊接配合軸，作為開合排出口轉(zhuǎn)動(dòng)中心，操作簡(jiǎn)便打開殘膜即可自行掉落。結(jié)構(gòu)如圖2-5所示：
2.8行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
此次殘膜回收機(jī)以自身動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)行走輪，行走部分以兩個(gè)大輪作為主要驅(qū)動(dòng)輪，在后方安裝一個(gè)獨(dú)輪，該獨(dú)輪可進(jìn)行360°的旋轉(zhuǎn)并且可以轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)盤上下調(diào)節(jié)，該獨(dú)輪設(shè)計(jì)解決了在不同地面環(huán)境作業(yè)的難題。結(jié)構(gòu)如圖2-6所示：
2.9傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
殘膜回收機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械考慮其工作環(huán)境，并對(duì)照其他機(jī)型的傳動(dòng)形式，最終確定以鏈傳動(dòng)作為其傳動(dòng)形式，以輸入端遠(yuǎn)離輸出端進(jìn)行布置。與皮帶傳動(dòng)相比較，鏈傳動(dòng)有更適合殘膜回收機(jī)的優(yōu)勢(shì)，鏈傳動(dòng)沒有打滑現(xiàn)象和彈性滑動(dòng)現(xiàn)象，鏈傳動(dòng)具有高效率、精確的平均傳動(dòng)比，高可靠性; 鏈傳動(dòng)有著比帶傳動(dòng)高的傳遞功率，并且有著強(qiáng)于帶傳動(dòng)的過載性能，如果在相同的工作情況下傳動(dòng)所需尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于帶傳動(dòng)，有著更小的張緊力，施加在軸上的壓力較小;能適應(yīng)惡劣環(huán)境在溫度高、陰暗濕滑、塵土較多、有污染等環(huán)境中正常作業(yè)。此次傳動(dòng)由三組鏈輪來傳輸整機(jī)所需動(dòng)力。三組鏈輪分別布置在左右兩側(cè)，以大輪為前進(jìn)方向?yàn)檎?，左?cè)第一組鏈輪為帶動(dòng)行走所用，右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪與清掃軸一組為帶動(dòng)清掃裝置所用，左側(cè)第二組清掃軸與傳輸軸一組主要帶動(dòng)傳輸軸轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)如圖2-7所示：
2.10方向控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
殘膜回收機(jī)方向控制機(jī)構(gòu)擬采用類似手扶拖拉機(jī)的手把形式，由人力來掌握回收機(jī)的運(yùn)動(dòng)行走方向，因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的為大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)機(jī)型較小所以采用手扶的控制結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)練。結(jié)構(gòu)如圖2-8所示：
2.11大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)總體裝配
大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、鏈輪、鏈條、軸承等部件和撿膜齒、殘膜傳輸裝置、清掃裝置、殘膜箱、行走機(jī)構(gòu)、方向控制機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成，工作時(shí)接通電源開動(dòng)電機(jī)開關(guān)，扭動(dòng)輪盤將獨(dú)輪處調(diào)節(jié)至適應(yīng)田地工作高度，工作人員手持手把控制方向前進(jìn)收膜，在前進(jìn)過程中撿膜齒與殘膜接觸摟起，在傳輸裝置的旋轉(zhuǎn)下，彈簧齒將殘膜捋下送往清掃裝置，在清掃主軸的帶動(dòng)下橡膠針帶走傳輸裝置上的殘膜送往殘膜箱中。大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)的三維總裝配圖如圖2-9所示：
3部件選擇與主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1電機(jī)的選擇
（1）計(jì)算所需功率PW
試選驅(qū)動(dòng)輪為直徑d=400毫米，根據(jù)實(shí)際情況驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速在60r/min較合適，驅(qū)動(dòng)力為2000N。
得v = 2πnr = 1.27m/s
則所需輸出功率PW=F??=2000×1.27=2540瓦 （3-1）
（2）確定傳動(dòng)裝置的效率
傳動(dòng)裝置的總效率為η = η1 × η22
η1：鏈傳動(dòng)機(jī)械效率；η2：軸承效率；η1=0.96；η2= 0.99則η=0.941
（3）選擇電動(dòng)機(jī)
P= PWη =2540÷0.941=2699.26瓦 （3-2）
選擇UBF-3P0C07E35BV2型直流伺服電機(jī)，額定功率為3千瓦，最高轉(zhuǎn)速為1500r/min。
3.2軸承的選擇
為了傳輸軸和清掃軸的拆卸安裝方便，這里此次設(shè)計(jì)選擇GB╱T 7810-2017[帶方形座軸承[UCFU]UCFU206]，這種軸承相當(dāng)于自帶軸承座的深溝球軸承，自帶螺栓孔可以通過螺栓安裝在機(jī)架上。
深溝球軸承主要承受徑向力，可承受較小軸向力。深溝球軸承在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能替代推力軸承，與具有相同尺寸的軸承比較相對(duì)便宜，具有小的摩擦因數(shù)并且被廣泛應(yīng)用。在比較之后，驅(qū)動(dòng)軸處采用深溝球軸承6208，軸承座及軸承端蓋。由于驅(qū)動(dòng)輪受力較大，并且尺寸較大所以采用軸承與軸承座組合式結(jié)構(gòu)。
3.3傳動(dòng)比的分配
此次采用伺服電機(jī)可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，則傳動(dòng)比按反向計(jì)算的辦法算出，最終輸出轉(zhuǎn)速需60r/min.
（1）總傳動(dòng)比選取
由于可以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，因此考慮到傳動(dòng)齒輪的尺寸大小選取總傳動(dòng)比i=1。
（2）分配傳動(dòng)比
所有傳動(dòng)線路均采用鏈傳動(dòng)，電機(jī)與驅(qū)動(dòng)軸的傳動(dòng)比i1=2, 驅(qū)動(dòng)軸與清掃軸的傳動(dòng)比i2=0.5, 清掃軸與傳輸軸的傳動(dòng)比i3=1。
3.4各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)
（1）各軸轉(zhuǎn)速
①驅(qū)動(dòng)軸：??1 =1202= 60??/??????
②清掃軸：??2 = 60×2 =120??/??????
③傳輸軸：??3 = ??2 =120??/??????
（2）各軸功率
①驅(qū)動(dòng)軸：P1= Pη1 = 3000× 0.96 =2880W
②清掃軸：P2= P1η2 = 2880 × 0.96 =2764.8W
③傳輸軸：P3= P2η3 = 2764.8 × 0.96 = 2654.21W
（3）各軸轉(zhuǎn)矩
電機(jī)軸：T = 9550 × Pn = 9550 × 3000×10?3÷120 = 238.75?? · ?? （3-3）
① 驅(qū)動(dòng)軸：T1= 9550 ×Pn1= 9550 × 2880×10?3 ÷60=458.4N · m （3-4）
② 清掃軸：T2= 9550 ×Pn1= 9550 × 2764.8×10?3 ÷120=220.03N · m （3-5）
③ 傳輸軸：T3= 9550 ×Pn1= 9550 × 2654.21×10?3 ÷120=211.23N · m （3-6）
每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)如下表3-1
表 3-1各軸參數(shù)
軸名稱
轉(zhuǎn)速n（r/min）
功率P（kW）
轉(zhuǎn)矩 T（N·m ）
電動(dòng)機(jī)軸
120
3
238.75
驅(qū)動(dòng)軸
60
2.88
458.4
清掃軸
120
2.76
220.03
傳輸軸
120
2.65
211.23
3.5鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）選擇鏈輪齒數(shù)
小鏈輪齒數(shù)取19，傳動(dòng)比為i=2，
大鏈輪齒數(shù)Z2=iZ1=38 ,取Z2=38
（2）確定鏈節(jié)距和中心距
初定中心距a0=33p，
鏈節(jié)數(shù) LP=z1+z22+2a0P+pa0(z2-z12π)2=19+382+2×30pP+p30p(38-192π)2=88.81 （3-7）
取LP =89節(jié)；
工作情況系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)課本[8]得KA=1.3
齒數(shù)系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)課本[8]估計(jì)工作點(diǎn)位于所選鏈的功率曲線過頂點(diǎn)縱線左側(cè)
Kz=(Z119)1.08=(1919)1.08=1 （3-8）
鏈長(zhǎng)系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本[8]與KZ的計(jì)算原則相同
KL=(LP100)0.26=(89100)0.26=0.97 （3-9）
采用單排鏈 取KM=1.0
所需額定功率
??0=KAPKZKLKM=1.3×31×0.97×1 千瓦=4.02千瓦 （3-10）
根據(jù)P0及 n 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本[8]選 12A 滾子鏈，鏈節(jié)距 P=19.05毫米
鏈條長(zhǎng)度
L =(LPP1000) =(89×19.051000)= 1.695米 （3-11）
理論中心距
a = P4[(LP-z1+z22)+(LP-z1+z22)2-8(z2-z12π)2] （3-12）
=19.054[(89-19+382)+(89-19+382)2-8(38-192π)2]=571.28毫米
中心距調(diào)節(jié)量
?a=(0.002~0.004)a=(0.002~0.004)×571.28=1.14~2.28毫米
實(shí)際中心距
a′=a-?a=571.28-(1.14~2.28)=569~570.28毫米
取a′=569毫米
（3）鏈速v
v=n1z1p60×1000=120×19×19.05÷60÷1000=0.724米/秒 （3-13）
（4）計(jì)算作用在軸上的載荷
工作拉力
F=1000×Pv=1000×4.02÷724=5552.49牛 （3-14）
作用于軸上的拉力
FQ≈1.2KAF=1.2×1.3×5552.49=8661.89牛 （3-15）
（5）潤(rùn)滑方式
查手冊(cè)[8]選用人工潤(rùn)滑
（6）鏈條采用單排12A滾子鏈，節(jié)距為19.05 mm,節(jié)數(shù)為89節(jié)；
通過計(jì)算得出結(jié)論表3-2：
表3-2 鏈傳動(dòng)主要參數(shù)
鏈條型號(hào)
12A-1
大小鏈輪齒數(shù)
Z1=19,Z2=38
鏈節(jié)數(shù)
LP=89
中心距
a=569mm
3.6驅(qū)動(dòng)軸的校核
（1）其中鏈輪對(duì)軸的壓力FL1 = 8661.89N，F(xiàn)L2 = 3500N；轉(zhuǎn)矩T =458.4N·m；
（2）將空間力系分解為兩個(gè)力系，即垂直面和水平面。
因此垂直面面：
∑ MA = 0可得 （3-16）
?FL1 ×100 + FBV ×1240 + FL2 × (1240+100) = 0
得FBV =3083.72N
∑ MB = 0可得 （3-17）
?FL1 ×(100+1240)? FAV × 1240 + FL2 ×100= 0
得FAV = ?9078.17N
（3）計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩
MⅠV = FL1 × 100 = 866189N·mm
MⅡV = FL1 ×(100+1240)+ FAV ×1240= 11256930.8N·mm （3-18）
（4）計(jì)算當(dāng)量彎矩,軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)
由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[13]查得[?? -1w = 60MPa]，[??0?? = 100??????]，α= σ-1W σ0W =0.6
Ⅰ截面 ????Ⅰ=MⅠV2+(αT)2 =605930.38 N·mm （3-19）
Ⅱ截面 ????Ⅱ=MⅡV2+(αT)2 =112602N·mm （3-20）
Ⅲ截面 ????Ⅲ=MⅢV2+(αT)2 =275040 N·mm （3-21）
（6）校核強(qiáng)度
??Ⅰ ≥ 3MeⅠ0.1[σ-1w] =46.56mm<47mm （3-22）
??Ⅱ ≥ 3MeⅡ0.1[σ-1w] =26.57mm<40mm （3-23）
??Ⅲ ≥ 3MeⅢ0.1[σ-1w] =35.79mm<40mm （3-24）
經(jīng)校核軸徑尺寸合格
4總結(jié)與展望
4.1主要研究總結(jié)
（1）結(jié)合市場(chǎng)原有的機(jī)型所存在的問題對(duì)主要機(jī)構(gòu)與部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。為了解決殘膜所鋪地面土地的參差不齊的情況改進(jìn)了撿膜裝置的結(jié)構(gòu)，固定式的撿膜齒改進(jìn)為可上下浮動(dòng)的裝置，有利于地膜和土壤的分離，殘膜傳輸軸帶動(dòng)彈簧齒能快速捋下?lián)炷X上的殘膜，可減少地膜與撿膜齒間的纏繞提高地膜回收率;使用電機(jī)帶動(dòng)行走提供動(dòng)力，解決了棚室內(nèi)活動(dòng)量小拖拉機(jī)行走及轉(zhuǎn)向不方便的問題。
（2）為提高殘膜的回收率對(duì)撿膜齒的形狀進(jìn)行了整體分析，對(duì)照市場(chǎng)原有的殘膜回收機(jī)里的撿膜齒形狀進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，原有的撿膜齒普遍為支棱直角的或者為彈齒式對(duì)殘膜的回收存留效果短暫及卸膜機(jī)構(gòu)的卸膜流暢度都存在著不同的問題，彈齒式普遍為人工卸膜不夠簡(jiǎn)便，其他可活動(dòng)直棱直角形式的撿膜齒對(duì)殘膜的下級(jí)運(yùn)輸不夠流暢，綜上所述此次設(shè)計(jì)的形狀結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)為前半部分設(shè)計(jì)為圓弧狀后半部分為可活動(dòng)連接，該圓弧配合殘膜傳輸機(jī)構(gòu)的工作半徑進(jìn)行確定。
（3）大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)遵從摟集式殘膜回收機(jī)的原理進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和三維建模設(shè)計(jì)，分析3D樣機(jī)的結(jié)構(gòu)可行性與工作匹配性，經(jīng)建模分析查看在運(yùn)動(dòng)過程中無干涉現(xiàn)象發(fā)生，理論上作業(yè)性能可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4.2展望
機(jī)械化已經(jīng)成為農(nóng)民提高耕種效率的有效途徑，殘膜的回收采用機(jī)械化作業(yè)已經(jīng)是主流的回收方式，本次設(shè)計(jì)對(duì)殘膜回收的研究與分析還有許多不完善的地方，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信未來對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的研究與探索會(huì)有著更先進(jìn)的技術(shù)支持。
本次選擇大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)的大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)雖然對(duì)地表的殘膜回收具有良好的效果，但是深層土地中積累的殘膜問題尚未解決，深層殘留的地膜回收是未來需要解決的難題之一。開展地膜和土壤間基本特性的研究，為地膜機(jī)械化回收提供理論性的支撐，完善殘膜回收機(jī)的機(jī)械化回收體系是今后的研究方之一。利用有效的制圖軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模和仿真分析，在軟件輔助設(shè)計(jì)方面還需要進(jìn)一步的探索與研究。
參考文獻(xiàn)：
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13
致謝
在xxx學(xué)院的兩年本科生活即將告一段落之時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們兩年來所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行學(xué)以致用的一個(gè)鍛煉環(huán)節(jié)，也在大學(xué)生到工程人員的過渡中起到橋梁作用，是繼機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)之后的綜合訓(xùn)練。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練實(shí)踐性比較強(qiáng)，使我們對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)得以鞏固提高。
大棚電動(dòng)殘膜回收機(jī)的設(shè)計(jì)聚集著眾多人的才智與努力，首先我要感謝尊敬的導(dǎo)師劉老師。劉老師在一開始就和我們共同努力，用他豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)幫助我們解決一個(gè)又一個(gè)的設(shè)計(jì)難題，使這次的設(shè)計(jì)計(jì)劃能夠順利地進(jìn)行。在此由衷地感謝劉老師的輔導(dǎo)，謝謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)給予我們這次鍛煉和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，并為我們提供良好的設(shè)計(jì)環(huán)境。
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