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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 農機 16 4 學生姓名 蘇磊 學號 8031212416 課題名稱 甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計 起止時間 2015 年 10 月 15 日 2016 年 5 月 27 日 共 12 周 指導教師 吳明清 職稱 講師 課題內容 近幾年來 國內馬鈴薯種植面積在穩(wěn)步增長 隨著國內馬鈴薯種植面積 逐年增加 農村勞動力短缺 農民對馬鈴薯種植 收獲機械的需求越來越 大 而國內缺少馬鈴薯殺秧機械機型 國外殺秧機械難以適應國內作業(yè)要 求 而已有的聯(lián)合式馬鈴薯收獲機因不進行殺秧作業(yè) 容易發(fā)生薯秧纏繞 及壅堵的現(xiàn)象 因此本課題研究的是一種甩刀式馬鈴薯殺秧機 該殺秧機 由拖拉機提供動力 在馬鈴薯收獲前殺秧作業(yè) 以減少馬鈴薯收獲機的壅 堵現(xiàn)象 并提高其作業(yè)效率 本課題的研究內容 1 查找相關文獻 了解國內外殺秧機的相關工藝 2 查找專利及相關文獻 熟悉了解殺秧機的結構 3 利用機械傳動理論 對馬鈴薯殺秧機進行傳動設計和機構設計 4 依據(jù)查找到的專利及文獻 設計甩刀式殺秧機的三維實體模型 并生 成關鍵部件及裝配圖工程圖 擬定工作進度 以周為單位 第一周 查找相關資料 熟悉課題內容 第二周 撰寫開題報告 并制定總體方案 第三至八周 設計甩刀式馬鈴薯殺秧機的三維實體模型 并生成關鍵 部件及裝配圖工程圖 第九周 對甩刀式馬鈴薯殺秧機進行傳動設計和機構設計 第十周 撰寫畢業(yè)論文 修改圖紙中存在的問題 第十一周 編寫答辯提綱 準備答辯 第十二周 答辯 主要參考文獻 1 孫東升 劉合光 我國馬鈴薯產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望 J 農業(yè)展望 2009 3 25 28 2 王福義 馬鈴薯收獲機械發(fā)展研究 J 農業(yè)科技與裝備 2010 12 84 85 3 謝從華 馬鈴薯產業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展 J 華中農業(yè)大學學報 社會科學版 2012 1 1 4 4 初旭宏 黃丙申 馬鈴薯收獲機械存在的主要問題及解決辦法 J 農機使 用與維修 2010 1 46 47 5 戴 飛 韓正晟 魏宏安等 中國馬鈴薯莖葉處理現(xiàn)狀及相關機械化技術 發(fā)展 J 湖北農業(yè)科學 2012 51 10 1975 1981 6 賈晶霞 李 洋 楊德秋等 國內外馬鈴薯殺秧機發(fā)展概況 J 農業(yè)機械 2011 7 78 80 7 賈晶霞 馬鈴薯收獲機關鍵部件設計與實驗研究 D 北京 中國農業(yè)大學 2006 8 劉 楊 馬鈴薯收獲機械發(fā)展綜述 J 機械產品與科技 2001 4 2 7 9 夏 陽 張 華 4UJH 85 型秧莖切碎還田機試驗 J 農業(yè)機械 2009 98 98 99 10 吳建民 高煥文 免耕播種機鋸片式防堵切刀的設計與試驗 J 農業(yè)機械 學報 2001 32 1 38 41 11 何玉靜 楊星釗 孫衛(wèi)平等 甘薯秧莖切碎還田機的設計與試驗 J 河南 農業(yè)大學學報 2009 43 6 639 641 12 涂建平 徐雪紅 夏忠義等 棉稈粉碎還田機刀具優(yōu)化排列的研究 J 農 機化研究 2003 2 102 104 13 張佳喜 王學農 陳 發(fā)等 秸稈粉碎還田回收機刀輥工作參數(shù)的研究 J 農業(yè)機械學報 2007 38 6 82 85 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 卷卷內內資資料料一一覽覽表表序序 號號題題 名名頁頁 碼碼備備注注1畢業(yè)論文（設計）定稿2畢業(yè)論文（設計）任務書3畢業(yè)論文（設計）開題報告4中期檢查記錄表5指導教師（評閱）打分表6答辯情況記錄表7綜合成績評定表甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計 蘇磊 1 吳明清 1 1 塔里木大學機械電氣化工程學院 阿拉爾 843300 摘要 本文通過對殺秧機的設計同時介紹了殺秧機的發(fā)展歷史 種類 工作原理及其主要參數(shù) 并詳細的 分析了殺秧機的構成 以及殺秧機的日常維護和基本安全操作規(guī)程 并分析了殺秧機的日常檢修及其常見 故障分析 通過自身的實踐 更加的認識到對殺秧機專業(yè)理論知識的學習 提高操作技能 了解殺秧機的 內部構造 大概了解殺秧機的客觀運用 敘述了利用傳統(tǒng)的方法 結合先進的知識 科學的邏輯思維方法 來客觀的闡述分析殺秧機出現(xiàn)的一般事故以及設計的心得體會 并對殺秧機的未來發(fā)展前景有著很好的憧 憬 關鍵詞 馬鈴薯 殺秧機 三維設計 中圖分類號 TD451 文獻標識碼 A 0 引言 馬鈴薯是糧 菜 飼 加工兼用型農作 物 其適應性廣 豐產性好 營養(yǎng)豐富 經 濟效益高 已成為世界上繼水稻 小麥和玉 米之后的第四大糧食作物 根據(jù)世界聯(lián)合國 糧農組織統(tǒng)計 全世界馬鈴薯種植面積達到 1833 萬公頃 3 2958 億噸 我國馬鈴薯種 植面積為 475 26 公頃 馬鈴薯產量為 6905 97 萬噸 占世界馬鈴薯種植面積的 27 2 亞洲種植面積的 56 3 是全世界馬 鈴薯種植面積最大的國家之一 近幾年來 國內馬鈴薯種植面積也在穩(wěn)步增長 隨著國 內馬鈴薯種植面積逐年增加 農村勞動力短 缺 農民對馬鈴薯種植 收獲機械的需求越 來越大 目前 國內外研制的大部分馬鈴薯 收獲機 在收獲前不殺秧 在作業(yè)過程中 馬 鈴薯莖秧纏繞機器桿件 行進阻力增大 容 易壅堵 導致機具動力消耗增大 影響馬鈴 薯的挖掘 因此 馬鈴薯在收獲之前 須對 地表的莖秧進行處理 然后再機械收獲馬鈴 薯 馬鈴薯莖秧可通過化學或人工的方法將 其除去 化學殺秧會污染環(huán)境和土壤 馬鈴 薯莖秧人工清除工作量大 效率低 影響馬 鈴薯機械收獲 馬鈴薯收獲前機械殺秧可使 馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化 與莖秧分離 更加容易 表皮老化可顯著減少收獲 運輸 和貯藏中的損傷 還可提高馬鈴薯收獲效率 保證馬鈴薯機械收獲順利進行 近幾年來我 國馬鈴薯機械化作業(yè)雖然有了較快的發(fā)展 但是 我國在中小型馬鈴薯種植和收獲機方 面的機具較多 而馬鈴薯殺秧機的機型較少 國外生產的馬鈴薯殺秧機各類產品 體積結 構龐大 工作幅寬大 零配件供應渠道不暢 通 在我國地區(qū)適應性差 難以適應我省馬 鈴薯種植大多分布在小地塊 山地和水平梯 田上的現(xiàn)狀 因此 為了減輕打秧勞動強度 解決馬鈴薯挖掘過程中莖秧纏繞機器出現(xiàn)堵 塞的問題 提高馬鈴薯收獲機后續(xù)挖掘的工 作效率 使馬鈴薯機械收獲順利進行 研制 一種能有效打秧并適合我省實際情況的馬鈴 薯殺秧機具有重要意義 1 總體設計思路 甩刀式馬鈴薯殺秧機的主要功能是用旋 轉的甩刀把莖秧從馬鈴薯地表的根部砍斷切 碎 高速拋入罩殼 沿罩殼內壁滑到尾部 在出口處拋撒到田間 因此對它的設計要求 是 1 將全部莖秧打碎 避免漏打現(xiàn)象 2 殺秧的高度基本均勻 并能根據(jù)種植模 式進行調節(jié) 適應不同地表狀況 3 甩刀 能將倒伏的 壟溝的莖秧切割 并能將打碎 的莖稈均勻拋撒到田間 4 殺秧時 不帶 薯 不傷薯 5 在工作過程中能量消耗最 少 防止莖稈 雜草纏繞甩刀和刀軸 1 1 設計原理 甩刀式馬鈴薯殺秧機與輪式拖拉機配套 拖拉機動力輸出軸經傳動軸 將動力輸入中間 齒輪箱 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 刀軸上鉸接 的甩刀 繞刀軸高速旋轉 同時隨機組前進 前進中 旋轉的甩刀把莖秧從根部砍斷切碎 被高速拋入罩殼 沿罩殼內壁滑到尾部 在 出口處拋撒到田間 1 2 設計總體結構 甩刀式馬鈴薯殺秧機的總體結構示意圖 如圖 1 所示 甩刀式馬鈴薯殺秧機主要由傳動機構 殺秧裝置 輔助裝置三大部分組成 其整機 總裝圖如圖 1 所示 傳動機構主要由傳動軸 齒輪箱和皮帶裝置組成 其作用是將拖拉機 的動力傳給工作部件進行打秧作業(yè) 殺秧裝 置由罩殼 刀軸和鉸接在刀軸上的甩刀組成 用于粉碎 拋撒馬鈴薯莖秧 輔助裝置包括 懸掛架和限深輪等 通過調整限深輪的高度 可調節(jié)甩刀的離地間隙即留茬高度 傳動系統(tǒng)采用雙軸式結構 中間軸上安 裝有皮帶盤 后軸上裝有甩刀 根據(jù)田間實 際工作情況 動力傳遞分兩級 一級傳動為 齒輪箱輸入軸與輸出軸的傳動 二級傳動為 齒輪箱輸出軸與甩刀刀軸的傳動 拖拉機動 力傳動路線為 1 齒輪箱輸入軸 2 齒輪箱 3 齒輪箱輸出軸 4 皮帶輪 皮帶 5 甩刀 軸 高速旋轉的甩刀強力沖擊馬鈴薯莖稈 在負壓的作用下將莖稈吸入機殼內 經過甩 刀的多次剪切 搓擦和撕裂將莖稈粉碎 并 在氣流和離心力的作用下 將其均勻的拋撒 在田間地面上 圖 1 甩刀式馬鈴薯殺秧機總體結構示意圖 1 齒輪箱輸入軸 2 齒輪箱 3 齒輪箱輸出軸 4 皮帶輪 5 刀軸 6 甩刀 7 機殼 2 關鍵部件的設計 2 1 齒輪箱的設計 傳動系統(tǒng)中齒輪箱在工作中承受的載荷 較大 為提高其結構強度 箱體采用高強度 鑄鐵材料 齒輪箱主要由主軸 箱體 主軸 圓錐齒輪 滾動軸承 從動軸 從動軸圓錐 齒輪幾部分組成 齒輪箱中變速機構為一對 錐齒輪 主動錐齒輪有 50 個齒 從動錐齒 輪有 28 齒 故傳動比 1 2 1 2850 0 56 該馬鈴薯殺秧機的齒輪箱結構緊湊 能 夠有效利用拖拉機動力資源 降低生產成本 齒輪箱輸入軸通過萬向聯(lián)軸器與拖拉機后部 的動力輸出軸相連 然后通過齒輪箱內部的 一對錐齒輪變速換向后由動力輸出軸輸出動 力 再通過皮帶傳動裝置驅動甩刀工作 2 2 刀具部分的設計 甩刀是殺秧機的關鍵部件 且容易磨損 其形狀和尺寸不僅對刀軸的設計和甩刀排列 有較大影響 而且直接影響殺秧的效果 甩刀按形狀分類主要有直刀 L 型及其 改進型刀 T 型刀 錘爪 Y 型刀等 其中 L 型及其改進型刀切割莖秧是斜切 刀片與 莖秧成一定斜角 可減少切割阻力 降低功 耗 Y 型甩刀 雙面開刃 剪切力強 莖秧 粉碎率高 具有較強的耐磨和抗沖擊韌性 2 3 甩刀軸的設計 殺秧機刀軸一般為空心軸 需滿足以下 四個條件 1 強度條件 2 臨界轉速條件 3 扭轉失穩(wěn)條件 4 制造工藝條件 按以上四個條件 根據(jù)已知參數(shù)為刀軸 管長 L 700mm 傳遞扭矩 Mn 1128Nm 危 險截面彎矩 M 1354Nm 刀軸的最高轉速 1580r min 取臨界轉速安全系數(shù) 2 由此設計 該刀軸的截面尺寸 取刀軸最大外徑 d 80mm 2 4 行走輪的設計 殺秧機的行走輪由輪轂和輪胎組成 輪 轂根據(jù)前面的設計要求材料選取 45 號鋼 輪 胎在此要與輪轂配合 輪胎的大小尺寸應與 殺秧機的整體形狀和尺寸緊緊相連 輪胎的 外徑是 210mm 而其具體形狀是參照 現(xiàn)代 機械設備設計手冊 中驅動輪的形狀尺寸 外圈材料為橡膠 材料選擇依據(jù) 45 號鋼為優(yōu)質碳素結構 用鋼 硬度不高易切削加工 模具中常用來做模 板 導柱等 但須熱處理 隨著現(xiàn)代工業(yè)的 飛速發(fā)展 儀器設備的功率越來越大 轉速 越來越快 振動和噪聲的危害也越來越突出 輪式拖拉機通過車輪與路面接觸 支承整機 的重量 通過車輪與地面的附著力作用傳遞 驅動力矩 制動力矩和轉向力矩并轉換成相 應的驅動力 制動力和側向力 通過輪胎緩 和地面不平引起的沖擊和振動 3 總結 通過檢索國內外的大量文獻資料 了解 了國內外馬鈴薯莖秧處理的研究進展及研究 現(xiàn)狀 根據(jù)的馬鈴薯收獲過程中出現(xiàn)的馬鈴 薯莖秧纏繞機器桿件 莖秧和土塊裹在一起 造成壅堵的問題 在薯類聯(lián)合收獲裝置的性 能特點等調查研究基礎上 設計了一種甩刀 式馬鈴薯殺秧機 圍繞所研究內容開展了以 下工作 1 本文對甩刀式馬鈴薯殺秧機從理論上主 要對該機的結構方案 原理和參數(shù)及主要部 件進行設計 分析 確定了動力連接方式及 動力傳動路線 傳動比 通過建立殺秧機甩 刀模型 并對此模型進行理論分析和計算 確定了主要設計參數(shù) 根據(jù)收獲的實際情況 研究并確定了馬鈴薯殺秧機主要參數(shù)及取值 2 對關鍵部件甩刀的形狀 數(shù)量 排列和 運動進行理論分析 確定其結構及主要參數(shù) 并建立甩刀的三維模型 對其模型進行分析 檢驗了甩刀及軸結構設計的合理性 3 對設計的關鍵進部分進行建立模型分析 可縮短產品的開發(fā)周期 在設計過程中可快 速 靈活地修改方案 便于得到最適合實際 情況的設計參數(shù) 能較準確計算出不同振幅 和頻率條件下甩刀軸的受力 為減少甩刀式 馬鈴薯殺秧機的振動提供了理論依據(jù) 為后 續(xù)的設計提供了參考 參考文獻 1 孫東升 劉合光 我國馬鈴薯產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前 景展望 J 農業(yè)展望 2009 3 25 28 2 王福義 馬鈴薯收獲機械發(fā)展研究 J 農業(yè)科技與 裝備 2010 12 84 85 3 謝從華 馬鈴薯產業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展 J 華中農業(yè)大 學學報 社會科學版 2012 1 1 4 4 初旭宏 黃丙申 馬鈴薯收獲機械存在的主要問 題及解決辦法 J 農機使用與維修 2010 1 46 47 5 戴 飛 韓正晟 魏宏安等 中國馬鈴薯莖葉處 理現(xiàn)狀及相關機械化技術發(fā)展 J 湖北農業(yè)科 學 2012 51 10 1975 1981 6 賈晶霞 李 洋 楊德秋等 國內外馬鈴薯殺秧 機發(fā)展概況 J 農業(yè)機械 2011 7 78 80 7 賈晶霞 馬鈴薯收獲機關鍵部件設計與實驗研究 D 北京 中國農業(yè)大學 2006 8 劉 楊 馬鈴薯收獲機械發(fā)展綜述 J 機械產品與 科技 2001 4 2 7 9 夏 陽 張 華 4UJH 85 型秧莖切碎還田機試 驗 J 農業(yè)機械 2009 98 98 99 10 吳建民 高煥文 免耕播種機鋸片式防堵切刀 的設計與試驗 J 農業(yè)機械學報 2001 32 1 38 41 11 何玉靜 楊星釗 孫衛(wèi)平等 甘薯秧莖切碎還 田機的設計與試驗 J 河南農業(yè)大學學報 2009 43 6 639 641 12 涂建平 徐雪紅 夏忠義等 棉稈粉碎還田機 刀具優(yōu)化排列的研究 J 農機化研究 2003 2 102 104 13 張佳喜 王學農 陳 發(fā)等 秸稈粉碎還田回收 機刀輥工作參數(shù)的研究 J 農業(yè)機械學報 2007 38 6 82 85 塔里木大學 畢業(yè)論文 設計 開題報告 課題名稱 甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計 學生姓名 蘇 磊 學 號 8031212416 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 農機 16 4 指導教師 吳 明 清 起止時間 2015 12 1 2016 5 29 機械電氣化工程學院教務辦制 填 表 說 明 一 學生撰寫 開題報告 應包含的內容 1 本課題來源及研究的目的和意義 2 本課題所涉及的問題在國內 外 研究現(xiàn)狀及分析 3 對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 4 本課題需要重點研究的 關鍵的問題及解決的思路 5 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 6 完成本課題的工作方案及進度計劃 7 主要參考文獻 不少于 7 篇 二 本報告必須由承擔畢業(yè)論文 設計 課題任務的學生在接到 畢業(yè)論文 設計 任務書 的兩周內獨立撰寫完成 并交指導教師審 閱 三 開題報告要求手寫體 字數(shù)在 3000 字以上 由學生在本報告冊 內填寫 頁面不夠可自行添加 A4 紙張 四 每個畢業(yè)論文 設計 課題須提交開題報告一式三份 一份學 生本人留存 一份指導教師存閱 一份學生所在學院存檔 備檢備查 一 本題來源及研究的目的和意義 1 1 課題的來源 自選題 1 2 研究的目的 馬鈴薯是糧 菜 飼 加工兼用型農作物 其適應性廣 豐產性好 營養(yǎng)豐富 經濟效益高 已成為世界上繼水稻 小麥和玉米之后的第四大糧食作物 根據(jù)世界聯(lián) 合國糧農組織統(tǒng)計 全世界馬鈴薯種植面積達到1833萬公頃 3 2958億噸 我國馬鈴 薯種植面積為475 26公頃 馬鈴薯產量為6905 97萬噸 占世界馬鈴薯種植面積的 27 2 亞洲種植面積的56 3 是全世界馬鈴薯種植面積最大的國家之一 近幾年來 國內馬鈴薯種植面積也在穩(wěn)步增長 隨著國內馬鈴薯種植面積的逐年增加 農村勞動 力短缺 農民對馬鈴薯種植 收獲機械的需求越來越大 目前 國內外研制的大部分 馬鈴薯收獲機 在收獲前不殺秧 在作業(yè)過程中 馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件 行進阻 力增大 容易壅堵 導致機具動力消耗增大 影響馬鈴薯的挖掘 因此 馬鈴薯在收 獲之前 須對地表的莖秧進行處理 然后再機械收獲馬鈴薯 馬鈴薯莖秧可通過化學 或人工的方法將其除去 化學殺秧會污染環(huán)境和土壤 馬鈴薯莖秧人工清除工作量大 效率低 影響馬鈴薯機械收獲 馬鈴薯收獲前機械殺秧可使馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化 與莖秧分離更加容易 表皮老化可顯著減少收獲 運輸和貯藏中的損傷 還可提高馬鈴薯收獲效率 保證馬 鈴薯機械收獲順利進行 近幾年來我國馬鈴薯機械化作業(yè)雖然有了較快的發(fā)展 但是 我國在中小型馬鈴薯種植和收獲機方面的機具較多 而馬鈴薯殺秧機的機型較少 國 外生產的馬鈴薯殺秧機各類產品 體積結構龐大 工作幅寬大 零配件供應渠道不暢 通 在我國地區(qū)適應性差 難以適應我省馬鈴薯種植大多分布在小地塊 山地和水平 梯田上的現(xiàn)狀 因此 為了減輕打秧勞動強度 解決馬鈴薯挖掘過程中莖秧纏繞機器 出現(xiàn)堵塞的問題 提高馬鈴薯收獲機后續(xù)挖掘的工作效率 使馬鈴薯機械收獲順利進 行 研制一種能有效打秧并適合我國實際情況的馬鈴薯殺秧機具有重要意義 二 課題所涉及的問題在國內外現(xiàn)狀 2 1 國內外現(xiàn)狀 目前 國外發(fā)達國家在馬鈴薯種植 收獲 加工等過程中已經實現(xiàn)機械化 馬鈴 薯收獲過程有殺秧 挖掘 分離 鋪條 撿拾 清選等環(huán)節(jié) 其收獲方法有聯(lián)合收獲 法和分段收獲法 根據(jù)馬鈴薯收獲方法的不同 其殺秧方式可分為兩種 第一種是采 用聯(lián)合收獲機 一次完成殺秧 挖掘 分離 篩選 分級等作業(yè) 挖掘前不單獨進行 殺秧 此類機具有如下特點 1 殺秧機安裝在收獲機前面 2 收獲機一次完成殺秧 挖掘 分離 篩選 分級等作業(yè) 極大地減少了作業(yè)量 提高了馬鈴薯收獲效率 3 收獲機薯秧分離裝置體積比較大 結構復雜 配套動力較大 4 收獲機薯秧分離不夠徹底 馬鈴薯莖秧容易纏繞機器 增大機器功率消耗 第二種是采用分段收獲 在挖掘前用單獨的殺秧機進行割秧作業(yè) 國外馬鈴薯殺 秧機的種類較多 技術也比較成熟 我國雖然是馬鈴薯生產大國 但機械化技術水平與發(fā)達國家差距很大 作業(yè)機具 的系列化的程度不高 馬鈴薯種植和收獲機在國內研發(fā)比較早 而馬鈴薯殺秧機的研 發(fā)起步很晚 落后于馬鈴薯種植 收獲 加工等其它環(huán)節(jié)的機具 近年來 國內有多 家科研單位和企業(yè)研發(fā)馬鈴薯殺秧機 三 甩刀式馬鈴薯殺秧機的工作原理 甩刀式馬鈴薯殺秧機通過三點懸掛的方式與拖拉機連接 拖拉機后輸出軸給殺秧 機提供動力來源 拖拉機動力經動力輸入軸進入齒輪箱 經錐齒輪導向后有動力輸出 軸帶動皮帶輪 在經皮帶輪帶動刀軸 在拖拉機行進過程中 殺秧機與其一同前進 甩刀在刀軸的帶動下高速旋轉 將馬嶺薯秧打碎 拋灑在機殼上 最終在重力作用下 掉落在地上 四 本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路 在馬鈴薯機械收獲過程中 莖秧 雜草裹在土塊里容易造成雍堵 影響馬鈴薯的 挖掘 所以要保證馬鈴薯的機械化收獲順利進行 須先對地表的莖秧進行打碎處理 設計馬鈴薯殺秧機時 對馬鈴薯莖稈切割機理和關鍵部件進行研究 建立馬鈴薯殺秧 機甩刀的運動學數(shù)學模型 尋找影響甩刀切割效果的主要參數(shù) 并相應的確定相關各 參數(shù)的取值范圍 從而為整機的設計奠定理論基礎 本論文主要針對馬鈴薯莖秧處理進行設計和分析 從甩刀的形狀 數(shù)量 排列和 運動等角度進行理論分析 力求使莖秧打碎長度 留秧長度 漏打率均能滿足農藝要 求 并在殺秧時不帶薯 以避免莖秧對機器的纏繞 減小收獲機的負荷和能耗 提高 薯秧分離效率 五 進度計劃 第一周 查找相關資料 熟悉課題內容 第二周 撰寫開題報告 并制定總體方案 第三至八周 設計甩刀式馬鈴薯殺秧機的三維實體模型 并生成關鍵部件及裝配 圖工程圖 第九周 對甩刀式馬鈴薯殺秧機進行傳動設計和機構設計 第十周 撰寫畢業(yè)論文 修改圖紙中存在的問題 第十一周 編寫答辯提綱 準備答辯 第十二周 答辯 六 參考文獻 1 孫東升 劉合光 我國馬鈴薯產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望 J 農業(yè)展望 2009 3 25 28 2 王福義 馬鈴薯收獲機械發(fā)展研究 J 農業(yè)科技與裝備 2010 12 84 85 3 謝從華 馬鈴薯產業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展 J 華中農業(yè)大學學報 社會科學版 2012 1 1 4 4 初旭宏 黃丙申 馬鈴薯收獲機械存在的主要問題及解決辦法 J 農機使用與維修 2010 1 46 47 5 戴 飛 韓正晟 魏宏安等 中國馬鈴薯莖葉處理現(xiàn)狀及相關機械化技術發(fā)展 J 湖北農業(yè)科學 2012 51 10 1975 1981 6 賈晶霞 李 洋 楊德秋等 國內外馬鈴薯殺秧機發(fā)展概況 J 農業(yè)機械 2011 7 78 80 7 賈晶霞 馬鈴薯收獲機關鍵部件設計與實驗研究 D 北京 中國農業(yè)大學 2006 8 劉 楊 馬鈴薯收獲機械發(fā)展綜述 J 機械產品與科技 2001 4 2 7 9 夏 陽 張 華 4UJH 85 型秧莖切碎還田機試驗 J 農業(yè)機械 2009 98 98 99 10 吳建民 高煥文 免耕播種機鋸片式防堵切刀的設計與試驗 J 農業(yè)機械學報 2001 32 1 38 41 11 何玉靜 楊星釗 孫衛(wèi)平等 甘薯秧莖切碎還田機的設計與試驗 J 河南農業(yè)大 學學報 2009 43 6 639 641 12 涂建平 徐雪紅 夏忠義等 棉稈粉碎還田機刀具優(yōu)化排列的研究 J 農機化研 究 2003 2 102 104 13 張佳喜 王學農 陳 發(fā)等 秸稈粉碎還田回收機刀輥工作參數(shù)的研究 J 農業(yè)機 械學報 2007 38 6 82 85 學生簽名 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計 學生姓名 蘇磊 學 號 8031212416 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 16 4 指導老師 吳明清 日 期 2016 05 塔里木大學機械電氣化工程學院制 16 屆畢業(yè)設計 前 言 近年來 我國中西部地區(qū)馬鈴薯種植面積逐年增加 而廣大農村勞動力向城市轉移 勞動力 短缺使農民對馬鈴薯機械化收獲需求日益增大 機械化收獲馬鈴薯可以大大減輕農民勞動強度 降低生產成本 提高馬鈴薯收獲效率 馬鈴薯收獲前使用殺秧機科學殺秧是保障機械化收獲的重 要前提之一 通過收獲前的殺秧 可使收獲機的負荷減小 行駛速度加快 故障率降低 收獲機 內部的薯秧分離器的負荷也會大大降低 薯秧分離效果也會顯著提高 因此 研制一種能將馬鈴 薯莖秧有效打碎 使收獲過程中不出現(xiàn)壅堵 不出現(xiàn)莖蔓纏繞機器桿件等問題的殺秧機具有重要 的現(xiàn)實意義 參考國內外關于馬鈴薯殺秧機的文獻資料 根據(jù)我省馬鈴薯種植模式和收獲的實際情況 并 通過實地進行觀察馬鈴薯收獲時莖秧纏繞機器桿件的技術問題 研制了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機 該機適合于甘肅旱作農業(yè)區(qū)壟作馬鈴薯種植模式 本文主要從以下幾方面進行了研究 1 系統(tǒng)分析了國內外馬鈴薯殺秧機的發(fā)展概況 根據(jù)馬鈴薯殺秧機的主要功能及農藝要求 開 展了甩刀式馬鈴薯殺秧機的總體設計 提出了殺秧機工作行數(shù) 2 行 工作幅寬為 1000mm 等總體性 能指標 2 對甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件進行設計與分析 確定了傳動裝置 甩刀及軸 行走輪 外 殼體等部件的結構參數(shù) 計算出了傳動系統(tǒng)的傳動比 設計出了齒輪箱的錐齒輪 甩刀 軸 V 帶和帶輪以及張緊裝置等主要部件 3 建立了馬鈴薯殺秧機甩刀模型 從理論上進行運動學分析 對甩刀的形狀 數(shù)量 排列和運 動進行理論分析 確定了其結構及主要參數(shù) 甩刀的數(shù)量為 36 把 采用雙 L 型刀片 交錯平衡 排列方式 對刀軸的平衡進行了分析 估算出甩刀軸轉速應大于等于 1299r min 并對甩刀切割 進距設計的合理性進行了驗證 關鍵詞 馬鈴薯 殺秧機 三維設計 目 錄 1 緒論 1 1 1 課題研究的意義 1 1 2 國內外馬鈴薯殺秧機發(fā)展狀況 1 1 3 國內外馬鈴薯殺秧機存在的問題 2 1 4 研究的內容和方法 2 1 5 預期目標 2 2 馬鈴薯殺秧機總體設計 3 2 1 設計要求 3 2 2 設計思想 3 2 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機的整體結構 3 2 4 甩刀式馬鈴薯殺秧機殺秧的原理 4 2 5 甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結構參數(shù) 4 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件的設計 4 3 1 傳動部件的設計 4 3 2 刀具部分的設計 6 3 3 軸的設計 8 3 4 殺秧機行走輪及機架的設計 10 4 結論與建議 11 4 1 結論 11 4 2 建議 12 總 結 13 致 謝 14 參考文獻 15 塔里木大學畢業(yè)設計 1 1 緒論 1 1 課題研究的意義 馬鈴薯是糧 菜 飼 加工兼用型農作物 其適應性廣 豐產性好 營養(yǎng)豐富 經濟效益高 已成為世界上繼水稻 小麥和玉米之后的第四大糧食作物 1 根據(jù)世界聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計 全 世界馬鈴薯種植面積達到 1833 萬公頃 3 2958 億噸 我國馬鈴薯種植面積為 475 26 公頃 馬鈴 薯產量為 6905 97 萬噸 占世界馬鈴薯種植面積的 27 2 亞洲種植面積的 56 3 是全世界馬鈴 薯種植面積最大的國家之一 2 近幾年來 國內馬鈴薯種植面積也在穩(wěn)步增長 隨著國內馬鈴薯 種植面積逐年增加 農村勞動力短缺 農民對馬鈴薯種植 收獲機械的需求越來越大 3 目前 國內外研制的大部分馬鈴薯收獲機 在收獲前不殺秧 在作業(yè)過程中 馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件 行進阻力增大 容易壅堵 導致機具動力消耗增大 4 影響馬鈴薯的挖掘 因此 馬鈴薯在收獲 之前 須對地表的莖秧進行處理 然后再機械收獲馬鈴薯 馬鈴薯莖秧可通過化學或人工的方法 將其除去 化學殺秧會污染環(huán)境和土壤 馬鈴薯莖秧人工清除工作量大 效率低 影響馬鈴薯機 械收獲 馬鈴薯收獲前機械殺秧可使馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化 與莖秧分離更加容易 表皮 老化可顯著減少收獲 運輸和貯藏中的損傷 還可提高馬鈴薯收獲效率 保證馬鈴薯機械收獲順 利進行 5 近幾年來我國馬鈴薯機械化作業(yè)雖然有了較快的發(fā)展 但是 我國在中小型馬鈴薯種 植和收獲機方面的機具較多 而馬鈴薯殺秧機的機型較少 國外生產的馬鈴薯殺秧機各類產品 體積結構龐大 工作幅寬大 零配件供應渠道不暢通 在我國地區(qū)適應性差 6 難以適應我省馬 鈴薯種植大多分布在小地塊 山地和水平梯田上的現(xiàn)狀 因此 為了減輕打秧勞動強度 解決馬 鈴薯挖掘過程中莖秧纏繞機器出現(xiàn)堵塞的問題 提高馬鈴薯收獲機后續(xù)挖掘的工作效率 使馬鈴 薯機械收獲順利進行 研制一種能有效打秧并適合我省實際情況的馬鈴薯殺秧機具有重要意義 1 2 國內外馬鈴薯殺秧機的發(fā)展狀況 1 2 1 國外馬鈴薯殺秧機發(fā)展現(xiàn)狀 目前 國外發(fā)達國家在馬鈴薯種植 收獲 加工等過程中已經實現(xiàn)機械化 馬鈴薯收獲過程 有殺秧 挖掘 分離 鋪條 撿拾 清選等環(huán)節(jié) 其收獲方法有聯(lián)合收獲法和分段收獲法 7 根 據(jù)馬鈴薯收獲方法的不同 其殺秧方式可分為兩種 第一種是采用聯(lián)合收獲機 一次完成殺秧 挖掘 分離 篩選 分級等作業(yè) 挖掘前不單獨進行殺秧 第二種是采用分段收獲 在挖掘前用 單獨的殺秧機進行割秧作業(yè) 國外馬鈴薯殺秧機的種類較多 技術也比較成熟 1 2 2 國內馬鈴薯殺秧機發(fā)展現(xiàn)狀 我國雖然是馬鈴薯生產大國 但機械化技術水平與發(fā)達國家差距很大 作業(yè)機具的系列化的 程度不高 馬鈴薯種植和收獲機在國內研發(fā)比較早 而馬鈴薯殺秧機的研發(fā)起步很晚 落后于馬 鈴薯種植 收獲 加工等其它環(huán)節(jié)的機具 1 目前 國外馬鈴薯殺秧機具種類比較多 但大多 屬于大型機具 不適合我國西北地區(qū)及我省種植模式 而且價格較高 因此 研究一種適合我省 省情的殺秧機具有重要的現(xiàn)實意義 2 收獲前的殺秧對于成功收獲起到了關鍵性的作用 實踐 證明 殺秧不僅僅能減少過多的薯秧對收獲機的負荷 更能極大的提高收獲的效率 節(jié)約成本 塔里木大學畢業(yè)設計 2 不論是馬鈴薯的用途為鮮食 加工或是種薯 在收獲的幾周前殺秧是保證順利收獲的關鍵步驟 收獲前殺秧對于用來做淀粉的馬鈴薯來說也越來越重要 收獲前殺秧可使馬鈴薯的表皮僵化 降 低馬鈴薯在收獲中的磕碰受傷 3 當前 主要采用聯(lián)合收獲機來進行馬鈴薯的收獲 馬鈴薯聯(lián) 合收獲機薯秧分離裝置結構都比較龐大復雜 在收獲過程中 馬鈴薯莖秧裹在土塊中容易出現(xiàn)壅 堵 影響聯(lián)合收獲機的行走 通過收獲前的殺秧 可使收獲機的負荷減小 行駛速度加快 故障 率降低 收獲機內部的薯秧分離器的負荷也會大大降低 薯秧分離效果也會顯著提高 馬鈴薯變 得更干凈 收獲的損失率更小 因此 研究一種能將馬鈴薯莖秧有效打碎 使收獲過程中不出現(xiàn) 壅堵 不出現(xiàn)莖蔓纏繞機器桿件等問題的殺秧機具有重要的現(xiàn)實意義 它的研發(fā)和推廣應用 對 于豐富我國馬鈴薯收獲機械的類型 對于提高馬鈴薯收獲的效率 減小收獲機負荷 提高收獲機 行駛速度 減輕體力勞動強度 解決馬鈴薯收獲過程中莖秧纏繞機器問題具有重要的現(xiàn)實意義和 理論價值 8 1 3 國內馬鈴薯殺秧機存在的問題 我國研究馬鈴薯殺秧機起步較晚發(fā)展緩慢 和發(fā)達國家相比只能望其項背 目前市場上流行 的一些機具中 存在如下問題 1 國外馬鈴薯殺秧機具結構龐大復雜 在我省小地塊和山區(qū)適 應性差 2 殺秧裝置刀具可靠性差 耐磨性差 遇有堅 硬物 如石頭等 的情況下容易崩刃 3 殺秧裝置漏割情況嚴重 漏打率不能很好的滿足農藝要求 因此 難以大范圍推廣應用 1 4 研究的內容和方法 1 4 1 本課題的研究內容 本課題主要設計了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機 在馬鈴薯收獲前能夠將莖稈及雜草切割還田 整機主要由傳動機構 殺秧裝置 輔助裝置等組成 本論文主要對該機的結構方案及主要部件進 行設計 對關鍵部件甩刀的形狀 數(shù)量 排列和運動進行理論分析 確定其結構及主要參數(shù) 并 對甩刀切割馬鈴薯莖稈進行試驗 初步確定甩刀相關參數(shù)的取值 運用運動學及動力學分析對甩 刀軸的運動進行分析 以檢驗甩刀及軸結構設計的合理性 在滿足工作要求的前提下 盡量使殺 秧機的結構緊湊 以減小其整體尺寸 從而減小殺秧機的重量 1 4 2 本課題的研究方法 1 通過查閱國內外關于馬鈴薯收獲機械的文獻資料 結合我省馬鈴薯的種植模式及農民種 植經驗 并通過實地進行觀察馬鈴薯莖秧收獲季節(jié)的特征 總結馬鈴薯收獲時面臨的技術問題 分析馬鈴薯莖秧力學性能 根據(jù)收獲的實際情況 研究并確定馬鈴薯殺秧機主要參數(shù) 2 確定 動力連接方式及動力傳動路線 傳動比 3 建立殺秧機甩刀模型 并對此模型進行理論分析和 計算 確定其主要參數(shù) 1 5 預期目標 1 去殺秧機操作方便 結構簡單 通用性好 使用壽命長 2 被殺秧的馬鈴薯莖塊出土率高 馬鈴薯收獲機械不出現(xiàn)壅堵現(xiàn)象 3 制造價格便宜 容易普及 能滿足小型地塊使用的要求 塔里木大學畢業(yè)設計 3 2 馬鈴薯殺秧機總體設計 2 1 設計要求 甩刀式馬鈴薯殺秧機的主要功能是用旋轉的甩刀把莖秧從馬鈴薯地表的根部砍斷切碎 高速 拋入罩殼 沿罩殼內壁滑到尾部 在出口處拋撒到田間 因此對它的設計要求是 1 將全部莖 秧打碎 避免漏打現(xiàn)象 2 殺秧的高度基本均勻 并能根據(jù)種植模式進行調節(jié) 適應不同地表 狀況 3 甩刀能將倒伏的 壟溝的莖秧切割 并能將打碎的莖稈均勻拋撒到田間 4 殺秧時 不帶薯 不傷薯 5 在工作過程中能量消耗最少 防止莖稈 雜草纏繞甩刀和刀軸 2 2 設計思想 在馬鈴薯機械收獲過程中 莖秧 雜草裹在土塊里容易造成雍堵 影響馬鈴薯的挖掘 所以 要保證馬鈴薯的機械化收獲順利進行 須先對地表的莖秧進行打碎處理 設計馬鈴薯殺秧機時 對馬鈴薯莖稈切割機理和關鍵部件進行研究 建立馬鈴薯殺秧機甩刀的運動學數(shù)學模型 尋找影 響甩刀切割效果的主要參數(shù) 并相應的確定相關各參數(shù)的取值范圍 從而為整機的設計奠定理論 基礎 本論文主要針對馬鈴薯莖秧處理進行設計和分析 從甩刀的形狀 數(shù)量 排列和運動等角度 進行理論分析 力求使莖秧打碎長度 留秧長度 漏打率均能滿足農藝要求 并在殺秧時不帶薯 以避免莖秧對機器的纏繞 減小收獲機的負荷和能耗 提高薯秧分離效果 根據(jù)機具設計任務和目的 殺秧機的設計要綜合考慮莖秧的物理力學性能 馬鈴薯的種植特 性以及作業(yè)工作狀況等多種因素的影響 通過建立殺秧機甩刀運動學的數(shù)學模型 并進行理論分 析 計算 通過試驗驗證 然后調整數(shù)據(jù) 使得影響殺秧效果的各項性能指標都達到最佳值 在進行馬鈴薯殺秧機的設計之前 要通過大量的田間調查 請教農藝技術人員及馬鈴薯種植 戶獲得馬鈴薯的株距和行距與莖秧相關的背景資料 將馬鈴薯種植模式 馬鈴薯莖秧 莖稈 的 性能 以及田間的雜草 地膜的狀況等作為設計依據(jù) 2 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機的結構 甩刀式馬鈴薯殺秧機主要由傳動機構 殺秧裝置 輔助裝置三大部分組成 其整機總裝圖如 圖 2 1 所示 傳動機構主要由傳動軸 齒輪箱和皮帶裝置組成 其作用是將拖拉機的動力傳給工 作部件進行打秧作業(yè) 殺秧裝置由罩殼 刀軸和鉸接在刀軸上的甩刀組成 用于粉碎 拋撒馬鈴 薯莖秧 輔助裝置包括懸掛架和限深輪等 通過調整限深輪的高度 可調節(jié)甩刀的離地間隙即留 茬高度 塔里木大學畢業(yè)設計 4 1 懸掛 2 動力輸入軸 3 機架4 地輪 5 甩刀 6 軸 7 大帶輪 8 小帶輪 圖2 1 馬鈴薯殺秧機的整體結構示意圖 2 4 甩刀式馬鈴薯殺秧機的原理 圖 2 2 為甩刀式馬鈴薯殺秧機傳動簡圖 傳動系統(tǒng)采用雙軸式結構 中間軸上安裝有皮帶盤 后軸上裝有甩刀 根據(jù)田間實際工作情況 動力傳遞分兩級 一級傳動為齒輪箱輸入軸與輸出軸 的傳動 二級傳動為齒輪箱輸出軸與甩刀刀軸的傳動 拖拉機動力傳動路線為 1 齒輪箱輸入軸 2 齒輪箱 3 齒輪箱輸出軸 4 皮帶輪 皮帶 5 甩刀軸 高速旋轉的甩刀強力沖擊馬鈴薯莖稈 在負壓的作用下將莖稈吸入機殼內 經過甩刀的多次剪切 搓擦和撕裂將莖稈粉碎 并在氣流和 離心力的作用下 將其均勻的拋撒在田間地面上 1 齒輪箱輸入軸 2 齒輪箱 3 齒輪箱輸出軸 4 皮帶輪 5 甩刀軸 6 甩刀 7 機殼 圖 2 2 殺秧機動力傳動簡圖 2 5 甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結構參數(shù) 甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結構參數(shù)見表 2 1 塔里木大學畢業(yè)設計 5 表 2 1 甩刀式馬鈴薯殺秧機結構參數(shù) 序號 項目 單位 規(guī)格 1 外形尺寸 長 寬 高 mm 1362 911 579 2 配套動力 kw 12 20 3 工作行數(shù) 行 2 4 工作幅寬 mm 911 5 留茬高度 mm 可調 6 打碎長度 cm 5 15 7 拖拉機動力輸出軸轉 速 r min 540 8 刀片類型 甩刀式 種 1 9 總刀片數(shù)量 片 36 10 刀片轉速 r min 1300 11 作業(yè)速度 km h 2 44 10 12 生產效率 畝 小時 4 5 13 傳動方式 齒輪 V 帶傳動 14 整機質量 kg 200 3 甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件的設計 3 1 傳動部件的設計 3 1 1 傳動比的計算 拖拉機輸出轉速為 540r min 刀軸最小工作轉速為 1299r min 由此可得總傳動比為 3 1 1 2 5401299 0 42 式中 i 理論最大傳動比 殺秧機輸入軸轉速 r min 1 甩刀軸所需最小轉速 r min 2 齒輪箱傳動為單級圓錐齒輪 其傳動比為 3 2 1 2 1 2850 0 56 式中 級傳動比 1 從動圓錐齒輪齒數(shù) 2 主動圓錐齒輪齒數(shù) 1 側邊從動為帶傳動 其傳動比為 3 3 2 2 1 79129 0 61 式中 級傳動比 2 甩刀軸上帶輪節(jié)圓直徑 mm 2 中間軸上帶輪節(jié)圓直徑 mm 1 3 1 2 齒輪箱總體結構 傳動系統(tǒng)中齒輪箱在工作中承受的載荷較大 為提高其結構強度 箱體采用高強度鑄鐵材料 塔里木大學畢業(yè)設計 6 如圖 3 1 所示 為所設計馬鈴薯殺秧機的齒輪箱結構示意圖 主要由主軸 箱體 主軸圓錐齒輪 滾動軸承 從動軸 從動軸圓錐齒輪幾部分組成 齒輪箱中變速機構為一對錐齒輪 2 和 4 主動 錐齒輪 2 有 50 個齒 從動錐齒輪 4 有 28 齒 故傳動比 3 4 1 2 1 2850 0 56 1 輸入軸 2 主軸圓錐齒輪 3 輸出軸 4 從動軸圓錐齒輪 5 箱體 圖 3 1 齒輪箱結構示意圖 該馬鈴薯殺秧機的齒輪箱結構緊湊 能夠有效利用拖拉機動力資源 降低生產成本 齒輪箱 輸入軸通過萬向聯(lián)軸器與拖拉機后部的動力輸出軸相連 然后通過齒輪箱內部的一對錐齒輪變速 換向后由動力輸出軸輸出動力 再通過皮帶傳動裝置驅動甩刀工作 齒輪箱結構模型圖如圖 3 2 所示 塔里木大學畢業(yè)設計 7 圖 3 2 齒輪箱結構模型圖 3 2 刀具部分的設計 3 2 1 甩刀的形狀與材料 甩刀是殺秧機的關鍵部件 且容易磨損 其形狀和尺寸不僅對刀軸的設計和甩刀排列有較大 影響 而且直接影響殺秧的效果 甩刀按形狀分類主要有直刀 L 型及其改進型刀 T 型刀 錘爪 Y 型刀等 9 如圖 3 3 所示 其中 L 型及其改進型刀切割莖秧是斜切 刀片與莖秧成一定斜角 可減少切割阻力 降低功耗 Y 型甩刀 雙面開刃 剪切力強 莖秧粉碎率高 具有較強的耐磨和抗沖擊韌性 直甩刀 爪錘式 Y 型甩刀 T 型甩刀 L 型甩刀 圖 3 3 甩刀形狀 為了提高甩刀的耐磨性 甩刀材料選用5 8mm 厚65Mn 鋼片 10 采用雙L型甩刀 其結構 如圖3 4 所示 塔里木大學畢業(yè)設計 8 圖3 4 甩刀模型簡圖 3 2 2 甩刀的數(shù)量與排列 殺秧機的甩刀數(shù)量要合理 甩刀數(shù)目過少 莖秧不能完全切割 而不能達到殺秧的要求 甩 刀數(shù)目過多 啟動扭矩和消耗功率增大 且易造成堵塞影響殺秧效果 理論上甩刀數(shù)量可采用如 下公式計算 N C L 式中 N 甩刀總數(shù) 片 C 甩刀密度 片 mm L 甩刀在主軸上分布的長度 mm 對于甩刀密度 C 的取值 直刀一般取 0 05 0 07 片 mm L 型 Y 型及其 L 改進型 取 0 02 0 04 片 mm T 型取 0 01 片 mm 11 本機的作業(yè)幅寬為 911mm 刀片數(shù)量取 36 片 為減 小甩刀的震動 提高機具的平衡性能 甩刀排列應滿足以下要求 12 甩刀的排列方式要合理 刀片在刀軸軸向上等間距分布 在刀軸周向上呈等角分布 空載時受力均勻 以使工作平衡 在保證不漏割的前提下盡可能減少甩刀數(shù)量 以減少動力消耗 降低作業(yè)成本 甩刀的排列方式有單螺線排列 雙螺線排列 對稱排列 交錯平衡排列等幾種 13 單 雙螺 線排列在殺秧過程中 莖秧側向移動現(xiàn)象嚴重 使機具平衡性能下降 因此本機甩刀采用交錯平 衡排列方式 如圖 3 5 所示 塔里木大學畢業(yè)設計 9 圖 3 5 甩刀排列示意圖 刀軸一般可認為是均質回轉體 它的離心力可近似為零 工作時 離心力引起的振動是通過 軸承支點傳給整機的 因此減振的關鍵 在于使刀具及其附件產生的離心力對刀軸支點的矩為零 即刀軸的平衡就是刀具及其附件產生的離心力所構成空間力系的平衡問題 3 3 軸的設計 軸的設計 包括結構設計和工作能力計算兩方面的內容 軸的結構設計是根據(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 的結構形式和尺寸 軸的結構設計不合理 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 軸的結構設計是軸設計中的重要內容 軸的工作能力計算指的是軸的強度 剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算 多數(shù)情況下 軸的工 作能力主要取決于軸的強度 這時只需對軸進行強度計算 以防止斷裂或塑性變形 而對剛度要 求高的軸和受力大的細長軸 還應進行剛度計算 以防止工作時產生過大的塑性變形 對高速運 轉的軸 還應進行振動穩(wěn)定性計算 以防止發(fā)生共振而破壞 3 3 1 齒輪箱內軸的設計 1 輸出軸的計算 刀軸上的功率 P 14 7 k w 刀軸轉速 1299 r min 根據(jù)公式算得 1 3 5 95 49 10 5 9 549 106 14 71299 1 4 105 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑 本設計選取軸的材料為 45 號鋼 調質 處理 適用于承受交變負荷 中等速度 中等負荷 強烈磨損 無很大沖擊的重要零件 取 112 于是得 0 3 6 0 3 112314 71299 27 45 因此 選取軸徑為 30mm 2 擬定軸上零件的裝配方案 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 初選滾動軸承代 號為 6310 選擇內徑 d 50mm 外徑 D 80mm 寬度 B 16mm 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 塔里木大學畢業(yè)設計 10 表示 與長度 L 鍵的截面尺寸 按軸的直徑 d 由標準中選擇鍵的長度 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 L 1 5 2 d 這里 d 為軸徑 由設計 手冊表查出 普通平鍵的主要尺寸 因為 d 30mm 即公稱直徑 d 30 38 公稱尺寸 b h 10 8 公稱 尺寸 b 10 深度 軸極限偏差 t 轂極限偏差 由 1 5 2 可算得輪5 0 0 20 1 3 3 0 20 轂長度 L 平鍵選用材料為 45 號鋼 長度取 28mm 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 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 45 各軸肩處的為 7 6 圓角半徑取 R2 3 3 2 甩刀軸的設計 殺秧機刀軸一般為空心軸 需滿足以下四個條件 1 強度條件 2 臨界轉速條件 3 扭轉失穩(wěn)條件 4 制造工藝條件 按以上四個條件 根據(jù)已知參數(shù)為刀軸管長 L 700mm 傳遞扭矩 Mn 1128Nm 危險截面彎 矩 M 1354Nm 刀軸的最高轉速 1580r min 取臨界轉速安全系數(shù) 2 由此設計該刀軸的截面尺寸 取刀軸最大外徑 d 80mm 圖 3 6 刀軸設計制圖 3 4 殺秧機行走輪及機架的設計 3 4 1 行走輪的設計 殺秧機的行走輪如圖 3 7 所示 由輪轂和輪胎組成 輪轂根據(jù)前面的設計要求材料選取 45 號 鋼 輪胎在此要與輪轂配合 輪胎的大小尺寸應與殺秧機的整體形狀和尺寸緊緊相連 輪胎的外 徑是 210mm 而其具體形狀是參照 現(xiàn)代機械設備設計手冊 中驅動輪的形狀尺寸 外圈材料為 橡膠 材料選擇依據(jù) 45 號鋼為優(yōu)質碳素結構用鋼 硬度不高易切削加工 模具中常用來做模板 導 柱等 但須熱處理 隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展 儀器設備的功率越來越大 轉速越來越快 振動 和噪聲的危害也越來越突出 輪式拖拉機通過車輪與路面接觸 支承整機的重量 通過車輪與地面 的附著力作用傳遞驅動力矩 制動力矩和轉向力矩并轉換成相應的驅動力 制動力和側向力 通 過輪胎緩和地面不平引起的沖擊和振動 塔里木大學畢業(yè)設計 11 圖 3 7 行走輪設計制圖 3 4 2 外殼與支架設計 馬鈴薯殺秧機外殼主要起支撐和輔助粉碎莖秧的作用 外殼 甩刀 甩刀軸構成一個半 封閉的空間 甩刀高速旋轉 在空間內產生負壓 馬鈴薯莖秧被吸入 經甩刀切碎后拋向外 殼內壁滑落到田間 外殼總成如圖 3 8 所示 主要由側罩 上罩 護板 加強撐等組成 外 殼的強度 剛度 振動穩(wěn)定性和熱變形等能否滿足使用要求 是設計其總成的主要依據(jù) 根 據(jù)與甩刀軸的裝配關系和自身工藝條件 計算和分析罩殼的受力情況 從而確定結構形式和 制造方法 本機罩殼采用鋼板折彎焊接而成 為了改善罩殼的剛度 支架采用 45 號鋼 厚度 為 10mm 對于較大面積的側罩和上罩 為了增強罩殼的強度 增設加強撐 根據(jù)壟的高度 殺秧機整體尺寸和功率 支撐板與支撐板的彎折部分用于連接行走輪支架 上罩與甩刀外圓 間距為 80mm 圖 3 8 外殼與支架裝配圖 4 結論與建議 4 1 結論 塔里木大學畢業(yè)設計 12 通過檢索國內外的大量文獻資料 了解了國內外馬鈴薯莖秧處理的研究進展及研究現(xiàn)狀 根 據(jù)的馬鈴薯收獲過程中出現(xiàn)的馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件 莖秧和土塊裹在一起造成壅堵的問題 在薯類聯(lián)合收獲裝置的性能特點等調查研究基礎上 設計了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機 圍繞所研 究內容開展了以下工作 1 本文對甩刀式馬鈴薯殺秧機從理論上主要對該機的結構方案 原理 和參數(shù)及主要部件進行設計 分析 確定了動力連接方式及動力傳動路線 傳動比 通過建立殺 秧機甩刀模型 并對此模型進行理論分析和計算 確定了主要設計參數(shù) 根據(jù)收獲的實際情況 研究并確定了馬鈴薯殺秧機主要參數(shù)及取值 2 對關鍵部件甩刀的形狀 數(shù)量 排列和運動進 行理論分析 確定其結構及主要參數(shù) 并建立甩刀的三維模型 對其模型進行分析 檢驗了甩刀 及軸結構設計的合理性 3 對設計的關鍵進部分進行建立模型分析可縮短產品的開發(fā)周期 在 設計過程中可快速 靈活地修改方案 便于得到最適合實際情況的設計參數(shù) 能較準確計算出不 同振幅和頻率條件下甩刀軸的受力 為減少甩刀式馬鈴薯殺秧機的振動提供了理論依據(jù) 為后續(xù) 的設計提供了參考 4 2 建議 本論文雖然對馬鈴薯殺秧機從理論上進行了受力和運動學方面的分析 設計出了甩刀式馬鈴 薯殺秧機 但所進行的受力 運動學分析 試驗以及所得到的有關結論 是在不考慮馬鈴薯莖稈 的含水率和成熟期因素影響的情況下得到的 故與實際的情況有較大的差別 因此還應從以下幾 點進行研究改進和完善 1 設計馬鈴薯殺秧機的甩刀和甩刀軸仍存在技術難題 甩刀軸的平衡 性 如何減小甩刀軸的振動 如何避免馬鈴薯莖秧的漏割等仍需要進一步研究 因此 后續(xù)的工 作中還將對甩刀的排列 甩刀運動軌跡及甩刀與粉碎室殼體的相對結構 位置進行深入研究分析 2 國內外對作物莖稈力學特性的研究較多 主要是針對水稻 玉米 苧麻 甘蔗等作物莖稈力 學特征參數(shù)的測定試驗研究 研究目的也大都都局限于研究作物抗倒伏性能和機理 目前 在我 國對馬鈴薯莖稈力學特性的研究較少 馬鈴薯莖稈的力學特性的分析研究對于甩刀式馬鈴薯殺秧 機的改進設計十分必要 在今后工作中應對機具作業(yè)時馬鈴薯莖稈的力學特性進行相應的實驗研 究 3 甩刀是高速連續(xù)旋轉的機械部件 其刀刃與馬鈴薯莖秧 田間雜草 田間圖塊 碎石不 斷摩擦 撞擊 極易磨損 折斷 如何將高耐磨 高強度 經濟性強的材料運用到甩刀的研發(fā)和 制作中是未來研究的重要內容 4 甩刀及軸研究雖然通過運動仿真模擬達到了預期的實際目的 實現(xiàn)了預期的仿真結果 但由于農業(yè)機械設計與生物有緊密聯(lián)系 設計應用中受到了一定的限制 考慮因素不夠充分 還需要進行更多論證 上述問題建議在后續(xù)的工作中予以研究解決 塔里木大學畢業(yè)設計 13 總 結 畢業(yè)設計是我在大學學習階段的最后一個環(huán)節(jié) 是對所學基礎知識和專業(yè)知識的一種綜合應 用 是一種綜合的再學習 再提高的過程 這一過程有助于培養(yǎng)我的學習能力和獨立工作能力 此次我的畢業(yè)設計題目是甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計 在學校下達畢業(yè)設計任務后 我在指導老 師吳明清老師的指導下確定了著了題目 在開始的幾周里 我上網查閱了國內外馬鈴薯殺秧機的相關資料 并確定了此次設計的任務 計劃書及開題報告 在接下來的幾周里 我開始甩刀式馬鈴薯殺秧機的三維實體模型的設計 我 們在以前的課程中學習過Solidworks的應用 因此我在接下來的幾周完成了三維實體模型設計以 及裝配圖及工程圖的繪制 完成了三維實體模型的設計后 我又在指導老師的指導下 完成了對 甩刀式馬鈴薯殺秧機傳動機構及主要部件的設計 最后 我完成了畢業(yè)設計說明書的編寫 在指 導老師的指導下 我又對三維實體模型及裝配圖進行了修改 在完成畢業(yè)設計的過程中 遇到了 很多問題 如傳動系統(tǒng)的可行性 關鍵部件設計的可靠性等 遇到這些問題后 我通過查閱相關 書籍 詢問老師 上網查閱等方式將這些問題一一解決 在此次設計過程中 不僅鞏固了相關專 塔里木大學畢業(yè)設計 14 業(yè)知識 還學習了許多未曾接觸過的知識 經過幾個月的努力 終于完成了此次畢業(yè)設計任務 這是對我能力的提升 也是我大學四年 的完美收官 致 謝 畢業(yè)在即 四年的大學生活已接近尾聲 經過三個多月的努力 在吳明清老師的悉心指導 下 設計任務基本完成了 在撰寫論文期間 我要衷心的感謝我的指導老師吳明清 從設計的 選題 實施到撰寫 修改和定稿 吳老師均傾注了大量的心血 導師的悉心指導 熱忱鼓勵不 僅使我樹立了深遠的學術目標 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 導師淵博的專業(yè)知識 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 精益求精的工作作風 誨人不倦的高尚師 德 嚴以律己 寬以待人的崇高風范 樸實無華 平易近人的人格魅力將使我終生受益 同時 我還要感謝大學期間各位任課老師在學習上給予我的指導和幫助 感謝他們四年來的辛勤栽培 他們的關懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐 最后 也感謝和我一起學習的同窗朋友 他們給了我無數(shù)的關心和鼓勵 也讓我的大學生 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 多彩與快樂 塔里木大學畢業(yè)設計 15 參考文獻 1 孫東升 劉合光 我國馬鈴薯產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望 J 農業(yè)展望 2009 3 25 28 2 王福義 馬鈴薯收獲機械發(fā)展研究 J 農業(yè)科技與裝備 2010 12 84 85 3 謝從華 馬鈴薯產業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展 J 華中農業(yè)大學學報 社會科學版 2012 1 1 4 4 初旭宏 黃丙申 馬鈴薯收獲機械存在的主要問題及解決辦法 J 農機使用與維修 2010 1 46 47 5 戴 飛 韓正晟 魏宏安等 中國馬鈴薯莖葉處理現(xiàn)狀及相關機械化技術發(fā)展 J 湖北農業(yè)科 學 2012 51 10 1975 1981 6 賈晶霞 李 洋 楊德秋等 國內外馬鈴薯殺秧機發(fā)展概況 J 農業(yè)機械 2011 7 78 80 7 賈晶霞 馬鈴薯收獲機關鍵部件設計與實驗研究 D 北京 中國農業(yè)大學 2006 8 劉 楊 馬鈴薯收獲機械發(fā)展綜述 J 機械產品與科技 2001 4 2 7 9 夏 陽 張 華 4UJH 85 型秧莖切碎還田機試驗 J 農業(yè)機械 2009 98 98 99 10 吳建民 高煥文 免耕播種機鋸片式防堵切刀的設計與試驗 J 農業(yè)機械學報 2001 32 1 塔里木大學畢業(yè)設計 16 38 41 11 何玉靜 楊星釗 孫衛(wèi)平等 甘薯秧莖切碎還田機的設計與試驗 J 河南農業(yè)大學學報 2009 43 6 639 641 12 涂建平 徐雪紅 夏忠義等 棉稈粉碎還田機刀具優(yōu)化排列的研究 J 農機化研究 2003 2 102 104 13 張佳喜 王學農 陳 發(fā)等 秸稈粉碎還田回收機刀輥工作參數(shù)的研究 J 農業(yè)機械學報 2007 38 6 82 85