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在完成面表面粗糙度模型在 MQL 和干切削條件下的銑削 摘要 潤滑冷卻條件對端面銑削加工表面粗糙度的影響操作已被廣泛研究 不同切削速度和 潤滑冷卻條件 干燥 潮濕和 MQL 在完成人臉的 AISI 420 不銹鋼的銑削 B 被認為是 進化的表面光潔度和刀具磨損與切削時間已被監(jiān)控 分析和人工神經網絡模型 能夠預測在 不同的加工條件下的表面粗糙度 已被提出 關鍵詞 干切削 MQL 完成面銑刀 造型 表面粗糙度 1 引言 冷卻潤滑劑的利用率降低 為了提高環(huán)保 加工過程的安全 減少時間和成本的加工操 作數相關 可以追求與 MQL 進行加工 最小量潤滑 技術或無切削液 干切削 1 這種 方法可以允許獲得的產品規(guī)格 在表面粗糙度和尺寸精度方面 通過縮短傳統工藝周期 即 避免磨削 的潤滑冷卻條件對加工零件的表面質量的影響 強烈地依賴于所執(zhí)行的加工操 作的類型 例如車削 銑削等 以及用于在所使用的工藝參數 特別是 在端面銑削加工 切削發(fā)生高頻率的牙齒的影響 取決于切削速度 間斷由于幾個牙齒的存在 因此干和 MQL 銑刀可以工件材料 2 4 在廣泛領域進行 一旦合適的刀具材料 刀具涂層 具有改進的性能 和加工參數考慮 4 7 一個非常有用的工具 用于工業(yè)加工的應用程序的可用性的模型能夠預測表面粗糙度 鐳 作為潤滑冷卻技術 切削參數等 在這種方式中 表面粗糙度的知識 可以使用在設 計階段的加工操作 回顧預測模型和相關的方法已經在 8 9 報道 還干加工 10 其中統 計 MRA 和人工神經網絡 ANN 建模方法是最常用的 在這個框架中 本工作的目的是建立預測模型的表面粗糙度 包括 在輸入參數 也潤 滑冷卻條件 本文調查的第一步 主要集中在不同潤滑降溫條件和切削速度對表面粗糙度在 完成銑削加工的影響深度的研究 加工測試已經進行了在不同切削條件對不銹鋼 AISI 420B 分析和非分析模型 有關表面粗糙度與工藝參數和潤滑冷卻條件 提出 2 實驗與建模 2 1 實驗 完成面銑試驗進行塊 寬度 32 毫米 沿進料方向長度 345 毫米 高度 130 毫米 的不銹鋼下 420B 濕 干和 MQL 條件 在 MQL 切削試驗使用系統的基礎上進行的條件使用 一個最小的氣動泵潤滑油量 20 毫升 小時 沿著毛細管安裝在空氣管路的長度到噴嘴頭 在這一點上的潤滑液滴被引入到氣流輸送到切割邊 該工具持有人的特點是直徑 THD 63 毫米 硬質合金刀片五鑲件 cn 12 T3 e ml 11 兩層涂料 TiN 和 TiAlN 被 安裝在刀架用 23 角的軸向前角 7 銑削進行了實驗 只有一個齒 每次接觸工件 通過考 慮切削參數選擇端面銑削可作為一種操作研磨替代 因此 根據工具制造商建議 11 切割 速度 風險 是在 120 和 180 米 分鐘之間變化 一個 0 2 毫米的深度和一個 0 14 的飼料毫米 齒被使用 進給變化的影響沒有考慮到它的影響可以忽略不計表面粗糙度 由于幾何形狀的 插入使用 11 磨損準則和方法刀具磨損和表面粗糙度評價報告 7 2 2 建模方法 表面粗糙度 Ra 為藍本 采用多元回歸分析 MRA 和人工神經網絡 ANN 的方法 在兩種情況下 表面粗糙度與切削速度 切削時間 噸 和潤滑冷卻條件有關 當 MRA 方 法關注的是第二 多項式 回歸模型應用根據以下公式 2 6 2 5 2 43210 LC avatalcavataar CCA lcvalctatva CC 987 1 在哪里 信用證代表一個恒定的值 考慮到潤滑冷卻條件和 系數的人工智能 我 1 9 代表的回歸系數 這些系數的值在表 1 中概述 關于基于人工 神經網絡的方法 多層前饋人工神經網絡 采用 BP 算法 建立了 采用九輸入 VC T LC VC2 T2 LC2 VCT LCT vclc 人工神經網絡的輸出是類風濕關節(jié)炎的 價值 被認為是不同的網絡配置 最后一個包括一個隱藏層與九個隱藏的神經元 開發(fā)的人 工神經網絡模型的拓撲結構和訓練參數如表 2 所示 3 結果與討論 3 1 實驗 表面粗糙度 繪制在不同條件下的時間 在切削速度和潤滑冷卻技術 在圖 1 對于每 一個切割速度的影響 鐳的傾向于減少與增加的切割時間下濕切削 如所示的其他作者 3 而略有增加 可檢測到下干切削 當 MQL 條件考慮 可以觀察到 RA 與切削時間曲線呈相 似的值 或低于 那些在濕式切削得到的 此外 VB 值檢測 MQL 條件下略低于干濕條件下 觀察 特別是在最高切割速度的影響 正如作者在以前的工作 7 3 和其他研究者的平均干切削刀具芯片接口溫度下檢測到高 于在濕加工中觀察到 這可能是負責在 VB 的增加 但是 另一方面 也為工件材料軟化 在本次調查的實驗條件下 后者的效果應為準 至少在最低切削速度調查 MQL 條件下得到 了有趣的結果 在 RA 和 VB 可以歸因于有利的影響 氣溶膠的產生冷卻的插入允許同時材 料軟化由于在變形區(qū)的溫度增加 然而 這方面還需要進一步的研究 3 2 建模的有效性 這兩種建模方法在預測類風濕關節(jié)炎已經檢查使用的表面粗糙度與切割時間曲線 不使 用在建筑模型 圖 3 顯示了在實驗性 RA 比較與切削時間曲線 在 150 米 分鐘 在潮濕的條 件下得到的 和那些預測使用 MRA 和人工神經網絡模型 兩 MRA 和人工神經網絡模型 本 研究的實驗和模擬的條件下 允許預測 RA 與切削時間曲線 當潤滑冷卻條件作為輸入變量 4 結論 加工測試已經進行了不同切削條件下的不銹鋼 AISI 420B MRA 和人工神經網絡模型 表面粗糙度參數 潤滑冷卻條件有關 已被提出 MQL 潤滑冷卻技術提供 本研究的實驗條 件下 RA 和 VB 非常低的值 特別是在高切削速度 在建模階段而言 無論是 MRA 和人工 神經網絡模型可以用來預測 RA 值 當然 這兩個模型的預測能力 可以提高與增加的實驗 曲線的數目被用于在建設階段 并在驗證 致 謝 本文的研究報告是在項目 CIPE 20 2004 馬爾凱地區(qū)進行 作者希望感謝 工程碩士的大學 Pieralisi 馬爾凱理工大學進行的實驗工作幫助他 參 考 文 獻 1 A E Diniz J R 費雷拉和希說 影響制冷 潤滑條件對 SAE 52100 淬火鋼在不同切削速度車 削 國際機床與制造雜志 43 2003 317 326 2 K Weinert 即稻崎 J W 薩瑟蘭和若林 干切削和微量潤滑 在 CIRP 通志 53 2 2004 1 27 3 J M 維埃拉 該 Machado 和精油 ezugwu 銑削鋼在切削液性能 材料科學與工藝 116 2001 244 251 4 n 劉 C 漢 Yang Y 許 米石 S Chao F 謝 銑削性能的 TiC 基金屬陶瓷刀具 TiN 納米 粉的添加對歸一化的中碳鋼的條件下 磨損 258 2005 16881695 5 M 拉赫曼 A S 庫馬爾 畝薩拉姆 對潤滑油的最小數量的影響銑削實驗評價 國際機床 與制造雜志 42 2002 539 547 6 廖運炫 H M Y C 陳 林的最小量潤滑在高速銑削加工淬硬鋼的涂層硬質合金刀具的可行 性研究 國際機床與制造雜志 47 2007 1667 1676 7 C 布呂尼 L d apolito A forcellese F Gabrielli L 戈比 M 西蒙奇尼 完成銑削不銹鋼 AISI 420 B 干燥和潮濕的條件下 處理下 第十屆 CIRP 國際研討會的加工操作 模擬 EDS F 和 L micari 菲莉絲 勒佐卡拉布里亞 意大利 2007 275 279 8 B Ozcelik 先生 bayramoglu 統計建模的表面粗糙的高速平面銑削 國際機床與制造雜志 46 2006 1395 1402 9 寶供貝爾納多斯 G C vosniakos 加工表面粗糙度預測 一個綜述 國際機床與制造雜志 43 2003 833 844 10 M Y Wang H Y Chang 槽銑削 AL2014 T6 表面粗糙度的試驗研究 國際機床與制造 雜志 44 2004 51 57 11 山特維克可樂滿 2007 插入技術數據 1 畢業(yè)設計課題的任務和要求 在研究國內外典型馬鈴薯收獲機的基礎上 結合我國馬鈴薯種植的實際情況設計 馬鈴薯收獲機 包含輸送裝置 分離裝置 挖掘裝置等 輸送裝置不但能在收獲時實現 馬鈴薯輸送 而且能使泥土與薯塊初步分離 通過振動篩使薯塊與泥土進一步分離 撰 寫畢業(yè)設計說明書 翻譯相關英文科技文獻 1 篇 2 畢業(yè)設計課題的具體工作內容 包括原始數據 技術要求 工作要求等 原始數據 作業(yè)行數為 2 行 配套動力為 80 100 馬力 作業(yè)深度為 200mm 作業(yè) 寬度為 1800mm 根據原始數據 完成以下工作 1 了解馬鈴薯收獲機的基本工作原理和結構形式 2 研究現有馬鈴薯收獲機的性能 優(yōu)缺點及適應性 確定馬鈴薯收獲機的總體 結構方案 3 研究和設計該機械的主要結構參數和性能參數 進行馬鈴薯收獲機的主要零 部件設計和整機設計 正確規(guī)范繪制裝配圖和零部件圖紙 4 撰寫畢業(yè)設計說明書 5 翻譯相關英文科技文獻 1 篇 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 3 對畢業(yè)設計課題成果的要求 包括畢業(yè)設計 圖紙 實物樣品等 1 設計馬鈴薯收獲機的全套圖紙 2 畢業(yè)設計說明書 1 份 3 相關科技文獻英文翻譯 1 份 結構設計合理 能達到使用要求 圖紙規(guī)范 正確 4 畢業(yè)設計課題工作進度計劃 起 迄 日 期 工 作 內 容 2 月 29 日 3 月 21 日 熟悉課題 搜集資料 進行設計構思 寫出開題報告并進行相關論文的英文翻譯 3 月 30 日 5 月 10 日 確定設計方案 完成全套設計圖紙 5 月 11 日 6 月 1 日 撰寫設計說明書等 6 月 1 日 6 月 5 日 查漏補缺 準備答辯 學生所在系審查意見 同意下發(fā)任務書 系主任 2016 年 2 月 29 日 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 1 結合畢業(yè)設計情況 根據所查閱的文獻資料 撰寫 2000 字左右的文 獻綜述 文 獻 綜 述 馬鈴薯是我國繼小麥 水稻 玉米之后的第四大作物 主要分布在黑龍江 甘肅 內蒙 山西 陜西 寧夏 云南 貴州 青海 吉林等省區(qū) 年產鮮薯近 6000 多萬噸 我國馬鈴薯種植面積以 10 萬 hm2 年的增長速度逐年增加 2001 年達到 472 萬 hm2 產量居世界第 1 位 1 2 我國是馬鈴薯生產第一大國 但卻是馬鈴薯成果轉化 比較差的國家 據聯合國糧農組織報告 我國馬鈴薯平均產量僅為 13 9t hm2 而歐美 發(fā)達國家平均單產 35 43t hm2 世界馬鈴薯中心的研究表明 在世界范圍內對馬鈴薯 的需求到 2020 年將有望增長 20 超過水稻 小麥 玉米的增長 屆時發(fā)展中國家對 馬鈴薯的需求將是 2000 年的 2 倍 3 5 隨著市場對馬鈴薯需求的不斷增加 國外一些 大公司紛紛在中國從事馬鈴薯生產與加工業(yè)務 國內一些生產企業(yè)也紛紛加入這一領域 使得馬鈴薯生產開始向生產基地規(guī)?；?標準化邁進 6 7 然而 一個殘酷的現實卻是 占生產總用工 70 以上的馬鈴薯收獲作業(yè)至今基本上還是停留在傳統的人工割秧 鎬頭 刨薯 人工撿拾的階段 嚴重影響了馬鈴薯的規(guī)模生產 使之遠遠滿足不了市場的需求 伴隨種植面積和產量的增長 馬鈴薯收獲成為一個重要的研究課題 國內外對馬鈴薯收 獲機械研究投入了相當大的人力和物力 我國現階段的馬鈴薯收獲機還是以簡單挖掘人 工揀拾為主 而國外已經實現了機械化與自動化的結合 將液壓技術 振動分析 電子 技術 傳感器技術應用于作業(yè)機械中 大大地降低了勞動者的工作強度 國外馬鈴薯收獲機械化收獲起步早 發(fā)展快 技術水平高 20 世記初 歐美國家 出現畜力牽引挖掘機來代替手鋤挖掘馬鈴薯 隨后改由拖拉機牽引或懸掛 20 年代末 出現了升運鏈式和拋擲輪式馬鈴薯收獲機 在 20 世紀 40 年代初 前蘇聯 美國就開始 研制 推廣應用馬鈴薯收獲機械 50 年代末即己實現了機械化 70 80 年代 德 英 法 意大利 瑞士 波蘭 匈牙利 日本和韓國亦相繼實現了馬鈴薯作物生產機械化 70 年代主要是研制大功率自走式根塊作物聯合收獲機 且以收獲壟作種植為主 8 這些 機型是大功率拖拉機變型 如荷蘭在拖拉機基礎上按照甜菜聯合收獲機的原理制成的雙 行馬鈴薯聯合收獲機 為了加強篩選效果 分離器有四個液壓泵帶動 美國在 1948 年以前用收獲機來收獲馬鈴薯 然后人工撿拾 直到 1967 年 開始使 用聯合收獲機 20 世紀 80 年代初期 聯合收獲機和分段收獲的面積占馬鈴薯作物種植 面積的 85 其中聯合收獲已達到 50 以上 20 世紀 90 年代 美國已基本實現了馬鈴 薯收獲機械化 前蘇聯是生產馬鈴薯作物收獲機最早的國家 生產了許多半懸掛式機型 如 KKY 2 型 KOK 2 型 KKP 2 型等馬鈴薯作物聯合收獲機 機器體積較龐大笨重 到 20 世紀 90 年代初 馬鈴薯收獲機共有 16 種機型 其中 10 種是聯合收獲機 90 年 代中期 開始生產自走式聯合收獲機 其勞動生產率比其它行收獲機提高 1 2 倍 9 近年來 歐美的馬鈴薯收獲機型仍然是以大功率機組為主 這些機型只能在大面積土地 上使用 不適用于中小地塊 有些國家和地區(qū)生產一些小型挖掘機械 如意大利的 SP100 機型為小型壟作收獲機械 在亞洲生產馬鈴薯收獲機械的國家較少 日本在 1955 年以前使用畜力挖掘犁 1955 年 196 年生產懸掛式拋擲式和升運鏈式收獲機 70 年 代開始引進英國 美國等發(fā)達國家的聯合收獲機 并研制適合日本國情的聯合收獲機 對于根菜 蘿卜 青芋等 機械收獲的研究從 1960 年開始 近幾年韓國 日本生產了 一些小型馬鈴薯收獲機 如韓國高山機械工業(yè)公司生產的小型單行和雙行馬鈴薯 地瓜 挖掘機械 10 16 從農業(yè)機械化發(fā)展過程來看 馬鈴薯收獲機械發(fā)展較遲緩 只是在近 50 年才發(fā)展 到較高水平 在國外馬鈴薯收獲機械中 挖掘機的生產和使用所占的比例趨于下降 而 聯合收獲機得到迅速發(fā)展 形成了用聯合收獲機直接收獲 或用挖掘 撿拾裝載機加固 定分選裝置來進行分段收獲的兩種全面實現收獲機械化的配套系統 基本上實現了馬鈴 薯收獲機械化 而且 國外馬鈴薯收獲機械大多采用升運鏈條式聯合作業(yè) 技術上已達 到相當高的水平 像俄羅斯 德國 法國 英國美國 比利時和日本等國馬鈴薯收獲機 械化程度較高 收獲機械性能穩(wěn)定 日本對生姜收獲機械已經研制多年并有了一些成熟的機型 第一代機型只把根莖拔 出地面 減輕了農民從地下挖出生姜的勞動量 據有關材料介紹 現在第二代機型已經 研制成功并開始使用 它是一種從收獲到清理到包裝的聯合作業(yè)機械 在韓國 對根莖 收獲機械的研制也取得了較大的成果 他們生產的一種配套于田園管理機的大蒜挖掘機 采用振動的原理 緩沖了阻力 并對根莖上附著的土塊起到疏松和抖動的作用 是一種 輕型高效的機具 17 20 近年來 隨著馬鈴薯的需求量進一步增加 越來越多的人力和物力都投入到馬鈴薯 產業(yè)中 各個省市都把馬鈴薯產業(yè)列入當地調整農業(yè)產業(yè)結構 增加農民收入的重要內 容 手工進行馬鈴薯收獲已經遠遠滿足不了市場的需求 而且其效率較低 對勞動力的 勞動強度要求大 這很大程度上制約了馬鈴薯產業(yè)的發(fā)展 比起手工收獲馬鈴薯 馬鈴 薯收獲機能保證較高的明薯率和工作效率 不論土地或軟或硬 對收獲機都沒有多少影 響 這使得農民能騰出更多的時間來種植馬鈴薯或其他的農作物 為此要求大大加快馬鈴薯機械化程度 解放勞動力 研制專門用于收獲馬鈴薯的機 器 即所謂的馬鈴薯收獲機 到如今 馬鈴薯收獲機的數量和種類已經不計其數 所獲 得直接或者間接經濟效益已經在國內產值中占有一定地位 因此 研制馬鈴薯收獲機 解決各種遇到的問題 來提高馬鈴薯收獲機械化水平 21 24 參考文獻 1 孫蕓 我國馬鈴薯加工產業(yè)化現狀及展望 J 農業(yè)機械 2000 7 26 28 2 谷茂 馬慧英 薛世明 中國馬鈴薯栽培史考略 J 西北農業(yè)大學學報 1997 27 1 77 81 3 馬鈴薯 起源歷史 EB OL http lpotato 20history htm 2001 03 09 2001 03 10 4 安思民 白淑霞 馮學贊 等 試論我國馬鈴薯產業(yè)化的發(fā)展道 J 馬鈴薯雜志 2000 14 1 46 47 5 馬鈴薯專業(yè)委員會種薯生產加工組 馬鈴薯加工企業(yè)研討會會議紀 EB OL http 2001 03 08 3001 04 10 6 張勛 馬鈴薯生產機械化與產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略 中國農業(yè)機械學會農業(yè)機械化分會第七屆 全國代表大會論文集 C 杭州蕭山 2007 206 7 Bruno Agard Bernard Penz A simulated annealing method based on a clustering approach to determine bills of materials for a large product family Int J Production Economics 117 2009 389 401 8 趙滿全 竇衛(wèi)國 趙士杰等 4SW 系列馬鈴薯挖掘機的研制 J 農村牧區(qū)機械化 1999 4 9 蔣炳奎譯 根菜收獲機械 M 1979 12 10 中國科學技術情報研究所重慶分所編輯 國外收獲機械 第二集 M 1977 1l 11 單愛軍 劉俊杰 崔冰冰 馬鈴薯收獲機現狀與發(fā)展趨勢 J 農機化研究 2006 4 19 20 12 韓建新 都麗萍 2000 年中國國際農牧業(yè)及食品工業(yè)展覽會國外兵團巡禮 J 農 業(yè)機械 2000 5 13 蘇 H 季堅柯等著 蔬菜收獲機械 M 北京 中國農業(yè)機械出版社出版 1982 5 14 蘇 著 袁佳平 汪裕安等譯 農業(yè)機械的設計和計算 M 北京 中國農業(yè)機械出版 社 1983 9 15 蘇 著 沈林生 高良潤等譯 經濟作物收獲機械理論 構造和計算 M 上海 上海 科學技術出版社 1966 1 16 Soon Chong Johnson Lim Ying Liu Wing Bun Lee A methodology for building a semantically annotated multi faceted ontology for product family modelling Advanced Engineering Informatics 25 2011 147 161 17 張東興 郭君海 馬鈴薯田間管理與收獲機械化技術 J 農機科技推廣 2006 1 19 20 18 申屠留芳 孫興釗 中粘壤土馬鈴薯類作物收獲機的研究與開發(fā) J 農機化研究 2003 10 4 21 23 19 R Galan J Racero I Eguia J M Garcia A systematic approach for product families formation in Recon gurable Manufacturing Systems Robotics and Computer Integrated Manufacturing 23 2007 489 502 20 Jacques Lamothe Khaled Hadj Hamou Michel Aldanondo An optimization model for selecting a product family and designing its supply chain European Journal of Operational Research 169 2006 1030 1047 21 Daniel Collado Ruiz Hesamedin Ostad Ahmad Ghorabi Comparing LCA results out of competing products developing reference ranges from a product family approach Journal of Cleaner Production 18 2010 355 364 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段 途徑 一 研究的內容 1 馬鈴薯收獲機的總體方案設計 2 挖掘機構的設計與分析計算 3 薯土及薯秧分離機構的設計與分析計算 二 解決的主要問題 對挖掘鏟的要求 1 挖出所有薯塊 盡可能不漏薯 即明薯率高 2 盡可能使進入機器的土壤少 3 能將掘起的馬鈴薯輸送到分離裝置 并且盡可能細化土壤 減少負荷 挖掘鏟的 任務是在克服各種阻力時消耗的能量最少的情況下將馬鈴薯挖出 再把薯土混合物輸送 到分離裝置 同時還要防止 挖掘鏟纏草和壅土 三 工作原理 本機主要由 V 帶 減速器 抖動輪 機架 挖掘鏟 傳動鏈 地輪構成 拖拉機產 生動力通過減速器和帶輪將所需要的動力傳送到鏈輪上 鏈輪帶動鏈條從而帶動分離裝 置運動 將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機器后方運送 同時由于有抖動輪的作用 使得 馬鈴薯在輸送的過程中實現馬鈴薯與土的分離 而達到了分離的目的 最后馬鈴薯落入 收集箱中 傳動圖 1 萬向聯軸 2 鏈輪 3 減速器 4 動力輸出軸 5 輸送鏈驅動軸 6 抖動輪軸 總體結構圖 1 V 帶輪 2 V 帶 3 機架 4 抖動輪 5 減速器 6 聯軸器 7 懸掛架 8 挖掘鏟 9 鏈輪 10 傳動鏈 11 地輪 四 總體設計 1 傳動比的確定 該多功能馬鈴薯收獲機的配套動力為 100 馬力的拖拉機 其輸出軸的轉速為 540r min 通過一級減速器和帶傳動 設其總的傳動比 減速器的傳動比68 2 i 帶傳動的傳動比 為了能滿足分離器上的線速度為 1 3m s 的要求 21 i 34 12 i 2 帶輪的設計 因為工作機是多功能馬鈴薯收獲機 故屬于載荷變動較大的機械 原動機是交流電 動機 普通轉矩鼠籠式 工作時間小于 10 小時 天 啟動形式為軟啟動 收獲機的工 作功率為 1 5KW 1 選擇 V 帶的型號 2 確定帶輪基準直徑 3 確定傳動的中心距和帶長 4 驗算主動輪的包角 5 確定 V 帶的根數 6 確定帶的初拉力 7 求帶傳動作用在軸上的壓力 8 V 帶計算結果 9 材料的選擇 10 帶輪的形式 11 帶輪尺寸的計算 3 機架部分的設計 收獲機組的入土性能 挖掘深度穩(wěn)定性能 機組牽引性能 運輸通過性能及對地表 的適應性能等主要工作性能都收多功能馬鈴薯收獲機懸掛裝置的影響 本設計采用三點 懸掛式機構 由拖拉機后置三點懸掛和收獲機懸掛架機構成一個空間機構 它可以看作 在縱垂直面和水平面的四個四連桿機構 這兩個四連桿機構具有各自的瞬心 挖掘工作 時 在各種作用力及相對瞬心的力矩作用下 將產生繞這兩個瞬心的轉動趨勢轉動 以 保持平衡 懸掛架及機架部分大部分采用矩形管 這樣即可以減輕質量 降低成本 而 且還能夠滿足結構的剛度和強度的要求 4 減速器的選擇 由于其傳動比為 2 所以可以從市場上選擇傳動比為 2 的減速器 其型號為 ZDY ZDZ100 型圓柱齒輪減速器 5 聯軸器的選擇 該馬鈴薯收獲機的設計寬度為 712mm 兩側的機架壁厚度各位 10mm 所以整個機架 的內部空間為 692mm 所選的減速器的輸出軸的外伸長度為 110mm 為了使機器能夠運 轉 必須將 V 帶輪放在整個機架的外面 因為減速器外伸軸長度不夠 所以必須選擇一 個聯軸器 通過查減速器的參數表 可知其輸出軸的直徑為 48mm 所以選擇聯軸器時其孔徑 也應當為 48mm 通過查閱手冊 22 可以選擇 HL4 型聯軸器 其長度為 112mm 6 挖掘鏟的設計 挖掘鏟的鏟片是多片鏟的變形 鏟片與鏟片之間留有間隙 這帶來很多優(yōu)點 1 一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積 達到減少阻力的目的 2 另一方面是減輕了機器前部的重量 防止鏟尖下陷 多片鏟在工作時發(fā)生局部磨損時 更換方便維修成本低 一般單株塊莖在土壤中的 分布寬度為 400mm 塊莖分布的深度一般為在地表下 120 200mm 之間 7 鏈輪的設計 1 選擇鏈輪的齒數 2 初定傳動中心距 a 3 確定鏈長 pL 4 確定鏈條節(jié)距 p 5 驗算鏈速 V 6 計算實際中心距 7 作用在軸上的壓力 Q 8 潤滑方式 8 地輪的設計 地輪的作用主要是在機器行走過程中的平衡支撐作用 為了克服收獲機收獲時挖掘 鏟前部較大的阻力 設計的地輪應當有較好的通過性 且能夠保證在凹凸不平的地表情 況下準確控制挖掘深度 地輪材料可以選擇鑄鐵 結構采用腹板式 在機架上設置不同 的安裝位置 可根據種植情況調節(jié)深度 研究計劃和安排 時間 任務安排 第一 二周 查閱資料與文獻完成英文翻譯 第三 四周 構思設計方案 撰寫開題報告 第五 六周 確定總體方案的設計和計算 第七 八周 裝配圖與零件圖的繪制 第九 十周 編寫設計說明書 第十一 二周 預答辯與修改準備答辯 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 指導教師意見 杜忠杰同學在查閱了大量的和畢業(yè)設計工作有關的資料 書籍后 對課題的研究 內容和研究方法有了較明確的認識和理解 較好地完成了課題前期的準備工作 開題報告語言通順 格式規(guī)范 文獻綜述 部分對研究涉及馬鈴薯收獲裝置課題 的意義 國內外的發(fā)展現狀進行了較為詳細的敘述 并對挖掘部件 分離部件等相關 技術和研究現狀進行有一定深度 本課題要研究和解決的問題和擬采用的研究手段 途徑 部分中 提出問題明確 方法可行 爭取圓滿完成本次畢業(yè)設計工作 同意開題 指導教師 2016 年 3 月 22 日 所在系審查意見 同意開題 系主任 2016 年 3 月 22 日 I 馬鈴薯收獲機的設計 摘要 馬鈴薯為地下產物 且是塊莖繁殖 收獲受季節(jié)和天氣限制 據我的了 解 馬鈴薯這種農作物的收獲難度系數很大 而且從季節(jié)的角度看它的季節(jié)性很強 而且 由于長年都沒游戲的關于這方面的機械研究產品 所以給農民帶來了很大的 困擾 本課題就是以為了解決上述問題為研究目的來對馬鈴薯收獲機進行研究 對 這個機械產品進行應用上的分析 同時我設計的這是組合分離式馬鈴薯收獲機 主 要就是對此機械產品的主要參數進行了準確的選擇選擇 對主要零部件的設計進行 了精準的理論計算 同時做出相應的 CAD 圖紙用來一目了然的了解到我的設計 最 重要的是要從實際情況中來確定研究思路 所以我就深入到種植場地上認真觀察實 際情況 這一舉措對我的設計確實幫助不少 而且從往年國內外的期刊雜志上了解 了很多情況 讓我對此設計又增加了不少信心 思路更加清晰 做出的設計必須要 滿足實際要求 關鍵詞 馬鈴薯 收獲機 農業(yè)機械 機械 挖掘鏟 II Design of potato harvester Abstract the potato is a product of the underground and it is the tuber propagation The harvest is restricted by seasons and weather According to my understanding the potato crop harvest difficult coefficient and from the point of view of the season see its seasonal very strong and due to the long term game of on the study of mechanical products so to farmers brought great distress the subject is in order to research purpose to study of potato harvester the mechanical products for application on the analysis of the problem to solve At the same time I designed this is a combination of separate type of potato harvester Mainly is the main parameters of this mechanical products to choose the correct choice the design of the main parts of the precise theoretical calculation At the same time make the corresponding CAD drawings for a clear understanding of my design The most important is to determine the research ideas from the actual situation so I went deep into the planting site carefully observe the actual situation this initiative to my design really help a lot And from the domestic and foreign periodicals in previous years to understand a lot of things so I designed to add a lot of confidence ideas more clearly to make the design must meet the actual requirements Key words potato harvester agricultural machinery machine digging shovel II III 目 錄 摘要 I Abstract 目錄 1 馬鈴薯收獲機的分析 1 1 1 馬鈴薯收獲機研究的目的和意義 1 1 2 國外馬鈴薯收獲機的發(fā)展現狀 1 1 3 國內馬鈴薯收獲機的現狀分析 2 1 4 多功能馬鈴薯收獲機的發(fā)展趨勢 3 2 總體方案的設計 4 2 1 整體布局的設計 4 2 2 工作原理 4 3 傳動比的確定與減速器的選擇 6 3 1 傳動比的確定 6 3 2 減速器的選擇 6 4 帶輪和鏈輪的設計 7 4 1 帶輪的設計 7 4 2 鏈輪的設計 12 III 5 聯軸器的選擇及其軸的設計 15 5 1 聯軸器的選擇 15 5 2 聯軸器上軸的設計 15 6 鏈輪軸的設計和校核 16 6 1 鏈輪軸的設計 16 6 2 鏈輪軸的校核 16 7 分離輸送器的設計 18 7 1 分離輸送器的機構及工作過程 18 IV 7 2 桿條參數的確定 18 7 3 分離輸送器線速度的確定 19 8 挖掘裝置的設計 20 8 1 挖掘鏟的構成 20 8 2 挖掘鏟的設計 20 9 地輪和機架的設計 24 9 1 地輪的設計 24 9 2 機架部分的設計 24 10 使用說明和結論 25 10 1 使用說明 25 10 2 結論 25 參考文獻 26 致謝 28 IV IV 1 馬鈴薯收獲機的分析 1 1 馬鈴薯收獲機研究的目的和意義 在國內的馬鈴薯的種植面積可以說是以 10 萬 hm2 年的增長速度逐年持續(xù)增加 2001 年將會達到 472 萬 hm2 產量講位居世界第 1 位 1 2 縱觀全世界來看我國馬 鈴薯的生產量位居首位 但卻是馬鈴薯成果轉化比較差的國家 目前看來發(fā)展中國家 對馬鈴薯的需求量將是 2000 年的 2 倍 3 7 隨著近幾年市場對馬鈴薯需求量的持續(xù) 增加 國外的一些有名氣大公司紛紛來到我國從事馬鈴薯生產與加工業(yè)務 國內的一 許多生產企業(yè)也紛紛加入這塊兒領域來發(fā)展 因此使馬鈴薯得生產開始趨向生產基地 的規(guī)模化 標準化邁進了一大步 7 10 但是 一個殘酷的現實又將擺在了面前 馬鈴 薯的收獲作業(yè)用工 70 以上至今都還是停留在傳統的人工割秧 鎬頭刨薯 人工撿拾 的階段 非常嚴重的影響了馬鈴薯的規(guī)模生產 從而導致了市場的供不應求 國內馬 鈴薯的種植面積跟規(guī)模越來越大 從而使馬鈴薯收獲機成為了我們要研究的課題 從 全世界來看 大小企業(yè)對馬鈴薯收獲機的研究投入了非常大的人力和物力 國內的現 狀依然是落后的收獲方式 而國外已經有了很大的改善 所以我們要把我們的知識運 用到新設備的研究 用來提高馬鈴薯行業(yè)的工作效率 這樣的思想前提才能產生好的 思路來做出好的設計 這將對我以后從事的行業(yè)有很大的幫助 在沒有任何約束的前 提下 我能夠讓我的大腦開足馬力來跟我一起應對即將要面對的所有難題 1 2 國外馬鈴薯收獲機的發(fā)展現狀 國外的機械行業(yè)相對過了你來說發(fā)展的較快 相對來說國外馬鈴薯收獲機在 20 世記初 歐洲國家有了畜力牽引收獲機來替代手工挖掘馬鈴薯 之后又改用拖拉機 隨后又出現了升運鏈式和拋擲輪式馬鈴薯收獲機 在 20 世紀 40 年代初 前蘇聯 美 國就開始研制馬鈴薯收獲機械 50 年代末己實現了馬鈴薯收獲的機械化 隨后相繼好 多國家亦相繼實現了馬鈴薯作物生產機械化 70 年代主要是研制大功率自走式根塊作 物聯合收獲機 且以收獲壟作種植為主 11 這些機型是大功率拖拉機變型 為了加強 篩選效果 分離器有四個液壓泵帶動 I 馬鈴薯收獲機的設計 摘要 馬鈴薯為地下產物 且是塊莖繁殖 收獲受季節(jié)和天氣限制 據我的了 解 馬鈴薯這種農作物的收獲難度系數很大 而且從季節(jié)的角度看它的季節(jié)性很強 而且 由于長年都沒游戲的關于這方面的機械研究產品 所以給農民帶來了很大的 困擾 本課題就是以為了解決上述問題為研究目的來對馬鈴薯收獲機進行研究 對 這個機械產品進行應用上的分析 同時我設計的這是組合分離式馬鈴薯收獲機 主 要就是對此機械產品的主要參數進行了準確的選擇選擇 對主要零部件的設計進行 了精準的理論計算 同時做出相應的 CAD 圖紙用來一目了然的了解到我的設計 最 重要的是要從實際情況中來確定研究思路 所以我就深入到種植場地上認真觀察實 際情況 這一舉措對我的設計確實幫助不少 而且從往年國內外的期刊雜志上了解 了很多情況 讓我對此設計又增加了不少信心 思路更加清晰 做出的設計必須要 滿足實際要求 關鍵詞 馬鈴薯 收獲機 農業(yè)機械 機械 挖掘鏟 II Design of potato harvester Abstract the potato is a product of the underground and it is the tuber propagation The harvest is restricted by seasons and weather According to my understanding the potato crop harvest difficult coefficient and from the point of view of the season see its seasonal very strong and due to the long term game of on the study of mechanical products so to farmers brought great distress the subject is in order to research purpose to study of potato harvester the mechanical products for application on the analysis of the problem to solve At the same time I designed this is a combination of separate type of potato harvester Mainly is the main parameters of this mechanical products to choose the correct choice the design of the main parts of the precise theoretical calculation At the same time make the corresponding CAD drawings for a clear understanding of my design The most important is to determine the research ideas from the actual situation so I went deep into the planting site carefully observe the actual situation this initiative to my design really help a lot And from the domestic and foreign periodicals in previous years to understand a lot of things so I designed to add a lot of confidence ideas more clearly to make the design must meet the actual requirements Key words potato harvester agricultural machinery machine digging shovel III 目 錄 摘要 I Abstract 目錄 1 馬鈴薯收獲機的分析 1 1 1 馬鈴薯收獲機研究的目的和意義 1 1 2 國外馬鈴薯收獲機的發(fā)展現狀 1 1 3 國內馬鈴薯收獲機的現狀分析 2 1 4 多功能馬鈴薯收獲機的發(fā)展趨勢 3 2 總體方案的設計 4 2 1 整體布局的設計 4 2 2 工作原理 4 3 傳動比的確定與減速器的選擇 6 3 1 傳動比的確定 6 3 2 減速器的選擇 6 4 帶輪和鏈輪的設計 7 4 1 帶輪的設計 7 4 2 鏈輪的設計 12 5 聯軸器的選擇及其軸的設計 15 5 1 聯軸器的選擇 15 5 2 聯軸器上軸的設計 15 6 鏈輪軸的設計和校核 16 6 1 鏈輪軸的設計 16 6 2 鏈輪軸的校核 16 7 分離輸送器的設計 18 7 1 分離輸送器的機構及工作過程 18 IV 7 2 桿條參數的確定 18 7 3 分離輸送器線速度的確定 19 8 挖掘裝置的設計 20 8 1 挖掘鏟的構成 20 8 2 挖掘鏟的設計 20 9 地輪和機架的設計 24 9 1 地輪的設計 24 9 2 機架部分的設計 24 10 使用說明和結論 25 10 1 使用說明 25 10 2 結論 25 參考文獻 26 致謝 28 1 1 馬鈴薯收獲機的分析 1 1 馬鈴薯收獲機研究的目的和意義 在國內的馬鈴薯的種植面積可以說是以 10 萬 hm2 年的增長速度逐年持續(xù)增加 2001 年將會達到 472 萬 hm2 產量講位居世界第 1 位 1 2 縱觀全世界來看我國馬 鈴薯的生產量位居首位 但卻是馬鈴薯成果轉化比較差的國家 目前看來發(fā)展中國家 對馬鈴薯的需求量將是 2000 年的 2 倍 3 7 隨著近幾年市場對馬鈴薯需求量的持續(xù) 增加 國外的一些有名氣大公司紛紛來到我國從事馬鈴薯生產與加工業(yè)務 國內的一 許多生產企業(yè)也紛紛加入這塊兒領域來發(fā)展 因此使馬鈴薯得生產開始趨向生產基地 的規(guī)?；?標準化邁進了一大步 7 10 但是 一個殘酷的現實又將擺在了面前 馬鈴 薯的收獲作業(yè)用工 70 以上至今都還是停留在傳統的人工割秧 鎬頭刨薯 人工撿拾 的階段 非常嚴重的影響了馬鈴薯的規(guī)模生產 從而導致了市場的供不應求 國內馬 鈴薯的種植面積跟規(guī)模越來越大 從而使馬鈴薯收獲機成為了我們要研究的課題 從 全世界來看 大小企業(yè)對馬鈴薯收獲機的研究投入了非常大的人力和物力 國內的現 狀依然是落后的收獲方式 而國外已經有了很大的改善 所以我們要把我們的知識運 用到新設備的研究 用來提高馬鈴薯行業(yè)的工作效率 這樣的思想前提才能產生好的 思路來做出好的設計 這將對我以后從事的行業(yè)有很大的幫助 在沒有任何約束的前 提下 我能夠讓我的大腦開足馬力來跟我一起應對即將要面對的所有難題 1 2 國外馬鈴薯收獲機的發(fā)展現狀 國外的機械行業(yè)相對過了你來說發(fā)展的較快 相對來說國外馬鈴薯收獲機在 20 世記初 歐洲國家有了畜力牽引收獲機來替代手工挖掘馬鈴薯 之后又改用拖拉機 隨后又出現了升運鏈式和拋擲輪式馬鈴薯收獲機 在 20 世紀 40 年代初 前蘇聯 美 國就開始研制馬鈴薯收獲機械 50 年代末己實現了馬鈴薯收獲的機械化 隨后相繼好 多國家亦相繼實現了馬鈴薯作物生產機械化 70 年代主要是研制大功率自走式根塊作 物聯合收獲機 且以收獲壟作種植為主 11 這些機型是大功率拖拉機變型 為了加強 篩選效果 分離器有四個液壓泵帶動 圖 1 2 1 EURO V1400 L 馬 2 鈴薯收獲機 圖 1 2 2 Spirit8200 馬鈴薯收獲機 發(fā)展中國家基本上采用挖掘犁和挖掘機進行收獲作業(yè) 發(fā)達國家的馬鈴薯作物收 獲已基本實現了機械化聯合作業(yè) 如德國 美國的聯合收獲機在自動化控制馬鈴薯分 離以及減少馬鈴薯作物損傷等方面都有獨到之處 東洋農機公司 日本三 A 公司久保 田公司等都生產適合小地塊作業(yè)的中小型自走式馬鈴薯作物收獲機 12 15 1 3 國內馬鈴薯收獲機的現狀分析 通過我對近幾年馬鈴薯收獲機的了解 也有能人才子在國內對此類機械做了研究 比如大蒜挖掘機 不過呢就是有很多機械在現實的實用性上都存在著一些新的問題還 需不斷改進 其中這些問題我總結了一下主要體現在兩個方面吧 第一就是是對農作 物的損傷 因為像大蒜 生姜此類作物 他本身比較脆弱 就容易造成損傷 損傷后 產量就會減少 而且到了市場上價格也會比平常賣的更低 第二就是適應性很差 因 為每個地方跟每個地方的種植技術不同 地形啊種植的田壟高低也不同 造成非常差 的適應性 綜觀國內外多功能馬鈴薯收獲機的發(fā)展特點及外部環(huán)境 專家預測未來多功能馬 鈴薯收割機的主要發(fā)展趨勢是 1 開發(fā)節(jié)能 高效 可靠 環(huán)保型產品的多功能馬鈴薯收割機 2 安全性及通用性是產品發(fā)展的重要目標 3 大型化與小型化仍是產品系列化的兩極方向 4 技術進步 操作方便和售后服務將成為企業(yè)生存的三大關鍵因素 1 4 多功能馬鈴薯收獲機的發(fā)展趨勢 1 4 1 向適應性 通用性發(fā)展 我們可以在一臺馬鈴薯收獲機的基礎上能夠更換不同型號的清選 分離裝置 還 有摘果裝置 16 19 采用可以互換的滾筒式分離機構和圓盤割刀式分離機構 而且可以 用于花生 大蒜 洋蔥等多種根莖類作物的聯合收獲 從而實現一機多用的狀態(tài)來滿 足我們的需求 還可以選用適應性比較強通用性好的的果秧分離機構 適用于不同種 類根莖類作物的秧蔓與果實的結構 形狀 尺寸將兩者分離 以適應多種作物和多種 形式馬鈴薯作物的收獲要求 1 4 2 向智能化方向發(fā)展 通過我盡量年在國內各大機械廠實習的見識 對我來說影響最深的 要想成為一 個機械大國 必須把機械往智能化的方向發(fā)展 20 給我們研制出來的農機產品配備 3 上最精準的多功能的農業(yè)系統 我想這將成為未來農機發(fā)展的潮流 我還發(fā)現近幾 年花生 大蒜 胡蘿卜 馬鈴薯等種植面積不斷擴大 所以我覺得經濟作物的耕作機 械應重點開發(fā)根作物的收獲 1 4 3 向多功能聯合型機械發(fā)展 增加農業(yè)機械的使用方向 避免機械的單一性 實現一機多用 可用于花生 大 蒜等多種根莖類作物的聯合收獲等作業(yè)聯合在一起 并可增加其收割功能 以提高機 具利用率 21 1 4 4 向精量化農業(yè)機械發(fā)展 開發(fā)安裝有精量收獲的傳感器以達到提高收獲率的目的 1 4 5 簡化操作 還有一大關鍵就是要提高收獲機的工作速度 簡化操作流程 這將是提高收獲作 業(yè)生產率的又一途徑 還有就是在收獲后裝箱時 盡量使用大點的集裝箱以提高沒必 要的裝卸次數 而且在裝卸過程中會出現很多垃圾 這樣也能從減少打掃時間上來提 高生產效率 1 4 6 創(chuàng)新改造 在原有單一挖掘機械的基礎上創(chuàng)新改造 可增加挖掘機械的科技含量 提高自動 化成效 極大限度的加強機械化 2 總體方案的設計 2 1 整體布局的設計 其傳動圖如圖 2 1 1 4 圖 2 1 1 傳動圖 1 萬向聯軸 2 鏈輪 3 減速器 4 動力輸出軸 5 輸送鏈驅動軸 6 抖動輪軸 其總體結構圖如圖 2 1 2 圖 2 1 2 總體結構圖 1 V 帶輪 2 V 帶 3 機架 4 抖動輪 5 減速器 6 聯軸器 7 懸掛架 8 挖掘鏟 9 鏈輪 10 傳動鏈 11 地輪 2 2 工作原理 本機主要由 V 帶 減速器 抖動輪 機架 挖掘鏟 傳動鏈 地輪構成 拖拉機 產生動力通過減速器和帶輪將所需要的動力傳送到鏈輪上 鏈輪帶動鏈條從而帶動分 離裝置運動 將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機器后方運送 同時由于有抖動輪的作用 使得馬鈴薯在輸送的過程中實現馬鈴薯與土的分離 而達到了分離的目的 最后馬鈴 薯落入收集箱中 表2 2 1馬鈴薯主要性能參數 工作寬度 1800 mm 作業(yè)行數 2 行 作業(yè)深度 200 mm 主軸轉速 540 r min 1 配套動力 拖拉機 80 100 馬力 作業(yè)速度 0 6 1 m s 5 純小時生產率 0 25 0 60 hm h21 集薯類型 鋪條 理論明薯率 95 理論挖凈率 98 理論破損率 3 行距 700 900 mm 3 傳動比的確定與減速器的選擇 3 1 傳動比的確定 該多功能馬鈴薯收獲機的配套動力為 100 馬力的拖拉機 其輸出軸的轉速為 540r min 通過一級減速器和帶傳動 設其總的傳動比 68 2 i 減速器的傳動比 帶傳動的傳動比 為了能滿足分離器上的線速度為21 i 34 12i 1 3m s 的要求 因為 出入ni 所以 min 20168 54ri 入出 6 sradn 1 230514 出出 所以鏈輪半徑 mvr620 出 3 2 減速器的選擇 其傳動比為 2 所以選擇傳動比為 2 的減速器 其型號為 ZDY ZDZ100 型圓柱齒 輪減速器 其結構如圖 3 2 1 圖 3 2 1 減速器結構圖 4 帶輪和鏈輪的設計 4 1 帶輪的設計 收獲機的工作功率為 1 5KW 故 W8 152 kPKAca 式 4 1 A 工作情況系數 取 A 1 2 4 1 1 選擇 V 帶的型號 根據計算功率 caP和小帶輪轉速 1n 故選擇 A 型帶 4 1 2 確定帶輪基準直徑 1 初選主動輪的基準直徑 D1 根據所選 V 帶型號參考 選取 min 選 801 7 2 驗算帶的速度 V 106 nD 2784 3 sm 3 計算從動輪直徑 D212iD 2 07834 取 D2 為 107mm 4 1 3 確定傳動的中心距和帶長 初定中心距 由 20217 0DaD 即 1788 即 349 0 所以可取 ma5 根據公式 8 20 計算基準帶長 02121042aDLd 3587835 m 16 選取帶的基準長度 查表得 mLd1 根據公式 8 21 計算實際中心距 Lad 4 3920 6815302 0 考慮安裝調整和補償初拉力的需要 中心距的變動范圍為 md min La6 3840 x 4 1 4 驗算主動輪的包角 根據公式 8 6 及對包角的要求 應保證 8 6018012 aDa 357 4 1 5 確定 V 帶的根數 由公式 8 22 知 5 300 KPZLca 式 4 2 取 Z 4 根 K 考慮包角不同時的影響系數 簡稱包角系數 L 考慮帶的長度不同的影響系數 簡稱長度系數 0P 計入傳動比的影響時 單根 V 帶所能傳遞的功率的增量 查得 0 45 K 0 98 L 0 91 0P 0 024 4 1 6 確定帶的初拉力 單根 V 帶的初拉力確定 2015 qVZPFca 2413 098 43 1 N7 4 1 7 求帶傳動作用在軸上的壓力 210SinZFQ 式 4 3 87si4 N197 式中 Z 帶的根數 0F 單跟帶的初拉力 1 主動輪上的包角 4 1 8 V 帶計算結果 表 4 1 8 1 V 帶設計計算列表 9 設計計算項目 結果 說明 工作情況系數 k A1 2 計算功率 P ca1 8 選取 V 帶型號 A 小帶輪直徑 D180mm 可選比表中大的值 大帶輪直徑 D 2107mm 驗算 V 帶的速度 V 1 1304m s 初定中心距 a 0350 參考實際機械結構確定 初算 V 帶所需的基準長 度 L d 1068 2 10 選 V 帶的基準長度 Ld1153mm 定 V 帶公稱長度 Li1120mm 定中心距 a 392 4mm 包角 1 175 120 合適 包角系數 ka0 98 V 帶規(guī)格 A 型 長 1153mm V 帶根數 4 根 中心距 392 4mm 4 1 9 材料的選擇 帶輪常用材料是鑄鐵 因為帶速 v 25m s 所以選用 HTl50 4 1 10 帶輪的形式 帶輪采用實心式 同樣大帶輪的基準直徑 D 2 5 3 d 所以大帶輪也用實心 式 4 1 11 帶輪尺寸的計算 小帶輪的軸孔直徑 小帶輪與減速器相連 故取 d 40mm 因為 mdB80265 所以 L 小帶輪的寬度 fez21 054 m6 小帶輪的直徑 fD21 5 380 m7 大帶輪的軸孔直徑 大帶輪與鏈輪主動軸直徑一致 設大帶輪軸孔直徑 md45 續(xù)表 3 11 大帶輪的寬度 mB65 大帶輪的直徑 fD21 5 307 4 帶輪的結構如圖 4 1 11 1 圖 4 1 11 1 帶輪 4 2 鏈輪的設計 4 2 1 鏈輪的設計目的 設計該鏈輪的主要目的是為了能帶動分離機構的運動 通過鏈輪使得鏈的線 速度為 1 6m s 為了達到這一目的 所設計的鏈輪傳動比應為 1 即兩鏈輪的直 徑應當相等 由前面的計算已經得出鏈輪的直徑 r 62mm 4 2 2 鏈輪的設計 1 選擇鏈輪的齒數 由已知得鏈輪的傳動速度為 1 3m s 傳動比為 1 通過查表 所以取 251 Z 2 初定傳動中心距 a 根據公式 0 p 3 0 初取 4 a 3 確定鏈長 pL210210 ZaZp 12 041258 節(jié) 4 確定鏈條節(jié)距 plzAK 0p 15 34 7 kw8 由表查得鏈節(jié)距 p 為 15 875mm 5 驗算鏈速 V106 Zn 5 287 53 1 與原假設相符 6 計算實際中心距 2 8 2 4 1211 ZZLZLpap 50587 m 63 0 9 3 7 作用在軸上的壓力 Q F 1 圓周力 v p0 N283 1 5 故 Q4 6 8 潤滑方式 根據 v和 p 選擇滴油潤滑 4 2 3 鏈輪材料的選擇 鏈輪的材料應當能夠滿足強度和耐磨性的要求 在低速 輕載 平穩(wěn)傳動中 鏈 輪可采用中碳鋼制造 中速 中載時 采用中碳鋼淬火處理 其硬度 40HRC 45HRC 13 4 2 4 鏈輪機構的尺寸計算 該鏈輪為滾子鏈輪 1 分度圓直徑 mzpd12780sin 2 齒頂園直徑 mzpda 135 94 750 8 1 cot54 3 齒根園直徑 6 27 rf 4 最大齒根距離 mdzLrx 6 1 05 1390cos 5 齒側凸緣直徑 mhzpdg8 157 4 s 所以取 g7 鏈輪結構如圖 4 2 4 1 圖 4 2 4 1 鏈輪 14 5 聯軸器的選擇及其軸的設計 5 1 聯軸器的選擇 該馬鈴薯收獲機的設計寬度為 712mm 兩側的機架壁厚度各位 10mm 所以整個機 架的內部空間為 692mm 所選的減速器的輸出軸的外伸長度為 110mm 輸出軸的直徑 為 48mm 所以選擇聯軸器時其孔徑也應當為 48mm 通過查閱手冊 21 可以選擇 HL4 型聯軸器 其長度為 112mm 5 2 聯軸器上軸的設計 聯軸器上軸的作用是為了將減速器和帶輪通過聯軸器相連接的 其設計過程如下 1 軸 4 部分 此部分軸是裝聯軸器的 聯軸器的長度為 112mm 所以在設計時可 以把該部分長度設計為 110mm 2 軸 3 部分此部分上裝滾動軸承 因為機架內壁到機架中心線的距離為 346mm 減速器中線到輸出軸端的距離為 214mm 聯軸器長 112mm 所以聯軸器到機架內壁 的長度為 346 214 112 20mm 所選的軸承為角接觸球軸承 其寬度為 24 75mm 所以設計時該軸段長度為 42mm 3 軸 2 部分 該部分裝同時有軸承端蓋 為了讓 V 帶輪輸出機架為 20mm 所以 該段長度可設計為 44mm 4 軸 1 部分 該部分上裝 V 帶輪 V 帶輪寬為 65mm 所以設計該段長為 63mm 15 6 鏈輪軸的設計和校核 6 1 鏈輪軸的設計 該軸的設計步驟如下 1 軸 2 和軸 4 部分 這兩部分都是裝鏈輪的 因為鏈輪的厚度為 75mm 所以設 計該部分軸長度為 70mm 2 軸 1 和軸 5 部分 這兩部分都是裝軸承的 所選軸承為角接觸球軸承 其寬度 為 24 75mm 設計兩輪側面距機架內壁距離為 20mm 所以設計該部分軸長為 50mm 3 軸 6 部分 該部分上裝軸承端蓋 設計其長度為 33mm 4 軸 7 部分 該部分上裝大帶輪 所以其設計長度也為 70mm 5 軸 3 部分 該部分通過計算可得其長度為 488mm 其結構如圖 6 1 圖 6 1 1 鏈輪軸 6 2 鏈輪軸的校核 先作出軸的受力計算簡圖 取集中載荷作用于帶輪 鏈輪和軸承中點 6 2 1 帶輪上作用力的大小 16 壓軸力 NFP1974 則 NREH9 1543207cos PV 9in 6 2 2 鏈輪上作用力的大小 壓軸力 NQ4 16 則 NRCHB 4 18392074 16cos V in 求垂直面上軸承的支反力畫主要截面彎矩圖 N RRBVCVEVD 8 576560801 A 3 1 27 9 垂直面受力圖 見圖 b 主要截面彎矩圖 見圖 c 6 2 3 求水平面上軸承的支反力 畫主要截面彎矩圖 NRRBHCHEHD 8 301656081 A 4 9 42 水平面受力圖 見圖 d 主要截面彎矩圖 見圖 e 40 截面 D 處 垂直面 水平面合 成彎矩 mNMD 5221068 4 1069 彎 矩圖見圖 6 2 3 1 17 圖 6 2 3 1 7 分離輸送器的設計 7 1 分離輸送器的機構及工作過程 7 1 1 機構形式的確定 機構簡單 帶面傾斜 30 時也能工作 因此是一種應用比較廣泛的分離工作部件 鏈桿式分離輸送器是由園桿組成 桿的兩端焊接在鏈條上 形成具有篩選馬鈴薯而分 離土壤的柵 7 1 2 分離輸送器的工作過程 工作過程是被掘起的土壤 馬鈴薯等向上輸送 在輸送鏈的作用下 土壤被疏松 土壤通過桿之間的間隙篩出來 馬鈴薯則被輸送器輸送到機器的尾部 從而將馬鈴薯 收集到后面的收集箱中 達到收獲馬鈴薯的目的 其結構如圖 7 1 2 1 18 圖 7 1 2 1 分離輸送器圖 1 主動輪 2 鏈條 3 抖動輪 4 從動輪 7 2 桿條參數的確定 在歐洲的許多國家里 桿間距離通常為 25 28mm 而在美國 甚至為 40 48mm 亞洲的日 韓等國為 30 40mm 這個間隙主要于馬鈴薯作物的品種和馬鈴薯的尺寸由 很大關系 在波蘭 一個馬鈴薯的平均重量大約為 60 80g 而美國可以達到 200g 左 右 分離輸送器的桿條間隙如圖 13 從圖中可以看出下面的關系 DL 1 式 7 1 式中 桿 間 歇 桿 條 間 歇 1 桿 直 徑 D 其結構如圖 7 2 1 圖 7 2 1 桿條間隙圖 7 3 分離輸送器線速度的確定 線速度是分離輸送器設計的主要參數 輸送器的壽命 尺寸及機器的重量都與它的速度有關 輸送器的長度關系到馬鈴 薯分離和整機的尺寸 因此它必須適當 19 試驗表明 當線速度高于 2m s 土壤含水量大于等于 20 時 分離能力下降 若 機器的前進速度為 pV 分離傳送器的線速度為 rV 則有 pr 的取值一般為 0 8 2 5 機器工作時的速度為 1 2m s 分離輸送器的速度為 1 3 s 所以算出的 為 1 08 在 0 8 到 2 5 的范圍之內 所以該參數的確定符合要求 8 挖掘裝置的設計 8 1 挖掘鏟的構成 挖掘鏟由鏟片固定板 獨立的鏟片和角度調節(jié)機構組成的 鏟尖角度設計為鈍角 這樣可以減小鏟前的入土深度 從而降低無效挖掘深度的動力消耗 我對于挖掘鏟的 設計比較新穎 它的形狀像英文字幕 w 我個人比較喜歡這個設計 它的入土性能比 較好 可以省最少的力就能夠進入到土內 大大減小進入土地里的阻力 減少不必要 浪費的資源 更加省成本 最終效果 這也是提高我們馬鈴薯收獲機工作效率的一個重大舉措 這都是細節(jié) 問題 細節(jié)決定一切 而且它的入土面積較大 從而大大地減少漏挖 減少收獲后土 地里馬鈴薯的殘留量 大大提高收獲量 大大提高工作效率 減少不必要后期工作與 工作量 20 圖8 1 1 馬鈴薯根系和薯塊一般分布狀況 8 2 挖掘鏟的設計 挖掘鏟的鏟片鏟片與鏟片之間留有間隙的 而且是多片鏟的變形 因而帶來很多 的優(yōu)點 1 一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積 達到減少阻力的目的 2 另一方面是減輕了機器前部的重量 防止鏟尖下陷 Fp 90sin 式 8 1 式中 為作用于鏟刃上的阻力 n為鏟刃上的正壓力 rp為鏟刃上的滑切力 F為鏟刃與土壤之間的摩擦力 且 tanPF 為摩擦角 90cos Pn 代入得 一般土壤對鋼的摩擦角為 35 26 取 0 所以 60 若鏟片數量為 5 個 單個鏟片寬度為 100mm 長度為 250mm 鏟刃傾斜角度 60 鏟面傾角為 1 鏟間間隙為 25mm 在實際考察當中 我還當發(fā)現一個較為嚴重的問題 就是在挖掘鏟工作中 收獲 21 后的馬鈴薯會從挖掘鏟兩側掉出 從而加大一定的勞動量 降低收獲效率 所以我決 定 在挖掘鏟的兩側 焊接尺寸相當的金屬擋板 從而解決這個問題 只有在不斷地 研究 不斷地測試 不斷的改進 才能研究出好的機械產品 其結構如圖 8 2 1 圖 8 2 1 挖掘鏟 圖8 2 2 挖掘鏟參數1 2 22 圖8 2 3 挖掘鏟參數 圖8 2 4 受力分析 圖8 2 5 鏟尖受力分析 2 23 圖8 2 6 鏟面水平傾角及鏟的末端離地高度示意圖 9 地輪和機架的設計 9 1 地輪的設計 地輪的作用主要是在機器行走過程中的平衡支撐作用 為了克服收獲機收獲時挖 掘鏟前部較大的阻力 設計的地輪應當有較好的通過性 且能夠保證在凹凸不平的地 表情況下準確控制挖掘深度 地輪材料可以選擇鑄鐵 結構采用腹板式 在機架上設 置不同的安裝位置 可根據種植情況調節(jié)深度 9 2 機架部分的設計 收獲機組的入土性能 挖掘深度穩(wěn)定性能 機組牽引性能 運輸通過性能及對地 表的適應性能等主要工作性能都收多功能馬鈴薯收獲機懸掛裝置的影響 懸掛架及機 架部分大部分采用矩形管 這樣即可以減輕質量 降低成本 而且還能夠滿足結構的 剛度和強度的要求 24 10 使用說明和結論 10 1 使用說明 使用時將多功能馬鈴薯收獲機懸掛在拖拉機后面 1 要經常檢查關鍵部件的連接 定期加注油 零件不合格是應及時換掉 2 各相對運動部件表面要保持清潔 3 盡量使多功能馬鈴薯收獲機所處的環(huán)境清潔 通風 干燥 4 經常檢查分離輸送器 因為它直接關系到分離的好壞 10 2 結論 通過本次畢業(yè)設計 我對產品的設計過程有了一個系統的認識 掌握了基本的設 計過程 真正地將所學的理論知識與實踐結合起來 提高了獨立思考解決問題的能力 在設計的過程當中 難免有不妥之處 在今后的學習工作中我會繼續(xù)努力 彌補自己 在專業(yè)知識上的缺欠 此次設計 我認為最重要的就是使我明白了 無論做什么事情 要想做好 必須 態(tài)度端正 要善于學習 時刻學習 做事要嚴謹 認真 細致 不怕吃苦 還要有創(chuàng) 新精神 25 參 考 文 獻 1 孫蕓 我國馬鈴薯加工產業(yè)化現狀及展望 J 農業(yè)機械 2000 7 26 28 2 谷茂 馬慧英 薛世明 中國馬鈴薯栽培史考略 J 西北農業(yè)大學學報 1997 27 1 77 81 3 馬鈴薯 起源歷史 EB OL http lpotato 20history htm 2001 03 09 2001 03 10 4 安思民 白淑霞 馮學贊 等 試論我國馬鈴薯產業(yè)化的發(fā)展道 J 馬鈴薯雜志 2000 14 1 46 47 5 馬鈴薯專業(yè)委員會種薯生產加工組 馬鈴薯加工企業(yè)研討會會議紀 EB OL http 2001 03 08 3001 04 10 6 張勛 馬鈴薯生產機械化與產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略 中國農業(yè)機械學會農業(yè)機械化分會第七屆全國代表 大會論文集 C 杭州蕭山 2007 206 7 Bruno Agard Bernard Penz A simulated annealing method based on a 26 clustering approach to determine bills of materials for a large product family Int J Production Economics 117 2009 389 401 8 趙滿全 竇衛(wèi)國 趙士杰等 4SW 系列馬鈴薯挖掘機的研制 J 農村牧區(qū)機械化 1999 4 9 蔣炳奎譯 根菜收獲機械 M 1979 12 10 中國科學技術情報研究所重慶分所編輯 國外收獲機械 第二集 M 1977 1l 11 單愛軍 劉俊杰 崔冰冰 馬鈴薯收獲機現狀與發(fā)展趨勢 J 農機化研究 2006 4 19 20 12 韓建新 都麗萍 2000 年中國國際農牧業(yè)及食品工業(yè)展覽會國外兵團巡禮 J 農業(yè)機械 2000 5 13 蘇 H 季堅柯等著 蔬菜收獲機械 M 北京 中國農業(yè)機械出版社出版 1982 5 14 蘇 著 袁佳平 汪裕安等譯 農業(yè)機械的設計和計算 M 北京 中國農業(yè)機械出版社 1983 9 15 蘇 著 沈林生 高良潤等譯 經濟作物收獲機械理論 構造和計算 M 上海 上海科學技術 出版社 1966 1 16 Soon Chong Johnson Lim Ying Liu Wing Bun Lee A methodology for building a semantically annotated multi faceted ontology for product family modelling Advanced Engineering Informatics 25 2011 147 161 17 張東興 郭君海 馬鈴薯田間管理與收獲機械化技術 J 農機科技推廣 2006 1 19 20 18 申屠留芳 孫興釗 中粘壤土馬鈴薯類作物收獲機的研究與開發(fā) J 農機化研究 2003 10 4 21 23 19 R Galan J Racero I Eguia J M Garcia A systematic approach for product families formation in Recon gurable Manufacturing Systems Robotics and Computer Integrated Manufacturing 23 2007 489 502 20 Jacques Lamothe Khaled Hadj Hamou Michel Aldanondo An optimization model for selecting a product family and designing its supply chain European Journal of Operational Research 169 2006 1030 1047 21 Daniel Collado Ruiz Hesamedin Ostad Ahmad Ghorabi Comparing LCA results out of competing products developing reference ranges from a product family approach Journal of Cleaner Production 18 2010 355 364 27 致 謝 自從來到中北大學信息商務學院 我勵志要奮發(fā)圖強 不辜負家長的期望 經過 四年的勤奮努力 我離我的目標越來越近 這遠遠離不了學校還有老師對我的栽培 我內心滿滿的是感激之情 時間過得飛快 轉眼我們就到了畢業(yè)季 我們面對的將是做畢業(yè)設計 我選的設 計燃起了我們內心的好奇心 促使我夜以繼日的學習這方面的知識 本文所研究的馬鈴薯收獲機是一項及富有挑戰(zhàn)性的工作 在這里 我第一個要感 謝的就是我那認真負責指導老師 趙麗琴老師 趙老師在此期間對我進行了悉心的 幫助和指導 趙老師嚴謹的治學態(tài)度 一絲不茍的科研精神和對學術執(zhí)著追求的精神 將使我終身受益 不僅讓我學會了如何科學的研究問題和解決問題 更重要的是讓我 學會了怎樣做人做事 做完我的畢業(yè)設計 跟我?guī)砹司薮蟮某删透?高興之余的我想起了從大一到即 將畢業(yè)的這四年來每位老師對我的諄諄教導 他們的認真負責讓我有了今天的成績 28 我想真心的對每一位老師說一聲謝謝