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塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
溫室韭菜收割機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 劉 豪
學(xué) 號(hào) 8031212423
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 16-4
指導(dǎo)老師 范修文
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
我國(guó)吃韭菜有著悠久的歷史，好多菜肴都有韭菜?？梢?jiàn)我國(guó)人民對(duì)韭菜的熱愛(ài)之深。隨著科技的進(jìn)步，各種糧食蔬菜都大面積種植，源自于有著機(jī)械收割裝置，限制韭菜種植面積發(fā)展的重要因素就是在于機(jī)械化問(wèn)題。我國(guó)勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)收割工具有許多發(fā)明創(chuàng)造，據(jù)古書(shū)記載在三千五百年前已經(jīng)發(fā)明了鐮刀，在十三世紀(jì)中葉創(chuàng)造了推鐮等高效工具。但這些成就在長(zhǎng)期的封建和半封建、半殖民地的社會(huì)中得不到應(yīng)有的發(fā)展和重視。
當(dāng)韭菜種植面積大時(shí)靠人們用鐮刀收割，效率太低，在收割時(shí)菜農(nóng)一直蹲著非常累，而且如果大面積種植，收割的勞動(dòng)力比較少，而且工價(jià)很高，又加大了韭菜的做種植成本，相應(yīng)的單位面積的效益也隨之降低了。
韭菜收割機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程從對(duì)韭菜收割的機(jī)械化轉(zhuǎn)換，總結(jié)普通農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)模式和功能實(shí)現(xiàn)，到具體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)思和分析計(jì)算，產(chǎn)品模型的建立，工程分析和設(shè)計(jì)制造，一步一步完整走過(guò)，讓整個(gè)設(shè)計(jì)路程圓滿而成果豐碩。其中，數(shù)字化的設(shè)計(jì)方法和基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)讓設(shè)計(jì)過(guò)程高速而有效，對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程起到了關(guān)鍵性的作用。
韭菜收割機(jī)是在對(duì)常用的農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行了初步探索下進(jìn)行的，對(duì)農(nóng)機(jī)的普遍機(jī)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，并從中提取出農(nóng)業(yè)機(jī)械通用的結(jié)構(gòu)和使用的設(shè)計(jì)，將其精華注入到這款韭菜收割機(jī)中，力求使這款韭菜收割機(jī)能更加實(shí)用，更加合理，以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)實(shí)踐上的經(jīng)驗(yàn)不足。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們對(duì)部分機(jī)構(gòu)進(jìn)行了功能實(shí)現(xiàn)性的設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)分析和理論設(shè)計(jì)計(jì)算，從割刀的設(shè)計(jì)、皮帶鏈條的設(shè)計(jì)選用，多方面設(shè)計(jì)研究讓收割機(jī)模型更加合理。
關(guān)鍵詞：收割機(jī)；溫室韭菜；往復(fù)式割刀；設(shè)計(jì)
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
目錄
1緒論 1
1.1課題研究的意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外溫室韭菜收割機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3國(guó)內(nèi)外溫室韭菜收割機(jī)存在的問(wèn)題 2
1.4研究的內(nèi)容和方法 2
1.5預(yù)期目標(biāo) 2
1.6重點(diǎn)研究問(wèn)題的關(guān)鍵及解決思路 3
1.7工作條件及解決方法 3
2溫室韭菜收割機(jī)的總體設(shè)計(jì) 3
2.1收割的典型方法及收割方案的選擇 3
2.2溫室韭菜收割機(jī)的結(jié)構(gòu) 3
3撥禾機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5
3.1撥禾輪的位置調(diào)整 5
3.2撥禾輪的轉(zhuǎn)速 5
3.3 撥禾輪的直徑 6
4曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6
4.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 6
4.2割刀在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)下的運(yùn)動(dòng)分析 7
5往復(fù)式切割器的切割性能參數(shù)的分析 8
5.1切割速度分析 8
5.2切割平均速度 9
5.3切割功率的計(jì)算 9
6傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇 10
7軸的校核 11
總結(jié) 13
致謝 14
參考文獻(xiàn) 15
1緒論
1.1課題研究的意義
我國(guó)吃韭菜有著悠久的歷史，好多菜肴都有韭菜?？梢?jiàn)我國(guó)人民對(duì)韭菜的熱愛(ài)之深。隨著科技的進(jìn)步，各種糧食蔬菜都大面積種植，源自于有著機(jī)械收割裝置，限制韭菜種植面積發(fā)展的重要因素就是在于機(jī)械化問(wèn)題。我國(guó)勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)收割工具有許多發(fā)明創(chuàng)造，據(jù)古書(shū)記載在三千五百年前已經(jīng)發(fā)明了鐮刀，在十三世紀(jì)中葉創(chuàng)造了推鐮等高效工具。但這些成就在長(zhǎng)期的封建和半封建、半殖民地的社會(huì)中得不到應(yīng)有的發(fā)展和重視。
當(dāng)韭菜種植面積大時(shí)靠人們用鐮刀收割，效率太低，在收割時(shí)菜農(nóng)一直蹲著非常累，而且如果大面積種植，收割的勞動(dòng)力比較少，而且工價(jià)很高，又加大了韭菜的做種植成本，相應(yīng)的單位面積的效益也隨之降低了。
隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和設(shè)施栽培的迅速發(fā)展，韭菜的種植面積逐年增加，在面積上已經(jīng)由過(guò)去的占蔬菜面積的2%-3%發(fā)展到現(xiàn)在的5%-6%。一畝地一年畝產(chǎn)韭菜3000斤，一斤一塊錢，除去成本和人力一畝地可以獲取1500塊錢，收割韭菜一斤一毛錢，要損失300元錢，況且農(nóng)村這樣的工人也很難找，大面積種植時(shí)，人工收割成本會(huì)很高，如果有一臺(tái)機(jī)器來(lái)代替這樣的工作，不但可以減少菜農(nóng)成本，還可以推廣大面積種植。可見(jiàn)現(xiàn)在研制一臺(tái)韭菜收割機(jī)器十分重要。
1.2國(guó)內(nèi)外溫室韭菜收割機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1國(guó)外溫室韭菜收割機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著科技的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，國(guó)外對(duì)于韭菜收割機(jī)的研制也有著比較先進(jìn)的成果。在二十世紀(jì)九十年代已經(jīng)取得了一定的成果，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。國(guó)外的韭菜收割機(jī)主要是韓國(guó)為主，現(xiàn)階段已經(jīng)能夠大大的減少勞動(dòng)力，為菜農(nóng)提供很好地效益。
國(guó)外的韭菜收割機(jī)類型較多，收割的通用性比較強(qiáng)，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟。國(guó)外的韭菜收割機(jī)可以很好地實(shí)現(xiàn)韭菜的收割，并且有些收割機(jī)還可以很好地實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的效果。韭菜收割機(jī)的效率較高并且在實(shí)現(xiàn)很好地收割的前提下并且能夠?qū)崿F(xiàn)不傷根莖，能夠很好地實(shí)現(xiàn)韭菜的再生長(zhǎng)，可以很好的保證菜農(nóng)的利益。
1.2.2國(guó)內(nèi)韭菜收割機(jī)的現(xiàn)狀
我國(guó)現(xiàn)階段也有自己的韭菜收割機(jī)，但是現(xiàn)階段我國(guó)還是以引進(jìn)國(guó)外的韭菜收割機(jī)為主，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和研發(fā)，我國(guó)已經(jīng)能夠研發(fā)出自己的韭菜收割機(jī)并且投入使用。但是在節(jié)省人力物力的同時(shí)也存在著技術(shù)的問(wèn)題，只是能夠?qū)虏诉M(jìn)行割倒，清洗，打捆。由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題，并未能夠完全在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行廣泛的推廣和使用。
我國(guó)現(xiàn)在正在處于韭菜收割機(jī)的發(fā)展初期，現(xiàn)在有許多的菜農(nóng)還是一直在使用人工收割和小型的割刀進(jìn)行收割，并沒(méi)有多少在使用自走式的韭菜收割機(jī)。溫室韭菜收割機(jī)在全國(guó)范圍內(nèi)的使用率并不高，發(fā)展溫室韭菜收割機(jī)即節(jié)省了勞動(dòng)力，有提高了生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，有著極為廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景。溫室韭菜收割機(jī)是我國(guó)目前市場(chǎng)的需求而自主研制開(kāi)發(fā)的普及產(chǎn)品，是用于韭菜收割的專業(yè)設(shè)備，該機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)韭菜的收割和接收為一體，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、節(jié)省人力等特點(diǎn)。溫室韭菜收割機(jī)在我國(guó)今后的發(fā)展將是一片光明。
近幾年來(lái)，我國(guó)有些企業(yè)在自主研發(fā)以及引進(jìn)外國(guó)的先進(jìn)設(shè)備來(lái)滿足農(nóng)戶的需求以及廣大市場(chǎng)的需求。各種韭菜收割機(jī)已經(jīng)相繼投入使用，為農(nóng)戶帶去了方便。
1.3國(guó)內(nèi)外溫室韭菜收割機(jī)存在的問(wèn)題
我國(guó)研究韭菜收割機(jī)的起步比較晚發(fā)展比較緩慢，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比來(lái)說(shuō)只能望其項(xiàng)背。但是韭菜收割機(jī)在實(shí)際的生產(chǎn)和使用的過(guò)程中仍然存在著一些如下較為突出額問(wèn)題，因此，難以大范圍的推廣和使用。
（1）韭菜的行距。根據(jù)韭菜收割機(jī)的行距不同，對(duì)韭菜的行距也有一定的要求。菜農(nóng)不根據(jù)收割機(jī)來(lái)確定其行距則對(duì)韭菜的收割帶來(lái)了很大的不便。
（2）傷根損葉。韭菜與其他作物有所不同，由于韭菜多年生長(zhǎng)、一年收割3-5次的特殊性，因此要求不能夠傷根損葉，所以溫室韭菜收割機(jī)在操作的情況下對(duì)后續(xù)的生長(zhǎng)有一定的影響，因此，對(duì)韭菜的收割有很高的要求。
（3）收割不齊。在收割的時(shí)候由于割刀以及傳送的問(wèn)題，導(dǎo)致進(jìn)入收獲筐的時(shí)候落入散亂，對(duì)后續(xù)的打捆造成了不便。
（4）通用性差。一般的韭菜收割機(jī)只能用于韭菜的收割，而不能通過(guò)改變零部件來(lái)實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
（5）機(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性不高。當(dāng)韭菜的行距以及收割高度不一定的時(shí)候，對(duì)于韭菜的收割同樣會(huì)帶來(lái)有些想不到的問(wèn)題。
（6）作業(yè)成本偏高效率差?，F(xiàn)在韭菜收割機(jī)處于發(fā)展初期，較好的韭菜收割機(jī)的費(fèi)用不菲。對(duì)于菜農(nóng)來(lái)說(shuō)，實(shí)用性和成本高低成為了菜農(nóng)首先考慮的問(wèn)題。因?yàn)橥ㄓ眯圆缓茫荒軐?shí)現(xiàn)一機(jī)多用，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備利用率低，所以收割韭菜的成本也會(huì)隨之增加。
從而國(guó)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)韭菜收割機(jī)全面推廣和使用還有一定的距離。隨著技術(shù)的提高這些問(wèn)題將會(huì)在以后慢慢解決，并且能夠占據(jù)一定的市場(chǎng)。
1.4研究的內(nèi)容和方法
根據(jù)我國(guó)溫室韭菜收割機(jī)的發(fā)展和存在的問(wèn)題以及未來(lái)韭菜收割機(jī)的要求設(shè)計(jì)韭菜收割機(jī)。溫室韭菜收割機(jī)主要有動(dòng)力輸入裝置、切割裝置、傳送裝置、微乳裝置、接收裝置組成。其中，動(dòng)力行走裝置是通過(guò)小型柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。并且切割裝置通過(guò)小型電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)并且通過(guò)曲柄連桿裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)切割。通過(guò)傳送裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)接收，從而達(dá)到收割韭菜的目的。
先確定我國(guó)已有的韭菜收割機(jī)的類型，根據(jù)已有的韭菜收割機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)新型的韭菜收割機(jī)，使其產(chǎn)品能夠更加適應(yīng)小型企業(yè)的以及菜農(nóng)的要求。主要保證機(jī)械功能的穩(wěn)定性，保證切割性好，韭菜的完整性好，避免損根傷葉問(wèn)題的出現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
1.5預(yù)期目標(biāo)
（1）整機(jī)操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好，使用壽命長(zhǎng)。
（2）在溫室中便于操作，效率高，能夠很好地對(duì)韭菜進(jìn)行收割，人工勞動(dòng)量少，同時(shí)動(dòng)力消耗上要盡量少。
（3）制造價(jià)格便宜，容易普及，能夠滿足普通家庭農(nóng)戶的需求。
1.6重點(diǎn)研究問(wèn)題的關(guān)鍵及解決思路
在現(xiàn)有的韭菜收割機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行利用刀具進(jìn)行收割傳送裝置，實(shí)現(xiàn)韭菜的收割，從而實(shí)現(xiàn)韭菜收割機(jī)的設(shè)計(jì)。
（1）選擇合適動(dòng)力傳遞方式，設(shè)計(jì)工作裝置和傳動(dòng)裝置。
（2）運(yùn)用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。
（3）運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模。
1.7工作條件及解決方法
塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)有農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、小工廠等實(shí)驗(yàn)基地，為項(xiàng)目開(kāi)展提供了場(chǎng)地和基本條件。校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境，機(jī)械電氣化工程學(xué)院擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和機(jī)械加工制造設(shè)備，并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿足溫室韭菜收割的條件。
2溫室韭菜收割機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1收割的典型方法及收割方案的選擇
2.1.1收割的幾種典型方法
目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的絕大部分設(shè)備都是采用機(jī)械式來(lái)進(jìn)行收割，常見(jiàn)的機(jī)械式收割方式如下：
（1）往復(fù)式韭菜收割：其割刀作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性較廣。目前在谷物收割機(jī)、牧草收割機(jī)、谷物聯(lián)合收獲機(jī)和玉米收獲機(jī)上采用較多。它能適應(yīng)一般或較高作業(yè)速度的要求，工作質(zhì)量較好，但其往復(fù)慣性力較大，震動(dòng)較大。切割時(shí)，莖稈有傾斜和晃動(dòng)，因而對(duì)莖稈堅(jiān)硬、易于落粒的作物易產(chǎn)生落粒損失。粗莖稈作物，由于切割時(shí)間長(zhǎng)和莖稈多次切割現(xiàn)象，則會(huì)出現(xiàn)割茬不夠整齊。對(duì)于韭菜收割來(lái)說(shuō)，比較適宜。
（2）圓盤式韭菜切割：圓盤式切割器在水平面內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，震動(dòng)較小。該切割器的割刀圓周速度較大，其切割能力較強(qiáng)。切割時(shí)靠莖稈本身的剛度和慣性支撐。目前在牧草收割機(jī)和甘蔗收割機(jī)上采用較多，在小型水稻收割機(jī)和小型韭菜收割機(jī)上也有采用。
2.1.2收割方案的選擇
為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能提出兩個(gè)方案可供選用：
方案一：利用往復(fù)式割刀來(lái)進(jìn)行收割，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)，便于制造，性價(jià)比也比較高，只需要通過(guò)一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)
方案二：采用圓盤式割刀進(jìn)行其結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)比較困難，適合莖稈比較粗壯的作物，加工工藝要求比較高。
經(jīng)過(guò)方案的比較和選擇，在設(shè)計(jì)要求內(nèi)方案一能夠滿足設(shè)計(jì)的要求條件，方案一比方案二性價(jià)比高，且容易實(shí)現(xiàn)。所以選擇方案一的割刀收割方案。
2.2溫室韭菜收割機(jī)的結(jié)構(gòu)
溫室韭菜收割機(jī)的結(jié)構(gòu)主要有分禾器、撥禾輪、割刀、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、傳送滾、傳送帶、電機(jī)、機(jī)架等結(jié)構(gòu)組成，如圖2-1所示。在確定好行距之后，在發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下經(jīng)過(guò)減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)韭菜收割機(jī)的驅(qū)動(dòng)。在進(jìn)地之后，在分禾器的作用下實(shí)現(xiàn)單行的韭菜的喂入，進(jìn)而經(jīng)過(guò)撥禾輪來(lái)進(jìn)行韭菜的扶正，通過(guò)與機(jī)架垂直的兩個(gè)傳送滾進(jìn)行韭菜的扶正并且?jiàn)A緊。往復(fù)式割刀在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的作用下實(shí)現(xiàn)動(dòng)割刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)韭菜的切割，在韭菜隔斷之后直接通過(guò)傳送帶傳送至后面的接收器內(nèi)，從而完成了韭菜的收割。傳送帶的傳動(dòng)是傳送電機(jī)來(lái)帶動(dòng)的，通過(guò)齒輪來(lái)連接兩個(gè)傳送滾的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。傳送帶的主動(dòng)傳送滾帶動(dòng)從動(dòng)傳送滾的運(yùn)動(dòng)再通過(guò)皮帶和齒輪的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)撥禾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。在整個(gè)韭菜收割的過(guò)程中主要機(jī)構(gòu)是傳送裝置和割刀裝置，在這兩個(gè)裝置的配合使用下使得整個(gè)過(guò)程變得簡(jiǎn)單。此次韭菜收割機(jī)的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的作用，根據(jù)不同作物的要求，要求收割時(shí)的割茬也會(huì)不一樣。韭菜的收割割茬一般在1cm左右，而其他作物的割茬顯然不同，所以可以通過(guò)調(diào)整前輪的高度來(lái)調(diào)節(jié)不同作物割茬的要求。對(duì)于不同的作物來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的割茬要求，較好的解決了收割機(jī)都不同作物的適應(yīng)性，生產(chǎn)效率高。
1. 分禾器 2.撥禾輪 3.支撐前輪 4.傳送帶
5.傳送帶電機(jī)6.傳送滾筒 7.接收筐 8.曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 9.驅(qū)動(dòng)輪
圖2-1 溫室韭菜收割機(jī)結(jié)構(gòu)圖
3撥禾機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
撥禾輪的設(shè)計(jì)是韭菜收割的開(kāi)始，撥禾輪的使用可以收割直立和一般倒伏的作物。
圖3-1 撥禾輪
撥禾輪的運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀，決定于撥禾輪的圓周速度Vy與機(jī)器前進(jìn)的速度Vm的比值；為撥禾速度比。只有當(dāng)≥1時(shí)，才有可能將作物莖干引向割刀配合切割，并在割斷后繼續(xù)的向后推送莖桿，一面在割刀上發(fā)生堆積和堵塞。＞1時(shí)，撥禾輪的工作情況才是正常的。撥禾輪的工作過(guò)程中，需要撥禾輪具有良好的工作質(zhì)量，除了滿足＞1外，還應(yīng)該滿足工作過(guò)程中不同階段的要求。切割時(shí)，撥禾輪應(yīng)該扶持作物莖桿，以配合進(jìn)行切割，避免切割器將莖桿向前推到。
3.1撥禾輪的位置調(diào)整
要使撥禾輪能夠正常夠其安裝高度就必須滿足：
（3-1）
式中：R—撥禾輪的半徑；
h—割刀離地的高度；
L—為作物高；
H—撥禾輪軸安裝高度。
清掃割刀和穩(wěn)定推送的條件當(dāng)莖桿被割斷夠，要求撥禾輪繼續(xù)起推送作用，如果此時(shí)撥禾輪的作用點(diǎn)位于已割作物中心的上方，就能將莖桿穩(wěn)定的向后推送，直到與撥禾輪圓周相切的位置，如果撥禾輪的作用點(diǎn)過(guò)高，清掃切割的作用將減弱，如果撥禾輪的作用點(diǎn)在重心之下，則隔斷的作物很可能回繞在撥禾輪向前翻或者被挑起，造成損失。已割斷作物的中心位置一般在頂部向下的1／3處，設(shè)已割部分長(zhǎng)L則l=1／3L。因此，要求撥禾齒在割斷作物的中心點(diǎn)以上，則應(yīng)該保證：
（3-2）
3.2撥禾輪的轉(zhuǎn)速
為了選擇撥禾輪的轉(zhuǎn)速，首先確定撥禾速度比，前已分析，撥禾輪正常工作的必要條件是≥1，加大撥禾輪的速度比，撥禾輪的作用范圍和作用程度增加，但是也不能過(guò)大，它受到兩方面的限制，但是機(jī)器的前進(jìn)速度Vm一定時(shí)，增大值，就要提高撥禾輪的圓周速度Vy，這將對(duì)作物的沖擊增加，而使作物不能夠很好地切割。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，韭菜收割的速度一般在1.5m／s。另一方面，當(dāng)機(jī)器前進(jìn)速度Vm較高時(shí)，為了使Vy不超過(guò)受脫離損失限制的允許值，撥禾輪的速度比就應(yīng)該減小。當(dāng)機(jī)器前進(jìn)速度較低時(shí)，很有可能在Vy不超過(guò)3m／s煩人情況下，大大增加撥禾輪速度比，但是過(guò)大則會(huì)出現(xiàn)回彈現(xiàn)象。
（3-3）
（3-4）
經(jīng)過(guò)專家實(shí)驗(yàn)韭菜收割機(jī)的一般取1.3～2.3。這里取1。
所以
R為撥禾輪的半徑，為撥禾輪的角速度。
n初取為22r／min，前進(jìn)速度Vm應(yīng)該根據(jù)機(jī)器的生產(chǎn)率、割副、調(diào)配動(dòng)力等因素而定，在使用中，由于地塊條件畝產(chǎn)量和作物的狀態(tài)等情況的改變而需要改換不同的前進(jìn)速度。
3.3 撥禾輪的直徑
撥禾輪的直徑與穩(wěn)定推送有很大的關(guān)系，撥禾輪的直徑應(yīng)該滿足：
（3-5）
其中取1.8，L取0.3，h取0.01；
即撥禾輪的直徑取0.4m。
4曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
具有一個(gè)曲柄和一個(gè)搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。通常，曲柄為主動(dòng)件且等速轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖桿為從動(dòng)件作變速往返擺動(dòng)，連桿作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中也有用搖桿作為主動(dòng)構(gòu)件，搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)
在韭菜收割機(jī)的割刀傳動(dòng)的問(wèn)題下，結(jié)合實(shí)際情況，所以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是一種很好的是割刀進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的很好地方式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4-1。
圖4-1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為韭菜收割時(shí)的核心機(jī)構(gòu)，AB為曲柄搖桿結(jié)構(gòu)中的搖桿，AB桿在割刀電機(jī)的帶動(dòng)下繞著A點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)連桿BC進(jìn)行擺動(dòng)。D點(diǎn)為一定點(diǎn)，CDE為一彎曲的連桿，在連桿BC的作用下CDE進(jìn)行擺動(dòng)，再用連桿EF連接刀具，從而可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)刀具的往返運(yùn)動(dòng)，今兒實(shí)現(xiàn)韭菜的切割。
4.2割刀在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)下的運(yùn)動(dòng)分析
割刀的運(yùn)動(dòng)特性對(duì)切割器性能有著直接的影響，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的割刀運(yùn)動(dòng)：為了簡(jiǎn)化分析，如圖4-2，設(shè)曲柄軸的偏心距為0，連桿的長(zhǎng)度為無(wú)窮大，則割刀運(yùn)動(dòng)可視為曲柄在割刀運(yùn)動(dòng)線上的投影，為一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
圖4-2割刀運(yùn)動(dòng)分析
若以曲柄軸心為坐標(biāo)原點(diǎn)O，水平向右為X軸，向上為Y軸，并令曲柄由第二象限的水平位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則割刀的位移方程為：
（4-1）
速度方程式：
（4-2）
加速度方程式為：
（4-3）
式中 : r—曲柄半徑；
—曲柄角速度。
割刀位移、速度、加速度與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系如表4-1所示。
表4-1 位移、速度、加速度與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系圖
00
900
1800
2700
3600
-r
0
+r
0
-r
0
0
0
0
0
為了便于分析，下面研究割刀速度與位移的關(guān)系及加速度與位移的關(guān)系
（4-4）
兩邊平方簡(jiǎn)化后得：
（4-5）
可見(jiàn)速度Vx與位移x的關(guān)系為一橢圓方程式。橢圓的長(zhǎng)軸半徑為，短軸半徑為r。由圖可知任意位移點(diǎn)的割刀速度。
割刀加速度a與割刀位移X的關(guān)系為：
（4-6）
即加速度與位移為一直線關(guān)系。
5往復(fù)式切割器的切割性能參數(shù)的分析
5.1切割速度分析
試驗(yàn)證明：在割刀鋒利、割刀間隙正常（動(dòng)、定刀片間的間隙為0～0.5mm）的條件下，切割速度在0.6～0.8m／s以上時(shí)能順利的切割莖桿，若低于此限制速度，則會(huì)出現(xiàn)割茬不齊并有堵刀的現(xiàn)象出現(xiàn)。
為了探討切割器在切割莖桿過(guò)程中的速度大小，需繪制切割器的切割速度圖，并進(jìn)行分析，切割器的切割速度簡(jiǎn)圖如圖5-1。
圖5-1切割器切割速度簡(jiǎn)圖
切割器切割速度的特點(diǎn)是：割刀在一個(gè)行程中與兩個(gè)定刀片相遇，因而有兩個(gè)切割速度范圍，分別為Va1-Vb1及Va2-Va2。從兩個(gè)范圍的速度看，雖然沒(méi)有最大割刀速度，但仍屬于較高速度區(qū)段，因而切割性能良好。因此，安裝割刀時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用銷處左右兩止點(diǎn)位置，定刀片和動(dòng)刀片的中心線重合。
5.2切割平均速度
割刀的速度為一變量，為了便于表示割刀速度的大小，常以平均值即割刀平均速度Vp表示。
（5-1）
式中: n—割刀曲柄速度；
r—割刀曲柄半徑；
s—割刀行程。
有Vp又在0.9和1m／s之間，選擇Vp=1m／s
代入可得：n=394r／min
5.3切割功率的計(jì)算
切割器的功率包括：切割功率Ns和空轉(zhuǎn)功率Nh兩部分。即：
（5-2）
（5-3）
式中： —機(jī)器前進(jìn)的速度；
—機(jī)器割副；
—切割每平方米面積的莖桿所需功率。
割韭菜在10和20馬力間。Nh大小與切割器安裝技術(shù)狀態(tài)有關(guān)，一般每米割副所需空轉(zhuǎn)功率為0.8～1.5馬力。=0.56米／秒，B=0.2米，L0取15馬力Nh=1.2馬力。
代入可得：N=1.37馬力。
6傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇
韭菜收割的傳送機(jī)構(gòu)我選用帶式傳送，帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，其運(yùn)輸特點(diǎn)是形成裝載點(diǎn)到裝載點(diǎn)之間的連續(xù)的物料流，所以輸送帶的傳送可以很好地是韭菜從收割點(diǎn)到接收點(diǎn)的傳送，然而普通的傳送并不能完全滿足韭菜收割機(jī)的要求。傳送帶分為以下幾個(gè)類型：
（1）按放置方向水平、傾斜和組合三種；
（2）按轉(zhuǎn)向分為順時(shí)針、逆時(shí)針兩種；
（3）按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為勻速和變速兩種。
結(jié)合溫室韭菜收割機(jī)特點(diǎn)我們采用組合式的傳送類型來(lái)給與傳送。就韭菜收割機(jī)而言傳送部分是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較重要的一個(gè)組成部分。本次設(shè)計(jì)的主動(dòng)傳送滾在韭菜收割機(jī)的后方，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的輸入。由于韭菜收割機(jī)特殊性，所以必須實(shí)現(xiàn)雙傳送來(lái)實(shí)現(xiàn)韭菜收割機(jī)的傳送，動(dòng)力輸出的同時(shí)要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)傳送滾的反轉(zhuǎn)，鑒于這一特殊性我們使用齒輪連接兩個(gè)傳送滾筒的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)滾筒的反轉(zhuǎn)如圖6-1。
圖6-1傳送滾筒的齒輪連接
與此同時(shí)從動(dòng)滾筒在割刀的前方，既能實(shí)現(xiàn)韭菜的傳送又能是韭菜進(jìn)行加緊便于收割，整個(gè)傳送裝置如圖6-2。
圖6-2傳送帶機(jī)構(gòu)示意圖
7 軸的校核
軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則是直接用圓鋼。碳素鋼比合金鋼低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度的，故選用碳素鋼制造軸尤為廣泛，所以選擇45號(hào)鋼。
圖7-1 動(dòng)力輸入軸
（1）計(jì)算作用在傳送軸上的作用力大小，此處取P=340kW.h；n=20；
轉(zhuǎn)矩：T=95.5×105×=95.5×105×=81170(N.mm)
圓作用直徑：
d1=25mm
圓周力：
Ft=2T/d1=2×81170/25=6493(N)
徑向力：
Fr=Ft/2.653=2447(N）
軸向力：
Fа=Ft/3.734=1738(N)
（2）求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩
FBV=(Fr×20+Fа×d1/2)/430+20=164(N)
FDV=Fr-FBV=2447-164=2283(N)
截面C處彎矩為:
MCV左=FBV×430=70520(N.mm)
MCV右=FDV× 20=45660(N.mm)
（3）求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩
FBH=Ft×20/(430+20)=2447×20/430=114(N)
FDH=Ft-FBH=6493-114=6379(N)
截面C處彎矩為：
MCH=FBH×430=114×430=49020 (N.mm)
（4）截面C處垂直和水平的合成彎矩
（5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，由公式：
（7-1）
式中：а—應(yīng)力折算系數(shù)；
Mv—軸上危險(xiǎn)截面處的當(dāng)量彎矩，N.mm；
W —軸上危險(xiǎn)截面處的抗彎矩截面系數(shù)，mm3；
[σ-1] —軸在對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力,MPa；
d ——軸上危險(xiǎn)截面處直徑，mm。
取а=0.6，計(jì)算截面上的應(yīng)力：
前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表查得[σ-1]=60MPa，由于σv＜[σ-1]，故安全。
總 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)很好地對(duì)自己大學(xué)四年的總結(jié)，本次溫室韭菜收割機(jī)的設(shè)計(jì)基本上對(duì)大學(xué)四年所學(xué)到的只是做了一個(gè)全方位的鞏固的認(rèn)識(shí)。這次的設(shè)計(jì)使我把理論和實(shí)際做了一個(gè)很好的結(jié)合。
溫室韭菜收割機(jī)的設(shè)計(jì)非常的全方位。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì)，涉及的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，工程材料，機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，提高我計(jì)算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識(shí)得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還學(xué)到了許多新的知識(shí)，如Solidworks，CAD2007的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。
最后畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的結(jié)尾，同時(shí)也是我們一個(gè)新的開(kāi)始。
致 謝
在此要感謝我的指導(dǎo)老師范修文對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。
大學(xué)四年就會(huì)在這最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)。我曾經(jīng)以為時(shí)間是一個(gè)不快不慢的東西，但現(xiàn)在我感到時(shí)間過(guò)的是多么的飛快，四年了，感覺(jué)就在一眨眼之間結(jié)束了我的大學(xué)生涯。畢業(yè)，最重要的一個(gè)過(guò)程，最能把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中的過(guò)程就數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)了。這也是我們從一個(gè)學(xué)生走向社會(huì)的一個(gè)轉(zhuǎn)折，另一個(gè)生命歷程的開(kāi)始。
最后，感謝我的所有任課老師對(duì)我的悉心教導(dǎo)，感謝大學(xué)四年同窗的陪伴。
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