2785 果樹幼苗移栽機(jī)的設(shè)計(jì)

2785 果樹幼苗移栽機(jī)的設(shè)計(jì),果樹,幼苗,移栽,設(shè)計(jì) 12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)果樹幼苗移栽機(jī)的設(shè)計(jì)說明書學(xué)生姓名 黃羿龍 學(xué) 號 3021207123 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)械化及其自動化 班 級 12-2 指導(dǎo)教師 王 偉 日 期 2011.12—2012.5 前 言 我國是果樹種植大國，無論是種植面積還是單位面積都位于植樹大國的前列。但是在我國，樹苗機(jī)械化移栽技術(shù)遠(yuǎn)落后于其他國家，從人工移苗到半自動化、全自動化機(jī)械移苗，整個移栽過程的精耕細(xì)作，作業(yè)項(xiàng)目多、要求嚴(yán)、難度大、作業(yè)量大。各地雖然都進(jìn)行了大量的研究和探索。但移栽效率低，不適于自動喂入移栽。以及現(xiàn)有的一些移栽機(jī)，由于技術(shù)與設(shè)備在營養(yǎng)缽?fù)恋呐渲疲瑱C(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)效率低，加工成本高以及作業(yè)性能不穩(wěn)定等方面因素，在樹苗育苗移栽中也未能得到廣泛應(yīng)用。林果業(yè)在中國乃至世界林果產(chǎn)業(yè)以及國民經(jīng)濟(jì)中具有舉足重要的作用。設(shè)計(jì)夾持式移栽機(jī)喂苗裝置采用人工設(shè)苗，夾苗裝置下苗，由滾輪輸送自動喂入地溝中的方案。根據(jù)所學(xué)的知識，確定了機(jī)械運(yùn)動軌跡；在鏈?zhǔn)酵睹缪b置運(yùn)動軌跡的基礎(chǔ)上，確立了輪式移栽機(jī)喂苗裝置的基本參數(shù):栽植頻率、栽植株距、機(jī)組前進(jìn)速度、苗箱上樹苗放置位置和下苗裝置的間距，下苗輪的轉(zhuǎn)速、裝苗株數(shù)以及傳動比之間的相互關(guān)系，該機(jī)由拖拉機(jī)動力輸出軸傳動可保證同步作業(yè)，苗箱可放置多棵侍載植苗，依次人工設(shè)入輪式下苗裝置，由下苗輪傳送喂苗，可實(shí)現(xiàn)半自動化，此機(jī)構(gòu)能耗低，生產(chǎn)效率高，工作質(zhì)量好，能與各種中小型四輪拖拉機(jī)配套使用。該機(jī)的研制將大大提高樹苗移栽的速度和可靠性及減輕操作者的勞動強(qiáng)度，是一種較為理想的樹苗移栽機(jī) [。目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................................................11.1 本課題來源及研究的目的和意義 .................................................................................................11.2 本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 .................................................................11.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析 .............................................................................................................11.2.2 國外研究狀況分析 .............................................................................................................21.3 本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 .................................................................21.3.1 設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究的內(nèi)容 .........................................................................................................21.3.2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) .............................................................................................................31.3.3 存在問題的解決思路: .......................................................................................................31.4 對設(shè)計(jì)所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 .........................................................31.4.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 ................................................................................................................31.4.2 實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 ............................................................................................32 樹苗移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)說明 .......................................................................................................................32.1 結(jié)構(gòu)原理 .........................................................................................................................................42.1.1 工作原理 .............................................................................................................................42.1.2 工作過程 .............................................................................................................................42.2 圓盤式開溝器 .................................................................................................................................42.2.1 開溝器的作用 ....................................................................................................................42.2.2 開溝器的性能要求 .............................................................................................................42.2.3 開溝器的類型及選擇 .........................................................................................................42.3 覆土器 .............................................................................................................................................52.3.1 覆土器的功能 .....................................................................................................................52.3.2 覆土器的結(jié)構(gòu)類型 .............................................................................................................52.3.3 覆土器的要求 .....................................................................................................................52.3.4 刮板型覆土裝置的刮板式和鏟式覆土器的對比 .............................................................52.4 鎮(zhèn)壓輪 .............................................................................................................................................52.4.1 鎮(zhèn)壓輪的作用 .....................................................................................................................62.4.2 鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn) .....................................................................................................62.5 夾苗器 .............................................................................................................................................63 齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù) ....................................................................................................................................64 各個軸的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................84.1 計(jì)算各軸的輸入功率 .....................................................................................................................84.2 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 .............................................................................................................................84.3 小錐齒輪軸的設(shè)計(jì) .........................................................................................................................94.4 大錐齒輪軸的設(shè)計(jì) .......................................................................................................................12結(jié) 論 ...........................................................................................................................................................12致 謝 ...........................................................................................................................................................13參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................................14塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11 緒論隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的投入和技術(shù)創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高農(nóng)民的積極性。同時要使栽植的穩(wěn)定性和栽植速度大大提高，降低生產(chǎn)成本和勞動強(qiáng)度。我國在移栽機(jī)研制過程中，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝明顯脫節(jié)，需要進(jìn)一步完善與育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù)。在引進(jìn)基礎(chǔ)上要克服不足，盡量設(shè)計(jì)出適合經(jīng)濟(jì)作物的移栽機(jī)，加強(qiáng)自動喂苗栽植器的研究，增加檢測與傳感裝置，適時地控制栽植過程。力求達(dá)到預(yù)期的栽植效果。同時還要加強(qiáng)自動上苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)將通用移栽機(jī)與專用移栽機(jī)相結(jié)合，增強(qiáng)移栽機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性，提高其通用性。1.1 本課題來源及研究的目的和意義到目前為止我國的水果種植面積為 840 萬公頃，占世界果樹種植面積的 21%；水果年總產(chǎn)量達(dá) 5900 多萬噸，占世界果樹總產(chǎn)量的 13.4%，這兩項(xiàng)指標(biāo)都已躍居世界第一。雖然我國人均 79萬平方米的果樹面積，已接近人均 83 平方米的水平，但由于我國果樹平均單產(chǎn)僅為世界平均產(chǎn)值的 66%，所以我國目前人均果品擁有量僅為 47kg，遠(yuǎn)低于世界人均 75kg 的擁有量。所以移栽機(jī)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用越來越廣泛，通過機(jī)械化移栽技術(shù)，可以減少自然災(zāi)害的影響，減輕種植戶的勞動強(qiáng)度，達(dá)到增產(chǎn)、增收目的。本設(shè)計(jì)以機(jī)械移栽樹苗為設(shè)計(jì)內(nèi)容,選擇機(jī)械移栽機(jī)類型為夾持式移栽機(jī)。樹苗移栽機(jī)在我國的應(yīng)用比較普遍，但種植模式還是比較單一；為了加快樹苗機(jī)械化移栽的效率和質(zhì)量，本文分析了國內(nèi)不同種類移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。我國是果樹種植大國，無論是種植面積還是單位面積都位于植樹大國的前列 [4]。但是在我國，樹苗機(jī)械化移栽技術(shù)遠(yuǎn)落后于其他國家，從人工移苗到半自動化、全自動化機(jī)械移苗，整個移栽過程的精耕細(xì)作，作業(yè)項(xiàng)目多、要求嚴(yán)、難度大、作業(yè)量大。各地雖然都進(jìn)行了大量的研究和探索。但移栽效率低，不適于自動喂入移栽。以及現(xiàn)有的一些移栽機(jī)，由于技術(shù)與設(shè)備在營養(yǎng)缽?fù)恋呐渲?，機(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)效率低，加工成本高以及作業(yè)性能不穩(wěn)定等方面因素，在樹苗育苗移栽中也未能得到廣泛應(yīng)用。林果業(yè)在中國乃至世界林果產(chǎn)業(yè)以及國民經(jīng)濟(jì)中具有舉足重要的作用。同時果樹在栽植過程中都是沿用傳統(tǒng)的人工栽植的方法，傳統(tǒng)栽植法勞動力大、強(qiáng)度大，機(jī)器的機(jī)動性、適應(yīng)性低，能耗高、效率較低等問題。要實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)栽植技術(shù)向現(xiàn)代栽植技術(shù)的轉(zhuǎn)變。需因地制宜，大力發(fā)展果樹栽植機(jī)械化。為了充分利用資源減少自然災(zāi)害，爭取高產(chǎn)，機(jī)械化移栽是有效途徑。這樣可以解決人工栽植過程中的栽植勞動強(qiáng)度大，所需勞動力較多，產(chǎn)品粗大笨重，成本高、效率低，質(zhì)量難以保證的問題。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法不僅要考慮機(jī)械靜強(qiáng)度，而且還要考慮機(jī)械的動態(tài)性，這樣才能提高機(jī)械設(shè)備的性能和效率。隨著移栽技術(shù)的作用日益突出，降低了農(nóng)民的勞動強(qiáng)度、提高工作效率，機(jī)械移栽的行距、株距和深度保持一致，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，為果樹種植的規(guī)模化提高了前提，為生態(tài)作業(yè)打下了良好的基礎(chǔ) [1]。生態(tài)果業(yè)機(jī)械化發(fā)展已經(jīng)步入新的歷史起點(diǎn)，生態(tài)果業(yè)機(jī)械化作為發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的主要內(nèi)和主要標(biāo)志，適合地區(qū)生產(chǎn)需要的栽植機(jī)植種類較少、單一，科技含量不高，不能滿足果業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。人工移栽勞動強(qiáng)度大，需勞動力多，效率低，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)作物的發(fā)展，不能較快地推進(jìn)種植果林業(yè)的發(fā)展。新型的栽植機(jī)的改造和設(shè)計(jì)提高了機(jī)具的性能和效率，并為其他的林業(yè)與木工機(jī)械動態(tài)設(shè)計(jì)開辟新的道路，使得我國的機(jī)械趕得上時代并達(dá)到世界的水平，這對于提高我國植樹造林機(jī)械化的進(jìn)程有巨大的推動作用，同時對于我國林業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益具有重大意義。也對林果業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，加快發(fā)展機(jī)械化移栽技術(shù)勢在必行 [2]。1.2 本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析我國長期以來，樹苗栽植一直沿用傳統(tǒng)的手工勞動方式，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。由于果樹種植面積的廣和農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移，移栽技術(shù)落后、效率低已成為林果業(yè)生產(chǎn)的制約因素，樹苗移栽機(jī)械化和自動化已成為農(nóng)民越來越迫切的要求。與小麥、水稻生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展速度相比，樹苗移栽機(jī)械化的發(fā)展比較緩慢。這種狀況與當(dāng)前加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的形式要求不適應(yīng)。有關(guān)資料顯示，英國、法國、美國和日本等國在自動栽植機(jī)的研制方面均取得了很大的成績。我國從20 世紀(jì) 60 年代開始研制移栽機(jī)，初期主要用來移栽玉米和棉花等作物，我國在這方面的研究起步晚，技術(shù)進(jìn)步緩慢，目前整體技術(shù)水平還較低。植樹造林方面的機(jī)械也是很少，我國于 1953 年開始引進(jìn)移栽植樹機(jī)，在東北地區(qū)西部營造防護(hù)林 [3]。1960 年開始設(shè)計(jì)和制造拖拉機(jī)牽引式半自動投苗植樹機(jī)。為了適應(yīng)沙區(qū)防風(fēng)固沙植樹造林的要求，國家不斷投資科研經(jīng)費(fèi)來研制植樹機(jī)，我國的移栽技術(shù)剛剛處于起步試驗(yàn)階段，目前仍以人工移栽為主。人工移栽難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模種栽植，從而導(dǎo)致生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)效益低，不利于移栽技術(shù)的推廣。從長遠(yuǎn)來看，機(jī)械化移栽可以塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2實(shí)現(xiàn)育苗移栽一體化。現(xiàn)階段我國移栽技術(shù)發(fā)展極不平衡。我國針對不同的果樹及其它作物分別研制了相應(yīng)的栽植機(jī)，由于栽植作業(yè)質(zhì)量與農(nóng)藝要求還有一定差距，未能大面積推廣。隨著林果業(yè)種植面積和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，在有人工作業(yè)方式使用，已不能滿足林果產(chǎn)業(yè)化的步伐。我國在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的產(chǎn)品，以緩解勞動力緊張和提高生產(chǎn)效率。國內(nèi)研制的苗木移植機(jī)分為壟作和床作兩種形式，主要有自走式苗木移植機(jī) 2ZYZ-2 型自走式苗木移植機(jī)、4YK-K 型床作苗木移植機(jī)、嵌入式系統(tǒng)控制苗木移植機(jī)等，其最大理論栽植密度至少為 160 株/㎡該密度達(dá)不到林區(qū)育苗生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程要求。目前，自走式苗木移植機(jī) 2ZYZ-2 型自走式苗木移植機(jī)、4YK-K型床作苗木移植機(jī)、嵌入式系統(tǒng)控制苗木移植機(jī)等其技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先，現(xiàn)正在做推廣應(yīng)用工作。多年來，我國研究人員根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)狀，為解決林果業(yè)樹苗移植的機(jī)械化作用問題進(jìn)行了大量的研究工作，并將其列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。在我國，果樹的栽植具有季節(jié)性和區(qū)域性特點(diǎn)，機(jī)具作業(yè)時間短，單一性能機(jī)具的年使用率降低，因此在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量考慮一機(jī)多用的問題。具體要改進(jìn)的措施：一是研制適用不同的土壤條件和工作條件的機(jī)具，二是設(shè)計(jì)通用機(jī)架，在更換其他工作部件后即可完成其他果樹林作業(yè)項(xiàng)目，提高其使用率。三是要考慮人—機(jī)的工程學(xué)原理，要讓人舒服，健康的工作，提高安全性能?，F(xiàn)在我們國家的技術(shù)還不夠成熟，許多還是借鑒他國的，單一的機(jī)械不能通用到其他地區(qū)的工作，有待機(jī)械多樣化，不僅能夠適用種植果樹還要適用其他的樹種，更要發(fā)展到植樹造林的機(jī)械上一樣可以通用 [4]。種種的原因、地理位置及技術(shù)條件證明我們加大力度發(fā)展機(jī)械化勢在必行。1.2.2 國外研究狀況分析國外許多國家已大力推廣了移栽技術(shù)，并取得良好的效果。國外的移栽機(jī)，按自動化程度分：手工移栽機(jī)、半自動移栽機(jī)和全自動移栽機(jī)。按栽植器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分，主要包括鉗夾式、鏈夾式、導(dǎo)管式及吊杯式等。主要機(jī)型有德國的 A821 型栽植機(jī)、意大利切克基．馬格利公司生產(chǎn)的 OTMA栽植機(jī)和荷蘭米啟根公司生產(chǎn)的 MT 栽植機(jī)。日本在 20 世紀(jì) 70 年代研制出 TPA-1 型全自動栽植機(jī)，法國在 20 世紀(jì) 60 年代就研制出皮卡多爾自動栽植機(jī)，用于裸苗栽植。在推廣應(yīng)用中大大提高了勞動效率，降低成本。手提式果樹種植用挖坑機(jī)。德國生產(chǎn)的 BT120C 型挖坑機(jī)發(fā)動機(jī)功率 1.3KW，質(zhì)量 8.2Kg，鉆頭鉆速 190r/min,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩 1.7N.m,鉆頭的轉(zhuǎn)矩 79.0N.m。英國生產(chǎn)的 05H830 型懸掛式挖坑機(jī)和美國生產(chǎn)的懸掛式三鉆頭挖坑機(jī)鉆頭之間的距離可調(diào)，適用于平原地區(qū)的大面積植樹造林，工作效率很高。美國和加拿大生產(chǎn)的手提式挖坑機(jī)，發(fā)動機(jī)與鉆頭采用分離式，通過液壓傳動驅(qū)動鉆頭工作。美國生產(chǎn)的 HYD-TB11H 型液壓挖坑機(jī)質(zhì)量為 170r/min,鉆頭最大扭矩 349N.m。美國生產(chǎn)的 MDL-5B 型挖坑機(jī)發(fā)動機(jī)采用動力為 4.1KW 的 BS Inter Pro OHV。挖坑機(jī)在工作時發(fā)動機(jī)離操作者有較遠(yuǎn)的距離，大大減少了噪音對操作者的影響，充分考慮了人—機(jī)工程學(xué)原理，增加其安全性，并減輕了操作者的疲勞強(qiáng)度 [5]。現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代機(jī)械，就是現(xiàn)代化栽植利用機(jī)械但也離不開人的操作，在任何的設(shè)計(jì)中都要積極的考慮到人—機(jī)工程學(xué)原理。凡是人使用的各種機(jī)械設(shè)備，都應(yīng)進(jìn)行完善的人—機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，以其符合人的心理和生理學(xué)特性，從而最大限度地減輕使用者的操作疲勞和心理負(fù)擔(dān)，能夠使人舒適和高效率的工作，使整個人—機(jī)系統(tǒng)具有和諧的人機(jī)關(guān)系和最優(yōu)的綜合效能。盡量減少噪音對操作者的影響，同時要考慮安全性，操作者在操作機(jī)械的時候要有足夠的時間和空間，提高操作者的安全系數(shù)1.3 本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路1.3.1 設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究的內(nèi)容移栽機(jī)械化是一個系統(tǒng)工程，移栽整個系統(tǒng)的研究，對實(shí)現(xiàn)過程中機(jī)械化、工廠化和設(shè)施化產(chǎn)生重大影響。所以要研究設(shè)計(jì)新型多樣的樹苗的栽植機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，速度化，生態(tài)化。本設(shè)計(jì)是為林果業(yè)全程機(jī)械化中在栽植環(huán)節(jié)而設(shè)計(jì)的設(shè)備。林果業(yè)全程機(jī)械化就是要在水果生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)運(yùn)用先進(jìn)適用的機(jī)械裝備進(jìn)行生產(chǎn)，以改善水果生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)水果栽植、修剪、施肥灌溉、采收等過程的機(jī)械化、一體化，提高林果業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)水平，經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，從而推動紅棗生產(chǎn)向規(guī)范化和產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。栽植作業(yè)過程中，由于地形，土壤條件以及樹苗本身的差異性，樹苗的運(yùn)動存在隨機(jī)誤差，影響栽植作用質(zhì)量。任務(wù)重點(diǎn)對喂苗、送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓，及栽植過程中影響株距和樹苗直立狀態(tài)的主要因素進(jìn)行研究分析 [7]。探究提高栽植質(zhì)量的可行性更好的途徑。1.3.2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)3作業(yè)行數(shù)： 2 行 距∕m： 0.4株 距∕m： 1送苗方式：人工送苗栽植深度／mm: 250-300 配套動力：東方紅 54／75 輪式拖拉機(jī)生產(chǎn)效率／（畝／小時）:用東方紅 75Ⅰ擋作業(yè)或用東方紅 54Ⅱ擋作業(yè) 5.4—9 畝／小時1.3.3 存在問題的解決思路:（1）樹苗移栽機(jī)的研制與樹苗設(shè)備及育苗方式緊密結(jié)合，研制適合農(nóng)藝要求的移栽機(jī)械。（2）樹苗移栽機(jī)的研究開發(fā)仍以半自動為主，部分機(jī)構(gòu)自動化加強(qiáng)，同時加快對全自動移栽機(jī)的研究開發(fā)。在目前整機(jī)半自動化的基礎(chǔ)上，對制約效率的關(guān)鍵部件進(jìn)一步研究。如目前的喂苗機(jī)構(gòu)過多的依賴人工，從而制約了生產(chǎn)效率，增加了勞動強(qiáng)度，應(yīng)該加快開發(fā)以機(jī)械自動喂苗為主、人工為輔的機(jī)構(gòu)。（3）開溝器開出的溝要深淺一致、溝型整齊、平直，是深度能在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，開溝時不能亂層，還應(yīng)有一定的回土作用，濕土講苗根全部覆蓋，以利于墑情。要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被雜草、殘茬和土塊堵塞。（4）覆土器也很關(guān)鍵，設(shè)計(jì)中能很好的調(diào)節(jié)，為了很好的工作要控制好刮土板的刮土量，迅速的在出口擠壓一次成埂，埂形較堅(jiān)實(shí)。統(tǒng)籌兼顧、克服困難。（5）為了保好墑情，減少土壤中的大縫隙，減少水分的蒸發(fā)；因此在工作中要用到鎮(zhèn)壓輪，鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì)要牢靠，重量合適，加強(qiáng)土壤細(xì)管作用，使水分沿著毛細(xì)血管上升，苗與土壤緊密接觸，有利于發(fā)根和生長 [8]。（6）在株距的控制上采用輪式下苗裝置，在不傷苗的前提下，保證下苗距離的均勻性。 （7）動力部分采用拖拉機(jī)動力輸出軸帶動，優(yōu)點(diǎn)省時耐用、操作簡便、效率高、壽命長、安全等優(yōu)點(diǎn)。1.4 對設(shè)計(jì)所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析1.4.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)要求樹苗移栽的工藝過程主要包括開溝、送苗、植苗、覆土、壓實(shí)等工序。為了提高樹苗栽植后的成活率，樹苗移栽應(yīng)具有以下要求：①栽植樹苗根系的栽植深度應(yīng)一致，并保持直立狀態(tài)，避免前后左右彎曲。②栽植樹苗的株距應(yīng)均勻一致，地上莖稈應(yīng)保持直立狀態(tài)，前后傾斜不超過 45°。③栽植時開溝的深度、覆土質(zhì)量及壓實(shí)程度應(yīng)滿足農(nóng)藝要求。④移栽機(jī)各部機(jī)構(gòu)在栽植過程中不應(yīng)損傷苗木，工作效率要高。1.4.2 實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的投入和技術(shù)創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高農(nóng)民的積極性。同時要使栽植的穩(wěn)定性和栽植速度大大提高，降低生產(chǎn)成本和勞動強(qiáng)度。我國在移栽機(jī)研制過程中，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝明顯脫節(jié)，需要進(jìn)一步完善與育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù)。在引進(jìn)基礎(chǔ)上要克服不足，盡量設(shè)計(jì)出適合經(jīng)濟(jì)作物的移栽機(jī)，加強(qiáng)自動喂苗栽植器的研究，增加檢測與傳感裝置，適時地控制栽植過程。力求達(dá)到預(yù)期的栽植效果。同時還要加強(qiáng)自動上苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)將通用移栽機(jī)與專用移栽機(jī)相結(jié)合，增強(qiáng)移栽機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性，提高其通用性。2 樹苗移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)說明該機(jī)有工作部分和輔助部分構(gòu)成。工作部分有圓盤式開溝器、覆土壓實(shí)裝置、傳動機(jī)構(gòu)、深淺調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；輔助部分有機(jī)架、苗箱、座位、腳踏板、懸掛裝置等。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)42.1 結(jié)構(gòu)原理圖 2-1 樹苗移栽機(jī)結(jié)構(gòu)圖2.1.1 工作原理使用該機(jī)工作時，首先將懸掛架上的萬向節(jié)和拖拉機(jī)動力輸出軸對接。通過減速器的錐齒輪傳遞動力，然后輸入軸提供動力帶動圓盤式開溝器進(jìn)行開溝，開溝擋板清除溝里的土，使開溝器達(dá)到預(yù)期的效果，下苗輪控制株距精確下苗，覆土器迅速將開出的碎土再覆蓋在樹苗上，以保證樹苗能直立在溝里，最后通過鎮(zhèn)壓輪壓實(shí)，完成整個移栽過程。2.1.2 工作過程該機(jī)的一般工作過程是：機(jī)組啟動前進(jìn)時，人工將樹苗從下苗輪最高點(diǎn)放入夾苗器，夾苗器在下苗輪上壓板的壓力下進(jìn)入壓緊夾鐵，控制住樹苗，防止樹苗松動和損壞。進(jìn)行栽植前先由開溝器在地上開出植樹溝，用人工按一定的株距將苗木投放到溝里，后面覆土器進(jìn)行覆土、然后鎮(zhèn)壓輪完成覆土壓實(shí)。2.2 圓盤式開溝器2.2.1 開溝器的作用開溝器的功用主要是在栽植機(jī)工作時，開出樹溝，引導(dǎo)樹苗和肥料進(jìn)入溝內(nèi)，并使?jié)裢粮采w樹苗根和肥料。2.2.2 開溝器的性能要求一個良好的開溝器必須符合下列要求（1）開出的溝要深淺一致，溝形整齊、平直，開溝深度能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同作物的植深要求。（2）開溝時不亂土層，不應(yīng)將下層濕土翻至地面，也不可使干土落入溝底，應(yīng)將苗根和肥料導(dǎo)至濕土上。（3）應(yīng)有一定的回土作用，使細(xì)濕土將苗根全部覆蓋，以利于快速成長。（4）要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被雜草、殘茬和土塊堵塞。（5）結(jié)構(gòu)簡單，工作阻力小，調(diào)整、維護(hù)方便。2.2.3 開溝器的類型及選擇根據(jù)所種植的要求，地區(qū)氣候和土壤條件的不同，栽植機(jī)應(yīng)采用相應(yīng)的開溝器。開溝器機(jī)構(gòu)類型按其入土角不同，可分為銳角開溝器、鈍角開溝器和圓盤開溝器三大類。①銳角開溝器的開溝工作面與地平面的夾角，即入土角 a＜90°,由曲線形支柱、前頰板和兩側(cè)組成。為保證土層不亂層，使下層濕土埋覆苗木根系，提高苗木的成活率，則支柱前棱曲線作為拋物線形。它通常有鋤鏟式、翼鏟式、船型鏟式、和芯鏵式等多種。開溝器支柱的部分可以與地面垂直，也可以稍向后方傾斜。向后傾斜清楚纏草的效果較好。開溝器兩側(cè)板的距離應(yīng)能使苗木的根系可以自由通過，不致有過大的彎曲。由于苗木的根系一般是倒圓錐形狀，所以開溝器側(cè)板的距離是上寬下窄。②鈍角開溝器的入土角 a＞90°。由于前棱與地面間成鈍角，碰到樹根等障礙物時，可以從上面通過，不易被根系纏繞，適于在疏松地上載小苗。在開溝器的前面常裝有切土刀，增強(qiáng)開溝器的入土性能、穩(wěn)定開溝深度。它包括有靴鞋式、滑刀式、單圓盤式和雙圓盤式等多種。③圓盤式開溝器：由兩個球面圓盤組成。兩圓盤間的夾角為 13°，圓盤的直徑為 65—70 厘米。在兩圓盤靠合點(diǎn)的上方有擋土板。兩個圓盤之間有保護(hù)箱、用以保護(hù)苗木不被旋轉(zhuǎn)圓盤碰傷，并便于向溝里投放苗木。由于圓盤滾動前進(jìn)，遇到障礙物可以切斷或從上面滾過，開溝器所需要的配套動力較小 。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5根據(jù)設(shè)計(jì)要求，圓盤式開溝器開溝穩(wěn)定，是一種破碎土壤較為合適的開溝器，其借鑒了旋耕機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)對作物的生長有很大的幫助綜合考慮因此選擇圓盤式開溝器。圖 2-1 圓盤開溝器2.3 覆土器2.3.1 覆土器的功能 樹苗種植溝內(nèi)，開溝器將一層較淺的回土覆蓋苗根，尚不影響需用覆土器進(jìn)行覆土，使其達(dá)到一定的覆蓋深度。對覆土器的要求是先覆蓋細(xì)濕土，而且覆土均勻苗根的分布均勻性。2.3.2 覆土器的結(jié)構(gòu)類型一般栽植機(jī)上常使用的覆土器有球面圓盤、錐形滾和刮板。球面圓盤型覆土裝置多與鈍角開溝器配合使用，以便于將擠壓形成的溝壁切碎疏松，易利于苗木的根系發(fā)育生長。錐形滾覆土裝置多與銳角開溝器配合使用。其工作表面與地面成一傾角，在錐滾向前滾動時，將土壤擠到植苗溝中埋覆根系。刮板型覆土裝置是將開溝器兩側(cè)的疏松土壤推入溝中埋覆根系，不能破碎和疏松土壤，因此多與銳角開溝器配合使用。刮板型的覆土裝置又分刮板式和鏟式。2.3.3 覆土器的要求覆土裝置必須使苗根完全而均勻地覆土，苗根周圍不留空隙，壓實(shí)后苗木根系必須與土壤密切接觸，根系不允許有彎曲和斷裂等較大的變形。覆土和壓實(shí)的質(zhì)量一般常用垂直拔苗力來評定。2.3.4 刮板型覆土裝置的刮板式和鏟式覆土器的對比刮板式覆土器的覆土能力較強(qiáng)，刮板角可以調(diào)節(jié)，常和銳角開溝器的芯鏵式開溝器配合使用。鏟式覆土器連接在鎮(zhèn)壓輪架上，根據(jù)需要，覆土鏟可以上下調(diào)節(jié)，常和鈍角開溝器的滑刀式開溝器配合使用 [10]。表 2-1 板式和鏟式覆土器主要參數(shù)名稱 板式 鏟式 選擇依據(jù)覆土板長（mm） 300-800 100-120 按行距、苗幅寬和覆土量而定板寬 a(mm) 121)~3(08a?60-80 按覆土量要求而定兩板間夾角 ??65左右?夾角小覆土能力低，過大易擁土堵塞與地面夾角 ?7左右5.23過小覆土能力差后開口寬 B 120-180 60-80 按開溝寬度、工作速度和整地條件決定通過高度 H(mm) 120-180 - 要求通過土塊，根茬時不堵塞塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)62.4 鎮(zhèn)壓輪圖 2-3 圓柱型鎮(zhèn)壓輪2.4.1 鎮(zhèn)壓輪的作用鎮(zhèn)壓的作用是壓碎土塊、壓實(shí)耕作層，蓄水保墑，以利于播種與栽植。播種、栽植的同時鎮(zhèn)壓可以減少土壤的大孔隙，減少水分蒸發(fā)，以使土壤保墑；可以加強(qiáng)毛細(xì)血管作用，使水分沿著毛細(xì)血管上升，起到‘調(diào)水’和‘保墑’的作用；可使種子、苗根和土壤緊密接觸，有利于種子發(fā)芽與苗根的發(fā)根生長；因此播種、栽植同時鎮(zhèn)壓對干旱地區(qū)的播種與栽植是非常必要的。一個良好的鎮(zhèn)壓輪必須轉(zhuǎn)動靈活，不粘土，不擁土，鎮(zhèn)壓輪可以適當(dāng)調(diào)整，鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋。2.4.2 鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)圓柱鎮(zhèn)壓輪,是有薄鋼板制成。有光面圓柱形和網(wǎng)面圓柱形兩種，其鎮(zhèn)壓輪面較寬，壓力分布均勻。圓錐復(fù)合鎮(zhèn)壓輪，由兩個鋼板沖制成的錐形輪組成?？筛鶕?jù)需要來改變兩錐形輪的間距，成為寬窄不同的圓錐復(fù)合輪，其真壓力可由附加彈簧調(diào)節(jié)。2.5 夾苗器夾苗器作為本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之一，夾苗器的結(jié)構(gòu)如下所示：圖 2-4 為彈簧壓鐵式夾苗器基本組成由夾鐵、夾苗板和螺旋拉伸式彈簧組成，結(jié)構(gòu)簡單易懂便于使用同時也降低了勞動強(qiáng)度和節(jié)省了勞動時間，也大大降低了作業(yè)的成本，對樹苗起到了穩(wěn)定和保護(hù)的最終目的，在壓板的作用下完成下苗。 3 齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)這里的齒輪主要是一對圓錐直齒輪，目的是為了改變傳遞動力的方向。(1)選用直齒錐齒輪傳動；(2）選用 8 級精度；(3)材料選擇，小齒輪材料為 Q235-A(熱軋)，硬度為 280HBS,大齒輪材料為 Q235-A(熱軋)(4)選小齒輪齒數(shù) Z1=20,大齒輪齒數(shù) Z2=38.(5)幾何尺寸計(jì)算U=1.85，查手冊得取 ， 1.85×20=37,取 38201?Zz初定小錐輪大端分度圓直徑 =1172ed??35.0121HPRukT???32195HPukT??查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 14-23,K 取 1.5， ， = 1000 ,HS?10limS2mN塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 ， mdnPdT950?為拖拉機(jī)功率，選 28kw, 為拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速，選 1000dPNmr小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩 9.0,1,0011 ?niid其 中276.4.9501281 取??T所以小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩為 270N.M初選小錐齒輪分度圓直徑 8.6953108.12??e所以取小錐齒輪分度圓直徑 d1=170,大錐齒輪分度圓直徑 d2=320(d2=170×1.85=320)有 U=1.85,可知 cot =tan =1.85， 所以分錐角 =27°43’，分錐角 =62°17’ ?2 1?2?頂錐角 =29°23’, =63°34’.根錐角 =26°14’, =60°24’.1aaf f693.870215.2????udR 85.03.13.05.~2.0(.21 ?????）， 取取Rmb1 2.5)1786,82e md??平 均 分 度 圓 直 徑大端模數(shù) ,4.8320取?zd,211coscos617.6().()0.329854ux????徑 向 切 變 系 數(shù)902??x1 220.39).,(1)8(0.39)5.68ae aemh?????齒 頂 高 h122()(260.8.)1.,()fecc? ???f齒 根 高,0.6????頂 隙,12esinsin70si4318.69edR???外 錐 距 1,co7439.480aeah????齒 頂 圓 直 徑 ,221s5cos27aea?????齒寬 ,56321??bbR取塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)8δ 2δ 1圖 3-14 各個軸的設(shè)計(jì)根據(jù)動力輸出及配合、設(shè)計(jì)和安裝的要求，為了適應(yīng)較強(qiáng)的工作場合，軸采用剛度和強(qiáng)度較好，而且抗疲勞強(qiáng)度較高的 Q235-A 材料，采用熱軋?zhí)幚?。軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。4.1 計(jì)算各軸的輸入功率為拖拉機(jī)的額定功率 dpkw28?為小錐齒輪軸的功率 1 kwd72.9.01????為大錐齒輪軸的功率 2p61..72?為工作機(jī)主軸的功率3 k29.5.09.1??4.2 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩為拖拉機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩dTmdnp950塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)9為小錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩 1TmNmdnp ????2709.59501028?為大錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩2= =270×1.85×0.96=4801i2 ?為工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩3T= =480×0.99=475.221?4.3 小錐齒輪軸的設(shè)計(jì)（1） 求作用在小錐齒輪及大錐齒輪上的力圓周力NdTFmtt 35416027121 =×軸向力 N＝tra 5.67'432sin0tasina??????徑向力 r 8107coco121 ??（2）初步確定軸的最小直徑Adnp8.43531072.30min1??小錐齒輪軸的最小直徑顯然是要安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 d 與聯(lián)軸器的孔相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。經(jīng)選得聯(lián)軸器的直徑 D=60mm.從而確定小錐齒輪軸的最小直徑 =60mmin（3）小錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 4-1塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)10(a)A圖五 ()圖六 ()Mh圖七 ()Ma圖 八塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11()Mv12圖 九（()M12圖 十4）軸的校核1.垂直面的支承反力（圖 d）NLFLFMraraV5.24 598.102/7.62/.3112311?? ????????arV3.16 /.)58(.0)(212 ???2.水平面的支承反力（圖 b） NLFtNH 8.3415893121 ?????NHt .675)(3.繪垂直面的彎矩圖（圖 e） mMav?401 mFV ?????4.1859.224.繪水平面的彎矩圖（圖 c） NLth ?32835.求合成彎矩（圖 f） NhV ???4.20119450211 ??? 697.622塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)126.該軸所受扭矩為 T=270000N.mm7.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即危險(xiǎn)截面 D 的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)以上數(shù)據(jù)，并取 α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 MPaWTMca 03.5801.)276(420)( 32212 ????????之前已選定軸的材料為 Q235-A,熱軋?zhí)幚?，由文獻(xiàn)查得 。因此 < ，??41??c?][1?故安全。4.4 大錐齒輪軸的設(shè)計(jì)（1）初步確定軸的最小直徑mnpAd14.538./1062453320min ????大錐齒輪軸的最小直徑要與工作機(jī)孔的直徑配合，為了使所選的軸的直徑與孔相適應(yīng)，故選擇大錐齒輪軸的最小直徑 =60mmmind結(jié) 論(1) 該機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際中是要實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)栽植技術(shù)向現(xiàn)代栽植技術(shù)的轉(zhuǎn)變。需因地制宜，發(fā)展果樹栽植機(jī)械化。為了充分利用資源減少自然災(zāi)害，爭取高產(chǎn)，機(jī)械化移栽是有效途徑。(2) 機(jī)械化栽植代替了人工栽種作業(yè)，提高了機(jī)械化程度及生產(chǎn)效率。這樣可以解決人工栽植過程中的栽植勞動強(qiáng)度大，所需勞動力較多，產(chǎn)品粗大笨重，成本高、效率低，質(zhì)量難以保證的問題。(3) 機(jī)械化作業(yè)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力及時間，降低了農(nóng)民的勞動強(qiáng)度，改善了人們工作環(huán)境，機(jī)械化的工作能加快推動經(jīng)濟(jì)作物的發(fā)展。(4) 機(jī)械化移栽機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用能夠大力擴(kuò)展林果業(yè)的快速發(fā)展，是有很重要的現(xiàn)實(shí)意義的，特別是在的南疆地區(qū)，環(huán)境條件不是很好，大規(guī)模的林果業(yè)發(fā)展會很好的給當(dāng)?shù)貛硪粋€良好的生活環(huán)境。(5)能運(yùn)用好機(jī)械化的工作，因地制宜發(fā)展當(dāng)?shù)厥琴Y源，發(fā)展當(dāng)?shù)氐奶厣麡I(yè)，不僅能給大家一個好的環(huán)境，更能帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益，人們的生活水平會更好，向小康生活更邁進(jìn)一步。(6)該機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際對于提高我國植樹造林機(jī)械化的進(jìn)程有巨大的推動作用，同時對于我國林業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益具有重大意義。也對林果業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從各方面看，水果產(chǎn)業(yè)無論是栽培管理，還是增加經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都具有重要意義。因此發(fā)展機(jī)械化栽植果樹樹苗勢在必行。由于本設(shè)計(jì)沒有做試驗(yàn)，對其實(shí)際的可行性程度還不能確定。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13致 謝首先感謝的是我的指導(dǎo)老師王偉！本設(shè)計(jì)是在王偉老師的悉心指導(dǎo)下完成的。王老師雖然忙于工作但是仍然很負(fù)責(zé)的給我做指導(dǎo)，經(jīng)過王老師的監(jiān)督指導(dǎo)讓我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。老師無論是在資料的整理，還是在設(shè)計(jì)的畫圖等各個方面都給予了我大量的指導(dǎo)和幫助，在他的精心指導(dǎo)下，才使得我的設(shè)計(jì)有步驟的有序的完成，同時也學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識，受益匪淺，特致以深深的感謝。 畢業(yè)設(shè)計(jì)正代表著大學(xué)的終結(jié)，完成它既有一種收獲感，又有一種失落感，可無論如何它代表著我四年的努力，代表了我四年的歷程。當(dāng)它終于完成的時候，我不禁想起了很多人，很多事，尤其是辛勤培養(yǎng)我的老師們，謝謝你們！四年一個輪回，四年前，我滿腔熱情走進(jìn)了塔里木大學(xué)，而四年后的如今要帶著母校給予的知識離開了，心中滿是不舍與依戀卻注定要走。在此時此刻我最想說的我能說的就是：我的母校我愛您，是你給了我一個高教育的深造的天堂，在您的懷抱里我學(xué)習(xí)了好多知識，讓我成長了許多；還有就是我敬愛的老師們，是您們孜孜不倦的教育我們做人、做事的道理，讓我以后的路走的更順利，謝謝您們；還有關(guān)心幫助支持我的同學(xué)和朋友，和你們在一起的日子是很快樂的，我們在一起學(xué)習(xí)探討的時光里，我們是互幫互助，共同進(jìn)步。為了明天的美好我會好好努力。同時也衷心的祝愿母校越辦越好，教學(xué)質(zhì)量蒸蒸日上；祝老師們身體健康，工作順利；祝同學(xué)、朋友一路走好，一切順利。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)14參考文獻(xiàn)[1]湯智輝，賈首星.兵團(tuán)林果業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展.農(nóng)機(jī)化研究，2008， （11）：5—8.[2]劉磊，陳永成.兵團(tuán)移栽技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展概況.農(nóng)機(jī)化研究，2008， （9）:240—241.[3]金誠謙.鏈夾式移栽機(jī)栽植作業(yè)質(zhì)量影響因素分析.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008， （8）：196—198.[4]宋代平.生態(tài)植樹機(jī)動態(tài)性能的理論研究.東北林業(yè)大學(xué)碩士論文.2004， 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