大白菜收获机机械部分（输送机构）的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 随着新的农业生产模式和新技术的发展与应用，农业机器人将成为农业生产的主力军。该文在分析大白菜收获机工作特点的基础上，从大白菜的采摘、转运、打包等方面进行分析。其中主要对输送部分做了详细的说明。该大白菜收获机适用于家用收割大白菜，结构简单、制造成本低。 该大白菜收获机的输送部分采用带式输送，而张紧装置作为带式输送机构中不可缺少的重要组成部分，对带式输送机的稳定运行有着至关重要的作用。 本文首先介绍了张紧装置的作用、类型，且设计了张紧装置的总体方案，对其主要零部件的设计和选型进行了说明。所设计的张紧 装置使用螺杆作为张紧执行元件，具有张紧力可调、结构简单、适应性强、控制方便、安全性能好等特点。 关键词： 大白菜、收获机、带式输送、张紧装置、螺杆 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is to of on of of it is to in as as an of a to of of of to on of of In of of as of so 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 绪论 . - 1 - 1 大白菜收获机的概述 . 2 . 2 . 3 .传动方案的设计 .方案的优缺点 . 4 . 5 2 输送机构的设计 . 7 送机构的组成 . 7 送机构速度的确定 . 8 2. . - 9 - 3. 张紧装置的工作过程 . - 10 - 针对螺旋张紧的缺点，主要采取了以下措施： . - 11 - （ 1） 在滚筒表面粘贴了橡胶层，加大摩擦系数，防止打滑； . - 11 - （ 2） 螺杆与支撑板采用小间隙配合，螺杆不容易后退； . - 11 - （ 3） 设计的滑架也可在机架上移动，螺杆生锈时，可通过移动滑架来调整张紧力。. - 11 - 送带的选择 . - 11 - 0P单根 V 带在特定条件下所能传递的功率 表得 . - 13 - 0P考虑 1i 时单根 V 带所能传递功率的增量， . - 13 - K包角系数，考虑 0180 时对传动能力的影响，查表得 . - 13 - 长度系数，考虑带长不等于特定带长时对寿命的影响，查表得 . - 13 - Z. - 13 - 因此采用 1 根 V 带。 . - 13 - 撑轴的设计 . - 13 - 即可根据如下的公式算出滚筒的转速： . - 13 - （转 /分） . - 13 - 取滚筒的转速为 90（转 /分） . - 13 - 5 钢，调质处理，力学性能为：抗拉强度 40,弯曲疲劳极限买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 M P a 60,1 5 5,2 7 5 111 许用弯曲应力剪切疲劳极限，许用扭转 应力 1 0 71 1 8,4030 . - 13 - 要受弯矩。根据经验取轴的直径为 30. - 13 - 上零件从两端装入；左端装入支撑板，通过紧定螺钉定位；右端装入滚筒，轴承和止动环，可设计支撑轴结构及尺寸如图 3- 13 - 图 2. - 14 - . - 14 - 1）对轴进行受力分析：支撑轴并不转动，故只受弯矩的作用。在轴承处受滚筒的重力和轴承施与的力，在紧定螺钉处受到与轴承处相平衡的力和力偶。 . - 14 - 2）做轴的计算 . - 14 - 垂直面内受到滚筒的重力 ： =3 g= g= 水平面内受到皮带和输送带的张紧力 :输送带两边拉力之差称为带传动的有效拉力，也就是带所传递的圆周力 ,F ，即 21, 。 . - 14 - 圆周力 ,F (N)、带速 V（ m/s)和传递功率 P(间的关系为：1000, . - 14 - 由欧拉公式可知： 21 / . - 14 - 摩擦系数，查表可知橡胶与橡胶间的摩擦系数为 . - 14 - 包角，两滚筒的直径相等且放在同一水平面上，故包角为 180 . - 14 - 经计算得： F=. - 14 - F c 2 5 5 0 0) 0 0 220 - 15 - 支承轴上所受的压力为： i i 10 . - 15 - 支承轴所受的合力为 - 15 - 做出垂直面和水平面内的弯矩 . - 15 - 垂直方向： 1M = . - 15 - 水平面内： 2M = . - 15 - 由图可知轴承受力处及阶梯部分有必要验算。 . - 15 - 合成弯矩： M= . - 15 - 垂直方向： 1M , = . - 15 - 水平面内： ,2M = . - 15 - 由图可知轴承受力处及阶梯部分有必要验算。 . - 15 - 合成弯矩： M, = . - 16 - 1. 滑架的设计 . - 16 - 滑架的作用主要是将螺杆与滚筒连接起来。所以将滑架设计成直角状，在竖直面的中心加工一螺纹孔；在水平面内加工两螺纹孔，以实现滑架的固定。直角状容易引起强度不足，故为其添买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 置两条加强筋。结构简图如图 2 . - 16 - A. - 16 - 图 2. - 16 - 2. 机架的设计 . - 16 - 此处将其设计成一“工”字型，为了提高其支撑能力，特为其设计了四条加强筋。为了配合与滑架和轴承座的连接，在其表面加工了“ T”型两通槽。如图 2 . - 16 - . - 17 - 图 2. - 17 - 3. 支撑板的设计 . - 17 - 左端支撑板的作用主要是支撑支撑轴，因此在支撑板上加工一与轴相配的孔（即孔 31）。支撑轴的轴向定位采用紧定螺钉，故在支撑板顶部中心出加工了螺纹孔。右端的支撑板除了这些作用外，还需与螺杆连接，故在右端的支撑板上加工一与螺杆相配的凸孔。如图 2 - 17 - . - 17 - 图 2. - 17 - 4. 螺杆的设计 . - 17 - 螺杆通过调节支撑板在机架的移动来调整张紧力，由张紧行程为 120定螺杆部分的长为120支撑板上与螺杆连接部分的孔深为 20定螺杆光杆部分的长度为 30- 17 - 5. 轴承的选择 . - 18 - 根据轴径为 30要受径向负荷选择深沟球轴承 0与轴的配合采用过渡配合 H7/径为 55滚筒的配合也采用过渡配合 M6/承内圈与轴的轴向紧固用弹性挡圈嵌在轴的沟槽内，如图 2示。这种方法主要用于深沟球轴承，当轴向力不大及转速不高时。 . - 18 - 此处轴承外圈转内圈不转，且转速只有 90 转 /分，属于转速较低的轴承。其主要的失效形式是产生过大的塑性变形。其约束强度条件为 . - 18 - 000 或 000 . - 18 - 式中 0S 轴承静强度安全系数，查表得 . - 18 - 深沟球轴承的200 4200轴承符合要求。 . - 18 - . - 18 - 3 结论 . - 19 - 要结论 . - 19 - 题与展望 . - 19 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全 套， Q 号交流 401339828 或 11970985 绪 论 在结球叶菜（包括大白菜、结球甘蓝和结球莴笋等）的收获过程中，收获作业占整个作业量的 40%。收获作业质量的好坏直接影响到蔬菜的储存、加工和销售，从而影响市场价格和经济效益。由于收获作业的复杂性，收获作业的机械化程度还很低。叶菜收获属于一类劳动密集型工作，在很多国家，由于劳动力的高龄化，人力资源越来越缺乏，劳动力不仅成本高，而且还不容易得到，而人工收获的成本在白菜的整个生产成本中所占的比例高达 33% 50%。因此实现结球叶菜收获的机械化变得越来越迫切。 结球叶菜收获机机械化技术已有 70余年的研究历史，最早是在 1931年研制成了甘蓝收获机。后来日本研制出了自走式大白菜收获机和悬挂式大白菜收获机，我国关于结球叶菜收获机的研究较少。 我国大白菜的种植以小农户居多，分布广而分散。因此设计大白菜收获机时，须考虑以下几个问题： 1）农民一般不具备太多的专业知识，因此收获机必须结构简单、操作性好、可靠性高、并且价格合理。 2）由于大白菜叶球很脆嫩，在装运过程中，很难避免外力的碰撞、挤压而出现伤口。出现机械损伤不但 影响商品价值，而且易腐烂变质。因此合理地设计收获机的作业过程至关重要。 本设计通过对带式输送机构张紧力的计算，分析了带式输送机对张紧装置的要求，比较了各种张紧装置对带式输送机的影响，深入研究了张紧装置的组成部分和其工作原理、工作环境、工况要求，并针对收获机的输送机构，设计了一种螺旋张紧装置，即通过螺杆移动张紧滚筒实现张紧目的， 实现了张紧力的调节。 同时对输送机构其他零部件的选择也做了详细的说明。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 大白菜收获机的总体结构设计 白菜收获机总体结构设计 收获机的工作过程为：扶茎 器将大白菜扶正，切削刀将白菜切断。然后提升机构将白菜运输到输送机构上，输送机构再将大白菜运输到装箱装置，最后把装满大白菜的箱子摆放在拖拉机后带的车厢内。如图 1 扶茎器主要将大白菜收拢扶正，由一些渐变倾斜杆组成；提升机构工作时与地面程30 倾角，平行的两条平带夹紧并将大白菜从地面提升到输送带上，提升机构位置的固定依靠锁紧机构；输送带布置为水平，方便装箱机构装大白菜。 图 1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 收获机提升运输装置设计 式提升运输装置的设计 （简图如 1 图 1始数据：提升带速： s 提升带的长度： 4500升装置与水平面的倾角： 30 平带带轮直径： 280作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为 10 年，小批量生产，单班制工作（ 8小时 /天）。运输速度允许误差为 %5 。 动方案的设计 （如图 1 1） 外传动为 2） 提升运输为平带传动 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 1 该方案的优缺点 该提升运输机有轻微振动，由于 用 且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用 且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。提升部分采用平带传动，这是运输装置中应用最广泛的一种。 总体来讲，该传动方案满足提升运输装置的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑以及成本低。 获机输送部分结构设计 本设计选用简单带式输送机为计算实例。 该带式输送机构的结构特征和工作原理是：输送带既是承载货物的构件，又是传递牵引力的牵引构件，依靠输送带与滚筒之间的摩擦力平稳地进行驱动。 如图 1示为 收获机 带式输送机 构 简图 ，输送带绕过驱动滚筒和张紧滚筒。工作时，由拖拉机机通过带轮装置使驱动滚筒转动，依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力使输送带运动，货物随输送带运送到卸载点。 为了减轻对输送带的磨损、提高生产率和便于布置装、卸载装置，输送带的布置形式为水平输送。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 驱动部分输送带张紧滚筒张紧装置图 1送机构示意图 紧机构设计 由于大白菜收获机的提升运输机构是可以转动的，它的两个位置示意图如图 1中工作位置 1 实现大白菜的收获的过程；工作位置 2 大白菜收获机在公路上行驶的时候，防止提升机构和切削机构与地面碰撞而发生不良影响。 图 1紧机构工作图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 结合示意图分析可知：锁紧机构必须可以左右来回运动，且需将位置 1 和位置 2 固定，这就要求锁紧机构和提升机构能很好的贴合和较大的接触面。而本机械为小型机械，要求它的结构简单，而斜楔锁紧装置符合这些要求。它的结构如图 1示： 斜块在轨道中 做推拉运动，就可以实现提升机构所需的位置要求，将锁紧机构和提升机构的接触部位做成斜面能很好的补充因装配、制造而造成的误差，从而能够很好的贴合，增加了工作的稳定性。 为防止因农业机械在工作的过程中的振动而使的自锁机构松动，以保证大白菜收获机在工作中的安全性。这里在防松机构中利用弹簧的推力将小柱体贴紧斜体，使之不会退出来，达到防松的目的。 图 1块简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 输送机构的设计 送机构的组成 带式输送机又称胶带输送机，现场俗称“皮带”，是常见的连续运输设备，使用尤为广泛。带式输 送机的主要部件包括输送带、驱动装置、托辊、滚筒、机架、张紧装置、等等。设计带式输送机时，首先应确定原始的计算数据，如输送机的计算生产率，输送机的输送线路图，输送机的工作制，被运输物料的物理机械性能以及输送机的安装特征和工作条件，给料和卸料方式等等 ； 而在设计选型计算中需要合理选择相关参数，如带宽、带速、驱动滚筒围包角，部件的运行阻力系数等，使其接近实际运行状态值，以提高带式输送机的综合技术及经济效益。 机架带输送带支撑板驱动滚筒支撑板螺杆滑架张紧滚筒图 2送机构简图 由以上对大白菜收获机的分析，对于这种力求小型化和简单化的收获机，设计 其输送组成如图 2示。 根据图 2在拖拉机上 动滚筒旋转后，输送带与滚筒在摩擦力的作用下水平运动。从而将白菜由驱动滚筒处运输到张紧滚筒处，白菜在输送带与张紧滚筒的切点处脱离输送带落到箩筐中。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 为防止输送带松驰，特在张紧滚筒处设置了张紧装置，主要由螺杆和滑架组成，其原理在以下的章节中有详细的介绍。 送机构速度 的确定 令 白菜脱离输送带处离箩筐的垂直距离为 h，水平距离为 s，输送带的速度为 v ,白菜下落的时间为 t ，下落的速度为 h= 221v t 2 2222 围在 1000内。白菜下落的速度 防速度太大造成大 白菜与箩筐的冲击 ,损坏大白菜。通过查手册得知输送带的速度应在 s 以下 ,而 则会增加张紧力。再 由大白菜的直径为 250送距离为 1200割大白菜的速度为 3（颗 /秒），综合各个因素选择带速 s. 要零部件的设计 紧装置的设计 由于带式输送机是靠输送带与驱动滚筒的摩擦来传递牵引力的，因此，在各个参数都确定的情况下，就可根据输送带运行中对张力的要求来设计张紧装置，包括张紧装置的形式、安装位置、张力调 节范围及特点等等。 张紧装置作为带式输送机必不可少的重要组成部分，它的性能好坏直接影响带式输送机的性能。在带式输送机系统中，张紧装置的主要作用有以下几点 ： （ 1） 保证输送带在驱动滚筒分离点有适当的张力以防止输送带打滑 （ 2） 保证输送带周长上各点具有必要的张力以满足悬垂度要求 （ 3） 启动等非稳定工况下张力的调节 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 4） 补偿输送带的弹性伸长和塑性变形 （ 5） 为输送带重新接头提供必要的行程 张紧装置按结构型式可分固定式、重锤式和自动式三种， 无论选择何种张紧装置，都应考虑以下几点： （ 1）张 紧装置尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上，以利于起动时不产生打滑现象，对运输距离较短的输送机可布置在机尾部，并将机尾部的改向滚筒作为张紧滚筒； （ 2）张紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处，这样可减小张紧力； （ 3）应尽可能使输送带张紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行，且施加的张紧力要通过滚筒中心。 选择适用的张紧装置并确定合理的安装位置，是保证输送机起动和正常运转时输送带在驱动滚筒上不打滑的必要条件。张紧装置的安装位置虽然可以任意选择，但所选位置不同对输送机系统的影响变化很大。一般情况下，张紧装置 安装位置的选择必须考虑以下几点： （ 1）张紧装置要尽可能布置在输送带张力最小处； （ 2）长度在 30%以下的倾斜带式输送机，张紧装置应设在紧靠驱动滚筒的空载侧。如果安装位置离驱动滚筒较远，可在驱动滚筒空载侧增设重锤，以抵消加速度和减速度的影响； （ 3）距离较短的输送机和坡度在 5%以上的上倾输送机，张紧装置多半布置在输送机尾部，并用尾部滚筒作为张紧滚筒； （ 4）不论哪一种张紧装置都必须布置成张紧滚筒绕入 和绕出的输送带分支与张紧滚筒位移线平行，而且施加的张紧力要通过滚筒中心。 在实际应用中，首先要根据带式输送机的工作状况合理计算牵引力，然后根据具体情况来选择张紧装置及其安装位置。一般来说，对于短距离的带式输送机，可采用结构简单，周期调整张力的固定式张紧装置。根据输送机系统对张力的要求和输送机的型式选择了张紧装置后，还要考虑张紧装置的安装位置和安装空间。 由于本设计中的输送机构的输送距离为 1200送带上白菜的数量只有 4棵。属于短距离，小运量的带式输送机，张力要求小，所以选择机头驱动下运输送带，采用螺旋式张紧，张紧装置设在机尾。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 螺旋张紧如图 2，螺旋张紧系统中，张紧滚筒的轴承安装在活动架上，活动架可在导轨上滑动，当旋转螺杆时使活动架上的螺母跟活动架一起前进和后退，达到张紧和放松的目的。其特点是结构简单，但张紧行程太小，只适用于短距离的输送机，一般机长小于 80 图 2螺旋张紧 螺旋张紧的缺点是 ： 输送带经过一段时间使用后，由于塑性变形而伸长，如不及时调整，输送带张紧力会减小，输送带会变松而引起输送带打滑。另外，由于负载经常发生变化，输送带受负载冲击，致使张紧滚筒的固定螺栓松动，螺杆后退，由此造成输送带松驰而导致输送带打滑。还有 螺杆生锈后，导致输送带伸长后不能用拧紧螺杆的方法来张紧。 3. 张紧装置的工作过程 该螺旋式 张紧装置的 工作过程 简述 为：利用人力旋转螺杆，使得支撑板及装在其上的张紧滚筒可沿机架纵向移动，以调节输送带的张力。如图 2纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机 架滑 架螺 杆滚 筒支撑 板图 2对螺旋张紧的缺点，主要采取了以下措施： （ 1） 在滚筒表面粘贴了橡胶层，加大摩擦系数，防止打滑； （ 2） 螺杆与支撑板采用小间隙配合，螺杆不容易后退； （ 3） 设计的滑架也可在机架上移动，螺杆生锈时，可通过移动滑架来调整张紧力。 送带的选择 输送带用来传递牵引力和承放被 运货物，因此要求它强度高、抗磨耐用、伸长率小和便于安装修理。带式输送机使用的输送带有橡胶带、塑料带、钢带、金属网带等，最常用的是橡胶带。输送带的张力由帯芯胶布衬垫层承受 ， 带的强度决定于带的宽度和 帯芯衬垫层数。同时，为使输送带有足够的横向刚度，防止它在支撑托辊之间向两侧过分塌下。应根据带宽选用一定的衬垫层数，见表 3按下式作输送带的强度验算 ： 带 m a xm a ： 分别为输送带实际传递的和允许传递的最大张力（ N); B 输送带宽度， Z 衬垫 层数； 带 普通分层帆布带的抗拉强度， N/层 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n 安全系数，硫化接头为 8械接头为 10垫层数多时取 上限。 表 3胶带荐用衬层数 由于该收获机运输大白菜时，白菜是横放的，白菜的长度大约为 350此选用输送带的宽度为 500层数 并采用机械接头。由以上的计算可得输送过程中输送带上有 4颗白菜，每颗白菜重 输送带上只承受不到 200通橡胶带具有成槽性好，伸长率较小，对驱动滚筒的 摩擦系数较大的优点，强度和允许带速适用于一般通用带式输送机，故选用常用的橡胶带就能满足要求。通过查相关资料选择棉帆布芯输送带，型号为 外输送带的输送距离只有 1200撑托辊间距一般为1300以该装置也就没必要安装托辊。 由以上参数及公式计算出 与三节已算出）进行比较： 500m a x 带 即输送带强度足够。 筒的设计 驱动滚筒是带式输送机传递的主要部件，借助滚筒表面与输送带间的摩擦使输送带运行。驱动滚筒可分为光面与胶面两种，胶面滚筒摩擦系数较大。在功率不大、环境湿度小的情况下采用光面滚筒；当环境潮湿、功率又大、容易打滑时应采用胶面滚筒。该输送装置的功率较小，但田地比较潮湿，故此处采用胶面滚筒。 输送带绕过滚筒时，因发生弯曲引起疲劳损坏。因此驱动滚筒直径不能太小，一般要求滚筒直径（ 大于输送带衬层数的 100另外，滚筒直径应按标准选用（如 350、 400、 500、 630、 800、 1000等）。该收获机适用于家用，且滚筒转速不高，因此选取滚筒直径 350了减少滚筒的重量，将滚筒设计成管壁为 5筒两端面参照轮辐式带轮的结构设计原则。输送带的宽度为 500此将滚筒的径向尺寸设为600筒是通过滚筒上的 在滚筒上需加工轮槽且选择 计算功率 取工况系数 )(带宽（ 500 650 800 1000 1200 衬层 Z（层） 3文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 计算 滚筒直径 2D =350轮直径 1D =200心距 a=500 a 计算 Z 00 式中： 计算功率， 处为 1 0P 单根 表得 P 考虑 1i 时单根 K 包角系数，考虑 0180 时对传动能力的影响，查表得 K 长度系数，考虑带长不等于特定带长时对寿命的影响，查表得 根 撑轴的设计 即可根据如下的公式算出滚筒的转速： （转 /分） 取滚筒的转速为 90（转 /分） 5钢，调质处理，力学性能为：抗拉强度 40,弯曲疲劳极限 M P a 60,1 5 5,2 7 5 111 许用弯曲应力剪切疲劳极限，许用扭转应力 1 0 71 1 8,4030 要受弯矩。根据经验取轴的直径为