桔园施肥机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

桔园施肥机设计 摘 要： 中国柑橘种植面积和产量目前均为世界第一；柑橘是中国南方栽培面积最大、涉及就业人口最多的果树。 我国是柑橘生产大国，柑橘资源丰富，柑橘的经济价值较高。但是我国柑橘生产规模不一，管理分散，机械化水平低，劳动成本很高，因而经济效益并不理想。 我国南方大部分桔园分布在山区和丘陵地区，柑橘树单一、条栽种植对机械提出了特殊要求，现有的田间作业机械因动力不足和自身体积较大而很难进入园中行间作业，满足要求的桔园作业机械设备严重缺乏，对效率高、体积小、自重小、传动平稳、适应坡地工作环境的机械设备需 求越来越迫切。因此，开发研制适合丘陵山区桔园的小型施肥机具有重要的现实意义。 关键词： 柑橘；桔园施肥；桔园施肥机；小型桔园施肥机； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 in at is in a is a in is is of is is is of is is in on a of of to in of is so,to on is to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前 言 2 究现状 2 究意义 2 究 内 容 3 2 桔园施肥机的方案选择与原理分析 3 作原理选择 3 套动力选择 3 3 主 要 设 计 及 计 算 4 动路线的确定 4 级传动比的确定 4 斗的参数确定 5 肥器的选型 5 土器的选型 6 走轮的选型 6 走轮的选用要求 6 走轮的转速计算 7 力部分的设计和强度计算 7 动 比计算和参数确定 7 轮的设计和计算 8 的设计和校核 10 准件选择 13 的选择 13 栓、螺母的选择 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 承的选择与校核 13 4 总结 13 参考文献 13 致谢 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1 前言 21世纪的前 20年，是中国全面建设小康社会，加快实现由传统农业向现代化农业转变的历史新时期。农业现代化重要标志之一，是用现代物质条件装备农业大幅度提高农业土地产生率、劳动生产率和资源利用率，实现农业的机械化与信息化 1。农业生产离不 开农业装备，农业机械化发展又在很大程度上制约着优质、高效、安全农业又好又快的发展进程。而小型农业作业机械是大田作业机械化的一个重要补充。现代农业对发展小型农业作业机械装备和更快的采用新技术提出了迫切的需求 2。发展小型农业作业机械，提高科学水平和振兴我国小型农业作业机械装备制造业，对加快促进我国农业综合机械化有着重要的现实意义 。桔园多位于山区，要求桔园施肥机适应坡地作业，又桔园呈分散分布，不容易实现大规模机械化，要求施肥机械操作简单，使用方便，价格低廉。我国的柑橘产量和面积都位居世界第一，国外受供需关系影 响，专业桔园施肥机械方面还是空白，国内总体程度不高，针对具体情况生产的桔园施肥机械较少，尤其适合山区桔园施肥的小型机械尤为缺少，所以适合一款适合坡地的桔园施肥机是很有现实意义的 。 研究意义 今十年来， ，随着我国劳动人口减少，老年及妇女劳动力增加，不仅增加了柑橘生产成本，同时造成劳动力缺乏。我国南方大部分桔园分布在山区和丘陵地区，柑橘树单一、条栽种植对机械提出了特殊要求，现有的田间作业机械因动力不足和自身体积较大而很难进入园中行间作业，满足要求的桔园作业机械设备严重缺乏 国家不断加强对三农问题的关注， 并且持续的农机补贴措施也说明国家对农业机械化的重视，桔园施肥机的设计对增加桔农收入，减小桔农劳动强度，提高 工作效率高， 减小 工作强度小， 提高 肥料利用率高 有非常重要的作用，是国家解决三农问题和提高农民收入的重要步骤， 合理施肥是栽培管理诸措施中的重要环节 ,是柑桔丰产、稳产、优质的重要保证 。 研究内容 首先对桔园的施肥方式进行选择，在此基础上分析各种施肥方式的利弊，在综合各因素后选取最优方案，根据施肥机的定额要求进去参数的设计和计算，然后进行零部件的设计和计算、图纸的绘制及样机的研制。最终研究出 效率高、体 积小、自重小、传动平稳、适应坡地工作环境的丘陵山区桔园小型施肥机 。 2 桔园施肥机的方案选择与原理分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 工作原理的选择 目前，桔园施肥的方式主要有桔园开沟施肥；桔园钻孔施肥；桔园环状沟施肥；桔园撒肥和桔园覆土施肥等。 桔园开沟施肥功率消耗大，对桔树的根系损伤大，故不采用；桔园钻孔施肥的设计制造的成本较高，连续工作能力低，不利于高效率操作；环状沟施肥的设计制造成本高，普通桔农难以接受，不利于推广使用；桔园撒肥的肥料浪费大，利用率低 3，故采用桔园覆土施肥。其功率消耗较低，肥料利用率相对较 高，设计成本较低，是综合各个方面的较优选择。 桔园覆土施肥采用汽油机为动力，通过减速器减速后带动中心传动轴带动驱动轮、排肥器和地轮工作完成排肥覆土的工作过程。 配套动力选择 根据要求桔园施肥机的最大根深为 100幅宽为 283山区土壤多为沙土，其阻力系数 4N/ 则地轮耕地覆土的阻力 5： 132 (1） 又施肥机得前进速度 V=1m/s， 则最大消耗的功率： 132 (2) 根据对机组所消耗的功率的初步估算，拟采用重庆 重庆 发动机形式：单缸，四冲程，侧置气门，强制风冷 排量：（毫升） 97 缸径形程（毫升）： 52 46 压缩比： 最大输出功率（ 大扭矩（马力 /转速）： 00 稳定转速（转 /分钟）： 3600 200 净重（千克） :9/形尺寸（长 *宽 *高）（毫米） :300 290 360 3 传动装置的设计计算 传动路线的确定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 传动路线要保证总体传动可靠，不影响桔园施肥机工作。根据整机的结构确定传动路线，使 桔园施肥 机在工作过程中能满足排肥、翻土、覆土等工作的需要。将传动路线分为两条路线。第一，汽油机机通过变速箱将动力传给中间传动轴；第二，中间轴将动力分别传递给排肥机构的转轴和地轮的转轴，驱动排肥轴和行走轮、地轮的转动。 3 2 各级传动比的确定 施肥机的行走速度和人的行走速度要相一致，一般情况下，可取人行走速度为1m/s,则行走轮的速度为 1.m/s，行走轮的直径为 260公式（ 1）可见行走轮轴的转速 60vn d （ 3） 式中： v 行走轮的形式速度（ m/s） d 行走轮的直径（ m） 计算 ,得 照设计要求 6，行走轮由中间传动轴通过链轮驱动，两轴之间的传动比为 间传动轴的转速为 100r/肥轴与中间轴传动轴的传动比为 1，因此排种轴的转速为 100r/根中间传动轴由变数箱的输出轴通过链轮带动，链传动比带传动平稳，取其传动比 为变速箱可以按传动比选取，故定变速箱的输入轴与输出轴之间的传动比为 40；内燃机的通过皮带传动与变速箱相连，传动比为 0 的减速箱，减速箱与中心轴之间的传动比为 间轴与地轮之间的传动比为 4 排肥器的选型设计 料斗结构参数的设计 肥料斗 必需有足够的容量，从而减少加 肥 次数，一般情况下要求 施肥 到了地头才加 肥 。但是 料斗 容量也不能太大，那样会增加机构的重量，对 施肥 机的的稳定性产生不利的影响，还会影响机组的纵向移动性； 料斗 必须保证箱壁的倾斜角大于 肥料 的自然休止角，以保证 肥料 能顺利滑落排 肥 器 7，这里选择 = 20 。除此以外， 料斗 还应该坚固耐用，重量轻巧，具有一定的刚性，并具备防水和防潮的能力； 料斗 要便于加肥 、卸 肥 和清 洗， 因此该机所选的 料斗 形状为锥台型 。料斗 的容量 主要 由 施肥的距离确定。根据以往实验结论： 施肥 机在工作时不宜 施完料斗内的全部肥料 播，应该保留买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 至少 10%的 肥料 余量，避免 料斗内肥料 太少而影响 肥料 的 施撒量 。 根据一般山区桔园的大小单次施肥距离约为 400m 因此本次设计 肥料箱 的容积为 料斗尺寸长宽高： 300300350 排肥器的选型 排 肥 器种类很多，在农业上 通常 使用的 排肥 器有外槽轮式、内槽轮式、磨纹盘式、锥面型孔式、离心式、匙式及刷式等类型 8。 排肥器应该具备较大的排肥均匀性和稳定性，能均匀连续地排肥，并且能在不同外界条件下作业，具备较强的通用性和适应性，能够施撒不同的肥料，且其排肥量稳定可靠、排肥均匀，结构简单、工作可靠，易于制造和维护， 调整方便。 其中应用得最广泛的是外槽轮式排种器，其由排种 肥 盒、排 肥 轴、外槽论、阻塞轮、花型挡环及清 肥 舌等组成 （图 1） 。 肥料 通过箱底开口流入盒内。排 肥 轴转动时，外槽论及花型挡环可防止 肥料 从槽轮两侧流出。这种排 肥 器结构简单、制造容易、使用方便、通用性好、适应性能广，国际上已经标准化 ，决定设计采用外槽轮排肥器。外槽轮的外槽轮排种器的工作过程大致可分为充肥，刮肥和投肥四个阶段。排肥器排肥时，料斗内的肥料在重力作用下经箱底进入排肥器内。肥料充满槽轮槽；随着槽轮转动肥料排出排肥器，从而实现排肥过程。 根据 桔园施肥 机的设 计要求和参考有关文献 9，主要有以下结构参数： （ 1）槽轮直径 d 槽轮直径越大，则每转排肥量越大，排肥能力越强。如果某些肥料的施撒量小则必须相应地减小槽轮工作长度或降低转速。这样会使排肥的均匀度降低，有时甚至无法满足小肥量的要求；如果施肥量过大而槽轮直径过小则无法满足施肥量要求，此次设计使用最多的槽轮排肥器槽轮直径为 40 （ 2）槽轮的工作长度 槽轮最大工作长度可根据施肥机的工作要求并参照槽轮最高转速来确定。槽轮实际工作长度在 0到槽轮得最大长度。槽轮共组长度可在 060槽 轮在排种盒内的共组的长度为 60 （ 3） 吐槽断面形状和槽数 Z：槽数太多，使肥料施撒不均匀；槽数太少，会使肥料施撒不够，并降低排肥均匀性。常用外槽轮为 10齿或 12齿。设计采用 10 齿。凹槽断面常为圆弧形，槽弧半径为 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 1 排肥盒 2 阻塞轮 3 挡圈 4 清肥轴 5 弹簧 6 排肥舌 7 排肥轴 8 外槽轮 图 1 外槽轮式排肥器 of 覆土器的选型 由于桔树根较浅，耕地深度不宜过深，选用 齿钯覆土无论从效果上还是经济效益上都能能很好地满足要求。 6 行走轮的选型设计 行走轮的选用要求 在该播种机中，行走轮不仅起到陷深作用，而且还是排种的主动轮。因而在设计时，应该从以下几个方面着手 10： （ 1）具有较大的强度，刚度等机械性能； （ 2）滑移系数较小，一般不要超过 10%，从而提高施肥的均匀性； （ 3）对地表不平性具有较强的适应性，避免在地表高低不平的情况下打滑，更好地适应山区桔园地形。 行走轮的转速的计算 行走轮的前进速度应该和人的行走速度一至，因此机器的行进速度为 v=1m/s,取地轮直径为 602 （ 4） 式中： v 地轮轴的转速（ m/s）； w 地轮轴的角转速（ s）； n 地轮的转速（ r/公式得 n 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 r 地轮的半径（ m）。 7 动力部分的设计和强度校核 传动比的设计和参数确定 施 肥机的传动示意如图 2： 1 链轮 7 2 链轮 6 3 链轮 4 4 链轮 3 5 减速器 6 链轮 5 7 行走轮 8 链轮 1 9 链轮 2 10 排肥器 图 2 施肥机传动示意图 of 了适应机具排肥时不同量的要求即传动比的变化，机具采用链轮传动，通过改变不同链轮和链条长度来实现不同的施肥量要求。为了保证作业 时的连续排肥，则要求传动部分要有可靠的传动比、无滑动。又由于施肥传动所传动的功率小、速率小，所以所要求链传动比不是非常严格，但也要满足相应的要求 11。 已知行走轮的行进速度为 1m/s，整机传动除变速箱都是用链轮传动动力，根据设计要求，传动系统有四处用到链轮传动，分别是变速箱的输出轴链轮 1，在中间传动轴上与链轮 1配合的链轮 2，中间传动轴上的传动动力给行走轮的链轮 3，行走轴上的链轮 5，中间传动轴上与排肥轴的链轮系链轮 4 ，链轮 5。中间传动轴上与地轮的链轮 7配合，下面着重设计传动轴与行走轮之间的链轮传动，另外 两个链传动参照计算。 链轮的设计 轮的计算 （ 1）选择链轮齿数 12 在此设传动轴与地轮之间的链传动的链轮分别设为 n1,传动比初步确定为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 5） 假设链速 m/s,查资料选取 1，则2z=16 (2) 确定链结数选中心距0a=25P 0 1 2 2 10222a z z z z （ 6） 84252 21462 214650 p （节） 取4节。 (3)计算功率 得工作情况系数 1 . 0 1 . 2 1 . 2 ( ) P k W （ 6） (4)确定链接距 P:查得小链轮齿数系数 用单排链 13，查的多排链排数系数 ,得 01 . 2 0 . 9 4 ( )1 . 2 3 1k 根据0P83r/得选用链号为 16，链节距 p= (5)计算实际 中心距 a ： 221 2 1 2 2 1z z z z z 2 2 L （ 7） 取 a =2376)验算链速 v: 1 （ 8） 与原 假设相符。 (7）计算轴上载荷 7,先计算出有效拉力 F： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 F (9) )( P (8)链传动受力分析： 查得 06B 的每米质量 19q=m，极限拉伸载荷 8900（ N） 水平布置时垂直系数 6，得垂直拉力 : 9 . 5 2 56 0 . 6 0 9 . 8 1 0 . 4 4 ( )1000k q g a N （ 10） 链轮所受的圆周力 : 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 2 1 7 9 6 . 4 ( )0 . 6 6 8 （ 11） 链轮的紧边拉力 : 1 1 7 9 6 . 4 0 . 4 4 1 7 9 6 . 8 4 ( ) F N 故安全系数为 : 8900 4 . 9 5 4 81 1 7 9 6 . 8 4 （ 12） (8)确定滚子链链轮的主要尺寸。 链轮的的基本参数是配用链条的节距 P，套筒的最大外径 d,排距。链轮的主要尺和计算公式可以查阅机械设计手册 20。 (9)润滑方式：采用人工定期润滑。 同计算设 计链轮 1 链 2 通 过验算 校核强度 得 1,17 。中心86mm;57采 用型号为 06 链轮材料的选择 链轮材料应满足强度和耐磨性的要求。对于低速轻载、平稳传动中，链轮可采用中碳钢制造。中速、中载时应采用中碳钢淬火处理。而本设计中播种机传动部分属于低速、轻载，较平稳的传动，所以应采用中碳钢。 轴的设计和校核 轴的设计 施肥机设计中四根轴，分别是中间传动轴、排肥轴、行走轴和地轮轴。四根轴都选用 45 钢正火处理，查文献 3得强度极限 = 600 P，其许应弯曲应力 1b 55M P a 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 (1)确定轴的最小直径 确定轴的输出端之间按扭转强度估算轴输出端直径，查得文献表 14 C=100，则， （ 13） 考虑到轴上有键槽，将轴的直径增大 5%，则取 d=20虑到中间抽上的传动复杂，故中心轴直径取 d=25 轴的强度校核 (1)轴的受力分析 设计轴分 7节：轴上依次装支撑架，轴承，链轮 2，链轮 3，链轮 4，轴承，支撑架 。中间轴的受力分析链轮 2的转速 2n 由公式 )/(5 5 0 060 1 0 05 2 0 060 22 （ 14） 作用在链轮轴上的载荷 为离心拉力对 应计算在内，所以 F+2又由于垂直拉力 太大，故 （ 15） F （ 16） 式中： 链传动工作情况系数，查文献 得平稳载荷的内燃机传动取 1； F 为有效拉力。 由公式 得， 882(N) 用同样的方法也可求出 587N ； 2353N 三个链轮分别施加给了中间三个载荷。将力分解到水平方向 r，求出中间轴的总的受力。 轴受到的水平面总支反力： 2 1 8 8 2 c o s 4 1 1 4 2 0 . 3 (N) （ 17） 3 5 8 7 c o s 2 1 5 4 8 ( ) （ 18） 5 2 3 5 3 c o s 4 2 3 4 7 . 2 （ N ） （ 19） 总的支反力： 4 2 0 5 4 8 2 3 4 7 . 2 4 3 1 5 . 2 N （ ）（ 20） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 轴收到的垂直总支反力： 2 1 8 8 2 s i n 4 1 1 2 3 4 . 7 ( ) （ 21） 8 7 s i n 2 1 2 1 0 . 3 ( ) （ 22） 5 2 3 5 3 s i n 4 1 6 4 . 1 ( ) （ 23） 垂直支反力 2 3 4 . 7 2 1 0 . 3 1 6 4 . 1 1 6 0 9 N （ 24） 因为链轮 2，链轮 3 安装在同一个键槽上，两者位置较近，可以看做一个链轮。 水平方面的弯矩： 51 4 2 0 7 0 5 4 8 2 0 6 2 3 4 7 2 4 9 . 7 5 1 0 ( ) m m （ 25） 垂直方向的弯矩： 41 2 3 4 7 0 2 1 0 . 3 2 0 6 1 6 4 2 5 9 . 8 9 1 0 ( ) m m （ 26） 绘制合成弯矩图：根据 22 M （ 27） 得 0M N 弯矩图和轴的结构图可知，链轮 5 处可能是危险截面，应该校核其截面的疲劳强度。 链轮 5的截面危险强度校核： 5 1333 . 1 1 0 4 9 . 8 ( ) 5 5 ( )0 . 1 0 . 1 2 0 P a M P (28) 故轴的强度足够。 轴传递的转矩： 19549PT n （ 29） 求得，519 5 4 9 9 5 4 9 9 2 . 7103 中 （ （ 30） 3 0 . 99 5 4 9 7 4 . 1 ( )103T N m （ 31） 2 0 . 19 5 4 9 1 8 . 4 ( )103T N m （ 32） 中间轴的扭矩受力如图 4。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 图 3 轴的载荷分析图 标准件的选择 标准键的选择包括键的选择，轴承、轴承座、螺栓、螺母、螺钉的选择，销的选择、垫圈、 垫片的选择 键的选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 链轮 4配合的键： b =8h =7t = 螺栓、螺母的选择 根据表 36170 2000, 0,297栓 0 和 5782 2000, 5 三种。 根据表 36170 2000, 种。 轴承的选择与校核 根据各轴的尺寸以及设计要求，行走轮安装轴承的轴端直径为 20故选用深沟球轴承型号 6004；中间传动轴同 样选用深沟球轴承型号 6005；地轮轴安装轴承轴径为20用深沟球轴承 6004。 轴承寿命计算： L 3 5 6 7) 0 01(6010 366 9 总结 通过对本毕业设计的完成，我觉得有以下收获： （ 1）系统地了解了做毕业设计和论文撰写的具体步骤，从构思到动手，由抽象到具体，无不需要按部就班，反复修改，条理清楚，思路清晰，循环渐进； （ 2）明确了撰写论文的具体内容，中英文摘要、关键字、正文、参考文献，同时也清楚发表论文应具有的格式； （ 3）由于是做设计，从而使 自己在很多问题上得到了独立思考的机会，不再是一以前那样的理解老师的思想，而是站在自己的立场上该如何把自己的事情讲述清楚； （ 4）在制图的过程中，对已学制图规则和标准只是进行了复习和巩固； （ 5）通过该毕业设计，使自己对机械绘图有了更广、更深的理解。 （ 6）在本次设计中，没有合理安排设计进程，因此时间不够的现象，经过这次经历，我一定能够在以后的工作和生活中优化自己的时间和计划安排。 参考文献 1 张祖立，程玉来，陶栋材 M国农业