山药收获机建设方案

山药收获机 建设方案 第 1 章 绪论 题来源及研究课题的意义和目的 山药对当地气候要求不严，但喜温暖湿润，忌积水，怕干旱。宜种植于肥沃疏松、土层深厚、排水良好的砂质壤土上种植。原产地位于河南焦作，现在分布于中国西北，华北，和长江流域的湖南江西等地。由于其营养比较丰富，一直以来都被视为比较理想的补虚佳品，不仅可作为主粮，又可作为蔬菜食用。有很高的药用价值和食用价值 。随着现代社会人们更加注重养生和健康，而山药的药用价值和使用价值使得其成为很多人的选择。特别是近几年，山药的种植面积和种植规模不断上升。因此，山药生产和收获的机械化越来越得到行业的重视。 长期以来，山药的收获都是靠传统的人力收获方式 ,山药的根茎较长，难以采收，如果收获技术不够成熟，根茎破损率就会很高。我国大部分地区收获山药的方法是：从山药种植垄的一端开始，先挖出 60右的土坑来，人坐在坑的边上，然后用特制的山药铲，沿着地面上山药生长的 20的两边开始挖，将根两边泥土铲出，一直挖到山药沟下见到根 茎的尖端为止，最后轻轻铲断剩下的细根，手握着根茎的中上部分，小心拔出山药的根茎。一定要小心精细铲土，避免山药根茎的损伤和折断。采收山药时，一定要按着山药种植的顺序，一株一株地挨着挖，这样才能有效减少破损率，又能避免漏收。由于山药一般在下层土壤延伸，最深可延伸到地下 70 100，靠人力收获相当费力。最重要的是人力收获的过程中容易挖到山药块茎，影响山药的品质和市场。而且劳动强度大，生产效率低。为此，山药收获的机械化问题就亟待解决。 山药收获技术如果能够实现机械化，将有力地推动山药生产的规模化，显著降低山药 生产成本，节省劳动力和农活作业量，使山药种植户增加更多的收入，提高农业生产的经济效益。同时，也能促进农机朝着更先进，更现代化的方向发展，使其更好地服务于现代化农业生产和社会主义新农村的建设，实现伟大的中国梦。 本课题研究了我国山药收获机械化的发展现状，山药收获机的未来研究方向。为山药收获方式以及推广山药收获机械化，促进山药生产效率提供了理论依据。 山药收获机的现状及方案说明 我国山药收获机的现状 为了克服山药收获过程中易折断的损伤的难题，我国广大设计者和科学家们进行了刻苦的钻研，以下 是现阶段我国对山药收获机械化的研究现状。资料内容查自中国知识产权局专利检索网站。 第一种山药收获机的发明者是李垒和李善文。这个发明设计了一种多功能山药收获机。 可以看到，中履带底盘，设置在履带底盘上的操作台、竖直机架、电机、向上提升机构，安装在机架上并且能够沿固定的机架上下移动的齿轮箱的总成，安装在齿轮箱结构下面的用于开沟的螺旋钻轴和提土板，所述电机结构与齿轮箱结构由传动轴实现传动连接 ；提升机构与齿轮箱结构连接，实现对齿轮箱结构的升降操作；山药收获装置还包括设于箱结构一侧，能够将开沟轴开出的土，向外送给送 土器，以及设于履带下部前面的能够实现把土填回功能的送土器。这种山药收获机的结构比较灵活，而且功能多样化，能够同时实现收获山药和沟内填土的两项功能，除了采收山药外，还可以开电缆沟、管道沟、实现一机多种用法，省时省工，具有相当大的市场价值。 山药收获机的机构简图如图 1： 图 1药收获机理论图 第二种山药收获机发明者倪凡喜。这个创新专利目的在于，克服现阶段生产技术的不足之处，提供一种山药收获机的理论设计，在不损伤山药块茎的前提下，可以很大地提高生产效率，降低采收山药时的成本。此专利所述的山药收获机，包括 振动破土机构、破土机构的固定架、旋转型轴承座、液压油缸、可以左右移动的轴承固定支架、悬挂型四轴固定支架、手轮、挡土板、开沟刀片、开沟链条、链条固定支架和从动轮。 破土机构固定架是这个专利的主体支撑架，整体呈现方形的框架结构，破土机构固定支架的后端，连接着设置的振动破土机构，破土机构固定支架的前端，连接着旋转式轴承座，旋转轴承座的前面连接着液压油缸，液压油缸的前端连接到左右移动轴承座固定架，左右移动轴承座固定架设置在悬挂式四轴连接在固定架上，在悬挂型四轴固定支架的一边，设计的有手轮，在悬挂型四轴固定支架的两端 后侧，设计有挡泥板。 在旋转型轴承座的下端，连接设计有链条固定支架，链条固定支架的前端设计有主动轮，链条固定支架的后端设计有从动轮，绕过主动轮与从动轮，设计有开沟链条，开沟链条的外表面上设置有开沟刀片。连接到链条固定架上，设置有涨紧固定架，涨紧固定架的下端设置有涨紧轮，涨紧轮与开沟链条的内表面相接触。 山药收获机的机构简图如下图： 图 1药收获机示意图 第三种山药收获机的发明者是卢双贵。这种山药收获机，由切割锯、松土板与螺旋提升机构组成。 带锯上部连接旋转轮，中间穿过狭长形的开口，下面套有轴承，中 间的松土板在后 面随着将土松动，松土板固定在套管上的伸缩杆上，液压气泵来提供动力，后面的螺旋提升机构在切割后的土方下面向上转动，即可把山药向上顶出。由于是采用的拖拉机为动力，切割的土方要大于山药沟，从山药的下面向上拱，不仅保证了山药的完整度，不损坏山药的块茎，而且保持了山药沟的原来样子，工作的效率极大提高，每天可挖掘山药三到五亩。 山药收获机的机构简图如图 1 图 1药收获机结构简图 山药收获机的设计要求 传统的农业机械设计，存在着设计周期长，设计成本高，设计质量差，图纸识别困难等问题。随着计算机技术的快速发展，虚拟制造和运动仿真在农机设计中得以实现，从而大大缩短了设计周期，降低生产成本，提高了设计的准确性和可靠性。本设计利用三维设计软件，对农业机械进行产品设计。具体内容： 足其功能要求，力求结构简单，功能合理。 度和结构上符合要求 本方案设计山药收获机用于山药的收获作业。提高山药收获效率，降低劳动力，节约山药 收获成本。创新设计或改进现阶段市面上已有的山药收获机，使山药收获作业起来更简单。 给定的条件和要求翻土作业时的作业量为 400500m/小时，采用螺旋排除浮土，螺旋转速为 300 转 /分钟左右。 第 2 章 设计方案分析 设计方案的说明 设备简介 通过现阶段山药收获机的专利以及考察实际情况，可以得出，山药收获机的工作原理和组成部分。 山药收获机的组成部分大致可由支撑部分、动力部分、工作部分和传动部分。 支撑部分：主要就是山药收获机的机架和山药收获机与拖拉机连接部分，用于支撑整个山药收获机能够顺利切协调的完成收获工作。 动力部分：用于连接拖拉机传输的动力，把动力提供给山药收获机的传动部分。 传动部分：传输动力，并起到减速作用。 工作部分：这部分入土，用螺旋开土，达到收获山药的目的。 山药收获机的工作原理 拖拉机液压系统带动收获机传动系统，经减速传动给工作轴，利用强大的扭矩，旋开土壤。拖拉机提供向前的牵引力带动收获机向前行进。 设计方案选择与对比 在最终确定山药收获装置的设计方案前，做 了很多的准备工作。 首先，查阅了中国专利网上的一些专利申请，仔细阅读并理解了山药收获机现阶段的理论设计情况。也看到了很多比较好的方案或者设计，其实还都在理论阶段，很多设计者们的精妙设计都还没有通入生产。这也从一方面表现了现阶段山药收获机的落后程度，同时山药收获的大难题亟待解决。 其次，在网络上检索山药收获机，会发现很多厂家有在直销，仔细研究后，也对山药收获机在设计之后，开发生产的可能性有了一定的认识。明确了，在现阶段哪些设计是不能开发的，哪些设计更容易开发。 最后我也去了一些山药种植基地和一些机械厂，进行了实地考察，亲眼看到了制造成型和正在工作的山药收获机。对山药收获机的设计开发有了进一步的认识。 现在开发成功的山药收获机大致可以分为三种： 沟机。 面听过对三种收获机的优缺点分析确定设计方案。 单侧山药开沟机 现在的很多设计和市面上已经投入使用的山药收获机，一般都是在山药种植垄的一侧进行挖沟，然后通过人力下沟进行二次挖掘，这样确实省了一部分人力，但是进行二次挖掘时，还是很费力，而且容易损伤和折断山 药的茎块。如下图 2示。 这种山药收获机工作原理简单，作业效率高，而且易推广，在一些土壤比较肥沃、疏松的地区比较适合。但是缺点也比较明显，收获机开沟之后，山药依然埋一侧的土壤中，剩下的的工作必须依靠人力，从沟中向山药一侧进行挖掘，挖掘的过程不仅难以操作，而且容易损伤山药，影响山药的销售品质。 图 2垄山药收获机实物图 双侧山药开沟机 已经投入使用山药收获机中，现在比较流行是一种是在山药两侧开沟，确定山药种植行的宽度，设计出两个开沟钻的距离，从而从山药种植行的两侧进行挖沟。实物图如下 图 2 这种山药收获机与单侧开沟机相比，有很大的优势，降低了靠人力进行二次挖掘困 难程度。但是这种收获机也有明显的缺点，它虽然降低而人工挖掘强度，但是山药和土块还是紧密结合在一块，无法克服采收过程中的损伤山药块茎的问题。并且在此装置开沟采收后的土地上，会留下两道很深的沟壑，这将影响下一季山药的种植，导致种植山药时需要填平沟壑。变相提升了山药种植的难度。 图 2侧山药收获机实物图 链式山药收获机 链式山药收获机与以上两种开沟机原理不同，收获山药之后不会再地上留下很深的沟，这样下一季的 种植就不会受到影响。而且这种山药收获机所需功率小，相对以上两种在收获的时候更经济，更节约成本。但是链式山药收获机也没有以上两种开沟机的有点。依靠链上面的刀片进行开土，很难达到很深的程度。而山药块茎很深，这样在后续的采收中还是需要大量的人力来完成，甚至还需要人力来进行二次开沟。这样一来，链式收获机在采收中起到的作用就会很局限。下图 2链式收获机的的实物图： 图 2式山药收获机 设计方案的优化分析及确定 通过对山药收获机的现状研究，对市场上已经开发成功的山药收获机的分析，总结山药收获机需 要满足的条件，分析现有山药收获机的优缺点，最终确定山药收获机的最佳优化方案。 首先总结设计山药收获机要完成的任务： 1、通过山药收获机能实现山药收获的简易化，提高山药收获的效率。 2、此装置在收获山药的时候不能损坏山药的块茎。 3、山药收获机的设计要尽量简易，方案要符合实际情况。设计方案可以投入生产，并且可以推广。 其次通过对上述现有山药收获机的研究与考察，发现现阶段山药收获机有两个无法实现的难题： 1、装置在开沟后仍然需要大量的人力劳动来完成后续的采收。 2、在后续人力采收的工程中，比较容易损坏山药的块茎。想要克服 这些问题，必须尽量使山药收获机开沟后，山药所在土块要有所松动，使山药与土壤的结合不在紧密。在装置作业之后，人工收山药的过程中，能够更直接。这样就能提高山药的完整性，尽量少的破坏山药的块茎。 装置选择在山药的两侧同时开沟，并且在开沟后利用一个简易的装置，来松动山药种植行的土块。这样山药采收的后续过程就能很大程度上减少人力，而且如果山药所在土块松动之后，人们后续收山药的方式就不仅仅是从沟下一点一点挖掘，而是可以更直观的，更简易的收获山药。这样一来，就减少了山药块茎的破坏。这个简易的装置不能给收获机带来太大的阻力 ，在此装置之前的开沟装置，能够很好地提供前进的空间。我们可以利用一个小的锲型，在开沟后之后，利用锲型的前低后高的特点，来对山药种植行土块进行一个小幅度的提高，起到一个震动的效果。达到松动山药所在土块的目的。设计构想简图如下图 2 这是设计装置的侧视图，从侧视图可以看出来，前面的开沟钻，起到收获机的开沟作用。在开沟之后利用两个连杆，与机架相连，下面连接一个小的锲型装置，锲型装置平行于地面，宽度横跨山药的种植行，在拖拉机行进的过程中，锲型在机架的带动下向前推进，利用锲型的斜角效果，起到略微提升山药种植行土块 的作用。这样使山药种植行土块上下震动一下，达到松动土块的目的。 为了更直观的解释此方案设计，可以结合正视图看到锲型装置在山药收获过程中起到的作用。结构见图正视图如下图 2 图 2维设计工程图侧视图 图 2维设计工程图正视图 正视图中两个开沟钻分别开挖山药种植行的两侧，通过齿轮传动装置，带动两侧同时开沟，下面的锲型装置横跨山药所在土块，在此装置前进的饿过程中，锲型结构就能提升土块 ，装置走过之后土块又落下，起到震动土块的作用。这样山药后续的采收就能更直接，更简单。 第 3 章 山药收获机的总体设计 本次设计的主要内容有： 1、山药收获装置的整体结构设计。 2、开沟螺旋轴工作部分的设计，使收获装置更有效采收山药。 3、齿轮机构的传动设计，符合拖拉机功率传输，使开沟轴得到适合的输出功率。 整体结构设计 箱体机架的设计 根据山药收获作业的要求，需要确定符合采收山药装置的总体结构设计，设计出特殊而且简单的机架，机架不仅要起到拖拉机与装置的连接作用、而且还作为传动齿轮的箱体、传动轴和开沟轴的固定支撑。如下图 3 图 3获装置机架 机架采用长方体的总体设计理念，首先能够更好地保护箱体内部传动齿轮的正常工作。机架前面采用两点悬挂与拖拉机连接，起到机架的固定和升降作用。 锲型震动机构的设计 锲型机构的设计，大大提升了山药收获装置的优越性。锲型机构要横跨山药种植行，锲型通过两个竖直的支架与机箱连接，起到固定的作用。两个竖直的支架正好与前面工作轴对齐，通过性很好。锲型的前端，有两个孔，正对前面的工作轴，这样的设计不仅然前面的工作轴有了一个可靠地支撑，同样也能让锲型结构得到进一步的固定，使得整机有更好的稳固性。 设计锲型结 构的尺寸：锲型的前后长度为 300虑到锲型不能度数太大，高度设置成 50过考察与类比，这样设计的锲型合理且可行。 传动方案的确定 传动方案确定不仅要考虑输入功率和输出功率的转换，还要考虑山药收获时的具体情况，比如山药种植行之间的距离基本能确定工作周之间的距离，然结合减速器的校核，一起确定工作轴传动齿轮的分度圆直径。 装置选择配备 24 匹， 瓦的拖拉机，装置作业时，拖拉机转速达到 2000r/拉机与收获装置采用带轮传动，带轮传动把功率输送给第一根轴，之后通过齿轮传动减速 传送给工作轴。前工作轴之间采用齿轮同速转动。通过考察，确定山药收获装置的开沟深度为 1000沟宽度为 400沟速度为 400500m/h。 传动机构的设计 传动机构的设计主要就是：根据拖拉机的输出功率和输出轴所需输出功率，经过传动机构的传输达到一个整机和谐工作的设计过程。即传动齿轮和传动轴的合理选择。 轴的初步设计 根据山药收获过程中，开沟轴的实际工作情况，工作过程中，轴的转速为 200300r/此可以确定传动比的分配情况： 总传动比及其分配 总传动比 gm 2000/200=20 根据山药种植行的距离，可以进行传动比的分配： 1 2 3 5 2 2 2 0i i i i 其中，1 5i , 为 v 带传动传动比 1 2i ， 为前工作轴传动比 1 2i， 为后工作轴传动比 v 带连接轴定为 轴，前工作轴定为轴，后工作轴定为轴） n =1/ 2 0 0 0 / 5 4 0 0 / m i i rn =2/ 4 0 0 / 2 2 0 0 / m i nn i r由于山药收获机的设计前轴负责开沟，转速较小。后轴阻力变小，可设计成转速加大一点。根据传动设计定 = 2 0 0 2 = 4 0 0n r/ 3装置传动各轴功率计算 首先计算传动装置的的总效率： 8 6 7 3423321 其中， 为 v 带传动的效率 为一对滚动轴承传动效率 为圆柱齿轮之间传动效率 为刚性联轴器效率 再来计算各轴的效率： P = 1 1 7 . 7 0 . 9 6 1 6 . 9 9 =P23 1 6 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 7 1 6 . 3 2 P =P23 1 6 . 3 2 0 . 9 9 0 . 9 7 1 5 . 6 7 作各轴功率、转速、转矩列表如下： 轴号 功率 P（ 转速 n(r/转矩 T(N m) 00 00 00 许用应力估算轴的最小直径： 3 查机械设计手册取 C=112 轴： d 31 1 2 1 6 . 9 9 / 4 0 0 3 9 . 0 7 此轴有两个键槽键槽，需要加 7%，取 d =50轴 : d 31 1 2 1 6 . 3 2 / 2 0 0 4 8 . 5 8 同样有两个键槽，加 7%，取 =55d轴 : d 31 1 2 1 5 . 6 7 / 4 0 0 3 8 . 0 3 同样有两个键槽，加 7%，取 d =60 v 带传动的设计 带型号和带轮直径 工作情况系数 查表确定 计算功率 1 . 3 1 7 . 7 2 3c A dp k p k w 选带型号：查机械设计手册： 小带轮直径：由表得：1 m 0D 带轮直径： 设 , 1122(1 )3 0 2 0 0 0(1 0 . 0 1 ) 1 4 8 . 5400 大带轮转速： 1122( 1 )3 0 2 0 0 0( 1 0 . 0 1 ) 4 0 0 / m i 8 . 5 2计算带长 求 12 1 5 0 3 0 18022m m m 求 ： 21 1 5 0 3 0 6022DD 初取中心距： 1000a 带长： 22601 8 0 2 1 0 0 0 2 5 6 9 . 0 81000 a 基准长度：查手册 取 500 中心距： 221( L ) 8441 6 0 0 1 8 0 1( 1 6 0 0 1 8 0 ) 8 6 0449 6 5 . 3 9 小轮包角： 00210 0 01 8 0 5 7 . 31 5 0 3 01 8 0 5 7 . 3 1 7 2 . 9965 4求带根数 先求带速： 11 1 0 0 2 0 0 0 1 5 . 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s 带根数：查阅机械设计手册 ； 96.0k ； 00z=3 齿轮传动的设计计算 小齿轮： 40 热处理方式：调质处理 60 大齿轮： 45 热处理方式：调质处理 40 查机械手册齿轮传动得：齿宽系数 :d取 1d接触疲劳极限 : 201 902 初步计算的许用接触应力： M P 4 87 2 1l i M P 2l i 机械设计手册，取2（估算 )10 ） 初步计算的小齿 21 331 221 4 1 6 . 3 2 1 0 0 0 2 . 5 18 2 1 0 4 . 5 1 5 3 1 2 . 5 m m 精度等级：查阅机械设计手册 齿轮齿数 Z： 取1 2 2 14 0 , Z 2 4 0 8 0Z i Z 则模数 m： 11200 540 使用系数 动载荷系数机械手册 齿间载荷分配系数 s/ 22 K 齿向载荷分布系数机械设计手册 161()6161()(2232121 载荷系数 K： 弹性系数 :由机械设计手册 节点区域系数 :由机械设计手册 重合度系数Z：查表因 1, 取， 故 (34 Z 接触应力最小安全系数 查机械设计手册 应力循环次数 ht h 1 8 0 0 0123 0 05 811 0 0 08 0 016060 hL 88212 L 接触寿命系数查机械设计手册 许用接触应力： M P m i i M P 0 0m i i 通过以上计算，结果表明，齿轮的接触疲劳强度符合要求。故所选齿轮符合要求，可以使用。如果达不到要求，应调整齿轮参数或改变齿轮材料，并再次进行验算。 4确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 11228 6 8 3 1 1 1 5 4 0 2 0 0d m Z m m 22 5 8 0 4 0 0d m Z m m 中心距12( d d ) / 2 ( 2 0 0 4 0 0 ) 3 0 0 5齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 : 查机械设计手册得 ： o s)631251(o s)11(1 螺旋角系数 1, i n Y m i 01 齿间载荷分配系数面已求的 K: 查机械设计手册， (61/ ： ：由弯曲疲劳极限图得 M P a 50,600 2l i i m 考虑本题齿轮为双向运转，可将其弯曲疲劳极限乘以系数 果变为 M P a 2,5 1 0 2l i i m 弯曲最小安全系数 由机械设 计手册得 弯曲寿命系数弯曲寿命系数图得 1 Y 尺寸系数 由尺寸系数表得： Y 许用弯曲应力 F : 5 1 0m i i 2m i i 验算弯曲强度： M P M P 11228 6 8 3 经以上计算，齿根弯曲强度符合要求。 第 4 章 山药收获装置的三维建模 零件建模 通过以上对山药收获装置的整体设计，我们得到山药收获装置的总体结构，下面利用三维建模软件 其进行模型的建立与仿真。 件是世界上第一个基于 发的三维 统，由于技术创新符合 术的发展潮流和趋势， 司于两年间成为 业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995获得全球微机平台 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的 业杂志 续 4 年授予 佳编辑奖 ，以表彰创新、活力和简明。至此， 遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 件功能强大，组件繁多。 功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得 为领先的、主流的三维 决方案。 够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。 仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师 和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 对于熟悉微软的 统的用户，基本上就可以用 搞设计了。有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。 源管理器是同 源管理器一样的 件管理器，用它可以方便地管理 用 用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。 在目前市场上所见到的三维 决方案中， 设计过程比较简便而方便的软件之一 。美国著名咨询公司 评论：“在基于 台的三维 最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。” 在强大的设计功能和易学易用的操作（包括 格的拖 /放、点 /击、剪切 / 粘贴）协同下，使用 整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。 输出螺旋轴的建模 首先打开 入用户界面如下： 图 4用户界面 打开文件选项，新建一个零件。 进入工作界面，首先选择一个基准面，选择草图绘制选项， 进入草图绘制界面。在选择的基准面上就可以绘制轴的横截面即一个圆。点击圆命令，以草图中心位置为圆心绘制一个圆。按 出功能键，轴的横截面就绘制完成。选择智能尺寸命令，在草图上选择所绘制的圆，点击确定横截圆的尺寸。绘制结果如下图： 图 4的横截面绘制结果 横截圆绘制完成之后，点击特征选项，选择【拉伸凸台 /基体】命令，系统会弹出拉伸凸台命令选项栏。选择从草图基准面开始拉伸，方向 选择给定深度，尺寸选择 1500击选项栏上面的确定按钮。轴的三维建模就完成了。 接下来绘制轴上的螺旋叶。螺旋线的建立要利用 扫描功能，螺旋叶是围绕轴旋转的。扫描的使用需要确定扫面的路径和扫面的轮廓草图。 首先选择横截面，点击草图绘制，选择视角为正视于。横截圆面就会正对着自己，选择横截面圆，使用引用实体转换命令，横截圆就转换成了实体圆，选择插入 螺旋线，系统会弹出螺旋线参数和方向对话框。定义方式选择高度和螺距，参数选择选择恒定螺距，填写高度为 1000距为 50定方向后，填写其实角度为 0 度，这样有利于下一步草图绘制草图的选择。然后点击确定按钮，螺旋线就建立成功。 草图所在平面，应该是之前绘制螺旋线的其实点。草图平面的选择通过截图来更直观的表现如下图： 图 4面时草图平面的选择 如图 4以看出选择草图平面刚好在螺旋线的起始位置，之后点击草图绘制，选择正视于进入草图的绘制。放大螺旋线起点位置，点击直线命令，绘制扫描草图，用智能尺寸约束实体。绘制如图 4草图，绘制草图时，需要用到实体剪裁功能，剪裁后就得 到所需草图。 图 4轮廓草图绘制 完成后点击右上角的完成草图命令。在特征里面选择扫描功能， 弹出扫描参数和对象选择项。路径选择绘制好的螺旋线，轮廓选择绘制好的草图。点击确定，这是螺旋叶就绘制完成了。 在来建立螺旋轴的尖端，这里用到了拉伸凸台的向外拔模功能，绘制效果如图 4示：图 4旋叶片 其余各螺旋叶三维模型建立过程一样，在这里就不在一一累述。 齿轮和轴承的模型建立 齿轮三维模型的建立需要使用到麦迪工具。调用麦迪工具，选择设计工具 统弹出 齿轮工具的参数配置在向导里面选择外啮合齿轮，在设计参数中配置所设计齿轮的参数。修改各参数，达到所设计齿轮的参数后，点击右上角的计算按钮，麦迪工具会自动配置各参数。点击生成齿轮一和生成齿轮二， 自动生成一对啮合的齿轮。如图 4示： 图 4 麦迪工具 齿轮生成之后，要对齿轮进行修改完成。首先对齿进行倒角。鼠标放在左侧显示栏最下面的横线上，当鼠标变成一个手的形状时，鼠标左键向上拖动一直拖动到凸台 下面松开鼠标左键。齿轮的齿形就被系统隐藏了。使用倒角命令，左键选择圆柱横截面上的两个圆，在弹出的倒角参数中选择参数配置。选择角度为 45 度，长度为 1样拖动拉伸凸台下面的横线到最下面。齿形的倒角就完成了。 选择齿轮面进行草图绘制，点击圆命令，在齿轮面中心绘制一个圆。智能尺寸确定圆的直径为 50后特征 弹出的拉伸切除选择从草图平面开 始切除，方向一选择成形到下一个面。点击确定。这样齿轮的中心位置就完成了孔的切除。用相同的方法，给孔倒一个角。 根据齿轮孔的大小，查机械设计手册，选择 通平键 A 型 14 45。于是得到键槽的参数： 深度毂的公称尺寸 1 宽 14b 选择齿轮面绘制草图，先绘制一个中心线，使其经过圆心成竖直的方向。用矩形命令在中心孔的上面画一个矩形，智能尺寸约束实体的尺寸：矩形长为 14中一条 变到中心线的距离为 7面边线到原点的距离为： r+ 1t=25+击孔所在的圆，转换实体应用。用实体剪裁命令将没用的实体草图剪掉。使用特征 择从草图平面开始切除，深度选择完全贯穿，点击确认就完成键槽的建立。效果图和平面图图 4示： 图 4轮三维图和平面图 其余齿轮的三维模型建立过程一样，只需配置不同的参数，在这里不再一一累述。 查机械设计手册，选择对轴向承载的轴承（ 2、 3 系列） d=50D=90 调用迈迪工具集，配置参数，生成轴承如图 4示 : 带轮的模型建立 带轮的生成同样需要调用迈迪工具集，选择设计工具 弹出的界面中配置带轮的参数。 P=带型选择普通带型；小带轮转速选择 2000r/h，带型选择 A 型带。 大带轮转速选择 400r/h，小带轮基准直径选择 30带轮基准直径系统会自动计算为 150 点击下一步，确定好带轮孔 d=50大小之后点击生成小带轮，点击下一步再生成大带轮。生成带轮的效果图如图 4 图 4带轮三维模型 轴上的键槽 查阅机械设计手册，以 50径的轴作为代表： 公称尺寸 b=14h=9上键槽深度 t=算，键槽里面距离轴基准面的距离为， d=开轴零件，选择上视基准面，选择参考几何体 出建立基准面的选项，选择距离为 后选择确定。基准面就建立好了，选择新建的基准面绘制草图，正视于。先画一个中心线，中心线经过轴的中心沿竖直方向。选择值槽口命令，在中心线上选择两个点拉伸一下绘制一个槽口。智能尺寸约束槽口的位置，跨度 b=14度根据齿宽定为： L=451后约束，键槽的位置。确定后，特征 草图平面开始切除，方向选择向轴较薄一侧。深度选择完全贯穿，确定。轴上的键槽就建立完成了，效果图如下图 4 图 4轴上的键槽 装配和仿真 虚拟装配 装配的基本概念：每一台机器都有很多零件和不见组成的，如果在现实中把毛坯加工成成品之后在进行装配，由于机械零件的复杂性，很多很难实现。在 可以完成虚拟装配。把设计好的零件按照原先的构想进行转配。还能在装配体中虚拟的进行仿真运动。装配完成后如果需要修改其中一部分零件，可以随意修改，装配体会自动重建，这样减少很多工作量。一句话，虚拟装配是在计算机生成的环境中，利用装配操 作模型，将建立的零部件进行一一 组装。 随着计算机技术的发展，机械零件的计算机辅助设计和加工技术随之发生了很大的变化。但是，人工操作历来都是装配环节上一个重要组成部分，依赖于人的经验和判断力进行复杂的装配，具有很强的智能性和复杂性，因而在设计技术、加工技术快速发展的今天，装配工艺成为薄弱环节，成为先进制造技术发展的瓶颈；同时以往的装配过程被局限在 设计 制造 装配 评价 和 实物验证 的固定流程中，装配关系滞后的检验，带来成本的巨大浪费，同时也不符合快速发展市场的需要。 虚拟装配是新兴的虚拟产品开发研究的重要内容。采用虚拟装配技术可 在设计阶段验证零件之间的配合和装配合理性，保证设计的正确性。随着科技的发展，虚拟制造成为制造业发展的重要方向之一，而虚拟装配技术作为虚拟制造的核心技术之一也越来越引人注目。虚拟装配的实现有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计，有助于解决零部件从设计到生产出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本及优化产品性能等方面。 在许多世界级大企业中被广泛应用的计算机辅助三维设计 (高端主流软件装配模块就采用了虚拟装配技术，即便是在产品设计的初期阶段，所产生的最初模型也可放入 虚拟环境进行实验，可在虚拟环境中创建产品模型，使产品的外表、形状和功能得到模拟，而且有关产品的人机交互性能也能得到测试和校验，产品的缺陷和问题在设计阶段就能被及时发现并加以解决。 虚拟装配的流程大致可以分为装配层次、装配顺序、装配约束几个部分。 所谓装配层次指的是山药收获装置总装配体的子装配体组成，即装配体由几大部件来组成。山药收获机主要有工作轴（前工作轴，后工作轴）、齿轮，带轮，锲型结构，箱体、轴承、键等其他零件组成。之前已经把几大部件由 别建模而成。总体装配体下包含子装配体和零件，子装配体下又包含零件和次一级的子装配体这样依次下去。在装配过程中由于零件过多配合起来过于繁杂，装配层次的确定避免过度定义配合简便了装配过程。 装配顺序是根据该收获装置的结构尺寸和各个部件间的约束关系，大概能够对整个装置的装配顺序有个明确了解。选定箱体固定为基准进行装配，接下来是给箱体装配上轴，然后在把键装配在键槽上，再后来就是齿轮往轴上装配。这样装配的好处，有利于 齿轮位置的确定，之后就是各轴的安装和齿轮位置的确定，最后将齿轮进行机械配合。最后安装锲型结构。 装配 约束是确定基准件和其他零件的定位及相互约束关系，主要由装配特征、约束关系和装配设计管理树组成。标准配合包括重合、垂直、角度、平行、相切、距离和同轴心配合，高级配合包括宽度、路径配合、对称和线性 /线性耦合，机械配合包括凸轮、齿轮、铰链和螺旋。一般配合约束过程为通过边线、基准轴、圆柱面等完成同轴心的定位；在由相邻的点、线、面完成旋转、重合定位；需要机械配合的零件给予相应机械运动配合。 在 ，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件 。 下面对设计的山药收获机进行虚拟装配。 打开 建一个装配体。点击插入零件 择箱体，把箱体拉到装配界面，再选择插入零件 择轴、齿轮和 通平键 A，拖到装配界面。先配合轴和键，选中键的底面和键槽的底面，点击配合，标准配合选择重合后确定。然后选择键的侧面和键槽的侧面，点击配合，标准的配合选择重合后确定。再选择键曲面和键槽的曲面，点击配合，标准配合选择同心圆后确定。键与轴上键槽的配合就完成了。 视图选择基准轴和临时轴同时显示，选择齿轮孔的基准轴和轴的基 准轴，点击配合，标准配合选择重合后确定。选择键的上面和齿轮键槽的底面点击配合，标准配合选择平行后确定。选择齿轮面和轴的横截面点击配合，配合距离填写 250确定。齿轮、键、