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单位代码 0 2 学 号 080105031 分 类 号 TH6 密 级 毕业设计文献翻译 院（系）名称 工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名张盼盼 指导教师薛东彬 2012年 3 月 10日 黄河科技学院毕业设计(文献综述 ) 第 6 页GD1型山药收获机设计文献综述摘 要本次设计的山药收获机由动力装置，传动装置和挖掘装置三部分组成。动力装置包括两部分，一部分由柴油驱动的农用拖拉机，提供收获工具的旋转运动。另一部分是由小电动机驱动的液压系统，提供收获工具竖直方向的运动。挖掘部分采用空心螺旋钢片工具旋转带出山药。该机结构简单、巧妙、合理，可以完成机械化的收获作业，省力、省时，效率可提高拾多倍，可以大大普及推广深土经济农作物的种植，提高农民的经济效益。关键词：山药收获机，液压系统，空心螺旋钢片工具1前言块根或块茎类作物收获机械分为拔取式和挖掘式。其中挖掘式收获机是先切掉茎叶，然后再挖出块根，并将土壤和夹杂物与块根分离。块茎类作物的收获机械化是农业机械化的重要内容。花生、马铃薯、大蒜、甜菜等块茎类作物的生长特点决定了其收获机具结构特殊性、复杂性和高动力消耗。用机械收获代替传统的手工劳动，不仅能达到省工、省时的目的，而且能提高收获效果，降低损失率。山药种植南起广西北至陕西省，东起河北，西至云南省，由于其经济利益非常可观，固得到了大面积的种植。目前，在山药收获时，我们一般采用人工挖掘的方式，即用铁锨挖掘， 这样收获既费工、费时，每人每天只能挖30米左右，而且还容易将山药折断。现在，也有采用套筒式挖掘，就是将一套筒套住山药，借助机械用力下压而将山药取出，但由于山药的长势和长短不易掌握，也容易使山药折断，而且每人每天只能挖半亩左右，效率低下。为了克服目前农作物，尤其是山药等深土农作物收获的难题，广大设计者进行了刻苦的钻研。现在市面上山药收获机都是开沟机，这种机械收获方式虽然节省了一部分劳力，但并没有使山药的整个收获过程机械化，因此得不到广泛的应用。目前，在经济全球化的背景下，我国农业机械面临着新的机遇和挑战。积极开发研制出全机械化得山药收获机对农业生产具有重要意义。2挖掘收获机械简介早在20 世纪40 年代初，美国、加拿大、荷兰及前苏联等国就开始研制与推广应用花生、马铃薯、甜菜等挖掘收获类作物的作业机械，并于20 世纪50 年代末全面实现了花生、马铃薯、甜菜等挖掘收获类作物的生产机械化。 70 年代主要是研制大功率自走式块茎类作物联合收获机械。 在亚洲,日本对根菜(萝卜、山药、青芋、胡萝卜等) 机械的研究从20世纪60 年代开始,近几年韩国、日本生产了小型挖掘机。国外发达国家自主研制的挖掘收获机械具备较高的技术水平。以大型为主，联合收获机械居多，在国外马铃薯收获机械中,挖掘机的生产和使用所占的比例趋于下降,而联合收获机得到了迅速发展，而且将传感技术控制土壤喂入量、马铃薯传运量以及分级装载等高新技术融于机具之中,很大程度上减少了人工劳作程度,使马铃薯与土壤的分离更彻底,且损伤更小。国内从20世纪60年代开始引进国外根茎挖掘机械，主要用于花生和薯类等短根茎作物收获。20世纪80年代始，我国就有根茎收获机械的研制，但由于需要较高的动力消耗，与我国保有量巨大的小型拖拉机难以配套，且普遍存在可靠性差、作业质量不稳定等诸多问题。进入20世纪90年代，在引进消化吸收的基础上，我国部分地区研制开发出了一些花生、马铃薯等挖掘收获类作物收获（挖掘）机，但是始终未形成成熟产品。从引进到自主研发，我国挖掘收获机械的发展已经实现了一些突破，生产出了4U-80型薯类（块茎）收获机、银河4KJW 系列块茎挖掘机等一系列块茎作物挖掘收获机械；在吸收国外先进技术的基础上,我国优化设计并生产出了背负式4UL21 型马铃薯联合收获机；大蒜、甜菜、中药等地下块茎作物收获机械的研发也取得了一些进展，在一定范围内投入了使用。根茎挖掘收获机械的使用，减轻了人们的劳动强度，提高了工作效率。然而，目前我国应用的此类机械多数是对国外引进机械的模仿或简单的技术改进，花生、马铃薯、甜菜等机械化收获装备至今仍以中小型挖掘机的研制和推广为主，存在技术水平不高、结构单一、适应性差、质量较差等问题，很多仍然处于起步阶段。例如，我国的花生收获还是以人工为主，仅有少部分地区使用花生挖掘犁和花生收获(挖掘)机，机械化联合收获几乎为零。3挖树坑机挖树坑机，设计人徐臻，这种挖树坑机包括有动力机构、与动力机构输出轴相连的变速箱、与变速箱输出轴相连的传动机构、传动机构包括有小伞齿轮、与小伞齿轮输出轴相咬合的大伞齿轮、置于大伞齿轮中间与大伞齿轮咬合的竖向方轴；在传动机构外部设有与传动机构套，在方轴顶端设有丝杠、在丝杠外部设有与丝杠吻合的螺母，螺母与传动机构套固定连接，在方轴下部设有钻头装置。优点是：机构简单、和小四轮拖拉机配套使用，其效率高、耗能低、钻坑标准、单人操作，省功省力，在较硬的土地上，每小时可钻80100个坑，坑深可根据钻杆的长度，坑深度和坑直径长度的不同，其是人的810倍。挖树坑机的结构原理图如图1所示：图1 挖树坑机结构原理4空心螺旋钢片工具本实用新型的目的，就是要提供一种采用机械挖掘、不损伤山药、 工作效率高的山药收获机。故采用空心螺旋钢片工具。此工具是中空的轴1外侧焊接上螺旋钢片2。中空轴1与大锥齿轮配合段内设有液压推出机构3。空轴1下端加工有锯牙4，便于工具快速的进入土壤。工作原理：工具旋转下移，将连同山药在内的土柱打入山药收获工具内，然后由液压系统控制提出山药收获工具，在通过顶出机构将山药土柱顶出，最后人工清理出山药。结构如下图2所示：图2 空心螺旋机构总 结我对山药收获机的结构与组成有了初步的了解，经过初步的思考，我参考挖树坑机和挖坑机，初步设计了山药收获机的整体结构。这种山药收获机主要由动力装置、传动装置和深土作业工具三大部分构成。由柴油驱动的农用拖拉机，提供收获工具的旋转运动。由小电动机驱动的液压系统，提供收获工具竖直方向的运动。挖掘部分采用空心螺旋钢片工具旋转带出山药。在后面的设计过程中，我会根据需要不断调整和改进设计方案，我相信这次资料的规整对今后的设计工作意义重大，希望在以后的工作中完善并开拓思路，争取完成一份完美的设计。参考文献1 闫志利，牛俊义.我国作物收获技术研究应用的现状与前景展望.河北农业科学，2009(2)2 金诚谦,吴崇友,王焕然.块茎类作物机械化收获需重点解决的技术问题,农业装备技术,2006(3) 4 濮良贵.纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社，20065 秦方有.汽车内燃机原理.北京：北京理工大学出版社，19976 王俊发,马旭,马浏轩,杨传华.根茎类中药材收获装备现状及其收获工艺.农机化研究, 2009(12)7 夏建中.土力学.北京：中国电力出版社，20098 董庆华.机械零件. 北京：中国农业机械出版社，19909 刘鸿文.材料力学. 北京：人民教育出版社，199010 胡志超,王海鸥,彭宝良,田立佳,计福来.国内外花生收获机械化现状与发展. 中国农机化,2006(5)11 曾山，马铃薯收获机械现状及发展趋势.贵州农业科学,200912 申屠留芳.孙星钊中粘壤土块茎类作物收获机的研究与开发.农机化研究,2003(4)13 R.L.Wernli. AUVS-The Maturity of the Technology. OCEANS 99 MTS/IEE Coference Proceedings.14 J.Westwood. Future Prospects for AUVs. A Presentation to the Maridan PING Symposium. Copenhagen,1999,9.单位代码 0 2 学 号 080105031 分 类 号 TH6 密 级 毕业设计文献综述 院（系）名称 工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名张盼盼 指导教师薛东彬 2012年 3 月 10日 黄河科技学院 毕业设计（论文）开题报告表 课题名称 山药收获机设计 课题来源 教师拟订 课题类型 导教师 薛东彬 学生姓名 张盼盼 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 080105031 一、调研资料的准备 根据任务书的要求，在做本课题前，查阅了与课题相关的资料有：机械设计、机械制图、机械制造工艺学、冲压成型工艺与模具设计、冷冲模课程设计与毕业设计指导等以及与设计相关的手册。 二、设计的目的与要求 毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节，通过该设计过程，可以检验学生 所学的知识，同时培养学生处理工程中实际问题的能力，因此意义特别重大。 结合国内山药收获机的实际情况拟定 山药收获机的总体方案，并对总体方案进行分析比较，最后确定总体方案。完成总体设计和关键零件的设计。 三、设计的思路与预期成果 1、 设计思路 分析国内外山药收获机发展和应用的情况，此山药收获机由机架，传动系统，挖掘系统三部分组成。底板机架与拖拉机类及农用运输车类连接并提供动力，传动系统由传动机构组成，挖掘部分采用螺旋排除浮土，空心螺杆带出山药。螺旋动力由拖拉机提供，下压力由液压系统提供。 2、预 期的成果 （ 1） 完成文献综述一篇，不少与 3000 字，与专业相关的英文翻译一篇，不少于 3000 字 。 （ 2） 完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份 。 （ 3） 绘制装配图，部分零件图 。 四、任务完成的阶段内容及时间安排 1 完成文献综述、开题报告及英文资料翻译，掌握 件应用功能，完成毕业实习。 4 山药收获机 总体、细部、零件结构设计、计算，用 软件绘制总装图、部装图、典型零件图。 10 编写设计说明书，进一步修改完善毕业设计， 准备并完成毕业答辩稿。 12 周 毕业答辩 。 五、完成设计（论文）所具备的条件因素 已修完机械设计、机械制图、液压与气压传动、金属工艺学、机械制造技术基础、 毕业设计指导等课程，借助图书馆的相 关文献资料，以及相关的网络等资源。 指导教师签名： 日期： 课题来源： （ 1）教师 拟订；（ 2）学生建议；（ 3）企业和社会征集；（ 4）科研单位提供 课题类型：（ 1） A 工程设计（艺术设计）； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研究； E 调研报告 （ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题 要求（ 1）、（ 2）均要填，如 。 黄河科技学院 本科毕业设 计 （论文 ） 任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 08 级 1 班 学 号 080105031 学生 张盼盼 指导教师 薛东彬 毕业设计（论文）题目 山药收获机设计 毕业设计（论文）工作内容与基本要求 （目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等 ）（纸张不够可加页） 一、设计技术要求、原始资料（数据）、参考资料（文献） 通过实习调研搜集资料，运用所学知识，并借助 件， 设计 山药收获机 ， 山药收获机 用于 旱地山药的自动化收获作业 。 山药收获机翻土作业时的翻土量为 1方米 /小时，采用螺旋排除浮土，空心螺杆带出山药，螺旋转速为 50 /分钟。 设计 基本参数 ： 1、 挖土深度 最大 1000 2、 能够快换螺旋杆； 3、 螺旋动力由拖拉机提供 ； 4、 下压力由液压系统提供； 设计要求： 分析国内外 山药收获机 发展和应用的情况，结构类型和 功能特点。结合国内山药收获机 的实际情况拟定 山药收获机 的总体方案，并对总体方案进行分析比较，最后确定总体方案。 完成总体设计和关键零件的设计。 做课题时，需要查阅机械制图、机械设计、 土力学、 农业机械 设计、 机床设计手册等资料 和 图 相关资料 ，综合分析使用，进行设计。 二、设计目标与任务 1、 查阅文献资料 12 种以上，外文资料不少于两种。写出 3000 字以上文献综述，单独装订成册。 2、 翻译外文科技资料，不少于 3000 汉字，单独装订成册。 3、 完成开题报告，填写开题报告表。 4、毕业设计说明书一份，内容与字数都不少于规定的任务量。 5、 根据使用性能要求初定设计方案，进行设计方案对比后最终确定方案；设计 山药收获机 总体 、 传动系统 部分装配 和主要零件图； （图纸量折合后不少于纸 4 张，用计算机绘图）。 6、包含本次设计的所有内容的光盘一张。 7、毕业设计说明书撰写规范及有关要求，请查阅黄河科技学院本科毕业设计（论文）指导手册。所有文字成果要求交打印稿。 三 、时间安排 1 完成文献综述、开题报告及英文资料翻译，掌握 件应用功能，完成毕业实习。 4 山药收获机 总体 、细部、零件 结构设计、计算，用 软件绘制总装图、部装图、典型零件图。 10 编写设计说明书，进一步修改完善毕业设计，准备并完成毕业答辩稿。 12 周 毕业答辩。 毕业设计（论文）时 间 ： 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日 计 划 答 辩 时 间 ： 2012 年 05 月 19 日 专业（教研室）审批意见 ： 审批人 签名： 日 期： 黄河科技学院毕业设计说明书 第 26 页单位代码 02 学 号 080105031 分 类 号 TH6 密 级 毕业设计说明书GD1型山药收获机设计 院（系）名称 工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名张盼盼 指导教师薛东彬 2012年 5 月 13日 GD1型山药收获机设计摘要GD1型山药收获机由于结构简单、巧妙、合理，可以完成机械化的收获作业，效率可以提高几十倍，可以大大普及推广深土经济农作物的种植，提高农民的经济效益。本次设计对传统的农用机械的提升部分有所改进，使其工作部分能够垂直升降，达到精准快速收获山药的目的。首先，本文对传统的山药收获方式进行了论述，并详细阐述了此山药收获机的工作原理。其次，本文对山药收获机的齿轮传动部分，垂直提升部分，空心螺旋钢片轴此三部分进行论述。最后，本文对山药收获机各部分设计的计算过程进行的详细阐述。关键词：齿轮传动部分，垂直提升部分，空心螺旋钢片轴The design of yam harvest machine GD1 Author:Zhang PanpanTutor:Xue DongbinAbstractThe structure of Yam harvest machine GD1 is simple,clever,rational.Mechanized harvesting operations can be completed, its efficiency can be improved several times.The planting of deep soil economic crops can be greatly popularize , which can improve the economic efficiency of farmers. The design improve the enhance part of traditional agricultural machine. Making its work part to lift vertically.To achieve the purpose of harvesting yam accurately and rapidly. Firstly, the traditional yam harvest methods are discussed, and elaborated on the working principle of the yam harvest.Secondly,discourse the gear transmission part of the yam harvest machine, vertical lifting part , the hollow spiral steel shaft this three part.Finally, the yam harvest machine design calculation process is described in detail.Key words: gear transmission part,the vertical lifting part,the hollow spiral steel shaft目录1设计方案说明11.1设备介绍11.1.1 山药收获机的组成及工作原理11.1.2 山药收获机现状11.2 设计要求42设计方案分析53单级圆锥齿轮减速器的设计63.1齿轮传动部分设计63.2轴的设计113.2.1小锥齿轮轴的设计113.2.2 大锥齿轮轴的设计173.3减速器箱体的设计194支撑部分的设计215工作部分的设计245.1山药收获机的收获工具245.2收获工具工作原理24设计总结25致谢26参考文献271 设计方案说明1.1设备介绍1.1.1 山药收获机的组成及工作原理山药收获机由动力输出部分、减速部分、支撑部分和工作部分四部分组成。山药收获机简图如图1.1所示：图1.1山药收获机的工作原理：拖拉机液压系统带动的垂直提升机构实现工具的竖直运动，柴油机动力输出实现工具的旋转运动。1.1.2 山药收获机现状目前，在山药收获时，我们一般采用人工挖掘的方式，这种收获方式费时、费力，收获效率低，且易将山药损伤或折断。为了克服目前农作物，尤其是山药等深土农作物收获的难题，广大设计者进行了刻苦的钻研。以下是几种山药收获机概述，这些资料来源于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卢双贵，这种山药收获机，由切割带锯、松土板和螺旋提升机组成，通过前面的带锯绕山药沟切割，带锯上部连接转轮，中间穿过狭长形开口，下部套住轴承，中间的松土板随着在后将土松动，松土板固定在套管中的伸缩杆上由油压气泵提供动力，最后的螺旋提升机在切割的土方下部向上转动，即可把山药向上顶出。由于采用拖拉机为动力，切割的土方大于山药沟，从山药底部向上拱，不仅保证了山药的完整性，不折断山药，而且保持了山药沟的原貌，工作效率大为提高，每天可挖掘山药三至五亩。山药收获机结构原理图如图1.2所示：图1.2第二种山药收获机发明者是李善文，这种山药收获机的右下方，垂直连接有两根平行的滑动轴，滑动轴底端与底机架连接；活动轴上，套装有一对滑动套之间安装有连动轮，二个连动轮之间由固定支架连接，两个连动轮外径之间连着连动带，连动带上固定连接有若干个扁板状的护土板机二个护土板；在机架上方安装有提升轮，在底机架上，安装有变速箱，它作为过渡动力源使用；使用时，底板机架与拖拉机类农用运输车类连接并提供动力，带动该机运转收获作业。该机结构简单、巧妙、合理，可以完成机械化的收获作业，省力、省时，效率可以提高几十倍，可以大大普及推广深土经济农作物的种植，提高农民的经济效益。山药收获机结构原理图如图1.3所示：图1.3第三种山药收获机是智能山药收获机，发明人有王慧、张银良、卢泽宇、王潍。这种山药收获机包括支架，该支架包括连接支架和与其滑动连接的安装支架，安装支架上穿过有丝杠，丝杠的顶端固定有皮带轮，所述安装支架上固定有控制装置，安装支架的下方靠近连接支架的一端通过两个支撑杆活动连接有套筒，套筒侧面对称安装有两条接合缝，在接合缝处套筒通过套筒锁套固定，两支撑杆的一端在套筒的接合缝处于套筒铰接，另一端与安装支架连接；安装支架上远离连接支架的一端固定连接有带锯，带锯的输入轴通过皮带与动力装置相连，安装支架上还有与套筒对应的定位机构。该智能山药收获机实现了山药的机械收获且可以避免误伤山药。山药收获机结构原理图如图1.4所示：图1.41.2 设计要求本设计总要求：设计山药收获机用于山药的自动收获作业。给定的条件和要求:翻土作业时的作业量为1-2立方米/小时，采用螺旋排除浮土，螺旋转速为150-200转/分钟。2 设计方案分析经论证得出总体设计方案为：动力部分：包括两个动力输出部分，一是柴油机驱动的30匹农用拖拉机，其提供收获工具的旋转运动。二是由拖拉机自带液压系统提供收获工具竖直方向的运动。减速部分：由单级圆锥齿轮减速器实现工作调速。支撑部分：由Q235材料焊接而成的垂直提升机构。工作部分：采用外焊螺旋钢片空心式工具。3单级圆锥齿轮减速器的设计3.1齿轮传动部分设计选用30马力的农用拖拉机，功率22.1KW。从而得出所设计的减速器输入轴转速n1为540r/min，输出轴转速n2为180r/min。计算得减速器传动比为3。此传动比符合单级圆锥齿轮传动比范围。1.传动效率计算为拖拉机内部变速装置及其它传动总的效率，取为0.96。为设计减速器的总功率。传动效率分别为：万向联轴器效率，滚动轴承的效率，圆锥齿轮传动效率，联轴器效率传动装置的总效率应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积,即：2.各轴转速 3.各轴输入功率4.各轴输入转矩：T1=9550 P1/ n1=955020.79KW/540r/min=367.68NmT2=9550 P2/ n2=955019.36KW/180r/min=1027.16NmT1=367.68NmT2=1027.16Nm图3.15. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数如图3.1传动方案，选用单级圆锥齿轮传动。1）运输机为一般农用机械，选用7级精度，齿形角，齿顶高系数，顶隙系数。2）选择大小锥齿轮的材料均为40Cr（调质+表面淬火），硬度为48-50HRC。3）初步选取小齿轮齿数Z1=18，大齿轮齿数Z2=54。6.按齿面接触疲劳强度设计1）试选载荷系数K=2.852）小齿轮传递的转矩T1=367.68Nm=367680Nmm3）确定齿宽系数R=0.33。4）查得材料弹性影响系数。5）由机械设计手册查得齿轮的齿面接触疲劳极限，Hlim1 =Hlim2 =1100MPa。安全系数S=1.6）计算应力循环次数小齿轮的应力循环次数：N1=60njLh=5.0108；大齿轮的应力循环次数：N2=N1/3=1.67108。7） 接触疲劳寿命系数：KHN1=0.93 ，KHN2=0.97,弯曲疲劳寿命系数：KFN1=0.85，KFN2=0.888)计算接触疲劳许用应力H1= = KHN1Hlim1/S=1023MPaH2= KHN2Hlim2/S=1067MPa9)试算小齿轮的分度圆直径，带入许用应力中的较小值得：=109.17mm10）计算圆周速度v11)计算载荷系数据速度，7级精度，得动载荷系数KV=1.07,使用系数KA =1.75， KH=KF=1.65，K=1。故载荷系数K= KHKKAKV =3.0912）按实际载荷系数校正所得分度圆直径112.1513）计算模数6.237.按齿根弯曲疲劳强度进行设计1）由机械设计手册查取的齿轮弯曲疲劳极限EF1=EF2=620MPa，安全系数S=1.3。2）许用弯曲应力:F1 = KFN1EF1/S=405.38MPaF2 = KFN2EF2/S=419.69MPa3) 载荷系数K= KFKKAKV =3.094)查取齿形系YFa1=2.91，YFa2=2.30，YSa1=1.53，YSa2=1.71。5)比较YSa1YFa1/ F1与YSa2YFa2/ F2取较大者YSa1YFa1/ F1=0.010983YSa2YFa2/ F2=0.0093716）计算模数m=5.96对比计算结果，按机械设计手册选取模数m=6，按接触强度得分度圆直径=112.15，算出小齿轮齿数,N1=5.0108N2=1.67108H1= 1023MPaH2=1067MPa=405.38MPa=419.69MPa8. 大小圆锥齿轮主要尺寸如表3.1所示：表3.1名称符号公式直齿圆锥小齿轮直齿圆锥大齿轮齿数1957模数mm6传动比ii3分度圆锥度，18.4371.57分度圆直径112336齿顶高66齿根高7.27.2齿全高h13.213.2齿顶圆直径，123(大端)340（大端）齿根圆直径， 98331齿距p18.84 18.84齿厚s 9.429.42齿槽宽e9.429.42顶隙c 1.2 1.2锥距R177177齿顶角，1.942.33齿根角2.33 1.94 齿顶圆锥角，29.3773.9齿根圆锥角，16.169.63当量齿数20180齿宽58583.2轴的设计3.2.1小锥齿轮轴的设计1.确定最小轴颈圆周力:径向力:轴向力:2.初步确定轴的尺寸选轴的材料为45钢，调制处理。根据机械设计手册，取A0=110。最小轴径：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d-,如图所示的轴颈d-与联轴器的直径相适应，故需同时选取联轴器的型号。 联轴器的选择：工作情况系数KA=2.4 计算转矩:Tca=KAT=2.4212.2 Nm=509 Nm按照计算转矩Tca应小于联轴器的公称转矩的条件。即TcaT，其中T为该型号联轴器的许用转矩。选用WSD8型万向联轴器，其公称转矩为1120Nm。半联轴器的孔径为38mm，半联轴器与轴配合的毂长度L1为82。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故段的长度比L1略短一些，因此L1段轴的长度为80 mm。3.轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案，如图3.2所示。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。图3.2图3.3 为了满足半联轴器的轴向定位要求，L2段轴d2=44mm,右端用轴承端盖定位，根据轴承端盖的厚度取这段轴的长度为L2=60。L3段轴需安装轴承，由机械设计手册中查取标准精度等级的圆锥滚子轴承30311，其尺寸dDT=5512031.5，故d3=55mm，L3=31.5mm。因此L5段轴直径和长度与L3段轴相同且要对轴套进行轴向定位，d4=55,L4=28.5。L4段安装轴承的左端用套筒定位，右端用轴肩定位。取其定位轴肩高度为5mm，取d4=65,L4段轴的长度由结构而定为80mm。取轴套长度为21，小齿轮的宽度为63mm，因此L6段轴的长度为21+63-1=83mm。经计算，轴的总长度为364 mm。4.求轴上的载荷 图3.4 图3.5 图3.6 图3.7轴段的支反力情况为： 表3.2 距左端距离水平支反力Rh1 垂直支反力Rv148.5mm 10186.5N 4066N 距左端距离 水平支反力Rh2垂直支反力Rv2180.5mm -3395.5N -1637N 5)弯曲应力校核 确定危险截面，根据弯矩图和扭矩图可得距左端180.5mm处，得到最大的弯矩和扭矩，并且此处所示的支反力为最大值，从而确定此处为危险截面，进行强度校核时，则只需要校核此处的强度。弯曲应力校核公式：而许用疲劳应力为180Mpa，即弯曲应力校核通过。6）疲劳强度校核对危险截面进行疲劳强度校核得：直径：38mm危险截面的弯矩M：5000Nmm ,扭矩T：60000Nmm有效应力集中系数（弯曲作用）：2.05 （扭转作用）：1.55截面的疲劳强度安全系数S：32.21。许用安全系数S：1.9。两处疲劳强度校核通过。7）扭转刚度校核 圆轴扭转变形的计算公式，。G材料的切变模量（MPa），对钢G=（MPa）,分别代表阶梯轴第i段上所传递的转矩、长度、内外直径。圆轴的扭转角为0.0039，经计算得扭转刚度变形为，而许用扭转变形为0.251.0，从而扭转刚度校核通过。 本轴因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。3.2.2 大锥齿轮轴的设计1）确定最小轴颈圆周力:径向力: 轴向力:2）初步确定轴的尺寸选轴的材料为45钢，调制处理。根据机械设计手册，取A0=110。最小轴径：输出轴的最小直径要加工成花键，根据花键的直径标准以及工具轴的内径设计此段轴的直径为56mm。3）轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案，如图3.8所示。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。图3.8图3.9为了满足半联轴器的轴向定位要求，轴直径d1=60mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。L3段轴需安装轴承，由机械设计手册中查取标准精度等级的单列圆锥滚子轴承30314，其尺寸dDT=7015038，故d3=70mm,左端用轴承端盖定位,根据轴承端盖的厚度d2=68,L2=88,L3段右端用套筒定位,取L3=68mm。L7段轴直径和L3段轴相同d7=d3=70,L7=38。L4段安装齿轮，取其定位轴肩高度为5mm，则d4=80。L6段轴的长度由结构而定为100mm。大齿轮的主要尺寸如图3.10所示：图3.10经校核，大齿轮轴强度条件满足。4）花键校核（1）花键主要失效形式是工作面的压溃。（2）按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。（3）花键的连接强度条件：P=2T103/ZlhdmP由机械设计手册查取：载荷不均匀系数，取值为0.7Z花键齿数，取值为8l齿的工作长度，取值为52mmh花键齿侧的工作长度，取值为1mmdm花键的平均径，取值为55mmP花键连接的许用压应力，取值为120MPa代入公式计算得出：P=38.2 MPaP因此选用花键的规格为：NdDB=8566510,满足传动及使用条件。3.3减速器箱体的设计减速器的箱体采用铸造（HT=150）制成，采用剖分式结构。1.机体要有足够的刚度2.在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。3.机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为10，圆角半径R=2。机体外形简单，方便制造。减速器箱体的结构尺寸如表3.2所示：表3.2名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚10箱盖凸缘厚度15箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M12定位销直径=（0.70.8）10，至外机壁距离查机械课程设计指导221818，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导2016外机壁至轴承座端面距离=+（510）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.212齿轮端面与内机壁距离114. 支撑部分的设计 垂直提升机构原理见图2。主臂有夹角为的两轴向直线槽，杆和可沿直线槽作轴线方向直线运功。由于两杆左端孔与约束由曲线槽转动销轴相连结，因此，主臂作摆动运动时，杆、另两端A点和B点既做轴线方向移动又做沿曲线槽的转动，且两点在主臂的摆动过程中始终保持在一条固定的垂线上，其运动分析如下。图4.1实验证明，当R为连杆定长，即图4.1中取=1200mm，。从图2的分析可得出：故曲线槽中心线的极坐标方程：图2中杆和夹角为，运动过程中位置相差。其运动关系中有如下关系：图4.2导轨材料全部采用Q235焊接而成，经计算强度满足使用条件。图4.3图4.4在0-35间,为,固在0-35，而在在8-43范围内,查得F=10KN。，得当，时有最大值71KN。查得，得d=18.65mm，取直径30mm.5工作部分的设计5.1山药收获机的收获工具收获工具由两部分构成：一部分为45钢制成的空心轴，外径为100mm，内径为80mm。另一部分为材料为45钢的螺旋钢片,是由锥轧机整体冷轧成形。该工具的工作长度为850mm,工具总长度为1030mm。5.2收获工具工作原理工具在减速器输出轴带动下旋转。由液压缸推动工
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