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大白菜 收获 设计

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大白菜收获机设计,大白菜,收获,设计

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大白菜收获机的设计学校代码：10410 序 号：050395本 科 毕 业 设 计题目： 大白菜收获机机械部分设计 提升运输机构的设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 李 传 龙 学 号： 20050395 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 05级 指导教师： 肖 丽 萍 二OO九年 五 月摘 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。其中主要对提升运输部分做了详细的设计说明。该大白菜收获机适用于中小规模收割大白菜，结构简单、制造成本低。该大白菜收获机的提升运输部分采用带式输送，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。本文内容包括机架设计方案，平带带轮和平带的选择，轴的校核，以及张紧装置的作用、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、带式提升输送装置、张紧装置、螺杆Designing Of Hoisting And Transporting MechanismFor Cabbage Harvest MachineryAbstractFarm machinery is to become the capital ship of the agriculture.This paper introduced gathering ,transporting and packing cabbage,on the basis of the working peculiarity of the cabbage harvest machinery,and it mainly introduced its transporting mechanism. The cabbage harvest machinery is suitable to gather in the cabbage for family expenses. The cabbage harvest machinery use belt conveyors as its transporting mechanism,while Tensioning device, as an important and indispensable component of the belt conveyor, has a vital role to the stable operation of the belt conveyor . This paper introduces the role of the tensioning device,type,installation layout principles, and its development profile.And then raised the tension of the belt conveyor to the tension and take-up device requirements, on the basis the analysis of the principle of the transmission belt conveyor. In this paper, the main device design programme of the automatically tensioning device have been introduced, and descripte its main components for the design and selection of the note.The tensioning device use the screwstaff as the take-up of the implementation component.,with adjustable tension, simple, strong adaptability and control convenience, performance and safety and so on.Keywords：Cabbage harvest； machinery； Belt hoisting and transporting mechanism； tensioning；Screwstaff 目录1 绪论12 大白菜收获机总体和主要部件简介。2 2.1. 大白菜收获机工作原理和结构简介。2 2.2 收获机提升运输装置简介2 2.3 其他装置简介.3 2.3.1 收获机输送部分简介。3 2.3.2 锁紧装置简介。43 提升运输装置主要零部件的设计73.1 机架的设计7 3.1.1 机架外形.7 3.1.2 计算部分.8 3.1.3 机架结构的确定.83.2平带带轮的设计93.3平带的选择103.4平带带轮轴的设计113.4.1 主动轴的设计113.4.2 从动轴的设计13 3.5 端盖.14 3.6 支承轴的设计.144 结论154.1主要结论164.2 问题与展望165 设计心得17参考文献 18致谢 191 绪 论果蔬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果蔬的整个生产成本中所占的比例高达33%50%。因此实现果蔬收获的机械化变得越来越迫切。设计收获机时，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。本设计通过对带式提升输送机起动张紧力和正常运行张紧力的计算，分析了带式提升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。同时对提升运输机构其他零部件的选择也做了详细的说明。2 大白菜收获机总体和主要部件简介2.1 大白菜收获机工作原理和总体结构简介 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1-1所示。 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2-12.2 收获机提升运输装置简介（1)、设计带式提升运输装置,见图3-2：图2-2原始数据：提升带速：1.5m/s 平带带轮直径：280mm工作条件：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。(2)、 传动方案：外传动为V带传动提升运输为平带传动 方案简图如图2-3所示：图2-3(3)、该方案的优缺点： 该提升运输机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，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。V带由拖拉机上柴油机引出的转速带动。 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。2.3 其他装置简介2.3.1收获机输送部分简介 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2-4所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，由内燃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。图2-42.3.2 锁紧机构简介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2-5。其中工作位置1实现大白菜的收获的过程，它要求此时要对大白菜提升机构有良好的固定作用，不允许其有大的移动和振动，以保证大白菜能顺利的往上提升达到所需的效果；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两个位置。这就要求一个机构能有效的实现这个过程，使它能够安全和稳定的完成上述要求。图2-5为了固定工作位置1（也就是大白菜的收获位置）时，此时要向右边推动锁紧机构将提升机构牢牢定在工作位置1，保证工作时的可靠性；当大白菜收获机械处于公路行驶的阶段时，就要求提升机构转到位置2上，此时只要将锁紧机构向左边拉出，将提升机构转到位置2，再将锁紧机构向右边推动将提升机构固定即可。 由上述分析可知：锁紧机构必须可以左右来回运动，且它还要将位置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，而且接触面要相对的大一些。且本机械为小型机械，它要求机械的结构简单，尽量采用手动，而斜楔锁紧装置符合这些要求。它的结构如图2-6所示：斜块在轨道中由人做推拉运动，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。图2-6斜楔锁紧机构虽然有很好的自锁性,但是农业机械在工作的过程中的振动是比较大的，这样是有可能因振动而使的自锁机构松动，从而产生不良后果。为了保证大白菜收获机在工作中的安全性，就要求斜楔机构能有很好的防松性能。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。3 提升运输装置主要零部件的设计3.1 机架的设计 3.1.1、机架外形 收获机工作时，提升运输机构与地面成30角，要提升的高度大约为一米，所以提升运输机构约两米长，机架相应也要两米长左右。考虑到长度较长，采用平带运输中间部分就可能由于平皮带具有一定的弹性向内凹陷，从而导致中间部分在提升运输过程中不能很好的夹紧大白菜，甚至出现提升运输机构不能正常工作，所以在中间等距布置三个导轮，保证工作过程中对大白菜的良好夹紧提升运输。如图3-1所示：图3-1 3.1.2、计算部分 由于初定机架长两米左右，所以单根平带至少长四米，查机械设计手册有平带带长4000mm，4500mm，5000mm。选定4500mm的平带。 两端的平带带轮直径根据大白菜的直径一般在250mm左右，查机械设计手册确定平带带轮的直径为280mm。所以： 208 + 2L = 4500 L = 1810 mm (L为机架长度)见图3-2：图3-2 3.1.3、机架结构的确定 机架的大致框架采用横截面为矩形的结构钢（见图3-3）焊接在一起形成，底部由网状连接以增强机架的刚性，顶部敞开，垂直安装的平带夹紧大白菜通过机架中间提升运输到所需的高度，具体结构详见装配图。图3-3 3.2 平带带轮的设计 （1）、尺寸和形状的确定 根据大白菜的外形尺寸初定平带带轮的直径为300mm，查机械设计手册选定平带带轮的直径为280mm，宽度为198mm， 为防止掉带，通常在平带带轮轮缘表面制成中凸度，根据平带带轮的直径查机械设计手册得平带带轮的中凸度为0.8mm，轮辐形式为四孔板辐，四个孔的直径为40mm，轮毂长为115mm，轮毂孔的直径为32mm，轮毂内外圈之间壁厚为16mm，轮缘厚度为12mm，轮毂与轮辐以及轮辐与轮缘由1：25的锥度过度连接，轮缘边上有高4mm的凸缘，防止平带在垂直提升运输工作过程中沿平带带轮轴线方向滑脱，详见图纸，示意图如图3-4所示： 图3-43.3 平带的选择 平带用来传递牵引力和夹紧大白菜，环绕安装在轴线与铅垂线成30的带轮上，要求强度高、耐磨耐用、伸长率小和便于安装修理。带式提升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，为使平带有足够的横向刚度，防止它在支撑带轮之间向两侧过分塌陷。应根据带宽选用一定的衬垫层数，查运输机械设计选用手册得衬垫层数Z=3，并按下式作输送带的强度验算： 式中 ：分别为输送带实际传递的和允许传递的最大张力（N); 输送带宽度，cm； Z衬垫层数； 普通分层帆布带的抗拉强度，N/层cm； n安全系数，硫化接头为8-10。 由于该收获机提升运输大白菜时，大白菜是立着被提升到一定高度的，大白菜的高度大约为350mm，而提升运输大白菜的平带只需夹紧大白菜的中间偏下部分，之前确定了平带带轮的宽度为198mm，而平带的宽度系列有140mm，160mm，180mm，200mm，因此选用垂直提升运输带的宽度为180mm，衬层Z为3并采用硫化接头，因为硫化接头在平带循环工作工程中不会因为接头处而损伤大白菜。普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CC-56，扯断强度为56N/（mm层）。每层厚度为1.5mm，每层重量为1.36kg/，参考力拉长率1.5%2%,上下覆盖胶厚度各为1.5mm。 3.4平带带轮轴的设计 3.4.1 主动轴的设计 （1）、 选择轴的材料及热处理 由于平带运输装置传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.力学性能为：抗拉强度,弯曲疲劳极限，许用扭转应力。 （2）、计算转速 因平带带轮的直径为280mm，查相关资料初定平带的提升运输速度为1.25m/s，则轴的转速可根据一下公式计算得到： r/min 所以取轴的转速为90 r/min。 （3）、初选轴承 平带带轮和机架底部装配选用接触角为12的圆锥滚子轴承（见图3-5a），因底部安装的轴承要承受平带带轮的重力以及其他工作部件的重力，其中主要是平带带轮的重量，力不是很大，查相关手册得知接触角为12可以满足工作要求；平带带轮和机架顶部装配选用的轴承为深沟球轴承(见图3-5b)，因顶部的轴承只需承受轴的径向力。根据轴承确定各轴安装轴承的直径为:圆锥滚子轴承和深沟球轴承的直径都为30mm。查设计手册得知：圆锥滚子轴承的标准号为：GB297-84,型号为：2007106E；深沟球轴承的标准号为：GB276-89，型号为：60106.图3-5a图3-5b （4）、轴外形机尺寸的确定 轴直径的确定初估轴径后,就可按轴上零件的安装顺序,从底端开始确定直径.最底端轴段1安装轴承2007106E,故该段直径为30mm。中间轴段2安装平带带轮，设计为32mm。与机架顶部装配的轴段3安装轴承60106,故该段直径也为30mm。最上面留出一段直径为28mm的轴段4装V带带轮。 各轴段长度的确定轴段1的长度大致为轴承2007106E的宽度，取18mm长。轴段2为机架底部到顶端之间的距离，取210mm。轴段3的长度按轴承60106的宽度确定，取14mm。轴段4伸出机架安装V带带轮，考虑到大白菜高约300mm，根部露出机架底面约30mm，夹在机架中间240mm，菜叶部分高出机架顶面约长30mm，所以把V带轮设计安装在高出机架顶面60mm的地方，故轴段4长100mm。V带轮安装在轴端一段直径为20mm长19mm的轴段上，这段轴上还开有一6x16的键槽。轴端中心钻有一M6x11深13mm的孔，用于安装带有M6螺纹的轴端挡圈，使V带轮轴向定位。 轴上零件的周向及轴向固定为了使安装方便，平带带轮与轴选用间隙配合H6/g5。与轴承内圈配合轴径选用r5，平带带轮与轴采用两个A型普通平键联接，为1045 GB1096。平带带轮的轮毂部分宽115mm，要固定在中空高度为210mm的机架的中间，在轮毂的每一端安装两个半圆形的挡圈，防止平带带轮的轴向窜动。 轴上倒角与圆角为保证轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为0.5mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为145。 轴的结构图见图3-6：图3-6 3.4.2 从动轴的设计 从动轴在受力等各方面工作条件比主动轴要好，所以把从动轴设计为取主动轴的轴段1、2和3。主动轴能满足工作要求，从动轴如此设计也能满足工作要求。从动轴结构图见图3-7所示：图3-73.5 端盖平带带轮上的圆锥滚子轴承和深沟球轴承内圈可以靠轴肩和轴套定位，而外圈要用端盖定位，示意图如图3-8所示：图3-8 端盖圆周任一直径上钻有两个6的光孔，轴承座上钻有M6的螺纹，通过M6的螺栓把端盖连接在轴承座上，端盖下面部分套入轴孔接触到轴承外圈，从而达到轴承的轴向定位。端盖中间比两边要凹下一点是为了减少加工面的大小，改善零件的加工工艺性。3.6 支承轴的设计 1）：支承轴 在机架中间均布着三根支承轴，因为支承轴受力不大，选用16的轴，长320mm，直接设计成一根螺栓，头部螺纹长50mm，详见图纸部分。 2）：轴套 与支承轴间隙配合，保护套筒的内圈精度。因套筒的内圈加工较支承轴难，所示特在套筒和支承轴间加一轴套，内径16mm，长200mm，壁厚2mm，轴套与套筒采取过盈配合，工作时，轴套和套筒一起绕支承轴转动。 3）：套筒 因支承轴较细，所以在支承轴外套一内径20mm，长200mm，壁厚15mm的套筒，以增加平带工作的稳定性，装配关系如上所述。 4）：螺母和垫圈 选用标准的M16螺母和与M16螺母想配合的垫圈，因都已标准化，所以不详述。4 结论4.1 主要结论本课题在进行了大量调查和文献检索的基础上，对大白菜收获机带式输送机构以及其张紧系统进行了一定的理论分析，了解了目前国内带输送机张紧装置现状以及其使用情况，仔细分析了存在的问题，对该装置各个部分的元件进行了选型、设计，并绘制了CAD图纸。在总个设计中，得到了以下主要结论：（1）在分析了带式输送机构的原理基础上，结合本课题所研究的带式输送机构系统，为带式输送机构的设计选型提供了依据，具有一定的参考意义。（2）在分析研究现有螺旋张紧装置使用情况的前提下，提出了螺旋张紧装置的总体设计方案，该装置可实现对输送带张力的调节。4.2 问题与展望本论文做的是一个研究性设计，研制开发新产品，虽然研制出一套螺旋张紧装置系统，所需的功能也能完成，但要做成一个产品还需继续完善，许多工作有待于进一步改进。例如，由于试验条件的限制，没有对螺旋张紧的各个部分作计算机模拟仿真实验，只停留在理论的基础上。张紧技术是带式输送机构的关键技术，它可以大大提高输送机运行的可靠性。随着农业收获机向大型化和高速化方向发展，本设计为收获机带式输送机构张紧技术的发展提供了一定的理论和实践依据。5 设计心得 毕业设计是四年学习当中一个重要环节，通过了这个学期的毕业设计，使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 由于在设计方面我们没有经验，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准确. 在毕业设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。 由于本次毕业设计是分部分完成的，自己独立设计的东西不多，但在通过这次设计之后，我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础。参考文献1 濮良贵，纪名刚。机械设计，第八版。北京：高等教育出版社，2006.2 谭建荣，张树有。图学基础教程。北京：高等教育出版社，2004.3 刘鸿文。材料力学，第四版。北京：高等教育出版社，2004.4 曾志新，吕明。机械制造技术基础。武汉：武汉理工大学出版社，2001.5 实用机械设计手册 （上册）。北京：机械工业出版社，1994.6 运输机械设计选用手册 （上册）。北京：化学工业出版社，2005.致 谢这次毕业设计是在肖丽萍老师的精心指导下完成的，在整个学习和做论文的过程中，肖老师对我们悉心指导和严格要求，为我们创造了良好的学习氛围；她严谨的治学态度、高尚的敬业精神和渊博的学识，给我留下了深刻的印象，对我产生了巨大的影响，使我不仅掌握了更多的理论知识，而且在分析问题、解决问题的能力上有了很大的提高。在此，我特向肖老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在整个论文期间，我还得到了许多同学的帮助，他们给了我很多建设性的建议，让我受益非浅。特向他们表示诚挚的谢意！最后，我要感谢大学的所有老师，是他们无私地教导我，使我掌握了机制专业的基础知识，为这次的毕业设计和我以后的工作奠定了基础。感谢他们多年的教育、关心、支持和鼓励！谢谢！ 李传龙 2009年5月江西农业大学毕业设计(论文)任务书设计（论文）课题名称果蔬收获机器人的设计（机械部分)学生姓名李传龙院（系）工学院专 业机械设计制造及其自动化指导教师肖丽萍职 称讲师学 历博士毕业设计（论文）要求： 以某种瓜果类为具体的研究对象，从其生长方式、形状等方面着手，设计一种多自由度果蔬收获机器人，应用于大型果蔬园，提高劳动生产率，降低成本。该课题不考虑控制方面的设计，只限于机械结构设计部分。毕业设计（论文）内容与技术参数： 1 摘要： 简述论文的内容。 2 绪论： 国内外有关文献综述。 3 果蔬收获机器人的总体结构设计和运动原理 （包括实现每个自由度的结构设计和运动原理）。 4 总结。毕业设计（论文）工作计划： 1 查阅有关的国内外文献，并认真阅读。 2 学习二维、三维绘图软件以及仿真软件。 3 结合相关机器人的结构设计特点，按要求创新地设 计一种多自由度果蔬收获机器人。 4 按要求绘图，打印图纸。 5 参照论文撰写格式撰写论文。 6 5月20号之前完成答辩。接受任务日期 年 月 日 要求完成日期 年 月 日学 生 签 名 年 月 日指导教师签名 年 月 日院长（主任）签名 年 月 日 编 号 20050395 江西农业大学 工学院毕业设计材料题 目大白菜收获机机械部分设计提升运输机构的设计专 业机械设计制造及其自动化学生姓名李传龙材 料 目 录序号附 件 名 称数量备注1毕业设计说明书12CAD图纸63设计任务书1二九年五月毕业论文题目学校代码：10410 序 号：20050406本 科 毕 业 论 文题目： 大白菜收获机机械部分的设计 输送机构的设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 郭 雪 连 学 号： 20050406 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 机制051 指导教师： 肖丽萍 二OO九年 五 月- 20 -大白菜收获机的设计摘 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 Designing Of Transporting Mechanism For Cabbage Harvest MachineryFarm machinery robot is to become the capital ship of the agriculture.This paper introduced gathering ,transporting and packing cabbage,on the basis of the working peculiarity of the cabbage harvest machinery,and it mainly introduced its transporting mechanism. The cabbage harvest machinery is suitable to gather in the cabbage for family expenses. The cabbage harvest machinery use belt conveyors as its transporting mechanism,while Tensioning device, as an important and indispensable component of the belt conveyor, has a vital role to the stable operation of the belt conveyor . This paper introduces the role of the tensioning device,type,installation layout principles, and its development profile.And then raised the tension of the belt conveyor to the tension and take-up device requirements, on the basis the analysis of the principle of the transmission belt conveyor. In this paper, the main device design programme of the automatically tensioning device have been introduced, and descripte its main components for the design and selection of the note.The tensioning device use the screwstaff as the take-up of the implementation component.,with adjustable tension, simple, strong adaptability and control convenience, performance and safety and so on.Keywords：Cabbage ；harvest machinery； Belt conveyors； tensioning；Screwstaff 目录 绪论11 大白菜收获机的概述21.1大白菜收获机的总体结构设计2 1.2收获机提升运输装置设计 3 1.2.1带式提升运输装置的设计.3 1.2.2传动方案的设计.3 1.2.3方案的优缺点.41.3收获机输送部分结构设计41.4锁紧机构设计52 输送机构的设计72.1 输送机构的组成72.2 输送机构速度的确定8 2.3主要零部件的设计8 2.3.1 张紧装置的设计.8 2.3.2 输送带的选择11 2.3.3 滚筒的设计12 2.3.4 支撑轴的设计13 2.3.5 其他零件的设计163 结论193.1主要结论193.2 问题与展望19参考文献20致谢 21 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。1大白菜收获机的总体结构设计 1.1大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1-1所示。 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1-1大白菜收获机结构示意图 1.2 收获机提升运输装置设计1.2.1带式提升运输装置的设计（简图如1-2）图1-2原始数据：提升带速：1.5m/s 提升带的长度：4500mm 提升装置与水平面的倾角：30 平带带轮直径：280mm工作条件：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。1.2.2传动方案的设计（如图1-3）1） 外传动为V带传动2） 提升运输为平带传动 图1-31.2.3该方案的优缺点 该提升运输机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，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。V带由拖拉机上柴油机引出的转速带动。 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。 1.3 收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1-4所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。 图1-4输送机构示意图 1.4 锁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1-5。其中工作位置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1-5锁紧机构工作图 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1-6所示：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1-6楔块简图2 输送机构的设计 2.1输送机构的组成 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。图2-1输送机构简图 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2-1所示。 根据图2-1该输送机的工作原理可简述为：绕在拖拉机上V带为输送机构提供动力源，驱动滚筒旋转后，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。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。 2.2输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,白菜下落的时间为，下落的速度为V则有： h= s= h可以通过调节输送机构的高度及箩筐的高度进行调节，范围在1000mm以内。白菜下落的速度V越小越好（即s要尽量小）以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2.0m/s以下,而V带的速度不应太小，否则会增加张紧力。再由大白菜的直径为250mm，输送距离为1200mm，切割大白菜的速度为3（颗/秒），综合各个因素选择带速1.5m/s. 2.3 主要零部件的设计 2.3.1 张紧装置的设计 1.张紧装置的概述 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（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30m以上的水平或坡度在5%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。 2.张紧方案的确定在实际应用中，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1200mm、输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。螺旋张紧如图2-1所示，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80m时才选用。图2-2 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2-2所示图2-3针对螺旋张紧的缺点，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。 2.3.2 输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3-1，并按下式作输送带的强度验算： 式中 ：分别为输送带实际传递的和允许传递的最大张力（N); 输送带宽度，cm； Z衬垫层数； 普通分层帆布带的抗拉强度，N/层cm； n安全系数，硫化接头为8-10，机械接头为10-12，衬垫层数多时取 上限。 表3-1 橡胶带荐用衬层数带宽（mm) 500650 80010001200衬层Z（层）3-44-54-65-86-12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350mm，因此选用输送带的宽度为500mm，衬层数Z为3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2.5Kg，即输送带上只承受不到200N的力。普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CC-56。此外输送带的输送距离只有1200mm，支撑托辊间距一般为1300mm，所以该装置也就没必要安装托辊。由以上参数及公式计算出，并与（第三节已算出）进行比较： 即输送带强度足够。 2.3.3 滚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（mm）应大于输送带衬层数的100-125倍。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350mm。为了减少滚筒的重量，将滚筒设计成管壁为5mm，滚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500mm，据此将滚筒的径向尺寸设为600mm。滚筒是通过滚筒上的V带带动的，故在滚筒上需加工轮槽且选择B型带。计算功率： 取工况系数=1.2，则 计算V带轮的包角： 滚筒直径=350mm,带轮直径=200mm,中心距a=500mm 计算V带根数需根据以下公式： 式中： 计算功率，kw,此处为1kw； 单根V带在特定条件下所能传递的功率kw，查表得1.85kw 考虑时单根V带所能传递功率的增量，0.06kw 包角系数，考虑时对传动能力的影响，查表得0.95 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0.89 因此采用1根V带。 2.3.4 支撑轴的设计 1.根据前面算出的带速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） 2.轴的材料选用45钢，调质处理，力学性能为：抗拉强度,弯曲疲劳极限，许用扭转应力。 3.经分析支承轴并不转动，主要受弯矩。根据经验取轴的直径为30mm. 4.根据轴向定位的要求确定各轴直径和长度，轴上零件从两端装入；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3-1所示： 图2-4 5.按弯扭合成强度校核驱动滚筒上轴的强度 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。 2）做轴的计算 垂直面内受到滚筒的重力 ： =7.8g/ g=9.8 G=mg=g=385.565N 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，即。 圆周力(N)、带速V（m/s)和传递功率P(kw)之间的关系为：由欧拉公式可知： 摩擦系数，查表可知橡胶与橡胶间的摩擦系数为0.3 包角，两滚筒的直径相等且放在同一水平面上，故包角为180 经计算得： F=958.8NV带的张紧力为：支承轴上所受的压力为：V带对支承轴的力与输送带对支撑轴的力方向相反，故支承轴所受的合力为35.59N 做出垂直面和水平面内的弯矩 垂直方向：=18.795NM 水平面内：=1.67NM由图可知轴承受力处及阶梯部分有必要验算。 合成弯矩：M=18.869NM =0.1=0.1=2.7 =0.1=0.1=1.38 故安全。 6.按弯扭合成强度校核张紧滚筒上轴的强度 1）对轴进行受力分析：与驱动滚筒