毕业设计（论文）-手扶式花生收获机的设计.doc

沈阳工学院毕业论文沈阳工程学院毕业设计说明书毕 业 设 计 题 目 手扶式花生收获机的设计 学院专业班级 学 生 姓 名 性别 指 导 教 师 职称 年 月 日I沈阳工学院毕业论文目 录摘 要IIAbstractIII第一章 绪 论11.1 本课题的意义11.2 国内（外）发展概况及现状11.3 课题由来及设计条件11.4 课题设计思路21.5 预期效果3第二章 总体方案设计42.1 整机构造简介42.2 作业原理42.3 收获机与拖拉机的联接42.4收获机的动力部分5第三章 部件设计63.1 振动筛63.2 挖掘铲73.2.1挖掘装置结构形式的确定73.2.2 挖掘铲的主要参数确定83.3 深度调节机构12第四章 设计计算134.1 动力分配计算134.2 带轮传动的设计计算144.3 滚子链传动的设计计算174.3.1链子的计算与选择174.3.2链轮的设计计算184.4轴的校核204.4.1输入轴的校核204.4.2输出轴的校核244.5轴承的选用与计算304.6 链条的调整32第五章 结 论34致 谢35参考文献34附件清单35摘 要花生是世界上主要的油料作物之一，很久以来，花生的栽种、收获和加工主要由人工完成。国内的花生收获机发展缓慢，花生收获的机械化水平不高严重地影响花生生产的发展。针对国内小面积种植、个体收获的农村，需要设计一台集挖掘、抖土和铺放功能于一体的简易花生收获机械来提高花生收获效率。本课题设计的小型花生收获机是配在微型拖拉机上，可实现挖掘、抖土、铺放等功能。花生收获机设计的内容包括挖掘铲、振动筛等主要部件，还相应设计了机架和传动装置。花生收获机在作业时，铲子和花生相向运动，掘起花生和泥土，振动筛连续的抖动，分离混合在一起的泥土和花生。花生继续向后面移动，最后均匀的铺设在地面，等待人工收集。该花生收获机生产成本低、操作简便、可靠，能够满足设计要求，满足生产实际的需要。关键词：花生收获机；振动筛；挖掘铲AbstractThe peanut is one of the main oil plants in the world. For a long time, the planting, harvesting and processing of peanut were mostly completed by manual work. The development of peanut harvester in China is late, the mechanization level of peanut harvesting affected the development of the peanut production seriously. In order to prove the efficiency of peanut harvesting, we need to design a effective and simple peanut harvester, which a machine that can dig, shake off the soil and lay the peanut stalk at the same time for the countryside where the scale of peanut planting is small. The harvester designed in this subject matches with small tractors, it needs to realize the functions of digging, shaking, laying and so on. The design content of peanut harvester is the designing of the major parts of the machine, such as digging shovel, shaking screen, so as the gearing and frame parts. The working process is: the digging shovel digging the peanut out and moving the peanut backward, the screen shaking and then breaking the admixture of soil and peanuts. The peanut is moving rearward continuously, finally even laying on the excavated ground, so it is convenient for the manual collection. The machine has a low cost of production and it is easy and reliable to operate, it has met the design requirement and the actual need of production.Key word: Peanut harvest; Shaking screen; Digging shovel.37第一章 绪 论第一章 绪 论1.1 本课题的意义QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取晾晒后在进行人工捡拾作业。为此，本次课题也将采用该类型机构。该手扶式花生收获机要实现挖掘、清土、铺放等功能，为达到以上功能，将分别设计挖掘铲，振动筛等主要部件，还有相应机架和动力传动装置。1.5 预期效果按照计划完成目标任务后，相信该机能够满足生产实际的需要，各项性能指标能够达到任务书的要求，具有较好的社会应用价值。满足以下要求：a.结构简单、紧凑、合理，操作方便，安全可靠；b.满足农艺要求，一次完成分秧、挖掘、铲出、输送、脱净、放置成行等工序；c.尽量多的采用标准件、通用件，生产制造陈本低。第二章 总体方案设计2.1 整机构造简介该机主要由挖掘铲、驱震组件、振动筛、尾轮、深度调节机构、传动装置及机架组成。2.2 作业原理该机作业时，拖拉机推动收获机具前行，挖掘铲以一定角度铲入土中（挖掘深度通常在100150 mm），将花生主根切断，并将掘起的土壤和花生秧果输送到振动筛上。掘起的土壤和花生秧果进入往复运动的振动筛，将花生和沙土不断地向后振动输送，大部分沙土被振落至筛下，实现清土目的，花生秧果和少部分未去除的沙土随后从振动筛的尾端被抛送到已收区，实现成条铺放，待田间晾晒后再进行拣拾作业。尾轮安装在机架上，通过调节尾轮的安装高度，调节挖掘铲的挖掘深度和入土角。本机的主要特点：采用振动筛清土装置，清土效果好、条铺效果好、可靠度高、损失率低；通过调节尾轮安装高度，来调整挖掘深度和挖掘铲入土角，操作简单方便；6匹微型拖拉机即可带动，与现阶段大多数农户拥有的拖拉机相适应，操作简便，成本低，投资少，收效快。2.3 收获机与拖拉机的联接图2-1 联接图收获机与拖拉机直接联接和牵引式两种联接方式，本课题设计主要运用前置式固定联接。直接连接式用螺母固定在拖拉机前面，升降支架与拖拉机后部连接，因为前置式收获作业 ，QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取图3-2 振动筛 1.偏心轮 2.振动筛 3.连接杆 图3-3 联接图手扶式花生收获机的清土装置目前主要有抖动升运链式和振动筛式两种，振动筛式结构紧凑、清土效果好、伤果率低等特点，但较抖动升运链式整体震动较大。综合考虑本设计采用振动筛式清土装置，振动筛栅条为纵向排布，栅条中心距可以根据当地花生品种（主要是花生果大小）来确定，为便于将花生秧果成条铺放到远离未收取区的已收区，该机构与偏心轮通过杆相联。振动筛的振动频率和振幅大小对设备的清土效果、输送顺畅性及机具震动性、可靠性等影响很大。振动筛对掘起物的抛掷力与筛动频率的二次方和振幅的一次方成正比，综合考虑，并比照多种同类机型，本设计采用大振幅低频率型振动筛结构形式，振动筛的振幅选定为30mm，偏心套偏心距I为4mm。如图3-3振动筛随着偏心轮的转动带动振动筛不断的抖动，完成抖落泥土，分离果实的动作。3.2 挖掘铲3.2.1挖掘装置结构形式的确定挖掘铲的作用是铲断花生主根、掘起秧土，并将掘起的土壤和花生秧果传输到清土装置上。对挖掘铲的要求是前行阻力小、挖掘深度稳定、耐磨损、碎土性好、自洁性好、制作工艺方便等。并且能根据需要进行调节；保证土垄能沿铲面顺利通过；对用于粘重土壤的挖掘铲应有较强的碎土能力，为分离作物中的泥土提供有力条件；为了避免工作时出现缠草和壅土，要求挖掘部分能够自动进行清理；牵引阻力小，刃口的耐磨性要好。收获机挖掘部件上采用的挖掘铲有平面铲、曲面铲和槽型铲等。本设计采用平面多铲。平面铲的铲面为平面，结构简单，制造容易。为了保护铲刃的自动清理和良好的入土性能，带斜刃的三角形铲得到广泛的应用。平面铲按铲的数量可分为单铲、双铲和多铲三种。平面单铲常用在单行收获机上，根据挖掘断面和滑切性能的要求，铲刃夹角可取不同的值。平面双铲由左、右两个铲组成，常用在双行收获机上，铲的固定方式有两种：一种是铲直接固定在横梁上；另一种是将左、右两个铲分别通过托架悬臂固定在机架上，并在两铲之间留有滑草奸细。有时在两铲之间放置一个小铲，以减少主铲的宽度和保证铲的滑草能力。平面多铲是由3个或者3个以上的相同或相似的铲组成。由于铲的个数较多，每个铲的铲刃斜角有可能取得小些，从而使铲具有良好的滑切性能，可用在单行或双行收获机上。铲的固定方式有两种：一种是铲直接固定在横梁上；另一种是每个铲分别通过自己的铲柄悬臂固定在升运链从动边底部的横梁上并且在各铲之间留有滑草间隙。前一种固定方式结构简单，但在工作时横梁上容易挂草。通过分析对比国内外现有挖掘铲的结构形状，结合中粘壤土作物种植特性，收获要求和土壤性质，考虑到经济性，本产品挖掘装置采用带斜刃的三角形平面多铲，并在其后端设有碎土栅，以增加其破碎土功能，保证铲刃的自动清理和良好的入土性能及碎土能力。也是花生秧果从挖掘铲升运到振动筛的衔接部件。3.2.2 挖掘铲的主要参数确定QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取图3-6 入土角与阻力P和入土长度的关系文献13式3-2表明牵引阻力P与挖掘铲的入土角为正切函数关系。在不同的土质中作业时（即分别取22、35、45），入土角的改变对阻力P的影响规律如图3-6中曲线所示。当较小时，曲线变化平缓，随着增大，曲线变陡，说明入土角的改变对牵引阻力的影响，在重质土壤中比在轻质土壤中敏感。当入土角较小时，牵引阻力P随增长较慢，当以后，牵引阻力急剧上升。因此，挖掘铲的入土角应取为宜、b铲面的长度L铲面的长度L分别为和，是挖掘铲的入土长度，是铲在地面以上过渡部分的长度。c入土长度入土长度由图3-5可得： (3-3)式中：H-挖掘深度花生结果通常在地表以下100mm深处，取挖掘深度H=120mm，随的变化如图3-6中曲线所示入土部分长度随入土角的增大而减少，当取较小值时，会较长，入土性能差且结构不紧凑，一般取。d过渡部分长度过渡部分长度为土壤和花生分离装置输送的必经区段，土壤在这里将发生膨松，变形，并消耗动能。过渡部分长度应尽量短，以便土壤子啊铲面上的后移速度未达零值之前，就被送至分离装置。的长度可根据能量守恒定律确定。设质量为m的掘起物，在区段的始点A的速度为，移到B点时的速度为，掘起物由A点向上移动到B点时，其动能消耗等于客服重力。摩擦力所作的功。由动能守恒定律得到： (3-4)式中：-重力所作的功 ； -摩擦力所做的功 将、代入式3-4得 (3-5)当时，掘起物停止运动，产生壅土，此时过渡部分长度为： (3-6)式3-6表明，当速度增大时，增加很快，有利于土壤上升和后移。所以，在确定时应考虑工作档位，当入土角取较大值时，应减小。另外随增大而减少，所以实际设计挖掘铲时，为减少摩擦力，避免壅土，将挖掘铲的入土部分的一段和过渡部分设计为栅条式，以QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取1.锁紧螺栓 2.挂接杆 3.尾轮图3-8 深度调节机构图3-8所示调节机构是采用调节锁紧螺栓的松紧来调节尾轮的深度，它与拖拉机的后部联接。这个机构具有结构简单，性能可靠，造价低，调整使用方便的特点。第四章 设计计算第四章 设计计算4.1 动力分配计算由文献6查得： (4-1) (4-2)已知各运动副的效率：球轴承 ，链条传动 ，拖拉机动力输出轴的额定输出效率根据有关资料和经验估算，其额定输出功率由式4-1则选作为收获机的设计功率。a.第一轴功率，转速和扭矩由式4-1得QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取 (4-10)查文献得，合适。E. 确定V带根数z确定额定功率：由、和查文献12表4.5，得单根A型V带的额定功率分别为1.31KW和1.41KW，用线性插值法求 (4-11)确定V带根数Z：由式 (4-12)确定： 得确定包角系数： 得确定长度系数 得计算V带根数： 取2根F.计算单根V带初拉力F0查文献6表3.2得q=0.1kg/m由式， (4-13)G.计算对轴的压力由式 (4-14)4.3 滚子链传动的设计计算4.3.1链子的计算与选择根据=1.25 取小链轮齿数=11 则传动比 齿数：小链轮齿数大链轮齿数实际传动比由式（4-3）得初定中心距 一般取 确定链节数 (4-15)取链条长度 (4-16) 计算额定功率 工况系数 1.3 齿数系数 链长系数 排数系数 （单排）计算额定功率 (4-17)选定链条型号，确定链定链条节距P根据，查文献，选择单排12A型滚子链，节距计算中心距a (4-18)验算链速 (4-19)计算对轴的压力 (4-20) 4.3.2链轮的设计计算小链轮尺寸：分度圆QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取齿顶圆直径由式4-22和4-23得 取齿根圆直径由式4-24得 取由式4-25和4-26 同式4-27 由式4-28得 QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取在水平面内，a-a剖面左侧 Nmm a-a剖面右侧 Nmm在垂直平面内，a-a剖面左侧 Nmma-a剖面右侧 合成弯矩，a-a剖面左侧 Nmm (4-29)a-a剖面右侧 同式4-29得 Nmm画转矩图已知 Nm 图4-2 轴的弯矩、扭矩图 d.危险截面的判断a-a截面左右的合成弯矩左侧相对右侧大些，扭矩为T，只要左侧处满足强度要求即可，即该处为危险截面。e.轴的弯矩合成强度校核只需校核轴上受最大弯矩和扭矩的界面强度参考文献查得= -1=60 Mpa, (4-30)a剖面左侧 (4-31)QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取 切应力 (4-34) Mpa Mpa 安全系数 (4-35) (4-36) (4-37) 查阅参考文献得需用安全系数，。则b-b剖面安全，输入轴强度满足要求。4.4.2输出轴的校核QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取4-29得B.弯扭合成强度校核：通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度。截面C处计算弯矩：考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，由式4-32得： 截面C处计算应力 强度校核：45钢调质处理，由文献10表11.2查得则弯扭合成强度满足要求C.疲劳强度安全系数校核：不计轴向产生的压应力的影响。确定危险截面：由于在估算时放大了5以考虑键槽的影响，而且截面A，只承受转矩，故不必校核。截面B上应力最大，但由于过盈配合及键槽引起的应力集中均在该轴段两端，故也不必校核。截面，处应力接近最大，应力集中相近，且最严重，但截面不受转矩作用，故不必校核。截面QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取 (4-46)仅有扭转切应力时的计算安全系数 (4-47)弯扭联合作用下的计算安全系数由式4-35得 设计安全系数: 材料均匀,载荷与应力计算精确时:取疲劳强度安全系数校核 ScaS=1.5则左侧疲劳强度合格截面右侧强度校核：抗弯截面系数 同式4-38得抗扭截面系数 同式4-39得截面左侧的弯矩 截面上的弯曲应力 同式4-33得截面上的扭转切应力 同式4-34得平均应力弯曲正应力为对称循环 扭转切应力为脉QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取1.张紧条 2.链轮箱图 4-3 链轮箱沈阳工学院毕业论文第五章 结 论本次毕业设计所设计的振动筛式手扶式花生收获机基本满足了设计要求，能够适用于花生分段收获作业，可完成花生挖掘、清土、铺放功能，满足生产实际需要。本机在用于花生收获时，节省了工时，缓解农村劳动力不足，降低收获作业成本，而且机器结构简单，安装简便，使用安全可靠，操作方便，功率消耗小，稳定性好，非常适于农村小面积花生种植的个体收获。而且该机不单可用于收获花生，也可以用于收货马铃薯、红薯等地下作物。该手扶式花生收获机小巧轻便，能够到达某些大型联合收获机无法到达的田地，道路转移适应性强，适用范围非常广泛。由于设计时间较紧，所以总体结构还是有缺陷的，并且缺少实际生产制造和下地试验。首先该机传动路线就一条，动力配置不平衡。而且相应起振装置单一个，实际工作时，整机也会相应产生振动，降低了整机的操作稳定性和舒适性。可以通过对称设计传动路线，或者双起振装置，平衡动力和抵消振动，将大大提高整机的操作稳定性能。QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取参考文献1张智猛，胡广文，许婷婷，等.中国花生生产的发展与优势J.花生学报，2008,24，(6):150-153.2中国食品标准信息网.我国花生生产与市场状况现状与分析EB/OL.2006-12-2.http:/www//qyfu/zxfu/17/2004031510.htm.3尚书旗，刘曙光，等.手扶式花生收获机械的研究现状与发展趋势J.农业工程学报，2004,(1):20-25.4王永乐.机械优化设计基础M.哈尔滨：黑龙江科学出版社，1987.5吴宗泽.罗圣国.机械设计课程设计手册第二版M.高等教育出版社，1999.6成大先.机械设计手册M.化学工业出版社，2002.7徐锦康.机械设计M.机械工业出