毕业设计模板(2011).doc

编号 淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目 学生姓名 学 号 系 部机电工程系 专 业机械制造与自动化 班 级 指导教师马宪亭 系主任何时剑 二二 一一 年月年月 摘要 II 摘摘 要要 关键词关键词 目 录 III 目目 录录 摘摘 要要 II 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 课题来源 1 1 2 设计思想 1 1 3 植保机械现状分析 1 1 4 我国植保喷洒装置发展状况 1 1 5 现在植保器械的不足 2 1 6 植保式机械研究方向 2 第二章第二章 轻型便捷喷洒小车总体方案轻型便捷喷洒小车总体方案 3 2 1 总体方案图 3 2 1 1 抽水系统图 3 2 1 2 装配及局部结 4 2 2 小车框架参数的确定 8 2 2 1 车架尺寸 8 2 2 2 小车蓄水能力的计算 8 2 2 3 小车自身重量的计算 8 2 2 4 车轮的尺寸选择 8 2 3 抽水系统 9 2 3 1 抽水系统参数计算 9 2 3 2 蓄能器选择 10 2 3 3 溢流阀选择 11 第三章第三章 传动系统的确定与校核传动系统的确定与校核 11 3 1 带轮及带尺寸 型号确定 11 3 1 1 带的选择及初带轮 过渡轮尺寸计算 11 3 1 2 带的选择及手摇轮的尺寸计算 13 3 2 轴的校核 15 3 2 1 小车前轴的计算 15 3 2 2 小车的过渡轴的校核 17 3 3 驱动杆力的计算 19 3 4 车梁架的校核 20 第四章第四章 设备的维护与保养设备的维护与保养 22 第五章第五章 总结与展望总结与展望 23 5 1 作品优点 23 5 2 收获与展望 23 致致 谢谢 23 参考文献参考文献 24 附录附录 1 表格表格 24 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 课题来源课题来源 植保机械是用来施用化学药剂的机械的统称 主要用途是喷洒化学药剂 用来防治危害农作物 果树 草场及森林的各种病 虫 草害 保证稳产高产 植保机械应用广泛 使用量大 是现代化农业生产 城市绿化中不可缺少的重 要机械 目前 我国植保机械的种类和水平可归纳如下 1 背负式手动喷雾器 目前在中国占绝对地位 占整个市场份额的 80 左 右 国产小型喷雾器产品制造技术水平低 喷射部件品种单一 喷嘴型号不全 整体加工质量不高 施药量大 雾化不良 作业功效低 农药浪费现象严重 给生态环境造成严重污染 2 大中型喷雾器 以悬挂机型为主 喷杆长度一般在 12 m 左右 机械结构 比较简单 喷量 喷杆高度 喷杆的折叠和打开大多由人力调节或操作 自动 化程度较低 部分植保机械公司生产的的自走式喷杆喷雾机 大都模仿国外 机型 关键零部件的质量和种类受到了限制 使喷雾质量难以保证 据统计我国目前手动植保机械约 35 个品种 保有量约 5 900 万架 占整个 植保机械市场的 80 手动喷雾器以背负式手动喷雾器为主 产销量约占总产 销量的 8O 以上 本作品来源于生活 设计思想是立足创新 充分运用所学知识 展现出设 计作品 在社会实践中 在查看了相关的植保器械概况后 发现现有植保器械 以大型机械为主 中小型机具较少 所以 设计了本轻型便捷喷洒小车 1 21 2 设计思想设计思想 本设计是根据植物保护时经常用到的药物喷洒器的思路进行设计的 结合 机械原理设计而成 1 31 3 植保机械现状分析植保机械现状分析 现在的植保施药喷洒器械以大型植保机械为主 中小型机具很少 大型植 保机械主要分为喷杆式喷雾机 风送式喷雾机和航空施药机械三大类 中小型 植保机具虽然少 但产品的性能优越 外形美观 工艺精湛 主要有手动喷雾 器 喷射式机动喷雾机 背负式液泵机动喷雾机和背负式机动喷雾喷粉机四大 类 见图 1 1 41 4 我国植保喷洒装置发展状况我国植保喷洒装置发展状况 我国植保机械基础部件的研发已大大落后于世界水平当前我国植保施药器械 仅相当于欧美发达国家五 六十年代的水平 以喷射部件为例 美国的 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 Spaying Systems 公司生产的 TeeJete 系列喷头不仅质量好 外观美 仅单喷头 一项就有几十个品种 上百个规格 可以满足各种农作物不同生长期喷洒农药 的要求 对照我国最量大面广的手动喷雾器的喷射部件来看 95 以上是一种 切向离心式喷头 包打天下 不管是什么农药 什么作物 一直打到滴水为 止 近年来 我国也研制了一些新型喷头 但也只是几个品种 几十个规格 而且 质量也无法与 TeeJete 相比 远远满足不了生产的需求 还有液泵 风 机 发动机等基础部件的情况大致如此 1 51 5 现在植保器械的不足现在植保器械的不足 机械式喷洒设备笨重 价格昂贵 污染相对严重 背负式喷洒器增加了人 的体力消耗 容量较小等不足 而本作品相对来说经济实用 1 61 6 植保式机械研究方向植保式机械研究方向 3S 技术 计算机技术 智能化技术等高新技术在先进国家已普遍应用 而我国则尚未涉足或刚刚起步 这也是我国植保机械与先进国家的根本差距所 在 如果我们现在还不奋起直追 这个差距将会愈来愈大 学习借鉴国外先进 技术 加紧开发适合我国国情的植保施药机械任重而道远 图 1 植保机械 第二章 轻型便捷喷洒小车总体方案 3 第二章第二章 轻型便捷喷洒小车总体方案轻型便捷喷洒小车总体方案 2 12 1 总体方案图总体方案图 2 1 1 抽水系统图抽水系统图 图 2 抽水系统图 1 水箱 2 滤网 3 单向阀 4 活塞泵 5 蓄能器 6 总开关 7 分开关 8 喷头 9 溢流阀 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 2 1 2 装配及局部结装配及局部结 图 3 便捷浇洒小车装配图 带水箱 主体车架 手动轮 手动带 过渡轮 离合片 主动带 前轮轴 第二章 轻型便捷喷洒小车总体方案 5 图 4 便捷浇洒小车装配图 无水箱 抽水泵 连架杆 滑块 曲柄 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 图 5 便捷浇洒小车动力传递图 图 6 抽水泵与连架杆的连接方式 抽水泵 连架杆 前带轮 主动带 手摇轮 曲柄机构 第二章 轻型便捷喷洒小车总体方案 7 过渡轮 离合片 图 8 不浇洒水时控制抽水泵不动作方法 销孔 轴承 图 7 抽水泵的连接方式 销钉 出水抽水口 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 2 2 小车框架参数的确定小车框架参数的确定 2 2 1 车架尺寸车架尺寸 长 宽 高 700 500 850 2 2 2 小车蓄水能力的计算小车蓄水能力的计算 水箱的体积 L70m7 000 404 40 400 3 高宽长V LkgvM 70 即 小车蓄水量为 70L 2 2 3 小车自身重量的计算小车自身重量的计算 选用型材作为小车的车架 型材的型号为 20 20 2 4 型材的重量可根据型材的体积来计算 1 米型材的体积为kg m56 21785042 002 00v 1 米 m 小车需要型材约为 10 米 所以kg13kg6 51256 2110m10 1 总 m 2 2 4 车轮的尺寸选择车轮的尺寸选择 前轮选用 150mm 的轮子 6 寸 厚度为 20mm 后轮采用万向轮 注 1 尺 33 33 厘米 1 尺 10 寸 图 9 连杆滑块的连接方式 驱动杆 滑块 连接杆 曲柄 第三章 传动系统的确定与校核 9 2 3 抽水系统抽水系统 2 3 1 抽水系统参数计算抽水系统参数计算 1 有效转速 根据人的行走速度确定小车轮的转速 散步 1 5 1 8km h 0 42 0 5m s 步行 4 5 6 0 km h 1 25 1 67m s 快走 6 0 7 5 km h 1 67 2 08m s 急行军 大于 7 5 km h 大于 2 08m s 前轮尺寸 150mm L d 3 14 0 15 0 47m 洒水或打药的速度间与散步和步行之间 因此取 V 2 5km h 即 0 7m s S vt 0 7m s 60s 42m min 42m 0 47m 90r min 1 5r s S LN N 为初带轮的转速 L 为前轮滚过一圈的距离 S 为一分钟前轮滚过的距 离 所以 60r min 2 1 n1 2n D D 2 n80mm 120mm90r min 2 n D1初带轮直径 80mm D2过渡轮 120mm N1 初带轮转速 N2过渡轮 转速 由于过渡轮和曲柄位于同一根轴上 所以曲柄的转速为 60r min 又因为缸 是往复运动 所以有一半为空行程 min 30 2 60 rn 有效 2 活塞泵的排量 223 r h 3 14 0 030 450 000127m 0 127VL V 活塞泵的排量 r 活塞泵的半径 h 活塞泵的有效行程 3 活塞泵的流量 vn0 12730r min 0 853 23 minQLL 容 Q 活塞泵的流量 容积效率 4 活塞泵吸水时所需压力 活塞泵吸水口真空度 即吸水压力 吸水管的直径为 d 15mm 排水管直径为 10mm 计算吸水管内水的速度 3 226 4q4 3 23 10 0 3m s d3 14 151060 水的运动黏度 温度 摄氏度 黏度 Pa s 3 10 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 5 1 5188 10 1 3097 15 1 1447 20 1 0087 25 0 8949 30 0 8004 取室温时水的黏度即 20 黏度为 1 0087Pa s 3 10 e 6 d0 3 0 03 90002000 1 10 R 所以是紊流 Re 雷诺系数 运动黏度 流速 d 泵径 根据伯奴利方程求活塞泵吸水口真空度 a1 1122 12 a1 2 33 a1 a pp z z g2gg2g pp0 3 00 0 4 gg2g 0 3 pp0 4 10101 10 2 4045p P P 真空 真空 所以活塞泵吸水口真空度 即吸水压力 为 4045 a p 2 p p 4045 3 14 0 03 12N F A FA 吸 真空 吸真空 所以驱动吸水时只需 12N 的力即可 活塞泵的额定工作压力为 0 2Mpa 2 3 2 蓄能器选择蓄能器选择 选用 1 6 升的气囊式蓄能器 蓄能器的作用 在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起 来 当系统需要的时 又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来 重新补供给系统 当系统瞬间压力增大时 皮囊式蓄能器可以吸收这部分的能 量 保证整个系统压力正常 蓄能器内的充气压力根据不同用途是有所变化的 但一般情况下充气压力 为系统平均工作压力的 70 75 之间最为适宜 所以充气压力为 0 14Mpa 当然也可以不用充气 主要是因为蓄能器的作用是为了减少喷洒的不均匀性 使药液获得稳定而均匀的喷射压力保证药液连续喷出 为了防止活塞泵由于压力的原因而发生卡死现象 设置一个安全阀 这个 第三章 传动系统的确定与校核 11 阀的开启压力为 0 2Mpa 2 3 3 溢流阀选择溢流阀选择 采用溢流阀来起到安全保护作用或者是叫做泄压的作用 对活塞泵始终能 以一个性对稳定的力来驱动双缸作用 溢流阀采用 D 10mm 的溢流阀 如果不受外力作用 即 控制喷头的开关打开时则理论上活塞泵是不用受 力的 速度取决于流量 当然受力也是有的 但受力很小 可以忽略不计 溢流阀的开启压力为 0 2MPa 第三章第三章 传动系统的确定与校核传动系统的确定与校核 3 1 带轮及带尺寸 型号确定带轮及带尺寸 型号确定 3 1 1带的选择及初带轮 过渡轮尺寸计算带的选择及初带轮 过渡轮尺寸计算 初带轮转速 n1 90r min 查表选初带轮直径为 d1 80mm 过渡轮直径 d2 120mm 带速 1 60 3 14 80 90 0 38 60 100060 1000 m v s 60 D n 带传动的有效拉力 F 300N 带传动所传递的功率 P 300 0 38 0 114 10001000 Fv pkw 即 0 114pkw 计算功率 Pc 查表取 Ka 1 故 1 0 1140 114 cA PK Pkw 即 0 114 c Pkw 选取普通 V 带型号 根据 Pc 0 114kw n1 90r min 查图暂选 Z 型带 求过渡轮直径 d2 的大小 过渡轮直径 1 21 1 2 n dd n 忽略滑动率的影响 则有 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 190 2180120 260 n ddmm n 即 2120dmm 验算带速 11 60 3 14 80 90 0 38 60 100060 1000 m v s 60 d n 即 m 0 38 s v 中心距 带长和包角 初步确定中心距 a0 即 0 72 12012 ddadd 代入数据 得 0 140400mmamm 为增加带轮包角 暂取 a0 450mm 初定 V 带基本长度 2 21 0012 0 2 2 24 120803 14 2 45080 1201214 88 24 450 dd Ladd a mm 即 0 1214 88Lmm 查表 3 取基准长度为1250 d Lmm 按下式近似计算所需中心距 0 0 1250 1214 88 450468 22 d LL aamm 即 468amm 考虑到带传动的安装 调整和 V 带张紧的需要 中心距变动范围为 0 015 0 03 dd aLaL 代入数据 得 449 25 505 5mmmm 初带轮包角验算 00000 21 1 12080 18057 318057 3175 468 dd a 第三章 传动系统的确定与校核 13 即 0 1 175 确定初拉力 查表 1 取 q 0 06 查表 2 取 K 0 99 取 Z 1 单根 V 带的初拉力计算 22 0 5002 5500 0 1142 5 110 06 0 38228 78 1 0 380 99 c P FqvN zvK 即 0 228 78FN 作用在带轮轴上的压力 0 1 0 175 2sin2 1 228 78 sin457 12 22 Q FzFN 即 457 12 Q FN 3 1 2 带的选择及手摇轮的尺寸计算带的选择及手摇轮的尺寸计算 经计算 得到如下数据 手摇带轮转速 n3 33r min 过渡轮转速 n2 60r min 带速 22 60 3 14 120 60 0 38 60 100060 1000 m v s 60 d n 带传动的有效拉力 F 300N 带传动所传递的功率 P 300 0 38 0 114 10001000 Fv pkw 即 0 114pkw 计算功率 Pc 图 10 手动 轮 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 查表取 Ka 1 故 1 0 1140 114 cA PK Pkw 即 0 114 c Pkw 选取普通 V 带型号 根据 Pc 0 114kw n2 60r min 查图暂选 Z 型带 过渡轮直径 d2 120mm 求手摇带轮直径 d3 手摇带轮直径 2 32 1 3 n dd n 忽略滑动率的影响 则有 60 120220 33 2 32 3 mm n dd n 即 3 220dmm 验算带速 22 60 3 14 120 60 0 38 60 100060 1000 m v s 60 d n 即 m 0 38 s v 中心距 带长和包角计算 初步确定中心距 a0 即 23023 0 72ddadd 代入数据 得 暂取 a0 420mm 0 238640mmamm 初定 V 带基本长度 2 32 0023 0 2 2 24 220 1203 14 2 4201202201379 8 24 420 dd Ladd a mm 即 0 1379 8Lmm 查表 3 取基准长度为 Ld 1400mm 按下式近似计算所需中心距 第三章 传动系统的确定与校核 15 0 0 1400 1379 8 420430 22 d LL aamm 即 430amm 考虑到带传动的安装 调整和 V 带张紧的需要 中心距变动范围为 0 015 0 03 dd aLaL 代入数据 得 409 472mmmm 初带轮包角验算 00000 32 1 220 120 18057 318057 3167 430 dd a 即 0 1 167 确定初拉力 查表 1 取 q 0 06 查表 2 取 K 0 96 取 Z 1 单根 V 带的初拉力计算 22 0 5002 5500 0 1142 5 110 06 0 38228 78 1 0 380 96 c P FqvN zvK 即 0 228 78FN 作用在带轮轴上的压力 0 1 0 167 2sin2 1 228 78 sin454 6 22 Q FzFN 即 454 6 Q FN 3 23 2 轴的校核轴的校核 3 2 1 小车前轴的计算 小车的前轴采用直径为 20mm 的 45 号钢 其许用应力为 106Mpa 单位 毫米 850N L1 46mm L2 500mm L3 10mm 车压 F 1 2 3 车压 F 车压 F X1 x2 2 x3 1轮支 F 2轮支 F L1 L2 L3 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 764 39N Q F X 85 61N 439 27N 35 16MN M X 4 39MN 7 64MN 求 1轮支 F 2轮支 F N9 3764 001 085051 0 850556 0 03 32 21 1 1 211 轮支 轮支 压压轮支 F F LFLLFLLF N27 439 0046 0850546 0850556 0 01 21 321 2 2 122 轮支 轮支 压压轮支 F F LFLLFLLLF 图 11 前轴 第三章 传动系统的确定与校核 17 计算扭矩 NFFQ39 764 11 轮支 0 X1 0 046 1 11 XFM 轮支 mNM 16 35046 0 39 764 max1 NFFFQ61 85 112 压轮支 0 046 X2 0 546 122 112 LXFXFM 压轮支 mNM 64 7 046 0546 0 850546 039 764 max2 0 X3 0 01 NFFQ27 439 23 轮支 MNM XFM Q 39 4 01 0 27 439 3 max3 33 弯曲强度 33 16002 0mmdWp mpa W M p 022 0 1600 16 35 max max 远小于材料的许用应力 所以符合要求 3 2 2 小车的过渡轴的校核 小车的过渡轴的校核 小车的过渡轴采用直径为 20mm 的 45 号钢 其许用应力为 106Mpa 因为过渡轴在各个方向上所受的力大小一样 所以我们只需计算一个平面 内的弯曲强度计算即可 250N 考虑安全系数 取 200N 进行计算 曲柄 F 带 F 带 F 200N L1 34mm L2 200mm L3 20mm 带 F L1 L2 L3 带 F 曲柄 F X1 2 3 X2 X3 1支 F 2支 F 图 12 过渡 轴 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 FQ 114 8N X 200N 200N 6MN 6 8 4MN MN 求 1支 F 2支 F N264 002 02002 0234 0 032 321 1 1 1 支 支带 曲柄支带 F FF LFLFLLLF N 8 50 022 02002 0034 0 0 32 21 1 2 2 支 支带 曲柄支带 F FF LLFLFLF 扭矩的计算 NFFQ200 1 带 0 X1 0 034 1 1 XFM 带 mNM 8 6034 0 200 max1 NFFFFQ8 114 212 支支带 0 034 X2 0 234 122 12 LXFXFM 支带 第三章 传动系统的确定与校核 19 mNM 64 7 046 0546 0 850546 039 764 max2 0 X3 0 02 NFFQ200 3 曲柄 MNM XFM Q 402 0 200 3 max3 33 弯曲强度 33 16002 0mmdWp mpa W M p 00425 0 1600 8 6 max max 远小于材料的许用应力 所以符合要求 过渡轴扭转强度的校核 1 1 sm dn v 38 0 100060 6012014 3 100060 kw Fv p12 0 1000 38 0 300 1000 计算外力偶距 MN n p M 1 19 60 12 0 95509550 抗扭界面系数 333 1600202 02 0mmdWp 强度校核 Mpa W T p 012 0 1600 1 19 max 45 号钢许用应力为 30mpa 所以符合要求 3 3 驱动杆力的计算驱动杆力的计算 驱动泵工作的装置 曲柄 带轮 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 45mm 170mm 活塞泵压水达到额定压力时所用的驱动力 F 62 a p 0 2 103 14 0 03 565 2NFA 压 所以驱动杆的力为 N150 170 45 F 泵杆驱 F 的受力情况分析 驱 F 1 小车行进的时候不洒 喷 水 小车只受阻碍小车行进的摩擦力 100N 左右 2 小车不进行的定点喷水 这时小车只受活塞泵的力为 150N 左右 3 小车行进且打开喷头这时受小车阻力 而受活塞泵的很小 因为压力决定负载 100N 200N 3 4 车梁架的校核车梁架的校核 关于小车梁的校核 小车梁选用方管型材 20mm 20mm 2mm 4m 驱动杆 活塞泵 支架 驱动杆 第三章 传动系统的确定与校核 21 1 2 3 车压 F 车压 F X1 1 x2 2 x3 1轮支 F 2轮支 F L1 L2 L3 FQ 742N X 108N M 55 65MN X 348 1MN 求 支前 F 支后 F N116 1 0075 0 850 1 55 0 01 21 1 后支 后支 后支 F F GLLLF N742 048 085055 0 02 21 1 1 1 前支 前支 前支 F F GLLLF 扭矩的计算 NFFQ742 1 支前 0 X1 0 075 1 1 XFM 支前 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 22 mNM 65 55075 0 742 max1 NGFFQ108 2 支前 0 075 X2 0 55 12 2 2 LXGXFM 支前 mNM 1 348 075 0 55 0 85055 0 742 max2 弯曲强度 3 222 11 2 mm63 650 6 1616 6 2020 6 hb 6 bh 内外 WWWp 弯曲强度 mpa W M p 535 0 63 650 1 348 max max 远小于材料的许用应力 所以符合要求 鉴于过渡轴的计算符合要求 且远远小于使用应力 在此关于扭转强度就不在多算 第四章第四章 设备的维护与保养设备的维护与保养 1 根据需要选用合适的喷杆和喷头 2 加注药液 不许超过桶壁上所示水位线 如果加注过多 工作中将出现 溢漏现象 空气室中的药液超过安全水位线时 应立即停止打气 以免空气室 爆炸 3 所有皮质垫圈 贮存时应浸足机油 以免干缩硬化 4 每天使用结束 应加少许清水喷射 并清洗喷洒装置各部 然后放在通 风干燥处 第四章 设备的维护与保养 23 第五章第五章 总结与展望总结与展望 5 1 作品优点作品优点 1 改变了传统人工背水对路边花草浇水 喷药的繁重工作 2 携带水多 且省时省力 3 用途广泛 不仅可用于绿化带的浇灌 喷药 而且可以用于一些公共场 所 如 车站 机场等地的消毒 4 成本低 操作方便 5 维修方便 5 2 收获与展望收获与展望