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摘要
本课题来源于生产实际,目前，我国正在大力加强植树造林建设，特别是江苏沿海地区，政府部门每年都规划植树造林，然而植树造林存在一个问题，需要大量的人力来投入，而现在，国家倡导绿色造林，为了更有效的植树造林,出现了机械造林。
整机结构主要由电动机、机架、传动带、锥齿轮构成。由电动机产生动力通过带轮减速器将需要的动力传递到带轮上，带轮带动V带，从而带动整机装置运动.
本论文研究内容摘要：
(1)植树挖掘机总体结构设计。
(2)植树挖掘机工作性能分析。
(3)电动机的选择。
(4)对植树挖掘机的传动系统、执行部件及机架设计。
(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。
(6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。
关键词：植树挖掘机，结构设计,电动机
Abstract
This topic comes from the actual production, at present, China is making great efforts to strengthen the afforestation construction, especially in the coastal areas of Jiangsu Province, the government every year are planning afforestation, however afforestation existence a problem and need a lot of manpower investment, and now, a national advocacy green forestation, in order to more effective reforestation, planting machine.
The structure of the utility model is mainly composed of an electric motor, a machine frame, a transmission belt and a bevel gear. The power is generated by the motor through the belt wheel reducer will need the power transmission to the belt wheel, the belt wheel drives the V belt, thus drives the whole unit to move.
Summary of the research content of this paper:
(1) the overall structure design of excavator plant.
(2) analysis of planting performance of excavator.
(3) the choice of motor.
(4) transmission system, execution unit and frame design of excavator plant.
(5) the design of parts design calculation and check.
(6) drawing machine assembly and important parts assembly drawings and parts drawings design.
Keywords: planting excavator, structure design, motor
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 植树挖掘机的介绍 1
1.1 选题背景及其意义 1
1.2 挖掘机的种类和国内外研究现状 1
第2章 植树挖掘机总体参数的设计 4
2.1 数据要求 4
2.2 整体设计方案 4
2.3 驱动方案和传动方式的选择与设计 4
2.3.1 各类驱动方案分析 5
2.3.2 本设计驱动方案的确定 5
第3章 植树挖掘机主要传动件计算 12
3.1 带传动设计 12
3.2选择带型 12
3.3确定带轮的基准直径并验证带速 13
3.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 14
3.5确定带的根数z 15
3.6确定带轮的结构和尺寸 15
3.7确定带的张紧装置 15
第4章 轴的设计 22
4.1 求作用在带轮上的力 22
4.2 初步确定轴的最小直径 23
4.3 轴的结构设计 23
4.4 求轴上的载荷 24
4.5按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 25
4.6 精确校核轴的疲劳强度 25
第5章 键的选择与校核 39
5.1 带轮1上键的选择与校核 39
5.1.1键的选择 39
5.1.2 键的校核 39
5.2 带轮2上键的选择与校核 40
5.2.1 键的选择 40
5.2.2 键的校核 41
5.3 带轮3上键的选择与校核 41
5.3.1 键的选择 41
5.3.2 键的校核 42
5.4 带轮4上键的选择与校核 42
5.4.1 键的选择 42
5.4.2 键的校核 43
第6章 控制系统的设计 39
6.1 控制系统总体方案 39
6.2 鉴向 39
6.3 计数的扩展 40
6.4 中断的扩展 41
6.5 数摸转换器的选择 43
6.6 电机驱动芯片选择 45
结 论 48
参考文献 49
致 谢 50
第1章 植树挖掘机的介绍
1.1 选题背景及其意义
在国家“十二五”规划中，提出了生态文化是中华传统文化、和谐文化的重要组成
部分，是支撑生态文明的基础。国家林业局第七次全国森林资源清查结果显示，全国森
林面积达到 1.95 亿 hm ，森林覆盖率达到 20.36%，森林蓄积量为 137.21 亿 m 。从以
上统计数字可以看出，我国森林资源的平均水平依然很低，虽然我国的森林面积居世界
第五位， 但森林覆盖率只相当于世界森林覆盖率（31.7%）的 64%；全国人均森林面积
相当于世界人均水平的 25%。另外， 我国的森林质量不高， 单位面积森林蓄积量仅为
世界平均水平的 84.8%。为了进一步提高我国的森林覆盖率及生态环境，发展生态文化，
需要开展大规模的造林工程，大面积地进行植树造林活动。人工造林投入大、产出少、
用工多，效率低、速度慢、劳动强度大，而使用机械造林则可以解决这些问题。造林机
械化是造林工程的发展方向，而要进行机械化造林就必须有配套的造林机械。
植树挖掘机是一种造林机械设备，目前国内造林机械的发展水平还不高，多为人工
控制，很少能实现自动化作业。如何将先进的自动化、智能化技术应用到机械造林中，
提高造林机械的自动化、智能化水平是摆在林业机械科研工作者面前的一个技术问题。
国 外挖掘机 的发展要先 进得多， 主要发展方 向是对于大 型的挖坑 机要集多种 功能于一
身，增加辅助设备。小型的挖掘机则侧重于机构的优化设计。本课题主要设计一个大型
挖掘机，适合于城市道路旁、公园内、绿地上栽植树的挖坑作业。
空心钻筒挖掘机是用中空筒式钻头作为工作部件的大型挖掘机。空心钻筒两端无盖
也无底，下端镶有硬质合金切削齿，能在十分坚硬的地面条件下进行钻削挖坑作业，适
用于在市政工程中道路改线、居民区和建筑群四周的建筑渣土中，以及条件恶劣的特殊
土壤中钻挖大坑，用来移植园林绿化大径级树木。
1.2 挖掘机的种类和国内外研究现状
挖掘机的种类很多。如果按其与配套动力的连接方式进行分类，可分为悬挂式挖坑
机、手提式挖掘机、牵引式挖掘机和自走式挖掘机。按挖掘机上配置的钻头数量有单钻
头、双钻头和多钻头；钻头根据形状又分为螺旋式钻头、螺旋带式钻头、叶片型钻头和
螺旋齿式钻头等。
图 1-1 悬挂式挖掘机
图 1-2 驾驶式挖掘机
手提式挖掘机又分为单人手提式和双人手提式。手提式挖掘机一般功率较小，以单缸 风 冷 汽油 发 动 机为 动 力 ，通 过 离合 器 和 减速 箱 连 接钻 头 。 钻头 转 速 一般 为100-200r/min，由于速比较大，减速机构大多采用蜗轮蜗杆或摆线行星轮机构。挖掘机的钻头多 为单片螺旋片型， 这种钻头在挖坑过程中向 上排土的性能好。手提式挖掘机适用于拖拉机不能通过的地形复杂的山地、丘陵和沟壑地区，挖坑直径和深度都比较小，也可用于果树的追肥及埋设桩柱。如3WS-28型手提式挖掘机， 采用015A-1 型发动机， 最大功率2.8kW， 转速280-320r/min， 挖坑尺寸（坑径×深度）320mm×500mm，质量17.6kg。 拖拉机式挖掘机有多种形式。一种是挖坑设备通过三点悬挂与拖拉机相连，动力直接由拖拉机的发动机输出轴提供； 另一种是挖坑设备安放在拖拉机的后侧或一侧； 还有一种是 挖坑设备安放在单独的拖车上由拖拉机牵引， 动力 由液压泵提供。例如，东方红- IW60型挖掘机就是通过三点悬挂与拖拉机相连。该机可与多种型号的拖拉机配套使用，具有结构合理、易于操作、经济耐用、便于维修等优点，可用于大面积的植树造林挖坑作业， 挖坑直径500-650mm，深度400-700mm，每小时可以挖坑100个以上。 与国内相比，国外挖掘机的发展要先进得多。很多国外的专家在传动机构和挖头的设计上都取得了很大的突破。目前，国外的挖掘机主要研究方向是，对于大型的挖掘机械要集多种功能于一身，增加辅助设备；小型的挖掘机则侧重于机构的优化设计，并且非常注意人机工程学在设计中的应用。日本生产的自走式高性能挖坑整地机采用柴油机作动力，该机将行走脚与轮胎组合成行走装置，为全液压式，平时用轮胎行驶，坡地时则靠行走脚行走，适用于陡坡林地作业，实现了一机多用。英国生产的 05H8300 型悬挂式挖坑 机和美国生产的悬挂式三钻头挖掘机的钻头间距可调 （即行距可调），其适用于平原地区的大面积植树造林，工作效率很高。美国和加拿大生产的手提式挖掘机，发动机与钻头之间采用分离式，通过液压传动驱动钻头工作。此种挖掘机在工作时发动机与操作者距离较远，可大大减少噪声对操作者的影响，充分考虑了人机工程学原理。
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