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葡萄埋藤机的设计【优秀农业用机械全套课程毕业设计含SW三维3D建模及6张CAD图纸+带任务书+开题报告+答辩ppt+21页加正文8563字】
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葡萄
埋藤机
机械设计
农业机械
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葡萄埋藤机的设计【优秀农业用机械全套课程毕业设计含SW三维3D建模及6张CAD图纸+带任务书+开题报告+答辩ppt+21页加正文8563字】
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SW三维图
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三点悬挂支架.DWG
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传动轴.DWG
小设计.doc
开题报告.doc
旋耕轴齿.DWG
机壳.DWG
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葡萄埋藤机的设计.docx
装配图.DWG
链条壳.DWG
前 言
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对葡萄的需求量越来越大，但我国葡萄生产的机械化总体水平不发达，尤其是葡萄种植过程中工作量最大的葡萄藤越冬埋土作业基本上都是以人工为主，作业劳动强度大，效率低，质量难以保证，针对这一现状，本文通过调研葡萄的种植和国内外现有葡萄藤越冬埋土机械的使用情况，在综合分析各自优点的基础上，通过自主创新研制出一种新型葡萄埋藤机。
该机具前面旋耕取土，后面经过两级输送带将土壤均匀的输送到机组一侧的葡萄藤上，解决了葡萄藤越冬埋土机械化问题，本机具具有以下特点：
1)本文设计的旋耕取土部件，解决了葡萄埋藤机松土、碎土、抛土以及取土量大的问题，工作时取土宽度为110cm，最大取土深度20cm，可以满足不同年份葡萄藤越冬埋土所需土量的要求。
2)本文设计的土壤输送系统，可根据情况将旋耕取土部件抛送的土壤选择机组左侧葡萄藤进行集中均匀的抛送，减少土壤的分散，提高埋藤土壤的利用率。
3)本文设计的中间传动换向齿轮箱，采用牙嵌式离合器机构对后输出轴的旋转方向进行正反转切换，结构简单、紧凑、性能可靠，具有新意。
田间试验表明，本文设计的葡萄埋藤机能够适应不同行距的葡萄藤越冬埋土的要求，一次完成取土，抛土!埋土作业，具有取土量大，埋土均匀!输土方向可以选择，工作效率高的特点整机设计合理，对实现葡萄藤越冬埋土机械化具有很高的现实意义，促进了葡萄种植业机械化发展。
关键词：葡萄藤；埋土；冬季保护；机械
目 录
第一章引言 1
1.1问题的提出 1
1.2国内研究现状 2
1.3研究的目的和意义 2
1.4研究内容 3
1.5葡萄埋藤机的整体结构设计 3
第二章葡萄埋藤机总体方案设计研究 5
2. 1整机设计原则 5
2.2葡萄的种植要求 5
2.3工作原理 6
第三章葡萄埋藤机旋耕取土部件的设计 7
3.1侧边传动箱体的设计 7
3.2旋土刀的结构设计 8
3.3旋土刀轴直径的设计 9
3.4旋土刀轴强度校核 9
第四章中间传动换向齿轮箱的设计 11
4.1中间传动换向齿轮箱的整体结构设计 11
4.2中间传动换向齿轮箱关键部件的设计与强度校核 11
4.3直齿圆锥齿轮的参数确定及强度校核 13
4.4中间一轴的设计与强度校核 15
总结 16
致 谢 17
参考文献 19
1引言
1.1问题的提出
葡萄，又名草龙珠、山葫芦、蒲桃、李桃、蒲陶等，葡萄皮薄而多汁，酸甜味美，营养丰富，有“晶明珠”和“水果皇后”之美称，葡萄营养丰富，据科学分析，它含有人体所不可缺少的谷氨、精氨酸、色氨酸等十几种氨基酸，因此，常吃些葡萄对神经系统和心血管的正常活动是大有裨益的，能使人延年益寿。
近年研究表明，葡萄含有白黎芦醇和多种维生素，对防治癌症和心血管病有良好的作用，葡萄汁有助于增强肝功能，促进胆汁分泌，葡萄皮具有降血脂、抗血栓、预防动脉硬化、提高免疫力的作用，葡萄中还含有类似于胰腺分泌的胰岛素物质，因此医生把葡萄汁列入糖尿病人的食谱中，并用于痛风、节炎和风湿病患者的营养食品，人还说:“久食(葡萄)经身不老”。
- 内容简介：
-
文 题 目：葡萄埋藤机 班 级 ： 农 机 16 学 生： 刘 利 飞 学号 ： 8031212316 指导老师：王红飚 背景：葡萄是一种古老的落叶藤本植物，早在七千以前欧洲等地就有栽培，西汉时期引入中国。葡萄具有丰富的营养价值和人体所需的微量元素，果实含糖量可达 30%。近年以来，随着我国农业产业结构的调整和深化，葡萄种植业快速发展。 塔里木大学 毕业论文（设计）任务书 学院 机械电气化工程学院 班级 农机 16生姓名 刘利飞 学号 8031212316 课题名称 葡萄埋藤机 起止时间 2015 年 9 月 15 日 2016 年 5 月 27 日（共 14 周） 指导教师 王红飚 职称 教授 课题内容 本文围绕着葡萄埋藤机的创新设计进行研究，具体内容如下：第一，创新设计机具的整体结构；第二，机具最为关键的旋耕取土部件的改进，应对一些比较寒冷的葡萄种植区域的冬季埋藤需要的土量较大的要求；第三，设计机具的土壤抛送部件，实现取 出土壤更加高效的进行埋藤 。 拟定工作进度（以周为单位） 第 1周 第 2周 通过查找文献资料，了解葡萄埋藤机的国内外现状。 第 2 周 第 5 周 设计葡萄埋藤机的总体方案。 第 6 周 第 9 周 对葡萄埋藤机的结构进行具体设计。 第 10 周 第 12 周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。 第 13 周 第 14 周 整理资料准备答辩。 主要参考文献 1 李华，李甲贵，杨和财 . 改革开放 30 年中国葡萄与葡萄酒产业发展回顾 J 2009，（ 4）： 341. 2 陈树俊 . 葡萄的营养与保健 J 2008，（ 10）： 18. 3 涂正顺，吴莹，王甲佳等 . 世界葡萄与葡萄酒概况 J 2009， 4 田淑芬 . 中国葡萄产业态势分析 J . 中外葡萄与葡萄酒， 2009，（ 1）： 64. 5 庞俊杰，勾贺明，宁书臣 . 我国葡萄机械化埋藤技术及其发展 J . 中外葡萄与葡萄酒， 2008，（ 3）： 3233. 任务下达人（签字） 年 月 日 任务接受人意见 任务接受人签名 年 月 日 注： 1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。 2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。 3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。 2016 年 5 月 第 期 葡萄埋藤机 刘利飞 王红飚 （ 塔里木 大学 机械电气化工程 学院 ， 新疆 阿拉尔 843300） 摘 要： 随着我国经济的发展 和人民生活水平的提高 ,人们对葡萄的需求量越来越大 ,但我国葡萄生产的机械化总体水平不发达 ,尤其是葡萄种植过程中工作量最大的葡萄藤越冬埋土作业基本上都 是以人工为主 ,作业劳动强度大 ， 效率低 ， 质量难以保证 针对这一现状 ,本文通过调研葡萄的种植和国内外现有葡萄藤越冬埋土机械的使用情况 ,在综合分析各自优点的基础上 ,通过自主创新研制出一种新型葡萄埋藤机 。 关键词： 葡萄藤 ； 埋土 ； 冬季保护 ； 机械 中图分类号： 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 葡萄 ， 又名草龙珠 、 山葫芦 、 蒲桃 、 李桃 、 蒲陶等 ， 葡萄皮薄而多汁 ,酸甜味美 ,营养丰富 ,有“晶明珠 ” 、和“水果皇后”之美称 葡萄营养丰富 ,据科学分析 ,它含有人体所不可缺少的谷氨、精氨酸、色氨酸等十几种氨基酸 因此 ,常吃些葡萄对神经系统和心血管的正常活动是大有裨益的 ,能使人延年益寿 。 近年研究表明 ,葡萄含有白黎芦醇和多种维生素 ,对防治癌症和心血管病有良好的作用 葡萄汁有助于增强肝功能 ,促进胆汁分泌 ,葡萄 皮具有降血脂 、 抗血栓 、 预防动脉硬化 、 提高免疫力的作用 ，葡萄中还含有类似于胰腺分泌的胰岛素物质 ,因此医生把葡萄汁列入糖尿病人的食谱中 ,并用于痛风 !关节炎和风湿病患者的营养食品 古人还说 :“久食(葡萄 )经身不老”。 葡萄用途很广 ,除了果实可以鲜食 、 酿酒 、 制汁 、制干 、 制罐头外 ,还可以加工葡萄果浆和葡萄果冻 葡萄种子可提炼单宁和高级食用油 葡萄根可入药 ,葡萄叶也是一种良好的饲料 ,所以 ,葡萄全身都是宝随着人们对健康的追求 ,对葡萄的食用及医用价值的研发和认识 ,葡萄这一绿色食品以其无公害 、 高营养 、 高质量 、 具有大自然特征 的原汁原味等特点 ,满足了人们回归自然的消费需求 ,赢得了人们的喜爱 ,使得国内外市场对葡萄的需求量不断增大 ， 我国葡萄干的人均年消费量是 80 克 ,只占美国年人均消费量的 1/10,随着人们收入的增加 ,人们对葡萄的消费量也会随之增长 ， 国内葡萄干市场一直处于供不应求的状态 ， 随着需求的增加 ,我国的葡萄种植面积也在逐年的增加 。 随着我国经济的发展 ,葡萄种植面积不断增加 ,但葡萄生产的机械化总体水平还较低 葡萄生产中的春天扒藤一上架绑藤一除草施肥浇水一喷施药剂一收获一冬季埋藤等几个主要环节 ,有的己经可以实现机械化或半机械化作业 ,但有的属于刚起步 ,有的则刚进入推广应用阶段 ,其中冬季埋藤这一生产环节还处于起步阶段 【 2】 。 1 设计原理及机构 设计原理 工作时旋耕取土部件对土壤进行疏松打碎 ,土壤在旋耕取土部件旋土刀与送土铲的配合下沿送土铲的方向抛送到纵向土壤输送机构中 ,纵向土壤输送机构在传动链条的带动下高速旋转 ,将旋耕取土部件抛送的土壤输送到横向土壤输送机构中 横向土壤输送机构在主传动换向齿轮箱后输出轴的带动下 ,将土壤均匀的抛在待冬季埋土的葡萄藤上 ,一次完成葡萄藤越冬埋土的全过程 。 图 1 葡萄种植图 2016 年 5 月 第 期 为了 葡萄藤越 冬埋土不伤害葡萄藤的根系 ,要求葡萄藤 埋土需要土壤在距离左 葡萄藤各 40范围内 ,以行距为 的葡萄藤为依据 ,要获得葡萄藤越冬埋土 的土壤而不伤害葡萄藤根系 ,取土的范围 在中间 宽的范围内 ,根据我国葡萄的种植模式 ,中间取土的范围完全满足葡萄埋藤机取土宽度的要求 ,采用旋耕取土的方式能有效的降低取土的动力消耗 由于我国大部分葡萄产地冬季寒冷 ,在新疆 冬季气温达到一 20 C 一 30 C 需 求葡萄藤埋土要有一定的厚度和宽度 ,国内的一些机型结构上采用 ,造成一次埋土不足 ,需要多次反复埋土来达到葡萄藤安全越 的要求 。 总体设计 葡萄埋藤机 结构示意 ，如图 2 所示。 1 链轮 2 传送带 3 侧边传动箱 4 传动换向齿轮箱 5 旋土刀轴 6 传动轴 图 2 葡萄埋藤机 结构示意图我们 采用单侧埋土 ,将葡萄藤行间位置所取的土壤全部埋在一行葡萄藤上 ,一次达到葡萄藤安全越冬埋土的要求 ，由于葡萄藤下架扶倒相对于石灰桩左 位置各个葡萄园不相同 ,单行葡萄藤越冬埋土时 ,必须可以对机组左 葡萄藤进行选择埋土 (如图 ),采用中间旋耕取土 ,单侧可选择机组左 侧葡萄藤进行埋土的结构形式 。 其 主要技术参数如下 : 外形尺寸 / 2100 1000 900 行距 /行 20000（可调） 开沟深度 /100 120（理论） 作业速度 /刀轴转速 /r 240 配套动力 /43上的拖拉机 2 关键 部件设计 旋耕刀轴 、 刀座 和刀片 刀轴采用 70 的无缝钢管， 刀轴共有 12 行 24个弯刀刀座，采用类似螺旋线对称排列， 单侧 刀座排列展开 。 从图 3 可以看出：在此排列中，刀座的轴向间距和周向间角均相等，每次均有左右两把刀同时入土，这样避免了在 高速旋转时刀轴的左右摆动，使刀轴受力较为均匀，动力消耗小。 刀片 6选择弯形刀片（分左弯和右弯），有滑切作用，不易缠草，具有松碎土壤和翻土覆盖的能力， 这种形状除了能 够 保持适度的滑切角而外，还能 由 近及远地切土（即开始时在离刀轴中心较近处先接触土壤，然后逐渐向前和深处切入）。 弯刀的侧刃曲线采用的公式为 0 式中 R 侧刃上的任一点 M 的旋转半径（极径）； 0R 侧刃起始半径； K 常数； 位置度（极角）。 这种曲线的滑切角开始切土时较小，随后逐渐增大 。 考虑地表不平等因素 ,设计 旋耕 刀入土深度为40 据 旋耕刀 的运动 ,为保证 旋耕 刀的正常切土 ， 刀背不产生推土现象 ,旋耕 刀回转圆周半径 1年 5 月 第 期 式中 R 旋耕刀 旋转半径； H 旋耕深 。 R 增大 ， 刀轴离地表位置高 ,有利于机器的通过性 ， 不易堵塞 ,但过大会使刀的强度降低 ， 机架尺寸变大。考虑本机 及农艺要求 ,为防止刀轴缠草堵塞可适当加大刀的回转半径 ,增大刀轴离地间隙 。 他部件图 3 旋耕刀结构示意图 侧边传动箱体的设计 侧边传动箱体连接着刀轴与纵向土壤输送机构动力的传输 ,侧边箱体设计为 1 个输出轴 个输入轴上端右侧为纵向土壤输送机构的动力输入轴 、 左侧为输出轴 ,下端右侧为旋土刀轴输出轴 ,如图所 示本设计采用上端输入轴与上输出轴为同一根轴 ,简化传动结构 为了增加旋土刀的旋转半径 ,侧边传动箱体采用三级齿轮传动 ,使上输入轴与下输出轴之间的 垂直距离达到 870 图 4 侧边传动轴 图 5 旋耕刀轴 常用的旋耕机的刀轴直径为 8090 通过上述对旋土刀运动的分析可知通过增加旋土刀刀轴的直径可以增加旋耕取土部件的取土深度 ,故本文采用直径为 145刀轴 (如图 )并进行了旋土刀轴强度校核计算。 4 结论 本文简述了葡萄生产状况和葡萄埋藤机械的概况，找出了现在葡萄埋藤的相关 问题，提出了一种新的设计方案，并从研究内容，技术路线和可行性分析方面进行了详细地阐述。确定了取土，抛土方式，对整机提出来总体设计方案。详细地介绍了旋耕取土机构，土壤抛送机构以及关键零部件的有限元分析。本文得到了结论如下： （ 1）设计了一种新型的葡萄埋藤机，性能稳定，能够高质量的完成冬季葡萄藤覆土作业全过程，埋土质量好，效率高。 （ 2）本文设计的旋耕取土机构，能够符合埋藤所需土量的要求，所设计的旋土刀机构合理，能将旋耕后的土壤抛送到土壤抛送机构上。 （ 3）采用了类似于开沟机原理的土壤抛送机构，能够将旋耕取土机 构抛送的土壤定点均匀的抛送到葡萄藤上。 参考文献 ： 1庞俊杰，勾贺明，宁书臣 及 其 发 展 J. 中 外 葡 萄 与 葡 萄 酒 ，2008(3):32 33. 2牛长河，刘旋风，郭兆丰等 J2010， (2):10 11. 3奚佳有，葡萄埋藤机械化技术探讨 0R O V 2016 年 5 月 第 期 术与装备 2010(4) . 4张军，李小兵 500 型多功能葡萄埋藤机 2008， (l):37. 5 69 674. 6丁为民，彭篙植 农业机械学报， 1995， 26(4):56 61. 7李理，霍春明 现代化农业， 2004.(10):37 38. 8郑江，许瑛等 北京大学出版社， 2006:一 11 72. of 葡萄埋藤机 一、 课题研究的目的和意义 萄是一种古老的落叶藤本植物，早在七千年以前欧洲等地就有栽培，西汉时期引入中国。葡萄具有丰富的营养价值和人体所需的微量元素，果实含糖量可达 30%。葡萄是我国主要的水果品种。近年来，随着我国农村产业结构的调整，葡萄产业得到很大的发展。特别是近几年，葡萄种植面积和产量一直呈上升趋势。随着葡萄生产的规模化发展，对葡萄生产全程机械化的需求也越来越高，同时也为葡萄生产全程化发展提供了条件。 据研究，葡萄枝蔓能忍受 芽眼能忍受 低温，根系抗冻能力最弱自根苗欧洲种，如龙 眼、玫瑰香、葡萄皇冠等一系的根系在 就受冻害 ;玫瑰露（底拉洼）、罗叶尔玫瑰（布来顿）耐格拉等欧洲杂交种在 就受冻害；贝达（海岸葡萄美洲葡萄）可耐 低温；山葡萄可耐 温。因此，葡萄越冻指标为 平均日数 145 天，极端最低气温 因此，葡萄越冬必须采取防冻措施。 我国由于特有的地理环境和气象条件 ,优质葡萄产区大多在西北及北部地区，也就形成了我国特有的葡萄种植方式。 葡萄藤的安全越冬问题是其能否连续正常生产的关键 冬季来临之际 ,为防止葡萄藤风干和冻伤 ,都 要将葡萄藤用土掩埋起来 然而葡萄藤越冬掩埋是葡萄种植生产过程中劳动强度大 !作业质量要求高 !季节性强的作业 葡萄人工埋藤土块大 ,密封性差 ,作业质量差 ,容易造成葡萄藤折断 ,也容易因密封不好致使葡萄藤风干或者冻伤 而我国目前大多数葡萄园还采用人工埋藤的方法 ,不但劳动轻度大 ,效率极低 ,在遇到极端天气的情况下 ,人工来不及埋藤造成葡萄藤的冻伤 ,给农民的经济带来极大的损失 葡萄埋藤机具有埋土均匀 ,作业质量好 ,效率高 !成本低等优点 综合分析我国现有葡萄埋藤机的使用情况 ,结合我国地块和葡萄种植模式可知 ,采用中间旋耕取土 ,输送 带可左右选择抛土的葡萄埋藤机在我国比较适用 由于我国葡萄产区分布范围广 ,葡萄品种多 ,形成了葡萄种植生产模式多样化 ,地区差异明显的特点 采用输送带单侧抛土 ,可以解决葡萄种植行距不均匀导致葡萄藤埋土的问题 我国葡萄产区分布范围广 ,各地区的土壤坚实度条件不同 ,采用中间旋耕取土 ,能够有效的解决埋藤所需土壤和减小动力消耗的问题 ，我国现有葡萄埋藤机大都取土量小 ,不能一次完成葡萄藤冬季埋土作业且埋藤过程中土壤比较散乱 ,采用新型的中间取土机构能够满足各类葡萄藤冬季埋土所需土壤量的要求 ;采用输送带输土 !单侧抛土结构 ,极 大的提高了取土部件所取土壤的利用率 ,综合上述分析 ,为解决葡萄种植生产模式多样化 ,地区差异明显等问题 ,满足我国葡萄种植业的实际生产需要 ,研制中间旋耕取土 ,输送带输土 !单侧左右方向可选择抛土的葡萄埋藤机是十分必要的。 二、现状及分析 1、国内研究现状及分析 我国从上世纪八十年代初就已经开始着手研制葡萄埋藤机 ,经过几代科研人员的努力己经研制出几种形式的样机并且己经小批量的生产 ,但大都具有一定的局限性 1984 年 ,新疆农科院农机化所研制的与铁牛一 55 型拖拉机配套 ,进行篱架式葡萄藤越冬埋土机 ,该机采用 铲抛原理 ,将土抛向藤捆 该机具主要由机架 !铲刀 !升运器 !输送器及传动系统组成 ,但由于机具作业效率低 !埋土量小 !适应性差 ,没有得到广泛推广 天津市农机研究所研制的 2 葡萄埋藤机 ,该机具可与 采用后悬挂 ,中置式传动 ,双侧逆旋的高效抛土结构 ,提高了埋藤作业效率和作业质量 ,降低了机具操作者的劳动强度 但该机具双侧抛土 ,一次埋土量小 ,需要对葡萄藤进行多次冬季埋土 ,且要求葡萄行距固定 如果行距大小不一 ,则机具作业质量将受到很大的影响 ,甚至无法作业 =-,因此 ,该机 具的推广具有一定的局限性 在 2007 年，如下图 1示， 1葡萄埋藤机研制成功，该机械是由新疆兵团农八师设计制造的一种具有多种功能的机械器具，不但可以进行葡萄藤的埋土作业，还有其他的用途。这种机械分为取土与送土两大部件，配套使用的是 22拖拉机，在闲置不用时，还可以把机具分别拆开后另作他用。 22式拖拉机作为配套动力机械，而且该机具可以同时进行疏松土壤与铲除杂草。该机型的作业效率为每小时 百余人总的工作量差不 多。并且稳定性好，效率较高。但该机有一个不足是当其行驶至地头位置时，由于机械本身比较庞大，加上配套的拖拉机马力较大，所以需要比较大空间进行转变掉头操作。 2007 年 ,酒泉市农业机械推广站和敦煌市吕家堡农机加工生产个体业主王成贵共同研制了葡萄藤越冬掩埋和农田旋耕作业的多功能农业机械一 3葡萄埋藤旋耕多用机 ,该机具可分别与手扶拖拉机和 上的轮式拖拉机配套使用 该机具采用卧式旋耕原理 ,合理配置专用刀具 ,工作时旋起的土壤按设计的方向移动抛出 ,实现埋藤作业 ,现已通过了省级农机推广鉴 定 ,并申请了国家专利 ,但该机具由于取土量小 !抛土分散并没有得到大量的推广 在 2003 年，一种专用的葡萄藤埋土作业的型号为 0埋藤机由辽宁省北宁市农机技术推广站成功研制，在当年 6 月份经由省级鉴定，成为一项专科产品。 22拉机可以作为该机的配套动力。这种机型的结构十分简 单，价格也比较低廉，操作也十分简单。但是这种机具只能够用在没有石块，且含水量是 12%至 25%范围内的沙质土壤中进行葡萄埋藤作业。加上这种机型因为因作业需要来回覆土，降低了机械作业的效率。 2009 年，型号为 一种专门用于葡萄藤埋土作业的农业机具由北京现代农装科技股份有限公司于设计开发，如下图 1示。该机具主要用于葡萄行距大于 用了后悬挂，侧边传动，能够进行左右可以选择性的抛土，很好的改善了葡萄藤埋土工作的效果，适用性较好。然而，这种机型研究较晚，其可靠性等方面还需要进一步提升。 通过对以上几种代表机型进行分析，我国对葡萄埋藤作业环节的机具有了一定程度研究，截至当前我国研制出葡萄埋藤机都可以基上完成作业，但是，大部分都直接对捆藤之后 的葡萄藤进行覆土作业。这样的直接覆土的方式将给春季扒藤作业环节增加很大的负担，冬季埋藤是葡萄种植生产过程中重要环节，春季扒藤也不例外。所以，总结前人在葡萄藤埋土机械研究方面的优秀经验的基础上进行创新，设计一种能够为春季扒藤作业减小劳动强度并适用于不同葡萄种植行距、不同年龄段葡萄藤的工作平稳、性能好、性价比高的新型葡萄埋藤机，对于我国的葡萄产业的快速稳定发展来说意义重大。 2、国外研究现状及分析 目前，国外的葡萄种植区域大多数分布在温带至亚热带，这些地区气温都比较高。葡萄根系可以顺利安全过冬，葡萄种植是不 需要进行冬季葡萄藤的埋土作业的，这一点也使国外葡萄种植进行机械化操作成为了可能，极大的推动了很多国家的葡萄种植的机械化进程。以美国为例，作为一个葡萄种植生产的大国，美国的葡萄种植生产不但在产量、面积方面具有很大的优势，而且在葡萄种植的机械化程度方面也是我国等很多国家所无法比拟的。美国的葡萄园大部分都具有很大的规模，这也为一些大型机械的使用提供有利的条件，在整个葡萄种植生产过程中，除了鲜食葡萄的生产的果穗整形和采摘环节需要用到人工 作业之外，葡萄种植的另外一些工作都是通过机械器具来完成的，有效的提升了葡萄种植的 工作效率和工作质量。另外，和我国新疆相邻的乌兹别克地区作为世界上最主要的黑葡萄的生产地区，其葡萄生产过程也实现了全程的机械化。由于国外很多国家的葡 萄种植生产都不需要进行冬季埋藤操作，也就没有葡萄冬季埋藤机械的生产制造与应用了。 四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 本文围绕着葡萄埋藤机的创新设计进行研究，具体内容如下：第一，创新设计机具的整体结构；第二，机具最为关键的旋耕取土部件的改进，应对一些比较寒冷的葡萄种植区域的冬季埋藤需要的土量较大的要求；第三，设计机具的土壤抛送部件，实现取出土壤更加高 效的进行埋藤；四是研制压藤铺膜机构，使得在埋藤覆土之前能把葡萄藤收拢在一起并铺上膜。 五、工作条件及解决方法 （ 1） 中国知网 和图书馆查阅相关资料，了解 葡萄埋藤机 行业的发展现状。 （ 2） 从了解的信息中确定设计方案。 （ 3） 查阅相关资料，了 解葡萄埋藤机 ，以确定方案中所需的 埋土 机构。 (5) 遇到关键性的问题向老师请教 （ 6） 画出装配图。利用 查阅相关资料 拟定葡萄埋藤机初步设计方案 理论分析 葡萄埋藤机的主要影响因素 确定最佳葡萄埋藤机的设计方案 设计样机绘制图纸 对埋藤机机构进行分析和仿真 对样机压藤铺膜机构进行试验 总结仿真和试验数据得出结论 提出改进意见 （ 7） 参考资料中的计算方法及公式等进行计算校核。 六、完成本课题的工作方案及进度计划 拟定工作进度 第 1 周 第 2 周 通过查找文献资料，了解国内外现状。 第 2 周 第 5 周 设计总体方案。 第 6 周 第 9 周 结构进行具体设计。 第 10周 第 12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。 第 13周 第 14周 整理资料准备答辩。 七、主要参考文献 1 李华，李甲贵，杨和财 . 改革开放 30 年中国葡萄与葡萄酒产业发展回顾 J 2009，（ 4）： 341. 2 陈树俊 . 葡萄的营养与保健 J 2008，（ 10）： 18. 3 涂正顺，吴莹，王甲佳等 . 世界葡萄与葡萄酒概况 J 009，（ 1）： 74. 4 田淑芬 . 中国葡萄产业态势分析 J . 中外葡萄与葡萄酒， 2009，（ 1）： 64. 5 庞俊杰，勾贺明，宁书臣 . 我国葡萄机械化埋藤技术及其发展 J . 中外葡萄与葡萄酒， 2008，（ 3）： 3233. 6 刘忠军 . 葡萄埋藤机的设计与研究 D 2011. 7 牛长河，刘旋峰，郭兆丰等 . 葡萄埋藤技术与装备的现状分析 J 2010，（ 2）： 1011. 8 李涛，康璟，吴建民等 . 我国葡萄埋藤机的现状及相关机械化技术发展 J 2013，（ 10）： 218. 9 廖汉平 . 拖拉机动力输出轴标准分析及探讨 J 5） :3640. 10 李进江，王能勇 . 葡萄埋藤机中国专利 P ， 201011 张雪峰，贾生，李敏华，栗文军，等 . 覆土埋藤机 P 200712 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 . 机械设计 M . 北京：高等教育出版社， 2006： 344346. 13 马月虹 . 1萄埋土机 J 2004，（ 7）： 41. 14 尤军，郭辉，胡洁等 J 2013，（ 2） 9. 15 张军，李小兵 . 1多功能葡萄埋藤机 J 2008， 16 薛子萱 . 立式螺旋开沟机工作部件设计及优化 D 北农林科技大学， 2011. 17 乐初枝 . 2自走式铺膜机抛土压膜装置的设计 J 2011，(2)： 3814 乐初枝 . 21 型自走式铺膜机的设计 J . 福建农机， 2010，（ 10）： 3638. 学生签名 刘利飞 年 月 日 指导教师审阅意见 指导教师签名 年 月 日 塔里木大学毕业设计答辩 葡萄埋藤 机的设计 学生姓名：刘利飞 指导老师：王红飚 答辩时间： 2 3 4 课题研究的目的及意义 课题研究的主要内容 整体结构和取土要求 关键部件的设计 营养价值很高 前这个环节还是出于人工作业阶段，但是人工作业存在质量低下、效率不高。 法进行作业，给葡萄种植人员带来很大的损失。 1 课题研究的目的及意义 2 课题研究的主要内容 葡萄产区的冬季埋藤越冬技术要求 ， 基于现有机型各自的优缺点和适用范围 ， 性能指标等技术要求 ， 研究开发一种一次进地即可完成挖沟 、 取土 、 抛扔 、 掩埋等作业的葡萄埋藤机 。 葡萄的种植一般采用标准化的种植模式 ， 石灰桩与铁丝网固定葡萄藤 ， 新疆行距一般在 要求葡萄藤埋土需要土壤在距离左葡萄藤 40 ， 以行距为 取土的范围在中间 工作时旋耕取土部件对土壤进行疏松打碎，土壤在旋耕取土部件旋土刀与送土铲的配合下沿送土铲的方向抛送到横向土壤输送机构中，在传动链条的带动下横向土壤输送，将土壤均匀的抛在待冬季埋土的葡萄藤上，一次完成葡萄藤越冬埋土的全过程。 1链轮 2传送带 3侧边传动箱 4传动 换向齿轮箱 5旋土刀轴 6传动轴 4 关键部件的设计 传动箱体的设计 使得旋土刀能够在刀轴上满幅工作 ,减小了葡萄埋 藤机 旋耕取土部件的动力消耗和土壤的堵塞 ,使得旋耕取土部件抛送的土壤均匀 细腻 ， 侧 边传动箱体采用三级 齿轮传动 。 旋土刀是旋耕取土机构的主要工作部件，旋土刀片的形状和参数对旋耕取土机构的工作质量、功率消耗影响很大。旋土刀主要由正切面，过渡面和侧切面组成，正切面除了具有切土功能外还具有翻土、碎土、抛土等功能，这也正满足葡萄埋藤机的旋耕取土机构需要向后抛送翻耕土壤的要求，侧切面具有切开土堡，切断或推开草茎的功能。 通过增加旋土刀刀轴的直径可以增加旋耕取土部件的取土深度故采用直径为150谢谢大家！ 请 各位老师指正！ 葡萄埋藤机的设计 学生姓名 刘利飞 学 号 8031212316 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 16 指导老师 王红飚 日 期 塔里木大学机械电气化工程学院制 16届毕业设计 前 言 随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对葡萄的需求量越来越大，但我国葡萄生产的机械化总体水平不发达，尤其是葡萄种植过程中工作量最大的葡萄藤越冬埋土作业基本上都是以人工为主，作业劳动强度大，效率低，质量难以保证，针对这一现状，本文通过调研葡萄的种植和国内外现有葡萄藤越冬埋土机械的使用情况，在综合分析各自优点的基础上，通过自主创新研制出一种新型葡萄埋藤机。 该机具前面旋耕取土，后面经过两级输送带将土壤均匀的输送到机组一侧的葡萄藤上，解决了葡萄藤越冬埋土机械化问题，本机具具有以下特点： 1)本文设计的旋耕取土部件，解决了葡萄埋藤机松土、碎土、抛土以及取土量大的问题，工作时取土宽度为 110大取土深度 20以满足不同年份葡萄藤越冬埋土所需土量的要求。 2)本文设计的土壤输送系统，可根据情况将旋耕取土部件抛送的土壤选择机组左侧葡萄藤进行集中均匀的抛送，减少土壤的分散，提高埋藤土壤的利用率。 3)本文设计的中间传动换向齿轮箱，采用牙嵌式离合器机构对后输出轴 的旋转方向进行正反转切换，结构简单、紧凑、性能可靠，具有新意。 田间试验表明，本文设计的葡萄埋藤机能够适应不同行距的葡萄藤越冬埋土的要求，一次完成取土，抛土 !埋土作业，具有取土量大，埋土均匀 !输土方向可以选择，工作效率高的特点整机设计合理，对实现葡萄藤越冬埋土机械化具有很高的现实意义，促进了葡萄种植业机械化发展。 关键词： 葡萄藤；埋土；冬季保护；机械 目 录 第一章引言 . 1 题的提出 . 1 内研究现状 . 2 究的目的和意义 . 2 究内容 . 3 萄埋藤机的整体结构设计 . 3 第二章葡萄埋藤机总体方案设计研究 . 5 2. 1 整机设计原则 . 5 萄的种植要求 . 5 作原理 . 6 第三章葡萄埋藤机旋耕取土部件的设计 . 7 边传动箱体的设计 . 7 土刀的结构设计 . 8 土刀轴直径的设计 . 9 土刀轴强度校核 . 9 第四章中间传动换向齿轮箱的设计 . 11 间传动换向齿轮箱的整体结构设计 . 11 间传动换向齿轮箱关键部件的设计与强度校核 . 11 齿圆锥齿轮的参数确定及强度校核 . 13 间一轴的设计与强度校核 . 15 总结 . 16 致 谢 . 17 参考文献 . 19 塔里木大学毕业设计 - 1 - 1 引言 葡萄，又名草龙珠、山葫芦、蒲桃、李桃、蒲陶等，葡萄皮薄而多汁 ， 酸甜味美 ， 营养丰富 ， 有“晶明珠 ” 和“水果皇后”之美称 ， 葡萄营养丰富 ， 据科学分析 ， 它含有人体所不可缺少的谷氨、精氨酸、色氨酸等十几种氨基酸，因此 ， 常吃些葡萄对神经系统和心血管的正常活动是大有裨益的 ， 能使人延年益寿。 近年研究表明 ， 葡萄含有白黎芦醇和多种维生素 ， 对防治癌症和心血管病有良好的作用 ，葡萄汁有助于增强肝功能 ， 促进胆汁分泌 ， 葡萄皮具有降血脂、抗血栓、预防动脉硬化、提高免疫力的作用，葡萄中还含有类似于胰腺分泌的胰岛素物质 ， 因此医生把葡萄汁列入糖尿病人的食谱中 ， 并用于痛风、节炎和风湿病患者的营养食品，人还说 :“久食 (葡萄 )经身不老”。 葡萄用途很广 ， 除了果实可以鲜食、酿酒、制汁、制干、制罐头外 ， 还可以加工葡萄果浆和葡萄果冻 ， 葡萄种子可提炼单宁和高级食用油 ， 葡萄根可入药 ， 葡萄叶也是一种良好的饲料。所以 ， 葡萄全身都是宝 ， 随着人们对健康的追求 ， 对葡萄的食用及医用价值的研发和认识 ， 葡萄这一绿色食品以 其无公害、高营养、高质量、具有大自然特征的原汁原味等特点 ，满足了人们回归自然的消费需求 ， 赢得了人们的喜爱 ， 使得国内外市场对葡萄的需求量不断增大，我国葡萄干的人均年消费量是 80克 ， 只占美国年人均消费量的 1/10，随着人们收入的增加 ， 人们对葡萄的消费量也会随之增长，国内葡萄干市场一直处于供不应求的状态，随着需求的增加 ， 我国的葡萄种植 面积也在逐年的增加。 在我国新疆、山 东、河北、辽宁、山西、宁夏、吉林和河南等葡萄主要产区 ， 葡萄生产已形成了规模化、产业化的发展格局，随着葡萄生产的规模化发展 ， 对葡萄生产全程机械化的需求也越来越高 ， 同时 ， 也为葡萄生产全程机械化发展提供了条件。 我国葡萄种植区域分布很广 ， 各地的气候条件，地理环境不尽相同 ， 在作业环节上也有所差异，但我国葡萄种植大多数在北方 ， 也就形成了我国特有的葡萄种植方式 ， 葡萄越冬防寒和风干埋土是一项重要的作业环节，葡萄秋末剪枝后需下架进行冬前埋土防寒 ， 防止冻伤与风干，防寒、防风干埋土的厚度及宽度都是按当地历年冻土厚度和地表下一 5 C 的土层深度来确定，一般防寒土堆的宽度是当地冻土厚度的 以地表到一 5 C 的土层深度为防寒土堆的厚度 ， 近年来 ， 由于 全球气候变暖 ， 加上采用抗寒砧木 ， 防寒土堆的宽度与厚 塔里木大学毕业设计 - 2 - 度可减少 1/3 1/2，即可安全越冬。 葡萄藤埋土防寒，防风干时 ， 要求土壤要细碎 ， 防止大土块搭接 ， 有空洞透风抽条，埋土压蔓要防止损伤枝蔓 ， 以免病害浸染以及影响来年产量 ， 取土位置距根部不能太近 ， 最少50 以免根部受冻 ， 埋土防寒后 冬季进行田间检查 ， 发现问题及时补救，防寒后及时灌冬水 ， 以保证植株安全越冬 ， 葡萄根系常分布在地表下 20 60 深的达 100 根受伤后 ， 在伤口附近再生大量的根 ， 因此在栽培上适当断根是可以的 ， 但不能大量断根 ， 根系生长的土壤温度是 21 25 0 葡萄根系发达 ， 有很强的吸收能力和养分贮藏能力 ， 但抗寒性较差 ， 比枝蔓怕冻 ， 土壤温度在一4 C 到一 6 C 时 ， 就能受冻害 ， 甚至冻死 【 1】 ，一旦冬 季根系遭受冻害 ， 次年枝蔓生长 ，结果便会大受影响，因此 ， 北方寒冷地区埋土防寒时要特别注 意根系防寒。 随着我国经济的发展 ， 葡萄种植面积不断增加 ， 但葡萄生产的机械化总体水平还较低 葡萄生产中的春天扒藤一上架绑藤一除草施 肥浇水一喷施药剂一收获一冬季埋藤等几个主要环节 ， 有的己经可以实现机械化或半机械化作业 ， 但有的属于刚起步 ， 有的则刚进入推广应用阶段 ， 其中冬季埋藤这一生产环节还处于起步阶段 【 2】 。 因此 ， 研制一种可靠性强 ， 作业质量好 ， 作业效率高的葡萄藤越冬埋土机械具有很高的现实意义和经济效益。 我国从上世纪八十年代 初就已经开始着手研制葡萄埋藤机 ， 经过几代科研人员的努力己经研制出几种形式的样机并且己经小批量的生产 ， 但大都具有一定的局限性。 1984年 ， 新疆农科院农机化所研制的与铁牛一 55型拖拉机配套 ， 进行篱架式葡萄藤越冬埋土机 ， 该机采用铲抛原理 ， 将土抛向藤捆，该机具主要由机架、铲刀、升运器、输送器及传动系统组成 ， 但由于机具作业效率低 ， 埋土量小 ， 适应性差 ， 没有得到广泛推广。 2003年 ， 辽宁省营口市研发了 20机与 通过传动轴，链轮减速后使覆土器叶轮将土取出 ， 并均匀地抛到葡萄藤上 ， 经过二三次的往复抛土作业 ， 达到埋土要求 ， 该机适用于沙壤土，含水率在 12% 25%以下的无石块葡萄园中作业 【 3】 ，对于东北等高寒地区 ， 虽有一定的适应性 ， 但因效率低等缺点 ， 推广应用还有很大的局限性。 塔里木大学毕业设计 - 3 - 葡萄是我国重要的果树 ， 改革开放和农村产业结构的调整促进了葡萄栽培业的发展 ， 特别是近十年葡萄栽培的面积和产量一直呈上升趋势 ， 葡萄藤的安全越冬问题是其能否连续正常生产的关键 ， 冬季来临之际 ， 为防止葡萄藤风干和冻伤 ， 都要将葡萄藤用土掩埋起来 然而葡萄藤越冬掩埋是葡萄种植生产过程中劳动强度大 ， 作业质量要求高 ， 季节性强的作业葡萄人工埋藤土块大 ， 密封性差 ， 作业质量差 ， 容易造成葡萄藤折断 ， 也容易因密封不好致使葡萄藤风干或者冻伤，而我国目前大多数葡萄园还采用人工埋藤的方法 ， 不但劳动轻度大 ，效率极低 ， 在遇到极端天气的情况下 ， 人工来不及埋藤造成葡萄藤的冻伤 ， 给农民的经济带来极大的损失。 葡萄埋藤机具有埋土均匀 ， 作业质量好 ， 效率高、成本低等优点 ， 综合分析我国现有葡萄埋藤机的使用情况 ， 结合我国地块和葡萄种植模式可知 ， 采用中间旋耕取土 ， 输送带可左右选择抛土的葡萄埋藤机在我国比较适用 ， 由于我国葡萄产区分布范围广 ， 葡萄品种多 ， 形成了葡萄种植生产 模式多样化 ， 地区差异明显的特点，采用输送带单侧抛土 ， 可以解决葡萄种植行距不均匀导致葡 萄藤埋土的问题。我国葡萄产区分布范围广 ， 各地区的土壤坚实度条件不同 ， 采用中间旋耕取土 ， 能够有效的解决埋藤所需 土壤和减小动力消耗的问题 ， 我国现有葡萄埋藤机大都取土量小 ， 不能一次完成葡萄藤冬季埋土作业且埋藤过程中土壤比较散乱 ， 采用新型的中间取土机构能够满足各类葡萄藤冬季埋土所需土壤量的要求；采用输送带输土，单侧抛土结构 ， 极大的提高了取土部件所取土壤的利用率 4。 综合上述分析 ， 为解决葡萄种植生产模式多样化 ， 地区差异明显等问题 ， 满足我国葡萄种植业的实际生产需要 ， 研制中间旋耕取土 ， 输送带输土 ， 单侧左右方向可选择抛土的葡萄埋藤机是十分必要的。 本课题研究内容可分为四大部分 :一是对葡萄埋藤机 的整体结构进行设计；二是葡萄埋藤机旋耕取土机构的探索研究 ， 解决我国严寒地区埋藤需土量大的问题；三是研制葡萄埋藤机的土壤输送机构 ， 使旋耕取土部件取出的土壤均匀集中的抛在葡萄藤上；是研制集传动与换向功能于一体齿轮箱 ， 使得葡萄埋藤机土壤输送机构可以选择埋土的方向。 对葡萄埋藤机整体结构布局进行设计如图 1-1(a)， 1-2(b)所示 塔里木大学毕业设计 - 4 - 图 1a）葡萄埋藤机 图 1维图 （ b） 1 链轮 2 传送带 3 侧边传动箱 4 二级减速器 5 旋耕刀轴 6 传动轴 1 葡萄埋藤机旋耕取土部件的研究 旋耕取土部件的分析与设计 分析国内外旋耕机的旋土情况 ， 结合葡萄埋藤机旋土取土部件的特殊要求 ， 设计了葡萄埋藤机旋耕取土部件的刀轴、旋土刀及旋土刀的布局。 塔里木大学毕业设计 - 5 - 2 葡萄埋藤机总体方案设计研究 2. 1整机设计原则 1旋耕取土时不应损害葡萄的根部 ， 避免造成葡萄藤根系的损伤影响来年的产量。 2埋藤机工作时埋藤的土量达到葡萄藤安全越冬所需埋土的要求。 3能适应不同葡萄种植行距和不同年份的葡萄藤。 4保证整机的工作稳定性和可靠。 我国葡萄的种植一般采用标准化的种植模式 ， 石灰桩与铁丝网固定葡萄藤 ， 在河北、山东、宁夏、安徽等地葡萄种植行距一般在 2 3米之间 ， 新疆行距一般在 葡萄藤的适应性很强 ， 对土壤的要求不是很严格 ， 但是为了获得稳产 ， 对土壤应尽可能的进行改良 ， 除建园时已进行的一些田间工程外 ， 在葡萄的整个生长过程中还需进行深翻 ， 排灌等 ， 我国多数葡萄园采用清耕法 ， 北方少雨区 ， 清耕有利于春季地温回升和保持水分、疏松土壤、熟化土壤，新疆、河北塞外 张家口产区 ， 实行秋季清耕 ， 有利于晚熟葡萄利用地面反射光和辐射热 ， 提高果实的糖度、清耕、除草的具体方法是 ， 在灌溉或者雨后 ， 结合除草耕松土壤 ， 松土深度为 10 15 葡萄藤根数量多 ， 分布深 ， 表层分布在葡萄藤根部 40 这就要求葡萄藤越冬埋土的取土范围要距葡萄藤根部有一定的距离以免伤害葡萄藤根部，葡萄藤在越冬埋土时 ，要对葡萄藤进行剪枝 ， 然后将剪好的葡萄藤依次顺续放好。 为了葡萄藤越冬埋土不伤害葡萄藤的根系 ， 要求葡萄藤埋土需要土壤在距离左葡萄藤40范围内 ， 以行距为 的葡萄藤为依据 ， 要获得葡萄藤越冬埋土的土壤而不伤害葡萄藤根系 ， 取土的范围在中间 根据我国葡萄的种植模式 ， 中间取土的范围完全满足葡萄埋藤机取土宽度的要求 ， 采用旋耕取土的方式能有效的降低取土的动力消耗 ， 由于我国大部分葡萄产地冬季寒冷 ， 在新疆冬季气温达到一 20 0 国内的一些机型结构上采用 ， 造成一次埋土不足 ， 需要多次反复埋土来达到葡萄藤安全越的要求，我们采用单侧埋土 ， 将葡萄藤行间位置所取的土壤全部埋在一行葡萄藤上 ， 一次达到葡萄藤安全越冬埋土的要求，由于葡萄藤下架扶倒相对于石灰桩左位置各个葡萄园不相同 ， 单行葡萄藤越冬埋土时 ， 必须可以对机组左葡萄藤进行选择埋土 (如图 2示，采用中间旋耕取土 ， 单侧可选择机组左侧葡萄藤进行埋土的结构形式。 塔里木大学毕业设计 - 6 - 图 22 本机型设计的葡萄埋藤机旋土刀的旋转半径为 318间传动换向齿轮箱输入轴的输入转速为 540r/ 纵向输土机构和横向输土机构都需要动力传输 ， 故本文设计的动力传输系统 ， 设计的动力传输系统主 要分为三部分 : 第一部分 :动力经拖拉机输出轴传输到中间传动换向齿轮箱 ， 经过锥齿轮 ， 传动轴传给侧边传动箱 ， 侧边传动箱经过齿轮传动传递给旋土刀轴。 第二部分 :动力经中间传动换向齿轮箱的后输出轴 ， 在经过传动轴、链轮、链条传输给横向土壤输送机构。 工作时旋耕取土部件对土壤进行疏松打碎 ， 土壤在旋耕取土部件旋土刀与送土铲的配合下沿送土铲的方向抛送到横向土壤输送机构中 ， 在传动链条的带动下横向土壤输送 ， 将土壤均匀的抛在待冬季埋土的葡萄藤上 ， 一次完成葡萄藤越冬埋土的全过程。 塔里木大学毕业设计 - 7 - 3 葡萄埋藤机旋耕取土部件的设计 侧边传动箱体连接着刀轴与纵向土壤输送机构动力的传输 ， 侧边箱体设计为 1个输出轴个输入轴上端右侧为纵向土壤输送机构的动力输入轴、左侧为输出轴 ， 下端右侧为旋土刀轴输出轴 ， 如图所示本设计采用上端输入轴与上输出轴为同一根轴 ， 简化传动结构 ， 为了增加旋土刀的旋转半径 ， 侧边传动箱体采用三级齿轮传动 ， 使上输入轴与下输出轴之间的垂直距离达到 870 图 3由于葡萄埋藤机的旋土刀是在葡萄藤的行间工作 ， 工作条件比较恶劣 ， 作业难度大本文 设计的旋土刀除了满足疏土碎土外还要满足以下要求 : (1)旋土刀旋土深度要大 因为我国葡萄主产地新疆 ， 宁夏等冬季比较寒冷 ， 为了防止葡萄藤的冻伤要求葡萄藤冬季埋土量大 ， 要求葡萄埋藤机有足够的旋耕取土深度 ， 达到埋藤所需的土量。 (2)旋土刀具有抛土功能 因为本文设计的葡萄埋藤机是将旋耕取土部件旋耕的土壤全部抛送到纵向土壤输送机构中 ， 要求旋土刀具有向后抛送土壤的功能 ， 从而减小动力消耗和避免机组前端出现土壤拥堵现象。 塔里木大学毕业设计 - 8 - (3)旋土刀工作时的动力消耗小 我国人口众多 ， 人均资源相对短缺 ， 考虑到经济效益和节能减排 ， 旋土刀的设计尽可能的减小工作时的动力消耗。 (4)旋土刀组布局要合理 合理的旋土刀 布局可以减小机组的侧向力 ， 增加旋耕取土部件向后抛送土壤的能减小动力消耗。 旋土刀是旋耕取土机构的主要工作部件 ， 旋土刀片的形状和参数对旋耕取土机构的工作质量、功率消耗影响很大。 弯曲形式的旋土刀主要由正切面 (包括正切刃 )，过渡面 (包括过渡刃 )和侧切面 (包括侧切刃 )组成 ， 如图 (3示正切面除了具有切土功能外还具有翻土、碎土、抛土等功能 ， 这也正满足葡萄埋藤机的旋耕取土机构需要向后抛送翻耕土壤的要求 ， 侧切面具有切开土堡 ，切断或推开草茎的功能 【 5】 。 图 3目前国家标准 【 6】 仅推荐侧切刃曲线采用阿基米德螺旋线，但根据农艺的要求 ， 对刃口滑切角及刀刃上某点的速度矢量与该点刃口曲线法平面之间的夹角可提出不同的要求 ， 因而 塔里木大学毕业设计 - 9 - 刃口曲线有多种多样 ， 包括阿基米德螺旋线、等角对数螺线、正弦指数曲线、直线和偏心圆曲线五种，试验证明阿基米德螺旋线是动力消耗最小的刃口曲线本文根据实际需要 ， 从动力消耗和旋土抛土的要求出发 ， 设计选用阿基米德螺旋线作为弯曲形式的旋土弯刀的刃口曲线 ， 曲线的方程如下 : r=r0+k （ 3 式中 :cm 比例系数 ) 一为位置度 (极角 )，弧度 其滑切角为 : 0= 3 本文设计选用的 旋土弯刀 7 常用的旋耕机的刀轴直径为 80 90 过上述对旋土刀运动的分析可知通过增加旋土刀刀轴的直径可以增加旋耕取土部件的取土深度 ， 故本文采用直径为 150如图 3示并进行了旋土刀轴强度校核计算。 图 3土轴 度校核 计算旋土刀轴的最大扭矩 53 其中 塔里木大学毕业设计 - 10 - r/ P=36n=240r/54924036=1025N m 薄壁空心管的抗扭截面模量为 : )1(16 43 D (3 式中 一旋土刀轴的空心比 ， 即旋土刀轴内外、径之比生=150d=125 =)6 3 =材料的最大切应力为 0= (3将 025N m， 10 m =5轴的材料选用 以材料的许用应力 =235用切应力 =( =117 140以 足要求即可。 塔里木大学毕业设计 - 11 - 4 中间传动换向齿轮箱的设计 根据葡萄的种植模式 ， 葡萄埋藤机在工作时根据需要选择机组左侧葡萄藤进行埋土作业 ，这就要求埋藤机的齿轮箱具有输出和转向的功能，本文第一代样机是在现有的中间传动箱后面加上一级换向齿轮箱 ， 中间通过链条连接两箱体的输入输出轴 ， 这种传动方式结构复杂且前后箱体装配精度要求高 ， 稍有偏差就会使链条断裂损坏本课题设计了一种集传动换向于一体的中间传动换向齿轮箱，一般根据一级齿轮传动换向的原理改变输出轴的旋转方向 ， 这种设计结构复杂 ， 成本较高，本机型采用组合式离合器结构对输出轴进行换向如图（ 4示。 图 4向齿轮箱示意图 8】 塔里木大学毕业设计 - 12 - 图 4直齿圆锥齿轮传动的几何关系 ， 如图（ 4 1 d 、11 和 2d 、22 分别为小齿轮和大齿轮的大端分度圆直径、平均直径、分度圆锥角； b 为齿宽。小端、大端分度圆直径 1d = 1 22 齿数比 21212 2121122 锥距 R 222121 = 22212 2121 齿宽系数 R 常用 R =均直径 )s 111 Rm )s 222 Rm 1111 ) 塔里木大学毕业设计 - 13 - (1) 直齿圆锥齿轮的受力分析 锥齿轮轮齿刚度大端大 ， 小端小 ， 故沿齿宽的载荷分布不均匀 ， 若忽视摩擦力和载荷集中的影响 ， 假设法向力 该集中力凡可分解为圆周力 r、轴向力 个
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