土豆挖掘机设计【优秀机械毕业设计论文】【有三维图纸】
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- 1 - 西京学院毕业设计（论文）任务书 指导教师 姓名 毕业设计（论文）题目 土豆挖掘机设计 职称 题目类型 理工类 工程设计 科学实验 软件开发 理论研究 综合 经管文 理论性研究 应用性研究 应用软件设计 调查报告 选题学生 院系 学号 专业班级 一、 题目简介：（含来源、目的、意义） 本设计源于专业需要和导师推荐 土豆（马铃薯）是我国主要作物之一。发展土豆生产，对调整优化农业产业结构、加快脱贫致富及地区经济发展具有非常重要的作用。土豆为地下产物 , 且是块茎繁殖 , 其收获困难 , 土豆挖掘机能够降低劳动强度 , 提高生产效率，且减少损失。 通过土豆挖掘机的设计，使学生了解产品设计的过程。该设计题目内容涉及到对土豆挖掘机系统的总体布置和理论研究，还有一些机械零件和机械结构的设计计算与校核，与专业课程联系十分紧密，符合专业培养目标。在设计工作中，需要综合应用专业知识，熟悉有关的国家标准和部颁标准，查阅参考资料、计算图表、手册等进行计算与校核。课题与机械领域紧密相关，与农业生产、经济、社会等结合紧密，能够综合锻炼学生的各方面技能，巩固大学期间所学的知识，为将 来从事工作打好基础，充分体现综合训练要求。 二、主要任务： 1、土豆挖掘机的总体结构设计； 2、主要结构的计算、设计与分析； 3、 8000 字以上的设计说明书一份； 4、绘制装配图和主要零件图。 三、主要内容与基本要求：（有实验环节的要提出主要技术指标要求） 主要内容： 1 基本性能参数的确定； 2 结构参数的选择与计算； 3 绘制 二维及三维 装配图及零部件图； 4 绘制 总 装配图 的爆炸图 ； 5 制作毕业答辩的 基本要求： - 2 - 1 撰写设计论文及设计说明书（不少于 8000 字）； 2 完成总装图及零部件图 的三维图、二维图纸； 3 图纸的工作量合计不少于 2 张 。 四、计划进度：（包括时间划分和各阶段主要工作内容，按周次填写） 2015 年 12 月底前 确定论文选题，完成论文开题报告。 2016 年 3 月开学后 第 1： 收集课题有关资料，对课题进行详细的了解分析，查看大量的文献。 第 3： 大量收集论文资料，理清论文思路，将关于论文的想法与导师进行交流，根据导师的建议和自己的分析理解，发现论文构思的不足之处，对论文思路进行完善。 第 6： 正式开始论文工作，撰写中英文摘要，阐述论文写作背景和选题所 要解决的问题，并基本构造好论文总体框架。 第 8： 在查阅大量文献，运用多种研究方案，并加之认真思考创作的基础上，基本完成初稿，并完成中期检查工作。 第 11： 根据学院的进度安排，在导师的指导下完成论文初稿修改，经过反复修改，形成终稿，装订成册上交学院，同时为毕业论文答辩做准备工作。 五、主要参考文献： (要写清参考文献名称、作者、出版社、出版时间 ) 1 机械设计手册编委会 北京：机械工业出版社， 2 谢里阳 等 北京：机械工业出版社， 3 张策 北京：机械工业出版社， 4 晋保平，张宇燕，赵睿等 国社会山版社， 2006 5 李宝筏农业机械化 中国农业出版社 2003 6 高换文农业机械化生产学 (上册 )北京：中国农业出版社， 2002 7 际土壤耕作研究学报 1992, 4 8 宋树友中华农器图谱农业机械出版社 2002 9 迟仁立，左淑珍深松耕法汉文资料介绍黑龙江省图书馆， 1977 10 黑龙江省农业机械化研究所深松耕法及配套机具参考资料哈尔滨： 1978 11 K J 1990 12 k I 1993 - 3 - 六、工作量要求 1、撰写设计论文及设计说明书（不少于 8000 字）； 2、完成总装图及零部件图的三维图、二维图纸； 3、图纸的工作量合计不少于 2 张 ； 4、手工绘图一张 指导教师 （签名）： 年 月 日 学 生 （签名）： 年 月 日 学术团队意见： 学术团队负责人： 年 月 日 注：本表一式三份。一份交教学单位存档，一份交学生，一份指导教师自留 本科毕业设计 (论文 )开题报告 题目 ： 土豆挖掘机 设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 年 月 日 1 文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。 一、论文题目背景 国外的发达国 家已经对地下作物实行了全部的 机械化，对不同的植物都有相应的机械，但由于这些机具较为先进， 出口到中国之后价格较为昂贵， 中国 普通的家庭和小农场主无法接受，所以我们还是需要根据国内的实际需求，参考但不盲目照搬国外的先进设计理念和思想，综合考虑研制中国特色的收获机。 在国内，块茎作物的收获机具的设计还有很大的前景和发展空间，同时还有很多的困难需要解决。这就不但要求研制工作部门以及相关的企业在加大研发力度的同时还要对应用市场进行大力的宣传和推进，使个体农户或者小企业能够接受这类机具。 二、马铃薯收获机研究意义 马铃薯 在中国具有很长的种植时间，同时因为它的易栽种、成活率高、产量大和营养丰富的优点。在我国特别是北方地区具有非常大的种植范围和产量。在我国，一直以来马铃薯并不像国外一样作为一种主要的食材。但随着国外饮食习惯和烹饪方式的影响，在一些大的开放城市由于洋品牌的快餐店的快速进驻和市场占有的不断扩大，以马铃薯为原料的食品也风靡开来，比如薯条、薯片等等。我国曾有专家建议，应当根据马铃薯的特点，把马铃薯并入国家基本粮食的产量中，提高马铃薯的财税收取，保护我国的马铃薯产量。最近更有国外学者预言。马铃薯的营养保存时间是最长的，未 来只有马铃薯才能是最根本的食材。 现在马铃薯一般是作为一种经济植物进行种植的，并且随着其营养价值的不断被挖掘，市场的需求不断扩大，种植的地方也越来越多，产量也随之不断增加。在日常种植中。传统的马铃薯收获手段比较单一，一般是采用人工劳动的方式手动收取，劳动强度大、费时费力，给农民带来了极大的劳动强度。并且马铃薯不但在平原种植，在北方的一些山区和丘陵地带也有大范围的种植。这种收获方式就会对生产效率产生极大的影响。农民对马铃薯自动收获机械的需求非常渴望。因为自动收获机能够大大减轻工作者的劳动强度，提高工作效率，且 损伤率小、成品率较高，所以对家庭农用小型马铃薯自动收获机的推广应用是大势所趋。由于我国马铃薯种植方式一般是平坐种植，与国外发达国家的垄作种植方式不一样，所以国外进口的收获机械不能够直接应用到我国的生产中，所以我们需要研究具有多地域适应性。适应不同地形的收获机，才能够获得广泛的推广。 马铃薯具有重要的经济价值，加速发展马铃薯产业能够加速贫苦地区的经济发 2 展，对地方经济拥有极大的促进作用，马铃薯生长在地下，属于块茎繁殖，种植成活率高，产量大。如果大力推广自动收获机的应用，能过极大的增加丰收效率，减小工作强度，增加 产量。能够提高马铃薯对市场的占有率，丰富马铃薯对农业结构调增的作用。所以为了促进马铃薯的机械化发展是大势所趋。马铃薯的机械自动化生产的主要核心是动力系统与收获机械的性能之间的匹配性，由于农机市场动力的权限性，与十四千瓦以下的农用机械配套的收获机一般不能设计成全部自动的形式，只能完成把马铃薯翻起的工作环节，而工作由人工操作完成。这种半自动化的收获机械能够具有更小的体积，拥有更自如的使用率，更加具有推广和应用价值，特别是在山区和丘陵地带，符合农村一个农用机能够自主的使用多种种植的需求。 三、国外的发展现状分析 在国外由于以马铃薯为代表的块茎作物的应用广，相应的收获机械发展相对比较早，水平也相对比较高。在二十世纪早期，欧美国家就出现了以牲口为动力，带动挖掘机进行收获以取代手工收获的方式，并伴随着社会的前进，渐渐把动力源改成了拖拉机等动力机械。在二十世纪四十年代的初期，一些较发达的国家如美国和苏联就开始大力研究推广这类收获机的应用，并逐步实现了自动化、机械化的生产。发展到七十年底，主要研究的对象变为采用功率较大的自行式块茎作物的联合挖掘收获机，能够应用到大部分的块茎作物。 美国在一九八四年以前采用的就是机械挖掘人工拾 捡的收获方式，直到一九六七年才开始使用联合挖掘收获机。直到二十世纪九十年代，美国才开始全面实现机械自动化收获。前苏联是块茎收获研究最早、技术最高、推广应用最广泛的国家。其生产了超过十六种机型收获机。到九十年代中后期，开始研制自动式离合挖掘机。欧美国家多以农庄为主要经营模式，所以收获机械目前仍在欧美具有非常广泛的应用。这种性能较高的机械在减少农作物的损伤方面独特的技术有许多参考之处。 在发展中的国家，由于技术水平不是很完善通常采用的还是挖掘犁和挖掘机进行农业生产，远远落后于发达国家的联合挖掘机。但对于一些地形 比较独特的国家，如日本、意大利，由于国内地理环境以山区为主，适合小型机械的运作，日本东洋农机公司研制了小型自动式块茎作物挖掘机作为主要收获机械之一。 四、国内的现状分析 近些年来，随着我国农工业技术的不断发展，国内一些科研院和农业机械公司也不断推出一些类似的块茎收获机械。但是绝大多数的产品在复杂地形的适应性和收获质量的稳定性等方面存在一些适应性问题。这些问题主要集中在两个地方，一 3 是收获过程中对农作物的损坏情况，由于地下块茎类植物的皮比较薄，机械收获有时候会产生一些破坏性的影响，进而会影响土豆的品质以及市场价格。二是对不同地区、地形、气候的适应性，由于各地种植水平、种植习惯等各有差异，导致了最主要的行距以及株距都存在着一定的不同，普通一套机具难以满足全部的需求，只能在小范围内 使用 。 一、 主要内容 1 基本性能参数的确定； 2 结构参数的选择与计算； 3 绘制二维及三维装配图及零部件图； 4 绘制总装配图的爆炸图； 5 制作毕业答辩的 二、研究方法 通过 V 型带、减速器、振动轮、机架、挖掘铲、传动链、地轮构成了这次马铃薯收获机。在工作时，动力系统是通过拖拉机进行传递的。动力在由减速器和带轮传动使动力传到链轮上。然后，链轮带动链条运动，进一步促进了分离装置的动作。由挖掘铲从地里挖出了马铃薯。分离装置会把挖出的马铃薯送到后面。 在传输过程中，经过了抖动轮的作用下实现了马铃薯与土块的分离。最后马铃薯从机器的尾部落入到土地的表面。 预期结果：应具备以下技术要求 （ 1）挖净率：要求下挖的深度在 150距之间的宽度保持在 350 到500 之间。同时对挖净率之间。同时对挖净率要求不能低于百分之九十八。 （ 2）明薯率：收获机具必须要具有非常好的分离作用，能够在收获之后让薯块与土壤进行分离，同时能够使块薯聚集成堆或在一条线上，以方便后续的作业。要求明薯率达到百分之九十五。 （ 3）破坏率：在机具收获时，完整收获 一直是一个比较难以解决的问题。马铃薯的破皮、切伤等都不会不可避免发生，一般要求产生损伤的破碎率不能高于百分之五。 4 （ 4）生产率：机械收获的目的就是为了提高生产率，所以不论是何种形式的马铃薯收获机都要必须具有一定的作业速度。 （ 5）其他要求：马铃薯收获机要求能够在尽量的减少人的劳动工作强度下，实现高效率的生产，所以其相应的动力系统等要有一定的储蓄或者持续。同时收获机收获后的后续工作比如排石、去秧、土地平整等基本要求要能够满足 。 期已开展工作。 已开展工作： 图书馆丰富的图书资源， 土豆尺寸的实验数据，二三维图纸已经基本梳理完成。 重点： 分离部件的设计：收获机的分离部件在工作时承受的负荷很大一般要求分离的土壤达 60%以上，并要求其工作可靠。对薯块损伤小，分离的同时把剩余部分分向后侧输送，以便进一步分离，设计时还应保证机器机构紧凑，重量轻，分离能力强的特点。 难点： 零件结构在加工时有一定的难度 ，图纸设计时较为理想化，设计还有待完善。 主要参考文献： (要写清参考文献名称、作者、出版社、出版时间 ) 1 机械设计手册编委会 北京：机械工业出版社， 2 谢里 阳等 北京：机械工业出版社， 3 张策 北京：机械工业出版社， 4 晋保平，张宇燕，赵睿等 国社会山版社， 2006. 5 李宝筏农业机械化 中国农业出版社 2003. 6 高换文农业机械化生产学 (上册 )北京：中国农业出版社， 2002. 7 际土壤耕作研究学报 1992, 4. 8 宋树友中华农器图谱农业机械出版社 2002. 9 迟仁立，左淑珍深松耕法汉文资料介绍黑龙江省图书馆， 1977. 10 黑龙江省农业机械化研究所深松耕法及配套机具参考资料哈尔滨： 1978. 11 K J 1990. 12 k I 1993. 5 课题的深度、广度及工作量的意见）。 指导教师： 年 月 日 学术团队负责人： 年 月 日 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 土豆挖掘机的设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016年 4 月 I 摘要 土豆作为人们的主要食品之一，具有丰富的营养价值，人们在日常生活中，人们都会围绕土豆来做出各种不同的菜肴，例如炒菜，炖汤等等。而通过刀具切削土豆片会很麻烦，如果有能够对土豆进行自动挖掘的机械，那样在一定程度上会大大提高挖掘效率和质量。 该土豆挖掘机主要由机架、连接杆、摆臂、连接件、曲柄、抖动轮、挖掘铲、定位轴、地轮等等零部件组成。动力是通过拖拉机带动该土豆挖掘机在农田里面进行 自动挖掘作业。该机效率高，产能好，适合批量挖掘土豆的场所。 关键词： 土豆挖掘机；机架；挖掘铲；产能 as of of in to a of as so be if is to be to of to a of is at of to to so as to be a to of of of of of a of of to 录 摘要 . I . 绪论 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题研究的内容 . 2 内外发展现状 . 2 2 土豆挖 掘机总体结构的设计 . 4 豆挖掘机的总体方案图 . 4 豆挖掘机的工作原理 . 4 械传动部分的设计计算 . 5 传动的设计计算 . 7 承的设计计算 . 8 的设计 . 8 3 各主要零部件强度的校核 . 10 架强度的校核与计算 . 11 轴强度的校核 计算 . 12 承强度的校核计算 . 14 4 土豆挖掘机中主要零件的三维建模 . 15 架的三维建模 . 17 掘铲的三维建模 . 18 臂的三维建模 . 20 豆挖掘机的三维建模 . 22 结 论 . 23 致 谢 . 24 参考文献 . 25 1 1 绪论 题的来源与研究的目的和意义 在英国，土豆挖掘设备等产业越来越多地将工场设在河边，利用人工来对土豆进行挖掘。在这样的生产需要下， 19 世纪初出现了新型的土豆挖掘机， 1965年，德国人费伦斯发明了半自动的土豆挖掘机，降低了人工的浪费。 1981 年费伦斯又创制出提供回转动力的土豆挖掘机，扩大了土豆挖掘机的应用范围。土豆挖掘机的发明和发展，使土豆等类似食品的加工行业和工业生产都得以机械动力化。土豆挖掘机几乎是 20 世纪唯一的加工土豆的机械。 当今社会 ，无论从 挖掘数 量、 质量 、经济效益等各方面来衡量， 此次设计的新型土豆挖掘机， 它已经 远远超越了以往的传统的土豆挖掘机， 并成为各国争相发展的行业。 1986 年江苏的永赶公司实现了土豆挖掘机的创新设计，并通过打入亚洲以及南美市场，取得了不错的成绩。从 20 世纪起，新型的土豆挖掘机不断诞生，进入 20 世纪，出现各种实验应力分析方法，人们已能够通过机电的有机结合设计出智能化的土豆挖掘机，相信在不久的将来，改机电一体化智能产品，将会得到越来越广阔的应用。土豆作为人们的日常的食品，是人们的生活的需要。为了实现土豆的自动化挖掘，从而来代替传统的人工削皮来提供劳工效率，适应现代化 机械工业高速发展的需要，所以在机械设备中它们的挖掘设备的生产也有着严格的要求。传统的土豆在没有自动挖掘设备而需要人工挖掘的情况下，挖掘效率低下，劳动强度大，所以设计一个专用的土豆挖掘势在必行。 通过对实际的生产设备进行考察，从而提出了新型土豆挖掘机的结构组成、工作原理，拟定了土豆挖掘机总的指导思想，得出了该新式土豆挖掘机的优点是高效，经济且易维修的结论。 根据结合自身所学和本次所选课题的难易度，觉得无论是在知识层面还是在软件的运用技能上面，该课题很适合我，加之本课题来源于当今社会机械工业土豆 挖掘设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出土豆挖掘机，从而来满足当今社会土豆挖掘设备不足的缺陷。 2 课题研究的内容 土豆作为人们的日常食物的一种，经常出现在人们的餐桌上面。本次设计的土豆挖掘机主要是针对日常生活中见到的土豆来进行的，由于该土豆挖掘机的挖掘铲采用焊接的形式，其形状采用铲形，所以它的强度和结构设计合理，并且能够满足对指定区域的土豆挖掘干净的条件。 本次设计主要针对土豆挖掘机进行设计，从土豆挖掘机的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几 个方面： 1、 到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类土豆挖掘机的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。 2、分析土豆挖掘机的结构与参数 3、 确定设计总体方案 4、 确定具体设计方案（包括挖掘机构的设计， V 带传动的设计，电机，轴承等的选型设计等等） 5、 土豆挖掘机的三维图的绘制、 配图、零件图的绘制。 6、 说明书的整理 内外发展现状 我们在 2002 来自于王健的以前的资料，他数十年的废寝忘食建造了一个简单的土豆挖掘机机构，开纯机械时代。王 健更设计出多功能复合土豆挖掘机，在这之后，台湾教授颜洪森以传动的土豆挖掘机为基础，开发了一系列的土豆挖掘机，如四连杆式，六连杆式等等土豆挖掘机，查建中和其他人一起以凸轮机构为对象，共同钻研考虑怎样改良按压力引发的角度以及零部件的分理。总之，传统的对象加上科学的分析和先进的理论，使得土豆挖掘机在国内的研究范围和深度得到了极大的丰富和发展。 何人最先取得此项专利已无可知晓，只了解到外国科学家在十九世纪末建造出了一部类似于土豆挖掘机的机械，整体部分是用齿轮以及连接杆件机构组装，但是却没有做出实物来加以佐证 纪初又有人运用齿轮以及连接杆件体系制造出类似的土豆挖掘机，然而相关资料中并没有找到对这个作品的介绍，所以那个时候有关土豆挖掘机的研究还仅能思组成以及运动起来的规律。同期，又有两位发明家麦吉以及弗兰科创作了首部彻底用计算机操纵的土豆挖掘机。接下来几 3 年有关此机器的设计被充分的融入了运行操纵理论。 1979 年席罗思在行进土豆挖掘机里加入了操纵水平行走的仪器，同样在腿上加入了保持和校对偏向的装置。 20 世纪末布朗、罗布特以及莎普恩斯研究了加入了液压部件和直流电机的相应土豆挖掘机。这都意味着人类对机械体系的认识已 从简单的考虑迈入了整体操纵、计算机和高新科技的相互融汇贯通的康庄大道。 从广阔的视野、各种各样的活动，还有和学术报告、规范标准以及另外别的角度的的详细内容，我们得到了包含定位、性质以及应用土豆挖掘机的大环境。土豆挖掘机已发展到注重提高生产效率，成品质量稳定性。最近，超多的市场已经建立了土豆挖掘机的商业用途，像土豆挖掘机，它的应用已经渗透到家庭家居生活等。出色的土豆挖掘机技术不仅实现创建一个新的市场，也为提高人们的生活水品做出了非常重要的贡献。在一个国家或地区有土豆挖掘机具有普遍偏向的方式。今后，会更加流行正 在蓬勃发展的土豆挖掘机。 标早就认可中介范例， 质也授与了能减少劳动力的土豆挖掘机。即使在大规模对土豆进行挖掘的活动，这是越来越多的土豆挖掘机的使用。根据土豆挖掘机技术应用在通讯，家电，汽车，医疗设备和其他，土豆挖掘机已被广泛认可。它是一种动力，看来像它会导致一个新的行业。土豆挖掘机研发情况固然都在被上述所整理，然而这些仍然是显示出要把土豆挖掘机推向消费者。欧美等发达国家成立有相应计划，本国也需求更好的战略，方能维持积极地有力发展。新服务土豆挖掘机对于市场具有应用性很强的领域，比如孜孜不倦的创新 产品、医疗项目、相关福利以及防不胜防的自然性或人为性灾难。在另一方面，虽然产自日本的工业土豆挖掘机依然是行业里最好的，但其他国家都在奋起直追。在关于实际使用中，美国提出了很多观点。在美国有建立国家计划项目，欧洲也是，如 们的国家也需要更好的政策，才能保持健康的发展前景。传统的土豆挖掘机产品图片如下图 1,2 所示： 4 图 1 图 2 5 2 土豆挖掘机总体结构的设计 豆挖掘机的总体方案图 土豆挖掘机属于食品加工设备的一种，通常市面上用到的都是焊接框架式的，因为焊接框架式的土豆挖掘机结构强度足够，其形状很容易轻松地就将土豆从地里挖掘出来。该土豆挖掘机主要由机架、连接杆、摆臂、连接件、曲柄、抖动轮、挖掘铲、定位轴、地轮等等零部件组成。动力是通过拖拉机带动该土豆挖掘机在农田里面进行自动挖掘作业。该机效率高，产能好，适合批量挖掘土豆的场所。 其总体方案图如下图 1示： 1豆挖掘机总体方案图 豆挖掘机的工作原理 该土豆挖掘机主要由机架、连接杆、摆臂、连接件、曲柄、抖动轮、挖掘 铲、定位轴、地轮等等零部件组成。动力是通过拖拉机带动该土豆挖掘机在农田里面进行自动挖掘作业。该机效率高，产能好，适合批量挖掘土豆的场所。 6 械传动部分的设计计算 带传动的设计计算 （ 1）设计功率 传递的功率 （ 2）选定带型 根据n 选取普通 型， 1n 小带轮转速，为 1350r/ 3）传动比 2n m r（ 4）小带轮基准直径 1 由 1 12和表 8 1 14选定 1100mm75r/（ 5）大带轮基准直径 2 5 01 0 由 7 得250 6）带速验算 d /3025/ 0 060 1 4 4 01 0 01 0 0 060 m a （ 7）初定轴间距 0a （ 9 0)(20 21 （ 8）所需带的基准长度 0 7 020 4)()(22 12210 2 8 04 802 8 022 8 022 650型选择为 A 900 （ 9）实际轴间距 a 772886900280200 （ 10）小带轮包角 1 0121 a dd = 164 （ 11）单根 p 根据系统工况，我们可以取 1p = 12） 1i 时单根 P 根据系统工矿，在这里我们取 1P = 13） 数 Z Z = 1( 小带轮包角修正系数取 带长修正系数查取 14） 单根 F 8 20 ) 0 0 = 00 =134（ N） m kg/m）查 1 24，取 15）作用在轴上的力 F )(1 0 6 182s i i )(1 5 9 282s i 432 1s i a x 考虑新带初预紧力为正常预紧力的 （ 16）带轮的结构和尺寸 带轮是传动系统的传动组件之一，需要有足够的刚度和强度才能满足要求。根据系统的需求，我们可以选择铸铁作为带轮的材料，因为铸铁的强度和刚度方面度能够满足系统的需求。 带轮的材料为 1 10得基准宽度制 据带轮的基准直径查 承的设计计算 已知轴承预计寿命 20 365 8=58400 小时； (1）已知 n =轴承径向反力： 初先两轴承为深沟球轴承 6208 型。 根据课本 11轴承内部轴向力 (2) a= 故任意取一端为压紧端，现取 1 端为压紧端 9 (3)计算当量载荷 据课本 （ 11 f P=据课本 11得 P1=fp(1 )= P2=fp(1 )= (4)轴承寿命计算 2 故取 P= 深沟球轴承 =3； 的设计 轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件 的安装，传动的扭矩和旋转运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位轴上的紧固件和容易加工和装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边的零部件构成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数据，还要将系统里的全部零部件融合在一起。 因为用于振动的传递的轴体不仅要传送扭矩，还得经受住弯矩，是以本人研究的阶梯性轴是转动轴。因为确定了小带轮的参数，相应的大带轮随之确定。接下来的工作就是计算轴体的直径了。轴体的研究需要凭借扭转强度来调整弯曲的强度，因为可用作轴的原料比较多，所 以必须得明确轴的应用环境，还有规定诸如刚度，强度以及别的机构机能。可以使用热处理这种方法，当然也要琢磨怎样使加工简单并且花费较少，用研究计算所得的数据以确定轴体的用料，故采取45 号钢当成轴体的原料，它需要 40切应力。然后需要做正火或者调质处理来确保它的力学性能。 由前知：卷筒上传递的功率是 速 n=用钢，为保证其机械性能，应进行调试处理。 轴径的初步估算 估算公式： d 30 是与材料有关的系数，查 1 15 08 10 d 308 3 圆整，取 d=16于此轴是固定心轴，受力情况并不严重。因此，接上式估算的轴径可作为轴的最大直径。参考现有同类产品，取最小轴径 d=15 （ 1）确定轴上零件的布置方式。为使结构紧凑，并考虑具体的工艺性和强度要求，将大齿轮与卷筒一侧对称地安装在轴颈处。即大齿轮在卷筒右侧，通过键与卷筒固联在一起。轴承两端装 有轴承盖，内有档油板和密封圈。轴承盖用螺钉20与卷筒固定在一起。 （ 2）根据工艺和强度要求把轴制成阶梯形，这样可以使轴上零件定位可靠并且拆装方便。 3 各主要零部件强度的校核 架强度的校核与计算 机架的选择根据整个系统的总重量来定，方管机架受力分析得出，由分析得出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。见下图： 即物料和底架上面的所有零部件等等给的压力为 G=20000N（ 10000(100030000N; 根据方管承载力计算公式： M= b h h 12（ 仅用于截面 ) f=M/W材料的许用应力（弹性抗拉强度 /安全系数）。 M=11960次设计初定 L 为 1200 M=13456N.M b h h 12，初定方管为 40算 W 462M 1 3 4 5 6f = = = 1 2 1 2 . 3 5 1 0 a = 1 2 . 1 2 1 0 0 . 4 2 c N 算后位 27011 查的普 通碳素结构钢 抗拉强度为 375500于 270远小于 375以初定方管满足要求。 轴强度的校核计算 受力分析：卷筒部件的大齿轮和卷筒未与轴直接接触，但其上的力通过轴承传递到了主轴上。因此，主轴所受轴承的力与卷筒所受轴承的力大小相等方向相反。另外，主轴两端还受两个支承架的支承力。若考虑重力的作用，主轴还受卷筒部件的重压作用。 轴的空间受力图： 图 3轴的空间受力图 由前知： =392N， RA =24500N； 31642N， RB 35874N，估计卷筒重量约为 154 公斤，则 G=1509N。将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力，并画出弯矩图： 支反力： 根据平衡方程 G+ 64+G 236+ 408= 472 解得， 矩图： O X y z 12 图 3弯矩图 受力图： 支反力： 根据平衡方程 + = + R A 64+R B 408=R 2 472 解得， = =矩图： 图 3弯矩图 合成弯矩图 M= 22 M 图 3合成弯矩图 13 对照结构图，分析合成弯矩图，可知主轴较危险的三个部面分别是：中间轴颈 110 的右端面，右端面轴承的中间部面，右端轴颈的左端面。（主轴结构图）。 这三个合成弯矩分别是： M = 2222 5111551115 ）（）（ = 22 ) 3 3 1()513 1 6 4 1 5 9( =2669644 M =2841782.4 M = 2222 )28()28( = 22 ) 3 3 1() 1 5 9( =1243279.8 因为、处的截面直径相同， M M ，只需验算 M 就行了。 直径校核： 心轴的截面尺寸是根 据弯曲强度来计算。其危险截面的尺寸可按下式确定。 d= 3 4 )1(1.0 式中， M 最大弯矩 许用弯曲应力 对于实心轴 =0，对于空心轴 = 10轴内径， 轴外径，对于卷筒主轴，查 45# 钢， S =355取安全系数 n= = = 2355 =主轴是实心轴， =0。 d 3 M 。 则 d = 3 M = 3 =7514 d = 3 M = 3 =85以上计算可以看出，主轴强度足够。 承强度的校核计算 动轴承的选择 滚动轴承为双列圆锥滚子轴承 350324B，由文献 2表 得 862N，1490N， 83.0e ， Y 。 命验算 轴承所受支反力合力 222 （ 对于双列圆锥滚子轴承，派 生轴向力互相抵消。 0文献 2表 得， ， 0 0 51 （ 按轴承 9310366 （ hL h= 年 由于拖拉机减速箱的运转平稳，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命。 15 经审核后，此轴承合格。 4 土豆挖掘机中主要零件的三维建模 架的三维建模 4架 掘铲的三维建模 16 4掘铲 臂的三维建模 17 4动齿轮 豆挖掘机的三维建模 4豆挖掘机 18 结 论 到如今，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于土豆挖掘机的设计，使我们充分把握的设计方 法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，让我收益颇多。特别是针对机械的机构设计这部分，我感触最深。对于次次设计的土豆挖掘机，主要的传动的机构是齿轮传动，针对这个机构的设计，我花费了较多时间和精力，通过查找相关的齿轮传动的设计资料以及土豆挖掘机的相关问题来确定齿轮的模数和齿数，以及齿轮的内孔的设计，直到最后齿轮的强度校核部分。经过这个过程的学习和设计，让我印象尤为深刻。 在以后的工作中，我相信我还会遇到很多类似的问题，但是有了这次的学习和设计经历，我想我已经初步具备了设计一个机械设备的能力，我 已经做好了准备，在以后的工作中，边工作边学习，争取在工作中提高，在工作中学习，争取做一个对于社会，对家庭有用的人。 通过本次设计 ,让我学习到了许多知识，特别是对传动机构的应用方面，是我收获最大的地方。本次的设计的传动机构包含了齿轮传动机构这一最典型的机构，通过查找与它相关的设计资料，到计算带动筒体转动所需要在输出扭矩从而对齿轮机构进行设计，包括传动带轮的选型，例如带型，带宽的确定以及之后的轴承强度校核部分的设计，都花费了我好多精力。同时，也让我学到了好多知识。 在相关的实际问题的讨论中，我的导师 总是孜孜不倦的引导着我，帮助着我。每周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不仅工作的按时保质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了充分的锻炼和提
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