（土豆）甜菜联合捡拾装卸机的设计含开题及4张CAD图
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（土豆）甜菜联合捡拾装卸机的设计含开题及4张CAD图,土豆,甜菜,联合,捡拾,装卸,设计,开题,CAD
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XXXXXXX（设计）中期检查记录表20X年 4月 18 日学生姓名班级课题名称甜菜捡拾装卸机的设计课题完成进度（学生自述） 通过大量的资料与所学知识的结合，对整体机械做出相应的设计。初步完成了三维图，对整个机械的传动系统做出设计计算。三维图耗时长、效率低，进而影响毕业设计的整体进度。存在的问题及整改措施（学生自述） 零件不足，还要继续画有些小零件，有些零件图尺寸与装配图不符，零件图需要改进，还要上网及去图书馆查阅资料完善论文内容。抓紧时间写说明书及绘制二维图。指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等）指导教师签名 年 月 日学院意见负责人签名 年 月 日 XXXXXXXX（设计）任务书学院班级学生姓名学号课题名称甜菜捡拾装卸机的设计起止时间20XX年10月15日 20XX年5月28日（共 14周）指导教师职称课题内容甜菜捡拾装卸机设计目的是为了我国新疆地区部分糖厂逐步引进国外分段式甜菜收获机进行甜菜采收，这种新型甜菜收获机收获速度是相似国产设备的 3 倍，其甜菜漏采率比国产设备低 10% 。分段式甜菜收获机为三段式甜菜收获机械，其中甜菜捡拾装载机 完成最后的收尾有重大影响。甜菜联合捡拾装卸机的设计，能够实现同时甜菜的捡拾装卸作业。本设计的成功实现了甜菜机械化水平的提高，也提高了劳动效率，减轻人们的体力劳动。拟定工作进度（以周为单位）第 一 周：查找相关资料，熟悉课题内容。第 二 周：撰写开题报告，并制定总体方案。第三到十周：设计果甜菜捡拾装卸机的三维实体模型，并生成关键部件及装配图工程图。第 十一 周：对甜菜捡拾装卸机进行传动设计和机构设计。第 十二 周：撰写毕业论文，修改图纸中存在的问题。第十三周：编写答辩提纲，准备答辩。第十四周：答辩主要参考文献1谭北雁. 甜菜分段式收获机在我国发展前景分析J. 农业机械,2010,12:104-106.2孙志宏,王富华,王崇,张建华,孙永春. 基于分段式甜菜收获机的研究J.3. 韩长杰;尹文庆;杨宛章;张学军;郭辉.甜菜机械化收获方式与探讨J.4 计福来;张会娟;胡志超;彭宝良;田立佳.甜菜种植与机械化收获概况J.5 易东山，芦珍林.德荷马甜菜收获机的机械性能及使用J .新疆农垦科技，2007.6 孙艺嘉，丁瑞.甜菜收获机械在昌吉市的使用效果分析J .农村科技，2012.7 关鲁兴，谢民生.甜菜机械化收获配套技术及效益分析J .新疆农机化，2011.8 卢秉福，张祖立.甜菜生产机械化的研究进展及发展趋势J .农机化研究，2007.9范素香;侯书林;赵匀.国内外甜菜生产全程机械化概况J.农机化研究.2011(03)10 刘金锁;姜贵川;李建东;杨薇;贾晶霞.甜菜收获机现状与发展趋势J.农业机械.2012,26:13-1511 谢民生.伊利引进西班牙马赛甜菜收获机J .农机科技推广，2009，（4）：59.12 卢秉福，耿贵，周艳丽.甜菜收获机械化茎叶切削技术J .中国糖料，2012，（3）13 苟爱梅.甜菜切顶机的结构设计J .新疆职业大学学报，2012，20（2）：75- 77.14 王琛，王进华，陈佰杰.甜菜打缨切顶机的研究J .农机化研究，2013，35（3）：157- 15 贾首星，汤智辉，谢建华，等.4TWZ- 4 型甜菜收获机的研制J .新疆农机化，2002，（4）：48- 50.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。 甜菜捡拾装卸机的设计XX（XXX，XXX）摘 要：甜菜收获是甜菜生产的重要过程，劳动强度大，占用农时多，不仅关系到块根产量，更影响到块根的含糖量及杂质含量，是保证甜菜增产增收的关键环节。收获过早，甜菜的产量低、品质差,含有的非糖物质多，且出糖率低；收获过晚，甜菜容易受冻害、保藏困难，还会影响秋耕整地、秋冬灌及后巷作物的生长1。本文设计的甜菜捡拾装卸机是甜菜分段收获过程中的一种必备机械，在甜菜收获过程中完成了甜菜的捡拾装卸工序。不仅有效提高了工作效率，而且完成甜菜全程机械化采收的目标。本课题设计的主要内容是甜菜捡拾装卸机的设计。主要通过对甜菜种植模式与机械原理的分析、方案的论证比较与选择，完成甜菜捡拾装卸机的总体设计，输送清理装置的设计，提升装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此基础上对甜菜捡拾装卸机的结构尺寸、传动轴的结构尺寸、齿轮的传动比等进行了详细的计算和说明，并且对轴承以及轴承盒的型号作了选择。使本方案有了初步的设计应用价值。关键词：捡拾；装卸；甜菜收获机中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：- 96 -0 引言目前，国内市场对甜菜收获机械的整体需求较大。随着国家对农业的政策扶持和农机科研工作资金投入的增强，甜菜的机械化生产将面临新的春天。从我国现有机型的实际使用效果来看，引进的国外收获装备的技术性能和使用可靠性都还不错，但价格十分昂贵，且与我国甜菜种植户的购买力水平和甜菜的经济效益形成巨大反差；国内研发的收获机械很难适应不同的作业环境，机械质量和作业性能都不能满足大面积推广的要求。因此，改变我国甜菜机械化生产落后的局面，实现甜菜机械化收获，只有从我国甜菜全程机械化的实际情况出发，提高国产机械装备的研发能力和装备的供给能力才是唯一正确途径2。经过多年的研究和探索，我国已经逐渐积累了一定的甜菜收获装备研发的经验，但还处于对国外机型的仿制阶段，对甜菜收获机的研发还主要依靠设计经验和试验验证来完成，关于甜菜收获机关键部件的理论分析及技术研究还相对薄弱3。因此，结合甜菜种植区域相对集中和大中型动力配置多的特点，在对国外先进技术装备消化吸收的基础上自主研发符合我国两段收获方式的牵引式甜菜联合收获机，对于提高我国技术储备，提升自主研发水平和创新能力，缩短我国与发达国家的甜菜装备技术差距，改变我国甜菜机械化生产的落后面貌，满足我国现阶段广大甜菜种植用户的迫切需求具有重要的意义和紧迫性。本论文对于实现甜菜收获装备的国产化，丰富我国收获机装备品种改变机型结构不合理的格局，加快自走式联合收获机和牵引式联合收获机的研制具有重要的现实意义4。1甜菜捡拾装卸机研究的问题在保证甜菜有效挖掘的前提下，设计结果和性能良好的输送清理装置，实现甜菜块根、土块、莲叶和杂草等混合物的有效分离，并尽可能的减少甜菜对土壤的携带和其在输送过程中的损伤9。为了提高收获机械的适用度，甜菜收获机的输送清理装置应满足以下要求。（1）符合甜菜块根的几何尺寸和机械力学强度要求，确保甜菜块根的输送清理工作顺畅，避免部件的缠草和壅堵现象。（2）实现土壤的有效松碎，便于甜菜与土壤的分离和块根粘附土壤的清除，减少后续作业负担。（3）确定合理工作参数，保证输送清理装置工作稳定，减少块根机械损伤，并满足一定的性能要求。2研究的内容和方法立足国内的动力配套状况和甜菜种植农艺特点，该机械主要由输送清理装置和升运装置等组成，能够一次性完成甜菜的去土、输送、提升和收集作业。其牵引架通过螺栓与机架铰接，并置于机架前方；输送清理装置位于机架下方，分别完成甜菜联合收获机的实时对行和甜菜块根的挖掘、抛送和去土功能；升运装置位于机架后方，将甜菜块根提升并汇集到机架上方的收集箱内；液压系统主要为后升运装置提供动力，并控制机架升降、机具自动对行和卸料，使机具结构简单、调整方便、运行可靠，在一定程度上减轻了甜菜收获的劳动强度，提高了生产效率，增加农民收益10。3设计原理及机构3.1 设计原理甜菜捡拾装载机在拖拉机的牵引下顺着集成为垄的甜菜块根行进，位于车厢下部的2个转盘成阶梯状依次将甜菜块根输送至车厢后部的提升链内，带有拨爪的提升链把甜菜块根由车厢底部送到车厢顶部，甜菜块根在重力作用下落入车厢内。位于车厢顶部的搅龙把车厢后部的甜菜块根送往车厢前部。通过调节车轮升降杆来控制一级转盘的入土深度及触地面积，使捡拾过程更加顺利。甜菜块根经过2个阶梯转盘的过滤，去除掉大量泥土杂质，不仅提高了甜菜块根的纯度，也避免了车厢因长时间使用而淤积大量泥土。当不进行捡拾作业时，可通过升降液压缸把捡拾架提升起来，方便甜菜捡拾装载机的行走及运输。 3.2甜菜捡拾装载机的组成 甜菜捡拾装载机如图2-5所示主要由1输送清理系统、2车厢、3提升装置和4卸车系统等组成如图1。 图1 甜菜捡拾装卸机总体设计 3.3车厢的设计车厢的设计主要考虑其容积及卸料角度，因此车厢（如图3-1）设计成上面为立方体、下面为四棱柱的组合形式。侧面开有卸料口，都固定在厢体上带有挡板。考虑到方便卸料，故底板与成围板成15度角。车厢中部装有输送绞轮（图3-2）将由于重力作用落下的甜菜从后向前推送，使得厢内甜菜分布均匀。图2车厢示意图3.2机架的设计说明机架结构主要由矩形钢和方形钢组成。梁和柱主要以焊接为主，很少用螺钉或铆接。为避免础部件的刚性不足，在工作的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作载荷等的作用下，产生变形，振动或定位精度、加工精度及其它性能，对机架进行去应力退火处理，以削除焊接应力，提高机架的稳定性。根据甜菜的行间距，和收获机的作业宽度，机架的尺寸应为320001800。5.1传动方案的设定拖拉机的动力轴转速为540r/min,输出端的转速为180r/min.由此可得减速器的传动比为3:1。图4 传动示意图传动系统通过一根输入轴连接拖拉机的动力输出轴进行动力传输，其中第一级为大小皮带轮通过皮带带动绞轮转动实现输送功能，第二级为两对锥齿轮传动，带动下方阶梯状转盘旋转。第三级为绞轮转动通过带轮带动带棍转动进而实现提升连转动。采用尼锥齿轮可减轻增速系统的质量，也可降低传动系统噪声7。参考文献1谭北雁. 甜菜分段式收获机在我国发展前景分析J. 农业机械,2010,12:104-106.2孙志宏,王富华,王崇,张建华,孙永春. 基于分段式甜菜收获机的研究J.农业机械,2012,65:78-89.3. 韩长杰;尹文庆;杨宛章;张学军;郭辉.甜菜机械化收获方式与探讨J.2002，（4）：48- 50.4 计福来;张会娟;胡志超;彭宝良;田立佳.甜菜种植与机械化收获概况J.2013，35（3）：157-88.5 易东山,芦珍林.德荷马甜菜收获机的机械性能及使用J .新疆农垦科技，2007.6 孙艺嘉,丁瑞.甜菜收获机械在昌吉市的使用效果分析J .农村科技，2012,34:67-89.7 关鲁兴，谢民生.甜菜机械化收获配套技术及效益分析J .新疆农机化，2011.8 卢秉福，张祖立.甜菜生产机械化的研究进展及发展趋势J .农机化研究，2012，20（2）：75- 77.9范素香;侯书林;赵匀.国内外甜菜生产全程机械化概况J.农机化研究.2011(03):79.10 刘金锁;姜贵川;李建东;杨薇;贾晶霞.甜菜收获机现状与发展趋势J.农业机械.2012,26:13-1511 谢民生.伊利引进西班牙马赛甜菜收获机J .农机科技推广，2011(03):99-5.12 卢秉福，耿贵，周艳丽.甜菜收获机械化茎叶切削技术J .中国糖料，2012，（03）:56-87.13 苟爱梅.甜菜切顶机的结构设计J .新疆职业大学学报，2012，20（2）：75- 77.14 王琛，王进华，陈佰杰.甜菜打缨切顶机的研究J .农机化研究，2013，35（3）：157-88. 15 贾首星，汤智辉，谢建华，等.4TWZ- 4 型甜菜收获机的研制J .新疆农机化，2002，（4）：48- 50. 一 本题来源及研究的目的和意义1.1 课题的来源：自选题1.2 研究的目的 我国是甜菜生产大国，但甜菜机械化收获技术相对落后，严重制约了我国甜菜产业的发展。甜菜是制糖工业两大重要糖料来源之一，我国甜菜糖约占世界糖产量的 2/5。随着制糖业的不断发展， 甜菜种植面积和产量也呈现逐年递增态势。 在当前我国农村劳动力资源结构性短缺的情况下，发展甜菜生产机械化，尤其是针对甜菜收获，这种季节性强、人工作业劳动强度高、作业效率低，收获损失大和占用农时多的等问题，实现甜菜收获机械化不仅意义重大， 而且非常紧迫。1.3 研究的意义 国内甜菜全程机械化过程中，拥有自主知识产权的机械作业工具偏少，尤其是甜菜联合收获机械，目前国内的甜菜联合收获机械多从国外引进。今后，我国应坚持自主研制开发和引进国外先进技术装备相结合的方针，建立健全以企业为中心，产、学、研联合的技术创新体系，加强甜菜收获机械装备的技术创新能力。当前，农业机械装备技术已逐步融合现代微电子技术、仪器与控制技术和信息技术，使农业机械向智能化、高效率和大型化方向发展。田间自动导航系统、机器视觉系统等研究成果已开始应用装备到拖拉机与自走式农业机械上，正在实现农业机械化作业的高效率、高质量、低成本和改善操作者的舒适性与安全性。自动化程度提高，作业速度加快、复式作业机具和专业化生产机具协调发展，为在农业生产中推广使用新技术、进一步降低作业成本创造了条件，也为提高社会化服务水平提供了空间。 二 本课题国内外研究现状2.1 国外甜菜收获机械的发展现状 法国、美国、英国及捷克等国家普遍采用联合收获方式。联合收获工艺即收获中由1 台机具完成切缨、挖掘、捡拾及清理装载等全部工序，具有机械化程度高、用工少和生产效率高的特点。其代表机型有白俄罗斯戈梅利“巴里西耶”牌KCH-6-3 型甜菜全自动收获机。该机一次可完成甜菜除叶、去青头、挖掘、清理及装车等作业。美国尔斯惠公司生产的4600 型甜菜收获机（如图1 所示）有自己的清土系统，它的特点是把甜菜切削的非常干净，可大大减轻劳动强度，促进秋收顺利进行，效率高（收获效率2.8hm2/h）、土杂少、尾根长，对甜菜损伤少；设备坚固耐用、维修成本低、维护方便且性价比高；收获速度快，一天功效可抵500 个劳动力。德国荷马公司Terra Dos 甜菜收获机（如图2 所示）可在车轮前一次性完成去菜叶、削菜头及拔菜根等工序，省时又不破坏田地，同时还能用其打碎装置击碎甜菜叶，并把打碎的菜叶拨撒在田上或者直接将菜叶抛放平行驾驶的挂车中。除此之外，捷克罗派（ROPA）甜菜收获机，韩国东洋农机公司TBH-1 型甜菜收获机，德国格力莫matron620 型自走式甜菜收获机，法国ZA215 型甜菜收获机、莫罗（MORE AU）公司AT64 型甜菜收获机，德国克雷恩公司SF10 型甜菜收获机以及荷兰瑞克姆RBM300 型甜菜收获机等，都是高效、可靠的甜菜联合收获机械。2.2 我国甜菜收获机械发展现状我国甜菜机械收获发展速度缓慢，多为分段收获设备，联合收获机多为引进国外设备，自主研发的产品较少，并且机具性能较国外差距大。20 世纪70 年代末，新疆农垦科学院农机所开展甜菜收获机械的研制，先后研制出4TQ-2 型切缨机、4TW-312 型圆盘式挖掘集条机及4TW-3（2）B 型挖掘机。新疆农垦科学院农机所4TWZ-4型甜菜收获机是用于甜菜分段收获配套机具之一，主要用于挖掘收获经切缨机切削清理过叶缨的甜菜。该机既可用于甜菜两段式收获工艺，一次完成甜菜挖掘、拣拾、清理输送和装车的联合作业，也可用于甜菜3 段式收获工艺，将挖掘出的甜菜块根初步清理后集成堆堆放，以便于人工进行辅助清理。黑龙江省畜牧机械研究所研制的4TSL-2 型甜菜收获机，可实现机械化挖掘甜菜，并可进行清理、装箱，它既可用于甜菜两段式收获，也可用于3段式收获，是较为方便的实用型收获机械。 三 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路3.1 研究的主要问题：（1）地面上甜菜如何通过捡拾机将其捡起，并保证损伤最小。（2）甜菜捡拾装载机筛土机构的设计。3.2 解决思路及具体方案（1）甜菜捡拾装载机主要由甜菜块根输送清理系统，车厢和卸车系统等组成。甜菜捡拾装载机在拖拉机的牵引下顺着集成为垄的甜菜块根行进，位于车厢下部的3个转盘成阶梯状依次将甜菜块根输送至车厢后部的提升链内，带有拨爪的提升链把甜菜块根由车厢底部送到车厢顶部，甜菜块根在重力作用下落入车厢内。（2）位于车厢顶部的搅龙把车厢后部的甜菜块根送往车厢前部。通过调节车轮升降杆来控制一级转盘的入土深度及触地面积，使捡拾过程更加顺利。（3）甜菜块根经过3个阶梯转盘的过滤，去除掉大量泥土杂质，不仅提高了甜菜块根的纯度，也避免了车厢因长时间使用而淤积大量泥土。当不进行捡拾作业时，可通过升降液压缸把捡拾架提升起来，方便甜菜捡拾装载机的行走及运输。 四 完成本课题需要的工作条件及解决的办法 （1）查阅有关资料选择相关参数及材料,设计甜菜捡拾装卸机形状。（2）设计完各零部件后，进行装配组合，试验设计的可靠性。（3）运用Solid works软件，绘制三维零件图和装配图。（4）运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。 五 工作方案及进度计划 工作方案： 1、设计并绘制总体机架。 2、传动机构的选择方案及大小设计。 3、甜菜捡拾装卸机主要零部件的设计。 4、绘制所有零部件并查阅相关说明，各零部件尺寸要啮合达到合适效果。 5、组装装配图并生成三维立体模型，观察效果并加以改进。 进度计划： 第 一 周：查找相关资料、熟悉课题内容。 第 二 周：撰写开题报告，并制定总体方案。 第三周至十周：设计装置甜菜捡拾装卸机的设计的三维实体模型图。 第 十一 周：对甜菜捡拾装卸机进行传动设计和机构设计。 第 十二 周：撰写毕业论文，修改图纸中存在的问题。 第十三周：编写答辩提纲，准备答辩。 第十四周：答辩 六 参考文献1谭北雁. 甜菜分段式收获机在我国发展前景分析J. 农业机械,2010,12:104-106.2孙志宏,王富华,王崇,张建华,孙永春. 基于分段式甜菜收获机的研究J.3. 韩长杰;尹文庆;杨宛章;张学军;郭辉.甜菜机械化收获方式与探讨J.4 计福来;张会娟;胡志超;彭宝良;田立佳.甜菜种植与机械化收获概况J.5 易东山，芦珍林.德荷马甜菜收获机的机械性能及使用J .新疆农垦科技，2007.6 孙艺嘉，丁瑞.甜菜收获机械在昌吉市的使用效果分析J .农村科技，2012.7 关鲁兴，谢民生.甜菜机械化收获配套技术及效益分析J .新疆农机化，2011.8 卢秉福，张祖立.甜菜生产机械化的研究进展及发展趋势J .农机化研究，2007.9范素香;侯书林;赵匀.国内外甜菜生产全程机械化概况J.农机化研究.2011(03)10 刘金锁;姜贵川;李建东;杨薇;贾晶霞.甜菜收获机现状与发展趋势J.农业机械.2012,26:13-1511 谢民生.伊利引进西班牙马赛甜菜收获机J .农机科技推广，2009，（4）：59.12 卢秉福，耿贵，周艳丽.甜菜收获机械化茎叶切削技术J .中国糖料，2012，（3）：60- 65.13 苟爱梅.甜菜切顶机的结构设计J .新疆职业大学学报，2012，20（2）：75- 77.14 王琛，王进华，陈佰杰.甜菜打缨切顶机的研究J .农机化研究，2013，35（3）：157- 159.15 贾首星，汤智辉，谢建华，等.4TWZ- 4 型甜菜收获机的研制J .新疆农机化，2002，（4）：48- 50.学生签名 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日 甜菜捡拾装卸机的设计前 言甜菜收获是甜菜生产的重要过程，劳动强度大，占用农时多，不仅关系到块根产量，更影响到块根的含糖量及杂质含量，是保证甜菜增产增收的关键环节。收获过早，甜菜的产量低、品质差,含有的非糖物质多，且出糖率低；收获过晚，甜菜容易受冻害、保藏困难，还会影响秋耕整地、秋冬灌及后巷作物的生长1。本文设计的甜菜捡拾装卸机是甜菜分段收获过程中的一种必备机械，在甜菜收获过程中完成了甜菜的捡拾装卸工序。不仅有效提高了工作效率，而且完成甜菜全程机械化采收的目标。本课题设计的主要内容是甜菜捡拾装卸机的设计。主要通过对甜菜种植模式与机械原理的分析、方案的论证比较与选择，完成甜菜捡拾装卸机的总体设计，输送清理装置的设计，提升装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此基础上对甜菜捡拾装卸机的结构尺寸、传动轴的结构尺寸、齿轮的传动比等进行了详细的计算和说明，并且对轴承以及轴承盒的型号作了选择。使本方案有了初步的设计应用价值。关键词：捡拾；装卸；甜菜收获机 目 录1绪论11.1课题研究的意义11.2国内外甜菜捡拾装卸机发展状况11.3甜菜捡拾装卸机研究的问题21.4研究的内容和方法21.5预期目标31.6重点研究的关键问题及解决思路31.7工作条件及解决方法32甜菜捡拾装卸机总体设计32.1输送清理器的典型方法及剥壳机方案的选择32.2甜菜捡拾装载机的组成52.3甜菜捡拾装载机的原理63甜菜捡拾装载机结构设计73.1车厢的设计73.2机架的设计说明74传动机构的设计84.1平带设计84.2锥齿轮的传动设计计算104.3锥齿轮的校核105传动装置的设计与选用125.1传动方案的设定125.2块根损失率的设计136轴的计算146.1按扭矩初算轴径146.2传动轴的校核15总 结16致 谢17参考文献18 1绪论1.1课题研究的意义目前，国内市场对甜菜收获机械的整体需求较大。随着国家对农业的政策扶持和农机科研工作资金投入的增强，甜菜的机械化生产将面临新的春天。从我国现有机型的实际使用效果来看，引进的国外收获装备的技术性能和使用可靠性都还不错，但价格十分昂贵，且与我国甜菜种植户的购买力水平和甜菜的经济效益形成巨大反差；国内研发的收获机械很难适应不同的作业环境，机械质量和作业性能都不能满足大面积推广的要求。因此，改变我国甜菜机械化生产落后的局面，实现甜菜机械化收获，只有从我国甜菜全程机械化的实际情况出发，提高国产机械装备的研发能力和装备的供给能力才是唯一正确途径2。经过多年的研究和探索，我国已经逐渐积累了一定的甜菜收获装备研发的经验，但还处于对国外机型的仿制阶段，对甜菜收获机的研发还主要依靠设计经验和试验验证来完成，关于甜菜收获机关键部件的理论分析及技术研究还相对薄弱3。因此，结合甜菜种植区域相对集中和大中型动力配置多的特点，在对国外先进技术装备消化吸收的基础上自主研发符合我国两段收获方式的牵引式甜菜联合收获机，对于提高我国技术储备，提升自主研发水平和创新能力，缩短我国与发达国家的甜菜装备技术差距，改变我国甜菜机械化生产的落后面貌，满足我国现阶段广大甜菜种植用户的迫切需求具有重要的意义和紧迫性。本论文对于实现甜菜收获装备的国产化，丰富我国收获机装备品种改变机型结构不合理的格局，加快自走式联合收获机和牵引式联合收获机的研制具有重要的现实意义4。 本文设计的甜菜捡拾装卸机是甜菜分段收获过程中的一种必备机械，在甜菜收获过程中完成了甜菜的捡拾装卸工序。不仅有效提高了工作效率，而且完成甜菜全程机械化采收的目标。本课题设计的主要内容是甜菜捡拾装卸机的设计。主要通过对甜菜种植模式与机械原理的分析、方案的论证比较与选择，完成甜菜捡拾装卸机的总体设计，输送清理装置的设计，提升装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此基础上对甜菜捡拾装卸机的结构尺寸、传动轴的结构尺寸、齿轮的传动比等进行了详细的计算和说明，并且对轴承以及轴承盒的型号作了选择。使本方案有了初步的设计应用价值5。1.2国内外甜菜捡拾装卸机发展状况1.2.1国外甜菜捡拾装卸机发展现状国外普遍采用联合收获方式。联合收获工艺即收获中由1 台机具完成切缨、挖掘、捡拾及清理装载等全部工序，具有机械化程度高、用工少和生产效率高的特点。其代表机型有白俄罗斯戈梅利“巴里西耶”牌KCH-6-3 型甜菜全自动收获机。该机一次可完成甜菜除叶、去青头、挖掘、清理及装车等作业。美国尔斯惠公司生产的4600 型甜菜收获机有自己的清土系统，它的特点是把甜菜切削的非常干净，可大大减轻劳动强度，促进秋收顺利进行，效率高、土杂少、尾根长，对甜菜损伤少；设备坚固耐用、维修成本低、维护方便且性价比高；收获速度很快，一天功效可抵500 个劳动力6。1.2.2国内甜菜捡拾装卸机发展现状我国甜菜机械收获发展速度缓慢，多为分段收获设备，联合收获机多为引进国外设备，自主研发的产品较少，并且机具性能较国外差距大7。20 世纪70 年代末，新疆农垦科学院农机所开展甜菜收获机械的研制，先后研制出4TQ-2 型切缨机、4TW-312 型圆盘式挖掘集条机及4TW-3（2）B 型挖掘机。新疆农垦科学院农机所4TWZ-4型甜菜收获机是用于甜菜分段收获配套机具之一，主要用于挖掘收获经切缨机切削清理过叶缨的甜菜。该机既可用于甜菜两段式收获工艺，一次完成甜菜挖掘、拣拾、清理输送和装车的联合作业，也可用于甜菜3 段式收获工艺，将挖掘出的甜菜块根初步清理后集成堆堆放，以便于人工进行辅助清理。黑龙江省畜牧机械研究所研制的4TSL-2 型甜菜收获机，可实现机械化挖掘甜菜，并可进行清理、装箱，它既可用于甜菜两段式收获，也可用于3段式收获，是较为方便的实用型收获机械8。1.3甜菜捡拾装卸机研究的问题在保证甜菜有效挖掘的前提下，设计结果和性能良好的输送清理装置，实现甜菜块根、土块、莲叶和杂草等混合物的有效分离，并尽可能的减少甜菜对土壤的携带和其在输送过程中的损伤9。为了提高收获机械的适用度，甜菜收获机的输送清理装置应满足以下要求。（1）符合甜菜块根的几何尺寸和机械力学强度要求，确保甜菜块根的输送清理工作顺畅，避免部件的缠草和壅堵现象。（2）实现土壤的有效松碎，便于甜菜与土壤的分离和块根粘附土壤的清除，减少后续作业负担。（3）确定合理工作参数，保证输送清理装置工作稳定，减少块根机械损伤，并满足一定的性能要求。1.4研究的内容和方法立足国内的动力配套状况和甜菜种植农艺特点，该机械主要由输送清理装置和升运装置等组成，能够一次性完成甜菜的去土、输送、提升和收集作业。其牵引架通过螺栓与机架铰接，并置于机架前方；输送清理装置位于机架下方，分别完成甜菜联合收获机的实时对行和甜菜块根的挖掘、抛送和去土功能；升运装置位于机架后方，将甜菜块根提升并汇集到机架上方的收集箱内；液压系统主要为后升运装置提供动力，并控制机架升降、机具自动对行和卸料，使机具结构简单、调整方便、运行可靠，在一定程度上减轻了甜菜收获的劳动强度，提高了生产效率，增加农民收益10。1.5预期目标1.5.1为确保收获工艺流程顺畅和连续，保证较好的作业质量：（1）操作稳定性强，行驶平稳顺畅。（2）结构紧凑，具有较好的通过性。（3）整机刚度好，稳定性强。1.5.2根据甜菜收获机作业质量等国家相关标准规定，甜菜联合收获机的作业质量要求应达到以下目标6。（1）块根损失率不超过5%。（2）块根含杂率不超过7%。（3）根体折断率不超过6%。1.6重点研究的关键问题及解决思路通过自己设计研究实现甜菜块根、土块、莲叶和杂草等混合物的有效分离，并尽可能的减少甜菜对土壤的携带和其在输送过程中的损伤。（1）选择合适动力传递方式，设计工作装置和传动装置。（2）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。（3）利用有限元分析和Solid-works进行虚拟样机设计，完成整机各零部件的三维建模。1.7工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境，机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备，并且师资力量雄厚，完全可以满足甜菜捡拾装卸机的工作条件。2甜菜捡拾装卸机总体设计2.1输送清理器的典型方法及方案的选择2.1.1输送清理器的几种典型方法输送与清理是两个密不可分的作业，一般相互结合通过一种部件来完成。输送清理装置主要将粘连在块根上的泥土、游离的土壤和杂质清除，并完成块根的向后输送。目前，广泛釆用的输送清理器可分为升运式、旋转指盘式、滚筒式、爪轮式和螺旋辊式11。（1） 升运式输送清理器升运式输送清理器主要由相互平行的杆条组成，结构简单，工作可靠，能够在分离土壤和杂物的同时将块根向后输送，但不易分离大块硬土和甜菜残株。根据结构形式可分为单链式输送、双链式输送和辅助链式输送，如图2-1升运式输送清理器。其中，双链式输送清理器可以完成较大倾角的块根提升，但对较大土块和杂质的清理能力有限，且对块根的损伤相对较大。升运部件的链条主要有钩形链、套筒链、套筒滚子链、平胶带和齿形橡胶带等，如图所示2-1。图2-1升运式输送清理器图2-2链条结构 图2-3旋转指盘式输送清理器 图2-4滚筒式输送清理器（2）旋转指盘式输送清理器旋转指盘式输送清理器多采用金属杆条制成，结构近似圆盘，结构如图所示。构成指盘的杆条端部（外圆周围）可做成封闭和非封闭两种。工作时，借助甜菜块根在旋转指盘中所受的离心力和摩擦力来完成甜菜块根的清理，利用栅条间的空隙和离心力的作用分离块根上的泥土和夹杂物，完成块根向后输送。（3）滚筒式输送清理器滚筒式输送清理器的适应性强，清理效果好，可以完成不同土壤条件下的块根清理工作，结构如图2-4所示。该类机构多制成圆筒形，构成外壳的杆条间距可固定也可调整。对于双层外壳滚筒件可以依据块根的大小来改变两层外壳间的相对转速，实现杆条间距的无级调整。（4）爪轮式输送清理器爪轮式输送清理器由多个安装在平行轴上的爪轮组成，可以通过调整转动速度达到不同的清土效果，结构如图所示。该机构结构简单、工作可靠、没有易损件，但对干硬土壤条件的块根清理损伤较大，对湿重土壤条件的块根清理效果不理想。工作时，块根被爪轮抛扔，与轮齿发生撞击和摩擦，使其點附的土块破碎，实现块根与土壤分离。常见的爪轮可分个齿，齿角有直齿和弧齿两种。（5）螺旋辑式清理输送器螺旋辑式清理输送器主要用于纵向过渡输送，多采用个、个或个具有一定安装间隙的平行辑轴组成。每一对辑子形成一个通道，便于块根的输送和清理，工作时，螺旋棍轴绕自身轴线相对转动，借助棍子上的螺旋杆条清除泥土，扯掉残叶和杂质，实现块根的输送和归拢。在此期间，块根沿滚轴平行方向移动，利用其与螺旋棍子上的楔形或圆形螺杆条的相互摩擦，去除块根點附的泥土和残留的莲叶。由于辑子直径相对较大，清理输送器的清土能力有限，不适于在潮湿的土壤条件下工作，通常用于甜菜的二级清理。带有光棍的清理输送器可以辅助清理块根中存有的石头和土块。综合以上分析，各种清理输送器适用不同的土壤条件，在结构、制造成本、对块根的损伤和清理输送效果等方面存在差异。目前，釆用单一的输送清理装置很难有效的达到预期清理目标。根据研究结果和经验，各种装置的清理质量如表所示。通常土壤条件和挖掘装置决定着块根的带土量，影响着清理装置的清土效果。一般，当土壤含水率为时，挖掘装置的带土量约为；含水量为时，带土量可达。在实际应用中，当块根的含土量达时，块根的损伤率达即块根的含土量越小，其清理损伤越严重。因此，设计过程中，需要重点考虑甜菜收获地区的土壤种类、含水量、收获农艺和挖掘装置的作业类型等，实现清理装置与工作土壤条件、挖掘装置的匹配。为了更好的达到清理输送的效果，甜菜收获机一般需要有两个以上清理输送部件。一个负责松碎挖掘过程中甜菜块根携带的土块，另一个负责土壤和块根的分离12。为此，结合本机械采用的圆盘式挖掘装置的挖掘质量好、携带土量小、提升块根效果好、不易缠挂杂草的特点，选定升运链与旋转指盘式输送清理器组合的输送清理方式，一次性完成甜菜块根的清理与输送。2.2甜菜捡拾装载机的组成 甜菜捡拾装载机如图2-5所示主要由1输送清理系统、2车厢、3提升装置和4卸车系统等组成如图2-6。图2-5甜菜捡拾装卸机图2-6甜菜捡拾装卸机2.3甜菜捡拾装载机的原理甜菜捡拾装载机在拖拉机的牵引下顺着集成为垄的甜菜块根行进，位于车厢下部的2个转盘成阶梯状依次将甜菜块根输送至车厢后部的提升链内，带有拨爪的提升链把甜菜块根由车厢底部送到车厢顶部，甜菜块根在重力作用下落入车厢内。位于车厢顶部的搅龙把车厢后部的甜菜块根送往车厢前部。通过调节车轮升降杆来控制一级转盘的入土深度及触地面积，使捡拾过程更加顺利。甜菜块根经过2个阶梯转盘的过滤，去除掉大量泥土杂质，不仅提高了甜菜块根的纯度，也避免了车厢因长时间使用而淤积大量泥土。当不进行捡拾作业时，可通过升降液压缸把捡拾架提升起来，方便甜菜捡拾装载机的行走及运输。 3甜菜捡拾装载机结构设计3.1车厢的设计车厢的设计主要考虑其容积及卸料角度，因此车厢（如图3-1）设计成上面为立方体、下面为四棱柱的组合形式。侧面开有卸料口，都固定在厢体上带有挡板。考虑到方便卸料，故底板与成围板成15度角。车厢中部装有输送绞轮（图3-2）将由于重力作用落下的甜菜从后向前推送，使得厢内甜菜分布均匀。图3-1 车厢示意图图3-2 输送绞轮示意图3.2机架的设计说明机架结构主要由矩形钢和方形钢组成。梁和柱主要以焊接为主，很少用螺钉或铆接。为避免础部件的刚性不足，在工作的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作载荷等的作用下，产生变形，振动或爬行，而影响产品定位精度、加工精度及其它性能，对机架进行去应力退火处理，以削除焊接应力，提高机架的稳定性。根据甜菜的行间距，和收获机的作业宽度，机架的尺寸应为320001800。4传动机构的设计4.1平带设计(1)确定计算功率 （4-10）根据工作机与工作时间选得KA=1.4 PC=1.45.5=7.7kW根据以上数据选择C型皮带。(2)确定带轮直径D1、D2选D1=125mm =1% （4-11） (4-12)大带轮转速V (4-13)其误差5%，故允许。(3)验算带速v （4-14）在525m/s范围内，带速合适。(4)确定带长和中心距a。初步选定中心距a=300mm, （4-15）查表选用=1200mm.计算实际中心距 （4-16） 取350(5)验算小带轮包角 （4-17） 合适。(6)确定平带根数传动比 （4-18）查表得P0=1.39kW，P0=0.08kW。=0.98 （4-19)取Z=2根4.2锥齿轮的传动设计计算（1）选择齿轮的材料考虑到齿轮的传动载荷一般，参考类似减速器的结构，大小齿轮都选用45号钢，小齿轮调质处理，HB1=220240；大齿轮正火处理，HB2=190210,查新编机械设计实用手册图9-4和图9-5得：=540Mpa,=210Mpa,=180Mpa。（2）由简化计算初步选定主要参数按接触强度设计计算： T1=9550P/n=9550*1.5/500=28.65Nm由表9-29查得： =1由表9-67查得 =1.2 Df1=1140 =1140 =63mm取 Z1=16;Z2=大端模数 m=Dfe1/Z1=3.5mm4.3锥齿轮的校核（1） 齿面接触疲劳强度校核由表新编机械设计实用手册9-65可知： =2000T1/Dm1=N查表9-32得 ZE=189.8Mpa由图9-6按8几级精度查得： =1.1 =352Mpa按无限寿命设计查图9-21 ZN=1大小齿轮都是软齿轮 =1查表9-31 =1.68 = =540Mpa =540/352 =1.53故按齿面接触疲劳强度校核安全（2） 按齿根弯曲疲劳强度校核由表9-65Zdn1=Z1/cos=18/cos26.5=20Zdn2=Z2/cos=36/cos63.5=80查图 9-3 YF1=2.75 YF2=2.18查图9-18 Ysr1=0.88 Ysr2=1.02按无限寿命设计，查图9-16 YN=1由图9-17 =1 = =52Mpa = =41Mpa =176Mpa =4.29=1 故按齿根弯曲疲劳强度校核也安全5传动装置的设计与选用5.1传动方案的设定拖拉机的动力轴转速为540r/min,输出端的转速为180r/min.由此可得减速器的传动比为3:1。图5-1 传动示意图传动系统通过一根输入轴连接拖拉机的动力输出轴进行动力传输，其中第一级为大小皮带轮通过皮带带动绞轮转动实现输送功能，第二级为两对锥齿轮传动，带动下方阶梯状转盘旋转。第三级为绞轮转动通过带轮带动带棍转动进而实现提升连转动。采用尼锥齿轮可减轻增速系统的质量，也可降低传动系统噪声7。5.2块根损失率的设计依据甜菜收获机械试验方法（和甜菜收获机作业质量（选用甜菜收获中的损失率、粘土率、折断率、损伤率和含杂率考察收获机的作业质量和工作性能11。相关定义及专业术语如下： 块根损伤：在挖掘、清理和输送过程中，块根有明显断裂、穿孔或根体大于处折断。块根折断：在块根根体横断面直径大于以上至根体处折断。漏挖损失：挖掘机工作时未挖掘出的块根。埋藏损失：捡拾机构工作后，埋在土壤中的块根。块根损失：漏挖损失、埋藏损失和经过捡拾、清理、输送过程损失的块根总和。块根损失率在测定区内分别收集漏挖、埋藏和捡拾输送损失的块根及机器收获到的块根，并清除全部杂质块根表面和群体中含有的土、砂、石、草、其他作物的莲叶、甜菜叶、未按标准修削的青头、不足粗的尾根、叉根，以及以下的小块根等，分别称出净质量，计算出漏挖率、埋藏率、捡拾输送损失率和块根损失率。=式中，、分别为漏挖率、埋藏率、捡拾输送损失率和块根损失率，、分别为漏挖块根、埋藏块根、捡拾输送损失块根和收获块根质量，kg；G块根总质量；kg6. 轴的计算6.1按扭矩初算轴径选用45调质，硬度217255HBS根据课本机械设计基础P245（14-2）式，并查表14-2，取C=110于是得d=C =112=19.6mm （6-1）d=75mmd=19.6mm图6-1式中:轴最小直径（mm）； P传递到轴上的功率（）； 轴的转速（）； C轴的材料和承载情况确定的常数。6.2传动轴的校核根据上面算出来的已知数据可知： 轴的转速:n=450 r/min轴的输入功率: P=15kw 轴的扭矩: （6-2）由于此轴是用来实现工作的，因此是比较重要的轴，选取轴的材料为45钢，调质处理,抗拉强度,屈服强度。因此经过计算和查阅相关资料可得：C=110 P=0.23 n=290r/min将数据代入式7-1得： （6-3）因此此轴满足受力要求，能够正常的工作。总 结甜菜捡拾装卸机的设计
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