毕业设计（论文）-莲藕采摘机结构设计

(3-16)(3-16)可知浮筒浮力主要与浮筒的高、浮筒的半径有关。在综合考虑整机尺寸因素的基础上，决定设计两个浮筒以支撑整机。每个浮筒的尺寸参数具体设定如下：高度h为550毫米，半径r为300毫米。将上述数据代入相关计算公式后，得出单个浮筒的浮力值为2300牛顿。鉴于藕田作业环境的复杂性，为确保挖藕机能够正常作业，特别设计了挖藕机在载荷最大时，浮筒仅浸入水中一半的工作状态。在此状态下，单个浮筒的浮力为1100牛顿。因此，两个浮筒共同提供的总浮力可达6600牛顿，换算成质量即为660千克。这一数值远大于样机除浮筒之外的其他部分的总质量，充分满足了所需的浮力要求。3.6机架结构设计整体机架的设计将根据汽油机水泵，水管，喷嘴和浮筒的尺寸进行整体的尺寸计算，同时将采用铸造的方式加工出整体大模型，然后根据位置加工安装孔，使整个整车机架的安装孔符合安装的要求，如图3-4浮筒机架示意图。图3-4浮筒机架示意图 4三维建模装配4.1SolidWorks三维CAD软件介绍SolidWorks在实体建模方面所展现出的人工智能技术优势是十分显著的，具体如下：(1)它能够提高产品设计和出图的效率，提高直观表现的能力。(2)能够减少设计干涉现象，提高产品设计效果。(3)当对CNC完成编程后，能够自动给生产过程创建所需要的3D实体模型，从而提高机器设备的生产效率。(4)具备了自动追踪与执行的自动更新特性。(5)通过更加智能化地帮助设计研究零件特征，控制相关数据快速产生的变型，单机的拖动模型几何体就能够实现编辑造型；三维几何体能够在创建曲面、简单或更复杂的有机结构和方程式建模后，帮助研究三维建模，从而知道具体的质量特征和结构（品质、密度、尺寸和惯性动量等）。加工制造领域涉及的设计范畴非常广泛，特别是在大型装配体的设计方面。SolidWorks作为一款功能强大的三维CAD软件，能够有效处理包含一百多种零件的产品设计，为加工制造过程提供极大的便利。而该软件中经常使用的各种功能可进行管理、组装、检测和录入大型产品设计，以便加速产品设计流程，节省时间与开发成本，并提升生产效能。在SolidWorks中实现仿真组装可以根据其相应的安装关联和连接方法等将其三维造型和实现后的各个部件加上一定的制约关联(一般指平行、重合、同轴等)使其形成一种全新的仿真装配机体同时也可以很方便地在此过程中检测出所装配部件之间的相互干扰和碰撞等情况从而对修改后的结构尺寸和各个部件的安装制约关系及时准确地发现。4.2传动装置建模传动装置作为机械系统中的关键部分，承担着传递动力和扭矩的重要任务。其结构复杂，由多个精密零件组成，协同工作以实现机械系统的正常运作。下面，将对传动装置的主要组成部分进行详细的介绍和论述。首先，滚珠丝杠作为传动装置的核心部件，具有高精度、高承载能力和长寿命的特点。它通过内部的滚珠在丝杠与螺母之间滚动，实现旋转运动到直线运动的转换。其次，轴承和轴承座作为支撑和固定滚珠丝杠的关键部件，对于传动装置的稳定性和可靠性至关重要。轴承采用滚动摩擦方式，能够减小摩擦阻力，提高传动效率。而轴承座则负责固定轴承，防止其产生过大的位移或振动。在建模时，需要充分考虑到轴承和轴承座的尺寸、材料、安装方式等因素，以确保它们能够紧密配合，共同承担传动装置的工作负载。此外，机架作为传动装置的支撑框架，需要具备足够的强度和刚度，以承受传动过程中产生的各种力和力矩。机架的设计和制造需要充分考虑到其结构特点、材料选择、加工工艺等方面，以确保其能够满足传动装置的工作要求。在建模过程中，各个部件的实体模型分别建立在不同的层次上，通过拉伸、切削和阵列等建模方法产生。这些方法的运用使得模型能够更加准确地反映实际零件的几何形状和尺寸，为后续的仿真分析和优化设计提供了坚实的基础。a.把手 b.丝杠 c.环扣d.机架 e.轴承座图4-1传动装置各零件4.3射流装置建模射流装置由管道、分水箱、喷嘴、汽油机水泵等组成，如图4-2所示为射流装置各零件造型。模型分别建立在几个主要部件上实体模型通过拉伸、切削和阵列的方法产生。图4-2射流装置各部件4.4浮筒和机架建模底盘由浮筒和机架等组成，如图4-3所示为底盘各零件造型。模型分别建立在几个主要部件上实体模型通过拉伸、切削和阵列的方法产生。图4-3浮筒和机架4.5总体装配建模本课题完成了莲藕采摘机的装配过程，并展示其整体装配模型。需要注意的是，除了这些核心部件外，还有一些非标零件，它们将在CAD软件中通过二维图纸进行展示。传动装置：作为莲藕采摘机的动力来源，其设计和装配对于整机的性能至关重还能够降低故障率，提高整机的可靠性。射流装置：射流装置是莲藕采摘机的核心部件之一，它负责将水流喷射到莲藕的根部，以便将其从泥土中冲刷出来。底盘机架：底盘机架作为莲藕采摘机的支撑结构，其稳固性和承重能力对于整机的运行至关重要。通过上述关键部件的精确装配，成功地构建出了莲藕采摘机的整体装配模型。如图4-4所示，该模型展示了莲藕采摘机的整体结构和工作原理。图4-4整机模型5总结针对当前莲藕品种改良与种植面积不断扩大的趋势，反观国内外莲藕采摘机械化发展相对滞后，且缺乏针对莲藕采摘机械化、智能化研究的现状，本课题进行莲藕采摘机机构设计。鉴于莲藕采摘机械操作复杂、劳动强度较高、工作效率低下等突出问题，本文紧密结合莲藕采摘作业的实际需求，设计了一种新型的莲藕采摘机。该机械旨在简化操作过程，降低劳动强度，提高采摘效率，以满足现代化农业生产的需求。现将主要研究成果概述如下：(1)确定整机设计方案。根据查阅相关资料和观看有关莲藕采摘机工作视频，确定了莲藕采摘机的工作原理。浮筒式莲藕采摘机主要由动力源、传动装置、射流装置、浮筒和机架等组成，可以通过射流装置把莲藕从泥土中冲刷出来浮出水面从而人工采摘；(2)完成传动装置的结构设计。其结构是由丝杠来推动整体装置的上下移动；(3)完成射流装置的结构设计。其结构由水管，分水箱，高压喷头组成；(4)根据机械设计领域的相关知识，我充分利用SolidWorks、CAD等专业建模软件，对一系列具体的机械结构进行了细致而精准的设计工作。这些设计涵盖了水泵的选型、分水器的构造规划、喷头的制作与安装等多个关键环节。在设计过程中，结合运动学和流体力学的理论原理，对水流在管道中的能量损失进行了科学的计算和分析。经过严格的数据处理和验证，最终得出水泵的总泵压强为0.11MPa，这一数据为满足莲藕可承受最大压强从而设计高压喷嘴提供了重要的参考依据。(5)完成了整机系统集成与三维建模。射流装置的设计、传动方案的设计与计算、机架等的研究成果，运用Solidworks软件对莲藕采摘机进行整体装配建模。

参考文献贾乐,刘瑞玲,房祥军,等.莲藕采后主要致腐真菌分离鉴定及生物学特性研究[J].核农学报,2022,36(03):661-668.李峰,周雄祥,柯卫东,等.湖北省莲产业发展调研报告[J].湖北农业科学,2020,59(23):101-106+109.LiuK,LiQ,PanL,etal.Theeffectsoflotusrootamylopectinontheformationofwheyproteinisolategels[J].CarbohydratePolymers,2017,175721-727.Food;UniversityofKarachiResearchersReleaseNewStudyFindingsonFood[EvaluationofthepotentialofLotusroot(Nelumbonucifera)flourasafatmimeticinbiscuitswithimprovedfunctionalandnutritionalproperties][J].FoodWeeklyNews,2020.刘义满,柯卫东,黄新芳.莲藕人工采挖和机械采挖技术[J].长江蔬菜,2014,(21):10-15.季大淼,杨沿喜.挖藕机[J].粮油加工与食品机械,1982,(10):48-49.张佳,李锋霞,潘江如,等.莲藕收获机械研究现状与发展趋势[J].中国农机化学报,2022,43(10):12-17.周良墉.4OZ-3型自走式水压莲藕掘取机[J].农业机械,2002,(08):58.白国瑞.履带浮筒式挖藕机底盘设计与性能试验[D].武汉：华中农业大学，2021.邹年华.SEA化工离心泵的数值模拟和优化设计[D].大连理工大学,2019.尉迟升.浅析Sh型离心泵泵轴支撑装置在运行中损坏的成因及精修工艺[J].科技资讯,2015,13(30):94-95.陈纪军.320吨静力压桩机液压系统热平衡研究[D].中南大学,2012.陈仕扩.通风空调管道分流T形三通变径消涡降阻方法[D].西安建筑科技大学,2017.陈妍,于彤娟,许志杰,等.冷柜风幕系统阻力计算及其风机选型[J].家电科技,2017,(04):65-67.韩彩锐.4SY-1.8型油菜割晒机液压驱动系统设计与试验研究[D].华中农业大学,2014.陆泳升.车辆冷却系统冷侧阻力模拟试验台研制及应用[D].浙江大学,2017.谢辰.新型内外管差压流量计气液两相流测量特性研究[D].河北大学,2018.陈世红.自动喷水灭火系统栅状管网设计优化研究[D].重庆大学,2019.何川.流体力学[M].重庆大学出版社:201805.228.方达宪,王艳华,王伟,等.流体力学[M].南京东南大学出版社:201801.258.张本秋,杨志,王力军.水泵选型应注意的几个问题[J].黑龙江水利科技,2007,(02):69.翟文芳.离心泵稳定工况点的测定[J].计量与测试技术,2005,(09):39-40+46.致谢转眼间，校园生活即将结束。此篇任务书完稿之际，要感谢众多师长和亲友，谢谢你们的期望与鼓励。此时此刻，我无法找到合适的言语来表达我内心深处最真挚的谢意。首先衷心感谢我的导师。真心感谢尊敬的导师给予我的教诲，一直给生活、学习上每一方面的帮助，给我提供了学习的机会。至今，老师严谨的治学态度，授课时的谈笑风生，修改我的学术文章时的认真细致，指导我做职业规划时的精确分析，仍然深深刻印在我脑海中，挥之不去，难以忘怀