【《蔬菜收割机结构设计》16000字】

六盘水师范学院毕业论文（设计）第图5.26可知，结合其功能和设计要求，可设计直径为210mm，最大承载量是300kg的滚轮。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s126驱动滚轮（二）.减速器的选用根据以下公式： πdn60r×10式中：d为驱动滚轮直径；n为电机转速；r为减速器传动比。其中直径为210mm，由上文知电机转速为1800r/min。带入公式取传动比r=40。所以选取蜗轮蜗杆减速器，其型号为NMRV040型，如下REF_Ref72480298\h图5.27所示，该减速器具有以下特点：1.承载大，散热优良；2.方便的与其他机械组合；3.传动较为平稳、宁静而且没有噪声；4.安全可靠且其效率高；5.机型小巧、结构紧凑。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s127NMRV040型蜗轮蜗杆减速器（三）.驱动轴的设计与校核对于驱动轴，在对驱动轴的一些相关的尺寸设计之外，还需要对驱动轴进行强度的校核以及刚度的校核。驱动轴的长度应比叶菜类蔬菜收割机的整机宽度大，而且还需要能够和驱动轮进行安装及配合，已知驱动轮的宽度大约为100mm，故在本次设计中设计驱动轴的长度为1000mm，设计驱动轴中的最大截面直径为30mm。接下来对驱动轴进行强度校核以及刚度校核。1.强度校核：材料为经过调制处理的45#钢，查询机械设计手册可得其技术参数：其中扭转切应力[max]=45MPa，弹性剪切模量G=80GPa，偏转角'由上文可知减速器技术参数，传动比为r=40，传动效率取=0.75，则驱动轴输出转矩公式： M=9549P/（n/r）式中：M为设计的驱动轴的输出转矩（N.m）；P为电机功率（KW）；n为电机转速（r/min）；为减速器传动效率；r为减速器传动比；将相关数据代入可得：M=又由强度条件[6]： max=式中：max为扭转切应力（MPa）；Tmax为轴所受的扭矩（N.mm）；Wt为轴的抗扭截面系数；P为轴传递功率（KW）；n为电机转速（r/min）；D为轴直径（mm）。故由上式可得轴的直径：D=其中： 39.55×10驱动轴主要受到扭矩。系数A0取最小值，查机械设计手册得45#钢的系数A0的最小值为103，代入相关数值得：D1≥6.94mm设计的D=30mm，故驱动轴强度满足条件。2.刚度校核：由刚度条件公式： '=从而有：D≥将相关数据代入可得：D2≥25.5mm故满足驱动轴刚度条件。其设计如下REF_Ref71901044\h图5.29所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s129驱动轴设计图（四）.从动滚轮的设计：从动滚轮不仅需要实现收割机前进，而且还需承载重量且需要灵活转动，为了使从动滚轮能满足本设计所需要的要求，因此设计该从动滚轮为万向轮，且设计其万向轮的轮子的直径大小为150mm，万向轮的固定板到地面距离约为200mm。其三维结构如下REF_Ref72480617\h图5.30所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s130万向轮（五）.驱动电机调速器的选型：本设计选用的调速器主要用于能方便的调节驱动电机的速度，调速器跟上文所述的调速器为同一款，为了保证使收割机行驶速度与切割部分的速度相匹配。机架结构设计应使收割机能便于组装和拆卸，并且能满足要求，能减轻整个机械的重量，同时还需要考虑到加工的方便。本设计选用普通钢板和钢管作为机架制造材料。主体为钢板组成，机架宽度为760mm，设计其大于输送带宽度，左边钢板大约宽80mm，主要用于放置和固定割茬高度调节装置。中间钢板主要用于安装电机、电机减速器、电机调速器、电池及驱动轴，两钢板厚度为5mm，并在其上打几个小孔，用于连接通电及固定电机、电机减速器、电机调速器及电池。在机架两侧焊接凸柱，主要用于连接收割机的扶手装置。在主体钢板上距离侧边50mm，开一个长孔，孔宽为50mm、长为510mm，用于换向齿轮传动布局，并且在距离孔的两边20mm处打两个小孔用于固定换向从动齿轮。收集箱支撑平台焊接在右侧钢板上，平台上打孔用于固定万向轮。其三维结构如下REF_Ref72480687\h图5.31所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s131机架扶手设计为了能够方便的掌控叶菜类蔬菜收割机的行驶及控制收割机运作，需要为叶菜类蔬菜收割机设计一个舒适的扶手装置，扶手装置也是收割机械较为重要的组成部分，本次设计的扶手可拆卸地安装在机架上，设计其离地高度约为900mm，较为符合普通人所觉得舒服高度。为避免和收集箱放置位置产生冲突，故将扶手装置安装在机架两侧，并且长度大于收集箱宽度。扶手处采用滚筒式，为了舒适，在滚筒上安装带绒毛套。三维结构如下REF_Ref72480787\h图5.32所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s132机械扶手收集箱的设计收集箱机构简介本次设计的叶菜类蔬菜收割机的收集箱机构如下：整体机架后安装一个带有一个向下凹的平台，即兜底，主要用来避免蔬菜地因坑坑洼洼，不平等因素造成收集箱晃乱，以至于蔬菜洒落于地，然后将收集箱放在凹槽平台里。机架上安装一个螺钉螺母件用于可固定收集箱，收集箱收割满载时，可以拨动机架上的螺杆机构，从而卸下收集箱，即蔬菜在输送带的运输条件之下，自然落入收集箱之中，当收集箱中的蔬菜装满以后，由人工将其取下。收集箱机构的设计（1）.收集箱的设计收集箱主要用于收集通过收割机的输送装置运输的叶菜类蔬菜，收集箱的尺寸大小应根据叶菜类蔬菜收割机的输送装置中的输送带宽度以及叶菜类蔬菜收割机的整体机架来进行收集箱的尺寸及其结构设计，叶菜类蔬菜收割机的收集箱的长度应该比整体中输送带的宽度大一些，以防止蔬菜掉落在外，叶菜类蔬菜收割机的收集箱的高度应该不要超过叶菜类蔬菜收割机的整机上端。在收集箱上设计两个长方形小孔，该小孔主要是用来与整机的机架上的螺钉螺杆件配合，由因为已知所设计的螺杆长度为40mm、宽为15mm以及厚为10mm，故设计孔的长度为42mm、宽度为16mm。为了收集叶菜类蔬菜后收集箱方便从收割机上取下来，所以在收集箱的箱体两侧设计拉手，操作人员通过拉手，可以将叶菜类蔬菜收集箱取下，设计其拉手距离箱口为100mm，长为300mm。并且在拉手杆上采用圆筒为滚筒式且在圆筒上加绒毛套。最后本次设计在根据叶菜类蔬菜收割机的一般尺寸大小及查阅市场上的一般收集箱的尺寸，而确定本次设计的叶菜类蔬菜的收集箱的基本尺寸为：长度为700mm、宽度为500mm、高度为500mm。由以上相关的数据及所设计的结构，设计收集箱三维结构如下图所示：图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s133收集箱为了在进行蔬菜收割时，防止因收割过程中振动，而使收集箱晃动，故在机架上安装螺杆，该螺杆主要用于使叶菜类蔬菜收割机的收集箱固定，具体三维结构如下REF_Ref72480927\h图5.34所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s134螺杆机构（2）.收集箱平台设计根据收集箱框的尺寸，装箱平台设计如下：长703mm、宽503mm、高10mm。焊接于机架上，主要运用于支撑叶菜类蔬菜收割机的收集箱装置，平台上打孔，平台下端主要打孔用于固定从动行走万向轮机构。叶菜类蔬菜收割机装配设计在基于三维建模的条件下，本次设计中选用Solidworks作为建模软件。整机的三维建模如下REF_Ref72480964\h图5.35所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s135叶菜类蔬菜收割机本章小结本章依次对收割机的主要零部件的结构进行分析计算、选型、简述各主要零部件的作用及其三维结构的设计，主要包括切割装置部分、输送装置部分、割茬高度调节装置部分、行走装置部分、机架部分、扶手部分以及收集箱部分。基于相关零件设计，完成了整机的机架设计、扶手设计以及收集装置设计，最后完成了整机的三维结构设计。总结与评价总结在整个机械结构的设计过程，主要完成了以下内容：（1）.围绕本次设计主题而确定了目的及意义。（2）.确定了总体设计方案。在根据国内外蔬菜收割机械结构方案分析以及比较的条件下，确定了收割机械的各个主要的组成部分，大致设计了整个作业机械的结构及工作原理。（3）.进行收割机各部分功率分析，选择了合适的电机。（4）.进行了本设计的结构设计。在基于前文的条件下分别设计了各主要部分的结构。（5）.利用三维软件进行三维结构设计。设计评价在本次设计中，在满足基本要求的条件下，本次设计的收割机械具有以下优点：（1）.采用的设计结构相对于简单，所需成本较低。（2）.动力源采用了电力驱动，未对蔬菜以及空气造成污染。（3）.分别对行走机构及割刀机构采用不同的电机驱动，能更好的实现机械的运行和速度更好的能够调节。创新点主要有：（1）.在收割装置和输送装置下端放置左右各一个升降机构，能够调节割茬高度，能够用于食用部分不同的蔬菜及切割部分不同的蔬菜，满足了通用程度小的缺点。（2）.行走装置中驱动轮采用滚轮结构以及从动轮采用了万向滚轮，更好的适应了不同地面的要求，以及机械方向的调整。（3）.在收集装置中，运用螺母螺杆配合且加兜底平台使可拆固定收集箱本次的设计解决了可能会由机械运行时，由于机械本身及地面原因而导致收集箱掉落的问题。在本次设计中也存在着许多不足之处，主要有：（1）.在各个机构之间的配合效率不够理想；（2）.整体布局有待改进。参考文献王志强.4YB-I型甘蓝收获机的总体设计［D］.甘肃农业大学,2011.申屠留芳,张炎,孙星钊,秦绍波,唐立杰.叶类蔬菜收获机的设计[J].中国农机化学报,2016,37(11):20-23.高龙,弋景刚,孔德刚,袁永伟.小型智能叶菜类蔬菜收割机设计[J].河北农业大学，2016，9,147-149.徐秀英,小型牧草收获机械的设计［D］．南京农业大学,2004．朱作模,步行与健康：过去,现在与未来［E］．北京：全民健身科学大会,2006．濮良贵，纪名刚．机械设计［M］．北京：高等教育出版社,2005.赵春花,手扶式山地牧草收割机研制［D］．甘肃农业大学,2004．梁坚,施俊侠.绿叶蔬菜收割机械研究现状[J].安徽农学通报，AnhuiAgri.Sci.Bull.2015，21(20).中国农业机械化科学研究院,农业机械设计手册（下册）［M］．北京:中国农业科学技术出版社,2007.胡杰文.小型多功能绿叶类蔬菜收获机的设计与优化［D］.广州:仲恺农业工程学院,2014，6.南京农业大学,农业机械学［M］．北京：中国农业出版社,1996．陆海涛,吕建强,金伟,张鹏,吴芝玲,陈业.我国叶类蔬菜机械化收获技术的发展现状[J].农机化研究,2020,42(03):148-152.季坚柯,梅德韦杰夫,赫沃斯托夫.蔬菜收获机械［M］.北京:中国农业机械出版社,2005.许虎泉,彭珍凤．新型油菜收割机拨禾轮主要参数的优化设计［J］．农业装备技术，2007,58-59.马世伦,赵春花,陈凯．小型牧草割压机拨禾轮的设计与试验研究［J］．2015,53(7):26-29.赵韩,黄康,陈科.机械系统设计[M].北京:高等教育出版社,2005．YaoGZ,YapFF,ChenG,etal.MRdamperanditsapplicationforsemi-activecontrolofvehiclesuspensionsystem[J].Mechatronics,2002,12,963-973.SuttonAgriculturalEnterpriseInc.SuttonAg，swalk-behindHarvestStarbabyleafharvesteraffordssmallandmediumsizegrowersth