机械毕业设计_烟草揭膜培土机培土机构的设计

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1、全套图纸，加153893706烟草揭膜培土机培土机构的设计学 生指导老师： (湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘 要：目前，我国南方山区烟田培土大多数仍采用传统的人畜力作业方式，作业质量差，培土高度受到制约，且工作效率低，生产成本高。推广应用培土机械化技术，对于降低农民劳动强度、促进农业增效、农民增收有着重要意义；对烟田沟底垄面进行培土除草是烟田耕作的重要组成部分，是保证烟草产量和质量的主要环节之一，目前所用的培土机均无垄面除草装置，工作过程中直接把沟底的土翻到垄面上，将杂草覆盖，治标不治本，杂草的生长与烟草竞争养分，不利于烟草的成长。本设计采用增加除草轮的方式，清除垄面杂草，同

2、时在两边采用特殊梭形护叶装置，可实现培土时不需人工辅助遮挡烟叶，有效做到培土过程中对烟叶的保护。本设计针对上述机械，运用大学所学知识对该机的主要工作部件进行设计研究。关键词：烟田培土机；培土；除草；旋耕刀The Design of Hilling Mechanism of Tobacco PlasticFilm Uncovering and Hilling Machine (Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: Tobacco field s

3、oil are still using the traditional manual mode of operation in hilly area of South China, It is very backward that ridging height is restricted,and the work efficiency is low, It have important significance to promote mechanization technology for reducing the labor intensity of farmers and Promotin

4、g agricultural efficiency. To earth up on tobacco field furrow is an important part of tobacco farming, At present, ditching bottom soil over the ridge directly when the machine works. It is not conducive to the growth of tobacco that the growth of weeds and tobacco competition for nutrients, This d

5、esign uses the weeding wheel to clear the ridge weeds, and spindle supporting device can effectively protect the tobacco leaf. This design using the University of knowledge to research the main working components.Keywords: Tobacco ridging machine; Hilling; Hoe; Rotary knife1 前言 我国南方地区的烟草种植大部分在丘陵山坡上人

6、工开垦小块田地，地形狭小，坡度较大，大型机械无法作业，不少地区的烟草生产从种植到收获，基本全处于零机械化状态，然而，这些地区烟叶质量较优，因此，发展适合南方丘陵地区的小型烟田揭膜培土机械显得尤为突出。随着社会经济的发展，越来越多的年轻人不愿从事体力劳动，渴望到城市里寻求发展，使得我国农村劳动力越来越少，越来越多的人决定弃农，从而烤烟的产量也越来越少，烟草行业遇到了前所未有的挑战，实现烟草机械化是烟草产业发展的唯一出路。烟苗的田间管理的一个重要环节是培土培肥，培土培肥能够促进烟草根系发育，扩大营养吸收面积；培土能使茎基部长出不定根，增强吸收水肥的能力；而且便于排水防涝，减少根茎病害，也便于灌溉，

7、增强抗旱能力，充分发挥肥效，增强植株根系的支撑作用，从而增强抗倒伏能力。根据周冀衡、王少先、李再军、王 勇、夏石头、彭克勤、萧浪涛等人的研究表明，中耕培土培肥能增加烤烟植株叶片光合速率，在不培肥的情况下，培土也能在一定程度上增加叶片光合速率，改善叶片光合性能。培土处理有利于烤烟植株不定根的产生。在培土各处理中，以培肥处理对不定根发育影响最大，到后期其不定根鲜重是其它处理的2.44.6 倍。由此可见培土培肥的重要性，但是人工培土费时费力，效率不高，发展培土的机械化作业，对于增加烟叶产量，提高烟叶质量是很有意义的。农业机械化是当代农业田间管理的发展趋势，烟田管理实现机械化，有利于解放劳动力，加快烟

8、田管理速度，提高烟叶的质量和产量。目前，我国田间培土所用的培土机多是在手扶拖拉机上配置通用型培土器，由于这些培土机都没有设置保护烟叶的装置，从而不可避免的造成烟叶的压伤。为了防止除草培土过程中将烟叶压伤，人们不得不采取人工辅助措施将烟叶收拢，大大降低了培土机的使用效率，就像是“木桶效应”。在培土机上安装仿形装置与护叶装置，从而有效的避免土壤压伤烟叶的现象。2 国内外培土机械化研究现状国外设施农业耕作机械技术已经非常成熟，作业性能稳定，功能齐全，小巧轻便。日本、意大利、荷兰和以色列等国家的产品广泛用于旋耕、犁耕、开沟、作畦、起垄、中耕、培土、铺膜、打孔、播种、灌概和施肥等作业项目。意大利M.B公

9、司生产一种单轮驱动轴旋耕机，动力为3.3kw汽油机，单机重量为 40kg。适于菜园、花圃中耕作业，一次完成旋耕培土两项作业。韩国生产的万能管理机，一台主机配带40多种农机具，也具有培土的功能，可用于农田作业，也可用于果树低矮树枝下、温室大棚等地块作业。我国目前烟草培土机械化方面的研究相对不足，有关这方面的论文资料还不是很多。1999年山西省机电设计研究院设计的KGPT开沟培土机，主要用于开掘农田排灌沟渠和修筑田埂，也可用于营造林时开掘带状植树沟。最大开沟深度为300mm，沟槽宽边最宽为530mm。结构上是在原有铧式犁的基础上加长了翼板并增加了翼尾板和相应的调节装置。该机型主要用于开掘农田排灌沟

10、渠和修筑田埂，在原理上不适用于烟草的培土。王桂湘、奚河滨等人对起台犁培土翼进行了研究，起台犁是针对北方的宽台栽培技术而设计的犁，它是在传统的大三角犁铧的基础上增加了培土翼，该培土翼在原理上并未脱离三面楔的原理，通过优化设计犁面的曲导线和曲元线的参数，来达到最优的工作性能。通过设计，得到了作业效率高，性能稳定，安装方便的效果；而且，改进后的培土翼牵引阻力小，能适应各种土壤作业。这与当前南方烟草窄垄单行的栽培方式有很大的差别，仅仅依靠三面楔的原理，难以达到烟草种植所需的效果。青州奥健机械制造制造的奥建牌YS320P型烟地培土机，土粒细度均匀合理，土壤流向控制准确、调整方便、地沟整洁美观，同时具有开

11、沟功能，开沟深度可达20cm，该机选配铝合金底盘，质量好、重量轻，配套 3.68-4kw全铝合金风冷柴油机，动力输出强劲、转速稳定，是烟叶、毛芋、甘蔗、玉米等多种经济作物的最佳培土机具。莱州康宇机械公司生产的牛牌多功能田园管理机是根据我国各地农作物种植经验和要求，吸取国内外各种相关机具的先进技术研制推出的一种具有国内领先水平的开沟培土专用机具。在原理上采用的是旋耕刀切土和抛土的原理。作业土量适中土粒细度均匀合理，土粒流向控制准确、调整方便、地沟整洁美观，同时具有旋耕、中耕、起垄、铺地膜、 喷农药、灌溉、除草功能，开沟深度可达38cm，宽度11-40cm。该机质量好、重量轻，配套7-9马力铝合金

12、风冷汽油、柴油机，动力 输出强劲、转速 稳定，应用广泛。浏阳市社港镇合盛村农民寻忠荣发明的手扶式烟田中耕培土机，该机效率高，一天可完成1 hm2烟田的作业任务，而且培土性能好。这三种机型的培土方式，能适应南方丘陵山区，是目前的趋势。3 整体方案设计与分析培土机整体方案1档泥板，2机架，3限深杆，4限深轮，5旋耕刀，6除草轮，7护叶装置图1培土机1Fender, 2Frame,3Depth Limit Rod, 4Depth Limit Wheel, 5Rotary Blade, 6Weeding Wheel, 7Retaining Leaf DeviceFig.1 Hiller我国南方地区（秦

13、岭淮河以南）多为低山丘陵，田地多为小区域分布，有些甚至在石缝里，大型的农业机械不适用，该地区的农业机械大多体积小、质量轻、行动灵活，本次设计的小型烟田培土机主要用于烟田垄沟培土、垄面除草，其主要组成部分为机架、培土机构、除草轮，护叶装置，如下图所示。 图2培土机构 图3 除草轮 Fig.2 Rotary knife Fig.3 Weeding wheel选用KM178FS柴油拖拉机为动力，动力传动第一步分为两部分，一部分传给拖拉机前动力一部分通过输出链轮传递到中间轴，再由中间轴将动力分别传递到除草轮和培土轮。除草轮安置在培土轮的前部，其上装有梭形护叶装置，因此工作时，梭形护叶装置将烟叶挡在除草

14、轮工作范围之外，除草轮除去两边垄面杂草时能有效避免烟叶受到损害，接着旋耕刀对沟底进行培土，并把土抛至垄面，完成先除草后培土作业。4整体方案的工作原理及有关理论分析培土器的工作原理培土器主要由培土轴、挡泥板、和焊接在培土轴上的旋耕刀组成。作业时，由传动系统带动培土轮高速旋转，通过旋耕刀的回转运动和前进运动切削土壤，将土壤打碎，抛起，挡泥板将抛起的泥挡落在两边垄面上，对垄面进行整形，实现对烟田垄沟的培土作业。采用手动调节限深轮距离机架高低的方式改变培土深度，限深轮为无传动装置的独立滑行轮，通过焊接空心管与机架尾端相连，两同轴空心管上有若干固定孔可选用，选定某一高度时，通过销钉固定，从而实现不同深度

15、的垄沟作业。 图4限深轮Fig.4 The depth limit wheel在进行除草工作之前，通过梭形护叶装置将垄面上的烟叶引导到护叶装置的上方，在整个工作过程中避免烟叶卷入除草轮与旋耕刀的工作范围中，护叶装置由局部圆锥壳焊接而成，其结构如下图所示：图5护叶装置Fig.5 Retaining leaf device4.4 除草轮的工作原理方案的对比第一种方案，参照日常生活中使用的圆盘式剃须刀，除草刀片的设计仿照剃须刀片，即刀片旋转所在的平面与烟田的两侧垄面平行，本方案的主要缺陷在于除草刀易缠草。第二种方案，除草刀通过两个大小不同的铁圈相连，如下图所示，本方案的优点在于制造方便，不易缠草。经

16、比较，选用第二种方案更合适。图6 除草轮Fig.6 Weeding wheel除草刀片与刀架设计烟田垄面的除草刀直接采用条形材料加工而成，横截面为直角梯形，刀架采用两大小不同的铁圈，中间固定轴连接，每个除草轮均匀安装5块刀片，共10块，刀架与除草刀使用焊合相接。5整机结构设计与计算分析5.1 动力传动部分的设计方案 链传动是一种挠性传动，由链条和链轮（大链轮小链轮）组成，通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力。与磨擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率高，又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力较小，同时链传动能低速重载和高温潮

17、湿的环境中工作，特别是像培土机这样的机械，经常受到土块、泥浆和瞬间过载等得的影响，依然能很好的工作，因此本设计全部采用链传动。 图7传动系统总图Fig.7 Transmission system 传动比的分配计算选用KM178FS柴油机为动力，转速为1800r/minm/s。（1）动力轴至旋耕刀传动比的分配拖拉机的输出动力轴转速n1=700r/min，本设计所选的旋耕刀回转中心半径（刀辊回转半径）R=150mm；动力轴、中间轴、旋耕刀、除草轮的转速分别记为、；（旋耕速度比）的大小对旋耕刀运动轨迹及培土机工作状况有重要影响：当旋耕刀转到一定位置时，就会出现刀片断点绝对运动的水平分速度与培土机前进

18、方向相反，其运动轨迹是余摆线，旋耕刀能够向后切削土壤。只要刀片在开始切土时刀片端点绝对运动的水平分速度0，整个切土过程刀刃上切土部分各点的运动轨迹都是余摆线，故旋耕刀的圆周速度Vp应大于整机前进的速度Vm=0.8ms，即1 （1） （2）取=5.63r/s，n3=35.35rad/s符合要求。n1=700r/minrad/s，输出轴到旋耕刀所在培土轴的总传动比为：总=2.07 （3）根据总传动比，把传动设置为二级减速，第一级传动比i1=1.36，第二级传动比i2=1.52。（2）动力轴至除草轮传动比的分配除草轮的转向与旋耕刀相反，因此在中间轴与除草轮之间用一对啮合齿轮使动力轴转向，除草轮的转速

19、（除草刀辊转速）n4=150r/min。输出轴到除草轮的总传动比为：i总=4.66 第一级链传动设计计算本设计的已知条件包括：动力轴链轮转速n1=700r/min，除草轮转速n4=150r/min，不计功率损失，柴油机的额定功率为4kw，预设输出功率为4kw，传动比i1=1.36。（1）选择链轮齿数Z1、Z2 由于是降速，动力输出轴为小链轮，中间轴为大链轮，链齿均取国家标准尺寸，小链轮齿数Z1=15，大链轮齿数为Z2 ；Z2 = Z1i1=151.36=20（2）计算当量的单排链的计算功率根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正为当量的单排练的集散功率： （4）式

20、中：工况系数, 查机械设计表9-6（178页）得=1.0；主链轮齿数系数，查机械设计图9-13(179页)查得=；多排链系数，单排链为1。此处已删除，完整版加153893706有效应力集中系数，取=1.80 ；表面质量系数，取=1；尺寸影响系数，取=0.56；平均应力这是系数，取=0.42。 =计算公式：式中： 有效应力集中系数，取=1.28 ；表面质量系数，取=1；尺寸影响系数，取=0.60；平均应力这是系数，取=0.29；S=故安全系数大于S,该轴是安全的。本设计为空心轴，由经验值内径/外径之比为0.51，最小直径即内径d取25mm，外径D范围为2550mm，又由于旋耕刀的回转中心到刀柄孔

21、中心距离为552mm，刀柄孔到刀柄顶端的距离为25mm，可知回转中心到刀柄顶端的距离为302mm，外半径R302mm。由刀座的尺寸可知R必须大于L-P=18mm，故取外直径为40mm，要注意的是，与轴承配合的轴部分与轴肩采用实心。6 总结通过设计计算，得出了本烟草培土机培土机构的整机结构。并根据相关原理得到整的装配图，还从培土机的工作要求，设计出了新型培土器的结构。本烟草揭膜培土机培土机构的设计主要是针对现有烟草培土机培土后沟底无松土层，易造成土壤水分严重流失并产生降水泾流的问题，设计的一种培土器。该型培土器利用安装在同一工作轴上的旋耕刀，动力驱动培土轴旋转，培土轮旋松土壤，利用惯性将土壤抛向

22、垄顶，实现对土壤的疏松和输送，并通过挡泥板保持垄面的平整。该培土器培土效果良好，达到了预期的目的。参考文献1 濮良贵 纪名刚. 机械设计M.高等教育出版社第八版 31-3702 安琦 顾大刚. 机械设计M 科学出版社2008年 207-2133 王昆 何小柏 汪信远 机械设计课程设计 M高等教育出版社1996年版 130-1524 汪懋华 农工业机械化工程技术 M 河南科学出版社 855 刘景泉 农机实用手册 M 人民交通出版社 1998年版6 毛罕平陈翠荚lGl60旋耕机刀轴扭矩载荷谱全国旋耕机作业及其机具发展问题学术讨论 会，19867 耕作机械主要零部件的疲劳试验研究鉴定文件。江苏工学院

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27、个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要感谢蒋蘋老师和戴宁湘师兄，他们对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！