矮化密植红枣修剪机设计【说明书+CAD】
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塔里木大学毕业设计前 言枣树在我国的分布很广,一般来讲,小气侯冬季最低气温不低于-32,就可栽培植枣。枣树在我国大面积经济栽培主要在山东、河北、河南、山西、陕西五省的黄河流域,近年来安徽、甘肃、湖南、湖北发展很快。红枣为温带作物,适应性强,营养丰富,富含铁元素和维生素。红枣素有“铁杆庄稼”之称,具有耐旱、耐涝的特性,是发展节水型林果业的首选良种。由于经济的发展,特色农业的建立,红枣种植成为现代农业发展的一条新的产业项目,红枣产业已呈现出区域化布局、规模化发展、多种栽培模式尽显其效的新格局。各地根据自己的情况确立了不同的枣树种植面积,为农民增加了经济收入。随着红枣的种植面积的增加,红枣的机械化作业在红枣栽培中的重要性逐渐凸显。依据最近几年林果业发展的态式分析,果树种植每年以10%的速度递增,由于林果业的快速发展,各地已形成了较大的种植规模, 每到夏季剪枝时需要投入大量的劳动力来完成剪枝工作。矮化密植红枣剪枝机的研究,就是针对红枣剪枝的要求进行设计的。红枣的机械化剪枝,大大提高了剪枝的工作效率,降低了作业成本,同时又减小了剪枝过程的机械损伤,保证了剪枝质量,对红枣业的规范化,标准化生产有着重要的现实意义。矮化密植红枣修剪机1本课题的来源及研究的目的和意义大枣,又名红枣。自古以来就被列为“五果”(桃、李、梅、杏、枣)之一,历史悠久。大枣最突出的特点是维生素含量高。在国外的一项临床研究提示:连续吃大枣的病人,健康恢复比单纯吃维生素药剂快3倍以上。因此,大枣有“天然维生素丸”的美誉。 大枣能提高人体免疫力,并可抑制癌细胞。药理研究发现,红枣能促进白细胞的生成,降低血清胆固醇、提高血清白蛋白,保护肝脏。红枣中还含有抑制癌细胞,甚至可使癌细胞向正常细胞转化的物质。 经常食用鲜枣的人很少患胆结石。这是因为鲜枣中丰富的维生素C,使体内多余的胆固醇转变为胆汁酸。胆固醇少了,结石形成的概率也就随之减少。 大枣中富含钙和铁,它们对防治骨质疏松和贫血有重要作用。中老年人更年期经常会有骨质疏松,正在生长发育高峰的青少年和女性容易发生贫血,大枣对他们会有十分理想的食疗作用,其效果通常是药物不能比拟的。对病后体虚的人也有良好的滋补作用。 枣所含的芦丁,是一种使血管软化,从而使血压降低的物质,对高血压病有防治功效。 大枣还可以抗过敏、除腥臭怪味、宁心安神、益智健脑、增强食欲。枣树在我国的分布很广,一般来讲,小气侯冬季最低气温不低于-32,就可栽培植枣。枣树在我国大面积经济栽培主要在山东、河北、河南、山西、陕西五省的黄河流域,近年来安徽、甘肃、湖南、湖北发展很快。红枣为温带作物,适应性强,营养丰富,富含铁元素和维生素。红枣素有“铁杆庄稼”之称,具有耐旱、耐涝的特性,是发展节水型林果业的首选良种。由于经济的发展,特色农业的建立,红枣种植成为现代农业发展的一条新的产业项目,红枣产业已呈现出区域化布局、规模化发展、多种栽培模式尽显其效的新格局。各地根据自己的情况确立了不同的枣树种植面积,为农民增加了经济收入。随着红枣的种植面积的增加,红枣的机械化作业在红枣栽培中的重要性逐渐凸显。依据最近几年林果业发展的态式分析,果树种植每年以10%的速度递增,由于林果业的快速发展,各地已形成了较大的种植规模, 每到剪枝季节需要投入大量的劳力来完成果树修剪。红枣剪枝机的研究,就是针对红枣修剪时的要求进行设计的剪枝机械,红枣的机械化剪枝对提高剪枝效率, 降低作业成本, 保证枣树正常生长,促进枣业生产的规范化、标准化具有重要现实意义。2国内外现状及其分析2.1国外对果树机械化剪枝技术的研究较多,机械剪枝在美国、西班牙、俄罗斯、意大利、英国、德国、丹麦、匈牙利等国家的果园应用较为普遍。他们采用的机械主要有:气动剪枝机,电动剪枝机,油锯等。但是,针对矮化密植枣树的修剪机械几乎没有。2.2国内对果树机械化剪枝技术的研究也比较多,但也是在近几年才大量出现的。目前我国果园管理的果树修剪环节,工作繁重、劳动强度大,工作模式长期停留在手工模式上,制约了现代果品产业规模化和生产标准化的发展。只有很少的果农愿意尝试机械剪枝,原因在于剪枝机的高额成本,因此设计一种轻便小巧,动力强劲,成本低廉的枣树修剪机具有很重要的现实意义。3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析成功的设计出红枣修剪机应该有以下几个任务要求:第一,能够很好的适应矮化密植红枣树的修剪,这就要求修剪机要小巧轻便,修剪的刀头要灵活,修剪过程中不能损伤其它树枝。第二,设备应便于携带或行走,以提高修剪工作效率。第三,动力部分应简单且动力输出强劲,续航能力强。由此经过综合考虑与比较,决定设计一种小型圆盘锯剪。设计红枣修剪机运用的原理就是:小型圆盘锯片对树枝的快速切割,且由于锯片直径小,厚度薄,在剪切过程中灵活并且不会对其它树枝造成损伤。采用软传动轴使得它可以以任意角度切割。红枣修剪机大大的提高了对红枣的剪枝效率,而且减少了机械剪枝的损伤而且作业的范围比较广,能适应不同的树枝形式。4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路本课题重点研究修剪机的传动部分和锯片的选择,同时还的注意防护的装置设计。以改善机械剪枝对枣树损害较大,提高劳动效率的问题。关键问题解决思路:修剪机主要由三部分组成:汽油机、传动部分、刀头。刀头的设计应满足剪枝要求且尽量降低对枣树的损害,因此在保证切割功率的前提下,尽量选择小锯片。传动部分应减少传动过程中的损失,且为了灵活操纵刀头,选择软传动轴。5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法(1) 了解红枣修剪机行业的国内外发展现状:上网和图书馆查阅相关资料文献。(2)确定设计方案:对汽油机、传动部分、刀头等装置进行重点的研究。画结构简图和指导老师进行讨论研究,直到确定了明确的设计方案。(3)对锯片剪枝的过程进行实验,确定锯片的大小和转速。(4)画装配图:利用运用AutoCAD软件制图(5)计算校核:参考资料书中的计算方法和公式等进行计算校核以便满足不同地区的红枣剪枝要求。6、完成本课题的工作方案及进度计划完成本课题的方案:(1)2011-12-01至2011-12-20指导老师下达任务书查阅相关文献,撰写开题报告。(2)2011-12-20至2012-04-18 对锯片剪枝的过程进行实验,确定锯片的大小和转速。根据工作要求,查阅相关手册,对各部分机构设计、计算,画草图。(3)2012-04-18至2012-05-11 进行毕业设计中期检查,填写记录表,指导老师下达审阅意见,进行设计修改。(4)2011-05-11至2011-05-25 完成产品说明书。(5)2011-05-26 毕业答辩7、 主要参考文献(1) 大先.机械设计手册单行本.化学工业出版社,2002(2) 罗圣国,吴宗泽.机械设计课程设计手册(第3版).高等教育出版社,2006.(3) 陈铁名.机械设计图册.高等教育出版社,2003.(4) 纪名刚.机械设计(第8版).高等教育出版社,2006.(5) 孙桓.机械原理(第7版).高等教育出版社,2006. 12 届毕业设计矮化密植红枣修剪机设计说明书学生姓名 李 朋 学 号 8031208229 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 12-2 指导教师 马 少 辉 日 期 2012.06 塔里木大学教务处制目 录1.绪论11.1本课题研究的背景、目的和意义11.2国内外研究现状分析11.3剪枝机方案的确定12.设计方案的选择22.1总装图设计:23.剪枝机设计计算23.1设计要求23.2外形尺寸的确定33.3确定传动比33.4齿轮的设计参数34.各个轴的设计44.1计算各轴的输入功率44.2计算各轴的转矩44.3小锥齿轮轴的设计54.4大锥齿轮轴的设计75.其它机构的设计95.1离合器95.2锯片105.3挡板10结论11致谢12参考文献13塔里木大学毕业设计1.绪论1.1本课题研究的背景、目的和意义大枣,又名红枣。自古以来就被列为“五果”(桃、李、梅、杏、枣)之一,历史悠久。大枣最突出的特点是维生素含量高。在国外的一项临床研究提示:连续吃大枣的病人,健康恢复比单纯吃维生素药剂快3倍以上。因此,大枣有“天然维生素丸”的美誉。 大枣能提高人体免疫力,并可抑制癌细胞。药理研究发现,红枣能促进白细胞的生成,降低血清胆固醇、提高血清白蛋白,保护肝脏。红枣中还含有抑制癌细胞,甚至可使癌细胞向正常细胞转化的物质。 经常食用鲜枣的人很少患胆结石。这是因为鲜枣中丰富的维生素C,使体内多余的胆固醇转变为胆汁酸。胆固醇少了,结石形成的概率也就随之减少。 大枣中富含钙和铁,它们对防治骨质疏松和贫血有重要作用。中老年人更年期经常会有骨质疏松,正在生长发育高峰的青少年和女性容易发生贫血,大枣对他们会有十分理想的食疗作用,其效果通常是药物不能比拟的。对病后体虚的人也有良好的滋补作用。 枣所含的芦丁,是一种使血管软化,从而使血压降低的物质,对高血压病有防治功效。 大枣还可以抗过敏、除腥臭怪味、宁心安神、益智健脑、增强食欲。枣树在我国的分布很广,一般来讲,小气侯冬季最低气温不低于-32,就可栽培植枣。枣树在我国大面积经济栽培主要在山东、河北、河南、山西、陕西五省的黄河流域,近年来安徽、甘肃、湖南、湖北发展很快。红枣为温带作物,适应性强,营养丰富,富含铁元素和维生素。红枣素有“铁杆庄稼”之称,具有耐旱、耐涝的特性,是发展节水型林果业的首选良种。由于经济的发展,特色农业的建立,红枣种植成为现代农业发展的一条新的产业项目,红枣产业已呈现出区域化布局、规模化发展、多种栽培模式尽显其效的新格局。各地根据自己的情况确立了不同的枣树种植面积,为农民增加了经济收入。随着红枣的种植面积的增加,红枣的机械化作业在红枣栽培中的重要性逐渐凸显。依据最近几年林果业发展的态式分析,果树种植每年以10%的速度递增,由于林果业的快速发展,各地已形成了较大的种植规模, 每到夏季剪枝时需要投入大量的劳动力来完成剪枝工作。矮化密植红枣剪枝机的研究,就是针对红枣剪枝的要求进行设计的。红枣的机械化剪枝,大大提高了剪枝的工作效率,降低了作业成本,同时又减小了剪枝过程的机械损伤,保证了剪枝质量,对红枣业的规范化,标准化生产有着重要的现实意义。1.2国内外研究现状分析国外对果树机械化剪枝技术的研究较多,机械剪枝在美国、西班牙、俄罗斯、意大利、英国、德国、丹麦、匈牙利等国家的果园应用较为普遍。他们采用的机械主要有:气动剪枝机,电动剪枝机,油锯等。但是,针对枣树的修剪机械比较少。国内对果树机械化剪枝技术的研究也比较多,但也是在近几年才大量出现的。目前我国果园管理的果树修剪环节,工作繁重、劳动强度大,工作模式长期停留在手工模式上,制约了现代果品产业规模化和生产标准化的发展。只有很少的果农愿意尝试机械剪枝,原因在于剪枝机的高额成本,因此设计一种轻便小巧,动力强劲,成本低廉的枣树剪枝机具有很重要的现实意义。1.3剪枝机方案的确定.1气动剪枝机.2液压助力剪.3小型圆锯片剪 .4电动剪 剪枝机设计总体方案按以下原则和要求确定:.1造价低廉.2结构简单,便于维护修理.3修剪效率高.4剪枝机械损伤小综合比较以上方案,选择小型圆锯片剪。2.设计方案的选择经过多次的讨论和研究,确定矮化密植红枣剪枝机的总体结构,包括动力机构、动力传送系统、控制机构以及刀头装置等。2.1总装图设计:图2-1剪枝机总装图1.油箱2.油箱端盖3.手柄4.汽油机箱体5.离合器6.螺钉7.背带8.卡夹9.开关10.握柄11.传动软管12.小锥齿轮13.齿轮箱14.轴承15.挡板16.挡圈17.大锥齿轮18.锯片19.传动轴3.矮化密植红枣剪枝机计算3.1设计要求剪枝机由背负部分、传动软管总成、操作杆、刀头4部分构成,其整机质量只有7.2kg,一个普通农村妇女完全可以两肩背负操作。1) 背负部分主要由汽油机、背带组成。其动力采用日本“三菱”二冲程风冷汽油发动机、该发动机具有功率大、油耗低、性能稳定等特点,发动机排量为33.6cc。2) 传动软管总成主要由传动软轴、手把、传动管、防震块组成,长度为1200mm,其作用是将动力传递给旋转锯片。采用软管传动便于操作者任意角度、高度操作。3) 操作杆由操作杆接头、握把、发动机开关、安全护盖等组成。4) 刀头由齿轮箱、锯片、挡板组成。5) 机械性能稳定,故障少。其可靠性、安全性良好,无机械故障。3.2外形尺寸的确定机具箱外形尺寸:长宽高=330300302mm燃油箱的容积:0.8L锯片尺寸:110*2.2*20*30T3.3确定传动比选择链轮齿数Z1、Z2汽油机速=7000r/min,刀片速=3800r/min,传动比 取3.4齿轮的设计参数这里的齿轮箱主要是一对圆锥直齿轮,目的是为了改变传递动力的方向。(1)选用直齿锥齿轮传动;(2)选用8级精度;(3)材料选择,小齿轮材料为Q235-A(热轧),硬度为280HBS,大齿轮材料为Q235-A(热轧)(4)选小齿轮齿数Z1=20,大齿轮齿数Z2=38.(5)几何尺寸计算U=1.85,查手册得取初定小锥轮大端分度圆直径查机械设计书表14-23,K取1.5,小锥齿轮传递的额定转矩所以小锥齿轮传递的额定转矩为1.62N.m取所以取小锥齿轮分度圆直径d1=26,大锥齿轮分度圆直径d2=48(d2=261.85=48)有U=1.85,可知cot=tan=1.85, 所以分锥角=2743,分锥角=6217 顶锥角=2923, =6334.根锥角=2614, =6024.取1.25图3-1 齿轮箱的部装图4.各个轴的设计根据动力输出及配合、设计和安装的要求,为了适应较强的工作场合,轴采用刚度和强度较好,而且抗疲劳强度较高的Q235-A材料,采用热轧处理。轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动,轴上零件除了有游动或空转的要求者外,都必须进行轴向和周向定位,以保证其准确的工作位置。4.1计算各轴的输入功率为汽油机的额定功率为小锥齿轮轴的功率 为大锥齿轮轴的功率为工作机主轴的功率4.2计算各轴的转矩为拖拉机输出轴上的转矩 为小锥齿轮轴上的转矩 为大锥齿轮轴上的转矩为工作机主轴上的转矩4.3小锥齿轮轴的设计求作用在小锥齿轮及大锥齿轮上的力圆周力轴向力径向力初步确定轴的最小直径 小锥齿轮轴的最小直径显然是要安装离合器处轴的直径,为了使所选的轴的直径d与离合器的孔相适应,故需同时选取离合器型号。经选得离合器的直径D=8mm.从而确定小锥齿轮轴的最小直径=8mm小锥齿轮轴的结构设计图4-1小锥齿轮轴图4-2小锥齿轮轴的载荷分析图(a)图4-2小锥齿轮轴的载荷分析图(b)图4-2小锥齿轮轴的载荷分析图(c)图4-2小锥齿轮轴的载荷分析图(d)图4-2小锥齿轮轴的载荷分析图(e)图4-2小锥齿轮轴的载荷分析图(f)轴的校核(1)垂直面的支承反力(图d)(2)水平面的支承反力(图b)(3)绘垂直面的弯矩图(图e)(4)绘水平面的弯矩图(图c)(5)求合成弯矩(图f)(6)该轴所受扭矩为 T=270000N.mm(7)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面,即危险截面D的强度。根据文献以上数据,并取=0.6,轴的计算应力前已选定轴的材料为Q235-A,热轧处理,由文献查得。因此,故安全。4.4大锥齿轮轴的设计初步确定轴的最小直径大锥齿轮轴的最小直径要与刀片孔的直径配合,为了使所选的轴的直径与孔相适应,故择大锥齿轮轴的最小直径=12mm大锥齿轮轴的设计图4-3大锥齿轮轴图4-4大锥齿轮轴的载荷分析图(a)()图4-4大锥齿轮轴的载荷分析图(b)图4-4大锥齿轮轴的载荷分析图(c) 图4-4大锥齿轮轴的载荷分析图(d) 图4-4大锥齿轮轴的载荷分析图(e) 图4-4大锥齿轮轴的载荷分析图(f)轴的校核(1)垂直面的支承反力(图d)(2)水平面的支承反力(图b)(3)绘垂直面的弯矩图(图e)(4)绘水平面的弯矩图(图c)(5)求合成弯矩(图f)(6)该轴所受扭矩为 T=475200(7)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面,即危险截面C的强度。根据文献以上数据,并取=0.6,轴的计算应力前已选定轴的材料为Q235-A,热轧处理,由文献查得。因此,故安全。5.其他机构的设计5.1离合器图表6-1离合器工作示意图1电磁线圈2.衔铁3.复位弹簧4.离合块离合器是控制刀片的运作,即通过离合器控制传动轴制动。本设计采用电磁式离合器,当交流电经接触环导入电磁线圈1后,产生磁通量使线圈吸引衔铁2,于是衔铁2将两组离合块4、压紧,离合器处于结合状态。当电流切断时,依靠复位弹簧3将衔铁推开,离合器处于分离状态。电磁式离合器可以实现远距离操纵,动作迅速,没有不平衡的轴向力。5.2锯片图6-2一锯片图锯片尺寸:110*2.2*20*30T5.3挡板挡板是用于保护锯片的,使锯片处于安全状态能有效的工作。图6-3挡板示意图结 论大学四年的生活就要结束,在即将步入社会走向工作岗位之前,我们经过了紧张而忙碌的一个多月的毕业设计。万事开头难,我从最初的迷茫到最后的豁然开朗。在最初我无从下手不知道该怎么入手,在老师及同学的帮助下一步步把这次设计做完。在本次设计中,是运用了我们大学所学习的所有专业科及基础知识的综合,这是对我们所学习的知识的回顾,本设计结构简单, 整机稳定性好,且经济效益明显,具有较高的推广使用价值。致 谢毕业设计是重要的实践性教学环节,是综合运用大学四年所学过的机械、数学、材料、物理、计算机等知识进行的学以致用,是理论联系实践,提高自己综合能力的好机会,同时也是对自己的一次大的总结。感谢母校给予我们这次毕业设计的机会,对我们毕业后走上工作岗位起到了很大的帮助和促进作用。在这次设计过程当中,马少辉老师给我们耐心地解答各种难题,给我们的设计提供了大量的资料,并为我们的设计创造了一个良好的环境。可以说,指导老师让我们养成了独立思考、积极探索的能力。同时,我也得到了同组同学的帮助。通过这次的设计对我来说起到很大的帮助,使得自己所学的知识了得到了一次综合,锻炼很大。本次实习还使我从中学到了相互协作和不断进取的精神,知道了独立思考和创新是我们以后工作的一个重要条件,在今后的工作中,要锻炼自己这方面的能力,使自己养成良好的设计理念。在我进行毕业设计的过程中,指导老师给了热情、细心、耐心的指导与帮助。在此,我感谢在我进行毕业设计中给予了帮助和支持的老师与同学。祝他们在工作和学习中一切顺利,事业兴隆!最后,我再说一声:谢谢你们!参考文献【1】 单辉祖.材料力学(第二版).高等教育出版社.【2】 吴宗泽.机械课程设计手册.高等教育出版社.【3】 濮良贵,纪名刚主编.机械设计第六版:高等教育出版社,2001.【4】 张会玲,张涛依.小型桑树伐条剪枝机的结构设计与参数选择,2006(7)【5】 高燕秋,林石 无料圆锯片的初步研究【期刊论文】-林业机械与木工设备,2002(11)【6】 王伟,唐传茵,张宏,马少辉,杜志高 移动式绿篱修剪机设计【期刊论文】-农机化研究2010(6)【7】 张会玲 小型桑树伐条剪枝机的设计与试验研究,2004【8】 文胜 介绍几种果园修剪机械【期刊论文】-农业知识,2009(11)【9】 背负式可调高枝修剪机的研制- 湖南农业大学学报(自然科学版) - 2003, 29(1)【10】 小型系列模糊采茶修剪机- 农机具之友 - 2003(2)13
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