葡萄覆土装置设计
葡萄覆土装置设计,葡萄,装置,设计
农业大学毕业设计(论文)任务书专业 机械设计制造及其自动化 班级 094 学生姓名 李沛泽 一、毕业设计(论文)题目: 葡萄覆土装置的设计 二、毕业设计(论文)应阅读或翻译的文献、资料:查找与去核相关的中英文书籍、文献资料;机械原理,机械设计等相关专业书目。 三、毕业设计(论文)要点:设计中要注意:本次设计按大田葡萄种植的不同行距、株距等参数设计覆土装置的调节范围,设计时考虑调节范围的可调节性;分析所设计出的不同覆土装置对葡萄覆土效果的影响;工作部件要能够可靠的工作;主要工作部件能够进行适当调整,以适应不同行距、株距葡萄覆土的要求。四、毕业设计(论文)进程安排: 2013.1.8-2013.3.1:查阅资料,撰写 文献综述,熟悉所使用的制图软件;2013.3.1-2013.3.30:提出设计方案并最终确定出合理的设计方案(3月15日之前完成),完成对设计方案的初步计算;2013.3.31-2013.4.30:完成对机器的设计图纸,设计说明书;2013.5.1-2013.5.10:进行最后的收尾工作,打印出纸质图纸以及设计说明书,准备答辩。五、根据大纲要求对学生毕业设计(论文)提出明确的工作要求:1、文献综述 2、论文实验记录 3、论文调查项目及内容 4、外文翻译篇数或字数 5、毕业设计说明书字数、图纸张数及其他相关技术指标等,毕业论文字数。 文献综述需要达到学校相关的要求;毕业设计说明书一份,对所设计部件中的主要零件需要有详细的计算过程;需完成工作部件的全部零件的绘制,以及部件装配体的绘制;出工作部件装配图1张,零件图15张以上,要求图纸要符合工程图标准。 六、毕业设计(论文)工作期限:任务书下达日期: 2013 年 1 月 7 日毕业设计(论文)工作自:2013年1 月 7日至 2013年 5 月 10 日毕业设计(论文)指导教师: 宋 玲 指导小组组长: 毕业设计(论文)题目葡萄覆土装置设计一、课题来源、研究的目的和意义、国内外研究现状及分析1、课题来源 葡萄是我国重要的果品之一。近些年来,随着农业产业结构调整的深化,葡萄种植业在我国有了快速的发展。在、辽宁、天津和北京等地,种植品种和规模都在逐年扩大。葡萄种植面积的增大、产量的提高,极大地丰富了市场,也成为农民脱贫致富的一条有效途径。但长期以来,葡萄的种植管理等生产环节中,大都以人工手工作业为主,劳动强度大、生产效率低、生产成本高,这严重制约了葡萄产业化的发展进程。而在我国北方地区,尤以葡萄藤的冬前掩埋为最突出的需要机械化解决的问题。葡萄覆土装置的研制,是为解决我国北方地区葡萄藤冬前覆土掩埋全部由人工手工作业劳动强度大、生产效率低而国内又没有适用专用机具的难题。本课题从农业机械设计的角度,阐述了该葡萄覆土装置研究开发的目的,针对大田葡萄种植的不同行距、株距等参数设计覆土装置的调节问题,以适应不同行距、株距葡萄覆土的要求。2、研究的目的和意义随着农业种植业结构调整,葡萄种植业发展迅速,其不仅丰富了市场,满足了人们的消费要求和工业原料要求,且农民的收入获得较大幅度的增加。但是目前葡萄生产基本处于人工作业阶段,葡萄藤冬剪后须下架进行冬前掩埋,以防风干。其劳动强度大、效率低、作业质量差,是一项时效性强的作业,影响了葡萄种植业的进一步发展。据了解国外基本选择在气候适宜的地域种植,无须葡萄藤掩埋,也没有相应的机械可以借鉴,国内目前尚无专门的葡萄藤越冬掩埋机。2000年我国成立了课题组开始埋藤机的研究。根据旋耕机工作原理由动力驱动并切削土壤,加上抛土功能,使其堆土形状达到所需要的位置,埋藤后再浇水漫灌,目的是保墒,以防风干。随着科学技术发展,发展葡萄覆土机对促进农业的发展有很大的作用,所以在此背景下,本次课题研究的装置设计对现实农业生活有很大帮助。3、国内研究现状分析国内目前已有天津、辽宁等地农机部门开发出葡萄小四轮拖拉机、手扶拖拉机的葡萄藤掩埋机。结构简单,操作方便,性能可靠,覆土厚度均匀、细碎,床面整齐,埋土实。天津市农业机械研究所研制的葡萄藤越冬掩埋机,适用于种植行距1.82.0m、2.02.2m、2.22.5m,要求葡萄藤捆绑高度低于20cm;取土沟一侧距葡萄藤4050cm,取土沟宽度38cm。堆土高度可达2530cm。配套动力为2530马力拖拉机。果农在2个作业季节就可收回投资,实现盈利。目前,天津市还有采用手扶拖拉机配套的由旋耕机械改制的埋藤机(生产率可达6亩/天,比人工提高6倍以上,作业质量好于人工作业,但操作人员工作强度大)。天津静海兴盛机械有限公司开发出的一种开沟机也可以用于葡萄藤掩埋作业。辽宁的100PFA葡萄越冬覆土机,经23次抛土作业,达到所需的厚度。机械覆土比人工覆土节省费用375元/hm2,农机户年纯收入9250.85元。人工用掀覆土,1人完成作业面积0.03 hm2/天,机械覆土作业量为1.33 hm2/天,比人工覆土提高工作效率44倍。 葡萄藤埋土防寒时,要求土要细碎,防止大坷拉搭窝透风抽条;埋土压蔓要防止损伤枝蔓,以免病害浸染及影响来年产量。取土位置距根部不能太近,最少50cm左右,以免根部受冻,埋土防寒后冬季进行田间检查,发现问题及时补救。防寒后及时灌冬水,以保植株安全越冬。葡萄根系常分布在地表下2060cm土层中,深的达100cm。葡萄较易产生不定根,根受伤后,在伤口附近再生大量的根,因此在栽培上适当断根是可以的,但不能大量断根。根系生长的土壤温度是2125,超过28或低于10时即停止生长。葡萄根系发达,有很强的吸收能力和养分贮藏能力,但抗寒性较差,比枝蔓怕冻,在土温46时,就能受冻害,甚至冻死。一旦冬季根系遭受冻害,次年枝蔓生长、结果便会大受影响。因此,北方寒冷地区埋土防寒时要特别注意根系防寒。二、主要研究内容本课题是对葡萄覆土装置的研究,并进行覆土装置的设计。具体包括以下内容:(1)介绍葡萄覆土机的工作原理,根据其原理研究葡萄覆土装置的调节机构。(2)针对葡萄种植的不同行距、株距来确定葡萄覆土装置的调节机构。(3)应用机械设计软件,先确定葡萄覆土装置整体方案,再设计绘制葡萄覆土装置整体装配图和各零件图。(4)根据设计的整体装置分析不同覆土装置对葡萄覆土效果的影响。三、研究方案、研究方法及预期达到的目标1、掌握葡萄覆土装置的工作原理。2、掌握覆土装置的调节机构。3、确定调节机构的类型及关键部件的设计。4、整体装置的布局及装配。四、完成课题所需的条件、主要困难及解决办法本次设计的葡萄覆土机的工作原理如下:覆土机工作时,拖拉机动力输出轴经主变速箱为纵向和横向输送机构提供动力。在拖拉机前进动力的牵引下,与地面保持一定入土角的挖沟集土铲被强制入土,在两藤行间刮取一定深度和宽度的土壤,集中并流向集土铲后下部的向后上方倾斜一定角度的纵向输送带上,经输送带提升、输送到可左右换向并距离地表有一定高度的横向输送带上,横向输送带在一定的转速下连续地将土壤抛向机具一侧。横向输送带两侧的抛土挡板可由机手根据机具作业实际需要抽拉并限定在合适位置,使机具抛出的土壤能够集中覆盖到需掩埋的藤蔓上,最后由置于机后一侧的整形镇压器仿形镇压,成为符合埋藤农艺要求的梯形土埂。抛土换向器经机手在地头换位,可使横向输送带实现左右方向的抛土换向。大体布局图如下:1拖拉机 2悬挂架 3主变速箱 4集土铲 5换向器6纵向输送器 7限深轮 8横向输送器其中针对行距与株距的调节范围其实是纵向输送器和横向输送器的调节范围,此两种装置可以调节的机构便可以达到要求。对此大体结构进行分析研究工作原理及结构情况,具体需要完成的步骤如下:1、分析研究葡萄覆土机的原理。2、确定主传动及整体结构方案。3、确定最终方案,绘制方案总图。4、根据总图运用机械软件对方案总图进行绘制包括装配图和零件图。5、编写设计说明书。五、参考文献(参考文献书写顺序:序号 作者.文章名.学术刊物名.年,卷(期):引用起止页)1贾生.10PF-90A型葡萄覆土埋藤机的设计研.农业机械J,2011,3(2).2 李忆萱.中型葡萄藤越冬掩埋机的研究N.农业机械学报,2008-6-17(3)3河南省农业机械管理局.新编农业机械读本M.河南科学技术出版社,2004(1).4秦贵.现代农业机械化新技术M.农业出版社,2008(1)5赵匀.农业机械分析与综合M.机械工业出版社,2009(1)6杨刚桥,洪建国.农业机械与农村经济M.科学出版社,2012(1)周期论文工作进度(主要内容、完成要求) 2013.1.8-2013.3.1查阅资料,撰写开题报告,熟悉应用机械制图软件2013.3.1-2013.3.15提出合理的设计方案2013.3.15-2013.3.30设计方案图的绘制,并完成初步方案的计算2013.3.31-2013.4.30运用机械软件绘制整体装配图和零件图 2013.5.1-2013.5.10整理图纸,编写设计说明书指导教师意见填写要求:对课题意义、学生阅读文献程度、课题思路是否合理、是否能完成预期目标做出评价,并因此得出同意开题的结论。指导教师(签字):年 月 日所在系意见系主任(签字): 年 月 日学院审核意见 教学院长(签字、公章): 年 月 日注:开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一,此报告应在导师指导下,由学生填写,经指导教师签署意见及所在系审核后生效。葡萄覆土装置设计摘 要葡萄覆土装置的研制,是为解决我国北方地区葡萄藤冬前覆土掩埋全部由人工手工作业劳动强度大、生产效率低而国内又没有适用专用机具的难题。本文从农业机械设计的角度,阐述了该机具研究开发的目的、葡萄埋藤作业的农业技术条件、机具设计的依据、机具作业的工作原理、机具的总体结构设计和抛土换向机构等关键零部件的设计和计算,并对该机具的进一步完善设计提出了改进方案。关键词 葡萄覆土机,设计计算,抛土换向*本科毕业设计(论文) 目录I ABSTRACTABSTRACTDevelopment of grape covering device, is to solve the problem of vines in North China before winter soil buried all by manual operation labor intensity, low production efficiency and the domestic and no special tools for. This paper from the agricultural machinery design point of view, expounds the equipment research and development, the purpose of grapevine burying operation agricultural technology conditions, equipment design basis, implement work principle, equipment overall structural design and throwing soil reversing mechanism as the key parts of the design and calculation, and the further improvement of the proposed equipment design the improved scheme.Key words Grapevine burying machine;Design calculation;Throwing soil change 目录目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 前言11.2 葡萄覆土机的特点11.3 葡萄覆土机的发展现状12 整体总体方案的确定32.1 设计思想62.2 主要结构设计82.3 覆土装置的工作原理102.4 整机总体方案的确定123 主要零部件的设计计算143.1 传动路线及速度的设计153.2 主变速箱传动比确定173.3 主变速箱锥齿轮设计计算183.4 链传动的设计计算203.5 齿轮传动的设计计算213.6 输入轴的设计计算223.7 中间轴的设计计算243.8 输出轴的设计计算253.9 各轴的校核计算26结 论27致谢28参考文献29*本科毕业设计(论文) 2 系统总体方案的确定26 1 绪 论1.1 前言葡萄是我国重要的果品之一。近些年来,随着农业产业结构调整的深化,葡萄种植业在我国有了快速的发展。在、辽宁、天津和北京等地,种植品种和规模都在逐年扩大。葡萄种植面积的增大、产量的提高,极大地丰富了市场,也成为农民脱贫致富的一条有效途径。但长期以来,葡萄的种植管理等生产环节中,大都以人工手工作业为主,劳动强度大、生产效率低、生产成本高,这严重制约了葡萄产业化的发展进程。而在我国北方地区,尤以葡萄藤的冬前掩埋为最突出的需要机械化解决的问题。1.2 葡萄覆土机特点当前,国内生产的葡萄埋藤机有以下几种主要机型: 1MP-500型多功能葡萄埋藤机3LG型葡萄埋藤旋耕多用机、100PF-A型葡萄越冬覆土机、3MT-1.8型越冬覆土埋藤机、 PMT-75型葡萄埋藤机、MT200-2葡萄埋藤机。这些葡萄埋藤机,从工作原理上看,主要分两大类:一类是取土+输送覆土;另一类是旋耕取土直接抛送覆土。两大类各有特点,适应不同的葡萄埋藤作业要求。第一类采用取土+输送覆土工作原理的葡萄埋藤机,工作时,将旋送的土经纵向输送、横向输送到达需要掩埋的葡萄藤上,实现埋藤。这类葡萄埋藤机具,优点是适宜于较宽的葡萄种植行距,埋藤覆土高度较高,取土沟可以距离葡萄根部较远。缺点是作业效率较低,地头转弯大。第二类采用旋耕取土直接抛送覆土工作原理的葡萄埋藤机,工作时,直接旋耕抛土到双侧绑好的葡萄藤上,实现覆土作业。优点是机具只工作一遍,即可完成埋藤作业,埋藤作业效率大大提高,适应一定的行距范围。缺点是仅适应葡萄单篱架种植、固定行距且行距较为一致,最高埋土高度在0.3米。其中,手扶单侧埋藤机可以适宜葡萄单篱架种植,行距在1.5米较小地块的葡萄埋藤作业。葡萄种植用户可以根据自己葡萄种植的具体情况,冬季气温条件来选择使用葡萄埋藤机。1.3 葡萄覆土机发展现状随着农业种植业结构调整,葡萄种植业发展迅速,其不仅丰富了市场,满足了人们的消费要求和工业原料要求,且农民的收入获得较大幅度的增加。但是目前葡萄生产基本处于人工作业阶段,葡萄藤冬剪后须下架进行冬前掩埋,以防风干。其劳动强度大、效率低、作业质量差,是一项时效性强的作业,影响了葡萄种植业的进一步发展。据了解国外基本选择在气候适宜的地域种植,无须葡萄藤掩埋,也没有相应的机械可以借鉴,国内目前尚无专门的葡萄藤越冬掩埋机。2000年我国成立了课题组开始埋藤机的研究。根据旋耕机工作原理由动力驱动并切削土壤,加上抛土功能,使其堆土形状达到所需要的位置,埋藤后再浇水漫灌,目的是保墒,以防风干。2 整机总体方案的设计2.1 设计思想 本课题是以机器经济性好、人性化设计、环境友好性好、可靠性高、寿命长、结构简单、易于维修等为设计思想。2.2 主要结构确定考虑到葡萄行间土壤较坚实,铲土与送土所需动力较大,且拖拉机宽度受葡萄种植行距的严格限制,因此,本次设计选择SH-500型轮式拖拉机作为基本配套动力机型。整机结构简单、外型美观、制造容易、强度可靠、安全系数高;尽量选用国家标准件及通用零部件;机具使用、调节、维护方便,使用可靠,便于安装和挂接。整机采用三点全悬挂正牵引式作业方式。机具前部挖沟取土,通过两级输送机构将土壤提升并抛送到机具一侧。机具的升降由拖拉机的液压操纵手柄来完成。机具的取土深度亦即埋藤覆土量由机具限深地轮的深浅来调整。 整机主要组成部分是悬挂牵引机架、动力输入变速箱、挖沟集土铲、纵向输送器、可换向横向输送器、抛土换向器、支承限深地轮、抛土距离控制板等部分组成。主要组成部分见上图所示。2.3 覆土机的工作原理覆土机在作业时,拖拉机动力输出轴经主变速箱为纵向和横向输送机构提供动力。在拖拉机前进动力的牵引下,与地面保持一定入土角的挖沟集土铲被强制入土,在两藤行间刮取一定深度和宽度的土壤,集中并流向集土铲后下部的向后上方倾斜一定角度的纵向输送带上,经输送带提升、输送到可左右换向并距离地表有一定高度的横向输送带上,横向输送带在一定的转速下连续地将土壤抛向机具一侧。横向输送带两侧的抛土挡板可由机手根据机具作业实际需要抽拉并限定在合适位置,使机具抛出的土壤能够集中覆盖到需掩埋的藤蔓上,最后由置于机后一侧的整形镇压器仿形镇压,成为符合埋藤农艺要求的梯形土埂。抛土换向器经机手在地头换位,可使横向输送带实现左右方向的抛土换向。2.4 整机总体方案的确定 由前章所述,整机的布置如上图所示。按照此方案,本次设计确定以方案为准,并根据方案拟定整机的整体布置,具体布置如下图所示。换向器集土铲纵向输送横向输送拖拉机根据方案图所示,本次设计中的主要部分为右边的部分,换向器以及横向和纵向输送的部分,并且由拖拉机连接来的主传动系统装置。3 主要零部件的设计3.1 传动路线及速度确定 图3.1 主传动系统结构图本次葡萄覆土装置的主传动结构如上图所示,序号1为主变速器,主变速器靠一对锥齿轮减速,序号2为纵向输送带,主变速器输出部分为一主链轮Z3带动从动链轮Z5连接带动序号2的纵向输送带。 通过主变速器出来的Z4主动链轮带动换向器(序号3),换向器输出链轮带动Z7从动链轮,Z7从动链轮带动一对锥齿轮进行转向输送到横向输送器;经过换向器输出的链轮带动Z6从动链轮连同一对锥齿轮带动横向输送器的另一端,两端不同主要是为了将集土铲出的土分别通过换向器将土分散到两边。 拖拉机动力输出轴的动力经变速箱变速后分为两部分。一部分传递到机具的纵向输送主传动滚筒2,带动纵向输送带运动,将机具集土铲所取土壤沿纵向向后升运到一定高度后落向横向输送带;另一部分动力经换向器3 或左、或右换向后分别传递到横向输送传动滚筒4 或5,使落入横向输送带的土壤沿横向或左或右输送到机组的一侧。 为使集土铲部分的土壤最大限度地输送并抛送到需埋藤部位,纵、横输送带需尽量选择最高速度。根据机械设计输送带的工作线速度的推荐值并经试验后确定为v 带=3 m/s 或更高一些。而拖拉机动力输出轴的转速v1为540 r/min,本设计选择通过主变箱的第一级锥齿轮减速和第二级链传动共两极降速来实现上述要求。3.2 主变速箱及传动比确定 1)主变箱的第级变速设计和计算。主变箱选择一级锥齿轮减速。主变速箱主动轴的转速即拖拉机动力输出轴的转速v1为540 r/min。主、被动锥齿轮的齿数分别设计为z1=25,z2=40,变速比 则住变速箱被动轴转速为(2)主变速箱被动轴到输送滚筒的第级变速设计及计算。滚筒直径设计为D 滚筒=200 mm。周长p 滚筒D0.63m。运输带线速度v 带选定为v 带=3 m/s=180 m/min,则输送滚筒所需转速则第级链传动的变速比3.3 主变速箱锥齿轮设计a选材:小齿轮材料选用45号钢,调质处理,HB=217255,HP1=580 Mpa,Fmin1 =220 Mpa大齿轮材料选用45号钢,正火处理,HB=162217,HP2=560 Mpa,Fmin2 =210 Mpab. 由参考文献2(以下简称2)式(533),计算应力循环次数N:N1=60njL=609601811250=1.26710 N2=N1/i2 =1.26710/3=2.52210查图517得 ZN1=1.0,ZN2=1.12,由式(529)得 ZX1=ZX2=1.0,取SHmin=1.0,ZW=1.0,ZLVR=0.92,H1=HP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=5800.92=533.6 Mpa,H2=HP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin =5601.120.92=577 MpaH1 H2,计算取H= H2=533.6 Mpac按齿面接触强度设计小齿轮大端模数(由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计): 取齿数 Z1=21,则Z2=Z1 i12=3.76232=79,取Z2=79实际传动比u=Z2/Z1=79/21=3.762,且u=tan2=cot1,2=72.2965=7216 35,1=17.7035=1742 12,则小圆锥齿轮的当量齿数zm1=z1/cos1 =21/cos17.7035=23,zm2=z2/cos2=79/cos72.2965=259.79由2图5-14,5-15得 YFa=2.8,Ysa=1.55,YFa2=2.23,Ysa2=1.81ZH=2/cossin=2/cos20sin20=2.5 由2表11-5有 ZE=189.8,取KtZ=1.1, 由2 取K=1.4又 T1=28.381 Nm ,u= 3.762,R=0.3 由2式5-56计算小齿轮大端模数: m4KT1YFaYsa/RZF(1-0.5R)2 u2 +1 将各值代得 m1.498由2表5-9取 m=4 根据计算得出主变速器锥齿轮数据如下:(1)实际齿数比u=z2/z1=40/25=1.600 (2) 分锥角 1 = atan(sin()/(u+cos()=32.005 2 = -1=90-32.0054=57.995 (3) 大端分度圆直径 d1 = z1*m =25*4= 100mm d2 = z2*m = 40*4=160mm (4) 外锥距 R = d1/2sin1 =100/1.06= 94.34mm (5) 齿宽 b = R*R =0.3*94.3398= 26mm (6) 大端齿距 p = *m =*4= 12.566mm (7) 齿顶高 ha1 = m*(1+x1) =4*(1+0)= 4mm ha2 = m*(1+x2) = 4*(1+(-0)=4mm (8) 齿根高 hf1 = m*(1+c-x1) = 4*(1+0.2-0)=4.8mm hf2 = m*(1+c-x2) = 4*(1+0.2-(-0)=4.8mm (9) 顶隙 c = m*c =4*0.2= 0.8 mm (10) 齿根角 f1 = arctan(hf1/R) =arctan(4.8/94.3398)= 2.913 f2 = arctan(hf2/R) =arctan(4.8/94.3398)= 2.913 (11) 齿顶角 等顶系收缩齿: a1 = f2 = 2.913 a2 = f1 = 2.913 (12) 顶锥角 等顶系收缩齿: a1 = 1+f2 = 32.0054+2.91269=34.918 a2 = 2+f1 = 57.9946+2.91269=60.907 (13) 根锥角 f1 = 1-f1 = 32.0054-2.91269=29.093 f2 = 2-f2 = 57.9946-2.91269=55.082 (14) 齿顶圆直径 da1 = d1+2*ha1*cos(1) =100+2*4*0.847998= 106.784mm da2 = d2+2*ha2*cos(2) = 160+2*4*0.529999=164.24mm (15) 冠顶距 Ak1 = d2/2-ha1*sin(1) = 160*0.847998-4*0.529999=77.88mm Ak2 = d1/2-ha2*sin(2) = 100*0.529999-4*0.847998=46.608mm (16) 轮冠距 H1 = A1-Ak1 = 60-77.88=-17.88 mm H2 = A2-Ak1 = 60-46.608=13.392 mm (17) 大端分度圆弧齿厚 s1 = m*(/2+2*x1*tan()+xt1) =4*(/2+2*0*0.36397+0)= 6.283mm s2 = *m-s1 = *4-6.28319=6.283mm (18) 大端分度圆弦齿厚 s1 = s1*(1-s1*s1/(6*d1*d1) = 6.28319*(1-6.28319*6.28319/(6*100*100)=6.279mm s2 = s2*(1-s2*s1/(6*d2*d2) = 6.28319*(1-6.28319*6.28319/(6*160*160)=6.282mm (19) 大端分度圆弦齿高 ha1 = ha1+s1*s1*cos(1)/(4*d1) =4+6.28319*6.28319*0.847998/(4*100)= 4.084mm ha2 = ha2+s2*s2*cos(2)/(4*d2) =4+6.28319*6.28319*0.529999/(4*160)= 4.033mm (20) 端面重合度 va = (zv1*(tan(va1)-tan()+zv2*(tan(va2)-tan()/2 =(29.4812*(0.539759-0.36397)+75.4718*(0.439648-0.36397)/2= 1.734 式中va1 = arccos(zv1*cos)/(zv1+2*ha+2*x1)=arccos(29.4812*0.939693/(29.4812+2*1+2*0)=28.358 va2 = arccos(zv2*cos)/(zv2+2*ha+2*x2)=arccos(75.4718*0.939693/(75.4718+2*1+2*0)=23.7333.4 链轮设计计算本次设计链传动采用精密滚子链。 滚子一链传动设计计算根据根据链传动设计要素,由于z1zmin,zmin9z1应参照链速和传动比选取,推荐:小链轮齿数Z1确定为15Z2= iz2=25x2=50,取Z2=24电机功率计算公式为P= P =23.86Kw,查得工矿系数KA=1.0,小链轮齿数KZ=0.74,多排链系数KP=1.75,代入下式得确定链节距 根据23.36Kw,及n=540r/min,选定链轮型号为16A,节距为25.4mm,验算链速 =0.635m/s 15m/s链速适宜计算链节数与实际中心距初定为40p链节数=118取链节为118节实际中心距=1266计算对轴的作用力取Kq=1.25,=2994.4N计算链轮的主要几何尺寸分度圆直径 3.5齿轮传动设计计算 1) 选用直齿圆柱齿轮传动;2) 选用7级精度;3) 选择小齿轮材料为40Gr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质);4) 选小齿轮齿数Z=25,大齿轮齿数取Z=601)选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢,调质处理,HB236 大齿轮选用45号钢,正火处理,HB190由机械零件设计手册查得 (2) 确定各种参数齿轮按 9等级精度制造由于原动机为电动机,工作机为带式输送机,载荷平稳,齿轮在两轴承间对成布置,一般按照中等冲击载荷计算。查机械设计基础教材中表113得:取K=1.3查机械设计基础教材中表114取:区域系数 ZH=2.5 弹性系数 ZE=188.0查机械设计基础教材中表116取:齿宽系数 由 (3)按齿面接触强度设计计算齿数取Z1=25,则Z2=252=50。故实际传动比模数 取m=4计算圆周速度V=(3)计算齿宽b及模数(4)、计算纵向重合度(5)、计算载荷系数由表10-2 查得使用系数K=1根据V=3.56m/s ,7级精度,由图10-8 查得动载荷系数;由表10-4查得的计算公式:由图10-13查得K由图10-3查得所以载荷系数:(6)、按实际得载荷系数校正所算得得分度圆直径由式10-10a得:3、按齿根弯曲强度设计由式(10-17)得 1)、确定计算参数(1)、计算载荷系数(2)、根据纵向重合度从图10-28 查得螺旋角影响系数 (3)、查取齿形系数由表10-5查得 (4)、查取应力校正系数由表10-5查得 (5)、由图10-20c查得齿轮1的弯曲疲劳强度极限 齿轮2得弯曲疲劳强度极限(6)、由图10- 18查得弯曲疲劳寿命系数 (7)、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 由公式10-12 得(8)、计算大、小齿轮 并加以比较通过比较大齿轮的 数值大(9)计算接触疲劳许用应力取失效概率为10%,取安全系数s=1,由式(10-12)得=/s=510 MPa=/s=495 MPa =(+)/2=502.5MPa3.6 输入轴的设计计算我们是按扭转强度条件来计算轴的最小直径,这种方法只按轴的扭矩来计算轴的强度:如果还受不大的弯矩时,则用降低需用扭转切应力的方法予以考虑。在做轴的结构设计时,通常用这种方法来初步估算轴的直径。对于不大重要的轴,也可作为最后的计算结果。轴的扭转强度条件为:式中A0=110-160, 考虑轴上要安装键,为安全起见,我们取:确定轴的各段尺寸和长度1.第一段用于安装大链轮,由链轮的齿数30,16A该端轴的直径为44mm,双排链链轮的总宽度43.89,考虑到凸缘,则链轮总宽度为75,此段轴径宽度为75mm。2.第二段只是在该段轴的右端安置一个轴承,同时配合轴承套的长度要求,由于该轴受轴向力,我们选用圆锥滚子轴承32009,内径45mm,外径75mm,宽度20mm,加上轴套和密封圈的尺寸,我们取该段轴的长为50mm.3.由于轴的定位肩的高度h一般取为(0.070.1)d,取轴的直径为45mm。此段定位轴肩轴径为50mm,宽度10mm。4.第四段轴本来采用光轴,但由于为了在转动过程中需要随时调节,。5.第五段轴与第二段相同为圆锥滚子轴承安装位,直径35mm,长度20mm。3.7中间轴的设计计算中间轴为惰轮的安装轴,转矩与上链轮输出轴相同则如下:我们是按扭转强度条件来计算轴的最小直径,这种方法只按轴的扭矩来计算轴的强度:如果还受不大的弯矩时,则用降低需用扭转切应力的方法予以考虑。在做轴的结构设计时,通常用这种方法来初步估算轴的直径。对于不大重要的轴,也可作为最后的计算结果。轴的最小半径条件为:查机械设计轴常用几种材料的及值,。 , 由以上的公式得: 代入数据得:同上一样最小轴径32mm,两端为了装轴承,轴径选用35mm。此段轴的安排我们只选用三段,即中间端为安装惰轮,两端连接机架,两端轴径35mm,中间段轴径40mm。在惰轮端的轴径我们做成与一端安装轴承端为同一轴径,不用采用阶梯式,此方式为了加工更方便,同时也为了考虑此段未受多大的力,如上图所示。3.8 输出轴的设计计算经过齿轮减速后的此段轴的转矩如下我们是按扭转强度条件来计算轴的最小直径,这种方法只按轴的扭矩来计算轴的强度:如果还受不大的弯矩时,则用降低需用扭转切应力的方法予以考虑。在做轴的结构设计时,通常用这种方法来初步估算轴的直径。对于不大重要的轴,也可作为最后的计算结果。轴的最小轴径要求: 代入数据得:我们取:1.第一段轴径最小为50mm,此段配换轴承31311,轴承外径120mm,宽度31.5mm,轴段宽度取50mm。2.第二段安装在大齿轮中,取轴径60mm,宽度取120mm。3.第三段为轴承30311端,轴径50mm,轴承宽度31.5mm,为了输出端还要接上三爪卡盘,取长度190mm。3.9 各轴的校核计算1.链轮输出轴的校核1)计算受力转矩T:T=177.8Nm=1.778105 Nmm圆周力Ft: Ft=8081.8N径向力Fr: Fr=Ft=8081.8tg20=2941.53N2)计算轴支反力:水平面支反力:= =Ft=8081.8=4040.9N垂直面支反力=Fr=3302.7N= Ft=8081.83302.7=4779.1N3)计算弯矩:水平面弯矩MCH= AC=4779.1*(256+228)=2313084.4Nmm垂直面弯矩MCV= AC=3302.7*484=1598506.8 Nmm合成弯矩MC=2801785.1Nmm4)轴的扭矩T=70.1Nm=1.778105 Nmm 链轮输出轴的弯矩图2.中间轴的校核1)计算受力转矩T:T=177.8Nm=1.778105 Nmm圆周力Ft: Ft=10160N径向力Fr: Fr=Ft=10160tg20=3697.9N2)计算轴支反力:水平面支反力:= =Ft=10160=5080N垂直面支反力=Fr=3697.9N= Ft=101603697.9=6462.1N3)计算弯矩:水平面弯矩MCH= AC=5080*100=508000Nmm垂直面弯矩MCV= AC=3697.9*100=369790 Nmm合成弯矩MC=628410.7=628410.7Nmm4)轴的扭矩T=458.4Nm=1.778105 Nmm 中间轴的弯矩图校核3.输出轴的校核1)计算受力转矩T:T=237.1Nm=2.37105 Nmm圆周力Ft: Ft=9484N径向力Fr: Fr=Ft=9484tg20=3451.9N2)计算轴支反力:水平面支反力:= =Ft=9484=4742N垂直面支反力=Fr=3451.9N= Ft=94843451.9=6032.1N3)计算弯矩:水平面弯矩MCH= AC=4742*190=900980Nmm垂直面弯矩MCV= AC=3451.9*190=655861 Nmm合成弯矩MC=1110180.1Nmm4)轴的扭矩T=237.1Nm=2.37107 Nmm 输出轴的弯矩图 结 论本次设计的葡萄覆土机按葡萄种植行距为4 m 进行分析计算。人工作业:1 人10 h 可埋藤200 m,单价按0.4 元/m,则人工费用为80 元/ 日,人工作业成本为2 051 元/hm2。机具作业:小时生产率为2.55.0 km/h,一个作业季节可完成作业面积35 hm2 以上,机具的作业成本为420 元/hm2,每公顷降低作业成本1 631 元。 本次设计的葡萄覆土机有以下特点:(1)整机采用三点全悬挂式连接,机组作业时拖拉机承受部分机具重量和作业阻力,可改善拖拉机的牵引性能,结构紧凑、机动性好。(2)应用链传动和带传动设计,机具结构和工作原理简单,整机国产标准件和通用件选用程度高,机具故障检查维修方便。(3)整机设有抛土换向机构,可使机组在每个行间都能通过换向后进行覆土埋藤作业,满足了葡萄单壁篱架种植方式的埋藤作业特点。 为加大输土量并使土壤细碎,提高机械埋藤质量,可在集土铲部分加装强制送土机构;完善抛土控制机构,加装液压缸以提高自动化程度 致 谢自从毕业设计开始以来,xxx老师就带领我们进行毕业设计实习并给我们讲解葡萄覆土装置的有关知识和覆土装置的设计的介绍。在设计的这段时间内,xxx老师都一直带领着我们并耐心的、不厌其烦的给我们讲解有关知识。在xxx老师的帮助下,我顺利地完成了毕业设计的实习任务,而且完成了毕业设计调研和资料的搜集、文献的查阅工作,并按期完成了开题报告、实习报告和毕业设计翻译的撰写。在我们正式进入毕业设计后,我自己遇到过很多问题和困难,但xxx老师每周都能在百忙之中腾出时间为我们悉心讲解,并且给我提出过很多中肯的建议,而且xxx老师每周都能及时了解我们的毕业设计的进展情况,并给我们提出具体的设计任务。Xxx老师的治学态度和为人的直率、诚恳都给我们树立了良好的榜样,有时间的时候也教我们做人的道理,使我们受益终生。在此,在实习当中跟我们讲解我们所碰到的问题,我对xxx老师表示崇高的敬意。参 考 文 献1贾生.10PF-90A型葡萄覆土埋藤机的设计研.农业机械J,2011,3(2).2 李忆萱.中型葡萄藤越冬掩埋机的研究N.农业机械学报,2008-6-17(3)3河南省农业机械管理局.新编农业机械读本M.河南科学技术出版社,2004(1).4秦贵.现代农业机械化新技术M.农业出版社,2008(1)5赵匀.农业机械分析与综合M.机械工业出版社,2009(1)6杨刚桥,洪建国.农业机械与农村经济M.科学出版社,2012(1)
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