齿盘式棉秆起拔机的设计【带SolidWorks三维】【7张CAD图纸+毕业论文+开题报告+答辩稿+任务书】

齿盘式棉秆起拔机的设计【带SolidWorks三维】【7张CAD图纸+毕业论文+开题报告+答辩稿+任务书】19页 8100字数+论文说明书【详情如下】A3-齿盘式棉秆起拔机装配图.DWGA4-扶禾器.DWGA4-限深轮.DWGA4-限深轮轴.dwgA4-零件2.DWGA4-零件3.DWGA4-齿盘轴.dwg任务书.doc齿盘式棉秆起拔机Soliworks三维图.rar齿盘式棉秆起拔机的设计小论文.doc齿盘式棉秆起拔机的设计开题报告.doc齿盘式棉秆起拔机的设计答辩稿.ppt齿盘式棉秆起拔机的设计说明书.doc前 言   随着我国的棉花种植面积的扩大，拔棉杆的工作已经成为农村一项较重的劳动，为了降低劳动强度，农民对棉杆收获机械的需求正日益迫切。针对目前拔棉柴机工作效率低、漏拔率高、拔断率高、易拥堵、适应性差的问题，本人研究设计了齿盘式棉杆起拔机。该起拔机采用齿盘夹持部件和水平拔取原理，通过力学和运动分析确定工作参数，试验表明，该机作业性能满足农艺要求。关键词：齿盘；整株拔取；棉杆起拔机目 录1引言11.1设计的目的与意义11.2棉杆起拔机械的发展现状22棉杆起拔阻力的分析32.2影响棉杆拉拔阻力的因素及相关分析32.2拔棉杆机设计最大起拔力的确定53齿盘式棉杆起拔机的运动分析63.1齿盘式棉杆起拔机的工作原理53.2齿盘拔取棉杆的运动轨迹分析54机器的零部件初步设计64.1齿盘的结构设计64.2限深轮的设计74.3传动机构的设计74.4机具悬挂方式的选择85零部件的设计计算和校核95.1拖拉机的选取95.2传动锥齿轮的设计及校核95.3轴的设计及轴类零件的选取85.4机架的设计12总 结15致 谢16参考文献171引言棉花是世界上最重要的粮食作物之一，中国是世界上首屈一指的棉花产区。据统计，国家统计局，2008年全国棉花种植576万hm2的面积，棉花产量750万吨，棉花秸秆产量超过20万吨。近年来，由于通过促进政策指导，全国棉花种植面积增加，从而产生大量的棉秆。棉杆是一种用途非常广泛的宝贵资源，除了可以直接粉碎还田用作有机肥料外，棉花秸杆也可以收获后进行工业化利用。第一，棉花秸杆是一种很好的木材替代品，可用来生产人造纤维板等板材，用作建材、造纸等原料、制作一次性餐具等；第二，棉花秸杆具有较高的营养价值，经过微化处理后蛋白质含量可高达12，可作为牛、羊的上等饲料；第三，棉花秸杆可用作无公害食用菌的培养基种植蘑菇；第四，棉花秸杆可用作生物质发电厂的原料，采用生物质直燃发电技术发电，也经轧碎和高温热解等过程产生一氧化碳为主的生物质气体，作为新型能源。因此，为了发展绿色农业，发展农村经济，增加农民收入，棉花秸杆收获回收利用具有重要意义【1】。我国在20世纪60年代中期就开始了对棉花秸杆收获机械的研制工作，70年代末80年代初达到高潮，但由于种种原因，都未能形成定型产品生产和推广应用。到了20世纪90年代，棉花秸杆收获机的研制又活跃起来。近几年来，全国各地高等院校、科研院所和企业在过去30多年研究的基础上研制了各种棉花秸杆收获机械，按其工作部件的收获原理可分为挖掘式和提拔式；按工作部件结构，提拔式包括链夹式、齿盘式等。由于国内主要棉花种植区的种植农艺要求和模式不同，棉花品种和土壤条件差异较大，所以上述各种棉花秸杆收获机械多数没有大面积推广应用，大多数地区还是人工收获，劳动强度大，生产效率低。农民急需经济实用，高效的棉花秸杆收获机械。1.1设计的目的与意义棉花是我国的重要经济作物，目前，全国棉花种植面积600万hm2,每年棉秆产量约为3000万吨。按一吨棉秆相当于0.4m3林木用于制造纸浆量计算，若全部利用每年可节省林木资源12万m3，如此大的可再生资源如果实现循环综合利用，将产生巨大的经济效益。发展棉花秸杆机械化收获技术，对实现农业剩余物综合利用，发展绿色农业意义重大。棉花收获后，棉杆仍留在地里。大量棉杆留在地里对耕作造成很大影响。在未来种植作物前要及时将棉杆拔去，以便于进行松土播种等作业。目前对于棉杆的处理方法以下有四种：(1)将棉杆直接翻入土壤中；(2)将棉杆粉碎还田，根部仍留在棉田内；(3)机械式拔棉杆；(4)人工拔杆。将棉杆直接翻入土壤中，耕地时大量棉杆堆积，将极大地增加机械机具的牵引阻力。棉杆粉碎还田目前应用最为广，但是棉杆粉碎还田后，由于棉杆仍留在棉田内，播种时容易插入穴播器，造成播种孔阻塞，影响播种质量。对棉秆收获机械化的要求虽然十分迫切，但由于棉秆主干粗细不一，枝杈多，长势特殊等原因，收获技术和收获机械仍不完善。近年来，随着社会和科技的发展，棉秆已被广泛应用于能源、造纸及生物基材料等领域，尤其是棉杆木质成分含量高，可作为优质的可再生资源原料，棉杆收获技术与装备的研究备受关注。因此，对棉杆收获过程的机理和特性进行探讨，提高棉杆收获效率成为一个重要的课题。近几年已有多种机型问世，因此，设计的一种棉杆起拔机，这种棉杆起拔机的机械结构简单，工作可靠，对棉杆的损伤小，对解决现有的棉杆收获技术中存在的问题起关键性作用【2】。1.2棉杆起拔机械的发展现状1.2.1 国内起拔机械现状    我国对棉杆收获机械的研究始于上世纪六十年代中期，犹豫存在棉杆枝杈繁多，主茎直径不同，种植情况差异等原因，收获机械和收获技术研究进展迟缓。近年来。国内外学者对棉杆收获机械的研究热情明显高涨，已有多种棉杆收获机械问世，同时对棉杆机械收获技术与结构的改进研究仍在进行中。    目前应用较广泛的棉杆收获机械所采用的收获原理和方法大致可以分为：产切法、滚切法、提拔法三种。1)产切法    该方法利用双翼刀以一定角度深入土壤下约，由动力机带动产刀将棉根伊断，并将棉杆向上抬起，再由输送装置将其收集成堆。由于刀入土作业，其前行过程中由前次作业所带起的土壤及作物根巷若不能及时掉落并与辛产刀分离，下次作业时伊刀前端就会大量壅土，不但增加了伊刀工作阻力，致使作业效率低下，也增加了机具的功耗。该方法存在动力消耗大、残留棉根较多、铺放不整齐等缺点。该方法的典型机型为4MC-4型棉杆收获机。2)滚切法    该方法基于旋耕原理，采用旋转刀棍作为收获部件进行作业，为便于铲切提拔，在水平刀棍上等角度安装三组刀片。机组在田间作业时，随着机组前行，刀辊逆向旋转切入棉杆根部，刀片将棉根产断，并将其拔起。刀棍为通轴刨刀，在整个作业过程中机具无需考虑棉杆行距，且土壤被刀辅不断翻动，棉根被产断，不会发生壅土现象。该方法同样消耗动力较大，但工作效率较高，对不同棉杆的行距适应性较强，主要适应于直径较细小，高度不超过1M的密植棉杆。该技术的典型机型为4M BQX-1.5型棉花拔杆清膜旋耕机。总 结    通过对齿盘式拔棉秆机的设计，让我更深刻的对了机械有了更深的认识，从开始的和指导老师选题、定稿，到完全Solidworks三维成型，在一步步的过程中，对齿盘式拔棉秆机的设计信息十足。本课题是通过对比国内外现有的棉杆收获机的优缺点，通过查阅相关资料，设计出适合小型农户使用的拔棉杆机机械，通过设计不仅可以实现拔出棉杆，而且可以根据不同棉杆形态调节机器进行作业，在目前市场上比较少见，设计完全可以适应用不同高度的、不同宽度的棉杆的起拔工作，采用齿盘夹持部件和水平拔取原理，通过力学和运动分析确定工作参数，该机作业性能满足农艺要求。在追求现代化，机械化高质量的今天具有很高的价值。当然在后续设计中，通过对其他拔棉秆机械对比，发现还存在一些不足，希望后续设计可以加大创新，完善机械的更高性能。致 谢    首先要感谢的是我的指导老师，每次我的设计上碰到了问题，他总是热心帮助我，虽然老师工作很忙，但他从来都是牺牲休息时间为我指导，没有他的帮助，设计不可能顺利完成。在这设计的这学期来，无论是在学习上还是在生活上，都得到了老师无微不至的关怀。我能经常与他交流设计中遇到的问题，得到他的言传身教，受益无穷。老师严谨求实的治学态度、宽厚待人的品格让我学到的不仅是如何做学问，还有如何做人。老师永远是我学习的榜样。然后非常感谢教过我的老师们这四年来授予我的全面系统化的专业知识，让我无论是在学习上还是在将来的工作中都受用无穷。感谢同窗学友等的全力帮助。感谢培养了我四年的母校，感谢辛勤耕耘的所有的老师，感谢你们无私的帮助，还有我所有的同学，我祝愿所有的老师和同学身体健康，工作和学习一切顺利！参考文献1  张凤元.我国棉柴收获机械的研制历史及现状 J.山东农机，2009，(4)：4-5.2  沈茂，张国忠，周勇，周明.我国棉柴收获机械技术现状综述 J.农机化研究，2009，(5)：1-5.3  李有田.关于棉柴的拉拔阻力的实验分析 J.农机推广与安全，2005，（6）：15-18.4  贾健.拔棉柴机的设计研究 J.山西农业大学学报，2005,（3）：268-269.5  中国农业机械化科学研究所研究院主编.农业机械设计手册 M.北京：中国农业科学技术出版社，2007：235-237.6  新编农业机械学/耿端阳主编.北京：国防工业出版社，2011.12.7  机械设计（第九版）/濮良贵，纪名刚主编；西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著.9 版.北京：高等教育出版社，2013.5.8  机械设计手册（第五版）/成大先主编；化学工业出版社，2009.1. 200 年 月 第 期 - 94 - 齿盘式棉杆收获机的的设计 摘 要： 棉花是世界上最主要的农作物之一，我国是世界上重要的棉花产区，是中国第一大棉花产区。 2012 2013 年棉花种植面积达 公顷，总产量占全国棉花总产量的比重首次超过 50%，达 318 万吨。 2013 2014 年棉花收获面积为 公顷，总产量 吨 1。由于种植面积和产量巨大必然会产生大量的棉花秸秆。 棉花秸秆是一种用途非常广泛的宝贵资源，处理直接还田作有机肥料外，可以回收后进行工业化利用。第一，棉花秸秆是一种很好的木材代替 品，可用来生产制造人造围板等板材，造纸原料，一次性餐具等。第二，具有较高的营养价值，经过微化处理后其蛋白质含量可高达百分之十二，可做为牛羊上等饲料。第三。可用作无公害食用菌的培养基种植蘑菇。第四，可作为生物质发电厂的原料，采用生物质直接发电技术，也是经轧碎和高温热解等过程产生一氧化碳为主的生物质气体，作为新型能源。因此，为了发展绿色农业，发展农村经济，增加农民收入，棉花秸秆收获回收具有重要的意义。 关键词： 齿盘；整株拔取；秸秆收获机 0 引言 人类要真正实现可持续发展就必须切实保护生态与环境 ,于是发 展可再生资源就成为了世界各国发展的主要任务。我国已经把经济发展生物质能源作为一项重要的国家能源战略。我国作为世界棉花生产大国，经过长期的历史发展逐步形成了长江棉区、黄河棉区、西北内陆棉区、北部早熟棉区和华南棉区五大生产基地 3。综合提高棉秆的利用水平，实现棉秆的商品化和资源化，对促进国家能源发展、环境保护和经济效益具有重大的意义。但是我国棉秆收获受装备技术水平的限制，棉秆的收获成本高，严重制约了棉秆综合利用价值。棉秆收获效率低下，作业成本较高的技术已经成为限制我国棉秆的资源化和商品化的重要因素，加快棉秆收 获机械的研究，也是我国当前国情所需。 棉花秸秆传统的利用模式是一部分棉花秸秆被直接粉碎还田，这对增加土壤有机质、培肥地力和蓄水保墒等方面具有重要作用。但由于棉花秸秆表层非常坚硬，棉花秸秆的根部木质化较高，粉碎还田的棉秆转年不易腐烂，培肥地力效果不佳，并且严重影响下茬播种效果，因而会不同程度地对农业生产造成影响。其余剩余大部分秸秆未被利用，而被付之一炬。近年来，随着棉秆造纸、造板、发电、气化及油化等技术的广泛应用，1棉花秸秆产生 100 3 秸秆气和 35生物质油的二氧化碳和二氧化硫 的排放几乎是零； 1棉秆相当于 林木用于制造纸桨量； 1棉秸秆发电 1 000左右；棉秆资源商品化需求量迅猛增加 ,棉秆粉碎加工技术需求日益提高。搞好棉花秸秆的综合利用，加快推进棉花秸秆综合利用，实现棉花秸秆的资源化和商品化。对国家促进资源节约、环境保护和农民增收具有的重大意义 4 。 目前棉杆的收获方式主要有两种：人工拔杆和机械式拔棉秆。但人工拔杆劳动强度大，且工作效率低；机械式拔棉秆技术不成熟，其工作效率低、漏拔率高、拔断率高、易拥堵、适应性差5。因此，受我国棉花秸秆收获装备技术水平的限 制，棉秆收获成本偏高，抑制了农民收获棉秆的积极性，已经成为严重制约棉花秸秆规模化综合利用的瓶颈。所以，要大规模利用这项资源 ,就迫切需要性能优良的收获棉杆机。 200 年 月 第 期 - 95 - 1 棉花秸秆收获理论和技术分析 通 棉根属直根系，分为主根和侧根，侧根又生长支根。大部分的根系分布在耕作层内，在土壤养分、水分和土质合适的情况下，根系生长相当发达。棉花秸秆机械化收获作业的目的就是通过工作部件完成棉根与土壤的分离。 提拔式棉花秸秆收获机的工作原理就是通过使用各种结构型式的提拔部件将棉花秸秆从土壤中拔出 14。根据提拔部件的结构型式不同可分 为垂直拔出和倾斜（近水平）拔出。棉花秸秆在拉拔过程中，根系要发生断裂，土壤要产生变形，还要克服根系与土壤的黏着力和摩擦力等，这些阻力综合为拉拔阻力。研究表明棉柴的拉拔阻力随棉柴拉拔时的位移而变化，在松软的土壤中，棉柴从拉拔开始至阻力基本解除所对应的位移可达 1405；拉拔阻力与棉柴根部直径成正比；土壤越黏重，土壤含水量越小，土壤坚实度也就越高，拉拔阻力也增大。提拔式棉花秸秆收获机的优点是机具消耗功率小，缺点是由于受到棉花生长状况、土壤含水量和坚实度等因素的影响，容易出现拔断和拔不出等现象。在这类收获 机中，齿盘式棉花秸秆收获机因具有结构简单、制造成本低、使用操作方便等优点受到农民欢迎。 2 齿盘式棉花秸秆收获机的运动分析 齿盘式棉花秸秆收获机主要由齿盘、机架、限深轮、动力传动部件等部分组成。 如图 2示： 图 2盘式棉花秸秆收获机结构示意图 其工作原理为：拖拉机带动收获机向前运动，限深轮通过动力传动部件带动齿盘旋转，齿盘上的三角刃槽把棉花秸秆钳住，在拖拉机的前进推力与齿盘的旋转拉拔力双重作用下，将棉 花秸秆从土壤中拔出 16。如图 2示： 图 2盘式棉花秸秆收获机工作图 3 齿盘拔取棉花秸秆的运动分析 以左齿盘为研究对象，分析其运动情况。齿盘工作时一面旋转，一面随拖拉机前进，因此齿盘上夹持的棉花秸秆的绝对运动是齿盘旋转和拖拉机前进二种的合运动，其轨迹是摆线。如图 2 建立坐标系， X 轴正向与拖拉机前进方向一致， 设拖拉机前进速度为盘旋转角速 度为 （ s），齿盘速度为 n（ s），齿盘夹持棉杆点的半径为 R(m)，分析齿盘夹持棉杆点开始时为于齿盘正前方位置与 X 轴正向重合，则齿盘夹持棉杆点方程为： 200 年 月 第 期 - 96 - ms t 为时间，单位为 s。 上式表示了齿盘夹持棉秆点的绝对运动，其运动轨迹随着 R、 w 和上式对时间求导数，可求得齿盘夹持棉秆点在 x 轴和 Y 轴方向的分度： s 的大小为 22 设齿盘夹持棉秆点的圆周线速度为pv， 因为 w=2 n 所以 将齿盘夹持棉秆点的圆周线速度 n 与拖拉机前进速度 V。之比定义为齿盘拔秆速度比 ， 的大小对齿盘夹持棉秆点的运动轨迹及齿盘式棉花秸秆收获机工作状况有重要影响。 参考文献 1田立文 ,崔建平 ,徐海江 ,郭仁松 ,林涛 J2013,34:131643193. 2王双磊 ,李金埔 ,赵洪亮 ,于谦琳 ,宋宪亮 ,孙学振 J 农 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学版 ),2014,02:3103赵东波 J2004(4):344张佳喜 ,叶菲 J. 农机化研究 ,2011,08:2415沈 茂 ,张国忠 ,周勇 J2009,(5):16中国棉花 2005,33(3). 7孙照斌 ,马兰菊 建筑人造版 ). 8武云亮 促进棉花产业发展 J1998(6). 9李树军 ,王俊友 J2008,6(A)6. 10机械设计手册（第五版） /成大先主编；化学工业出版社 ,11水 利部 农村水利司 中国水利水电出版社 ,12黄新平 J2002(4): 2463. 13李龙 ,盛冠忠 ,吴磊 J2008(04): 204- 206. 14马继春 ,荐世春 ,周海鹏等 J与车辆工程 ,2010,(8):315崔相全 ,马继春 ,荐世春等 J2011,(11):16董世平 ,王锋德 ,邱灶杨等 械 的 开 发 与 应 用 J. 中 国 科 技 成果 ,2009,10(22):200 年 月 第 期 - 97 - of is of in is s is 2013 47 of 0%, 3 80 2014 92 18 1. to a of is a a of be is a of a p 2 do To be as of as of as as a of in to of