毕业设计（论文）-CS150型马铃薯挖掘机说明书.doc

目次目次 1.马铃薯挖掘机概况1 1.1 国内外研究现状、水平及存在的问题 1 1.1.1 国内现状 1 1.1.2 国外现状 2 1.1.3 小型马铃薯收获机械制约因素分析 4 1.1.4. 马铃薯收获机技术方案分析.4 2.结构特点，工作原理及技术参数6 2.1 总体结构 6 2.2 工作原理7 2.3 总体参数 8 3.主要部件设计9 3.1 挖掘铲的设计 9 3.2 升运输送装置 .14 3.2.1 升运装置类型确定.14 3.2.2 升运链抖动幅值及频率确定.16 3.3 防堵弹齿拨送轮的设计.17 3.4 切土圆盘的设计.19 3.5 限深轮的设计 .19 3.6 减速装置设计.20 3.6.1.计算升运链功率.20 3.6.2.锥齿轮设计.21 3.7 链传动 1 的设计计算.22 小结.25 设计心得.26 致 谢27 参考文献.28 1 1.1.马铃薯挖掘机概况马铃薯挖掘机概况 在我国西部地区，马铃薯是农民脱贫致富和发展区域经济重要作物之一。 随着农业生产同集约化、产业化方向发展，马铃薯收获机械的需求日益增大。 因此，研制马铃薯机械收获设备，提高机收质量，对于减轻西部地区农民的劳 动强度，提高马铃薯收获效率，增加农民收入，都具有非常重要的意义。马铃 薯为地下产物, 且是块茎繁殖, 其收获方式以挖掘机为主。马铃薯收获机可以 大大提高收获效率, 降低劳动强度, 减少损失, 为马铃薯生产奠定良好的基础。 1.11.1 国内外研究现状、水平及存在的问题国内外研究现状、水平及存在的问题 1.1.1 国内现状 20世纪初的中国农村, 小面积的挖掘马铃薯主要采用了手工的铁锹或锄头 的挖掘方式, 较大面积的挖掘采用了畜力牵引犁, 将薯块翻出, 由人工捡拾。 我国对马铃薯收获机械的研制虽较早, 但发展缓慢, 目前处于中小型悬挂式集 条收获机的研制推广阶段, 所研制机具的技术水平与国外相差甚远。20世纪60 年代初期, 我国有关农机部门引进了西德VR - 2、波兰RCF- 2、英国Johson、 瑞士Sam ro Jun ior和前苏联KTH- 2型马铃薯收获机, 并进行了生产性能试验, 力图消化吸收国外技术, 开发同类产品。之后, 黑龙江省研制出了两种集条收 获机, 并进行了试生产。最近几年, 我国有些地区开始研制马铃薯(或其他根茎 作物)收获机, 主要是小型挖掘机, 如河北围场农机研究所研制的4VM - 1A 型、 4VM - 2A 型的马铃薯挖掘机, 黑龙江齐齐哈尔建新厂研制的4U - 2牵引式马铃 薯收获机。4U - 1型马铃薯收获机是西安圣农农业机械有限责任公司开发的新 产品, 主要适用于我国北方干旱半干旱地区种植马铃薯的农户及小型农场收获 马铃薯使用, 生产效率高, 特别是收获垄上的种植马铃薯更能显示其优越性。 4ULDX- 1500型马铃薯收获机由内蒙古呼和浩特市得力新技术设备厂生产的, 配 有两种传动链轮, 使栅条输送带实现高低两种运行速度, 适宜不同土质地块上 作业; 两侧设有分薯板, 可将土豆推向侧边, 避免压损。该机具有在湿润、干 旱和多石地块实现平作、垄作作业功能。中国农业机械化科学研究院在吸收国 外先进技术的塞础上, 优化设计了两种新型马铃薯收获机: 一是背负式4UL- 1 2 型马铃薯联合收获机; 二是拖拉机后悬挂式4UW - 120型马铃薯挖掘机。该马铃 薯挖掘机与36. 8- 51. 5kW 拖拉机配套, 采用独特的弧形指状排轮机构进行土 薯分离, 解决了传统抖动链式机构故障率高、传动不平衡的致命缺陷, 工作更 可靠。甘肃省农机化技术推广总站经过大量的实地调整, 结合本省的实际, 研 制适合甘肃省马铃薯种植区机械化作业的机具, 1998年试制出马铃薯种植机和 马铃薯挖掘机各1台, 根据设计要求进行了多次试验并加以改进。2001年7月, 经甘肃省科学技术委员会鉴定, 两种机型均达到国内较先进水平, 为甘肃马铃 薯生产实现机械化作业提供了实用的机型。 国内马铃薯收获机械特点: (1)小四轮拖拉机配挂牵引犁进行作业，结构简单，但收净率低，生产率低。 (2)引进国外机型，但配套动力大，适应性差，使得作业成本高，维护费用 高，因而未得到推广。 (3) 在消化引进国外机型的基础上，国内农机厂家先后开发出一些马铃薯 挖掘机，主要机型：哈尔滨市大顺农机公司开发的 4SG 系列悬挂式薯类收获机， 适于马铃薯、甘薯和甜菜的收获。该机悬挂在小四轮拖拉机后面，能一次完成 薯块的挖掘、升运， 并与土壤分离 3 道工序，薯块收净率高，损伤和丢失少。 机器性能较稳定，挖掘深度和宽度可调整，能安装起垄、中耕和播种部件和通 用机架，实现一机多用。由内蒙古商都牧机厂研制， 获国家专利的 4V-125 型 多功能挖掘机，可一次完成马铃薯或农作物根茬与残膜的挖掘、输送、分选和 集堆等多项作业。在内蒙古农业大学与山西忻州地区农机推广站合作开发的 4SM-40、80 型马铃薯挖掘机，已通过省级鉴定，并列为内蒙古推广产品和新产 品开发项目。该机吸收了国外同类产品的先进技术，可与国产拖拉机配套， 作 业性能适合我国北方地区平作种植马铃薯的农艺要求。可一次完成薯块的挖掘、 分离与铺条等项作 业，具有明薯率高和薯块破损少等优点。 1.1.2 国外现状 按工艺过程完成的程度, 马铃薯收获机械可分为: 简单挖掘机、马铃薯挖 掘机和马铃薯联合收获机。随着马铃薯栽培技术的推广和种植规模的扩大, 促 3 进了相关机械的发展, 包括马铃薯收获机械的发展。国外马铃薯机械化收获起 步早、发展快、技术水平高。20 世纪初, 欧美国家出现畜力牵引挖掘机来代替 手工挖掘薯块, 随后改由拖拉机牵引或悬挂。20 年代末出现了升运链式和抛掷 轮式的马铃薯挖掘机。在 20 世纪 40 年代初, 前苏联、美国就开始研制、推广 应用马铃薯收获机械, 50 年代末即已实现了机械化。20 世纪 50-60 年代马铃薯 收获机械在前苏联、欧美等国开始大量的生产使用, 70 年代主要是研制大功率 自走式根块作物联合收获机械。在这些机型中, 有很多是由大功率的拖拉机变 型而成, 如荷兰在拖拉机的基础上按照甜菜联合收获机的原理制成的四行马铃 薯联合收获机, 为了加强筛选效果, 分离器有 4 个液压泵带动。前苏联生产许 多半悬挂式机型, 体积较为庞大、笨重。近年来欧美的马铃薯收获机仍然是以 大功率宽幅机组为主。20 世纪 70-80 年代, 德、英、法、意大利、瑞士、波兰、 匈牙利、日本和韩国亦相继实现了马铃薯生产机械化。在国外马铃薯收获机械 中, 挖掘机的生产和使用所占的比例趋于下降, 而联合收获机得到了迅速发展。 像俄罗斯、德国、法国、英国、美国和日本等国马铃薯收获机械化程度较高, 收获机械性能稳定。目前, 国外一些马铃薯收获机械不但生产率高而且将高新 技术已融于农具之中, 如采用振动、液压技术进行挖掘, 采用传感技术控制喂 入量、马铃薯传运量及分级装载; 采用气压、气流、光电技术进行碎土和分离 以及利用微机进行监控和操作等。美国 LENCO 公司生产的牵引式、自走式马铃 薯联合收获机械, 以功率大、挖掘幅宽长为特点, 一般作业行数为 4- 6 行, 可 以一次完成根茎分离、土块分离、清选等工作。这些机型只能在大面积土地上 使用, 不适合中小地块。德国格瑞莫( GR IMME )公司以生产马铃薯、甜菜机械 而著称, 生产马铃薯种植、中耕、收获及储藏机械, 其中马铃薯联合收获机技 术处于全球领先水平。其中, GT170 马铃薯挖掘机采用液压仿形轮, 实现挖掘 深度可随地面仿形。SE 150 - 6 型是牵引式马铃薯联合收获机, 整机高度 3. 7m, 同时可容纳 6 人在作业平台上工作。SF150- 60 型与 SE 150- 60 型机基本 相似, 只是在牵引方式有所不同, 该机为自走式 。有些国家和地区生产小型的 挖掘机, 如意大利生产的 SP100 机型为小型垄作收获机械。在亚洲生产马铃薯 收获机的国家很少, 日本对于根菜(萝卜、山药、青芋、胡萝卜等) 机械的研究 从 20 世纪 60 年代开始, 近几年韩国、日本生产了小型挖掘机, 如韩国高山机 4 械公司生产的小型单行和双行马铃薯、地瓜挖掘机。国外欧美的马铃薯挖掘已 经全面实现了机械化,实现了机电一体化, 并把液压技术应用于机械中以减小机 械的震动和噪音, 生产率和作业的稳定性大大的提高, 在很大程度上减少了人 工劳作程度。 1.1.3 小型马铃薯收获机械制约因素分析 （1）受种植行距的制约。由于种植行距和拖拉机轮距、收获机挖掘铲间距 (宽度尺寸) 不适应,往往造成压碎薯块、挤伤薯皮和铲切薯块的现象,直接影响 着收获质量。目前马铃薯种植行距变化在34cm 范围内,影响了马铃薯收获机的 推广和使用。 (2) 受种植习惯和土壤比阻变化影响。由于气候、土质和种植习惯等原因, 在种植方式上有垄作、平作,在作物定植上行距、株距不一。不但机型需要多样 化,以适应不同种植形式,而且在使用中存在机组进地行走难对垄作业难等问题, 影响作业质量和效率。我国拖拉机轮距多为1m ,而为保证亩定植株数确定的宽 垄行距最大为0. 75m ,致使拖拉机在收获作业时不能正常在垄沟内行走。 (3)马铃薯播种与收获机械的配套问题。马铃薯播种与收获机械配套是保证 马铃薯收获机械作业和发展的首要条件。但目前马铃薯播种机的发展滞后,主要 采用犁翻人工点播,既保证不了行距,也很难控制播深,给马铃薯机械收获造成了 困难。因此,推广普及机械播种是发展马铃薯收获机械的基础。 (4) 收获机自身的问题。从近几年试验情况来看,马铃薯机械收获主要存 在三个方面的问题。一是可靠性差。表现为故障较多,工艺辅助时间长,作业效 率低,达不到设计要求。二是适应性差。表现为适应沙土条件的适应不了壤土; 在茎叶枯黄时能正常作业,在茎叶青绿时则出现壅土、缠秧而不能正常作业。三 是动力储备不足。在挖掘深度增加和土壤比阻大的地块作业,明显表现出动力不 足,难以满足薯块挖掘和分离的动力需要。 1.1.4.1.1.4. 马铃薯收获机技术马铃薯收获机技术方案分析方案分析 要使所设计的机具适应配套的动力,有两种方案可以解决,一是减少机具本 身阻力,二是另加动力,弥补动力不足。 5 (1) 减少机具阻力的几种办法 在挖掘铲上做文章。挖掘铲是马铃薯收获机械的重要部件,其几何形状、 尺寸及安装角度对机具阻力影响很大。各种参数的确定原则应该是在满足性能 要求的前提下尽量减少与土壤摩擦,并顺利输送土壤。挖掘铲宽度太小容易产生 漏挖,宽度过大因土垡增多阻力加大,适中宽度应在40cm 左右。由于薯块分布于 植株周围土中,需要挖掘的沟底应保持一定宽度,要求挖掘铲的形状呈“山”形, 而不是“V”形。“山”形铲底部处于深度土壤中,与土壤摩擦面积大,阻力也大。 减少“山”形铲与深度土壤的接触部分,就可减少机具阻力,可采取多铲组合,中 间留空隙的方法解决。 减小分离装置动力输出传动部分功率消耗。一般在上述挖掘铲结构形式 下,分离装置所消耗动力占输出总功率的10 %以上,简化分离机构,不仅大大降低 制造成本,还可以确保机组正常运行。可以说,在现有小功率配套动力情况下,结 构越简单的机具,可能使用越可靠、越实用。实际应用中可以考虑采用机具地轮 传动,以部分代替拖拉机动力输出传动。 改变土垡运动方式,考虑土垡多股分离机构。现有的挖掘作业采用铲推的 方式。当土垡流动顺利时,能正常作业。但当土垡量加大时,阻力骤增,不能作业。 特别是对垄作,因其培土多,铲运的土量大,经常容易发生上述现象。为减少堵塞,对 满足垄作的挖掘机可以增加一个防堵拨动装置。这样需要在挖掘铲和多股分离 机构上创新。 (2) 分离部件的设计：收获机的分离部件在工作时承受的负荷很大，一般要 求分离掉的土壤达60%以上，并要求其工作可靠，对署块的损伤小，分离的同时 把剩余部分向后输送，以便进一步清选和分离。设计时还应保证机器机构紧凑、 重量轻、分离能力强的特点。 6 2.2.结构特点，工作原理及技术参数结构特点，工作原理及技术参数 2.12.1 总体结构总体结构 本设计任务的马铃薯挖掘机是与 40 马力左右拖拉机配套使用作业的。悬挂 方式为后三点式悬挂，作业时需对行。该机主要有悬挂机架，变速装置，挖掘 铲，铲架切土圆盘刀，u 型弹性拨齿防堵轮，传动输送筛等机构组成。在机架 上焊有二个悬挂的地方，与拖拉机悬挂机构相连接。铲架通过螺栓连接在机架 侧板上，在铲架上装有挖掘铲。在机架中部装有变速箱，变速箱有二个动力输 出，分别连接在输送筛和防堵轮上。传动机构通过万象联轴节有拖拉机后输出 轴相连。 。在工作时，首先由切土圆盘刀将收获的马铃薯根秧及其两端的土垡及 草蔓切开, 挖掘铲把土垡及其马铃薯块挖起, 土垡及其薯块在防堵拨送轮的拨 送下，上升至带杆式升运链上面，在拨送轮拨送的同时拨送轮又将土垡打碎， 在带杆式升运链上由于它杆间间隔，而且加上在其中间的偏心支撑轮在边升运 边抖动的将薯块与泥泥土分离, 并将分离出的薯块铺放在机器后侧。如图 2-1. 图 2-1 7 2.22.2 工作原理工作原理 拖拉机通过悬挂机构牵引马铃薯挖掘机前进，拖拉机的后动力输出轴与马铃薯挖 掘机变速箱的动力输入轴相连接。在拖拉机启动后，结合动力输出轴使其转动并 通过传送机构传送动力，使防堵轮，转动筛转动，在拖拉机前进的过程中，挖掘 铲挖起土垡，土垡沿挖掘铲向后输送，经过防堵轮的初步破碎到达转动筛，在转 动筛的振动筛分作用下达到马铃薯与土壤的分离的效果。并将分离出的薯块铺放 在机器后侧，方便拾取。 图 2-1 总体结构图 8 2.32.3 总体参数总体参数 总体参数及总体配套要求列表如下： 表 2-1 主要性能参数主要性能参数 工作幅宽 146cm 挖掘行数2 行 挖掘深度 15 - 20cm 主轴转速 400r/min-540r/min 配套动力40 马力 作业速度 1m/s 纯小时生产率0.08hm2/h0.12hm2/h 集薯类型明薯率 95% 挖净率 98% 破损率 95%，工作可靠，对块茎的损伤小， 并在分离同时把剩余部分向后输送，输送链上加有抖动轮，抖动轮用弹性橡胶 板制成，这样既能顺利保证初级分离效果，又能保证传动装置的正常运转。 挖掘铲上的掘起物落到升运链上，土壤在升运链作用下进一步破碎，使松 碎土漏下。当物料运行到升运链中部时，抖动器上下起落，使土层更加松碎， 与杆条接触的松土层在杆条间隙中落下。 15 现代薯类收获机械通常采用杆条式升运器作为主要分离部件，它具有较强 的分离性能，并在倾角达18度时仍有良好的输送能力，且结构简单，但金属用 量较大，金属链磨损较快。杆条式升运器是由杆条、皮带以及抖动轮组成，高 强度橡胶带杆式分离筛是薯类挖掘机中应用最广的分离装置。它具有较强的分 离性能，而且具有结构简单与制造方便等优点。高强度橡胶带杆式分离机构主 要由带杆、滚轮、高强度橡胶带驱动轮、等部分组成。抖动轮安装在升运器主 运动件下面，使升运器工作面在工作时产生抖动。 图3-4 带式输送链示意图 带杆式升运链制造工艺简单，抖动平稳性较好，与块茎接触表面光滑，与 土壤接触面积中等，磨损速度较慢，分离效果明显。一般马铃薯块茎为扁圆、 椭圆、圆、长筒等形式，为了研究方便，我们统一采用长、宽和厚三个特征尺 寸来描述块茎物理机械特征。升运链杆条间隙如上图所示，从图中可以看出下 面的关系： L=Dd+L2 式中： L杆间距； Dd杆直径；L2 杆条间隙。 16 图3-5 杆间间隙 首先参见下表，马铃薯、土块的外形特性和重量关系： 表 3-2 物料 重 量 m 长度 l 宽度 b 厚度 a Ab l 体积 V V/ab l m/ab l 密度 克/厘 米 圆 形 35- 76 4.9- 7.2 3.9- 5.0 3.1- 4.5 54.5 - 125 30- 69 0.49 - 0.60 0.57 - 0.65 1.046- 1.66 马 铃 薯 椭 圆 形 75- 193 5.8- 10.6 4.2- 6.3 3.6- 4.9 113- 283 67.5 - 175 0.51 - 0.61 0.52 - 0.67 1.075- 1.161 土 块 77- 630 5.7- 10.7 4.2- 10.2 2.6- 5.6 74- 665 35- 300 0.35 - 0.61 0.81 - 2.06 2.01- 2.37 为了使最小的马铃薯在向上输送时不至于从筛间掉下去，必须保证间隙的 最大值为最小马铃薯直径的大小。若马铃薯最小特征尺寸为L1，则若使升运链 达到筛分土壤，保留块茎的目的，杆条间隙的设计应满足的条件L2L1，才使 块茎不至于在杆条间随土壤漏下。取杆间距L 为40mm，杆条直径为10mm，得杆 条间隙为30mm。输送链的运动速度为1.6-2.0m/s。 17 3.2.2 升运链抖动幅值及频率确定 CS150 型马铃薯收获机的抖动轮有2个安装位置,可使升运链实现30 mm 的 理论振动幅值。由于振动轮由升运链驱动,因而升运链的线速度与抖动频率成正 比,升运链抖动频率为： f =3 v/2r 式中 v 升运链线速度 r 振动轮内切柱面半径 已知：升运链线速度V=2m/s，振动轮半径r=70.1mm。故f=14HZ。 通过变换传动系统的链轮配置,可实现升运链线速度与抖动频率的同步改变。 表3-3 高强度橡胶带杆式分离筛参数 参数单位数值 线速度 V /m·s2 链倾角 /(°)18 振动频率 f/HZ14 最大振幅 A/mm30 筛长 L /mm1274 带杆节距 P /mm40 带杆直径 R/mm10 3.33.3 防堵弹齿拨送轮的设计防堵弹齿拨送轮的设计 为了防止土垡和署块在工作过程中在挖掘铲和升运链之间产生臃土和堆积 现象，使得升运无法进行，而设计U 形弹齿式拨送轮，其功用除了防堵之外， 还可以击碎土垡。产生破土的效果。其原理是:当机器在工作过程中，拨送轮以 一定的速度旋转，一边击碎由挖掘产上升的较大块的土垡，一边将臃在挖掘产 后端的土和署块一起拨送至杆式升运链。为了保证将行内薯、土全部掘起, 避 免掘起物量大, 机具出现壅土堆积现象, 特设计拨送轮，在指的前端采取6°的 弯曲，可防止挑土和秧棵回带。 齿端后倾可防止挑土和秧棵回带。弹性齿可适 应负荷变化和防止伤薯。 18 拨齿轨迹方程为: x = R co sXt + vm t y = - R sinXt 其运动轨迹的形状取决于拨送特性系数 =Vt/Vm 只有轮齿端的运动轨迹为余摆线时, 即 1,才能确保在轮齿端入土时有 向后拨送的运动, 起到推送作用。即弹齿拨送轮正常工作的必要条件是VtVm 按照所要求的拨迟轨迹, 由轨迹方程可确定拨送轮的结构尺寸和轮的转速及拨 送速度比。Vm=1m/s，故Vt1m/s. 下图为拨送轮的结构尺寸 19 图3-6 U型弹性拨齿防堵轮 3.43.4 切土圆盘的设计切土圆盘的设计 在工作时，平面铲挖起的土垡容易散落在机器两侧，造成薯块丢失。为了 克服这一特点，本设计的挖掘铲两侧装有切土圆盘。圆盘不仅能阻挡薯块丢失， 而且还可以切断茎叶和杂草，防止在铲侧赌塞。该机圆盘设计直径为D=540mm， 厚度t=10mm，用65Mn钢制成。切土盘可以将两侧切割成土垡，切断互相缠绕的 草蔓，避免在工作时平面铲挖起的土垡散落在机器两侧，造成薯块丢失，同时 还可以通过调整切土圆盘的高度来调节挖掘深度。如果调高切土圆盘的高度， 挖掘深度增加；反之，则挖掘深度减小。 图3-7 切土圆盘示意图 3.53.5 限深轮的设计限深轮的设计 常用限深轮采用现成橡胶轮胎，但在此考虑到机器作业质量比较大，其磨 损较严重，采用轮彀轮圈整体式，内装两轴承。考虑到限深轮在不同状态的土 壤中存在不同的位置，则在其连接杆与机架连接时采用三孔插入可调式连接， 在工作时，根据需要的挖掘深度自行调节定位螺栓以取得最佳的挖掘深度。其 调节高度为±50mm； 20 图3-8 地轮示意图 3.63.6 减速装置设计减速装置设计 图3-9 动力传递示意图 3.6.1.计算升运链功率 升运链做功包括土垡的加速，抬升以及冲击振动等。已知土壤密度是2.0-2.37g/ ，行走速度为1m/s，挖掘深度15-20cm，工作宽度1460mm。 3 cm 单位时间加速动能 1320j 2 1 1 2 WMV 21 势能变化=254.9j 2 mgh W 总功率=1320+255=1575W 12 WWW 由于在升运过程中有冲击取安全系数K=1.25,再加上各部分摩擦损失 K2=1.2. =K*K2*W=2371W 0 W 已知升运链驱动轮直径为160mm，则转速为238.8r/min。 3.6.2.锥齿轮设计 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用 45 调质，齿 面硬度为 240-260HBS。大齿轮选用 45 钢，调质，齿面硬度 220HBS；根据课本 P139 表 6-12 选 7 级精度。齿面精糙度 Ra1.6-3.2m (2)按齿面弯曲疲劳强度设计 1 3 222 1 4 m (1 0.5)1 FASA F RR Y YKT ZU 由式（10-24）确定有关参数如下：传动比i齿=2 取小锥齿轮齿数 Z1=20。则大锥齿轮齿数： Z2=iZ1=2×20=40 实际传动比 I0=2 齿数比：u=i0=2 锥齿轮取 d=1/3 (3)转矩 T1 T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.371/540 =41.9N·m (4)载荷系数 k AV K=K K K K 其中 KA=1.25，KV=1.1,Ka=1，K=1.6.所以 K=2.25 (5)许用接触应力H H= HlimZNT/SH 由课本 P134 图 6-33 查得： HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa 由课本 P133 式 6-52 计算应力循环次数 NL 22 NL1=60n1rth=60×540×1×(10×100×8)=2.59×108 NL2=NL1/i=1.28×109/6=1.29×107 由课本 P135 图 6-34 查得接触疲劳的寿命系数： ZNT1=0.92 ZNT2=0.98 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数 SH=1.0 H1=Hlim1ZNT1/SH=570×0.92/1.0Mpa=524.4Mpa H2=Hlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa=343Mpa 故得： 1 3 222 1 4 m (1 0.5)1 FASA F RR Y YKT ZU 模数：m=2.78，取标准模数 m=4. (6)校核齿根接触疲劳强度 根据课本 P227（10-26）式 2 1 3 22 1 d2.92 () (1 0.5) E HRR ZKT Z U 其中查表 ZE=2.5, H=300MPa d=6.34 故分度圆直径：d1=mZ1=4×20mm=80mm d2=mZ2=4×40mm=160mm 齿宽：b=dR=0.33×89.33mm=29.3mm 取 b=29.3mm 3.73.7 链传动链传动 1 1 的设计计算的设计计算 已知: :减速器的输出轴 1 转速为 270r/min，P=2.37kw, 输出轴径 d=30mm，因为工作载荷较平稳，所以链轮悬臂装于轴上。 （1） 、链轮齿数： 减速器轴上链轮齿数为 Z1=21，从动轴链轮齿数为 Z2=24. 传动比 i: i= Z1/ Z2=1.13 （2） 、转速： 23 主动轴链轮转速 n1=270r/min，从动链轮转速 n2=238.8r/min （3） 、设计功率 Pd： PdKa*P/(Kz*Kp) Pd=2.63kw 式中：Ka=1.0 Kz=1.11 Kp=1 (查机械设计手册) （4） 、链条节距 P： 由设计功率 P0=2.63kw 和主动轮链轮转速 n1=238.8r/min 在手册中查得节距 P=16A，即 25.4mm。 （5） 、初定中心距 a： 暂取 a=1500mm （6） 、链节数 Lp： Lp= Lp=145 a p z zz P azz 2 12 2 2 21 取 Lp=146 节 （7） 、链实际中心距： a= 22 2 12 8 2 21 2 21 4 zzzz Lp zz Lp p 取 a=1550mm （8） 、链速： v=n1*Z1*P/1000 v=2.4m/s 与估算相符 （9） 、有效拉力： F1=1000P/v F1=1083.3N （10） 、轴上载荷： FQ=1.2KAF1 FQ=1300N 取 KA=1 （11） 、润滑方式选定： 根据滚子链节距 P=15.875 和链条的速度 v=0.017m/s 查图选用 润滑方式为用油刷或油壶人工定期润滑。 （12） 、链条标记： 24 根据设计计算结果采用单排 16A 滚子链，节距为 25.4mm，节数 为 146 节。 （13） 、链轮材料及热处理： 材料为 45 钢，热处理渗碳、淬火、回火。 齿面硬度为 HRC5060。 25 小结小结 本设计包括挖掘部件的设计，减速机构的设计，分离部件的设计，防堵装 置的设计，及传动机构，机架等的设计。是一个很好的设计题目，可以充分体 现大学所学的知识，此马铃薯挖掘机的主要特点在于掘出薯块并将薯块输送给 分离装置，且尽量减少进入机具的泥土量和能量消耗，同时有防堵拨动装置能 防止挖掘铲缠草和积土。对署块的损伤小，同时机器机构紧凑、重量轻。 此马铃薯收获机仍有一些需要改进的地方，对于粘土地块挖掘分离能力不 强，还需在以后进行必要的改进。 26 设计设计心得心得 随着时间的流逝，毕业设计已经接近尾声了，我在规定的时间内，在翟老 师的辛苦指导下，顺利地完成了 cs150 型马铃薯收获机的设计。 这次的毕业设计历经几个月，在此期间既紧张又充实，用辛勤的劳动终于 使得毕业设计完成。能够看到自己设计的东西，心情自然的激动和高兴，这让 我感觉到上大学还是挺值的，学到知识固然重要，要把学到的知识用到实际中 也是要付出辛勤和努力的。尽管它还有很多地方不如意，但我想我从中收益颇 多。 首先，我从这次的设计中看到自己的差距和不足，这也在我以后的道路中 弥补这些差距和不足奠定了基础和找到了方向，这是一份宝贵的经验和财富。 以前对于上学的概念在这次设计中又有了新的认识，学习只是基础，实践才是 学习的深化。只有理论的知识，没有实践的洗礼，永远也不可能设计出东西， 这就像刚设计时，没有下手的方向，不知道该做啥，就算脑袋里有东西也不知 道用在那些地方。这就是缺乏实际的东西，或者很多以前学过的很基本的东西 或许是由于当时就没掌握好也或许是由于长时间不用都或多或少的遗忘了，这 就是理论没有用到实际中去，固然基本的东西记不住，没掌握好的也随之任之 了，因此对于课本知识要掌握，对于实践更要积极。 其次在这个艰难而有成就感的过程中，我知道了如何面对未知的情况。因 为经常遇到许多细节难题。我知道了必须勇敢的面对这些困难然后想尽各种办 法去解决问题。在这个瞬息万变的信息社会中，有很多方式可以帮助我们自己， 我遇到难题时经常去网上查阅一些资料，有时还会有意外的收获；我还会经常 的在图书馆查阅资料。通过这个过程我学会了如何发现问题，分析问题，解决 问题。这些对我以后各个方面发展都有莫大的帮助。 尽管自己付出了很多的努力，但由于自己原先的基本功不够扎实，本次设 计还存在着许许多多的不足，以后必须用很大的精力来弥补自己的不足。设计 结束了，但留给我的还有很长的路，这是一个结尾也是我们即将踏入社会的起 点，我希望借此给自己一个新的开始。走好以后的人生旅途。 27 致致 谢谢 这次的毕业设计，我遇到一些困难，但是学校的各个部门以及老师、同学 给了我们很大的帮助。我感触颇深，我非常感谢他们。 首先是我们的毕业设计指导老师翟雪琴老师，从我们毕业设计开始时翟老 师就给我们详细的讲解课题的大体思路。开始不知道如何下手，老师给我详细 的讲解该课题所可能涉及到的知识，我多次向老师请教，每次老师都给我耐心 细致的指导，在我确定方案的过程中老师每个细节都给我细致的检查和帮助， 非常耐心的指出并提出修改的方法，每次修改都会花费老师大量的时间。老师 无论时间多忙都会来检查我的进度。再次感谢翟老师。衷心祝愿他工作顺利， 身体健康。 从翟老师那里，我不仅学到了很多专业知识，而且对于翟老师严谨的态度 在我以后的人生道路上有很大的帮助。 我们还要感谢学校图书馆给我们提供了大量查阅资料，为我们解决设计中 碰到的问题提供了很大的帮助。 同时要感谢我的同学和所有帮助我的人，是他们给了我一种默默无闻的支 持与鼓励，使我有了一个坚强的后盾。 总而言之，在这里我对为我们毕业设计提供帮助的单位和个人表示最诚挚 的谢意！ 28 参考文献参考文献 1马国军; 赵武云; 刘国春等.4UX-550 型马铃薯收获机悬挂机构优化设计J.农 业机械,2009 年 23 期. 2刘宝; 张东兴 李晶. MZPH-820 型单行马铃薯收获机设计. 农业机械学报 2009 年 5 期. 3 王志军 ;陈士新; 曹明亮.马铃薯收获机结构设计探讨.湖南农机：学术版. 2008 年 4 期. 4马旭高等.农业机械学.吉林大学出版社,2006 年 08 月. 5 赵硕;张东兴;冯伟伟.破解马铃薯收获机薯土分离难题.农机科技推广J 2008 年 4 期. 6北京农业机械化学院.农业机械构造.中国工业出版社,1961 年 11 月. 7 王志军;陈士新;曹明亮.马铃薯收获机结构设计探讨. 湖南农机J 2008 年 9 期. 8 李宝筏.农业机械学.农业机械,2005年08月 9华中工学院.农业机械工人综合技术手册编写组.农业机械工人综合技术 手册科学出版社,1975 年 12 月. 10 贾晶霞;张东兴.马铃薯收获机摆动筛与块茎运动仿真分析. 中国农业大学 学报J 2006 年 11 卷 3 期 . 11 田安乐;郭小龙;冯宏波.振动式马铃薯收获机的设计研究. 农机科技推广 2004 年 9 期. 12第一机械工业部机械研究所.农业机械研究所农业机械设计手册.机械工业 出版社,1973 年 09 月 13 陈秀宁.机械优化设计.浙江大学出版社,1990. 14 濮良贵，纪名刚主编.机械设计.北京：高等教育出版社，2001