毕业设计(论文)-梯形畦沟成型机机构设计(含全套CAD图纸) .doc
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1、全日制普通本科生毕业设计 梯形畦沟成型机机构设计THE DESIGN OF TRAPEOIDAL TRENCH FORMING MACHINE由于部分原因,说明书已删除大部分,完整版说明书,CAD图纸等,联系153893706学生姓名:学 号:年级专业及班级:2008级农业机械化及其自动化 指导老师及职称:学 院: 工学院提交日期:2012 年 5 月全日制普通本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做
2、出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名: 年 月 日目 录 摘 要1 1前言2 1.1研究的目的、意义及国内外的研究现状2 1.1.1课题研究意义:2 1.1.2国内研究现状:2 1.1.3 国外开沟机技术现状及产品特点4 2. 总体方案的拟定、比较、选定6 2.1梯形畦沟成型机机构设计任务书6 2.2功能描述7 2.3原理方案分析7 2.4功能分解与求解7 2.5总体方案设计8 2.6总体布局设计9 2.7机械运动系统设计9 3.开沟机的总体设计9 3.1 开沟机的基本参数的确定:9 3.2 开沟机的运动学分析:
3、10 3.2.1切土节距12 3.2.2主要参数和工况的选择13 3.3 开沟机的动力学分析15 3.3.1 切土厚度15 3.3.2弯刀切削土壤阻力的确定:15 3.3.3生产率16 3.3.4开沟机的传动总功率的确定17 4.开沟机主要结构的研究18 4.1开沟机悬挂机构的设计18 4.2.1旋耕弯刀的结构组成21 4.2.2侧切刃的设计21 4.2.3正切刃曲线设计22 4.2.4刀盘的设计22 4.3传动系统减速箱的设计22 4.3.1传动系参数的确定23 4.3.2直轮的设计和校核25 4.3.3锥齿轮的计算和校核27 4.4轴的设计与校核30 4.4.1轴1的设计计算31 4.4.
4、2轴2的设计计算32 4.4.3轴3(刀轴)的设计和计算33 4.5轴的强度校核34 4.6键强度的校核35 5.总结37 参考文献37 致谢38梯形畦沟成型机机构设计 学 生: 指导老师: 摘 要:开沟机是实现农田基本建设的主要工具之一,用于开掘排灌渠道和带状造林沟。旋转开沟机是60 年代出现的一种连续挖土机械,适宜开挖梯形截面的农用沟渠。由于它牵引阻力小,能均匀散开沟内土壤,工作效率高,因而得到迅速发展和广泛应用。而我国现有的开沟机多是与大中型拖拉机配套的机型,体积大。目前,我国主要的开沟机产品有链式开沟机,圆盘式开沟机,主要是开出矩形的沟槽,消耗的动力大。一般的开沟机只能开出矩形沟,但是
5、矩形沟容易倒塌,沟形保持的时间不长,而梯形沟能够解决这个问题。本设计是研究在未耕地上开出梯形畦沟,主要的内容是梯形畦沟开沟机的设计过程,主要的机构是传动系统的设计,刀盘的设计。 关键词:梯形;开沟机;旋转; The Design of Trapezoidal Trench Forming MachineStudent: Yan kui Tutor: Wu Mingliang(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: Trench is one of main t
6、ools to realize the basic farmland construction, used for digging irrigation, drainage channels and banding a forestation ditch. Rotary ditching machine is the 60 time the emergence of a continuous digging machine, suitable for excavation of trapezoidal cross section of agricultural ditches. Because
7、 of its small traction resistance, uniform dispersion ditching soil, high work efficiency, thus obtains the rapid development and wide application of. Chinas existing ditching machine with large and medium-sized tractor models, size large. At present, our main products are ditching machine chain dit
8、cher, disc ditcher, mainly drawn rectangular grooves, consumed power. General ditching machine only opened rectangular groove, but rectangular groove is easy to collapse, trench shape keeping time is not long, but the trapezoidal groove can solve this problem. This design is research on unplowed lan
9、d open trapezoidal trench, the main content is the trapezoidal trench furrowing machine design process, the main body is the design of transmission system, a knife disc and a depth limiting device design.Key words: Trapezoidal; Trench; Rotary1 前言1.1 研究的目的、意义及国内外的研究现状1.1.1 课题研究意义开沟是施加肥料、排灌、播种农作物生产的重要
10、工序,同时也可应用到工程上例如;埋电缆,埋管等有重要的意义。开沟机是实现农田基本建设的主要工具之一,用于开掘排灌渠道和带状造林沟。旋转开沟机是60 年代出现的一种连续挖土机械,适宜开挖梯形截面的农用沟渠。由于它牵引阻力小,能均匀散开沟内土壤,工作效率高,因而得到迅速发展和广泛应用。前苏联、意大利、法国和德国等国家都有不同型号的系列产品。我国从70 年代初开始研制旋转开沟机,现已为部分拖拉机配套了不同类型的开沟机。但由于我国实行了家庭联产承包责任制,当时此类大型机具无法满足各家各户的不同需求,使得开沟机的发展停滞不前。近几年,随着一些大型农场和部分土地承包大户对农田基本建设认识的提高和农田基本建
11、设的需要,开沟机又一次被推到历史前台。而我国现有的开沟机多是与大中型拖拉机配套的机型,体积大。目前,我国主要的开沟机产品有链式开沟机,圆盘式开沟机,主要是开出矩形的沟槽,消耗的动力大。一般的开沟机只能开出矩形沟,但是矩形沟容易倒塌,沟形保持的时间不长,而梯形沟能够解决这个问题。1.1.2 国内研究现状:我国对开沟机的研究开发起步较晚。经历了从犁铧式开沟机、圆盘式开沟机和链式开沟机的发展历程。开沟机是开挖农田排、灌沟渠的一种农田基本建设机具。农田排灌系统主要有明渠和暗渠两种形式。开挖明渠的机具主要有铧式开沟犁和旋转开沟机,开挖暗集的主要有鼠道犁和暗渠敷管机等。铧式开沟犁具有结构简单, 工作可靠,
12、 生产率高, 单位功率消耗小, 作业成本低等优点。其缺点是牵引阻力大, 沟形不整齐, 需要人工修整,定型的有KS 一0.35 山地开沟犁、K-40液压开沟犁、K -50 、K -90 开沟犁等四种。1975年,我国农垦系统引进了意大利菲恶特公司FLAT系列旋转圆盘挖沟机,20世纪80年代中期国家引进小量挖沟机主要用于农业暗管排水工程。这是早期的技术引进。但由于有机肥的应用还不广泛只是停留在小农经济水平上。因此此时的开沟机主要用于农田水利工程以及地下电缆、自来水工程等。1991年,安徽省宣州市孙埠镇农机管理服务站对88 kW手扶拖拉机的配套农具旋耕机进行合理改装,研制出1KS一20型卧式弯刀开沟
13、机。该机能完成开沟、碎土、抛土、覆盖等多道工序。沟宽和深浅均可调,且抛土覆盖均匀、不需人工清沟,这就是我国早期对开沟机的探索。1996年,昆山农业机械化研究所祁天循研制开发了1KLZ一27型立式螺旋开沟机对螺旋刀具的要求、刀具的切土方式、螺旋叶片刀具外廓螺线的选取等方面进行了详细的理论论述并试制出样机迅速推广,基本达到南方烂湿田地的作业要求:1)机组先通过,刀具在后面开沟,从而避免了轮压,有利于出苗;2)重心后移,通过性能好;3)能乘坐操作。2000年,东北农业大学韩永俊、尹大庆、冯江、王德福等人完成了1KL一100型立式螺旋开沟机的设计,从动力选择、整机结构、主要性能参数等方面进行分析与设计
14、,并在试验中对样机不断调整,最终1KL一100型立式螺旋开沟机通过了在香坊农场旱田及水田地中的挖沟试验。试验结果证明。该机作业后沟壁平整、沟内残土少、性能优良,满足草炭开沟的技术要求,同时兼顾农田水利建设的需要解决和填补了国产螺旋开沟机的空白。该机构思新颖、设计合理、使用调整方便,为我国草炭平面开采成套设备提供了关键设备,并为我国开发草炭及农田开沟提供了新机具。2005年12月,云南农业大学工程技术学院张汝坤、昊福明、冉国伟、张建生等从解决传统开沟机切土产生的力矩不平衡,导致拖拉机产生激烈振动、跑偏、走直性能差、传动件易损坏、抛土方向单一等问题出发,致力于解决现有开沟机型的不足以最大限度地满足
15、农艺措施的要求所研制的1KS一22型双轴开沟机具有以下特点:一是采用双轴立式结构,传动箱内的轴直接套接长短不一的刀杆,使安装在刀杆上的刀片同时切土抛土进行开沟作业。由于两组刀片切抛土壤时对沟土实施上下分段切抛致使土壤更加细碎,同时,因正反高速旋转,使抛出的细碎土壤均匀覆盖在沟两侧的墒面上,对土壤含水率适应性较宽,对不同类型土质适应性较强。切抛土壤时产生的力偶平衡,提高了机组作业的稳定性,使拖拉机行走直线性好,沟形整齐,很好地满足了农艺要求。二是该机与中型轮式拖拉机配套,有效克服了手拖配套开沟机动力不足的问题,作业效率和质量大大提高。符合高效农业发展方向和要求。2006年,中国农业机械化科学研究
16、院与山东广饶三元液压机械环保有限公司的刘百合、刘宝义联合开发研制了链刀式开沟机,主要用于农田水利开沟铺管(深度0512 m、宽度l340 cm)、园林开沟施肥、栽植树苗(宽度30 cm、深5070 cm)、山药及牛蒡等作物深松或收获(宽20 cm、深80100 cm)、埋设电缆开沟铺管(宽13 cm、深120 cm)多功能的开沟机。至此,我国开沟机研究逐步转向多功能化揭开了开沟机发展的新篇章。2009年2月,新疆农业科学院农业机械化研究所阿布里孜巴斯提、兰秀英、贡献、刘旋峰等人开发研制了l K40型偏置式果园开沟机,主要用于果园施肥开沟、种树开沟。该机针对果园的土壤特点及开沟位置的要求。采用偏
17、置式设计,具有以下特点:一是由于偏置式果园开沟机的开沟部件向右侧置(在拖拉机右轮后),作业时拖拉机行间行走可将施肥沟开在距树干0515 m处,使树冠树叶免受影响。二是该开沟机一机多用。除可用于果园挖施肥沟外,还可用于农田、荒地的开沟作业。三是机具结构简单、操作方便、使用可靠、生产效率高、成本低。1.1.3 国外开沟机技术现状及产品特点国际上以发动机功率73.5 kW为界线,将开沟机分为小型开沟机和大型开沟机2大类。按开沟机构分为刀链式、轮盘式和岩石轮式;按行走方式分为轮胎式和履带式;按开沟机构驱动方式又分为机械驱动式和液压驱动式。小型开沟机:小型开沟机最新技术在于开沟刀链的驱动方式。开沟机生产
18、率和可靠性的关键是将刀链速度与开沟深度、开沟宽度、土壤条件和作业速度合理匹配。绝大多数开沟机的行走系统采用液压传动,其优点是可以实现无级调速。多年来,开沟机制造商不断改善刀链速度控制,尝试了各种可能的动力传动方案。早期的小型开沟机全部采用机械传动,目前液压驱动开始流行,在现有的53种机型中,有19种机型采用了液压驱动。液压驱动的优点是驾驶员可根据作业条件精确选择刀链速度,从而保证发动机输出功率稳定。静液压驱动系统复杂、成本高,在小型机上应用一直受到制约。但随着液压元件成本下降,Burkeen和威猛公司首先在 11 kW级开沟机上引入了液压驱动技术。实践证明,即使最为廉价的液压驱动也有利于延长设
19、备寿命。液压传动采用闭环控制,可使开沟机在更高的工作压力下长时间工作。第一代液压驱动开沟机在极端工况下曾出现液压系统过热和生产率下降等问题,但这些问题目前已采用大液压油箱、散热器和高效冷却风扇等措施解决。尽管如此,仍有少数开沟机用户对液压刀链驱动式开沟机心存偏见。为迎合用户的这种心理,沟神推出了具有配装双离合器变速器(Powershift)的RT70和RT90型开沟机。双离合器变速器就是采用拖拉机上常用的不分离离合器式机械变速器,驾驶员不用分离离合器就可以换挡。尽管多数用户更加垂爱静液压式开沟刀链,但毕竟配套双离合器变速器的开沟机的价格低于静液压式开沟机。沟神公司也是目前惟一在刀链传动中采用双
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