一種插秧機株距調(diào)整變速箱設(shè)計【含圖紙】
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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告班級機械設(shè)計制造及其自動化 09 級(4)班課題名稱一種插秧機株距調(diào)整變速箱設(shè)計姓名王鵬開題報告(包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題、總體研究思路與可行性分析 ,預(yù)期研究成果、研究工作計劃等內(nèi)容,非藝術(shù)類不少于3000 字)目錄1選題的背景與意義1.1水稻插秧機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2插秧機株距調(diào)整變速箱研究意義2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1基本內(nèi)容2.2擬解決的主要問題3研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果3.1研究方案3.1.1 傳統(tǒng)設(shè)計方法3.1.2 現(xiàn)代設(shè)計方法3.2可行性分析3.3預(yù)期研究成果4研究工作計劃(進度安排)參考文獻(開題報告全文附后)成績:答辯意見(從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個方面)答辯組長簽名:年月日系主任審核意見簽名:年月日一種插秧機株距調(diào)整變速箱設(shè)計王鵬(機械設(shè)計制造及其自動化 09 級(4)班 I09690128 )1選題的背景與意義水稻是我國最主要的糧食作物 ,因其種植面積大 、單位面積產(chǎn)量與總產(chǎn)量高 ,在糧食生產(chǎn)中地位舉足輕重,而水稻種植的機械化是水稻生產(chǎn)的必然趨勢1。大力發(fā)展水稻生產(chǎn)機械化 ,可以有效爭搶農(nóng)時 、抵御自然災(zāi)害的影響 、確保和擴大種植面積、提高水稻產(chǎn)量、節(jié)約生產(chǎn)成本2。1.1水稻插秧機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢水稻機械化插秧技術(shù)是繼品種和栽培技術(shù)更新之后進一步提高水稻勞動生產(chǎn)率的又一次技術(shù)革命 。目前,世界上水稻機插秧技術(shù)已成熟 ,日本、韓國等國家以及我國臺灣地區(qū)的水稻生產(chǎn)全面實現(xiàn)了機械化插秧。國內(nèi)外較為成熟并普遍使用的插秧機 ,其工作原理大體相同 。發(fā)動機分別將動力傳遞給插秧機構(gòu)和送秧機構(gòu) ,在兩大機構(gòu)的相互配合下 ,插秧機構(gòu)的秧針插入秧塊抓取秧苗 ,并將其取出下移 ,當(dāng)移到設(shè)定的插秧深度時 ,由插秧機構(gòu)中的插植叉將秧苗從秧針上壓下,完成一個插秧過程。同時,通過浮板和液壓系統(tǒng) ,控制行走輪與機體相對位置和浮板與秧針的相對位置,使插秧深度基本一致3。水稻插秧種植方式主要集中在亞洲 ,目前國外生產(chǎn)插秧機的國家也全部在亞洲,主要是日本和韓國 。日本是世界上水稻插秧機械化水平最高的國家 ,也是插秧機械研究和制造水平最高的國家,插秧機技術(shù)和產(chǎn)品均處于領(lǐng)先地位。日本插秧機產(chǎn)品已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和多樣化的格局。乘坐式有3 至10 行,步行式有 1、2、4、6 行,每種產(chǎn)品各具特色 ,適應(yīng)于不同的環(huán)境條件和生產(chǎn)規(guī)模,滿足不同用戶的需要 。日本種植單季水稻 ,普遍采用中、小苗旱育稀植技術(shù)。插秧機行距為 300 和 330mm4。韓國生產(chǎn)的插秧機也有步進式和乘坐式兩類,但型號比較單一,沒有形成系列。日本插秧機主要有下述五方面的特點:(1)結(jié)構(gòu)型式有乘坐式和步進式 2 大類。(2)乘坐式插秧機有高速型和普通型 2 個品種。(3)高速插秧機又細分為側(cè)重點不同的多個機型。(4)耕整地與插秧聯(lián)合作業(yè)。(5)多用途插秧機。隨著國內(nèi)插秧機市場需求的啟動 ,未來發(fā)展前景廣闊 。我國很多企業(yè)都介入插秧機的開發(fā)和生產(chǎn) ,國外的插秧機企業(yè)也改變過去單一的產(chǎn)品出口方式 ,紛紛在我國建立獨資或合資企業(yè)進行插秧機生產(chǎn) ,國內(nèi)插秧機市場已經(jīng)形成國際化的競爭局面。近年來, 在國內(nèi)插秧機市場需求下 ,引進和自主開發(fā)的產(chǎn)品發(fā)展很快 ,已初步克服了品種單一的缺陷。國內(nèi)插秧機行距為 240 和 300mm。主要有步行式 、乘坐式和獨輪乘坐式 3 種類型。步行式插秧機和高速插秧機主要是合資企業(yè)的產(chǎn)品 ,國內(nèi)生產(chǎn)的主要是獨輪乘坐式插秧機 , 自主開發(fā)的步行式插秧機和高速插秧機也進入了批量生產(chǎn)階段 。目前插秧機市場的競爭主要來自國外產(chǎn)品 ,韓國的技術(shù)來自日本其產(chǎn)品價格比較低 ,而且進入我國市場的方式更為靈活 ,因此對我國市場的沖擊很大5。根據(jù)國外插秧機技術(shù)發(fā)展情況,插秧機的基本結(jié)構(gòu)形式不會有大的變化 ,將來主要向著降低生產(chǎn)成本、提高作業(yè)效率的方向發(fā)展6。(1)高速插秧機將是主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品。從機型結(jié)構(gòu)來看,高速插秧機具有高效率、高性能等優(yōu)勢 ,是未來的主要發(fā)展方向與主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品 ;步進式插秧機由于作業(yè)效率低、使用勞動強度大。市場占有率將逐步下降。(2)少免耕作業(yè)和復(fù)合作業(yè)。插秧機從單一插秧作業(yè)向插秧的同時施肥、鋪膜和少耕或免耕插秧等復(fù)式作業(yè)方向發(fā)展。(3)發(fā)展多功能插秧機底盤。插秧機底盤將向水田多功能通用底盤方向發(fā)展, 以提高機器利用率,降低生產(chǎn)成本。從國內(nèi)目前水稻生產(chǎn)機械化的發(fā)展情況看 ,水稻機插秧仍然是水稻生產(chǎn)全程機械化的最薄弱環(huán)節(jié) ,插秧機還處于發(fā)展初期 ,未來幾年市場需求量將會保持快速上升態(tài)勢。插秧機產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平將進一步提高 。發(fā)展將會出現(xiàn)下述幾個方面的特點:(1)手扶步進式插秧機將是持續(xù)發(fā)展的機型。(2)插秧機產(chǎn)品向系列化和多樣化發(fā)展。(3)水稻種植機械向高速、精準(zhǔn)、創(chuàng)新的方向發(fā)展。(4)向降低成本,提高可靠性的方向發(fā)展。1.2插秧機株距調(diào)整變速箱研究意義雖然機插水稻實現(xiàn)了定行 、定深、定穴和定苗栽插 ,滿足高產(chǎn)群體質(zhì)量栽培中寬行淺栽稀植的要求 。但只有使插秧機獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的插秧質(zhì)量 ,才能確保水稻的增產(chǎn)增收 。為了達到滿意的插秧質(zhì)量 ,在插秧前必須對插秧機進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整到位,并保證大田有基本的苗數(shù)。因水稻品種不同 ,對大田基本苗數(shù)的要求也是不同的 ,基本苗數(shù)過大過小對水稻的生長都不利 ,也必然影響到水稻的產(chǎn)量 。而大田的基本苗數(shù)是由秧苗栽插時的行距、株距和每穴株數(shù)決定的。插秧機的行距為 30cm 固定不變,可調(diào)的只有株距和每穴株數(shù)7。所以,通過調(diào)整株距調(diào)整大田基本苗數(shù)來合理實現(xiàn)水稻栽植密度,從而獲得最高的產(chǎn)量 ,對于水稻種植具有重要的意義 。通過設(shè)計合理而高效的株距調(diào)整變速器 ,對于適應(yīng)多品種水稻種植 ,不同栽植密度要求 ,充分利用機械具有重要意義。2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1基本內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計中主要完成的內(nèi)容包括:1)水稻機械化插秧的意義及發(fā)展2)插秧機株距調(diào)整變速箱方案設(shè)計研究插秧機株距調(diào)整變速箱的技術(shù)方案 ,按照課題內(nèi)容 ,完成總體方案設(shè)計 ,實現(xiàn) 7 個株距 25,21,18,17,14,12,11(cm)調(diào)整。3)插秧機株距調(diào)整變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、簡單,裝置重量輕。4)完成二維、三維圖紙完成三維、二維裝配圖和零件圖。2.2擬解決的主要問題在整個株距調(diào)整變速器設(shè)計中,首先要考慮的問題是實現(xiàn)其25,21,18,17,14,12,11 (cm)七個株距的調(diào)整 。要達到此目標(biāo)要求 ,必須根據(jù)插秧機工作行走速度進行插植臂插植速度的設(shè)計(株距調(diào)整變速器轉(zhuǎn)速設(shè)計 )。在確定株距調(diào)整變速箱的轉(zhuǎn)速后 ,要合理確定齒輪組的變速組數(shù) ,傳動比以及齒輪參數(shù)。在此基礎(chǔ)上要保證變速器結(jié)構(gòu)合理 、簡單輕便,以減輕整機的重量 ,便于插秧機在水田中的作業(yè) 。所以在滿足七個株距調(diào)整的前提下 ,應(yīng)盡可能使得變速箱整體結(jié)構(gòu)小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊。3研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果3.1研究方案3.1.1 傳統(tǒng)設(shè)計方法當(dāng)機械系統(tǒng)的執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速或速度需要在一定范圍內(nèi)變化 ,而又允許有一定的轉(zhuǎn)速損失時 ,基于經(jīng)濟性考慮 ,采用有級變速系統(tǒng) ,而有級變速系統(tǒng)的設(shè)計方法、原則比較系統(tǒng)而成熟。一般設(shè)計方法如下所述:1)根據(jù)插秧機的工作速度確定株距調(diào)整的檔位數(shù)與各檔的傳動比;2)根據(jù)擋位數(shù)和各檔傳動比,草擬變速箱的傳動方案;3)確定變速箱的主要參數(shù),包括中心距 A 、齒輪模數(shù) m,齒寬 b 等;4)根據(jù)變速箱的傳動比選配齒輪,確定各檔齒輪的齒數(shù);5)進行變速箱主要零部件的強度和壽命計算,包括齒輪、軸、軸承、嚙合套、換擋離合器的計算;6)進行變速箱整體結(jié)構(gòu)設(shè)計,繪制總裝配圖;7)進行變速箱各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 , 繪制零件圖8;3.1.2 現(xiàn)代設(shè)計方法插秧機在設(shè)計時,為減小插秧時的滾動阻力,整車全部采用輕量化設(shè)計 。而變速器作為高速插秧機的重要部分 ,在滿足強度和傳動的平穩(wěn)性條件下 ,應(yīng)盡量減小體積、減輕質(zhì)量。因此,在高速插秧機變速器的設(shè)計過程中 ,采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難得到理想的設(shè)計效果 。而優(yōu)化設(shè)計方法在汽車變速器設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。借鑒此方法對高速插秧機的主變速器進行設(shè)計 ,使變速器在滿足一定的性能條件下,減輕質(zhì)量、增加傳動的平穩(wěn)性。影響主變速器設(shè)計的因素很多 ,為了使問題簡化 ,設(shè)計時主要考慮各檔嚙合齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和齒寬,以此作為設(shè)計變量。變速器在達到動力性和使用性要求情況下,應(yīng)該盡量減小體積以減輕質(zhì)量 、節(jié)省成本。由于變速器的整體尺寸主要取決于齒輪系 ,故以變速器齒輪體積之和最小作為第一目標(biāo)函數(shù)。高速插秧機變速器優(yōu)化的約束條件可以分為設(shè)計準(zhǔn)則約束和性能條件約束 。前者用以滿足設(shè)計變量的基本要求,后者用于限制變速器的強度性能9。3.2可行性分析傳統(tǒng)有級變速系統(tǒng)的設(shè)計方法 、原則比較系統(tǒng)而成熟 。在本科學(xué)習(xí)期間已經(jīng)對涉及其中的各種原理有了直接的接觸學(xué)習(xí) ,掌握了其基本規(guī)律 ,且有課程設(shè)計的實踐基礎(chǔ),運用傳統(tǒng)設(shè)計方法進行變速器的設(shè)計問題不大。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展 ,有限元分析方法和優(yōu)化設(shè)計等先進設(shè)計方法都得到開發(fā)應(yīng)用,這些軟件的設(shè)計基礎(chǔ)都是過去的力學(xué)分析和計算方法 ,很多新開發(fā)的軟件價格昂貴 ,但其中仍然存在很多的不足 ,通過對國外的很多齒輪計算資料的研究和分析,同時結(jié)合我們自身變速器設(shè)計的實際條件和學(xué)習(xí)情況,使MATLAB 編程可以實現(xiàn)傳動軸和變速齒輪的輔助設(shè)計以及計算,節(jié)省了時間,并用簡化了計算過程 ,且在降低成本的同時 ,應(yīng)用起來比較方便 。并且程序的計算結(jié)果較為準(zhǔn)確,在變速器傳動軸和齒輪的設(shè)計上應(yīng)用值得信賴。3.3預(yù)期研究成果在完成株距調(diào)整變速箱七個株距調(diào)整的設(shè)計要求的基礎(chǔ)上 ,實現(xiàn)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、簡單,裝置重量輕的優(yōu)化設(shè)計,完成二維圖紙,三維建模。4研究工作計劃(進度安排)起止時間2012.11.15 至 2012.12.10內(nèi)容調(diào)研、信息匯總,文獻查閱分析2012.12.10 至 2012.12.312013.01.01 至 2013.01.052013.01.21 至 2013.03.012013.03.02 至 2013.03.282013.03.29 至 2013.04.112013.05.03 至 2013.05.102013.05.11 至 2013.05.242013.05.25 至 2013.05.291高速水稻插秧機分插機構(gòu)研究 :1外文翻譯、文獻綜述、開題報告,并熟悉理論力學(xué) 、機械原理等相關(guān)知識提交開題報告、文獻綜述及外文翻譯,開題答辯整體方案設(shè)計變速箱箱體等零部件的設(shè)計三維 CAD 建模完成并提交畢業(yè)論文整理材料準(zhǔn)備答辯論文答辯參考文獻2謝舒,藍峰,等.水稻插秧機的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .南方農(nóng)機,2009,6: 1.3曹志宇,王冬沐,等.水稻插秧機的工作原理及機插技術(shù)的應(yīng)用 .科技縱橫,2009,7: 1.4沈亮,韓休海,耿志杰.我國水稻插秧機發(fā)展現(xiàn)狀 .農(nóng)機使用與維修, 2011,1: 1.5趙亮,高希文,顏華,等 .國內(nèi)外水稻插秧機及發(fā)展 .中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院 : 2.6劉文華.水稻插秧機現(xiàn)狀分析及發(fā)展預(yù)測 .湖南農(nóng)機,36,4:6.7黃永.保證機插秧質(zhì)量的措施.農(nóng)技服務(wù),2011: 1.8尹占順,齊吉福,劉毅.定軸式動力換擋變速箱的設(shè)計 .農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備,2008,7:1.9胡曉明,朱為國.高速插秧機主變速器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計 .機械傳動,2012:48-49.
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