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在完成面表面粗糙度模型在MQL和干切削條件下的銑削
摘要：潤滑冷卻條件對端面銑削加工表面粗糙度的影響操作已被廣泛研究。不同切削速度和潤滑冷卻條件（干燥、潮濕和MQL），在完成人臉的AISI 420不銹鋼的銑削B，被認(rèn)為是。進(jìn)化的表面光潔度和刀具磨損與切削時(shí)間已被監(jiān)控。分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，能夠預(yù)測在不同的加工條件下的表面粗糙度，已被提出。
關(guān)鍵詞：干切削，MQL，完成面銑刀、造型、表面粗糙度
1引言
冷卻潤滑劑的利用率降低，為了提高環(huán)保、加工過程的安全，減少時(shí)間和成本的加工操作數(shù)相關(guān)，可以追求與MQL進(jìn)行加工（最小量潤滑）技術(shù)或無切削液（干切削）[ 1 ]。這種方法可以允許獲得的產(chǎn)品規(guī)格，在表面粗糙度和尺寸精度方面，通過縮短傳統(tǒng)工藝周期（即避免磨削）。的潤滑冷卻條件對加工零件的表面質(zhì)量的影響，強(qiáng)烈地依賴于所執(zhí)行的加工操作的類型（例如車削，銑削等），以及用于在所使用的工藝參數(shù)。特別是，在端面銑削加工切削發(fā)生高頻率的牙齒的影響，取決于切削速度、間斷由于幾個牙齒的存在；因此干和MQL銑刀可以工件材料[2-4]在廣泛領(lǐng)域進(jìn)行，一旦合適的刀具材料、刀具涂層，具有改進(jìn)的性能和加工參數(shù)考慮[4-7]。
一個非常有用的工具，用于工業(yè)加工的應(yīng)用程序的可用性的模型能夠預(yù)測表面粗糙度（鐳）作為潤滑冷卻技術(shù)，切削參數(shù)等，在這種方式中，表面粗糙度的知識，可以使用在設(shè)計(jì)階段的加工操作?；仡欘A(yù)測模型和相關(guān)的方法已經(jīng)在[8,9]報(bào)道，還干加工[ 10 ]。其中統(tǒng)計(jì)（MRA）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）建模方法是最常用的。
在這個框架中，本工作的目的是建立預(yù)測模型的表面粗糙度，包括，在輸入?yún)?shù)，也潤滑冷卻條件。本文調(diào)查的第一步，主要集中在不同潤滑降溫條件和切削速度對表面粗糙度在完成銑削加工的影響深度的研究。加工測試已經(jīng)進(jìn)行了在不同切削條件對不銹鋼AISI 420B。分析和非分析模型，有關(guān)表面粗糙度與工藝參數(shù)和潤滑冷卻條件，提出。
2實(shí)驗(yàn)與建模
2.1實(shí)驗(yàn)
完成面銑試驗(yàn)進(jìn)行塊（寬度：32毫米；沿進(jìn)料方向長度：345毫米；高度：130毫米）的不銹鋼下420B濕、干和MQL條件。在MQL切削試驗(yàn)使用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的條件使用一個最小的氣動泵潤滑油量（20毫升/小時(shí)）沿著毛細(xì)管安裝在空氣管路的長度到噴嘴頭。
在這一點(diǎn)上的潤滑液滴被引入到氣流輸送到切割邊。該工具持有人的特點(diǎn)是直徑
（THD）63毫米。硬質(zhì)合金刀片五鑲件（cn 12 T3 e-ml）[ 11 ]兩層涂料（TiN和TiAlN）被安裝在刀架用23角的軸向前角[ 7 ]。銑削進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，只有一個齒，每次接觸工件。通過考慮切削參數(shù)選擇端面銑削可作為一種操作研磨替代。因此，根據(jù)工具制造商建議[ 11 ]，切割速度（風(fēng)險(xiǎn)）是在120和180米/分鐘之間變化。一個0.2毫米的深度和一個0.14的飼料毫米/齒被使用。進(jìn)給變化的影響沒有考慮到它的影響可以忽略不計(jì)表面粗糙度，由于幾何形狀的插入使用[ 11 ]。磨損準(zhǔn)則和方法刀具磨損和表面粗糙度評價(jià)報(bào)告[ 7 ]。
2.2建模方法
表面粗糙度Ra為藍(lán)本，采用多元回歸分析（MRA）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的方法。在兩種情況下，表面粗糙度與切削速度、切削時(shí)間（噸）和潤滑冷卻條件有關(guān)。當(dāng)MRA方法關(guān)注的是第二（多項(xiàng)式）回歸模型應(yīng)用根據(jù)以下公式：
2 6 2 5 2 43210 LC avatalcavataar CCA lcvalctatva CC 987（1）
在哪里，信用證代表一個恒定的值，考慮到潤滑冷卻條件和
系數(shù)的人工智能（我= 1，.. 9）代表的回歸系數(shù)。這些系數(shù)的值在表1中概述。關(guān)于基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，多層前饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采用BP算法，建立了。采用九輸入：VC、T、LC、VC2，T2，LC2，VCT，LCT，vclc。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出是類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的價(jià)值。被認(rèn)為是不同的網(wǎng)絡(luò)配置，最后一個包括一個隱藏層與九個隱藏的神經(jīng)元。開發(fā)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和訓(xùn)練參數(shù)如表2所示。
3結(jié)果與討論
3.1實(shí)驗(yàn)
表面粗糙度，繪制在不同條件下的時(shí)間，在切削速度和潤滑冷卻技術(shù)，在圖1。對于每一個切割速度的影響，鐳的傾向于減少與增加的切割時(shí)間下濕切削，如所示的其他作者[ 3 ]，而略有增加，可檢測到下干切削。當(dāng)MQL條件考慮，可以觀察到，RA與切削時(shí)間曲線呈相似的值，或低于，那些在濕式切削得到的。此外，VB值檢測MQL條件下略低于干濕條件下觀察，特別是在最高切割速度的影響。
正如作者在以前的工作[ 7 ] [ 3 ]和其他研究者的平均干切削刀具芯片接口溫度下檢測到高于在濕加工中觀察到。這可能是負(fù)責(zé)在VB的增加，但是，另一方面，也為工件材料軟化。在本次調(diào)查的實(shí)驗(yàn)條件下，后者的效果應(yīng)為準(zhǔn)，至少在最低切削速度調(diào)查。MQL條件下得到了有趣的結(jié)果，在RA和VB，可以歸因于有利的影響，氣溶膠的產(chǎn)生冷卻的插入允許同時(shí)材料軟化由于在變形區(qū)的溫度增加，然而，這方面還需要進(jìn)一步的研究。
3.2建模的有效性
這兩種建模方法在預(yù)測類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎已經(jīng)檢查使用的表面粗糙度與切割時(shí)間曲線，不使用在建筑模型。圖3顯示了在實(shí)驗(yàn)性RA比較與切削時(shí)間曲線，在150米/分鐘，在潮濕的條件下得到的，和那些預(yù)測使用MRA和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。兩MRA和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，本研究的實(shí)驗(yàn)和模擬的條件下，允許預(yù)測RA與切削時(shí)間曲線，當(dāng)潤滑冷卻條件作為輸入變量。
4結(jié)論
加工測試已經(jīng)進(jìn)行了不同切削條件下的不銹鋼AISI 420B。MRA和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、表面粗糙度參數(shù)、潤滑冷卻條件有關(guān)，已被提出。MQL潤滑冷卻技術(shù)提供，本研究的實(shí)驗(yàn)條件下，RA和VB非常低的值，特別是在高切削速度。在建模階段而言，無論是MRA和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以用來預(yù)測RA值。當(dāng)然，這兩個模型的預(yù)測能力，可以提高與增加的實(shí)驗(yàn)曲線的數(shù)目被用于在建設(shè)階段，并在驗(yàn)證。
致 謝
本文的研究報(bào)告是在項(xiàng)目CIPE 20 / 2004–馬爾凱地區(qū)進(jìn)行。作者希望感謝
工程碩士的大學(xué)àPieralisi馬爾凱理工大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)工作幫助他。
參 考 文 獻(xiàn)
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1．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的任務(wù)和要求：
在研究國內(nèi)外典型馬鈴薯收獲機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國馬鈴薯種植的實(shí)際情況設(shè)計(jì)馬鈴薯收獲機(jī)，包含輸送裝置、分離裝置、挖掘裝置等，輸送裝置不但能在收獲時(shí)實(shí)現(xiàn)馬鈴薯輸送，而且能使泥土與薯塊初步分離，通過振動篩使薯塊與泥土進(jìn)一步分離。撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書；翻譯相關(guān)英文科技文獻(xiàn)1篇。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的具體工作內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
原始數(shù)據(jù)：作業(yè)行數(shù)為2行，配套動力為80-100馬力；作業(yè)深度為200mm，作業(yè)寬度為1800mm。
根據(jù)原始數(shù)據(jù)，完成以下工作：
（1）了解馬鈴薯收獲機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)形式；
（2）研究現(xiàn)有馬鈴薯收獲機(jī)的性能、優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)性，確定馬鈴薯收獲機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案；
（3）研究和設(shè)計(jì)該機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)，進(jìn)行馬鈴薯收獲機(jī)的主要零部件設(shè)計(jì)和整機(jī)設(shè)計(jì)；正確規(guī)范繪制裝配圖和零部件圖紙；
（4）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書；
（5）翻譯相關(guān)英文科技文獻(xiàn)1篇。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
3．對畢業(yè)設(shè)計(jì)課題成果的要求（包括畢業(yè)設(shè)計(jì)、圖紙、實(shí)物樣品等）：
1、 設(shè)計(jì)馬鈴薯收獲機(jī)的全套圖紙；
2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1份；
3、相關(guān)科技文獻(xiàn)英文翻譯1份。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能達(dá)到使用要求，圖紙規(guī)范、正確。
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2月29日 ~ 3月21日
熟悉課題、搜集資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思，
寫出開題報(bào)告并進(jìn)行相關(guān)論文的英文翻譯
3月30日 ~5 月 10 日
確定設(shè)計(jì)方案、完成全套設(shè)計(jì)圖紙
5月11日 ~6 月 1日
撰寫設(shè)計(jì)說明書等
6月1 日 ~6 月 5日
查漏補(bǔ)缺；準(zhǔn)備答辯
學(xué)生所在系審查意見：
同意下發(fā)任務(wù)書。
系主任：
2016年 2月29日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
馬鈴薯是我國繼小麥、水稻、玉米之后的第四大作物，主要分布在黑龍江、、甘肅、內(nèi)蒙、山西、陜西、寧夏、云南、貴州、青海、吉林等省區(qū)，年產(chǎn)鮮薯近 6000多萬噸。我國馬鈴薯種植面積以 10 萬 hm2/年的增長速度逐年增加，2001 年達(dá)到 472 萬hm2，產(chǎn)量居世界第 1 位[1-2]。我國是馬鈴薯生產(chǎn)第一大國，但卻是馬鈴薯成果轉(zhuǎn)化比較差的國家。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織報(bào)告，我國馬鈴薯平均產(chǎn)量僅為 13.9t/hm2，而歐美發(fā)達(dá)國家平均單產(chǎn) 35～43t/hm2。世界馬鈴薯中心的研究表明：在世界范圍內(nèi)對馬鈴薯的需求到2020年將有望增長 20%，超過水稻、小麥、玉米的增長。屆時(shí)發(fā)展中國家對馬鈴薯的需求將是 2000 年的 2 倍[3-5]。隨著市場對馬鈴薯需求的不斷增加，國外一些大公司紛紛在中國從事馬鈴薯生產(chǎn)與加工業(yè)務(wù)，國內(nèi)一些生產(chǎn)企業(yè)也紛紛加入這一領(lǐng)域，使得馬鈴薯生產(chǎn)開始向生產(chǎn)基地規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)[6-7]。然而，一個殘酷的現(xiàn)實(shí)卻是，占生產(chǎn)總用工 70%以上的馬鈴薯收獲作業(yè)至今基本上還是停留在傳統(tǒng)的人工割秧、鎬頭刨薯、人工撿拾的階段，嚴(yán)重影響了馬鈴薯的規(guī)模生產(chǎn)，使之遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需求。伴隨種植面積和產(chǎn)量的增長，馬鈴薯收獲成為一個重要的研究課題。國內(nèi)外對馬鈴薯收獲機(jī)械研究投入了相當(dāng)大的人力和物力。我國現(xiàn)階段的馬鈴薯收獲機(jī)還是以簡單挖掘人工揀拾為主。而國外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化與自動化的結(jié)合，將液壓技術(shù)、振動分析、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)應(yīng)用于作業(yè)機(jī)械中，大大地降低了勞動者的工作強(qiáng)度。
國外馬鈴薯收獲機(jī)械化收獲起步早、發(fā)展快、技術(shù)水平高。20世記初，歐美國家出現(xiàn)畜力牽引挖掘機(jī)來代替手鋤挖掘馬鈴薯、隨后改由拖拉機(jī)牽引或懸掛。20年代末出現(xiàn)了升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛼仈S輪式馬鈴薯收獲機(jī)。在20世紀(jì)40年代初，前蘇聯(lián)、美國就開始研制、推廣應(yīng)用馬鈴薯收獲機(jī)械，50年代末即己實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。70～80年代，德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、匈牙利、日本和韓國亦相繼實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯作物生產(chǎn)機(jī)械化。70年代主要是研制大功率自走式根塊作物聯(lián)合收獲機(jī)，且以收獲壟作種植為主[8]。這些機(jī)型是大功率拖拉機(jī)變型，如荷蘭在拖拉機(jī)基礎(chǔ)上按照甜菜聯(lián)合收獲機(jī)的原理制成的雙行馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，為了加強(qiáng)篩選效果，分離器有四個液壓泵帶動。
美國在1948年以前用收獲機(jī)來收獲馬鈴薯，然后人工撿拾，直到1967年，開始使用聯(lián)合收獲機(jī)。20世紀(jì)80年代初期，聯(lián)合收獲機(jī)和分段收獲的面積占馬鈴薯作物種植面積的85%，其中聯(lián)合收獲已達(dá)到50%以上。20世紀(jì)90年代，美國已基本實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯收獲機(jī)械化。前蘇聯(lián)是生產(chǎn)馬鈴薯作物收獲機(jī)最早的國家，生產(chǎn)了許多半懸掛式機(jī)型，如KKY–2型、KOK–2型、KKP–2型等馬鈴薯作物聯(lián)合收獲機(jī)，機(jī)器體積較龐大笨重，到20世紀(jì)90年代初，馬鈴薯收獲機(jī)共有16種機(jī)型，其中10種是聯(lián)合收獲機(jī)，90年代中期，開始生產(chǎn)自走式聯(lián)合收獲機(jī)，其勞動生產(chǎn)率比其它行收獲機(jī)提高1～2倍[9]。近年來，歐美的馬鈴薯收獲機(jī)型仍然是以大功率機(jī)組為主。這些機(jī)型只能在大面積土地上使用，不適用于中小地塊。有些國家和地區(qū)生產(chǎn)一些小型挖掘機(jī)械，如意大利的SP100機(jī)型為小型壟作收獲機(jī)械。在亞洲生產(chǎn)馬鈴薯收獲機(jī)械的國家較少。日本在1955年以前使用畜力挖掘犁，1955年～196年生產(chǎn)懸掛式拋擲式和升運(yùn)鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)，70年代開始引進(jìn)英國、美國等發(fā)達(dá)國家的聯(lián)合收獲機(jī)，并研制適合日本國情的聯(lián)合收獲機(jī)，對于根菜（蘿卜、青芋等）機(jī)械收獲的研究從1960年開始，近幾年韓國、日本生產(chǎn)了一些小型馬鈴薯收獲機(jī)，如韓國高山機(jī)械工業(yè)公司生產(chǎn)的小型單行和雙行馬鈴薯、地瓜挖掘機(jī)械[10-16]。
從農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展過程來看，馬鈴薯收獲機(jī)械發(fā)展較遲緩，只是在近50年才發(fā)展到較高水平。在國外馬鈴薯收獲機(jī)械中，挖掘機(jī)的生產(chǎn)和使用所占的比例趨于下降，而聯(lián)合收獲機(jī)得到迅速發(fā)展，形成了用聯(lián)合收獲機(jī)直接收獲，或用挖掘-撿拾裝載機(jī)加固定分選裝置來進(jìn)行分段收獲的兩種全面實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)械化的配套系統(tǒng)，基本上實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯收獲機(jī)械化。而且，國外馬鈴薯收獲機(jī)械大多采用升運(yùn)鏈條式聯(lián)合作業(yè)，技術(shù)上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。像俄羅斯、德國、法國、英國美國、比利時(shí)和日本等國馬鈴薯收獲機(jī)械化程度較高，收獲機(jī)械性能穩(wěn)定。
日本對生姜收獲機(jī)械已經(jīng)研制多年并有了一些成熟的機(jī)型，第一代機(jī)型只把根莖拔出地面，減輕了農(nóng)民從地下挖出生姜的勞動量。據(jù)有關(guān)材料介紹，現(xiàn)在第二代機(jī)型已經(jīng)研制成功并開始使用，它是一種從收獲到清理到包裝的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。在韓國，對根莖收獲機(jī)械的研制也取得了較大的成果，他們生產(chǎn)的一種配套于田園管理機(jī)的大蒜挖掘機(jī)，采用振動的原理，緩沖了阻力，并對根莖上附著的土塊起到疏松和抖動的作用，是一種輕型高效的機(jī)具[17-20]。
近年來，隨著馬鈴薯的需求量進(jìn)一步增加，越來越多的人力和物力都投入到馬鈴薯產(chǎn)業(yè)中。各個省市都把馬鈴薯產(chǎn)業(yè)列入當(dāng)?shù)卣{(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入的重要內(nèi)容。手工進(jìn)行馬鈴薯收獲已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需求，而且其效率較低，對勞動力的勞動強(qiáng)度要求大，這很大程度上制約了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。比起手工收獲馬鈴薯，馬鈴薯收獲機(jī)能保證較高的明薯率和工作效率，不論土地或軟或硬，對收獲機(jī)都沒有多少影響。這使得農(nóng)民能騰出更多的時(shí)間來種植馬鈴薯或其他的農(nóng)作物。
為此要求大大加快馬鈴薯機(jī)械化程度，解放勞動力，研制專門用于收獲馬鈴薯的機(jī)器，即所謂的馬鈴薯收獲機(jī)。到如今，馬鈴薯收獲機(jī)的數(shù)量和種類已經(jīng)不計(jì)其數(shù)，所獲得直接或者間接經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)在國內(nèi)產(chǎn)值中占有一定地位。因此，研制馬鈴薯收獲機(jī)，解決各種遇到的問題，來提高馬鈴薯收獲機(jī)械化水平[21-24]。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
一、研究的內(nèi)容：
1.馬鈴薯收獲機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)。
2.挖掘機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析計(jì)算。
3.薯土及薯秧分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析計(jì)算。
二、解決的主要問題，對挖掘鏟的要求：
1.挖出所有薯塊，盡可能不漏薯（即明薯率高）；
2.盡可能使進(jìn)入機(jī)器的土壤少；
3.能將掘起的馬鈴薯輸送到分離裝置，并且盡可能細(xì)化土壤，減少負(fù)荷； 挖掘鏟的任務(wù)是在克服各種阻力時(shí)消耗的能量最少的情況下將馬鈴薯挖出，再把薯土混合物輸送到分離裝置，同時(shí)還要防止，挖掘鏟纏草和壅土。
三、工作原理：
本機(jī)主要由V帶、減速器、抖動輪、機(jī)架、挖掘鏟、傳動鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機(jī)產(chǎn)生動力通過減速器和帶輪將所需要的動力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動鏈條從而帶動分離裝置運(yùn)動，將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動輪的作用，使得馬鈴薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)馬鈴薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后馬鈴薯落入收集箱中。
傳動圖
1、萬向聯(lián)軸2、鏈輪 3、減速器
4、動力輸出軸 5、輸送鏈驅(qū)動軸 6、抖動輪軸
總體結(jié)構(gòu)圖
1、V帶輪 2、V帶 3、機(jī)架 4、抖動輪 5、減速器 6、聯(lián)軸器
7、懸掛架 8、挖掘鏟 9、鏈輪 10、傳動鏈 11、地輪
四、總體設(shè)計(jì)
1.傳動比的確定
該多功能馬鈴薯收獲機(jī)的配套動力為100馬力的拖拉機(jī)，其輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min，通過一級減速器和帶傳動，設(shè)其總的傳動比減速器的傳動比。帶傳動的傳動比為了能滿足分離器上的線速度為1.3m/s的要求。
2.帶輪的設(shè)計(jì)
因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)是多功能馬鈴薯收獲機(jī)，故屬于載荷變動較大的機(jī)械，原動機(jī)是交流電動機(jī)（普通轉(zhuǎn)矩鼠籠式），工作時(shí)間小于10小時(shí)/天，啟動形式為軟啟動。收獲機(jī)的工作功率為1.5KW。
（1） 選擇V帶的型號
（2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑：
（3） 確定傳動的中心距和帶長
（4） 驗(yàn)算主動輪的包角
（5） 確定V帶的根數(shù)
（6） 確定帶的初拉力
（7） 求帶傳動作用在軸上的壓力
（8） V帶計(jì)算結(jié)果
（9） 材料的選擇
(10) 帶輪的形式
（11）帶輪尺寸的計(jì)算
3.機(jī)架部分的設(shè)計(jì)
收獲機(jī)組的入土性能、挖掘深度穩(wěn)定性能、機(jī)組牽引性能、運(yùn)輸通過性能及對地表的適應(yīng)性能等主要工作性能都收多功能馬鈴薯收獲機(jī)懸掛裝置的影響。本設(shè)計(jì)采用三點(diǎn)懸掛式機(jī)構(gòu)，由拖拉機(jī)后置三點(diǎn)懸掛和收獲機(jī)懸掛架機(jī)構(gòu)成一個空間機(jī)構(gòu)，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個四連桿機(jī)構(gòu)。這兩個四連桿機(jī)構(gòu)具有各自的瞬心，挖掘工作時(shí)，在各種作用力及相對瞬心的力矩作用下，將產(chǎn)生繞這兩個瞬心的轉(zhuǎn)動趨勢轉(zhuǎn)動，以保持平衡。懸掛架及機(jī)架部分大部分采用矩形管，這樣即可以減輕質(zhì)量、降低成本，而且還能夠滿足結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的要求。
4.減速器的選擇
由于其傳動比為2，所以可以從市場上選擇傳動比為2的減速器，其型號為ZDY，ZDZ100型圓柱齒輪減速器。
5.聯(lián)軸器的選擇
該馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)寬度為712mm。兩側(cè)的機(jī)架壁厚度各位10mm。所以整個機(jī)架的內(nèi)部空間為692mm。所選的減速器的輸出軸的外伸長度為110mm。為了使機(jī)器能夠運(yùn)轉(zhuǎn)，必須將V帶輪放在整個機(jī)架的外面，因?yàn)闇p速器外伸軸長度不夠，所以必須選擇一個聯(lián)軸器。
通過查減速器的參數(shù)表，可知其輸出軸的直徑為48mm，所以選擇聯(lián)軸器時(shí)其孔徑也應(yīng)當(dāng)為48mm。通過查閱手冊[22]，可以選擇HL4型聯(lián)軸器。其長度為112mm。
6.挖掘鏟的設(shè)計(jì)
挖掘鏟的鏟片是多片鏟的變形，鏟片與鏟片之間留有間隙，這帶來很多優(yōu)點(diǎn)。
（1）一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，達(dá)到減少阻力的目的。
（2）另一方面是減輕了機(jī)器前部的重量，防止鏟尖下陷。
多片鏟在工作時(shí)發(fā)生局部磨損時(shí)，更換方便維修成本低。一般單株塊莖在土壤中的分布寬度為400mm，塊莖分布的深度一般為在地表下120-200mm之間。
7.鏈輪的設(shè)計(jì)
（1）選擇鏈輪的齒數(shù)
（2）初定傳動中心距
（3）確定鏈長
（4）確定鏈條節(jié)距p
（5）驗(yàn)算鏈速V
（6）計(jì)算實(shí)際中心距
（7）作用在軸上的壓力Q
（8）潤滑方式
8.地輪的設(shè)計(jì)
地輪的作用主要是在機(jī)器行走過程中的平衡支撐作用。為了克服收獲機(jī)收獲時(shí)挖掘鏟前部較大的阻力，設(shè)計(jì)的地輪應(yīng)當(dāng)有較好的通過性，且能夠保證在凹凸不平的地表情況下準(zhǔn)確控制挖掘深度。地輪材料可以選擇鑄鐵，結(jié)構(gòu)采用腹板式。在機(jī)架上設(shè)置不同的安裝位置，可根據(jù)種植情況調(diào)節(jié)深度。
研究計(jì)劃和安排
時(shí)間
任務(wù)安排
第一、二周
查閱資料與文獻(xiàn)完成英文翻譯
第三、四周
構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告
第五、六周
確定總體方案的設(shè)計(jì)和計(jì)算
第七、八周
裝配圖與零件圖的繪制
第九、十周
編寫設(shè)計(jì)說明書
第十一、二周
預(yù)答辯與修改準(zhǔn)備答辯
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
杜忠杰同學(xué)在查閱了大量的和畢業(yè)設(shè)計(jì)工作有關(guān)的資料、書籍后，對課題的研究內(nèi)容和研究方法有了較明確的認(rèn)識和理解，較好地完成了課題前期的準(zhǔn)備工作。
開題報(bào)告語言通順、格式規(guī)范?！墨I(xiàn)綜述’部分對研究涉及馬鈴薯收獲裝置課題的意義，國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了較為詳細(xì)的敘述，并對挖掘部件、分離部件等相關(guān)技術(shù)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行有一定深度。本課題要研究和解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）部分中，提出問題明確，方法可行，爭取圓滿完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。
同意開題。
指導(dǎo)教師：
2016年 3月22日
所在系審查意見：
同意開題。
系主任：
2016年 3月22日
馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：馬鈴薯為地下產(chǎn)物，且是塊莖繁殖，收獲受季節(jié)和天氣限制。據(jù)我的了解，馬鈴薯這種農(nóng)作物的收獲難度系數(shù)很大，而且從季節(jié)的角度看它的季節(jié)性很強(qiáng)而且，由于長年都沒游戲的關(guān)于這方面的機(jī)械研究產(chǎn)品，所以給農(nóng)民帶來了很大的困擾，本課題就是以為了解決上述問題為研究目的來對馬鈴薯收獲機(jī)進(jìn)行研究，對這個機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行應(yīng)用上的分析。同時(shí)我設(shè)計(jì)的這是組合分離式馬鈴薯收獲機(jī)。主要就是對此機(jī)械產(chǎn)品的主要參數(shù)進(jìn)行了準(zhǔn)確的選擇選擇，對主要零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了精準(zhǔn)的理論計(jì)算。同時(shí)做出相應(yīng)的CAD圖紙用來一目了然的了解到我的設(shè)計(jì)。最重要的是要從實(shí)際情況中來確定研究思路，所以我就深入到種植場地上認(rèn)真觀察實(shí)際情況，這一舉措對我的設(shè)計(jì)確實(shí)幫助不少。而且從往年國內(nèi)外的期刊雜志上了解了很多情況，讓我對此設(shè)計(jì)又增加了不少信心，思路更加清晰，做出的設(shè)計(jì)必須要滿足實(shí)際要求。?
關(guān)鍵詞：馬鈴薯；收獲機(jī)；農(nóng)業(yè)機(jī)械；機(jī)械；挖掘鏟
I
Design of potato harvester
Abstract: the potato is a product of the underground, and it is the tuber propagation. The harvest is restricted by seasons and weather. According to my understanding, the potato crop harvest difficult coefficient and from the point of view of the season see its seasonal very strong and, due to the long-term game of on the study of mechanical products, so to farmers brought great distress, the subject is in order to research purpose to study of potato harvester, the mechanical products for application on the analysis of the problem to solve. At the same time I designed this is a combination of separate type of potato harvester. Mainly is the main parameters of this mechanical products to choose the correct choice, the design of the main parts of the precise theoretical calculation. At the same time make the corresponding CAD drawings for a clear understanding of my design. The most important is to determine the research ideas from the actual situation, so I went deep into the planting site carefully observe the actual situation, this initiative to my design really help a lot. And from the domestic and foreign periodicals in previous years to understand a lot of things, so I designed to add a lot of confidence, ideas more clearly, to make the design must meet the actual requirements.
Key words: potato; harvester; agricultural machinery; machine; digging shovel
II
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………………………………………Ⅲ
1馬鈴薯收獲機(jī)的分析………………………………………………………………………1
1.1馬鈴薯收獲機(jī)研究的目的和意義………………………………………………………1
1.2國外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………1
1.3國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)的現(xiàn)狀分析…………………………………………………………2
1.4多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢………………………………………………………3
2總體方案的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………4
2.1整體布局的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………4
2.2工作原理…………………………………………………………………………………4
3傳動比的確定與減速器的選擇……………………………………………………………6
3.1傳動比的確定……………………………………………………………………………6
3.2減速器的選擇……………………………………………………………………………6
4帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………7
4.1帶輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………7
4.2鏈輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………12
5聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………15
5.1聯(lián)軸器的選擇…………………………………………………………………………15
5.2聯(lián)軸器上軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………15
6鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核……………………………………………………………………16
6.1鏈輪軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………16
6.2鏈輪軸的校核…………………………………………………………………………16
7分離輸送器的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………18
7.1分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過程………………………………………………………18
III
7.2桿條參數(shù)的確定………………………………………………………………………18
7.3分離輸送器線速度的確定……………………………………………………………19
8挖掘裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………20
8.1挖掘鏟的構(gòu)成…………………………………………………………………………20
8.2挖掘鏟的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………20
9地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24
9.1地輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………24
9.2機(jī)架部分的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24
10使用說明和結(jié)論…………………………………………………………………………25
10.1使用說明………………………………………………………………………………25
10.2結(jié)論……………………………………………………………………………………25
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………26
致謝…………………………………………………………………………………………28
IV
1 馬鈴薯收獲機(jī)的分析
1.1 馬鈴薯收獲機(jī)研究的目的和意義
在國內(nèi)的馬鈴薯的種植面積可以說是以 10 萬 hm2/年的增長速度逐年持續(xù)增加，2001 年將會達(dá)到 472 萬hm2，產(chǎn)量講位居世界第 1 位[1-2]?？v觀全世界來看我國馬鈴薯的生產(chǎn)量位居首位，但卻是馬鈴薯成果轉(zhuǎn)化比較差的國家。目前看來發(fā)展中國家對馬鈴薯的需求量將是 2000 年的 2 倍[3-7]。隨著近幾年市場對馬鈴薯需求量的持續(xù)增加，國外的一些有名氣大公司紛紛來到我國從事馬鈴薯生產(chǎn)與加工業(yè)務(wù)，國內(nèi)的一許多生產(chǎn)企業(yè)也紛紛加入這塊兒領(lǐng)域來發(fā)展，因此使馬鈴薯得生產(chǎn)開始趨向生產(chǎn)基地的規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)了一大步[7-10]。但是，一個殘酷的現(xiàn)實(shí)又將擺在了面前，馬鈴薯的收獲作業(yè)用工 70%以上至今都還是停留在傳統(tǒng)的人工割秧、鎬頭刨薯、人工撿拾的階段，非常嚴(yán)重的影響了馬鈴薯的規(guī)模生產(chǎn)，從而導(dǎo)致了市場的供不應(yīng)求。國內(nèi)馬鈴薯的種植面積跟規(guī)模越來越大，從而使馬鈴薯收獲機(jī)成為了我們要研究的課題。從全世界來看，大小企業(yè)對馬鈴薯收獲機(jī)的研究投入了非常大的人力和物力。國內(nèi)的現(xiàn)狀依然是落后的收獲方式，而國外已經(jīng)有了很大的改善，所以我們要把我們的知識運(yùn)用到新設(shè)備的研究，用來提高馬鈴薯行業(yè)的工作效率。這樣的思想前提才能產(chǎn)生好的思路來做出好的設(shè)計(jì)，這將對我以后從事的行業(yè)有很大的幫助，在沒有任何約束的前提下，我能夠讓我的大腦開足馬力來跟我一起應(yīng)對即將要面對的所有難題。
1.2 國外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
國外的機(jī)械行業(yè)相對過了你來說發(fā)展的較快，相對來說國外馬鈴薯收獲機(jī)在20世記初，歐洲國家有了畜力牽引收獲機(jī)來替代手工挖掘馬鈴薯、之后又改用拖拉機(jī)。隨后又出現(xiàn)了升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛼仈S輪式馬鈴薯收獲機(jī)。在20世紀(jì)40年代初，前蘇聯(lián)、美國就開始研制馬鈴薯收獲機(jī)械，50年代末己實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯收獲的機(jī)械化，隨后相繼好多國家亦相繼實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯作物生產(chǎn)機(jī)械化。70年代主要是研制大功率自走式根塊作物聯(lián)合收獲機(jī)，且以收獲壟作種植為主[11]。這些機(jī)型是大功率拖拉機(jī)變型，為了加強(qiáng)篩選效果，分離器有四個液壓泵帶動。
圖1.2.1 EURO-V1400L馬鈴薯收獲機(jī) 圖1.2.2 Spirit8200馬鈴薯收獲機(jī)
發(fā)展中國家基本上采用挖掘犁和挖掘機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè)，發(fā)達(dá)國家的馬鈴薯作物收獲已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化聯(lián)合作業(yè)。如德國、美國的聯(lián)合收獲機(jī)在自動化控制馬鈴薯分離以及減少馬鈴薯作物損傷等方面都有獨(dú)到之處。東洋農(nóng)機(jī)公司、日本三A公司久保田公司等都生產(chǎn)適合小地塊作業(yè)的中小型自走式馬鈴薯作物收獲機(jī)[12-15]。
1.3 國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)的現(xiàn)狀分析
通過我對近幾年馬鈴薯收獲機(jī)的了解，也有能人才子在國內(nèi)對此類機(jī)械做了研究，比如大蒜挖掘機(jī)。不過呢就是有很多機(jī)械在現(xiàn)實(shí)的實(shí)用性上都存在著一些新的問題還需不斷改進(jìn)，其中這些問題我總結(jié)了一下主要體現(xiàn)在兩個方面吧，第一就是是對農(nóng)作物的損傷，因?yàn)橄翊笏?、生姜此類作物，他本身比較脆弱，就容易造成損傷，損傷后產(chǎn)量就會減少，而且到了市場上價(jià)格也會比平常賣的更低;第二就是適應(yīng)性很差，因?yàn)槊總€地方跟每個地方的種植技術(shù)不同，地形啊種植的田壟高低也不同，造成非常差的適應(yīng)性。
綜觀國內(nèi)外多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)及外部環(huán)境，專家預(yù)測未來多功能馬鈴薯收割機(jī)的主要發(fā)展趨勢是：
1） 開發(fā)節(jié)能、高效、可靠、環(huán)保型產(chǎn)品的多功能馬鈴薯收割機(jī)。
2） 安全性及通用性是產(chǎn)品發(fā)展的重要目標(biāo)。
3） 大型化與小型化仍是產(chǎn)品系列化的兩極方向。
4）技術(shù)進(jìn)步、操作方便和售后服務(wù)將成為企業(yè)生存的三大關(guān)鍵因素。
1.4 多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢
1.4.1 向適應(yīng)性，通用性發(fā)展
我們可以在一臺馬鈴薯收獲機(jī)的基礎(chǔ)上能夠更換不同型號的清選、分離裝置，還有摘果裝置[16-19]。采用可以互換的滾筒式分離機(jī)構(gòu)和圓盤割刀式分離機(jī)構(gòu)，而且可以用于花生、大蒜、洋蔥等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲，從而實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的狀態(tài)來滿足我們的需求。還可以選用適應(yīng)性比較強(qiáng)通用性好的的果秧分離機(jī)構(gòu)，適用于不同種類根莖類作物的秧蔓與果實(shí)的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸將兩者分離，以適應(yīng)多種作物和多種形式馬鈴薯作物的收獲要求。
1.4.2 向智能化方向發(fā)展
通過我盡量年在國內(nèi)各大機(jī)械廠實(shí)習(xí)的見識，對我來說影響最深的，要想成為一個機(jī)械大國，必須把機(jī)械往智能化的方向發(fā)展 [20]，給我們研制出來的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品配備上最精準(zhǔn)的多功能的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，我想這將成為未來農(nóng)機(jī)發(fā)展的潮流，，我還發(fā)現(xiàn)近幾年花生、大蒜、胡蘿卜、馬鈴薯等種植面積不斷擴(kuò)大，所以我覺得經(jīng)濟(jì)作物的耕作機(jī)械應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)根作物的收獲。
1.4.3 向多功能聯(lián)合型機(jī)械發(fā)展
增加農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用方向，避免機(jī)械的單一性，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，可用于花生、大蒜等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲等作業(yè)聯(lián)合在一起，并可增加其收割功能，以提高機(jī)具利用率[21]。
1.4.4 向精量化農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展
開發(fā)安裝有精量收獲的傳感器以達(dá)到提高收獲率的目的。
1.4.5 簡化操作
還有一大關(guān)鍵就是要提高收獲機(jī)的工作速度，簡化操作流程，這將是提高收獲作業(yè)生產(chǎn)率的又一途徑，還有就是在收獲后裝箱時(shí)，盡量使用大點(diǎn)的集裝箱以提高沒必要的裝卸次數(shù)，而且在裝卸過程中會出現(xiàn)很多垃圾，這樣也能從減少打掃時(shí)間上來提高生產(chǎn)效率
1.4.6 創(chuàng)新改造
在原有單一挖掘機(jī)械的基礎(chǔ)上創(chuàng)新改造，可增加挖掘機(jī)械的科技含量，提高自動化成效，極大限度的加強(qiáng)機(jī)械化。
2 總體方案的設(shè)計(jì)
2.1 整體布局的設(shè)計(jì)
其傳動圖如圖2.1.1
圖2.1.1傳動圖
1、萬向聯(lián)軸2、鏈輪 3、減速器
4、動力輸出軸 5、輸送鏈驅(qū)動軸 6、抖動輪軸
其總體結(jié)構(gòu)圖如圖2.1.2
圖2.1.2總體結(jié)構(gòu)圖
1、V帶輪 2、V帶 3、機(jī)架 4、抖動輪 5、減速器 6、聯(lián)軸器
7、懸掛架 8、挖掘鏟 9、鏈輪 10、傳動鏈 11、地輪
2.2 工作原理
本機(jī)主要由V帶、減速器、抖動輪、機(jī)架、挖掘鏟、傳動鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機(jī)產(chǎn)生動力通過減速器和帶輪將所需要的動力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動鏈條從而帶動分離裝置運(yùn)動，將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動輪的作用，使得馬鈴薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)馬鈴薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后馬鈴薯落入收集箱中。
表2.2.1馬鈴薯主要性能參數(shù)
工作寬度
1800 mm
作業(yè)行數(shù)
2 行
作業(yè)深度
200 mm
主軸轉(zhuǎn)速
540 r/min
配套動力（拖拉機(jī)）
80-100 馬力
作業(yè)速度
0.6 ～ 1 m/s
純小時(shí)生產(chǎn)率
0.25 ～ 0.60 hm·h
集薯類型
鋪條
理論明薯率
> 95%
理論挖凈率
> 98%
理論破損率
< 3%
行距
700 ～ 900 mm
3 傳動比的確定與減速器的選擇
3.1 傳動比的確定
該多功能馬鈴薯收獲機(jī)的配套動力為100馬力的拖拉機(jī)，其輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min，通過一級減速器和帶傳動，設(shè)其總的傳動比
減速器的傳動比。帶傳動的傳動比為了能滿足分離器上的線速度為1.3m/s的要求，
因?yàn)?
所以
所以鏈輪半徑
3.2 減速器的選擇
其傳動比為2，所以選擇傳動比為2的減速器，其型號為ZDY，ZDZ100型圓柱齒輪減速器。
其結(jié)構(gòu)如圖3.2.1：
圖3.2.1 減速器結(jié)構(gòu)圖
4 帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì)
4.1 帶輪的設(shè)計(jì)
收獲機(jī)的工作功率為1.5KW。
故： （式4-1）
----工作情況系數(shù) 取=1.2。
4.1.1 選擇V帶的型號
根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，故選擇A型帶。
4.1.2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑：
1. 初選主動輪的基準(zhǔn)直徑D1
根據(jù)所選V帶型號參考，選取，選。
2. 驗(yàn)算帶的速度V
3. 計(jì)算從動輪直徑D2
取D2為107mm
4.1.3 確定傳動的中心距和帶長
初定中心距，
由
即：
即：，
所以可取
根據(jù)公式（8—20）計(jì)算基準(zhǔn)帶長：
選取帶的基準(zhǔn)長度，查表得：
根據(jù)公式（8—21）計(jì)算實(shí)際中心距：
考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距的變動范圍為：
4.1.4 驗(yàn)算主動輪的包角
根據(jù)公式（8—6）及對包角的要求，應(yīng)保證：
4.1.5 確定V帶的根數(shù)
由公式（8—22）知
（式4-2）
取Z=4根。
——考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)；
——考慮帶的長度不同的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)；
——計(jì)入傳動比的影響時(shí)，單根V帶所能傳遞的功率的增量；
查得：=0.45 =0.98 =0.91 =0.024
4.1.6 確定帶的初拉力
單根V帶的初拉力確定：
4.1.7 求帶傳動作用在軸上的壓力
（ 式4-3）
式中： Z——帶的根數(shù)；
——單跟帶的初拉力；
——主動輪上的包角。
4.1.8 V帶計(jì)算結(jié)果
表4.1.8.1 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表
設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目
結(jié)果
說明
工作情況系數(shù)k
1.2
計(jì)算功率P
1.8
選取V帶型號
A
小帶輪直徑D
80mm
可選比表中大的值
大帶輪直徑D
107mm
驗(yàn)算V帶的速度V
1.1304m/s
初定中心距a
350
參考實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)確定
初算V帶所需的基準(zhǔn)長度L
1068.2
選V帶的基準(zhǔn)長度L
1153mm
續(xù)表3
定V帶公稱長度L
1120mm
定中心距a
392.4mm
包角
175
〉120，合適
包角系數(shù)k
0.98
V帶規(guī)格：A型，長1153mm
V帶根數(shù)：4根
中心距： 392.4mm
4.1.9 材料的選擇
帶輪常用材料是鑄鐵，因?yàn)閹賤＜25m／s，所以選用HTl50。
4.1.10 帶輪的形式
帶輪采用實(shí)心式。同樣大帶輪的基準(zhǔn)直徑D≤（2.5～3）d，所以大帶輪也用實(shí)心式。
4.1.11 帶輪尺寸的計(jì)算
小帶輪的軸孔直徑，小帶輪與減速器相連，
故取=40mm。
因?yàn)椋?
所以
小帶輪的寬度：
小帶輪的直徑：
大帶輪的軸孔直徑，大帶輪與鏈輪主動軸直徑一致。
設(shè)大帶輪軸孔直徑。
大帶輪的寬度：
大帶輪的直徑：
帶輪的結(jié)構(gòu)如圖4.1.11.1：
圖4.1 .11.1 帶輪
4.2 鏈輪的設(shè)計(jì)
4.2.1鏈輪的設(shè)計(jì)目的
設(shè)計(jì)該鏈輪的主要目的是為了能帶動分離機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。通過鏈輪使得鏈的線速度為1.6m/s。為了達(dá)到這一目的，所設(shè)計(jì)的鏈輪傳動比應(yīng)為1，即兩鏈輪的直徑應(yīng)當(dāng)相等。由前面的計(jì)算已經(jīng)得出鏈輪的直徑r=62mm。
4.2.2鏈輪的設(shè)計(jì)
1. 選擇鏈輪的齒數(shù)
由已知得鏈輪的傳動速度為1.3m/s，傳動比為1。通過查表
所以取
2. 初定傳動中心距
根據(jù)公式
初取
3. 確定鏈長
節(jié)
4. 確定鏈條節(jié)距p
由表查得鏈節(jié)距p為15.875mm。
5. 驗(yàn)算鏈速V
與原假設(shè)相符。
6. 計(jì)算實(shí)際中心距
7. 作用在軸上的壓力Q
圓周力
故：
8. 潤滑方式
根據(jù)和，選擇滴油潤滑。
4.2.3 鏈輪材料的選擇
鏈輪的材料應(yīng)當(dāng)能夠滿足強(qiáng)度和耐磨性的要求。在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中，鏈輪可采用中碳鋼制造；中速、中載時(shí)，采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC;
4.2.4 鏈輪機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算
該鏈輪為滾子鏈輪。
1. 分度圓直徑
2. 齒頂園直徑
3. 齒根園直徑
4. 最大齒根距離
5. 齒側(cè)凸緣直徑
所以取
鏈輪結(jié)構(gòu)如圖4.2.4.1：
圖4.2.4.1 鏈輪
5 聯(lián)軸器的選擇及其軸的設(shè)計(jì)
5.1 聯(lián)軸器的選擇
該馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)寬度為712mm。兩側(cè)的機(jī)架壁厚度各位10mm。所以整個機(jī)架的內(nèi)部空間為692mm。所選的減速器的輸出軸的外伸長度為110mm。 輸出軸的直徑為48mm，所以選擇聯(lián)軸器時(shí)其孔徑也應(yīng)當(dāng)為48mm。通過查閱手冊[21]，可以選擇HL4型聯(lián)軸器。其長度為112mm。
5.2 聯(lián)軸器上軸的設(shè)計(jì)
聯(lián)軸器上軸的作用是為了將減速器和帶輪通過聯(lián)軸器相連接的。其設(shè)計(jì)過程如下：
1） 軸4部分：此部分軸是裝聯(lián)軸器的。聯(lián)軸器的長度為112mm。所以在設(shè)計(jì)時(shí)可以把該部分長度設(shè)計(jì)為110mm。
2） 軸3部分此部分上裝滾動軸承。因?yàn)闄C(jī)架內(nèi)壁到機(jī)架中心線的距離為346mm，減速器中線到輸出軸端的距離為214mm，聯(lián)軸器長112mm。所以聯(lián)軸器到機(jī)架內(nèi)壁的長度為346-214-112=20mm。所選的軸承為角接觸球軸承。其寬度為24.75mm。所以設(shè)計(jì)時(shí)該軸段長度為42mm。
3） 軸2部分：該部分裝同時(shí)有軸承端蓋。為了讓V帶輪輸出機(jī)架為20mm，所以該段長度可設(shè)計(jì)為44mm。
4） 軸1部分：該部分上裝V帶輪，V帶輪寬為65mm，所以設(shè)計(jì)該段長為63mm。
6 鏈輪軸的設(shè)計(jì)和校核
6.1 鏈輪軸的設(shè)計(jì)
該軸的設(shè)計(jì)步驟如下：
1） 軸2和軸4部分：這兩部分都是裝鏈輪的。因?yàn)殒溳喌暮穸葹?5mm，所以設(shè)計(jì)該部分軸長度為70mm。
2）軸1和軸5部分：這兩部分都是裝軸承的，所選軸承為角接觸球軸承，其寬度為24.75mm。設(shè)計(jì)兩輪側(cè)面距機(jī)架內(nèi)壁距離為20mm，所以設(shè)計(jì)該部分軸長為50mm。
3）軸6部分：該部分上裝軸承端蓋，設(shè)計(jì)其長度為33mm。
4）軸7部分：該部分上裝大帶輪，所以其設(shè)計(jì)長度也為70mm。
5）軸3部分：該部分通過計(jì)算可得其長度為488mm。
其結(jié)構(gòu)如圖6.1：
圖6.1.1 鏈輪軸
6.2鏈輪軸的校核
先作出軸的受力計(jì)算簡圖，取集中載荷作用于帶輪、鏈輪和軸承中點(diǎn)。
6.2.1 帶輪上作用力的大小
壓軸力
則
6.2.2 鏈輪上作用力的大小
壓軸力
則
求垂直面上軸承的支反力畫主要截面彎矩圖
垂直面受力圖 見圖（b）主要截面彎矩圖 見圖（c）
6.2.3 求水平面上軸承的支反力，畫主要截面彎矩圖
水平面受力圖 見圖（d）主要截面彎矩圖 見圖（e）
40截面D處垂直面，水平面合成彎矩
彎矩圖見圖6.2.3.1
圖6.2.3.1
7 分離輸送器的設(shè)計(jì)
7.1 分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過程
7.1.1 機(jī)構(gòu)形式的確定
機(jī)構(gòu)簡單，帶面傾斜30o時(shí)也能工作，因此是一種應(yīng)用比較廣泛的分離工作部件。鏈桿式分離輸送器是由園桿組成，桿的兩端焊接在鏈條上。形成具有篩選馬鈴薯而分離土壤的柵。
7.1.2 分離輸送器的工作過程
工作過程是被掘起的土壤、馬鈴薯等向上輸送，在輸送鏈的作用下，土壤被疏松，土壤通過桿之間的間隙篩出來，馬鈴薯則被輸送器輸送到機(jī)器的尾部，從而將馬鈴薯收集到后面的收集箱中，達(dá)到收獲馬鈴薯的目的。
其結(jié)構(gòu)如圖7.1.2.1：
圖7.1.2.1 分離輸送器圖
1、主動輪 2、鏈條 3、抖動輪 4、從動輪
7.2 桿條參數(shù)的確定
在歐洲的許多國家里，桿間距離通常為25-28mm。而在美國，甚至為40-48mm。亞洲的日、韓等國為30-40mm。這個間隙主要于馬鈴薯作物的品種和馬鈴薯的尺寸由很大關(guān)系。在波蘭，一個馬鈴薯的平均重量大約為60-80g，而美國可以達(dá)到200g左右。
分離輸送器的桿條間隙如圖13，從圖中可以看出下面的關(guān)系：
（式7-1）
式中：
其結(jié)構(gòu)如圖7.2.1：
圖7.2.1桿條間隙圖
7.3 分離輸送器線速度的確定
線速度是分離輸送器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。
輸送器的壽命、尺寸及機(jī)器的重量都與它的速度有關(guān)。輸送器的長度關(guān)系到馬鈴薯分離和整機(jī)的尺寸，因此它必須適當(dāng)。
試驗(yàn)表明：當(dāng)線速度高于2m/s，土壤含水量大于等于20%時(shí)，分離能力下降。若機(jī)器的前進(jìn)速度為，分離傳送器的線速度為，則有：
，的取值一般為0.8～2.5
機(jī)器工作時(shí)的速度為1.2m/s，分離輸送器的速度為1.3/s，所以算出的為1.08。在0.8到2.5的范圍之內(nèi)，所以該參數(shù)的確定符合要求。
8 挖掘裝置的設(shè)計(jì)
8.1 挖掘鏟的構(gòu)成
挖掘鏟由鏟片固定板、獨(dú)立的鏟片和角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成的。鏟尖角度設(shè)計(jì)為鈍角，這樣可以減小鏟前的入土深度，從而降低無效挖掘深度的動力消耗。我對于挖掘鏟的設(shè)計(jì)比較新穎，它的形狀像英文字幕w，我個人比較喜歡這個設(shè)計(jì)，它的入土性能比較好，可以省最少的力就能夠進(jìn)入到土內(nèi)，大大減小進(jìn)入土地里的阻力，減少不必要浪費(fèi)的資源，更加省成本。
最終效果，這也是提高我們馬鈴薯收獲機(jī)工作效率的一個重大舉措，這都是細(xì)節(jié)問題，細(xì)節(jié)決定一切，而且它的入土面積較大，從而大大地減少漏挖，減少收獲后土地里馬鈴薯的殘留量，大大提高收獲量，大大提高工作效率，減少不必要后期工作與工作量。
圖8.1.1 馬鈴薯根系和薯塊一般分布狀況
8.2挖掘鏟的設(shè)計(jì)
挖掘鏟的鏟片鏟片與鏟片之間留有間隙的，而且是多片鏟的變形，因而帶來很多的優(yōu)點(diǎn)。
1）一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，達(dá)到減少阻力的目的。
2）另一方面是減輕了機(jī)器前部的重量，防止鏟尖下陷。
（式8-1）
式中： 為作用于鏟刃上的阻力。
為鏟刃上的正壓力。
為鏟刃上的滑切力。
為鏟刃與土壤之間的摩擦力，且，為摩擦角。
代入得：
一般土壤對鋼的摩擦角為，取，所以。
若鏟片數(shù)量為5個，單個鏟片寬度為100mm，長度為250mm，鏟刃傾斜角度，鏟面傾角為，鏟間間隙為25mm。
在實(shí)際考察當(dāng)中，我還當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個較為嚴(yán)重的問題，就是在挖掘鏟工作中，收獲后的馬鈴薯會從挖掘鏟兩側(cè)掉出，從而加大一定的勞動量，降低收獲效率，所以我決定，在挖掘鏟的兩側(cè)，焊接尺寸相當(dāng)?shù)慕饘贀醢?，從而解決這個問題。只有在不斷地研究，不斷地測試，不斷的改進(jìn)，才能研究出好的機(jī)械產(chǎn)品。
其結(jié)構(gòu)如圖8.2.1：
圖8.2.1 挖掘鏟
圖8.2.2 挖掘鏟參數(shù)1
圖8.2.3 挖掘鏟參數(shù)
圖8.2.4 受力分析
圖8.2.5 鏟尖受力分析
圖8.2.6 鏟面水平傾角及鏟的末端離地高度示意圖
9 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)
9.1 地輪的設(shè)計(jì)
地輪的作用主要是在機(jī)器行走過程中的平衡支撐作用。為了克服收獲機(jī)收獲時(shí)挖掘鏟前部較大的阻力，設(shè)計(jì)的地輪應(yīng)當(dāng)有較好的通過性，且能夠保證在凹凸不平的地表情況下準(zhǔn)確控制挖掘深度。地輪材料可以選擇鑄鐵，結(jié)構(gòu)采用腹板式。在機(jī)架上設(shè)置不同的安裝位置，可根據(jù)種植情況調(diào)節(jié)深度。
9.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì)
收獲機(jī)組的入土性能、挖掘深度穩(wěn)定性能、機(jī)組牽引性能、運(yùn)輸通過性能及對地表的適應(yīng)性能等主要工作性能都收多功能馬鈴薯收獲機(jī)懸掛裝置的影響。懸掛架及機(jī)架部分大部分采用矩形管，這樣即可以減輕質(zhì)量、降低成本，而且還能夠滿足結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的要求。
10 使用說明和結(jié)論
10.1使用說明
使用時(shí)將多功能馬鈴薯收獲機(jī)懸掛在拖拉機(jī)后面。
1) 要經(jīng)常檢查關(guān)鍵部件的連接，定期加注油，零件不合格是應(yīng)及時(shí)換掉。
2) 各相對運(yùn)動部件表面要保持清潔。
3) 盡量使多功能馬鈴薯收獲機(jī)所處的環(huán)境清潔，通風(fēng)、干燥。
4）經(jīng)常檢查分離輸送器，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到分離的好壞。
10.2結(jié)論
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程有了一個系統(tǒng)的認(rèn)識，掌握了基本的設(shè)計(jì)過程，真正地將所學(xué)的理論知識與實(shí)踐結(jié)合起來，提高了獨(dú)立思考解決問題的能力，在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，難免有不妥之處。在今后的學(xué)習(xí)工作中我會繼續(xù)努力，彌補(bǔ)自己在專業(yè)知識上的缺欠。
此次設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的就是使我明白了，無論做什么事情，要想做好，必須態(tài)度端正；要善于學(xué)習(xí)，時(shí)刻學(xué)習(xí)；做事要嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真，細(xì)致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。
參 考 文 獻(xiàn)
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致 謝
自從來到中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院，我勵志要奮發(fā)圖強(qiáng)，不辜負(fù)家長的期望，經(jīng)過四年的勤奮努力，我離我的目標(biāo)越來越近，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)離不了學(xué)校還有老師對我的栽培，我內(nèi)心滿滿的是感激之情。
時(shí)間過得飛快，轉(zhuǎn)眼我們就到了畢業(yè)季，我們面對的將是做畢業(yè)設(shè)計(jì)，我選的設(shè)計(jì)燃起了我們內(nèi)心的好奇心，促使我夜以繼日的學(xué)習(xí)這方面的知識。
本文所研究的馬鈴薯收獲機(jī)是一項(xiàng)及富有挑戰(zhàn)性的工作。在這里，我第一個要感謝的就是我那認(rèn)真負(fù)責(zé)指導(dǎo)老師——趙麗琴老師。趙老師在此期間對我進(jìn)行了悉心的幫助和指導(dǎo)。趙老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的科研精神和對學(xué)術(shù)執(zhí)著追求的精神將使我終身受益，不僅讓我學(xué)會了如何科學(xué)的研究問題和解決問題，更重要的是讓我學(xué)會了怎樣做人做事。
做完我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，跟我?guī)砹司薮蟮某删透?，高興之余的我想起了從大一到即將畢業(yè)的這四年來每位老師對我的諄諄教導(dǎo)，他們的認(rèn)真負(fù)責(zé)讓我有了今天的成績，我想真心的對每一位老師說一聲謝謝。
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