3676 小型棉花秸稈收獲機(jī)

3676 小型棉花秸稈收獲機(jī),小型,棉花,秸稈,收獲,收成 12 屆畢業(yè)論文小型棉花秸稈收獲機(jī)設(shè)計(jì)說明書學(xué)生姓名 韓喜東 學(xué) 號 8031208228 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級 12-2 指導(dǎo)教師 李鳳娟 日 期 2012.06 塔里木大學(xué)教務(wù)處制前 言是我國的主要產(chǎn)棉地區(qū)，在自治區(qū)國民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位，特別是確定“一黑一白的發(fā)展戰(zhàn)略以來，棉花的種植面積大幅度的增長，棉花畝產(chǎn)不斷提高，對發(fā)展經(jīng)濟(jì)和增加農(nóng)民收入起了積極的作用。作為我國棉花生產(chǎn)主要基地，每年將產(chǎn)生大量的棉花秸稈，合理有效的將這些棉桿開發(fā)利用成可再生資源，對發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加快社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)將起到積極地推動(dòng)作用。目前，處理棉花棉花秸稈的方法有兩種：一是直接燃燒，熱效率低并且污染環(huán)境。焚燒棉花秸稈會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生大量的煙氣，污染環(huán)境并伴隨多種有害氣體，對生態(tài)環(huán)境造成破壞。二是就地掩埋，由于棉桿密實(shí)且產(chǎn)棉區(qū)氣候干燥，難以腐蝕。棉花秸稈較粗，不能及時(shí)變?yōu)榉柿隙啻窝诼裨黾恿送寥赖呢?fù)擔(dān)，使土壤肥力下降。以上兩種方法都沒有充分利用棉花秸稈自身優(yōu)質(zhì)，反而是一種浪費(fèi)。另外，目前，棉花秸稈成型燃料主要用于大中城市工業(yè)鍋爐。隨著國家節(jié)能減排政策的實(shí)施，大中城市取締燃煤的工業(yè)鍋爐將成為必然，將燃煤鍋爐改造為生物質(zhì)成型燃料鍋爐則是一個(gè)可行的選擇。全國各大中城市在燃煤鍋爐約有 48萬臺(tái)，每年耗原煤約 4 億噸，其中 20 噸以下鍋爐超過百分之八十。棉花秸稈是一種用途非常廣泛的寶貴資源，處理直接還田作有機(jī)肥料外，可以回收后進(jìn)行工業(yè)化利用。第一，棉花秸稈是一種很好的木材代替品，可用來生產(chǎn)制造人造圍板等板材，造紙?jiān)?，一次性餐具等。第二，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，經(jīng)過微化處理后其蛋白質(zhì)含量可高達(dá)百分之十二，可做為牛羊上等飼料。第三?？捎米鳠o公害食用菌的培養(yǎng)基種植蘑菇。第四，可作為生物質(zhì)發(fā)電廠的原料，采用生物質(zhì)直接發(fā)電技術(shù)，也是經(jīng)軋碎和高溫?zé)峤獾冗^程產(chǎn)生一氧化碳為主的生物質(zhì)氣體，作為新型能源。因此，為了發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，增加農(nóng)民收入，棉花秸稈收獲回收具有重要的意義。我國在 20 世紀(jì) 60 年代中期就開始了對棉花秸稈收獲機(jī)械的研制工作，70 年代到 80年代達(dá)到高潮，但由于種種原因，都未能形成定型產(chǎn)品生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。到了 20 世紀(jì) 90年代，棉花秸稈收獲機(jī)械研制又活躍起來，近年來，全國各地高等院校，科研院所和企業(yè)在過去的 30 多年研究的基礎(chǔ)上研制了各種棉花秸稈收獲機(jī)械，按其工作部件的收獲原理可分為挖掘式和提拔式；按部件結(jié)構(gòu)可分為除鏟式，刀輥式，圓盤式，提拔式包括拔輥式，鏈?zhǔn)剑X盤式。處于國內(nèi)主要棉花種植區(qū)的種植農(nóng)藝要求和模式不同，棉花品種和土壤條件差異較大，所以上述各種棉花秸稈收獲機(jī)械多數(shù)都沒有大面積推廣應(yīng)用，大多數(shù)地區(qū)還是人工收獲，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生茶效率低。農(nóng)民急需經(jīng)濟(jì)實(shí)用，高效的棉花秸稈收獲機(jī)械。目 錄1 緒論 .11.1 課題的來源，目的與意義 .11.2 秸稈收割機(jī)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 .11.3 任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期的可行性分析 .21.4 研究的關(guān)鍵問題及解決思路 .32 傳動(dòng)方案的確定 .32.1 設(shè)計(jì)思路 .32.2 動(dòng)力參數(shù)的選擇 .32.3 工作原理 .33 齒盤式棉花秸稈收獲機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 .43.1 齒盤拔取棉花秸稈的運(yùn)動(dòng)軌跡 .43.2 齒盤盤拔取棉花秸稈的運(yùn)動(dòng)分析 .64 齒盤式棉花收獲機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .74.1 齒盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .74.2 陷深輪的設(shè)計(jì) .74.3 地輪軸的設(shè)計(jì) .74.4 機(jī)具掛接方式的選擇 .84.5 錐齒輪的設(shè)計(jì) .84.5.1 錐齒輪材料的選取 .84.5.2 錐齒輪參數(shù)的確定 .85 地輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)速的計(jì)算 .86 齒輪的參數(shù)計(jì)算 .97 錐齒輪上作用力，強(qiáng)度計(jì)算與校核 .97.1 錐齒輪上作用力的計(jì)算 .97.2 錐齒輪上強(qiáng)度計(jì)算 .117.2.1 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 .117.2.2 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 .118 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 .128.1 軸的材料的選擇 .128.2 大齒輪軸最小直徑的計(jì)算 .128.3 大齒輪軸的設(shè)計(jì) .138.4 小齒輪軸的最小直徑的計(jì)算 .138.5 小齒輪軸的設(shè)計(jì) .148.6 大齒輪軸的校核 .148.7 小齒輪軸的校核 .159 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算 .1610 鍵的選擇和校核 .1710.1 鍵的選擇 .1710.2 校核鍵的強(qiáng)度 .1710.2.1 大齒輪軸連接鍵 .1710.2.2 小齒輪軸連接鍵 .17總 結(jié) .18致 謝 .19參考文獻(xiàn) .20 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)01 緒論1.1 課題的來源，目的與意義人類要真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就必須切實(shí)保護(hù)生態(tài)與環(huán)境,于是發(fā)展可再生資源就成為了世界各國發(fā)展的主要任務(wù)。我國已經(jīng)把經(jīng)濟(jì)發(fā)展生物質(zhì)能源作為一項(xiàng)重要的國家能源戰(zhàn)略。我國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國與消費(fèi)國，已形成長江流域、黃河流域、西北內(nèi)陸三大棉花主產(chǎn)區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)。2007 年全國種植面積 548 萬公頃，月產(chǎn)棉花秸稈 200 萬噸。目前由于人工收獲棉桿強(qiáng)度大，又缺乏規(guī)?；斋@適用設(shè)備，在現(xiàn)有種植模式下，除部分還田之外，剩余秸稈隨意丟棄或就地焚燒，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。而棉桿是一種木質(zhì)化程度高，韌皮纖維豐富的硬秸稈，容重，熱值高，已成為我國生物質(zhì)發(fā)電的主要燃料之一 1。但是棉桿量大，收儲(chǔ)季節(jié)性強(qiáng)；人工收集棉桿勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低；缺乏合適的配套棉桿收獲機(jī)。稈是棉花種植業(yè)的副產(chǎn)物，經(jīng)粉碎壓縮后也是一種很好的生物質(zhì)成型燃料。近年來棉花秸稈成型燃料產(chǎn)業(yè)在政府的大力支持下得到很快的發(fā)展 2。所以加快棉桿的綜合利用，實(shí)現(xiàn)秸稈的資源化，商品化，是國家促進(jìn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)民增收的重大措施。而棉花秸稈收獲機(jī)械化又是秸稈資源化、商品化的重要環(huán)節(jié)。 目前，國內(nèi)的棉花收獲機(jī)械從類型上可分為分段收獲機(jī)械和聯(lián)合收獲機(jī)械。分段收獲機(jī)械包括拔桿機(jī)、撿拾切碎機(jī)等。棉花的拔取、切碎、收集需要不同的機(jī)械來完成。拔棉柴機(jī)只是單純的將棉桿拔起放在田間，撿拾切碎機(jī)只是將放在田間的棉桿撿拾起來，送入粉碎裝置粉碎 3。這樣造成作業(yè)量作業(yè)量增加，勞動(dòng)強(qiáng)度大，收獲效率低?，F(xiàn)有的自走式聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，對棉花棉桿不是拔取，而是剪短收獲，棉花根茬還留在田間，不但造成棉桿利用率低，還使后續(xù)耕作困難，同時(shí)由于該類機(jī)械價(jià)格昂貴，運(yùn)營成本大，農(nóng)民迫切需要同時(shí)拔棉柴和粉碎收集的中型棉桿收獲機(jī)。因此，研發(fā)一種棉花秸稈聯(lián)合收獲機(jī)械，一次性的完成棉桿的拔除，撿拾，切碎，集箱等作業(yè)工序，將棉桿的傳統(tǒng)收獲環(huán)節(jié)濃縮成聯(lián)合收獲一個(gè)環(huán)節(jié)，對于提高棉花秸稈收獲機(jī)械化水平，提高棉花秸稈的利用率，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，增加農(nóng)民收入都有重要的意義。1.2 秸稈收割機(jī)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 美國，印度，烏茲別克斯坦、澳大利亞以及俄羅斯等主要是棉花的生產(chǎn)大國和貿(mào)易大國，其棉桿機(jī)械設(shè)備技術(shù)主要以對行式為主 4。按照收獲原理分為 3 種；鏟切，刨挖和拔桿。棉桿鏟切技術(shù)：由挖掘鏟深入土層中，把棉桿跟切斷，利用旋轉(zhuǎn)星輪撥取棉桿達(dá)到桿土分離。常用的機(jī)型有烏茲別克斯坦生產(chǎn)的 KV-3.6A 和 KV-4A 型，行距分別為.0.6 米和0.9 米，由機(jī)架，挖根鏟，柵狀導(dǎo)向板，星型喂入輪和錐形齒輪減速器組成。由拖拉機(jī)牽引，一般收獲 4 行棉桿，鋪放成條，棉桿曬干后，由人工和打捆機(jī)成捆以備后用。此技術(shù)入土切割鏟動(dòng)力消耗較大，磨損嚴(yán)重。優(yōu)點(diǎn)是行距要求不嚴(yán)。棉桿刨挖技術(shù)；主要采取對稱傾斜雙圓盤刨挖，原理類似于雙圓盤開勾器。典型代表是美國的 DAVE KOENIG 和ORTHMAN 棉花刨挖 5機(jī)。前者可以進(jìn)行 2、4、6、8 行棉桿，對不同棉桿適應(yīng)性強(qiáng)；后者圓盤角度和高度可調(diào)，為了減少運(yùn)輸幅度，拔桿可以折疊起來。作業(yè)時(shí)，其機(jī)構(gòu)自動(dòng)伸展，采用平行四桿仿形，在拔桿后面安裝切碎裝置，實(shí)現(xiàn)秸稈拔取與還田。此技術(shù)動(dòng)力消耗相對較少，但是一般要求對行行就強(qiáng)棉桿拔取技術(shù)；采用 45 度傾角安裝的橡膠對輥夾取。典型的澳大利亞的 Muti 拔棉桿機(jī)械和美國的 AMADASM 棉桿拔取切碎收獲機(jī)。前者可進(jìn)行 8 行棉桿，作業(yè)速度高達(dá) 22Km/h 直接將棉桿平鋪地上。后者連根拔取并切碎，作業(yè)行走速度快，而且還有傳動(dòng)安全保護(hù)措施。缺點(diǎn)是對種植行距的標(biāo)準(zhǔn)性要求高，對機(jī)手操作的熟練程度要求很高。適用于標(biāo)準(zhǔn)化栽培的規(guī)模種植。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1在國外，棉花的主要處理方式有兩種；一是田間粉碎還田 6。如美國棉花種植區(qū)秋季收花后將棉花秸稈粉碎還田，或者將面秸稈拔取后經(jīng)粉碎散落于地表。如美國 USM 棉花桿整根拔取收獲機(jī)。二是收獲；如俄羅斯，蘇丹，烏茲別克等國還用棉桿代替木材造紙，造板材等，取得了良好的效果，并形成了先進(jìn)的、適用的、可靠的利用模式。抓喲采取先進(jìn)的可一次實(shí)現(xiàn)棉桿收獲、粉碎、打捆的機(jī)械化技術(shù)。代表機(jī)型有烏茲別克生產(chǎn)的 KV-3.6A 和 KA-4A 型。機(jī)具作業(yè)時(shí)由拖拉機(jī)牽引，一般收獲 4 行棉桿，鋪放成條，棉桿曬干后由人工或打捆機(jī)打成捆。雖然其棉桿加工先進(jìn)技術(shù)不完全適合我國國情，但已經(jīng)形成的棉桿收獲及初加工工藝技術(shù)路線和循環(huán)利用模式為我國提供了值得借鑒的成熟的經(jīng)驗(yàn) 7。在六十年代中期，我國就開始了對棉花收獲機(jī)械的研制 8。到七八十年代末，家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的推行，棉花產(chǎn)量劇增，引發(fā)棉花收割機(jī)的研制熱潮。到九十年代初，隨著棉花價(jià)格的上升和棉花輪種技術(shù)的發(fā)展，棉花種植面積擴(kuò)大，棉花機(jī)械迫切需要，中國農(nóng)機(jī)院成立了專業(yè)課題組，進(jìn)行研制。近年來，棉花已被光泛用于能源，造紙以及生物基材料等。多年來，我國發(fā)展研制出的機(jī)型大致分為鏟切式，提拔式和聯(lián)合作業(yè)式。（1）鏟切式： 主要研究前蘇聯(lián)二行鏟切式棉桿收獲機(jī)。這類機(jī)械的收獲部件，一般設(shè)計(jì)成一個(gè)“人”子形狀的大鋤鏟，作業(yè)時(shí)，懸掛在拖拉機(jī)前面，拖拉機(jī)高速行駛，而人字形鏟入土一定深度穿行，利用拖拉機(jī)前進(jìn)的動(dòng)力切斷根棉，并使面干向上抬起，自然堆放到地面；有的機(jī)型再拖拉機(jī)后牽引一把摟杷，把棉桿樓集成鋪條，此機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，適用方便，但是效率低，殘留棉桿跟較多，鋪放不整齊。主要與小型拖拉機(jī)配套使用。（2）提拔式：提拔式棉花收割機(jī)是用起拔機(jī)構(gòu)把棉桿從土壤中提拔出來，按起拔器的形狀和結(jié)構(gòu)分為輥式、夾式和鏈桿式 3 種。輥式起拔器又分為圓柱輥、半圓柱輥、圓椎、圓柱圓錐綜合輥等；夾式起拔器分為平動(dòng)夾式，鉗夾式、盤夾式；鏈桿式起拔器分為單鏈桿，雙鏈桿、齒盤鏈桿式和鏈抓式。以上機(jī)型由于個(gè)地點(diǎn)研發(fā)單位根據(jù)棉花生長特點(diǎn)和本地地域環(huán)境初步試制的機(jī)型，沒有得到廣泛推廣。目前，具有代表性的有 4MJ-2 盤式棉花秸稈收獲機(jī)。工作時(shí)有拖拉機(jī)前進(jìn)帶動(dòng)機(jī)具前移，地輪傳動(dòng)帶動(dòng)拔盤轉(zhuǎn)動(dòng)，前進(jìn)中拔盤遇到棉花秸稈將秸稈拔起，并將其撥向后方，帶集成一堆放置于田間 9。（3）聯(lián)合收割機(jī)；此類機(jī)型雖沒有推廣使用，但從原理上給予設(shè)計(jì)上的啟示。綜合國內(nèi)外技術(shù)基礎(chǔ)，綜合聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)。中國機(jī)械化農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院組織開發(fā)了一種切割式聯(lián)合收獲機(jī)械，一次完成收割，切碎，集箱作業(yè)，克服了種植行距的限制，解決了密植，細(xì)桿和西部內(nèi)陸土地凍結(jié)后收獲難題，成為了以棉桿為原料的生物質(zhì)秸稈直燃發(fā)電廠配套的主要燃料設(shè)備 10。由于受到割刀工作原理，地面平整程度的限制，特別是壟作時(shí)做到低茬收割有一定難度，跟茬依然留在地里，沒有從根本上解決。為 了滿足我國長江流域，黃河流域棉花主要產(chǎn)區(qū)棉桿粗大，高大，先拔取后收獲的分段工作方式，中國農(nóng)機(jī)院又開發(fā)了棉桿撿拾聯(lián)合收割機(jī)，集棉桿自動(dòng)撿拾、喂入、輸送、切碎、拋送、裝箱、切料一體化，該機(jī)重點(diǎn)突破了棉桿類冠狀植物強(qiáng)制抓取，連續(xù)喂入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了棉桿分離高效聯(lián)合收獲作業(yè) 11。綜上所述，小型拖拉機(jī)配套的棉桿收獲機(jī)型，收獲效率受到限制，中間處理環(huán)節(jié)較多，無法滿足棉桿規(guī)?；I(yè)利用需求，大型高效規(guī)?；占夹g(shù)裝備成為主導(dǎo) 12。作為一種優(yōu)質(zhì)的可再生生物質(zhì)資源，棉桿規(guī)?；鲋导庸だ眯枨笃仍诿冀蓿虼?，深入開發(fā)研究長江流域，黃河流域，西北內(nèi)陸棉花主產(chǎn)區(qū)種植模式和生長特點(diǎn)的棉花收獲成套設(shè)備，形成聯(lián)合收獲和分段收獲兩大作業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)棉桿田間收獲機(jī)械化作業(yè)，為棉桿資源規(guī)?；I(yè)利用提供原料收集技術(shù)裝備支撐，成為必然趨勢，且發(fā)展前景廣闊 13。 1.3 任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期的可行性分析通過此次設(shè)計(jì)棉花秸稈收割機(jī)，可形成聯(lián)合收獲秸稈的方法，實(shí)現(xiàn)棉桿收獲機(jī)械技術(shù)的提高，使切斷，收獲，粉碎同時(shí)進(jìn)行，大大的提高作業(yè)效率，從而改變以前棉桿收獲困 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2難，而且也使收獲成本大大降低。聯(lián)合收獲，促進(jìn)了棉桿規(guī)?；a(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)秸稈能夠有效地綜合利用。秸稈作為一種優(yōu)質(zhì)能源，此技術(shù)也阻止了人們隨便焚燒秸稈，浪費(fèi)資源，防止環(huán)境污染，秸稈大量浪費(fèi)。1.4 研究的關(guān)鍵問題及解決思路（1）整機(jī)結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)課本所學(xué)知識(shí)及外部相關(guān)資料，概括總結(jié)出該機(jī)器的工作原理，根據(jù)工作原理，看需要什么機(jī)構(gòu)，幾個(gè)機(jī)構(gòu)；什么裝置，幾個(gè)裝置，不能重復(fù)，也不能缺少。（2）傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的方案必須要滿足棉花收獲的各項(xiàng)工作性能要求。（3）關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵零部件直接影響著機(jī)器的性能，在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要結(jié)構(gòu)合理。所選的零件必須要經(jīng)過充分的試驗(yàn)研究，每個(gè)零件結(jié)構(gòu)參數(shù)必須準(zhǔn)確。2 傳動(dòng)方案的確定2.1 設(shè)計(jì)思路一般情況下拔樹的時(shí)候如果垂直向上拉就會(huì)受到所有樹根的反作用力而非常費(fèi)力，該方式消耗功率大, 棉桿易拔斷。如果向水平方向拉, 僅受到一側(cè)根的作用而很容易將樹拔出， 該種拔桿將有效解決現(xiàn)有機(jī)型因夾持力不夠而漏拔, 或夾持力過大拔斷的現(xiàn)象, 且結(jié)構(gòu)簡單, 消耗功率小。如圖 2-1 所示。因此該設(shè)計(jì)的思路就是對棉花秸稈的收獲，進(jìn)行水平拉拔原理。圖 2-1 水平拉拔原理圖2.2 動(dòng)力參數(shù)的選擇配套動(dòng)力 14.7kw 的小四輪拖拉機(jī)拔斷率 I。齒盤夾持棉稈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線(如圖 5 所示)，余擺線有一個(gè)繞扣，MN 為繞扣的最大弦當(dāng)齒盤夾持棉稈點(diǎn)在最大弦右側(cè)時(shí)，均有 O，即齒盤夾持棉稈點(diǎn)絕對運(yùn)動(dòng)的前進(jìn)方向分速度與拖拉機(jī)前進(jìn)方向相反，xv 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)6這時(shí)齒盤能夠向后拔出棉花秸稈不會(huì)出現(xiàn)棉花秸稈在齒盤前堆集的現(xiàn)象。 越大，繞扣越大，齒盤向后拔出棉花秸稈的行程越大。圖 3-3 余擺線4 齒盤式棉花收獲機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1 齒盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 4-1 齒盤根據(jù)齒盤式棉花秸稈收獲機(jī)拔取棉花秸稈的運(yùn)動(dòng)分析，齒盤是夾持棉花秸稈的重要部件，齒盤的主要參數(shù)有齒形夾角和齒盤半徑。根據(jù)棉花品種不同，棉花秸稈根部直徑在1525mm，齒形夾角過大，不利于將棉花秸稈鉗住拔出，齒形夾角過小則容易將棉花秸稈夾斷。根據(jù)有關(guān)研究齒形夾角確定為 30 度。齒盤半徑過大則結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱，過小則影響夾持工作長度，設(shè)計(jì)齒盤直徑為 500mm，厚度為 26mm。4.2 陷深輪的設(shè)計(jì)限深輪是驅(qū)動(dòng)齒盤旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，限深輪直徑過小。傳動(dòng)力矩小，影響齒盤正常工作，設(shè)計(jì)限深輪直徑為 500mm，厚度為 100mm。并在輪外緣焊有高度為 30ram 的齒板防止限深輪工作時(shí)打滑。4.3 地輪軸的設(shè)計(jì)由于受彎曲和扭矩的作用，是整個(gè)截面上所受的應(yīng)力分布不均勻，表面應(yīng)力較大，心部較小，再次考慮到經(jīng)濟(jì)性和綜合性能要求，選用 45 號鋼，用調(diào)質(zhì)處理，硬度在2030HRC。由公式 3npcdC 是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)見下表 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7表 1 常用材料的 和 C 值_軸的材料 Q235,20 35 45 40Cr，35SiMn_1220 2030 3040 4052MPa/C 160135 135118 118107 10798_因此由上表選擇 C 為 110，所以得到 d 49.3mm，故取直徑為 60mm。4.4 機(jī)具掛接方式的選擇根據(jù)前述齒盤式棉花秸稈收獲機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析。當(dāng) l 時(shí)在齒盤的旋轉(zhuǎn)拉拔力與拖拉機(jī)前進(jìn)動(dòng)力的共同作用下將棉花秸稈從土壤中向前拔出，為了使齒盤對棉花秸稈的旋轉(zhuǎn)拉拔順暢，防止棉花秸稈在齒盤前堆集過多影響作業(yè)。收機(jī)與拖拉機(jī)的連接采用牽引的方式。4.5 錐齒輪的設(shè)計(jì)4.5.1 錐齒輪材料的選取小齒輪用 40MnB 調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 241286HBS, ，MPaH7301lim大齒輪用 ZG35SiMn 調(diào)質(zhì)，硬度為 241269HBS, ，MPaFE60 aH620lim5124.5.2 錐齒輪參數(shù)的確定兩中心軸相交成 90 度，即 為兩軸線的交角 分別為小齒輪和大齒2121輪的分度圓錐角。在 GB12369-90 中規(guī)定了大端的壓力角 a=20，齒頂高系數(shù) ，頂系系數(shù)*ha=0.2。*c模數(shù)的確定由于直齒輪模數(shù)大端尺寸較大，容易測量，故規(guī)定錐齒輪的參數(shù)和幾何尺寸均以大端為主。大端模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，按下表選取表 2 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列 (摘自 GB1357-87) _第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 32 40 50 _第二系列 1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.5 （3.75 ） 4.5 5.5 （6.5 ） 7 9 （11 ） 14 18 22 28 36 _取大端模數(shù) = 3mm。em 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)85 地輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)速的計(jì)算由 ， 得 拖拉機(jī)的推動(dòng)力為kw7.14機(jī)pm/h5機(jī)v105Ns/kw7.14pf 機(jī)機(jī)機(jī)忽略阻力摩擦造成的消耗則對于輪軸而言 軸軸輪輪 rf軸的轉(zhuǎn)矩 即得到 軸軸軸T輪輪軸軸軸 rfT所以 265.015N輪所以 s/rad3m4.s/4h/k軸36rad/mins/r.514.*/n2 軸軸 得 到由 得到 p=8.09kwPT6105.96 齒輪的參數(shù)計(jì)算設(shè)小齒輪和大齒輪的齒數(shù)分別為 ， ， =17 ， =43，則傳動(dòng)1z21z2z2.571/43/2zi分度圓錐角 243arctnt121z 68290分度圓直徑 m mmmde5719432zde齒頂高 ha3齒根高 mm6.2.1ef全齒 =2.2 =2.2 3=6.6mmm齒頂圓直徑 = +2 cos =51+2 3 0.9=56.4mm1ade1= +2 cos =129+2 3 0.4=131.4mm22齒根圓直徑 = -2.4 cos =51-2.4 3 0.9=44.52mm1fem1= -2.4 cos =129-2.4 3 0.4=126.12mm2fd2 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)9外錐距 = = = =69.36mmeR21rem21z2437齒寬 b= ，且 b10 ，則 b23.12mm，且 b30mm3e故選 b=23mm。7 錐齒輪上作用力，強(qiáng)度計(jì)算與校核7.1 錐齒輪上作用力的計(jì)算兩齒輪在節(jié)點(diǎn)嚙合，忽略摩擦力，將沿齒寬分布的載荷等效變換為集中作用在齒寬的法向力，通常將法向力分解為相互垂直的三個(gè)分力：圓周力、徑向力、軸向力。圖 7-1 齒輪軸受力分析圖圓周力方向，主動(dòng)輪上與其回轉(zhuǎn)方向相反，從動(dòng)輪上與其回轉(zhuǎn)方向相同；徑向力方向，都指向兩輪各自的輪心；軸向力方向，分別沿各自的軸線指向輪齒的大端.即圓周力 ， 與 n1 反向， 與 n2 同向徑向力；21ttF1t 2tF徑向力 指向圓心軸向力；ar軸向力 ，指向大端 . 21r 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)10圖 7-2 齒輪受力分析簡圖主動(dòng)輪受力計(jì)算1120mtdTF12ttF1sinta12ar2r為小齒輪齒寬中點(diǎn)的分度圓直徑 11sibdmmd16105.9nPTP 為拖拉機(jī)推動(dòng)機(jī)器時(shí)地輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)功率，由上面知道 p=8.09kw小錐齒輪的轉(zhuǎn)速，取 =664in1n1則 =5.1 =1.7 =0.68aFrtF= -0.68 =-5.1 =-1.72t 2r2a7.2 錐齒輪上強(qiáng)度計(jì)算7.2.1 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算設(shè)齒輪按 8 級精度制造，取載荷系數(shù)為 K 為 1.5，對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，區(qū)域系數(shù) ，5.2Hz經(jīng)查表得彈性系數(shù) ，齒寬系數(shù) ，b 為齒寬， 為錐距，一般去8.19EZeReR=0.250.3，得到 =0.3，設(shè) 對于一級齒輪傳動(dòng)，去 u5 ，所以得到 u=2.5。RR21zu錐齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式3 2211 )(*)5.0(4HERRZuKTd(7-3) ，.Hs MPaSH64.7301lim1得到 而 51 所以符合要求45.01d1d7.2.2 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算(7-4)m322115.04HsaFRRYuZKT 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11m 為大端模數(shù) 為齒形系數(shù)，經(jīng)查表得 2.13；FaY為齒根應(yīng)力修正系數(shù) 經(jīng)查表得 1.63， 經(jīng)計(jì)算得sm2.98 因?yàn)?故符合要求。3e7.3 齒輪的校核設(shè)計(jì)小齒輪采用 40MnB 調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 11-1 知：齒面硬度為 241-286HBS， =730MPa，F(xiàn)E=600MPa；大齒輪用 ZG35SiMn 調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為1limH241-269HBS， =620 ，F(xiàn)E2=510MPa 。繼續(xù)查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 11-5，2liMPa取 SH=1.1，SF=1.25 ，故：MPaShH651.730lim1H4.2li21FPaSEI805.6MFE42.12齒形系數(shù) YFa1=2.56， （圖 11-8） ，Y Sa1=1.63（圖 11-9） ，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)獲得同理 YFa2=2.13，Y Sa2=1.81 PaZBmKT PFasF 4806.31732.509.8211 M F8.56Y 2Fa1s2F2 安全，故符合設(shè)計(jì)要求。8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核8.1 軸的材料的選擇 此設(shè)計(jì)中用到了兩根齒輪軸，軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以熱處理或化學(xué)處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。所以我們用的是 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。8.2 大齒輪軸最小直徑的計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)公式（14-6）可得大齒輪軸的最小直徑 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)12(8-1) 301.3bMdca而 為當(dāng)量彎矩，其中 是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循2aTMca環(huán)特性差異的系數(shù)，其含義是將非對稱循環(huán)變化的扭矩轉(zhuǎn)化為對稱循環(huán)變化的當(dāng)量扭矩切應(yīng)力。因通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對稱循環(huán)的變應(yīng)力，故在求當(dāng)量彎矩時(shí)，必須計(jì)及這種循環(huán)特性差異的影響。即當(dāng)扭矩切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)， 0.3；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取 0.6；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，則取 =1。 為軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按參考資1料6表 11.4 選用。根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，又由于軸上有鍵槽或過盈配合時(shí)，為了補(bǔ)償軸的削弱，按上式計(jì)算的軸徑 應(yīng)增大，一個(gè)鍵槽增大 46% ，兩個(gè)鍵槽增大 7%13%d所以圓整后取軸的最小直徑為 30mm。8.3 大齒輪軸的設(shè)計(jì)軸上零件的定位、固定、裝配：如下圖圖 8-1 大齒輪軸的設(shè)計(jì)圖： 64,91ld： 2832： 0,l： 9174d： 56,35l所以軸的總長度為 mll130543218.4 小齒輪軸的最小直徑的計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)公式（14-6）可得小齒輪軸的最小直徑(8-2) Mdbca601.3而 為當(dāng)量彎矩，其中 是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的2aTMca 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13循環(huán)特性差異的系數(shù)，其含義是將非對稱循環(huán)變化的扭矩轉(zhuǎn)化為對稱循環(huán)變化的當(dāng)量扭矩切應(yīng)力。因通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對稱循環(huán)的變應(yīng)力，故在求當(dāng)量彎矩時(shí)，必須計(jì)及這種循環(huán)特性差異的影響。即當(dāng)扭矩切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)， 0.3；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取 0.6；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，則取 =1。 為軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按參考b1資料6表 11.4 選用。根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，又由于軸上有鍵槽或過盈配合時(shí)，為了補(bǔ)償軸的削弱，按上式計(jì)算的軸徑 應(yīng)增大，一個(gè)鍵槽增大 46%，兩個(gè)鍵槽增大 7%13%d所以圓整后取軸的最小直徑為 60mm。8.5 小齒輪軸的設(shè)計(jì)軸上零件的定位、固定、裝配：如下圖圖 8-2 小齒輪軸的設(shè)計(jì)圖396,021ld8,3l所以軸的總長為 70321l8.6 大齒輪軸的校核8.6.1 軸的疲勞強(qiáng)度校核軸的疲勞強(qiáng)度校核是在軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定之后進(jìn)行的，目的是校驗(yàn)軸對疲勞損壞的抵抗能力，方法是校核危險(xiǎn)截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) S。軸的疲勞強(qiáng)度校核是根據(jù)作用在軸上的最大載荷來計(jì)算的。危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是受力較大、截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重即實(shí)際應(yīng)力較大的若干截面。其安全系數(shù)公式如下：)(3)(2201SZTMSP軸的材料為 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其 a1（1）求作用在齒輪上的力 （ 前面已算）（2）求作用在軸上的支反力 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)14水平面內(nèi)支反力: 53.08.76.351tHFR02t垂直面內(nèi)支反力: 4.1RV3712VrF(3)求出水平面和垂直面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩1.425.01HRM58632.7.1V4.58.63.2VRM(4)求出總彎矩.19.142236052(5)較核軸的強(qiáng)度已知軸的彎矩后，即可針對危險(xiǎn)截面做強(qiáng)度較核計(jì)算。通常只較核軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面，代入公式，得(8-3)acac MPWM18.02.5631 aP301故大齒輪軸安全。8.7 小齒輪軸的校核8.7.1 軸的疲勞強(qiáng)度校核軸的疲勞強(qiáng)度校核是在軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定之后進(jìn)行的，目的是校驗(yàn)軸對疲勞損壞的抵抗能力，方法是校核危險(xiǎn)截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) S。軸的疲勞強(qiáng)度校核是根據(jù)作用在軸上的最大載荷來計(jì)算的。危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是受力較大、截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重即實(shí)際應(yīng)力較大的若干截面。其安全系數(shù)公式如下：(8-4) ZTMSPz22013軸的材料為 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其 。a1求作用在齒輪上的力 前面已算求作用在軸上的支反力 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)15水平面內(nèi)支反力 53.08.76.351tHFR02t垂直面內(nèi)支反力 NrV9.08.73.51RFVr 4.112求出水平面和垂直面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩 mNMH3.275.01R548162V .9.1 mN7202總彎矩 M5.46.31.22138752求出計(jì)算彎矩由于是平穩(wěn)工作，所以選取循環(huán)特性系數(shù) ，代入求得，6.0mNTca 15.80.12)(221M633.422較核軸的強(qiáng)度已知軸的彎矩后，即可針對危險(xiǎn)截面做強(qiáng)度較核計(jì)算。通常只較核軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面，代入公式，得acac MPW18.02.631 aP301故小齒輪軸安全。9 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算本設(shè)計(jì)中有 6 處使用到了軸承，已知大齒輪軸上最粗端直徑 d=99mm，所以選內(nèi)徑為99mm 的圓錐滾子軸承，靠近齒輪的軸承為深溝球軸承，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中，查表 6-1，選擇型號為 32320 的圓錐滾子軸承和 6020 的深溝球軸承。另小齒輪軸徑為 d=60mm，所以選內(nèi)徑為 60mm 的軸承，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中選擇圓錐滾子軸承；查表 6-1，選擇型號為 33112的軸承。（1）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷(9-1) aYyFxP 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)16（2）計(jì)算軸承壽命(9-2) znPCL其中：-基本額定壽命nL-基本額定動(dòng)載荷C-當(dāng)量動(dòng)載荷P-壽命指數(shù)，對深溝球軸承 =3查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊軸承 6006 的基本額定動(dòng)載荷為 13.2KN，軸承 6008 的基本額定動(dòng)載荷為 17.0KN.計(jì)算后知：=40008000h，選用軸承都可用nL10 鍵的選擇和校核10.1 鍵的選擇本設(shè)計(jì)中有五處要求使用鍵聯(lián)接，即大齒輪和小齒輪與軸的連接處需要鍵連接。大齒輪軸的直徑 D=78mm，小齒輪軸的直徑 d=60mm。一般 8 級以上的精度要有定心精度的要求，所以選擇用平鍵聯(lián)接，故選用圓頭普通平鍵（A ）型。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，表 4-1 中查得大軸鍵的截面尺寸為：寬度b=22mm，高度 h=14mm，可以確定取此鍵的長度 L=45mm。查得小齒輪鍵的截面尺寸為：寬度 b=18mm，高度 h=11mm。同理取此鍵的長度 L=28mm。10.2 校核鍵的強(qiáng)度10.2.1 大齒輪軸連接鍵鍵、軸的材料是 45 號鋼，且屬于靜聯(lián)接由文獻(xiàn) 1 的表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力為 p=100-120MPa,取其平均值， p=110MPa。鍵的工作長度為 l=L-b=59mm-22mm=33mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為 k=0.5h=0.514mm=6mm。由下面公式(10-1) ppkldT310*2得 104.478*36109.2pMPa5可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足，即該鍵可以正常工作。10.2.2 小齒輪軸連接鍵鍵、軸的材料是 45 號鋼，且屬于靜聯(lián)接由文獻(xiàn) 1 的表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力為 p=100-120MPa,取其平均值， p=110MPa。鍵的工作長度為 l=L-b=28mm-18mm=10mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為 k=0.5h=0.511mm=5.5mm。由公式ppkldT310*2得 49.03 可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足，即該鍵可以正常工作。60*15.9823pMPa5 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)17自此齒輪軸中的所有的鍵均以校核完畢，所有的鍵均滿足設(shè)計(jì)要求?？?結(jié)經(jīng)過幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算按時(shí)完成，在此設(shè)計(jì)過程中，有好多困難與盲點(diǎn)，總結(jié)有以下幾點(diǎn)：1.在初定方案過程中，由于自己所見實(shí)物過少，零部件的尺寸不能確定，使方案進(jìn)行了多次修改，耽誤了大量時(shí)間。在計(jì)算過程中，對于傳動(dòng)齒輪、軸的基本尺寸，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)加工有偏差，也相應(yīng)作了修改。2.在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，由于沒有相應(yīng)的參考，計(jì)算量過大，導(dǎo)致棉花拔桿機(jī)的結(jié)構(gòu)布置不是很合理，而且機(jī)架尺寸的確定也比較麻煩，在畫圖過程中，發(fā)現(xiàn)圖上尺寸與理論的差距存在嚴(yán)重，不得不重新進(jìn)行尺寸的修改。4.在軸的設(shè)計(jì)過程中，其基本尺寸進(jìn)行了多次修改，由于工作量太大，軸的校核部分計(jì)算混亂。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的體會(huì)到自己在理論知識(shí)方面和實(shí)際操作方面的欠缺，同時(shí)也感到自己在知識(shí)的運(yùn)用上不夠靈活，這也說明我在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中存在著一些缺點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)許多的失誤和差錯(cuò),再加上時(shí)間非常的緊迫，沒有做到意想的最佳效果，總體來說，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，收獲很大，平時(shí)在學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)候，總是認(rèn)為好多知識(shí)用不到，所以就沒有更深一步去理解。在此次設(shè)計(jì)中，我感到自己的知識(shí)面很窄，對知識(shí)掌握得不夠，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮問題太片面，導(dǎo)致零部件進(jìn)行多次修改。由于工作量較大和時(shí)間緊張。畫圖過程是積累經(jīng)驗(yàn)的過程，細(xì)節(jié)把我的不是很好。總之，完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就算成功了一半，至于好壞就可以體現(xiàn)出水平問題了，希望以后的畢業(yè)生能做到更好。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)18致 謝對于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先感謝母校-塔里木大學(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì)，使我將以前學(xué)到的知識(shí)又重新回顧了一遍，知道了學(xué)習(xí)的可貴與獲取知識(shí)的辛勤。承蒙李鳳娟老師的耐心指導(dǎo)，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，深深地感謝指導(dǎo)老師，給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助，體現(xiàn)出了她對工作高度負(fù)責(zé)的精神，有時(shí)候盡管老師很忙，但老師總能給我們答復(fù)，對我們的問題耐心的指導(dǎo)。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，她耐心的指導(dǎo)，才使我的設(shè)計(jì)順利完成，同時(shí)也感謝在這幾年中給予我知識(shí)的各位老師。對于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于時(shí)間倉促和自己所學(xué)軟件掌握熟練程度等因素，設(shè)計(jì)的總體來說不盡人意，不過，至少啟發(fā)了我的思維，提高了我的動(dòng)手能力和知識(shí)的綜合運(yùn)用，同時(shí)，使我將以前所學(xué)的書本知識(shí)又重新復(fù)習(xí)了一遍，這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后，再一次衷心的感謝學(xué)校能夠給予我這次機(jī)會(huì)，使我將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，以及在這次設(shè)計(jì)中給予我指導(dǎo)的所有老師。你們傳授的知識(shí)使我受用一生，你們的恩情我會(huì)銘記一生。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)19參考文獻(xiàn)1 馮剛,吳永新.棉稈資源的開發(fā)利用J. 水利水電機(jī)械 ,2006(12):50-52.2 張鳳元.我國棉花秸稈收獲機(jī)械的研究歷史及現(xiàn)狀J. 山東農(nóng)機(jī) ,1996(4):4-5.3 趙東波.棉花拔桿清膜旋耕機(jī)研究設(shè)計(jì)J. 農(nóng)機(jī)化.2004(4):34-35.4 賈健.撥棉柴機(jī)的設(shè)計(jì)J. 研究山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2005,(3):268-269.5 沈茂,張國忠,周勇.我國棉類機(jī)械收獲技術(shù)現(xiàn)狀綜述J.農(nóng)機(jī)化研究,2009,(5):1-5.6 中國棉花.棉花秸稈利用現(xiàn)狀分析和探討.2005,33(3).7 孫照斌,馬蘭菊.試論棉桿的工業(yè)化利用.建筑人造版.2001(3).8 武云亮.開發(fā)利用棉副產(chǎn)品,促進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展J. 江西棉花 ,1998(6).9李樹軍,王俊友,楊炳南等,主要農(nóng)作物秸稈收集技術(shù)發(fā)展 J.農(nóng)業(yè)機(jī)械,2008,6(A).2326.10 陳學(xué)敏.噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理M. 北京: 水利電力出版社.1992.98-11511水利部農(nóng)村水利司.節(jié)水灌溉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選編M. 北京: 中國水利水電出版社,1998.3840.12 黃新平.地區(qū)棉花秸稈機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展J. 農(nóng)機(jī)化研究 ,2002(4): 24-28 63.13 李龍, 盛冠忠,吳磊.棉桿皮資源利用開發(fā)研究J. 中國麻業(yè)科學(xué) ,2008(04):塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告課題名稱 小型棉花秸稈收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 韓喜東 學(xué) 號 8031208228 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級 12-2 指導(dǎo)教師 李鳳娟 起止時(shí)間 2011.12-2012.5 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制填 表 說 明一、學(xué)生撰寫開題報(bào)告應(yīng)包含的內(nèi)容：1、本課題來源及研究的目的和意義；2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路；5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；7、主要參考文獻(xiàn)（不少于 7 篇）。二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。三、開題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在 3000 字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加 A4 紙張。四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。1、課題的來源，目的與意義人類要真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就必須切實(shí)保護(hù)生態(tài)與環(huán)境,于是發(fā)展可再生資源就成為了世界各國發(fā)展的主要任務(wù)。我國已經(jīng)把經(jīng)濟(jì)發(fā)展生物質(zhì)能源作為一項(xiàng)重要的國家能源戰(zhàn)略。我國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國與消費(fèi)國，已形成長江流域、黃河流域、西北內(nèi)陸三大棉花主產(chǎn)區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)。2007 年全國種植面積 548 萬公頃，月產(chǎn)棉花秸稈200 萬噸。目前由于人工收獲棉桿強(qiáng)度大，又缺乏規(guī)?；斋@適用設(shè)備，在現(xiàn)有種植模式下，除部分還田之外，剩余秸稈隨意丟棄或就地焚燒，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。而棉桿是一種木質(zhì)化程度高，韌皮纖維豐富的硬秸稈，容重，熱值高，已成為我國生物質(zhì)發(fā)電的主要燃料之一 1。但是棉桿量大，收儲(chǔ)季節(jié)性強(qiáng)；人工收集棉桿勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低；缺乏合適的配套棉桿收獲機(jī)。稈是棉花種植業(yè)的副產(chǎn)物，經(jīng)粉碎壓縮后也是一種很好的生物質(zhì)成型燃料。近年來棉花秸稈成型燃料產(chǎn)業(yè)在政府的大力支持下得到很快的發(fā)展 2。所以加快棉桿的綜合利用，實(shí)現(xiàn)秸稈的資源化，商品化，是國家促進(jìn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)民增收的重大措施。而棉花秸稈收獲機(jī)械化又是秸稈資源化、商品化的重要環(huán)節(jié)。 目前，國內(nèi)的棉花收獲機(jī)械從類型上可分為分段收獲機(jī)械和聯(lián)合收獲機(jī)械。分段收獲機(jī)械包括拔桿機(jī)、撿拾切碎機(jī)等。棉花的拔取、切碎、收集需要不同的機(jī)械來完成。拔棉柴機(jī)只是單純的將棉桿拔起放在田間，撿拾切碎機(jī)只是將放在田間的棉桿撿拾起來，送入粉碎裝置粉碎 3。這樣造成作業(yè)量作業(yè)量增加，勞動(dòng)強(qiáng)度大，收獲效率低?，F(xiàn)有的自走式聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，對棉花棉桿不是拔取，而是剪短收獲，棉花根茬還留在田間，不但造成棉桿利用率低，還使后續(xù)耕作困難，同時(shí)由于該類機(jī)械價(jià)格昂貴，運(yùn)營成本大，農(nóng)民迫切需要同時(shí)拔棉柴和粉碎收集的中型棉桿收獲機(jī)。因此，研發(fā)一種棉花秸稈聯(lián)合收獲機(jī)械，一次性的完成棉桿的拔除，撿拾，切碎，集箱等作業(yè)工序，將棉桿的傳統(tǒng)收獲環(huán)節(jié)濃縮成聯(lián)合收獲一個(gè)環(huán)節(jié)，對于提高棉花秸稈收獲機(jī)械化水平，提高棉花秸稈的利用率，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，增加農(nóng)民收入都有重要的意義。2、棉花秸稈收割機(jī)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 美國，印度，烏茲別克斯坦、澳大利亞以及俄羅斯等主要是棉花的生產(chǎn)大國和貿(mào)易大國，其棉桿機(jī)械設(shè)備技術(shù)主要以對行式為主 4。按照收獲原理分為 3 種；鏟切，刨挖和拔桿。棉桿鏟切技術(shù)：由挖掘鏟深入土層中，把棉桿跟切斷，利用旋轉(zhuǎn)星輪撥取棉桿達(dá)到桿土分離。常用的機(jī)型有烏茲別克斯坦生產(chǎn)的 KV-3.6A 和 KV-4A 型，行距分別為.0.6 米和 0.9 米，由機(jī)架，挖根鏟，柵狀導(dǎo)向板，星型喂入輪和錐形齒輪減速器組成。由拖拉機(jī)牽引，一般收獲 4 行棉桿，鋪放成條，棉桿曬干后，由人工和打捆機(jī)成捆以備后用。此技術(shù)入土切割鏟動(dòng)力消耗較大，磨損嚴(yán)重。優(yōu)點(diǎn)是行距要求不嚴(yán)。棉桿刨挖技術(shù)；主要采取對稱傾斜雙圓盤刨挖，原理類似于雙圓盤開勾器。典型代表是美國的 DAVE KOENIG 和 ORTHMAN 棉花刨挖 5機(jī)。前者可以進(jìn)行2、4、6、8 行棉桿，對不同棉桿適應(yīng)性強(qiáng)；后者圓盤角度和高度可調(diào)，為了減少運(yùn)輸幅度，拔桿可以折疊起來。作業(yè)時(shí)，其機(jī)構(gòu)自動(dòng)伸展，采用平行四桿仿形，在拔桿后面安裝切碎裝置，實(shí)現(xiàn)秸稈拔取與還田。此技術(shù)動(dòng)力消耗相對較少，但是一般要求對行行就強(qiáng)棉桿拔取技術(shù)；采用 45 度傾角安裝的橡膠對輥夾取。典型的澳大利亞的 Muti 拔棉桿機(jī)械和美國的 AMADASM 棉桿拔取切碎收獲機(jī)。前者可進(jìn)行 8 行棉桿，作業(yè)速度高達(dá) 22Km/h 直接將棉桿平鋪地上。后者連根拔取并切碎，作業(yè)行走速度快，而且還有傳動(dòng)安全保護(hù)措施。缺點(diǎn)是對種植行距的標(biāo)準(zhǔn)性要求高，對機(jī)手操作的熟練程度要求很高。適用于標(biāo)準(zhǔn)化栽培的規(guī)模種植。在國外，棉花的主要處理方式有兩種；一是田間粉碎還田 6。如美國棉花種植區(qū)秋季收花后將棉花秸稈粉碎還田，或者將面秸稈拔取后經(jīng)粉碎散落于地表。如美國USM 棉花桿整根拔取收獲機(jī)。二是收獲；如俄羅斯，蘇丹，烏茲別克等國還用棉桿代替木材造紙，造板材等，取得了良好的效果，并形成了先進(jìn)的、適用的、可靠的利用模式。抓喲采取先進(jìn)的可一次實(shí)現(xiàn)棉桿收獲、粉碎、打捆的機(jī)械化技術(shù)。代表機(jī)型有烏茲別克生產(chǎn)的 KV-3.6A 和 KA-4A 型。機(jī)具作業(yè)時(shí)由拖拉機(jī)牽引，一般收獲 4 行棉桿，鋪放成條，棉桿曬干后由人工或打捆機(jī)打成捆。雖然其棉桿加工先進(jìn)技術(shù)不完全適合我國國情，但已經(jīng)形成的棉桿收獲及初加工工藝技術(shù)路線和循環(huán)利用模式為我國提供了值得借鑒的成熟的經(jīng)驗(yàn) 7。在六十年代中期，我國就開始了對棉花收獲機(jī)械的研制 8。到七八十年代末，家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的推行，棉花產(chǎn)量劇增，引發(fā)棉花收割機(jī)的研制熱潮。到九十年代初，隨著棉花價(jià)格的上升和棉花輪種技術(shù)的發(fā)展，棉花種植面積擴(kuò)大，棉花機(jī)械迫切需要，中國農(nóng)機(jī)院成立了專業(yè)課題組，進(jìn)行研制。近年來，棉花已被光泛用于能源，造紙以及生物基材料等。多年來，我國發(fā)展研制出的機(jī)型大致分為鏟切式，提拔式和聯(lián)合作業(yè)式。（1）鏟切式： 主要研究前蘇聯(lián)二行鏟切式棉桿收獲機(jī)。這類機(jī)械的收獲部件，一般設(shè)計(jì)成一個(gè)“人”子形狀的大鋤鏟，作業(yè)時(shí)，懸掛在拖拉機(jī)前面，拖拉機(jī)高速行駛，而人字形鏟入土一定深度穿行，利用拖拉機(jī)前進(jìn)的動(dòng)力切斷根棉，并使面干向上抬起，自然堆放到地面；有的機(jī)型再拖拉機(jī)后牽引一把摟杷，把棉桿樓集成鋪條，此機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，適用方便，但是效率低，殘留棉桿跟較多，鋪放不整齊。主要與小型拖拉機(jī)配套使用。（2）提拔式：提拔式棉花收割機(jī)是用起拔機(jī)構(gòu)把棉桿從土壤中提拔出來，按起拔器的形狀和結(jié)構(gòu)分為輥式、夾式和鏈桿式 3 種。輥式起拔器又分為圓柱輥、半圓柱輥、圓椎、圓柱圓錐綜合輥等；夾式起拔器分為平動(dòng)夾式，鉗夾式、盤夾式；鏈桿式起拔器分為單鏈桿，雙鏈桿、齒盤鏈桿式和鏈抓式。以上機(jī)型由于個(gè)地點(diǎn)研發(fā)單位根據(jù)棉花生長特點(diǎn)和本地地域環(huán)境初步試制的機(jī)型，沒有得到廣泛推廣。目前，具有代表性的有 4MJ-2 盤式棉花秸稈收獲機(jī)。工作時(shí)有拖拉機(jī)前進(jìn)帶動(dòng)機(jī)具前移，地輪傳動(dòng)帶動(dòng)拔盤轉(zhuǎn)動(dòng)，前進(jìn)中拔盤遇到棉花秸稈將秸稈拔起，并將其撥向后方，帶集成一堆放置于田間。（3）聯(lián)合收割機(jī)；此類機(jī)型雖沒有推廣使用，但從原理上給予設(shè)計(jì)上的啟示。綜合國內(nèi)外技術(shù)基礎(chǔ)，綜合聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)。中國機(jī)械化農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院組織開發(fā)了一種切割式聯(lián)合收獲機(jī)械，一次完成收割，切碎，集箱作業(yè)，克服了種植行距的限制，解決了密植，細(xì)桿和西部內(nèi)陸土地凍結(jié)后收獲難題，成為了以棉桿為原料的生物質(zhì)秸稈直燃發(fā)電廠配套的主要燃料設(shè)備。由于受到割刀工作原理，地面平整程度的限制，特別是壟作時(shí)做到低茬收割有一定難度，跟茬依然留在地里，沒有從根本上解決。為 了滿足我國長江流域，黃河流域棉花主要產(chǎn)區(qū)棉桿粗大，高大，先拔取后收獲的分段工作方式，中國農(nóng)機(jī)院又開發(fā)了棉桿撿拾聯(lián)合收割機(jī)，集棉桿自動(dòng)撿拾、喂入、輸送、切碎、拋送、裝箱、切料一體化，該機(jī)重點(diǎn)突破了棉桿類冠狀植物強(qiáng)制抓取，連續(xù)喂入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了棉桿分離高效聯(lián)合收獲作業(yè)。綜上所述，小型拖拉機(jī)配套的棉桿收獲機(jī)型，收獲效率受到限制，中間處理環(huán)節(jié)較多，無法滿足棉桿規(guī)模化工業(yè)利用需求，大型高效規(guī)?；占夹g(shù)裝備成為主導(dǎo)。作為一種優(yōu)質(zhì)的可再生生物質(zhì)資源，棉桿規(guī)模化增值加工利用需求迫在眉睫，因此，深入開發(fā)研究長江流域，黃河流域，西北內(nèi)陸棉花主產(chǎn)區(qū)種植模式和生長特點(diǎn)的棉花收獲成套設(shè)備，形成聯(lián)合收獲和分段收獲兩大作業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)棉桿田間收獲機(jī)械化作業(yè)，為棉桿資源規(guī)?；I(yè)利用提供原料收集技術(shù)裝備支撐，成為必然趨勢，且發(fā)展前景廣闊。 3、任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期的可行性分析通過此次設(shè)計(jì)棉花秸稈收割機(jī)，可形成聯(lián)合收獲秸稈的方法，實(shí)現(xiàn)棉桿收獲機(jī)械技術(shù)的提高，使切斷，收獲，粉碎同時(shí)進(jìn)行，大大的提高作業(yè)效率，從而改變以前棉桿收獲困難，而且也使收獲成本大大降低。聯(lián)合收獲，促進(jìn)了棉桿規(guī)?；a(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)秸稈能夠有效地綜合利用。秸稈作為一種優(yōu)質(zhì)能源，此技術(shù)也阻止了人們隨便焚燒秸稈，浪費(fèi)資源，防止環(huán)境污染，秸稈大量浪費(fèi)。4、研究的，關(guān)鍵的問題及解決的思路（1）整機(jī)結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)課本所學(xué)知識(shí)及外部相關(guān)資料，概括總結(jié)出該機(jī)器的工作原理，根據(jù)工作原理，看需要什么機(jī)構(gòu)，幾個(gè)機(jī)構(gòu)；什么裝置，幾個(gè)裝置，不能重復(fù)，也不能缺少。（2）傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 所設(shè)計(jì)的方案必須要滿足棉花收獲的各項(xiàng)工作性能要求（3）關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì) 關(guān)鍵零部件直接影響著機(jī)器的性能，在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要結(jié)構(gòu)合理。所選的零件必須要經(jīng)過充分的試驗(yàn)研究，每個(gè)零件結(jié)構(gòu)參數(shù)必須準(zhǔn)確。5、所必須的工作條件完成本課題需要相關(guān)的二維和三維制圖軟件，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的電腦里面裝有這些軟件，可通過老師向?qū)W校借用。6、工作方案及工作進(jìn)度第一周第三周 查找文獻(xiàn)資料，整理資料，了解棉花秸稈收割機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀第四周第五周 對查閱的文獻(xiàn)資料進(jìn)行歸納整理，設(shè)計(jì)小型棉花秸稈收割機(jī)的總體方案第六周第九周 對小型棉花秸稈收割機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)第十周第十二周 撰寫設(shè)計(jì)說明，對部分問題進(jìn)行修改，調(diào)整第十三周第十四周 整理資料準(zhǔn)備答辯7、參考文獻(xiàn)1 馮剛,吳永新 .棉稈資源的開發(fā)利用J.水利水電機(jī)械,2006(12):50-52.2 張鳳元.我國棉花秸稈收獲機(jī)械的研究歷史及現(xiàn)狀J.山東農(nóng)機(jī),1996(4):4-5.3 趙東波.棉花拔桿清膜旋耕機(jī)研究設(shè)計(jì)J.農(nóng)機(jī)化.2004(4):34-35.4 賈健.撥棉柴機(jī)的設(shè)計(jì)J.研究山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2005,(3):268-269.5 沈茂,張國忠 ,周勇.我國棉類機(jī)械收獲技術(shù)現(xiàn)狀綜述J.農(nóng)機(jī)化研究,2009,(5):1-5.6 中國棉花 .棉花秸稈利用現(xiàn)狀分析和探討.2005,33(3).7 孫照斌 ,馬蘭菊.試論棉桿的工業(yè)化利用.建筑人造版.2001(3).8 武云亮.開發(fā)利用棉副產(chǎn)品,促進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展J.江西棉花,1998(6).9 李樹軍,王俊友 ,楊炳南等,主要農(nóng)作物秸稈收集技術(shù)發(fā)展J.農(nóng)業(yè)機(jī)械,2008,6(A).2326.學(xué)生簽名 韓喜東 2011 年 12 月 04 日指導(dǎo)教師審閱意見指導(dǎo)教師簽名 年 月 日