【正文】 畢業(yè)設(shè)計開題報告 課 題 名 稱： 刷輥式采棉機棉稈防拔起及橫向輸送裝置設(shè)計 與仿真 學(xué) 生 姓 名： 曹云柯 學(xué) 號 ： 20xx0803 指 導(dǎo) 教 師： 袁建寧 研究員 所在 院 (系 )部 ： 機 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 名 稱： 機械電子工程 20xx 年 3 月 18 日 說 明 1．根據(jù)南京工程學(xué)院《 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )工作管理規(guī)定》 ，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》 ，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，系教學(xué)主任批準(zhǔn)后實施。其中的文字表達要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來 語要同時用原文和中文表達。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學(xué)生姓名 曹云柯 學(xué) 號 20xx10803 專 業(yè) 機械電子工程 指導(dǎo)教師 袁建寧 職 稱 研究員 所在院 (系 ) 機械工程學(xué)院 課題來源 自然科學(xué) 基金與部、省、市級以上科研課題 課題類型 工程技術(shù)研究 課題名稱 刷輥式采棉機棉稈防拔起及橫向輸送裝置設(shè)計與仿真 畢業(yè)設(shè)計的 內(nèi)容和意義 課題背景： 中國是棉花生產(chǎn)大國，中國目前有新疆棉區(qū)、黃淮流域棉區(qū)和長江流域棉區(qū)三大產(chǎn)棉區(qū)。因此，棉花采摘機對于棉花生產(chǎn)有著不可小覷的作用。 課題內(nèi)容： 1．提出：我國還處在發(fā)展中，在采棉機制造這一方面的技術(shù)還沒有成熟。 刷輥式采棉機用刷輥組間距與棉鈴?fù)庑尾顚⒚藁◤拿迼U自下而上刷下，實現(xiàn)對行采摘，具有不增加籽棉含水量、不破壞棉花纖維長度等顯著優(yōu)點。有助于棉花采摘過程的機械化，同時能提高采棉機的采棉質(zhì)量和效率。在不斷的努力改進和創(chuàng)新發(fā)明新的棉種加工技術(shù)與設(shè)備的同時，還要在戰(zhàn)略上保護國家的專利。生產(chǎn)成本較高，降低了國內(nèi)棉花的競爭力。對國內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)展有很大 的借鑒意義。使用可靠性還不夠理想。該機型結(jié)構(gòu)較簡單．成本低．收摘效率和對棉桃的摘凈率較高。美國于 1850 年研制出第一臺采棉機， 1942 年開始批量生產(chǎn)， 1970 年機采棉率已在 99%以上。棉花收獲機械化至今已有 150 年的發(fā)展歷史，當(dāng)前世界上約30％的棉花是機器采收。由國家科技部組織，從 1996 年開始研制國產(chǎn)采棉機， 1997 年第 1 臺國產(chǎn)自走式采棉機 4MZ3 問世， 1998 年第 2 臺研制成功，該機驅(qū)動和工作部件傳動采用靜液壓系統(tǒng)無級變速、電磁閥操作控制，光電循環(huán)監(jiān)控主要運轉(zhuǎn) 工作部件，報警顯示故障部件。 由于棉花質(zhì)量的因素導(dǎo)致機采棉的紡織成本上升或利潤下降，這是機采棉推廣不動的關(guān)鍵因素之一。促進國內(nèi)棉花產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。 特色與創(chuàng)新 行改革，采用刷棉輥為刷輥式采棉機的主動刷輥方式。從摘采途徑來看，人工摘采費時費力，而且人力資源短缺，如果在棉花開放的一個半月時間內(nèi)不能摘采下來，棉花就荒廢了。 我國是棉花種植大國同時也是棉花消費大國，我國聞名世界的紡織品離不開棉花，可以說棉花的種植和生產(chǎn)關(guān)系到眾多人民的經(jīng)濟命脈，可見一個規(guī)范成熟的機械化種植流程多么重要，再加上近年來棉花市場的不景氣引起了眾多棉農(nóng)以及周邊工作者 們 的 擔(dān) 憂 ，他們渴望有一個健全的機械化生產(chǎn)流程和市場。 由于棉籽吐絮的時間不統(tǒng)一，棉花完全開放時間有早有晚，這種 復(fù) 雜 情 況就 對 采 棉機 摘 采 造成 不 小 影響 ， 選 收式 采 棉 機通 過 多次 ，先摘采完全開放的棉花而放過未開的，等到其開放再次摘采，這種摘采方式具有較高的采凈率高和極低的含雜率，但是要達到 以上要求，機器所需的結(jié)構(gòu)就稍顯復(fù)雜，自然制造工藝復(fù)雜，價格昂貴，導(dǎo)致摘采成本過大，無法大面積推廣。我們期望著一種能夠更好適應(yīng)我國實地條件并能大規(guī)模推廣和應(yīng)用的采棉機的到來。是我國大約兩億農(nóng)民的主要的經(jīng)濟來源，又關(guān)系到紡織業(yè)將近兩千萬人員的就業(yè)問題。全 國棉 花 平均 單 產(chǎn) 1 kg/hm 2 ，比 20xx 年增加 ， 提 高了 %?？?見，我 國的 棉 花 市場 及 其 周邊 產(chǎn) 業(yè)處 于 低 迷狀 態(tài) 。以上種種理由說明， 面 對 現(xiàn) 在 的 棉 花 市 場 以 及 為 了 棉 花 摘采的可持續(xù)發(fā)展，在摘采環(huán)節(jié)中，開發(fā)和改良采棉裝置已經(jīng)成了現(xiàn)狀 迫 不 及 待的 改 變 方案 。 20xx年 ， 僅 僅 石河 子 一 個小 縣 城 就缺 少 棉 花摘 采 工 10 萬 人 ，如 果 不 采取機 械 采 摘 的話 ， 將 有幾 十 萬 畝棉 花 沒 法及 時 收 采。自從上世紀(jì)八十年代以來，新疆兵團創(chuàng)造出了“優(yōu)良品種、精量播種、測土施肥、矮密植、綜合防治病蟲害、節(jié)水灌溉”等六大精準(zhǔn)栽培模式，其中種植、管理等環(huán)節(jié)都基本機械化了，唯獨棉花摘采環(huán)節(jié)依舊靠人工 —— 招募大量 民 工 采 摘棉 花 ， 最多 年 份 招募 了 近 80 萬 民 工進 行 摘 采， 每 年 花費在雇人力摘采棉花上面的金額高達數(shù)億甚至二十多億元。農(nóng)業(yè)機械化呼喚中國采棉機制造業(yè)。一次收花法是用摘鈴機一次性摘下棉桃（不管棉桃有沒有完全開放）。所以其周邊產(chǎn)業(yè)眾多，涉及加工、紡織服裝、貿(mào)易出口、食用油、醫(yī)藥等多個行業(yè)，是上億人民的生活來源。具體到采棉機這個小的方面，新型的更智能更高效的采棉機是時候提上議程了。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 從 1950 年代我國開始研究 采 棉 機， 在 1952 年 在 新疆 兵 團 首次從 前 蘇 聯(lián) 引進 了 37 臺懸 掛 式 采棉 機 和幾 十 臺 剝鈴 機 。 1997 年 中國 農(nóng) 機 院推 出 的 4MZ3 型 自 走 式 采棉 機 ，這 標(biāo) 志 著是 我 國 采棉 機 發(fā) 展進 入 了 一個 新 紀(jì) 元。氣候條件，田地狀況，棉花品種種種因素的不同所需的采棉機的功能亦有所差異。由此看來，我國機采棉的道路依然曲折和漫長。 而且由單行采收發(fā)展到多行采收機型，由小型背負式機型發(fā)展到大型自走式采棉機，由統(tǒng)收機發(fā)展到統(tǒng)收機、分次選收機并存的局勢，同時形成了包括機采前的化學(xué)脫葉催熟技術(shù)、機械采棉技術(shù) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 和機采棉的清理加工等相配套的技術(shù)體系 【 9】 。為 了 更好 的 適 應(yīng)機 械 化 采棉 的 需 要，美國開始對棉花的品種開始改良，試圖培育出一種適合機械化采棉的棉花 品 種 ， 這種 品 種 枝干 長 度 合理 、 棉 鈴沒 有 過 于密 集 并 且抗 風(fēng) 性好 。 1975 年的美國，機械采棉完全取代了人工摘采的方式。 機器摘采的重難點是在摘采棉花的過程中不能損傷到棉花以外的 其 他 部 分， 例 如 棉稈 等 等 ，同 樣 摘 采下 來 的 棉花 也 不 能受 到 損壞 ，即出現(xiàn)籽棉破損，纖維扭曲等現(xiàn)象。在本設(shè)計中棉花的種 植 方 式 是是 76+10cm 和 66+10cm 的 雙 行 種植 ， 其中 66+10cm 是最為常見的種植方式，平均行距 38cm。 但 是 底 部 棉 鈴 的 位 置 距 離 地 面越近，機器摘采的難度也就越大 【 6】 。 棉鈴的開放程度 棉鈴并不是統(tǒng)一開放的，其完全開放時間有先有后，按照開放規(guī) 模 的 大 小可 以 分 為 3 類 ：初 開 、 半開 和 全 開， 棉 鈴 的開 放 程 度對采棉機摘采有重大影響，在不同時期進行摘采，其采凈率有很大差異 。 刷 棉 輥 、側(cè) 斜 輸 棉 攪龍 和 防 拔 輥 與水 平 傾 斜 30176。其組成如圖 3 所 示 ， 基 本 參數(shù) 如 表 1 所示。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 第三章 運動方案設(shè)計與選取 方 案 一 ： 現(xiàn)有 的 水 平摘 錠 采 棉機 的 滾 筒是 采 用 水平 安 置 的形 式 ，以此為參照，刷輥也采取水平放置的形式。因此，此方案確認為最終方案。為了盡可能地摘采更多棉 花，刷棉輥的作業(yè)長度應(yīng)當(dāng)由棉株結(jié)桃高度的最大均值和 刷 棉 輥 的傾 角 ? ，刷 棉 輥 的作 業(yè) 長 度和 棉 株 在垂 直 方 向上 面 所 投影出來的長度應(yīng)當(dāng)相等，這距離可用下述公式確定： 圖 刷棉輥長度計算 ( s in ) / s inL H h??? (mm) （ 1） 式中， L 為 刷 輥作 業(yè) 部 分的 長 度 ，單位 為 mm； H 為 棉 株 豎直 時 棉鈴結(jié)桃的最大 平均高度，根據(jù)對現(xiàn)在我國大 面積主要種植的棉花品種的測定做出一個估計，一般可取 H=1500mm； h 為刷棉輥能正常進 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 行摘采工作時最底端的離地高度，充分考慮到 4MSG– 3 型刷輥式采棉機作業(yè)時地面環(huán)境的條件再加上根據(jù)采摘頭結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，取h=180mm；α為作業(yè)時刷棉輥的傾斜角，單位為176。針對某一具體品種或某塊實際田塊的棉花而言，其棉株頂部棉鈴結(jié)桃最大平均高度 值 H 一般不會有太大差異，但是一旦選擇了一個較大的作業(yè)傾角α?xí)r，由于空間有限，刷棉輥的長度不足，其各部分結(jié)構(gòu)十分集中 ,在 一定 采 棉 機進 給 速 度和 刷 輥轉(zhuǎn) 速 的 條件 下 ， 摘采 時 間 不夠充分，縱向刷板和物料沒有足夠的接觸區(qū)域；反過來說，一旦選取了較小的作業(yè)傾角α?xí)r，雖能稍稍改善工作，但刷棉輥的長度就顯得較長，整個采摘部件看上去就顯得結(jié)構(gòu)較大，輸棉距離就有些過長 。為了兩刷棉輥之間有適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)間距，使刷棉輥對棉株產(chǎn)生適度擠壓，同時確保采摘部件底部有合適的離地間隙，該半徑大小應(yīng)以大于棉株窄行兩株間距，同時考慮行內(nèi)棉株橫向傾斜時的最低棉鈴高度 。應(yīng)保證縱向刷板頂端邊緣有足 夠 的 厚 度（即 鋼 板 厚度 ），不 可 過小 以 免 劃傷 棉 鈴 ，一般 取 2~3mm。理論上，作 業(yè) 速 度 越 慢 ， 擊 打 的 次 數(shù) 也 就 越 多 ， 縱 向 刷 板接觸吐絮的幾率就越高，采摘下來的籽棉也越多；反之則相反。 氣力輸棉部件：輔助側(cè)斜輸棉絞龍把棉花輸送到出料口。 采棉裝置刷棉輥間距的確定 刷棉輥和棉鈴接觸的機會雖 然不僅僅受工作室的寬度的影響。 根 據(jù)已 開 棉 鈴的直徑，采棉通道距離取 80mm。 通過分析，設(shè)計和選擇適當(dāng)?shù)乃⒚掭佒行木?、同時確立合適的刷棉輥轉(zhuǎn)速和采棉機前進速度，對于提高采棉機摘采凈率，降低棉殼、棉桃、棉稈等雜質(zhì)的含量十分有幫助。 單一零件建模過程 新建“零件圖” ,切換到 “ 草圖 ” 模板 ,選取 “ 基 準(zhǔn)面 ” ， 繪制零件草圖。緊接著依次插入與底板相鄰配合的零件，右擊選取“以三重軸移動”，調(diào)整好合適的位置，以便裝配需要。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 第六章 強度校核 螺紋緊固件聯(lián)接的基本類型及應(yīng)用 螺紋緊固件聯(lián)接的基本類型 應(yīng)用 1 螺栓聯(lián)接 用于通孔，損壞后容易更換 2 螺柱聯(lián)接 多用于不通孔，聯(lián)接需經(jīng)常拆卸零件 3 螺釘聯(lián)接 多用于不通孔，聯(lián)接很少拆卸零件 4 緊定螺釘聯(lián)接 用以固定兩個零件的相對位置，可傳遞不大的力和力矩 5 自攻螺釘聯(lián)接 用于輕工產(chǎn)品的聯(lián)接 低速鏈強度計算 本設(shè)計中相距較遠的齒輪間的運動