【文章內(nèi)容簡介】 [ 對三種平面機構的分析 曲柄滑塊機構如圖21 所示，曲柄1繞軸心A回轉時，滑塊3便在機架4的上來回移動，我們稱這種機構稱為曲柄滑塊機構，它有三個回轉副和一個移動副組成。可以分為無偏距的對心曲柄滑塊機構(圖21)和偏置曲柄滑塊機構(圖22)。設曲柄連桿2的長度分別為a 、b滑塊導路偏離曲柄中心 A偏距為e，對心曲柄滑塊機構的偏距 ， 時，桿 1能夠整周回轉成為曲柄。偏置曲柄滑塊機構滑塊導路0?e?的偏距為e0,則桿1能做整周回轉而成為曲柄的條件為： 。bea??]14[青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）5 在圖21 和圖22 的基礎上，將連桿2沿CB方向延長，在連桿2延長端(圖中D處)安裝上松土爪( 圖中DE)，其機構如圖23和圖24 所示。令曲柄l 為原動件，當其以一定的速度作勻速圓周運動時，帶動連桿2前后上下擺動，在連桿2的帶動下滑塊3在機架4的導路上往復移動。在曲柄l轉動的過程中，連桿 2帶動松土爪抬起落下，適當設置連桿2和松土爪的長度，可以對土壤進行切削。圖21 對心曲柄搖桿機構圖22 偏置曲柄滑塊機構青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）6通過以上分析，采用曲柄滑塊機構結構較簡單，但存在缺點：首先，松土爪的起落幅度主要松土爪柄長度決定，若起落幅度過大，在棚室的邊角地不容易作業(yè)，但是起落的幅度太小，達不到預計的切土效果。其次，松土過程中，滑塊需要沿導路往復移動，導路要固定在機架上，當松土爪切削土壤時，土壤反作用力容易會讓機身的強烈震動。因此，曲柄滑塊機構不適合作為松土部件，要進一步考慮更加合理的方案。圖23 對心曲柄搖桿型松土機構圖 24 偏置曲柄滑塊型松土機構青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）7圖25 對心曲柄搖桿機構 曲柄搖桿機構常見的鉸鏈四桿機構是曲柄搖桿機構，如圖25所示，通常構件l 為原動件，并作勻速轉動，稱為曲柄；構件3相對機架在一定角度內(nèi)搖擺，稱為搖桿；構件2不與機架相連，稱為連桿。該機構的特點是當曲柄為原動件，搖桿為從動件時，可將曲柄的連續(xù)轉動，變成搖桿的往復擺動 。鉸鏈四桿機構只有一個曲柄的]15[條件是：在四邊形ABCD中，與機架相鄰的曲柄為最短邊，且最短邊與最長邊的長度之和小于另外兩邊的長度之和。青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）8在圖25 的基礎上，延長連桿2(如圖26所示) ，在末端(圖中E處)安裝松土爪。原動件1勻速轉動，帶動連桿2擺動，搖桿3繞D往復擺動。此時，連桿 2帶動EF抬起落下，對土壤進行切削。相比于用曲柄滑塊機構做松土部件，不僅可以調(diào)整各桿的長度和位置，而且可以緩沖在松土過程中搖桿3的震動，土壤對松土機構的反作用力也不會引起機身的強烈震動。但是不足是：雖然可以任意調(diào)節(jié)各桿長度和位置，但是這樣機器的尺寸較大。因此，還需要進一步改進曲柄搖桿機構。 異形曲柄搖桿機構在常見曲柄搖桿機構圖25的基礎上，將D點抬高，使搖桿懸掛起來形成的異形曲柄搖桿機構如圖27所示，構件4為機架、構件l 、3與機架相連，稱為連架桿，通常構件1為原動件，并作勻速轉動，稱為曲柄；構件3相對機架在一定角度內(nèi)搖擺，稱為搖桿：構件2不與機架相連，稱為連桿。圖26 對心曲柄搖桿型松土機構青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）9在異形曲柄搖桿機構的基礎上，將連桿2沿CB方向延長，在連桿2的延長端(圖中E處)安裝松土爪，其結構如圖 2—8所示。令曲柄 1為原動件，當其以一定的速度作勻速圓周運動時，帶動連桿2擺動，在連桿2的帶動下?lián)u桿3繞固定點D在一定角度內(nèi)往復擺動。搖桿的固定點D及其與連桿的鉸接點 C，類似于人的肩關節(jié)和肘關節(jié)，可使松土機構更好地模擬人的松土動作。在曲柄1轉動的過程中，連桿2帶動松土爪抬起落下，適當調(diào)整A、D兩點的位置，設定合適的各桿長度，可以達到理想的松土效果。圖27 異形曲柄搖桿機構圖 28 異形曲柄搖桿型松土機構青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）103 溫室電動松土機總體方案的確定 溫室電動松土機組成溫室電動松土機主要由電動機、聯(lián)軸器、減速器、松土部件、機架、行走機構和操作機構等組成。結構如圖 31 所示。 松土機各部件設計 松土爪柄的設計松土爪柄如 32 所示，采用厚為 的鋼板，其一端通過四個螺栓與松土m8圖 31 溫室電動松土機結構簡圖 1 2 1 2 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）11爪橫梁連接，另一端通過銅套和銷子與搖桿連接，中間孔通過銅套與曲柄連接。 松土爪橫梁的設計 松土爪橫梁如圖 33 所示，是厚度為 長方形鋼板，松土爪齒安裝在直m8徑 的孔上，用螺栓將松土爪齒與橫梁連接，過兩個螺栓將松土爪齒與松土m8爪橫梁連接，相鄰兩對孔之間的距離為 ，則橫梁可以安裝 8 個松土爪齒，0直徑 四個孔用來將橫梁固定在松土爪柄上。5 松土爪齒的設計松土爪齒的設計主要參考釘齒耙的耙齒，確定松土爪齒的長度 ，mb240?圖 32 松土爪柄圖 33 松土爪橫梁青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）12則齒尖長度 ,形狀為上寬下窄，有利于減小土壤阻力，因為mb80324??方形斷面釘齒有良好松土、碎土能力，工作穩(wěn)定，而圓斷面設計為方形斷面。形狀如圖 34。 曲柄的設計曲柄分為主動曲柄和從動曲柄，主動曲柄如圖 35 所示，通過花鍵與工作軸連接，另一端與一側的松土爪柄連接，從動曲柄如圖 36 示，其一端與機架另一側的松土爪柄連接，另一端套在帶座外球面軸承內(nèi)。圖 34 松土爪齒青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）14圖 35 主動曲柄青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）15搖桿的設計搖桿由搖桿主體和夾板兩部分組成，搖桿主體和夾板分別如圖 37和 38示，搖桿主體的材料為厚 的鋼板，夾板的材料為厚 的鋼板。兩塊夾板通過三m8m5個螺栓固定在搖桿主體的兩側，將搖桿夾在中間，保證了搖桿受力 圖 36 從動曲柄圖 37 夾板青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）16桿受力的均衡性和運動的穩(wěn)定性，搖桿組合體如圖 39 所示。圖 38 搖桿主體圖 39 搖桿組合體青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）174 溫室電動松土機相關參數(shù)的確定 運動參數(shù)（1）機組前進速度 mV溫室旋耕機常用的前進速度一般為 ，故選定機組的前進速度sm/~.。hksVm/?（2）曲柄轉速 n在滿足工作要求的情況下，依據(jù)曲柄轉速越低越好的原則，初定曲柄的轉速 。i/14rn?（3）松土比 ?速度比 對旋耕機的工作性能有重要影響， 的選擇既要保證旋耕機正常?工作滿足耕深要求，還要綜合考慮旋耕機結構，功率消耗及生產(chǎn)率等其他因素，常用的速度比為 ，初定 ，則 。10~4??8??smVmp /?? 性能參數(shù)（1）松土深度 H溫室里土壤含水率比較高，一般在 左右，適宜耕作，農(nóng)藝要求耕作深%16度一般為 ；參照旋耕機的耕作深度，確定松土深度 。cm150? cmH13?（2）松土幅寬 B 參考已有資料有公式 （N 為發(fā)動機的額定功率/kW）.??電動機的輸出功率 帶入上式得：NB ..??于松土機來說，由于松土過程中松土爪齒并非完全從土里穿過，在耕幅和耕深相同的情況下，松土機的功率消耗比旋耕機小，因此，在旋耕機幅寬計算公式的基礎上，可以適當?shù)卦龃笏赏练鶎挘@里選擇松土幅寬為 。青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）18（3）理論生產(chǎn)率 W 松土機的幅寬 設定為 ，由此得機組的理論生產(chǎn)率B。hmVm/. 2??? 結構參數(shù) 結構參數(shù)主要由曲柄長度 R，O′相對于 O 的坐標（p，h） ，連桿長度 L，松土爪柄長度 L1+L2，搖桿長度 L3，松土爪齒長度 L4和行走直徑 D 等，松土部件結構如下：曲柄邊緣圓周線速度 Vp=，曲柄轉速 n=142r/min，且 Vp= R（ 為曲柄?的角速度） ， = ， R = ，則：?602n???602n?cmp ?? 功率消耗計算松土機工作時消耗的功率主要有兩部分組成，一部分為松土部件所消耗的圖 41 松土機構簡圖青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）19功率，另一部分為機組行駛所消耗的功率。（1）松土部件消耗的功率根據(jù)旋耕機功耗的計算方法和文獻 ，松土功率消耗為：]16[ （41）BHVKNm?.01?其中 為土壤比阻，可由公式 進行計算。其中 為耕深修?Kgk4321 1k正系數(shù)； 為土壤含水率休整系數(shù)； 為殘茬植被修正系數(shù)；2k3k作業(yè)方式休整系數(shù)； 為平均土壤比阻；H 為松土深度；V m為機具前進速度；4kgkB 為松土幅寬。根據(jù)棚室內(nèi)的作業(yè)條件，經(jīng)查表確定：=， =， =， =， =6N/1k23k4gk2c所以=?K)/(???已知， ， = ， ，故可得cmH3? ??（2）機組行駛所消耗的功率機組在前進過程中所受到的土壤阻力設為 ，松土機的前進速度為 ，則FmV機組行駛所消耗的功率 ：2N （42）mV?2其中 （43fgGF）松土機的質量 按 120kg 計，取 ，?fNF3189.?所以青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）20???由此可得，松土機工作時消耗的功率： 2..21? 電動機的選擇 考慮到由于摩擦和一些其他原因造成