【文章內(nèi)容簡介】 包責(zé)任制，因此對(duì)小型的谷物收集機(jī)的需求比較大， 而 谷物收集機(jī)不僅結(jié)構(gòu)簡單、收割效率好，還應(yīng)該價(jià)格便宜、操作方便， 適用于南方丘陵稻區(qū)工作。這具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 國外谷物收集機(jī) 的發(fā)展 早起對(duì)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)處于停滯狀態(tài)，進(jìn)入 20世紀(jì) 60年代以后，發(fā)展較快。發(fā)達(dá)國家對(duì)于此方面的機(jī)器研究處于萎縮狀態(tài)，而大多研究開發(fā)大型聯(lián)合收割機(jī)。對(duì)于不發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家，研究較熱， 總的來看 其發(fā)展趨勢(shì)是： ①向高效大型化發(fā)展；②由牽引式向自走式發(fā)展；③向系列化、通用化發(fā)展；④提高整機(jī)的使用壽命； ⑤整機(jī)自動(dòng)化程度高。 國內(nèi)谷物收集機(jī) 的發(fā)展 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上起步較晚，改革開放后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)中的收集機(jī)研究逐步升溫，為適應(yīng)國內(nèi)各地區(qū)情況，谷物收集機(jī)的品種 也不斷增多，性能不斷提高?；诒緡鴩椋任锸占瘷C(jī)具有良好的前景。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化班 學(xué)生李劍 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 28 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 本課題研究的內(nèi)容和方 案 課題研究內(nèi)容 清掃機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 絞龍機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 鏈輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 揚(yáng)谷器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)器底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 整體 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 課題研究 方案 進(jìn)行市場調(diào)研，了解各類谷物收集機(jī)的結(jié)構(gòu)，掌握其傳動(dòng)原理。 根據(jù)機(jī)器所要達(dá)到的功能選材，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，分析計(jì)算。 分析計(jì)算結(jié)果初步制定各零件尺寸， SOLIDWORKS建立模型，并進(jìn)行裝配 用 SOLIDWORKS 軟件模擬各種條件進(jìn)行受力分析并校核主要零部件的強(qiáng)度。 最后確定各零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸。 用 SOLIDWORKS 軟件繪制零件圖及裝配總圖，并用 AUTOCAD 軟件繪制二維裝配圖及零件圖 編寫設(shè)計(jì)說明書。 圖 11 總裝配機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化班 學(xué)生李劍 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 28 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第二章 清掃機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 清掃機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 清掃 機(jī)構(gòu)選型 清掃 機(jī)構(gòu) 是谷物收集機(jī) 的重要工作部件，它的功用是 將地上的谷子清掃到谷槽板中 。 目 前 市場上的大多清掃機(jī)構(gòu)的葉片為三個(gè)掃片，而本方案在此處進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，采用雙掃片和雙刮片，形成四個(gè)葉片。顧名思義，掃片的作用主要是清掃地上的零碎谷粒，而刮片的作用是當(dāng)?shù)厣瞎任镙^厚是：為減小掃片的損傷和增加掃片的柔性，使厚層谷粒更容易進(jìn)入谷槽以及使掃片清掃零碎谷粒更加的干凈。這樣一掛一掃就能使得谷物清掃的相當(dāng)?shù)母蓛簟?（綠色部分為掃片，灰色部分為刮板） 圖 21 掃輪 清掃機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)分析 （ 1）軸的 設(shè)計(jì) ： 軸的設(shè)計(jì)包括軸的長度、直徑、鍵槽位置，與 刮板、掃片的聯(lián)接等部分，據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，考慮 整個(gè)機(jī)器的尺寸，盡量在保證一定的掃谷效率的情況下縮小整體尺寸，使機(jī)器簡單、靈便。 軸的設(shè)計(jì)包括軸的長度、直徑、鍵槽位置，與刮板、掃片的聯(lián)接等部分 ,據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，考慮整個(gè)機(jī)器的尺寸，盡量在保證一定的掃谷效率的情況下縮小整體尺寸，使機(jī)器簡單、靈便。實(shí)體圖如下 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化班 學(xué)生李劍 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 28 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 圖 22 掃輪軸 設(shè)定數(shù)據(jù)有：總長度為 ，帶燕尾槽長度為 596mm，中間部分 橫截面直徑為 25mm，鍵槽部分參照標(biāo)準(zhǔn)鍵設(shè)計(jì)，燕尾槽在考慮便于聯(lián)接，保證一定的強(qiáng)度下進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體尺寸見零件草圖。 圖 23 掃輪軸零件草 2．軸的校核 針對(duì)已設(shè)計(jì)的軸在實(shí)際工作情況下，校核軸的強(qiáng)度和剛度。首先根據(jù)受力情況及受力的位置作出受力圖如下： 圖 24 受力分析圖 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化班 學(xué)生李劍 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 28 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的校核 根據(jù)工作條件，掃輪軸所受的軸向力很小，可忽略不計(jì)，主要受到徑向力的作用，因此主要進(jìn)行徑向載荷分析。 計(jì)算掃輪軸的功率 P 由電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 180W,電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)效率為 60%,帶 輪傳動(dòng)每級(jí)傳動(dòng)的效率為90%，齒輪傳動(dòng)的效率為 95%，因此可得掃輪軸的功率為 P=180 60% 90% 90% 95% 90%= 掃輪軸的轉(zhuǎn)速 n 由第三章帶輪的傳動(dòng)比及帶輪直徑可計(jì)算得 n=2800 50/280/=400r/min. 計(jì)算掃輪軸的轉(zhuǎn)矩 T 由公式 (21)可計(jì)算得： T=*m， F=2T/d=2 計(jì)算 (22) Ft=T/AC (23)所以 Ft= 由 Fnv1 BC=Fnv2 CD， BC=CD，所以 Fnv1=Fnv2=Ft/2= 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可畫出彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖如下： 圖 25 彎矩圖 圖 26 扭矩圖 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 ]τ[≤ n9 5 5 0 0 0 0≈τ 3t TTPWT= （ 24） 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化班 學(xué)生李劍 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 28 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 式中： Tτ — 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， ；aMP T— 軸所受的扭矩， ；mm?N WT — 軸的抗扭截面系數(shù)， ；3mm n— 軸的轉(zhuǎn)速， ；min/r P— 軸的傳遞功率， ；kw d— 計(jì)算軸截面處軸的直徑， ；mm ]τ[ T — 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， ；aMP 由于選用的材料為 45 鋼，其 ]τ[ T =2545Mpa 根據(jù) AB 段的直徑最小，由公式可知，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力最大，則 AB 段的 Tτ =25,因此強(qiáng)度符合要求。 軸的剛度校核 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，在強(qiáng)度足夠和此類工作情況下，剛度足夠，因此無需校核。 軸承 設(shè)計(jì) 根據(jù) 各項(xiàng)尺寸要求以及結(jié)構(gòu)工藝性要求，初步選用 GB6204 軸承。 對(duì)軸的校核可知，軸承所受的的徑向載荷與 FNV1 大小相等，方向相反。而橫向載荷忽略不計(jì)，因此當(dāng)量動(dòng)載荷 P=fp(XFr+YFa) （ 25） fp 為載荷系數(shù)，其選用 表 21 載荷系數(shù) 載荷性質(zhì) 舉例 無沖擊或輕微沖擊 電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等 中等沖擊 或 中等慣性沖擊 車輛、動(dòng)力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、冶金機(jī)械、 卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)床等 強(qiáng)大沖擊 破碎機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、振動(dòng)篩等 因運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無沖擊，因此 fp= Fa/Fre，則 X=1， Y=0； 則 P=Fr= 根據(jù)軸承的壽命公式 （ 26） 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化班 學(xué)生李劍 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 28 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 選用的軸承型號(hào)為 GB6204，可知參數(shù) Ft=1，基本額定動(dòng)載荷 C=61600N，轉(zhuǎn)速 n=400r/min 代入各數(shù)據(jù)可求得 Lh= 5000h，因此軸承負(fù)荷要求 （ 3）刮板的 設(shè)計(jì)： 刮板與軸聯(lián)接部分參照 軸上得燕尾槽進(jìn)行設(shè)計(jì)，圓弧部分采用在受力情況下對(duì)刮板的損傷程度最小設(shè)計(jì)，原理上設(shè)計(jì)刮板尾部到軸的中心的垂直距離為 150mm，但為減少刮板尾端與地面的摩擦，減少 1mm，高度設(shè)定為 149mm，這樣既避免了過度摩擦使刮板受損嚴(yán)重。增加刮板的壽命，又能容易得刮起稻谷。 圖 27 刮板 （ 4） 掃片 的 設(shè)計(jì)： 掃片由于采用中度塑性軟刷毛，具有一定的韌性和柔韌度，不易磨損，使用壽命長，其與軸聯(lián)接處 的一段 于刮板 相同 ， 其側(cè)面使用彈性系數(shù)高的鋼片，依靠彈性恢復(fù)力將刷毛加緊并切于軸的兩側(cè)，刷毛末端到軸的中心 垂直距離為 150mm，將多余零碎的谷物收集起來。 圖 28 掃片 （ 5）鍵的設(shè)計(jì)： 按照國家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)配合軸的直徑 18mm，選取標(biāo)準(zhǔn)件，為滿足配合帶輪長度要求 ，在鍵的承受范圍內(nèi)適當(dāng)加長 圖 29 鍵 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化班 學(xué)生李劍 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 28 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第三章 傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 簡述傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)產(chǎn)品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)主要包括：帶輪傳動(dòng)，絞龍傳動(dòng)， 鏈輪傳動(dòng)，本章主要對(duì)帶輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析計(jì)算，絞龍機(jī)構(gòu)和鏈輪機(jī)構(gòu)分別放在其它章節(jié)進(jìn)行分析 帶輪 參數(shù) 設(shè)計(jì) 及其計(jì)算 首先 根據(jù)掃輪轉(zhuǎn)速范圍一般為 300n/min— 500n/min,鏈輪轉(zhuǎn)速一般少于 15m/s,即2866n/min,因此選取電動(dòng)機(jī) 型號(hào)為 YC7112，功率為 180w， 轉(zhuǎn)速為 2800n/min。 i1=n1/n2=d2/d1=2800n/500n=280mm/50mm= n1為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， n2為 2號(hào)帶輪與絞龍軸轉(zhuǎn)配在一起，因此可以確定帶輪 1的直徑 d1=50mm，帶輪 2 的直徑 d2=280mm，帶輪 2的轉(zhuǎn)速 500n/min 小于 2866/min,此傳動(dòng)比符合要求。 i2=n3/n6=d6/d3=500n/n6=100mm/80mm= 可 求得 n6=400n/min 在 300n/min500n/min 內(nèi) ， 符合轉(zhuǎn)速要求 并