【正文】 了每天卷放草簾的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了嚴(yán)冬露天操作的環(huán)境， 重要的是縮短了卷、放草簾所消耗的時(shí)間 ,延長(zhǎng)了光照時(shí)間 .大大 提高了勞動(dòng)效率 和 經(jīng)濟(jì)效益 . 現(xiàn)今市場(chǎng)上主要供應(yīng)的是 一種是走動(dòng)式 卷簾機(jī)這種卷簾機(jī) 利用卷簾機(jī)的動(dòng)力上下自由卷放草簾子，不 必 受大棚坡度大小的限制 。 本課題所設(shè)計(jì)的是一種固定式卷簾機(jī)， 它模擬人工操作 ,通過(guò)纏繞在繩上的繩子的拉緊和放松 ,實(shí)現(xiàn)草簾的卷收和鋪放。本課題著重對(duì)卷簾機(jī)的減速機(jī)及卷簾裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其在壓低成本的前提下滿足普通斜坡式大棚的要求。但是，在溫室大棚作業(yè)中，卷鋪草簾是最費(fèi)時(shí)費(fèi)工的主要作業(yè)環(huán)節(jié)之一，尤其在嚴(yán)寒冬季的凌晨和傍晚，在寒風(fēng)刺骨的惡劣條件下，農(nóng)民站在大棚頂上從事著艱苦笨重的草簾卷鋪勞動(dòng)，情況可想而知。嚴(yán)格的來(lái)說(shuō)，冬天里的陽(yáng)光和溫度是 “果蔬 大棚 ”中作物正常生長(zhǎng) 所依賴 的 珍貴資源。但這仍然解決不了問(wèn)題 ， 由于 “果蔬 大棚 ”保溫簾開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間相對(duì)集中，引起的勞力不足和耗用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，已經(jīng)嚴(yán)重制約了 “果蔬 大棚 ”的產(chǎn)量效益和發(fā)展空間 。 使用電動(dòng)卷簾機(jī)，可隨時(shí)啟動(dòng)，延長(zhǎng)了光照時(shí)間，增加了光合作用，更重要的是節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)延長(zhǎng) 了室內(nèi)寶貴的光照時(shí)間，增加了光合作用時(shí)間 。 總體上可 使農(nóng)民能比較輕松地用更多的精力提高對(duì)蔬菜進(jìn)行管理，提高品質(zhì)、擴(kuò)大規(guī)模 [2]。 本課題的研究現(xiàn)狀 目前 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的 卷簾機(jī)主要有兩種 工作方式 [3]：一種是固定式，卷簾機(jī)固定在大棚后墻的磚垛上， 它模擬人工操作，通過(guò)纏繞在軸上的繩子的拉緊和放松。該種型號(hào)的卷簾機(jī)造價(jià)較高，大棚要有一定的坡度，如果棚面坡度太平，草簾子滾不下來(lái) ，當(dāng)風(fēng)大時(shí)容易亂繩并影響工作，且安裝復(fù)雜 。其工作方式是 采用機(jī)械手的原中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè) 共 49 頁(yè) 理，利用卷簾機(jī)的動(dòng)力上下自由卷放草簾子，不 必 受大棚坡度大小的限制 。 對(duì)于較常見(jiàn)的 80 米長(zhǎng)的果蔬大棚，通過(guò)文獻(xiàn)檢索，有一些滿足 要求的卷簾機(jī)械，現(xiàn)將代表性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析如下。其工作原理為電機(jī)通過(guò)減速箱減速，使輸出軸與卷繩管連接，帶動(dòng)卷繩管轉(zhuǎn)動(dòng)，卷繩管與卷簾繩一端固定，電機(jī)工作，卷繩管帶動(dòng)卷簾繩卷起，卷簾繩帶動(dòng)草簾卷起，完成卷的過(guò)程。其中卷簾機(jī)的電機(jī)和減速機(jī)分別固定在一電機(jī)支桿上，電機(jī)支桿的下端固定在溫室的墻上。卷繩管通過(guò)支架固定。卷簾繩一端套在卷繩軸上，另一端繞過(guò)卷軸大棚頂端。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以電機(jī)驅(qū)動(dòng)，卷簾卷起速度快，省工省力，適合大面積作業(yè)。 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3 頁(yè) 共 49 頁(yè) 圖 卷繩軸頂端三角支架的結(jié)構(gòu)圖 經(jīng)過(guò)上述分析，為了適應(yīng)農(nóng)業(yè)上的需要，本課題要設(shè)計(jì)一種操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的卷簾機(jī)。此款卷簾機(jī)依靠電力采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。卷動(dòng)通則帶動(dòng)草簾完成卷簾，放簾作業(yè)。其操作方式為固定式，可降低對(duì)大棚結(jié)構(gòu)的要求，適應(yīng)絕大多數(shù)農(nóng)民的需要 ,具有廣闊的市場(chǎng)。 2)用于長(zhǎng)度在 80米以內(nèi)的常用形狀的溫室大棚。結(jié)構(gòu)合理、成本較低。 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 由于卷簾機(jī)要在露天的狀態(tài)下作業(yè)，因此電機(jī)和減速機(jī)一定要固定好。電機(jī)支桿則固定在溫室的后墻上。卷繩管可通過(guò)多哥支架固定。 合 根據(jù)課題需要采用的電動(dòng)機(jī)功率為 千瓦，減速機(jī)降速后速度為 ?？紤]到所需扭矩的大小，又要盡可能減小減速機(jī)的尺寸中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè) 共 49 頁(yè) 和自重。并且減速機(jī)有二個(gè)輸出軸，二個(gè)輸出軸分別和與二個(gè)輸出軸相對(duì)應(yīng)的卷繩管的一端連接。另外支承環(huán)內(nèi)嵌有軸承，卷繩管可嵌套在軸承內(nèi)。 擬采用的研究手段 首先通過(guò)查找和收集資料，對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的了解 ， 然后運(yùn)用力學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)等知識(shí)確定箱體的位置，計(jì)算出減速箱的傳動(dòng)關(guān)系。通過(guò)實(shí)際考察草簾的大小重量及尺寸，繩的長(zhǎng)度及扭矩。 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 共 49 頁(yè) 2 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 確定傳動(dòng)方案 卷簾機(jī)是在戶外作業(yè) 根據(jù)課題需要采用的電動(dòng)機(jī)功率為 千瓦，減速機(jī)降速后速度為 轉(zhuǎn) /分。考慮到所需扭矩的大小，又要盡可能減小減速機(jī)的尺寸和自重。 圖 卷簾機(jī)傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— V帶輪 3— 減速機(jī) 4— 卷繩管 電動(dòng)機(jī) 的選擇 卷簾機(jī)每天的工作時(shí)間是在早上和傍晚，且工作時(shí)間不到十分鐘，工作時(shí)間相比較很短。其負(fù)載是均勻增大的且轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，故 可忽略 電動(dòng)機(jī)的震動(dòng)與變速。 應(yīng)技術(shù)要求電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 ,減速機(jī)降速后速度為 電動(dòng)機(jī) .此外考慮到電動(dòng)機(jī)式戶外作業(yè) ,它還要具有 防雨，防塵等功能 [5]。第二級(jí) 齒輪 傳動(dòng)比為 5。根據(jù)手冊(cè)取 [5] w? =， 1? =， 2? =。 mm () 2T =955000022nP =9550000 m () 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 共 49 頁(yè) 3T =955000033np =9550000 =4549978 N 查表取主動(dòng)輪直徑 mmda 631 ? 則從動(dòng)輪直徑 12 aa idd ? =63mmmm 驗(yàn)算帶得速度 100060 11?? ndv a? = sm/ sm/35? () 帶得速度合適 V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù) )(2)( 21021 aaaa ddadd ???? () 初步確定中心距 mma 2021 ? 計(jì)算帶所需要的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1DL =2 mmdda aa 598)(22 210 ??? ? () 圓整厚取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mmLd 630? 計(jì)算實(shí)際中心距 mmLLaa dd 2162 10 ???? () 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) 共 49 頁(yè) V帶的根數(shù) Lca KKPP Pz?)( 00 ??? () 由 min/2401 rn ? mmda 631 ? , 1?i .得 KWP ? 00 ??P 查表得 1?aK , ?LK .則 Lca KKPP Pz?)( 00 ???= () 取 Z=4 根 0F NqvKvzPF ca 261)(500 20 ???? ? () NZFF P 20882s in2 10 ?? ? () 至此帶輪的計(jì)算設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)零件圖。 蝸輪 用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造。 [8] 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 mm 2)確定載荷系數(shù) K 因工作載荷均勻增加，故取載荷分布不均系數(shù) ?K =，由手冊(cè)選取使用系數(shù)AK =；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大， 可取動(dòng)載荷 VK =；則 K = ?K VK AK = ? () 3)確定彈性影響系數(shù) EZ 因選用的是鑄錫磷青銅 蝸 輪和鋼蝸桿相配，故 EZ =160MPa 2/1 4)確定接觸系數(shù) ?Z 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動(dòng)中心距 ? 的比值 1d /? =，可查得 ?Z = 5)確定許用接觸應(yīng)力 ][ H? 根據(jù) 蝸 輪的材料為鑄錫磷青銅，金屬模制造，蝸桿螺旋齒面硬度＞ 45HRC，可查的 蝸 輪的基本許用應(yīng)力 ][ H? 185。=279MPa () 6)計(jì)算中心距 3 2)2 7 9 6 0(9 1 9 1 8 ????? mm= () 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 49 頁(yè) 取中心距 ? =160mm，因 i=30,故查表取模數(shù) m =8mm,蝸桿的分度圓直徑 1d =80mm. 這時(shí) 1d /? = 則可查得接觸系數(shù) ?39。Z ?Z 因此以上結(jié)果可用。直徑系數(shù) q =10。齒根圓直徑1fd =；分度圓導(dǎo)程角 ? =5? 42， 38。 蝸輪分度圓直徑 2d = 2mz =248mm () 蝸輪喉圓直徑 ?2ad 2d +2 2ah =248+2 8=264mm ()蝸輪齒根圓直徑 222 2 ff hdd ?? =2482 14=220mm () 蝸輪咽喉母圓半徑 22 21 ag dar ??= 264=28mm () 5)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ][ 2212 FFaF YYmdd KT ?? ? ?? () 當(dāng)量齒數(shù) )38425( c o s 31c o s 3322 ??? ?????ZZ V () 則可查出齒型系數(shù) 2FaY = 螺旋角系數(shù) ?Y =1?140?=1??14038425??? = () 許用彎曲應(yīng)力 ][ F? = ][ F? ′ FNK () 查手冊(cè)知鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1 制造的 蝸輪 的 基本許用彎曲應(yīng)力 [8] ][ F? ′=56MPa 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 49 頁(yè) 壽命系數(shù) FNK =9 610950010= ][ F? =56 = F? = 9 64 4880 9 19 1 8 ???? ?? = 彎曲強(qiáng)度是滿足得。然后由手冊(cè)查的要求得公差項(xiàng)目及表面粗糙度。 7)熱平衡核算 此機(jī)構(gòu)每天得工作時(shí)間不超過(guò)十分鐘，工作時(shí)間短。故不考慮熱平衡計(jì)算。 mm 最小直徑。查表取 0A =112，于是 1 33m i n 011 . 0 6 71 1 2 1 8 . 6240Pd A m m m mn? ? ? ? () 蝸桿的 最小直徑顯然是 與 V帶輪的聯(lián)接處的直徑，但如果環(huán)境允許的話，蝸桿可以直接與電機(jī)軸連接，這樣就減少了 V帶輪，降低了成 本。 蝸桿 與電機(jī)軸直接連接時(shí)， 蝸桿 的最小直徑顯然時(shí) 安裝聯(lián)軸器處 的 直徑 IIId? 為了使所選 的 直徑 IIId? 與聯(lián)軸器得孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器 的 型號(hào)。ｍｍ () 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 49 頁(yè) 查 手冊(cè)選用 HL2 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 160000N 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1)擬定蝸桿 上零件的裝配方案 如圖所示 圖 蝸輪的結(jié)構(gòu)與裝配圖 2)根據(jù) 蝸桿 定位的要求確定 蝸桿 的各段直徑和長(zhǎng)度 (1)為了滿足半聯(lián)軸器的 軸向定位要求． III 蝸桿 段右端需制出一鈾肩，故取IIIII 段的直徑 34mm,左端用軸端擋 圈 定位．按 軸端直徑取 擋 圈直徑 D=35mm。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用， 考慮到蝸桿左側(cè)所受的載荷較大， 故 蝸桿左側(cè)選用雙 列圓錐 滾子 軸承。右側(cè)滾動(dòng)軸承選擇角接觸軸承 7008AC， 尺寸為 d D T=40mm 68mm 15mm (3)取 擋油環(huán)的長(zhǎng)度為 12mm,則 IVVL? =20+20+12=52mm，因?yàn)檩S承左側(cè)要用圓螺母定位，故 IVVL? 的長(zhǎng)度應(yīng)略短于 52mm，取 IVVL? = VIII IXL ? =23mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承 添加 潤(rùn)滑脂的要求 ,取端蓋的外端面與半聯(lián)鈾器右端面間的距離 L=10mm,故取 II IIIL? =，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。半聯(lián)軸器與 蝸桿 的聯(lián)接，選用平健為 8mm 7mm 32mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工，半聯(lián)軸器與 蝸桿 的配合為 H7/k6。 4)確定 蝸桿 上圓角和倒角尺寸 取 蝸桿 端倒角為 2 45176。 蝸桿 上的載荷 [11] 首先根據(jù) 蝸桿 的結(jié)構(gòu)圖作出 蝸桿 的計(jì)算簡(jiǎn)圖。因此，作為簡(jiǎn)支梁的 蝸桿 的支承跨距 L2+L3=+= 蝸桿 的計(jì)算 簡(jiǎn)圖作出蝸桿 的彎矩圖和扭矩圖 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 49 頁(yè) 圖 蝸輪的載荷分析圖 從 蝸桿 的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面 C是 蝸桿 的危險(xiǎn)截面。 表 蝸輪的扭矩和彎矩 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1NHF = 2NHF = 1NVF=1024N 2NVF =42N 彎矩 M HM = mm 總彎矩 M =88623N mm 蝸桿 的強(qiáng)度 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共