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XX 學校 畢業(yè)設計說明書 課題名稱：葉菜收獲機設計 學生姓名 學 號 所在學院 專 業(yè) 班 級 指導教師 起訖時間： 年 月 日 年 月 0 目 錄 摘 要 ....................................................................................................................................3 ABSTRACT..................................................................................................................................4 1 緒論 ......................................................................................................................................5 1.1 葉菜收獲機的現(xiàn)狀及未來趨勢 ..................................................................................5 1.2 葉菜收獲機的主要用途 ...............................................................................................5 1.3 各種葉菜收獲機的特點 ..............................................................................................6 1.4 葉菜收獲機發(fā)展方向 ..................................................................................................6 2 葉菜收獲機的設計 ..............................................................................................................8 2.1 葉菜收獲機的設計參數(shù) ...............................................................................................8 3 葉菜收獲機主要設備選擇及主要零件設計計算 ............................................................8 3.1 葉菜收獲機設備的選擇 ............................................................................................8 3.2 收獲鏈的選擇 ..........................................................................................................12 3.2.1 按強度選用收獲鏈 ...........................................................................................13 3.2.2 計算功率 .......................................................................................................131cP 3.2.3 校核轉(zhuǎn)動功率 .....................................................................................................14 3.3 支架強度的計算 .........................................................................................................15 3.4 支架變形度計算 .........................................................................................................18 3.5 收獲滾鏈 ....................................................................................................................20 3.5.1 收獲滾鏈的種類 ..................................................................................................20 3.5.2 收獲滾鏈的計算 ..................................................................................................21 3.5.3 收獲滾鏈的安全檢查 ..........................................................................................21 3.6 軸的設計計算 ............................................................................................................21 3.6.1 收獲鏈軸的設計計算 .........................................................................................21 3.6.2.軸的結構設計 ......................................................................................................22 3.6.3. 軸的強度計算 ....................................................................................................23 3.6.4 主動收獲鏈軸的設計計算 ..................................................................................24 3.7 傳動結構及設計 ........................................................................................................24 3.8 傳動軸的結構設計 ....................................................................................................25 3.9 收獲鏈變形度計算 .....................................................................................................26 3.10、運行動任穩(wěn)性計算 ................................................................................................28 1，梁的整體穩(wěn)定 .........................................................................................................28 2，對收獲鏈腹板的局部穩(wěn)定性 .................................................................................28 3，受壓翼緣的局部穩(wěn)定性 .........................................................................................28 總結 ........................................................................................................................................29 致 謝 ....................................................................................................................................30 1 參考文獻 ................................................................................................................................31 摘 要 本畢業(yè)設計是一個葉菜收獲機的設計。首先，葉菜收獲機作了簡 單的概述；接著分析和葉菜收獲機計算方法的選擇原則；然后根據(jù)這 些設計準則與計算基礎的設計；然后檢查葉菜收獲機的主要部件的選 擇。普通型葉菜收獲機由收獲鏈、收獲架、支架、升降架等主要部件 組成。目前，葉菜收獲機向長距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近 年來，葉菜收獲機就是其中的一個。在設計中，該葉菜收獲機的研制 與應用，目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距，在過程中的國 內(nèi)設計和葉菜收獲機的制造中存在著許多問題。 葉菜收獲機設計代表了設計的一般過程，對今后的設計工作的選 擇有一定的參考價值。 關鍵詞：葉菜收獲機 傳動裝置 收獲鏈 2 Abstract This graduation design is to design a small tobacco ridging machine. First, small tobacco ridging machine made brief overview; then analysis and small tobacco ridging machine calculation principle of the choice of method; then according to these principles of design and calculation of foundation design; then examine the brake of the main components of choice. Ordinary type small tobacco ridging machine composed of a ridging disc, ridging frame, bracket, lifting frame etc.. At present, small tobacco ridging machine towards long distance, high speed, low friction in the direction of development, in recent years, small tobacco ridging machine is one of the. In the design, development and application of the small tobacco ridging machine, at present our country and the overseas advanced level compared still had the big disparity, in the process of domestic design and small tobacco ridging machine manufacturing exists many problems. Design of small tobacco ridging machine represents the general process of design, has a certain reference value for future design work. 3 Key words: small tobacco ridging ridging device drive plate 1 緒論 1.1 葉菜收獲機的現(xiàn)狀及未來趨勢 葉菜收獲機自被發(fā)明于 1795，經(jīng)過兩個世紀的發(fā)展，已廣泛應用 于農(nóng)業(yè)行業(yè)。特別是第三次工業(yè)革命的新技術、新設備的應用帶來的， 葉菜收獲機的發(fā)展，使圓鏈式葉菜收獲機進入了一個新紀元。 現(xiàn)在，從收獲能力，收獲距離，無論各方面，來衡量的經(jīng)濟效益， ，成為各個國家和行業(yè)的發(fā)展。葉菜收獲機是一種小型煙田收獲工具。 其特點是承載支架的收獲鏈也是傳遞動力的收獲。根據(jù)軸承的部分可 分為平形，槽形，雙槽，波紋擋邊斗，波紋邊袋，圓管形，和葉菜收 獲機圓管形葉菜收獲機。 葉菜收獲機連接的理想設備，為 52 馬力拖拉機，高效的葉菜收獲 機，它與其他收獲設備（如機機類）相比，不僅具有長距離，連續(xù)收 獲能力，大的優(yōu)點，運行可靠，易于實現(xiàn)自動化，集中控制，尤其是 高效率、高效收獲，葉菜收獲機已成為葉菜收獲機高效開采機電一體 化技術與裝備的關鍵設備。目前，中國的共約 1200000 臺葉菜收獲機， 葉菜收獲機也向大批量，長距離，高速方向發(fā)展。 1.2 葉菜收獲機的主要用途 鏈式葉菜收獲機已廣泛應用于農(nóng)田，現(xiàn)在大部分農(nóng)田用于全部機輪， 少數(shù)農(nóng)田只用作前輪葉菜收獲機，與后輪的耙式葉菜收獲機配合，以 4 使汽機有較高的收獲時的方向穩(wěn)定性。在農(nóng)用機中，目前葉菜收獲機 在新機型及高端機型中逐漸被采用。 1.3 各種葉菜收獲機的特點 與耙式葉菜收獲機相比，葉菜收獲機工作表面為平面且兩面?zhèn)鬓D(zhuǎn) 動，圓盤旋轉(zhuǎn)容易冷卻，不易發(fā)生較大變形，收獲效能較為穩(wěn)定，長 時間使用后收獲鏈因高溫膨脹使收獲作用增強;而耙式葉菜收獲機單面 傳轉(zhuǎn)動，內(nèi)外兩面溫差較大，導致收獲鼓容易變形，同時長時間收獲 后，收獲鼓因高溫而膨脹，收獲效能減弱。另外，葉菜收獲機結構簡 單，維修方便，易實現(xiàn)收獲間隙自動調(diào)整。 葉菜收獲機主要適用于蔬菜類的田間耕后收獲作業(yè)，葉菜收獲機 具有壟距、壟高、收獲行數(shù)、角度調(diào)整方便，配套范圍廣、適應能力 強等特點。 葉菜收獲機的不足之處在于支架直接作用在圓盤上，無自動摩擦 增力作用，收獲效能較低，所以須另行裝設動力輔助裝置;兼用于駐機 收獲時，加裝的駐機收獲傳動裝置比耙式葉菜收獲機要復雜，因而在 后輪上的應用受到限制。 1.4 葉菜收獲機發(fā)展方向 （1）大型化、提高收獲能力 為了適應高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，葉菜收獲機的收獲能力要 加大，長距離、高帶速、大運量、大功率是將來發(fā)展的必要。在今后 10 年內(nèi)收獲能力要提高到 3000 10000 t/h,帶速提高至 58mm / s,收 獲齒合面對于可伸縮葉菜收獲機收獲距離要達到 600mm 以上,對于鋼板 芯強力葉菜收獲機須達到 1400mm 以上,單臺收獲鏈功率要達到 10002500kW 以上 (2) 提高性能和可靠性 （1）規(guī)模，提高收獲能力 5 （2）提高收獲的性能和可靠性 和整個裝置的可靠性主要取決于的性能和可靠性的性能，中國正 在圓鏈式葉菜收獲機主要是各制造商，一直沒有出現(xiàn)，大型專業(yè)收獲。 除了進一步完善和提高現(xiàn)有的性能和可靠性，而且還不斷地研究和開 發(fā)新的技術和新的鼓。 （3）擴大功能，一機多用 葉菜收獲機是連續(xù)收獲的理想設備，還沒有完全發(fā)揮作用?？梢?用來修改葉菜收獲機的結構，采取一定的安全措施，可以擴大運作， 運作方式單向收獲或雙向收獲功能，一機多用，經(jīng)濟效益最大化。 (4) 開發(fā)專用 為了高效傳送，本次設計了葉菜收獲機專用機型。以下介紹葉菜 收獲機專用圓盤的主要設計參數(shù)及相關計算。 6 2 葉菜收獲機的設計 2.1 葉菜收獲機的設計參數(shù) 結構緊湊，重量輕，安裝維修方便，因此，經(jīng)常被用來作為葉 菜收獲機的標準制造理念。外形及安裝尺寸如圖所示： 3 葉菜收獲機主要設備選擇及主要零件設計計算 3.1 葉菜收獲機設備的選擇 按品質(zhì)分類 (1) 普通鋼（P0.045%，S0.050%）(2) 優(yōu)質(zhì)鋼（P、S 均0.035%） (3) 高級優(yōu)質(zhì)鋼（P0.035%，S0.030%） 7 按化學成份分類 (1) 碳素鋼：a.低碳鋼（C0.25%）；b.中碳鋼（0.25C0.60%）；c.高 碳鋼（C0.60%）。 (2)合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量5%）b.中合金鋼（合金元素 總含量510%）c.高合金鋼（合金元素總含量10%）。 (3)灼燒可使鋼中的碳變?yōu)槎趸紦]發(fā)掉，灼燒后鋼樣品質(zhì)量會減輕。 但灼燒后質(zhì)量會增多，原因：鋼中的鐵與氧結合生成四氧化三鐵，且含炭少 于鐵 按成形方法分類 (1) 鍛鋼；(2) 鑄鋼；(3) 轉(zhuǎn)動軋鋼；(4) 冷拉鋼。 按金相組織分類 (1) 退火狀態(tài)的 a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）b.共析鋼（珠光體）c. 過共析鋼（珠光體+滲碳體）d.萊氏體鋼（珠光體+滲碳體）。 (2) 正火狀態(tài)的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。 (3) 無相變或部分發(fā)生相變的 按用途分類 (1) 建筑及工程用鋼：a.普通碳素結構鋼；b.低合金結構鋼；c.鋼筋鋼。 (2) 結構鋼 a.機械制造用鋼：(a)調(diào)質(zhì)結構鋼；(b)表面硬化結構鋼：包 括滲碳鋼、氨鋼、表面淬火用鋼；(c)易切結構鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包 括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。b.彈簧鋼 c.軸承鋼 (3) 工具鋼：a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。 (4) 特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼 b.耐轉(zhuǎn)動鋼包括抗氧化鋼、轉(zhuǎn)動強鋼、 氣閥鋼 c.電轉(zhuǎn)動合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼 8 (5) 專業(yè)用鋼如收獲鏈梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用 鋼、農(nóng)機用鋼等。 綜合分類 (1)普通鋼 a.碳素結構鋼：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金結構鋼 c.特定用途的 普通結構鋼 (2)優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級優(yōu)質(zhì)鋼） a.結構鋼：(a)優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼；(b)合金結構鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切 鋼；(e)軸承鋼； (f)特定用途優(yōu)質(zhì)結構鋼。 .工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。c.特殊性 能鋼：(a)不銹耐酸鋼；(b)耐轉(zhuǎn)動鋼； (c)電轉(zhuǎn)動合金鋼；(d)電工用鋼；(e)高錳耐磨鋼。 按冶煉方法分類 (1) 按爐種分 a.平爐鋼:(a)酸性平爐鋼；(b)堿性平爐鋼。 .轉(zhuǎn)爐鋼：(a)酸性轉(zhuǎn)爐鋼；(b)堿性轉(zhuǎn)爐鋼?；?(a)底吹轉(zhuǎn)爐鋼；(b)側 吹轉(zhuǎn)爐鋼；(c)頂吹轉(zhuǎn)爐鋼。 c.電爐鋼:(a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應爐鋼；(d)真空自耗爐鋼； (e)電子束爐鋼。 (2)按脫氧程度和澆注制度分 a.沸騰鋼；b.半鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼；d.特殊 鎮(zhèn)靜鋼。 本次選用(1)普通鋼 a.碳素結構鋼：(a) Q195 3.2 收獲鏈的選擇 此設計中收獲鏈工作環(huán)境為高速軸轉(zhuǎn)速不大于 1500r/min，收獲鏈 的圓周速度不大于 2m/s（見以下計算） ；工作環(huán)境溫度范圍-40+50 9 。可優(yōu)先考慮標準收獲鏈。C 總傳動比 w mni ( 3-1) 37.26014 nm收獲鏈滿載轉(zhuǎn)速，nw 葉菜收獲機支架轉(zhuǎn)速； i=igiv (3-2) 取 ig=1.37 iv=1.72 ig一對圓柱轉(zhuǎn)軸的傳動比，ivV 帶傳動的傳動比； 各軸轉(zhuǎn)速計算 1n = 1420r/min =2 min/0367.4r3nmin/5987.106r 各軸功率計算 I1.59.4cPkW0.971.43rg kW 2 215609.6cvc k 3.2.1 按強度選用收獲鏈 根據(jù)整個葉菜收獲機構工作的傳動比要求，即總的傳動比 4.520136i驅(qū)電總 n 各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率列表如下： 軸號 功率 （ kW） 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 轉(zhuǎn)矩 (N.m)T I 1.49 1420 9.98 10 II 1.43 1036 1.38 III 1.36 355 36.3 3.2.2 計算功率 1cP 根據(jù)式（18-11） 【1】 kWnPKac 111 式中 傳遞的功率，kW;1 工況系數(shù)，見表 18-40【1】 ；aK 要求的輸入轉(zhuǎn)速 r/min；1n 承載能力表中靠近 的轉(zhuǎn)速 r/min；1n 時的許用輸入功率 kW，由表 18-3137【1】 中查出；1pP 對應于 時的許用輸入功率 kW,當 時，1p 1n 10.4n 取 .；1pP 工況系數(shù) 安中等沖擊載荷得到 ；aK1aK 按 及 相接近的公稱轉(zhuǎn)速 ， 4.5i總 min/1360nr min/150rn ,kWP01 當 時，折算許用公稱功率i/rkWknP49.01536.11 代入上式得： kWPPc 49.075.. 1 可選用收獲鏈 R27-DT80K4 11 3.2.3 校核轉(zhuǎn)動功率 ，環(huán)境溫度系數(shù) =1 kWPfPGt 21 1f 負荷率系數(shù) =0.94，功率利用系數(shù) 1.53ft 76.0594.5.0 額定 功率 kW 輸出 轉(zhuǎn)速 r/min 輸出轉(zhuǎn) 矩 A 收獲 鏈傳 動比 輸出軸 用徑向 載荷 N 使 用 系 數(shù) 0.5 5 243 22 5.60 1980 4.6 3.3 支架強度的計算 根據(jù)葉菜收獲機支架的結構和特性，可不考慮梁的扭轉(zhuǎn)力的慣 性和支架的水平面荷載水平是可以忽略不計。計算并根據(jù)第二負 載梁的強度，動載是非常小的，可以由一個集中荷載的近似計算。 彎曲正應力截面包括：整體彎曲梁的應力載荷下機輪壓引起的工 字梁凸緣的兩個部分的局部彎曲應力下，合成后的強度校核。在 垂直平面內(nèi)按簡支梁梁的整體彎曲計算，根據(jù)計算平面框架剛度： 豎向荷載的彎曲應力引起的下滾鏈（由于負荷不大，用一般的條 件，在地上能達到所要求的）： 根據(jù) P543 26-99 計算： x= 單位：公斤/厘米 2 21xykG(+)48PLqL操 式中：P=Q+G 機 12 =20001.2+2211.1 =2643.1 其中：Q-額定受壓量 Q=20Kg G 機-機體自重 G 機=33Kg -動力系數(shù)，對于中級工作類型 =1.2 k-沖擊系數(shù)，對于操縱室操縱時 k=1.1 y1-支架下表面距斷面形心軸 x-x 的距離 y1=30 厘米 yx-支架跨中斷面對 x-x 軸慣性力矩 yx=323364cm G 機 機體的自重 G 機 =21Kg q-支架架單位長度重量（Kgm） q= 1000F+q =10000.0167.85+7.5=8.56m 9kgm 其中： F-支架斷面面積 F=0.0126 m2 -設備比重，對鋼板 =7.85tm2 q-設備橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷 q=7.5 tm 所以：x=3032336(1.22000+1.1221) 41000+1.11.261000 28 =3032336779300 =2Kg/cm2 結果得：x=2Kg/cm2 支架鑄鋼下翼局部彎曲計算 13 a、計算輪壓作用點位置 i 及系數(shù) i=a+c-e 式中：i-輪壓作用點與腹板表面的距離（cm） c-輪緣同鑄鋼翼緣邊緣之間的間隙，取 c=0.4 cm a= =(11.6-0.54) 2=5.53cmb-d2 e=0.164R（cm）對普型鑄鋼，翼緣表面斜度為 .16 R-為支架定輪踏面曲率半徑，由機械手冊 31.84 查得 R=16.4 cm 則： e=0.16416.4=2.36 cm 所以：i=5.530.4-2.36=3.57 = =3.575.53 =0.65ia 結果：i=3.57 =0 .65 b、鑄鋼下翼緣局部曲應力計算： 橫向（在 xy 平面內(nèi)） ，局部彎曲應力 1 由下式計算： x= 12akP輪0t 式中： a1-翼緣結構形成系數(shù)，貼板補強時?。? a1=0.9 P 輪- 支架走輪最大輪壓（Kg） P 輪 = 葫GQ12 起升載荷動載系數(shù)（ 2=1.2） 額定受壓重量 1起升沖擊系數(shù)（11.1） 14 葫G支架自身重量 t0=t+ 其中：t-鑄鋼翼緣平均厚度 t=1.30 cm -補強板厚度 =1 cm t02=（1.30+1）2=2.302=5.29 cm2 所以：1=(0.92.18435.29)=301.19Kg/cm2 結果：1=301Kgcm2 1 點縱向（在 yz 平面內(nèi)）局部彎曲應力為 2 由下式計算： 2= 12akP輪0t 式中：k2 由得：k2=0.6 所以：2= （0.90.6843 5.6=81Kgcm2 點縱向（yz 平面內(nèi)）局部彎曲應力為 3，由下式計算： 3= 23akP輪t0 式中： K3-局部彎曲系數(shù)，得：k3=0.9 a2-翼緣結構形式系數(shù)，貼板補強時 a2=1.5 所以：3=（1.50.98435.29）=215Kgcm2 c、支架跨中斷面當量應力計算 1 點當量應力為 當= 221x1x+-(+)（ =）（）（ 73807238302 =703.6Kgcm2 =1800Kgcm2 15 點當量應力為 當 ，由下式計算： 當 i=x+3=723+215=938Kgcm2=1800Kgcm2 3.4 支架變形度計算 垂直靜鋼度計算 f= f= 3xPL48EJ70 式中：f-支架垂直靜撓度（cm） P-靜載荷（公斤） P=Q+G=2000+221=2221 公斤 L-跨度 L=1000 厘米 E-設備彈性衡量，對 3 號鋼 E=2.1103103 公斤/厘米 2 Jx-支架斷面垂直慣性矩（ ）4cm Jx=32336 4c f-許用垂直靜撓度（cm） ，取f= 厘米L70 所以：f=222110003(482.110310332336)=0.68cm f=1000700=1.43cm ff 所以滿足要求結果： 水平靜剛度計算 f 水= f 水= 出自26-108 式 13yPL48EJL20 式中: f 水-支架水平靜撓度（cm） P-水平慣性力（公斤） 16 P= =（2000+221）20=111.05 公斤20QG Jy-支架斷面水平慣性矩 Jy=11634 4cm f 水-許用水平靜撓度，取f 水= 厘米L20 f 水= 1000200=5cm f 水=111.051000 3(482.110310311634) =0.1cm f 水f 水 滿足要求 注：系數(shù) 的選取是按 P 慣= a 平=(Q+G)/9.80.5 (Q+G)120pg120 P 慣-水平慣性力（公斤） g-重力加速度，取 g=9.8m/s2 a 平-葉菜收獲機支架運行機構的加速度，當驅(qū)動輪為總數(shù)的 時，取 a 平=0.5 m/s2 注均自P12 表 6-8 得 動剛度計算 在垂直方向的自振周期： T=2 T 0.3sMK 式中：T-自振周期（秒） M-葉菜收獲機支架和支架的重量 M= (0.5qlk+G)1g 其中：g-重力加速度 g=980cm/s 2 L-跨度 L=1000cm q-支架均布載荷 q=0.99kg/cm G-機體的重量 G=221kg 17 所以：M= (0.50.991000221)=0.73kgs2cm1980 則：T=23.16 =0.04s69573. T=0.04sT=0.3s 3.5 收獲滾鏈 收獲滾鏈用以收放收獲鏈，把原動機的驅(qū)動力傳遞給收獲鏈，并 將原動機的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)殪o止運動。 3.5.1 收獲滾鏈的種類 （1）按照收獲滾鏈的外形分類 按照收獲滾鏈的外形分類可有圓柱形和圓盤形之分。 葉菜收獲機主要采用圓柱形收獲滾鏈。在某些特殊情況下，如在 變幅機構中收獲鏈對收獲滾鏈的拉力變化范圍不大，或者為了保證變 幅時物品高度位置不變時，也可考慮采用圓錐形收獲滾鏈。 （2）按收獲鏈在收獲滾鏈上的連接數(shù)分類 按收獲鏈在收獲滾鏈上的連接數(shù)分類可分為單層收獲滾鏈和多層 收獲滾鏈。 3.5.2 收獲滾鏈的計算 （1）收獲滾鏈的直徑： 收獲滾鏈的名義直徑 D 和滑輪的一樣，也是從板槽底部度量的， 可按公式： D （ e-1）d （3.18） d收獲鏈直徑，d =16mm。 e滑輪直徑與收獲鏈直徑之比，取 =18mm5e D收獲滾鏈的名義直徑。 18 D （e-1）d=（18-1） 14=232mm；取 D=30mm。0 Hmn 3.5.3 收獲滾鏈的安全檢查 收獲滾鏈上收獲鏈尾端的固定裝置，應有防松或自緊的性能。 對收獲鏈尾端的固定情況，應每月檢查一次。 多層卷繞的收獲滾鏈，端部應有凸緣，凸緣應比最外層收獲鏈 或鏈條高出 2 倍的收獲鏈直徑或鏈條的寬度。單層卷繞的單聯(lián)的收獲 滾鏈也應滿足上敘要求。 用戶要求起升機構和變幅機構的收獲滾鏈采用缸體內(nèi)無貫通的 支承軸的結構時，缸體宜采用鋼材制造。 收獲滾鏈出現(xiàn)下敘情況之一是應報廢 3.6 軸的設計計算 3.6.1 收獲鏈軸的設計計算 1.輸出軸的功率 、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩PnT 由上述計算可知 =0.44298.0547.031輸 kW =124.1 mi/r 于是 mNnT 7.341.2995 2.作用在收獲鏈上的力 已知收獲鏈軸的分度圓直徑為 zd65. 而 圓周力 dTFt .104657.32 徑向力 NOtr 9.382tan.an 3.初步確定軸的最小直徑 軸的設備為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。初步估算軸的最小直徑。 （式 15-2） 【5】30PdAn 19 取 則12OAmd1.7.24013min 軸的最小直徑顯然是安裝從動收獲鏈處軸的直徑 。此軸上有一1d 鍵槽，應適當增大軸徑：單鍵增大 5%。 取 8min1 為了使所選的軸與收獲鏈孔徑相適應，同時，收獲鏈軸孔的直徑 是 ，故取 ；又由于收獲鏈輪轂齒合面為 ，m29md291 ml3 故該軸尺寸 ；l3 3.6.2.軸的結構設計 1）擬定軸上零件的裝配方案 選用裝配方案：螺母、軸端擋圈、收獲鏈、軸承端蓋、右端軸承、 、右端套缸、收獲鏈軸、左端套缸、軸承、軸承端蓋依次從軸的左端 向右安裝。 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和齒合面 （1）為了滿足從動收獲鏈的軸向定位要求， 軸段右端需cb 制出一軸肩，軸肩高度 ，故取mdh)31.2().07.( 段的直徑 ； 齒合面可參考安裝尺寸取bcmd32bcl1602 （2）初步選取滾動軸承。因軸承受到徑向力較大，故選用單 列向心球軸承。參照工作要求并根據(jù) ，由軸承產(chǎn)品目md32 錄中初步選取單列向心球軸承 6207，其尺寸為 ， 故 、 ；而17235BDd 573l197 。m65 軸端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。根據(jù)軸承的安裝尺寸， 20 。md4264 其余尺寸可根據(jù)其他相關零件而確定，即 ，ml5ml2564 3.6.3. 軸的強度計算 按彎扭合成強度條件校核計算 通過軸的結構設計，軸的主要結構尺寸、軸上零件的位置、以及 外載荷和支反力的作用位置均已確定 許用應力值 用插入法由表 16.3【4】 查得 ，MPab5.102MPab601 應力校正系數(shù) 5.1026b59.0 表 6 收獲鏈軸受載計算結果 6）. 由于收獲鏈為K式直收獲鏈，按彎扭合成應力校核的強度 mNMTCa 8.36152)(2 PaPaW09.48 故安全。 3.6.4 主動收獲鏈軸的設計計算 由從動收獲鏈的結構尺寸可知軸的直徑為 ，其齒合面可md30 載荷 垂直面 V 水平面 H 支反力 NF45.19021NF3.5243 彎矩 mMV38 mM8 總彎矩 H.071.2.822 扭矩 T6340159.0 21 參考裝配尺寸確定。此軸所受載荷較?。珊雎裕?，可不進行強度校核 計算。 使用系數(shù) ：由 12-9 =1.5HA 動載荷系數(shù) :由 12.9 =1.15V V 齒間載荷分配系數(shù) ：由圖 12.10，先求 . 由此可得 12tTFd KH= = =1.25 =1.25H 3.7 傳動結構及設計 傳動軸的設計因設備為 Q235A 鋼，其密度 ，與3/108.7mkg 的直徑 D=320mm. 若取每級收獲鏈傳動的效率（包括軸承效率在內(nèi)） =0.97，則kwp14697.01633min/..2rinwNT175604.950 則軸的角轉(zhuǎn)速 sradnw/3.8602mrV/62.15. 22 132..82sf （2）軸的最小直徑的確定 式中 3pdAn-kW;r/min軸 轉(zhuǎn) 遞 的 功 率 ， 單 位 為軸 的 轉(zhuǎn) 速 ， 單 位 選取軸的設備為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，選取 =112。于是 得AnpAd2.137 (4) 圓盤缸體強度的校核 已知 功率 P=2.2kW,帶速 缸長 l=600mm,直徑 D=320mm，smv/5.0 缸體厚度 t=15mm,設備為 Q235 鋼板。 3.8 傳動軸的結構設計 1）擬定軸上的零件方案 2) 根據(jù)定位和裝配的要求確定軸的各段直徑和齒合面，軸的尺寸 見軸的零件圖。 3) 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器與軸的定位均采用平鍵聯(lián)結，滾動 軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公 差為 m6。 mNMHE4.12582 （6）按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危 險截面 E）的強度。根據(jù)式 22()caTW 式中 --------軸的計算應力，單位為 MPa；ca 23 M-----軸所受的彎矩，單位為， 。NmA T-----軸所受的扭矩，單位為， 。 W----軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 ，對沒鍵槽的3 由式 W= 33.140.2d ---許用彎曲應力，對也選定的設備為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，1 。6MPa22()cTWMPa6.1160.75458322 因有 ，因此，此軸安全。1ca 3.9 收獲鏈變形度計算 垂直靜鋼度計算 f= f= 3xPL48EJ70 式中：f-收獲鏈垂直靜撓度（cm） P-靜載荷（公斤） P=Q+G=2000+221=2221 公斤 L-跨度 L=1000 厘米 E-設備彈性衡量，對 3 號鋼 E=2.1103103 公斤/厘米 2 Jx-收獲鏈斷面垂直慣性矩（ ）4cm Jx=32336 4cm f-許用垂直靜撓度（cm） ，取f= 厘米L70 所以：f=222110003(482.110310332336)=0.68cm f=1000700=1.43cm ff 所以滿足要求結果： 24 水平靜剛度計算 f 水= f 水= 出自26-108 式 13yPL48EJ20 式中: f 水-收獲鏈水平靜撓度（cm） P-水平慣性力（公斤） P= =（2000+221）20=111.05 公斤20QG Jy-收獲鏈斷面水平慣性矩 Jy=11634 4cm f 水-許用水平靜撓度，取f 水= 厘米L20 f 水= 1000200=5cm f 水=111.051000 3(482.110310311634)=0.1cm f 水f 水 滿足要求 注：系數(shù) 的選取是按 P 慣= a 平=(Q+G)/9.80.5 (Q+G)120pg120 P 慣-水平慣性力（公斤） g-重力加速度，取 g=9.8m/s2 a 平-轉(zhuǎn)軸運行機構的加速度，當驅(qū)動輪為總數(shù)的時，取 a 平 =0.5 m/s2 注均自P12 表 6-8 得 動剛度計算 在垂直方向的自振周期： T=2 T 0.3sMK 式中：T-自振周期（秒） M-轉(zhuǎn)軸和收獲鏈的換重量 M= (0.5qlk+G)1g 25 其中：g-重力加速度 g=980cm/s 2 L-跨度 L=1000cm q-收獲鏈均布載荷 q=0.99kg/cm G-機體的重量 G=221kg 所以：M= (0.50.991000221)=0.73kgs2cm1980 則：T=23.16 =0.04s69573. T=0.04sT=0.3s 3.10、運行動任穩(wěn)性計算 穩(wěn)定性計算包括收獲鏈與梁腹板計算整體穩(wěn)定，局部穩(wěn)定計算受壓滾 鏈： 1，梁的整體穩(wěn)定 作為水平剛度收獲鏈產(chǎn)品是比較大的，所以它不能在梁的整體穩(wěn)定計 算。 2，對收獲鏈腹板的局部穩(wěn)定性 轉(zhuǎn)軸小機機輪荷載在收獲鏈受拉區(qū)，使梁腹板的局部穩(wěn)定性不算。 3，受壓翼緣的局部穩(wěn)定性 由于該產(chǎn)品是 U 型槽鋼梁冷壓成型，通過橫向加筋板每米的艱巨和 斜板焊接在一起，與鑄鋼集團。你溝兩個將大大提高對穩(wěn)定性的滾鏈 圓角，使受壓翼緣板的局部穩(wěn)定性不能計算。 第三章行星輪式爬樓支架的有限元研究 3.1 引言 ANSYS 是一種廣泛的商業(yè)套裝工程分析軟件。所謂工程分析軟件， 主要是在機械結構系統(tǒng)受到外力負載所出現(xiàn)的反應，例如應力、位移、 溫度等，根據(jù)該反應可知道機械結構系統(tǒng)受到外力負載后的狀態(tài)，進 而判斷是否符合設計要求。一般機械結構系統(tǒng)的幾何結構相當復雜， 26 受的負載也相當多，理論分析往往無法進行。想要解答，必須先簡化 結構，采用數(shù)值模擬方法分析。由于計算機行業(yè)的發(fā)展，相應的軟件 也應運而生，ANSYS 軟件在工程上應用相當廣泛，在機械、電機、土木、 電子及航空等領域的使用，都能達到某種程度的可信度，頗獲各界好 評。使用該軟件，能夠降低設計成本，縮短設計時間。 ANSYS 是世界上著名的大型通用有限元計算軟件，它包括熱、電、 磁、流體和結構等諸多模塊，具有強大的求解器和前、后處理功能， 為我們解決復雜、龐大的 工程項目和致力于高水平的科研攻關提供了 一個優(yōu)良的工作環(huán)境，更使我們從繁瑣、單調(diào)的常規(guī)有限元編程中解 脫出來。ANSYS 本身不僅具有較為完善的分析功 能，同時也為用戶自 己進行二次開發(fā)提供了友好的開發(fā)環(huán)境。 軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模 塊。 前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可 以方便地構造有限元模型； 分析計算模塊包括結構分析（可進行線性分析、非線性分析和高 度非線性分析） 、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析 以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈 敏度分析及優(yōu)化分析能力； 后處理模塊可將計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯 示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結構 內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計算結果以圖表、曲線形式顯示 或輸出。 軟件提供了 100 種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結構 和材料。該軟件有多種不同版本，可以運行在從個人機到大型機的多 種計算機設備上，如 PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY 等。 27 3.2 受力分析和有限元模型 用 SOLIDWORKS 軟件繪制出支架的三維模型，其受力情況如圖下 圖所示。力施加在 支架兩側的固定位置上，用有限元分析整體受力情況。 支架受力圖 根據(jù) SOLIDWORKS 建立的幾何模型，將不影響構件強度的細小結構 刪除，通過導出轉(zhuǎn)化成 IGS 格式，導入 ANSYS-12.0 中獲得相應有限元 模型，并在該軟件中進行計算。整個模型采用 SOLID187 四面體十節(jié)點 實體單元進行劃分。整個模型采用 SOLID187 四面體十節(jié)點實體單元進 行劃分。模型中節(jié)點數(shù)為 127516，單元數(shù)為 68048。如圖 1 所示： 28 圖 1 劃分網(wǎng)格 3.2 材料分析及邊界條件 1. 分析條件 1）材料參數(shù)及制造工藝 材料采用鋼材 S50C，由于比重輕，強度高，常用于高強度結構件， 例如運動器材。 材料力學參數(shù)： 彈性模量：E = 71GPa 泊松比：0.33 密度：2800 kg/m3 屈服強度： =260MPa 29 2）載荷和邊界條件 在支架底部靠近車輪處施加位移約束，限制 Z 軸方向的自由度， 釋放 X,Y 軸自由度；在支架坐墊的橫梁上施加線壓力，方向為 Z 軸負 向。如圖 2 所示： 圖 2 載荷和約束分布 2. 結果分析 圖 3 顯示為支架的等效應力分布云圖。由圖可知，最大應力值為 11.67MPa，且應力較大值發(fā)生在結構的某些非危險位置處，可通過對 構件的局部結構修改來消除應力的局部集中；結構中大部分區(qū)域的應 力值相對較小，為 6MPa 以下。與材料允許的屈服和抗拉強度比較，該 結構完全符合強度要求。 圖 3 車架等效應力云圖 30 圖 4 顯示為支架的整體變形分布云圖。由圖可知，該支架的最大 變形發(fā)生在坐墊內(nèi)側橫梁上，綜合變形最大值為 0.22mm。符合結構設 計的剛度要求。 圖 4 車架變形位移云圖 3.5 本章小結 在本章節(jié)中，對已經(jīng)建好模的支架，確定其材料為 7003 鋁合金， ，所受載荷為：在支架坐墊的橫梁上施加線壓力，假定實際載荷為一 位正常老人 60kg，約為 600N；方向為 Z 軸負向以及邊界條件為：在支 架底部靠近車輪處施加位移約束，限制 Z 軸方向的自由度，釋放 X,Y 軸自由度；。然后用 ANSYS 進行受力分析，觀察其所受應力分布以及 變形和位移分布。 31 總結 收獲技術通過前蘇聯(lián)的發(fā)展，已在基礎理論方面取得了成果，世 界各國將以各種形式研制利用收獲技術，尤其是應用方面將有大的發(fā) 展，適用于各種支架收獲的機型回相繼出現(xiàn)，新結構的利用振動技術 的葉菜收獲機會不斷出現(xiàn)。 在當今這個科技發(fā)展速度日新月異的社會，各種行業(yè)的發(fā)展是相 互促進，相輔相成的?；厥招袠I(yè)的發(fā)展直接促進了利用率，而葉菜收 獲機和葉菜收獲機是該行業(yè)中的必不可少的加工裝置，為了適應當今 社會的發(fā)展要求和趨勢，低成本、高效率以及自動智能化是當今工業(yè) 發(fā)展的必然趨勢。 這次畢業(yè)設計是本人在大學生活中所學知識的綜合應用，在大四 的生產(chǎn)實習中，通過參觀和了解機械加工工藝和流程，鞏固了本人的 專業(yè)知識。這次設計也是在上學期的專業(yè)課程設計的基礎上更進一步 鞏固，讓我充分的感受國內(nèi)和國外的制造業(yè)之間的差距。我想，通過 這次設計，使我本人對中國制造業(yè)肯定，堅定了本人畢業(yè)后從事制造 業(yè)的信心。 本人這次的設計的葉菜收獲機，是在現(xiàn)有設備的基礎上，從空間 結構到設備中各種裝置的選擇等方面的進行綜合優(yōu)化，使該套裝置的 成本得以降低、效率得以提高以及使用的周期得以延長。由于本人知 識有限，在設計過程中難免存在錯誤和妥協(xié)之處，希望老師們提出寶 32 貴意見。 致 謝 本次設計由 XX 老師的指導，X 老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、深厚的知識 積累和謙遜轉(zhuǎn)動情的做人風格使我深受熏陶,受益匪淺! 在設計過程中 曾多次得到 X 老師的耐心輔導,另外在設計過程中班上的同學們了很多 幫助，特別是在計算機的使用方面給于了很多幫助，并提出了許多寶 貴建議. 本次畢業(yè)設計的順利完成離不開以上各位老師指導,以及同學們的 大力幫助，借此只言片語,對他們轉(zhuǎn)動心而無私的幫助表示衷心的感謝 ! 33 參考文獻 【1】 蔡春源.機械零件設計手冊（第三版上）.冶金工業(yè)出版社.1994 年 4 月 【2】 蔡春源.機械零件設計手冊（第三版下）.冶金工業(yè)出版社.1994 年 4 月 【3】 王少懷.機械設計師手冊（中冊）.電子工業(yè)出版社.2006 年 8 月 【4】 邱宣懷.機械設計（第四版）.北京.高等教育出版社.2007 年 12 月 【5】 王少懷.機械設計師手冊（下冊）.電子工業(yè)出版社.2006 年 8 月 【6】 何銘新.機械制圖.高等教育出版社.2002 年 5 月 【7】 蔣平.工程力學基礎(上).高等教育出版社.2003 年 2 月 【8】 成大先.機械傳動.化學工業(yè)出版社.2004 年 1 月 【9】 孫桓，陳作模.機械原理（第六版）.北京.高等教育出版社.2001 年 5 月 【10】 廖念禾.AutoCAD 2006 中文版全接觸.中國水利水電出版社.北京.2006 年 1 月 【11】 唐伯雁等.幕墻葉菜收獲機器人的收獲系統(tǒng)設計J.收獲世界.第 24 卷第 7 期 2008 年 7 月. 【12】 機械設計手冊編委會.機械設計手冊新版第 1 卷M.北京.機械工業(yè)出版 社,2005 年 3 月 【13】 廖念釗.互換性與技術測量（第四版）.中國計量出版社.北京.2000 年 1 34 月 【14】 機械設計手冊編委會.機械設計手冊新編（軟件版）.化學工業(yè)出版社. 2008 年 4 月 【15】 任嘉卉，李建平.機械設計課程設計.北京.北京航空航天大學出版社. 2001 年 1 月 【16】 Christopher T H. 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