桑葉采收機(jī)總體方案的擬定及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

桑葉采收機(jī)總體方案的擬定及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),桑葉采收機(jī)總體方案的擬定及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),桑葉,采收,總體方案,擬定,傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)計(jì) 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 中 期 檢 查 表 學(xué) 院： 工學(xué)院 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級專業(yè)及班級 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 副教授 論文（設(shè)計(jì)）題目 桑葉采收機(jī)總體方案的擬定和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度 已完成的主要內(nèi)容 尚需解決的主要問題 1、總體方案的擬定 2、主要運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 3、動(dòng)力系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 3、所需材料的選擇 1、零件強(qiáng)度的分析與計(jì)算 2、電動(dòng)機(jī)及真空泵的型號(hào)選擇 3、工作效率的計(jì)算與校正 指導(dǎo)教師意見 簽 名： 年 月 日 檢查小組意見 組長簽名： 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。 2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。 ? 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 學(xué)生姓名 學(xué)??? 號(hào) 年級專業(yè)及班級 指導(dǎo)教師及職稱 ??副教授 學(xué)??? 院 工學(xué)院? ? ? ?? ? ? 2012年12月3日 填 寫 說 明 ? 一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書是學(xué)校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立從事畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫。 二、此任務(wù)書必需針對每一位學(xué)生，不能多人共用。 三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)，經(jīng)過自己的努力，可以完成任務(wù)書規(guī)定的設(shè)計(jì)研究內(nèi)容。 四、任務(wù)書一經(jīng)下達(dá)，不得隨意更改。 五、各欄填寫基本要求。 （一）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題來源、選題性質(zhì)和完成形式： 請?jiān)诤线m的對應(yīng)選項(xiàng)前的“□”內(nèi)打“√”，科研課題請注明課題項(xiàng)目和名稱，項(xiàng)目指“國家青年基金”等。 （二）主要內(nèi)容和要求： 1．工程設(shè)計(jì)類選題 明確設(shè)計(jì)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計(jì)方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點(diǎn)；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等要求。 2．實(shí)驗(yàn)研究類選題 明確選題的來源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評述；該生的研究重點(diǎn)，研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案；計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。 3．文法經(jīng)管類論文 明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹，明確該生的研究重點(diǎn)；要求完成的工作量，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。 （三）主要中文參考資料與外文資料： 在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近1－3年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。 （四）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排： 1．設(shè)計(jì)類、實(shí)驗(yàn)研究類課題 實(shí)習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時(shí)間的20%；主體工作，包括設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖紙、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析等約占總時(shí)間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時(shí)間的30%。 2．文法經(jīng)管類論文 實(shí)習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時(shí)間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時(shí)間的40%。 六、各欄填寫完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。 ? ? 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）題目 桑葉采收機(jī)總體方案的擬定及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)? 選題來源 □結(jié)合科研課題?? 課題名稱：???????????????????????????????????????? ■生產(chǎn)實(shí)際或社會(huì)實(shí)際?????????? □其他??? 選題性質(zhì) □基礎(chǔ)研究????? ■應(yīng)用研究???? □其他 題目完成形式 □畢業(yè)論文????? ■畢業(yè)設(shè)計(jì)???? □提交作品，并撰寫論文 主要內(nèi)容和要求 為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，擬對桑葉實(shí)施機(jī)械采收。要求生產(chǎn)率為：300～500Kg/小時(shí)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求擬定桑葉采收機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，并對傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制總體設(shè)計(jì)方案圖、變速箱的部件圖及其他主要零件圖。 1、? 采收機(jī)總體布置圖一張，主要的傳動(dòng)部件裝配圖一張，零件圖若干張。 2、? 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書不得少于1.0萬字。正文的主要結(jié)構(gòu)層次： 1）前言：主要寫設(shè)計(jì)的目的、意義、研究的現(xiàn)狀、本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 2）總體方案的擬定與計(jì)算：要有方案的比較、選優(yōu)、必要的簡圖和設(shè)計(jì)計(jì)算，驗(yàn)證能達(dá)到上述設(shè)計(jì)目標(biāo)。 3）關(guān)鍵零件的強(qiáng)度的計(jì)算與分析?？梢杂糜?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算，但要寫清采用的計(jì)算軟件，對設(shè)計(jì)的已知條件和結(jié)果可以用圖形、表格等方式整理。 4）典型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明：要有必要的插圖，文字針對插圖進(jìn)行說明。 5）設(shè)計(jì)總結(jié)：是對整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要成果的總結(jié)。在總結(jié)中應(yīng)明確指出本畢業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（或沒有考慮周全的地方)，對其應(yīng)用前景和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等加以預(yù)測和評價(jià)，并指出今后進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)的方向與設(shè)想。 6）致謝：對老師和給予指導(dǎo)或協(xié)助完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的組織和個(gè)人表示感謝。內(nèi)容應(yīng)簡潔明了、實(shí)事求是。 ? 主要中文參考資料與外文資料 ???文獻(xiàn)檢索關(guān)鍵字：桑蠶（silkworm）、桑樹（mulberry）、園藝機(jī)械、林業(yè)機(jī)械、收獲機(jī)械 [1]? 王同洲．桑蠶實(shí)用技術(shù)[M]．黃河出版社，2000． ?[2]? 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化（果疏機(jī)械分冊）[M]．農(nóng)業(yè)出版社． [3]? 鄒慧君．機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2008． [4]?? 張偉．農(nóng)業(yè)物料學(xué)[M]．中國農(nóng)業(yè)出版社,2007. [5]? 呂庸厚.組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2008 ? ? 工作進(jìn)度安排 ? 起止日期 主要工作內(nèi)容 ? ?2013．2．25前 ?查閱文獻(xiàn)、收集資料、調(diào)查研究 ? ?2013. 2.26—2013.4.15 ?擬定設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制裝配圖零件圖 ? ?2013. 4中旬 ?中期考核 ? ?2013.4.16—2013.5.1 ?撰寫畢業(yè)論文 ? ?2013.5.1—2013.5.13 ?畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、修改 ? ?2013.5.13—2013.5.26 ?畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 ? ? ? ? ? ? ? 要求完成日期：2013年05月06 日??????? 指導(dǎo)教師簽名：? ?????????????????????? 審查日期：2012年?12月04日??????????? 專業(yè)委員會(huì)主任簽名： ????????????????? 批準(zhǔn)日期：2012年12月?05日??????????? 學(xué)院指導(dǎo)委員會(huì)簽名（公章）：?????????? 接受任務(wù)日期：2012年12月05 日? ??????學(xué)生本人簽名：???????? ???? ? 注：簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級專業(yè)及班級 2009級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（4）班 指導(dǎo)教師及職稱 副教授 學(xué) 院 工學(xué)院 2013 年 1 月 7 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 桑葉采收機(jī)總體方案的擬定及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字） 研究意義： 種桑養(yǎng)蠶在我國有著悠久的歷史 ,栽桑的目的是采葉養(yǎng)蠶，而桑葉又是桑樹的營養(yǎng)器官，在采葉的同時(shí)，要注意養(yǎng)樹，以達(dá)到下期或來年得到更多桑葉的目的。采葉的基該方法有摘葉法、采芽法和剪條法三種：摘葉法在小蠶或夏、秋蠶期應(yīng)用；采芽法在春蠶大蠶期應(yīng)用；剪條法是連條帶葉剪取條桑，直接飼蠶。秋末冬初，通過剪梢（剪去枝條梢部），能減少桑樹凍害，提高發(fā)芽率和春葉產(chǎn)量。 如果能針對性地研發(fā)出來適用于這種桑葉采摘方式的工具,就能把農(nóng)戶從痛苦的勞作中解救出來,讓他們省時(shí)又省力地完成龐大的工作量。目前全國桑蠶養(yǎng)殖達(dá)到盛況,而且還在不斷地?cái)U(kuò)大化中,作為今后農(nóng)戶新的一種經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物,勢必會(huì)形成全國的支柱產(chǎn)業(yè)之一.因在此之前沒有一種合適的工具可以把農(nóng)戶從繁重的勞作中解脫出來而造成了桑葉采摘工具這塊的空白。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 采桑機(jī)是從近年來發(fā)展起來的，然而采茶機(jī)的研制早有淵源。1956年開始,日本就開始試作電氣動(dòng)力源的攜帶型采桑機(jī),1961年開始公開演示。同年,日本制定了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的農(nóng)業(yè)基本法,使得全國的拖拉機(jī)的普及臺(tái)數(shù)超過了100萬臺(tái),有效地推進(jìn)了農(nóng)業(yè)的機(jī)械化。 與采茶機(jī)類似，攜帶型采桑機(jī)的采桑方式有3種,既往復(fù)動(dòng)刃型(現(xiàn)在的可搬型采桑機(jī)多采用這種方式)\圓盤狀的水平回轉(zhuǎn)刃型以及圓桶刃型,攜帶型的機(jī)械,機(jī)身重6-12公斤,采摘幅度25-45厘米.采摘?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度相對較大,工作效率也相對較低,但現(xiàn)在日本的桑樹園還有不少是沿用該機(jī)械的,1小時(shí)可采40-60公斤鮮葉。 采桑機(jī)雖然在國外早已開始應(yīng)用，但在我國的研究卻比較落后。中國早已研制出自己的采茶機(jī)，中國對采茶機(jī)的研究是五十年代末期開始的，近年來進(jìn)展較快。機(jī)器采茶已在部分地區(qū)和國營茶場較大面積上試用，全國不少專業(yè)研究機(jī)構(gòu)也對機(jī)采問題作了較為廣泛的研究，并已取得一定成果。中國研制并已提供生產(chǎn)上試用、試驗(yàn)的機(jī)型有十余種。采茶機(jī)的工作原理均屬切割式?；拘褪接型鶑?fù)切割式、螺旋滾刀式、水平旋轉(zhuǎn)鉤刀式三種。動(dòng)力來源分機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、手動(dòng)三種。 采茶機(jī)的工效與茶芽生長情況、操作者技術(shù)熟練程度及采茶機(jī)采摘幅寬度關(guān)系較大。機(jī)采的生產(chǎn)效率一般要比手采高6-15倍。如江蘇芙蓉茶場機(jī)動(dòng)螺旋滾動(dòng)式采茶機(jī)（采摘幅寬270毫米，每臺(tái)兩人輪換工作），臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為80-100斤鮮葉，較手采提高15倍。湖北省74-I型手搖軟軸傳動(dòng)采茶機(jī)（采摘幅270毫米，兩人操作），臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為73斤鮮葉，較采提高6-8倍。上海農(nóng)機(jī)所和我所試制的JW機(jī)動(dòng)往復(fù)切割有茶機(jī)（幅寬300毫米，兩人操作），臺(tái)時(shí)間量為80-90斤鮮葉，比手采提高10倍左右。 采茶機(jī)的采摘質(zhì)量，以往復(fù)切割式為好，完整芽葉可達(dá)60-70%，加上破碎但能制茶的部分鮮葉，可制率達(dá)85-90%。水平旋轉(zhuǎn)鉤刀式采茶機(jī)的完整芽葉為40-55%，可制率在75%以上。螺旋滾切式采茶機(jī)的完整芽葉只有30-40%，可制率在50%以上。 近年來 ,我國桑蠶業(yè)發(fā)展很快 ,隨著種桑面積的擴(kuò)大 ,廣大桑農(nóng)也遇到了一些難題 ,比如桑葉目前只能靠手工采摘 ,效率很低。隨著東桑西移工程的實(shí)施,目前全國的桑蠶養(yǎng)殖達(dá)到了空前的旺盛階段,除去幾個(gè)因天氣與地形影響而種不了桑養(yǎng)不了蠶的地區(qū),其它地方基本上或多或少的都已形成了大規(guī)模的桑蠶養(yǎng)殖,從而也使得桑蠶養(yǎng)殖成為當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè).幾十年來,農(nóng)戶的手工勞作形成了采摘桑葉的唯一習(xí)慣,時(shí)間長,勞動(dòng)強(qiáng)度大,除去手部會(huì)受傷外,還會(huì)因天氣炎熱而造成中暑死亡的事例。這種勞動(dòng)方式幾十年來給農(nóng)戶帶來苦不堪言的痛楚,但因?yàn)闆]有一種有效的工具可以幫助他們從繁重的勞動(dòng)中解脫出來,所以他們不得不一直忍受著。 為此 ,作者設(shè)計(jì)了桑葉采收機(jī) ,以降低勞動(dòng)強(qiáng)度 ,提高采桑效率 ,獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益 隨著桑蠶養(yǎng)殖市場的不斷擴(kuò)大化,這種桑葉采收機(jī)必會(huì)受到廣大農(nóng)戶的喜愛與接納,也使得桑葉采收機(jī)的市場需求前景無限! 主要參考文獻(xiàn)： [1] 肖麗萍,魏文軍,宋建農(nóng),靳桂萍.可控變桿長空間機(jī)構(gòu)在農(nóng)機(jī)部件工作軌跡上的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].?農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).?2007(07) [2] 李健,龐新維.桑葉采摘機(jī)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)公差的設(shè)計(jì)[J].?農(nóng)機(jī)化研究.?2007(03) [3] 李健,靳龍,伍麗峰.??開口空心齒輪軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].?機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.?2006(01) [4] 李健,靳龍.??桑葉采摘機(jī)手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].?農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).?2005(11) [5] 尹健,謝慶生,羅延科,陳倫軍.??考慮彈流潤滑的齒輪傳動(dòng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的遺傳算法實(shí)現(xiàn)[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2003(06) [6] 姚文斌,何天淳.??鋼絲軟軸抗扭剛度的計(jì)算及測量[J]. 力學(xué)與實(shí)踐. 2000(02) [7] 王靜.??生產(chǎn)過程中扭矩衰減的控制方法[J]. 大眾科技. 2011(10) [8]權(quán)啟愛;舒南炳;孟慶恩;朱守貞;;從日本樣機(jī)試驗(yàn)試述我國采茶機(jī)的研究[J];中國茶葉;1980年05期 [9]何云信;容積式真空泵結(jié)構(gòu)型式的探討[J];真空;2002年02期 注：此表如不夠填寫，可另加頁。 研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等） 研究目的： 為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，擬對桑葉實(shí)施機(jī)械采收。 研究內(nèi)容： 要求生產(chǎn)率為：300～500Kg/小時(shí)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求擬定桑葉采收機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，并選用合適的鋼絲軟軸與真空泵，繪制總體設(shè)計(jì)方案圖及其他主要零件圖。 研究方法： 通過理論分析，數(shù)據(jù)收集、計(jì)算，查閱數(shù)據(jù)庫和參考文獻(xiàn)進(jìn)行校核。 預(yù)期成果： 擬定桑葉采收機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，并選用合適的鋼絲軟軸與真空泵，繪制總體設(shè)計(jì)方案圖，并選擇主要部件的材料。并提交采收機(jī)總體布置圖一張，主要的傳動(dòng)部件裝配圖一張，零件圖若干張；以及不少于1.0萬字的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等） 2013．2．25前 查閱文獻(xiàn)、收集資料、調(diào)查研究 2013. 2.26—2013.4.15 擬定設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制裝配圖零件圖 2013. 4中旬 中期考核 2013.4.16—2013.5.1 撰寫畢業(yè)論文 2013.5.1—2013.5.13 畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、修改 2013.5.13—2013.5.26 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 論證小組意見 組長簽名： 20 年 月 日 專業(yè)委員會(huì)意見 專業(yè)委員會(huì)主任簽名： 20 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。 2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。 湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 全 日 制 普 通 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 桑葉采收機(jī)總體方案的擬定和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) DESIGN OF TRANSMISSION SYSTEM AND THE OVERALL PLAN OF MULBERRY LEAF HARVESTING MACHINE 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 年級專業(yè)及班級： 指導(dǎo)老師及職稱： 教授 學(xué) 院：工學(xué)院 湖南長沙 提交日期：2013 年 5 月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生設(shè)計(jì) 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下， 進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注 明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的 作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確 的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 1 關(guān)鍵詞 1 1 前言 1 2 課題設(shè)計(jì)的意義 2 2.1 桑葉采收機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 2 2.2 采茶機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀2 2.3 桑葉采收機(jī)的市場及其前景3 3 總體方案的提出 3 3.1 主要結(jié)構(gòu) 3 3.2 工作原理4 4 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 4.1 整機(jī)結(jié)構(gòu) 4 4.2 設(shè)計(jì)要求 5 4.2.1 技術(shù)指標(biāo) 5 4.3 汽油機(jī)的選擇 5 4.3.1 已知給定刀具參數(shù)如下 5 4.3.2 汽油機(jī)的選擇計(jì)算 5 4.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 4.4.1 帶輪材料的選擇及熱處理 5 4.4.2 帶輪設(shè)計(jì) 5 4.5 鋼絲軟軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 7 4.5.1 初級參數(shù)假定 7 4.5.2 鋼絲軟軸的設(shè)計(jì) 8 4.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 4.6.1 軸的計(jì)算 9 4.6.2 擬定軸上零件的裝配方案9 4.6.3 軸的校核10 4.6.4 鍵的校核 11 4.7 風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)12 4.7.1 各種類型風(fēng)機(jī)的工作原理12 4.7.2 風(fēng)機(jī)的分類 12 4.7.3 離心式通風(fēng)機(jī)的選擇13 4.7.4 主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算13 4.8 刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選擇14 4.8.1 刀具與采摘頭的結(jié)構(gòu)與安裝14 4.8.2 刀具材料的選擇15 4.9 其他部分的設(shè)計(jì)15 4.9.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)15 4.9.2 行走輪設(shè)計(jì)15 5 總結(jié)16 5.1 產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)及解決問題的效果16 參考文獻(xiàn)17 致謝18 桑葉采收機(jī)總體方案的擬定和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： （8） 摘 要: 為了提高采摘桑葉的效率,本畢業(yè)設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)一款桑葉采收機(jī),對該機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì),對其性能參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,對各傳動(dòng)元件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（繪制機(jī)具總裝圖,及其部分元件圖。 ）,最終設(shè)計(jì)出一臺(tái)便于操作維修、成本低、安全可靠的桑葉采收機(jī)。 關(guān)鍵詞：桑葉采收；采摘；負(fù)壓；皮帶輪；鋼絲軟軸 Design of Transmission System and the Overall Plan of Mulberry Leaf Harvesting Machine Student：Mao Pengcheng Tutor：Yang Wenmin （College of Engineering，Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract: In order to improve the efficiency of picking mulberry leaves, this graduation design is to design a mulberry leaf harvesting machine, design the structure of the machine, design and calculate its performance parameters and each driving element (drawing machine assembly drawings, and its component diagram.) Finally, design a mulberry leaf harvesting machine that is cheapy, easy to repair, safe and reliable. Key words: Mulberry leaf harvesting; harvesting; negative pressure; pulley; the wire flexible shaft 1 前言 種桑養(yǎng)蠶在我國有著悠久的歷史 ,栽桑的目的是采葉養(yǎng)蠶，而桑葉又是桑樹的營 養(yǎng)器官，在采葉的同時(shí)，要注意養(yǎng)樹，以達(dá)到下期或來年得到更多桑葉的目的。采葉 的基本方法有摘葉法、采芽法和剪條法三種 15：摘葉法在小蠶或夏、秋蠶期應(yīng)用；采 芽法在春蠶大蠶期應(yīng)用；剪條法是連條帶葉剪取條桑，直接飼蠶。秋末冬初，通過剪 梢（剪去枝條梢部） ，能減少桑樹凍害，提高發(fā)芽率和春葉產(chǎn)量。目前全國桑蠶養(yǎng)殖 達(dá)到盛況,而且還在不斷地?cái)U(kuò)大化中,作為今后農(nóng)戶新的一種經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物,勢必會(huì)形成 全國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。如果能針對性地研發(fā)出來適用于這種桑葉采摘方式的工具,就 能把農(nóng)戶從痛苦的勞作中解救出來,讓他們省時(shí)又省力地完成龐大的工作量。 本課題即針對桑葉采收主要靠人工進(jìn)行時(shí)的問題及現(xiàn)有采收設(shè)備不足的現(xiàn)狀，研 究出一種專用于桑葉采收的機(jī)械設(shè)備，并對整機(jī)各結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)，對采收機(jī)所用 刀片的材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研制配套的負(fù)壓系統(tǒng)，相應(yīng)的鋼絲軟軸，機(jī)架，并進(jìn)行 計(jì)算和裝配圖的繪制。最終設(shè)計(jì)出一臺(tái)便于操作維修、成本低、效率高的桑葉采收機(jī)。 2 課題設(shè)計(jì)的意義 2.1 桑葉采收機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 采桑機(jī)是從近年來發(fā)展起來的，然而采茶機(jī)的研制早有淵源。1956 年開始,日本 就開始試作電氣動(dòng)力源的攜帶型采桑機(jī),1961 年開始公開演示。同年,日本制定了農(nóng)業(yè) 現(xiàn)代化發(fā)展的農(nóng)業(yè)基本法,使得全國的拖拉機(jī)的普及臺(tái)數(shù)超過了 100 萬臺(tái),有效地推進(jìn) 了農(nóng)業(yè)的機(jī)械化。 與采茶機(jī)類似，攜帶型采桑機(jī)的采桑方式有 3 種,即往復(fù)動(dòng)刃型(現(xiàn)在的可搬型采 桑機(jī)多采用這種方式)圓盤狀的水平回轉(zhuǎn)刃型以及圓桶刃型,攜帶型的機(jī)械,機(jī)身重 6- 12 公斤,采摘幅度 25-45 厘米.采摘?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度相對較大,工作效率也相對較低,但現(xiàn)在日 本的桑樹園還有不少是沿用該機(jī)械的,1 小時(shí)可采 40-60 公斤鮮葉 14。 2.2 采茶機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 采桑機(jī)雖然在國外早已開始應(yīng)用，但在我國的研究卻比較落后。中國早已研制出 自己的采茶機(jī)，中國對采茶機(jī)的研究是五十年代末期開始的，近年來進(jìn)展較快。機(jī)器 采茶已在部分地區(qū)和國營茶場較大面積上試用，全國不少專業(yè)研究機(jī)構(gòu)也對機(jī)采問題 作了較為廣泛的研究，并已取得一定成果。中國研制并已提供生產(chǎn)上試用、試驗(yàn)的機(jī) 型有十余種。采茶機(jī)的工作原理均屬切割式?；拘褪接型鶑?fù)切割式、螺旋滾刀式、 水平旋轉(zhuǎn)鉤刀式三種。動(dòng)力來源分機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、手動(dòng)三種。 采茶機(jī)的工效與茶芽生長情況、操作者技術(shù)熟練程度及采茶機(jī)采摘幅寬度關(guān)系較 大。機(jī)采的生產(chǎn)效率一般要比手采高 6-15 倍。如江蘇芙蓉茶場機(jī)動(dòng)螺旋滾動(dòng)式采茶 機(jī)（采摘幅寬 270 毫米，每臺(tái)兩人輪換工作） ，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為 80-100 斤鮮葉，較手采提 高 15 倍。湖北省 74-I 型手搖軟軸傳動(dòng)采茶機(jī)（采摘幅 270 毫米，兩人操作） ，臺(tái)時(shí) 產(chǎn)量為 73 斤鮮葉，較采提高 6-8 倍。上海農(nóng)機(jī)所和我所試制的 JW 機(jī)動(dòng)往復(fù)切割有茶 機(jī)（幅寬 300 毫米，兩人操作） ，臺(tái)時(shí)間量為 80-90 斤鮮葉，比手采提高 10 倍左右。 采茶機(jī)的采摘質(zhì)量，以往復(fù)切割式為好，完整芽葉可達(dá) 60-70%，加上破碎但能制 茶的部分鮮葉，可制率達(dá) 85-90%。水平旋轉(zhuǎn)鉤刀式采茶機(jī)的完整芽葉為 40-55%，可 制率在 75%以上。螺旋滾切式采茶機(jī)的完整芽葉只有 30-40%，可制率在 50%以上 11。 2.3 桑葉采收機(jī)的市場及其前景 近年來 ,我國桑蠶業(yè)發(fā)展很快 ,隨著種桑面積的擴(kuò)大 ,廣大桑農(nóng)也遇到了一些難 題 ,比如桑葉目前只能靠手工采摘 ,效率很低。隨著東桑西移工程的實(shí)施,目前全國 的桑蠶養(yǎng)殖達(dá)到了空前的旺盛階段,除去幾個(gè)因天氣與地形影響而種不了桑養(yǎng)不了蠶 的地區(qū),其它地方基本上或多或少的都已形成了大規(guī)模的桑蠶養(yǎng)殖,從而也使得桑蠶養(yǎng) 殖成為當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè).幾十年來,農(nóng)戶的手工勞作形成了采摘桑葉的唯一習(xí)慣,時(shí)間 長,勞動(dòng)強(qiáng)度大,除去手部會(huì)受傷外,還會(huì)因天氣炎熱而造成中暑死亡的事例。這種勞 動(dòng)方式幾十年來給農(nóng)戶帶來苦不堪言的痛楚,但因?yàn)闆]有一種有效的工具可以幫助他 們從繁重的勞動(dòng)中解脫出來,所以他們不得不一直忍受著。 為此 ,作者設(shè)計(jì)了桑葉采收機(jī) ,以降低勞動(dòng)強(qiáng)度 ,提高采桑效率 ,獲得更高的經(jīng) 濟(jì)效益。 隨著桑蠶養(yǎng)殖市場的不斷擴(kuò)大化,這種桑葉采收機(jī)必會(huì)受到廣大農(nóng)戶的喜愛與接 納,也使得桑葉采收機(jī)的市場需求前景無限！ 3 總體方案的提出 目前市場上的桑葉采收機(jī)，總體結(jié)構(gòu)上可以借鑒的地方較少，因此我根據(jù)現(xiàn)有茶 葉采收機(jī)及修剪機(jī)的結(jié)構(gòu)，結(jié)合桑葉特征以及農(nóng)機(jī)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行修改，提出了本設(shè)計(jì) 的總體方案。 該桑葉采收機(jī)的工作原理是肉眼識(shí)別，單葉操作，機(jī)械采摘，真空收集。工作時(shí) 真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)使采集箱處于負(fù)壓狀態(tài)，另機(jī)械采摘器形成吸力，用肉眼識(shí)別和選擇桑葉 嫩枝，用機(jī)械采摘器將嫩枝切斷，嫩枝被吸入機(jī)械采摘器并經(jīng)軟管進(jìn)入采集箱。 本桑葉采收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是肉眼識(shí)別，選擇性采收。機(jī)械采摘提高勞動(dòng)效率節(jié)省人工； 真空收集提高收集速度，避免手指、指甲等接觸、劃傷葉片，既保護(hù)勞動(dòng)者，又減少 了產(chǎn)品污染。 31 主要結(jié)構(gòu) 以下結(jié)合圖 1 對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。 圖 1 總體布置圖 Fig 1 General arrangement diagram 1-扶手，2-支撐墊，3-鋼絲軟軸，4-可視泄料窗，5-皮帶輪，6-汽油機(jī)（風(fēng)機(jī)） ， 7-濾葉絲網(wǎng)，8-采集箱，9-行走輪，10 軟管，11-采摘刀，12-進(jìn)葉口 32 工作原理 該桑葉采收機(jī)由小型汽油機(jī)作為氣吸裝置和采摘器的動(dòng)力來源。小型汽油機(jī)的曲 軸與風(fēng)機(jī)采取直連的連接方式，傳動(dòng)方式為把汽油機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分與離合器、皮帶輪相 連，通過一級皮帶輪減速帶動(dòng)鋼絲軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)采摘頭的采摘刀轉(zhuǎn)動(dòng)，切斷桑 樹細(xì)嫩枝葉。收集部分由風(fēng)機(jī)、軟管和采集箱組成。小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速狀態(tài)工作 時(shí)，離心式離合器處于分離狀態(tài)，不傳遞動(dòng)力。當(dāng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到離合工作轉(zhuǎn)速 時(shí)，離合器開始結(jié)合對外輸出動(dòng)力，一方面通過一級皮帶減速驅(qū)動(dòng)鋼絲軟軸帶動(dòng)采摘 刀工作。與此同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)在額定工況下工作時(shí)，風(fēng)機(jī)也在額定工況下工作。氣吸式風(fēng) 送結(jié)構(gòu)把切下來的桑葉吸送到采集箱內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對桑葉的采收。 4 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 整機(jī)結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的桑葉采收機(jī)主要由機(jī)架、鋼絲軟軸、刀具、皮帶輪、汽油機(jī)、風(fēng)機(jī)以 及其他零部件和支撐件組成。雙人操作，一人推車前進(jìn)，另一人進(jìn)行采收。汽油機(jī)帶 動(dòng)皮帶輪傳遞動(dòng)力到軸承，帶動(dòng)采摘刀工作，同時(shí)風(fēng)機(jī)制造負(fù)壓將切斷的桑葉吸進(jìn)采 集箱。 4.2 設(shè)計(jì)要求 4.2.1 技術(shù)指標(biāo) (1) 采收高度：300mm ； (2) 機(jī)身重量：40%； 4.3 汽油機(jī)的選擇 4.3.1 已知給定刀具參數(shù)如下 (1) 切削力 F=150N (2) 切削最大半徑 R=60mm (3) 刀片轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 4.3.2 汽油機(jī)的選擇計(jì)算 T=FR=150N0.06=9N.m Pw=Tn/9550=91500/9550=1.4kw P 軟軸 =1.4/0.98=1.43kw P2=1.43/0.94=1.52kw Pd=P 風(fēng)機(jī) +P2=4kw 由以上計(jì)算，我選擇 IE67-8F 汽油機(jī)，水冷，最大功率 10kw，額定轉(zhuǎn)速 2500r/min. 4.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 帶傳動(dòng)是一種摩擦傳動(dòng)，由具有彈性和柔性的帶繞在帶輪上所產(chǎn)生的摩擦力來傳 遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，帶傳動(dòng)主要用在中、小功率傳遞中，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。在需要精確 傳動(dòng)比的地方，同步帶因不需要潤滑而得到廣泛的應(yīng)用；而更多的地方不需要精確的 傳動(dòng)比，因此其他形式的帶傳動(dòng)廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。一般來 說，帶傳動(dòng)的功率 P=60KW，線速度的范圍為 5-25m/s，傳動(dòng)比 i125mm 其中，大帶輪直徑為 mndd 23140521 實(shí)際傳動(dòng)比 I、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速分別為 69.140312di min/7.52rin961 從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速誤差為 在正負(fù)百分之五以內(nèi)，為允許值。%4.10154 (4) 驗(yàn)算帶速 V (1)smndV/3.8106 在 5-25m/s 范圍內(nèi)。 (5) 確定帶的基準(zhǔn)長度 LD 和中心距 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初定中心距 (2)21217.0dda563 初定 m0 由文獻(xiàn)10的式 8-22 得 (3)0 21210 4)()(2addaL 021214)(502addm.19 由文獻(xiàn)10表 8-2，選取帶的基準(zhǔn)長度 LD=1600mm 計(jì)算實(shí)際中心距 (4)mLad 75.042).15960(5200 (6) 校驗(yàn)小帶輪包角 a1 由文獻(xiàn)10式（8-25）查得 小帶輪包角 (5)a3.57-18012）（ da = .436 = 9 滿足要求。 (7) 確定 V 帶根數(shù) Z 由文獻(xiàn)10式（8-26） (6)LaAcaKPZ010 由表 8-2 查得 KL=0.92，由表 8-4a 查得單根普通 V 帶的基本額定功率 P0=3.8， 由表 8-4b 查得功率增量 P 0=0.68，由表 8-5 查得包角修正系數(shù) Ka=0.98 得普通 V 帶的根數(shù)298.68.034Z 取 Z=2 根 (8) 求初拉力 F0 及帶輪軸上的壓力 Fq 由文獻(xiàn)10式（8-27）得單根 V 帶所需最小初拉力為 (7)20)5.2(qZKPFVac 182.0918.04. N927 由式（8-28 ） ，帶輪軸的壓軸力為 (8)2sin10aZFq69i.47 =493.5N (9) 設(shè)計(jì)結(jié)果 由以上計(jì)算及分析我決定選擇 1 根 B-4000GB1171-89V 帶，中心距 a=505mm，帶 輪直徑 dd1=140mm，d d2=236mm，軸上壓力 Fp=493.5N 4.5 鋼絲軟軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.5.1 初級參數(shù)假定 (1) 選取軟軸鋼絲材料 根據(jù)要求，軟軸材料選用碳素鋼，其中 =700MPa (2) 確定鋼絲軟軸纏繞層數(shù) m 根據(jù)要求，選取該軟軸鋼絲纏繞層數(shù) m=4 (3) 假定最外層螺旋鋼絲纏繞比 根據(jù)要求，假定最外層螺旋鋼絲纏繞比 742Dc (4) 假定軟軸單位長度允許扭轉(zhuǎn)角 根據(jù)要求，假定軟軸單位長度允許扭轉(zhuǎn)角 m/360 4.5.2 鋼絲軟軸的設(shè)計(jì) (1) 計(jì)算最外層鋼絲直徑及軟軸外徑 如鋼絲軟軸中各層鋼絲滿足等強(qiáng)度條件，則： (9)EDKnEKnDm22124 =1119 初定最外層螺旋鋼絲纏繞頭數(shù) Z4=9，得： (10)44KZ360Ecd =2.13mm 圓整取 d4=2mm，則： D24=14mm， D0=D2m+dm=16mm.軟軸外徑=16mm (2) 選取其余各層螺旋鋼絲直徑 選取各層螺旋鋼絲直徑 d1，d 2，d m-1。一般取：d 1d 2d 3d m-1d m 為便于加工及方便設(shè)計(jì)，?。?d2=d3=d4=2mm，d 1= =1mm4 計(jì)算得： D23=10mm， D22=6mm，D 21=3mm C1=3，C 2=3，C 3=5 確定各層螺旋鋼絲頭數(shù) 由 (11)m21 CdkZdkZ 注意到 Z 取整數(shù)，故取 Z1=8，Z 2=4，Z 3=7，Z 4=9 校核強(qiáng)度,由 (12) 可得 1=646MPa， 2=646MPa， 3=598MPa， 4=523MPa，顯然強(qiáng)度足夠。 (2) 校核剛度 由 (13)miiDdZEM123670 得 ，故剛度足夠。5. 綜上，所設(shè)計(jì)軟軸能滿足要求。 4.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的設(shè)計(jì)也和其它零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合 理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零 件的可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方 面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需要對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì) 算，以防止斷裂或塑性變形。 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在及其中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件 的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)結(jié)的方法；載荷性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的 加工工藝等。 而影響軸的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異。 4.6.1 軸的計(jì)算 軸上的功率 P=1.53kw，軸轉(zhuǎn)速 n1=1500r/min，根據(jù)公式算得： (14) 初步確定軸的最小直徑：先初步估算軸的最小直徑。本設(shè)計(jì)選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，適用于承受交變負(fù)荷、中等速度、中等負(fù)荷、強(qiáng)烈磨損、無很大沖擊 的重要零件。取 A0=150，于是得 (15) 因此，選取軸徑為 40mm。 4.6.2 擬定軸上零件的裝配方案 (1) 選擇滾動(dòng)軸承：因軸承只受徑向載荷和軸向載荷作用，故使用深溝球軸承， 由文獻(xiàn)10表 13-2，初選滾動(dòng)軸承代號(hào)為 6310，選擇內(nèi)徑 d=50，外徑 D=80，寬度 B=16。 (2) 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩方面。其主要尺寸為其截面尺寸（一般 以鍵寬 b鍵高 h 表示）與長度 L。鍵的截面尺寸 bh，按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選擇 鍵的長度 L=(1.52)d，這里 d 為軸徑。 普通平鍵的主要尺寸，因?yàn)椋篸=40mm，即公稱直徑：d3844，公稱尺寸 bh=128，公稱尺寸 b=12。 取輪轂長度 L=80。平鍵選用材料為 45 剛，個(gè)數(shù)為 2 個(gè)，長度取 40mm。為了保證 與軸配合有良好的對中性，故選擇皮帶輪輪轂與軸的配合為 。76Hn (3) 確定軸上圓角和倒角尺寸，參考文獻(xiàn)10表 15-2，取軸端倒角為 245，各 軸 肩處的圓角半徑及結(jié)構(gòu)尺寸見圖 2 及圖 3。 (4) 由于快速皮帶輪軸必須同時(shí)帶動(dòng)汽油機(jī)和風(fēng)機(jī)，需要兩個(gè)聯(lián)軸器，而慢速皮 帶輪要帶動(dòng)鋼絲軟軸，需要一個(gè)聯(lián)軸器，因此共需要三個(gè)聯(lián)軸器。選用標(biāo)準(zhǔn)件 GYS6。 其中，軸孔直徑分別為 40mm 和 50mm。因?yàn)樾枰３诌B接緊密，所以采用過盈配合 76Hk 圖 2 慢速皮帶輪軸 Fig 2 Slow pulley Shaft 圖 3 快速皮帶輪軸 Fig 3 Fast pulley Shaft 4.6.3 軸的校核 軸傳遞的扭矩由軸的計(jì)算得 T1=9741Nmm 已知帶輪軸壓軸力 Fq為 493.5N 只考慮垂直面所受彎矩，如圖 b MV=56Fq=28869.75Nmm 由于水平面彎矩為 0，危險(xiǎn)截面處最大合成彎矩計(jì)算 (16)VH2 做扭矩圖，如圖 c T1=9741Nmm 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)10 式（15-5）及以上所算的數(shù)據(jù)，由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 a=0.6，軸的 計(jì)算應(yīng)力 (17) 易知 ,故安全！MPa6079.51 圖 4 軸的校核 Fig 4 Axis calibration 4.6.4 鍵的校核 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，其主要的實(shí)效形式是工作面被壓潰。因此通常只按工作面 的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核。 假定載荷在工作面上是均勻分布的，不同平鍵連接的強(qiáng)度條件為 (18) 式中；T-傳遞的扭矩 Nm K-鍵與輪鍵槽的接觸高度 mm L-鍵的工作長度 mm D-軸的直徑 對于安裝皮帶輪的軸上的鍵進(jìn)行相關(guān)校核， ，其中MPap6.12MPap60 可見 ，所以鍵的強(qiáng)度足夠。p 4.7 風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為被輸送氣體的壓力能和動(dòng)能的一種動(dòng)力設(shè)備。對 于采收桑葉來說，風(fēng)機(jī)是一種不可缺少的動(dòng)力設(shè)備。利用風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的負(fù)壓，為采收 提供所需的風(fēng)量。 風(fēng)機(jī)根據(jù)其作用原理的不同，一般可分為離心式、軸流式、混流式三類。在工業(yè) 生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的是離心式和軸流式，在通風(fēng)除塵系統(tǒng)中，主要是使用離心式風(fēng) 機(jī)。 4.7.1 各種類型風(fēng)機(jī)的工作原理 (1) 離心式風(fēng)機(jī)工作原理 離心風(fēng)機(jī)的工作原理是，葉輪告訴旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量,即流體通過 葉輪后,壓能和動(dòng)能都得到提高,從而能夠被輸送到高處或遠(yuǎn)處。離心式風(fēng)機(jī)的葉輪裝 在一個(gè)螺旋型的外殼內(nèi),當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),流體軸向流入,然后轉(zhuǎn) 90進(jìn)入葉輪流道并徑 向流出。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn),在葉輪入口處不斷形成真空,從而使流體連續(xù)不斷地被風(fēng)機(jī)吸 入排出。 (2) 軸流式風(fēng)機(jī)工作原理 軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理是，旋轉(zhuǎn)葉片的擠壓推進(jìn)力使流體得能量，升高其壓能和動(dòng)能。 軸流式風(fēng)機(jī)的葉輪安裝在圓錐形機(jī)殼內(nèi)，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體軸向流入。在葉片葉道 內(nèi)獲得能量后，沿軸向流出。軸流式風(fēng)機(jī)適用于大流量，低壓力，電廠中常用作送引 風(fēng)機(jī)。 (3) 混流式風(fēng)機(jī)工作原理 混流式風(fēng)機(jī)工作原理是，流體進(jìn)入葉輪后，流動(dòng)的方向處于軸流式與離心式之間，近 似沿錐面流動(dòng)?；炝魇斤L(fēng)機(jī)的性能亦介于離心式與軸流式之間，起流量大于離心式但 小于軸流式；全壓大于軸流式而小于離心式。 考慮到桑葉采收機(jī)功率不大，我選擇離心式風(fēng)機(jī)。 4.7.2 風(fēng)機(jī)的分類 按壓力的大小風(fēng)機(jī)可分為通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)和壓氣機(jī)。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 日益需要輸送空氣、氧氣、氮?dú)狻錃?、乙烯、丙稀等各種氣體的機(jī)械。通風(fēng)機(jī)是應(yīng) 用最廣泛的一種氣體輸送機(jī)械。 通風(fēng)機(jī)按照工作時(shí)候產(chǎn)生的壓力大小可分為（在大氣壓為 101.3KPa，氣溫為 20的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）： 低壓離心式通風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)全壓 p1KPa； 中壓離心式通風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)全壓 p=1KPa3 KPa； 高壓離心式通風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)全壓 p=3KPa5 KPa； 低壓軸流通風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)全壓 p500Pa； 高壓軸流通風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)全壓 p500Pa。 通風(fēng)機(jī)廣泛地運(yùn)用于各個(gè)工業(yè)部門，在家庭中廣泛使用的電風(fēng)扇和吹風(fēng)機(jī)都屬于 通風(fēng)機(jī)，其中離心式通風(fēng)機(jī)因?yàn)樾阅芊秶鷱V，效率高，體積小，重量輕，能與高速原 動(dòng)機(jī)直聯(lián)，所以運(yùn)用最為廣泛。 4.7.3 離心式通風(fēng)機(jī)的選擇 離心式通風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件為葉輪、機(jī)殼、進(jìn)氣口、出氣口 機(jī)殼內(nèi)的葉輪安 裝于原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的軸承上。葉輪由葉片和連接葉片的前盤及后盤組成。葉輪后盤裝在 轉(zhuǎn)輪上，機(jī)殼一般是鋼板制成螺線狀箱體，支撐與支架上。 離心式通風(fēng)機(jī)的選擇主要是指風(fēng)機(jī)本體的選擇，同時(shí)還包括與其相配的傳動(dòng)部件 電動(dòng)機(jī)等的選擇，選擇風(fēng)機(jī)是保證通風(fēng)除塵系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。風(fēng)機(jī)選擇不當(dāng)， 造成設(shè)備投資及能耗的浪費(fèi)，因此，在選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，一定要全面考慮，做到正確選擇， 以達(dá)到預(yù)期目的。 4.7.4 主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 輸送量的確定：根據(jù)要求知其輸送量為 300kg/時(shí)。 (2) 混合比的選?。夯旌媳仁侵冈趩挝粫r(shí)間內(nèi)輸送的物料質(zhì)量與同一時(shí)間內(nèi)通過 該管道的空氣質(zhì)量之比，用 m 表示。吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置混合比的選取主要 取決于管系條件（輸送管長度、管內(nèi)壁粗糙狀況、彎管數(shù)量及管道布置方式等） 、 物料物理特性及氣源機(jī)械的性能（真空度、風(fēng)量等）因數(shù)。M 值越大，有利于提高 裝置的輸送能力。對懸浮輸送方式來說，在規(guī)定生產(chǎn)條件下，如選定的 m 值大， 則所需風(fēng)量小，因而可用管徑較小的管道，且單位能耗也低。但若 m 值過大，則 管路壓力損失增大，要求采用真空度較高的氣源機(jī)械，且輸送管道容易發(fā)生堵塞。 反之，如選取的 m 值小，則所需風(fēng)量大，不僅管徑和分離、除塵等設(shè)備的尺寸都 要增大，且由于功率主要消耗在輸送大量空氣而使裝置單位能耗增高。然而選用 小的 m 值，卻可以采用真空度較小的風(fēng)機(jī)。由此看來，影響 m 值的因數(shù)很多，其 值的范圍也較大，很難用公式簡單計(jì)算求得。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)盡可能參考各種實(shí)例、 憑借已有經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定，一般低真空吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置，選取混 合比 m=2。 (3) 計(jì)算空氣流量的確定：根據(jù)選擇的輸送混合比 m=2，所需風(fēng)量 Q 應(yīng)為： (19) 式中：Q風(fēng)量（m3/h） a空氣比重，取 a=1.2kg/m Gs輸送量 kg/h 混合比，其值由經(jīng)驗(yàn)得。在此選擇 =4 所以按設(shè)計(jì)要求的風(fēng)量為： )/(3.208.15hmGQas (5) 被輸送物料的運(yùn)動(dòng)速度確定：確定合理的輸送速度必須保證裝置能長期正常 輸送物料。因此，應(yīng)該考慮以下諸多因素可能的影響：風(fēng)機(jī)工作性能的變化；管系漏 氣；輸送物料品種及某類物料圖物理特性的可能變化；氣流輸送系統(tǒng)要求具有一定的 輸送能力儲(chǔ)備；氣象條件的變化。 綜合以上各項(xiàng)影響因素，按照已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我這次選用的輸送氣流速度為 20m/s。 (5) 輸料管的內(nèi)徑：輸料管起始段內(nèi)徑可按下式確定： (20)mvQDa6023.801.018. 考慮到桑葉大小，為防止堵塞，選擇內(nèi)徑為 60mm。 根據(jù)上述分析和計(jì)算結(jié)果，我選擇 11-62 離心式風(fēng)機(jī)，其穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為 n=2500r/min 風(fēng)量為 Q=500m3/h，進(jìn)口風(fēng)壓 H=-250Pa。 4.8 刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選擇 4.8.1 刀具與采摘頭的結(jié)構(gòu)與安裝 刀具的結(jié)構(gòu)采用用圓盤形的刀盤，兩邊有裝有兩個(gè)對稱的刀片，為防止切割桑樹 枝時(shí)桑樹枝外滑，故把刀刃設(shè)計(jì)成呈圓弧型。刀具使用螺紋和軟軸相連，并通過管接 頭安裝在采摘頭上，管接頭采取螺釘固定。 與此同時(shí)，真空軟管也通過管接頭連接在采摘頭上，采摘頭由 Q235 鋼制造。采 摘刀的位置要放置到正好能將切下來的枝葉送往真空管中的部位，不偏不倚。具體形 式如圖 5。 圖 5 采摘頭 Figure 5 Picture head 4.8.2 刀具材料的選擇 因刀片在高速的環(huán)境下工作，且在剪切過程中，刀片會(huì)受到很大的擠壓力，摩擦 也會(huì)很厲害，需要的硬度也比較高。根據(jù)這些因素我決定選擇 W18Cr4V。 W18Cr4V 是應(yīng)用比較廣泛的的高速鋼，其性能主要有：熱處理硬度可達(dá) 63- 66HRC，抗彎強(qiáng)度可達(dá) 3500MPa 左右，可磨性好。其優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)，工藝成熟。 熱處理：經(jīng)淬火硬度達(dá)到 66HRC，刀尖處噴涂碳化鈦或氮化鈦。 4.9 其它部分的設(shè)計(jì) 4.9.1 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架是固定和承載汽油機(jī)和工作機(jī)構(gòu)的，機(jī)架采用焊接成型，考慮到加工和維修 的方便性和使用的經(jīng)濟(jì)性，故材料采用塑性好，焊接性能好的 HT200 焊接而成。汽油 機(jī)、風(fēng)機(jī)、工作機(jī)構(gòu)與機(jī)架均采用螺栓聯(lián)接。 4.9.2 行走輪設(shè)計(jì) 桑葉采收機(jī)的行走輪由輪轂和輪胎組成，輪轂根據(jù)前面的設(shè)計(jì)要求選擇 45 鋼。 輪胎在此要與輪轂配合，輪胎的大小尺寸應(yīng)與桑葉采收機(jī)的整體形狀和尺寸緊緊相連。 輪胎的外徑是 =160mm，由于負(fù)載不大，且速度較低，為使結(jié)構(gòu)簡化，其具體形狀采 用輪軸合一的形式，外圈材料為橡膠。行走輪的具體尺寸如圖 6。 圖 6 行走輪 Figure 6 The walking wheel 5 總結(jié) 5.1 產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)及解決問題的效果 該設(shè)計(jì)的桑葉采收機(jī)，投入使用后可大大提高茶樹修剪的效率，和以往人工進(jìn) 行修剪工作相比較，不但可以節(jié)約大量勞動(dòng)力、降低成本，而且修剪效果比人工修剪 要好很多。 經(jīng)過和現(xiàn)有采收機(jī)的比較，發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的采收機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)與一般采收機(jī)相比，該機(jī)節(jié)能較多； (2)該采收機(jī)更適用于桑樹種植的特殊模式； (3)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、簡單，維修方便； (4)該機(jī)可通過軟軸對不同高度的桑樹進(jìn)行采收。 由于該機(jī)節(jié)能多、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)及操作方便和售價(jià)低廉，因此更加適 合于種桑養(yǎng)蠶的勞動(dòng)人民選用。 參考文獻(xiàn) 1 肖麗萍,魏文軍,宋建農(nóng),靳桂萍,可控變桿長空間機(jī)構(gòu)在農(nóng)機(jī)部件工作軌跡上的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2007(07) 3 李健,龐新維,桑葉采摘機(jī)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)公差的設(shè)計(jì)J. 農(nóng)機(jī)化研究. 2007(03) 3 李健,靳龍,伍麗峰,開口空心齒輪軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)J. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2006(01) 4 李健,靳龍,桑葉采摘機(jī)手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)J. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2005(11) 5 尹健,謝慶生,羅延科,陳倫軍,考慮彈流潤滑的齒輪傳動(dòng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的遺傳算法實(shí)現(xiàn)J. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2003(06) 6 姚文斌,何天淳,鋼絲軟軸抗扭剛度的計(jì)算及測量J. 力學(xué)與實(shí)踐. 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Smith.Mechanisms And Machine TheoryM.Higher Education Press，2001,05：49- 64 21Rakesh V.Vohra.Mechanism Design：A Linear Programming ApproachM.Cambridge University Press,2011,04:20-35 致 謝 本論文是在楊文敏老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。從開題報(bào)告到中期檢查， 再到設(shè)計(jì)完成，無論是論文格式問題還是設(shè)計(jì)方面的疑問，楊老師總是在百忙之中耐 心地給我解答，在楊老師的幫助下，最終完成此次設(shè)計(jì)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于個(gè)人水平的有限，加上沒有較多的工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中仍然存 在許多不足之處，望各位老師提出寶貴建議。再次感謝楊文敏老師這段時(shí)間的悉 心指導(dǎo)和關(guān)懷。