棉花裸苗移栽機移栽機構設計與仿真【含CAD圖紙+文檔】

本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯1目 錄摘要 1關鍵詞 11 前言 .11.1 研究的目的和意義 .11.2 國內外研究現狀 .21.3 研究內容 .32 整機方案設計 .32.1 移栽機比較 .32.2 移栽機確定 .32.3 移栽機工作原理 .33 開溝器設計 .44 覆土機構設計 .44.1 覆土器選用 .44.2 連接圓盤設計 .65 移栽機構設計 .65.1 傳動方案確定 .65.1.1 鏈條種類及選擇 .75.2 傳動原理 .75.3 鏈傳動設計 .85.3.1 一級鏈傳動設計 .95.3.2 二級鏈傳動設計 125.3.3 三級鏈傳設計 145.3.4 鏈輪的材料 165.4 主軸設計 165.4.1 輸出軸設計 16本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯25.4.2 地輪軸設計 196 苗夾設計 226.1 苗夾 226.2 投苗過程 237 澆水系統(tǒng)設計 238 總結 24參考文獻 .24致謝 .25本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯3棉花裸苗移栽機移栽機構設計與仿真摘 要：我國是種棉大國，種植范圍廣,但與先進種棉大國相比，我國的棉花生產方式落后、經營規(guī)模小、勞動生產率低、生產成本比較高、機械化程度低。因此降低降低農民的勞動強度，提高勞動生產率迫在眉睫。棉花裸苗移栽機的研究對緩解這一現狀具有很大的意義。這將大大提高資源利用率和農業(yè)產出率，增加經濟效益，實現棉花移栽的規(guī)?；?、機械化和自動化。其中棉花 裸 苗 移 栽 機 構 是 棉 花 裸 苗 移 栽 機 的 核 心 部 件 ， 其 結 構 設 計 的 合 理 性 對 棉 花 移 栽 效 率 和 移 栽 質量 有 重 要 的 影 響 。關鍵詞： 棉 花 裸 苗 ； 移 栽 機 構 ； 苗 夾 ；本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯4Cotton Naked Seedling Transplanting Mechanism Design and SimulationAbstract: China is a big country of planting cotton, with wide planting range, but compared with advanced planting cotton of big country, our country s cotton produces means lag behind, the management scale is small, labor productivity is low, the production cost is relatively high, the level of mechanization is low. Therefore, lowering the labor intensity of farmers, improving labor productivity are imminent. Bare seeding of cotton transplanting machine research has great significance to alleviate this situation. This will greatly improve the utilization rate of resources and the yield rate of agriculture, increase economic benefits, implement cotton transplanting scale, mechanization and automation. One of cotton seeding transplanting mechanism is bare seeding of cotton transplanting machine core component, the rationality of the structure design of it effects more to efficiency of cotton transplanting and the quality of transplanting.Key words: bare seeding of cotton; transplanting mechanism; seeding clamps.本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯51 前言1.1 研究的目的和意義棉花種植在我國已經有悠久的歷史，是我國的重要經濟作物之一。由于許多歷史原因和國家因素，我國的棉花機械化水平很低，還處于剛剛起步階段。黃河和長江流域的許多棉花種植還處于全人工階段，浪費了大量的人力和物力。隨著棉花種植技術水平的提高，棉花種植從20世紀6O年代的種子直播，到80年代的棉花育苗移栽一營養(yǎng)缽育苗，到21世紀的棉花無土(基質)育苗移栽技術，使育苗移栽技術成為多種種棉形式的典型形式之一，為棉花機械移栽創(chuàng)造了良好的條件。我國是種棉大國，但與先進種棉大國相比，我國的棉花生產方式落后、經營規(guī)模小、勞動生產率低、生產成本比較高、機械化程度低(只有43)，其中棉苗移栽機械化程度不足30，且主要是缽苗移栽。由于裸苗移栽能大幅度提高棉花產量，隨著“無土育苗”技術的不斷成熟，國內棉花移栽面積在逐年擴大，而大面積的棉苗移栽，不采用機械作業(yè)是無法實現的。國外機型也滿足不了用戶對于操作簡便、技術容易掌握、靈活機動和價格合適的要求。以手工作業(yè)為主的移栽方式存在勞動強度大、生產效率低、難以實現大面積作業(yè)的弊端。因此研究適合我國棉花種植現狀的棉花移栽機迫在眉睫。為了降低農民的勞動強度，提高移栽效率，實現移栽的棉苗行距、株距和深度一致，并最終實現棉花規(guī)?；N植，研制棉花移栽機具有十分重要的意義。這將大大提高資源利用率和農業(yè)產出率，增加經濟效益，實現棉花移栽的規(guī)?；C械化和自動化。1.2 國內外研究現狀國外棉花育苗移栽技術的研究與應用起步較早，栽植技術和移栽機械的發(fā)展都很快。20世紀30年代國外就出現了手工喂苗的移栽機；5O年代，研制出多種不同結構形式的半自動移栽機和簡易制缽機；到8O年代，半自動移栽機已相當普及 。近年來，由于育苗過程逐步實現了機械化、工廠化和設施化，移栽機械發(fā)展迅速，一些定型的作物專用移栽機已投入使用，各種作物的移栽基本實現機械化，并研制出了各種全自動移栽機。國外棉花移栽機的種類較多。按栽植器型式分，有鉗夾式，吊籃式，導苗管式及圓盤式等 。21我國在棉花移栽機研究開發(fā)工作始于 20 世紀 70 年代，到目前為止，已成功研制了多種類型的移栽機。但是，我國的棉花移栽機的研制很大程度上是在引進和借鑒國外移栽機而進行改進和仿造，技術還不成熟。并且基本上都是以半自動為主，所以需要加大研發(fā)力度，研究節(jié)能、高效并適合我國國情的棉花移栽機。目前國內研制和正本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯6在使用的半自動棉花移栽機主要有鉗夾式移栽機、鏈夾式移栽機、導苗管式移栽機、吊杯式移栽機和撓性圓盤移栽機等。不同型式的移栽機有其各自的特點：（1）鉗夾式移栽機的主要優(yōu)點是結構簡單，株距和栽植深度穩(wěn)定，適合栽植裸根苗和缽苗。缺點是栽植速度慢，株距調整困難，鉗夾容易傷苗，栽植的秧苗容易傾倒和被土壤埋沒，栽植頻率低，一般為 3045 株/分。 （2）鏈夾式栽植株距準確，栽植后秧苗的直立度較好，喂苗送苗穩(wěn)定可靠。但是生產率低，易傷苗，而且喂苗區(qū)苗夾數少，并呈上下排列，栽植速度偏高時易出現漏栽現象。 （3）吊藍式移栽機具有膜上打孔的突出優(yōu)點，而且秧苗落地無沖擊，不傷苗，特別適合根系不發(fā)達而且易破的缽苗移栽。但工作速度受到限制，結構較復雜。 （4）導苗管式移栽機可以克服回轉式栽植器的共同缺點，秧苗在導苗管中的運動是自由的，不傷苗；在適當的導苗管傾角和增加扶苗機構裝置的情況下，可以保證較好的秧苗直立度、株距均勻性和深度穩(wěn)定性；對干裸根苗不產生窩根現象；栽植頻率由喂入頻率決定，栽植頻率在 6070 株/min。優(yōu)點是速度快、效率高。缺點是結構比較復雜，制造成本偏高，不易控制苗的栽植質量。 （5）撓性圓盤式移栽機的主要特點是夾持秧苗可以不受鉗夾或鏈夾數量的限制，它對株距的適應性較好。在小株距移栽方面具有良好的推廣前景。圓盤由橡膠制造，結構簡單，成本低，但株距和栽植深度不穩(wěn)定，也容易出現埋苗，并且圓盤的壽命較短。1.3 研究內容（1）開溝機構設計（2）移栽、覆土機構設計（3）澆水系統(tǒng)設計2 整機方案設計2.1 移栽機比較（1）鉗夾式移栽機的主要優(yōu)點是結構簡單，株距和栽植深度穩(wěn)定，適合栽植裸根苗和缽苗。缺點是栽植速度慢，株距調整困難，鉗夾容易傷苗，栽植的秧苗容易傾倒和被土壤埋沒，栽植頻率低，一般為 3045 株/分。（2）鏈夾式栽植株距準確，栽植后秧苗的直立度較好，喂苗送苗穩(wěn)定可靠。但是生產率低，易傷苗，而且喂苗區(qū)苗夾數少，并呈上下排列，栽植速度偏高時易出現漏栽現象。2.2 移栽機確定移 栽 機 構 設 計 需 要 重 點 解 決 移 栽 直 立 度 不 高 與 株 距 調 節(jié) 問 題 ， 因 此 本 移 栽 機 選用 鏈 夾 式 。本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯72.3 移栽機工作原理移栽機的工作原理：在牽引機的作用下，地輪帶動與其共軸的鏈輪 1，通過鏈條1 帶動鏈輪 2，與其共軸的鏈輪 3 也隨著轉動（因為鏈輪 6 通過滾動軸承與軸相連，因此不會隨之轉動） 。鏈輪 3 通過鏈條 2 帶動鏈輪 4 轉動，與鏈輪 4 共軸的鏈輪 5 也轉動，最后通過鏈條 3，鏈輪 5 帶動鏈輪 6 實現鏈輪鏈條的傳動。6 個苗夾安裝在連接鏈輪 5 和鏈輪 6 的的鏈條上，因此，苗夾于鏈條一起進行上下平移和執(zhí)行鏈輪 5 和6 旋轉。苗夾在經過滑道時，夾持棉苗向下移動，當移動到滑道末端時，苗夾打開，棉苗落入開溝器所開的溝中，覆土輪完成覆土工作。如圖 1 所示:圖 1 工作原理圖Fig1 The principle diagram3 開溝器設計開溝器的工作質量直接影響到播種質量。需要考慮：（1）開溝后會有部分土壤掉入溝中，以保證棉花裸苗的直立度；（2）開溝刃的鋒利程度，以保證開溝的順利進行，鑒于開溝時阻力的很小，因此，采用鋒利的刃即可；（3）棉苗根系的大小及覆土鎮(zhèn)壓輪對開溝器開溝寬度的要求。因此，要求開出的溝深淺一致，深度能調，寬度合適，溝形整齊，有一定的自行搬土作用，并且干濕土不混，細濕土先覆蓋種子，以利于種子發(fā)芽。開溝器按入土角不同分為銳角和鈍角兩大類，銳角開溝器主要有鋤鏟式、翼鏟式、船型鏟式、芯鏵式等，鈍角開溝器主要有單圓盤式、雙圓盤式、滑刀式、靴式等。為了達到將殘茬、表層千土塊、雜草等向兩側拋出等農藝要求，選擇船型鏟式開溝器。如下圖 2 所示。其主要參數為：開溝器刃口夾角 ， ；翼板張角 ；開溝器可43150330本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯8調高度為 ，寬度 。cmh106cb5開溝器工作原理為：開溝器固定通過連接板固定在移栽機上，隨移栽機向前進方向移動，依靠開溝器前沿的開溝刃破土及翼板的楔形面對土壤的擠壓實現開溝動作。圖 2 開溝器Fig2 Opener另外，可根據土壤及棉苗的情況調節(jié)連接板上的固定位置達到調節(jié)開溝器開溝深度的目的。該開溝器所開溝的溝深為 38cm，溝寬為 5cm。4 覆土機構設計4.1 覆土器 選用為 了 保 證 棉 苗 移 栽 的 直 立 度 ， 在 開 溝 器 開 溝 、 苗 夾 將 棉 苗 投 入 苗 溝 后 ， 需 要 覆土 輪 及 時 覆 土 與 鎮(zhèn) 壓 。 若 過 早 覆 土 鎮(zhèn) 壓 則 易 導 致 覆 土 過 少 、 栽 植 深 度 過 淺 ， 從 而 使棉 苗 傾 斜 ； 若 過 晚 覆 土 鎮(zhèn) 壓 則 易 導 致 棉 苗 倒 伏 及 埋 苗 。 覆 土 輪 的 覆 土 與 鎮(zhèn) 壓 時 間 與其 安 裝 位 置 有 關 ， 因 此 ， 覆 土 輪 設 計 需 要 考 慮 結 構 的 設 計 與 安 裝 位 置 。 常 用 的 覆 土器 有 鏈 環(huán) 式 、 圓 盤 式 、 爪 盤 式 與 刮 板 式 等 。 為 了 縮 短 覆 土 與 鎮(zhèn) 壓 之 間 的 時 間 ， 保 證棉 苗 直 立 度 ， 選 擇 圓 盤 式 覆 土 輪 ， 并 且 使 覆 土 輪 起 到 覆 土 和 鎮(zhèn) 壓 的 作 用 。 覆 土 輪 的壓 土 面 必 須 保 持 傾 斜 ， 以 達 到 將 土 壤 擠 壓 到 苗 根 上 ， 再 將 其 壓 實 。綜 合 考 慮 以 上 因 素 ， 選 擇 覆 土 輪 直 徑 為 100mm， 壁 厚 為 3mm， 覆 土 輪 鎮(zhèn) 壓 面 與 地面 的 的 接 觸 角 度 為 。 如 下 圖 3所 示 ：305覆土輪工作原理：覆土輪通過螺栓與連接圓盤固定在一起，可繞軸旋轉。移栽機構在拖拉機牽引下，覆土輪以一定的速度前進，當苗夾將棉苗送到開溝器開好的溝中本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯9時，覆土輪進行覆土，能使棉苗保持較好的直立度。4.2 連接圓盤設計連 接 圓 盤 起 到 軸 承 的 作 用 ， 使 覆 土 輪 能 夠 繞 軸 旋 轉 。 連 接 圓 盤 主 要 由 圓 盤 與 空 雙雙 雙雙圖 3 覆土器Fig3 The soil covering device心 軸 組 成 。 為 了 能 夠 實 現 以 上 功 能 ， 將 圓 盤 、 連 接 軸 設 計 成 一 個 整 體 ， 連 接 圓 盤 采用 鑄 造 的 方 式 進 行 制 造 。 覆土輪通過螺栓、螺母以及連接軸 1 固定在連接盤上。將覆土輪上四個孔與圓盤上四個孔對齊，然后用螺栓、螺母將其固定。連接軸 2 與折軸相連。如上圖 4 所示。 雙1雙2雙圖 4 連接圓盤Fig4 Connect disk5 移栽機構設計5.1 傳動方案 確定傳 動 機 構 常 用 的 傳 動 方 式 有 帶 傳 動 、 齒 輪 傳 動 和 鏈 傳 動 等 。 它 們 都 有 著 各 自6的 優(yōu) 點 與 缺 點 。（ 1） 帶 傳 動 ， 主 要 是 依 靠 帶 與 帶 輪 的 摩 擦 進 行 傳 動 ， 具 有 結 構 簡 單 、 適 用 于 兩本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯10軸 中 心 距 較 大 的 場 合 ； 傳 動 平 穩(wěn) 、 緩 沖 吸 振 和 價 格 低 廉 等 優(yōu) 點 。 但 是 不 能 保 證 精 確的 傳 動 比 ， 由 于 皮 帶 容 易 松 弛 ， 用 于 移 栽 機 構 傳 動 會 造 成 打 滑 現 象 ， 影 響 棉 苗 移 栽的 株 距 。（ 2） 齒 輪 傳 動 ， 主 要 是 依 靠 齒 輪 與 齒 輪 相 互 嚙 合 進 行 傳 動 ， 具 有 傳 動 比 穩(wěn) 定 、平 穩(wěn) 性 高 。 傳 遞 運 動 準 確 可 靠 ； 傳 遞 的 功 率 和 速 度 范 圍 較 大 ； 結 構 緊 湊 、 工 作 可 靠 、可 實 現 較 大 的 傳 動 比 ； 傳 動 效 率 高 ， 使 用 壽 命 長 。 但 齒 輪 傳 動 制 造 精 度 高 ， 價 格 高 ，并 且 不 適 合 于 遠 距 離 傳 動 。（ 3） 鏈 傳 動 ， 主 要 是 依 靠 鏈 輪 與 鏈 條 相 互 嚙 合 進 行 傳 動 。 與 帶 傳 動 相 比 ， 鏈 傳動 無 彈 性 滑 動 和 打 滑 現 象 ， 因 此 能 保 持 準 確 的 平 均 傳 動 比 ， 使 棉 苗 移 栽 株 距 均 勻 ，傳 動 效 率 比 較 高 ， 且 作 用 在 軸 和 軸 承 上 的 力 較 小 ； 在 同 等 條 件 下 ， 結 構 更 緊 湊 ， 能在 高 溫 及 低 速 的 情 況 下 使 用 等 優(yōu) 點 。 與 齒 輪 傳 動 相 比 ， 它 可 以 在 兩 軸 中 心 距 較 遠 的情 況 下 傳 遞 運 動 和 動 力 ； 能 在 塵 土 飛 揚 的 不 良 環(huán) 境 中 工 作 ； 鏈 傳 動 的 制 造 和 安 裝 精度 要 求 不 高 ， 價 格 低 廉 ； 其 結 構 比 齒 輪 傳 動 簡 單 、 輕 便 。從以上三種方案來看，鏈傳動傳動平穩(wěn)，并能夠遠距離傳動，有利于保證移栽株距的均勻性。所以選擇鏈傳動的方案。5.1.1 鏈條種類及選擇鏈 條 按 用 途 可 以 分 為 傳 動 鏈 、 輸 送 鏈 和 起 重 鏈 。 在 棉 花 移 栽 機 構 中 ， 鏈 條 主 要用 于 傳 動 ， 因 此 選 用 傳 動 鏈 。 傳 動 鏈 主 要 有 滾 子 鏈 ， 齒 形 鏈 等 類 型 。 滾 子 鏈 常 用 于傳 動 系 統(tǒng) 的 低 速 級 ， 一 般 傳 遞 的 功 率 在 100KW 以 下 ， 鏈 速 不 超 過 15m/s， 它 由 滾 子 、套 筒 、 銷 軸 、 內 鏈 板 和 外 連 扳 組 成 。 銷 軸 與 外 鏈 板 之 間 、 套 筒 與 內 鏈 板 之 間 均 使 用過 盈 配 合 ； 套 筒 與 滾 子 之 間 ， 套 筒 與 銷 軸 之 間 均 為 間 隙 配 合 。 當 內 、 外 鏈 板 相 對 撓曲 時 ， 套 筒 可 繞 銷 軸 自 由 轉 動 。 滾 子 在 套 筒 上 能 自 由 轉 動 ， 以 減 少 嚙 合 時 的 摩 擦 以及 緩 和 沖 擊 。 齒 形 鏈 是 由 多 個 齒 形 鏈 片 并 列 鉸 接 而 成 。 鏈 片 的 齒 形 部 分 與 鏈 輪 嚙 合 。根 據 其 結 構 差 異 可 分 為 圓 銷 式 、 滾 柱 式 和 軸 瓦 式 三 種 。 與 滾 子 鏈 相 比 ， 它 具 有 傳 動平 穩(wěn) 、 承 受 沖 擊 性 能 好 、 無 噪 聲 等 優(yōu) 點 ， 但 是 它 比 滾 子 鏈 結 構 復 雜 ， 制 造 較 難 和 價格 高 ， 主 要 用 在 運 動 精 度 要 求 高 或 者 高 速 的 傳 動 裝 置 中 。6綜合考慮以上兩種鏈條，棉花移栽機要求的傳遞功率和速度都不是很大，且齒形鏈不合適用于農業(yè)機械，而滾子鏈在農業(yè)機械應用方便具有優(yōu)勢，因此選用滾子鏈。5.2 傳動原理該 移 栽 機 設 計 了 三 個 鏈 傳 動 ， 如 圖 5所 示 ：傳動機構主要由鏈輪、鏈條構成，如上圖所示。機構的傳動首先由左右對稱的兩本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯11對鏈輪1通過鏈條1帶動左右兩個鏈輪2、鏈輪3及軸的旋轉，然后鏈輪3通過鏈條2帶動鏈輪4和鏈輪5旋轉，鏈輪5再通過鏈條3帶動鏈輪6旋轉，因為鏈輪6通過軸承1與軸連接，所以它不會隨軸旋轉，這樣就實現移栽機構的傳動。該傳動系統(tǒng)機構簡單、結構緊湊、 雙1雙23雙4雙53雙61雙2圖 5 傳動原理圖Fig5 Schematic diagram of transmission傳動穩(wěn)定，并可通過更換鏈輪實現傳動比的更改，能很好的完成傳動工作。5.3 鏈傳動設計（1）根據本設計的要求，取棉花移栽的株距為 400，用平均行距種植，平均行距為 800（2）假設移栽機工作速度為 45 株/分，則移栽機每小時工作面積 S S 0.40.860844.8145可得每小時工作面積為 1.27 畝/小時 固該移栽機工作速度符合要求畝1S（3）移栽機工作時的前進速度V0.06SQ （1）S株距（cm） Q喂入量（株/分）根據公式（1）可得：V0.06SQ0.060.4451.08KM/h0.3m/s地輪轉速為 n 1nLV 本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯12（2）設地輪直徑為 300 L 為輪子的周長 根據公式（2）可得：n 19r/min1LV秧夾的轉速為 n ，設計 6 個這樣的秧夾2n ，T6 2T60 4560（3）根據公式（3）可見：n 7.5 r/min2根據 n 和 n 以及 i 12總 21n（4）由公式（4）可見：i 2.5總 21傳 動 比 的 分 配 ： 傳 動 比 過 大 ， 鏈 條 在 小 鏈 輪 上 的 包 角 就 會 過 小 ， 參 與 嚙 合 的 齒 數 減小 ， 每 個 齒 輪 承 受 的 載 荷 增 大 ， 加 速 輪 齒 的 磨 損 ， 且 易 出 現 跳 齒 和 脫 鏈 現 象 。 一 般鏈 傳 動 的 傳 動 比 i 6， 常 取 i 2 3.5， 鏈 條 在 小 鏈 輪 上 的 包 角 不 應 小 于 120。考 慮 移 栽 機 的 轉 速 很 低 ， 在 鏈 傳 動 中 先 采 用 增 速 傳 動 ， 然 后 采 用 減 速 傳 動 。 傳 動 比分 配 如 下 ；i 0.8， i 3， i 112（ 5） 初 步 估 算 整 個 移 栽 機 的 功 率 P， 棉 花 裸 苗 移 栽 時 所 需 力 小 于 100N， 阻 力為 F N80.106.3KWVP27.39總表 1 牽 引 機 選 用 湖 南 -5 手 扶 拖 拉 機車 型 號 額 定 功 率 牽 引 力 速 度 范 圍 重 量湖 南 -5 3.3KW 1.47KN 2.75 21.7/h 161 公 斤5.3.1 一級鏈傳動設計（ 1） 選 擇 鏈 輪 的 齒 數 選 擇 的 一 般 原 則 為 ， 小 鏈 輪 的 齒 數 z 不 宜 過 少 ， 因 為1雖 然 小 鏈 輪 齒 數 少 ， 可 減 小 外 輪 廓 尺 寸 ， 但 齒 數 過 少 ， 會 增 加 運 動 的 不 均 勻 性 和 動載 荷 ； 鏈 條 在 進 入 和 退 出 嚙 合 時 ， 鏈 節(jié) 間 的 相 對 轉 角 增 大 ； 鏈 傳 動 的 圓 周 力 增 大 ，從 整 體 上 加 速 鉸 鏈 和 鏈 輪 的 磨 損 ， 一 般 鏈 輪 的 最 少 齒 數 z 9， 一 般 z 17， 對min本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯13于 高 速 傳 動 或 承 受 沖 擊 載 荷 的 鏈 傳 動 ， z 不 少 于 25， 且 齒 輪 齒 應 淬 硬 。 由 于 鏈 節(jié) 數1通 常 是 偶 數 ， 為 使 鏈 條 和 鏈 輪 磨 損 均 勻 ， 常 取 鏈 輪 齒 數 為 奇 數 取 小 鏈 輪 齒 數， 大 鏈 輪 的 齒 數 為 13.6， 取 15。17z2z1i8.072z（ 2） 確 定 計 算 功 率由 表 9-6 查 得 K 1.0， 單 排 鏈 ， 則 計 算 功 率 為AP K P 1.00.27KW 0.27KWcaA（ 3） 計 算 鏈 節(jié) 數初 選 中 心 距 a 30p 相 應 的 鏈 長 節(jié) 數L 2 0p21z21z0ap（ 5）由 公 式 （ 5） 可 見 ： L 2 2 0p21z21z0ap32175 60 16 0.0034 76.0034p32鏈 節(jié) 數 通 常 是 偶 數 取 L 76 節(jié)0p（ 4） 確 定 單 排 鏈 傳 動 的 額 定 功 率 p 0p 0pLZAK（ 6）K -工 作 情 況 系 數AK -小 鏈 輪 齒 數 系 數ZK -鏈 長 系 數LK -雙 排 系 數P查 機 械 設 計 手 冊 K 1.0， K 0.775， K 0.94， K 1AZLP由 公 式 （ 6） 可 見 ： p 0.37 KW1942（ 6） 選 擇 鏈 條 型 號 和 節(jié) 距根 據 p 0.37KW 及 n 19r/min 查機械設計手冊 可選 16A-1 其節(jié)距為 p 25.41（ 7） 確 定 實 際 安 裝 中 心 距a 30p 3025.4 762實 際 安 裝 的 中 心 距 a a a 2p 0a本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯14（ 7）由 公 式 （ 7） 可 見 ： a 762 225.4 711.2（ 8） 計 算 鏈 速 VV 106zpn（ 8）由 公 式 （ 8） 可 見 ： V 0.137 m/s106zpn642579（ 10） 計 算 壓 軸 力有 效 圓 周 力 為 ： F 1000 1000 1971 NeP3.鏈 輪 水 平 布 置 時 的 壓 軸 力 系 數 K 1.15， 則 壓 軸 力 為 F K Fp pF 1.151971 2266.6 Ne（ 11） 鏈 輪 的 主 要 尺 寸 鏈 輪 1分 度 圓 直 徑 d 138.04zp180sin.25齒 頂 圓 直 徑 d d d p 138.04 23 161.04amin1z6.d d 1.25p 138.04 31.75 169.79ax圓 整 d 165齒 根 圓 直 徑 d d d 138.04ff齒 高 h h 0.5p 0.525.4 12.7aminh 0.625p 0.62525.4 17.07axz.2580取 h 15確 定 的 最 最 大 軸 凸 緣 直 徑 d gd pcot 1.04h 0.76 135.28 25.095 0.76 109.425 圓 整gz82d 110 h 內 鏈 板 高 度2 鏈 輪 2本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯15分 度 圓 直 徑 d 122.122zp180sin.45齒 頂 圓 直 徑 d d p 122.12 22.606 144.726amin2z6.d d 1.25p 122.12 31.75 153.87ax圓 整 d 150 a齒 根 圓 直 徑 d d d 122.12ff齒 高 h h 0.5p 0.525.4 12.7aminh 0.625p 0.62525.4 17.23xz8.580取 h 15a確 定 的 最 最 大 軸 凸 緣 直 徑 d gd pcot 1.04h 0.76 119.38 15.7 0.76=102.92 圓 整 d 102gz82 g分 度 圓 直 徑 d 90.742zp8sin.齒 頂 圓 直 徑 d d d p 90.7 27.1 117.8amin2z6.1d d 1.25p 90.7 31.75 122.45ax圓 整 d 120齒 根 圓 直 徑 d d d 90.74ff齒 高 h h 0.5p 0.525.4 12.7aminh 0.625p 0.62525.4 17.7axz8.2580取 h 15確定的最最大軸凸緣直徑 d gd pcot 1.04h 0.7687.12225.0950.7661.267 圓整 d 62 gz1802 gh 內鏈板高度。2本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯165.3.2 二級鏈傳動設計（1）選 擇 鏈 輪 的 齒 數取 小 鏈 輪 齒 數 z 11， 大 鏈 輪 的 齒 數 為 z i z 113 333 423（ 2） 確 定 計 算 功 率由 表 9-6 查 得 K 1.0， 單 排 鏈 ， 鏈 傳 動 的 效 率 為 0.96， 則 計 算 功 率 為 ,AP K P 1.00.270.96 0.26KWca（ 3） 計 算 鏈 節(jié) 數初 選 中 心 距 a 30p 相 應 的 鏈 長 節(jié) 數 L 2 0p4z243z0ap（ 9）由 公 式 （ 9） 可 見 ： L 2 60 22 0.408 82.4080p43z243zap鏈 節(jié) 數 通 常 是 偶 數 取 L 82 節(jié)0p（ 4） 確 定 單 排 鏈 傳 動 的 額 定 功 率 p0K -工 作 情 況 系 數AK -小 鏈 輪 齒 數 系 數ZK -鏈 長 系 數LK -雙 排 系 數P查 機 械 設 計 手 冊 K 1.0， K 0.554， K 0.96， K 1 AZLP由 公 式 （ 6） 可 見 ： p 0.49 KW.9627（ 5） 選 擇 鏈 條 型 號 和 節(jié) 距根 據 p 0.49 KW 及 n 23.75 r/min 查機械設計手冊 可選 12A-1 其節(jié)距為28.01p=19.05（ 6） 確 定 實 際 安 裝 中 心 距實 際 安 裝 的 中 心 距 a 由 公 式 （ 7） 可 見 ： a 571.5 219.05 533.4（ 7） 計 算 鏈 速 VV 0.083 m/s106z32pn605.19.2（ 8） 計 算 壓 軸 力本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯17有 效 圓 周 力 為 ： F 1000 1000 3133 NeVP8.26鏈 輪 垂 直 布 置 時 的 壓 軸 力 系 數 K 1.05， 則 壓 軸 力 為 F K , Fp pF 1.053133=3289 Ne（ 9） 鏈 輪 的 主 要 尺 寸 鏈 輪 3分 度 圓 直 徑 d 68.07zp180sin2.59齒 頂 圓 直 徑 d d d p 68.07 16.28 84.35amin3z.d d 1.25p 68.07 23.8 91.88ax3圓 整 d 86齒 根 圓 直 徑 d d d 67.64ff3齒 高 h h 0.5p 0.519.05 9.525aminh 0.625p 0.62519.05 13.29axz805.8取 h 10確 定 的 最 最 大 軸 凸 緣 直 徑 d gd pcot 1.04h 0.76 65.25 18.8 0.76 45.68 圓 整 d 46 gz82 gh 內 鏈 板 高 度 。2 鏈 輪 4分 度 圓 直 徑 d 200zp180sin95.齒 頂 圓 直 徑 d d d p 200 18.13 218.13amin4z6.d d 1.25p 200 23.8 223.8ax4圓 整 d 220齒 根 圓 直 徑 d d d 200ff4齒 高 h h 0.5p 0.519.05 9.525amin本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯18h 0.625p 0.62519.05 12.37maxz8. 305.98取 h 10a確定的最最大軸凸緣直徑 d gd pcot 1.04h 0.76199.5 18.8 0.76 179.9 圓 整 d 180 gz82 gh 內 鏈 板 高 度 。25.3.3 三級鏈傳設計（1）選 擇 鏈 輪 的 齒 數取 小 鏈 輪 齒 數 z 15， 鏈 輪 的 齒 數 為 z i z 115 15635（ 2） 確 定 計 算 功 率由 表 9-6 查 得 K 1.0， 單 排 鏈 ， 鏈 傳 動 的 效 率 為 0.96， 則 計 算 功 率 為 ,AP K P 1.00.260.96 0.25 KWcaA（ 3） 計 算 鏈 節(jié) 數初 選 中 心 距 a 30p 相 應 的 鏈 長 節(jié) 數L 2 0p65z265z0ap（ 10）由 公 式 （ 10） 可 見 ： L 2 60 15 750p65z265zap鏈 節(jié) 數 通 常 是 偶 數 取 L 76 節(jié)（ 4） 確 定 單 排 鏈 傳 動 的 額 定 功 率 p0K -工 作 情 況 系 數AK -小 鏈 輪 齒 數 系 數ZK -鏈 長 系 數LK -雙 排 系 數P查 機 械 設 計 手 冊 K 1.0， K 0.775， K 0.94， K 1AZLP公 式 （ 6） 可 見 ： p 0.34 KW92（ 5） 選 擇 鏈 條 型 號 和 節(jié) 距根 據 p 0.34 KW 及 n 23.75 r/min 查機械設計手冊，可選 10A-1 其節(jié)距為2p 15.875本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯19（ 6） 確 定 實 際 安 裝 中 心 距根 據 移 栽 機 的 結 構 鏈 輪 3 和 鏈 輪 4 的 安 裝 中 心 距 跟 鏈 輪 5 和 鏈 輪 6 的 安 裝 中 心 距是 相 等 的 ， 即 a 533.4（7）計 算 鏈 速 VV 0.09 m/s106z52pn6075.28.（ 8） 計 算 壓 軸 力有 效 圓 周 力 為 ： F 1000 1000 2778 NeVP9.鏈 輪 垂 直 布 置 時 的 壓 軸 力 系 數 K 1.05， 則 壓 軸 力 為 F K Fp pF 1.052778 2912Ne（ 9） 鏈 輪 的 主 要 尺 寸鏈 輪 5 6分 度 圓 直 徑 d d 76.3456zp180sin28.5齒 頂 圓 直 徑 d d d p 76.3 14.2 90.8amin5.d d 1.25p 76.3 19.8 96.1ax圓 整 d 92 a齒 根 圓 直 徑 d d d 76.34ff5齒 高 h h 0.5p 0.515.875 7.9aminh 0.625p 0.62515.875 10.8axz 75.0取 h 9確 定 的 最 最 大 軸 凸 緣 直 徑 d gd pcot 1.04h 0.76 74.6 15.7 0.76=58.14 圓 整 d 59gz82 g（ 10） 鏈 傳 動 的 張 緊針 對 第 二 級 和 三 級 鏈 傳 動 中 心 距 相 等 但 鏈 節(jié) 數 不 等 的 情 況 ， 以 及 中 心 線 與 水 平 線 的夾 角 大 于 ， 設 置 張 緊 裝 置 ， 如 圖 6 所 示 ： 緊輪的設置避免了因鏈條的松邊垂直過6本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯20雙4雙雙3圖 6 張緊輪布置圖Fig6 Tensioning wheel arrangement大時產生嚙合不良和鏈條的振動現象而造成對棉花的株距的影響，同時也增加鏈條與鏈條的嚙合包角。張緊輪的直徑跟鏈輪 的直徑相近。張緊輪通過軸承與軸連接，軸3與圓盤一體，通過螺釘連接在支撐架上。5.3.4 鏈輪材料選擇一般工況下 在中速、中載 鏈輪采用中碳鋼淬火處理 采用 45、50、45Mn 鋼，經淬火、回火處理，齒面硬度 4050HRC重要工況下 在高速、重載、連續(xù)運動的傳動 采用 15Cr、20Cr 材料，經表面滲碳、淬火和回火處理，齒面硬度 5560 HRC，或 40Cr、35SiMn、35CrMo 材料，經淬火、回火處理，齒面硬度 4050 HRC簡單工況下 在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中 鏈輪采用中碳鋼制造 采用 35 鋼經正火處理，齒面硬度 160200HBS，或 15、20 鋼經表面滲碳、淬火和回火處理，齒面硬度 5060HRC鑒于該移栽機的速度和工作環(huán)境，鏈輪的材料選擇碳鋼。5.4 主軸設計5.4.1 輸出軸設計（ 1） 計 算 軸 的 轉 矩 T。 nP31095（ 11）由 公 式 （ 11） 可 見 ： T 9550 10 9550 10 100526 N3p7.23（ 2） 初 步 確 定 軸 的 最 小 直 徑 。 選 取 軸 的 材 料 為 40Cr, 鋼 ， 調 質 處 理 ， 查 機 械本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯21設 計 手 冊 ， 取 A 100,由 公 式 。 由 于 軸 上 開 有 mnpAd2.75.360130min 鍵 槽 ， 因 此 軸 需 適 當 增 大 ， 取 ， 第 1 段 軸 與 鏈 輪 4 配 合 ， 其 長 度 為25in41 ， 直 徑 為 ； 第 2 段 軸 用 于 安 裝 軸 承 ， 初 選 深 溝 球 軸 承 6006， 其 尺 寸 為5,固 取 該 段 軸 直 徑 為 ； 第 3 段 與 鏈 輪 5 配 合 ， 直 徑 為130BDd m0， 長 60 。 如 圖 7 所 示 。m3圖 7 輸出軸Fig7 Output shaft（ 3） 計 算 作 用 在 軸 上 的 力 ， 鏈 條 與 水 平 面 的 傾 角 為 90 已 知 鏈 輪 4 的 分 度 圓 直 徑 為 md204表 2 的 值 根 據 傳 動 鏈 的 布 置 及 負 荷 類 型 選 定 ：0ZK z傾 斜 角 水 平 或 40以 內 垂 直 或 大 于 400ZK1.15 1.05則 NdTFt 26.1524鏈 輪 軸 上 的 作 用 力 NFQtz 5.10.0.鏈 輪 軸 受 垂 直 力 sin/鏈 輪 軸 受 水 平 力 co/ 已 知 鏈 輪 5 的 分 度 圓 直 徑 為 md34.765則 NdTFt .234.761025本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯22鏈 輪 軸 上 的 作 用 力 NFKQtz 3.2765.05.1鏈 輪 軸 受 垂 直 力 3276sin/鏈 輪 軸 受 水 平 力 co/（ 4） 計 算 軸 承 處 反 作 用 力水平反作用力 , 。由平衡條件：NHIF2(12)154ttF(13)0221LLtt由公式(12)和(13)可見: NNH69.14NFH17.024垂 直 反 作 用 力 , 。 由 平 衡 條 件 :1VF2(14)/5/421QFNV(15)032/54LLQ由公式（14）和公式（15）可見: NFNV4.2751NFV4.10752（5）合成彎矩垂直面彎矩 (16)MNVmLFNV 8.5392.47511 16022平面彎矩 (17)NHNH 2.5.29.411LFM3786022計算總彎矩 mHVA 8511NB60292做出軸的載荷分析圖，如圖 8：本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯23Q4 5Ft FtNH1NH2ABtVVM VL1=2.5L2=36.L3=26.T圖 8 軸的載荷分析圖Fig8 Axial load analysis diagram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 的 強 度 ， 即 截 面 A。 取6.0WTMca22/（ 18）由 公 式 （ 18） 可 見 ： aca MPWTM4.6251.006.85222/ 按 選 定 的 軸 的 材 料 40Cr, 調 質 處 理 ， 查 機 械 設 計 手 冊 許 用 彎 曲 應 力 為 70MP。1因 , 故 該 軸 設 計 是 安 全 的 。14.6（ 6） 鍵 的 校 核 根 據 ,鍵 的 截 面 尺 寸 ： ， 高 ， 鍵 長md25mb8h7mL28 校 核 鍵 連 接 的 強 度鍵 、 軸 和 輪 轂 的 材 料 都 是 鋼 ， 查 機 械 設 計 手 冊 ， 鍵 的 許 用 擠 壓 應 力， 鍵 的 工 作 長 度 ,鍵 與 輪 轂 鍵 槽 的 接 觸 高 度apMP120bLl20， 根 據hR5.3.(19)kldTp由 公 式 （ 19） 可 見 ： 故 鍵 滿 足 要 求pap MP8.14250.36本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯24（ 7） 軸 承 的 校 核 求 比 值 ， 查 機 械 設 計 手 冊 得eFra32.04819 0,1YX 求 當 量 動 載 荷 查 表 取P.1pf 2.pfNYXfPar 0864.1 驗 算 軸 承 的 壽 命 查 機 械 設 計 手 冊 ， 軸 承 的 基 本 的 動 載 荷 ,根 據 式NC1320根據該移栽機的設計，符合要求。hCnLh 2931.375.260136 5.4.2 地輪軸設計 （ 1） 計 算 軸 的 轉 矩 。 由 公 式 （ 11） 可 見 ：T 9550 10 9550 10 135710.5 N3np.（ 2） 初 步 確 定 軸 的 最 小 直 徑 。 選 取 軸 的 材 料 為 40Cr, 鋼 ， 調 質 處 理 ， 查 機 械設 計 手 冊 ， 取 A 100 由 。 由 于 軸 上 開 有 mnpAd2.9/./330min 鍵 槽 ， 因 此 軸 需 適 當 增 大 ， 取 ， 第 1 段 軸 安 裝 地 輪 ，25i d51； 第 2 段 軸 與 鏈 輪 1 配 合 ， ， ； 第 3 段 軸 與 鏈 輪mL301dL2配 合 ， ， ； 第 4 段 軸 裝 軸 承 ， 初 選 深 溝 球 軸 承 6007， dL32； 第 5 段 過 渡 軸 ， ， ； 第 6 段 同 第 4 段 ；465BD155第 7 段 配 有 鏈 輪 1， ， ； 第 8 段 同 第 1 段 。 如 圖 9 所 示 。md027L67圖 9 地輪軸Fig9 The axle（ 3） 計 算 作 用 在 軸 上 的 力 ， 鏈 條 與 水 平 面 的 傾 角 為 10 已 知 鏈 輪 1 的 分 度 圓 直 徑 為 md04.138則 NdTFt 2.9604.85721鏈 輪 軸 上 的 作 用 力 NFKQtz 1.26.1.21 鏈 輪 軸 受 垂 直 力 4sin/本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯25鏈 輪 軸 受 水 平 力 NQ9.215cos1/ 輪 的 分 度 圓 直 徑 為1md76則 dTFt 3.5.302鏈 輪 軸 上 的 作 用 力 FKtz 4107.5101 鏈 輪 軸 受 垂 直 力 NQ67sin/鏈 輪 軸 受 水 平 力 9.42co1/（ 4） 合成彎矩垂直面彎矩 由公式（14）可見： mNLMV 2.85634.6211Q.17.72331水平面彎矩 由公式（15）可見： NLH 6.174259.21“1 mM8.34022Q.3“1計算總彎矩 NA 145306.7.85622.89 mMB322比較截面 A、截面 B 受到的總彎矩可知，截面 A 最危險。做出軸的載荷分析圖，如圖 10：Q1Ft Q1FtAB CMHV“t “T圖 10 軸的載荷分析圖本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯26Fig10 Axial load analysis diagram 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 的 強 度 ， 即 截 面 A。 由 公式 （ 12） 可 見 ： aAca MPWTM6.57351.0.106.894536222 前 已 選 定 軸 的 材 料 為 40Cr,調 質 處 理 ,查 表 得 。 因 此 ， 故 安aMP71.全 。（ 5） 鍵 的 校 核 根 據 ,鍵 的 截 面 尺 寸 ： ， 高 ， 鍵 長md30mb8h7mL30 校 核 鍵 連 接 的 強 度 。 鍵 、 軸 和 輪 轂 的 材 料 都 是 鋼 ， 查 機 械 設 計 手 冊 ， 鍵 的 許 用 擠壓 應 力 ， 鍵 的 工 作 長 度 ,鍵 與 輪 轂 鍵 槽 的 接 觸 高apMP12bLl2度 ， 由 公 式 （ 19） 可 見 ： 故 鍵hR5.3.0 papMP17305滿 足 要 求 根 據 ,鍵 的 截 面 尺 寸 ： ， 高 ， 鍵 長md2mb8h7mL29 校 核 鍵 連 接 的 強 度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查機械設計手冊，鍵的許用擠壓應力，鍵的工作長度 ,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度apMP10Ll21，由公式（19）可見： 故鍵滿hR5.3. pap MP4.153570足要求。6 苗夾設計6.1 苗夾苗 夾 是 移 栽 機 構 的 重 要 部 件 ， 是 移 栽 的 執(zhí) 行 機 構 ， 苗 夾 的 設 計 是 否 合 理 關 系 到是 否 造 成 傷 苗 及 棉 苗 的 直 立 度 。 苗 夾 的 機 構 主 要 由 支 撐 板 、 夾 桿 、 導 苗 槽 、 固 定 座 、橡 膠 夾 、 銷 釘 、 連 接 槽 組 成 。 如 下 圖 11 所 示 ：本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯27雙雙雙雙雙雙圖 11 苗夾Fig11 The seedling clamp苗夾的工作原理為: 苗夾由連接槽上的螺紋孔連接在鏈條上，夾桿可以在連接槽上的固定座上擺動，進行移栽時，將棉花放置于導苗槽內，根朝外，莖被橡皮夾夾持。當苗夾通過下滑道時， 橡皮夾因為下滑道的作用力而夾緊棉花，直至苗夾與下滑道脫離，夾桿在重力作用下，向外擺動，橡皮夾也隨之松開，棉花裸苗完成投苗。 6.2 投苗過程投苗的過程直接影響到棉花裸苗移栽的直立度,根據零速投苗原理 ,苗夾的圓周9速度與移栽機的前進速度的方向相反,且最后移栽時苗夾圓周速度有足夠的分速度抵消移栽機的前進速度。具體過程如下：（1）在苗夾過最高點未到滑道之前，機械手把棉花裸苗按根部在下方的規(guī)律放在苗夾中。（2）苗夾經過豎直滑道，運動軌跡由圓周變?yōu)橹本€，與此同時，苗夾在滑道的夾緊力下夾緊裸苗的莖部。（3）棉花裸苗快到達最低點時，苗夾脫離滑道，苗進入移栽階段，直到苗有足夠的分速度與移栽機的前進速度抵消，至此，完成投苗過程。7 澆水系