山地茶園松土、施肥一體機(jī)設(shè)計(jì),山地,茶園,松土,施肥,一體機(jī),設(shè)計(jì) 1山地茶園松土、施肥一體機(jī)設(shè)計(jì)山地茶園松土、施肥一體機(jī)設(shè)計(jì)摘要摘要 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)同時(shí)也是人口大國(guó)，對(duì)糧食的需求量巨大，雖然是人口大國(guó)，但是大量的人口被束縛在土地上，沒(méi)有充分的轉(zhuǎn)化為人力資源。因此，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式從人力向機(jī)械化發(fā)展，將農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的必然趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)的機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是根據(jù)現(xiàn)今的科學(xué)技術(shù)利用先進(jìn)生產(chǎn)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前，我國(guó)平原地區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械化生產(chǎn)，大大降低了農(nóng)民朋友的勞動(dòng)量，但是我國(guó)絕大部分土地是在復(fù)雜地形，必須丘陵，山地等，想實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)還有很大的難度，尤其是田園農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)相對(duì)落后。我國(guó)山地茶園的機(jī)械化作業(yè)水平還比較低，大多數(shù)作業(yè)仍依靠手工勞動(dòng)，強(qiáng)度大、效率低。近幾年，國(guó)內(nèi)引進(jìn)開(kāi)發(fā)了一些山地茶園耕耘機(jī)械，但存在體積大、適應(yīng)性差等問(wèn)題。為此，研制了適宜于國(guó)內(nèi)山地茶園作業(yè)的小型松土施肥機(jī)。根據(jù)山地茶園內(nèi)土壤比較松軟、空間狹小等特點(diǎn)，方便的動(dòng)力條件以及農(nóng)藝要求，確定小型松土施肥機(jī)的結(jié)構(gòu)方案。整機(jī)主要由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、松土機(jī)構(gòu)、行走裝置、操作機(jī)構(gòu)等組成，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)離合器器與減速器連接；減速器將動(dòng)力傳遞給工作部件，實(shí)現(xiàn)松土作業(yè)的目的：通過(guò)人工控制料斗開(kāi)關(guān)控制施肥裝置，實(shí)現(xiàn)施肥的目的。本課題主要設(shè)計(jì)了一種田園復(fù)雜地形所使用的松土施肥機(jī)，此機(jī)型主要有小型化，操作方便，等優(yōu)點(diǎn)，適合單人手扶操作，能夠很大程度的降低果農(nóng)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。 本課題在確定了山地茶園松土施肥機(jī)的設(shè)計(jì)要求等因素后，主要借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，進(jìn)行了參數(shù)化建模，主要來(lái)講是利用了軟件，繪制了整機(jī)零部件的圖樣，完成了關(guān)鍵零件的強(qiáng)度校核，為樣機(jī)的制造和保證工作的可靠性提供了依據(jù)。針對(duì)國(guó)內(nèi)山地茶園種植的現(xiàn)狀，由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，減小了機(jī)組的重量和尺寸。實(shí)現(xiàn)人工耕地的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，提高了松土作業(yè)的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。傳動(dòng)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保持了較高的通用性，有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和推廣的價(jià)值。 關(guān)鍵詞：山地茶園松土施肥機(jī) 機(jī)械化 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 AbstractAbstract To China is a large agricultural country and a large population. The demand for grain is huge. Although it is a large population, a large number of people are confined to the land and have not been fully transformed into human resources. Therefore, the development of Chinas agricultural production mode from manpower to mechanization, and the development of agriculture to industrialization are the inevitable trend of improving agricultural economic efficiency. The development of mechanization and industrialization of agriculture is based on modern science and technology and the use of advanced production tools. At present, agricultural machinery in the plain area of our country has realized the semi mechanized production, which greatly reduced the amount of labor of the farmers friends, but most of the land in our country is in the complex terrain, it must be hilly, mountainous and so on. It is very difficult to realize mechanized production, especially the agricultural mechanized production in farmland is relatively backward. The mechanized operation level of mountain tea garden in China is still relatively low. Most of the operations still rely on manual labor, with great intensity and low efficiency.In recent years, some mountain tea plantation machinery has been introduced, but there are many problems such as large volume and poor adaptability. For this purpose, a small loosen fertilizing machine suitable for mountain tea plantation in China was developed. According to the characteristics of soft soil and small space in the mountain tea garden, the convenient dynamic conditions and the agronomic requirements, the structure of the small soil fertilizing machine is determined. The whole machine is mainly composed of gasoline engine, transmission system, loosening earth mechanism, walking device, operating mechanism and so on. The gasoline engine provides power and connects with the reducer with the clutch. The reducer transfers power to the working parts to realize the purpose of the pine soil operation. The purpose of applying fertilizer. This paper mainly designed a kind of pine soil fertilizing machine used in the complex terrain of the pastoral. This machinemainly has the advantages of miniaturization, convenient operation and so on. It is suitable for single man hand operation, which can greatly reduce the labor intensity of fruit farmers and improve work efficiency.3After determining the requirements of the design of the pine soil fertilizing machine in the mountain tea garden, the parametric modeling is carried out with the help of computer aided design, mainly using the AutoCAD software, drawing the drawings of the whole machine parts and parts, completing the strength checking of the key parts, making and protecting the prototype. The reliability of the certification work is provided. In view of the current situation of mountain tea plantation in China, the gasoline engine provides power and reduces the weight and size of the unit. Realizing the movement characteristics of artificial cultivated land has improved the quality and economy of loose soil operation. The design of the transmission system and the walking system has maintained a high versatility and has the value of further development and popularization.Keywords: Pine soil fertilizing machine in mountain tea garden； mechanical and structural design 4目目 錄錄第一章 緒論 1.1 該課題研究的目的和意義.1.2 國(guó)內(nèi)外松土施肥機(jī)的現(xiàn)狀 .1.3 研究的內(nèi)容和方法 第二章 方案設(shè)計(jì) .3 2.1 施肥松土方案分析 .32.2 原理分析 .32.3 本章小結(jié) .3第三章 松土施肥機(jī)工作參數(shù)設(shè)計(jì) .53.1 松土機(jī)總體方案設(shè)計(jì) .53.2 主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定 .63.3 主要性能參數(shù)確定 .73.4 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確根據(jù)直角刀的設(shè)計(jì)3.5 松土機(jī)施肥機(jī)功率消耗計(jì)算3.6 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 .8第四章 理論計(jì)算 .94.1 減震彈簧的設(shè)計(jì) .94.2 刨土輪兩端軸承的選用與校核 .104.3 本章小結(jié) .15第五章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .165.1 總體結(jié)構(gòu)外觀展示 .165.2施肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).175.3犁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).205.4 刨土輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.5 本章小結(jié)5第六章 總結(jié).21參考文獻(xiàn).22致 謝 .23第一章第一章 緒論緒論1.1本課題研究的目的和意義 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，土地資源豐富。各種各樣的土地上生活著廣大勞動(dòng)人民，但是我國(guó)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施落后，主要還是靠人力來(lái)作業(yè)，生產(chǎn)效率偏低。和發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大差距，西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化，農(nóng)民可以輕松的種地，幾個(gè)人能夠管理上千畝土地?，F(xiàn)今，我國(guó)廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還全靠人力，局部地區(qū)半機(jī)械，另外我國(guó)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力占據(jù)很大比重。因此我國(guó)應(yīng)該積極發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化，解放廣大勞動(dòng)人民，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。但我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)起步較晚，發(fā)展緩慢，尤其是機(jī)械化作業(yè)水平低下。大多數(shù)勞動(dòng)和作業(yè)仍為原始的手工勞動(dòng)，強(qiáng)度大、工作環(huán)境差、效率低。近幾年針對(duì)山地茶園等特殊耕作環(huán)境，國(guó)內(nèi)研制生產(chǎn)了一些小型耕作機(jī)械，有的微耕機(jī)還設(shè)計(jì)有多種作業(yè)功能，考慮了兼顧露地作業(yè)，提高了機(jī)械的使用效率。但是由于產(chǎn)品大多存在一些問(wèn)題，如外型尺寸及結(jié)構(gòu)質(zhì)量大、操作不靈便、邊角地帶無(wú)法工作、漏耕嚴(yán)重：生產(chǎn)率低、適應(yīng)性較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；在作業(yè)性能、可靠性和耐久性等方面也存在一些問(wèn)題。本課題所研究的山地茶園松土施肥機(jī)，機(jī)型小，操作簡(jiǎn)便，克服了作業(yè)空間狹小的弊端；對(duì)土壤主要起旋耕作用，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)松土部件工作，在一定程度上代替了人力，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。這對(duì)于發(fā)展經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)和環(huán)保的設(shè)施農(nóng)業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。結(jié)合江西省的地理環(huán)境我們可以得知，江西地貌大致可以劃分為 9 個(gè)地貌區(qū)和 9 個(gè)地貌副區(qū):一為贛西北中低山與丘陵區(qū)。二為鄱陽(yáng)湖湖積沖擊平原區(qū)。三為贛東北中低山丘陵區(qū)。四為贛撫中游河谷階地與丘陵區(qū)。五為贛西中低山區(qū)。 六為贛中南中低山與丘陵區(qū)。土地總面積 166947 平方公里，占全國(guó)土地總面積的 1.74%，居華東各省市之首。其中山地 60101 平方公里（包括中山和低山），占全省總面積的 36%；丘陵 70117 平方公里（包括高丘和低丘）占 42% 崗地和平原 20022 平方公里，占 12%，水面 16667 平方公里，占 10%。由此可見(jiàn)地雖廣，卻不適合耕種。如何6有效高效地利用著有限的資源顯得十分的重要，更能看出江西省大力發(fā)展中小型旋耕機(jī)的急迫性和重要性。1.2國(guó)內(nèi)外山地茶園松土施肥機(jī)械的研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題1.2.1國(guó)內(nèi)山地茶園松土施肥機(jī)械的研究現(xiàn)狀 近幾年，針對(duì)山地茶園等特殊耕作環(huán)境，我國(guó)也相繼出現(xiàn)了很多適于保護(hù)地作業(yè)的小型機(jī)具。許多地區(qū)由大專(zhuān)院校、科研院所和工廠相結(jié)合研制的小型式旋耕機(jī)，適于山地茶園作業(yè)。NF-40系列多功能農(nóng)田管理機(jī)配套動(dòng)力4.41-5.14kw，質(zhì)量120kg，它是由江蘇揚(yáng)州市蘇揚(yáng)機(jī)械廠生產(chǎn)，可配套多種作業(yè)機(jī)械，完成耕作、碎土、開(kāi)溝、播種、中耕除草、培土、覆膜、噴藥、運(yùn)輸?shù)榷喾N工作，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：體積小，質(zhì)量輕，功能多，操作靈活；行走道路不限，能在30厘米寬的狹窄路面行走，適用于在小田塊、丘陵區(qū)、及山地茶園內(nèi)工作；有較多檔位，可適應(yīng)不同速度的需要；操作桿可作旋轉(zhuǎn)180度或上下14度的調(diào)整，以適應(yīng)操作者不同身高以及不同情況的操作需要。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的 IGD-900型電動(dòng)旋耕機(jī)以交流電機(jī)為動(dòng)力，具有動(dòng)力強(qiáng)、耕作速度快、不排放有害氣體、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，該機(jī)重75公斤（包括30米纜線） ，采用按鈕開(kāi)關(guān)，有380伏、220伏兩種動(dòng)力機(jī)型可供選擇，裝有行走輪、推動(dòng)方便、轉(zhuǎn)向靈活。工作參數(shù)為耕幅900毫米、耕深大于100毫米、刀片數(shù)量為4刀4刀盤(pán)。該松土施肥機(jī)，它以汽油機(jī)作為動(dòng)力源，體積小、重量輕、造價(jià)低、可靠性高。而且使機(jī)組采用功率，前進(jìn)速度8min，切土節(jié)距10厘米，耕深12厘米，耕幅465毫米。1.2.2國(guó)內(nèi)外耕耘機(jī)械的存在問(wèn)題 大多產(chǎn)品仍存在以下問(wèn)題：外型尺寸及結(jié)構(gòu)重量大，操作不靈便。特別是從露地直接轉(zhuǎn)移到山地茶園內(nèi)的機(jī)械，在山地茶園內(nèi)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)移都十分困難，而且邊角地帶無(wú)法工作，漏耕嚴(yán)重。生產(chǎn)率低，適應(yīng)性較差，當(dāng)土壤含水率較高（超過(guò)20%以上）時(shí)，其碎土性能變差，能耗高。作業(yè)性能、可靠性、耐久性等方面還存在一些問(wèn)題。1.3 研究的內(nèi)容和方法 根據(jù)目前我國(guó)山地茶園耕耘機(jī)械的研究現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，以及山地茶園土壤區(qū)別于一般大田作業(yè)的物理特性，開(kāi)發(fā)研究適宜于山地茶園內(nèi)作業(yè)、能提高松土性能、因此，研制了山地茶園松土施肥機(jī)。該課題的主要研究?jī)?nèi)容有： 依據(jù)，通過(guò)理論分析和數(shù)學(xué)模型確定合理機(jī)構(gòu)作為松土機(jī)的松土工作部件。討7論分析影響功率消耗的因素，在保證農(nóng)藝要求并能減小功耗的前提下，確定這些參數(shù)，并計(jì)算松土機(jī)所需的功率，根據(jù)該功率選擇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)。設(shè)計(jì)松土施肥機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)、松土工作部件、行走機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)等組成。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)離合器與減速器連接。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力分別傳遞給松土工作部件，實(shí)現(xiàn)松土機(jī)耕作土壤的目的。操作機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和離合器操縱機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制松土機(jī)轉(zhuǎn)向。繪制松土機(jī)主要零部件圖紙，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 第二章 方案設(shè)計(jì)2.1 施肥，松土方案分析 山地茶園生產(chǎn)耕作困難、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、成本高。 需要一種機(jī)械，可以滿(mǎn)足果樹(shù)下的空間小，障礙物多、邊角地帶無(wú)法耕耘等問(wèn)題，研制一種體積小，重量輕，操作方便、使用安全可靠，推動(dòng)方便、操作搬運(yùn)高效節(jié)能的小型農(nóng)用旋耕機(jī)。如下圖所示為本課題所研究的松土施肥一體機(jī)。1，機(jī)架；2，導(dǎo)向輪；3，傳動(dòng)鏈；4，料斗；5，發(fā)動(dòng)機(jī)；6傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；7，犁；8，后輪；9，刨土輪；10，扶手。由上圖所示，主要有大致是部分組成：機(jī)架；導(dǎo)向輪；傳動(dòng)鏈；料斗；發(fā)動(dòng)機(jī)；6傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；犁；后輪；刨土輪；扶手。從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，機(jī)架作為整臺(tái)機(jī)器的框架，承載著所有的零部件，具有十分重要的作用；導(dǎo)向輪主要起到導(dǎo)向8作用，并且其結(jié)構(gòu)小巧，適合在山地等復(fù)雜地形行進(jìn)，并且在導(dǎo)向輪上還安裝有導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，并且通過(guò)鏈輪傳遞，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能夠按照一定的周期進(jìn)行放料，保證投放肥料均勻；汽油機(jī)主要為整臺(tái)設(shè)備提供動(dòng)力，其主要有體積小，操作方便，動(dòng)力十足等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在小型機(jī)械上。汽油機(jī)傳遞出的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變速，從而達(dá)到合理的速度；該設(shè)備后輪主要起到承載重量的作用，在單人操作過(guò)程中能夠保證整臺(tái)設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，有十分重要的作用，刨土輪主要在犁將土打開(kāi)后將土翻松，起到松土的目的，另一方面，我們的施肥機(jī)構(gòu)在整臺(tái)設(shè)備的前方，肥料撒到土地上后，后面犁可以將土地犁開(kāi)，松土輪進(jìn)一步將肥料和土地打散，均勻的灑在土壤里。本設(shè)計(jì)在后方增加了扶手，來(lái)方便單人操作。2.2原理分析 運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)是山地茶園松土施肥機(jī)設(shè)計(jì)非常重要的一環(huán)，從松土的作業(yè)要求和省力兩個(gè)角度來(lái)考慮。即犁頭對(duì)土壤進(jìn)行切削；由于慣性力的作用，刨下來(lái)的土塊向后移動(dòng)并與刀頭分離；土塊落地時(shí)被輕度擊碎，完成一個(gè)松土過(guò)程。另外后方松土輪通過(guò)運(yùn)動(dòng)對(duì)土塊進(jìn)行二次打散，這個(gè)過(guò)程對(duì)土地產(chǎn)生了很好的松土效果。設(shè)計(jì)原理：導(dǎo)向輪前進(jìn)，推動(dòng)擺桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并周期性的帶動(dòng)料斗播撒肥料，肥料落地后，后方犁頭切開(kāi)土地，并將土壤拋向后方，拋起的土壤碰到擋泥蓋板后受到撞擊而迅速降低速度，使土壤呈細(xì)碎狀態(tài)掉落在地面，達(dá)到松碎土壤的目的。土塊翻轉(zhuǎn)蓋著肥料，后方刨土輪在汽油機(jī)的帶動(dòng)下，高速旋轉(zhuǎn)，并對(duì)土塊進(jìn)行二次擊打，讓土塊粉碎，并且讓肥料和土壤充分混合。從而實(shí)現(xiàn)松土施肥的目的。2.1 本章小結(jié) 本章對(duì)松土施肥方案進(jìn)行了分析研究，并對(duì)本課題所研究的松土施肥機(jī)框架進(jìn)行了介紹和分析，對(duì)各部分零部件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并對(duì)松土施肥機(jī)的原理進(jìn)行了解剖。整體來(lái)講，本課題所研究的松土施肥機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，玲瓏小巧，操作簡(jiǎn)單，便于在山地田園作業(yè)，是一個(gè)非常優(yōu)秀的方案。9 第三章 松土施肥機(jī)工作參數(shù)設(shè)計(jì)3.1松土機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 蝸輪蝸桿減速器方案示意圖 采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)離合器直接與減速器連接。減速器的輸出端動(dòng)力經(jīng)過(guò)減速器一級(jí)減速后，傳到行走輪上，實(shí)現(xiàn)松土的目的。為適應(yīng)山地茶園作業(yè)的空間條件，使松土施肥機(jī)的整體結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊，采用整式機(jī)架，將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)架上，并處在整個(gè)機(jī)架的中心位置，以保證工作時(shí)的整體平衡性；傳動(dòng)部分使用蝸輪蝸桿，兩個(gè)中間軸分別位于工作軸的兩側(cè)，以保證機(jī)架的平衡，中間軸、和行走輪軸同一個(gè)水平面上，工作軸和凸輪軸；中間軸、和行走輪軸；凸輪軸，這樣充分利用不同的高度層次，縮短了機(jī)架的長(zhǎng)度，充分利用了空間，結(jié)構(gòu)布局更加合理。在工作軸和中間軸上安裝離合器，通過(guò)離合器的嚙合與分離實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞和切斷。另外，通過(guò)工作軸上的離合器操縱桿前方的長(zhǎng)短不一的兩個(gè)桿，在離合器分離時(shí)與前方桿件的嚙合，可以固定松土機(jī)不松土?xí)r松土鏟所處的位置。另外，還可以在機(jī)架后面安裝碎土板，超到破碎土垡和平整地表的作用，以提高耕作質(zhì)量。施肥機(jī)構(gòu)為布置在機(jī)架下方的一個(gè)料斗，通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制料斗閥門(mén)的打開(kāi)關(guān)閉，從而控制施肥的作業(yè)。103.2主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 （）機(jī)組前進(jìn)速度參照山地茶園松土施肥機(jī)：8m/minSV （）汽油機(jī)轉(zhuǎn)速：4000 /minnr切土量一定時(shí)，松土汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越大，功耗越大。因松土犁速度增大，單位時(shí)間切削土壤的次數(shù)就要增多，于是受到的土壤阻力就要增大，由于阻力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，故松土功耗與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速近似成二次方函數(shù)關(guān)系。3.3主要性能參數(shù)的確定(1)切土節(jié)距 s沿松土機(jī)前進(jìn)方向縱垂面內(nèi)松土鏟連續(xù)兩次切下的土塊厚度，即在同一縱垂面內(nèi)松土鏟連續(xù)兩次切土的時(shí)間間隔內(nèi)松土機(jī)前進(jìn)的距離，稱(chēng)為切土節(jié)距，用 s表(mm)?？捎孟率接?jì)算：式中 Vs 一機(jī)組前進(jìn)速度；H-松土柄轉(zhuǎn)速；通常人工刨土?xí)r的土垡厚度在10cm左右，因此，s 的選擇能夠滿(mǎn)足松土要求。(2)松土深度最小值(y)松土鏟受到凸輪推動(dòng)瞬間的位置變化，其中 AB 表示松土鏟下端后移 s 距離時(shí)所處的位萱；AK 表示松土鏟受凸輪推動(dòng)所到達(dá)的極限位置；表示松土鏟的長(zhǎng)度：h 表示最大耕深：Y 表示松土鏟離開(kāi)土壤時(shí)的松士深度：Z 表示松土鏟脫離土壤時(shí)，松土鏟在土壤上所移動(dòng)的距離。 由圖可以看出，在相同的最大耕深下，刨土深最大值 Y 越小，溝底凸起高度較大，溝底不平度增加。因此，選擇合適的松土鏟長(zhǎng)度和最大耕深是決定能否滿(mǎn)足農(nóng)藝要求的關(guān)鍵。11 刨土輪軌跡的示意圖(3)刨土深最大值 根據(jù)農(nóng)藝要求，北方旱田耕深一般為16-30cm，而山地茶園的土壤耕作深度要求不高，與大田耕深相比，其土壤耕作深度一般為10-15cm，結(jié)合刨土深最小值Y，選定松土機(jī)的最大耕深 h=14mm。(4)刨土幅寬為便于小空間作業(yè)，松土幅寬 B 不宜過(guò)大，但要保證一定的生產(chǎn)效率，又不能過(guò)小，根據(jù)已有機(jī)具，考慮該松土機(jī)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選定耕幅 B400mm。(5)理論生產(chǎn)率耕幅 B400mm，機(jī)組前進(jìn)速度是8m/min，則生產(chǎn)率可用下式計(jì)算：3.4主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確根據(jù)直角刀的設(shè)計(jì)因此取犁的長(zhǎng)度0.6mm（h 最大耕深） 。已知 h=10cm， 將山地茶園的土壤耕作深度要求。(6)行走輪直徑 d=180mm3.5松土機(jī)施肥機(jī)功率消耗計(jì)算功率消耗包括工作部分松土的功率消耗和機(jī)組前進(jìn)的功率消耗。（）松土功率消耗計(jì)算松土功率消耗可用旋耕機(jī)功耗計(jì)算公式，即100102rmK BhVNkw 式3-112式中 Kr 一刀具工作時(shí)旋耗土壤比阻（1.2 1.6與耕深有關(guān)，耕深大選大值） ；h一耕深（） ；mV機(jī)具前進(jìn)速度（m/） ；一耕幅（） 。根據(jù)山地茶園內(nèi)的作業(yè)條件，經(jīng)查表確定：已知耕深10，機(jī)具前進(jìn)速度，0.1333，耕幅0.4 ，則 100 1.5 0.4 0.133 100.8366102Nkw0.83661.045751.050.80.8Nkwkw3.6 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定考慮到功率儲(chǔ)備，并且傳遞過(guò)程中有功率損失，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該大于松土機(jī)消耗的總功率。故選用160FLA160FLA 型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其額定功率為2，額定轉(zhuǎn)速為4000。整機(jī)設(shè)計(jì)首先保證作業(yè)質(zhì)量，達(dá)到人工刨地的作用效果；其次整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，適應(yīng)山地茶園空間限制；再次考慮到山地茶園果樹(shù)的使用特點(diǎn)，盡可能提高其通用性。松土機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)包括運(yùn)動(dòng)參數(shù)、性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。利用建立的松土鏟運(yùn)動(dòng)方程，分析其空間運(yùn)動(dòng)的基本特征。 松土深度與工作部件結(jié)構(gòu)尺寸間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，并參考松土機(jī)的已有參數(shù)，在保證農(nóng)藝要求的基礎(chǔ)上，確定基礎(chǔ)參數(shù)，根據(jù)選定的有關(guān)參數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出松土機(jī)所需的功率。 汽油發(fā)動(dòng)機(jī) 13 第四章 理論計(jì)算4.1 減震彈簧的設(shè)計(jì) 由于松土機(jī)工作時(shí)工作部件會(huì)有振動(dòng)，也可能遇到雜草纏繞或是石頭卡住的情況，因此在手扶操作過(guò)程中為了能夠很好的降低操作難度，提高操作舒適度，在扶手與機(jī)架連接處增加了螺旋彈簧。螺旋彈簧的選取需要根據(jù)機(jī)器功率來(lái)選定，需要在一定的理論計(jì)算基礎(chǔ)上獲得，不然隨便選用彈簧可能強(qiáng)度不夠，壽命不合理，彈性不足等諸多因素。 故此處彈簧的理論計(jì)算如下：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于空轉(zhuǎn)時(shí)，怠速為 1000r/min。由此轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的單個(gè)閘塊離心力為 NRnmFL93. 9109002910001024.31109003223-322由于當(dāng)該離合器轉(zhuǎn)速達(dá)到 1000r/min 時(shí)是閘塊處于與從動(dòng)半離合器的接觸與未接觸的臨界狀態(tài)，因此對(duì)于彈簧來(lái)說(shuō)其最大載荷0FFFLMAX這里預(yù)設(shè)計(jì)彈簧的工作行程為，令最小載荷既預(yù)緊力mmh5，求得；005 . 0FFFFLMINNF93. 90NFMAX86.19設(shè)貼合轉(zhuǎn)速 n=1000r/min,貼合爪塊的質(zhì)量為0.1kg，離合器外圈半徑為100mm,則離心力 F 為：221000 20.1 ()0.054460Fmw rN 彈簧的設(shè)計(jì)：設(shè)彈簧鋼絲的直徑 d 及中徑2DrVA(1)材料選用：50Cp441MP彈簧材料許用應(yīng)力：22222(2)(1)125 6 7367.58616PAKX CDPDDdCdddmmDmm 142126 1715DDdmmDDmm 442133212nd7.85 188 64.4PPPGPFFFD P求有效圈彈簧剛度 3.96/PN mm44332d7.85 14.4588 63.96GnD P 4.4 4.5k3.965實(shí)際剛度=計(jì)算彈簧的極限載荷和極限變形量對(duì)于1類(lèi)彈簧4473.30.673.316.74.4iijPPFP計(jì)算其余尺寸：11122252740=1.4926.78320=11.94926.78nnPFPPFP總?cè)?shù)工作負(fù)荷下的變形量2111.949 1.4910.46FFFmm000d/1 19.949/73.851.57 3.85 1.5 128.4550mm1.5d50 1.5 16.937iPFnHnpdmmHHPmmn 節(jié)距自由高度取標(biāo)準(zhǔn)值則01102221050 1.4948.51mm(0.5)(80.5) 17.56.93=arctan2.587n6 7132.1coscos2.58bHHFHndmmpDDLmm 安裝高度壓并高度螺旋角展開(kāi)長(zhǎng)15驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算 02508.339.76410.6154 6 10.615=1.25444 646HDCCC 高徑比：疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算K 12min3322max3388 40 6 1.2549.38d188 320 6 1.25395.02d1PD KMPP D KMP 0minmax0.75n由表查得 60b10=0.330.33 1520501.6501.60.75 49.381.3641.3395.02NMPann時(shí)，代入上式可以滿(mǎn)足工作要求。4.2 刨土輪兩端軸承的選用與校核在垂直軸向平面 V 內(nèi)有02 .11185140121avrFFF0121rvvFFF 解得 ； NFv41.1311NFv44.1892在平行軸向平面 H 內(nèi)有 18514021HtFF121tHHFFF 解得 ； NFH67.461NFH18.1452于是在兩軸承的徑向方向各承受有力NFFFHvR45.13967.4641.1312221211NFFFHvR67.23818.14544.18922222216顯然，但又因軸向力不是很大，因此根據(jù)蝸桿直徑選14. 169. 367.23854.8812RaFF用型號(hào)為 7005AC 的角接觸球軸承，為了使蝸桿剛性較好，采用正裝。其基本額定動(dòng)載荷KNCr2 .11 （2）計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 由 AC 型角接觸球軸承的派生軸向力計(jì)算公式得rFF68. 0d軸承 1：NFFRd83.9445.13968. 068. 011軸承 2：NFFRd3 .16267.23868. 068. 022因正裝同向，且2daFF 與1283.9481.10433 .16251.881ddaFFF故軸承 1 被壓緊，軸向力NFFFFddaa98.94883.943 .16251.881121 軸承 2 被放松，軸向力NFFda3 .16222因?yàn)?; 68. 08 . 645.13998.94811raFF68. 067.2383 .16222RaFF查載荷系數(shù)表算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 軸承 1 10.5X ； 10.26Y 軸承 2 ； 12X02Y因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有輕微的沖擊載荷，查表取，算得當(dāng)量動(dòng)載荷2 . 1pf11111()1.1 (0.5 1520.26 426)206pRaPfX FY FNNFYFXfPaRp26367.23811 . 1)(22222 （3） 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承 1 的受力大小進(jìn)行驗(yàn)算21PP 366110101120032179230006060 4000263hCLhhnP滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4.3 本章小結(jié)17本章主要分兩塊進(jìn)行了理論研究:減震彈簧的設(shè)計(jì)及軸承的校核。這兩塊也是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，是松土施肥機(jī)的理論支撐。詳細(xì)的來(lái)講，減震彈簧的設(shè)計(jì)，主要對(duì)機(jī)器在工作過(guò)程中離心力的計(jì)算，進(jìn)而對(duì)彈簧的工作行程，直徑，材料，型變量等參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核。軸承的選用及校核主要是考慮到軸承的使用壽命與使用場(chǎng)所，并對(duì)其受力及使用壽命進(jìn)行了理論分析。第五章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 總體結(jié)構(gòu)外觀展示本課題所研究的松土施肥機(jī)主要借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，主要使用了Solidworks 軟件進(jìn)行了三維模型的創(chuàng)建。借助于計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠極大的縮短設(shè)計(jì)周期，能夠?qū)⒘悴考苤庇^的表現(xiàn)在設(shè)計(jì)者面前，能夠避免諸多設(shè)計(jì)缺陷，深受廣大設(shè)計(jì)愛(ài)好者喜愛(ài)。另外計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能夠提高設(shè)計(jì)師的工作效率，為產(chǎn)品的更新?lián)Q代提供了助力。下圖就是本論文所研究的松土施肥機(jī)，并借助軟件建立的三位結(jié)構(gòu)模型。由下圖可以只管的看出松土施肥機(jī)的外形結(jié)構(gòu)，能夠很清楚的展示各部分的組成，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了方便之門(mén)。從上圖我們可以直觀的看到，本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，小巧靈活，非常適用于田園山地等復(fù)雜地形，很適合單人操作，極大的解放了勞動(dòng)力，及提高了勞動(dòng)人民的工作效率，是個(gè)很好的設(shè)計(jì)。185.2 施肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本課題所研究的松土施肥機(jī)械主要分為，松土和施肥兩部分。下圖展示了改機(jī)器設(shè)備的施肥機(jī)構(gòu)。其主要由導(dǎo)向輪，擺桿，鏈輪，鏈條，料斗，分料器，出料口等組成。如上圖所示，其工作原理是：導(dǎo)向輪在向前運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng)，鏈條帶動(dòng)分料器上鏈輪運(yùn)動(dòng)，從而使返料器內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，并將料斗里的肥料通過(guò)出料口灑向地面。在這個(gè)過(guò)程中，導(dǎo)向輪另一面附有的擺桿機(jī)構(gòu)，在導(dǎo)向輪運(yùn)動(dòng)中擺趕周期性擺動(dòng)。因此達(dá)到了周期性?huà)仦⒎柿系倪^(guò)程，并且能夠使肥料拋灑均勻。綜上所述，本施肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有效。5.3 犁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本課題中犁的結(jié)構(gòu)非常重要，它是切割土地的專(zhuān)用工具，它的好壞將直接影響本設(shè)備的正常運(yùn)行。好的犁頭能夠很有效的切割土地，并且能夠適應(yīng)多種地形，在不同的地形中能夠有效的將土地切開(kāi)，并拋向兩邊，而不粘連犁頭。并且在有雜草及僵硬巖塊的地形也能夠有效工作。本課題所設(shè)計(jì)的犁頭就具有很強(qiáng)的功能。首先犁頭分為上下兩片切刀，下部切刀主要能夠?qū)?jiān)硬土地鏟起，上層切刀就順利的將土地切碎，并且上層切到也具有鏟除雜草的功效。是非常合理的設(shè)計(jì)。其將是本設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)。料斗鏈條分料器鏈輪擺桿導(dǎo)向輪出料口195.4 刨土輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本課題中刨土輪的設(shè)計(jì)也是非常重要的，所設(shè)計(jì)的刨土輪如下圖所示，將輪子末端設(shè)計(jì)成片狀，能夠很好的適應(yīng)地形。輪在在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，可以大面積的將土打碎。設(shè)計(jì)比較合理。5.5 本章小結(jié) 本章主要對(duì)所研究的松土施肥機(jī)主要幾個(gè)功能部件進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析，使本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)更加清楚的展現(xiàn)出來(lái)。 第六章 結(jié)論20本次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然時(shí)間短暫，但是學(xué)到很多東西。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我大學(xué)四年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到了鞏固和升華，從理論到實(shí)踐，是我更了解了大學(xué)所學(xué)所用的重要性。通過(guò)實(shí)踐，學(xué)到很多教材中學(xué)不到的東西，將對(duì)我今后的工作學(xué)習(xí)有很大的幫助，使我大學(xué)四年學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用緊密的結(jié)合起來(lái)了。具體的本次畢業(yè)設(shè)計(jì)做如下總結(jié):剛拿到題目時(shí)由于對(duì)本課題的專(zhuān)業(yè)知識(shí)了解不夠，不知從和下手，所以我首先將機(jī)械原理的課本從頭到尾反復(fù)看了幾遍，老師又安排我們?nèi)マr(nóng)機(jī)廠實(shí)習(xí)了一段時(shí)間，直到心里已有了大體的設(shè)計(jì)步驟。然后再完成老師給的任務(wù)，當(dāng)然這不是光看書(shū)就夠的，還需查閱大量的資料。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還遇到了很多其它困難，如：在課題中遇到的公式不熟悉，不知如何運(yùn)用，如何查數(shù)據(jù)，接觸實(shí)物太少；而能解決的問(wèn)題的最好方法就是繼續(xù)看書(shū)，對(duì)設(shè)計(jì)中的每個(gè)步驟甚至每個(gè)公式都要掌握了解，不止要知道而且要會(huì)運(yùn)用，查閱與本課題相關(guān)的資料，盡量對(duì)所做的設(shè)計(jì)有深入的了解。除了書(shū)面的東西外，遇到自己經(jīng)過(guò)努力還解決不了的問(wèn)題多問(wèn)指導(dǎo)老師，多與同學(xué)討論，這也是很好的方法。 總得來(lái)講，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，從拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)進(jìn)行詳細(xì)的分析，到確定設(shè)計(jì)方案，再到利用三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)等等，都通過(guò)努力查找資料，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而保證了設(shè)計(jì)的合理性。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)農(nóng)用機(jī)械有了新的認(rèn)識(shí)，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，雖然遇到諸多問(wèn)題，都很好的解決了，在這個(gè)過(guò)程中我學(xué)到很多，這將使我終生受用。參考文獻(xiàn)：1濮良貴，紀(jì)名剛主編，機(jī)械設(shè)計(jì)，北京：高等教育出版社，2006.5.2祖業(yè)發(fā)主編 . 現(xiàn)代機(jī)械制圖.第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.5.3木谷收.21 世紀(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)志,1997,(6):5921 4 劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社.20035 蔡春源.新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.19936 蔣曉.AutoCAD中文版:清華大學(xué)出版社.20087張國(guó)鳳.基于頂桿頂出式水稻缽苗有序移栽的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新、理論及試驗(yàn)研究D.浙江杭州,浙江大學(xué),20088Bell R. 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