2234 矮化密植紅棗修剪機,矮化,密植,紅棗,修剪 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計11.緒論1.1 本課題研究的背景、目的和意義大棗，又名紅棗。自古以來就被列為“五果”(桃、李、梅、杏、棗) 之一，歷史悠久。大棗最突出的特點是維生素含量高。在國外的一項臨床研究提示：連續(xù)吃大棗的病人，健康恢復(fù)比單純吃維生素藥劑快 3 倍以上。因此，大棗有“天然維生素丸”的美譽。大棗能提高人體免疫力，并可抑制癌細胞。藥理研究發(fā)現(xiàn)，紅棗能促進白細胞的生成，降低血清膽固醇、提高血清白蛋白，保護肝臟。紅棗中還含有抑制癌細胞，甚至可使癌細胞向正常細胞轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。經(jīng)常食用鮮棗的人很少患膽結(jié)石。這是因為鮮棗中豐富的維生素 C，使體內(nèi)多余的膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼?。膽固醇少了，結(jié)石形成的概率也就隨之減少。大棗中富含鈣和鐵，它們對防治骨質(zhì)疏松和貧血有重要作用。中老年人更年期經(jīng)常會有骨質(zhì)疏松，正在生長發(fā)育高峰的青少年和女性容易發(fā)生貧血，大棗對他們會有十分理想的食療作用，其效果通常是藥物不能比擬的。對病后體虛的人也有良好的滋補作用。棗所含的蘆丁，是一種使血管軟化，從而使血壓降低的物質(zhì)，對高血壓病有防治功效。大棗還可以抗過敏、除腥臭怪味、寧心安神、益智健腦、增強食欲。棗樹在我國的分布很廣，一般來講，小氣侯冬季最低氣溫不低于-32℃，就可栽培植棗。棗樹在我國大面積經(jīng)濟栽培主要在山東、河北、河南、山西、陜西五省的黃河流域，近年來安徽、甘肅、湖南、湖北發(fā)展很快。紅棗為溫帶作物，適應(yīng)性強，營養(yǎng)豐富，富含鐵元素和維生素。紅棗素有“鐵桿莊稼”之稱，具有耐旱、耐澇的特性，是發(fā)展節(jié)水型林果業(yè)的首選良種。由于經(jīng)濟的發(fā)展，特色農(nóng)業(yè)的建立，紅棗種植成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一條新的產(chǎn)業(yè)項目，紅棗產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出區(qū)域化布局、規(guī)?；l(fā)展、多種栽培模式盡顯其效的新格局。各地根據(jù)自己的情況確立了不同的棗樹種植面積，為農(nóng)民增加了經(jīng)濟收入。隨著紅棗的種植面積的增加，紅棗的機械化作業(yè)在紅棗栽培中的重要性逐漸凸顯。依據(jù)最近幾年林果業(yè)發(fā)展的態(tài)式分析，果樹種植每年以 10%的速度遞增，由于林果業(yè)的快速發(fā)展，各地已形成了較大的種植規(guī)模, 每到夏季剪枝時需要投入大量的勞動力來完成剪枝工作。矮化密植紅棗剪枝機的研究，就是針對紅棗剪枝的要求進行設(shè)計的。紅棗的機械化剪枝，大大提高了剪枝的工作效率，降低了作業(yè)成本，同時又減小了剪枝過程的機械損傷，保證了剪枝質(zhì)量，對紅棗業(yè)的規(guī)范化，標準化生產(chǎn)有著重要的現(xiàn)實意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析國外對果樹機械化剪枝技術(shù)的研究較多，機械剪枝在美國、西班牙、俄羅斯、意大利、英國、德國、丹麥、匈牙利等國家的果園應(yīng)用較為普遍。他們采用的機械主要有：氣動剪枝機，電動剪枝機，油鋸等。但是，針對棗樹的修剪機械比較少。國內(nèi)對果樹機械化剪枝技術(shù)的研究也比較多，但也是在近幾年才大量出現(xiàn)的。目前我國果園管理的果樹修剪環(huán)節(jié),工作繁重、勞動強度大,工作模式長期停留在手工模式上,制約了現(xiàn)代果品產(chǎn)業(yè)規(guī)?；蜕a(chǎn)標準化的發(fā)展。只有很少的果農(nóng)愿意嘗試機械剪枝，原因在于剪枝機的高額成本，因此設(shè)計一種輕便小巧，動力強勁，成本低廉的棗樹剪枝機具有很重要的現(xiàn)實意義。1.3 剪枝機方案的確定.1 氣動剪枝機.2 液壓助力剪.3 小型圓鋸片剪 .4 電動剪 剪枝機設(shè)計總體方案按以下原則和要求確定：.1 造價低廉.2 結(jié)構(gòu)簡單，便于維護修理.3 修剪效率高.4 剪枝機械損傷小綜合比較以上方案，選擇小型圓鋸片剪。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計22.設(shè)計方案的選擇經(jīng)過多次的討論和研究，確定矮化密植紅棗剪枝機的總體結(jié)構(gòu)，包括動力機構(gòu)、動力傳送系統(tǒng)、控制機構(gòu)以及刀頭裝置等。2.1 總裝圖設(shè)計： 1987165143210987654321圖 2-1 剪枝機總裝圖1.油箱 2.油箱端蓋 3.手柄 4.汽油機箱體 5.離合器 6.螺釘 7.背帶 8.卡夾 9.開關(guān) 10.握柄11.傳動軟管 12.小錐齒輪 13.齒輪箱 14.軸承 15.擋板 16.擋圈 17.大錐齒輪 18.鋸片 19.傳動軸3.矮化密植紅棗剪枝機計算3.1 設(shè)計要求剪枝機由背負部分、傳動軟管總成、操作桿、刀頭 4 部分構(gòu)成，其整機質(zhì)量只有 7.2kg，一個普通農(nóng)村婦女完全可以兩肩背負操作。1) 背負部分主要由汽油機、背帶組成。其動力采用日本“三菱”二沖程風(fēng)冷汽油發(fā)動機、該發(fā)動機具有功率大、油耗低、性能穩(wěn)定等特點，發(fā)動機排量為 33.6cc。2) 傳動軟管總成主要由傳動軟軸、手把、傳動管、防震塊組成，長度為 1200mm，其作用是將動力傳遞給旋轉(zhuǎn)鋸片。采用軟管傳動便于操作者任意角度、高度操作。3) 操作桿由操作桿接頭、握把、發(fā)動機開關(guān)、安全護蓋等組成。4) 刀頭由齒輪箱、鋸片、擋板組成。5) 機械性能穩(wěn)定，故障少。其可靠性、安全性良好，無機械故障。3.2 外形尺寸的確定機具箱外形尺寸：長×寬×高=330×300×302mm燃油箱的容積：0.8L鋸片尺寸：110*2.2*20*30T3.3 確定傳動比選擇鏈輪齒數(shù) Z1、Z 2汽油機速=7000r/min,刀片速=3800r/min,傳動比 111222nzdi=ucotan???汽 油 機刀 片取845.307?i .i3.4 齒輪的設(shè)計參數(shù)這里的齒輪箱主要是一對圓錐直齒輪，目的是為了改變傳遞動力的方向。(1)選用直齒錐齒輪傳動；(2）選用 8 級精度；(3)材料選擇，小齒輪材料為 Q235-A(熱軋) ，硬度為 280HBS,大齒輪材料為 Q235-A(熱軋)(4)選小齒輪齒數(shù) Z1=20,大齒輪齒數(shù) Z2=38.塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計3(5)幾何尺寸計算U=1.85，查手冊得取 12z0.850378???， 取初定小錐輪大端分度圓直徑 ??1 133e 2 22HpUHpKTKTd95-.R???查機械設(shè)計書表 14-23,K 取 1.5， HlimHp0S=1,=N?mdn950dT?汽 油 機 功 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 inr70nkw2.1m?為 轉(zhuǎn) 速 ，，為 汽 油 機 功 率 ，dpp小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩 d0101ii.9， 其 中 ，6.9.70.951 ???T所以小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩為 1.62N.m取6.25108.5d3el ??徑初 選 小 錐 齒 輪 分 度 圓 直 del所以取小錐齒輪分度圓直徑 d1=26,大錐齒輪分度圓直徑 d2=48(d2=26×1.85=48)有 U=1.85,可知 cot =tan =1.85， 所以分錐角 =27°43’，分錐角 =62°17’ ?2?1?2頂錐角 =29°23’, =63°34’.根錐角 =26°14’, =60°24’.1aaf 2f34.72185.62ud????R 85.03.13.05.~.0(.011 ?????）， 取取Rmb?? 4d2861dm2el ??，平 均 分 度 圓 直 徑取 1.252.384z2?大 端 的 模 數(shù) ,11coscos170.6()0.()0.398524ux????徑 向 切 變 系 數(shù)29??????6.39.2.mh1e1a ???齒 頂 高 ????84.0329.15.xmh2e2a ????91..015.-xc 82e2f?齒 根 高 0.c??，頂 隙 2.347sin26sidsinR0e1e ?????外 錐 距 498.1cos68.coh2 102aea21 ?????齒 頂 圓 直 徑 b.834.70b2R??， 取齒 寬塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計4δ 2δ 1圖 3-1 齒輪箱的部裝圖4.各個軸的設(shè)計根據(jù)動力輸出及配合、設(shè)計和安裝的要求，為了適應(yīng)較強的工作場合，軸采用剛度和強度較好，而且抗疲勞強度較高的 Q235-A 材料，采用熱軋?zhí)幚怼］S上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。4.1 計算各軸的輸入功率為汽油機的額定功率dp1.2?KW為小錐齒輪軸的功率 11.091.8d KW????為大錐齒輪軸的功率2p2..6.4?為工作機主軸的功率31.409.108???4.2 計算各軸的轉(zhuǎn)矩為拖拉機輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 dTmn950dp?為小錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩 1 mN62.19072.51d ????為大錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩2T1.68.6.8??i M為工作機主軸上的轉(zhuǎn)矩32.092.5???塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計54.3 小錐齒輪軸的設(shè)計求作用在小錐齒輪及大錐齒輪上的力圓周力3112.62014.6ttmTFNd???軸向力 001tansitan2si74325.8ar N?????徑向力 121co.cot初步確定軸的最小直徑33min01.845.07pdAm??小錐齒輪軸的最小直徑顯然是要安裝離合器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 d 與離合器的孔相適應(yīng)，故需同時選取離合器型號。經(jīng)選得離合器的直徑 D=8mm.從而確定小錐齒輪軸的最小直徑 in=8mm小錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 4-1 小錐齒輪軸 (a)A圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（a） ()圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（b） ()Mh圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（c）塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計6()Ma圖 八圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（d） ()v1M2圖 九圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（e） ()1圖 4-2 小錐齒輪軸的載荷分析圖（f）軸的校核（1）垂直面的支承反力（圖 d）NLFLFMraraV.43 5983.472/68.42/.3112311?? ????????arV8. /.)5(.47)(2312 ???（2）水平面的支承反力（圖 b） NLFtNH 1.49586.93121 ?????.()0375tNH（3）繪垂直面的彎矩圖（圖 e）mMav?401 mFNV ?????9.2451.322（4）繪水平面的彎矩圖（圖 c） NLth 83（5）求合成彎矩（圖 f）塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計7mNMhV ?????? 68.5328.29480211 417.372（6）該軸所受扭矩為 T=270000N.mm（7）按彎扭合成應(yīng)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 D 的強度。根據(jù)文獻以上數(shù)據(jù)，并取 α=0.6，軸的計算應(yīng)力 MPaWTMca 86.34102.).6(853)(322121 ????????前已選定軸的材料為 Q235-A,熱軋?zhí)幚?，由文獻查得 。因此0][1??< ，故安全。ca][1?4.4 大錐齒輪軸的設(shè)計初步確定軸的最小直徑 233min01.45.9180pdAm???大錐齒輪軸的最小直徑要與刀片孔的直徑配合，為了使所選的軸的直徑與孔相適應(yīng)，故擇大錐齒輪軸的最小直徑 min=12mm大錐齒輪軸的設(shè)計圖 4-3 大錐齒輪軸A (a)圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖(a)( )圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（b)塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計8Mh()圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（c) Ma圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（d) Mv21()圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（e) 1圖 4-4 大錐齒輪軸的載荷分析圖（f)軸的校核（1）垂直面的支承反力（圖 d）NLFLFMraraV02.43 240938.5/.472/.3321? ?????????? NarV .2409/85.8.53????（2）水平面的支承反力（圖 b） NLFtNH.24096.1321 ???t 1.7.?（3）繪垂直面的彎矩圖（圖 e） mFMNVv ???86.309.1421 NL??24532（4）繪水平面的彎矩圖（圖 c）Hh ??.7.021（5）求合成彎矩（圖 f）塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計9mNMhV ?????? 36.4026.387.1022211 9842（6）該軸所受扭矩為 T=475200 mN?（7）按彎扭合成應(yīng)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 C 的強度。根據(jù)文獻以上數(shù)據(jù)，并取 α=0.6，軸的計算應(yīng)力 MPaWTMca 61.3102.).6(34)(322121 ????????前已選定軸的材料為 Q235-A,熱軋?zhí)幚恚晌墨I查得 。因此40][??< ，故安全。ca][1?5.其他機構(gòu)的設(shè)計5.1 離合器圖表 6-1 離合器工作示意圖1 電磁線圈 2.銜鐵 3.復(fù)位彈簧 4.離合塊離合器是控制刀片的運作，即通過離合器控制傳動軸制動。本設(shè)計采用電磁式離合器，當交流電經(jīng)接觸環(huán)導(dǎo)入電磁線圈 1 后，產(chǎn)生磁通量 使線圈吸引銜鐵 2，于是銜鐵 2 將兩組離合塊?4、壓緊，離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當電流切斷時，依靠復(fù)位彈簧 3 將銜鐵推開，離合器處于分離狀態(tài)。電磁式離合器可以實現(xiàn)遠距離操縱，動作迅速，沒有不平衡的軸向力。5.2 鋸片塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計10圖 6-2 一鋸片圖鋸片尺寸：110*2.2*20*30T5.3 擋板擋板是用于保護鋸片的，使鋸片處于安全狀態(tài)能有效的工作。圖 6-3 擋板示意圖塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計11結(jié) 論大學(xué)四年的生活就要結(jié)束，在即將步入社會走向工作崗位之前，我們經(jīng)過了緊張而忙碌的一個多月的畢業(yè)設(shè)計。萬事開頭難，我從最初的迷茫到最后的豁然開朗。在最初我無從下手不知道該怎么入手，在老師及同學(xué)的幫助下一步步把這次設(shè)計做完。在本次設(shè)計中，是運用了我們大學(xué)所學(xué)習(xí)的所有專業(yè)科及基礎(chǔ)知識的綜合，這是對我們所學(xué)習(xí)的知識的回顧，本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單， 整機穩(wěn)定性好，且經(jīng)濟效益明顯，具有較高的推廣使用價值。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計12致 謝畢業(yè)設(shè)計是重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運用大學(xué)四年所學(xué)過的機械、數(shù)學(xué)、材料、物理、計算機等知識進行的學(xué)以致用，是理論聯(lián)系實踐，提高自己綜合能力的好機會，同時也是對自己的一次大的總結(jié)。感謝母校給予我們這次畢業(yè)設(shè)計的機會，對我們畢業(yè)后走上工作崗位起到了很大的幫助和促進作用。在這次設(shè)計過程當中，馬少輝老師給我們耐心地解答各種難題，給我們的設(shè)計提供了大量的資料，并為我們的設(shè)計創(chuàng)造了一個良好的環(huán)境?？梢哉f，指導(dǎo)老師讓我們養(yǎng)成了獨立思考、積極探索的能力。同時，我也得到了同組同學(xué)的幫助。通過這次的設(shè)計對我來說起到很大的幫助，使得自己所學(xué)的知識了得到了一次綜合，鍛煉很大。本次實習(xí)還使我從中學(xué)到了相互協(xié)作和不斷進取的精神，知道了獨立思考和創(chuàng)新是我們以后工作的一個重要條件，在今后的工作中，要鍛煉自己這方面的能力，使自己養(yǎng)成良好的設(shè)計理念。在我進行畢業(yè)設(shè)計的過程中，指導(dǎo)老師給了熱情、細心、耐心的指導(dǎo)與幫助。在此，我感謝在我進行畢業(yè)設(shè)計中給予了幫助和支持的老師與同學(xué)。祝他們在工作和學(xué)習(xí)中一切順利，事業(yè)興??！最后，我再說一聲：謝謝你們！塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計13參考文獻【1】 單輝祖.材料力學(xué)（第二版）.高等教育出版社.【2】 吳宗澤.機械課程設(shè)計手冊.高等教育出版社.【3】 濮良貴,紀名剛主編.《機械設(shè)計》第六版:高等教育出版社,2001.【4】 張會玲，張濤依.小型桑樹伐條剪枝機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)選擇，2006（7）【5】 高燕秋，林石 無料圓鋸片的初步研究【期刊論文】-林業(yè)機械與木工設(shè)備，2002（11）【6】 王偉，唐傳茵，張宏，馬少輝，杜志高 移動式綠籬修剪機設(shè)計【期刊論文】-農(nóng)機化研究 2010（6）【7】 張會玲 小型桑樹伐條剪枝機的設(shè)計與試驗研究，2004【8】 文勝 介紹幾種果園修剪機械【期刊論文】-農(nóng)業(yè)知識，2009（11）【9】 背負式可調(diào)高枝修剪機的研制- 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報( 自然科學(xué)版) - 2003, 29(1)【10】 小型系列模糊采茶修剪機- 農(nóng)機具之友 - 2003(2)