目 錄摘 要1關(guān)鍵詞11前言11.1 研究的目的和意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.3 本設(shè)計主要研究內(nèi)容和研究方法41.3.1 研究內(nèi)容41.3.2 研究方法42 總體方案確定42.1 方案的選擇和確定42.2 摘果裝置的總體結(jié)構(gòu)53 傳動方案的確定63.1電動機的選擇和傳動參數(shù)的設(shè)計73.2 V帶傳動的設(shè)計73.3 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計94 滾筒裝置的設(shè)計104.1 滾筒軸裝置的設(shè)計114.1.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度114.1.2 初步選擇滾筒軸系124.1.3軸的強度校核124.1.4 軸承的校核154.1.5鍵的校核164.2 摘果裝置設(shè)計174.2.1 動刀條的設(shè)計174.2.2 動刀參數(shù)確定185.1直齒圓柱齒輪的設(shè)計185.1.1 直齒輪材料的選擇185.1.2 由簡化計算選定主要參數(shù)196 半喂入裝置設(shè)計216.1 半喂入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計216.2 具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計217 箱體228 機架239總結(jié)2310展望24參考文獻25致 謝26一種花生摘果機設(shè)計摘 要：半喂入式花生摘果裝置是在傳統(tǒng)的全喂入式摘果裝置的基礎(chǔ)上為降低花生的破碎率，降低能耗等問題上而定型的，與傳統(tǒng)的摘果裝置相比，最大的不同是采用的半喂入方式，這種方式功耗少，可靠性高，摘凈率好，破損少。適合于南方氣候潮濕的花生摘果生產(chǎn)，小型方便，較合適家庭作業(yè)，為花生聯(lián)合收割機的開發(fā)研究奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：半喂入式；摘果裝置；花生；能耗；Design Of One Groundnut Picker Abstract: Half feeding type peanut picker is rigid in the traditional all feeding type picker device based on the reduce the rate of peanut broken and power consumption. Compared to the traditional picker device, the biggest difference is the use of the half feeding type, and this type have low power consumption ,reliable working process, high picker off, and litter broken peanut. This device is suit for the production of peanut peaking in the humid southern climate , the design relatively small, more suitable foe homework, which is the foundation of study and design effective peanut harvester.Key words: type of half feeding; picker device ;peanut; power consumption 1 前言1.1 研究的目的和意義花生是世界上廣泛栽培的主要油料作物。隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展,花生向良種化、機械化和區(qū)域化種植方向發(fā)展。近幾年,隨著花生種植面積、產(chǎn)量的不斷增加和農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移,花生生產(chǎn)機械化的發(fā)展就顯得尤為重要。目前,要大力發(fā)展花生生產(chǎn)全過程的機械化,必須結(jié)合中國的國情和適應(yīng)農(nóng)村現(xiàn)有的經(jīng)濟實力。大部分花生產(chǎn)區(qū)需要分別解決花生種植過程中主要作業(yè)環(huán)節(jié)的機械化問題,近期內(nèi)應(yīng)當(dāng)是花生的機械化播種、收獲和摘果這三個主要環(huán)節(jié)。其中，花生摘果是一項要求嚴(yán)格、耗時較大的作業(yè)。是花生生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。機械化收獲是確?；ㄉS產(chǎn)豐收的重要保障，摘果系統(tǒng)是花生聯(lián)合收割機的“心臟”，其工作情況直接影響到聯(lián)合收割機的性能。但是中國花生生產(chǎn)機械化發(fā)展卻嚴(yán)重滯后，特別是用工量占生產(chǎn)全過程1/3以上、作業(yè)成本占生產(chǎn)總成本50%以上的收獲作業(yè)，目前主要依靠人工完成，勞動強度大、作業(yè)成本高、效率低、損失大、成本高已成為生產(chǎn)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)成長的主要瓶頸，國內(nèi)對花生機械化摘果技術(shù)裝備的需求日趨迫切。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的不斷深入，花生品種必然朝著高產(chǎn)方向發(fā)展，這也給繼續(xù)工作者提出了更高的要求，高產(chǎn)就意味著在同樣收獲作業(yè)工況下增加喂入量。發(fā)達國家對花生摘果技術(shù)與裝備的研究開發(fā)，起步早、投入大、發(fā)展快，早已實現(xiàn)了專用化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。中國對花生機械化摘果的研制雖較早，但發(fā)展十分緩慢，近年來，隨著花生摘果機械市場需求的不斷趨旺，花生摘果機械的研究開發(fā)進入了一個新的發(fā)展時期。具有操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、使用成本低等特點，較適合現(xiàn)階段中國農(nóng)村經(jīng)濟條件，具有較好的市場需求。但是長期以來，由于對花生機械化摘果技術(shù)缺乏深入系統(tǒng)的研究，摘凈率低、秧蔓纏繞、適應(yīng)性差、損失率高等機械化摘果中存在的技術(shù)難題始終未能得到很好解決。 花生的種植歷史悠久，地域廣闊，是國際公認(rèn)的半干旱作物，是世界上廣泛栽培的主要油料和經(jīng)濟作物，同時也是主要的創(chuàng)匯農(nóng)產(chǎn)品之一?；ㄉ运氂械膬?yōu)勢，在世界油料生產(chǎn)和國際貿(mào)易中僅次于大豆而居第二位，在亞洲、非洲、澳洲及南北美洲的絕大多數(shù)國家和地區(qū)均有花生的種植和生產(chǎn)，其中，中國是世界上主要的花生生產(chǎn)國和花生消費國，同時也是最大的花生出口國。中國南方空氣濕度大，氣候變化無常，花生水分含量高，從以往研究成果看，喂入量和花生水分含量對摘果性能有很大的影響。一般來說，喂入量增加，摘果系統(tǒng)負荷增大；含水量增加改變理論花生蔓的物理特性，同時也改變了摘果負荷，這兩種情況都容易增加機械系統(tǒng)負荷，降低可靠性。傳統(tǒng)的摘果主要是全喂入式，摘果的主要部件是摘果滾筒，目前國內(nèi)外主要使用的摘果方式還有半喂入式，半喂入式花生摘果對干濕蔓均可使用，主要應(yīng)用在南方地區(qū)，其摘果效率與損失率受花生收獲環(huán)節(jié)植株的整齊程度及摘果機喂入影響較大，現(xiàn)有機型在摘果效率、損失率上還不穩(wěn)定，沒有得到很好的推廣。因此，為了改善摘果效果，研究摘果過程的低能耗，摘果率高的摘果裝置，是提高花生產(chǎn)業(yè)化水平的關(guān)鍵。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著花生種植面積的不斷擴大和農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移，花生生產(chǎn)機械化的問題就顯得尤為重要。西方發(fā)達國家在花生生產(chǎn)機械化方面的研究較早，與其它農(nóng)業(yè)機械相比，幾乎是同步發(fā)展的，機械制造與應(yīng)用技術(shù)已比較先進、完善。美國、加拿大等發(fā)達國家已實現(xiàn)了花生生產(chǎn)全過程的機械化作業(yè)，在收獲環(huán)節(jié)早已發(fā)展到聯(lián)合收獲水平，并且正依照本國的種植特點，向著大型化、機電一體化、智能化、高可靠、高安全的方向發(fā)展.一些發(fā)達國家還不斷將高、精、尖技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械上來，農(nóng)業(yè)機械正向智能化方向發(fā)展。在中國，花生播種機械化技術(shù)已基本成熟，根據(jù)中國農(nóng)業(yè)人口多、土地分散，而中小動力拖拉機保有量多的特點，該類機械以小四輪拖拉機為牽引動力，較好地解決了花生人工或畜力播種勞動量大和生產(chǎn)率低下的問題。近幾年，系列化的多功能花生覆膜播種機已在花生產(chǎn)區(qū)得到了大面積的推廣應(yīng)用。相比之下，中國花生摘果的機械化水平低下則極大地影響了花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的花生摘果方法是用手工摘果，效率低、用工多，嚴(yán)重影響經(jīng)濟效益。而從國外引進、消化吸收的機型則由于不符合中國國情或動力消耗大、作業(yè)效果較差等原因，沒有形成較大的生產(chǎn)和使用規(guī)模，這就使中國的花生摘果機械與裝置多年來一直徘徊不前，與世界發(fā)達國家存在很大的差距。近幾年隨著種植花生面積的加大及花生產(chǎn)量的提高，花生摘果機的應(yīng)用逐漸增多，成為代替手工操作的便利機械。目前，我國主要推廣應(yīng)用的單功能花生摘果機可分為全喂入式和半喂入式兩類。全喂入式摘果機，主要用于從曬干后的花生蔓上摘果。工作時將曬干后的花生蔓喂入摘果室，在高速轉(zhuǎn)動的滾筒作用下，將花生果摘下來。該機型除了基本上滿足摘果的要求外，普遍存在消耗的功率大、摘果不凈、分離不清、破碎率高的缺點。該機型的摘果部件有切流式釘齒滾筒、軸流式釘齒滾筒、蓖梳式軸流滾筒以及差動式螺旋滾筒等幾種。半喂入摘果機工作過程是：當(dāng)摘果機的夾持輸送鏈將花生蔓夾住，沿滾筒軸向移動，摘果滾筒將花生果摘下。該機型對于干、濕花生蔓都可使用，具有動力消耗少，摘果后的花生蔓整齊，摘濕果質(zhì)量好、破碎率低等特點。但該機型工作性能不穩(wěn)定，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等缺點，僅用在花生聯(lián)合收割機上。該機型的工作部件是相向滾動的兩個橡膠滾筒，工作時兩滾筒相向滾動將花生果摘下。為了進一步減少農(nóng)時，降低勞動強度和提高作業(yè)效率，還有一些學(xué)者進行了花生聯(lián)合收獲機的研究和開發(fā)設(shè)計，主要包括山東雙力的4HD-1型花生聯(lián)合收獲機，丁保江等人研制的4BH-2型小型背負式花生聯(lián)合收獲機，尚書旗等人研究的4H-2型獲勝聯(lián)合收獲機等。但是，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作可靠性等原因推廣應(yīng)用受到了限制。為此，為了改善摘果效果，降低能耗，提高摘果摘凈率，對半喂入花生摘果機的設(shè)計，為花生聯(lián)合收獲機的推進革新奠定了基礎(chǔ)。本研究結(jié)合國內(nèi)外幾種典型的摘果機具的結(jié)構(gòu)特點與工作原理，并通過分析其現(xiàn)狀與存在的問題，結(jié)合實驗探討改進方法，以期改善花生摘果效果，為花生的摘果提供切實可行的機具。1.3 本設(shè)計主要研究內(nèi)容和研究方法1.3.1 研究內(nèi)容 1) 傳動系統(tǒng)的設(shè)計：大小帶輪的設(shè)計計算、V帶的選取、軸承的選擇電機選型等內(nèi)容2）摘果滾筒的設(shè)計包括：滾筒的設(shè)計、動刀條的設(shè)計等內(nèi)容 3）夾持輸送結(jié)構(gòu)的設(shè)計：夾持帶的設(shè)計、帶輪的設(shè)計、軸的選取校核等 4) 機架的設(shè)計1.3.2 研究方法 1)收集資料，進行歸納分析 2)按給定的指標(biāo)參數(shù)在指導(dǎo)老師的幫助下完成設(shè)計任務(wù)2 總體方案確定2.1 方案的選擇和確定 摘果裝置是花生收獲機械的重要工作部件。花生聯(lián)合收獲機工作性能的優(yōu)劣在很大程度上取決于摘果裝置的工作性能。半喂入式花生摘果裝置能很好的利用喂入環(huán)節(jié)的改善來降低能耗，能夠滿足在不同含水量花生蔓的條件下平穩(wěn)作業(yè)。其作業(yè)原理是：花生蔓通過夾持輸送帶傳送到摘果滾筒，在雙滾筒不斷的旋轉(zhuǎn)作用下摘果，有動刀條上V齒將花生蔓和花生分離開來。其特點如下：1)該裝置不僅可以用于花生果莢的摘取作業(yè)，而且可以解決新鮮花生收獲、晾曬后花生的摘果問題，為設(shè)計聯(lián)合花生收獲機奠定了基礎(chǔ)。2)該裝置結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性好，可以節(jié)約收獲時間，降低因為晾曬造成耽誤農(nóng)時的問題。如果配在聯(lián)合收獲機上，效果更為顯著。3)由于該裝置采用半喂入式原理，所以其功率消耗少，工作可靠，不會出現(xiàn)莖稈纏繞或堵塞問題，同時含雜率也較全喂入式明顯少，減輕了后續(xù)花生清選的負荷。4)但該機型工作性能不穩(wěn)定，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等缺點。2.2 摘果裝置的總體結(jié)構(gòu) 摘果裝置的主要部分為：入料和夾持輸送裝置、摘果滾筒裝置、出口部分、機架組成。整體組成圖由圖1所示：圖1 摘果機裝配簡圖Fig.1 the figure of the Assembly1) 入料和夾持輸送裝置 入料口和上機架部分相連接，是用2mm厚的鐵板制成，入料部位與夾持輸送部位在同一方向，花生蔓經(jīng)入料口進入，下滑到夾持輸送部分，經(jīng)夾持輸送部分的大開口進入夾持輸送鏈上夾緊，經(jīng)夾持輸送帶的傳送向后移動，向后移動的過程中摘果滾筒進行摘果。 2) 摘果裝置 摘果部分主要是由摘果滾筒和輸送帶組成?；ㄉ趭A持輸送帶的夾持下向后方運動，花生蔓的根部在此過程中在摘果雙滾筒中間完成摘果，摘下的花生下落到下滑板上，由倉口排出出料斗之外，摘果后的花生根莖在輸送帶的傳送下由夾持輸送帶的尾部排出滑板之外。3） 出口部分出口部分主要是下滑式鐵皮制造，也是由2mm厚的鐵皮構(gòu)造，花生滑落上面由于鐵板的傾斜花生滑出機體之外。4） 機架機架是花生摘果機的主要支撐，它承擔(dān)著摘果機的主要重量和動力、負載和力矩因此它的設(shè)計是只強不弱的部分。機架的各部分各自穩(wěn)定，而且相對固定，以便做到機械在運轉(zhuǎn)過程中不會產(chǎn)生晃動、歪斜，造成人身危險，因此為了機架的堅固，此試驗臺的設(shè)計采用4mm厚的角鋼制成。5） 花生摘果裝置的總體設(shè)計為了更優(yōu)化花生摘果裝置的機型和結(jié)構(gòu)設(shè)計，此花生摘果裝置的動力裝置放在機架的下面，與機架固定，這樣不僅可以節(jié)省空間，還可以起到穩(wěn)定作用?；ㄉb置從入料到摘果到花生蔓的排除機體外是花生摘果裝置一體完成的，通過輸送帶的上部可以看到整個摘果過程，便于我們收集花生摘果的相關(guān)數(shù)據(jù)。3 傳動方案的確定方案如下：圖2 傳動方案圖Fig 2 Transmission program figture 根據(jù)花生摘果機的具體傳動要求，可選電機與主軸之間用V帶和帶輪的傳動方式傳動，應(yīng)為摘果機在摘果工作過程中，傳動件V帶是一個撓性件，它賦有彈性，能緩沖和沖擊，吸收震動，因而使花生摘果機減少震動，噪音小等優(yōu)點。雖然在傳動過程中V帶與帶輪之間存在一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對滑動，使傳動比不精確但不會影響摘果機的傳動，因為花生摘果機不需要精確的傳動，只要傳動比比較精確就可以滿足需求，而且V帶的彈性滑動對摘果機的一些重要部件是一種過載保護，不會造成機體部件的嚴(yán)重損壞，還有V帶及帶輪的結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電機和摘果機的傳送帶之間選用V帶輪的傳動配合是很合理的。本設(shè)計中有兩處可以用到V帶的傳動，夾持輸入系統(tǒng)和電機之間，摘果滾筒和電機之間，我們來確定夾持輸入系統(tǒng)和電機之間的帶傳動。3.1電動機的選擇和傳動參數(shù)的設(shè)計根據(jù)所給條件，考慮到家用機械的成本問題，滾筒的電動機選擇的電機型號Y90S-4,查表得此種電動的中心高H=90mm。軸的轉(zhuǎn)速=1400r/min。=/i=850r/min (1)軸額輸入功率=x=1.1=0.99kw (2)軸的轉(zhuǎn)矩=9550/=24.8Nm (3)3.2 V帶傳動的設(shè)計 1) 確定計算功率由于機器工作環(huán)境惡劣，工作時間不超過11個小時，估計算功率 (4) 其中: 工作情況系數(shù) 電動機的功率 查機械設(shè)計書中的表87可知：=1.1 摘果電機=1.11.1=1.21(KW) 2） 選擇V帶的型號 根據(jù)計算得知的功率和電動機上的帶輪轉(zhuǎn)速,查機械設(shè)計一書811，可以選擇V帶的型號為A型。2) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑（1） 初選電動機的帶輪基準(zhǔn)直徑：根據(jù)機械設(shè)計一書，可選 擇V帶的型號參考表86，選取75mm，取大摘果系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)直徑=100mm，喂入系統(tǒng)=75mm（2） 計算V帶的速度V: (5)（3） 計算從動輪的直徑 (6) =1400x100x(10.02)/850=161.4mm (7) 由表選擇，取=160mm(雖然略有增大，但誤差小于5%,故允許)（4） 確定傳動中心距和帶長 取0.7x（+）a2 x（+） 滾筒V帶輪 即182mma520mm 取 =300mm滾筒V帶長 （+）+ (8) 得 1210.45mm 按機械設(shè)計一書中查表64，由出算的帶長查表選取與之相近的標(biāo)準(zhǔn)V帶的基準(zhǔn)長度可查的=1250mm。 同上求得喂入V帶長 941mm 查的=1000mm 實際中心距可按下列公式經(jīng)驗公式求得： (9) 求得: 滾筒V帶 395mm (5) 驗算主動輪上的包角 (10) 求得滾筒V帶包角= 滿足V帶傳動的包角要求 （6） 確定V帶的根數(shù) V帶的根數(shù)由下列公式確定： (11) 其中：單根普通V帶的許用功率值 （kw） 考慮包角不同大的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù) 計入傳動比的影響時，單根普通V帶所能傳遞的功率增量 長度系數(shù)，查表可知 查表取滾筒V帶相關(guān)值：=0.94 =1.03 由=1400r/min =100mm i=1400/850=1.65 查的 =1 =0.32 所以 滾筒V帶根數(shù)Z=0.95 所以取Z=1根(7) 計算帶的最小初拉力查表的A型帶的單位長度質(zhì)量q=0.1 kg/m單根V帶適當(dāng)?shù)某趵τ上铝泄角蟮?(12)其中： q傳動帶單位長度的質(zhì)量，kg/m根據(jù)查表所得數(shù)據(jù)求得滾筒V帶最小初拉力為=140N(8) 計算壓軸力 為了設(shè)計安裝帶輪軸和軸承，必須確定V帶作用在軸上的壓力，它等于V帶兩邊的初拉力之和，忽略V帶兩邊的拉力差，則值可以近似由下式算出: 即: =2xZxcos=2xZxsin (13) 求得滾筒V帶壓軸力：=268.4N因為帶輪的轉(zhuǎn)速V=7.32m/s,遠遠小于25m/s，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為HT150.因為帶輪的轉(zhuǎn)速V=5.5m/s,遠遠小于25m/s，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為HT150.3.3 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由下圖3為摘果V帶輪 的結(jié)構(gòu)設(shè)計。圖3 大、小帶輪結(jié)構(gòu)圖Fig3 Assumption diagram of the larger and small pulley帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號來確定槽的尺寸，設(shè)計如下：從動帶輪的結(jié)構(gòu)選擇，因為根據(jù)主動帶輪的基準(zhǔn)直徑和傳動比來確定，即=160mm，小于300mm,所以從動帶輪采用輪輻式。從動帶輪的參數(shù)選擇：通過查機械設(shè)計一書，可查的帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)間表，其他一些相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算求得。根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實心式，大徑帶輪采用輪輻式，主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：表1 大小帶輪的基本尺寸Table 1 the size of the basic size pulley單位：mm尺寸類型小帶輪大帶輪D100160基準(zhǔn)寬度1111基準(zhǔn)線上槽深2.752.75基準(zhǔn)線下槽深 8.78.7第一槽對稱面至端面距離f輪緣厚1212帶輪寬B2020外徑105.5165.5極限偏差輪轂長50353224輪輻厚820161364 滾筒裝置的設(shè)計4.1 滾筒軸裝置的設(shè)計傳動軸是花生摘果機的主要設(shè)計部件之一，它在花生摘果機正常工作過程中，承擔(dān)主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動軸上的回轉(zhuǎn)零件，花生摘果工作過程中是很頻繁的沖擊，因此傳動軸的設(shè)計是很關(guān)鍵的一個步驟。它的主要功用是:一是支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)零件，使其有確定的工作位置;二是傳遞軸上的運動和動力。按照軸線形狀的不同，可以分為曲軸、直軸、軟軸和撓性軸等，根據(jù)花生摘果機的結(jié)構(gòu)特點和組成形狀及工作強度和環(huán)境的要求，花生摘果機的主軸選用直軸形式傳遞，而且選用直軸中的階梯軸。在此設(shè)計中有滾筒的主動軸，和傳動系統(tǒng)的軸，先來對滾筒的軸進行設(shè)計： 根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強度來初步計算確定其最小直徑，可利用經(jīng)驗公式： (14) 其中: 軸常用的幾種材料的的值 P主軸上的功率 kw n主軸上的轉(zhuǎn)速 r/min 軸上的材料由機械設(shè)計一書中可以查到，應(yīng)選取調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，=640MP,書中表152取=118，于是求得: d=12.98mm 取d=15mm輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內(nèi)孔，必在軸上開有鍵槽，因此，為了開鍵槽又不消耗輸出軸的強度，可以使軸的直徑增加5%以上，這樣增加輸出軸的尺寸，可以提高軸的工作強度。即 d= d(1+5%) 16mm主輸出軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑，為了使所選的軸直徑與帶輪相配合，故使輸出軸端的軸徑選為16mm。4.1.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度滾筒傳動軸的第一級安裝帶輪，由帶輪直徑查表得知帶輪的厚度B=20mm,其輪轂長度為35mm,則取第一級軸的軸徑d=16mm, 其長度為20mm。該軸的徑向定位由普通的平鍵來完成。選用鍵的型號為普通平鍵，其尺寸為5x5x15。鍵的型號可以通過查機械設(shè)計一書獲得。第二級安裝軸承座和軸承和套筒，查表的該段直徑為d=20mm，長度為50mm,軸套寬度是32mm,直徑為30mm。第三級安裝滾筒，查表的該段直徑d=24mm,由于有旋轉(zhuǎn)件，箱體兩側(cè)留10mm,小于套筒的長度，箱體厚度為2mm，該軸的長度為700mm。由于該軸需要旋轉(zhuǎn)，所以要有鍵來固定滾筒，鍵的尺寸為8x7x100。4.1.2 初步選擇滾筒軸系由摘果機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)計的軸上裝有帶輪和滾筒，需要選擇軸承，又由d=20mm，初步選取支撐的軸承 深溝球軸承，在機械設(shè)計手冊查的軸承的型號為6004，它的結(jié)構(gòu)尺寸d*D*B為20、40、12，故取右邊第二段與左邊第一段的直徑相等，即d=20mm.。安裝滾筒帶的直徑為d=26mm，軸承與軸肩用軸端擋圈固定，左右端采用的軸承用軸承座固定，已知滾筒長度為700mm.。滾筒軸的基本結(jié)構(gòu)如下圖4：圖4 軸的結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 4 the axis of the structure4.1.3軸的強度校核1） 作軸的簡圖如圖6所示2） 求輸出軸上的所收受作用力的大小 根據(jù)公式：T=9550 求得 (15) 其中： p輸入功率 kw n傳動軸的轉(zhuǎn)速 r/min即 T=9550=11.7Nm3）滾筒的圓周力 根據(jù)公式：= 求得 (16) 其中d輸出軸的軸心到動刀中間的距離 即： =180N根據(jù)公式： =80% 求得 (17) 其中：80%徑向力占圓周力的百分?jǐn)?shù) 即： =144N 根據(jù)公式：=tg 求得 (18) 由于摘果機的主軸軸向不受力, 取=0,圓周力 徑向力 軸向力的方向如圖所示7(a)3) 軸上水平面內(nèi)所收支反力如圖（b） 根據(jù)公式：F = (19) 其中：是輸出軸上左端軸承座的中心到滾筒第一個支撐點的距離41.5mm 滾筒第一個支撐點到第二個支撐點的距離600mm 即： F =168.4N 根據(jù)公式：F=- F 求得 (20) 即： F=180-168.4=11.6N1） 軸在垂直面內(nèi)所收支反力如圖 由于滾筒重力是均勻分布，滾筒太長，我們將滾筒重看成是一個集中力。作用點在滾筒中心。取滾筒重為15kg,則重力G=150N 根據(jù)公式： R= 求得 (21) 其中：D動刀的頂端到主軸軸心的距離160mm 即 R=275N 根據(jù)公式：R=+G- R=144+150-275=19N (22) 6) 做彎矩圖 在水平面內(nèi)，軸上B、C、D三點的彎矩為: 根據(jù)公式： M=0 (23) M= 求得： M=11.60.0415=0.48Nm 作水平面內(nèi)彎矩如圖（b）所示 在垂直面內(nèi)，軸上BH、C、D三點的彎矩為: 根據(jù)公式： M=M=0 (24) M=R 求得：M=27M50.041.5=11.4Nm 作垂直面內(nèi)彎矩圖如（c）所示 合成的彎矩為： M=0 M=11.41 Nm (25) 作軸的合成彎矩圖如（d）所示。7) 作彎矩圖根據(jù)公式： T=9550=11.7 Nm (26)其中: p輸出軸功率 kw作軸的彎矩圖（e）所示8) 作當(dāng)量彎矩圖 C點 ：M=13.4 Nm (27) 式中取0.6，作軸的當(dāng)量彎矩圖（f）所示:：9） 校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強度。由經(jīng)驗公式及上面計算出的數(shù)值可得出。 公式： (28) 式中：W軸的抗彎拋面模量，mm 軸的許用應(yīng)力，MP 按軸實際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，選取相應(yīng)的數(shù)值，從機械設(shè)計可以查出。 =9.69MPa (29) 按機械設(shè)計書中查的，對于=600 MPa碳鋼，承受對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力55 MPa.9.69 MPa。 喂入系統(tǒng)的軸跟上述過程校核一樣，安全。9） 校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強度。由經(jīng)驗公式及上面計算出的數(shù)值可得出。 公式： (30) 式中：W軸的抗彎拋面模量，mm 軸的許用應(yīng)力，MP 按軸實際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，選取相應(yīng)的數(shù)值，從機械設(shè)計可以查出。 =9.69MPa (31) 按機械設(shè)計書中查的，對于=600 MPa碳鋼，承受對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力55 MPa9.69 MPa。圖5 受力分析圖Fig 5 Force Analyse 喂入系統(tǒng)的軸跟上述過程校核一樣，安全。4.1.4 軸承的校核 由于滾筒兩軸承型號一樣，所以承受力相差不多，所以在這里任選一軸承校核，對深溝球軸承，查機械設(shè)計一書知徑向基本額定載荷 = (32)由機械設(shè)計課程設(shè)計表（61）查的6004深溝球軸承基本額定動載荷C=9.38KN,查表的=1，=1.1，對球軸承，=3，將以上相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，的 9380= P=693.2N 故在規(guī)定條件下，6004軸承可承受的最大徑向載荷為693.2N，遠大于軸承的徑向載荷11.6N和168.4N。故所選軸承合格。4.1.5 鍵的校核 由于載荷在鍵的工作面上大致分布均勻，我們這里可以用校核普通平鍵的方法來校核。大帶輪上平鍵的校核： (33)即： =14.6MPa=60 MPa 符合大帶輪上鍵的強度要求。滾筒軸上所用長鍵的校核： 即： =1.8MPa=60 MPa 符合滾筒上鍵的強度要求。兩滾筒間直齒輪所用鍵的強度校核： 即： =11.7MPa=60 MPa 符合直齒輪上鍵強度要求。4.2 摘果裝置設(shè)計 摘果雙滾筒的生產(chǎn)率取決于滾筒的長度，但長度過長會增大裝置的體積，導(dǎo)致生產(chǎn)率低下，滾筒過短會導(dǎo)致摘果不徹底。因此，設(shè)計時必須保證在恰當(dāng)?shù)臐L筒長度下保證高的生產(chǎn)率。為了工作均勻，在滾筒上的動刀是成“V”型均勻分布在滾筒上的。雙滾筒在一水平線上相向排列，相向轉(zhuǎn)動。 滾筒結(jié)構(gòu)是整個摘果機械的關(guān)鍵部分，它的作用是對花生進行摘果。此結(jié)構(gòu)安裝在滾軸上隨滾軸一起轉(zhuǎn)動，其結(jié)構(gòu)如下圖8所示。 因為滾筒是在動刀拉力作用下摘果，動刀條插在滾筒的四周，共有8條，因為需要動刀的拉力，所以以對滾筒的強度有一定的要求，采用材料為45號鋼，滾筒外殼采用3mm鋼板，由5塊鋼板支撐起圓筒鋼板。焊接在中心軸上。圖6 滾筒結(jié)構(gòu)圖Fig 6 Assumption diagram of drum 4.2.1 動刀條的設(shè)計 動刀條是花生摘果機的主要脫離部件，它的設(shè)計關(guān)系到花生摘果機的質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到花生摘果機正常工作時整體的摘果效果，它的功能是采用摘果滾筒上的8條動刀，均勻快速的轉(zhuǎn)動，工作時將花生通過輸送帶傳到摘果滾筒上，摘果滾筒的轉(zhuǎn)動使安插在滾筒上的動刀跟著轉(zhuǎn)動，動刀在一定旋轉(zhuǎn)速度下進行摘果?；ㄉ麢C的主要功能是摘果，而動刀在工作中起到了重要作用，因此，動刀的設(shè)計是摘果機的主要部件。4.2.2 動刀參數(shù)確定 從動刀的功用及工作要求可以判斷出動刀“V”型齒的工作強度很大，在此設(shè)計中花生摘果機的摘果滾筒上安插有16根動刀條，相互間相差22.5。動刀條的高度為60mm,根據(jù)尚書旗等人的研究，南方花生的直徑大約在1020mm之間，動刀齒過大可能導(dǎo)致漏摘，過小會增大摘果的能耗，由此設(shè)計每個“V”型齒的底邊長為15mm，合適于大部分花生的直徑。動刀條均勻的安插在滾筒的周邊，這樣便于動刀條的拆卸。動刀條的兩邊用螺栓固定，使動刀條能夠在工作過程中平穩(wěn)摘果。圖7 動刀條形狀圖Fig 7 The shape of rotational knife滾筒的長度主要取決于摘果效果。要使花生摘果能夠徹底，就要保證摘果時間，又由于摘果的過程與花生喂入的速度有關(guān)，所以滾筒長度為 L=vt (34)式中: v花生喂入的速度，一般取0.7m/s T花生摘果時間 L摘果滾筒長度顯然，滾筒越長則摘果時間越長，漏摘率越少，但結(jié)構(gòu)外形尺寸也越大;另外，隨著莖稈上花生的減少，摘果時間沒必要非常長，會提高能耗，所以在設(shè)計過程把花生的摘果時間定為1s左右。由此 L=0.71=0.7m中國花生的結(jié)果范圍的水平直徑大多小于100mm,動刀的長度在半個直徑多一點，也就選60mm,設(shè)計摘果滾筒直徑200mm。這樣既可以保證摘凈率，較高的摘果滾筒轉(zhuǎn)速條件下，又可以減小裝置的體積。5.1直齒圓柱齒輪的設(shè)計5.1.1 直齒輪材料的選擇考慮到花生摘果機的兩滾筒轉(zhuǎn)動為一般傳動，運轉(zhuǎn)速度不高，故選用7級精度齒輪。同時齒輪傳動載荷一般，參考類似減速器的結(jié)構(gòu)，齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度240HBS。5.1.2 由簡化計算選定主要參數(shù)取， 因為兩滾筒間傳動比為1所以 傳遞轉(zhuǎn)矩 (35)試選載荷系數(shù)取齒寬系數(shù)（查表10-7）取材料的彈性影響系數(shù)（查表10-6）由圖10-21d按齒面硬度查的齒輪的接觸疲勞強度極限； 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (36)按圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)； 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 (37)計算齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 (38) (39)模數(shù) (40)齒高 (41)齒寬 (42)根據(jù)，7級精度，由圖10-8查的動載系數(shù)直齒輪，由表10-2得使用系數(shù)由表10-4用插值法查得7級精度、齒輪相對支承非對稱布置時，由，查圖10-13得，故載荷系數(shù) (43)下圖為直齒輪形狀圖。 圖8 直齒輪形狀圖Fig 8 The shape of Straight gear 按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑， (44)計算模數(shù) 就近圓整取標(biāo)準(zhǔn)值m=5.4 (45)分度圓直徑 (46) 中心距 (47)齒輪寬度 (48)取 ； 齒頂高 齒根高 齒距 6 半喂入裝置設(shè)計6.1 半喂入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 半喂入系統(tǒng)是整個花生摘果機的主要部分，它的作用是是把花生蔓塞入入料口，再在傳動帶的夾持下進入輸送帶。傳送帶是由兩根V帶傳動組成，由于此V帶只起夾持輸送作用，故在此不再校核，選用的是Z型帶，長度為2000mm。工作時可通過搖桿調(diào)節(jié)喂入口的大小，控制喂入量的多少。在搖桿，拉簧的拉簧彈力作用下夾持牢固花生蔓。在沒喂入的情況下，帶輪受一定的拉力有一定的反向作用，在人工喂入的情況下，彈簧受力拉伸使喂入開口增大，花生蔓能夠較好的進入傳送帶，在外力手工的撤去后，彈簧必然有一個反向的拉力，致使小帶輪向中間移動，很好的夾緊了花生蔓，不會導(dǎo)致花生蔓在摘果過程中掉入滾筒。下圖9為喂入裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖9 半喂入裝置結(jié)構(gòu)圖Fig 9 Assumption diagram of half feeding device6.2 具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 帶輪起著夾持和傳送的作用，在喂入結(jié)構(gòu)里非常重要。電動機在喂入系統(tǒng)里直接接電動機，所以電動機的轉(zhuǎn)速選取小點的，選取710r/min的電動機型號Y132S8，帶輪的大小由下式確定 v=nr/60 (49) v皮帶速度，由上面可知為0.7m/s n電動機轉(zhuǎn)速 求得 r=62mm 皮帶在傳動系統(tǒng)中起夾持和輸送的作用，所受的力不是非常的大，選取一般的A型帶就可以了，A帶的長度選取了2000mm,機架上面安裝一個可調(diào)帶輪，可以調(diào)節(jié)帶輪的張緊程度。搖桿在喂入裝置中傳遞彈簧的彈力，非常的重要，搖桿的長度100mm,它之下的1/3處固定在支架上，其下的2/3隨著搖桿可左右擺動，能夠起到很好的夾持花生蔓的作用。圖10 搖桿尺寸圖Fig 10 the size of the rocker 彈簧在夾持發(fā)力的部位，夾持力的大小直接影響半喂入的結(jié)果。查機械設(shè)計選取的彈簧為拉伸彈簧，彈簧中徑為12mm,自由高度為40mm,有效圈數(shù)10圈，彈簧安裝在支架上的長度為50mm,有足夠大的力量來夾持花生蔓。7 箱體箱體的作用是提供一個封閉的摘果環(huán)境，并對相關(guān)部件起到支撐和定位的作用。 為了便于軸系部件的安裝和拆卸，將箱體做成剖分式，箱體由四周的端板組成，取軸的中心線所在的平面為剖分面。箱座和箱蓋采用普通螺栓連接，用圓柱銷定位。箱體的材料選用HT200，鑄造成型。8 機架 整個機架采用角鋼焊接而成，起到其他幾個部件的支撐、定位、連接作用，并將電機裝配在機架里面。摘果機安裝在機架上面，采用普通螺栓連接，具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。9總結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計是我對大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己的四年的大學(xué)生活做出總結(jié),同時為將來工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，為今后自己的工作和生活打下一個良好的基礎(chǔ)。這次設(shè)計其實是綜合運用本專業(yè)知識，分析并解決設(shè)計中遇到的問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識。通過這次設(shè)計實踐，使我逐步樹立了正確的設(shè)計思想，增強了創(chuàng)新意識，熟悉并掌握了機械設(shè)計中的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)了我的分析問題和解決問題能力。通過設(shè)計計算、繪圖以及運用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料，使我進行了較全面的機械設(shè)計基本技能訓(xùn)練。另外通過本次設(shè)計使我領(lǐng)悟出機械設(shè)計的一般進程：設(shè)計準(zhǔn)備、傳動裝置總體設(shè)計、傳動零件設(shè)計計算、裝配圖設(shè)計、零件工作圖設(shè)計、編寫設(shè)計說明書。如果隨意打亂這個過程則在設(shè)計過程中定會多走彎路。在設(shè)計過程中在獨立完成的同時，還要及時跟指導(dǎo)老師溝通和請教。每個階段完成后要認(rèn)真檢查，有錯誤要認(rèn)真修改，精益求精。畢業(yè)設(shè)計的各個階段是相互聯(lián)系的。設(shè)計時，零、部件的結(jié)構(gòu)尺寸不是完全由計算確定的，還要考慮結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟性以及標(biāo)準(zhǔn)化、系列化等要求。由于影響零、部件尺寸的因素很多，隨著設(shè)計的進展，考慮的問題要更全面和合理，故后階段設(shè)計要對前階段設(shè)計中的不合理結(jié)構(gòu)尺寸進行必要的修改。所以，設(shè)計要邊計算、邊繪圖，反復(fù)修改，設(shè)計計算和繪圖交替進行。在設(shè)計中要貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化可以保證互換性、減低成本、縮短設(shè)計周期，這是機械設(shè)計應(yīng)遵循的原則之一，也是設(shè)計質(zhì)量的一項評價指標(biāo)。在設(shè)計中應(yīng)熟悉和正確采用各種有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)格，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，并應(yīng)注意一些尺寸需要為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。同時設(shè)計中應(yīng)減少材料的品種和標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格。畢業(yè)設(shè)計是每一位大學(xué)生的必修課,它要求學(xué)生獨立的思考問題,并將在大學(xué)期間所學(xué)的知識進行歸類和深化；能夠多方面的提高學(xué)生的能力，為進入社會做足準(zhǔn)備。通過本次設(shè)計，使我運用各種機械繪圖軟件的技能得到了很大的提高，也正是運用了這些繪圖軟件，才使得我的整個設(shè)計過程大大簡化了，設(shè)計的速度也得到了很大的提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計，相信不只是我，其他同學(xué)也會有同樣的體會，雖然在這次設(shè)計中自己學(xué)到了很多的東西,取得一定的成績,但同時也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設(shè)計的價值所在,以后的日子以后自己應(yīng)該更加努力認(rèn)真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情!感謝各位老師的教導(dǎo)和關(guān)心，我堅信有您們的支持，我們定能做出一番成績，也將能應(yīng)付走入社會將遇到的各種問題。經(jīng)過幾個月的努力，我相信此次畢業(yè)設(shè)計一定能為四年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號。 畢業(yè)設(shè)計也暴露出自己許多的不足之處。比如缺乏綜合運用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。這次實踐是對自己四年所學(xué)知識的一次大檢閱，使我明白自己知識還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個對社會有貢獻的人，為中國機械行業(yè)添上自己的微薄之力。10展望我國加入WTO以來，國內(nèi)外關(guān)于花生摘果機械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對現(xiàn)有花生摘果機械存在的有點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對花生摘果機械在生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗進行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。（1）提高機械摘果率、降低破損率 對花生摘果機械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進行重點攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的脫殼原理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計；同時在整體裝配上進一步改進和完善，提高摘果率，降低破損率。 （2）向自動控制和自動化方向發(fā)展 大多數(shù)機具人工喂料和定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過機電一體化手段，開發(fā)設(shè)計自動喂料、自動定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實現(xiàn)機組自動化操作，進一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國內(nèi)外市場。 新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于花生機械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)、動力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐步被取代，減輕質(zhì)量、減小阻力，簡化操作，減小輔助工作時間，延長使用壽命，降低勞動使用費用等將作為主要涉及目標(biāo)應(yīng)用脫殼機械的設(shè)計制造。隨著國內(nèi)