小型螺旋式果园开沟机的设计.doc

1、任务书设计题目： 小型螺旋式果园开沟机的设计 1设计的主要任务及目标本课题希望学生针对果园开沟的实际需求，完成小型螺旋式梨园开沟机的总体机构和功能设计。2设计的基本要求和内容（1）主要设计内容：完成螺旋式果园开沟机的设计。（2）工作要求： 1）根据给定的设计任务书及设计参数进行开沟机总体机构设计，开题报告一篇。 2）完成开沟机的主体结构设计，包括动力及传动的选择和计算。3）完成开沟机附属机构，绘制开沟机零件图及装配图，撰写毕业设计论文一篇。3主要参考文献1朱新民.1KL-27型螺旋开沟机J.农牧与食品机械，1991（4）：242胡崇伟.1KL-25型立式旋转开沟机的改进建议J.农业机械，200

2、2（5）:583李平.立柱式柱形螺旋开沟机工作部件机理与图形的参数化设计.硕士学位论文.哈尔滨:东北农业大学，20044进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1指导老师下达研究课题的任务书2013.12.252014.01.102查阅相关文献资料，提交开题报告2014.01.112014.03.083完成文献综述，外文翻译;确定总体设计方案2014.03.092014.04.124完成总体设计，绘制零件草图2014.04.132014.05.015完成零部件设计、撰写设计说明书2014.05.022014.06.01小型螺旋式果园开沟机的设计摘要:果树的生产发展对提高农民生活水平，促进我国农业发

3、展具有重要意义。果树施肥是一项用工量很大的作业，尤其施有机肥料，我国几乎都用人工完成。果园开沟是施加肥料、改良果品品质的重要工序。人工开沟不仅费时、费力、劳动强度大，而且效率低下。而立式螺旋开沟机集立铣、轴向提升、螺旋叶片惯性抛散等原理于一体，使开沟过程中的切削、提升、抛撒一次完成，具有结构简单，部件紧凑，动力消耗少等特点。本课题针对梨园开沟的实际需求，开展了小型螺旋式梨园开沟机的总体机构和功能设计。关键字：果树,开沟,传动方案,螺旋 The design of ditching machine spiral in pear gardenAbstract:The development of

4、pear production to improve the living standards of farmers and promote agricultural development in our country is becoming of great significance. Fertilization for pears is a great amount of work, in particular, organic materials, almost all completed by manpower in China. Trenching in pear garden i

5、s imposed fertilizer, an important improvement of fruit quality processes. Ditching by manpower is not only time-consuming, laborious, labor intensive but inefficient. Spiral trenching set many princples in one sucha as vertical milling axial upgrade spiral leaves scattered through inertia and so on

6、. So that ,cutting promotion, throwing are completed in one process of ditching . It has many advantages such as simple structure, compact components, less power consumption, etc. .The subject for the practical needs of ditching in pear garden carries out the design of small spiral trencher s overal

7、 structure and functions. Keywords: apple tree,ditching,;Transmission program,Spiral 目 录1绪论11.1我国国内开沟机械的发展现状11.2 国外开沟机的发展状况41.3开沟机械的发展前景51.4本设计的目的和方法52.土壤特性分析62.1土壤的分类62.2土壤的理想化假设62.3 小结73开沟机总体结构设计83.1 螺旋开沟机结构83.2设计要求83.3动力及传动的选择与计算93.3.1传动原理93.3.2 链传动的设计计算93.3.3小链轮的设计113.3.4联轴器的选择113.3.5减速器的选择113.4

8、 螺旋刀具组合的设计123.4.1螺旋叶片的设计要求123.4.2切土刀片的设计153.4.3理想化假设163.4.4开沟器切削土壤的运动学分析173.4.5 土壤质点力学模型的建立与动力学分析183.4.6 螺旋刀具的受力分析193.4.7螺旋主轴的轴径203.4.8校核螺旋主轴204.附属结构的设计224.1托架的设计224.2挡板的设计225.螺旋开沟器运动参数的确定245.1开沟器功耗分析245.2转速分析245.3临界转速分析255.4排土临界转速25结论与讨论26参考文献27致 谢291绪论1.1我国国内开沟机械的发展现状我国开沟机械起步较晚，经历了从犁铧式开沟机、圆盘式开沟机、螺

9、旋式开沟机和链式开沟机的发展历程。现在主要对犁铧式、圆盘式、链式和螺旋式四钟开沟机的发展做简要介绍。在上世纪50年代主要是犁铧式开沟机。这种开沟机结构简单、工作可靠、零部件少、单位功率低、生产率高、作业成本低，开沟深度为0.03m到0.08m。主要缺点是机体笨重，牵引阻力大，犁铧入土后，土垡随翻土板曲面上升，翼板将土推向两侧，侧压板将沟壁压紧，形成梯形断面的沟。现在犁铧式开沟机在小麦田宽密植开沟播种方面仍有应用。图1.1 犁铧式开沟机结构简图 70年代出现了圆盘式开沟机，它以两个高速旋转的铣削圆盘，圆盘周围是铣刀，一般以75马力到100马力拖拉机牵引工作，前进速度50m/h到150m/h，应用

10、较广，牵引阻力小、适应性强、作业质量好，但行走慢、传动复杂、结构庞大、制造工艺要求高、单位功率消耗大，生产率比犁铧式开沟犁低，它的开沟断面是上口宽沟底窄的倒梯形，配套动力要求选择功率大而行驶速度低拖拉机。由于其自身的特点，圆盘式开沟机主要应用于地面工程开沟。近年来，圆盘式开沟机仍被广泛的研究，有学者成功设计出KX240双圆盘旋转式开沟机，中国农业大学将错开双圆盘开沟器用于玉米根茬地的试验研究。图1.2 单元盘开沟机简图2000年天津工程机械研究院利用TN654型拖拉机改装成挖沟机GC65，并于2002年研制GC65G型链刀式开沟机可用于水利管沟和电缆铺设工程，该机为机械传动，但其功率与挖沟效率

11、比达到了国外的较为先进水平，现有小批量生产。该机采用天津拖拉机厂生产的铁牛654LA拖拉机为底盘，后部加设链铲挖沟装置，前部装有回填铲，使其能完成挖沟回填综合作业。挖沟装置和回填铲与拖拉机主体都采用螺栓连接，非挖沟作业期间可拆卸下来，恢复拖拉机功能。同年，天津工程机械研究院根据西气东输的需要，开发出WG300型履带式全液压挖沟机。该机最大挖沟宽度可达0.9m，最大挖沟深度2.2m，挖掘链速度04m/s，作业速度最高可达1400m/h。2000年东北农业大学针对了泥炭（沼泽地的产物）的开采而设计了一种1KL-100型立式螺旋式开沟机，其工作部件采用锥螺旋式搅龙切抛土，可开挖出较大型梯形沟渠。在立

12、式开沟机的思路上，2001年昆明市农业机械研究所又研制出1KS-22型双轴立式旋转开沟机。采用双轴结构，两套旋转方向相反的刀轴同时切抛上下沟土，能开出小型矩形沟渠。图 1.3 1KZ30 型自走式链式开沟机图1.4 1KL27型立式螺旋开沟机简图1.2 国外开沟机的发展状况在国外主要以大型开沟机为主，苏联、意大利、法国、日本等国都有不同型号的系列产品，从结构特点和使用性能两方面来看，目前基本上以苏联和意大利为代表的两大类型。苏联从1975年开始推出一系列的旋转开沟机产品：TP-171A全液压铣切式开沟机、MK-47犁刀-铣切式开沟机。意大利主要生产DARL系列的单圆盘开沟机心及DBR系列的双圆

13、盘开沟机。两大类型的开沟机主要区别在于：前者是开挖大型沟渠的大型机械，且能一次性成沟，所采用的是切抛分开型的刀齿；后者是临时性的小沟渠，采用的是切抛合一型的刀齿。 国外开沟机的代表机型有：切削链式开沟机、螺旋助推式开沟机、侧置式公路开沟机、圆盘旋转式开沟机，主要特点是以大功率，重机型为主，功耗大，体积也大。1.3开沟机械的发展前景1.开沟器与土壤的相互作用，构成了一个动态系统，利用计算机技术，加强开沟器的基础性理论研究，实现计算机动态模拟开沟器工作过程，将是今后发展方向之一。 2.利用X光技术，研究在开沟器作用下，土壤运动规律是今后的工作。 3.根据仿生学原理，研究一种不粘土的开沟器，实现高效

14、节能开沟器也是今后的主攻方向。 4.重视播种施肥联合开沟器的研究与设计。为了减少作业环节的重复性行程，减少能量消耗及对土壤的压实破坏，播种施肥联合开沟器是今后的研究方向之一。 5.侧深施肥有利于提高化肥有效利用率，减少其对种子的腐蚀作用，实现作物在不同生长期获得充足的养分，是一种急待解决的技术难题27。1.4本设计的目的和方法 果园开沟是施加肥料、改良果品品质的重要工序，一般在果园果树的两侧开挖宽和深在03至0.4m的矩形沟。目前，我国还没有适应果园特定作业环境的开沟机，主要仍以人工实施开沟作业，其劳动强度大，生产效率低。市场上销售的开沟机大都不适应果园作业，主要表现在：(1)果园工作环境复杂

15、。地表有杂草、树枝、石块，地下有石块和根茬，易造成开沟刀具缠草和损坏；(2)果园开沟宽度相对建筑工程管道开沟较宽，因此如圆盘式开沟机开挖沟渠较窄，无法满足果园开沟作业需求；(3)果园果树之间的行距比较窄，大型的拖拉机等机械无法进行作业，所以不适应大马力的动力，要实现机械化作业，必须用小功率去完成。本课题针对果园开沟的实际需求，经查阅大量资料和方案论证，开展了小型螺旋式果园开沟机的总体机构和功能设计。92.土壤特性分析2.1土壤的分类 地球表面的整体岩石在大气中经受长期风化作用而破碎后，形成形状不同、大小不一的颗粒，这些颗粒受各种自然力的作用，在各种不同的自然环境下堆积下来，形成土壤6。土壤是由固体、液体和气体组成的三相混合体。固体部分一般由矿物质组成，有时含有有机质(腐烂的动、植物残骸等)。这部分构成土的骨架，称为土骨架。土骨架间布满相互贯通的孔隙，当