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16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 凸輪滾筒式殘膜回收機(jī) 學(xué)生姓名 宗樂(lè)為 學(xué) 號(hào) 8011212135 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 16-1 指導(dǎo)老師 雷福祥 日 期 2016 .05 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 前 言 地膜的大力推廣使用明顯提高了土壤的溫度、保持了土壤水分、維持了土壤的結(jié)構(gòu)、并且有效的防止了害蟲對(duì)農(nóng)作物的侵害，因此地膜的廣泛使用得到了大面積農(nóng)田的普及并極大地促進(jìn)了我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。但是由于地膜在土壤中的大量殘留和無(wú)法有效的清除，形成的殘膜很難降解，這給生態(tài)環(huán)境造成巨大污染并且嚴(yán)重的危害了農(nóng)業(yè)的安全生產(chǎn)性和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染。為了有效的解決殘膜容易破碎、造成難以有效回收以及在作業(yè)過(guò)程中將秸稈與殘膜相互纏擾而無(wú)法清除的問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)主要通過(guò)分析并結(jié)合理論對(duì)殘膜回收機(jī)的收膜部件和清理裝置，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外殘膜回收技術(shù)的研究方法歸納以及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，給與提出了依靠伸縮桿來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)刷膜的方法理論計(jì)出了伸縮桿式殘膜回收機(jī)。 關(guān)鍵詞：撿拾；地膜；凸輪 目 錄 1概述 1 1.1意義 2 1.2我國(guó)目前地膜的農(nóng)用情況 3 1.3國(guó)內(nèi)殘膜回收機(jī)狀況 4 2設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)、原理及其技術(shù)要求 6 2.1凸輪滾筒式殘膜回收機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵 6 2.2殘膜回機(jī)收起膜尺上的載荷 8 3軸的設(shè)計(jì)和校核 9 3.1軸一的設(shè)計(jì) 9 3.2軸二的設(shè)計(jì) 10 3.3軸的校核 11 4帶輪的設(shè)計(jì) 13 5特殊零件的設(shè)計(jì) 16 5.1刷膜板的設(shè)計(jì) 16 結(jié) 論 17 致 謝 18 參考文獻(xiàn) 19 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 工程概況 本文主要對(duì)收集膜裝置進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中主要利用凸輪，滾筒，起膜鏟，刷模板等。拖拉機(jī)在行進(jìn)過(guò)程中起膜齒鏟起薄膜，再經(jīng)過(guò)起膜尺，起膜尺在滾筒的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)轉(zhuǎn)起薄膜，薄膜再被刷模板刷到集膜箱中，從而達(dá)到回收薄膜的目的。改造過(guò)程中要用到一些工具和方法，例如鉗子，螺絲螺母，扳子，電焊等。設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的軟件是SolidWorks軟件和CAD軟件。 1概述 1.1意義 農(nóng)用塑料薄膜主要是用在溫室塑料大棚的聚氯乙烯和用于地膜的聚乙烯等,都是聚乙烯烴類有機(jī)化合物,在自然條件下是很難降解的,在土壤中可存在200～400年[10]。大量的殘膜留在土壤中,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)環(huán)境境受到嚴(yán)重的污染,破壞了農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境,不僅影響了農(nóng)作物對(duì)水分的吸收,而且影響種子發(fā)芽率和出苗率,造成種子的腐爛,使棉花幼苗等變黃變瘦,甚至?xí)劳?還影響農(nóng)機(jī)具在田間作業(yè)的質(zhì)量問(wèn)題等?，F(xiàn)在,我國(guó)每年對(duì)地膜的使用量基本達(dá)到80～90萬(wàn)噸,據(jù)調(diào)查得知,由于地膜在自然條件下風(fēng)吹變質(zhì)、人為的踩踏和地膜過(guò)薄,厚度不夠等因素所造成強(qiáng)度較弱致使在秋后田間會(huì)產(chǎn)生比較多的碎膜,而這些破碎的殘膜很難回收的,每年殘存在田野、土壤中的塑料薄膜至少占了供應(yīng)總量的10%,從目前情況看，累積碎膜的殘存量達(dá)到百萬(wàn)噸左右。 根據(jù)調(diào)查測(cè)算,連續(xù)覆膜30畝的棉田,地表大約有大小碎片,折算以后的殘膜有52.1kg/hm2,耕層30cm內(nèi)有殘膜56.6塊/m2,折算有殘膜57.9 kg/hm2,兩者合計(jì)有殘膜110 kg/hm2。據(jù)黑龍江省農(nóng)懇局環(huán)保部門測(cè)定得知，地膜殘留在土壤中的含量達(dá)到58.5 kg/hm2左右,可使玉米的產(chǎn)量下降11%～23%,農(nóng)作物中小麥的產(chǎn)量下降9.0%～16.0%,大豆的減產(chǎn)量達(dá)到5.5%～9.0%左右,蔬菜的年均產(chǎn)量會(huì)下降14.6%～59.2%;另外在新疆大面積的覆膜，根據(jù)新疆生產(chǎn)兵團(tuán)142團(tuán)最近幾年對(duì)棉花的殘膜量測(cè)定得知,如果連續(xù)覆膜2～4年而不回收土壤中的殘膜,如果種小麥減產(chǎn)5%～10%,種玉米將會(huì)減產(chǎn)15%～20%左右,種棉花則產(chǎn)量下降20%～25%。農(nóng)田連續(xù)覆膜的時(shí)間越長(zhǎng),碎膜的殘留量將會(huì)越多,則對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量影響將會(huì)越大。殘留的地膜對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的污染后果是非常嚴(yán)重的,如果不及時(shí)的治理,我們賴以生存和發(fā)展的土壤將不會(huì)再有更好的豐收,我們的子孫后代將會(huì)面對(duì)一場(chǎng)很大的災(zāi)難。 綜上所述，如果殘膜長(zhǎng)期得不到有效的回收和治理，將會(huì)造成我國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重惡化。而且,我國(guó)地膜覆蓋面積是如此之大，使得形勢(shì)將會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)峻，使我們不得不盡快尋找新的解決辦法。就我國(guó)國(guó)情而言，研制較穩(wěn)定、可靠、性能比較完善的殘膜回收機(jī)勢(shì)在必行。 國(guó)外殘膜回收機(jī)現(xiàn)狀 在國(guó)外，地膜回收問(wèn)題也一直是影響農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的一大難題。但在國(guó)外地膜覆蓋種植技術(shù)的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有我國(guó)的深入廣泛，而且他們一般都采用的是綜合式治理技術(shù)，殘膜對(duì)農(nóng)田的危害和對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的危害卻沒(méi)有我國(guó)的嚴(yán)重。國(guó)外采用的技術(shù)主要包括： （1）在穩(wěn)定、可靠、性能方面的考慮，一般采用較厚，抗拉強(qiáng)度比較大的塑料薄膜。國(guó)外采用的塑膜厚度一般在0.03-0.06mm之間，這樣有利于機(jī)械收膜，而且回收以后的地膜可以重復(fù)使用，可減少地膜的使用量，減小殘膜對(duì)環(huán)境的污染。 （2）采用可以降解、沒(méi)有毒害的薄膜。例如光解薄膜、生物降解薄膜及植物纖維等地膜。 （3）大力推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化回收地膜。 美國(guó)、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家很早從60年代就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)地膜覆蓋技術(shù)進(jìn)行研制和并推廣使用，其中日本在這方面的研制和推廣成果最為突出的，美國(guó)等國(guó)家在殘膜覆蓋和地膜材料組成方面也作了比較多的環(huán)節(jié)。在殘膜回收機(jī)械研制方面，由于國(guó)外實(shí)際應(yīng)用的地膜厚度較大，地膜在回收時(shí)使用地膜的強(qiáng)度比較大。因而國(guó)外的地膜回收機(jī)都采用結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，主要是開(kāi)溝器和滾筒等組成的，殘膜成卷回收是為了減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染和地膜進(jìn)行二次使用。 1972年P(guān)arry開(kāi)發(fā)了一種殘膜回收機(jī)，該地膜回收機(jī)在工作時(shí)能夠把地表面的覆蓋物全部卷在卷膜輪子上便于回收。 1993年Sawyer研究了一種殘膜回收機(jī)，該機(jī)構(gòu)包含可使卷膜輪的線速度與回收機(jī)的作業(yè)速度相適應(yīng)的裝配機(jī)構(gòu)。 1995-1997年，Brooks開(kāi)發(fā)了一種殘膜回收機(jī)，該機(jī)構(gòu)的主要是利用機(jī)械振動(dòng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)地膜與土壤分離的，而且可以將地膜撕碎成小片以后處理成塑料球，便于回收利用。 殘膜的回收已經(jīng)是全世界全國(guó)所面對(duì)的一個(gè)比較棘手的問(wèn)題。英國(guó)研制并大力推廣使用懸掛式殘膜回收機(jī)已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了，該機(jī)械工作時(shí)松土鏟將土撬起或者翻松，然后將地膜翻卷傳送到金屬網(wǎng)上。將收集起來(lái)的地膜清洗干凈以便再次使用并減小對(duì)環(huán)境的污染。歐美等一些比較大的國(guó)家為了解決殘留在土壤中的地膜對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的危害，大力推廣使用厚度較大，不易被風(fēng)化的地膜，另外大力研制各種新型有機(jī)材料的地膜。 1.2我國(guó)目前地膜的農(nóng)用情況 我們國(guó)家從20世紀(jì)60年代就開(kāi)始使用地膜,將地膜種植的技術(shù)應(yīng)用于蔬菜和水果類等農(nóng)作物的生產(chǎn),20世紀(jì)70年代在棉花等經(jīng)濟(jì)作物上已經(jīng)大力推廣使用,在最近幾年小麥和玉米等農(nóng)作物也大面積使用地膜，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)目前情況,我國(guó)的新疆、寧夏、陜西、黑龍江等寒冷地帶和干旱半干旱地區(qū),地膜覆蓋技術(shù)已逐漸推廣應(yīng)用于多種農(nóng)作物。 我國(guó)對(duì)殘膜回收有手工回收和機(jī)械化收膜，手工收膜時(shí)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，地膜撿拾不夠干凈，費(fèi)工收膜的效率較低，這樣長(zhǎng)年累月的殘膜堆積會(huì)給農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染。相反，機(jī)械化收膜會(huì)克服人工收膜的這些不足，因此，研制并大力推廣使用農(nóng)業(yè)機(jī)械化殘膜回收對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 國(guó)內(nèi)殘膜回收機(jī)研究的現(xiàn)狀 根據(jù)殘膜回收的時(shí)間先后順序，我國(guó)的殘膜回收機(jī)大致分為苗期殘膜回收機(jī)和收獲以后的殘膜回收機(jī)。具體內(nèi)容以下詳細(xì)說(shuō)明。 苗期殘膜回收機(jī) 目前配合人工除草的殘膜回收機(jī)的代表機(jī)械有以下幾種： ①4TSM-4型懸掛式收膜機(jī)。該機(jī)是頭水前揭膜機(jī)的代表機(jī)型。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用調(diào)整方便，工作可靠，殘膜回收率較高[6]。 ②MSM-3型苗期殘膜回收機(jī)。該機(jī)具是由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機(jī)化所研制。它與小型或中型輪式拖拉機(jī)配套使用。 ③CSM-130B型齒鏈?zhǔn)綉覓焓漳C(jī)。它由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)機(jī)推廣站和134團(tuán)研制。該機(jī)與中型拖拉機(jī)配套使用，苗期作業(yè)時(shí)可同步將地膜揭起并打成卷。它采用的無(wú)心圓捆卷膜新穎實(shí)用。 ④MS-2型玉米苗期收膜機(jī)。它是由我國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)師生研制出的最好的玉米殘膜回收機(jī)。該機(jī)型殘膜回收率在85%以上，單機(jī)生產(chǎn)率在0.3hm2/h，傷苗率在1%以下，配套動(dòng)力為18.38kW小四輪拖拉機(jī)。 1.3國(guó)內(nèi)殘膜回收機(jī)狀況 目前我國(guó)殘膜回收機(jī)的主要收膜部件的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種： （1)伸縮桿齒式撿拾滾筒(圖1-1)該種收膜機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單容易加工制造，造價(jià)相對(duì)偏低該機(jī)械對(duì)殘膜的回收比較干凈，如新疆145團(tuán)農(nóng)機(jī)推廣站研并推廣使用的2HMJ-3200殘膜回收機(jī)[7]，此機(jī)械的收凈率大約為80%，生產(chǎn)效率在0.5hm2/h左右，和該殘膜回收機(jī)配套的小四輪拖拉機(jī)的輸出動(dòng)力大約為13.2kW。根據(jù)以上材料得知[8]，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最小速度應(yīng)該大于71.5r/min，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，120r/min是最佳的轉(zhuǎn)速。 1.伸縮齒 2.滾筒 3.偏心滾筒 4.拾起的殘膜 5.土壤 圖1-1 伸縮桿齒撿拾機(jī)構(gòu)示意圖 （2) 彈齒式拾膜部件(圖1-2)由地輪和地面間的摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，并且地輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，該機(jī)械的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)相對(duì)偏高，對(duì)地膜回收比較干凈。例如在黑龍江地區(qū)研制并推廣使用的QS-2型殘膜回收機(jī)，對(duì)地膜的收凈率達(dá)到80%左右，這也是驚人的數(shù)據(jù)，生產(chǎn)率能夠達(dá)到0.8hm2/h的效率，和該機(jī)械配套的小型四輪車的輸出動(dòng)力為13.2kW左右。根據(jù)多次的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得知[9]，在考慮殘膜拉伸中的斷裂情況和地輪下陷時(shí)地膜的滑移情況，殘膜回收機(jī)的拔指彈齒與行走地輪之間的最適合的速度比應(yīng)該為1.64左右。該速比不僅剛好把地膜挑起并拉緊，使土壤將地膜壓緊，回收后的地膜干凈便于二次使用，對(duì)減小污染和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。 1.彈齒輪 2.滑道 3.彈齒 4.殘膜 5.土壤 圖1-2 彈齒式拾膜部件示意圖 另一方面殘膜回收機(jī)的推廣使用還有賴于殘膜的再生利用。由于回收殘膜在短期內(nèi)沒(méi)有直接的經(jīng)濟(jì)效益，因此殘膜回收機(jī)械是很難被農(nóng)民接受使用的。因此，發(fā)展殘膜回收機(jī)械除了要和常規(guī)作業(yè)結(jié)合起來(lái)發(fā)展殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)，研制出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制造，造價(jià)較低之外，應(yīng)考慮殘膜的回收利用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染問(wèn)題，用農(nóng)民銷售地膜而得知的生產(chǎn)效率來(lái)推動(dòng)殘膜回收機(jī)具的推廣使用和發(fā)展。只有這樣，才能帶動(dòng)殘膜回收機(jī)械的進(jìn)一步發(fā)展，形成地膜使用、殘膜回收和殘膜再生中利用的在生態(tài)環(huán)境和提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的效益。 總之，研制發(fā)展殘膜回收機(jī)不但有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有巨大的生態(tài)效益，為可持續(xù)發(fā)展有很大的推動(dòng)。 2設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)、原理及其技術(shù)要求 2.1凸輪滾筒式殘膜回收機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵 主要收獲的農(nóng)作物：該殘膜回收機(jī)主要用于清除棉花、玉米、高粱等覆膜農(nóng)作物收獲后地表所遺留的下來(lái)的地膜； 配套的機(jī)械：該機(jī)械的配套動(dòng)力以18.4-22.0kW（25-30馬力）的中小型四輪拖拉機(jī)，在新疆地區(qū)若是多臺(tái)機(jī)械連用時(shí)用大中型四輪拖拉機(jī)； 主要結(jié)構(gòu)：該機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括懸掛機(jī)構(gòu)傳動(dòng)總成由傳動(dòng)箱箱、機(jī)架、起膜鏟、滾筒、刷模板，凸輪滾筒，和集膜箱等重要部件組成，如圖2-2所示: 圖2-1凸輪滾筒式殘膜回收機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖 工作原理：該機(jī)在工作時(shí)采用凸輪滾筒的伸縮原理，動(dòng)力由萬(wàn)向聯(lián)軸器帶動(dòng)帶輪再帶動(dòng)滾筒，滾筒將進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在拖拉機(jī)行進(jìn)過(guò)程中，起膜鏟將挑起薄膜，再由旋轉(zhuǎn)的起膜尺纏住，經(jīng)脫膜盤的高速旋轉(zhuǎn)下，纏在滾筒上的殘膜集于集膜箱中實(shí)現(xiàn)殘膜回收的功能。 凸輪滾筒機(jī)構(gòu)的工作原理：如圖(2-3)所示，凸輪滾筒機(jī)構(gòu)工作時(shí)，萬(wàn)向軸帶動(dòng)帶輪，帶輪帶動(dòng)滾筒，凸輪固定不動(dòng)，滾筒中的起膜尺將隨著凸輪的的輪廓運(yùn)動(dòng)，在凸輪最高點(diǎn)時(shí)起膜尺將伸入土壤纏住薄膜，在最低點(diǎn)時(shí)起膜尺上的薄膜將被刷膜板收集，從而達(dá)到回收薄膜的目的。 圖2-2凸輪滾筒的工作原理圖 2.2殘膜回機(jī)收起膜尺上的載荷 作用在起膜齒的載荷：一是周期載荷，撿膜滾筒回轉(zhuǎn) 1 周，由起膜尺周期性地入土、出土?xí)r土壤阻力所產(chǎn)生的載荷，以及撿膜桿齒挑膜出土所產(chǎn)生的載荷；二是沖擊載荷，即撿膜桿入土及出土后遇到棉根、棉稈阻力所產(chǎn)生的載荷；三是隨機(jī)載荷，即土壤內(nèi)或表面的石塊所產(chǎn)生的載荷。殘膜收機(jī)在一個(gè)工作周期中所受載荷情況。 B1 、B2 為撿膜桿齒端點(diǎn)的入土和出土點(diǎn)，右邊和左邊的β/2分別為入土角和出土角，γ為挑膜角。 (1) 土壤載荷 根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)中鏵式犁的性能和土壤的特點(diǎn)對(duì)比分析建立模型，這些研究結(jié)果，根據(jù)該機(jī)械拔指的工作特點(diǎn)，引用文獻(xiàn)[1]給出的公式，結(jié)合試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，得到撿膜桿齒入土運(yùn)動(dòng)過(guò)程中土壤載荷計(jì)算式為: 式中k1-k7為試驗(yàn)回歸系數(shù)，k1=1.15，k2=1.12，k3=1.12，k4=0.055，k5=0.78，k6=0.065，k7=0.64； b——起膜齒的直徑； l——起膜齒長(zhǎng)度； Z——起膜齒入土深度； α——切削角； CI——土壤的圓錐指數(shù)； γ——土壤容重； β——剪切速率因子； g——重力加速度； v——起膜齒運(yùn)動(dòng)速度。 與一般耕作機(jī)械不同，拔指上的周期載荷不但來(lái)自于土壤中，還來(lái)自于土表以上。 (2) 起膜尺的沖擊載荷 在殘膜回收機(jī)撿膜桿齒出、入土撿膜過(guò)程中，會(huì)不斷遇到棉稈及其根系，因其作用時(shí)間短而強(qiáng)度高，本文將其視為沖擊載荷。棉稈及其根系對(duì)撿膜桿齒產(chǎn)生的沖擊主要表現(xiàn)形式：一是撿膜桿齒將棉稈拔起；二是撿膜桿齒將棉稈及其根系折彎并滑過(guò)；三是撿膜桿齒將棉稈及其根系折斷破壞。 (3) 起膜尺的隨機(jī)載荷 起膜尺遇到石塊是回收機(jī)最輕易發(fā)生的事情，碰撞的大小不僅和地面有關(guān)系，還和回收機(jī)的載荷有關(guān)系，即以概率 106所對(duì)應(yīng)的載荷為最大載荷。設(shè)被試對(duì)象有 K 種典型工況，第i 種工況作業(yè)時(shí)間為Ti ，平均幅值變化率(頻率權(quán))為Fi，在這種工況下，每次載荷循環(huán)載荷幅值大于等于 SA的概率為Pi(SA)，在合成累積頻次擴(kuò)展到 106次時(shí)，i工況下載荷循環(huán)總頻次為Ki×106。第 i 工況經(jīng)Ki×106次循環(huán)，其幅值大于等于 SA的次數(shù)為： （4-1） 式中 Nai——最小幅值； Nai——特性參數(shù)； bi——形狀參數(shù)。 在合成累積頻次擴(kuò)展到106次時(shí)，所有k中工況發(fā)生的幅值大于等于SA的總次數(shù)為 起膜尺遇石塊沖擊產(chǎn)生的變形根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理 假設(shè)石塊是運(yùn)動(dòng)的，具有速度 v ，沿水平方向撞擊彈性體撿膜桿齒，根據(jù)能量守恒定律，在沖擊過(guò)程中，沖擊能量(Em)轉(zhuǎn)化為彈性體的變形能（ U ），桿齒碰到石塊彎曲時(shí)的力學(xué)模型為 (4-2) 式中： E——材料的彈性模量； I——慣性矩， d——齒長(zhǎng)度及直徑； km——石塊的計(jì)算質(zhì)量，m為石塊的質(zhì)量，k是石塊在土壤中運(yùn)動(dòng)的阻力系數(shù)。 3軸的設(shè)計(jì)和校核 3.1軸一的設(shè)計(jì) 表4-1軸的常用材料及主要力學(xué)性能 材料及熱處理 毛坯直徑 mm 硬度 HBS 強(qiáng)度極限 /MPa 屈服強(qiáng)度 /MPa 彎曲疲勞極限 /MPa 應(yīng)用說(shuō)明 45正火 100 149 -187 520 270 250 有較好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，可做一般曲軸、轉(zhuǎn)軸等 選取軸的材料為45碳素鋼，正火處理。 根據(jù)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度得輸出為, 3)求作用在軸上的力 已知軸的直徑為=60㎜。 圓周力： （4-3） 徑向力： （4-4） 法向力： （4-5） 4）初步確定最小直徑 沒(méi)有特殊要求，選軸材料為45鋼，調(diào)制處理，HBS為：217～255 （4-6） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定裝配方案軸上由左到右順序?yàn)? 軸端固定段--軸承段--滾筒，連接段根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足軸向定位要求，1軸段右端需制出一軸肩，故取d1=40㎜，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=70㎜。軸承與軸配合的軸孔長(zhǎng)L1=20㎜，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的斷面上，故12段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取L1=60㎜，同理設(shè)計(jì)后面各段的長(zhǎng)度。 3.2軸二的設(shè)計(jì) 1）輸入高速軸的， 2)求作用在齒輪上的力 因?yàn)橐阎退偌?jí)小齒輪分度圓直徑為 圓周力： 徑向力： 法向力： 3）初步確定最小直徑 沒(méi)有特殊要求，選軸材料為45鋼，調(diào)制處理，HBS為：217～255 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定裝配方案軸上由左到右順序?yàn)? 圖4-1 軸的結(jié)構(gòu)示意圖 5）根據(jù)軸上是最小直徑，軸頭與V帶輪相連，V帶輪為非標(biāo)準(zhǔn)件，所以需要軸承確定最小徑，軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選用單列滾子軸承。查手冊(cè)圖6—7可知選用30206型參數(shù)如下為：軸承d=50㎜ D=80㎜ T=17.25㎜ B=19㎜ C=15㎜。 6) 軸上零件的周向定位 齒輪，V帶輪均采用平鍵連接，按d=50㎜，查得截面b×h=10㎜×10㎜,長(zhǎng)為40㎜配合為同樣V帶輪與軸的連接選用平鍵b×h=10㎜×10㎜長(zhǎng)。 3.3軸的校核 已知：，， 圓周力： 徑向力： 取折合系數(shù)，代入上式得 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸 的直徑 軸材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 ，查的許用彎曲應(yīng)力 ， 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值加大4％，故 ， 取該軸徑為50，軸一為低速軸，合適，安全。 已知：， 圓周力： 徑向力： 作用在軸左端帶輪上外力: 垂直面的支承反力 水平面的支承反力 ③F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 外力F作用方向與帶傳動(dòng)的布置有關(guān)，在尚未確定具體布置前，可按最不利情況考慮。 ④繪垂直面的彎矩圖 ⑤繪水平面的彎矩圖 F力產(chǎn)生的彎矩 4帶輪的設(shè)計(jì) 1）已知：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,經(jīng)換向器后輸出功率, 2）確定計(jì)算功率 查得工作情況系數(shù), 故 3）選窄V帶型號(hào) 根據(jù)、選用B型帶。 4） 求大小帶輪基準(zhǔn)直徑、并演算帶速V a)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，應(yīng)不小于75，現(xiàn)取 （5-1） b)驗(yàn)算帶速計(jì)算帶的速度 （5-2） 因?yàn)?，故帶速適合。 5） 初步選取中心距 （5-3） 取符合 帶長(zhǎng) 對(duì)A型帶選取， 則實(shí)際中心距 ～ 則 中心距的變化范圍是。 6）驗(yàn)算小帶輪包角α 由式 所以符合要求。 7）計(jì)算帶的根數(shù) （5-5） 令， 查表得 傳動(dòng)比 查表得 由 查表13-7得 查表得 由以上結(jié)果可得 取2根帶。 8）求作用在帶輪上的壓力 得 q=0.17kg/m,單根的拉力為： 作用在軸上的壓力 9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小帶輪轂孔徑 小帶輪基準(zhǔn)直徑 ， 故小帶輪采用實(shí)心式，大帶輪采用腹板式。 a）小帶輪 其中： b）大帶輪 由于大帶輪與軸二連接，故應(yīng)先估算軸二的直徑。 軸的估算如下：初選材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，由于軸既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩， 得 取，且，， 則大帶輪的參數(shù)如下： 。 5特殊零件的設(shè)計(jì) 5.1刷膜板的設(shè)計(jì) 橡膠是具有可逆形變的高彈性聚合物材料，在室溫下富有彈性，在很小的外力作用下能產(chǎn)生較大形變，除去外力后能很快恢復(fù)原狀。刷膜板將采用表面光滑的橡膠板，不僅富有彈性，而且不沾膜，能達(dá)到很好的脫膜效果，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5-2所示在本次設(shè)計(jì)中，刷模板采用橡膠板，不僅彈性大，容易發(fā)生塑性變形，在生產(chǎn)時(shí)用比較光滑的橡膠板，不沾膜，達(dá)到易卸膜的效果。 圖6-1 橡膠刷膜板 結(jié) 論 本文對(duì)凸輪滾筒式殘膜回收機(jī)的設(shè)計(jì)是利用凸輪滾筒原理將各種機(jī)械優(yōu)化組合后設(shè)計(jì)出的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的農(nóng)業(yè)機(jī)械，具有以下特點(diǎn)： 本機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,各個(gè)零件的要求較低，便于生產(chǎn)加工； 該機(jī)器工作可靠，對(duì)殘膜的收凈率比較高，在田間作業(yè)時(shí)對(duì)土壤的要求不高，適合于各種土壤的殘膜回收，在作業(yè)過(guò)程中，不僅收膜，而切實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸膜功能。在減速器的作用下將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力輸給刷膜板，刷膜板達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速，將纏繞在滾筒上的地膜集于集膜箱中，實(shí)現(xiàn)卸膜過(guò)程。 本文介紹的伸縮桿式殘膜回收機(jī)成本低，效率較高，和小型四輪拖拉機(jī)配合使用，操作簡(jiǎn)單，占地面積小等諸多優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)、材料、經(jīng)濟(jì)等多方面符合承包戶的需要。 致 謝 本次設(shè)計(jì)能順利完成，首先要感謝雷福祥老師的悉心指導(dǎo)，從選題到設(shè)計(jì)完成的整個(gè)過(guò)程中，遇到了很多問(wèn)題，雷福祥老師都能及時(shí)給予細(xì)心及準(zhǔn)確的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)思路出現(xiàn)混淆或錯(cuò)誤時(shí)，用淺顯易懂的知識(shí)深度剖析，使我的設(shè)計(jì)思路清晰明朗，以免在設(shè)計(jì)過(guò)程中迷失方向，出現(xiàn)大的偏差。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師都能一如既往的表現(xiàn)出高度負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)，這些都是我所應(yīng)該學(xué)習(xí)的。在此，對(duì)李平老師表示誠(chéng)摯的感謝！ 感謝母校為我提供了學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，使我的知識(shí)水平和認(rèn)知能力得以提高，同時(shí)為我們提供了良好的學(xué)習(xí)條件，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)遇到課程中沒(méi)有學(xué)習(xí)到的知識(shí)點(diǎn)，這時(shí)，到塔里木大學(xué)圖書館便能找到想要的資料。 感謝老師四年來(lái)對(duì)我的精心栽培，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和老師們給予的幫助與關(guān)懷，感謝與我共同學(xué)習(xí)和生活了多年的同學(xué)們對(duì)我的關(guān)心與支持！ 大學(xué)四年已接近尾聲，大學(xué)生活中的每一個(gè)細(xì)節(jié)都使我終生難忘，以“艱苦奮斗、自強(qiáng)不息”這八個(gè)字我將銘記于心，在以后的人生道路中將躬身踐行。 最后，祝愿母校日益昌盛，祝愿老師們、同學(xué)們身體健康、事事順利！ 19 參考文獻(xiàn) [1] 肖麗,侯振安,龔江等. 不同滴灌施肥方式對(duì)鹽漬土棉花生長(zhǎng)和氮素吸的影響[J].石河 子大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，26：427－430. 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