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上海電機(jī)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱 機(jī)動(dòng)式空心鉆筒植樹(shù)挖坑機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) BJ1202
學(xué) 號(hào) 121002280222
姓 名 劉星辰
指導(dǎo)教師 馬雪芬
定稿日期： 2016 年 2月20 日
6
機(jī)動(dòng)式空心鉆筒植樹(shù)挖坑機(jī)的設(shè)計(jì)
1選題背景及其意義
本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際,目前，我國(guó)正在大力加強(qiáng)植樹(shù)造林建設(shè)，特別是江蘇沿海地區(qū)，政府部門每年都規(guī)劃植樹(shù)造林，然而植樹(shù)造林存在一個(gè)問(wèn)題，需要大量的人力來(lái)投入，而現(xiàn)在，國(guó)家倡導(dǎo)綠色造林，為了更有效的植樹(shù)造林,出現(xiàn)了機(jī)械造林。本課題是設(shè)計(jì)一臺(tái)植樹(shù)挖坑機(jī)，與東風(fēng)EQ140汽車底盤相匹配，用于植樹(shù)造林，代替人力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化造林。
我國(guó)在“十二五”規(guī)劃中把生存環(huán)境建設(shè)擺到了突出的戰(zhàn)略位置。我國(guó)三峽長(zhǎng)江流域防護(hù)林體系建設(shè)工程、退耕還林工程中面積為26329.5萬(wàn)公頃,森林面積為15874.1萬(wàn)公頃，近年來(lái)人們?cè)絹?lái)越重視身邊的生態(tài)環(huán)境，“植樹(shù)造林,保護(hù)環(huán)境”已成為全民參與的一項(xiàng)大型義務(wù)活動(dòng)，所以單靠手工種樹(shù)，已經(jīng)不能滿足生態(tài)和發(fā)展的需求，機(jī)械化造林勞動(dòng)效率高，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，還能保證質(zhì)量，降低成本，不僅能得到很好的經(jīng)濟(jì)效益，又會(huì)帶來(lái)巨大的生態(tài)效益和社會(huì)效益。在國(guó)內(nèi)，懸掛式挖坑機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用較為廣泛，該類挖坑機(jī)通常具有較大的功率，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，能挖較大較深坑，大多應(yīng)用與大面積植樹(shù)造林，但我國(guó)生產(chǎn)的技術(shù)水平比較低，在陡坡和復(fù)雜地區(qū)很難正常進(jìn)行植樹(shù)挖坑作業(yè)，只能依靠手提式挖坑機(jī)。手提式挖坑機(jī)在我國(guó)剛剛嶄露頭角，很多方面不夠完善特別是在人機(jī)關(guān)系方面。相比之下，國(guó)外研究狀況要好一些。有日本生產(chǎn)的自走式高性能挖坑整地機(jī)采用柴油機(jī)作為動(dòng)力，適用于坡度高達(dá)56°的陡坡作業(yè)，每天可挖坑植樹(shù)300～400個(gè)。美國(guó)生產(chǎn)的懸掛式三鉆頭挖坑機(jī)鉆頭之間的距離是可調(diào)節(jié)的，適用于平原地區(qū)大面積植樹(shù)造林，工作效率高。但國(guó)外的挖坑機(jī)大都價(jià)格昂貴。結(jié)合中外挖坑機(jī)的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)方向是質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，人機(jī)協(xié)調(diào)的懸掛式挖坑機(jī)。
2文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)）
2.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
中國(guó)植樹(shù)挖坑機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題中，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。我國(guó)植樹(shù)造林機(jī)具現(xiàn)狀我國(guó)植樹(shù)造林機(jī)械赴較晚，主要在南方為種植橡膠實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有為東方紅-75、熱特-25型拖拉機(jī)配套的植樹(shù)挖坑機(jī)，而北方地區(qū)為栽植果樹(shù)和防護(hù)林，也研制了為中型輪式拖拉機(jī)如上海-50、神牛-25型拖拉機(jī)配套的開(kāi)溝機(jī)、植樹(shù)挖坑機(jī)，這種機(jī)具既可以挖植樹(shù)穴坑，也可以挖梯形溝槽用于果樹(shù)施溝肥。對(duì)大面積的機(jī)械植樹(shù)造林，多采用鏵式系歹開(kāi)溝機(jī)，如1K-40、1K-50和1K-60型開(kāi)溝機(jī)。我國(guó)植樹(shù)造林機(jī)械雖有多個(gè)品種，但由于栽種樹(shù)苗多在山地、坡地，土質(zhì)條件復(fù)雜，影響了機(jī)械的使用效果，基本上用人工挖坑栽苗，使用生產(chǎn)的植樹(shù)挖坑機(jī)批量較小。
我國(guó)目前投入生產(chǎn)和主要使用的植樹(shù)挖坑機(jī)擁有多種形式的配套動(dòng)力和挖頭結(jié)構(gòu)。
不同的植樹(shù)環(huán)境要求挖坑機(jī)具有與之相適應(yīng)的動(dòng)力和連接方式、結(jié)構(gòu)型式及重量限制、
鉆頭型式等。根據(jù)作業(yè)方式的不同我們可以簡(jiǎn)單地將挖坑機(jī)分為便攜式與機(jī)載式兩大類，便攜式挖坑機(jī)包括手提式、背負(fù)式，機(jī)載式挖坑機(jī)包括懸掛式與牽引式等類型。挖坑機(jī)的鉆頭根據(jù)形狀可分為螺旋式鉆頭、螺旋帶型鉆頭、葉片型鉆頭和螺旋齒式鉆頭等。
（1） 手提式挖坑機(jī)
手提式挖坑機(jī)的結(jié)構(gòu)一般由機(jī)架、操作裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、減速器、鉆頭等部分組成。如圖 1-1所示。離合器是發(fā)動(dòng)機(jī)和工作部件間的連接裝置，一般采用離心式摩擦離合器。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器主動(dòng)盤重錘所產(chǎn)生的離心力克服了彈簧的拉力，離合器就自動(dòng)接合，并經(jīng)減速器將動(dòng)力傳遞給鉆頭。減速器是挖坑機(jī)的重要部件，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變?yōu)殂@頭的工作轉(zhuǎn)速，有圓柱齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器和擺線針齒減速器等類型。以采用擺線針齒減速器較普遍，它具有減速比大、體積小、重量輕、噪聲低和傳動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)。操縱裝置常采用可拆卸式的手柄結(jié)構(gòu)，可單人或雙人操作。鉆頭由鉆尖、刀片、導(dǎo)土片和鉆桿組成。鉆尖起定位作用，刀片用于切削土壤，導(dǎo)土片則主要起升土作用。作業(yè)時(shí)鉆頭垂直向下運(yùn)動(dòng)，在扭矩和軸向力的作用下切削土壤，切下的松碎土壤沿導(dǎo)土片工作面上升，運(yùn)到地表后被拋離到坑的周圍。 手提式挖坑機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)體與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)裝配成整體，體積小、重量輕，機(jī)動(dòng)靈活，由單人或雙人手提操作，適宜于拖拉機(jī)不能通過(guò)的地形復(fù)雜的山地、丘陵和溝壑地區(qū)，挖坑直徑和深度都比較小，也可用于果樹(shù)的追肥及埋設(shè)樁柱手提式挖坑機(jī)在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展較快，雙人操作的便攜式挖坑機(jī)在我國(guó)使用比較普遍，生產(chǎn)的型號(hào)也比較多，如 3WB-3、3WS-5、WL200等，挖坑直徑約為 100~400mm、坑深為 200~600mm。
手提式挖坑機(jī)的適應(yīng)性很強(qiáng)，不但作為植樹(shù)挖坑之用，也可在建筑工地、地質(zhì)礦山電力交通等部門用于埋設(shè)樁、柱、勘探、打眼等作業(yè)。由于家庭及街道作業(yè)的緣故國(guó)外的手提式挖坑機(jī)興起較早，例如日本生產(chǎn)的 A-7 型手提式挖坑機(jī)質(zhì)量?jī)H為 7.0kg，采用H35D 發(fā)動(dòng)機(jī)；A-8D 型挖坑機(jī)可挖坑徑范圍為 20~200mm。德國(guó)生產(chǎn)的 BT120C 型挖坑 機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率 1.3kW，質(zhì)量 8.2kg，鉆頭轉(zhuǎn)速 190r/min。
圖1-1 WL-200 型手提式挖坑機(jī)
（2）背負(fù)式挖坑機(jī)
背負(fù)式挖坑機(jī)如圖 1-2所示，單人操作，輕便，靈活，適用于山地、丘陵地帶作業(yè)，
適用于平緩地帶。此類挖坑機(jī)是利用防振架將發(fā)動(dòng)機(jī)背在背后，通過(guò)撓性傳動(dòng)軟軸，將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳給鉆頭。操作人員需配有專用的防震護(hù)具。
圖 1-2 背負(fù)式挖坑機(jī)
（3） 懸掛式挖坑機(jī)
懸掛式挖坑機(jī)有多種形式?？梢酝ㄟ^(guò)液壓懸掛裝置掛在拖拉機(jī)后面，由拖拉機(jī)動(dòng)力
輸出軸經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鉆頭進(jìn)行挖坑作業(yè)，也有用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)鉆頭進(jìn)行作業(yè)的。一般結(jié)構(gòu)都是由傳動(dòng)軸、減速器、鉆頭、拉桿和機(jī)架等組成（見(jiàn)圖 1-3），鉆頭一般采用雙螺旋型。有的挖坑機(jī)裝有兩個(gè)或兩個(gè)以上的鉆頭，稱多鉆頭挖坑機(jī)，能充分利用拖拉機(jī)的功率來(lái)提高生產(chǎn)率。為使鉆頭在工作時(shí)不因遇到石塊、樹(shù)根等障礙物超負(fù)荷時(shí)受損，在傳動(dòng)軸上裝有牙嵌式離合器，在超負(fù)荷狀態(tài)下，離合器自動(dòng)脫離，從而切斷動(dòng)力的傳遞。
圖 1-3 3WH-60 型懸掛式挖坑機(jī)
懸掛式挖坑機(jī)由于動(dòng)力較大，功效高，可挖較大的坑穴，主要用于平緩地形或拖拉
機(jī)可以通行的地域，鉆頭的升降通過(guò)拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)操縱，挖坑直徑和深度都比較大。
坑徑多為 600mm~1000mm、深度可達(dá)到 1000mm。諸如內(nèi)蒙古赤峰田豐農(nóng)林機(jī)械廠生產(chǎn)的 3WH-60 型（如圖 1-3）、3WC-60 型懸掛式挖坑機(jī)，通遼林業(yè)機(jī)械制造廠生產(chǎn)的 3WG-60
型、4Z-130 型挖坑機(jī)，山東大豐機(jī)械廠生產(chǎn)的“大豐王”系列挖坑機(jī) WKJ-60/70，配套不同動(dòng)力的拖拉機(jī)可以挖掘不同直徑不同深度的樹(shù)坑。適合于平原、坡度小的山地、丘陵等地況作業(yè)，具有性能好、作業(yè)效率高的特點(diǎn)。
（4） 牽引式挖坑機(jī)
牽引式挖坑機(jī)的機(jī)器裝在小車上，由拖拉機(jī)牽引，掛接方便，不受拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)限制，
但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)動(dòng)性差； 我國(guó)在 2001 年由達(dá)拉特旗白土梁生態(tài)治理有限公司成功研制 并生產(chǎn)出 JYZ-80 型牽引式液壓植樹(shù)機(jī)。圖 1-4 為一種拖拉機(jī)牽引式深孔鉆。
圖 1-4 牽引式深孔鉆
國(guó)外一些專家學(xué)者對(duì)挖坑機(jī)鉆頭也做了大量的研究：Macpherson 用波動(dòng)理論建立的鉆桿縱向、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型與實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。而 Millheim 等應(yīng)用 D'Alembert 原理在靜力分析的基礎(chǔ)上引入慣性力和摩擦力，運(yùn)用有限元方法建立鉆柱三維動(dòng)態(tài)模型用以研究鉆柱動(dòng)態(tài)行為對(duì)鉆頭軌跡的影響，給出了影響鉆頭軌跡的主要因素。Y.Altintas等建立了可描述不同形狀螺旋鉆刀片的動(dòng)力學(xué)通用模型，用時(shí)變力系數(shù)的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)給出了用于鉆削穩(wěn)定性解析預(yù)測(cè)鉆削過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型及其一般數(shù)學(xué)表達(dá)式。E.Armarago 等提出了用正交切削數(shù)據(jù)計(jì)算切削過(guò)程剪切應(yīng)力、剪切角、后刀面平均摩擦系數(shù)，把正交切削參數(shù)轉(zhuǎn)換到傾斜鉆削，預(yù)測(cè)傾斜鉆削力的方法。S.Jensen 給出的切削力模型考慮了進(jìn)給速度、鉆尖處的幾何形狀以及對(duì)柔性工件的動(dòng)態(tài)特性有影響的主軸軸向振動(dòng)因素。
2.2發(fā)展趨勢(shì)
植樹(shù)挖坑機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要在以下幾個(gè)方面：
（1）一機(jī)多能
在我國(guó)，植樹(shù)造林具有季節(jié)性和區(qū)域性的特點(diǎn)，機(jī)具作業(yè)時(shí)間短，間隔時(shí)間長(zhǎng)，單一性能機(jī)具的年利用率很低，因此在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量考慮一機(jī)多用問(wèn)題。具體措施：一是更換不同的鉆頭，適應(yīng)不同的土壤條件和工作環(huán)境；二是設(shè)計(jì)通用機(jī)架，在更換其它工作部件后即可完成其他營(yíng)林作業(yè)項(xiàng)目，提高其利用率。
（2）人機(jī)和諧
凡是人使用的各種機(jī)械設(shè)備，都應(yīng)進(jìn)行完善的人-機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，以使其符合人的心理與生理學(xué)特性，從而最大限度地減輕使用者的操作疲勞和心理負(fù)擔(dān)，能夠使人舒適和高效率地工作，使整個(gè)人-機(jī)系統(tǒng)具有最和諧的人機(jī)關(guān)系和最優(yōu)的綜合效能。同時(shí)，要盡量減少噪音對(duì)操作者的影響，還需要考慮手提式挖坑機(jī)反向轉(zhuǎn)矩對(duì)操作者的安全問(wèn)題，盡量把轉(zhuǎn)矩通過(guò)機(jī)械裝置釋放一些，提高操作者的安全系數(shù)。
（3）應(yīng)用范圍
挖坑不僅適用于平原、沙地和丘陵，還能夠用于山地和溝壑；不僅適用于坡度56°以下的陡坡林地的整地挖坑，而且還適用于35°以下的坡地挖坑造林。
3研究?jī)?nèi)容
本次設(shè)計(jì)的挖坑機(jī)是一種搭載在東風(fēng)汽車底盤的空心鉆筒挖坑機(jī)，由分動(dòng)機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)組成；由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)分動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，液壓系統(tǒng)來(lái)控制各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)挖坑作業(yè)。主要研究?jī)?nèi)容包括以下部分：
3.1 支撐機(jī)構(gòu)
支撐機(jī)構(gòu)主要包括液壓缸和支撐導(dǎo)軌。液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能使液壓缸工作支撐起整個(gè)工作機(jī)構(gòu)，同時(shí)需要導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用，來(lái)確定工作機(jī)構(gòu)工作時(shí)的平穩(wěn)。
3.2 分動(dòng)機(jī)構(gòu)
從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力，通過(guò)齒輪傳動(dòng)輸入到液壓泵中提供動(dòng)力。
3.3 液壓系統(tǒng)
液壓控制系統(tǒng)由各自獨(dú)立的液壓回路組成，主泵通過(guò)各液壓回路控制油缸和液壓馬達(dá)，使操作機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。
3.4 工作裝置
工作裝置主要包括加壓裝置，減速裝置，和挖坑裝置，通過(guò)加壓裝置使整個(gè)鉆筒上下移動(dòng)，減速裝置中，通過(guò)液壓馬達(dá)帶動(dòng)減速器使鉆桿以要求的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆筒進(jìn)行挖坑工作。
3.5 其他輔助裝置
其他輔助裝置有支腿機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，配合整個(gè)挖坑機(jī)在載體上的位置放置和挖坑工作。
4研究方案
4.1總體方案
本課題設(shè)計(jì)的挖坑機(jī)主要安裝在東風(fēng)EQ140汽車底盤的基礎(chǔ)上,由分動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、支腿機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、挖坑裝置等組成?？傮w方案如圖4-1所示。
分動(dòng)裝置的輸入軸它將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力接出，驅(qū)動(dòng)二個(gè)柱塞泵和一個(gè)齒輪泵，為挖坑機(jī)提供動(dòng)力。任何機(jī)械都是由若干個(gè)構(gòu)件所組成的，組成機(jī)械的各個(gè)構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如圖4.1所示。
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用Q2-3汽車起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，有液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤可作270°范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)，能使挖坑機(jī)的鉆頭在汽車后方和左右兩方的旋轉(zhuǎn)弧線上任一點(diǎn)位置進(jìn)行挖坑作業(yè)。
支腿機(jī)構(gòu)由四只支腿組成，在工作時(shí)支撐于地面，以增加作業(yè)時(shí)整機(jī)的穩(wěn)定性，支腿的放下、支撐和收起均由各自的液壓缸驅(qū)動(dòng)。支塔機(jī)構(gòu)用于支撐鉆塔，運(yùn)輸時(shí)通過(guò)支塔液壓缸將挖坑裝置傾倒置于車廂前部的支架上，工作時(shí)將挖坑裝置支撐于直立位置。挖坑裝置由筒形鉆頭、減速器、主液壓馬達(dá)加壓裝置和鉆塔等組成。
加壓裝置在鉆塔內(nèi)，其加壓油缸的活塞桿與鉆桿用特殊的接頭連接，可以在鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)仍能保證傳遞向下的進(jìn)給力，活塞桿向上時(shí)，可將鉆頭從土壤中提升踹。鉆頭與鉆桿連結(jié)，鉆桿上部為方軸，與減速箱被動(dòng)齒輪的方孔配合，可在方孔中上下移動(dòng)而不影響扭矩的傳遞。液壓馬達(dá)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)鉆頭，帶合金鋼切削齒的空心鉆筒可以破碎堅(jiān)硬的地表層。
空心鉆筒植樹(shù)挖坑機(jī)為全液壓系統(tǒng)傳動(dòng)，其液壓系統(tǒng)由兩個(gè)液壓馬達(dá)、三泵、雙回路組成，分為主油路和副油路。主油路的動(dòng)力是兩個(gè)柱塞泵、直接驅(qū)動(dòng)主液壓馬達(dá)和加壓液壓缸使筒形鉆頭工作；副油路則由一個(gè)齒輪泵提供動(dòng)力給其它執(zhí)行元件（如回轉(zhuǎn)盤、支腿、支塔旋轉(zhuǎn)等）。工作時(shí)，支塔處于垂直位置；不工作時(shí)（閑置和移動(dòng)途中）支塔轉(zhuǎn)至一定角度收放于汽車底盤上。
圖4-1 為機(jī)動(dòng)式空心鉆筒植樹(shù)挖坑機(jī)的示意圖
4.2工作裝置的設(shè)計(jì)
4.2.1挖坑裝置
（1）鉆筒的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)是空心鉆筒植樹(shù)挖坑機(jī)，空心鉆筒的作用是將刀齒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶出來(lái)的土壤通過(guò)鉆筒內(nèi)側(cè)的螺旋線型突起留在鉆筒內(nèi)部而不會(huì)掉落在坑內(nèi)，挖坑動(dòng)作完成以后，通過(guò)挖坑裝置回放的小幅振動(dòng)或人工將土壤從鉆筒里掉落。鉆筒采用45 鋼鍛造，直徑600mm,在鉆筒外緣一共裝八把刀齒，為了安裝刀齒方便，鍛造完成后，在360°方向上對(duì)稱磨八個(gè)平面，方便了刀齒刀柄部分螺栓的連接。鉆筒無(wú)底無(wú)蓋，為了將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給鉆筒，在鉆筒上方焊接了4 根鋼條，為了保證法蘭安裝的精度，在鋼條上部再焊接一條方形鋼板，用來(lái)安裝法蘭。
（2）切削刀齒的設(shè)計(jì)
本植樹(shù)挖坑機(jī)的硬質(zhì)合金切削刀齒,可以在鉆筒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和加壓液壓缸的壓力作用下, 實(shí)現(xiàn)刀齒的切土和拋土，從而實(shí)現(xiàn)挖坑功能。硬質(zhì)合金切削刀齒在土中旋轉(zhuǎn)過(guò)程中將土壤破碎，向上扛起使其松動(dòng)。被松碎的土壤在旋轉(zhuǎn)作用下一部分拋離地面，大部分被卷入鉆筒中，通過(guò)鉆筒內(nèi)的螺旋線旋轉(zhuǎn)形狀來(lái)留在鉆筒內(nèi)部。切削刀齒用螺栓固定在鉆筒外側(cè)，在挖坑時(shí)利用刀齒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將下層的土壤松動(dòng)，利用鉆筒的向下運(yùn)動(dòng)將土層卷到空心鉆筒中，完畢后利用液壓缸的提升和轉(zhuǎn)向作用，使土壤從鉆筒中掉落出來(lái),從而完成挖坑任務(wù)。
4.2.2加壓裝置和減速裝置
（1）減速器的選型，根據(jù)課題要求進(jìn)行計(jì)算選型需要市場(chǎng)上可以購(gòu)買到的減速器。適當(dāng)降低速度，增加扭矩。
（2）空心鉆筒挖坑機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該機(jī)為全液壓系統(tǒng)傳動(dòng)，其液壓系統(tǒng)由兩個(gè)油馬達(dá)、三泵、雙回路組成，分為主油路和副油路。主油路的動(dòng)力是兩個(gè)柱塞泵、直接驅(qū)動(dòng)主液壓馬達(dá)和加壓液壓缸 使筒形鉆頭工作；副油路則由一個(gè)齒輪泵提供動(dòng)力給其它執(zhí)行元件（如回轉(zhuǎn)盤、支腿、支塔旋轉(zhuǎn)等）
4.2.3滑動(dòng)導(dǎo)軌的選擇
根據(jù)減速器箱體和外箱體的尺寸和受力情況，選用燕尾型滑動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小和動(dòng)靜摩擦系數(shù)差小。
4.3擬采取的技術(shù)措施
機(jī)動(dòng)式空心鉆筒植樹(shù)挖坑機(jī)的設(shè)計(jì)針對(duì)市場(chǎng)的需要而設(shè)計(jì)的，采用利用現(xiàn)成的機(jī)器為動(dòng)力源，采用液壓組件作為驅(qū)動(dòng)力，節(jié)省空間，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利用降低成本。
挖坑機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，實(shí)現(xiàn)了挖坑和行進(jìn)的自由切換，亦可根據(jù)不同的挖坑要求更換鉆頭，從而滿足不同作業(yè)的要求。
（1） 在傳動(dòng)系統(tǒng)方面，可設(shè)計(jì)研究自走式挖坑機(jī)專用的減速器，集離合切換操作，
通過(guò)選擇現(xiàn)成的減速器組件，可以降低生產(chǎn)成本，可以減小設(shè)計(jì)空間使設(shè)備更具緊湊性。
（2） 進(jìn)一步改進(jìn)鉆頭的可拆卸、更換性，使其更靈活方便；以及對(duì)外形結(jié)構(gòu)的優(yōu)
化、附屬裝置的設(shè)計(jì)，諸如非工作時(shí)段鉆頭的放置問(wèn)題、坡度太大造成設(shè)備過(guò)度傾斜的問(wèn)題、操作桿可調(diào)性、降低操作人員的振動(dòng)疲勞等，從而使自走挖坑機(jī)更具人性化、合理化。
在刀齒的設(shè)計(jì)中，切削刀齒的設(shè)計(jì)選擇接近于銑刀的設(shè)計(jì)。由農(nóng)林業(yè)刀具文摘查：刀齒的厚度＞20mm，一般在接近地表處r=50°—70°,這樣可使刀齒具有良好的松土推土性能和較少的能量消耗。在插入土壤時(shí)受力較大，為了避免應(yīng)力集中，故有小加強(qiáng)肋，
刀齒刀柄與鉆筒處為螺栓連接，提高刀齒的使用壽命，方便刀齒的互換和安裝，從而能有效地滿足當(dāng)今市場(chǎng)上對(duì)機(jī)動(dòng)式空心鉆筒植樹(shù)挖坑機(jī)的需求，且具有如下的優(yōu)點(diǎn):傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率搞，生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)性好，人性化等優(yōu)點(diǎn)。
5進(jìn)度計(jì)劃
第01周：查詢收集資料，了解植樹(shù)挖坑機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、組成和工作原理。
第02周～第03周：確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，書寫開(kāi)題報(bào)告。
第04周～第06周：根據(jù)原有的技術(shù)參數(shù)，初定主要設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算動(dòng)力裝置液壓缸的參數(shù)，進(jìn)行液壓缸選型。以及液壓泵的選擇，進(jìn)行傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算。依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果設(shè)計(jì)減速器內(nèi)外傳動(dòng)零件，確定其尺寸、參數(shù)、材料和結(jié)構(gòu)。
第07周～第10周：依據(jù)植樹(shù)挖坑機(jī)的工作原理和工作要求，具體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸、滑槽、等機(jī)體部件。進(jìn)行分動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、支腿機(jī)構(gòu)、支塔機(jī)構(gòu)、挖坑裝置等組成。零部件的具體設(shè)計(jì)，繪制零件圖和裝配圖。
第11周～第12周：植樹(shù)挖坑機(jī)論文初稿。
第13周～第14周：完善論文，論文答辯。
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名：
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