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16 屆畢業(yè)設計 甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計 學生姓名 蘇磊 學 號 8031212416 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 16-4 指導老師 吳明清 日 期 2016.05 塔里木大學機械電氣化工程學院制 前 言 近年來，我國中西部地區(qū)馬鈴薯種植面積逐年增加，而廣大農村勞動力向城市轉移，勞動力短缺使農民對馬鈴薯機械化收獲需求日益增大。機械化收獲馬鈴薯可以大大減輕農民勞動強度，降低生產成本，提高馬鈴薯收獲效率。馬鈴薯收獲前使用殺秧機科學殺秧是保障機械化收獲的重要前提之一。通過收獲前的殺秧，可使收獲機的負荷減小，行駛速度加快，故障率降低，收獲機內部的薯秧分離器的負荷也會大大降低，薯秧分離效果也會顯著提高。因此，研制一種能將馬鈴薯莖秧有效打碎，使收獲過程中不出現(xiàn)壅堵、不出現(xiàn)莖蔓纏繞機器桿件等問題的殺秧機具有重要的現(xiàn)實意義。 參考國內外關于馬鈴薯殺秧機的文獻資料，根據(jù)我省馬鈴薯種植模式和收獲的實際情況，并通過實地進行觀察馬鈴薯收獲時莖秧纏繞機器桿件的技術問題，研制了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機，該機適合于甘肅旱作農業(yè)區(qū)壟作馬鈴薯種植模式。本文主要從以下幾方面進行了研究： （1） 系統(tǒng)分析了國內外馬鈴薯殺秧機的發(fā)展概況，根據(jù)馬鈴薯殺秧機的主要功能及農藝要求，開展了甩刀式馬鈴薯殺秧機的總體設計，提出了殺秧機工作行數(shù)2行、工作幅寬為1000mm等總體性能指標。 （2） 對甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件進行設計與分析。確定了傳動裝置、甩刀及軸、行走輪、外殼體等部件的結構參數(shù)，計算出了傳動系統(tǒng)的傳動比，設計出了齒輪箱的錐齒輪、甩刀、軸、V帶和帶輪以及張緊裝置等主要部件。 （3） 建立了馬鈴薯殺秧機甩刀模型，從理論上進行運動學分析，對甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運動進行理論分析，確定了其結構及主要參數(shù)，甩刀的數(shù)量為 36把，采用雙 L型刀片 ，交錯平衡排列方式，對刀軸的平衡進行了分析 ；估算出甩刀軸轉速應大于等于1299r/min，并對甩刀切割進距設計的合理性進行了驗證。 關鍵詞：馬鈴薯；殺秧機；三維設計 目 錄 1緒論 1 1.1課題研究的意義 1 1.2國內外馬鈴薯殺秧機發(fā)展狀況 1 1.3國內外馬鈴薯殺秧機存在的問題 2 1.4研究的內容和方法 2 1.5預期目標 2 2馬鈴薯殺秧機總體設計 3 2.1設計要求 3 2.2設計思想 3 2.3甩刀式馬鈴薯殺秧機的整體結構 3 2.4甩刀式馬鈴薯殺秧機殺秧的原理 4 2.5甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結構參數(shù) 4 3甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件的設計 4 3.1傳動部件的設計 4 3.2刀具部分的設計 6 3.3軸的設計 8 3.4殺秧機行走輪及機架的設計 10 4.結論與建議 11 4.1結論 11 4.2建議 12 總 結 13 致 謝 14 參考文獻 15 塔里木大學畢業(yè)設計 1緒論 1.1課題研究的意義 馬鈴薯是糧、菜、飼、加工兼用型農作物，其適應性廣、豐產性好、營養(yǎng)豐富、經濟效益高，已成為世界上繼水稻、小麥和玉米之后的第四大糧食作物[1]。根據(jù)世界聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計，全世界馬鈴薯種植面積達到1833萬公頃，3.2958億噸，我國馬鈴薯種植面積為475.26公頃，馬鈴薯產量為6905.97萬噸，占世界馬鈴薯種植面積的27.2%，亞洲種植面積的56.3%，是全世界馬鈴薯種植面積最大的國家之一[2]。近幾年來，國內馬鈴薯種植面積也在穩(wěn)步增長。隨著國內馬鈴薯種植面積逐年增加，農村勞動力短缺，農民對馬鈴薯種植、收獲機械的需求越來越大[3]。目前，國內外研制的大部分馬鈴薯收獲機，在收獲前不殺秧,在作業(yè)過程中，馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件，行進阻力增大、容易壅堵，導致機具動力消耗增大[4]，影響馬鈴薯的挖掘。因此，馬鈴薯在收獲之前，須對地表的莖秧進行處理，然后再機械收獲馬鈴薯。馬鈴薯莖秧可通過化學或人工的方法將其除去，化學殺秧會污染環(huán)境和土壤；馬鈴薯莖秧人工清除工作量大、效率低，影響馬鈴薯機械收獲。馬鈴薯收獲前機械殺秧可使馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化，與莖秧分離更加容易，表皮老化可顯著減少收獲、運輸和貯藏中的損傷；還可提高馬鈴薯收獲效率，保證馬鈴薯機械收獲順利進行[5]。近幾年來我國馬鈴薯機械化作業(yè)雖然有了較快的發(fā)展，但是，我國在中小型馬鈴薯種植和收獲機方面的機具較多，而馬鈴薯殺秧機的機型較少。國外生產的馬鈴薯殺秧機各類產品，體積結構龐大，工作幅寬大，零配件供應渠道不暢通，在我國地區(qū)適應性差[6]，難以適應我省馬鈴薯種植大多分布在小地塊、山地和水平梯田上的現(xiàn)狀。因此，為了減輕打秧勞動強度，解決馬鈴薯挖掘過程中莖秧纏繞機器出現(xiàn)堵塞的問題，提高馬鈴薯收獲機后續(xù)挖掘的工作效率，使馬鈴薯機械收獲順利進行，研制一種能有效打秧并適合我省實際情況的馬鈴薯殺秧機具有重要意義。 1.2國內外馬鈴薯殺秧機的發(fā)展狀況 1.2.1國外馬鈴薯殺秧機發(fā)展現(xiàn)狀 目前，國外發(fā)達國家在馬鈴薯種植、收獲、加工等過程中已經實現(xiàn)機械化。馬鈴薯收獲過程有殺秧、挖掘、分離、鋪條、撿拾、清選等環(huán)節(jié)。其收獲方法有聯(lián)合收獲法和分段收獲法[7]，根據(jù)馬鈴薯收獲方法的不同，其殺秧方式可分為兩種：第一種是采用聯(lián)合收獲機，一次完成殺秧、挖掘、分離、篩選、分級等作業(yè)，挖掘前不單獨進行殺秧。第二種是采用分段收獲，在挖掘前用單獨的殺秧機進行割秧作業(yè)。國外馬鈴薯殺秧機的種類較多，技術也比較成熟。 1.2.2國內馬鈴薯殺秧機發(fā)展現(xiàn)狀 我國雖然是馬鈴薯生產大國，但機械化技術水平與發(fā)達國家差距很大，作業(yè)機具的系列化的程度不高。馬鈴薯種植和收獲機在國內研發(fā)比較早，而馬鈴薯殺秧機的研發(fā)起步很晚，落后于馬鈴薯種植、收獲、加工等其它環(huán)節(jié)的機具。（1）目前，國外馬鈴薯殺秧機具種類比較多，但大多屬于大型機具，不適合我國西北地區(qū)及我省種植模式，而且價格較高。因此，研究一種適合我省省情的殺秧機具有重要的現(xiàn)實意義。（2）收獲前的殺秧對于成功收獲起到了關鍵性的作用。實踐證明，殺秧不僅僅能減少過多的薯秧對收獲機的負荷，更能極大的提高收獲的效率，節(jié)約成本。不論是馬鈴薯的用途為鮮食、加工或是種薯，在收獲的幾周前殺秧是保證順利收獲的關鍵步驟。收獲前殺秧對于用來做淀粉的馬鈴薯來說也越來越重要，收獲前殺秧可使馬鈴薯的表皮僵化，降低馬鈴薯在收獲中的磕碰受傷。（3）當前，主要采用聯(lián)合收獲機來進行馬鈴薯的收獲，馬鈴薯聯(lián)合收獲機薯秧分離裝置結構都比較龐大復雜，在收獲過程中，馬鈴薯莖秧裹在土塊中容易出現(xiàn)壅堵，影響聯(lián)合收獲機的行走。通過收獲前的殺秧，可使收獲機的負荷減小，行駛速度加快，故障率降低，收獲機內部的薯秧分離器的負荷也會大大降低，薯秧分離效果也會顯著提高。馬鈴薯變得更干凈，收獲的損失率更小。因此，研究一種能將馬鈴薯莖秧有效打碎，使收獲過程中不出現(xiàn)壅堵、不出現(xiàn)莖蔓纏繞機器桿件等問題的殺秧機具有重要的現(xiàn)實意義。它的研發(fā)和推廣應用，對于豐富我國馬鈴薯收獲機械的類型，對于提高馬鈴薯收獲的效率，減小收獲機負荷，提高收獲機行駛速度，減輕體力勞動強度，解決馬鈴薯收獲過程中莖秧纏繞機器問題具有重要的現(xiàn)實意義和理論價值[8]。 1.3國內馬鈴薯殺秧機存在的問題 我國研究馬鈴薯殺秧機起步較晚發(fā)展緩慢，和發(fā)達國家相比只能望其項背，目前市場上流行的一些機具中，存在如下問題，（1）國外馬鈴薯殺秧機具結構龐大復雜，在我省小地塊和山區(qū)適應性差；（2）殺秧裝置刀具可靠性差，耐磨性差，遇有堅-硬物（如石頭等）的情況下容易崩刃；（3）殺秧裝置漏割情況嚴重，漏打率不能很好的滿足農藝要求。因此，難以大范圍推廣應用。 1.4研究的內容和方法 1.4.1本課題的研究內容 本課題主要設計了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機。在馬鈴薯收獲前能夠將莖稈及雜草切割還田。整機主要由傳動機構、殺秧裝置、輔助裝置等組成。本論文主要對該機的結構方案及主要部件進行設計，對關鍵部件甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運動進行理論分析，確定其結構及主要參數(shù)；并對甩刀切割馬鈴薯莖稈進行試驗，初步確定甩刀相關參數(shù)的取值；運用運動學及動力學分析對甩刀軸的運動進行分析，以檢驗甩刀及軸結構設計的合理性。在滿足工作要求的前提下，盡量使殺秧機的結構緊湊，以減小其整體尺寸，從而減小殺秧機的重量。 1.4.2本課題的研究方法 （1） 通過查閱國內外關于馬鈴薯收獲機械的文獻資料，結合我省馬鈴薯的種植模式及農民種植經驗，并通過實地進行觀察馬鈴薯莖秧收獲季節(jié)的特征，總結馬鈴薯收獲時面臨的技術問題，分析馬鈴薯莖秧力學性能，根據(jù)收獲的實際情況，研究并確定馬鈴薯殺秧機主要參數(shù)；（2）確定動力連接方式及動力傳動路線、傳動比；（3）建立殺秧機甩刀模型，并對此模型進行理論分析和計算，確定其主要參數(shù)。 1.5預期目標 （1）去殺秧機操作方便，結構簡單，通用性好，使用壽命長。 （2）被殺秧的馬鈴薯莖塊出土率高，馬鈴薯收獲機械不出現(xiàn)壅堵現(xiàn)象。 （3）制造價格便宜，容易普及，能滿足小型地塊使用的要求。 2馬鈴薯殺秧機總體設計 2.1設計要求 甩刀式馬鈴薯殺秧機的主要功能是用旋轉的甩刀把莖秧從馬鈴薯地表的根部砍斷切碎，高速拋入罩殼，沿罩殼內壁滑到尾部，在出口處拋撒到田間。因此對它的設計要求是：（1）將全部莖秧打碎，避免漏打現(xiàn)象。（2）殺秧的高度基本均勻，并能根據(jù)種植模式進行調節(jié)，適應不同地表狀況。（3）甩刀能將倒伏的、壟溝的莖秧切割，并能將打碎的莖稈均勻拋撒到田間。（4）殺秧時，不帶薯，不傷薯。（5）在工作過程中能量消耗最少，防止莖稈、雜草纏繞甩刀和刀軸。 2.2設計思想 在馬鈴薯機械收獲過程中，莖秧、雜草裹在土塊里容易造成雍堵，影響馬鈴薯的挖掘，所以要保證馬鈴薯的機械化收獲順利進行，須先對地表的莖秧進行打碎處理。設計馬鈴薯殺秧機時，對馬鈴薯莖稈切割機理和關鍵部件進行研究，建立馬鈴薯殺秧機甩刀的運動學數(shù)學模型，尋找影響甩刀切割效果的主要參數(shù)，并相應的確定相關各參數(shù)的取值范圍，從而為整機的設計奠定理論基礎。 本論文主要針對馬鈴薯莖秧處理進行設計和分析，從甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運動等角度進行理論分析，力求使莖秧打碎長度、留秧長度、漏打率均能滿足農藝要求，并在殺秧時不帶薯，以避免莖秧對機器的纏繞，減小收獲機的負荷和能耗，提高薯秧分離效果。 根據(jù)機具設計任務和目的，殺秧機的設計要綜合考慮莖秧的物理力學性能、馬鈴薯的種植特性以及作業(yè)工作狀況等多種因素的影響，通過建立殺秧機甩刀運動學的數(shù)學模型，并進行理論分析、計算，通過試驗驗證，然后調整數(shù)據(jù)，使得影響殺秧效果的各項性能指標都達到最佳值。 在進行馬鈴薯殺秧機的設計之前，要通過大量的田間調查，請教農藝技術人員及馬鈴薯種植戶獲得馬鈴薯的株距和行距與莖秧相關的背景資料。將馬鈴薯種植模式、馬鈴薯莖秧（莖稈）的性能，以及田間的雜草、地膜的狀況等作為設計依據(jù)。 2.3甩刀式馬鈴薯殺秧機的結構 甩刀式馬鈴薯殺秧機主要由傳動機構、殺秧裝置、輔助裝置三大部分組成，其整機總裝圖如圖 2-1 所示。傳動機構主要由傳動軸、齒輪箱和皮帶裝置組成，其作用是將拖拉機的動力傳給工作部件進行打秧作業(yè)。殺秧裝置由罩殼、刀軸和鉸接在刀軸上的甩刀組成，用于粉碎、拋撒馬鈴薯莖秧。輔助裝置包括懸掛架和限深輪等，通過調整限深輪的高度，可調節(jié)甩刀的離地間隙即留茬高度。 1.懸掛 2.動力輸入軸 3.機架4.地輪 5.甩刀 6.軸 7.大帶輪 8.小帶輪 圖2-1 馬鈴薯殺秧機的整體結構示意圖 2.4甩刀式馬鈴薯殺秧機的原理 圖2-2 為甩刀式馬鈴薯殺秧機傳動簡圖。傳動系統(tǒng)采用雙軸式結構，中間軸上安裝有皮帶盤，后軸上裝有甩刀。根據(jù)田間實際工作情況，動力傳遞分兩級：一級傳動為齒輪箱輸入軸與輸出軸的傳動；二級傳動為齒輪箱輸出軸與甩刀刀軸的傳動。拖拉機動力傳動路線為：1齒輪箱輸入軸→2齒輪箱→3齒輪箱輸出軸→4皮帶輪→皮帶→5甩刀軸。高速旋轉的甩刀強力沖擊馬鈴薯莖稈，在負壓的作用下將莖稈吸入機殼內，經過甩刀的多次剪切、搓擦和撕裂將莖稈粉碎，并在氣流和離心力的作用下，將其均勻的拋撒在田間地面上。 1. 齒輪箱輸入軸 2.齒輪箱 3.齒輪箱輸出軸 4.皮帶輪 5.甩刀軸 6.甩刀 7.機殼 圖2-2 殺秧機動力傳動簡圖 2.5甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結構參數(shù) 甩刀式馬鈴薯殺秧機整機結構參數(shù)見表 2-1 表2-1 甩刀式馬鈴薯殺秧機結構參數(shù) 序號 項目 單位 規(guī)格 1 外形尺寸（長，寬，高） mm 1362,911,579 2 配套動力 kw 12～20 3 工作行數(shù) 行 2 4 工作幅寬 mm 911 5 留茬高度 mm 可調 6 打碎長度 cm 5～15 7 拖拉機動力輸出軸轉速 r/min 540 8 刀片類型（甩刀式） 種 1 9 總刀片數(shù)量 片 36 10 刀片轉速 r/min ≥1300 11 作業(yè)速度 km/h 2.44～10 12 生產效率 畝/小時 4～5 13 傳動方式 齒輪、V 帶傳動 14 整機質量 kg ≤200 3甩刀式馬鈴薯殺秧機主要部件的設計 3.1傳動部件的設計 3.1.1傳動比的計算 拖拉機輸出轉速為 540r/min，刀軸最小工作轉速為 1299r/min，由此可得總傳動比為： i=n1n2=5401299=0.42 （3-1） 式中：i—理論最大傳動比； n1 —殺秧機輸入軸轉速，r/min； n2—甩刀軸所需最小轉速，r/min。 齒輪箱傳動為單級圓錐齒輪，其傳動比為： i1=z2z1=2850=0.56 （3-2） 式中：i1—Ⅰ級傳動比； z2—從動圓錐齒輪齒數(shù)； z1—主動圓錐齒輪齒數(shù)。 側邊從動為帶傳動，其傳動比為： i2=dd2dd1=79129=0.61 （3-3） 式中：i2—Ⅱ級傳動比 dd2 —甩刀軸上帶輪節(jié)圓直徑，mm； dd1—中間軸上帶輪節(jié)圓直徑，mm。 3.1.2齒輪箱總體結構 傳動系統(tǒng)中齒輪箱在工作中承受的載荷較大，為提高其結構強度，箱體采用高強度鑄鐵材料。如圖3-1 所示，為所設計馬鈴薯殺秧機的齒輪箱結構示意圖，主要由主軸、箱體、主軸圓錐齒輪、滾動軸承、從動軸、從動軸圓錐齒輪幾部分組成。齒輪箱中變速機構為一對錐齒輪2和4，主動錐齒輪2有50個齒，從動錐齒輪4有28齒，故傳動比 i1=z2z1=2850=0.56 （3-4） = 。1.輸入軸 2.主軸圓錐齒輪 3.輸出軸 4.從動軸圓錐齒輪 5.箱體 圖3-1 齒輪箱結構示意圖 該馬鈴薯殺秧機的齒輪箱結構緊湊，能夠有效利用拖拉機動力資源，降低生產成本。齒輪箱輸入軸通過萬向聯(lián)軸器與拖拉機后部的動力輸出軸相連，然后通過齒輪箱內部的一對錐齒輪變速換向后由動力輸出軸輸出動力，再通過皮帶傳動裝置驅動甩刀工作。齒輪箱結構模型圖如圖 3-2 所示。 圖3-2 齒輪箱結構模型圖 3.2刀具部分的設計 3.2.1 甩刀的形狀與材料 甩刀是殺秧機的關鍵部件，且容易磨損。其形狀和尺寸不僅對刀軸的設計和甩刀排列有較大影響，而且直接影響殺秧的效果。 甩刀按形狀分類主要有直刀、L型及其改進型刀、T型刀、錘爪、Y型刀等[9]，如圖3-3 所示。其中L型及其改進型刀切割莖秧是斜切，刀片與莖秧成一定斜角，可減少切割阻力，降低功耗；Y型甩刀，雙面開刃，剪切力強，莖秧粉碎率高，具有較強的耐磨和抗沖擊韌性。 直甩刀 爪錘式 Y型甩刀 T型甩刀 L型甩刀 圖3-3 甩刀形狀 為了提高甩刀的耐磨性，甩刀材料選用5～8mm 厚65Mn 鋼片[10]。采用雙L型甩刀，其結構如圖3-4 所示。 圖3-4 甩刀模型簡圖 3.2.2 甩刀的數(shù)量與排列 殺秧機的甩刀數(shù)量要合理，甩刀數(shù)目過少，莖秧不能完全切割，而不能達到殺秧的要求。甩刀數(shù)目過多，啟動扭矩和消耗功率增大，且易造成堵塞影響殺秧效果。理論上甩刀數(shù)量可采用如下公式計算：N=C×L 式中：N—甩刀總數(shù)，片； C—甩刀密度，片/mm； L—甩刀在主軸上分布的長度，mm。 對于甩刀密度C的取值，直刀一般取0.05～0.07片/mm，L型（Y型及其L改進型）取0.02～0.04片/mm，T型取 0.01片/mm[11]。本機的作業(yè)幅寬為 911mm，刀片數(shù)量取 36片。為減小甩刀的震動，提高機具的平衡性能，甩刀排列應滿足以下要求[12]：①甩刀的排列方式要合理，刀片在刀軸軸向上等間距分布，在刀軸周向上呈等角分布，空載時受力均勻，以使工作平衡。②在保證不漏割的前提下盡可能減少甩刀數(shù)量，以減少動力消耗，降低作業(yè)成本。 甩刀的排列方式有單螺線排列、雙螺線排列、對稱排列、交錯平衡排列等幾種[13]。單、雙螺線排列在殺秧過程中，莖秧側向移動現(xiàn)象嚴重，使機具平衡性能下降。因此本機甩刀采用交錯平衡排列方式，如圖3-5 所示。 圖3-5 甩刀排列示意圖 刀軸一般可認為是均質回轉體，它的離心力可近似為零。工作時，離心力引起的振動是通過軸承支點傳給整機的，因此減振的關鍵，在于使刀具及其附件產生的離心力對刀軸支點的矩為零。即刀軸的平衡就是刀具及其附件產生的離心力所構成空間力系的平衡問題。 3.3 軸的設計 軸的設計，包括結構設計和工作能力計算兩方面的內容。 軸的結構設計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結構設計是軸設計中的重要內容。 軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需對軸進行強度計算，以防止斷裂或塑性變形。而對剛度要求高的軸和受力大的細長軸，還應進行剛度計算，以防止工作時產生過大的塑性變形。對高速運轉的軸，還應進行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。 3.3.1 齒輪箱內軸的設計 （1）輸出軸的計算 刀軸上的功率 P=14.7 k w,刀軸轉速 n1=1299 r/min根據(jù)公式算得： T=95.49×105PKWnrmin=9.549×106×14.71299=1.4×105N.m （3-5） 初步確定軸的最小直徑：先初步估算軸的最小直徑。本設計選取軸的材料為 45號鋼，調質處理，適用于承受交變負荷、中等速度、中等負荷，強烈磨損、無很大沖擊的重要零件。取 A0=112，于是得 d≥A03Pn=112314.71299=27.45mm （3-6） 因此，選取軸徑為 30mm （2） 擬定軸上零件的裝配方案 ①選擇滾動軸承：因軸承承受徑向載荷和軸向載荷的作用，故使用深溝球軸承，初選滾動軸承代號為6310，選擇內徑d=50mm，外徑D=80mm，寬度B=16mm。 ②鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩方面。其主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬 b,鍵高 h 表示）與長度L。鍵的截面尺寸b×h，按軸的直徑d由標準中選擇鍵的長度L。一般可以按輪轂的長度決定，鍵長短于輪轂的長度。一般輪轂的長度可以取/L =(1.5～2)d，這里d為軸徑，由設計手冊表查出。 普通平鍵的主要尺寸，因為d=30mm,即公稱直徑：d>30～38,公稱尺寸：b×h=10×8，公稱尺寸b=10。深度：軸極限偏差：t=5.00+0.2，轂極限偏差：t1=3.30+0.2 由L' =(1.5～2)可算得輪轂長度 L。平鍵選用材料為 45號鋼，長度取 28mm。為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為h6H7。確定軸上圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為2×45，各軸肩處的圓角半徑取R2。 3.3.2 甩刀軸的設計 殺秧機刀軸一般為空心軸，需滿足以下四個條件 (1)強度條件 (2)臨界轉速條件 (3)扭轉失穩(wěn)條件 (4)制造工藝條件 按以上四個條件，根據(jù)已知參數(shù)為刀軸管長L=700mm；傳遞扭矩 Mn=1128Nm；危險截面彎矩M=1354Nm；刀軸的最高轉速1580r/min，取臨界轉速安全系數(shù)2 ,由此設計該刀軸的截面尺寸。取刀軸最大外徑 d=80mm 圖3-6 刀軸設計制圖 3.4殺秧機行走輪及機架的設計 3.4.1行走輪的設計 殺秧機的行走輪如圖3-7 所示，由輪轂和輪胎組成。輪轂根據(jù)前面的設計要求材料選取45號鋼。輪胎在此要與輪轂配合，輪胎的大小尺寸應與殺秧機的整體形狀和尺寸緊緊相連。輪胎的外徑是?=210mm，而其具體形狀是參照《現(xiàn)代機械設備設計手冊》中驅動輪的形狀尺寸，外圈材料為橡膠。 材料選擇依據(jù)：45號鋼為優(yōu)質碳素結構用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板、導柱等，但須熱處理。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，儀器設備的功率越來越大，轉速越來越快，振動和噪聲的危害也越來越突出。輪式拖拉機通過車輪與路面接觸,支承整機的重量，通過車輪與地面的附著力作用傳遞驅動力矩、制動力矩和轉向力矩并轉換成相應的驅動力、制動力和側向力；通過輪胎緩和地面不平引起的沖擊和振動。 圖3-7 行走輪設計制圖 3.4.2外殼與支架設計 馬鈴薯殺秧機外殼主要起支撐和輔助粉碎莖秧的作用。外殼、甩刀、甩刀軸構成一個半封閉的空間，甩刀高速旋轉，在空間內產生負壓，馬鈴薯莖秧被吸入，經甩刀切碎后拋向外殼內壁滑落到田間。外殼總成如圖3-8 所示，主要由側罩、上罩、護板、加強撐等組成。外殼的強度、剛度、振動穩(wěn)定性和熱變形等能否滿足使用要求，是設計其總成的主要依據(jù)。根據(jù)與甩刀軸的裝配關系和自身工藝條件，計算和分析罩殼的受力情況，從而確定結構形式和制造方法。本機罩殼采用鋼板折彎焊接而成，為了改善罩殼的剛度，支架采用45號鋼，厚度為10mm。對于較大面積的側罩和上罩，為了增強罩殼的強度，增設加強撐。根據(jù)壟的高度、殺秧機整體尺寸和功率，支撐板與支撐板的彎折部分用于連接行走輪支架。上罩與甩刀外圓間距為80mm。 圖3-8 外殼與支架裝配圖 4.結論與建議 4.1結論 通過檢索國內外的大量文獻資料，了解了國內外馬鈴薯莖秧處理的研究進展及研究現(xiàn)狀，根據(jù)的馬鈴薯收獲過程中出現(xiàn)的馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件，莖秧和土塊裹在一起造成壅堵的問題，在薯類聯(lián)合收獲裝置的性能特點等調查研究基礎上，設計了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機。圍繞所研究內容開展了以下工作：（1）本文對甩刀式馬鈴薯殺秧機從理論上主要對該機的結構方案、原理和參數(shù)及主要部件進行設計、分析，確定了動力連接方式及動力傳動路線、傳動比；通過建立殺秧機甩刀模型，并對此模型進行理論分析和計算，確定了主要設計參數(shù)，根據(jù)收獲的實際情況，研究并確定了馬鈴薯殺秧機主要參數(shù)及取值。（2）對關鍵部件甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運動進行理論分析，確定其結構及主要參數(shù)；并建立甩刀的三維模型，對其模型進行分析，檢驗了甩刀及軸結構設計的合理性。（3）對設計的關鍵進部分進行建立模型分析可縮短產品的開發(fā)周期，在設計過程中可快速、靈活地修改方案，便于得到最適合實際情況的設計參數(shù)。能較準確計算出不同振幅和頻率條件下甩刀軸的受力，為減少甩刀式馬鈴薯殺秧機的振動提供了理論依據(jù)，為后續(xù)的設計提供了參考。 4.2建議 本論文雖然對馬鈴薯殺秧機從理論上進行了受力和運動學方面的分析，設計出了甩刀式馬鈴薯殺秧機。但所進行的受力、運動學分析、試驗以及所得到的有關結論，是在不考慮馬鈴薯莖稈的含水率和成熟期因素影響的情況下得到的，故與實際的情況有較大的差別。因此還應從以下幾點進行研究改進和完善：（1）設計馬鈴薯殺秧機的甩刀和甩刀軸仍存在技術難題，甩刀軸的平衡性、如何減小甩刀軸的振動、如何避免馬鈴薯莖秧的漏割等仍需要進一步研究。因此，后續(xù)的工作中還將對甩刀的排列，甩刀運動軌跡及甩刀與粉碎室殼體的相對結構、位置進行深入研究分析。（2）國內外對作物莖稈力學特性的研究較多，主要是針對水稻、玉米、苧麻、甘蔗等作物莖稈力學特征參數(shù)的測定試驗研究，研究目的也大都都局限于研究作物抗倒伏性能和機理。目前，在我國對馬鈴薯莖稈力學特性的研究較少。馬鈴薯莖稈的力學特性的分析研究對于甩刀式馬鈴薯殺秧機的改進設計十分必要，在今后工作中應對機具作業(yè)時馬鈴薯莖稈的力學特性進行相應的實驗研究。（3）甩刀是高速連續(xù)旋轉的機械部件，其刀刃與馬鈴薯莖秧、田間雜草、田間圖塊、碎石不斷摩擦、撞擊，極易磨損、折斷。如何將高耐磨、高強度、經濟性強的材料運用到甩刀的研發(fā)和制作中是未來研究的重要內容。（4）甩刀及軸研究雖然通過運動仿真模擬達到了預期的實際目的，實現(xiàn)了預期的仿真結果。但由于農業(yè)機械設計與生物有緊密聯(lián)系，設計應用中受到了一定的限制，考慮因素不夠充分，還需要進行更多論證。 上述問題建議在后續(xù)的工作中予以研究解決。 總 結 畢業(yè)設計是我在大學學習階段的最后一個環(huán)節(jié)，是對所學基礎知識和專業(yè)知識的一種綜合應用，是一種綜合的再學習、再提高的過程，這一過程有助于培養(yǎng)我的學習能力和獨立工作能力。此次我的畢業(yè)設計題目是甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計。在學校下達畢業(yè)設計任務后，我在指導老師吳明清老師的指導下確定了著了題目。 在開始的幾周里，我上網查閱了國內外馬鈴薯殺秧機的相關資料，并確定了此次設計的任務計劃書及開題報告。在接下來的幾周里，我開始甩刀式馬鈴薯殺秧機的三維實體模型的設計，我們在以前的課程中學習過Solidworks的應用，因此我在接下來的幾周完成了三維實體模型設計以及裝配圖及工程圖的繪制。完成了三維實體模型的設計后，我又在指導老師的指導下，完成了對甩刀式馬鈴薯殺秧機傳動機構及主要部件的設計，最后，我完成了畢業(yè)設計說明書的編寫。在指導老師的指導下，我又對三維實體模型及裝配圖進行了修改。在完成畢業(yè)設計的過程中，遇到了很多問題，如傳動系統(tǒng)的可行性、關鍵部件設計的可靠性等，遇到這些問題后，我通過查閱相關書籍、詢問老師、上網查閱等方式將這些問題一一解決。在此次設計過程中，不僅鞏固了相關專業(yè)知識，還學習了許多未曾接觸過的知識。 經過幾個月的努力，終于完成了此次畢業(yè)設計任務，這是對我能力的提升，也是我大學四年的完美收官。 致 謝 畢業(yè)在即，四年的大學生活已接近尾聲，經過三個多月的努力，在吳明清老師的悉心指導下，設計任務基本完成了。在撰寫論文期間，我要衷心的感謝我的指導老師吳明清，從設計的選題、實施到撰寫、修改和定稿，吳老師均傾注了大量的心血。導師的悉心指導、熱忱鼓勵不僅使我樹立了深遠的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。同時我還要感謝大學期間各位任課老師在學習上給予我的指導和幫助，感謝他們四年來的辛勤栽培，他們的關懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐。 最后，也感謝和我一起學習的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關心和鼓勵，也讓我的大學生活充滿了溫暖和歡樂，感謝他們的陪伴與幫助，愿我們以后的人生都可以充實、多彩與快樂！ 參考文獻 [1]孫東升，劉合光.我國馬鈴薯產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].農業(yè)展望，2009，(3)：25-28. 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