機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-小型螺旋式果園開溝機(jī)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　小型螺旋式果園開溝機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠(chéng)信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立

2、完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 小型螺旋式果園開溝機(jī)的設(shè)計(jì)

3、 </p><p>　　系部： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào)： 102011110 </p><p>　　學(xué)生： 王淑芳 指導(dǎo)教師（含職稱）： 原濤(講師) 吳璞(助教) </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人： 田靜 </p><

4、;p>　　1．設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)</p><p>　　本課題希望學(xué)生針對(duì)果園開溝的實(shí)際需求，完成小型螺旋式梨園開溝機(jī)的總體機(jī)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)。</p><p>　　2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容</p><p>　　（1）主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：</p><p>　　完成螺旋式果園開溝機(jī)的設(shè)計(jì)。</p><p><b>

5、　　（2）工作要求：</b></p><p>　　1）根據(jù)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)書及設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行開溝機(jī)總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，開題報(bào)告一篇。</p><p>　　2）完成開溝機(jī)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括動(dòng)力及傳動(dòng)的選擇和計(jì)算。</p><p>　　3）完成開溝機(jī)附屬機(jī)構(gòu)，繪制開溝機(jī)零件圖及裝配圖，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一篇。</p><p><b>

6、　　3．主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]朱新民.1KL-27型螺旋開溝機(jī)[J].農(nóng)牧與食品機(jī)械，1991（4）：24</p><p>　　[2]胡崇偉.1KL-25型立式旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)的改進(jìn)建議[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2002（5）:58</p><p>　　[3]李平.立柱式柱形螺旋開溝機(jī)工作部件機(jī)理與圖形的參數(shù)化設(shè)計(jì).〔碩士學(xué)位論文〕.哈爾濱:

7、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　小型螺旋式果園開溝機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要:果樹的生產(chǎn)發(fā)展對(duì)提高農(nóng)民生活水平，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。果樹施肥是一項(xiàng)用工量很大的作業(yè)，尤其施有機(jī)肥料，我國(guó)幾乎都用人工完成。果園開溝是施加肥料、改良果品品質(zhì)的重要工序。人工開溝不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)

8、力、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且效率低下。而立式螺旋開溝機(jī)集立銑、軸向提升、螺旋葉片慣性拋散等原理于一體，使開溝過程中的切削、提升、拋撒一次完成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，部件緊湊，動(dòng)力消耗少等特點(diǎn)。本課題針對(duì)梨園開溝的實(shí)際需求，開展了小型螺旋式梨園開溝機(jī)的總體機(jī)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵字：果樹,開溝,傳動(dòng)方案,螺旋 </p><p>　　The design of ditching machin

9、e spiral in pear garden</p><p>　　Abstract:The development of pear production to improve the living standards of farmers and promote agricultural development in our country is becoming of great significance.

10、Fertilization for pears is a great amount of work, in particular, organic materials, almost all completed by manpower in China. Trenching in pear garden is imposed fertilizer, an important improvement of fruit quality pr

11、ocesses. Ditching by manpower is not only time-consuming, laborious, labor intensive but inefficient. Spir</p><p>　　Keywords: apple tree,ditching,;Transmission program,Spiral </p><p><b>　　

12、目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1我國(guó)國(guó)內(nèi)開溝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 國(guó)外開溝機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r4</p><p>　　1.3開溝機(jī)械的發(fā)展前景5</p><p>　　1.4本設(shè)計(jì)的目的和方法5</

13、p><p>　　2.土壤特性分析6</p><p>　　2.1土壤的分類6</p><p>　　2.2土壤的理想化假設(shè)6</p><p><b>　　2.3 小結(jié)7</b></p><p>　　3開溝機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 螺旋開溝機(jī)結(jié)構(gòu)8&l

14、t;/p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)要求8</b></p><p>　　3.3動(dòng)力及傳動(dòng)的選擇與計(jì)算9</p><p>　　3.3.1傳動(dòng)原理9</p><p>　　3.3.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9</p><p>　　3.3.3小鏈輪的設(shè)計(jì)11</p><p>　

15、　3.3.4聯(lián)軸器的選擇11</p><p>　　3.3.5減速器的選擇11</p><p>　　3.4 螺旋刀具組合的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.4.1螺旋葉片的設(shè)計(jì)要求12</p><p>　　3.4.2切土刀片的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.4.3理想化假設(shè)16</p><

16、;p>　　3.4.4開溝器切削土壤的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析17</p><p>　　3.4.5 土壤質(zhì)點(diǎn)力學(xué)模型的建立與動(dòng)力學(xué)分析18</p><p>　　3.4.6 螺旋刀具的受力分析19</p><p>　　3.4.7螺旋主軸的軸徑20</p><p>　　3.4.8校核螺旋主軸20</p><p>　　4.附

17、屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1托架的設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.2擋板的設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.螺旋開溝器運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定24</p><p>　　5.1開溝器功耗分析24</p><p>　　5.2轉(zhuǎn)速分析24</p><p>　　5.3臨界轉(zhuǎn)速分析2

18、5</p><p>　　5.4排土臨界轉(zhuǎn)速25</p><p><b>　　結(jié)論與討論26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　1緒論&

19、lt;/b></p><p>　　1.1我國(guó)國(guó)內(nèi)開溝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)開溝機(jī)械起步較晚，經(jīng)歷了從犁鏵式開溝機(jī)、圓盤式開溝機(jī)、螺旋式開溝機(jī)和鏈?zhǔn)介_溝機(jī)的發(fā)展歷程?，F(xiàn)在主要對(duì)犁鏵式、圓盤式、鏈?zhǔn)胶吐菪剿溺婇_溝機(jī)的發(fā)展做簡(jiǎn)要介紹。</p><p>　　在上世紀(jì)50年代主要是犁鏵式開溝機(jī)。這種開溝機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、零部件少、單位功率低、生產(chǎn)

20、率高、作業(yè)成本低，開溝深度為0.03m到0.08m。主要缺點(diǎn)是機(jī)體笨重，牽引阻力大，犁鏵入土后，土垡隨翻土板曲面上升，翼板將土推向兩側(cè)，側(cè)壓板將溝壁壓緊，形成梯形斷面的溝?，F(xiàn)在犁鏵式開溝機(jī)在小麥田寬密植開溝播種方面仍有應(yīng)用。</p><p>　　圖1.1 犁鏵式開溝機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　70年代出現(xiàn)了圓盤式開溝機(jī)，它以兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的銑削圓盤，圓盤周圍是銑刀，一般以75馬力到100

21、馬力拖拉機(jī)牽引工作，前進(jìn)速度50m/h到150m/h，應(yīng)用較廣，牽引阻力小、適應(yīng)性強(qiáng)、作業(yè)質(zhì)量好，但行走慢、傳動(dòng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)龐大、制造工藝要求高、單位功率消耗大，生產(chǎn)率比犁鏵式開溝犁低，它的開溝斷面是上口寬溝底窄的倒梯形，配套動(dòng)力要求選擇功率大而行駛速度低拖拉機(jī)。由于其自身的特點(diǎn)，圓盤式開溝機(jī)主要應(yīng)用于地面工程開溝。近年來，圓盤式開溝機(jī)仍被廣泛的研究，有學(xué)者成功設(shè)計(jì)出KX240雙圓盤旋轉(zhuǎn)式開溝機(jī)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)將錯(cuò)開雙圓盤開溝器用于玉米根茬

22、地的試驗(yàn)研究。</p><p>　　圖1.2 單元盤開溝機(jī)簡(jiǎn)圖</p><p>　　2000年天津工程機(jī)械研究院利用TN654型拖拉機(jī)改裝成挖溝機(jī)GC65，并于2002年研制GC65G型鏈刀式開溝機(jī)可用于水利管溝和電纜鋪設(shè)工程，該機(jī)為機(jī)械傳動(dòng)，但其功率與挖溝效率比達(dá)到了國(guó)外的較為先進(jìn)水平，現(xiàn)有小批量生產(chǎn)。該機(jī)采用天津拖拉機(jī)廠生產(chǎn)的鐵牛654LA拖拉機(jī)為底盤，后部加設(shè)鏈鏟挖溝裝置，前部裝有

23、回填鏟，使其能完成挖溝回填綜合作業(yè)。挖溝裝置和回填鏟與拖拉機(jī)主體都采用螺栓連接，非挖溝作業(yè)期間可拆卸下來，恢復(fù)拖拉機(jī)功能。同年，天津工程機(jī)械研究院根據(jù)西氣東輸?shù)男枰_發(fā)出WG300型履帶式全液壓挖溝機(jī)。該機(jī)最大挖溝寬度可達(dá)0.9m，最大挖溝深度2.2m，挖掘鏈速度0~4m/s，作業(yè)速度最高可達(dá)1400m/h。</p><p>　　2000年東北農(nóng)業(yè)大學(xué)針對(duì)了泥炭（沼澤地的產(chǎn)物）的開采而設(shè)計(jì)了一種1KL-100型

24、立式螺旋式開溝機(jī)，其工作部件采用錐螺旋式攪龍切拋土，可開挖出較大型梯形溝渠。在立式開溝機(jī)的思路上，2001年昆明市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所又研制出1KS-22型雙軸立式旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)。采用雙軸結(jié)構(gòu)，兩套旋轉(zhuǎn)方向相反的刀軸同時(shí)切拋上下溝土，能開出小型矩形溝渠。</p><p>　　圖 1.3 1KZ—30 型自走式鏈?zhǔn)介_溝機(jī)</p><p>　　圖1.4 1KL—27型立式螺旋開溝機(jī)簡(jiǎn)圖</

25、p><p>　　1.2 國(guó)外開溝機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　在國(guó)外主要以大型開溝機(jī)為主，蘇聯(lián)、意大利、法國(guó)、日本等國(guó)都有不同型號(hào)的系列產(chǎn)品，從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用性能兩方面來看，目前基本上以蘇聯(lián)和意大利為代表的兩大類型。蘇聯(lián)從1975年開始推出一系列的旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)產(chǎn)品：TP-171A全液壓銑切式開溝機(jī)、MK-47犁刀-銑切式開溝機(jī)。意大利主要生產(chǎn)DARL系列的單圓盤開溝機(jī)心及DBR系列的雙圓盤開

26、溝機(jī)。兩大類型的開溝機(jī)主要區(qū)別在于：前者是開挖大型溝渠的大型機(jī)械，且能一次性成溝，所采用的是切拋分開型的刀齒；后者是臨時(shí)性的小溝渠，采用的是切拋合一型的刀齒。</p><p>　　國(guó)外開溝機(jī)的代表機(jī)型有：切削鏈?zhǔn)介_溝機(jī)、螺旋助推式開溝機(jī)、側(cè)置式公路開溝機(jī)、圓盤旋轉(zhuǎn)式開溝機(jī)，主要特點(diǎn)是以大功率，重機(jī)型為主，功耗大，體積也大。</p><p>　　1.3開溝機(jī)械的發(fā)展前景</p>

27、<p>　　1.開溝器與土壤的相互作用，構(gòu)成了一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，加強(qiáng)開溝器的基礎(chǔ)性理論研究，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬開溝器工作過程，將是今后發(fā)展方向之一。</p><p>　　2.利用X光技術(shù)，研究在開溝器作用下，土壤運(yùn)動(dòng)規(guī)律是今后的工作。</p><p>　　3.根據(jù)仿生學(xué)原理，研究一種不粘土的開溝器，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能開溝器也是今后的主攻方向。</p><

28、;p>　　4.重視播種施肥聯(lián)合開溝器的研究與設(shè)計(jì)。為了減少作業(yè)環(huán)節(jié)的重復(fù)性行程，減少能量消耗及對(duì)土壤的壓實(shí)破壞，播種施肥聯(lián)合開溝器是今后的研究方向之一。</p><p>　　5.側(cè)深施肥有利于提高化肥有效利用率，減少其對(duì)種子的腐蝕作用，實(shí)現(xiàn)作物在不同生長(zhǎng)期獲得充足的養(yǎng)分，是一種急待解決的技術(shù)難題[27]。</p><p>　　1.4本設(shè)計(jì)的目的和方法</p><p

29、>　　果園開溝是施加肥料、改良果品品質(zhì)的重要工序，一般在果園果樹的兩側(cè)開挖寬和深在0~3至0.4m的矩形溝。目前，我國(guó)還沒有適應(yīng)果園特定作業(yè)環(huán)境的開溝機(jī)，主要仍以人工實(shí)施開溝作業(yè)，其勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。市場(chǎng)上銷售的開溝機(jī)大都不適應(yīng)果園作業(yè)，主要表現(xiàn)在：(1)果園工作環(huán)境復(fù)雜。地表有雜草、樹枝、石塊，地下有石塊和根茬，易造成開溝刀具纏草和損壞；(2)果園開溝寬度相對(duì)建筑工程管道開溝較寬，因此如圓盤式開溝機(jī)開挖溝渠較窄，無法滿足果

30、園開溝作業(yè)需求；(3)果園果樹之間的行距比較窄，大型的拖拉機(jī)等機(jī)械無法進(jìn)行作業(yè)，所以不適應(yīng)大馬力的動(dòng)力，要實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，必須用小功率去完成。本課題針對(duì)果園開溝的實(shí)際需求，經(jīng)查閱大量資料和方案論證，開展了小型螺旋式果園開溝機(jī)的總體機(jī)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)。[9]</p><p><b>　　2.土壤特性分析</b></p><p><b>　　2.1土壤的分類<

31、/b></p><p>　　地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長(zhǎng)期風(fēng)化作用而破碎后，形成形狀不同、大小不一的顆粒，這些顆粒受各種自然力的作用，在各種不同的自然環(huán)境下堆積下來，形成土壤[6]。</p><p>　　土壤是由固體、液體和氣體組成的三相混合體。固體部分一般由礦物質(zhì)組成，有時(shí)含有有機(jī)質(zhì)(腐爛的動(dòng)、植物殘骸等)。這部分構(gòu)成土的骨架，稱為土骨架。土骨架間布滿相互貫通的孔隙，當(dāng)孔隙完全

32、被水充滿時(shí)，稱為飽和土。當(dāng)孔隙一部分被水占據(jù)，而其余部分被氣體占據(jù)時(shí)，稱為非飽和土。當(dāng)孔隙完全被氣體占據(jù)時(shí)，稱為干土。水和溶解于水的物質(zhì)構(gòu)成土中的液體部分?？諝夂推渌恍怏w構(gòu)成土中的氣體部分，這3部分本身的性質(zhì)及它們制件的比例關(guān)系和相互作用決定土的物理力學(xué)性質(zhì)[21]。</p><p>　　開溝機(jī)與土直接作用，土壤既是開溝器的支撐物，又是它的作業(yè)對(duì)象。一方面開溝機(jī)利用土壤對(duì)輪胎摩擦力行走，另一方面，土壤會(huì)作用于

33、螺旋刀具，對(duì)開溝機(jī)開溝作業(yè)形成阻力。因此，研究土壤特性是研究開溝機(jī)的基礎(chǔ)。土壤按顆粒細(xì)度劃分為礫石質(zhì)土類、砂土類、亞砂土類、粉土類、亞粘土類、粘土類等。</p><p>　　2.2土壤的理想化假設(shè) </p><p>　　開溝器開溝與土壤類型密切相關(guān)。由上述分析可知，土壤類型非常復(fù)雜，不同地點(diǎn)、不同季節(jié)土壤的性質(zhì)不同，在同一位置挖掘，土質(zhì)也可能隨深度變化而不同。在設(shè)計(jì)開溝機(jī)時(shí)很難將全部土壤類

34、別全部考慮在內(nèi)，故將土壤理想化為一種開溝施工中常見的土壤類型。</p><p>　　資料表明：地表1m以內(nèi)主要是黃粘土，因此將土壤理想化成黃粘土進(jìn)行分析計(jì)算。</p><p>　　黃粘土具有以下特性：①具有粘性和可塑性。②具有脹縮性。③壓縮性和抗剪強(qiáng)度與土的含水量有密切關(guān)系。④具有結(jié)構(gòu)性。將土壤理想化為黃粘土的優(yōu)點(diǎn)在于：</p><p>　?、僖蚣僭O(shè)接近實(shí)際施工土壤

35、條件，且溝深在1m以內(nèi)，土層基本沒有變化。在此假設(shè)下進(jìn)行分析、計(jì)算，具有可行性。</p><p>　　②黃粘土本身是較難開挖的土壤，將土壤假設(shè)為黃粘土，開溝機(jī)若能在此條件下開挖作業(yè)，必能完成其它土層條件下的開溝作業(yè)。</p><p>　　③將土壤理想化成一種土層結(jié)構(gòu)，可將問題簡(jiǎn)化，便于分析計(jì)算。</p><p><b>　　2.3 小結(jié)</b>

36、</p><p>　　設(shè)計(jì)了一種立柱形變螺距螺旋式果園開溝機(jī)及土槽試驗(yàn)裝置。針對(duì)果園開溝的生產(chǎn)要求，提出了立柱形變螺距螺旋式果園開溝機(jī)的工作原理和主要結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要由東風(fēng)12型手扶拖拉機(jī)、螺旋軸組合、立柱式雙頭變螺距螺旋葉片、擋板組合、雙輸出減速器和主機(jī)架等組成；分析確定了該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)，該機(jī)以小型農(nóng)用拖拉機(jī)為動(dòng)力，純小時(shí)生產(chǎn)效率不低于80m/h，淘型為深度300mm、寬度300ram的矩形；同時(shí)

37、，研制了一種專門用于土槽功能性試驗(yàn)的裝置。</p><p>　　3開溝機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 螺旋開溝機(jī)結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖所示為螺旋開溝機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。通過主機(jī)架將手扶拖拉機(jī)與螺旋軸組合，擋板組合連系為一個(gè)整體，共同完成開溝作業(yè)。主機(jī)架固定在拖拉機(jī)齒輪箱的后端面，在其正下方為螺旋軸組合，緊貼著螺旋刀具外端面的是擋板組合，它安裝在主機(jī)架的

38、后下方。[27]</p><p>　　圖3.1 螺旋式開溝機(jī)結(jié)構(gòu)示圖</p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的要求，所開發(fā)的螺旋式開溝機(jī)的技術(shù)參數(shù)設(shè)定為：果園深開溝配套機(jī)具純小時(shí)生產(chǎn)效率不低于80m/h；開挖深度0.3m、寬度0.3m；開溝機(jī)所選型的配套主機(jī)為小功率的柴油機(jī)和汽油機(jī)；溝槽必須一次

39、性開挖成型，溝形完整且基本達(dá)到人工開挖的效果。通過查資料得：</p><p>　?、匍_溝機(jī)主車體為手扶拖拉機(jī)。</p><p>　?、陂_溝器直接安裝在手扶拖拉機(jī)變速箱尾部，用螺栓連接。</p><p>　　③螺旋開溝器由自身減速器驅(qū)動(dòng)，減速器動(dòng)力由手扶拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)鏈 </p><p><b>　　條傳動(dòng)提供。</b>

40、;</p><p><b>　　具體參數(shù)如下:</b></p><p>　　配套動(dòng)力：8kw 動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速 986r/min</p><p>　　溝型斷面: 溝寬，0.3m;溝深0.3~0.4m</p><p>　　國(guó)內(nèi)曾有學(xué)者研制立式螺旋開溝機(jī)，它的開溝部件的形式為錐形，開溝斷面為倒梯形，如圖3.2(a)所示。本課題

41、要求的開溝斷面為矩形，因而只需把開溝部件的形式改變?yōu)閳A柱形即可。當(dāng)開溝部件為錐形時(shí)，土壤在螺旋面上升運(yùn)，由于倒錐形從下至上是逐漸加寬的，因而不會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。而如果柱形從下至上是等寬的，如圖3-2(b)，每層的螺旋刀片均切土，則當(dāng)土壤向上升運(yùn)時(shí)，到上面的某一層，可能就會(huì)發(fā)生堵塞，因此將其設(shè)計(jì)成變螺距螺旋如圖3-1(c)。[30]</p><p>　　圖3.2 螺旋開溝機(jī)工作部分形狀簡(jiǎn)圖</p>&

42、lt;p>　　3.3動(dòng)力及傳動(dòng)的選擇與計(jì)算</p><p>　　3.3.1傳動(dòng)原理 </p><p>　　設(shè)計(jì)的螺旋開溝機(jī)配套動(dòng)力選擇手扶拖拉機(jī),動(dòng)力由拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸經(jīng)鏈傳動(dòng)傳輸?shù)铰?lián)軸器將動(dòng)力傳輸給開溝機(jī)的螺旋刀具，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3.3.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1）選擇鏈輪齒數(shù) 出于傳

43、動(dòng)目的和經(jīng)濟(jì)型性考慮，先使鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)增速，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，假定鏈速為3-8m/s從而可以選擇標(biāo)準(zhǔn)減速器，進(jìn)行安裝，減少設(shè)計(jì)成本[28]。故綜合考慮選擇鏈輪齒數(shù)</p><p>　　動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速 小鏈輪轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　2）確定鏈節(jié)數(shù)</b></p><p>　　初選中心距，則鏈節(jié)數(shù)為</p><p>　　

44、代入數(shù)據(jù)得 向上去整取</p><p><b>　　3）確定鏈節(jié)距</b></p><p>　　鏈條節(jié)距P根據(jù)與確定。</p><p>　　由表7-7查得，按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線的左側(cè)，由表7-8查得;由圖7-8查得；選單列鏈，由表7-9查得代入數(shù)據(jù)的。</p><p>　　根據(jù)與，由圖7-11選用鏈號(hào)為10

45、A，并且也證實(shí)了原估計(jì)的鏈工作在功率曲線凸峰左側(cè)是正確的。</p><p>　　由表7-12查得鏈節(jié)距p為15.875mm，滾子的外徑d=10.16mm。</p><p><b>　　4）驗(yàn)算鏈速v</b></p><p><b>　　符合要求</b></p><p><b>　　5）計(jì)算

46、實(shí)際中心距</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 ，故原初選擇合適。</p><p>　　6）作用在軸上的壓力Q</p><p>　　因載荷平穩(wěn)，Q=1.2F</p><p><b>　　圓周力</b></p><p>　　則Q=1.2F=1840.5N</p><

47、;p>　　綜上可知鏈條的選擇：</p><p>　　鏈條型號(hào)10A 鏈節(jié)距P=15.875mm </p><p><b>　　大小鏈輪尺寸： </b></p><p>　　鏈節(jié)數(shù)： 單列 </p><p>　　中心距a=666mm </p><p>　　軸上壓力Q=1840.5N&l

48、t;/p><p>　　3.3.3小鏈輪的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　節(jié)圓直徑 </b></p><p><b>　　齒頂圓直徑： </b></p><p>　　齒根圓直徑： （d：節(jié)圓直徑 ：滾子外徑）</p><p>　　同理得大鏈輪尺寸d=253.43mm 結(jié)合相

49、關(guān)手冊(cè)[18]知大鏈輪采用腹板式輪轂長(zhǎng)度可用下式計(jì)算；</p><p>　　大鏈輪的分度圓直徑,計(jì)算：取6.4，經(jīng)計(jì)算。</p><p>　　小鏈輪采用整體結(jié)構(gòu)，輪轂長(zhǎng)度可用下式：</p><p>　　小鏈輪的分度圓直徑為d=126.7mm,經(jīng)計(jì)算得；又經(jīng)過調(diào)研手扶拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸軸（連接大鏈輪）伸長(zhǎng)度為150mm,輸入軸（連接小鏈輪）的軸伸長(zhǎng)度為60mm,，可以

50、直接安裝不需要聯(lián)軸器。</p><p>　　齒形采用三圓弧一直線按照3RGB1244-85規(guī)定制造。</p><p>　　3.3.4聯(lián)軸器的選擇 </p><p>　　螺旋刀具主軸輸出軸間應(yīng)該用聯(lián)軸器進(jìn)行連接，根據(jù)軸徑和扭矩進(jìn)行選擇。</p><p>　　結(jié)合公式：代入數(shù)值得</p><p>　　為了減少?zèng)_擊和噪聲，

51、結(jié)合載荷性質(zhì)，選則輪胎式彈性聯(lián)軸器，型號(hào)是UL6其參數(shù)為：</p><p>　　公稱轉(zhuǎn)矩 UL6聯(lián)軸器 GB5844-86。</p><p>　　3.3.5減速器的選擇 </p><p>　　對(duì)于螺旋開溝機(jī)的配套減速器，經(jīng)鏈輪加速后輸入轉(zhuǎn)速為493r/min 按照設(shè)計(jì)要求螺旋刀具的的輸出轉(zhuǎn)速為240r/min，所以取傳動(dòng)比i=2.為了節(jié)省設(shè)計(jì)成本選擇標(biāo)準(zhǔn)

52、減速器CWS63型減速器其參數(shù)如表1：</p><p>　　表1 CWS63減速器參數(shù)</p><p>　　3.4 螺旋刀具組合的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1螺旋葉片的設(shè)計(jì)要求 </p><p>　　螺旋刀具組合為核心工作部件如圖3.3，主要包括主軸、變螺距螺旋葉片、端面切土刀片、底面切土刀片組合和底錐。</p>&l

53、t;p>　　1 底錐 2 端面切土刀片 3 螺旋葉片 4 鋸齒形刀片 5 主軸 6 聯(lián)接法蘭7 連接半軸</p><p>　　圖3.3 螺旋主軸組合</p><p>　　螺旋刀具在果園開溝作業(yè)時(shí)，必須保證同時(shí)完成對(duì)土壤的切削、軸向輸送和拋撒等工作過程，因此需滿足如下設(shè)計(jì)要求:</p><p>　　(1)由于果園開溝機(jī)的溝型要求為矩形，所以立式螺旋開溝機(jī)刀具須為

54、圓柱螺旋結(jié)構(gòu)；</p><p>　　(2)為避免土壤在輸送過程中在上下葉片之間發(fā)生堵塞和擠壓，螺旋葉片的導(dǎo)程必須自下而上連續(xù)增大，因此設(shè)計(jì)螺旋刀具螺旋葉片為變螺距螺旋葉片；</p><p>　　(3)葉片的幾何形狀必須使被切下的土塊能沿葉片軸向輸送，不隨葉片的旋轉(zhuǎn)而原地打轉(zhuǎn)；</p><p>　　(4)為避免主軸僅受連續(xù)的側(cè)向力作用，設(shè)計(jì)螺旋刀具為雙頭螺旋。<

55、/p><p>　　因此螺旋刀具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)為雙頭變螺距式圓柱螺旋刀具，該螺旋刀具的螺旋曲面為變螺距圓柱正螺旋面。</p><p>　　1)變螺距圓柱正螺旋面的形成</p><p>　　圓柱的直母線繞軸線作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，母線上一動(dòng)點(diǎn)P沿母線作等加(減)速運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)P的軌跡就是一條變螺距圓柱螺旋線T，螺旋線的螺旋升角a隨動(dòng)點(diǎn)P的位置變動(dòng)而變化。設(shè)圖3.4(a)中圓柱半徑為r，

56、圓柱面上螺旋線T的的初始點(diǎn)為，點(diǎn)的螺旋升角為，沿螺旋線轉(zhuǎn)圈后到達(dá)點(diǎn)時(shí)在軸向上升高度為。以上參數(shù)、、、確定了該螺旋線。將上述內(nèi)圓柱面展平，它上面的螺旋線T即展開為一拋物線，如圖3.4(b)所示。設(shè)該拋物線的方程為:</p><p>　　(3.1) </p><p>　　式中:e、b—拋物線方程的系數(shù)。</

57、p><p>　　拋物線上各點(diǎn)的切線斜率即為螺旋線上相應(yīng)點(diǎn)處切線的斜率。設(shè)螺旋上任一點(diǎn)的螺旋升角為a，則其切線斜率為:</p><p>　　(3.2) </p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，，帶入上式得</b></p><p><b>　　(3.

58、3)</b></p><p>　　圖3.4變螺距螺旋線的形成</p><p>　　，則代入式（3.1）得</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　當(dāng)螺旋線由p點(diǎn)上升k圈時(shí)：</p><p><b>　?。?.5）</b></p&g

59、t;<p>　　將式（3.3）（3.5）代入式(3.1)得：</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　因此得到以上升圈數(shù)k為參數(shù)的螺旋線的方程為:</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　將式(3.5)代入式(3.2)得:<

60、/p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　　上式即為螺旋線由始點(diǎn)上升k圈后該點(diǎn)處的螺旋升角的計(jì)算公式。</p><p>　　變螺距圓柱正螺旋面的形成即是以變螺距螺旋線T為導(dǎo)線，使母線沿導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)時(shí)與螺旋線軸線所成的角度為900不變，就形

61、成了變螺旋圓柱正螺旋面，制件采用兩圓柱之間的部分。螺旋面的參數(shù)為螺旋線T的參數(shù)加上內(nèi)圓柱半徑:、外圓柱半徑R[19] [20]。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[21]，螺旋葉片工作時(shí)能耗的大小與螺旋角的正切呈比例增長(zhǎng)，為了減少輸、拋土能耗，應(yīng)選取較小螺旋角。但螺旋角過小又會(huì)影響拋土距離形成溝邊奎土和回土。故在螺旋起始段取較小螺旋角，而在螺旋上部取較大的螺旋角。由于變螺距圓柱正螺旋面的螺旋角連續(xù)變化，為減少能耗，取較小的初始螺旋角。螺旋葉片的外螺旋線為變螺

62、距圓柱螺旋線，初始螺旋角為50，在270mm的距離上升1.5圈。內(nèi)螺旋線的初始角為100，設(shè)螺旋沿主軸上升0.3m時(shí)螺旋的圈數(shù)為2。即r=0.029m，圈，，，代入公式便可得到螺旋葉片螺旋線的方程，從而得到螺旋面。</p><p>　　2)螺旋刀具的成形方法及刀具材料的選擇</p><p>　　目前螺旋葉片方法主要有以下幾種:單片手工熱壓成形、胎具熱壓成形、胎具冷壓成形、組合冷拉成形法等[

63、26]。對(duì)于小批量生產(chǎn)螺旋葉片的傳統(tǒng)方法是單片手工成形法。其成形工藝步驟為:將坯料加熱到700℃左右，在單片熱成形胎具上用手工錘打成形。此種方法成形工藝簡(jiǎn)單，適用于螺旋葉片板薄的坯料成形，其缺點(diǎn)是生產(chǎn)條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。本螺旋葉片的加工成形就采用上述方法。刀片材料選用65Mn鋼刀片并進(jìn)行激光表面處理（激光相變和激光熔凝處理）[22]。65Mn鋼強(qiáng)度高，淬透性較大，脫碳傾向小，適宜制成農(nóng)機(jī)零件和汽車離合器彈簧。65Mn鋼性能參

64、數(shù)如表2所示[23]。</p><p>　　表2刀具材料性能參數(shù)</p><p>　　3.4.2切土刀片的設(shè)計(jì) </p><p>　　如圖3.5所示，切土刀片包括鋸齒形刀片和底部切土刀片組合。鋸齒形刀片用螺栓連接在螺旋葉片上端面，伸出螺旋葉片5mm，其截面的法線和主軸中心線約呈900，排列間距為沿外螺旋線100mm，共連接刀片32把，刀片材料為YT14。底面切土刀片

65、組合和螺旋葉片的底端面焊合，底錐和主軸的下端面焊合，底錐和底面切土刀片組合的設(shè)計(jì)有利于初始工作時(shí)鉆孔作業(yè)的完成。螺旋刀具組合中的螺旋葉片的內(nèi)螺旋面與主軸焊合，外螺旋面與鋸齒型切土刀片通過螺栓聯(lián)接，螺旋葉片的底端面與端部切削刀片組合焊合，主軸底端面與底錐焊合，端部切削刀片組合由刀座、刀片和聯(lián)接螺栓組成，刀座與水平面夾角呈250°在后端面與螺旋葉片的底端面焊合，刀片由聯(lián)接螺栓固定在刀座上，刀片的刃面與刀座平面夾角呈200°

66、;。</p><p>　　1 連接螺栓 2 刀座 3 刀片</p><p>　　圖3.5 端部切削刀片（左）鋸齒形刀片（右）</p><p>　　3.4.3理想化假設(shè)</p><p>　　為便于分析土壤運(yùn)動(dòng)和受力關(guān)系，假設(shè)如下：</p><p>　　(1)由于開溝過程中開溝機(jī)前進(jìn)速度很低，因此在研究刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)不計(jì)車

67、體前進(jìn)速度Vo，簡(jiǎn)化計(jì)算；</p><p>　　(2)為能夠同時(shí)考慮螺旋葉片與坑壁對(duì)土壤微粒的作用，忽略土壤間擠壓力，</p><p>　　在計(jì)算時(shí)假設(shè)土壤顆粒足夠大，并作用在外螺旋線上；</p><p>　　(3)在刀具切割土壤的過程中，土壤顆粒不僅作上升運(yùn)動(dòng)，而且新切下的土壤會(huì)將刀片上的土粒向圓柱軸心擠壓，若考慮由此引起的徑向力，則分析計(jì)算過于復(fù)雜，因此忽略徑向

68、運(yùn)動(dòng)及由此產(chǎn)生的徑向力(李婧，2007)；</p><p>　　(4)忽略螺旋底面與土壤、土壤與土壤之間的摩擦力。</p><p>　　3.4.4開溝器切削土壤的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析</p><p>　　以土壤質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象，土壤質(zhì)點(diǎn)速度分解側(cè)視圖如圖3.6</p><p>　　圖3.6 土壤受力分析示意圖</p><p>　

69、　如圖3．6所示，刀具以角速度∞旋轉(zhuǎn)，土壤質(zhì)點(diǎn)在外螺旋線半徑R處以圯隨葉片一起旋轉(zhuǎn)。則由未切削到的土體阻擋及慣性的作用而進(jìn)入螺旋面的土粒將被螺旋帶著旋轉(zhuǎn)，在法向慣性力的作用的影響下，沿螺旋面向外運(yùn)動(dòng)，拋至溝壁。到達(dá)溝壁之后，土粒與溝壁接觸面之間產(chǎn)生法向壓力及切向摩擦力，因此在該力的作用下，土壤質(zhì)點(diǎn)以速度K相對(duì)于螺旋面向上滑動(dòng)，并以絕對(duì)速度屹的垂直分量圪，即垂直速度向上加速運(yùn)動(dòng)。圪與水平面的夾角為，因此設(shè)土粒運(yùn)動(dòng)軌跡是升角為y的螺旋線，K

70、為圪的水平分量，即土壤質(zhì)點(diǎn)垂 直刀軸分速度。</p><p><b>　　由圖可得：</b></p><p><b>　?。?.10）</b></p><p><b>　　（3.11）</b></p><p><b>　?。?.12）</b></p&

71、gt;<p><b>　?。?.13）</b></p><p><b>　?。?.14）</b></p><p><b>　?。?.15）</b></p><p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　式中：—土壤質(zhì)點(diǎn)絕對(duì)角速

72、度；</p><p><b>　　—螺旋角；</b></p><p>　　—絕對(duì)速度與X軸的夾角；</p><p><b>　　R—外螺旋線半徑。</b></p><p>　　3.4.5 土壤質(zhì)點(diǎn)力學(xué)模型的建立與動(dòng)力學(xué)分析</p><p>　　以螺旋葉片上土壤質(zhì)點(diǎn)D為研究對(duì)象

73、，圖3.7所示為土壤質(zhì)點(diǎn)受力分析圖。設(shè)質(zhì)點(diǎn)0的質(zhì)量為鋤，其所受的離心力為E，方向指向坑壁?？颖趯?duì)土壤的摩擦力為幔，其方向與絕對(duì)速度v。的方向相反，與水平面呈y角。螺旋面對(duì)土粒的垂直反力為Ⅳ，，土粒沿螺旋面滑動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力為犯，其方向與相對(duì)速度v，的方向相反。犯與Ⅳ，的合力民，為螺旋面對(duì)土粒的聯(lián)合作用力，目，與Ⅳ，呈劬角。在徑向，土粒的法向離心力E與反力Ⅳ，平衡，只考慮x—z平面力系。由于此時(shí)質(zhì)點(diǎn)并不處于平衡狀態(tài)，為便于分析，使用質(zhì)點(diǎn)的達(dá)

74、朗伯原理來進(jìn)行分析。質(zhì)點(diǎn)D是加速向上的，設(shè)土粒在z方向的加速度分量為a，因而所加慣性力的大小設(shè)為ma，而a的大小可利用該螺旋線的曲線方程求出。</p><p><b>　?。?.17）</b></p><p><b>　　（3.18）</b></p><p>　　式中：—土壤與螺旋面外摩擦角；</p><

75、;p>　　—土壤與螺旋面外摩擦系數(shù)，；</p><p>　　—土壤與土壤內(nèi)摩擦角；</p><p>　　—土壤與螺旋面外摩擦系數(shù)，。</p><p><b>　?。?.19）</b></p><p><b>　　（3.20）</b></p><p><b>　

76、?。?.21）</b></p><p><b>　　（3.22）</b></p><p>　　圖3.7 土壤質(zhì)點(diǎn)受力分析圖</p><p>　　3.4.6 螺旋刀具的受力分析</p><p>　　如圖3.8為螺旋刀具受力分析圖，作用于螺旋微段豳上的法向力為E，切向力為只，則：</p><p

77、><b>　　（3.23）</b></p><p><b>　?。?.24）</b></p><p>　　式中：—最大主內(nèi)力，可由極限應(yīng)力圓求出（錢歡歡，1990）；</p><p>　　C—土壤內(nèi)聚力系數(shù)（）；</p><p>　　—刀具每轉(zhuǎn)平均進(jìn)刀量（m）。</p><

78、p>　　圖3.8 刀具受力分析圖</p><p>　　3.4.7螺旋主軸的軸徑 </p><p>　　確定根據(jù)蘋果園開溝的具體要求得</p><p>　　螺旋主軸徑：Ds= 58mm ,</p><p>　　螺旋主軸長(zhǎng)度：L=500mm，</p><p>　　螺旋角：初始螺旋角為50，內(nèi)螺旋線的初始角為100

79、,</p><p>　　螺旋主軸頭數(shù)：i =2,</p><p>　　螺旋主軸轉(zhuǎn)速：n =240r/min ，</p><p>　　螺旋葉片外半徑R=160mm，</p><p>　　螺旋葉片高度 h＝380mm。</p><p>　　3.4.8校核螺旋主軸 </p><p>　　在螺桿的全長(zhǎng)

80、上主要受土壤的壓力P，克服土壤阻力所需的扭矩。由圖知，沿螺桿徑向所受的壓強(qiáng)大小相等方向相反而相互抵消，故計(jì)算時(shí)對(duì)P的影響只考慮軸向壓強(qiáng)P對(duì)螺桿的作用（即螺桿所受的軸向力P），由于車速很慢，可以忽略車體前進(jìn)對(duì)軸身縱向彎曲的影響。所以，對(duì)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算可歸結(jié)為壓扭聯(lián)合作用下的復(fù)合計(jì)算，由于在一般情況下根頸處的承載能力最差。因此，對(duì)螺桿的校核可進(jìn)一步歸結(jié)上述復(fù)合應(yīng)力作用下，螺桿根頸斷面的強(qiáng)度計(jì)算[24] [25]。</p>&l

81、t;p>　　圖3.6 螺桿的受力分析圖</p><p>　　(1)由軸向力F產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力 (其中 所以p=0.2112MPa)。</p><p>　　(2)由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力</p><p>　　(其中為減速器最大傳動(dòng)功率，為螺桿最高轉(zhuǎn)速，為傳動(dòng)效率，本文取)。</p><p>　　(3)根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，對(duì)于塑性材料合成應(yīng)力采用第三

82、強(qiáng)度理論計(jì)算。因此，其強(qiáng)度約束條件應(yīng)力為。 所以，(其中為螺桿材料的許用應(yīng)力，一般取)。</p><p>　　由上知道，此軸滿足強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　4.附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1托架的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　如圖4.1所示,連接臺(tái)架由機(jī)架

83、連接板加強(qiáng)筋和拉桿組成。機(jī)架連接板和減速器連接板焊合，并通過加強(qiáng)筋加固，拉桿底部與減速器連接板連接，它的上部和拖拉機(jī)操縱桿相連接。機(jī)架連接板中部設(shè)有4個(gè)螺孔，該4個(gè)螺孔分別與拖拉機(jī)變速箱后端面的4個(gè)螺孔對(duì)正，以齒輪箱端面聯(lián)接螺栓緊固。減速器連接板后部設(shè)有4個(gè)螺孔，該4個(gè)螺孔分別與減速器底端面的4個(gè)螺孔對(duì)正，以螺栓緊固。</p><p>　　1 拉桿 2 機(jī)架連接板 3 加強(qiáng)筋 4 減速器連板接</p>

84、<p>　　圖4.1托架的結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　4.2擋板的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　如圖4.2所示擋板包括后擋板、側(cè)擋板和側(cè)翼板，其中后擋板與螺旋軸組合共同作用將已切削土壤“逼出”溝內(nèi)，側(cè)擋板除起同樣作用外，還可平整溝壁，上擋板的存在避免土壤拋撒過高。后擋板組合通過銷軸與連接架聯(lián)結(jié)，并能繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)后擋板和螺旋葉片外緣距離

85、。擋板組合由后擋板側(cè)擋板和側(cè)翼板組成。后擋板呈弧形，通過2mm的鋼板滾軋而成，側(cè)擋板由2mm的平鋼板加工而成。后擋板呈150°圓弧狀，它與側(cè)擋板在側(cè)端面呈90°焊合，側(cè)翼板與側(cè)檔板在側(cè)擋板上側(cè)端面呈夾角焊合。檔板組合保證了所切削的上壤隨螺旋不斷的提升而慣性拋撒到溝側(cè)。后擋板與螺旋刀具組合鋸齒端部圓周的間隙為1Omm，既能保證不與螺旋刀具組合發(fā)生摩擦，又能保證開溝質(zhì)量。側(cè)擋板的構(gòu)型起到平整溝壁和支撐側(cè)翼板的作用，側(cè)翼板

86、的作用是引導(dǎo)土壤排向溝的兩側(cè)。擋板組合的后擋板呈1500圓弧狀，它與側(cè)擋板在側(cè)端面呈90°焊合，側(cè)翼板與側(cè)擋板在側(cè)擋板上側(cè)端面呈45°夾角焊合，后擋板與螺旋刀具組合鋸齒端部圓周的間隙為1Omm。</p><p>　　1 后擋板 2 連接板 3 側(cè)翼板 4 側(cè)擋板</p><p>　　圖4.2 擋板的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　5.螺旋開溝器運(yùn)動(dòng)參

87、數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)果園開溝的所要求的生產(chǎn)效率，得到最低的前進(jìn)速度，再根據(jù)所提供掛接動(dòng)力的功率，來確定前進(jìn)速度，設(shè)計(jì)該螺旋式開溝機(jī)的前進(jìn)速度為100m/h。立式螺旋開溝器刀具為雙螺旋結(jié)構(gòu)，在螺旋開溝過程中，被切下的土塊在離心力作用下壓向坑壁，坑壁對(duì)土塊產(chǎn)生阻止其旋轉(zhuǎn)的摩擦力，使土塊的角速度小于螺旋面的回轉(zhuǎn)角速度，該摩擦力引起土塊沿葉片向上加速滑動(dòng)。螺旋刀具的轉(zhuǎn)速為關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，需計(jì)算滿足要求的最小轉(zhuǎn)

88、速，即臨界轉(zhuǎn)速[26]。轉(zhuǎn)速較低時(shí)，切下的土屑離心慣性力小，孔壁對(duì)土屑的摩擦力不足以使土屑與葉片之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，土屑不能上升，只能隨葉片旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)速的增大，孔壁對(duì)土屑的摩擦力也增大，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過某一臨界值后，孔壁對(duì)土屑的摩擦力足以使土屑與螺旋葉片之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，土屑就會(huì)上升。這一轉(zhuǎn)速的臨界值稱為臨界轉(zhuǎn)速。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速還需滿足排土轉(zhuǎn)速。排土臨界轉(zhuǎn)速指土壤在葉片上不被擠壓而順利排出所需的最低轉(zhuǎn)速。</p><p

89、>　　5.1開溝器功耗分析</p><p>　　根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的研究[27]，螺旋式開溝機(jī)的功率消耗由3部分組成:挖掘功耗、輸送功耗與拋撒功耗。</p><p>　　輸送功耗包括克服土塊重力做功，克服周圍土壁摩擦做功及克服螺旋刃</p><p><b>　　面摩擦做功3部分，</b></p><p>　　通過建立優(yōu)化

90、數(shù)學(xué)模型;利用MATLAB的優(yōu)化工具包進(jìn)行優(yōu)化，得到當(dāng)v=0.0278m/s，W=13.967rad/s，k0=1.2286圈，tga0=0.1763時(shí)達(dá)到最低的切削功耗為2.3836Kw。</p><p><b>　　5.2轉(zhuǎn)速分析</b></p><p>　　銑切力隨線速度呈拋物線變化規(guī)律，當(dāng)切削速度低于8.5一9m/s時(shí)，銑切力隨線速度增長(zhǎng)緩慢，而當(dāng)切削速度高于

91、8.5-9m/s時(shí)，銑切力隨線速度急驟增長(zhǎng)。這說明當(dāng)切削速度接近10m/s時(shí)，負(fù)荷在土壤中的傳播速度接近或超過變形在土壤中傳播的速度(變形在土壤中的傳播速度為10一11m/s)，不僅銑切力增長(zhǎng)，銑切比阻也隨之增長(zhǎng)[28]，因而取</p><p><b>　　由：</b></p><p>　　式中：—圓周切向線速度</p><p>　　將最大的圓

92、周切向速度代入上式得</p><p>　　考慮到手扶拖拉機(jī)的附加農(nóng)耕機(jī)具的一般作業(yè)速度的取值，選取，則。</p><p><b>　　5.3臨界轉(zhuǎn)速分析</b></p><p>　　根據(jù)上節(jié)對(duì)土壤質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和受力分析，得到土粒沿螺旋升運(yùn)的臨界轉(zhuǎn)速公式:</p><p>　　取土壤的物理參數(shù)及螺旋的結(jié)構(gòu)參數(shù)為: </

93、p><p>　　代入上式得則設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速。土?？梢韵蛏陷斶\(yùn)。</p><p><b>　　5.4排土臨界轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　排土轉(zhuǎn)速指不使土壤在葉片擠壓而阻塞、順利排出所需的最低轉(zhuǎn)速[29]，</p><p><b>　　即: </b></p><p>　　式中：r—螺

94、旋刀具中心管半徑，r=0.029m</p><p><b>　　則排土轉(zhuǎn)速計(jì)算為：</b></p><p>　　只有當(dāng)螺旋刀具的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速大于排土臨界轉(zhuǎn)速和升土臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，才能保證土壤被切削后能沿螺旋葉片排出而不會(huì)擠壓阻塞。</p><p><b>　　結(jié)論與討論</b></p><p>　　本文研究

95、雖然完成螺旋式果園開溝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步解決了果樹園開施肥溝的問題，節(jié)約了人力物力，實(shí)現(xiàn)了開溝的機(jī)械化。由于時(shí)間緊，任務(wù)重，而且是初次設(shè)計(jì)，所以難免存在一些問題，特別是在一些參數(shù)的選定方面需要改進(jìn)，可以大幅度的提高起生產(chǎn)的效率。但有待于進(jìn)一步深入改進(jìn)和完善。</p><p>　　此外由于在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過程中需要綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，需要有豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在本科受教育階段不能夠熟練掌握本設(shè)計(jì)用到的所有專業(yè)知識(shí)以及

96、設(shè)計(jì)軟件的使用方法，因此在本設(shè)計(jì)中肯定存在很多不足甚至是錯(cuò)誤，但是本設(shè)計(jì)再設(shè)計(jì)原理方面借鑒了很多論文中提到的較好的設(shè)計(jì)原理，并對(duì)其進(jìn)行歸納和總結(jié)應(yīng)用到本設(shè)計(jì)中。本設(shè)計(jì)基本完成了設(shè)計(jì)所需要的要求，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中加深了對(duì)CAD繪圖軟件的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)。對(duì)以后的工作和學(xué)習(xí)都很有幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 賈敬賢.梨樹高產(chǎn)栽

97、培〔M].金盾出版社.1992，1. </p><p>　　[2] 張煒.梨樹栽植技術(shù). 山西林業(yè)2005.2 ,28</p><p>　　[3] 許方.梨樹生物學(xué)「M].科學(xué)出版社.1992.1.2.</p><p>　　[4] 李文斌，李朝陽，于蘭嶺.豐水梨生長(zhǎng)結(jié)果習(xí)性及豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培[J].落葉果樹，1999，(1):38. </p><p&

98、gt;　　[5] 高艷敏,來本榮,辛貴金,楊成桓,遼寧省果樹科學(xué)研究所 蔡興隆 杜文章.省化肥農(nóng)藥工業(yè)總公司.</p><p>　　[6] 侯彥林，妊軍.生態(tài)平衡施肥專家系統(tǒng)的建立及其應(yīng)用[J].土壤通報(bào).2003, (23) 1:54-56</p><p>　　[7] 董明亮，印文俊，范治國(guó).農(nóng)業(yè)機(jī)械[M].北京:高等教育出版社，1991:14一21</p><p&g

99、t;　　[8] 陸欣.寬幅密植開溝器的設(shè)計(jì)介紹[J].農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化.2005，(1):32</p><p>　　[9] 朱新民.1KL-27型螺旋開溝機(jī)[J].農(nóng)牧與食品機(jī)械，1991（4）：24</p><p>　　[10]吳建東.1KS-100型雙圓盤開溝機(jī)的設(shè)計(jì)研究和試驗(yàn)[J].漁業(yè)機(jī)械儀器，1993（104）：9-12</p><p>　　[11] 長(zhǎng)赤.

100、帕特里斯，區(qū)穎剛.蔬菜地立式螺旋開溝機(jī)工作部件性能研究[C].第九屆全國(guó)地面機(jī)器系統(tǒng)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，1998（9）：121-129</p><p>　　[12] 韓永俊.1KL-100型立式螺旋開溝機(jī)的設(shè)計(jì)[C].農(nóng)機(jī)化研究，2000（4）：66-68</p><p>　　[13] 宗躍.GC65G型挖溝機(jī)[J].工程機(jī)械，2000（6）1-3</p><p>

101、　　[14] 江創(chuàng)華.WG300型履帶式全液壓挖溝機(jī)[J].工程機(jī)械，2002（10）：7-8</p><p>　　[15] 錢家歡.土力學(xué)[M].南京：河海大學(xué)出版社，1988</p><p>　　[16] 楊晉生.鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984</p><p>　　[17] 劉長(zhǎng)榮，鄭玉才.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,2

102、002,41-44</p><p>　　[18] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000,</p><p>　　[19] 謝有才，杜玉明，潘鳳章.可展變螺距螺旋面的展開[l].天津大學(xué)學(xué)報(bào)，1998a，31(1):79-84</p><p>　　[20] 謝有才，杜玉明，楊惠蘭，謝瑞男.各種直紋圓柱螺旋面制件展開CAD[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，1998

103、b，(9):32-33</p><p>　　[21] 李世忠.鉆探工藝學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社，1992</p><p>　　[22] 馮廣亮，白銀山.螺旋葉片的幾種成形方法[J].煤礦機(jī)械，2006，(9):126-127</p><p>　　[23] 李兵.1KSH-25型開溝機(jī)應(yīng)作幾點(diǎn)改進(jìn)[J].云南農(nóng)業(yè)，2005（2）：17</p><

104、p>　　[24] 王學(xué)武,王克勤,謝方平等.通心甘薯粉絲成形機(jī)的研制[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000(5):391-392.</p><p>　　[25] 陸振曦,陸守道.食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì)[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社,1999(2):272-273</p><p>　　[26] 胡崇偉.1KL-25型立式旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)的改進(jìn)建議[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2002（5）:58<

105、/p><p>　　[27] 李平，蔣恩臣，丁喬.立軸柱形變螺距螺旋開溝機(jī)臨界轉(zhuǎn)速分析[s].農(nóng)機(jī)化研究，2005(1):129一130，133</p><p>　　[28] 李平.立柱式柱形螺旋開溝機(jī)工作部件機(jī)理與圖形的參數(shù)化設(shè)計(jì).〔碩士學(xué)位論文〕.哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004</p><p>　　[29] 李金琦.旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1988

106、</p><p>　　[30] 馬愛麗 基于LS一DYNA果園螺旋開溝機(jī)模擬試驗(yàn)研究及其優(yōu)化[D]，華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)，收獲很大，同時(shí)我也意識(shí)到了自身知識(shí)的貧乏，實(shí)踐能力的不足。在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)進(jìn)一步提高自身的能力，提高自己的素質(zhì)。</p>

107、<p>　　四年大學(xué)生活即將結(jié)束，現(xiàn)在回想起來，在這四年當(dāng)中還是有很多學(xué)習(xí)時(shí)間沒有抓住，有很多知識(shí)沒有掌握。但總體來說這四年大學(xué)生活是豐富多彩的，感謝大學(xué)生活中辛勤教育我的各位老師，無論在學(xué)習(xí)還是在生活以及做人方面各位老師都給予了指導(dǎo)，使我們受益匪淺。院里的領(lǐng)導(dǎo)和老師給我們提供了良好的環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)的援助，特別是指導(dǎo)教師原濤老師和吳璞老師給予我極大的幫助致以衷心的感謝。此外，各位同學(xué)也給了我們很大的幫助，也同樣非常感謝他們。