畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-皮帶式輸送并摟草機(jī)的設(shè)計(jì)

頁(yè)共17頁(yè)第1章緒論1.1選題背景在我的家鄉(xiāng)內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市寧城縣天義鎮(zhèn)，是一個(gè)農(nóng)業(yè)化的小鄉(xiāng)鎮(zhèn)，我的爺爺奶奶姥姥姥爺都是地地道道的農(nóng)民，在我的小時(shí)候我姥姥家就喂養(yǎng)了幾頭大奶牛，我每天跟著我姥爺上山去砍苜蓿然后再搬運(yùn)回家喂牛，但是這個(gè)過(guò)程也是相當(dāng)之辛苦，要徒步走到苜蓿所在地，用鐮刀把苜蓿割下來(lái)，再把苜蓿集中打捆最后背回家中，直到現(xiàn)在我姥爺家仍舊在喂養(yǎng)很多大奶牛，所以值此畢業(yè)設(shè)計(jì)之際，我也想為我的家鄉(xiāng)出一份力。本課題來(lái)源于實(shí)際生產(chǎn)需要，帶式并攏摟草機(jī)具有效率高、節(jié)省動(dòng)力、摟草過(guò)程牧草損失少等優(yōu)點(diǎn)。本課題主要針對(duì)苜蓿等高品質(zhì)牧草在摟草作業(yè)過(guò)程中花葉損失大的問題而設(shè)計(jì)的一款小型專用摟草機(jī)，以滿足特定用戶的需要。而且我們的初衷也是為了讓所有的農(nóng)民都能用上摟草機(jī)，物美價(jià)廉的摟草機(jī)。1.2摟草機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究和發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外牧草機(jī)械經(jīng)歷了百年的發(fā)展歷史，機(jī)型、性能和技術(shù)等已趨向成熟。國(guó)內(nèi)摟草機(jī)發(fā)展較晚，機(jī)具水平與國(guó)外相比有較大差距，主要體現(xiàn)在制造水平較低、產(chǎn)品機(jī)型單一和適配性差等方面。國(guó)內(nèi)已定型的摟草機(jī)技術(shù)水平大部分屬于國(guó)外20世紀(jì)80年代產(chǎn)品的水平。多年來(lái)基本沒有創(chuàng)新和改進(jìn)。很多國(guó)外公司看到國(guó)內(nèi)摟草機(jī)市場(chǎng)潛力巨大，紛紛進(jìn)駐中國(guó)市場(chǎng)。目前，國(guó)外市場(chǎng)主要應(yīng)用指輪式摟草機(jī)、水平旋轉(zhuǎn)摟草機(jī)和傳送帶式摟草機(jī)，而這些新型產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)保有量較低。1.2.1側(cè)向滾筒摟草機(jī)側(cè)向滾筒摟草機(jī)的主要工作部件是繞水平軸旋轉(zhuǎn)的摟草滾筒，按滾筒角(滾筒旋轉(zhuǎn)面與齒桿之間的夾角)分為直角滾筒式和斜角滾筒式兩種。與橫向摟草機(jī)相比，側(cè)向滾筒式摟草機(jī)摟集的草條蓬松，通風(fēng)性好，干燥均勻，生產(chǎn)效率較高，但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。國(guó)外代表機(jī)型有紐荷蘭的ROLABAR230型滾筒式摟草機(jī)，該摟草機(jī)裝配兩個(gè)3.6m的摟盤，幅寬最大可達(dá)到9m，每個(gè)彈齒桿上有37個(gè)橡膠彈齒。1.2.2指輪摟草機(jī)指輪摟草機(jī)由機(jī)架、指輪、地輪(牽引式)和升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等部分組成，可分別按掛接方式及有無(wú)驅(qū)動(dòng)分類。沒有驅(qū)動(dòng)的隨動(dòng)型指輪摟草機(jī)作業(yè)時(shí)，指輪接觸地面，靠與地面的摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，這種機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、便于維護(hù)，應(yīng)用較廣。驅(qū)動(dòng)型指輪摟草機(jī)加入了液壓電子控制系統(tǒng)，其通用性較強(qiáng)，摟草速度8～14mh，摟草時(shí)花葉破碎率低，適用于高產(chǎn)地作業(yè)。指輪式摟草機(jī)彈齒觸地工作，易污染牧草。圖1-1指輪摟草機(jī)1.2.3水平旋轉(zhuǎn)摟草機(jī)水平旋轉(zhuǎn)摟草機(jī)是目前市場(chǎng)上作業(yè)效率較高、使用較廣泛的一種摟草機(jī)。單轉(zhuǎn)子水平旋轉(zhuǎn)摟草機(jī)由機(jī)架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和摟草轉(zhuǎn)子等組成。多轉(zhuǎn)子水平旋轉(zhuǎn)摟草機(jī)比單轉(zhuǎn)子水平旋轉(zhuǎn)摟草機(jī)增加了機(jī)械或液壓升凸輪限位機(jī)構(gòu)是水平旋轉(zhuǎn)摟草機(jī)的主要部件。彈齒運(yùn)動(dòng)是影響摟草性能的主要因素，凸輪雙限位曲面軌道曲線形狀控制彈齒運(yùn)動(dòng)。圖1-2旋轉(zhuǎn)式摟草機(jī)目前我國(guó)國(guó)內(nèi)的摟草機(jī)產(chǎn)品品種少，而且不適合在大型牧場(chǎng)作業(yè)，像現(xiàn)有的指輪式摟草機(jī)的摟齒會(huì)對(duì)牧草的草根造成一定程度上的破壞，進(jìn)而會(huì)影響牧草產(chǎn)量；此外指輪式摟草機(jī)和旋轉(zhuǎn)式摟草機(jī)在摟草集條的過(guò)程中會(huì)將豆科牧草部分花葉從枝干脫落而遺漏掉，由于豆科牧草的主要營(yíng)養(yǎng)成份都蘊(yùn)藏在葉片和花上，這會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的損失。圖1-3凱斯皮帶式并攏摟草機(jī)1.3選題目的和意義通過(guò)此選題可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜機(jī)械工程技術(shù)問題的能力，使學(xué)生得到文獻(xiàn)檢索、方案設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)繪圖、說(shuō)明書撰寫和外文翻譯等能力的綜合訓(xùn)練，使學(xué)生更加深入地體會(huì)機(jī)械制造的生產(chǎn)組織和生產(chǎn)過(guò)程，了解和掌握本專業(yè)基本的生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，鞏固和加深已學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足，為今后從事機(jī)械行業(yè)奠定必要的實(shí)踐基礎(chǔ)，使學(xué)生具有項(xiàng)目管理和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，具有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

第2章總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)參數(shù)本課題的主要參數(shù)有以下幾項(xiàng)：摟草機(jī)工作型式：拖拉機(jī)正牽引；配套動(dòng)力：≤60kW；機(jī)具工作速度：15km/h；拖拉機(jī)PTO轉(zhuǎn)速：540轉(zhuǎn)/分鐘；整機(jī)驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)；提升系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)；摟草部件皮帶類型：可拆卸的齒式輸送帶；彈齒類型：尼龍彈性3聯(lián)齒；齒式輸送帶長(zhǎng)度：1.9m；齒式輸送帶寬度：2.7m；齒式輸送帶傾角：0°-45°可調(diào)；橫向輸送部件皮帶類型：平皮帶；橫向輸送最大長(zhǎng)度：4.3m；皮帶寬度：1.15m；卸料方向：沿機(jī)具工作方向右側(cè)。2.2確定設(shè)計(jì)方案1-橫向傳送帶；2-機(jī)架；3-橫向傳送馬達(dá)；4-大輪；5-小輪；6-齒式傳送帶；7-齒式傳送馬達(dá)；8-頂起液壓缸圖2-1設(shè)計(jì)方案如上圖2-1所示，為本課題皮帶式輸送并摟草機(jī)確定的設(shè)計(jì)方案，主要包括橫向傳送帶、機(jī)架、橫向傳送馬達(dá)、大輪、小輪、齒式傳送帶、齒式傳送馬達(dá)和頂起液壓缸等幾大部分。本方案采用液壓傳動(dòng)，用兩個(gè)液壓馬達(dá)分別帶動(dòng)橫向傳送帶和齒式傳送帶工作，一個(gè)是摟草的部分，一個(gè)是輸送部分。摟草機(jī)工作時(shí)，齒式傳送帶的齒會(huì)拾起草，沿著齒式傳送帶向上傳送到橫向傳送帶上，然后橫向傳送帶傳送到其右側(cè)。機(jī)架上固定有大輪，小輪固定在齒式傳送帶上，不工作時(shí)，頂起液壓缸活塞桿縮回，因此抬起齒式傳送帶的摟齒，反之工作時(shí)頂起液壓缸活塞桿伸出，直致齒式傳送帶的小輪接觸到地面。2.3經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析2.3.1經(jīng)濟(jì)性分析本課題設(shè)計(jì)的皮帶式輸送并摟草機(jī)，預(yù)計(jì)設(shè)備總成本為30萬(wàn)元。每天工作時(shí)間為8小時(shí)，平均每小時(shí)處理2噸草，則一天可以清理16噸的草，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，處理每噸草可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約為150元，則一天可創(chuàng)造總收入為2400元。估算設(shè)備電機(jī)及液壓泵總功率為10kW，每天耗電量為80千瓦時(shí)，每度電費(fèi)用0.58元，計(jì)算可得電費(fèi)支出為46.4元。另外，還包括每天人工成本800元，設(shè)備耗材、磨損及維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用為折算每天為600元。因此每天支出費(fèi)用為46.4元+800元+600元=1446.4元。故每天純收益為2400元-1446.4元=953.6元。由于300000/953.6=314.6，因此購(gòu)買本設(shè)備，大概施工315天后即可收回設(shè)備成本，收回設(shè)備成本后，每天可產(chǎn)生2400元的純收益。2.3.2環(huán)境性分析摟草機(jī)對(duì)于環(huán)境的主要影響，分為控制液壓系統(tǒng)的殘留污染物，以及液壓系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)污染物質(zhì)的相關(guān)控制方面，裝配后可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次循環(huán)沖洗[15]。液壓系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)過(guò)濾器，過(guò)濾器具有合適的過(guò)濾精度并安裝在系統(tǒng)的合適位置，在設(shè)備使用過(guò)程中，注意對(duì)過(guò)濾器的檢修和保養(yǎng)，及時(shí)更換其濾芯。液壓系統(tǒng)的液壓油溫度需要設(shè)定在最佳溫度范圍內(nèi)，必要時(shí)需要設(shè)計(jì)有冷卻系統(tǒng)。

第3章主要零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算3.1支架的設(shè)計(jì)3.1.1支架的尺寸設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的支架裝置，作為摟草機(jī)的主要結(jié)構(gòu)，用于固定橫向輸送皮帶機(jī)、支撐齒式輸送帶、大輪和頂起液壓缸的缸筒，并且連接主動(dòng)力拖拉機(jī)。支架主要由方鋼、角鋼或槽鋼等型材組成，本課題初定支架由60×60×6的方鋼焊接而成，材料為Q345鋼。支架的總寬度由下式計(jì)算：D=d+2A+2R式中D為齒式輸送帶的寬度，單位為mm；A為支架方鋼和齒式輸送帶的間隙，單位為mm；R為方鋼的厚度，單位為mm。如下圖3-1所示，為支架的俯視圖。由本課題設(shè)計(jì)參數(shù)可知，D=2700mm，而選取間隙A=150mm，方鋼規(guī)格可知R=60。因此支架寬度，計(jì)算可得：D=2700+2×150+2×60=3120mm圖3-1支架俯視圖支架長(zhǎng)度方向一共分為三段，第一段直線段，該段主要考慮齒式輸送帶的長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)，第二段折線段，用來(lái)連接第一段和第三段，需要平滑過(guò)渡，第三段主要連接拖拉機(jī)。因此支架總長(zhǎng)度由下式計(jì)算：L=L1+L2+L3本課題設(shè)計(jì)的第一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=3110mm，第二段長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=270mm，第三段長(zhǎng)度L3=730mm。因此支架總長(zhǎng)度計(jì)算為：L=3110+270+730=4110mm支架左視圖如下圖3-2所示，高度方向主要考慮大車輪的支撐和齒式輸送帶的傳送，本課題的高度設(shè)計(jì)為H=660mm。圖3-2支架左視圖3.1.2支架的有限元分析（1）導(dǎo)入三維模型在仿真軟件中導(dǎo)入支架的三維模型，如下圖3-3所示。圖3-3支架的三維模型（2）定義材料為了保證支架具有良好的強(qiáng)度和硬度，本課題的選取了Q345作為支架的材料，如下圖3-4所示，在仿真軟件中定義材料屬性，其彈性模量為E=2.09E+05MPa，其泊松比的值為r=0.269，其質(zhì)量密度則為ρ=7900kg/圖3-4材料屬性（3）添加約束為了簡(jiǎn)化有限元仿真的分析和計(jì)算過(guò)程，針對(duì)支架的工作情況，對(duì)支架與大輪固定處的圓柱面作為約束固定點(diǎn)，如下圖3-5所示。圖3-5添加約束（4）施加載荷針對(duì)支架的載荷情況，主要施加三種載荷，一個(gè)是頂起液壓缸的拉力，還有橫向輸送皮帶的壓力以及齒式輸送機(jī)對(duì)支架的正壓力，如下圖3-6所示。圖3-6施加載荷（5）劃分網(wǎng)格對(duì)支架進(jìn)行自動(dòng)劃分網(wǎng)格，盡量細(xì)化網(wǎng)格，如下圖3-7所示。圖3-7劃分網(wǎng)格（6）分析結(jié)果根據(jù)仿真軟件相關(guān)功能，對(duì)支架進(jìn)行對(duì)應(yīng)的有限元分析，如下圖3-8所示，為支架的應(yīng)力分析的結(jié)果，可以看出支架的最大應(yīng)力位置在液壓缸缸筒連接處，最大應(yīng)力的值則為174.5MPa，由于支架的材料本課題選取為Q345，其屈服強(qiáng)度為345MPa，它的抗拉強(qiáng)度則為585MPa，根據(jù)仿真結(jié)果可以看出，最大應(yīng)力的值遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度，因此滿足強(qiáng)度的本課題的設(shè)計(jì)要求。圖3-8應(yīng)力仿真結(jié)果針對(duì)支架進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)變分析，應(yīng)變分析結(jié)果如下圖3-9所示，可以得出支架的最大應(yīng)變的位置也是在液壓缸缸筒連接處，最大應(yīng)變的值為0.57mm，而支架的材料選取為Q345，其材料延伸率為17.5%，因此這個(gè)變形量不會(huì)造成零件的失效，滿足本課題支架的設(shè)計(jì)要求。圖3-9應(yīng)變仿真結(jié)果3.2輪系的設(shè)計(jì)本課題的輪系包括兩種，分別是大輪和小輪，主要有兩個(gè)作用，一是承載整個(gè)設(shè)備的重量，二是在拖拉機(jī)拖動(dòng)的情況下進(jìn)行輔助運(yùn)動(dòng)。對(duì)于大輪的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，大輪的輪胎外徑為800毫米，輪轂和輪緣的連接通過(guò)6個(gè)M20的螺釘固定，保證了連接強(qiáng)度和剛度，輪轂內(nèi)徑90毫米，因此選用軸承外徑為90毫米，內(nèi)徑50毫米的圓柱滾子軸承，該軸承可以承受很高的徑向載荷，兩個(gè)軸承在輪緣兩側(cè)分布，其中一個(gè)軸承采用輪轂和軸進(jìn)行軸向定位，另一側(cè)的軸承采用輪轂和軸向定位螺母進(jìn)行軸向定位，因此軸的外徑為50毫米。輪系的外側(cè)設(shè)計(jì)了端蓋，避免灰塵進(jìn)入輪系內(nèi)部，保證了軸承的良好潤(rùn)滑。同理，對(duì)于小輪的設(shè)計(jì)，輪胎外徑為400毫米，輪轂和輪緣的連接通過(guò)6個(gè)M12的螺釘固定，軸承外徑為45毫米，內(nèi)徑為25毫米，同樣采用兩列圓柱滾子軸承分布在輪緣兩側(cè)，中心軸的軸徑為30毫米。兩個(gè)輪系的軸在保證尺寸的基礎(chǔ)上，長(zhǎng)度上保證較短，因此彎矩較低，可以保證其連接的強(qiáng)度，連接件上也采用足夠強(qiáng)度的零件，所有連接螺釘?shù)陌踩燃?jí)為8.8級(jí)以上。3.3齒式傳送帶的設(shè)計(jì)和選型3.3.1傳送帶寬度的選取本文設(shè)計(jì)的傳送帶，其主要作用是草在傳送帶上運(yùn)動(dòng)、提供草在傳送帶運(yùn)動(dòng)所需要的力。所以對(duì)本身的要求就很嚴(yán)格，需要強(qiáng)度高、耐磨性好、伸縮率小的，并且便于安裝維修的皮帶。由于本文設(shè)計(jì)傳送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的尺寸和皮帶的傳送速度，所以最終選取傳送帶為1900mm的帶寬。3.3.2傳送帶對(duì)接方式的選取傳送帶最終是需要對(duì)接在一起的，對(duì)接的方式分為兩種：機(jī)械對(duì)接、硫化對(duì)接。機(jī)械對(duì)接就是用一排或者幾排特制的鋼卡連接傳送帶的兩端，但是這種連接方式長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)對(duì)皮帶有很大的損害，嚴(yán)重?fù)p害皮帶的拉伸強(qiáng)度而且特制的鋼卡長(zhǎng)時(shí)間的裸露在外邊會(huì)嚴(yán)重腐蝕，這種皮帶只適合在短距離運(yùn)輸、室內(nèi)使用、物料無(wú)腐蝕性的場(chǎng)合使用。硫化對(duì)接就是把皮帶的膠布層和和橡膠分別切割，切割成一定形狀的并且能夠配合的狀態(tài)，在切割層的上表面涂抹膠，經(jīng)過(guò)一定的處理，最終連接在一起。這種皮帶的優(yōu)點(diǎn)是遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、抗腐蝕、耐磨、使用壽命長(zhǎng)。由于隨動(dòng)伸縮系統(tǒng)是長(zhǎng)時(shí)間裸露在外邊的，又是遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，所以我們選擇的是硫化對(duì)接。3.3.3傳送帶總長(zhǎng)的計(jì)算傳送帶每個(gè)接頭長(zhǎng)度計(jì)算如下式所示：Aj=（z其中Aj為接頭的長(zhǎng)度（m）；z為織物芯的層數(shù)；bj為兩者接頭處階梯的長(zhǎng)度（m）；一般bj=0.15m；B為帶寬（m）。如下圖3-10所示，為傳送帶接頭示意圖。圖3-10接頭示意圖傳送帶總長(zhǎng)的計(jì)算如下式所示：LB=2LE其中LB為傳送帶總長(zhǎng)（m）；LE為從動(dòng)滾筒展開長(zhǎng)度（m）；D1、D2為端部、尾部滾筒直徑（m）；nj為輸送帶接頭數(shù)；Aj為接頭長(zhǎng)度；L1為拉緊裝置。本文有機(jī)械結(jié)構(gòu)可知LE=1900因此本文設(shè)計(jì)的傳送帶總長(zhǎng)計(jì)算為：L3.4橫向傳送帶的設(shè)計(jì)同理，本文設(shè)計(jì)的橫向傳送帶，其主要作用是也是草在傳送帶上輸送，直至到側(cè)邊地面上，橫向輸送帶提供草在傳送帶運(yùn)動(dòng)所需要的力。根據(jù)本文的設(shè)計(jì)要求，可知橫向輸送帶的最大長(zhǎng)度為4.3米，皮帶寬度為1.15米，卸料方向?yàn)檠刂鴻C(jī)具方向上橫向傳送帶的右側(cè)，橫向輸送帶，同齒式輸送帶一致，也選取了硫化對(duì)接的傳送帶。橫向輸送帶的總長(zhǎng)度估算為：L3.5傳動(dòng)帶滾筒的設(shè)計(jì)和選型3.5.1傳送帶滾筒外徑的選取傳送帶滾筒是皮帶傳動(dòng)的一種裝置，它的作用是靠摩擦力驅(qū)動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)，本文的滾筒分別安裝在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸上。滾筒直徑D可用下式計(jì)算：D=ki其中D為滾筒直徑；i為傳送帶襯層數(shù)（3~12）；k為驅(qū)動(dòng)滾筒取125~150mm；非驅(qū)動(dòng)滾筒取100~125mm。滾筒直徑D有國(guó)標(biāo)規(guī)定，D=200mm、320mm、400mm、500mm、630mm、800mm、1000mm、1250mm等。由于本文主題框架設(shè)計(jì)的局限性，加上兩邊的軸承座和鏈輪，在空間上有所狹小，考慮到空間性和利用率，所以本文選用特制滾筒，其直徑為200mm、長(zhǎng)度為2700mm，功率為3kw。3.6張緊裝置的設(shè)計(jì) 張緊裝置產(chǎn)生輸送帶的預(yù)張力，保證輸送帶與傳動(dòng)滾筒間產(chǎn)生足夠的摩擦力使輸送帶不打滑，并限制輸送帶在各組托輥間的垂度，使機(jī)器正常運(yùn)行。由于空間的限制和成本的考慮，本文最終優(yōu)選取了螺旋式的張緊裝置。本文的傳送帶主動(dòng)軸滾筒和從動(dòng)軸滾筒的中心距離為1900mm，距離不大，沒必要設(shè)計(jì)單獨(dú)的張緊輪裝置。本文采取了螺旋式的張緊裝置固定從動(dòng)軸，同時(shí)還設(shè)計(jì)有螺紋孔，調(diào)整螺栓通過(guò)通孔與從動(dòng)軸上的螺紋孔配合，當(dāng)需要調(diào)節(jié)傳送帶張緊度時(shí)，使用合適工具擰螺栓即可。按照設(shè)備的使用和保養(yǎng)要求，該傳送帶應(yīng)該一定周期內(nèi)進(jìn)行松緊度的檢測(cè)，然后必要時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

第4章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1液壓原理圖的設(shè)計(jì)如下圖4-1所示，為本課題設(shè)計(jì)的摟草機(jī)的液壓原理圖，液壓油存在液壓油箱1中，液壓泵3抽取液壓油經(jīng)過(guò)過(guò)濾器2到液壓系統(tǒng)中，單向閥4起到保護(hù)作用，防止液壓油反流，三位四通換向閥控制液壓馬達(dá)和頂起液壓缸的動(dòng)作，溢流閥控制液壓馬達(dá)正反轉(zhuǎn)的壓力，液壓鎖防止頂起液壓缸突然下落，起到了保護(hù)作用。1-液壓油箱；2-過(guò)濾器；3-液壓油泵；4-單向閥；5-溢流閥；6-壓力表；7-三位四通手動(dòng)換向閥；8-頂起液壓缸；9-液壓鎖；10，11-電液比例換向閥；12-15-溢流閥；16-齒式輸送帶液壓馬達(dá)；17-橫向輸送帶液壓馬達(dá)圖4-1摟草機(jī)液壓原理圖4.2液壓油泵的設(shè)計(jì)和選取由皮帶式輸送并摟草機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝性能分析可以得知，參考最大作用力及液壓油泵的主要類型，液壓泵所需要的最大工作壓力定為18MPa，同時(shí)考慮在液壓油在管路流動(dòng)過(guò)程中的壓力損耗，以及相關(guān)換向閥、流量閥及控制閥的壓力損耗，此時(shí)假設(shè)總的壓力損耗為1MPa，因此可知本液壓泵的最高工作壓力如下所示：P上述公式中，考慮其液壓系統(tǒng)的工作壓力為液壓泵的額定工作壓力的80%，因此液壓泵的額定壓力計(jì)算如下式所示：P液壓泵的最大流量的計(jì)算如下式所示：q如果液壓系統(tǒng)中的所有溢流閥也處于工作狀態(tài)下，因此還需要附加溢流閥作用下的溢流的流量，一般大小為2~3L/min，本文設(shè)計(jì)的皮帶式輸送并摟草機(jī)的液壓系統(tǒng)，因此取值為KL圖4-2力士樂A28VSO的變量柱塞泵經(jīng)過(guò)以上分析，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料可知，本課題的皮帶式輸送并摟草機(jī)最終選用了力士樂品牌進(jìn)口型號(hào)為A28VSO的變量柱塞泵作為液壓系統(tǒng)中液壓泵使用，其排量為28ml/r，額定壓力可以達(dá)到18Mpa，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，容積效率一般≥92%，重量為28kg，容積效率可以高達(dá)93%，其外形如上圖4-2所示。本文選取了變量柱塞泵非上置式安裝，液壓泵置于油箱外側(cè)。4.3油泵電機(jī)的設(shè)計(jì)和選取由前文液壓系統(tǒng)分析和研究可知，系統(tǒng)的最大功率發(fā)生在液壓系統(tǒng)以最大流量工作的階段，此時(shí)液壓油泵存在最大的壓力值，即為18Mpa，其液體流量為上文中液壓泵的最大流量值。ηp為液壓油泵的總運(yùn)行效率，查閱相關(guān)資料可知，本課題設(shè)計(jì)的液壓油泵工作壓力為16MPa，流量為28Lmin柱塞泵泵的總效率為P選ABB公司的進(jìn)口型號(hào)為QABP160M2A的電動(dòng)機(jī)，功率為11KW，轉(zhuǎn)速為1460r/min，滿足要求，如下圖1-2所示，為該電機(jī)的實(shí)物圖。圖1-2ABBQABP160M2A電動(dòng)機(jī)4.4頂起液壓缸的設(shè)計(jì)4.4.1液壓缸工作壓力的選取如下表4-1所示，為各類設(shè)備的工作壓力。表4-1各類液壓設(shè)備常用的工作壓力(單位：MPa)設(shè)備類型一般機(jī)床一般冶金設(shè)備一般機(jī)械設(shè)備液壓機(jī)、重型機(jī)械、軋機(jī)壓下、起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力(MPa)1～6.36.3～1610～1620～32參照液壓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB7938-87，如下表4-2所示。表4-2液壓缸的公稱壓力(單位：MPa)0.631.01.62.54.06.310.012.016.02531.5綜上考慮，由參考資料可知摟草機(jī)前部可升降部位最大負(fù)載為1300kg，因此此處液壓缸負(fù)載按照最大負(fù)載豎直方向上來(lái)計(jì)算，按照一般機(jī)械設(shè)備選取液壓缸的工作壓力，因此選取本文液壓缸的工作壓力為12MPa。4.4.2液壓缸內(nèi)徑和活塞桿的計(jì)算由于受到負(fù)載時(shí)液壓缸活塞桿為壓力，此時(shí)液壓油進(jìn)入無(wú)桿腔：F=P其中D為液壓缸內(nèi)徑；d為活塞桿直徑；機(jī)械效率η=0.96；F為工作負(fù)載，由上文可知最大值為F=13000N，P=12MPa；活塞桿直徑參照下表4-3，可知d=0.25D。表4-3活塞桿的直徑選擇故可得：D=4FπPη1-0經(jīng)查詢，由GB/T2348-93可得。取D為45mm，d=30mm。4.4.3活塞桿強(qiáng)度校核選取活塞桿材料為45鋼。查表知，45鋼的屈服強(qiáng)度σ按強(qiáng)度條件校核：d此時(shí)d為30mm，遠(yuǎn)大于6.83mm，所以符合要求。4.4.4液壓缸缸體外徑的計(jì)算缸體外徑D查表選取液壓缸外徑D1為63液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算，液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，此時(shí)液壓缸壁厚δ為9mm。4.4.5液壓缸的強(qiáng)度校核計(jì)算可知δDδ≥pp查表得[σ]=100～110MPa，取[σ]=100MPa?？傻忙摹萦缮衔囊阎诤瘭?9mm?4.05mm，

4.5橫向輸送帶液壓馬達(dá)的計(jì)算與選取4.5.1液壓馬達(dá)參數(shù)計(jì)算（1）液壓馬達(dá)理論輸出扭矩T如下式所示：T=F其中η為傳動(dòng)機(jī)械效率，本文取η=0.95因此計(jì)算可得：T=1000（2）液壓馬達(dá)理論每轉(zhuǎn)排油量q：q=其中p為液壓馬達(dá)工作壓力，本文取p=12Mpa；ηm為液壓馬達(dá)機(jī)械效率，取η則流量計(jì)算為：q=（3）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速n：設(shè)定液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速為270r/min，自帶減速裝置。（4）液壓馬達(dá)所需流量Q如下式所示：Q=q其中ηv為容積效率，本文選取η則計(jì)算可得：Q=q（5）液壓馬達(dá)輸出功率P如下式所示：P=其中ηc為減速器傳動(dòng)效率，本文選取ηc=0.9；ηv為液壓馬達(dá)容積效率，本文選取ηv=0.9則計(jì)算可得：P=4.5.2液壓馬達(dá)型號(hào)的選取選取液壓馬達(dá)時(shí)，首先需要考慮液壓馬達(dá)的種類，并考慮扭矩、轉(zhuǎn)速、工作壓力以及功率等因素。綜合上述計(jì)算考慮，最終選取了齒輪式定量液壓馬達(dá)，型號(hào)為MRH-200，其具體參數(shù)如下表4-4所示。表4-4液壓馬達(dá)參數(shù)型號(hào)排量（ml/r）壓力（mpa）轉(zhuǎn)速（r/min）最大轉(zhuǎn)矩（N·m）工作溫度范圍（℃）額定最高額定最高M(jìn)RH-20089.61224.5270600235-55~1004.6齒式輸送帶液壓馬達(dá)的計(jì)算與選取4.6.1液壓馬達(dá)參數(shù)計(jì)算（1）液壓馬達(dá)理論輸出扭矩T如下式所示：T=F其中η為傳動(dòng)機(jī)械效率，本文取η=0.95因此計(jì)算可得：T=1650（2）液壓馬達(dá)理論每轉(zhuǎn)排油量q：q=其中p為液壓馬達(dá)工作壓力，本文取p=12Mpa；ηm為液壓馬達(dá)機(jī)械效率，取η則流量計(jì)算為：q=（3）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速n：設(shè)定液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速為235r/min，自帶減速裝置。（4）液壓馬達(dá)所需流量Q如下式所示：Q=q其中ηv為容積效率，本文選取η則計(jì)算可得：Q=q（5）液壓馬達(dá)輸出功率P如下式所示：P=其中ηc為減速器傳動(dòng)效率，本文選取ηc=0.9；ηv為液壓馬達(dá)容積效率，本文選取ηv=0.9則計(jì)算可得：P=4.6.2液壓馬達(dá)型號(hào)的選取選取液壓馬達(dá)時(shí)，首先需要考慮液壓馬達(dá)的種類，并考慮扭矩、轉(zhuǎn)速、工作壓力以及功率等因素。綜合上述計(jì)算考慮，最終選取了齒輪式定量液壓馬達(dá)，型號(hào)為MRH-220，其具體參數(shù)如下表4-5所示。表4-5液壓馬達(dá)參數(shù)型號(hào)排量（ml/r）壓力（mpa）轉(zhuǎn)速（r/min）最大轉(zhuǎn)矩（N·m）工作溫度范圍（℃）額定最高額定最高M(jìn)RH-2201081224.5235500330-55~100

第5章三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡管生產(chǎn)實(shí)踐是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)最為重要的評(píng)價(jià)依據(jù)，但在實(shí)際的系統(tǒng)開發(fā)研究過(guò)程中，一般先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。仿真分析可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，為實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)參考，減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，縮短周期，降低成本[30]。5.1三維軟件SolidWorks介紹SolidWorks軟件是PTC軟件公司提供的一個(gè)工程實(shí)際的解決方案，是世界上第一個(gè)三維繪圖軟件，SolidWorks的出現(xiàn)，為客戶在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造加工過(guò)程中，提供了現(xiàn)代化的造型手段和驗(yàn)證方式。同時(shí)，SolidWorks可以根據(jù)不同用戶對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的虛擬建模和工業(yè)設(shè)計(jì)的目的，還有其他各種需求，提供了科學(xué)化的解決手段和驗(yàn)證方案[31]。SolidWorks軟件功能非常強(qiáng)大，可以對(duì)不同結(jié)構(gòu)的實(shí)體進(jìn)行方便的建模和虛擬構(gòu)造。SolidWorks軟件最開始應(yīng)用于工業(yè)工作站上，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和個(gè)人電腦的不斷進(jìn)步，個(gè)人電腦使用者的不斷增多，SolidWorks有了非常長(zhǎng)足的發(fā)展和改進(jìn)，目前已經(jīng)成為了三維建模行業(yè)的一個(gè)十分主流的工業(yè)軟件具有十分廣泛的應(yīng)用。綜上所述，SolidWorks軟件的主要功能有以下四種：（1）工業(yè)設(shè)計(jì)功能SolidWorks為工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了科學(xué)化的解決方案和創(chuàng)新性研究平臺(tái)，工業(yè)設(shè)計(jì)師可以通過(guò)使用SolidWorks軟件，十分方便地建立產(chǎn)品的外觀形狀以及工業(yè)構(gòu)造，SolidWorks軟件還可以提供非常現(xiàn)代化的渲染工具，可以滿足工業(yè)設(shè)計(jì)史對(duì)產(chǎn)品外觀的美觀和審美需求，因此，SolidWorks可以極大程度上滿足工業(yè)設(shè)計(jì)上的需求。（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能SolidWorks是世界上應(yīng)用最廣泛也是設(shè)計(jì)功能最強(qiáng)大的建模軟件之一，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，SolidWorks具有非常強(qiáng)大的機(jī)械設(shè)計(jì)功能，能夠建立十分完美的三維和二維模型，為機(jī)械設(shè)計(jì)及加工制造領(lǐng)域提供高性能和高可靠性的模塊，從而可以復(fù)合使用者不同產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求。對(duì)比于其他的產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件，SolidWorks具有很多專業(yè)性的模塊，比如鈑金模塊、電路板設(shè)計(jì)模塊、塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工具，可以滿足很多工業(yè)領(lǐng)域上的設(shè)計(jì)需求，具有非常廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的應(yīng)用[32]。（3）數(shù)控加工功能SolidWorks的數(shù)控加工模塊可以提供科學(xué)化的建?？蚣芎徒涌冢▓D形化數(shù)字化的操作窗口和簡(jiǎn)單易操作的界面環(huán)境，使用者可以方便地觀察數(shù)控機(jī)場(chǎng)的刀具的加工軌跡，并且可以對(duì)圖形化的窗口進(jìn)行直接修改，比如對(duì)刀具的軌跡來(lái)修正和完善。本模塊還可以提供各種點(diǎn)位的編程功能，可以對(duì)不同機(jī)械加工工序的程序進(jìn)行修改和完善，以減小工作時(shí)間。SolidWorks軟件還可以通過(guò)其實(shí)體模型，直接識(shí)別并形成數(shù)控加工的程序，程序保持和三維模型高度吻合，加工可靠度高，減小了很多編程序的時(shí)間。（4）模具設(shè)計(jì)SolidWorks在模具設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，應(yīng)用非常普遍，主要原因一是因?yàn)镾olidWorks可視化操作簡(jiǎn)單的應(yīng)用界面，另一方面也是其非常強(qiáng)大而完善的模具設(shè)計(jì)工具。模具設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)分支，不同于其他的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，其具有很多工藝流程，其中最關(guān)鍵的一步流程就是分模。在工業(yè)領(lǐng)域一般把分模過(guò)程分為兩類，一類是自動(dòng)進(jìn)行分模，另外一類需要進(jìn)行手動(dòng)分模。SolidWorks軟件提供自動(dòng)分模的功能，可以實(shí)現(xiàn)分模過(guò)程的高度自動(dòng)化。5.2總裝配體的三維模型本文設(shè)計(jì)的皮帶式輸送并摟草機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如下圖5-1所示，主要包括頂起液壓缸、液壓馬達(dá)、皮帶傳動(dòng)、支架、大輪、小輪等零部件，結(jié)構(gòu)緊湊，維修方便，成本低，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。圖5-1摟草機(jī)的三維結(jié)構(gòu)5.3支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖5-2所示，為本課題設(shè)計(jì)的支架的三維模型，其主體結(jié)構(gòu)由60×60×6的方鋼焊接而成。圖5-2支架的三維結(jié)構(gòu)5.4齒形輸送帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖5-3所示，為齒形輸送帶的三維模型。圖5-3齒形輸送帶的三維結(jié)構(gòu)5.5摟齒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖5-4所示，為本課題設(shè)計(jì)的摟齒的三維模型。圖5-4摟齒的三維結(jié)構(gòu)

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)本課題在前期充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)皮帶式輸送并摟草機(jī)進(jìn)行了研究，對(duì)各組成部分進(jìn)行理論的研究和科學(xué)的計(jì)算，最終設(shè)計(jì)了一款穩(wěn)定性高、性能優(yōu)越、安全性能好的皮帶式輸送并摟草機(jī)，對(duì)摟草機(jī)的設(shè)計(jì)和研究有非常重要的意義和價(jià)值，能夠在農(nóng)業(yè)設(shè)備上進(jìn)行推廣和應(yīng)用，總體上來(lái)說(shuō)，本課題設(shè)計(jì)的皮帶式輸送并摟草機(jī)的主要研究?jī)?nèi)容包括了以下幾點(diǎn)：（1）首先論述了選題的背景、目的和意義，還論述了摟草機(jī)在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。（2）對(duì)本課題皮帶式輸送并摟草機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的設(shè)計(jì)，包括主要研究?jī)?nèi)容、工作原理設(shè)計(jì)、確定設(shè)計(jì)方案和經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。（3）對(duì)本課題皮帶式輸送并摟草機(jī)的主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，主要包括設(shè)計(jì)參數(shù)、確定設(shè)計(jì)方案和經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。（4）對(duì)垃圾車皮帶式輸送并摟草機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括液壓原理圖的設(shè)計(jì)、液壓油泵及電機(jī)的設(shè)計(jì)和選取以及頂起液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算。（5）對(duì)皮帶式輸送并摟草機(jī)進(jìn)行了三維建模，包括總裝配體的三維模型以及支架、齒形輸送帶和摟齒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。6.2展望本文針對(duì)皮帶式輸送并摟草機(jī)的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)目的、機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，結(jié)合穩(wěn)定性和可靠性等因素考慮，最終完成了全部?jī)?nèi)容的設(shè)計(jì)工作，本課題設(shè)計(jì)的皮帶式輸送并摟草機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但是本課題的研究過(guò)程由于難免受到一定的限制和影響，目前仍然存在一定的缺陷，主要有以下兩點(diǎn)不足：（1）本課題主要偏向于機(jī)械方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于摟草機(jī)的施工工藝以及控制系統(tǒng)沒有深入研究，后續(xù)還需要進(jìn)行完善，還要考慮在不同工況及環(huán)境下?lián)Р輽C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。（2）本課題通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖軟件，進(jìn)行了二維圖紙的繪制和三維模型的建模，后續(xù)還應(yīng)該進(jìn)行加工制造和裝配測(cè)試，針對(duì)原有設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和改進(jìn)。

致謝忙碌了幾個(gè)月，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于告一段落。但是由于能力和時(shí)間不足，總覺得不負(fù)眾望，還是存在太多缺陷，沒有對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行分析，控制方面也需要完善。藉此機(jī)會(huì)，對(duì)我的導(dǎo)師老師和諸位同學(xué)表示真誠(chéng)的感謝，在設(shè)計(jì)模型的時(shí)候，我曾憑自己理解設(shè)計(jì)出了皮帶式輸送并摟草機(jī)，結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，不符合生產(chǎn)實(shí)際規(guī)范，在老師的教導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)效益高、維護(hù)便捷的摟草機(jī)，在論文的完成過(guò)程中，老師也對(duì)我不厭其煩地指導(dǎo)，幫助我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難。在各主要零部件的設(shè)計(jì)和選型上，離不開同學(xué)們的幫助。在這次畢業(yè)論文的進(jìn)程中，有了很多感想。第一個(gè)是在這一個(gè)進(jìn)程中，對(duì)大學(xué)專業(yè)知識(shí)有了新的感觸，相當(dāng)于整體梳理了一遍。第二個(gè)是提高了自己檢索和閱讀專業(yè)文獻(xiàn)的能力，又學(xué)習(xí)了很多有用的知識(shí)，學(xué)會(huì)了鉆研和解決困難。第三個(gè)是通過(guò)調(diào)研了大量文獻(xiàn)后，對(duì)各位從事農(nóng)業(yè)設(shè)備處理行業(yè)的前輩的研究嘆為觀止，同時(shí)深感自己能力不足，需要學(xué)習(xí)的知識(shí)實(shí)在太多！轉(zhuǎn)眼幾年的大學(xué)時(shí)光如白駒過(guò)隙，轉(zhuǎn)瞬即逝，有很多不舍。最后，還想對(duì)大學(xué)幾年關(guān)心和幫助過(guò)自己的人再次進(jìn)行感謝。首先感謝的是我的指導(dǎo)老師，老師的無(wú)私幫助和鼓勵(lì)，是我能堅(jiān)持做完畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要推動(dòng)力，以此最終完成了完整版本的畢業(yè)設(shè)計(jì)。其他還要感謝自己的父母，他們?cè)诮?jīng)濟(jì)上無(wú)私奉獻(xiàn)，精神上一致鼓舞和陪伴著我，是我感覺很心安。最后要感謝師兄師姐和同學(xué)，在這幾年對(duì)我生活上的關(guān)心和學(xué)習(xí)上的幫助，我會(huì)向你們學(xué)習(xí)，將互相幫助的優(yōu)良傳統(tǒng)傳承下去。

參考文獻(xiàn)[1]吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：高等教育出版社,2004：26-35．[2]王三民，諸文俊.機(jī)械原理與設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000：33-41．[3]劉鴻文.材料力學(xué).北京：高等教育出版社,2004：111-123．[4]農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見［J］．機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2019(4)[5]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院．農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(下)［M］．北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007．[6]楊世昆，蘇正范．飼草生產(chǎn)機(jī)械與設(shè)備［M］．北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2009．[7]WuSC，HuangE.J.A．Substructuretechniquefordynamicsofflexiblemechanicalsystemswithcontact-impact．[J]JournalofmechanicalDesign,1990,112(9):390-398．[8]文春.對(duì)發(fā)展牧草收獲機(jī)械化的思索[J].農(nóng)機(jī)市場(chǎng),2003(4):10-11.[10]文春.對(duì)發(fā)展牧草收獲機(jī)械化的思索[J].農(nóng)機(jī)市場(chǎng),2003(4):10-11.[1]李林，王春光,謝玉紅等秸稈揉碎加工工