2265 棒桿式紅棗收獲裝置的設(shè)計(jì)

2265 棒桿式紅棗收獲裝置的設(shè)計(jì),棒桿式,紅棗,收獲,收成,裝置,設(shè)計(jì) - 1 -棒 桿 式 紅 棗 收 獲 裝 置 的 設(shè) 計(jì) 肖靖毅（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）摘 要：針對(duì)矮化密植種植特點(diǎn)紅棗產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與紅棗產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要，以及紅棗采收機(jī)械的研究性水平和新形勢要求，研究機(jī)械振動(dòng)紅棗采收機(jī)，設(shè)計(jì)出棒桿式紅棗收獲裝置。該裝置由動(dòng)力裝置、行走裝置、傳動(dòng)裝置、敲擊裝置、收獲裝置組成，可完成對(duì)棗樹的敲擊及收集工作。介紹了該收獲裝置整體設(shè)計(jì)與主要零部件的設(shè)計(jì)，以固定頻率使棗樹發(fā)生振動(dòng)使其下落以收獲紅棗振動(dòng)采收的基本原理，矮化密植紅棗采收工作寬度小，易移動(dòng)，采摘過程對(duì)樹枝和果實(shí)的損傷小一般設(shè)計(jì)要求，為矮化密植紅棗采收裝置的設(shè)計(jì)提供了參考。關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)計(jì)算；傳動(dòng)；裝置中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0 引言果業(yè)是人類生存和社會(huì)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，果業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)該是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。因而，隨著世界性果業(yè)日益發(fā)展，尋找新的果采收方式擺在了人們的面前。棗業(yè)是果業(yè)中的一種，在南疆一帶種植廣泛，果園收獲作業(yè)是果園生產(chǎn)全過程中比較重要的環(huán)節(jié)，棗樹收獲用工量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。傳統(tǒng)的人工收獲方法，每公頃需幾百個(gè)工時(shí)，占果園生產(chǎn)過程中總用工量的 50%左右，效率大大降低。因此，果園收獲機(jī)械化一直是國內(nèi)外研究工作的重點(diǎn)。當(dāng)前，果園收獲機(jī)械化在已作為一種比較成熟技術(shù)在國外被廣泛采用，機(jī)械收獲的生產(chǎn)效率與人工相比提高了 5～10 倍，大大的提高了效率。機(jī)械采收的方法主要有振搖法和梳刷法，振搖法是應(yīng)用最多的一種機(jī)械采收方法，是國外應(yīng)用較多、適用性較好的采收機(jī)型。然而，國內(nèi)果園收獲主要依靠人工摘或借助簡單工具采摘，林果采收機(jī)械的研究在我國仍處于起步階段，尚未見比較成熟的實(shí)用機(jī)具報(bào)道。目前，隨著特色林果，尤其是紅棗等林果的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依靠人工采收已不能滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。針對(duì)國內(nèi)尤其是果園采收機(jī)械的研究現(xiàn)狀與林果業(yè)機(jī)械化發(fā)展的新的形式及要求，研究并設(shè)計(jì)機(jī)械振動(dòng)式林果采收機(jī)，對(duì)于發(fā)展并提高我國林果收獲機(jī)械化水平具有十分重大的意義。1 設(shè)計(jì)思路與總體方案擬定1.1 設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題及要求矮化密植紅棗棗樹枝干比較細(xì)，且不會(huì)太高。因此，在進(jìn)行機(jī)械化采收的時(shí)候還要特別主要的是對(duì)棗樹枝干的保護(hù)，即敲擊棗樹強(qiáng)度不宜過大，同時(shí)，還要保證采凈率。因此，在設(shè)計(jì)過程中要注意機(jī)械采摘過程中對(duì)棗樹枝干的保護(hù)等問題。通過資料的查詢和實(shí)際的測量，可以總結(jié)出該矮化密植紅棗收獲機(jī)設(shè)計(jì)要求為：工作寬度小，易移動(dòng)，采摘過程對(duì)樹枝和果實(shí)的損傷小。經(jīng)借鑒采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)的方式敲擊樹枝，敲擊棒為橡膠材質(zhì)，盡量減少對(duì)樹枝的損傷。1.2 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)組成裝置以拖拉機(jī)后動(dòng)力輸出軸為動(dòng)力，拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛帶動(dòng)行走，以聯(lián)軸器與后動(dòng)力輸出軸連接減速裝置進(jìn)行減速，減速裝置輸出軸連接傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)裝置帶動(dòng)敲擊棒以固定頻率旋轉(zhuǎn)敲擊棗樹，棗樹發(fā)生共振，紅棗下落，下面放好收獲裝置以收集紅棗。該裝置由動(dòng)力裝置、行走裝置、傳動(dòng)裝置、敲擊裝置、收獲裝置組成。1.3 方案來源門式高架采果機(jī)：用成排的指桿式橡膠敲擊棒在液壓系統(tǒng)操縱下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，敲打果枝，使果實(shí)脫落，適用于采收成行的矮化果樹。如圖 1 所示：- 2 -123451.操縱臺(tái) 2.槳葉 3.振動(dòng)器 4.輸送帶 5.承接導(dǎo)向器圖 1 門式高架采果機(jī)Fig.1 door type overhead fruit picking machine1.4 總體方案設(shè)計(jì)1.收果架 2.鋼架輪 3.鋼架 4.軸承端蓋 5.螺釘 6.軸承 7.敲擊棒 8.聯(lián)軸器 9.螺栓 10.墊片 11.螺母 12.軸承座 13.鏈輪 14.大帶輪 15.錐齒輪 16.鏈條17.帶 18.小帶輪圖 2 總體方案圖Fig.2 scheme of the picture總體方案圖如圖 2 所示，以拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸為動(dòng)力，動(dòng)力輸出軸以聯(lián)軸器與減速機(jī)相連接，將動(dòng)力遞給減速機(jī)，帶動(dòng)減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，減速機(jī)輸出軸以聯(lián)軸器與小皮帶輪相連接，小皮帶輪通過皮帶與大皮帶輪相連接，將動(dòng)力傳遞給大皮帶輪，實(shí)現(xiàn)大皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶應(yīng)用張緊輪張緊，并采用防護(hù)罩，以防止灰塵。大皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)同軸連接鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)其余兩軸兩個(gè)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同軸相連接錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過錐齒輪的變向作用，將豎直平面的運(yùn)動(dòng)改為水平平面的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連接有橡膠敲擊棒的軸旋轉(zhuǎn)，以固定頻率樹枝，使果實(shí)下落，下面放有接果盤，用以收集果實(shí)，收集完果實(shí)后用風(fēng)扇吹去落葉，在進(jìn)行其他方式除雜工作，最后完成對(duì)紅棗的收集過程。- 3 -在收集的過程中應(yīng)當(dāng)注意工作寬度小，易移動(dòng)，采摘過程對(duì)樹枝和果實(shí)的損傷小，鏈輪潤滑等要求。2 主要零部件設(shè)計(jì)2.1V 帶的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）條件給定已知：小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=90 r/min，大帶輪轉(zhuǎn)速 n 2=60 r/min。減速機(jī)輸出功率 P=13.91 kW。（2）設(shè)計(jì)功率 P dP d=K A×P=1.2×13.91= 16.7 kW (2-1)K —工況系數(shù)，取 K A=1.3。（3）選擇 V 帶型號(hào)由 P d=16.7 kW，小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=90 r/min，選 D 型帶。（4）傳動(dòng)比 ii=n1/n 2=90/60 r/min=1.5 (2-2)（5）求大小帶輪基準(zhǔn)直徑 1d， 21）小帶輪的基準(zhǔn)直徑可取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d=400 mm2）大帶輪的基準(zhǔn)直徑 22d=i 1=1.5×400=600 mm2d取為 600 mm=600 mm（雖使 nⅠ略有減小，但其范圍小于 5％，允許）。（6）驗(yàn)算帶速 VV= 8.10694106????mdn m/s=9，推薦 z 3=29-2i=27（3）大鏈輪齒數(shù) z 4z 4=iz 3=27<=120（4）設(shè)計(jì)功率 PdPd=K APK A-工況情況，取為 K =1。P-傳遞功率，可得 Pd=K AP=8.61 kW。（5）特定條件下單排鏈條傳遞功率 P 0P 0=Pd/K ZK pK Z-小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，取為 1.34。K p-排數(shù)系數(shù)，取為 1，故 P 0=6.42 kW。（6）鏈條節(jié)距 p由 P 0=6.42 kW，n 3=90 r/min，選擇單排 A 型滾子鏈，ISO 鏈號(hào)為 20A，節(jié)距 p=31.75 mm。（7）驗(yàn)算小鏈輪軸孔直徑 dkdk<=d max其中 dk為鏈輪軸孔最大許用直徑，取為 152 mm。（8）初定中心距 a 0- 6 -一般 a 0=（30～50）p952.5 mm<=a <=1587.5 mm（9）以節(jié)距計(jì)的初定中心距 a p0a p0=a /p≈50（10）鏈條節(jié)數(shù) L pL p= ppakz0043/21?）（ （2-10）≈128 節(jié)k 取為 0.025。（11）鏈條長度 LL=L pp/1000≈4.03 m （2-11）（12）計(jì)算中心距 ac當(dāng) z1=z 2=z 時(shí)，a c=p/2（L p-z）≈1600 m （2-12）（13）實(shí)際中心距 aa=ac-Δa=1596.8～1596.3 mm (2-13)一般 Δa=（0.002～0.004）a c=3.2～6.4 mm垂度 f p=（0.01～0.020a =16～32 mm（14）鏈條速度V=z 3n p/60000≈0.23 mm （2-14）（15）有效圓周力Fc=1000P/v≈37434 N （2-15）（16）在軸上的力水平傳動(dòng) F=(1.15～1.2)F tK A≈43050～44920 N （2-16）2.3 直齒圓錐齒輪計(jì)算已知：兩個(gè)錐齒輪轉(zhuǎn)數(shù)均為 60 r/min，即 n 5=n 6=60 r/min。（1）齒形角 α、齒頂高系數(shù) *ah、頂系系數(shù) c*、螺旋角 β齒形角 α=20° 齒頂高系數(shù) =1 頂系系數(shù) c =0.2 螺旋角 β=0°- 7 -（2）大端端面模數(shù) m直齒錐齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩nPT510.9??= 6053.1.9?= 608 N·mm （2-17）材料選擇兩齒輪材料為 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，取為 7 級(jí)精度，初取 m=5 mm。（3）設(shè)計(jì)計(jì)算 m1）由設(shè)計(jì)計(jì)算公式可得325][1).01(4FRSaFuzYKT?????（2-18）m—模數(shù) K— 載荷系數(shù) T— 轉(zhuǎn)矩 Y Fa—齒形系數(shù) Y Sa—應(yīng)力矯正系數(shù) R?—齒形系數(shù)5z—小齒輪齒數(shù) u— 傳動(dòng)比 [ ?]—彎曲疲勞極限（4）確定各個(gè)參數(shù)計(jì)算值彎曲疲勞強(qiáng)度系數(shù) K 1FN=K 2=0.95。齒輪的彎曲疲勞極限取為 380MPa，取彎曲疲勞安全系數(shù)為 S=1.2，由式 SKFNF??][，可得 ][F=300 MPa。K=KVK AK?K ?KV—?jiǎng)虞d系數(shù) K A—使用系數(shù) K ?F—齒間載荷分配系數(shù) K F—齒向載荷分配系數(shù)取 K A=1.5。由低一級(jí)精度的精度線及 mv，得 KV=1。齒間載荷分配系數(shù) K ?F=K H=1，齒向載荷分配系數(shù) K ?F=K H=1.5K be?。其中 K beH?-軸承系數(shù)，取為 1.25，K ?F=K H=1.5K be=11.875。K=KVK AK ?K =2.815，齒寬系數(shù) Φ R=1/4～1/3，取 Φ R=1/3。由 ?65z29，δ=45°，可知 z 15vcos/??26cs/z=41，齒形系數(shù) Y Fa=2.4，應(yīng)力矯正系數(shù) Y Sa=1.37。故由 325][1).01(4FRFauzKTm?????≈5.52mm，由 GB/T12368-1990 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，可知m=6（5）齒數(shù)比 u- 8 -u=n 5/n 6=60 r/min / 60 r/min=1（6）齒數(shù) z通常 z5=16～30。不產(chǎn)生根切的齒數(shù) z min=2 *ah cosδ/sin 2α≈41 齒。初步選取最小齒數(shù)為 29。當(dāng)分度圓確定以后，再選取最小齒數(shù)。（7）變位系數(shù) x1、x 2 x1=0，x 2=0。（8）節(jié)錐角δ 1= ?cosin??u=45° δ 2=90°-δ 1=45° （2-19）（9）分度直徑 dd5=mz =174 mm d 6=mz =174 mm （2-20）（10）錐距 RR= 15cos2?= 26≈123 mm （2-21）（11）齒寬系數(shù) Φ RΦ R=1/4～1/3，取 Φ R=1/3。（12）齒寬 bb=Φ RR=41 mm，b 不大于 10 m，即 b<=60 mm。（13）齒根高 fhf5h=h- a=8 mm f5h=h- a=8 mm （2-22）（14）齒高h(yuǎn)=( *a+c )m=14 mm （2-23）（15）齒頂高 aha5h=( *+ x1)m=6 mm a5h=( *+ x 2)m=6 mm （2-24）（16）齒頂圓直徑 dad 5= d +2 a5cosδ 1=183 mm d 6a= d5+2 a6cosδ 2≈183 mm （2-25）- 9 -（17）齒根角 θ ftanθ f5=h /R≈7.35° tanθ f6=h /R≈7.35° （2-26）（18）齒頂角 θ a等隙收縮齒為 θ a5=θ f6=7.35° θ a6=θ f5=7.35°（19）頂錐角 δ aδ a1=δ +θ f5=52.25° δ a2=δ 1+θ f6=52.35° （2-27）（20）根錐角 δ fδ f1=δ -θ f5=37.65° δ a2=δ 1-θ f6=37.65° （2-28）（21）安裝距 A由結(jié)構(gòu)而定，取為 133 mm。（22）外錐高 A kA 1=d5/2 -2 a5hsinδ 1≈83mm A k2=d 6/2 -2 a6hsinδ 2≈83 mm （2-29）（23）支承端距 HH1= A - A k1=50 mm H 2= A1- A k2=50 mm（2-20）（24）周節(jié) pp=πm≈19 mm（2-21）（25）分度圓弧齒厚 ss1=m（π/2 +2x 1tanα+x t1）≈9.5mm s 2=m（π/2 +2x 2tanα+x t2）≈9.5 mm（26）分度圓弦齒厚??1s=d5 sin 1?/cosδ≈s 1- 2536cosd?=?=d 6 sin 2?/cosδ≈s 2- 263cosd?≈0.17 mm （2-30）（27）分度圓弦齒高?h1= 15215cos4cos2??dhaa??=?h2≈6.69 mm （2-31）（28）當(dāng)量齒數(shù) z v v1z=z 152cs/?26cos/?z=41 （2-32）（29）端面重合度 ε ?- 10 -)]tan(t)tan(t[21221 ????? ????vvvvzz =1 （2-33）式中 1*11cosarcsxhzvv? 2*22cosrcsxhzvv ??? （2-34）得，ε ?=1.14。故當(dāng)分度圓確定以后，選取最小齒數(shù)，錐齒輪齒數(shù)為 29，模數(shù) m=6。錐齒輪嚙合如圖 3 所示：圖 3 錐齒輪嚙合Fig.3 bevel gears3 總結(jié)（1）棒桿式紅棗收獲裝置相對(duì)其他大型收獲機(jī)，具有對(duì)棗樹木損傷小，成本低等優(yōu)點(diǎn)；（2）棒桿式紅棗收獲裝置的應(yīng)用可以充分利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行收獲，使原本的低效率的采收有了一定的提高，并且降低了采摘的人工成本，在采摘速度上人工采摘有了顯著的提高；（3）本次設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)速低，載荷大的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)深深體會(huì)到采用中小馬力拖拉機(jī)即可滿足需要，不宜選擇大馬力拖拉機(jī)；（4）本次設(shè)計(jì)仍有很多缺點(diǎn)，發(fā)展矮化密植紅棗采收裝置仍然很多內(nèi)容需要探索。參考文獻(xiàn)：[1] 鄧玉珍. 4YS-24 型紅棗收獲機(jī)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械,2010,(3): 1～3.[2] 時(shí)惠英.機(jī)械工程材料與熱加工工藝[J]. 熱加工工藝,2008,(7):43～88[3] 濮良貴,紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第八版.北京:高等教育出版社,2009:1～259.[4] 孫桓,陳作模,葛文杰 .機(jī)械原理[M].第七版.北京:高等教育出版社,2009:12～45.[5] 丁彩紅,況云峰.基于 Solidworks 的零件建模的若干方法[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2006,(5):1～4.[6] 丘有永.淺談《機(jī)械制造技術(shù)》的課程設(shè)計(jì)[J]. 科技信息( 科學(xué)教研),2007,(11):2～5.[7] 李彩風(fēng),劉俊峰,馮曉靜等.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法與農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2006,(5):1～3.[8] 湯智輝,沈從舉,孟祥金等.4YS-24 型紅棗收獲機(jī)的研制[J]. 農(nóng)機(jī)化 ,2010,(1):2～6.Rod type red dates harvesting device designXiao JingYi（College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China）Abstract : In view of the Xinjiang dwarf close planting cultivation characteristics of red dates industrialization development - 11 -and red dates industry development needs, and red dates harvest machinery in the research level and the new requirement of new situation, study mechanical vibration red dates harvesting machine, design a rod type red dates harvesting device. The device consists of a power device, a walking device, transmission device, a knocking device, harvesting device, can be completed on the jujube percussion and collection. Introduced the harvesting device overall design and the major parts of the design, with fixed frequency to vibrate the whereabouts of jujube harvest red dates to the basic principle of vibration oil recovery, dwarfing close planting red dates harvest work width is small, easy to move, the picking process on branches and fruits damage small general design requirements, for the Xinjiang dwarf close planting red dates recovery device design reference.Keywords: Design and calculation of transmission; device;CLC: Document Code: A棒桿式紅棗收獲裝置的設(shè)計(jì)開題報(bào)告1 課題研究的意義果園收獲作業(yè)是果園生產(chǎn)全過程中最重要的環(huán)節(jié)，林果采收勞動(dòng)強(qiáng)度大，用工量多。傳統(tǒng)的人工采收方法，每公頃需要幾百個(gè)工時(shí)，占果園生產(chǎn)過程中用工量的 50%左右，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且成本高。目前，隨著特色林果，尤其是紅棗等林果的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依靠人工采收的方式已不能滿足紅棗等產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。針對(duì)我國尤其是林果采收機(jī)械的研究現(xiàn)狀和林果業(yè)機(jī)械化發(fā)展的新形式要求，研究設(shè)計(jì)機(jī)械振動(dòng)式林果采收機(jī)，對(duì)提高我國林果收獲機(jī)械化水平具有重要意義。2 現(xiàn)狀及分析2.1國外紅棗收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)摘棗原理不同采棗機(jī)械主要有兩大類：一類是氣力振動(dòng)采收機(jī)；另一類是機(jī)械振動(dòng)采收機(jī)。機(jī)械振動(dòng)采收機(jī)又可分為兩種，一是機(jī)械推搖采收機(jī)，另一種是機(jī)械撞擊采收機(jī)， 目前，國外用得最多的是推搖式采收機(jī)。氣力式振動(dòng)采收該機(jī)雖然功率消耗大，對(duì)樹葉有損傷，但摘棗效率較高，可達(dá)90%以上，收獲漿果可提高工效2～3倍。當(dāng)前，國外一些發(fā)達(dá)國家紅棗收獲基本上采用機(jī)械化，紅棗收獲多采用振動(dòng)采收機(jī)。目前，國外使用的振動(dòng)采收機(jī)的功率可達(dá) 26.7 kW，其振動(dòng)頻率一般為 900～1200 次，振幅為 18～45 mm，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 4～7 倍。主要用途采收棗等果樹。2.2 國內(nèi)紅棗收獲機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國紅棗收獲主要靠人工手摘和借助簡單工具輔助，如云梯和采果刀等紅棗，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，用工量很多。采收整體技術(shù)水平較低，在操作上都為手動(dòng)控制。采收機(jī)械的研究在我國仍處于起步階段，尚未見成熟先進(jìn)的實(shí)用機(jī)具報(bào)道。當(dāng)前,機(jī)械采收的方法主要有振搖法和梳刷法。其中,振搖法是應(yīng)用最多的一種方法, 適用于采收大多數(shù)干果、堅(jiān)果和部分鮮食水果；而梳刷法適用于采收草莓、葡萄等漿果。兵團(tuán)應(yīng)根據(jù)林果生產(chǎn)實(shí)際,從易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械采收的紅棗、核桃等特色干果的收獲入手, 研發(fā)基于振搖原理的干果收獲機(jī)具。農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)機(jī)研究所已首次從意大利引進(jìn)了一臺(tái)干果收獲機(jī)成套設(shè)備, 并于2007年9 月在哈密農(nóng)十三師火箭農(nóng)場進(jìn)行了紅棗、核桃機(jī)械采收的適應(yīng)性試驗(yàn), 效果較好。自 2008 年開始，農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所經(jīng)過反復(fù)研究，終于成功研制出了“4YS-24 紅棗收獲機(jī) ”。該紅棗收獲機(jī)每小時(shí)可采摘 50 棵棗樹，采凈率達(dá)到 91.5% ，工效提高了 10 倍左右，而人工采摘紅棗每小時(shí)只能采摘 5 棵棗樹?？偟膩碚f,兵團(tuán)以及國內(nèi)林果業(yè)機(jī)械化發(fā)展步伐緩慢,林果業(yè)生產(chǎn)過程機(jī)械化作業(yè)大部分尚處于空白階段。2.3 國內(nèi)外研究存在問題（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、拆卸不方便，操作不便。（2）采用機(jī)械振動(dòng)的方式采收紅棗，其偏心振動(dòng)頻率高、振幅小，按要求正確操作，不會(huì)對(duì)果樹造成損傷。 （3）生產(chǎn)率較低，采凈率低，范圍不廣。2.4 研究的內(nèi)容與方法根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的紅棗收獲機(jī)研究現(xiàn)狀與矮化密植模式的特點(diǎn)急需開發(fā)適于結(jié)構(gòu)簡單，采摘效果好，對(duì)紅棗損傷少棒桿式紅棗收獲裝置。該課題的主要研究內(nèi)容有：依據(jù)棒桿式紅棗收獲裝置的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出棒桿式紅棗收獲機(jī)，并利用AutoCAD、Solidworks 等軟件進(jìn)行繪圖與實(shí)體繪制。設(shè)計(jì)出棒桿式紅棗收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)主要由動(dòng)力設(shè)備、機(jī)架、果樹振搖裝置、行走裝置、除雜與收集裝置等組成，動(dòng)力設(shè)備提供動(dòng)力，使整個(gè)收獲裝置向前行走，機(jī)架負(fù)責(zé)連接果樹振搖裝置，果樹振搖裝置夾住果樹以一定的頻率搖晃果樹，使果實(shí)下落，除雜與收集裝置負(fù)責(zé)收集與除雜工作。討論分析了收獲機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)，參考動(dòng)力設(shè)備參數(shù)，既要保證工作要求，又要盡量減小功率消耗。根據(jù)選定的有關(guān)參數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出收獲機(jī)移動(dòng)所需的功率，根據(jù)該功率選擇合適的動(dòng)力設(shè)備。該課題應(yīng)用的研究方法：理論設(shè)計(jì)、繪制模擬樣機(jī)圖并進(jìn)行仿真模擬。既要保證工作要求，又要盡量使其結(jié)構(gòu)簡單。2.5 預(yù)期目標(biāo)（1）整體結(jié)構(gòu)簡單，安裝、拆卸方便，機(jī)動(dòng)性好。（2）機(jī)器操作方便、工作穩(wěn)定可靠。（3）采用機(jī)械振動(dòng)的方式采收紅棗，其偏心振動(dòng)頻率高、振幅小，不會(huì)對(duì)果樹造成損傷。（5）采凈率較高，總損失率小，采收對(duì)象范圍可適當(dāng)延伸。3 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的紅棗收獲機(jī)設(shè)計(jì)適用于矮化密植模式的棒桿式紅棗收獲裝置，要求結(jié)構(gòu)簡單，采摘效果好，對(duì)紅棗損傷少。（1）選擇合適配套動(dòng)力，設(shè)計(jì)工作裝置、收集除雜裝置和行走裝置。（2）運(yùn)用 AutoCAD 繪制二維裝配圖和零件圖。（3）利用 Solidworks 繪制三維圖。4 工作條件及解決方法塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，區(qū)域優(yōu)勢明顯。生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)紅棗種植面積有 90萬畝，為設(shè)計(jì)開展提供了便利的外部條件。塔里木大學(xué)有良好的硬件與軟件設(shè)施，這些都為課題的實(shí)施提供了保障。5 工作方案及進(jìn)度第 1～2 周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告。第 3～4 周 根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的紅棗收獲機(jī)確定棒桿式紅棗收獲裝置的總體設(shè)計(jì)方案，繪制總體結(jié)構(gòu)簡圖。第 5～6 周 根據(jù)工作要求，計(jì)算并查閱相關(guān)手冊，選擇和設(shè)計(jì)各零部件。第 7～9 周 運(yùn)用 AutoCAD 軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。第 10～11 周 運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。第 12 周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、校核、修正。第 13 周 完成設(shè)計(jì)說明書。第 14 周 整理材料，準(zhǔn)備答辯。參考文獻(xiàn)[1] 湯智輝 ,賈首星 ,沈從舉,孟祥金,周艷. 兵團(tuán)林果業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2008,(11). [2] 吐魯洪,阿依木妮莎,杜英．國外果樹振動(dòng)采收機(jī)[J]. 農(nóng)機(jī)化 ,2004(3):54-56. [3] 丁志祥．國外果園的機(jī)械采收[J]. 世界農(nóng)業(yè),1995,(9):21-22.[4] 湯智輝 ,沈從舉,孟祥金,賈首星,周艷,鄭炫. 4YS-24 型紅棗收獲機(jī)的研制[A].2010 國際農(nóng)業(yè)工程大會(huì)現(xiàn)代農(nóng)機(jī)新技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)分會(huì)場論文集[C], 2010.[5] 湯智輝,沈從舉,孟祥金,賈首星,周艷,鄭炫. 4YS-24 型紅棗收獲機(jī)的研制[J].農(nóng)機(jī)化,2010,(1).[6] 鄧玉珍. 4YS-24 型紅棗收獲機(jī)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械,2010,(3).[7] 湯智輝,賈首星,沈從舉,孟祥金,周艷. VIBROLIV 干果采收機(jī)的引進(jìn)與試驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)化,2009,(04).棒桿式紅棗收獲裝置的設(shè)計(jì)目 錄1 緒論 ........................................................................................................................................11.1 課題研究的目的及意義 ..................................................................................................................11.2 國內(nèi)外水果采摘機(jī)械的現(xiàn)狀 ..........................................................................................................11.3 國外現(xiàn)狀水果采摘機(jī)械的現(xiàn)狀 ......................................................................................................11.4 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 ..............................................................................12 總體方案擬定 ................................................................................................................................................22.1 方案來源 ..........................................................................................................................................22.2 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................................................................................................23 總體計(jì)算 ..........................................................................................................................................................33.1 傳動(dòng)比分配 ......................................................................................................................................33.2 效率計(jì)算 ..........................................................................................................................................33.3 功率計(jì)算 ..........................................................................................................................................33.4 轉(zhuǎn)矩計(jì)算 ..........................................................................................................................................34 主要零部件設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................................34.1 減速機(jī)的選擇 ..................................................................................................................................34.2V 帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................................................................................................44.3 帶輪計(jì)算 ..........................................................................................................................................54.4 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................................................................................64.5 鏈輪計(jì)算 ..........................................................................................................................................74.6 直齒圓錐齒輪計(jì)算 ..........................................................................................................................84.7 軸的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................115 軸的校核 ........................................................................................................................................................125.1 按扭轉(zhuǎn)剛度條件計(jì)算 ....................................................................................................................135.2 校核軸的疲勞強(qiáng)度 ........................................................................................................................136 輔助部件 ........................................................................................................................................................146.1 鍵的選擇 ........................................................................................................................................146.2 聯(lián)軸器的選擇 ................................................................................................................................146.3 軸承選擇 ........................................................................................................................................147 總 結(jié) ..............................................................................................................................................................14致 謝 ..................................................................................................................................................................15參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................................................16前 言果業(yè)是人類生存和社會(huì)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，果業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)該是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。因而，隨著世界性果業(yè)日益發(fā)展，尋找新的果園發(fā)展方式擺在了人們的面前。棗業(yè)是果業(yè)中的一種，在南疆一帶種植廣泛，果園收獲作業(yè)是果園生產(chǎn)全過程中重要的環(huán)節(jié)，棗樹收獲用工量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。傳統(tǒng)的人工收獲方法，每公頃需幾百個(gè)工時(shí)，占果園生產(chǎn)過程中總用工量的50%左右，效率大大降低。因此，果園收獲機(jī)械化一直是國內(nèi)外研究工作的重點(diǎn)。當(dāng)前，果園收獲機(jī)械化在已作為一種比較成熟技術(shù)在國外被廣泛采用，機(jī)械收獲的生產(chǎn)效率與人工相比提高了5～10 倍，大大的提高了效率。機(jī)械采收的方法主要有振搖法和梳刷法，振搖法是應(yīng)用最多的一種機(jī)械采收方法，是國外應(yīng)用較多、適用性較好的采收機(jī)型。然而，國內(nèi)果園收獲主要依靠人工摘或借助簡單工具采摘，林果采收機(jī)械的研究在我國仍處于起步階段，尚未見比較成熟的實(shí)用機(jī)具報(bào)道。目前，隨著特色林果，尤其是紅棗等林果的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依靠人工采收已不能滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。針對(duì)國內(nèi)尤其是果園采收機(jī)械的研究現(xiàn)狀和林果業(yè)機(jī)械化發(fā)展的新的形式及要求，研究并設(shè)計(jì)機(jī)械振動(dòng)式林果采收機(jī)，對(duì)于發(fā)展并提高我國林果收獲機(jī)械化水平具有十分重大的意義。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11緒論1.1課題研究的目的及意義大棗又名紅棗、干棗、棗子，起源于中國，在中國已有四千多年的種植歷史，自古以來就被列為“五果”（桃、李、梅、杏、棗）之一。紅棗富含蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、胡蘿卜素、B 族維生素、維生素 C、 維生素 P 以及鈣、磷、鐵和環(huán)磷酸腺苷等營養(yǎng)成分。其中維生素 C 的含量在果品中名列前茅，有維生素王之美稱。隨著紅棗的種植面積的增加，紅棗的機(jī)械化作業(yè)在紅棗栽培中的重要性逐漸凸顯。依據(jù)最近幾年林果業(yè)發(fā)展的態(tài)式分析，果樹種植每年以 10%的速度遞增，由于林果業(yè)的快速發(fā)展，各地已形成了較大的種植規(guī)模，每到收獲季節(jié)需要投入大量的勞力來完成水果采收?？梢灶A(yù)見到，再過 3～5 年，新種植的果樹進(jìn)入盛果期后，水果采收作業(yè)將會(huì)出現(xiàn)因勞動(dòng)力短缺、采收不及時(shí)，而直接影響果品質(zhì)量和造成大量損失的問題。這是因?yàn)?，水果采摘是一?xiàng)勞動(dòng)投入量很大的作業(yè)，有些水果因成熟期不一致，需要多次采摘才能完成收獲；而有些作為鮮食或作為加工用途的果品，因市場對(duì)于果實(shí)外觀要求較高，不能有碰傷、刮傷、壓裂等機(jī)械損傷，采收這些水果時(shí)必須小心翼翼；另外，水果收獲是在離地面有 3～5 m 高的空中作業(yè)，以上原因決定了水果采摘是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)力的作業(yè)。人工采收水果的速度緩慢，大面積發(fā)展水果種植時(shí)，必須要依靠機(jī)械化來提高采摘效率。據(jù)有關(guān)資料介紹，有些鮮食水果的采收用工量較大，約占水果生產(chǎn)總用工量的 50%以上，導(dǎo)致特色果品的生產(chǎn)成本過大，不能滿足向果品加工企業(yè)提供數(shù)量充足、質(zhì)量優(yōu)越、價(jià)格相對(duì)低廉的原料，這樣極不利于企業(yè)直接參與市場競爭。果園收獲作業(yè)是果園生產(chǎn)全過程中最重要的環(huán)節(jié)，林果采收勞動(dòng)強(qiáng)度大，用工量多。傳統(tǒng)的人工采收方法，每公頃需要幾百個(gè)工時(shí)，占果園生產(chǎn)過程中用工量的 50%左右，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且成本高。目前，隨著特色林果，尤其是紅棗等林果的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依靠人工采收的方式已不能滿足紅棗等產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。針對(duì)我國尤其是林果采收機(jī)械的研究現(xiàn)狀和林果業(yè)機(jī)械化發(fā)展的新形式要求，研究設(shè)計(jì)機(jī)械振動(dòng)式林果采收機(jī)，對(duì)提高我國林果收獲機(jī)械化水平具有重要意義。1.2 國內(nèi)外水果采摘機(jī)械的現(xiàn)狀上世紀(jì) 80 年代我國開始林果機(jī)械化收獲研究，張克孝教授先后采用梳刷和振動(dòng)的原理對(duì)黑加侖進(jìn)行機(jī)械采收的試驗(yàn)研究；王業(yè)成采用振動(dòng)采收裝置對(duì)黑加侖進(jìn)行收獲試驗(yàn)；寧夏固原地區(qū)農(nóng)機(jī)所研制了手工沙棘采收器。寧夏農(nóng)林科學(xué)院研制的枸杞采摘機(jī)；內(nèi)蒙古自治區(qū)園藝科學(xué)研究所研究了噴灑 40%乙烯利溶劑的沙棘化學(xué)采收法；內(nèi)蒙古林業(yè)研究院應(yīng)用氣吸式小林果采收裝置進(jìn)行氣吸采收。這些方法可在一定程度上提高工效、改善采收條件，但采收效率低，果樹損傷嚴(yán)重。2009 年，農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所研制 4YS-24 型紅棗收獲機(jī)，采用抱搖式收獲方法，適于收獲樹高 3 m 以上的棗樹，采凈率 91.5%；2010 年農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制了手持式振動(dòng)林果收獲機(jī)，采用樹枝振動(dòng)式收獲方法，采凈率≥85%；時(shí)代沃林推出的果樹振動(dòng)采收機(jī)ZTM-02，采用抱搖式收獲方法，適用于各類堅(jiān)果和表皮不易破損的鮮果進(jìn)行收獲。1.3 國外現(xiàn)狀水果采摘機(jī)械的現(xiàn)狀20 世紀(jì) 60 年代，國外開始林果機(jī)械化收獲研究，根據(jù)收獲機(jī)械所用動(dòng)力不同，主要有氣力式和機(jī)械式。氣力式分為：氣吹和氣吸式，振動(dòng)式根據(jù)激振位置不同分為：樹桿、樹枝和樹冠振動(dòng)式。氣力式振動(dòng)收獲：Whitney J D 和 Wheaton T A 通過氣力式振動(dòng)采收機(jī)對(duì)噴灑落果劑的Valencia 柑橘進(jìn)行試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：該方法的采收率很低，且氣力式振動(dòng)采收機(jī)相對(duì)于人工采摘，柑橘減產(chǎn) 16%。樹桿振動(dòng)式收獲： Whitney and Wheaton 使用 FMC-4000 抱搖式振動(dòng)收獲機(jī)對(duì)噴灑落果劑的柑橘進(jìn)行試驗(yàn)，振動(dòng)時(shí)間 3～7s，收獲率在 90%以上，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)機(jī)采比人工采摘的柑橘減產(chǎn) 10％。樹枝振動(dòng)式收獲：Mateev L.M.et al.認(rèn)為采收工作部件撞擊櫻桃樹枝的沖擊力為隨機(jī)函數(shù)，在不同工作參數(shù)下建立了櫻桃振動(dòng)采收數(shù)學(xué)模型，在櫻桃田間采收試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與該模型預(yù)測結(jié)果的相關(guān)系數(shù)約為 0.99。樹冠振動(dòng)式收獲：韓國忠南國立大學(xué) S.W.Lee etal.對(duì)紅棗的物理力學(xué)特性研究，研究基于樹冠振動(dòng)的采收裝置，激振頻率 7.7 Hz，試驗(yàn)時(shí)間 3 s，成熟紅棗采收率達(dá)到 95.8%。綜上所述，國外沒有可以引進(jìn)消化吸收的矮化密植紅棗收獲機(jī)，兵團(tuán)以及國內(nèi)林果業(yè)機(jī)械化發(fā)展步伐緩慢，國內(nèi)林果收獲機(jī)研制也沒有提供相應(yīng)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，林果業(yè)生產(chǎn)過程機(jī)械化作業(yè)大部分尚處于空白階段。為了應(yīng)對(duì)矮化密植紅棗種植面積迅猛增長帶來的收獲難題，國內(nèi)自主研制其收獲機(jī)械裝備勢在必行。1.4本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2矮化密植紅棗棗樹枝干比較細(xì)，且不會(huì)太高。因此，在進(jìn)行機(jī)械化采收的時(shí)候還要特別主要的是對(duì)棗樹枝干的保護(hù)，就是敲擊強(qiáng)度不宜過大，同時(shí)，還要保證采凈率。因此，在設(shè)計(jì)過程中要注意機(jī)械采摘過程中對(duì)棗樹枝干的保護(hù)等問題。通過資料的查詢和實(shí)際的測量，同時(shí)還有指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，可以總結(jié)出該矮化密植紅棗收獲機(jī)設(shè)計(jì)要求為：工作寬度小，易移動(dòng)，采摘過程對(duì)樹枝和果實(shí)的損傷小。經(jīng)借鑒采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)的方式敲擊樹枝，敲擊棒為橡膠材質(zhì)，盡量減少對(duì)樹枝的損傷。2 總體方案擬定2.1 方案來源門式高架采果機(jī)：用成排的指桿式橡膠敲擊棒在液壓系統(tǒng)操縱下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，敲打果枝，使果實(shí)脫落，適用于采收成行的矮化果樹。如圖 2-1 所示： 123451 操縱臺(tái) 2 槳葉 3 振動(dòng)器 4 輸送帶 5 承接導(dǎo)向器圖 2-1 門式高架采果機(jī)2.2 總體方案設(shè)計(jì)1 收果架 2 鋼架輪 3 鋼架 4 軸承端蓋 5 螺釘 6 軸承 7 敲擊棒 8 聯(lián)軸器 9 螺栓 10 墊片 11 螺母 12 軸承座 13 鏈輪 14 大帶輪 15 錐齒輪 16 鏈條 17 帶 18 小帶輪圖 2-2 總體方案圖總體方案圖如圖 2-2 所示，以拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸為動(dòng)力，動(dòng)力輸出軸以聯(lián)軸器與減速機(jī)相連接，將動(dòng)力遞給減速機(jī)，帶動(dòng)減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，減速機(jī)輸出軸以聯(lián)軸器與小皮帶輪相連接，小皮帶輪通過皮帶與大皮帶輪相連接，將動(dòng)力傳遞給大皮帶輪，實(shí)現(xiàn)大皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶應(yīng)用張緊輪張塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)3緊，并采用防護(hù)罩，以防止灰塵。大皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)同軸連接鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)其余兩軸兩個(gè)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同軸相連接錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過錐齒輪的變向作用，將豎直平面的運(yùn)動(dòng)改為水平平面的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連接有橡膠敲擊棒的軸旋轉(zhuǎn)，以固定頻率樹枝，使果實(shí)下落，下面放有接果盤，用以收集果實(shí)，收集完果實(shí)后用風(fēng)扇吹去落葉，在進(jìn)行其他方式除雜工作，最后完成對(duì)紅棗的收集過程。在收集的過程中應(yīng)當(dāng)注意工作寬度小，易移動(dòng)，采摘過程對(duì)樹枝和果實(shí)的損傷小，鏈輪潤滑等要求。3 總體計(jì)算3.1 傳動(dòng)比分配選擇轉(zhuǎn)速為 540 r/min 后動(dòng)力輸出軸，執(zhí)行機(jī)構(gòu)敲擊棗樹的頻率為 60 r/min，傳動(dòng)比為 9:1，綜合考慮各個(gè)因素，分配傳動(dòng)比為減速機(jī) 6:1，大帶輪與小帶輪傳動(dòng)比為 1.5:1，鏈輪傳動(dòng)比為 1:1，錐齒輪傳動(dòng)比為 1:1。3.2 效率計(jì)算η =0.99，每對(duì)滾動(dòng)軸承 η =0.98，η =0.96，η =0.9，η =0.92聯(lián) 軸 器 滾 動(dòng) 軸 承 帶 鏈 條 錐 齒 輪η =0.85，η =0.9發(fā) 動(dòng) 機(jī) 減 速 器3.3 功率計(jì)算選擇 25 馬力拖拉機(jī)，故功率 P 為 25×0.735Kw=18.375 kW動(dòng)力輸出軸功率 P =P×η ≈15.62 kW動(dòng) 力 輸 出 軸 發(fā) 動(dòng) 機(jī)輸入減速機(jī)功率 P = P ×η ≈15.46 kW輸 入 動(dòng) 力 輸 出 軸 聯(lián) 軸 器小帶輪軸功率 P = P ×η ≈13.91 kW小 帶 輪 輸 入 減 速 器大帶輪軸功率 P =P ×η ×η ≈13.09 kW大 帶 輪 小 帶 輪 帶 滾 動(dòng) 軸 承上錐齒輪 1 軸功率 P =P ×η ×η ≈11.53 kW1錐 大 帶 輪 滾 動(dòng) 軸 承 鏈 條上錐齒輪 2 軸功率 P =P ×η ×η ×η ≈9.35 kW2錐 錐 滾 動(dòng) 軸 承 鏈 條 錐 齒 輪下錐齒輪 3 軸功率 P =P ×η ×η ≈10.17 kW3錐 1錐 滾 動(dòng) 軸 承 錐 齒 輪下錐齒輪 4 軸功率 P =P ×η ×η ≈8.42 kW4錐 2錐 滾 動(dòng) 軸 承 錐 齒 輪3.4 轉(zhuǎn)矩計(jì)算額定轉(zhuǎn)矩 T =9550×P /n ≈276.07 N·md動(dòng) 力 輸 出 軸 m輸入減速機(jī)轉(zhuǎn)矩 T =T ×η ≈273.31 N·m減 速 機(jī) 聯(lián) 軸 器小帶輪軸轉(zhuǎn)矩 T =T ×η ×i≈1495.85N·m小 帶 輪 減 速 機(jī) 減 速 器大帶輪軸轉(zhuǎn)矩 T =T ×η ×η ×η ×i≈2100.87 N·m大 帶 輪 小 帶 輪 帶 滾 動(dòng) 軸 承 發(fā) 動(dòng) 機(jī)上錐齒輪 1 軸轉(zhuǎn)矩 T =T ×η ×η ≈1861.79 N·m1錐 大 帶 輪 滾 動(dòng) 軸 承 鏈 條上錐齒輪 2 軸轉(zhuǎn)矩 T =T ×η ×η ×η ≈1510.73N·m2錐 錐 滾 動(dòng) 軸 承 鏈 條 錐 齒 輪下錐齒輪 3 軸轉(zhuǎn)矩 T =P ×η ×η ≈ 1678.59 N·m3錐 1錐 滾 動(dòng) 軸 承 錐 齒 輪下錐齒輪 4 軸轉(zhuǎn)矩 T = P ×η ×η ≈1362.07 N·m4錐 2錐 滾 動(dòng) 軸 承 錐 齒 輪4 主要零部件設(shè)計(jì)4.1 減速機(jī)的選擇通過查閱相關(guān)材料，決定采用擺線減速機(jī)。擺線減速機(jī)特點(diǎn)為：傳動(dòng)比大；傳動(dòng)效率高，一般一級(jí)傳動(dòng)效率為 90%～95% ；結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，體積和普通圓柱齒輪減速機(jī)相比可減小 1/2～2/3 ；故障少，壽命長。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠；拆裝方便，容易維修；過載能力強(qiáng)，耐沖擊，慣性力矩小，適用于起動(dòng)頻繁和正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。選用單級(jí)臥式擺線針減速機(jī) X6 型，傳動(dòng)比為 6:1。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4其中 Z1=352 mm，M=335 mm，W=430 mm，H=423 mm，H1=200 mm ，F(xiàn)=30 mm，P=275 mm，Q=380 mm，T=34 mm，N=4 mm，G=22 mm，B=18 mm，C=69 mm ，D=35 mm，L=87 mm，b1=10 mm ，c1=38 mm，d1=35 mm,l1=25 mm，Z=202 mm。三維圖如圖 4-1 所示：圖 4-1 減速機(jī)三維圖4.2V 帶的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）條件給定已知：小帶輪轉(zhuǎn)速 n =90 r/min，大帶輪轉(zhuǎn)速 n =60 r/min。1 2減速機(jī)輸出功率 P=13.91 kW。（2）設(shè)計(jì)功率 P dP = K ×P=1.2×13.91= 16.7 kWdAK —工況系數(shù)，取 K =1.3。A（3）選擇 V 帶型號(hào)由 P =16.7kW，小帶輪轉(zhuǎn)速 n =90 r/min，選 D 型帶。d 1（4）傳動(dòng)比 ii=n /n =90 r/min/60 r/min=1.512（5）求大小帶輪基準(zhǔn)直徑 ，1d21）小帶輪的基準(zhǔn)直徑由表 12-1-11，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 =400 mm。1d2）大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2d=i =1.5×400=600 mmd1取為 600 mm。2=600 mm（雖使 n 略有減小，但其范圍小于 5％，允許） 。Ⅰ（6）驗(yàn)算帶速 VV= m/s=9，推薦 z =29-2i=27（3）大鏈輪齒數(shù) z 4z =iz =27>S=1.5，故符合要求。??2??S鏈輪中間為危險(xiǎn)截面可依照大帶輪中間截面計(jì)算公式進(jìn)行校核，得到8.8>1.5，故符合要求。2??綜上所述，軸符合要求，可滿足工作需要。6 輔助部件6.1 鍵的選擇平鍵具有結(jié)構(gòu)簡單，裝拆簡單，對(duì)中性好等優(yōu)點(diǎn)選擇 A 型平鍵。大帶輪鍵的選擇：大帶輪軸直徑為 76 mm，選擇 b×h 為 22 mm×14 mm 鍵，長度為 110 mm.鏈輪輪鍵的選擇：當(dāng)鏈輪軸直徑為 76 mm，選擇 b×h 為 22 mm×14 mm 鍵，長度為 90 mm，直徑為 72 mm，選擇 b×h=20 mm×12 mm，長為 90 mm。錐齒輪間的選擇：當(dāng)鏈輪軸直徑為 80 mm，選擇 b×h 為 22 mm×14 mm 鍵，長度為 70 mm，直徑為 70 mm，選擇 b×h=20 mm×12 mm，長為 70 mm。6.2 聯(lián)軸器的選擇已知：由功率 P=15.62 kW， n=540 r/min，軸頸為 35 mm 選擇聯(lián)軸器。（1）類型選擇為了隔離振動(dòng)與沖擊，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。（2）載荷計(jì)算公稱轉(zhuǎn)矩 ≈324.965 N·mnPT510.9??取 =2.0，故由計(jì)算公式可得AK=649.93 N·mTca?（3）型號(hào)選擇選擇 LX3 型聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩為 1250 N·m，極限轉(zhuǎn)速 4700 r/min，軸徑在 30 mm～48 mm 之間，故合用。由功率 P=15.62 kW，n=540 r/min，軸頸為 35 mm 選擇聯(lián)軸器。6.3 軸承選擇選擇深溝球軸承與角接觸球軸承分別主要承受徑向與軸向載荷，大帶輪安裝軸承的直徑為 90 mm， ，選擇 6018 深溝球軸承?；緟?shù)：d=90 mm，D=140 mm，B=24 mm。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)15錐齒輪軸安裝軸承的直徑為 80mm，選擇 6016 深溝球軸承?；緟?shù)：d=80 mm，D=125 mm，B=22 mm。下錐齒輪安裝軸承的軸直徑為 80 mm，選擇 7016AC 角接觸球軸承?；緟?shù)：d=80 mm，D=125 mm，B=24 mm。7 總 結(jié)畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，現(xiàn)將設(shè)計(jì)總結(jié)如下：（1）棒桿式紅棗收獲裝置相對(duì)其他大型收獲機(jī)，具有對(duì)棗樹木損傷小，成本低等優(yōu)點(diǎn)。（2）棒桿式紅棗收獲機(jī)的應(yīng)用可以充分利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行收獲，使原本的低效率的采收有了一定的提高，并且降低了采摘的人工成本，在采摘速度上人工采摘有了顯著的提高。（3）本次設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)速低，載荷大的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)深深體會(huì)到采用中小馬力拖拉機(jī)即可滿足需要，不宜選擇大馬力拖拉機(jī)。（4）本次設(shè)計(jì)仍有很多缺點(diǎn)，發(fā)展矮化密植紅棗采收裝置仍然很多內(nèi)容需要探索。致 謝本畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先得感謝指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間里，為我創(chuàng)造了良好學(xué)習(xí)環(huán)境，提供了發(fā)展機(jī)會(huì)。不僅教會(huì)我很多的專業(yè)技能，也在工作方式、治學(xué)態(tài)度上言傳身教，尤其是在多次修改設(shè)計(jì)圖的過程中他以極大的耐心幫助修改我的設(shè)計(jì)，使我深受感動(dòng)，同時(shí)感謝所有教導(dǎo)過我、幫助過我的老師，正是因?yàn)樗麄兌嗄陙碜巫尾痪氲慕陶d才使得我的專業(yè)技能有很大的提高。大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。大學(xué)四季如歌的校園，美麗如詩的風(fēng)景都深深的留在了我的記憶里。最后，衷心的感謝機(jī)械電氣化工程學(xué)院的每位老師，謝謝你們在學(xué)習(xí)上、生活中給予我的關(guān)心與支持。衷心祝愿塔里木大學(xué)的明天更加美好！塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)16參考文獻(xiàn)[1]成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 單行本 液壓傳動(dòng)》.化學(xué)工業(yè)出版社， 2004: 311-317.[2]西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.《機(jī)械設(shè)計(jì) 》.第八版.高等教育出版社，2006:72-78.[3]朱家誠.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》.合肥工業(yè)大學(xué)出版社， 2005:43-201.[4]甘永立.《幾何量公差與檢測》.上?？茖W(xué)科技出版社， 2008:25-45.[5]許福玲.《液壓與氣壓傳動(dòng)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2007:3-5.[6]王乃康，矛也冰，趙平.《現(xiàn)代園林機(jī)械》.中國林業(yè)出版社， 2000:147-152.[7]大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.《機(jī)械制圖》.高等教育出版社， 2007:1-346.[8]成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 單行本 機(jī)械傳動(dòng)》.化學(xué)工業(yè)出版社， 2004:102-210.