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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
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植樹挖坑機(jī)之挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、選題背景
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)劃植樹造林，然而植樹造林存在一個(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，為了更有效的植樹造林，出現(xiàn)了機(jī)械造林。本課題出自于鹽城拖拉機(jī)廠，本課題是設(shè)計(jì)一臺(tái)植樹挖穴機(jī)，與黃海金馬-50型拖拉機(jī)相匹配，用于植樹造林，代替人力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化造林。
二、課題設(shè)計(jì)
2.1課題的內(nèi)容
調(diào)研，收集相關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際情況，擬定結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)一臺(tái)植樹挖穴機(jī)，與黃海金馬-50型拖拉機(jī)相匹配，用于植樹造林。
1）．總體設(shè)計(jì)
(1)設(shè)計(jì)總體方案。
(2)繪制挖坑機(jī)總圖；
2）．零部件設(shè)計(jì)
(a) 根據(jù)挖坑機(jī)總圖，設(shè)計(jì)齒輪箱等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；
(b) 繪制傳動(dòng)軸、齒輪、齒輪箱體、鉆頭等零件圖；
(c) 有關(guān)計(jì)算、校核等。
2.2課題的目的
1、挖穴機(jī)與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛聯(lián)接，作業(yè)時(shí)萬(wàn)向傳動(dòng)軸偏置角度不得大于15°，田間移位或運(yùn)輸前必須先切斷動(dòng)力，將螺旋鉆頭提升至最大高度，此時(shí)鉆頭頂尖離地高度應(yīng)大于300mm。
2、螺旋葉片的轉(zhuǎn)速過(guò)高，會(huì)將泥土拋得很遠(yuǎn)，造成填坑缺土。轉(zhuǎn)速過(guò)低，則造成工作效率不高。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要充分調(diào)研和實(shí)踐，確定合適的轉(zhuǎn)速。
3. 為保證工作性能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮其穩(wěn)定性，避免受力不均勻而造成抖動(dòng)；
4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以降低制造成本。
5、挖穴機(jī)技術(shù)參數(shù)
①挖穴直徑:50cm
②挖穴深度：80cm
③鉆頭轉(zhuǎn)速：150～250r/min
④鉆頭形式：采用雙螺旋葉片結(jié)構(gòu)；
⑤工作效率：60～90坑塘/小時(shí)；
⑥按5年壽命，每年工作800小時(shí)計(jì)；
6、設(shè)計(jì)何種葉片結(jié)構(gòu)方便旋轉(zhuǎn)挖坑。
7、設(shè)計(jì)何種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，方便操作。
三、課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
中國(guó)挖穴機(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)植樹造林機(jī)具現(xiàn)狀我國(guó)植樹造林機(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)配套的挖穴機(jī)，而北方地區(qū)為栽植果樹和防護(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)、挖穴機(jī)，這種機(jī)具既可以挖植樹穴坑，也可以挖梯形溝槽用于果樹施溝肥。對(duì)大面積的機(jī)械植樹造林，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)植樹造林機(jī)械雖有多個(gè)品種，但由于栽種樹苗多在山地、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，生產(chǎn)的挖穴機(jī)批量較小。近幾年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)林的興起以及國(guó)家為防治水土流失，退耕還林、種草種樹已引起各有關(guān)部門的普遍重視，并加大了植樹造林機(jī)械的投入，取得了良好的效果。
挖穴機(jī)為了適應(yīng)不同土壤、不同作業(yè)條件的要求，國(guó)外生產(chǎn)的不同動(dòng)力配套的造林用挖穴機(jī)，有手提式、背負(fù)式、手扶拖拉機(jī)式和拖拉機(jī)式4種。
1）手提式挖穴機(jī)，分為單人式與雙人式。日本多用單人手提式，歐洲各國(guó)則多采用雙人手提式。手提式挖穴機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一般為1.3--3.7kw，多采用油鋸和割灌機(jī)的單缸風(fēng)冷汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力。單人和雙人手提式挖穴機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)經(jīng)離心式離合器和減速箱，將轉(zhuǎn)數(shù)降低到100--200r/min，再傳到挖穴鉆頭。由于減速比很大，多采用蝸輪蝸桿或擺線針輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便減少機(jī)器的質(zhì)量。由于雙人手提式挖穴機(jī)質(zhì)量可以大一些，有的采用多段直齒輪減速機(jī)構(gòu)。有的挖穴機(jī)為了使挖穴機(jī)鉆頭能自動(dòng)地由地中拔出，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中裝有逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。國(guó)外所用的挖穴鉆頭多為螺旋片型，挖穴時(shí)自穴中向上排土的性能好，螺旋片型有單螺旋和雙螺旋兩種。山地造林時(shí)，挖穴的直徑和深度為25--30厘米，因此多采用1.5--2個(gè)節(jié)距的螺旋片。為了提高螺旋片型挖穴機(jī)的切根性能，有的將螺旋邊緣做成缺口狀。國(guó)外所用挖穴機(jī)鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)都不太高，以免將穴中的土壤甩得過(guò)遠(yuǎn)，一般周邊速度為3米/秒左右，鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)為200--300r/min。裝有逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的挖穴機(jī)在拔出鉆頭時(shí)，土壤會(huì)向相反方向旋轉(zhuǎn)，不會(huì)從穴中拋出。手扶拖拉機(jī)式挖穴機(jī)的功率為3.7--7.3kw，輪式拖拉機(jī)挖穴機(jī)的功率為36.8--73.6kw。
2）懸掛式挖穴機(jī)主要用于栽植大樹苗時(shí)的挖穴作業(yè)，挖穴直徑為50--80厘米，挖穴深度為60厘米，挖穴機(jī)懸掛在25.7--58.8kw拖拉機(jī)上。挖穴機(jī)由縱吊桿、帶安全裝置的萬(wàn)向傳動(dòng)軸、減速器和不同直徑的挖穴鉆頭組成。減速器由一對(duì)直齒錐齒輪組成，更換不同直徑的挖穴鉆頭時(shí)，要更換不同的錐齒輪，可換挖穴鉆頭有3種，直徑分別為80、60、30厘米。鉆頭由空心鉆桿、葉片和切土刀片組成，鉆桿下端有定心尖。工作時(shí)，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作部件完成挖穴作業(yè)，利用液壓裝置控制鉆頭升降。
3）液壓式挖穴機(jī)在發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍推廣。由于液壓技術(shù)的普及推廣，發(fā)達(dá)國(guó)家在挖穴機(jī)上已采用液壓傳動(dòng)裝置，主要用在液壓輸出能力較強(qiáng)的拖拉機(jī)或挖掘機(jī)的機(jī)型上，用液壓泵驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)。DANUSER液壓挖穴機(jī)裝有高效、轉(zhuǎn)向密封性能好的液壓馬達(dá)，可調(diào)節(jié)機(jī)械鏈條與齒輪，使扭距增大4倍。采用液壓驅(qū)動(dòng)比用萬(wàn)向節(jié)套管傳動(dòng)更靈活方便，當(dāng)遇到障礙物時(shí)能起到安全緩沖作用。
四、課題設(shè)計(jì)方案
4.1設(shè)計(jì)方案選型與分析
在開(kāi)始該機(jī)設(shè)計(jì)前，參考對(duì)比了一系列已有的植樹挖穴機(jī)，例如懸掛式挖穴機(jī)，手提式挖穴機(jī)，液壓式挖穴機(jī)等，總結(jié)發(fā)現(xiàn)他們都要用到由一對(duì)齒輪傳動(dòng)組成的減速箱。
4.2方案的確定
采用的是懸掛式挖穴機(jī)的方式，一種與小四輪拖拉機(jī)配套的懸掛式挖坑機(jī)，由懸掛架、帶安全裝置的萬(wàn)向傳動(dòng)軸、減速箱、雙螺旋葉片型鉆頭等構(gòu)成；懸掛架兩端分別與拖拉機(jī)和減速箱鉸合連接，雙螺旋型鉆頭固定在減速箱的輸出軸上；工作時(shí)，拖拉機(jī)的提升臂拖帶懸掛架進(jìn)行升降，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作部件完成挖穴作業(yè)；
4.3方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新
本課題具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作業(yè)質(zhì)量好、效率高、移動(dòng)及通過(guò)性能靈活的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于植樹造林、施肥集水、埋設(shè)樁柱等作業(yè)。
五、預(yù)期結(jié)果
1、產(chǎn)品大量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，大大降低了制造成本。
2、產(chǎn)品使用中的維護(hù)成本降低；設(shè)計(jì)的產(chǎn)品工作更穩(wěn)定、可靠， 拆卸方便、更易于維護(hù)。
3、產(chǎn)品外形美觀，環(huán)保，結(jié)構(gòu)合理，符合工作現(xiàn)場(chǎng)的需要，更易于操作和使用；
4、產(chǎn)品的使用效果達(dá)到植樹造林的機(jī)械化，減輕植樹人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的指標(biāo)。
六、設(shè)計(jì)主要步驟
1、為了使鉆頭更容易的進(jìn)行挖坑，設(shè)計(jì)螺旋葉片結(jié)構(gòu)以便旋轉(zhuǎn)挖坑；
2、設(shè)計(jì)最佳入土角（75`左右）、最佳轉(zhuǎn)速（150～250r/min），使之能耗最低，工作效率最高。
3、盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，如齒輪、螺母、螺栓等，以降低制造成本。
4、設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪傳動(dòng)），避免重心偏后造成操作困難。
七、進(jìn)度計(jì)劃
序號(hào)
任務(wù)名稱
開(kāi)始時(shí)間
結(jié)束時(shí)間
1
選題
第一周
第一周
2
查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
第二周
第三周
3
開(kāi)題
第四周
第五周
4
進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)
第六周
第十二周
5
中期檢查
第十三周
第十四周
6
上交畢業(yè)設(shè)計(jì)正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt
第十五周
第十五周
7
畢業(yè)答辯
第十六周
第十六周
八、參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
教研室審核意見(jiàn)：
教研室主任簽名： 年 月 日
備注：本開(kāi)題報(bào)告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檔案袋存檔。