新型的大葱收获机的设计-自走式大蒜收获机说明书

大葱收获机的设计摘要大葱是人们生活中不可缺少的一味调料。但收获过程中的效率低下。而国内的大葱收获机性能单一，收获技术不成熟，国外的收获机械虽然性能良好，但制造价格太高，且通用性不强，不适应国内市场。因此，设计一种新型的大葱收获机来完成高效率的收获是非常有意义的。本次研究的主要内容是大葱收获机结构设计。通过资料查阅对比确定其类型为自走式手扶大葱收获机。该机包含扶苗杆、切茎刀具、挖掘铲、运输链条等机械装置。先采用高速旋转刀具对大葱进行切茎，并用扶苗杆对大葱苗进行一个简单的扶持。然后利用平面三角挖掘铲挖起大葱，通过运输链条实现大葱与土壤的分离，最后完成大葱收集。本次设计其动力通过柴油机提供，减速装置采用二级减速器。利用摩擦离合器控制大葱收获机的启停。关键词：大葱；收获机；自走式；设计；校核AbstractWelsh onions are indispensable in peoples life. But the efficiency of the harvest process is low. The domestic onion harvester performance is single, harvest technology is not mature, although the performance of foreign harvesting machinery is good, but the manufacturing price is too high, and versatility is not strong, not suited to the domestic market. Therefore, it is very meaningful to design a new onion harvester to achieve efficient harvesting.The main content of this study is the onion harvester structure design. Through the data access comparison to determine its type of self-propelled hand green onion harvester. The machine includes the auxiliary stem, cutting the cutting tool, digging shovel, transport chain and other mechanical devices. First use high-speed rotating tool on the green onions cut stems, and with the auxiliary stem on the green onion seedlings for a simple support. And then use the plane triangular digging shovel digging green onions, through the transport chain to achieve onion and soil separation, and finally complete the collection of green onions. The design of its power through the diesel engine, deceleration device using two reducer. Use the friction clutch to control the start and fall of the green onion harvester.Key words：Green onion; harvester; self-propelled; design; check目 录摘要IAbstractII第1章 绪论31.1 本课题研究目的及意义31.2 国内外大葱收获机的研究现状41.2.1 国外大葱收获机的研究现状41.2.2 国内大葱收获机的研究现状7第2章 整体结构的设计与确定102.1 整体结构设计要求的确定102.2 总体结构及工作原理的设计与确定102.2.1 总体结构的设计与确定102.2.2 工作原理的设计与确定11第3章 传动装置的设计与确定123.1 动力源的放置与选择123.1.1 动力源的放置123.1.2 动力源的选择123.2 减速装置的设计与计算133.2.1 减速要求的确定133.2.2 减速箱的设计与计算133.3 离合器的设计18第4章 切茎装置的设计204.1 切茎装置设计要求的确定204.2 刀具的形状以及参数204.3 限深轮的设计214.4 扶禾秆的设计224.5 清理装置的设计224.6 传动装置的设计22第5章 起葱、葱土分离及行走装置的设计245.1 起葱装置的设计245.1.1 挖掘铲的选用245.1.2 挖掘铲参数的确定255.2 葱土分离装置的设计255.3 挖掘铲部位辅助装置265.4 行走装置的设计265.4.1 行走轮的设计265.4.2 行走轮轴的设计26结论30致谢31参考文献32I第1章 绪论1.1 本课题研究目的及意义近年来，大葱在人们心中的地位日益提高。大葱是半年生草本植物，百合科葱属，富含营养，口味独特，用途广泛。大葱具有奇强的抗菌消炎作用，现在知道能有抗菌效果的天然植物中大葱是最明显的作物。既能抗疲劳、抗衰老、保护肝功能，也能抗癌、防癌、治疗阳痿、保护心血管。另外大葱在工业方面，可做一些调味品，食品添加剂原材料，也可以用来做饲料添加剂和美容化妆品的原材料。目前，国外已经有了几种大葱收获机，有的技术与装备比较成熟，也有的是初代产品，研发阶段。但是，国内外作业环境不同，收获方式也有区别，所以很难适应国内一些地区的需求。国内也有个人及团体研发了几款大葱收获机，目前来说，跟发达国家开发的大葱收获机相比较，国内的大葱收获近还有一些不足，生产力需要提高。现阶段，葱农还是依靠人工来完成大葱的收获，有少部分地区使用半机械大葱挖掘犁，但是它容易伤葱，效率也不高，难以满足葱农的需求。所以如果现在有一款的大葱收获机作业效率高，适用性强，那么它就很容易被人采纳以及广泛的推广。大葱是主要农作物之一，经济性好，可做食品添加剂，调味品和美容化妆品等的原料。但是大葱人工收获劳动强度大、效率低，不利于大葱产业未来的发展，所以用机械化收获大葱。本文根据大葱收获的需求，并结合农村生产模式的特点设计一款手扶式大葱收获机。初步计划设计一款中小型的大葱收获机，适用于农村低成本高效率的经济特点，并且努力提高大葱收获机的作业质量，简单设计机械结构，减少功率上其他方面的浪费。本文根据大葱收获的需求，并结合农村生产模式的特点设计一款手扶式大葱收获机。初步计划设计一款中小型的大葱收获机，适用于农村低成本高效率的经济特点，并且努力提高大葱收获机的作业质量，简单设计机械结构大葱，减少功率上其他方面的浪费。1.2 国内外大葱收获机的研究现状1.2.1 国外大葱收获机的研究现状现阶段国外大葱机械化收获的技术比较成熟，并且推广性强。美国，法国，西班牙等国家都生产了比较好大葱收获机。下面介绍几种大葱收获机生产公司和机型：1、美国TopAir公司。美国TopAir公司是以生产大葱收获机和洋葱收获机而出名。该公司生产的大葱收获机主要有大葱挖掘铺条机和大葱捡拾机，都是分段式工作。大葱挖掘铺条机。图1-1为GW4400型4行大葱挖掘铺条机结构图，其工作原理：先用挖掘铲直接从土壤中挖起大葱，然后由挖掘铲和挖掘铲上部的拔轮共同工作，把大葱和泥土带至分离输送链上，分离输送链将大部分泥土在运送过程从大葱中分离出来，去掉泥土后的大葱头经过集条装置被铺放在地面上，对大葱进行少许的晾晒。该机还能够安装其他辅助装置：切顶装置，安装刀具切断大葱茎秆，实现大葱机械化“联合收获”；风选装置，利用风选装置去除碎叶和其他较轻的杂质。此机具和90kw功率的拖拉机配套使用，生产效率为20hm2/h，一次两行，垄距为100112mm。该机由拖拉机后驱动轴提供动力，由液压系统控制整个装置机械结构。该机缺点是收获的大葱中会有少许土块，而且该机不能单独作业还需要和大葱捡拾机一起配套作业。图1-1 GW4400型4行大葱挖掘铺条机1.铺条机构 2.液压及动力连接机构 3.挖掘铲 4.分离输送链 5.车轮大葱捡拾机。图1-2是该公司生产的GL2400型大葱捡拾机结构示意图，其工作原理：首先经过前面装置大葱已经铺放成条，用捡拾铲和拨轮从土壤中捡拾到分离输送链上，利用分离输送链抖动，在大葱运送过程中，清理部分泥土，然后大葱经传送链传递，进入清选机内，将混入大葱中的杂物利用风选系统清理掉，再将经过初步清理的大葱头送至人工工作台进行进一步清理泥土，此时有两名人工参与到机具作业过程中，一处是在净葱较多的一侧，工人用手捡掉运输线上的土块，另外一处是土块较多的一侧，工人从土块中挑选出大葱，最后由输送装置将大葱送进其后跟着行走的收集车上，再送到大葱集中地。此大葱捡拾机配套动力是110KW功率的拖拉机,作业行距为400420mm。该机和GW4400型4行大葱挖掘铺条机一起配套使用，可以完成大葱联合收获。该机是由拖拉机后驱动轴驱动，其上装有液压控制等操作系统，作业效率高。图1-2 GL2400型大葱捡拾机1.车轮 2.分离输送链 3.清选机 4.人工捡拾平台 5.输送器 6.液压及动力连接 7.捡拾铲2、法国ERME公司该公司在法国是比较有名的农业机械机具生产厂家，生产的大葱联合收获机得到众人广泛的认可，其中代表机具有打捆式和切秧式大葱收获机，这两款收获机的动力是由拖拉机所带的液压装置提供。这两种收获机有一个比较明显的优点就是：经该机收获后的大葱，后续生产非常容易。但是，该机作业效率相对与其他机具来说比较低。打捆式大葱联合收获机。图1-3 RL1型单行打捆式大葱联合收获机的结构示意图，其工作原理：分禾器5将大葱茎导入夹持胶带7中，挖掘铲6挖断大葱根茎，夹持胶带7夹持大葱茎经传送到打捆机构1，同时拍土装置拍打大葱根须部，清理其附着在上面的泥土。当一定数量的葱秧被打捆器收集时，打捆器打捆葱秧并送至横向输送带，然后人工控制横向输送带开关把葱秧送至后侧。该机具配套36.75KW（50hp）功率的拖拉机，行走速度约4km/h，RL1型可以相对拖拉机横向移动130cm，最小收获行距为40cm。 图1-3 RE1型单行打捆式大葱联合收获机打捆机构 2.工作人员座椅 3.机架 4.液压连接系统 5.分禾器 6.挖掘铲 7.夹持胶带 8.车轮 9.横向输送带切秧式大葱联合收获机。图1-4为RE1型单行切秧式大葱联合收获机结构示意图，其工作原理与打捆式收获机类似，其结构有葱秧夹持输送装置、大葱的挖掘装置和大葱清土装置等机械装置，大葱葱茎被夹持输送胶带8送至切秧机构1中，刀具切断葱茎后，葱头掉进横向输送链3上，然后由横向输送链3送到其后的收集网袋中，进行自动化收集。该机具在捡拾工作台上需要一名工人进行人工清选大葱。该机配套44.1kw（60hp）功率的拖拉机，行走速度约3km/h。行距要求为4355cm。图1-4 RE1型单行切秧式大葱联合收获机1.切秧机构 2.拣拾工作台 3.横向输送链 4.吨袋拖杆 5.车轮 6.液压连接系统7.机架 8.夹持胶带 9.挖掘铲 10.分禾器3、西班牙J.J.BROCH打捆式大葱联合收获机。图1-5为两行打捆式大葱联合收获机的结构示意图，其工作原理与RL型打捆式大葱收获机类似，相当于把其两个机具组合在一起使用。该机具配套44.1kw（60hp）功率的拖拉机,该机作业是需要两名工作人员同时工作，该机最小行距为40cm。图1-5 两行打捆式大葱联合收获机1.分禾器 2.液压连接系统 3.工作人员座椅 4.夹持胶带 5.横向输送带 6.拍土器 7.挖掘铲1.2.2 国内大葱收获机的研究现状近几年来，国内渐渐重视农业机具方面的生产发展能力，实行农民购买农业机器的会有补贴的利民政策，大葱收获机也从中慢慢发展起来，越来越多的大葱收获机被研发出来。国内已有42项关于大葱收获机械的实用专利，被商家采用并投入在生产线的将20种。这些农业机具，有的是只能够收获大葱的收获机具，有的是能够收获土豆、花生等共用的收获地下农作物机具，包括分段式收获机和联合收获机。但是，由于大葱播种因各地域的性质不同而没有统一，大葱在地里不规则生长，所以大葱机械化收获没有大面机的推广。下面介绍几款国内的大葱收获机：1、4DS-1000型大葱挖掘机。图1-6为4DS-1000大葱挖掘机的结构示意图图，其工作原理：拖拉机输出轴提供动力经变速箱传递给挖掘轮装置，另外传动装置将一部分动力传递给后拨禾装置的减速箱中。此机具挖掘装置采用旋转式挖掘刀具，并且解决了一个大葱地膜缠绕在机具上难清理的问题。同时为了避免拖拉机轮胎行走时压伤大葱，该机具设计了前、后拨禾器将葱头拨向两边，减少了大葱损伤率。该机具配套动力为泰山-12型拖拉机，行距要求为1830cm，一次作业4行，工作幅度100cm，另外该机使用液压系统控制升降。图1-6 4DS-1000大葱挖掘机1.齿轮箱 2.传动链条 3.旋转刀具 4.限深轮 5.拨禾器 6.机体 7.后拨禾器2、4DS-2型大葱收获机。图1-7为4DS-2大葱挖掘机结构示意图，该机是由拖拉机拖动，采用3点悬挂方式，动力源为拖拉机驱动轮和同轴链轮，解决了拖拉机取力困难的问题该机可以调节挖掘深度，整机纵向长度较小，机组的纵向稳定性高，该机具配套动力为泰山-12型拖拉机，一次收获2行，挖掘深度在12150mm范围内，生产率为0.067hm2/h。图1-7 4DS-2大葱挖掘机1.手扶拖拉机 2.限深轮 3.挖掘铲 4.分离输送链 5.传动链3、4S-85收获机。图1-8为4S-85大葱收获机结构示意图，该机具配套东风-12型手扶拖拉机，可以一次完成碎土、断根、葱土分离、集条铺放等农业环节。该机适用于沙性土壤里工作，筛选装置能够使葱头和土完全分离，并集中在一起铺放。总体来说，该大葱收获机工作是效率不错，大幅度降低了人工收获的劳动强度，并且此款大葱收获机得到了当地葱农们的肯定。图1-8 4S-85大葱收获机1.限深轮 2.液压千斤顶 3.机体 4.手扶拖拉机离合器 5.拖拉机底盘6.液压泵 7.柴油机8.防滑轮 9.左右拨禾轮 10.泥土分离器 11.碎土輥 12.挖掘铲32第2章 整体结构的设计与确定2.1 整体结构设计要求的确定参考已有的地下农作物机械收获技术要求，特别是块根、块茎作物机械化收获技术要求，然后根据葱农的基本需求，大葱机械化收获的要求如下：1、起葱和葱土分离。收获机能完整的挖起大葱，并且对大葱的损伤要达到很少或者没有的情况，大葱损伤包括葱皮被划伤、切伤以及大葱被压伤，大葱的机械化收获大葱损伤率应低于1%。2、有足够的工作幅度以及不掉葱、不漏葱。大葱的机械化收获工作幅度是被限制的，所以工作幅度应该尽量大，其收获效率高。大葱一次收获中，不应该有掉葱、漏葱的情况发生，避免人工的再次捡拾，增加劳动强度。3、防护装置应该做好。机器作业地方有很多杂草和葱秧，防护装置是保护工作部件不被缠绕，机具工作流畅、不被打断。4、有一定的适应性。该机能够在不同土质、不同湿度的情况下正常工作；能够在葱秧倒伏、葱秧干枯或者青绿的情况下正常工作；在大葱生长地平坦或者低洼的情况下，也能正常工作。5、机具能一机多用，增加机器使用率。该机不仅能够在大葱收获中，还能够其他农作收获过程中使用，提高机器使用效率，减少葱农购买其他机具。6、机器便于操作，保养方便。为了使机器便于操作和保养方便，设计该机具时，尽量使其结构简单，减少不必要的辅助装置，使用低成本的材料。2.2 总体结构及工作原理的设计与确定2.2.1 总体结构的设计与确定该机由扶禾秆、切茎刀具、挖掘铲、输送装置、收集网袋、以及减速装置等机械结构组成。图2-1为大葱收获机结构图，图2-1大葱收获机1.皮带 2.柴油机3.变速箱壳 4.换挡器5.机架 6.手扶架 7.扶禾秆8.锥齿轮壳 9.刀具秆10.刀具 11.限深轮12.挖掘铲13.传输链14.大行走轮15.收集框2.2.2 工作原理的设计与确定该机作业时高速旋转切径刀具切断大葱的茎；挖掘铲对深陷土壤中大葱进行松土和挖起；挖掘铲后的一块横板，把大葱收到传输链条上；在传输链条上对大葱进行葱土分离；大葱运送到链条后端，落入套在收集框上的收集网袋，完成大葱的收集作业。其中扶禾秆在机具行进时，夹持葱茎，便于刀具切断。该机可以一次自动完成对大葱切径、起葱、去土、收集等农艺环节的大葱收获机。该机结构简单，由手扶秆控制行走速度和行走方向。该机由手摇启动方式，现在有前档和空档位，由离合器控制和减速器联合使用。该机由转速2300r/min、最大功率9.7kw（13马力）的ZH195A柴油机提供动力。工作幅度为650mm，一次收获三行，挖掘深度40mm，机具行走速度约为2.52km/h，行距要求为160mm。该机不同于一些收获机的先起葱、再切茎过程，而是先切茎、再起葱。并且多行作业，提高了机具工作效率。该机启动方式是先将离合器置于空档，手摇启动柴油机，然后回到手扶架位置即两手握住手扶秆，再将离合器置于前档，机具行走。手扶架上有操纵机构，用来控制制动装置，机具的行走速度和行走方向的转变，还包括控制油门和变速等功能。第3章 传动装置的设计与确定3.1 动力源的放置与选择3.1.1 动力源的放置动力源可以和作业部件分开，也可以装在作业部件上。方案一：作业部件和手扶拖拉机配套使用。设计大葱收获机的作业部件包括切茎、起葱、运输等环节，然后悬挂在手扶拖拉机前面。通过控制手扶拖拉机来驱动大葱作业部件工作。方案二：动力源单独使用，设计传动装置和换挡装置。使用一款柴油机，装在作业部件机架上，动力经皮带传递给传动系统。操纵机构同样安装在手扶秆上，控制其动力输出和转向等操作。方案一的大葱收获机的农艺环节要有收集装置，当作业部件和收获拖拉机配套使用时，其收集装置不能合理的设计出来。方案二的农机机具其结构简单，便于操作和保养，另外柴油机可拆卸，当农机闲置下来时可以把柴油机用到其他方面。经过综合考虑，选用方案二，柴油机安装在作业部件上。设计其传动系统，减速装置，以及手扶杆操作系统等必要装置。3.1.2 动力源的选择参考已有的大葱收获机动力源提供的功率，选择一款高功率、高转矩、低转速的柴油机。所以该机动力源是由沂南县瑞丰内燃机有限公司生产的ZH195A柴油机提供动力，表3-1是该柴油机的明细参数，表3-1 柴油机技术规格项目规格项目规格型号ZH195A燃油消耗率（g/kwh）256.5形式单缸、卧式、四冲程机油消耗率（g/kwh）2.72燃烧方式直喷式冷却方式蒸发水冷缸径行程（mm）95100润滑方式压力与飞溅复合式压缩比181启动方式手摇启动1小时功率9.7kw净重量（kg）10812小时功率8.82kw功率输出方式飞轮端输出额定转速2300r/min外形尺寸670378560此款柴油机启动极其简单，输出功率很大、损耗油量低，并且具备外形体积小、整体重量轻等特点，另外它的操作方便、维护简单、可靠性好。该柴油机用途非常广泛，可用于小型工程机械的产品中，如农用手扶拖拉机、玉米粉粹机，配合使用提供动力。3.2 减速装置的设计与计算3.2.1 减速要求的确定大葱收获机先用皮带传动传递给传动装置，传动装置输出使用链条传动。因为链条传动适合在恶劣的环境下运行。大葱收获机的行走速度要控制在23km/h，而动力源提供的转速在2300r/min,所以使用减速器把速度控制下来。下面计算其传动比，行走轮的直径D=680mm，而V=R=2N，所以，N= V2R，取V=0.7m/s，所以，N=30.4r/min而柴油机额定转速n=2300r/min，那么=nN=75.66经过初步计算，需要四级减速，所以采用一个二级减速箱，并在减速箱的两端也在减速。减速箱和离合器配套使用，离合器用来控制机具的档位。设减速箱的两端传动比分别为a、b,二级减速箱传动比为0。a=2，b=3.23，0=11.745。下面对减速箱是对减速箱的具体计算过程。3.2.2 减速箱的设计与计算根据文献，可知齿轮传动效率，=0.96，=0.99，=0.97，（1）分配传动比设减速箱两级传动比分别为，1、2，1=（1.31.5）2，两级大齿轮直径相近，取1=1.42。所以，1=4.05，2=2.9。（2）计算各轴转速（r/min）柴油机额定转速n=2300轴（高速轴）转速：n=轴（中间轴）转速：n=轴（低速轴）转速：n=（3）计算各轴输入功率输柴油机输出功率：P=P=9.7KW轴（高速轴）：P=P轴（中间轴）：P=P=8.94KW轴（低速轴）：PP=8.59KW（4）计算各轴输出转矩：柴油机输出转矩：T=9.55=9.55=4.03N轴（高速轴）输入转矩：T=9.55轴（中间轴）输入转矩：T=9.55轴（低速轴）输入转矩：TN将上述计算结果统计在表3-2内，如下：表3-2各轴的功率、转矩和转速轴号功率（KW）转矩（N）转速（）柴油机9.74.032300轴9.3127.71150轴8.943.01283.5轴8.598.3897.91（5）齿轮参数表3-3为高级齿轮参数，如下：表3-3高速级齿轮相关参数（单位mm）：名称符号计算公式及说明模数M2.5压力角齿顶高2.5齿根高=(+)m=3.75全齿高=(+)m=5.62分度圆直径=mZ=35163.75齿顶圆直径=m=37.5=（）=166.25齿根圆直径=31.875=160.625基圆直径=中心距表3-4为低级齿轮参数，如下：表3-4低速级齿轮相关参数（单位mm）名称符号计算公式及说明模数m4压力角齿顶高=4齿根高=(+)m=5全齿高=(2+)m=9分度圆直径=m Z=54=m176齿顶圆直径=（）m=58=（）m=180齿根圆直径=()m=49=()m=171基圆直径=（1）轴类零件设计轴分析其轴上零件装配，其轴设计如图3-1所示：图3-1轴结构图其轴上受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图3-2所示：图3-2轴受力图轴分析其轴上零件装配，其轴设计如图3-3所示：图3-3轴结构图其轴上受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图3-4所示：图3-4轴受力图轴分析其轴上零件装配，其轴设计如图3-5所示：图3-5 轴结构图其轴上受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图3-6所示：图3-6 轴受力图3.3 离合器的设计离合器使用弹簧摩擦离合器，安装在变速箱壳内，是柴油机和减速器的过渡件。其主要作用是控制传动系统的结合和分离，通过操纵杆实现控制机具的空档和前档档位。用于机具的启动、停止和转向，其结构图如图3-7所示。图3-7 摩擦离合器控制装置在手扶杆上，用手扶杆上的扶手把控制大葱收获机的启动、停止以及转向。机具启动和停止的控制结构图如图3-8所示，档位杆控制着离合器与变速箱的输入轴的分离和接合。离合器在正常情况下处于接合状态，当机具启动时控制B方向手把，档位杆移向B位置，将档位杆置于空档位置，启动后控制B方向手把，档位杆移向A位置，将档位杆置于行进档，离合器接合机具运行；机具停止时，控制B方向手把，档位杆移向B位置，离合器分离，然后柴油机停止，机具停止。B方向手把使用旋钮式的单行程，不会自动回程:当档位杆移向B位置后，如果不控制手把，档位杆不会沿着A方向返回A位置。图3-8大葱控制结构图1、弹簧 2、档位杆 3、刹车线该机在车轮与行走轮轴连接位置安装摩擦离合器，实现该机的转向。当需要转向时，握紧要转向的那一侧的手扶杆上的转向手把，使该侧离合器分离，切断其驱动力，实现转向。另外需要注意的是，应该尽量避免起步时候和下坡的转向。第4章 切茎装置的设计4.1 切茎装置设计要求的确定切茎装置是一个组合结构，如图4-1所示，实现大葱秆茎的扶起和对大葱秆茎的切断功能。它是由柴油机提供转速，传给皮带轮3，再通过皮带轮2传递给齿轮壳1，齿轮壳1内有一对锥齿轮，实现变向过程，然后传给刀具杆上的刀具，高速旋转，切断葱杆。扶禾秆5是大葱收获机行走时，对倒地的葱苗扶起，并对其行程一个夹持力，便于刀具的切径。限深及导向轮8在机具在行走时控制其方向和入土深度。当卸下切茎装置时，该机还可以收获土豆，花生等农作物，同样满足其收获的农艺环节。切茎装置用螺钉和整机机架连接，便于固定和拆卸方便。图4-1大葱切茎装置1.齿轮壳2.皮带3.皮带轮4.机架 5.扶禾秆6.刀具7.刀具杆8.限深轮4.2 刀具的形状以及参数在锥齿轮壳内有一对传动比为1的锥齿轮，把动力源提供的转速改变方向。切茎位置有三把刀具，刀具如图4-2所示，旋转刀具切断大葱秆茎，三道刀具工作增宽作业幅度。该刀具采用W18Gr4V，这种原材料是在盐浴炉或箱式炉中加热到12001275然后油冷，用540570的温度回火，硬度HRC不小于63。适合做高速旋转的工具钢。图4-2刀具初步确定刀具小圆直径D1=100mm；刀尖直径D2=190mm；刀具厚度H=6mm所以，刀具转速=2n=14444r/min，而刀具功率P=9.7kw所以，刀具转矩为T=9.55=4.03N该刀具片刃使用5片可以形成不对称的一个合理的力学动力,当单片叶片不具备动力势能时,其他的双片处于势能状态,双片势能叶片自然可以轻松带动一片暂时不具备势能叶片,可以节省能量，并且提高工作效率。4.3 限深轮的设计安装在切茎装置上的行走轮有限深作用。其结构如图4-3所示，切茎装置在行走时，该轮在土壤上行走，控制其后的挖掘铲陷入土中深度。其结构上部配合轴承安装在机架上，其支架能够在动载或者静载中水平360度旋转，在收获机转向时能自由旋转。图4-3限深轮限深轮离地面的高度可以调整，通过移动上下两个杆孔位置对齐，来调整其高度限深轮离地面的高度，然后用螺钉紧固。4.4 扶禾秆的设计在机具前端部位的机构是扶禾秆。其作用是机具行进时扶起倒伏葱茎，并对高于土壤的大葱茎上部行程一个夹持力，平衡刀具切茎时大葱的泥土阻力，有便于大葱的切茎。其结构为圆形栅条，向下弯折，减少泥土拥堵阻力。另外其在于大葱上部，不会对大葱有损伤。4.5 清理装置的设计机具在行进时，工作顺序是先对大葱秧苗的切断，再起葱，那么就会遇到葱秧在机具的刀具位置堆积以及收葱时有葱秧混入的情况，为了解决这一问题。设计了其清理装置：在切茎刀具杆上安装粉碎刀具，对葱秧进行粉碎，即使个别葱秧没有被粉碎，因为刀具旋转不会堆积在收获机前面，粉碎后的葱秧在经过后面的传输抖动装置时，会掉落到地上，不会收集到收集框内。该刀具结构如图4-4所示图4-4 粉碎刀具4.6 传动装置的设计把柴油机提供的动力经皮带轮和转轴传到齿轮壳，齿轮壳内的一对锥齿轮实行传递的转向但不变速，再传给刀具杆，其上刀具高速旋转先切断葱秧、后粉碎葱秧。具体机构见图4-5锥齿轮：此锥齿轮选用标准件。其主要参数为：M=2，D=60mm，B=20mm，=20。传动比=1；刀具转速n=2300r/min图4-5 锥齿轮第5章 起葱、葱土分离及行走装置的设计5.1 起葱装置的设计5.1.1 挖掘铲的选用挖掘铲的任务是以带最少的泥土量挖掘大葱，并使土壤松碎，把大葱送到其后的分离装置上，并要求其所受阻力小，减少能量损失。用于该大葱收获机的可以使用平面铲和曲面铲，下面提供两种方案对比。方案一：本方案选用三角平面铲。三角平面铲如图5-1所示，三角平面铲外形是三角形，铲面平整，作业时由铲柄推向土壤中，破土并取葱，所受阻力小。图5-1大葱三角平面铲方案二：本方案选用曲面铲。曲面铲的铲面分为凹和凸性，增加了挖掘面积，泥土也很容易掉落。一般使用在有运动轨迹的挖掘机上。图5-2所示的是凹面铲。图5-2大葱凹面铲大葱参考土豆、花生等作物的收获机，三角平面铲用的最为广泛，曲面铲应用相对较少。考虑整机的作业时，工作阻力比较大，能量损失也比较大，为了减少不必要的功率损失，减少其他阻力，故选择方案一，使用三角平面铲。经过以上的思考，并且其他结构已经设计完成，所以本次设计结构成型，下面具体介绍大葱收获机的各个装置。5.1.2 挖掘铲参数的确定在方案选择时分析了挖掘铲的选用。该三角平面铲铲主要的参数包括铲的形状斜角，工作角度以及其宽度B。铲工作角度越小，铲的运行阻力也就越小，其值应该小于22，所以选=18；铲宽B=110mm；铲高H=80mm，为了保证铲的清理能力，铲的形状斜角的大小应该满足不等式：90-其中，为土壤对铲刃的摩擦角，大多数取2735，所以选=80。5.2 葱土分离装置的设计葱土分离装置用传输抖动实现，传输链形状如图5-3所示。传输抖动装置由杆条、链条和凸轮构成。在传输链的中部位置，设计一个偏心抖动轮，紧靠输送链条的上边的底部位置。抖动轮以固定速度转动，其最高点以不规则圆周运动，链条随着抖动轮发生周期性变化，从而抖动传输链抖掉泥土。抖动轮设计为凸轮，凸轮抖动轮工作性质比较温和，产生的冲击力小，工作稳定。抖动轮及传输链条位置如图5-3所示。两边链条都有凸轮，两凸轮之间有一连接秆，使其同步运动。传输链有规律的运动，不会两边抖动不同。图5-3传输链1.链条2.凸轮另外，在传输链末端有收集大葱的装置，大葱在传输链上直接送至收集网袋中。完成其自动收集。5.3 挖掘铲部位辅助装置挖掘铲辅助装置。其作用是便于大葱头全部的运到传输链上，不掉葱头，避免人工的再捡拾。位于机具同挖掘铲径向位置，在机具旁边，设计为栅条形状。5.4 行走装置的设计5.4.1 行走轮的设计行走轮使用橡胶轮胎,支撑整个机具的多数重量在土壤上运行，所以其承受能力要求强。因为大葱收获机行走速度不快，并且路况不好，载荷性能要求苛刻，所以机具行驶和牵引性能要求都很高，所以采用橡胶轮胎能，具体为人字花纹农用机械轮胎。轮胎直径68cm，轮胎最低点低于地面6cm。5.4.2 行走轮轴的设计轴根据承受载荷的不同，分为转轴、心轴和传动轴。转轴既传动转矩又承受弯矩；传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小；心轴则只承受弯矩而不传动转矩，心轴又分为传动心轴和固定心轴。本次设计的大葱收获机行走轮的轴应属于转轴，给行走轮传递转矩和支撑整个机具行走。多数情况下，轴的工作能力取决于轴的强度，做强度计算，以防止检验断裂和塑性变形。行走轮轴承受机具的大部分重量，并且承受行走时的阻力，轴的强度要求很大。需要特别对轴进行理论计算和校核。轴的设计是满足轴的强度要求为准则，考虑其合理的结构设计保证轴上零件有可靠的工作位置，装配、拆卸方便，便于轴上零件的调整。由于轴系部件结构复杂，先简化成力学模型，再进行计算。轴的设计计算中，当载荷在零件上分布的长度小于轴长度时，集中载荷被替代成为分布载荷，其载荷上面作用点取轴轮毂宽度的中点，并且不考虑轴与轴上的零件自身重量，轴上支反力作用点的位置处理为铰支座。但是在本次设计中，载荷在轴上的分布长度相对于轴的长度来说比较大，不能集中载荷来代替分布载荷。装置中轴的受力是其机具的重量整个大葱收获机重量以发动机和减速箱为主，并且承受转矩。对于同时承受弯矩和转矩的轴，可根据转矩和弯矩的合成强度进行计算。当机具作业是所受阻力过大，下面进行机具作业时，轴的校核。1、按弯扭合成强度计算根据其工作情况，简化轴的结构图。其材料采用45钢，调质热处理工艺。45钢是中碳结构钢,冷热加工性能都不错,机械性能较好，45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC5659不能低于HRC48。（1）做出轴的计算简图轴上受的载荷是从轴上零件传来的。计算时，将轴上分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。其计算简图如图6-1所示，F为机具行走时所受阻力，查阅资料其公式为：2F=F1+F2+9.8mF1=9.8fm=9.80.3180N=529.2NF2=sLtg (+) +ks=0.0480.3519009.8tg (20+30)+240.048=93.28N2F= F1+F2+9.8m=2386.38所以，F=1193.24N其中：f机具滚动摩擦系数，取f=0.3m机具质量,kg，取G=180kgs土壤沉切面积,s=0.048挖掘铲起土角,=20L挖掘铲长度,mk挖掘垄沟土壤比阻,N/土壤容量, N/土壤与钢的摩擦角,一般为3036（2）做出弯矩图根据上述计算简图，计算各力产生的弯矩，并按计算结果弯矩图,如图6-1所示，已知P=8.24kw, n=30.31r/min。M=9.55（3）做出扭矩图计算扭矩图，并按计算结果画出扭矩简图，如图5-4所示，其最大扭矩为:M=FL=3661193.24=436725.84图5-4 载荷分析图（4）校核轴的强度按第三强度理论条件建立轴的弯扭合成强度约束条件：考虑到弯矩M所产生的弯曲应力和转矩T所产生的扭剪应力的性质不同，对上式中的转矩T乘以折合系数a，则强度约束条件一般公式为：式中：称为当量弯矩；为根据转矩性质而定的折合系数。转矩不变时，转矩按脉动循环变化时，a=0.59；转矩按对称循环变化时，.若转矩的变化规律不清楚，一般也按脉动循环处理。、分别为对称循环、脉动循环及静应力状态下的许用应力。W为轴的抗弯截面模量；为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。由查表可知=60MPaW的计算公式，查表可得所以，=65844.236=791020.875所以，而ca，该轴强度足够满足要求。结论毕业设计的结束大学生涯、测试知识和学习能力，每一个合格的学生要经过的过程，也是一个重要的实践教学。本次设计的目的是不仅要树立我们正确的设计思路理念，也让我们对工程设计程序和方法有一个大致的了解。本次设计主要经历了三个阶段：第一阶段是对大葱收获机总体方案的分析、设计及确定；本阶段的设计步骤是这样的：首先通过图书馆，网络、书籍以及关于大葱收获机相关资料的查看，了解并且掌握大葱收获机的工作原理、工作特点、分类等等知识，为后面的设计和技术提供了强有力的技术支撑。其次，依据前面对大葱收获机资料的掌握，找到适合本次设计的大葱收获机的设计方案，并对其方案进行比较、分析和论证，最终进行确定。第二阶段是对各个主要零部件的结构进行设计、计算及校核。第三阶段我根据机械设计手册以及相关资料对轴等进行了详细的分析和校核。最后，该设计图的过程中，使用AutoCAD、三维绘图软件，它使我们能够不同程度地学到更多软件的知识，进一步提高我们识别图、绘制图的能力。致谢毕业就在眼前了，回忆我在学校里面几年的每一天，有很多的感悟。第一天来到学校的情景，到现在我还记得非常清楚，马上就要离开我的学校，去参加工作了，自己还是很舍不得。在这里，我一定要对我每个专业的老师表示感谢，正是因为你们，我才端正了自己的世界观，人生观，还有价值观，用一个正确的态度去对待生活，对待生活里面遇到的人还有事。我尤其要感谢我的论文指导老师，给了我孜孜不倦的教导还有帮助，在我前期对论文的题目进行选择，在写论文的过程里面遇到问题，不管老师有多忙，都会抽出时间来给我讲解，教导我怎么去解决问题，这样才能让我的这篇论文树立的完成。谢谢我的老师。要感谢这些年我的同学们，正是因为有你们的陪伴，我的大学生活才如此的难忘。大学这几年，我们几乎每一天都呆在一起，大家能够互相帮助，正是因为有你们，我几年的生活才没有感觉到孤单还有寂寞，马上大家就要走出校门，走上自己的人生道路了，希望你们前程似锦。在这里，我还要感谢批阅我论文的老师，希望老师们能将我论文里面不好的地方指出来，让我能够改善。谢谢老师！参考文献1大葱收获机，百度百科EB/OL. 2大葱，百度百科EB/OL.3刘德然，大蒜收获机的设计与实验研究硕士学问论文D.青岛：青岛农业大学，2010.4姜景川.浅谈大葱收获机械化技术现状及发展方向J.农业装备技术2007, 33（6）：8.5徐培丸.国外大蒜生产J.云南农业，2002,(9)：26.6胡志超，王海鸥，吴峰等.美国大葱机械化生产与加工概况J. 农机化研究，2007,35（13）：4059-4061.7胡志超，王海鸥等.国内外大蒜收获机械现状J. 农机化研究，2007，（6B）：47-49.8 沂南县瑞丰内燃机有限公司产品供应. 9林悦香，尚书旗.大葱生产机械的现状与发展J. 农机化研究，2012,(20)：34-35.10刘建军，宋建农，陆建伟.大蒜收获工艺的分析和探讨J.农机化研究，2008,(6)：32-39.11白玉成.大葱栽植机械的现状与发展趋势探讨J.农机化研究，2007,(3)：247-248.12郭毅，张祖立，于丽颖.大葱播种机械的研究现状J.农机化研究，2009,(5)：221-223.13刘建军.大葱收获机械的理论与试验研究D.中国农业大学，2006 14李西振.马铃薯收获机的设计与试验研究D.青岛农业大学，2008 15陈俊明，陈宾川.大葱机械采收之基础研究J.农业机械学刊.1998,7（3）：29-50.16李平，杜卫东，刘同鲁.我国大蒜产业与发展对策J.中国果蔬，2003,(4)：8-9.17朱孝录.机械传动设计手册M.北京：电子工业出版社，2007.18Dagan,B.Fruit. 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