新型温室除雪机课案

辽宁工程鼓术大学“大学生创新创业训练计划”项目申请表（创新训练项目）项目名称：新型温室除雪机负责人：刘禹含院系名称：机械工程学院专业班级：机电10-2班联系电话：18841846163填表日期： 2012/9/2辽宁工程技术大学校团委、教务处、科学技术处、学生处 制填表须知一、 项目申请表要按照 辽宁工程技术大学大学生创新创业训练计划项目管理办法 和 辽宁工程技术大学大学生创新创业训练计划项目实施方案 的相关要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。二、项目申请表填写内容应言简意赅，思路清晰，论证充分，字迹清楚，一律用计算机输入打印， 填写中如栏目篇幅不够， 可自行加页。 表格中正文字体应为小四号宋体， 22 磅行距，需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。三、 项目申请表由项目负责人填写， 并需项目负责人所在单位领导审核， 签署明确意见， 再由院 （系） 评审汇总后统一上报学校大学生创新创业训练计划项目办公室。四、本申请表一式两份，均用 A4 纸双面打印，于左侧装订成册。五、 填表如有不明事宜， 请与大学生创新创业训练计划项目办公室联系， 电话 3350064。项目名称新型温室除雪机研究起止时间2012年9月至2013年9月申请经费10000元负 责 人姓 名刘禹含院系班级机械学院机电10-2上一学年加权78成绩学 号1007210110联系电话18841846163E-mailltx1129团队成员姓 名学 号院系班级上一学 年加权 成绩联系电话E-mail张凤嘉1007100322机械10-371.201524189258540813857詹广强1107060229机电11-2801824189344818241893448吕坤1107100618机械11 667.018241892493Lvkun_1992指导教师姓名郝志勇院系机械学院职称/学位讲师E-mailChinaren_1314联系电话13470352405立项依据（项目背景及研究现状500字以内）一、项目背景在我国北方地区，尤其是东北部，冬季温室积雪影响屋间的透光性和保温性，不利于喜 阳植物的生长，且影响温室的总体强度和刚度。目前农业温室除雪多为手工作业，据相关数 据显示，对于一个150mo勺温室，除雪工作需要5个人花费3-4卜才完成。除雪时间较长， 不仅会造成其他屋面积雪清扫的延迟，还会影响到温室茸帘的快速卷起，减少了农作物正常 的光照时间，影响农作物生长。更重要的是白天光照时间短，会造成晚上棚内温度继续降低， 蔬菜生长缓慢或启被冻死的可能，造成直接或间接的经济损失。对于小雪或薄雪，手工作业基本可以应对；若突遇大雪和暴雪，手工清扫积雪，不仅劳 动强度大，而且除雪效率低，除雪时间长，如果除雪不及时，温室有被压塌的危险。 二、研究现状目前温室屋面除雪有的采用热水融雪管，但是投资和运行费用均比较高；整体输送式温 室屋面除雪装置，制造成本较高，不适合多个相邻温室屋面的除雪，不易于推广应用，现有 的机械化温室除雪装置是利用空气迅速流动原理进行除雪，存在效率低、噪音大、机械结构 复杂等缺点，应用范围有限。针对尚未出现高效的温室除雪装置的现状，设计了一种新型温 室除雪机，样机试验效果良好，为温室屋面除雪提供了一种有效的低运行费用除雪设备。项目内容、研究方法、创新点、预期成果 (2000字以内)三、项目内容1 .功能设计与研究(1)顶部执行机构采用螺旋分布式硬质毛刷， 共有5段，每段毛刷固定在各自驱动轴上, 轴之间采用联轴器相连，保证动力传递。毛刷支撑架用来支撑毛刷及其驱动轴，毛刷支撑架 分为4段，每段之间用销轴连接。每段清扫机构都作用在支持轮上，为了减少对温室屋面的 压力，采用6个支撑轮。北方地区冬季温室屋面上都有草帘覆盖，为避免除雪过程中，旋转 毛刷卷起草帘，采用压帘杆以防止草帘被卷起；(2)支撑轮材料选用复合橡胶轮，支撑轮上安装压力传感器，通过压力传感器反馈的信 息可以使支撑架形状更好地与大棚形状吻合，使除雪面积更大，效果更好；(3)为减轻顶部执行机构重量和降低能耗，毛刷材料选用中等强度的硬质塑料制成，呈 细长圆柱状。毛刷轴采用中空钢管，不仅保证了强度和刚度，而且减轻了重量。毛刷支撑架 全部采用高强度铝合金制成；(4)底部执行机构采用异形螺旋清扫机构，用于把积雪输送到田间合适位置。(5)为了保证在运行中顶部执行机构不会有过大的振动， 在整体支架的关键处安装弹簧, 起到减震的作用，保护除雪装置；(6)采用外接动力，可以是液压马达驱动或者柴油机驱动，也可以是电动机驱动，依不 同的车体而定，以确保整体灵活性；(7)考虑到是在室外工作，单片机受外界的因素影响较大，所以，本装置的控制系统采 用西门子的PLC控制系统。2 .结构原理设计与研究(1)整体结构设计研究图1活动安装整机结构简图图2活动安装样机整体模型图3顶部执行机构简图1.液压马达2.毛刷3.毛刷轴4.轴承5.联轴器6.支撑轮7.毛刷支撑架8.连接销9.压帘杆图4底部执行机构总图(2)工作原理的设计与研究1)新型温室除雪机安装在农用行走机械之上，利用车载液压马达驱动顶部执行机构和 底部执行机构进行工作。顶部执行机构用于清扫温室屋面积雪， 由液压马达驱动毛刷轴旋转, 由电动推杆控制顶部机构的工作位置，底部异形螺旋清扫机构由液压马达驱动，利用油缸控 制其实际工作位置，并与毛刷同步运动进行积雪清扫工作，并将积雪输送到田间合适位置。整个除雪机操控都在驾驶室内完成。2)由于新型温室除雪机在田间相邻温室之间作业，受实际作业环境限制，因此温室除 雪机的高度和宽度等都有明确要求，其具体设计要求：能在田间道路上行驶自如，能将温室 顶部积雪清扫干净，并且能使温室底部积雪被搬运到适宜位置；可实现全自动化，操作简便， 整个除雪过程一人即可完成。四、研究方法新型温室除雪机的研究方法主要有：系统研究法、虚拟样机设计法、实物样机试验法， 具体实现过程如下：(1)系统设计法根据系统原则，考虑机械整体结构，综合研究内部外部和各个子系统之间的相互关 系，协调各子系统几间相互作用，使整个系统的功能表现为最佳状态；(2)虚拟样机设计法根据初步设计方案及草图，利用三维设计软件进行各部分结构建模，在软件中进行 预装配，三维模型建立完成后，对机械系统进行运动仿真，再根据运动仿真得到的数据，对 机械系统进行有限元分析，准确的分析机构的结构强度及动态特性。最后对模型进行优化， 预计机械在真实工况下的特征和影响。(3)实物样机试验法根据相似理论，按照一定比例研制一小型样机。冬季雪花暂时用相似材料代替。整 个除雪机样机完全按照实际要求进行设计和加工，由于样机空间的限制，其操控在样机中用 遥控手柄控制，进行实验，通过样机实际除雪工作，验证理论计算和分析的合理性。五、创新点：(1)功能创新除雪机具有良好的互换性能，可以非常方便的安装到农用行走机械上进行除雪工 作，其操控可在驾驶室内完成；(2)结构创新除雪机工作效率较高，驱动系统简单，小型原动机均可满足实际工作需求，采用螺旋分布式硬质毛刷，可大面积的清扫积雪；(3)应用创新通过实际工作和测试各种实验数据， 证明该新型温室除雪机除雪效果明显，除雪效 率高，并且可以推广应用于工厂厂房，仓库等建筑物屋顶积雪的清扫工作，具有很强的实际 应用价值。六、预期成果序号成果名称1 研究报告一份2 与相关企业合作，投入农业实际应用，解决实际问题3 实用新型专利一项4 物理样机一个5 学术论文两篇项目进度安排1 .调研分析2012/9-2012/10调查我国冬季北方地区温室屋面除雪这一农业部门研究的热点问题，收集相关资料，了解现有除雪机械的功能，获得相关设计的数据资料；2012/10-2012/12进行实地考察，了解现阶段农民扫雪工作的相关信息，广泛收集第一手资料，了解温室屋面积雪压塌温室这一问题的具体状况；2 .整体功能分析2012/12-2013/1对现有除雪机械进行功能和结构分析，以提供设计所需的工作原理、机械结构设计的基本资料；3 .总体方案设计2013/2-2013/3 对“新型温室除雪机”进行技术方案讨论，并对功能实现和结构设计，以及工艺技术和经济可行性进行论证；4 .总体方案可行性论证2013/3-2013/4在若干技术方案中确定最佳施行方案，对选定方案进行相关论证，并绘制和设计方案实现流程图；5 .技术设计2013/4-2013/6 设计“新型温室除雪机”的总装配图，并确定“新型温室除雪机”各部分结构，进行三维建模，及相关运动学、力学分析；6 .施工设计2013/7-2013/8根据设计需要及实际需求购买原材料，进行加工制作“新型温室除雪机”；7 .样机调试试验2013/8-2013/9对装配好的“新型温室除雪机”进行调试试验，并确定最终功能与结构。经费预算与用途经费使用详细项目金额（元）调研考察费1300资料费400原材料购置费2000加工制作费2000论文版闻费2000邮寄费100专利申请费1000试验调试费1200合计10000项目指导教师意见本项目根据实际需求，设计一款节省能源，集除雪、扫雪于一体的新型除雪设备，具有 很强的应用价值和实际意义。项目立意明确，有广泛的开发空间。在大量的现场考察调研基 础之上，查阅有关机械设计的相关资料之后，可以做进一步的改进，使除雪机的整体性能趋以项目组现有的理论基础和动手实践能力，在指导教师的指导帮助下，能够成功完成本 项目。签名：年 月 日院（系）创新性实验计划工作领导小组意见院系（公章）组长签名：年 月 日校创新性实验计划工作领导小组意见组长签名：年 月 日