白菜收获机机械部分设计

压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 白菜收获机机械部分设计本科毕业设计（论文）题 目 白菜收获机机械部分设计姓 名 专 业 学 号 指导教师 郑州科技学院电气工程学院 二一八年四月V摘 要本次设计是对大白菜收获机的设计。大白菜实现机械化收获是大白菜机械化种植的最重要环节，本文在总结国内外大白菜收获机发展情况和存在问题的基础上，针对我国大白菜种植实际情况，设计了一款新型高效的大白菜收获机，并且进行了试验研究验证，结果表明: 该收获机作业效果良好、适应性广、工作效率高，一次进地可完成大白菜收获过程中切根、拾取、升运和分选装箱等。该大白菜收获机的应用，将会更好地适应我国大白菜种植模式，同时降低了成本，更容易被广大种植户所接受。不仅可以提高收获效率，减轻劳动强度，而且避免了大白菜突遇冻害而带来的损失，同时对于延长大白菜的生长期、提高大白菜的品质和产量等都具有重要意义。综合各方面因素，该收获机具有较大的推广价值，可促进大白菜全程机械化发展和种植户的增产增收、提高种植户的积极性，对加快土地流转、大白菜规模化种植的形成和发展具有重要意义。本论文研究内容：(1) 大白菜收获机整体结构设计。(2) 大白菜收获机工作性能分析。(3) 驱动机构的选择。(4) 大白菜收获机的传动系统、执行元件设计。(5) 对设计零件进行设计计算分析和验证。(6) 绘制整机装配图及重要部件装配图和画出主要零件图。 关键词：大白菜收获机，结构设计，性能分析，验证AbstractThis design is the design of Chinese cabbage harvester. Chinese cabbage realize mechanization harvest is the most important link in Chinese cabbage mechanization planting, this paper summarizes domestic and foreign development situation and existing problems of Chinese cabbage harvester, on the basis of Chinese cabbage in China plant actual situation, designed a new type of efficient cabbage harvester, and experimental study have been carried out to verify the results show that the harvester operation effect is good, wide adaptability, high working efficiency, and can be completed in the process of Chinese cabbage harvest time into root, pick up, elevator and sorting packing, etc. The application of the Chinese cabbage harvester will be better adapted to the Chinese cabbage planting pattern and lower the cost, which will be more easily accepted by farmers. Can not only improve the efficiency of harvest, reduce labor intensity, but also avoid the cabbage encountered some cold injury, loss of at the same time to extend the growth period of Chinese cabbage, increase yield and quality of Chinese cabbage and so on all has the important meaning. Comprehensive factors, the harvest machine has great popularization value, can promote the yield of Chinese cabbage full mechanization development and farmers income, improve the enthusiasm of farmers to speed up the land circulation, the formation and development of Chinese cabbage scale cultivation is of great significance.Research contents of this thesis:(1) overall structure design of Chinese cabbage harvester.(2) analysis of the performance of Chinese cabbage harvester.(3) the choice of driving mechanism.(4) the transmission system and actuator design of Chinese cabbage harvester.(5) design and calculation analysis and verification of design parts.(6) draw the assembly drawing of the whole machine and the assembly drawing of important parts and draw the main parts drawing.Keywords: cabbage harvester, structure design, performance analysis, verification.目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 课题的研究意义11.2 国内外研究现状31.2.1 国内大白菜收获机的研究现状31.2.2 国外大白菜收获机的研究现状41.3 大白菜的种植农艺分析91.3.1 大白菜的特点91.3.2 大白菜的储存91.4 大白菜收获机的结构与工作原理101.4.1 大白菜收获机的基本构成101.4.2 大白菜收获机的基本工作原理101.5 大白菜收获机关键技术111.5.1 自动仿形夹持扶正机构111.5.2 升运机构111.6 本课题研究的内容及方法111.6.1 主要的研究内容111.6.2 设计要求122 总体方案机构设计132.1 大白菜收获机总体部分的介绍132.1.1 收获机提升运输装置简介132.1.2 收获机输送部分简介152.1.3 锁紧机构简介153 切削机构的设计173.1 切削刀的分析173.1.1 切削刀的切削情况173.1.2 切削刀的选用173.2 切削机构零件的设计183.2.1 刀片的设计183.2.2 压刀板和刀杆的设计184 锁紧机构的设计204.1 锁紧装置的设计要求204.2 锁紧机构的原理设计204.3 锁紧机构的零件设计214.3.1 斜楔的设计214.3.2 滑动块的设计224.3.3 导轨的设计234.4 防松装置的零件设计244.4.1 防松机构的原理说明244.4.2 弹簧的设计254.4.3 压块的设计254.4.4 开槽体和支架的设计254.4.5 防松柱销的设计254.4.6 螺纹空管的设计264.4.7 手柄的设计264.4.8 弹簧固定杆的设计265 提升运输装置主要零部件的设计275.1 机架的设计275.1.1 机架外形275.1.2 计算部分285.1.3 机架结构的确定285.2 平带带轮的设计295.2.1 尺寸和形状的确定295.2.2 平带的选择305.3 平带带轮轴的设计315.3.1 主动轴的设计315.3.2 从动轴的设计335.4 端盖335.5 支承轴的设计346 输送机构的设计356.1 输送机构的组成356.2 输送机构速度的确定366.3 主要零部件的设计366.3.1 张紧装置的设计366.3.2 输送带的选择396.3.3 滚筒的设计406.3.4 支撑轴的设计416.3.5 其他部件的设计43结 论47致 谢48参考文献49白菜收获机机械部分设计1 绪论1.1 课题的研究意义大白菜原产于我国，是深受我国人民喜爱的蔬菜之一。中国大白菜的特点是分布面积广、产量、耐贮运、供应期长，在我国菜篮子中占有重要地位，所以大白菜生产直接影响蔬菜市场的供应和人民的生活，是名副其实的大众化蔬菜。随着种植规模化、集约化，传统的人工收获方式已经无法满足大白菜大面积的生产需要。因此，发展大白菜机械化收获技术，研发适应我国大白菜生产的收获机械具有重要意义。大白菜深受广大消费者的喜爱，其主要原因来自于大白菜的经济价值：(1)大白菜的生长期较短，生长迅速，一般于夏末秋初播种，秋末冬初收获：(2)大白菜耐贮藏和返输。在0摄氏度左右条什下，可贮藏90120天，甚至更长。因而在解决蔬菜周年供应问题上起着重要作用，尤其在广大的北方地区，大白菜供应的好坏，直接影响到群众半年吃菜的问题；(3)大白菜品质柔嫩、易熟、口味淡雅。可供炒食、煮食、凉拌、做汤、做馅和加工：腌制等多种方法食用，以大白菜为原料的菜肴可做出150种之多，因而受广大消费者的欢迎；(4)大白菜含有多种营养物质，是消费者生理活动所必需的维生素、无机盐及食用纤维素的重要来源。还含有丰富的钙、抗坏血酸(维生素c)，胡萝卜素：(5)大白菜具有很好的药用价值。其性平味甘，可解热除烦，通利肠胃，有补中消食，利尿通便、清肺热止痰咳，解渴除瘴气的作用。大白菜不仅是我国人民喜爱的蔬菜，而且也为世界人民所欢迎。自结球大白菜在中国人地出现以后，很快便引起了邻近日本、朝鲜、越南及俄罗斯等国的浓厚兴趣。根据国际会议统计。日本、韩国、美国、英国、加拿人，德国等都在大面积种植大白菜，已与结球甘蓝一起形成为世界结球类型中两人重要蔬菜。近年来，随着人民生活水平的日益提高，蔬菜种类日益丰富，大城市大白菜消费量有所降低，但大白菜在蔬菜中仍保持较大的比重。据统计，2001年全国蔬菜播种面积为16339千公顷，大白菜播种面积为2646千公顷占全国蔬菜总播种面积的162。2005年全国蔬菜橘种面积为177207千公顷，大白菜种植面积为2609，3千公顷，占全国蔬菜总播种面积的147。种植面积和所占比例基本稳定。(图11、图1-2).图1-1 我国大白菜种植面积 图 1-2我国大白菜产量 图1-3大白菜主产区面积 图1-4大白菜主产区产量我国大白菜的生产主要集中在山东、河此，辽宁、黑龙江、河南、广西等地(图1-3，图1-4)，从图可以分析得出，虽然各个主产区的种植面积和产量稍微有所波动，但是，全国的种植面积和产量都很平稳。目前，大白菜的生产规模由分散向基地集中，大白菜连片种植面积已达几十公顷其至上百公顷。耕作方式由原来的粗放型向精细型改进，有拖拉机翻地、耕地、起垄等连续机耕作业运用到大白菜的生产过程中。在我国，蔬菜生产的机械化水平却相对落后，其中，蔬菜收获机械在我国几乎还是空白，特别是对大白菜生产与收获机械的研究更是少之又少。现有的大白菜生产与收获方式主要是靠畜力或人工作业。以至于劳动力成本在大白菜生产的总成本中所占的比重特别大。随着我国城镇化进程的加快和农村富余劳动力向非农产业的转移，劳动力成本将不断提高。除此之外，随着市场经济体制的不断完善与人民生活水平的不断提高，城乡居民对蔬菜的消费需求日益增加。作为世界蔬菜第一生产人国与出口大国，中国蔬菜产出水平对世界蔬菜产业乃至世界经济发展有着重要的影响，但是，有很多的因素影响着我国蔬菜的产出水平程度，其中就包括劳动投入这个因素，大白菜收获更是如此。但是，大白菜现有的生产仍采用人工作业，尤其是收获作业(图l一5)，农民用刀或者铁锹从根草处把向菜切断(图1-6)，然后一棵一棵的搬运到地头，最后再剥掉损坏的外叶。在整个劳动过程中，农民不停的重复弯腰这个动作，而且，白菜净重餐达42kg左右，劳动强度特别大，容易引起颈椎，腰肌劳损等疾病。本课题针对大白菜收获机械进行研究，对减轻劳动强度，提高大白菜生产的机械化水平具有重要的现实意义。图1-5人工收获大白菜图 图1一6收获后的大白菜1.2 国内外研究现状1.2.1 国内大白菜收获机的研究现状目前，我国对于蔬菜收获机械的研究较少，仅有台湾大学农机系在20 世纪80 年代末研制成功了一种履带式甘蓝收获机，该机器配套功率10 kW，一次进地可完成拔取、切根、切除外叶、装箱等工作，一次采收一行，适用于行距为65 cm、株距为40 cm 或者45 cm 的栽培方式。收获后产品95%直接上市销售，工作效率为0.04 hm2 /h。其工作效率比人工收获提高2.52.8倍。国外的有关大白菜收获机械的研究也并不是很多。日本的Kanamitsu 等人研制的自走式大白菜收获机，该机器应用了液压系统，能更好地控制前进方向和机身水平高度，采用圆盘切刀将大白菜在升运过程中将其根部切断，然后进行整齐铺放，完成大白菜收获作业。田间试验表明: 对大白菜根茎部的切断速度为6 m/s，作业速度为0.170.28m/s。日本农业生物系特定产业技术研究机构研制成功一种适合大白菜大规模种植使用的大白菜收获机。该机器采用拖拉机侧悬挂的方式进行配套使用，配套功率为15 kW 的轮式拖拉机，一次进地可以完成收获、分选、集装、运输等工作。收获过程中首先对大白菜进行引拔，在引拔的同时圆盘切刀将白菜根部切断，断根后的白菜经过传输机构进行运输、装箱，最后完成收获作业。该机器收获方式为单行收获，应用了液压机构、螺旋升运机构等，实现了大白菜的高效、高质量的收获作业。国外的其它的这类收获机械都是以甘蓝为主，很少有关于白菜收获机械的研究，无论国内、国外关于大白菜收获机械的研究是十分稀少的，可见研究大白菜收获机械是市场急需的、必要的。1.2.2 国外大白菜收获机的研究现状目前，国内外对大白菜收获机械的研制比较少主要有以下几种：日本白走式大白菜收获机(图1-7)。结构简单，倾向于实用化，一行一齐收获，在运送过程中采用回转刃将外叶切除。回转刃可以自动调整高度，以满足茎叶切除的程度。本作业只需两个人作业，大大的提高了劳动效率。 1伸缩弹簧 2支点(入力轴) 3导向板 4圆盘割刀 5螺旋拔取器 6夹持皮带图1-7自走式大白菜收获机 1升运器 2液压调节装置 3机架 4圆盘割刀 5伸缩弹簧 6夹持皮带 7螺旋拔取器8地轮 9工作荷台图1-8悬挂式大白菜收获机日本的悬挂式大白菜收获机(图1-8)，由日本农业生物系特定产业技术研究机构研制的大规模大白菜收获系统，它是集收获、调配、装箱、运出于一身的系统。需要3名工作人员，完整的完成大白菜收获的全过程。机器的体积庞人，只适合于人一型的农场，对于小型农户没有实用价值。因为甘蓝的外形、生理特性和大白菜的很相似，所以，甘蓝收获机械的设计原理也有一定的参考意义。以下是几种甘蓝收获机械：苏联的第一台甘蓝收获机(图l一9)是1931年研制成功的。该机的主要工作部件是左右拔取部件、圆盘锯齿刀和横向刮扳式输送器用输送器把甘蓝装到并行的台车上。1左拔取器 2右拔取器 3割刀 4板式输送器图1-9 第一台甘蓝收获机1仿行轮 2导向锥体 3螺旋输送器 4吊索输送器 5接收输送装置 6叶子分离输送器 7检查输送台 8布蓬 9卸菜升运器 10缓冲托盘图1-10结球甘蓝聪合收获机苏联在19631964年又研制了MK一1甘蓝收获机，该机为单行，悬挂在14吨级的轮式拖拉机上，具备以下工作部件：管式扶茎器、两条垂直配置的链索式输送器(其中每一条都是由两条带凸耳的回转式套筒滚子链组成，凸耳由橡胶管索相连)和刮板卸料输送器。东德设计的机器的工艺方案与MK一l机器相同；只是加装了一台齿式清选器，ET以除去甘蓝上零散的绿叶，而绳索输送器改为刷式。结球甘蓝收获机(图l一10)，由美国北卡罗来纳州研制有锯齿型工作部件，带有液压传动机构，可在离地面2-7cm高度上切割甘蓝，甘蓝进入分离器，在那里把切下的叶子左掉，输送器将其装入拖车。英国的通用蔬菜收获机(图1-11)也可以收获收甘蓝，在上机架上安装拨禾轮和稀疏的杆条式输送器来代替原来的收获块根用的拔取器。用直径为4064mm的带齿轮圆盘代替光面圆盘，安装时两盘重叠127mm。圆盘有一球形罩，沿地面滑行，以保证规定的切割高度。拨禾轮把甘蓝棵推到切割器处，再把它送到杆条式输送器上，菜棵分布在由横杆构成的方格内。菜棵由杆式输送器到横向输送器，然后送入返输输具中。1.拨禾轮 2.杆条式输送器 3横向输送器图1一11通用蔬菜收获机图1-12甘蓝联合收获机加拿人的甘蓝联合收获机(图1-12)。可收获一行，采用三点结构悬挂在拖拉机上，采用电子液压控制系统和软橡胶传送带，割刀高度可以调整，整齐精确切割，每天收获125t，不需要更多的操作人员。日本生产的甘蓝收获机(图1-13)。由15马力的拖拉机驱动，作业速度为008ms。切割部分由一对相对旋转的圆盘刀组成，圆盘刀的前后角度可以调节。图1-13日本悬挂式收获机图1一14全自动收获机日本研制的全自动甘蓝收获机(图1-14)。采用星盘切割器夹持甘蓝，螺旋棒夹持根部向后传送，在传送的过程中将根部切掉，最后外叶也被切除。在整个作业过程中需要两名工作人员参与。日本国立农业研究中心的Murakami等人研制了甘蓝采摘机器人(图l一15)。由极坐标机械手、4个手指的末端执行器、履带式行走装置和CCD机器视觉系统组成，整个系统采用液压驱动。系统利用人工神经网络提取果实的二值图像，采用模板匹配的方法识别合格的甘蓝。田间试验表明，采摘的成功率为43，工作速度为55s个。1.3 大白菜的种植农艺分析1.3.1 大白菜的特点(1)叶球易损伤。球茎是由多个叶片结球而成，叶子鲜嫩，容易损伤。(2)形状差异大。结球叶菜有很多品种，每一种品种结球的形状都不相同，有平头型、卵圆型和直筒型等。(3)球高差异大。由于品种和地区的差异，结球高度的范围差距大( 20 80cm) 。(4)种植密度( 株距和行距) 差异大。种植习惯、品种和地区等因素对种植密度有很大的影响，变化范围为30 80 cm。(4)栽培模式整齐。结球叶菜都是条播，作物生长在同一条基线上。1.3.2 大白菜的储存大白菜在我国普遍以窖藏储存方式为主，然而大白菜收获时机的掌握对大白菜的储存、产量都会造成很大的影响。收获时间过早会造成大白菜生长期不够从而影响产量，而且给大白菜的存储也增加了很大的难度，生长期不够的大白菜入菜窖储存十分容易出现烂帮、脱帮现象。收获过晚的大白菜若遇气温突然骤降，会受低气温的影响使白菜遭受冻害，造成损失。大白菜对低气温的适应能力很强，在零摄氏度以下还能继续生长、抱心、增重，如果可以，使大白菜的生长期得到适当的延长，对大白菜的产量和质量的提高都具有十分重要的意义。据研究，当最低气温降至-3 时，大白菜仍照常生长; 降到-5 时，回暖后仍可恢复生长; 降至-7 时，若持续时间不超过24 h，气温回升后仍能恢复生长; 当最低气温低于-7 时，大白菜会发生冻害。气温越低，冻害越严重，大白菜收获以后，一般都要晾晒一个阶段才入窖，其收获期以最低气温降到-5 时为宜。若收后不晾晒而直接入窖的，其收获期可推迟到最低气温降到-7 时。但要注意收听当地的气象预报，一旦有寒潮警报和降温消息，必须及时抢收，避免造成损失。1.4 大白菜收获机的结构与工作原理1.4.1 大白菜收获机的基本构成大白菜收获机主要由扶正夹持机构2、对称切削刀3、锁紧提升机构4、输送机构5 等构成，配套拖拉机侧悬挂，基本结构如图1.1所示。1.4.2 大白菜收获机的基本工作原理大白菜收获机的工作过程如图所示，对称放置的夹持扶正皮带轮在主动轮的带动下转动，将偏移的大白菜扶正并夹持住，高速旋转的切削刀与扶正机构完美配合，在扶正夹持的同时将大白菜根部切断，然后经过升运机构与输送机构将大白菜运输到人工捡拾的工作带上，经过人工分选处理后装箱，完成大白菜的收获工作。1. 夹持带轮2. 扶正夹持机构3. 对称切削刀4. 锁紧提升机构5. 输送机构图1.1 大白菜收获机工作示意图1.5 大白菜收获机关键技术1.5.1 自动仿形夹持扶正机构由于我国的大白菜种植环境恶劣，导致大白菜在收获时不是十分整齐分布，容易出现左右偏斜现象。另一方面，由于土地、环境、种植技术等农艺情况不同也导致大白菜的大小不均匀。以上问题会给大白菜收获机的收获工作带来非常大的困难，本项研究创新设计了自动仿形夹持扶正机构，不仅可以将偏移的大白菜扶正，还可以自动适应不同大小的大白菜，实现高质量夹持，且不损伤大白菜，为切削大白菜根部提供良好的工作环境。1.5.2 升运机构大白菜平均株重多在4 kg 以上，对于人工收获来说工作量十分巨大，且效率极其低下，人工收获时需要反复不断的弯腰工作，不仅辛苦还会造成身体疾病。本项研究设计的升运机构彻底解决了这个大问题。工作时，升运机构将切根后的大白菜提升到输运工作台上，分选者无需弯腰只需站立在分选台上就可以对大白菜进行分选、剔除无用的表叶和装箱等工作。升运机构独特设计的锁紧机构可以将大白菜固定在升运带上不掉落，从而完成升运工作，升运后大白菜在输运工作台上平铺放置，为分选工作减轻了工作强度，同时提高了工作效率。1.6 本课题研究的内容及方法1.6.1 主要的研究内容在查阅了国内外大量的有关大白菜收获机设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑大白菜收获机结构特点、具体作业任务特点以及大白菜收获机的推广应用，分析确定使用大白菜收获机配合生产工序，实现自动化的目的。为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下:1 根据现场作业的环境要求和大白菜收获机本身的结构特点，确定大白菜收获机整体设计方案。2 确定大白菜收获机的性能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择电机。3 从所要功能的实现出发，完成大白菜收获机各零部件的结构设计；4 完成主要零部件强度与刚度校核。1.6.2 设计要求1 根据所要实现的功能，提出大白菜收获机的整体设计方案；2 完成大白菜收获机结构的详细设计；3 通过相关设计计算，完成电机选型；4 完成大白菜收获机结构造型；绘制大白菜收获机结构总装配图、主要零件图。47白菜收获机机械部分设计2 总体方案机构设计2.1 大白菜收获机总体部分的介绍收获机的工作过程为：扶茎器将大白菜扶正，切削刀将白菜切断。然后提升机构将白菜运输到输送机构上，输送机构再将大白菜运输到装箱装置，最后把装满大白菜的箱子摆放在拖拉机后带的车厢内。如图1-1所示。扶茎器主要将大白菜收拢扶正，由一些渐变倾斜杆组成；提升机构工作时与地面程倾角，平行的两条平带夹紧并将大白菜从地面提升到输送带上，提升机构位置的固定依靠锁紧机构；输送带布置为水平，方便装箱机构装大白菜。图2-1 总体结构方案2.1.1 收获机提升运输装置简介一、设计带式提升运输装置（简图如2-2）图2-2 带式提升运输装置简图原始数据：提升带速：1.5m/s 平带带轮直径：280mm工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作（8小时/天）。运输速度允许误差为。二、 传动方案：如图2-31） 外传动为V带传动2） 提升运输为平带传动 图2-3 传动方案三、该方案的优缺点：该提升运输机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。提升部分采用平带传动，这是运输装置中应用最广泛的一种。V带由拖拉机上柴油机引出的转速带动。总体来讲，该传动方案满足提升运输装置的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑以及成本低。2.1.2 收获机输送部分简介本设计选用简单带式输送机为计算实例。该带式输送机构的结构特征和工作原理是：输送带既是承载货物的构件，又是传递牵引力的牵引构件，依靠输送带与滚筒之间的摩擦力平稳地进行驱动。 如图2-4所示为收获机带式输送机构简图，输送带绕过驱动滚筒和张紧滚筒。工作时，由内燃机通过带轮装置使驱动滚筒转动，依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力使输送带运动，货物随输送带运送到卸载点。 为了减轻对输送带的磨损、提高生产率和便于布置装、卸载装置，输送带的布置形式为水平输送。驱动部分输送带张紧滚筒张紧装置图2-4 收获机带式输送机构简图2.1.3 锁紧机构简介由于大白菜收获机的提升运输机构是可以转动的，它的两个位置示意图如图2-5。其中工作位置1-实现大白菜的收获的过程；工作位置2-大白菜收获机在公路上行驶的时候，防止提升机构和切削机构与地面碰撞而发生不良影响。图2-5 位置示意图结合示意图分析可知：锁紧机构必须可以左右来回运动，且需将位置1和位置2固定，这就要求锁紧机构和提升机构能很好的贴合和较大的接触面。而本机械为小型机械，要求它的结构简单，而斜楔锁紧装置符合这些要求。它的结构如图2-6所示：斜块在轨道中做推拉运动，就可以实现提升机构所需的位置要求，将锁紧机构和提升机构的接触部位做成斜面能很好的补充因装配、制造而造成的误差，从而能够很好的贴合，增加了工作的稳定性。为防止因农业机械在工作的过程中的振动而使的自锁机构松动，以保证大白菜收获机在工作中的安全性。这里在防松装置中利用弹簧的推力将小柱体贴紧斜体，使之不会退出来，达到防松的目的。图2-6 锁紧机构结构图3 切削机构的设计3.1 切削刀的分析3.1.1 切削刀的切削情况大白菜与地面紧密的连在一起，要想将它分离，就应当将其根部切断，然后通过运输机构运到所需的位置上去。当然也可以直接从地里拔取出来，但考虑到从地里拔取出来的拔取力过大，拔取的时候可能会对大白菜的部分部位造成损害，且拔取后的根部带有大量泥土，将会污染运输机构和大白菜本身。所以选择边切断边运输的方式。刀片贴近着地面以1.2m/s的速度向待切割的大白菜运动过去。通过车的惯性将大白菜切断。3.1.2 切削刀的选用切削刀主要有旋转切割刀和固定式切割刀两种。活动式的切割刀虽然切削效率比较高，但它结构太复杂成本太高不适合用于小型的收获机械上。其中固定式的切削刀一般分为斜切刀和弧型切刀两种如图3-1所示：其中A为斜切刀B为弧型切刀，A虽然结构比较简单，加工相对简单，但它的刚度没有B好，容易产生翘曲。所以决定选择B弧型切刀。图3-1 斜切刀和弧型切刀3.2 切削机构零件的设计3.2.1 刀片的设计（1）刀片的作用因为刀片是固定在提升机构上的，自身没有切削速度，只能靠拖拉机提供一个切削速度。这就要求刀片相对锋利，且具有一定的强度。根据资料表明新鲜大白菜的切削力为200N。大白菜在切削时不会像金属切削时产生大量的热，所以不用考虑到切削热对刀体的影响。刀片的形状如图3-2所示：大白菜是种植在一条直线上刀片的直径只要大于单棵大白菜的直径就可以了，为了保证刀片能切到每棵大白菜刀片的直径这里取150mm。刀片锋利就要求刀片薄一点刀片强度高就要求刀片厚一点综合一下，这里取刀片的厚度为5mm.（2）刀片的选材刀片在切割过程中为不连续的切割，刀片要受到一个较大的冲击，可以选择综合机械性能较好的中碳钢，又考虑到刀片与地面离的很近时常会发生摩擦，因此希望它有一定的耐磨，这里本机构采用40Gr，且表面要经过热处理使它的硬度为HRC55-60。图3-2 刀片3.2.2 压刀板和刀杆的设计（1）压刀板和刀杆的作用压刀板主要是用于固定刀片和连接刀杆的，为了牢靠的固定刀片，压刀板应当尽量大面积的与刀片相接触，以保证整个机构的刚度。刀杆是安装确定刀片的安装角度和安装位置的。因为整个机构为一个悬壁梁刀杆的末端安装位置最为危险，为了提高他的安全性，应当适当的增大它的横截面积，所以这里选择板状的刀杆。（2）压刀板和刀杆的选材它们不是什么很重要的零件，这里选择30碳素结构钢。4 锁紧机构的设计4.1 锁紧装置的设计要求锁紧装置的设计是否正确合理，对于保证操作者的安全、减轻操作者的劳动强度、提高成品质量有很大的影响。所以对锁紧装置提出了如下基本要求：（一） 锁紧力的大小应能保证机构不发生移动和振动，并能在一定范围内调节；（二） 机构锁紧后的变形和受压表面的损伤不应超出允许的范围；（三） 应有足够的形成，且要有一定的自锁作用；（四） 结构紧凑、动作灵活、制造、操作、维修方便、省力、安全、并有足够的刚度和强度。由于大白菜收获机的提升运输机构是可以转动的，它有工作位置1和工作位置2。其中工作位置1-实现大白菜的收获的过程，它要求此时要对大白菜提升机构有良好的固定作用，不允许其有大的移动和振动，以保证大白菜能顺利的往上提升达到所需的效果；工作位置2-大白菜收获机在公路上行驶的时候，防止提升机构和切削机构与地面碰撞而发生不良影响。这就要求我们必定要设计一个机构来有效的实现这个过程，使它能够安全和稳定的完成上述要求。大白菜收获机的提升机构的两个位置示意图如图1-5所示：当它转到工作位置1时，也就是大白菜的收获位置。为了固定工作位置1，此时要向右边推动锁紧机构将提升机构牢牢定在工作位置1，保证工作时的可靠性；当大白菜收获机械处于公路行驶的阶段时，就要求提升机构转到位置2上，此时只要将锁紧机构向左边拉出，将提升机构转到位置2，再将锁紧机构向右边推动将提升机构固定即可。4.2 锁紧机构的原理设计由上述分析可知：锁紧机构必须可以左右来回运动，且它还要将位置1和位置2卡死这就要求锁紧机构和提升机构能很好的贴合，而且接触面要相对的大一些。且本机械为小型机械，它要求机械的结构简单，尽量采用手动，斜楔锁紧装置能很好的满足这些要求。它的结构如图1-6所示：斜块在轨道中由人做推拉运动，就可以实现提升机构所需的位置要求，将锁紧机构和提升机构的接触部位做成斜面能很好的补充因装配、制造而造成的误差，从而能够很好的贴合，增加了工作的稳定性。4.3 锁紧机构的零件设计4.3.1 斜楔的设计（1） 自锁条件斜楔锁紧后应能自锁。条件为斜楔升角必须小于斜楔面与基面两处摩擦角之和即（2） 斜楔升角的选择表4-1 斜楔锁紧机构计算数值斜楔角行程比理想增力比50.08711.43060.1059.51470.1238.14480.1407.115斜面是整个锁紧机构的最主要的工作零件，它的好坏直接关系到整个机器的工作性能。采用手动斜楔锁紧机构，就应当考虑到它的自锁性能。因为钢材之间的摩擦系数为=0.1-0.15，相应升角=11-17。本机构采用手动夹紧，根据经验：升角一般为=6-8。取中间值=7，因此斜面的基本结构如图2-1所示：图4-1 斜面的基本结构（3） 斜楔的选材斜楔与提升机构直接相接触，将会受到冲击力，所以要选者中碳钢，来利用中碳钢的良好的机械性能。这里选用45钢。4.3.2 滑动块的设计（1）滑动块的作用滑动块是将斜楔体和轨道连为一体的零件。如果将整个斜面都设计成一个整体，它的质量就会很重，且加工不方便。考虑到这个斜楔锁紧机构是用手动的，这就要求斜楔体尽可能的轻些，以减轻斜楔体的重量，从而减轻手臂的推力，减轻操作者的劳动强度。又因为斜楔体不是非常重要的工作零件，这样就可以尽量让斜楔体的结构简单，可以使用标准化生产的零件。表4-2 热轧工字钢各项性能型号尺寸mm截面面积cm理论重量Kg/mhbdtrR120a20b2002001001027.09.011.411.49.09.04.54.535.57839.57827.92931.069（2）滑动块的选材参考各种型钢的结构，工字钢比较适合做滑动块的原材料这里我选择型号为20a的工字钢。然后再在它的基础上进行局部加工，主要是将其圆角打磨成平面，且平面要求精度比较高，减少它在工作中的摩擦力，使操作者的劳动量降低；高一点的精度也会使得滑动块在工作中的稳定性能加强；最重要的是打磨平面可以获得与导轨大一点的接触面积以提高工字钢的强度和刚度从而达到工作中需要的要求。它的横截面如图4-2所示：图4-2 滑动块横截面图4.3.3 导轨的设计（1）导轨的作用轨道主要是用来固定滑动块，使滑动块只能沿一个方向来回运动，考虑到大白菜收获机为农机产品，它要求的精度不是太高，因此没必要设计成机床轨道那样的高精度轨道，所以它的结构也就要相对简单了。主要采用两块板固定成一个轨道使斜楔体可以在两块板之间运动。它的截面如图4-3所示：图4-3 导轨截面图（2） 导轨的选材作为轨道磨损是不可避免的，这就要求轨道耐磨性能会比较好。机械制造中轨道一般采用铸铁来制造，可以先浇铸出整个零件的廓型然后在重要的工作部位进行精细加工，从而来降低加工过程中的工作量。这里选用HT350-主要是用来制造发动机缸体、凸轮、导轨、工作台等摩擦件。4.4 防松装置的零件设计4.4.1 防松机构的原理说明=7斜楔锁紧机构虽然有很好的自锁性,但是农业机械在工作的过程中的振动是比较大的，这样是有可能因振动而使的自锁机构松动，从而产生不良后果。为了保证大白菜收获机在工作中的安全性，就要求斜楔机构能有很好的防松性能。这里我采用如下机构进行防松，如示意图4-4所示：1-压柄和压块 2-开槽体 3-支架体 4-柱销5- 弹簧固定杆 6-弹簧图4-4 防松机构由双手往下推1，1沿着2的通槽往下移动到了2的底部，此时旋转1九十度松手，将1卡死在2的底部的槽里头，弹簧将1上的力转移到4上了，这时4就会往下移动挡住斜楔机构，使之不能运动。当工作完成了以后，将1往下压一点，然后再旋转90度，松手。1在弹簧的作用力下自动往上升，再往上拔1通过5将4从斜楔机构中拔取出来。这样斜楔机构又可以移动了！4.4.2 弹簧的设计弹簧的选材：一般的弹簧钢有碳素弹簧钢丝、65Mn、60Si2Mn、50GrVA等。其中65Mn淬透性强，脱炭倾向小，但有过热敏感性和回火脆性，易产生淬火裂纹。一般用来制造直径为8-20mm的不重要的螺旋弹簧。60Si2Mn各项性能都比较好，但它主要用来制造大截面的、受力很大的螺旋弹簧上。因此这里我选用65弹簧钢。4.4.3 压块的设计（1）压块的作用：压块主要是用来推动弹簧并且锁定弹簧位置的，它要求有一定的强度。（2）压块的选材：因为开槽体上的带有螺纹，且要通过焊接来防止因压柄转动而引起螺纹的松动。又因为压块上带有两个定位用的键，它要求有一定的强度。这里选择Q255-它强度较高，用于承受中等载荷的零件，如键、拉杆、转轴、螺栓及螺纹钢筋等。所以是符合压块的选材需求的。4.4.4 开槽体和支架的设计（1）开槽体和支架的作用：这两个零件主要是用来限制压块运动的，使压块有固定的位置。（2）开槽体和支架的选材：开槽体和支架并没有很高的要求。所以可以选择铸铁，这里我选择灰铸铁它的牌号：HT150-机械制造业中的一般铸件，如底座、手轮等零件。4.4.5 防松柱销的设计（1）柱销的作用：柱销主要是通过与斜楔体接触从而来限制斜楔体的移动的。（2）柱销的选材：柱销与斜体是点接触，它要求柱销有一定的强度和硬度。这里选择40Gr作为它的制造材料。40Gr是重要的调质件，如轴类、齿轮类、销子等。柱销的工作部分还应当表面淬火，以增加它的硬度。4.4.6 螺纹空管的设计（1）螺纹空管的作用：螺纹空管主要是用来连接压块和手柄，使操作者施加的力可以很好的传递给弹簧。（2）螺纹空管的选材：考虑到螺纹空管是需要加工内螺纹的，所以壁厚要取大些。这里选择冷拔无缝钢（YB231-64）它的性能参数如下：外径-38mm壁厚-8mm 理论重量-5.92kg/m。4.4.7 手柄的设计（1）手柄的作用：手柄是操作者施加力的直接对象，它应当有很好的省力作用。（2）手柄的选材：手柄不是什么重要的工作零件，所以这里也采用铸铁HT150。4.4.8 弹簧固定杆的设计（1）弹簧固定杆的作用：弹簧固定杆主要是用来固定弹簧的位置，使弹簧不会随意的走动。还有将柱销拔离的功能。（2）弹簧固定杆的选材：弹簧固定杆一端要加工成螺纹，另一端要焊接，所以强度不可太高，最好选择含碳量较低的钢，这里选用20钢-焊接性能好，便于加工成螺钉、螺母等零件。5 提升运输装置主要零部件的设计5.1 机架的设计 5.1.1 机架外形收获机工作时，提升运输机构与地面成30角，要提升的高度大约为一米，所以提升运输机构约两米长，机架相应也要两米长左右。考虑到长度较长，采用平带运输中间部分就可能由于平皮带具有一定的弹性向内凹陷，从而导致中间部分在提升运输过程中不能很好的夹紧大白菜，甚至出现提升运输机构不能正常工作，所以在中间等距布置三个导轮，保证工作过程中对大白菜的良好夹紧提升运输。如图5-1所示：图5-1机架外形5.1.2 计算部分 由于初定机架长两米左右，所以单根平带至少长四米，查机械设计手册有平带带长4000mm，4500mm，5000mm。选定4500mm的平带。 两端的平带带轮直径根据大白菜的直径一般在250mm左右，查机械设计手册确定平带带轮的直径为280mm。所以： 208 + 2L = 4500L = 1810 mm (L为机架长度)见图5-2：图5-2 平带带轮5.1.3 机架结构的确定机架的大致框架采用横截面为矩形的结构钢（见图5-3）焊接在一起形成，底部由网状连接以增强机架的刚性，顶部敞开，垂直安装的平带夹紧大白菜通过机架中间提升运输到所需的高度，具体结构详见装配图。图5-3 矩形的结构钢5.2 平带带轮的设计5.2.1 尺寸和形状的确定根据大白菜的外形尺寸初定平带带轮的直径为300mm，查机械设计手册选定平带带轮的直径为280mm，宽度为198mm， 为防止掉带，通常在平带带轮轮缘表面制成中凸度，根据平带带轮的直径查机械设计手册得平带带轮的中凸度为0.8mm，轮辐形式为四孔板辐，四个孔的直径为40mm，轮毂长为115mm，轮毂孔的直径为32mm，轮毂内外圈之间壁厚为16mm，轮缘厚度为12mm，轮毂与轮辐以及轮辐与轮缘由1：25的锥度过度连接，轮缘边上有高4mm的凸缘，防止平带在垂直提升运输工作过程中沿平带带轮轴线方向滑脱，详见图纸，示意图如图5-4所示： 图5-4 平带带轮尺寸图5.2.2 平带的选择平带用来传递牵引力和夹紧大白菜，环绕安装在轴线与铅垂线成30的带轮上，要求强度高、耐磨耐用、伸长率小和便于安装修理。带式提升输送机使用的输送带有橡胶带、塑料带、钢带、金属网带等，最常用的是橡胶带。输送带的张力由帯芯胶布衬垫层承受，带的强度决定于带的宽度和帯芯衬垫层数。同时，为使平带有足够的横向刚度，防止它在支撑带轮之间向两侧过分塌陷。应根据带宽选用一定的衬垫层数，查运输机械设计选用手册得衬垫层数Z=3，并按下式作输送带的强度验算： 式中 ：-分别为输送带实际传递的和允许传递的最大张力（N); -输送带宽度，cm； Z-衬垫层数； -普通分层帆布带的抗拉强度，N/层cm； n-安全系数，硫化接头为8-10。由于该收获机提升运输大白菜时，大白菜是立着被提升到一定高度的，大白菜的高度大约为350mm，而提升运输大白菜的平带只需夹紧大白菜的中间偏下部分，之前确定了平带带轮的宽度为198mm，而平带的宽度系列有140mm，160mm，180mm，200mm，因此选用垂直提升运输带的宽度为180mm，衬层Z为3并采用硫化接头，因为硫化接头在平带循环工作工程中不会因为接头处而损伤大白菜。普通橡胶带具有成槽性好，伸长率较小，对驱动滚筒的摩擦系数较大的优点，强度和允许带速适用于一般通用带式输送机，故选用常用的橡胶带就能满足要求。通过查相关资料选择棉帆布芯输送带，型号为CC-56，扯断强度为56N/（mm层）。每层厚度为1.5mm，每层重量为1.36kg/，参考力拉长率1.5%2%,上下覆盖胶厚度各为1.5mm。5.3 平带带轮轴的设计5.3.1 主动轴的设计（1）、 选择轴的材料及热处理由于平带运输装置传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.力学性能为：抗拉强度,弯曲疲劳极限，许用扭转应力。（2）、计算转速因平带带轮的直径为280mm，查相关资料初定平带的提升运输速度为1.25m/s，则轴的转速可根据一下公式计算得到： r/min 所以取轴的转速为90 r/min。平带带轮和机架底部装配选用接触角为12的圆锥滚子轴承（见图5-5a），因底部安装的轴承要承受平带带轮的重力以及其他工作部件的重力，其中主要是平带带轮的重量，力不是很大，查相关手册得知接触角为12可以满足工作要求；平带带轮和机架顶部装配选用的轴承为深沟球轴承(见图5-5b)，因顶部的轴承只需承受轴的径向力。根据轴承确定各轴安装轴承的直径为:圆锥滚子轴承和深沟球轴承的直径都为30mm。查设计手册得知：圆锥滚子轴承的标准号为：GB297-84,型号为：2007106E；深沟球轴承的标准号为：GB276-89，型号为：60106. 图5-5a 圆锥滚子轴承 图5-5b 深沟球轴承 （4）、轴外形机尺寸的确定1 轴直径的确定初估轴径后,就可按轴上零件的安装顺序,从底端开始确定直径.最底端轴段1安装轴承2007106E,故该段直径为30mm。中间轴段2安装平带带轮，设计为32mm。与机架顶部装配的轴段3安装轴承60106,故该段直径也为30mm。最上面留出一段直径为28mm的轴段4装V带带轮。 2 各轴段长度的确定轴段1的长度大致为轴承2007106E的宽度，取18mm长。轴段2为机架底部到顶端之间的距离，取210mm。轴段3的长度按轴承60106的宽度确定，取14mm。轴段4伸出机架安装V带带轮，考虑到大白菜高约300mm，根部露出机架底面约30mm，夹在机架中间240mm，菜叶部分高出机架顶面约长30mm，所以把V带轮设计安装在高出机架顶面60mm的地方，故轴段4长100mm。V带轮安装在轴端一段直径为20mm长19mm的轴段上，这段轴上还开有一6x16的键槽。轴端中心钻有一M6x11深13mm的孔，用于安装带有M6螺纹的轴端挡圈，使V带轮轴向定位。 3 轴上零件的周向及轴向固定为了使安装方便，平带带轮与轴选用间隙配合H6/g5。与轴承内圈配合轴径选用r5，平带带轮与轴采用两个A型普通平键联接，为1045 GB1096。平带带轮的轮毂部分宽115mm，要固定在中空高度为210mm的机架的中间，在轮毂的每一端安装两个半圆形的挡圈，防止平带带轮的轴向窜动。 4 轴上倒角与圆角为保证轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为0.5mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为145。 5 轴的结构图见图5-6：图5-6 主动轴的结构图5.3.2 从动轴的设计从动轴在受力等各方面工作条件比主动轴要好，所以把从动轴设计为取主动轴的轴段1、2和3。主动轴能满足工作要求，从动轴如此设计也能满足工作要求。从动轴结构图见图5-7所示：图5-7 从动轴结构图5.4 端盖平带带轮上的圆锥滚子轴承和深沟球轴承内圈可以靠轴肩和轴套定位，而外圈要用端盖定位，示意图如图5-8所示：图5-8 端盖定位示意图 端盖圆周任一直径上钻有两个6的光孔，轴承座上钻有M6的螺纹，通过M6的螺栓把端盖连接在轴承座上，端盖下面部分套入轴孔接触到轴承外圈，从而达到轴承的轴向定位。端盖中间比两边要凹下一点是为了减少加工面的大小，改善零件的加工工艺性。5.5 支承轴的设计1）：支承轴在机架中间均布着三根支承轴，因为支承轴受力不大，选用16的轴，长320mm，直接设计成一根螺栓，头部螺纹长50mm，详见图纸部分。2）：轴套 与支承轴间隙配合，保护套筒的内圈精度。因套筒的内圈加工较支承轴难，所示特在套筒和支承轴间加一轴套，内径16mm，长200mm，壁厚2mm，轴套与套筒采取过盈配合，工作时，轴套和套筒一起绕支承轴转动。3）：套筒 因支承轴较细，所以在支承轴外套一内径20mm，长200mm，壁厚15mm的套筒，以增加平带工作的稳定性，装配关系如上所述。 4）：螺母和垫圈 选用标准的M16螺母和与M16螺母想配合的垫圈，因都已标准化，所以不详述。6 输送机构的设计6.1 输送机构的组成带式输送机又称胶带输送机，现场俗称“皮带”，是常见的连续运输设备，使用尤为广泛。带式输送机的主要部件包括输送带、驱动装置、托辊、滚筒、机架、张紧装置、等等。设计带式输送机时，首先应确定原始的计算数据，如输送机的计算生产率，输送机的输送线路图，输送机的工作制，被运输物料的物理机械性能以及输送机的安装特征和工作条件，给料和卸料方