（毕业设计全套）葡萄园小型开沟机的设计（打包下载）㊣精品文档值得下载

图挖掘土壤时刀具受力分析.图将刀具简化为锥螺旋线，为刀具轴线，为刀片与螺旋轴线的夹角。

刀片在挖掘土壤时，土壤对它的两个作用力分别为法向力和平行于刀片的径向。

在螺旋刃面正前方土壤由于受螺旋面挤压作用而发生破坏，作用在微段的挖掘阻力距，由参考文献可知式中土壤与金属的外磨擦角，取刀具每转平均进刀刀量，.。

由式可得整个刀具达到挖掘阻力矩为式中刀轴的空间夹角螺旋角，.土壤内聚力系数土壤内摩擦角，至刀轴中心的平均距离，即平均半径，参与掘土的刀刃全部长度，。

平均进刀量。

平均进刀量是刀轴每点进刀量的平均值，即有式中螺旋刀进给速度，刀具转速，半径。

螺旋线参数方程为式中螺旋圆柱外径，时间.螺旋刃面微段。

由对数螺线方程可直接导出实际挖土阻力矩。

由于刀具有半参与挖土上，因此它的挖土阻力矩只是整个刀具阻力矩的半，因此有挖掘功率。

将式代人式有式中对数螺旋刀刃切土部分对应的总转角设为则螺旋刀具挖掘功耗为.。

输送功耗输送功耗指土体被削后，克服各种阻力并能顺利排出所消耗的功率。

输送功耗包括土壤克服重力做功土块克服周围土壁摩擦后的功耗及上升土体与刃面摩擦后的功耗等。

克服重力做功。

如图所示，土壤微块由底面上升至顶上升到顶部所消耗的功率为因此，重力做功为式中土块克服重力功耗，土壤密度螺旋刃口顶径处.螺旋刃口底径处值将数值代人式，则有.。

图刀具每转切土量.土块克服周围土壁摩擦功耗。

如图所示，土块沿倾角为螺旋刀具上升时，上升土块在锥面的运动路线是螺旋角为的正旋对数螺旋线，土块在离心力作用下与周围土壁发生相对运动所受的摩擦为土体垂直刀轴分速度，微块克服周围土壁的摩擦功耗为式中，微小土块沿锥螺线运行至出口处弧长，。

则土块克服土壁摩擦的功耗为式中土块克服周围土壁功耗，对数螺线对应的总转角，土壤沿土壁运行路线为螺旋角等于的正旋对数螺旋线，代人，则有.。

图土粒运动与受力分析.上升土体与刃面摩擦功耗。

单元体在克服与土壤摩擦的同时，还与螺旋刀刃产生摩擦阻力，用表示。

假设土壤单元体，刀刃对土壤的支承力与摩擦系数的乘积等于摩擦阻力。

即微块克服刃面摩擦功耗为则有式中土壤外摩擦系数，取.微小土块沿螺线刀刃运行至出口处的弧长，。

代人式，有.。

总输送功耗.。

土块加速与抛散功耗。

土块加速与抛散的功率消耗可理解为等于土体单位时间内的出口动能，因此计算出口动能就可知土体加速与抛散消耗功率。

更具物理学可知，动能公式为其中用设计生产率表示土块质量，土块出口速度为，其中是土块出口时的平均轴向分速度，是土块抛出时的圆周速度.即有式中设计生产率刀具出口处半径，生产率降低系数，.。

则计算得到.。

.螺旋开沟刀具结构结论刀具为双螺旋变导程结构，螺旋角为。

刀具外缘加工成锯齿形状。

螺旋刀片高度为。

经过以上的设计计算分析，得出开沟刀具的总功耗和总扭矩总功耗为.总扭矩为.•螺旋开沟机结构设计计算值.总体方案的设计葡萄园具体环境为行距为，沟型距葡萄藤为.葡萄架高为。

考虑到葡萄园的具体作业环境，本设计决定采用螺旋开沟刀具。

动力通过农夫小精灵的动力输出轴输出转速为，经过小链轮传动到刀架上的大链轮，在由大链轮通过变向锥齿轮减速器最后再由锥齿轮轴的下端通过联轴器将动力传送到刀具上进行开沟作业，传递示意图如图.由第二三部分设计可以得知刀具转速约为，总传动比定为.，链轮传动比定为.，锥齿轮减速器选用传动比约为.商用锥齿变向减速器的型。

在刀具后面有挡泥板，其高和刀具样，用号钢的钢板焊接成型，在板底部弯成有个型，是为了挡土屑掉回沟里。

尾轮安装在尾轮架上。

图动力传递图.考虑到作业的实际环境，本设计的刀具安装架采用拆卸式，当开沟机不作用时，刀具安装架可以拆卸下来，这样，农夫小精灵手扶拖拉机就可以用作它用，提高了机具的使用效率，节约了用户的开支。

.主要零部件的设计本设计的零件设计均采用软件版机械设计手册通用程序进行计算和验算。

链轮设计及其参数链轮由轮齿轮缘轮辐和轮毂组成。

链轮设计主要是确定其结构和尺寸。

选择材料和热处理方法。

选择链齿轮数和确定传动比般链轮齿数在之间。

传动比按下式计算式中为主动轴转速，为从动轴转速.，.可得为，为.并且材料为号钢。

计算当量的单排链的计算功率根据链转动的工作情况，计算功率式中工况系数主动链轮齿数系数单排系数为传递的功率，。

则计算出.。

确定链条型号和节距链条型号根据当量的单排链的计算功率和主动链轮转速可取型号，然后可知为链轮的基本参数和主要尺寸的计算式中为链条节距，为链轮齿数，为分度圆直径，为齿顶圆直径，为齿根圆直径，齿高，最大轴凸缘直径为，算出结果如表。

计算链速，确定润滑方式由式中得为，可选择油池润滑或油盘飞溅润滑。

链轮的主要参数饿几何尺寸见表表链轮设计数据.名称数值单位传动功率.主动轴转速从动轴转速.传动比.设计功率小链轮齿顶圆直径小链轮分度圆直径链条节距.小链轮齿根圆直径大链轮齿顶圆直径大链轮分度圆直径大链轮齿根圆直径小链轮齿高大链轮齿高.链速单链传递的功率.传动比的功率.小齿数大齿数名称数值单位实际轴间距单链的预紧力确定的最大轴凸缘直径确定的最大轴凸缘直径齿宽链轮轴的设计过程轴的总体设计信息如表表轴总体设计数据.名称数值单位轴的转向方式单向恒定轴的工作情况无腐蚀条件轴的转速功率转矩.•材料牌号调质硬度抗拉强度屈服点弯曲疲劳极限扭转疲劳极限许用静应力许用疲劳应力确定轴的最小直径如表.表确定轴最小直径数据.名称数值单位值剪应力范围许用剪应力范围最小直径的理论计算值.满足设计的最小轴径弯曲应力校核如表表弯曲应力校核数据.名称数值单位危险截面的坐标直径危险截面的弯矩•扭矩•截面的计算工作应力.许用疲劳应力安全系数校核如表表安全系数校核数据.名称数据单位危险截面的坐标直径危险截面的弯矩•扭矩•有效应力集中系数.扭转作用.截面的疲劳强度安全系数.许用安全系数.结论处疲劳强度校核通过临界转速计算如表表临界转速计算数据.名称数值单位当量直径轴截面的惯性距.支承距离与的比值.轴所受的重量支座形式系数.轴的阶临界转速.设计总结经过几个月的努力，总算完成了葡萄园小型开沟机的设计，经过实地考察，方案确定和设计计算验证，本次设计的开沟机具有如下优点适用于葡萄园中施肥浇溉埋根等开沟作业，免除人工作业，提高了劳动效率此开沟机还具有结构简单，运动灵活，通用性强另外，当机器不作业时，可以方便地将工作部件拆卸下来，这样就减少了机器的存放空间除此之外，此开沟机的零件均为常见的材料制造而成，工作部分零件采用国家标准零件，这些使得成本大大降低，这样就能更广泛为广大农民所接受。

由于个人能力有限，本次设计也存在着些不足和考虑不周全的地方，由于机架过短，尾轮安装没有设计合理，这样不利于刀具的安装整机的平稳和增加操作的难度。

在开沟的起始阶段，刀具的入土要先考虑人工将手扶抬高定的高度，最后在由尾轮架调节好开沟深度，这样又增加了操作的复杂度。

经过本次毕业设计，发现了自己的不足，通过不断的查阅资料，巩固了大学所学的理论知识，使自己的能力得到提高，也进步完善了自己。

参考文献庞俊杰，勾贺明，宁书臣，张景岐．葡萄生产机械的开发方向．天津农业机械研所．李倩．立式螺旋开沟器及开沟机整机特性研究．吉林吉林大学机械科学与工程学院，宗跃．挖沟机械的发展现况及市场前景．工程机械，.李金琦．旋转开沟机．北京中国农业机械出版社，尹大庆，韩永俊，张建平．工程开沟机工作机理的研究．农机化研究，徐慎初，梁树英，张巍．钻空与挖沟设备．建筑机械，，朱新民．型螺旋开沟机．农牧与食品机械，韩永俊．型立式螺旋开沟机的设计．农机化研究，宗跃．型挖沟机．工程机械，潘洪章．我国工程机械的发展趋势．甘肃科技，何正忠．装载机的机电体化和大型化．矿山机械，，史杨．年世界和西欧工程机械市场研究.建筑机械，曾德超．机械土壤动力学．北京北京科技技术出版社，周复光．铲土运输机械设计有计算．北京水利电力出版社，吕正沣．降低立式螺旋开沟机功率消耗的途径．农业机械学报，徐学林，周光永．互换性与测量技术基础．湖南湖南大学出版社，张淑娟，全腊珍．画法几何与机械制图．北京中国农业出版社，洪钟德，林大钧，董冰，等．简明机械设计手册．上海同济大学出版社，濮良贵，纪名刚．机械设计第八版．北京高等教育出版社，程详之.园林机械.北京高等教育出版社，李宝筏.