葡萄园小型开沟机的设计（全套完整有CAD）

为能够同时考虑叶片与坑壁对于土壤微粒的作用，忽略土壤间挤压力，在计算时假设土壤颗粒足够大，并作用在外螺旋线上。

由于开沟过程中开沟机前进速度较低，因此在研究刀具旋转运动时忽略车体前进速度，简化计算。

忽略螺旋底面与土壤土壤与土壤之间的摩擦力。

模型建立力学模型的建立。

以螺旋叶片上土壤单元体为研究对象。

当螺旋刀具以临界转速旋转时，被切下的土壤单元体虽螺旋叶片起旋转，由于离心力作用，单元体被甩向坑壁，单元体接触坑壁后，土壤在坑壁摩擦力作用下转速减小，并沿螺旋叶片向上加速运动。

在土块即将上升时，加速度为零，处于临界状态。

此时土壤单元体在以下几种力的作用下平衡重力惯性力，方向指向坑壁坑壁对土壤单元体的法向反作用力坑壁对土壤单元体的摩擦力为土壤单元体与孔壁间的摩擦系数方向与螺旋刀具转动方向相反，土壤单元体没有上升运动，其方向与水平面夹角为零螺旋刀片对土粒的支撑力，方向垂直于叶片向上螺旋叶片对于土壤单元体的摩擦力，方向与叶片平行向下。

如图图所示。

土壤单元体在上升过程中的运动轨迹是变导程螺旋线。

图为土壤单元体在临界状态，在三种力的作用下处于动平衡重量坑壁作用于土壤单位体的摩擦力螺旋面作用在土壤单元体上的全反力。

结合图图所示，刀具以角速度旋转，土壤单元体在外螺旋线处随叶片起旋转，车体前进速度为，在摩擦力作用下土块以速度沿螺旋刀片加速向上运动此时研究的是般状态，不是临界状态。

是叶片对土壤单元体水平方向的作用力。

与的合力为是土壤单元体运动的绝对速度。

是绝对速度在竖直方向的绝对分量，表明土壤单元体以速度向上运动。

图俯视土壤单元体临界状态作用力.图侧视土壤单元体临界状态作用力.运动学模型的建立。

侧视土壤单元体速度分解图如图图侧视土壤单元体速度分解.螺旋开沟刀具结构设计.开沟机刀具总体结构要求立式螺旋开沟机开挖的沟型要求如图，要求开沟机作业速度范围为。

图螺旋开沟机型示意图图螺旋开沟机沟型示意图.具体设计要求如下开沟机主车体为农夫小精灵手扶拖拉机。

开沟器直接安装在联轴器位置，用链轮连接减速器动力输出轴输出动力。

开沟器结构简单紧凑，便于制造维修，使用简便。

沟形成型好，沟底土屑残留少，生产效率高。

适宜葡萄园工作环境。

.开沟刀具参数设计立式螺旋开沟器的设计参数分为结构几何参数和运动参数。

结构几何参数包括螺旋面直径圆锥体高度土壤外运螺旋角螺旋圆内半径犁铲切削刃和沟壁切削刃形状等。

运动参数包括机具前进速度和螺旋刀具转速等。

开沟刀具结构几何参数确定根据土壤特性分析结论，为避免土壤过上边线掉落，工作高度比实际沟深大，取取工作部件总高度为。

根据沟型要求，螺旋刀具螺旋面外径为，螺旋体内径为。

为了方便排土，刀具需要高出沟边定距离，这里选取圆柱体高度。

以上参数根据沟型要求土壤参数等都可确定，唯需要选择的是螺旋角。

螺旋角的选取是降低开沟机功耗提高生产率的关键。

当开沟机前进速度定，抛土动量与螺旋角的正切比例增长，当角过大切削刃过陡时，不利于土壤升运，消耗增加，开沟效率降低。

为减少输土功耗，应选取较小的值。

但角过小，将导致抛土距离太近形成沟边壅土和回土，消耗增加。

般螺旋角取。

根据前人设计经验初步选取。

螺旋刀具几何参数如表所示。

节能理念是选用低油耗低排放低噪音低公害的发动机，提高液压系统效率和防渗漏，降低整车振动和噪声二是在设计中尽量采用可再生材料和低环境负荷的材料，使废弃零部件处理的污染最小化和综合成本的最优化三是应用人机工程学改善工作条件，使开沟机不仅操作简便，而且工作环境舒适安全，整机的控制和操纵更加趋向于人性化。

机电体化。

机电体化指将机械电子信息处理和控制以及软件有机地结合起来，以计算机为主要特征的自动化技术。

目前国内外工程机械最显著发展趋势是机械的机电体化。

针对开沟机而言，在些带有危险性作业现场不适宜人工操作，可以采用无线电远程遥控开沟机作业，例如可在开沟机上安装模似传感器模式压力温度和转向角等和数字传感器，信号通过分析处理，由控制器控制开沟机完成调速换挡转向等动作，在坡度作业开沟机可装备带倾斜仪的防倾翻装置。

为提高开沟机工作效率，及时对重要部件进行维修检查，可在这些部位配置传感器，通过监控分析传感器信号，进行故障预测，排除潜在故障，保证机器的正常运行，监控的主要部件是发动机油压辅助转向泵流量马达转速及流量制动油气压等。

此外，运用机电体技术，可以使人工操纵作业简单化，能够完成纯机械操纵系统难以实现的精细操纵作业还可根据负荷条件和开沟地质条件变化，自动调节液压马达转速和发动机油门，使发动机输出功率得以有效利用。

减速器总体方案的确定总体设计的任务为拟订设计方案，选择动力机，确定传动比并合理分配传动比，计算传动装置的运动和动力参数，为各级传动零件设计装配图设计做准备。

拟订传动方案由于本次设计的要求是设计种适合小型开沟机，工作环境在葡萄园。

还要充分考虑开沟机应该利于移动，重量不宜过大，我们用提高传动装置的效率的方式，并且传动平稳，从而来减少能耗，降低运行费用。

所以应选用传动效率较高的链轮传动进行传动，以达到要求。

在满足功能的前提下应尽量简化以降低费用。

.传动方案的确定本次设计的个重点之就是如何正确合理的设计传动装置，由于本次设计是设计种葡萄园小型开沟机，所以保证此类开沟机具有少能耗高效率的特点则显得有为重要，再者本次设计是要求设计种立式开沟机，那么就要改变传动方向，在改变传动方向的选择上有种方案，第就是选用蜗轮蜗杆传动，次类传动具有如下特点它是种特殊的交错轴斜齿轮传动，交错角为它具有螺旋传动的些特点，蜗杆相当于螺杆，蜗轮相当于螺母，蜗轮部分地包容蜗杆，蜗轮蜗杆传动比大，结构紧凑传动平稳，无噪声具有自锁性传动效率较低，磨损较严重蜗杆轴向力较大，致使轴承摩擦损失较大。

由于蜗杆蜗轮传动具有以上特点，故常用于两轴交错传动比较大传递功率不太大或间歇工作的场合。

铣抛盘式开沟机开沟的沟型断面是上口宽沟底窄的倒梯形，开沟深度为，抛土速度为，拖拉机行走速度为其主要缺点是传动复杂结构庞大行走速度太底。

由于当时国内拖拉机都没有爬行档，所以在世纪年代中期主要采用东方红红旗等拖拉机加装减速器随车变速箱完成拖拉机的改造工作。

到了上世纪年代中期，国家从国外引进了少量挖沟机，主要用于农业暗管排水工程。

此后，上海拖拉机厂无锡拖拉机厂和丹东拖拉机厂分别开发了用拖拉机改装的挖沟机，但由于技术性能和经济等原因，没有得到广泛应用。

自上世纪年代至今，我国开沟机机型主要以螺旋开沟机与链式开沟机为主。

犁式开沟机和双圆盘式开沟机由于机械强度低拖挂动力输出小的局限，多用于施工条件较恶劣的农田工程中而链斗式开沟机以及轮斗式开沟机因为机械强度大拖挂动力输出大的特点，多用建筑工程中立式螺旋开沟机具有结构简单部件紧凑动力消耗少，行走速度快等特点，注意用于开挖排灌沟施肥沟等。

下面例举具有代表性的开沟器研究成果说明我国开沟设备的研究现状。

型螺旋开沟机如图.年江苏省农机局技术中心朱新民等设计，与东风型手扶雨拖拉机配套使用，国内首次采用立式螺旋式开沟刀具，开沟部件为直接安装在根直立轴管上的两组螺旋刀片，集立铣轴向提升螺旋叶片惯性抛射等原理于身，使开沟过程中的切削提升抛撒次完成。

型双圆盘开沟机。

年由江苏省南通市农机研究所吴建东研究开发，专门用于鱼塘水渠水利工程施工，施工效率高且效果理想尤其对排灌水渠的开挖施工，可将土屑均匀抛洒在沟槽两侧或把土屑堆积在沟槽两边形成土堤。

年江苏省昆山市农业机械化研究所吕正沣分析并建立了立式螺旋开沟机功率消耗的计算公式，确定了开沟机前进速度刀具转速及主参数螺旋角等优化设计方法年曾德超从理论上分析了土粒在螺旋面上生运的条件华南农业大学区颖刚等在年对铧式开沟犁开挖菜地陡直深沟的可行性进行了研究，特别对珠江三角洲地区的菜地进行了探讨。

立轴螺旋开沟机。

年由东北农业大学工程学院韩勇俊等开发的草炭地排水专用开沟机，采用立锥式螺旋结构，具有沟墙整齐土垡细碎升土回土方便等特点。

图型螺旋开沟机三角带．附加带盘．蠕栓开沟器螺旋刀具排档杆．机架．开沟器撑杆．尾轮．挡土栅．括掘板型开沟机。

板凿孔器反铲铺缆器等多种工作装置，使其适用于不同地面条件和工作环境。

在较先进的挖沟机上，广泛应用静压传动电子调平，自动功率控制等高新技术。

国外专用开沟机需求量逐年增大，仅美国就有和等十多家公司生产开沟机，共有百多种。

仅以以下几家有代表性的公司产品为例说明其发展和研究状况。

美国公司挖沟机。

公司目前有种车型个系型的挖沟机，图图为目前公司应用比较广泛的和两种挖沟机机型。

表为公司几种挖沟机参数。

表公司的几种挖沟机参数.型号参数功率整机质量挖沟深度.图公司型挖沟机图公司型挖沟机美国沟神公司开沟机。

沟神公司开沟机共有大类多种型号，最大开沟宽度可达，最大开沟深度可达，可在硬岩层冻土层等各种地层条件下精确高效的作业，适用于各种大中小型管道及线缆的铺设施工。

配置的管线探测仪用于探测各种地下金属管线和非金属管道的走向深度位置等钻孔泥浆材料用于非开挖管线铺设施工，具有优异的冷却润滑排屑护孔等功能，确保施工顺利进行。

沟神公司为测量沟渠深度，还专门研制了沟深测量仪。

该测量仪可在挖沟作业中自动进行速度测量，利用装在挖沟装置上的传感器监控沟深，便于在均匀的深度上铺设管线，实现开沟与测深同步进行，克服了人工测深的困难，提高了工作效率与测量的准确性。

美国公司开沟机。

公司系列开沟机是最新研制的系列静液压驱动开沟机，被广泛应用于露天开采等多个行业。

其中最新研制的和型开沟机均用静液压驱动。

公司以开发轮斗式开沟机见长，例如型轮胎式四轮转向多功能开沟机如图，其性能参数见表。

葡萄园，小型，开沟机，设计，毕业设计，全套，图纸葡萄园小型开沟机的设计学生陈钦义指导老师杨文敏湖南农业大学东方科技学院，长沙摘要本文介绍了开沟机在我国多个行业生产中的应用及重要意义及些国内外的发展现状，并着重讲解了葡萄园小型开沟机在葡萄园中应用的意义。

因此本文设计葡萄园小型开沟机，它主要由柴油机行走底盘传动系统工作部件组成。

工作部件为立式螺旋刀，其特点是结构简单部