（全套CAD）葡萄园小型开沟机的设计（终稿）

该类开沟机动力强劲，对于施工难度大的开沟工程特别有利。

为了满足不同开沟机要求，该类开沟机可提供种用途的开沟配件供用户选择，这些配件包括开沟器震动式犁板后挖斗卷缆架回填刮板及坡石齿轮等。

履带式开沟机是专门为沟深管径大的大型工程项目而设计，特别适于在坚硬和施工难度大的地质条件下开沟作业。

美国公司系列履带式开沟机适用性强，其主要产品的技术参数如表所示。

其中及型履带式开沟机如图，对应参数见表.图公司轮胎式四轮转向多功能开沟机.表公司轮胎式开沟机几种开沟参数.型号单位发动机最大转速•重量挖沟深度挖沟宽度驱动器行走模式液压式液压式液压式表公司履带式开沟机系列.型号整机质量功率最大挖深挖宽长宽高.表公司履带式开沟机几种开沟参数.型号发动机最大转速•重量挖沟深度.挖沟宽度自动控制系统.图履带式开沟机.国内开沟机研究现状早在世纪年代，我国农田水利建设就已经应用铧式犁开沟。

铧式犁开沟机的优点是结构简单工作可靠零部件较少，开沟深度主要缺点是效率低阻力大，有的地层要用两台拖拉机牵引。

到了世纪年代中期，铧式犁开沟机逐渐被铣抛盘式开沟机取代。

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件紧凑动力消耗少，步行速度快，能很好地适应葡萄园作业环境，提高劳动效率。

发。

各类葡萄作业机具近年来相继研发成功，并逐步推广应用。

我国葡萄生产机具的开发虽具有了定的基础，但与葡萄产业化发展需求还有很大差距。

开沟机是岩土定形结构施工的专业工程设备，广泛用于通讯电缆石油电线农田水利以及军事等工程建设的连续开沟作业。

随着社会经济的飞速发展和生产机械化程度的提高，市场也迫切需要种取代人力和通用挖掘机的专业开沟机械。

多年来，我国对专业开沟设备的研发投入不足，专业开沟设备品种单，应用范围狭窄，大部分开沟施工仍停留在人工开挖或使用通用液压挖掘机挖掘层面。

人工或通用挖掘机开沟，不仅施工速度慢效率低劳动强度大管理困难费用高且沟型成型差，尤其对较硬的土壤很难挖掘。

而进口专业开沟机价格昂贵，极大制约了国内用户的需求。

因此研制出满足农户需求价格低廉的葡萄园专业开沟设备是非常必要的。

.国内外研究现状及发展趋势国外开沟机研究现状国外开沟机的发展已有六十多年的历史，主要以美国原苏联法国英国和意大利等国家发展较快，美国和原苏联是最早使用开沟机的国家。

最早的开沟机为铧式犁开沟机，然后是圆盘式开沟机。

圆盘式开沟机是用种与铧式犁相似的无犁铧的深沟机，开挖窄而深的沟，以圆盘式抛撒机开梯形沟。

目前开沟机的主要开沟机具有两种，是链式开沟机具，用于开挖窄深沟二是立式铣削轮机具，用于开挖深宽沟。

国外开沟机的种类很多，适应各种不同施工的需要。

最小的开沟机功率仅有几千瓦，最大的功率达到，质量。

此外根据用户的不同需求，可在开沟机上配置诸如推土板计算过于复杂，因此忽略径向运动及由此产生的径向力。

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.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