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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 秧苗移栽試驗(yàn)臺(tái)鋪土裝置設(shè)計(jì)
目 錄
中文摘要………………………………………………………………… 1
ABSTRACT………………………………………………………………… 3
0 引言…………………………………………………………………… 4
1 綜述…………………………………………………………………… 5
1．1 國(guó)內(nèi)移栽機(jī)發(fā)展?fàn)顩r……………………………………………… 6
1.1.1 國(guó)內(nèi)移栽機(jī)具介紹……………………………………………… 6
1．2國(guó)外移栽機(jī)發(fā)展?fàn)顩r……………………………………………… 8
2 移栽機(jī)的介紹………………………………………………………… 10
2.1移栽機(jī)的類型及特點(diǎn)……………………………………………… 11
2.1.1 鉗夾式移栽機(jī)…………………………………………………… 11
2.1.2 移栽機(jī)研究存在的問題………………………………………… 12
2.1.3 移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)…………………………………………………… 13
2.1.4移栽機(jī)的工作原理……………………………………………… 14
2.1.5 移栽機(jī)的應(yīng)用…………………………………………………… 15
2.2 方案論證…………………………………………………………… 15
2.2.1 移栽試驗(yàn)臺(tái)功能及主要技術(shù)指標(biāo)……………………………… 15
2.2.2 主要研究?jī)?nèi)容…………………………………………………… 16
2.3 試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)組成及工作原理……………………………………… 17
3機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………… 18
3．1整機(jī)設(shè)計(jì)………………………………………………………… 18
3.2 零部件設(shè)計(jì)……………………………………………………… 21
3.2.1 襯板…………………………………………………………… 21
3.2.2 出料口支板…………………………………………………… 22
3.2.3 擋板…………………………………………………………… 22
3.2.4 導(dǎo)板 …………………………………………………………… 22
3.2.5 電機(jī)座板 ……………………………………………………… 22
3.2.6 調(diào)節(jié)板 ………………………………………………………… 22
3.2.7 浮動(dòng)軸座板 …………………………………………………… 22
3.2.8 加強(qiáng)板 ………………………………………………………… 23
3.2.9 接料板 ………………………………………………………… 23
3.2.10 連接板 ………………………………………………………… 23
3.2.11 密封板 ………………………………………………………… 23
3.2.12 右支板 ………………………………………………………… 23
3.2.13 張緊襯板 ……………………………………………………… 23
3.2.14 張緊支板 ……………………………………………………… 24
3.2.15 左支板 ………………………………………………………… 24
3.2.16 浮動(dòng)軸 ………………………………………………………… 24
3.2.17 接料板焊合 …………………………………………………… 24
3.2.18 從動(dòng)鏈輪 ……………………………………………………… 24
3.2.19 料箱 …………………………………………………………… 25
3.2.20 輸送帶 ………………………………………………………… 25
3.2.21 軸承套 ………………………………………………………… 25
3.2.22 主動(dòng)鏈輪 ……………………………………………………… 25
3.2.23 主動(dòng)軸 ………………………………………………………… 25
4 機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………………… 26
4.1電機(jī)設(shè)計(jì) ……………………………………………………………26
4.1.1 擬定傳動(dòng)方案 ……………………………………………………26
4.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)……………………………………………………… 27
4.2 鏈條與鏈輪的設(shè)計(jì)………………………………………………… 29
4.2.1 選擇鏈輪齒數(shù)Z1、Z2 ………………………………………… 29
4.2.2 求計(jì)算功率Pc ………………………………………………… 29
4.2.3 確定鏈條、鏈節(jié)數(shù)Lp ………………………………………… 31
4.2.4確定鏈長(zhǎng)L及中心矩a ………………………………………… 31
4.3軸的設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 35
4.3.1 初定軸的最小直徑……………………………………………… 35
4.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………… 36
4.3.3 軸的受力分析…………………………………………………… 37
4.3.4校核軸的強(qiáng)度…………………………………………………… 38
4.4 軸承設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 40
4.4.1 求比值…………………………………………………………… 40
4.4.2 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P………………………………………… 40
4.4.3 根據(jù)公式 C=P·（60nLh’/106）V3 …………………………… 41
5 設(shè)計(jì)結(jié)論……………………………………………………………… 42
6 設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………………………………… 43
7 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………… 46
8 譯文…………………………………………………………………… 48
9 原文說(shuō)明……………………………………………………………… 70
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 秧苗移栽試驗(yàn)臺(tái)鋪土裝置設(shè)計(jì)
摘 要
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，人口很多，農(nóng)民也很多！要實(shí)現(xiàn)我國(guó)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)必須要發(fā)展。要發(fā)展，就必須使用機(jī)械化生產(chǎn)。就玉米種植來(lái)說(shuō)就有很多問題。因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化育苗栽植，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，是推廣玉米育苗栽植技術(shù)，獲得玉米高產(chǎn)，提高玉米生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
栽植機(jī)械是玉米育苗栽植技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。所以必須選擇好的機(jī)械，那樣就能事半功倍！實(shí)踐證明，玉米機(jī)械化育苗栽植是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須將育苗技術(shù)、機(jī)械化栽植和田間管理三者結(jié)合起來(lái)，才能獲得玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和較好的經(jīng)濟(jì)效益，在更大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用玉米育苗栽植。此次秧苗移栽試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)就是解決以上問題，完成一套適合于工廠育苗的秧盤播種系統(tǒng)，系統(tǒng)由育苗盤變速傳動(dòng)裝置、播種裝置、鋪土裝置、噴水及微機(jī)控制裝置組成。此機(jī)械裝置能在室內(nèi)進(jìn)行秧苗的機(jī)械育苗。通過在室內(nèi)的育苗以及以后的移栽，就能提高產(chǎn)量，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展大有益處。
關(guān)鍵詞：栽植技術(shù)，栽植機(jī)械，玉米育苗，秧盤播種系統(tǒng)
the Earth Equipment of Transplanting Test Device Design
ABSTRACT
Our country is a large agricultural country,there is a lot of population, there are a lot of population, there are a lot of peasants too! Should realize the development of our country, agriculture must develop, Develop must use and produce mechanizedly. Plants and says on the maize that there are a lot of questions.
So , realize that grows seedlings to plant , mechanizedly and raise labour productivity , popularize maize grow seedlings technology of plantings , obtain maize high yield , improve maize produce key link of economic benefits .
Plant machinery whether maize grow seedlings and plant key equipment of technology . So must select the machinery hard , can get twice the result with half the effort like that ! Practice has proved maize mechanized to grow seedlings and it plants to be one system engineering year , must grow seedings technology , mechanized to plant and conbine with field management three together year , could get maize giving stable high yields irrespective of deought or water logging and better economic benefits, want in big range popularize and apply maize grow seedlings and plant technology in year. Rice shoot this transplant design to test platform to solve problem the above. Finish one suited to seedling records of system of sowing that factory grow seedlings , system grow seedlings record change speed deive , sow device , spread soil device , spray water and computer control device make up . The machinery that this mechanical device can carry on the rice shoot indoors grows seedlings . Through growing seedlings and favorable to transplantation after so indoors , can improve the output , have much benefits to development of the agriculture of our country .
Keywords: technology of plantings, plant machinery, apply maize grow seedlings, seedling records of system
秧苗移栽試驗(yàn)臺(tái)鋪土裝置設(shè)計(jì)
0 引言
采用機(jī)械化育苗移栽技術(shù)，可以減少自然災(zāi)害的影響，減輕種植戶的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到增產(chǎn)、增收的目的。國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)作物的機(jī)械化育苗移栽技術(shù)的研究早在20世紀(jì)50年代未60年代初就已經(jīng)開始。由于沒有突破育苗移栽機(jī)械化過程中的技術(shù)難題，使這一技術(shù)擱淺?！ 〗陙?lái)由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，為移栽機(jī)具的發(fā)展提供了很好的發(fā)展前景，20世紀(jì)80年代以后由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，移栽機(jī)具發(fā)展迅速，從不到1000臺(tái)上升到將近8000臺(tái)。東北等大型農(nóng)場(chǎng)多采用工廠化營(yíng)養(yǎng)缽苗和機(jī)械化栽植技術(shù)，總體水平相對(duì)較高。
玉米育苗移栽技術(shù)是獲得玉米高產(chǎn)的有效途徑之一。其特點(diǎn)是把玉米田間栽培作業(yè)的主要過程,包括播種、出苗、選苗及幼苗管理等,提前在保護(hù)地里集中進(jìn)行,由此改變了玉米傳統(tǒng)的栽培方式,為獲得玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)創(chuàng)造了條件。在我國(guó)東北地區(qū),無(wú)霜期短,溫度年變化率大。采用保護(hù)地育苗,玉米的播種期可提早一個(gè)月,增加積溫200℃,可在終霜后移栽,躲過霜凍、風(fēng)、旱、蟲等自然災(zāi)害,另一方面,移栽玉米可提早成熟約10天,能避開秋季低溫和早霜的侵害,因此有利于獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。此外,采用玉米育苗移栽,還可將玉米生產(chǎn)向北推移,擴(kuò)大生產(chǎn)面積。在我國(guó)華北地區(qū),一般都是一年二熟,兩茬間的接茬矛盾突出。采用育苗移栽方式,在北京地區(qū)可將播種期提前15天～20天,從而可以使用中熟或晚熟品種,使夏玉米的產(chǎn)量達(dá)到10500kg/hm2～12000kg/ hm2。在我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū),普遍采用一年三熟或間套種的栽培模式,各茬之間的接茬矛盾也非常突出,采用玉米育苗移栽,可以提高復(fù)種指數(shù),并獲得高產(chǎn),使當(dāng)季與全年的生產(chǎn)矛盾得到緩減。在保護(hù)地內(nèi)育苗,可以充分利用空間和時(shí)間,不受氣候條件的限制,便于管理,確保苗壯、苗齊和苗全,減少田間的間苗和補(bǔ)苗勞動(dòng),同時(shí)還能節(jié)省種子,降低生產(chǎn)成本,獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1 綜述
1.1 國(guó)內(nèi)移栽機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
盡管我國(guó)對(duì)農(nóng)作物的機(jī)械化育苗移栽技術(shù)的研究早在20世紀(jì)50年代末和60年代初就已經(jīng)開始，但當(dāng)時(shí)人們只看到育苗移栽的好處和效率。忽視了經(jīng)濟(jì)效益，更沒有科學(xué)的分析育苗移栽機(jī)械化過程的種種技術(shù)難題。近年來(lái)，人們對(duì)育苗移栽機(jī)械技術(shù)又有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，開始對(duì)其重視起來(lái)。然而由于我國(guó)地域遼闊，自然條件千差萬(wàn)別，各地的生產(chǎn)規(guī)律又各不相同，加之各地發(fā)展水平不一致，所以到現(xiàn)在為止，總體上基本處于一種各自為戰(zhàn)的狀態(tài)。如四川、貴州等地由于土地連片面積小，實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械化育苗移栽有一定困難，因此多采用單家單戶式的土地育苗、人工載植方式；而東北等大型農(nóng)場(chǎng)多采用工廠化營(yíng)養(yǎng)體育苗和機(jī)械化栽植工藝。?
國(guó)內(nèi)的主要研究單位及主要機(jī)型有：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2ZDF型導(dǎo)苗管式移栽機(jī)；黑龍江農(nóng)墾科學(xué)院的2Z-2型玉米缽苗移栽機(jī)；山東泰安的2ZM-2型和2ZM—ZAI型棉花移栽機(jī)；四川省研制的2ZYS-4型油菜移栽機(jī)等。
1.1.1 國(guó)內(nèi)移栽機(jī)具介紹?
1） 2Z-2型多用缽苗移栽機(jī) 該機(jī)由黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院研制,與8.8～13.2KW小四輪拖拉機(jī)配套作業(yè),作業(yè)機(jī)為三點(diǎn)懸掛式。它主要用于玉米營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽,更換栽植器后,還可用于棉花、蔬菜等營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽和甜菜紙筒育苗移栽。該機(jī)既可壟作也可平作,一次可完成單體仿形、刮土、開溝、夾缽、運(yùn)缽、栽植、覆土、扶禾、鎮(zhèn)壓和二次覆土等工序。作業(yè)時(shí)人工喂苗,機(jī)械栽植,其生產(chǎn)率是人工栽植的６～８倍。帶有澆水裝置,每株注水量15～20×10-3Ｌ。其最大特點(diǎn)是一機(jī)多用、適應(yīng)性強(qiáng)、立苗率高、作業(yè)成本低、栽植質(zhì)量好。主要技術(shù)參數(shù):外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）（ｍｍ）:1400×1800×1350;機(jī)具質(zhì)量（ｋｇ）:216;生產(chǎn)效率（hm2/h）:玉米、甜菜0.08～0.12,棉花0.10～0.15;立苗率（%）:≥95;傷苗率（%）:≤３漏苗率（%）:≤３。
2） 2ZD-4/6半自動(dòng)型導(dǎo)苗管式移栽機(jī) 這種機(jī)具由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)西校區(qū)農(nóng)業(yè)工程教研室研制,已通過國(guó)家級(jí)鑒定。機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不傷苗等優(yōu)點(diǎn),為國(guó)內(nèi)首創(chuàng),栽植性能處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。主要用于玉米、棉花、煙草、甜菜、蔬菜等作物的大田移栽。秧苗既可以是缽苗,也可以是無(wú)缽苗（裸根苗）。分４行和６行,分別與184KW或404KW拖拉機(jī)配套。主要技術(shù)參數(shù):投苗速度（株／ｍｉｎ）:40～60行距（ｍｍ）:600～700（可調(diào)）株距（ｍｍ）:140～340（可調(diào)）栽植深度（ｍｍ）:40～100生產(chǎn)效率（hm2/h）:（４行）0.2～0.27（６行）:0.3～0.4移栽合格率（%）:＞90。
3） 2ZB-2型玉米移栽機(jī) 河北省唐山市農(nóng)機(jī)化研究所在吸收國(guó)內(nèi)外玉米移栽機(jī)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,適應(yīng)軟盤育秧的農(nóng)藝要求,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),降低造價(jià),研制出一次可完成開溝、栽植、覆土、壓實(shí)幾道工序的玉米移栽機(jī),經(jīng)田間試驗(yàn),可以滿足農(nóng)藝要求,并根據(jù)用戶需要,現(xiàn)已小批量生產(chǎn)。主要技術(shù)參數(shù):配套動(dòng)力（KW）:132（拖拉機(jī)）整機(jī)質(zhì)量（ｋｇ）:300作業(yè)行數(shù)（行）:２行距（ｍｍ）:550～600株距（ｍｍ）:250～300適應(yīng)苗高（ｍｍ）:300以下作業(yè)效率（hm2/h）:0.1～0.13秧苗直立度（度）:＞70。
4） 2ZY-2型半自動(dòng)杯式秧苗移栽機(jī) 該機(jī)由山東泰安國(guó)泰拖拉機(jī)總廠生產(chǎn)。為懸掛式,配套動(dòng)力是小四輪拖拉機(jī)。由人工投苗,機(jī)械栽植,一次完成開溝、注水、栽植、鎮(zhèn)壓、表面刮松等工序。它適用于移栽１００孔的透明塑料秧盤培育出的秧苗（玉米、蔬菜、棉花、煙草等）。如采用其它種類的秧盤,需事先向生產(chǎn)廠說(shuō)明,并提供一個(gè)秧盤樣品。在移栽過程中需同時(shí)施化肥的,本機(jī)配有附件—施肥裝置,可供選用。主要技術(shù)參數(shù):外形尺寸（ｍｍ）：1670×1450×1300;結(jié)構(gòu)質(zhì)量（ｋｇ）:370;行數(shù)（行）:２;行距（ｍｍ）:550～750（任意調(diào)節(jié)）;株距（ｍｍ）:150、200、250、300、350、400;可調(diào)移栽深度（ｍｍ）:60、80、100、120、140;注水量（Ｌ/株）:0.1;施肥量（kg/hm2）:150～600;倒苗率（%）:≤８（秧苗與地面夾角≤３０°）;漏栽率（%）:≤４;傷苗率（%）:≤３。
5）可溶性營(yíng)養(yǎng)缽育苗設(shè)備和2YZ-Z型缽苗移栽機(jī) 該機(jī)由中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院北京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制,已通過部級(jí)新產(chǎn)品鑒定。這種配套設(shè)備吸取了國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù),總體設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,能順利完成育苗、移栽全過程。其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。該套設(shè)備經(jīng)過大面積生產(chǎn)試驗(yàn)考核,受到用戶歡迎?？扇苄誀I(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽技術(shù),主要適用于玉米、棉花、甜菜和煙草等作物。主要設(shè)備分為育苗設(shè)備和移栽機(jī)。育苗設(shè)備由臥式上土機(jī)、自動(dòng)墩土機(jī)、滾輪式翻轉(zhuǎn)機(jī)、輥式滑動(dòng)架、平板氣吸式播種機(jī)組成。主要技術(shù)參數(shù):生產(chǎn)率（萬(wàn)個(gè)/h）:２（可溶性營(yíng)養(yǎng)缽）;缽體直徑（mm）：20～50;缽高（mm）:50～100;裝機(jī)容量（KW）:1.5;該機(jī)采用人工拔苗,機(jī)械開苗床的方式作業(yè),一次完成入土、覆土和鎮(zhèn)壓作業(yè)。機(jī)具由18～22KW拖拉機(jī)牽引,通過地輪的轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)鏈輪運(yùn)動(dòng),與夾放苗開溝器、扶土板等配合動(dòng)作,將缽苗移栽于田間。主要技術(shù)參數(shù):適應(yīng)缽苗高度（mm）:≤200;生產(chǎn)效率（株／行·min）:50;漏栽率（%）:≤2;倒伏率（%）:≤7;鋅體直徑（mm）:40;移栽行數(shù)（行）:2;傷苗率（%）:≤3;苗定向率（%）:≥80。
1.2 國(guó)外移栽機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
美國(guó)是農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度最高的國(guó)家之一。當(dāng)前美國(guó)已經(jīng)進(jìn)入全盤機(jī)械化、自動(dòng)化階段，不但大田作物生產(chǎn)及收獲已全部機(jī)械化，一些難度大的行業(yè)與作業(yè)也實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。向大功率、高速度發(fā)展是美國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的一個(gè)重要特點(diǎn)。此外，為了保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，最有效地利用和節(jié)約農(nóng)業(yè)資源，提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率和農(nóng)產(chǎn)品商品率，保持農(nóng)業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，美國(guó)工業(yè)為農(nóng)業(yè)提供了大量先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械。近幾年，美國(guó)在谷物聯(lián)合收割機(jī)、噴霧機(jī)、播種機(jī)等農(nóng)業(yè)裝備上已經(jīng)開始采用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)等高新技術(shù)，農(nóng)業(yè)出現(xiàn)了向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展的趨勢(shì)。
西歐國(guó)家基本是以旱作農(nóng)業(yè)為主。目前這些國(guó)家小麥和玉米的整地、播種、收獲、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)已全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，不少農(nóng)業(yè)機(jī)械還裝備了GPS系統(tǒng)進(jìn)行精確農(nóng)業(yè)作業(yè)。在蘋果、梨、葡萄種植方面，為適應(yīng)機(jī)械收獲作業(yè)，利用生物工程技術(shù)，控制作物的形狀和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的結(jié)合。
日本田間作業(yè)從耕整地、插秧、植保、收獲等全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，水稻育秧、插秧、半喂入聯(lián)合收獲機(jī)械居世界領(lǐng)先水平。日本能在水稻育秧、移栽方面很快實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。除水稻生產(chǎn)外，奶牛飼養(yǎng)、肉牛和養(yǎng)雞、養(yǎng)豬業(yè)也都實(shí)現(xiàn)了集約化與機(jī)械化。特別是設(shè)施農(nóng)業(yè)，日本的日光溫室很發(fā)達(dá)，溫室內(nèi)溫度、濕度、通風(fēng)等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，花卉、蔬菜、養(yǎng)菇等廣泛采用溫室栽培，室內(nèi)作業(yè)小型機(jī)械齊全，機(jī)械化程度也較高。水稻生產(chǎn)全過程機(jī)械化水平高，產(chǎn)品質(zhì)量好，對(duì)小規(guī)模經(jīng)營(yíng)適應(yīng)力強(qiáng)，每公頃農(nóng)用地拖拉機(jī)功率比美、英、法等高度機(jī)械化國(guó)家投入多等，是日本農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的突出特點(diǎn)。近幾年來(lái)由于老齡化問題，日本農(nóng)業(yè)從業(yè)人員急劇減少，后繼乏人的問題日益突出。為解決這一問題，日本農(nóng)業(yè)一方面醞釀改變經(jīng)營(yíng)模式，進(jìn)行集團(tuán)化規(guī)?；a(chǎn)，另一方面努力加大農(nóng)業(yè)方面的科技創(chuàng)新，力爭(zhēng)開發(fā)出更加節(jié)省人力的農(nóng)業(yè)機(jī)械，農(nóng)業(yè)由機(jī)械化轉(zhuǎn)為自動(dòng)化就成了大勢(shì)所趨。
大部分發(fā)展中國(guó)家如泰國(guó)、印度、菲律賓及南美的一些國(guó)家，也在加快本國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化步伐，積極采用拖拉機(jī)配套農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)行耕整地、播種、收割、機(jī)械排灌、手動(dòng)與機(jī)動(dòng)植保機(jī)械防病蟲害、機(jī)械脫粒等作業(yè)。但總的看來(lái)機(jī)械化水平還較低，只相當(dāng)除美國(guó)外其他經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)50至60年代的初期的水平。目前，菲律賓主要農(nóng)作物水稻、玉米、甘蔗生產(chǎn)的某些環(huán)節(jié)采用機(jī)械化作業(yè)，他們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化水平還處在一個(gè)較低的階段。泰國(guó)的農(nóng)機(jī)化發(fā)展水平在不同的地區(qū)而有所差異，泰國(guó)的中部平原地區(qū)是發(fā)達(dá)地區(qū)，播種機(jī)械、脫粒機(jī)械和噴霧機(jī)械擁有量較大，該地區(qū)的機(jī)械化模式以耕整機(jī)、脫粒機(jī)、播種機(jī)、除草機(jī)等為主，在其他地區(qū)小型拖拉機(jī)、水泵、噴霧機(jī)械和脫粒機(jī)械等發(fā)展也較快。在發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化過程中，印度比較重視水利灌溉設(shè)施的投資。
2 移栽機(jī)的介紹
移栽機(jī)械是玉米育苗移栽技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。我國(guó)在70年代中期就研制了第一臺(tái)用于玉米移栽的機(jī)械,之后,又陸續(xù)研制、開發(fā)和引進(jìn)了多種適合于蔬菜、煙葉、甜菜等經(jīng)濟(jì)作物的移栽機(jī)械,但均因育苗技術(shù)落后,配套性能差,綜合效益低等原因,都未得到推廣應(yīng)用,近幾年來(lái),隨著育苗技術(shù)的發(fā)展,以及勞動(dòng)力成本的上升,推動(dòng)了移栽機(jī)械的研制開發(fā)工作,又有多種新型移栽機(jī)械出現(xiàn)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)也研制了一種導(dǎo)苗管式移栽機(jī),并于1996年通過了國(guó)家農(nóng)機(jī)具檢測(cè)中心的檢測(cè)鑒定。總體上講,目前我國(guó)研制使用的移栽機(jī)械都是半自動(dòng)式的,全自動(dòng)移栽機(jī)械因結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,僅處在研究起步階段。
2.1移栽機(jī)的研究概況
2.1.1 移栽機(jī)的類型及特點(diǎn)
依靠人工將秧苗喂入到安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)輪上的鉗夾上,秧苗被夾持著隨轉(zhuǎn)動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng),栽植到土壤中。這種移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,株距和栽植深度穩(wěn)定,但作業(yè)速度低,一般為30株/min～45株/min,而且容易夾傷秧苗,移栽的秧苗容易傾倒和被土壤掩埋。2) 鏈夾式移栽機(jī) 與鉗夾式移栽機(jī)相似,秧苗由人工喂入到鏈夾上,鏈條由地輪驅(qū)動(dòng),并將秧苗移栽到土壤中。由于只改變了傳動(dòng)方式,因此其性能與鉗夾式移栽機(jī)相同。3)撓性圓盤移栽機(jī) 人工將秧苗放置到兩片可以變形的撓性圓盤內(nèi),圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)將秧苗移栽到土壤中,這種移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用,但株距和移栽深度不穩(wěn)定,也容易出現(xiàn)埋苗,同時(shí),撓性圓盤的壽命也較短。4)導(dǎo)苗管式移栽機(jī)與上述三種移栽機(jī)相比,秧苗在導(dǎo)苗管式移栽機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是自由的,非強(qiáng)制性的,因此不易傷苗。另一方面,喂入器是由水平轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)喂入筒構(gòu)成,人工喂入時(shí),其喂入速度可以提高,作業(yè)速度能達(dá)到60株/min～70株/min,比鉗夾式移栽機(jī)提高30%～50%,但是,這種移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
不論采用哪種結(jié)構(gòu)的移栽機(jī)械,都應(yīng)保證移栽的秧苗直立,不傷苗,株距、栽植深度和行距均勻一致。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,對(duì)移栽機(jī)械的性能又提出了更多的要求。①提高移栽速度。在理論上,采用機(jī)械移栽是人工移栽速度的4倍～10倍,但是,由于半自動(dòng)化的機(jī)械移栽仍需要較多的輔助人員(如苗的運(yùn)輸人員、機(jī)手等),實(shí)際上只是人工移栽的2倍～5倍。半自動(dòng)移栽機(jī)械的移栽速度取決于秧苗的人工喂入速度,國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)證明,秧苗的人工喂入速度上限是60株/ｍｉｎ～70株/ｍｉｎ,超過這個(gè)速度人就會(huì)感到緊張,出現(xiàn)漏喂入現(xiàn)象,栽植質(zhì)量下降。②移栽與鋪膜、起壟相結(jié)合。在我國(guó)東北地區(qū),盡管采用了玉米移栽技術(shù),秧苗仍有可能受到冷害,延長(zhǎng)了返苗時(shí)間,如果將移栽和鋪膜結(jié)合起來(lái),將使移栽效果更為顯著。此外,東北地區(qū)大多為壟作,移栽的同時(shí)完成起壟,有利于減少作業(yè)次數(shù)。目前我國(guó)的移栽機(jī)械均不能滿足這些要求。③移栽的同時(shí)注水。目前國(guó)內(nèi)的移栽機(jī)械大多數(shù)都沒有注水裝置。在移栽時(shí)注水是提高移栽成活率,縮短緩苗時(shí)間的必要技術(shù)措施。但是,配備注水裝置后,實(shí)際作業(yè)時(shí)如何補(bǔ)充水,又成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。④免耕移栽。在華北以及長(zhǎng)江以南地區(qū),各季作業(yè)的接茬時(shí)間很短,能在免(少)耕地上實(shí)現(xiàn)直接移栽,具有極為重要的意義。江蘇農(nóng)學(xué)院已在棉花、煙葉和蔬菜的少免耕移栽方面取得了可喜的成績(jī),中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)曾在北京郊區(qū)進(jìn)行過玉米免耕移栽試驗(yàn),但在玉米免耕移栽方面尚未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
2.1.2 移栽機(jī)研究存在的問題
需要解決的關(guān)鍵問題隨著我國(guó)糧食生產(chǎn)水平的不斷提高,經(jīng)營(yíng)方式的轉(zhuǎn)變以及勞動(dòng)力價(jià)格的上升,機(jī)械化育苗移栽技術(shù)必將越來(lái)越得到人們的重視,并逐步在適宜地區(qū)和適宜作物上推廣應(yīng)用。但尚有許多迫切需要解決的問題。①研究開發(fā)成本低、效果好的育苗方式,建立與此相適應(yīng)的工廠化育苗設(shè)施和技術(shù)體系,包括育苗穴盤的形狀和規(guī)格、基質(zhì)成分和類型、穴盤播種和灌溉設(shè)施、秧苗化學(xué)控制和最佳移栽苗齡等,培育出適合移栽的壯苗。②開發(fā)完善移栽機(jī)械的性能,提高移栽速度和質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,使之具備多種作業(yè)功能,包括注水、起壟、鋪膜以及在免耕條件下直接移栽等功能。同時(shí),應(yīng)注意移栽機(jī)的通用性,使之不僅能移栽玉米,還能移栽蔬菜、甜菜及煙葉等作物。③制定育苗移栽的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)機(jī)械化移栽創(chuàng)造條件。目前我國(guó)從育苗到移栽的各個(gè)環(huán)節(jié)都缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),使得育苗和移栽質(zhì)量相差很大,移栽機(jī)械的通用性和互換性很差,難以科學(xué)地評(píng)定育苗移栽質(zhì)量。
2.1.3 移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)
2Z6型作物秧苗移栽機(jī)主要由懸掛架(通用機(jī)架)、地輪、施肥裝置、栽植單體、仿形機(jī)構(gòu)和秧盤等幾大部分構(gòu)成。而單體又由單體架、刮土器、仿形輪、開溝器、栽植部件、覆土器、鎮(zhèn)壓輪、栽植手座位、秧盤架和傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成(參見圖2.1)
圖 2.1 2Z-6型移栽機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖
2.1.4移栽機(jī)的工作原理
工作原理工作時(shí),深淺可調(diào)的刮土器首先刮去壟表層干土、根茬和土塊,位于其后的靴式開溝器破土成溝并深施入底肥,栽植手將秧苗一株株連續(xù)地放入回轉(zhuǎn)著的栽植器秧夾內(nèi),秧夾夾住秧苗的莖部(甜菜紙筒育苗夾住紙筒),缽?fù)袆t托住秧苗的根部或營(yíng)養(yǎng)缽保護(hù)秧苗莖部不被折斷。當(dāng)秧苗處于零速投苗點(diǎn)時(shí),首先缽?fù)凶詣?dòng)縮回,隨后秧夾張開,秧苗在零速投苗點(diǎn)落入溝中,并在溝兩側(cè)回流土壤的扶持下直立于溝內(nèi),隨后第一覆土器給苗帶覆以新土,使秧苗達(dá)到栽植深度。緊接著呈雙曲線形狀的扶苗器扶起秧苗的葉片,鎮(zhèn)壓輪以擠壓形式壓實(shí)苗帶兩側(cè)土壤,最后第二覆土器進(jìn)一步覆上浮土以利于保墑,這樣,隨著機(jī)器的前進(jìn),栽植手連續(xù)有節(jié)奏地喂入,秧苗被一株株地植入到壟上,完成機(jī)器栽植過程。
該機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)：作業(yè)行數(shù):6；行株距:22～45cm(可調(diào))；行距:60～80cm(可調(diào))；施肥量:225～300kg/hm2(可調(diào))；立苗率:≥95%(指秧苗主莖與鉛垂向夾角≤20°)；傷苗率:≤3%(指秧苗主莖折斷或苗葉大部分被損壞)；成活率:≥98%；生產(chǎn)率:0.24～0.35hm2/h；配套動(dòng)力:東方紅75/802；拖拉機(jī)整機(jī)質(zhì)量:602kg。
2.1.5 移栽機(jī)的應(yīng)用
田間試驗(yàn)結(jié)果：該機(jī)于1997年10月投入小區(qū)域試驗(yàn),移栽的秧苗有玉米缽育苗、甜菜紙筒育苗和樹枝。試驗(yàn)地為經(jīng)重耙和旋耕后的麥地,2～4cm土塊居多,土壤粘,含水率26%左右,土地平整,麥秸較多。這次試驗(yàn)重點(diǎn)對(duì)該機(jī)的立苗率、傷苗率、漏苗率、各單體仿形能力和株距均勻性及苗帶壓實(shí)度等指標(biāo)進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)與測(cè)試。由于秧苗有限,每次每行移栽秧苗數(shù)為50株,試驗(yàn)效果比較理想,各單體均能良好仿形,苗帶壓實(shí)度達(dá)到農(nóng)藝要求。
2.2 方案論證
2.2.1 移栽試驗(yàn)臺(tái)功能及主要技術(shù)指標(biāo)
完成一套適合于工廠育苗的秧盤播種系統(tǒng)，系統(tǒng)由育苗秧盤變速傳動(dòng)裝置、播種裝置、鋪土裝置、噴水及微機(jī)控制裝置組成。
主要技術(shù)指標(biāo)：
播種精度：每穴1粒種子；
作業(yè)速度：≥60盤/小時(shí)；
功率：≤7kw
漏播率：≤5%
重播率：≤5%
2.2.2 主要研究?jī)?nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要針對(duì)移栽試驗(yàn)臺(tái)的鋪土裝置進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
試驗(yàn)臺(tái)的鋪土裝置分成幾大部分，包括電機(jī)、料箱、支板、接料板、輸送帶、鏈輪等。他們之間的裝配及機(jī)架的焊合是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
料箱通過左右支板來(lái)固定，并用螺栓固定及焊合，這樣比較牢固。電機(jī)固定在支撐板上，并安裝在電機(jī)座板上。出料口通過出料口支板加螺栓與料箱固定。
螺栓和下支撐聯(lián)接。電機(jī)和軸承座的支撐板的支架固定在底座上，聯(lián)接是焊合。底座用螺栓連接。
通過對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的制定，結(jié)構(gòu)的合理安排，零部件之間的安裝配合，初步形成機(jī)器的總體裝配關(guān)系，繪制總裝圖。為以后的進(jìn)一步詳細(xì)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。秧苗移栽試驗(yàn)臺(tái)的整機(jī)設(shè)計(jì)即要滿足設(shè)計(jì)精度要求，結(jié)構(gòu)工藝要求，還要使機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，造價(jià)低。這樣才能符合現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)要求，機(jī)與電的緊密結(jié)合，是現(xiàn)代機(jī)器的鮮明特點(diǎn)，本機(jī)就要達(dá)到性能結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計(jì)要求。
本機(jī)器中焊合部件很多。如支撐板和機(jī)器底座之間聯(lián)接是焊合。電機(jī)和軸承支架與底座之間是焊合。之所以用如此多的焊接結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹附咏Y(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：
1） 接頭形式合理化，應(yīng)力集中系數(shù)可以降低。
2） 能有效的發(fā)揮原材料的性能，改善機(jī)器性能，節(jié)省金屬、減輕重量。
3） 水密性和氣密性好。
4） 設(shè)計(jì)自由度大，壁厚不受限制，可根據(jù)承載情況確定結(jié)構(gòu)單元尺寸。
生產(chǎn)周期短，經(jīng)濟(jì)效益高，利于不斷改型和創(chuàng)新。
2.3 試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)組成及工作原理
這是一套適合于工廠育苗的秧盤播種系統(tǒng)，系統(tǒng)由育苗秧盤變速傳動(dòng)裝置、播種裝置、鋪土裝置、噴水及微機(jī)控制裝置組成。
下圖（圖2.2）就是一套完整的裝置圖，由圖可以看出本裝置有4個(gè)部分組成：一次鋪土、播種、二次鋪土、澆水。
圖2.2秧盤播種系統(tǒng)
這套系統(tǒng)能完成一個(gè)完整的加工過程不再需要其他的設(shè)備進(jìn)行二次加工，所以很方便實(shí)用。只要有此裝置就再也不用去室外育苗，再室內(nèi)就可以完成全部工作，而且此裝置也比較簡(jiǎn)單實(shí)用，操作靈活。
3 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1整機(jī)設(shè)計(jì)
主要講述的是一次鋪土裝置的設(shè)計(jì)。包括整體結(jié)構(gòu)、各部件、零件的安裝和配合，焊合機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式，完成機(jī)器的總裝圖的設(shè)計(jì)。
鋪土裝置的整機(jī)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。它設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到機(jī)器的性能、造價(jià)高低、外型美觀與否等。此設(shè)備分成幾大部分，包括電機(jī)、料箱、支板、接料板、輸送帶、鏈輪等。他們之間的裝配及機(jī)架的焊合是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
料箱通過左右支板來(lái)固定，并用螺栓固定及焊合，這樣比較牢固。電機(jī)固定在支撐板上，并安裝在電機(jī)座板上。出料口通過出料口支板加螺栓與料箱固定。
圖3.1 料箱
螺栓和下支撐聯(lián)接。電機(jī)和軸承座的支撐板的支架固定在底座上，聯(lián)接是焊合。底座用螺栓連接。
通過對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的制定，結(jié)構(gòu)的合理安排，零部件之間的安裝配合，初步形成機(jī)器的總體裝配關(guān)系，繪制總裝圖。為以后的進(jìn)一步詳細(xì)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。秧苗移栽試驗(yàn)臺(tái)的整機(jī)設(shè)計(jì)即要滿足設(shè)計(jì)精度要求，結(jié)構(gòu)工藝要求，還要使機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，造價(jià)低。這樣才能符合現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)要求，機(jī)與電的緊密結(jié)合，是現(xiàn)代機(jī)器的鮮明特點(diǎn)，本機(jī)就要達(dá)到性能結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計(jì)要求。
圖3.2 從動(dòng)鏈
本機(jī)器中焊合部件很多。如支撐板和機(jī)器底座之間聯(lián)接是焊合。電機(jī)和軸承支架與底座之間是焊合。之所以用如此多的焊接結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹附咏Y(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：
5） 接頭形式合理化，應(yīng)力集中系數(shù)可以降低。
6） 能有效的發(fā)揮原材料的性能，改善機(jī)器性能，節(jié)省金屬、減輕重量。
7） 水密性和氣密性好。
8） 設(shè)計(jì)自由度大，壁厚不受限制，可根據(jù)承載情況確定結(jié)構(gòu)單元尺寸。
9） 生產(chǎn)周期短，經(jīng)濟(jì)效益高，利于不斷改型和創(chuàng)新。
設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)適應(yīng)考慮的問題
1） 焊接性 設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)中，選擇原材料時(shí)在滿足使用性能要求的前提下，應(yīng)選用焊接性能較好的材料。一般碳鋼的焊接性能優(yōu)良，由于材料焊接性還受結(jié)構(gòu)剛度、焊接應(yīng)力狀態(tài)、環(huán)境條件等因素的影響、在必要時(shí)還要做焊接性試驗(yàn)。
2） 結(jié)構(gòu)剛度和減振能力 一般的鋼材的強(qiáng)度和彈性摸量都比鑄鐵高。而減振能力卻很低。當(dāng)用焊接結(jié)構(gòu)代替對(duì)鋼度和減振能力有較高的鑄鐵件時(shí)，必須考慮剛度和振動(dòng)。必要時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)中采用增大剛度和提高減振能力的措施。
3） 應(yīng)力集中 焊接結(jié)構(gòu)截面變化大，過渡區(qū)較急陡，圓角小，設(shè)計(jì)不當(dāng)容易引起較大的應(yīng)力集中。
4） 焊接殘余應(yīng)力和變形 拉伸殘余應(yīng)力降低結(jié)構(gòu)的剛度，壓縮殘余應(yīng)力提高疲勞強(qiáng)度。殘余應(yīng)力的釋放容易引起零件尺寸，精度變化，也會(huì)影響使用性能和使用精度。為此需合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸，接頭形式及焊縫的合理布置。
5） 接頭性能的不均勻性 焊縫及熱影響區(qū)的成分、組織和性能都發(fā)生相應(yīng)的變化，故在選擇焊接材料、選定焊接方法、制定焊接工藝時(shí)，應(yīng)保證焊接接頭性能達(dá)到和滿足設(shè)計(jì)要求。
3.2 零部件設(shè)計(jì)
構(gòu)成整機(jī)的部件制造時(shí)所用鋼鐵型材、板材的選擇：
3.2.1 襯板 （BY-PT-09-101）
4-M8螺紋孔焊合后與料箱配做
導(dǎo)角 0.5×45°
厚度為 5mm
3.2.2 出料口支板 （YB-PT-09-102）
彎折圓角≤R3
去尖角、毛刺
￠11孔焊后加工
3.2.3 擋板 （YB-PT-02-101）
展開長(zhǎng)度113
去毛刺
寬度 20mm
3.2.4 導(dǎo)板 （BY-PT-09-114）
去尖角、倒棱
公差原則 GB/T 4249
厚度 18mm
3.2.5 電機(jī)座板 （BY-PT-09-108）
去毛刺
厚度 20mm
3.2.6 調(diào)節(jié)板 （Q235）
齒面熱處理硬度 229-269HB
為注倒角 0.5×45°
該件可焊合加工
3.2.7 浮動(dòng)軸座板 （Q235）
未注倒角 1×45°
去毛刺
厚度 6mm
3.2.8 加強(qiáng)板 （YB-PT-02）
彎折圓角 R1-3
去尖角、毛刺
3.2.9 接料板 （YB-PT-02）
4個(gè)空焊合后料箱配鉆
該件可焊合加工
3.2.10 連接板 （YB-PT-09-103）
彎折圓角＜R2
去尖角、毛刺
3.2.11 密封板 （YB-PT-09-104）
去尖角、毛刺
公差原則按 GB/T 4249
3.2.12 右支板 （YB-PT-09-105）
￠11孔、￠7孔及M6、M8、M10螺紋孔焊合加工
12×20矩形彎邊可根據(jù)工藝條件加工成R5-8圓形彎邊
未注彎折圓角R-3
形位公差按 GB/T 1184-K
公差原則按 GB/T 4249
3.2.13 張緊襯板（BY-PT-09-109）
去尖角
長(zhǎng)跟寬都是 60mm
厚度為 6mm
3.2.14 張緊支板 （Q235）
去尖角和毛刺
彎折圓角R1-3
3.2.15 左支板 （YB-PT-09-104）
16-￠7孔、1-￠11孔、M10孔、M6孔焊合后加工
12×20矩形彎邊可加工成圓形
彎折圓角 R0.5-2
形位公差按 GB/T 1184-K
公差原則按 GB/T 4249
3.2.16 浮動(dòng)軸（45）
為注倒角 0.5×45°
公差原則 GB 4243
3.2.17 接料板焊合（Q235）
接料板
4個(gè)空焊合后與料箱配鉆，該件可焊合加工
擋板
展開長(zhǎng)度113，去毛刺，寬度20mm
3.2.18 從動(dòng)鏈輪（45）
齒面熱處理硬度HRC 45-50
未注倒角0.5×45°
未注型位公差按GB/T1184-K
3.2.19 料箱（Q235）
電焊距離和焊點(diǎn)數(shù)焊工自定，應(yīng)保證彎邊和定位板貼合
各零件焊合后整形然后加工各定位孔
形位公差按GB/T 1184-K
公差原則按GB/T 4249
未注焊縫根據(jù)工藝條件確定
3.2.20 輸送帶（花紋輸送帶）
硫化接頭：總層數(shù)4、階梯長(zhǎng)15，接頭總長(zhǎng)145
展開長(zhǎng)度920
3.2.21 軸承套（Q235）
未注倒角 1×45°
未注形位公差GB/T 4249
3.2.22 主動(dòng)鏈輪（45）
齒面熱處理硬度HRC 45-50；
未注倒角 0.5×45°
3.2.23 主動(dòng)軸（45）
未注形位公差GB/T 1184-K
公差原則按GB/T 4249
未注倒角 0.5×45°
4 機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1電機(jī)設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)要求可知功率≤7KW，取功率為3KW，輸送機(jī)在常溫下連續(xù)單向工作，載荷較穩(wěn)定，環(huán)境有輕度粉塵，結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊限制，選取三相交流電源，由盤的工作進(jìn)程得出輸送帶的速度取2m/s便可滿足。
4.1.1 擬定傳動(dòng)方案
為了估計(jì)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比范圍，以便選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和擬定傳動(dòng)方案，可先由一些已知條件計(jì)算其驅(qū)動(dòng)卷筒的轉(zhuǎn)速nw，既
nw==≈955r/min
一般常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min電動(dòng)機(jī)或1500r/min電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，因此傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比約為1：1或1：6。
圖4.1 傳動(dòng)裝置
4.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)
1）機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式
按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
2）電動(dòng)機(jī)容量
卷筒軸的輸出功率Pw
pw=pd因是鏈傳動(dòng)，由表查得取 =0.9
則PW=3×0.9=2.7（KW）
3）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
為了方便選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，先推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍，由表可查得鏈動(dòng)傳動(dòng)比范圍ⅰ=1～5為最合適，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為955～4775r/min，兩種都合適，再對(duì)兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較便知1000r/min的傳動(dòng)比較小，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，因此可采用1000r/min，選定電機(jī)型號(hào)為100YYJT120以下電動(dòng)機(jī)的外形及安裝尺寸圖。
圖4.2 電機(jī)100YYJT120安裝尺寸圖
圖4.3電機(jī)100YYJT120外形
（一）技術(shù)指標(biāo)
型號(hào)
額定電壓（V）
額定功率（W）
頻率HZ
額定電流（A）
調(diào)速范圍r/min
1200轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)矩
90轉(zhuǎn)/分（N.m
起動(dòng)電流（A）
超動(dòng)轉(zhuǎn)矩（uf）
電容量
容量（uf）
電壓（V）
100YYJT120-3
220
100
50
1.2
90～1400
0.916
0.15
2.25
0.8
8
500
（二）電容器
電機(jī)型號(hào)
電壓
電容容量
電容器型號(hào)
長(zhǎng)
寬
高
（V）
（Uf）
（mm）
（mm）
（mm）
100YYJT120
1PH220
8
DMF-45604
48
18
28
4.2 鏈條與鏈輪的設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)是由裝在兩軸上的鏈輪和鏈輪上的鏈條所組成，與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)有如下特點(diǎn)：
1）能保證準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，并能用一根鏈條同時(shí)帶動(dòng)幾根彼此平行的軸旋轉(zhuǎn)。
2）傳遞的動(dòng)力較帶傳動(dòng)大，但作用在軸和軸承上的載荷較小。
3）傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)96%～98%。
4）能在低速、重載和高溫、水淋以及塵土飛揚(yáng)等不良環(huán)境中工作。
5）可在兩軸中心距較遠(yuǎn)的情況下傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
但是鏈傳動(dòng)由于其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，也存在不足之處。如：
1）鏈條的鉸鏈容易磨損，使鏈節(jié)節(jié)距變大，造成脫鏈現(xiàn)象。
2）鏈傳動(dòng)瞬間傳動(dòng)比不等于常數(shù)，因此，傳動(dòng)中有沖擊、振動(dòng)和噪聲。
3）安裝、維護(hù)精度要求高，成本也較帶傳動(dòng)高。
鏈傳動(dòng)由于具有以上特點(diǎn)，故經(jīng)常應(yīng)用于瞬間傳動(dòng)比無(wú)嚴(yán)格要求，兩軸距離較大，工作條件惡劣（高溫、多塵、潮濕及油污等）的場(chǎng)合，如金屬切削機(jī)床、農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑工程機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械以及汽車、摩托車等機(jī)械中。
本次設(shè)計(jì)便是農(nóng)業(yè)機(jī)械，故可選取鏈傳動(dòng)較佳。鏈傳動(dòng)的適用范圍，一般控制在傳動(dòng)比ⅰ≤8，兩軸中心距a≤5～6m，鏈條最大速度Vmax＜20m/s，傳遞的功率P≤100kw。
可見起先取值滿足以上條件，故可選。
按用途不同，鏈條可分為傳動(dòng)鏈、起重鏈和運(yùn)輸鏈。本設(shè)計(jì)選取傳動(dòng)鏈，用來(lái)傳遞功率，傳動(dòng)鏈中主要有滾子鏈和齒形鏈，這次選用最廣的滾子鏈。
4.2.1 選擇鏈輪齒數(shù)Z1、Z2
估計(jì)鏈速v=3～8m/s,由表查得Z1=21因傳動(dòng)比ⅰ=1故Z2=Z1=21
4.2.2 求計(jì)算功率Pc
由Pc≥KaKzP/Km(kw)
式中：P 鏈輪傳遞的功率
KA 工作情況系數(shù)
Kz 鏈輪齒數(shù)系數(shù)
Km 多排鏈系數(shù)
知Pc=1×1.12×3/1=3.36（kw）
選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距P
由Pc和nw查圖的選鏈的型號(hào)為08A單排鏈，再由表查得鏈節(jié)距P=12.70mm
4.2.3 確定鏈條、鏈節(jié)數(shù)Lp
初定中心距為ao =40P，則鏈節(jié)數(shù)為：
Lp=(2ao/P)+(Z1+Z2)/2+(P/ ao)·[(Z2-Z1)/2π]2
=80+21
=101 (節(jié))
4.2.4確定鏈長(zhǎng)L及中心矩a
由式L=LP·P
=101×12.7
=1282.7 （mm）
由式a=（P/4）·｛[LP-（Z1+Z2）/2]
得中心距a=508（mm）
鏈輪具體計(jì)算
分度圓直徑：d=P/sin(180°/Z1)，其中P為節(jié)矩，Z為齒數(shù)
既：d=12.7/sin(180°/21)
≈85.21 (mm)
齒頂圓直徑：da=P[0.54+ctg(180°/Z1) ]
既：da=12.7[0.54+ctg(180°/21) ]
≈91.12 (mm)
damax=d+1.25P-d1
=85.321+1.25×12.7-7.95
≈93.135 (mm)
damix=d+(1-1.6/Z)P-d1
≈88.99 (mm)
分度圓弦齒高：ha=0.27P=0.27×12.7=3.429
hamax=(0.625+0.8/Z)P-0.5 d1
=(0.625+0.8/21) ×12.7-0.5×7.95
≈5.05 (mm)
hamix=0.5(P- d1)
=0.5×(12.7-7.95)
=2.375 (mm)
齒根圓直徑：df=d- d1=85.21-7.95
=77.26 (mm)
齒側(cè)凸緣（或徘間槽）直徑：
dg≤Pctg(180°/21)-1.04h2-0.76
h2 內(nèi)鏈板高度
則dg≤12.7 ctg(180°/21)-1.04×12-0.76
≈71.02 (mm)
齒寬（單排）：bf1=0.93b1=0.93×7.85≈7.3 (mm)
倒角寬： ba=(0.1～0.15)P
=(0.1～0.15) ×12.7
=1.27～1.905 (mm)
倒角半徑：rx≥P=12.7 (mm)
齒側(cè)凸緣（或排間槽）圓角半徑：
ra≈0.04P=0.508 (mm)
鏈輪齒總寬：bm=(m-1)Pt+bf1
m 排數(shù)
則：bm=bf1=7.3(mm)
鏈輪材料：選45號(hào)鋼，淬火～45HRC（齒面硬度）
DIN
ISO
鏈號(hào)
08A
ANSI
鏈號(hào)
40
節(jié)距
P
mm inch
12.70 1/2”
滾子
直徑
d1
max
mm
7.95
內(nèi)節(jié)
內(nèi)寬
b1
min
mm
7.85
銷軸
直徑
d2
max
mm
3.96
銷軸長(zhǎng)度
L LC
mim mam
mm mm
16.6 17.8
內(nèi)鏈
板高
度
h2
max
mm
12.00
鏈
板
厚
度
T
max
mm
1.5
極 限
拉 伸
載 荷
Q min
kN
14.10
每 米
長(zhǎng) 重
q≈
kg/m
0.62
應(yīng)用范圍：低、中速、輕、中載、無(wú)劇烈沖擊，振動(dòng)和易磨損工作條件下的鏈輪。
圖4.4 單排滾子鏈條尺寸
單排滾子鏈條和套筒鏈（A系列） 型號(hào)08A GB 1234.1-83
圖4.5 鏈輪外形
從動(dòng)鏈輪
主動(dòng)鏈輪
節(jié)距 P 12.7
滾子直徑 dr 7.92
齒數(shù) Z 21
量齒測(cè)量距 Mr 88.5825-0.15
量柱直徑 dr 7.93800.15
節(jié)距 P 12.7
滾子直徑 dr 7.92
齒數(shù) Z 21
量齒測(cè)量距 Mr 88.5825-0.15
量柱直徑 dr 7.93800.15
4.3軸的設(shè)計(jì)
軸是機(jī)器上的重要零件。它用來(lái)支持傳動(dòng)零件（如齒輪和批帶輪），并且傳遞運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。
材料選用45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼
主要性能 毛坯直徑 硬度 抗拉強(qiáng)度極限 屈服點(diǎn) 彎曲疲勞極限
(mm) (HBS) σb(Mpa) σs(Mpa) σ-1(Mpa)
≤200 217～255 640 355 275
扭切疲勞極限 許用彎曲應(yīng)力 (Mpa)
[τ-1] (Mpa) [τ+1]b [τ-0]b [τ-1]b
155 215 100 60
4.3.1 初定軸的最小直徑
對(duì)于即傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸，在設(shè)計(jì)時(shí)，由于軸上零件的位置及支點(diǎn)位置還沒有確定，因此軸上支點(diǎn)的反力和彎矩還不能求得，這時(shí)也可用。
τ=T/W≤[τn]初步計(jì)算軸的最小直徑，但應(yīng)把扭轉(zhuǎn)切應(yīng)里適當(dāng)降低（見表），以補(bǔ)償彎矩對(duì)軸的影響，將降低后的許用應(yīng)力代入上式，得到初算軸的最小直徑的公式：
d≥｛T/0.2[τn]｝v3
=｛9.55×106/0.2[τn] ｝v3·(P/n) v3
=C·(P/n)v3 (mm)
式中：C 是與許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[τn]有關(guān)的系數(shù)
則：d=107×(2.7/1000) v3
≈14.45 (mm)
因有單鍵槽，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑3%
則有：d=14.45×1.03
≈14.88 (mm)
4.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）初步確定軸的各段直徑跟長(zhǎng)度
鏈輪處：按傳遞轉(zhuǎn)矩算得基本直徑為15mm，再由鏈輪尺寸取軸段長(zhǎng)度為15mm。
軸承處：因軸承主要受徑向力及不大的軸向力，故選用深溝球軸承，為方便軸承從右端裝拆，并裝有一擋圈，故取直徑為25mm，長(zhǎng)度根據(jù)軸承定為17mm。
中間處：中間軸段由箱寬420mm，可取比之寬點(diǎn)的長(zhǎng)度428mm，直徑暫取為30mm。
注：軸承左右對(duì)稱裝配。
2）傳動(dòng)零件的周向固定
鏈輪處采用A型普通平鍵，鍵號(hào)為A5×14 GB1095-79
3）其它尺寸
為加工方便，并參照軸承的安裝尺寸，軸上過渡圓半徑全部取r=1mm，軸端倒角為2×45°。
4.3.3 軸的受力分析
1）鏈輪上的轉(zhuǎn)矩T為
T=9.55×106×（P/n）
=9.55×106×(2.7/1000)
≈2.58×104(N.m)
圓周力：Ft=2T/a=2×2.58×104≈605.56(N)
徑向力：Fr=Ft·tg20°
=605.56×0.364
≈220.42
2)作垂直平面內(nèi)的彎矩圖
支點(diǎn)反力：RAV=RBV=Fr/2=220.42/2=110.21(N)
D點(diǎn)彎矩：MOV=RAV· （L/2）=110.21×（428/2）≈23584.94（N.mm）
3)作水平平面內(nèi)的彎矩圖
支點(diǎn)反力：RAH=RBH=Ft/2=605.56/2=302.78(N)
D點(diǎn)彎矩：MDH=RAH·(L/2)302.78×(428/2) ≈64794.92（N·mm）
4)作合成彎矩圖
最大合成彎矩在D點(diǎn)處其值為：
M=（MDV2+MDH2）0.5
=（23584.942+64794.922）0.5
≈68953.83（N·mm）
5)作扭矩圖
扭矩： T=2.58×104（N·mm）
6）作當(dāng)量彎矩圖
最大當(dāng)量彎矩在D點(diǎn)出，其值為（取α=0.6）：
Md=[M2+(αT)2]0.5
= [68953.832+(0.6×2.58×104)2]0.5
≈70670.09（N·mm）
7)確定最大當(dāng)量彎矩處的軸徑
由表查得45號(hào)鋼經(jīng)正火處理的許用彎曲應(yīng)力[σ-1]b=55Mpa，因此D點(diǎn)處的軸徑：
d≥｛Md/(0.1[σ-1]b)｝v3
=｛70670.09/(0.1×55)｝v3
≈23.42 (mm)
故取標(biāo)準(zhǔn)直徑為￠30mm的便可以滿足設(shè)計(jì)要求，最終確定為￠30mm。
4.3.4校核軸的強(qiáng)度
已知軸的計(jì)算彎矩后，即可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（既計(jì)算彎矩大而直徑可能不足的截面）作強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算彎曲應(yīng)力：
σca=Mca/W=[M2+(αT)2]0.5/W≤[σ-1]Mpa
σca=70670.09/W
W 軸的抗彎截面系數(shù)，mm3
圖4.6 軸的抗彎截面
A的W計(jì)算公式為：W=（πd3/32）-[bt(d-t)2]/2d
=(π153/32)- [15×2×(15-2)2]/2×15
代入上式中：σca=70670.09/[（π153/32）-132]
≈257.13（Mpa）＜[σ-1]=275Mpa
故此處能滿足設(shè)計(jì)計(jì)算要求。
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算：
τT=T/WT≈[9.55×106×（P/n）/(0.2d3)≤[τ]T (Mpa)
式中：τT 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa
T 軸所受的扭矩，N·mm
WT 軸的抗扭截面系數(shù)，mm3
n 軸的轉(zhuǎn)速，r/min
P 軸傳遞的功率，kw
D 計(jì)算截面處軸的直徑，mm
[τ]T 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa
所以：τT= T/WT=（9.55×106×2.7/1000）/（0.2×153）
≈38.2
因25＜38.2＜45，在要求的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)故能滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件，所以設(shè)計(jì)為最終設(shè)計(jì)。
4.4 軸承設(shè)計(jì)
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況及其它一些方面的考慮，首先選用180000型兩面帶密封圈的單列向心球軸承。該軸承兩面帶密封圈，為內(nèi)接觸式密封，能較嚴(yán)密地防止污物侵入，但極限轉(zhuǎn)速較低，適用于密封要求較高的部件中。該種軸承在制造時(shí)已裝入適量的潤(rùn)滑劑，安裝前不需要再清洗，工作中在允許的潤(rùn)滑期間內(nèi)不需要再加潤(rùn)滑劑。
4.4.1 求比值
A/R=220.42/605.56≈0.36
根據(jù)表查得，深溝球軸承的最大e值為0.44，故A/R＜e
可查得X=1，Y=0
4.4.2 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P，根據(jù)式：
P=fP·(X·R+Y·A)
按表查得：fP=1～1.2 取fP=1.2
則：P=1.2×（1×605.56+0×220.42）
≈726.672（N）
4.4.3 根據(jù)公式 C=P·（60nLh’/106）V3
求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值，其中估計(jì)Lh’=20000h
則：C=726.67×（60×1000×20000/106）v3
≈7722.04（N）
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得型號(hào)選為180105軸承。此軸承的基本額定靜