农用铺膜机设计 论文

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 农用铺膜机设计  摘  要 ： 根据农业发展需要，人力成本，工作效率，工作质量以及机械化程度的普及，本次设计的铺膜机可同时一次同步完成平地，开沟，展膜，铺膜，覆土等作业，保证铺膜的质量。基本上能够满足当前的各种铺膜要求。同时，本次设计的铺膜机结构简单，体积较小，成本低廉，效率高，实用性强。  关键词 ： 压膜 ；农用铺膜机；开沟犁；  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 to of of at a of of of of of be a of of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1  前言  现今在我国很多地区，一些反季作物蔬菜等冬季保温种植广泛推广的一项技术是在耕整后的地面使用塑料薄膜覆盖。耕整后采用地膜覆盖有提高土壤温度，减少土壤水分蒸发，防止杂草生长等好处。地膜通常是黑色 膜或透明，也有绿，银色薄膜，用于地面覆盖，以维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等，促进植物生长的功能。当前，常用的铺膜机结构复杂，体积大，成本较高，如果用人工铺膜又会造成进度太慢，费工，劳动强度大，人力成本高。这种情况的出现，就需要寻找一种低投资高效率易于普及的铺膜设备。 我国在 20世纪 70年代末才开始推广应用农用地膜 ,历史不长却发展很快。如今 ,利用农用地膜进行促成栽培已成为农业生产中一项重要的栽培技术 ,收到了很好的社会和经济效益。可以肯定 ,随着 "一优二高 "农业的不断深入发展 ,地膜的应用也总将会向着更广泛的方向发展。国外农用地膜的应用比国内要早很多年，一些发达国家早在上世纪四五十年代就基本实现了农业机械化。农业机械在发达国家的应用十分广泛，有大量的农业机械实施作业，早已脱离传统的手工耕种。  根据目前薄膜覆盖技术的使用现状，本次设计的铺膜机将有以下几个重点：  1）整机结构简 单，成本低，效率高，适合各种地区使用的铺膜机。  2）铺膜机具有良好的工作状态，不易出故障，经久耐用。  3）整机能够基本满足不同作物地膜覆盖的农艺要求。  4）结构上采用后置式，由动力机构牵引。  2  总体方案的确定  方案的设计  铺膜机的种类也已经很多，根据设计的要求，有下列 2种方案，如下图：  1开沟器； 2卷装膜轴； 3压膜滚轮； 4覆土器； 5覆土挡板； 6承重盘； 7牵引环孔； 8机框买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 架； 9平地板； 10固定架； 11膜轴滚轮轴固定架  图 1 铺膜机设计方案 1  此方案采用正八字的犁先进行开沟，经动力系统的拖动，覆膜辊转动，有压膜轮压入开沟处，再由倒八字覆土犁将开沟后的土归回原位 7。  1连接叉； 2机架； 3挂膜家； 4操作座； 5压膜轮架； 6压膜轮； 7连杆； 8覆犁犁； 9可调节犁柱； 10 犁高调节手柄； 11旋紧手柄； 12刮土板  图 2 铺膜机设计方案 2  此方案也是由动力系统拖动，展膜辊转动铺膜，由压膜轮压入沟内， 再由覆土犁覆土。  方案的比较、选择  通过前后 2 个方案的比较：方案 1能够一次完成开沟，铺膜，覆土的整体工艺流程；方案 2 结构简单，重量轻，运输方便。综合比较，方案 1 要优于方案2,，方案 1比方案 2 能够完成全部的流程，且方案 2存在重量轻，覆土可能不到位的缺点，故采用方案 1的设计。  工作方式的选定  铺膜机的工作环境必须在地面平整的土地上作业，故在开沟器的前端配置买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 一块平地板，随着动力系统的牵引，将突起的地方刮平，以确保铺膜的平整。开沟部件前端采用的是正八字布置，这种布置的对外翻土 能力强，能形成较干净和成型的膜沟为覆土，埋膜准备疏松的土壤。展膜辊在行进的过程中，会在牵引中自动滚动，将膜展开，不需要动力系统的辅助，节约能耗。压膜轮固定在薄膜的两个边缘，但距边缘一端的内侧有一小段距离，待膜展平后，将膜压入先开好的沟内，确保下一步覆土能够将薄膜压住。覆土器采取倒八字布置，这样布置可以将先开沟出来的泥土再次回位，压住薄膜，节省时间。距覆土器内侧有一小段距离的地方分别布置两块挡土板，避免将土回位时，泥土滚到垄膜的中央。配重块是为增加后部重量，避免泥土回位不到位，压膜不紧。采用这样的配置工作，可以很好的完成铺膜工艺要求，并且能够适应小面积的铺膜，灵活性强，效率高。  牵引方式  此次牵引方式采用机耕犁后置式牵引，此次设计的铺膜机不需要另行提供动力，只需由简单的机耕犁牵引即可。机耕犁结构图：  1行走轮； 2驱动轮； 3 犁架； 4犁铧； 5后浮轮； 6回位弹簧； 7后浮轮支架； 8牵引杆； 9丝母； 10 梨丝杆； 11 手摇把； 12后扶手； 13离合器； 14 变速箱； 15 变速杆； 16 主动皮带轮； 17 前扶手； 18 发动机； 19从动皮带轮； 20主动链轮； 21从动链轮； 22 主动齿轮； 23驱动齿轮； 24回位弹簧  图 3 机耕犁结构简图  文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 动力的选择  由于铺膜机只需牵引，故采用功率较小的柴油机就可以满足动力需求，本次根据任务书要求，选择功率较小的 175F 单缸柴油机，即能满足动力要求。其基本参数如下表： : 表 1 175F 柴油机技术规格   75F 型                参数              类型                参数  缸径 行程 (   75 75            压缩比              20定功率 (                 标定转速 (r/   2600 冷却方式           风冷               净质量 (        48 润滑方式           离心飞溅           起动方式            手摇起动  铺膜机结构  铺膜机整体是在一个大的机框架 8，为了确保牢固性，在机框架的中间做一个 机架中横撑 12，在前横撑下面按种植用膜宽窄，做一个垂直安装的平土板固定架 10，其下安装平土板 9，做两个角形开沟器 1，按正八字形安装在两侧直撑上。做膜轴滚轮轴固定架 11，安装在机框架 8 两侧撑后下面，固定架 11 前直撑安装可以升降调解的卷装膜轴 2，轴固定架 11 靠后面安装装有两压膜滚轮 3 的轴，做两个覆土器 4，按倒八字形安装在两轮轴头后外侧。做两个覆土挡板 5安装在两滚轮 3内侧和覆土器 4相对。在机框架 8后半部上面安装一个承重盘 6，为增加铺膜机重量，于机框架 8前面伸出部分的头端钻牵引环孔 7，系牵引所用。整体结构简图如图 4 所示如下：  铺膜机工作原理  由以上设计简图可以得知：在机耕犁的牵引下，平土板 9 刮平土地表面，开沟器 1 向外翻土开沟，卷装膜轴 2 转动铺膜，压膜滚轮 3 滚动促进铺膜机前进，且镇压铺膜，将薄膜压入沟内，覆土器 4 将开沟器 1 翻起的泥土刮回，在覆土挡板 5 的配合下，将泥土整齐盖在地膜两边，铺膜机向前行进，随铺随压，一直可以到地的另一端。并且，铺膜机可以随时跟换套在卷膜筒支撑轴上的薄膜，卷膜支承轴可以很方便的拆卸下来，并有紧固螺栓和紧固挡板左右固定卷膜筒 ,防止出现铺下的薄膜歪斜，或者是薄膜铺放偏向，保证了铺膜 的平整性，也可以在薄膜歪斜的时候进行左右卷膜滚筒的调整，始终保证铺膜的一致平整性。同时，铺买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 膜机在行进过程中，由于卷膜滚筒的转动造成的偏移也可以进行调整。这样，一套开沟铺膜，覆土镇压的工作程序可以一次完成，且效率高，工艺性好，劳动强度低。  图 4 铺膜机俯视图    工作参数的计算和选择  耕作深度  通常耕作深度与铺膜机的结构参数 R,运动参数 深的大小既要保证铺膜机正常工作又要满足铺膜的工艺要求， 还要综合考虑铺膜机结构，功率消耗和生产率等因素 8。如增大 R， W 不仅使结构变大，而且会增大功率消耗，减小 据旱耕耕深的设计以及通常铺膜机耕深的数值参考，取耕深为 H=100 。  幅  工作幅宽应根据铺膜机结构、机耕犁功率的大小、耕作比阻 (，耕深 175e =功率利用率 = 1000买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 =当 H=150时，砂壤土 2一般铺膜机行进速度s,于是可以经过公式的变化以及化简，可以得到耕幅的计算公式为：  B= 000                                  (1) 将数据代入 (1)得：  B=1000 =2044  考虑田间铺膜取铺膜宽度 B=1000。  铺膜参数的选定  根据农艺要求，考虑当前农 村作物种植比较分散，地块较小，采用机耕犁带动等特点，以及当前农村现状、技术条件，确定铺膜机为单行，膜边覆土厚度 >50，膜边覆土宽度 >50 ，适应地膜宽度为 1000卷膜筒承重 100膜支撑盘直径 200重盘与机架 150薄膜承受拉力和阻力计算  由于采用的是由薄膜自身张力带动卷膜滚筒转动，故需要进行薄膜所受拉力、阻力的计算，以验证是否需要对卷膜滚筒施加动力。  薄膜所受阻力 1F 的方 向为斜向下，角度大约为 30 查材料力学可知，光滑的钢与钢的摩擦系数 =可知薄膜所受最大阻力为  (2) 可得  0s  0m 8N 由于薄膜事先需要固定一端，因此在运动过程中会受到拉力，要使卷膜滚筒滚动，必须要使拉力 2F >1F ，薄膜固定端在地面上，查材料力学可知，泥土与薄膜之间的摩擦系数 =拉力为  2                                     (3) 可得  2F =M F  M 25文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 故在薄膜一端需要覆土质量 M 至少为 25可以保证薄膜不被拖动，实现卷膜滚筒的转动，而一般薄膜所能承受的平均拉力为 150N，故薄膜强度也满足克服阻力，实现卷膜滚筒转动的要求。  开沟器的设计  开沟部件是直接与土壤接触发生作用的部件，它为施肥播种创造适宜的沟带，其结构不仅决定种肥沟的形状，而且还会影响开沟器的入土性能、减少挂草、增大甩草的效果及整个铺膜机的阻力，进而影响工作效率。因此，开沟器的设计要满足强度，结构合理的要求。  沟 器的结构  图 5 开沟犁刀的结构简图  沟犁刀主要由主体板、犁刀、螺钉组成。  开沟器的工作原理  开沟犁刀与铺膜机前端平土板两侧相连，经机耕犁牵引前进，犁刀入土100犁刀入土 50，其作用可疏松种行，可切断杂草根系，使杂草向两侧分流，不至堆积，随机耕犁不断前行，杂草由主刀杆滑移至顶，然后落下，始终保持一个恒定状态。  开沟器载荷的确定  犁刀与铺膜机相连，平均耕深 a=100宽为 b=100壤质地为黏土，土质均匀，犁耕比阻为 k=6犁耕牵引阻力的简易经验公式：  P=                           (2) 代入公式 (2)可得：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 牵引阻力 P=8 10 10=800N 犁刀的材料属性  表 2 犁刀材料属性   覆土器的设计  传统的覆土器有双圆盘覆土器和八字形覆土器。本次设计的铺膜机，由于是在平地上开沟后，又把开出来的泥土，刮回沟里的设计，因此，不需要设计一款很复杂的覆土器，只需要设计能够将开出来的泥土，刮回沟里的装置。  对于此次的铺膜机，覆土器采用一块凹形钢板， 45钢制作，让开沟出来的泥土，由于铺膜机的前行，会按着覆土器表面的形状运动，以 致最后又回到开出  沟里，起到覆土的效果。如图 6所示：  图 6 覆土器   覆土挡板的设计  由于铺膜机的运动，泥土在覆土器的作用下，会具有惯性。为了避免泥土滚号数     零件名称     个数    材料      质量 (    体 积 ( 3m ) 1         犁刀         1    65                 2         螺钉 1       1    45钢          63         螺钉 2       1    45钢          6         主体板       1     合金钢       5        2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 到铺了膜的垄面中间，在接近垄面的表面，设置一块覆土挡板，是很有必要的，可以保证铺膜的质量，减少二次劳动，节约时间。  针对本次覆土器的设计，覆土挡板采用一块长方形的钢板， 45钢制作，与覆土器前端平行置于机框架后梁上，覆土挡板也确定了膜面的最小宽度。在覆土挡板的阻挡下，泥土不会由于惯性 而滚落到垄面上，还是依然会回到沟里，起到辅助覆土的效果。如图 7所示：  图 7 覆土挡板  膜滚轮的设计  压膜车轮在铺膜机中起行走、压膜入沟的作用，故当开沟后，压膜轮沿沟槽运动并将卷膜滚筒铺下的膜，压入沟内，使覆土器覆的土能够将膜压实。为了避免车轮将膜压坏，故在压膜车轮的外圈，套上一个滚轮橡胶圈。  压膜车轮也是通过轴承与轴连接，压膜轮要行走，故也要采用滚子轴承。可采用下图图 9所示结构：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 图 8卷膜支撑架  装膜支撑架的设计  卷膜支撑架主要支撑卷膜轴，轴放在支架上，套上薄膜筒，方便薄膜的安装，结构如下图图 8：  图 9 车轮盘   轴的设计与计算  轮轴的计算  轴的设计主要是：各轴段径向尺寸的确定；各轴段轴向长度的确定；其他尺寸的确定。  轴的材料选用调制钢 40种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件 14。参考机械设计表 15以得到： 0A 的值，可以取0A =100，同时可得，轴的最小直径：  30                          (3) 由车轮盘最大直径 d=4800大承重 m=200膜机最大行驶速度v=s，且车轮盘与车轮轴的角速度 一致，即转速 以推知：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 21                             (4)                            (5) n 21                           (6)                             (7)式中： 1 为车轮角速度， s; 2 为轴的转动速度， s；  r/m/s 经过公式变换可以得到：  48)                           (9) 代入数据可得：   0 p   0m d   故可以取轴的最小直径 d=40轮轴的设计  根据 轴上零件的安装、定位以 及轴的制造工艺等要求 确定各段直径和长度，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难 12。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 型、尺寸、数量以及和轴联结的方法；载荷性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。  图  10 车轮轴  1 段与机架侧面采用孔式垫圈连接，取 52 与支撑膜盘通过轴承连接，取 102 径向直径取 453 轴肩也通过轴承与支撑膜盘连接取径向直径为 52200于轴是对称分布的，故， 105=55轴的总长可以确定 L=1530 的抗弯、抗扭系数计算  由于轴采用的是实心轴，且端面都为圆面，参考机械设 11表 15以得到公式：                           (10)                          (11) 式中： 3  抗扭截面系数， 3  面直径， 在    640         =340 =12800 在   =345 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 =345 =   =352 = =352 =4段与 1段对称，故 2段的抗弯、抗扭系数相同，1段的抗弯、抗扭系数相同。  的受力分析及弯扭矩  作出轴的计算简图（即力学模型）  轴所受的载荷是从轴上零件传来 19。计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。  图 11 轴的力学模型  he of 据上述简图   ，分别按水平和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果作出水平面上的弯矩 和垂直面上的弯矩 。轴的弯矩、扭矩图如图 12、图13 所示。   总弯矩计算公式：                               22                           (12) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 得到：  M m 图 12  轴的弯矩图  的扭矩图  图 13 轴的扭矩图  文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 的强度计算  从轴的结构图上可以知道，轴的中心面的应力最大，但应力不是很集中，轴与轴承采用过盈配合，而此处的轴直径最大，所以  要计算，此处为危险截面 18。  抗弯截面系数： W=6400 3抗扭截面系数： 12800 3                                                                                             轴上压力；  2(13) 而且，弯曲应力为对称循环应力，且为静应力，故取 于此轴为圆轴，弯曲应力,扭转切应力，又计算应力公式：   242                   (14) 则代入数据，可得：  弯矩         M=705600  扭矩         T=19600  弯曲应力     =扭转切应力   =轴的材料为 40质处理，由机械设计 11表 15 1查得 B 7351 355 1 200， 1 故满足强度要求。  的疲劳强度校核  截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数 及 ，查机械设计附表 3  05=045=查值可以得到   由机械设计附图 3q = q =有效应力集中系数查机械设计附表 3 11 +( 11 1+(机械设计附图 3尺寸系数 = =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 由机械设计附图 3表面质量系数   未经表面强化处理，即 q =1，则综合系数值为  11 =1 =机械设计 3 3得   = = = =算安全系数 得   1= 55 = 1 = 0=2 = =可知其是安全的。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  5 轴承的配置  为了保证铺膜的直线性，就要把轴的位置固定，防止轴向窜动以及轴受热膨胀后，导致轴承卡死。因此，可以采用双支点各单向固定的方法，通常配置两个反向安装的角接触球轴承或圆锥滚子轴承 13。在此，选用圆锥滚子轴承。根据轴的配合直径 d=46选用 30209 297 1994 型号的轴承，其尺寸 d DB=45 85 19,故根据要求轴与轴承的装配关系为：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 图 14 轴与轴承的配合  he 机架连接的地 方，采用轴套连接，装配关系为：  图 15 轴与轴套的配合  he 承的寿命计算  由选轴型号为 30209可知， D=85d=45,B=19，基本额定动载荷 本额定静载荷 机械设计课程设计手册表 6500 5600r/天工作 8小时，设计使用寿命 30000h 寿命计算公式为   0610                           (15)    球轴承 =3，滚子轴承 =310代入数据得  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 3101 9 6 06 7 8 0 30000 故预期寿命可以达到。  6  其他零件  其他零件包括卷装膜轴、承重盘、轴衬套、轴承卡、机框架、中间支撑梁、滚轮橡胶圈、螺母 等部件。  7  轴承的润滑  轴承可用润滑脂来润滑，在选择润滑脂时应考虑下列几点：  1）轴承载荷大，转速低时，应选择锥入度小的润滑脂，反之要选择锥入度大的。高速轴承选用锥入度小些、机械安定性好的润滑脂。特别注意的是润滑脂的基础油的粘度要低一些。  2）选择的润滑脂的滴点一般高于工作温度 20在高温连续运转的情况下，注意不要超过润滑脂的允许使用温度范围。  3）滑动轴承在水淋或潮湿环境里工作时，应选择抗水性能好的钙基、铝基或锂基润滑脂。  此次设计的铺膜机，轴承载荷较大，转速低 ，故应要用粘度较低的润滑脂，并且要经常涂润滑脂，保证轴承的灵活性。  8 设计总结  本次设计的农用铺膜机，结构简单、适应性强、作业质量良好，能够满足农艺质量的要求。铺膜机具有铺的平、展得平、压得实的特点，基本无漏覆土，且节约用膜，能耗低，成本小，效率高，降低了劳动强度和成本。同时还有质优、价廉、耐用等优点。但是，本次设计的铺膜机只能适合中小地块作业，且铺膜宽度受限，搬运较繁重，不适合大规模作业等缺点。  通过本次毕业设计使我充分认识到，这次设计其实是要运用机械课程设计和其他先修课程的知识，分析和 解决机械设计中的实际问题，这样，就可以复习以前学过的知识，更加记得深刻。通过设计的实践，使理论知识得到了运用，也使我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识和竞争意识，熟悉了机械设计的一般规律，培养了我分析和解决问题的能力。这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取所学知识有 所作为。  参考文献  1李宝筏 京：中国农业出版社， 2南京农业大学，农业机械学 国农业出版社， 3桑正中 ,吴守一等 二版）  北京：机械工业出版社， 4中国农业机械化研究院 二版）  北京：机械工业出版社， 5农业机械原理 械工业出版社， 6中华人民共和国国家标准  84 4460 机械制图  机构运动简图符号  北京：中国标准出版社， 1984 7石铁，许剑平，孙文峰 1型大小垄通用覆膜机的研究设计 J 农机化研究， 2000（ 4）  8曾普超 T 北京科学技术出版社， 9吴从林 ,黄介生 ,沈荣开 J;中国农村水利水电 ;2001年 08 期  10侯书林，朱海 北京：北京大学出版社  11濮良贵  ，纪名刚 北京：高等教育出版社  12许菊若 M2005年 6 月  13吴宗泽，罗圣国 高等教育出版社 月  14邓文英 M2005年 6月  15于英江 M 黑龙江科学技术出版社 16朱冬梅，胥北澜 械制图 17et ):718王先逵 机械工业出版社 月  19刘鸿文 高等教育出版社 月  20董建国 M2004年  21洪钟德 M2002年  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 25吨水平定向钻机推进机构设计   250 450          机部分）液压系统设计    向）      安装支架的冲压工艺及模具设计  背负式小型机动除草机设计  步进电机驱动的小车电气控制系统设计  侧边传动式深松旋耕机的设计  茶籽含油量高光谱检测技术研究  柴油机活塞的加工工艺及夹具设计  车床拨叉加工工艺及夹具设计  车载机顶盒硬盘固定架优化和散热分析  搭扣冲压模具设计  带机架的立式摆线针轮减速机的设计  带式输送机自动张紧装置  单相电子式预付费电度表的设计  低压电动机软启动器的设计  电极片多工位级进模设计  蝶形螺母注塑模设计  多  功  能  钻  机  的  钻  架  设  计  仿形刨床液压系统设计  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 封箱机设计  盖帽垫片的冲压工艺及模具设计  缸体气缸孔镗削动力头设计  缸体曲轴孔与凸轮轴镗削动力头的设计  钢筋调直机的设计  高温高速摩擦磨损试验机设计  刮板式脱壳机设计  轨道式小型液压升降机机架和小车设计  红薯丁切制机构设计  红薯条切制机构的设计  高压瓶盖注塑模具设计  户用型太阳能水泵的设计  机床手柄注塑模设计 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