毕业论文 小型果树移栽机及其铲斗组件的仿真分析

1、小型果树移栽机及其铲斗组件的仿真分析前 言果业发展是人类生存和社会经济发展的经济基础，一个能够持续发展的果业应该是一个既能满足当前需要又不危后继需求的产业。因而，随着世界性果业日益发展，节约成本和寻找新移植植方式就摆在了人们的面前。我国幅员辽阔，具有丰富的土地资源和良好的开发基础。随着科技的进步，人们生活水平的提高，对果品的消费需求呈增长趋势。因此发展果业势在必行。枣业是果业中的一种，在新疆南疆一带种植广泛，但是移栽效率低，我国的移栽技术刚刚处于起步试验阶段，目前仍以人工移栽为主。人工移栽难以实现大规模种栽植，从而导致生产规模小，生产效益低，不利于移栽技术的推广。从长远来看，机械化移栽可以实现

2、育苗移栽一体化。现阶段我国移栽技术发展极不平衡。我国针对不同的果树及其它作物分别研制了相应的栽植机，由于栽植作业质量与农艺要求还有一定差距，未能大面积推广。随着林果业种植面积和生产规模的扩大，在有人工作业方式使用，已不能满足林果产业化的步伐。我国在引进国外技术的基础上开发自己的产品，以缓解劳动力紧张和提高生产效率。因此枣树移栽机的发展已成为枣树移栽的趋势。目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc325795427 1.绪论 PAGEREF _Toc325795427 h 1 HYPERLINK l _Toc325795428 1.1课题研究的目的和意义 PAGEREF

3、 _Toc325795428 h 1 HYPERLINK l _Toc325795429 2.机械化移栽目前存在的问题 PAGEREF _Toc325795429 h 2 HYPERLINK l _Toc325795430 2.1移栽前应考虑的因素 PAGEREF _Toc325795430 h 2 HYPERLINK l _Toc325795431 2.2移栽过程中应该注意的事项 PAGEREF _Toc325795431 h 3 HYPERLINK l _Toc325795432 2.3移栽后的管理与维护 PAGEREF _Toc325795432 h 3 HYPERLINK l _Toc

4、325795433 3.设计方案的选择 PAGEREF _Toc325795433 h 3 HYPERLINK l _Toc325795434 3.1方案一 PAGEREF _Toc325795434 h 3 HYPERLINK l _Toc325795435 3.2方案二 PAGEREF _Toc325795435 h 4 HYPERLINK l _Toc325795436 3.3方案三 PAGEREF _Toc325795436 h 6 HYPERLINK l _Toc325795437 3.4方案四 PAGEREF _Toc325795437 h 7 HYPERLINK l _Toc32

5、5795438 4.总体方案的确定 PAGEREF _Toc325795438 h 8 HYPERLINK l _Toc325795439 5.小型果树移栽机总体结构的设计 PAGEREF _Toc325795439 h 9 HYPERLINK l _Toc325795440 5.1铲斗组件的设计 PAGEREF _Toc325795440 h 9 HYPERLINK l _Toc325795441 5.2开合机架的设计 PAGEREF _Toc325795441 h 9 HYPERLINK l _Toc325795442 5.3提升机构的设计 PAGEREF _Toc325795442 h

6、10 HYPERLINK l _Toc325795443 5.4提升架的设计 PAGEREF _Toc325795443 h 10 HYPERLINK l _Toc325795444 5.5液压装置 PAGEREF _Toc325795444 h 10 HYPERLINK l _Toc325795445 6.小型果树移栽机的工作过程 PAGEREF _Toc325795445 h 10 HYPERLINK l _Toc325795446 7.挖树机构铲斗的有限元分析 PAGEREF _Toc325795446 h 10 HYPERLINK l _Toc325795447 7.1案例一 PAGE

7、REF _Toc325795447 h 10 HYPERLINK l _Toc325795448 7.2案例二 PAGEREF _Toc325795448 h 14 HYPERLINK l _Toc325795449 7.3案例三 PAGEREF _Toc325795449 h 17 HYPERLINK l _Toc325795450 7.4案例四 PAGEREF _Toc325795450 h 19 HYPERLINK l _Toc325795451 7.5案例五 PAGEREF _Toc325795451 h 21 HYPERLINK l _Toc325795452 8.液压传动系统结构

8、PAGEREF _Toc325795452 h 23 HYPERLINK l _Toc325795453 8.1液压传动系统的作用 PAGEREF _Toc325795453 h 23 HYPERLINK l _Toc325795454 8.2液压传动系统的组成 PAGEREF _Toc325795454 h 23 HYPERLINK l _Toc325795455 8.3液压基本回路图 PAGEREF _Toc325795455 h 23 HYPERLINK l _Toc325795456 8.4液压传动系统的工作原理 PAGEREF _Toc325795456 h 24 HYPERLINK

9、 l _Toc325795457 8.5液压泵 PAGEREF _Toc325795457 h 24 HYPERLINK l _Toc325795458 8.5.1液压泵的基本原理 PAGEREF _Toc325795458 h 24 HYPERLINK l _Toc325795459 8.5.2液压泵的工作特点 PAGEREF _Toc325795459 h 24 HYPERLINK l _Toc325795460 8.6液压缸 PAGEREF _Toc325795460 h 25 HYPERLINK l _Toc325795461 8.6.1液压缸的结构 PAGEREF _Toc32579

10、5461 h 25 HYPERLINK l _Toc325795463 9.技术经济性分析 PAGEREF _Toc325795463 h 25 HYPERLINK l _Toc325795464 10.结论 PAGEREF _Toc325795464 h 25 HYPERLINK l _Toc325795465 致谢 PAGEREF _Toc325795465 h 27 HYPERLINK l _Toc325795466 参考文献 PAGEREF _Toc325795466 h 281.绪论1.1课题研究的目的和意义果树在栽植过程中都是沿用传统的人工栽植的方法，传统栽植法劳动力大、强度大，机

11、器的机动性、适应性低，能耗高、效率较低等问题。要实现由传统栽植技术向现代栽植技术的转变。需因地制宜，大力发展果树栽植机械化。为了充分利用资源减少自然灾害，争取高产，机械化移栽是有效途径。这样可以解决人工栽植过程中的栽植劳动强度大，所需劳动力较多，产品粗大笨重，成本高、效率低，质量难以保证的问题。红枣种植过程机械化程度的提高，大大降低了劳动强度，大量解放劳动生产力向二三产业转移，有助于农村城市化、工业化，对提高农民素质和生活质量，实现农业现代化具有重要的作用。红枣生产中的移栽是果树抚育机械之一，是实现枣业全程机械化的一个重要一环。因此移栽机研究的目的毋庸置疑。生态果业机械化发展已经步入新的历史起

12、点，生态果业机械化作为发展现代化农业的主要内和主要标志，适合地区生产需要的栽植机植种类较少、单一，科技含量不高，不能满足果业生产发展的要求。因此在此大好的趋势之下发展小型果树移栽机是非常有意义的。1.2国内外研究现状分析1国内对农作物的机械化育苗移栽技术的研究早在20世纪50年代未60年代初就已经开始。由于没有突破育苗移栽机械化过程中的技术难题，使这一技术搁浅。近年来由于农业生产的发展，新技术、新工艺的出现，为移栽机具的发展提供了很好的发展前景，20世纪80年代以后近年来由于农业生产的发展，移栽机具发展迅速，从不到l 000台上升到将近8 000台。东北等大型农场多采用工厂化营养钵苗和机械化栽

13、植技术，总体水平相对较高。我国长期以来，树苗移植一直沿用传统的手工劳动方式，劳动强度大，生产效率低。由于果树移植面积的增加和农村劳动力的转移，移栽技术落后、效率低已成为果树增产的制约因素，果树移栽自动化和机械化已成为农民越来越迫切的要求。与水稻、玉米、小麦生产机械化发展速度相比，果树移栽机械化的发展速度比较缓慢。这种状况与当前加快实现农业现代化的形式要求不适应。有关资料显示，美国、法国、英国和日本等国在自动移栽机的研制方面均取得了很大的成绩。我国从在20世纪60年代开始研制移栽机，初期主要用来移栽棉花和玉米等作物，我国在这方面的研究起步晚，技术进步缓慢，目前整体技术水平还比较低。植树造林方面的

14、机械也是很少，我国于1953年开始引进移栽植树机，在东北地区西部营造防护林。1960年开始设计和制造拖拉机牵引式半自动投苗植树机。为了适应沙区防风固沙植树造林的要求，国家不断投资科研经费来研制植树机，2001年研制成功的深栽造林钻孔机在我国西部、尤其是在干旱和半干旱地区植树具有广阔和特殊的应用前景。2001年填补我国机械化造林空白的新型液压植树机（JYZ-80）在内蒙古达拉特旗白土梁林场研制成功并批量投入生产。这种植树机由履带式拖拉机牵引，采用液压系统调节耕深，开沟深度随意调节，最大开沟深度为80cm，主要适用于沙区、荒漠地区栽植带根苗、扦插苗、沙柳等。我国的移栽技术刚刚处于起步试验阶段，目前

15、仍以人工移栽为主。人工移栽难以实现大规模种栽植，从而导致生产规模小，生产效益低，不利于移栽技术的推广。从长远来看，机械化移栽可以实现育苗移栽一体化。现阶段我国移栽技术发展极不平衡。我国针对不同的果树及其它作物分别研制了相应的移栽机，由于移栽作业质量与农艺要求还有一定差距，未能大面积推广。随着林果业种植面积和生产规模的扩大，在有人工作业方式使用，已不能满足林果产业化的步伐。我国在引进国外技术的基础上开发自己的产品，以缓解劳动力紧张和提高生产效率。在我国，果树的栽植具有季节性和区域性特点，机具作业时间短，单一性能机具的年使率降低，因此在今后的设计中，应尽量考虑一机多用的问题。具体要改进的措施：一是

16、研制适用不同的土壤条件和工作条件的机具；二是设计通用机架，在更换其他工作部件后即可完成其他果树林作业项目，提高其使用率和互换性；三是要考虑人机的工程学原理，要让人舒服，健康的工作，提高安全性能。现在我们国家的移栽技术还不够成熟，好多还是借鉴他国的，单一的机械不能通用到其他地区的工作，有待机械多样性，不仅能够适用种植果树苗还要适用其他的树种，更要发展到植树造林的机械上一样可以通用。种种的原因、地理位置及技术条件证明我们加大力度发展机械化势在必行。世界上移栽技术发展较早的发达国家和地区主要是欧美和日本等国，该技术在早期主要应用于蔬菜和经济作物的移栽，随后逐步用于玉米等粮食作物的移栽。早在上世纪20

17、 年代初期就开展了钵苗移栽的生产工艺研究，研制出结构简单的秧苗移栽机具，在一定程度上减轻了人工移栽劳动强度；到1930年代出现手工喂苗的移栽机械，移栽技术得到实质性发展，使秧苗送入沟中这一过程实现机械化。上世纪50 年代开始，欧洲国家研制出不同结构形式的半自动移栽机和制钵机；到了1970年至1980年，半自动移栽机在前苏联、欧美等农业较发达的国家和地区得到广泛应用，使制钵、育苗、移栽技术有机结合。目前，国外的移栽技术已基本成熟，移栽后的农作物达到农艺要求，工作可靠性也较高。欧美一些农业较发达的国家，如美国、荷兰、德国、法国等国家，大部分的蔬菜生产和几乎全部的大地花卉生产都采用育苗移栽种植模式和

18、生产工艺。日本在20 世纪80 年代，90的甜菜已实现移栽种植，移栽机自动化程度较高。从移栽机的工作过程看，这些农业机械水平较高的国家多采用钵体苗半自动移栽机械，作业过程中采用人工喂苗，并根据作业对象的不同通过更换或调节栽植器来实现机械移栽，扩大机械移栽的作业范围，提高其通用性。2.机械化移栽目前存在的问题2.1移栽前应考虑的因素通过在树木移植过程中的长期实践，列树木的成活机里和移植技术要领等进行了研究与总结。移植近似生境原理。若移植后的生境近似于原生生境，则移植的成活率较高，移植在近似生境中的树木期生长情况往往能恢复到原生生境状态。树木的生长环境主要包括温度、光照、水分等小气候条件和土壤条件

19、等，如果把处于不同生境中的树木进行移植，光度、温度、湿度、及土壤等任一条件发生变化，其树木的植株生长就会受到影响或发生差异，有的甚至枯萎死亡，所以定植地的土壤条件进行判定或测试，根据检测结果改善定植地的土壤生境条件，以提高树木移植的成活率。树木移植近似生境的原理一定程度上也是树木移植宜近不宜远、适地适树实践经验。树势平衡原理。树木移植时，树木的地上部分和地下部分须保持平衡，树木移植如对根系造成伤害，就必须根据其根系分布情况，对地上部分进行修剪，使地上部分和地下部分的生长情况基本保持平衡。闪为供给根系发育的营养物质主要来副阻上部分，对枝叶修剪过多不但会影响树木的景观，也会影响根系的生长发育，所以

20、在移植树木时必须慎重考虑枝叶和根系的去留权衡问题，尽量使地上部分和地下部分保持平衡。如地上部分所留比铡超过地下部允昕留比例，则须通过人工养护弥补这种不平衡。基本条件：季节适时。移植树木的成功率高低在很大程度上取决于移植树木季节的选择，而考虑适时选择主要是因为此时树木的生理代谢较易得到平衡。一般情况下，常绿树移植选择在春季，即3月下旬至5月上旬。这段时期气温回升，雨量充足，光照适中，常绿树在此期问枝叶、根系处于生理生长发育期，移植受损的伤口能及时产生愈合组织，即新芽新根能在短期内得到恢复或修复。落叶树般则选择在秋冬季，即树木落叶后到发芽前。因此时树木处于休眠期，而落叶树大多数季相明显，移植时都以

21、保持全冠为宜，所以相对春季选择秋冬季更为妥当，但具体时间的选择还需根据树木的习性和物候特点来确定。适时选择树木的移植时间是建立在树势平衡这个基本原理之上的。断根缩坨。从树木薪防；代谢括动的生理危度来看，树木移植经过挖掘、搬运、再种植，其根系大量受损，树木的水分和有机物质大量消耗，这就打破了地上部分和地下部分的平衡，因为维持树木地上部分枝叶平衡主要依靠地下部分的根系来供给养分，而根系则主要通过大量的毛根和须根来完成，所以毛须根的数量和生理质量起着至关重要的作用。锵决树木移植中确保毛须根完整的有效办法就是采用科学的传统技法断根缩坨，也称同根法，盘根法，般在树木移植前1-3年通过挖沟断根、对根径lc

22、m以上的粗根进行环状剥皮、覆士等步骤来完成对树木的断根缩坨处理，断根是提高移植树木成活率的核心因素之一。2.2移栽过程中应该注意的事项2在树木移植前，应根土壤的干湿情况进行浇水，以防挖掘后因土壤过于而使土球松散或树木脱水，以树干为中心，沿外缘挖掘土球，土球的大小应为移植树木胸径的7-8倍，土球的厚度不小于土球直径的2/3，特别有要求的树木，其土球规格可适当放大，遇到直径超过2cm的根系应剪断或锯断，但不可用铁锹斩断，以防震裂土球，挖到一定深度后，将士球四周的土进行修削，上大下心，肩部圆滑，形状规整，同时挖掘过程中应对树木进行适当疏枝与修剪。土壤的选择和处理：要选择通气、透水性好，有保水保肥能力

23、，土内水、肥、气、热状况协调的土壤。经多年实践，用泥沙拌黄土(3:1为佳)作为移栽后的定植用土比较好，它有三大好处，是与树根有“亲和力”。在栽培大树时，根部与土往往有无法压实的空隙，经雨水的侵蚀，泥沙拌黄土易与树根贴实；二是通气性好。能增高地温，促进根系的萌芽，三是排水性能好。雨季能迅速排掉多余的积水。遭水沤，造成根部死亡，旱季浇水能迅速吸收、扩散。2.3移栽后的管理与维护37-9月，大部分时间气温在28摄氏度以上，且湿度小，是最难管理的时期。如果管理不当造成根干缺水、树皮龟裂，会导致树木死亡。这时的管理要特别注意：是遮阳防晒，可以树冠外围东西方向“几字型，盖遮阳网，这样能较好的挡住太阳的直射

24、光，使树叶免遭灼伤；二是根部灌水，预埋的塑料管或竹筒内灌水，此方法可避免浇“半截水”能一次浇透，平常能使土壤见干见湿，也可往树冠外的洞穴灌水，增加钳木周围土壤的湿度；三是甜南面架设三角支架，安装个高了树l米的喷灌装置，尽量调成雾状水，因为夏、秋季大多吹南风，密装在南面可经常给树冠喷水，使树干树叶保持湿润，也增加了树周围的湿度，并降低了温度，减少了树木体内有限水分、养分的消耗。没条件对可采“滴灌法”，即在树旁搭个三角架，上面吊一只储水梗，在桶下部打若干孔，用硅胶将塑料管粘在孔上，另一端用火烧后封死，将管螺旋状绕在树干和树枝上，按需要从没方向在管上打孔至滴水，同样可起到湿润树干树枝、减少水分养分消

25、耗的作用。其次在寒冷季节要加强抗寒、保暖措施。一是要用草绳绕干，包裹保暖，这样能有效地低御低温和寒风的侵害；二是搭建简易的塑料薄膜温室，提高树木的温度、湿度；三是选择一天中温度相对较高的中午浇水或叶面喷水。果树的施肥应该注意第一年不能施肥，第二年根据树的生长情况施农家肥或叶面喷肥。移栽后病虫害的防治：移载树木的病虫害一般由原生境附带而来的居多，所以在移载前须对树木进行病虫害的治理和健康植株树木的挑选，在移载地应特别注意对土壤和移载果树树木损伤的处理，尽量减少病菌的滋生和感染。移载后的果树一旦发现虫害可采用捕杀、诱杀、化学施药法等进行处理，发现病害一般采用人工清除、化学施药进行防治。可用多菌灵或

26、托布津、敌杀死等农药混合喷施。分4月、8月、9月三个阶段，每个阶段连续喷几次药，每星期一次，正常情况下可达到防治的目的。 树木移栽后，一定要加强养护管理。俗话说得好，“两分种，八分管”，由此可见，养护管理环节在移栽过程中的重要性。当然，要切实提高果树移栽后的成活率，还要在田地规划设计、果树树种选择等方面多动脑筋。3设计方案的选择43.1方案一这是一种树木挖掘移栽机。该移栽机有一个十字形升降机架，它安装在固定机架内；升降机架的顶端向下顺序与切土铲油缸及切土铲连接；切土铲的两侧与切土铲活动臂固定连接，切土铲活动臂的两端与固定切土铲臂框架铰连接；升降机架的中部固定连接一个横向的切土桶活动臂及固定器臂

27、，并顺序与切土桶固定臂、切土桶油缸缸体及桶状的切土桶连接；固定器臂中部与升降机架连接，两端与切土铲活动臂连接固定；切土桶框架的底端横向的连接一个分合油缸。 该机是全机械化作业，它结构复杂，成本高、它能和多种型号的拖拉机或其它动力机械配套安装，适用于各种树、苗木的挖掘移植。如下图3.1所示：图2.1 方案一图3-1 方案一机构图1升降机架 2固定机架 3升降油缸 4切土铲油缸 5切土铲活动臂 6切土桶油缸 7切土桶活动臂 8切土桶 9固定切土铲臂框架 10滑轮 11切土铲 12切土桶分合油缸 13固定器 14切土桶固定架 15固定器臂 16切土桶活动臂 17切土桶固定臂该装置主要由升降机架(1)

28、、固定机架(2)、升降油缸(3)、切土铲油缸(4)、切土铲活动臂(5)、切土桶油缸(6)、切土桶活动臂(7、16)、切土桶(8)、固定切土铲臂框架(9)、滑轮(10)、切土铲(11)、切土桶分合油缸(12)、固定器(13)、切土桶固定架(14)及固定器臂(15)组成；其特征是：该移栽机有一个十字形的竖向安装的升降机架(1)，它滑动配合的安装在固定机架(2)内，固定机架(2)为一个前面开口的管状结构，它通过后部的连接架与动力机连接固定使用；固定机架(2)的底端向前伸出与升降油缸(3)的伸缩轴连接，升降油缸(3)的顶端与升降机架(1)的顶部连接，支持升降机架(1)的上下运动；升降机架(1)的顶端平

29、向的向前伸出，该伸出端向下顺序与切土铲油缸(4)及切土铲(11)连接；切土铲(11)为一个弧形的板状结构，它的上部两侧与“n”形的切土铲活动臂(5)的中部固定连接，切土铲活动臂(5)的两端各与一侧开口的管状形固定切土铲臂框架(9)上端铰连接，它的作用是使切土铲(11)定位切入到被移树的底部；升降机架(1)的中部顺序圆定连接有横向的切土桶固定臂(17)、切土桶活动臂(7、16)及固定器框架(15)；切土桶固定臂(17)伸向两边呈十字型，其两端，各铰连接着向外伸出的切土桶活动臂(7、16)，并顺序与直杆式的切土桶固定架(14)及切土桶油缸(6)的缸体固定连接；切土桶油缸(6)的伸出轴连接着桶状的切

30、土桶(8)，切土桶(8)的外测，连接有滑轮(10)及滑块，它与切土桶固定架(14)滑动配合安装；固定器臂(15)中部与升降机架(1)连接，两端各与固定切土铲臂框架(9)的顶端连接固定；切土桶固定架(14)上安装有分合臂，两个分台臂之间横向的连接一个切土桶分合油缸( 12)。3.2方案二带土移树机，它主要解决在环境绿化植树造林中，需要移栽树木，但目前大都采取移栽裸露根部的树木，不但易损伤根部，而且容易丧失水分，返青慢，影响成活率，对于因城市建设而无地容身的较大的树木由于没有专用机械，大多数被砍伐等问题，本实用新型包括单斗装载机和切割装置，其特征是切割装置设有与单斗装载机摇臂和翻转顶杆连接的箱体，

31、箱体内组装与装载机油压系统连通的油缸，油缸的活塞杆传动联接相对的一对刀具，刀具固定联接在导套或导轨上，导套或导轨活动组装在箱体内的导柱或导槽上。优点是实现带土移栽苗木机械化，提高移栽树木成活率和移栽效率，满足城市绿化和成树移栽的需要。图3-2 方案二机构图一1箱体 2摇臂 3翻转顶杆4单斗装载机图3-3 方案二机构图二6导套 7拨叉 8支撑架 9杠杆端头 10铰接刀具 11杠杆12铰轴 13活塞杆 14单油缸15联接耳图3-4 方案二机构图三5导柱 6导套 9杠杆端头 10铰接刀具 11杠杆 12铰轴 14单油缸 16杠杆 17铰轴如图3-2,3-3,3-4，本方案采用现有的装载机来保证其运输

32、能力，将装载机4的铲斗部分改设为切割装置，切割装置设有箱体l，箱体1通过其上的联接耳15与单斗装载机4的摇臂2和翻转顶杆3活动连接。箱体1的底部四角组装四个支脚螺钉，用来调整箱底与地面的距离，可以调整土墩切割深度，以获得不同大小的土墩。箱体l内组装与装载机4油压系统连通的单油缸14，单油缸14的活塞杆13铰接左右两套杠杆11，杠杆11通过铰轴12铰接在箱体1上，杠杆11的另一端为拨叉7，它拨动另一杠杆16的一端头9，杠杆16通过铰轴17铰接在箱体上，杠杆16的另一端铰接刀具10，刀具10的两侧固定联接两个导套6，导套6滑动组装在箱体内的导柱5上，两侧的刀具10是相对的。刀具可采用半圆锥形，一对

33、刀具即组成一个圆锥形，当一对刀具相对斜向切入，获得圆锥形土墩。也可以采用棱锥形一对刀具，双向斜切到底，两刀具合成一起为止，获得四棱锥体形土墩。还可以采用一对棱楔形刀具，其切割的土墩为棱楔形。3.3方案三本实用新型涉及一种液压小型果树移栽机，属于园林机械技术领域。该机包括固定机架，还包括两个活动机架，两活动机架分别通过两销轴从两侧与固定机架铰接，相邻固定机架和活动机架分别与开闭油缸的缸体和活塞轴连接，各机架上分别固定向下倾斜的滑槽，滑槽内装有可以沿槽滑移的弧形铲，滑槽和弧形铲分别与升降油缸的缸体和活塞轴连接。挖掘时，机具就位后，分别启动各机架上弧形铲升降油缸，使直铲沿滑槽向下运动，插入土壤中至预

34、定位置即可。本实用薪型结构简单、操作简便、机动灵活、作业效率高，适用于苗圃、林场、园林、公路、街道等场所的树坑挖掘、中小树木带土起挖移栽、短距离树木运输，亦可用于伐木后的树根挖掘作业等。如下图所示：图3-5 方案三机构图一2滑槽 3弧形铲 4开闭油缸轴 5机架开闭油缸 6垂直转轴 7固定机架 8铲升降油缸轴 9可调脚撑 10铲升降油缸 11多路换向控制阀 12挂接架本实施例的液压小型果树移栽机上图所示，由活动机架1、滑槽2、带有滑块的弧形铲3、机架开闭油缸轴4、机架开闭油缸5、垂直转轴6、固定机架7、铲升降油缸轴8、可调脚撑9、铲升降油缸10、多路换向控制阀11、挂接架12等部件组成。左、右两

35、活动机架1通过转轴6与固定机架7铰接，两机架开闭油缸5的缸体以及活塞轴4分别连接在活动机架1和固定机架7外侧。各机架按一定倾斜角度分别焊有三个滑槽2，形成上开下收的形状。下尖上宽的铲与滑块焊接或铆接为一体，从而使带有滑块的弧形铲3装入滑槽2中，并通过装在滑块内的铲升降油缸1 0及其两端的铲升降活塞轴8分别与滑槽2相连。左、右两只可调脚撑9置于固定机架两侧，保证机具停放时的穗定性和调节挖掘深度。装有操纵杆的多路换向控制阀1 1通过液压管路分别与各油缸的接口及主机液压油泵相连，形成液压控制系统。挂接架12通过销轴将机具与具有液压输出装置和行走系统的主机挂接，组合成完整的机组。图3-6 方案三机构图

36、二1机架 4活塞轴 5机架开闭油缸7固定机架3.4方案四本实用新型涉及一种液压小型果树移栽机，属于园林机械技术领域。此小型树木移栽机由提升架滑道、 提升架液压缸、提升架、铲斗组件滑道、铲斗组件和铲斗滑块等部件组，挖树的动作是由各组件配合完成，铲斗组件用来铲断树木的侧根并使根球与周围土壤分离机架刚性固定在配套拖拉机或其他动力机械上；提升架由1个提升油缸来驱动，铲斗组件由两铲斗液压缸驱动铲斗组件的开合由开合盖板驱动大致工作作流程如下：驾驶林木移栽机靠近要移栽的树木，在快接近的时候停下，驾驶果树移栽机使被移栽树木木处于铲斗组什中间位置，合上开合盖板，使铲斗组件闭合包围果树，铲斗组件在铲斗组件液压缸作

37、用下压下切断树木的根部，打开提升油缸把所挖树木提升上来，完成果树的挖掘工作。本设计结构简单、操作简便、机动灵活、作业效率高，适用于苗圃、林场、园林等场所的树坑挖掘、小型树木带土起挖移栽、短距离树木运输。其总体结构示意图如下图所示5：图3-7 方案四结构简图1铲斗 2架子一侧 3六角厚螺母 4特大垫圈 5闭合盖板 6六角厚螺母 7拉杆垫圈 8机架滑轨 9提升架曲柄 10提升架液压刚 11机架 12摇杆 13拉杆14提升架 15铲斗液压缸桶套 16六角头螺栓4.总体方案的确定 根据设计要求，选定方案四，确定本设计为液压小型果树移栽机，主体结构有三点悬挂装置挂在拖拉机的尾部，动力系统是液压传动。5.

38、小型果树移栽机总体结构的设计65.1铲斗组件的设计由于挖掘直径在2-5cm的小型，挖掘土球直径为50cm，土球高度为60cm。为了使下挖深度达到500mm，满足挖掘土球的要求，设计两侧对称的铲斗组件，该铲斗上端直径为50cm，下端直径为27cm，壁厚为5mm，其总体结构如下图所示：图5-1 铲斗总体结构图5.2开合机架的设计7为了满足铲斗在工作时开合而包围树木，特设计一开合机架，此机架设计有铲斗液压缸驱动铲斗用的滑道。此机架的高度是有设计所决定，其高度为1.75米低端宽度为80mm，侧面宽度为50mm。而架子上侧和下侧是经不规侧草图的拉伸和扫描而成其三维建模如下如所示：图5-2 开合机架5.3

39、提升机构的设计8提升机构是由安装在机架上的液压曲柄摇杆机构和与提升架机构共同组成，机架中部有一滑道，提升架与此滑道相连，在液压曲柄摇杆机构的作用下完成整机的上下运动，实现在果树移栽的提升。5.4提升架的设计提升架有提升架上盖板和下盖板组成，上盖板与下盖板通过螺栓的连接于铲斗组件机架融为一体。5.5液压装置液压装置由油泵、油箱、多路换向阀及液压油缸组成。6.小型果树移栽机的工作过程驾驶果树移栽机靠近要移栽的树木，在快接近的时候停下，驾驶果树移栽机使被移栽果树处于铲斗组什中间位置，合上开合盖板，使铲斗组件闭合包围果树，铲斗组件在铲斗组件液压缸作用下压下切断果树的根部，打开提升油缸把所挖果树提升上来

40、，完成果树的挖掘工作。驾驶果树移栽机靠近要栽植的树坑，打开开合盖板使铲斗打开使果树调入树坑内。完成树木的移栽。然后盖上闭合盖板提升架回位为下一次的移栽做准备。7.挖树机构铲斗的有限元分析Solidworks SimulationXpress利用设计分析向导为我们提供了一个易用的，按步骤进行设计的方法9。要求用户提供零件分析的信息，如夹具，载荷和材料，这些信息代表了零件的实际应用情况，Solidworks SimulationXpress会自动对模型进行网格划分，这些网格我们成为单元，系统通过对单元的分析从而去逼近对真实系统的分析。以便于设计的优化，从而减少设计周期，减少成本。7.1案例一（1）

41、添加夹具 添加夹具的目的是固定零件在分析过程中保持不变。添加夹具后的图例如下图所示：图7-1 夹具仿真（2）添加载荷 在零件表面上添加外部力和压力。在零件上选择添加力的部位和方向效果如下图所示：图7-2 载荷仿真（3）添加压力图7-3 压力仿真（4）选择材料 根据设计要求从材质库中选择材料为可锻铸铁，如下图所示：图7-4 材料选择（5）运行模拟产生仿真分析结果仿真结果1：Stress（-vonMises-）等量应力变化情况图7-5 应力仿真仿真结果2.：Displacement（合位移变化情况）：图7-6 合位移仿真仿真结果3：Factor of Safety安全系数变化情况图7-7 安全系数

42、仿真结果4：deformation（位移）变形情况图7-8 位移变形仿真7.2案例二将力平均加与3个面，压力不变的情况下，有限元分析结果如下：仿真结果1：Stress（-vonMises-）等量应力变化情况图7-9 等量应力仿真仿真结果2.：Displacement（合位移变化情况）：图7-10 合位移仿真仿真结果3：Factor of Safety安全系数变化情况：图7-11 安全系数仿真结果4：deformation（位移）变形情况：图7-12 位移仿真7.3案例三更该更改铲斗模型支撑厚度后的有限元分析，任然让施加最大的力，分析结果如下：仿真结果1：Stress（-vonMises-）等量

43、应力变化情况：图7-13 应力仿真仿真结果2.：Displacement（合位移变化情况）：图7-14合位移仿真仿真结果3：Factor of Safety安全系数变化情况：图7-15 安全系数仿真结果4：deformation（位移）变形情况：图7-16 位移仿真7.4案例四更改铲斗模型支撑厚度后的有限元分析，施加三个面上的平均力，压力不变，分析结果如下：仿真结果1：Stress（-vonMises-）等量应力变化情况：图7-17 应力仿真仿真结果2.：Displacement（合位移变化情况）：图7-18 合位移仿真仿真结果3：Factor of Safety安全系数变化情况：图7-19

44、安全系数仿真结果4：deformation（位移）变形情况：图7-20 位移仿真7.5案例五综合以上分析，再一次对铲斗模型进行改进，加支撑厚度同时加圆角仿真结果1：Stress（-vonMises-）等量应力变化情况：图7-21 应力仿真仿真结果2.：Displacement合位移变化情况：图7-22 合位移仿真仿真结果3：Factor of Safety安全系数变化情况：图7-23 安全系数仿真结果4：deformation位移变形情况：图7-24 位移变形仿真结果分析方案一结果分析：针对方案一假设每个施加力的面都是施加最大理论力值可以得出如下结果： 方案一结果分析：（1）Stress（-v

45、onMises-）等量应力变化情况虽然大部分应力变化比较小，但是铲斗组件连接点附近的等量应力变化较大，存在不稳定因素；（2）铲斗组件的底部的Displacement变化幅度太大，其中部至上不过度的安全颜色趋于零，处于危险状态；（3）Deformation中部位移变化较大，没有达到理想的变形要求；（4）Factor of Safety安全系数大部分呈现蓝色，符合要求，但是支撑部位出现红色的安全警告因此极易断裂，因此还需要对此进行改进。 方案二结果分析：在方案一的基础上建立方案二，假设每个施加力的面都是施加最大理论力值的平均值可以得出如下结果：（1）Stress（-vonMises-）等量应力变化

46、情况虽然大部分应力变化比方案一要低，但是仍然存在不稳定因素；（2）铲斗组件的上部边缘的Displacement变化幅度太大趋于红色最大值；（3）Deformation中部位移变化较大，没有达到理想的变形要求；（4）Factor of Safety安全系数全部呈现蓝色，符合要求。因此还需要对此方案进行改进，对模型进行改进。方案三结果分析：方案三是在方案二的基础上对铲斗模型进行改变，改变铲斗模型的支撑厚度，然后在每个面上施加最大理论力值可以得出如下结果：（1）Stress（-vonMises-）等量应力变化情况明显比方案一小的多，但比方案二要稍大；（2）铲斗组件的底部的Displacement变化

47、幅度太大，其中部至上不过度的安全颜色趋于零，处于危险状态；（3）Deformation中部位移变化较小，近乎达到理想的变形要求；（4）Factor of Safety安全系数大部分呈现蓝色，符合要求，但是支撑部位出现红色的安全警告因此极易断裂所以还需要改进。方案四结果分析：在方案三的基础上建立方案四，每个施加力的面都是施加最大理论力值的平均值可以得出如下结果： （1） Stress（-vonMises-）等量应力变化情况明显的比前三个方案变化程度小，因此方案四的等量应力变化情况是趋于合理的；（2）铲斗组件的上部的Displacement变化幅度稍有些大，其中部至上部过度的安全颜色逐渐增加，危险

48、状态明显减少；（3）Deformation中部位移变化较大，没有达到理想的变形要求；（4）Factor of Safety安全系数全部呈现蓝色，符合要求。接着在分别分析方案一至方案四的和位移及位移变化情况，可以得出以下结论，在方案一中铲斗组件顶部位移变化很大；在方案二中铲斗组件顶部位移变化达到要求，但是侧部位移存在隐患；在方案三中铲斗组件顶部位移达到要求，但支撑处部分位移存在潜在隐患；在方案四中铲斗组件顶部位移和侧部位移均达到要求。然后再分别分析方案一至方案四的安全系数变化情况，在方案一中安全系数大部分是合格的，支撑部位附近的安全因数是小于1的，因此支撑部位是不合格的；在方案二中安全系数均是大

49、于等于1的，因此是合格的；在方案三中安全系数大部分是合格的，支撑部位附近的安全因数是小于1的，因此支撑部位是不合格的；在方案四中安全系数均是大于等于1的，因此安全系数变化符合要求的。综合比较可知方案四的Stress（-vonMises-）等量应力变化情况、合位移、位移、及安全系数的变化相对于前三个方案是最优的，但是其Stress（-vonMises-）等量应力变化情况任然存在不稳定因素，因此还需要对方案四进行优化。 方案五结果分析：再对铲斗组件进行建模，对原始模型在支撑部位增加厚度同时对支撑边缘添加圆角后再次进行分析，最后得出其Stress（-vonMises-）等量应力完全达到要求，其合位移

50、、位移、及安全系数的变化也相当合理，因此方案五是最优的。8.液压传动系统结构液压系统是一套机械能与液压能互相转化的机构，是液压牵引（悬挂）装置的动力和控制部分。液压系统具有元件质量轻、结构紧凑、操作省力、反应灵敏、动作平稳、便于远距离操纵和实现自动控制的优点。液压元件分别装在移栽机的不同部位上，相互之间用油管联结起来为液压传动系统。8.1液压传动系统的作用液压传动主要是利用液体的压力来传递能量，液压系统用于农具升降和耕深调节，实现驱动轮加载及液压功率输出。通过液压操纵系统控制某些工作部件的位置和速度的转换，该设计目的是控制好机架的升降。8.2液压传动系统的组成 一个完整的液压系统由一下几部分组

51、成： （1）液压泵（动力元件）：是将原动力所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。 （2）执行元件：把液体压力能转换成机械能以驱动工作构件的元件，执行元件是液压缸。 （3）控制元件：包括压力、方向、流量控制阀，是对系统着那个油液压力、流量、方向进行控制和调节元件。（4）辅助元件：上述三个组成部分以外的其他元件，如油管、管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。完整的液压传动系统为了产生并传递液压能，以提升或维持农具处于某工作状态，液压系统除工作介质（液压油）外一般由油泵、油缸、分配器和辅助装置（如油箱、油管、滤清器等）组成一个循环的液压回路。由操纵机

52、构控制液压系统处于各种不同的状态，来满足各种动作要求。8.3液压基本回路图图8-1 液压基本回路1.液压泵 2换向阀 3液压缸如图8-1所示，换向阀2处于原位时，液压泵1输出的液压油同时与液压缸3的左右两腔相通，两腔压力相等。由于液压缸无杆腔的有效面积A1大于有杆腔的有效面积A2，使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力，导致活塞向右运动，于是无杆腔排出的油液与泵1输出的油液合流进入无杆腔，亦即相当于在不增加泵的流量的前提下增加了供给无杆腔的有液量，使活塞快速向右运动。这种回路比较简单也比较经济，但液压缸的速度加快有限。值得注意的是：在差动回路中，泵的流量和液压缸有杆腔排出的流量合在一起流过的阀

53、和管路应按合流流量来选择其规格，否则会产生较大的压力损失，增加功率消耗。8.4液压传动系统的工作原理为了产生并传递液压能，以提升或维持农具处于某工作状态，液压系统除工作介质（液压油）外一般由油泵、油缸、分配器和辅助装置（如油箱、油管、滤清器等）组成一个循环的液压回路。由操纵机构控制液压系统处于各种不同的状态，来满足各种动作要求。油泵由发动机或其他传动系统驱动，从油箱经过滤清器吸油，在外界负荷作用下，无压力的油液经过油泵变成了有压力的油液，然后把压力油压送到分配器并经过分配，再送往油缸，使农具提升或是下降。液压系统就是这样先由油泵把发动机的机械能转换成液压能，再由油缸重新把液压能转换成操纵农具的

54、机械能，从而完成能量转换的作用，对外输出足够的提升能力、提升行程和提升速度，并能有效地实现驱动轮加载和方便地输出液压功率。8.5液压泵液压泵是液压传动系统中的能量转换元件，是由原动力驱动，把输入的机械能转换成为油液的压力能，再以压力、流量的形式输送到系统中去，是液压传动系统的心脏，也是液压系统的动力源。8.5.1液压泵的基本原理10下图是液压泵的工作原理图，凸轮1旋转时，柱塞2在凸轮和弹簧3的作用下，在缸体的柱塞孔内左、右往复移动。柱塞2向右移动时，缸体的柱塞孔和柱塞构成的密封工作腔4容积变大，产生真空，油液便在大气压的作用下，通过吸油阀5吸入；柱塞2向左移动时，工作腔4容积变小，已吸入的油液

55、便通过排油阀6排到系统中去；在工作过程中，吸、排油阀5、6在逻辑上互逆，不会同时开启，由此可见，液压泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。图8-2 液压泵的工作原理1. 凸轮 2. 柱塞 3. 弹簧 4. 密封工作腔 5. 吸油阀 6. 排油阀8.5.2液压泵的工作特点11（1）液压泵的吸油腔压力过低将会产生吸油不足，异常噪声，甚至无法工作。因此，除了在泵的结构设计上尽可能减小吸油管路的液阻外，为了保证泵的正常运行，应该使泵的安装高度不超过允许值；避免吸油滤油器及管路形成过大的压降；限制泵的使用转速在额定转速以内。（2）液压泵的工作压力取决外负载，若负载为零，则泵的工作压力为零。随着排油量的增加，泵的工作压力根据负载大小自动增加，泵的最大工作压力主要受结构强度和使用寿命的限制，为了防止压力过高而使泵、系统受到损害，液压泵的出口常常要采用限压措施。（3）变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量泵只有用改变转