毕业设计（论文）-半喂入式花生摘果机设计及仿真

III摘要花生是世界上广泛栽培的主要油料作物。随着农业科技的发展，花生向良种化、机械化和区域化种植方向发展。近几年，随着花生种植面积、产量的不断增加和农村劳动力的转移，花生生产机械化的发展就显得尤为重要。传统的摘果主要是全喂入式，摘果的主要部件是摘果滚筒，目前国内外主要使用的摘果方式还有半喂入式，半喂入式花生摘果对干湿蔓均可使用，主要应用在南方地区，其摘果效率与损失率受花生收获环节植株的整齐程度及摘果机喂入影响较大，现有机型在摘果效率、损失率上还不稳定，没有得到很好的推广。因此，为了改善摘果效果，研究摘果过程的低能耗，摘果率高的摘果装置，是提高花生产业化水平的关键。本研究结合国内外几种典型的摘果机具的结构特点与工作原理，并通过分析其现状与存在的问题，结合实验探讨改进方法，以期改善花生摘果效果，为花生的摘果提供切实可行的机具。在设计中，主要完成了传动系统的设计、摘果滚筒的设计、夹持输送结构的设、夹持带的设计、带轮的设计、轴承的选取校核、机架的设计等。关键词：花生；摘果机；半喂入；设计全套图纸加V信153893706或扣3346389411AbstractPeanutsaretheworld'smajoroilcropswidelycultivated.Withthedevelopmentofagriculturalscienceandtechnology,thepeanutseed,mechanizationandregionalizationplantingdirection.Inrecentyears,withthetransferofpeanutacreage,productionisincreasingandtherurallaborforce,thedevelopmentofpeanutproductionmechanizationisparticularlyimportant.Thetraditionalfull-feedmainlyfruitpicking,pickingamajorcomponentpickingdrum,pickingmethodscurrentlyusedmainlyathomeandabroadaswellassemi-fed,semi-feedingpeanutpickingvinecanbeusedforwetanddry,mainlyusedinthesouthernregion,thepickingefficiencyandlinklossrateisaffectedbypeanutharvestplantsandfruitpickingmachinefedneatextentgreaterimpactonpickingefficiencyofexistingmodels,thelossrateisnotstable,notwellpromoted.Therefore,inordertoimprovethepickingeffect,lowpower,highrateofpickingpickingpickingdeviceresearchprocessisthekeytoimprovethelevelofthepeanutindustry.Thisstudycombinesseveraltypicalpickingmachinesabroadstructuralcharacteristicsandworkingprinciple,andbyanalyzingthecurrentsituationandexistingproblems,combinedwithexperimentstoexploreimprovedmethodstoimprovepeanutpickingeffect,providingpracticalequipmentforthepickingpeanuts.Inthedesign,thedesignofthetransmissionsystemismainlycomplete,pickingdrumdesign,thatdesignoftheclampingbandandpulleydesign,selectthecheckbearingholdingrackfeedingstructuredesignandthelike.Keywords:Peanut;Pickingmachine;Semi-feeding;Design目录第一章绪论 11.1研究背景及意义 11.2国内外研究现状 21.3本设计主要研究内容和研究方法 21.3.1研究内容 21.3.2研究方法 3第二章总体设计 42.1设计要求 42.2总体设计 42.3工作原理分析 5第三章夹持输送装置设计 63.1夹持装置设计 63.1.1夹持方式的确定 63.1.2夹持装置总体结构设计 63.1.3夹持带与摘果滚筒夹角的确定 63.2夹持装置传动系统设计 73.2.1夹持装置传动系统原理分析 73.2.2电动机的选择 73.2.3传动比计算 83.2.4运动和动力参数计算 83.2.5V带传动的设计 93.2.6链轮的设计 123.2.7链轮轴的设计和校核 143.2.8轴承及键的校核 163.2.9轴承的润滑与密封 18第四章摘果装置设计 194.1摘果滚筒设计 194.1.1摘果滚筒长度的确定 194.1.2摘果滚筒转速计算 194.1.3摘果滚筒直径计算 204.1.4摘果功率的计算 214.2摘果装置传动系统设计 214.2.1摘果装置传动系统原理分析 214.2.2电动机的选择 224.2.3传动比计算 224.2.4运动和动力参数计算 234.2.5V带传动的设计 244.2.6齿轮传动的设计 274.2.7链轮的设计 294.2.8滚筒轴设计 314.3机架设计 32第五章使用与维护 335.1使用 335.2维护与保养 33总结 34致谢 35参考文献 36第一章绪论1.1研究背景及意义我国是世界花生主产国之一，但多年来花生收获机械化的整体水平较低，在农村劳动力逐步向二三产业转移的形势下，由于收获季节的劳动力紧张，影响了花生产业的发展花生摘果机是近几年才开始推广应用的一种花生生产机械，与其他生产机械相比起步较晚。目前，中国主要推广应用单一功能的花生摘果机，按其喂入方式的不同分为全喂入式和半喂入式。全喂入式花生摘果机主要用于北方从晾干后的花生蔓上摘果，存在功‘率消耗大、摘果不净、分离不清和破碎率高等缺点。半喂入式花生摘果机对干、湿花生蔓均可使用，主要应用于南方地区，其摘果效率与损失率受花生收获环节植株整齐程度及摘果机喂入工况影响较大。现有机型在摘果效率、损失率上还不稳定，加之制造成本高，没有得到很好的推广，仅用于半喂入式花生联合收获机，独立的花生摘果机很少使用。为适应花生分段收获和摘果的需求，本文研制了一种半喂入式花生摘果试验装置，旨在研究摘果滚筒转速、夹持输送速度和摘果滚筒直径对花生摘果摘净率、破碎率及生产率的影响规律。花生是世界上广泛栽培的主要油料作物。随着农业科技的发展，花生向良种化、机械化和区域化种植方向发展。近几年，随着花生种植面积、产量的不断增加和农村劳动力的转移，花生生产机械化的发展就显得尤为重要。目前，要大力发展花生生产全过程的机械化，必须结合中国的国情和适应农村现有的经济实力。大部分花生产区需要分别解决花生种植过程中主要作业环节的机械化问题，近期内应当是花生的机械化播种、收获和摘果这三个主要环节。其中，花生摘果是一项要求严格、耗时较大的作业。是花生生产的一个重要环节。机械化收获是确保花生丰产丰收的重要保障，摘果系统是花生联合收割机的“心脏”，其工作情况直接影响到联合收割机的性能。随着农业产业结构的调整，农业科学研究的不断深入，花生品种必然朝着高产方向发展，这也给继续工作者提出了更高的要求，高产就意味这在同样收获作业工况下增加喂入量。南方空气湿度大，气侯变化无常，花生水分含量高，从以往研究成果看，喂入量和花生水分含量对摘果性能有很大的影响。一般来说，喂入量增加，摘果系统负荷增大；含水量增加改变理论花生蔓的物理特性，同时也改变了摘果负荷，这两种情况都容易增加机械系统负荷，降低可靠性。传统的摘果主要是全喂入式，摘果的主要部件是摘果滚筒，目前国内外主要使用的摘果方式还有半喂入式，半喂入式花生摘果对干湿蔓均可使用，主要应用在南方地区，其摘果效率与损失率受花生收获环节植株的整齐程度及摘果机喂入影响较大，现有机型在摘果效率、损失率上还不稳定，没有得到很好的推广。因此，为了改善摘果效果，研究摘果过程的低能耗，摘果率高的摘果装置，是提高花生产业化水平的关键。1.2国内外研究现状传统的花生摘果方法是用手工摘果，效率低、用工多，严重影响经济效益。近几年随着种植花生面积的加大及花生产量的提高，花生摘果机的应用逐渐增多，成为代替手工操作的便利机械。目前，我国主要推广应用的单功能花生摘果机可分为全喂入式和半喂入式两类。全喂入式摘果机，主要用于从晒干后的花生蔓上摘果。工作时将晒干后的花生蔓喂入摘果室，在高速转动的滚筒作用下，将花生果摘下来。该机型除了基本上满足摘果的要求外，普遍存在消耗的功率大、摘果不净、分离不清、破碎率高的缺点。该机型的摘果部件有切流式钉齿滚筒、轴流式钉齿滚筒、蓖梳式轴流滚筒以及差动式螺旋滚筒等几种。半喂入摘果机工作过程是：当摘果机的夹持输送链将花生蔓夹住，沿滚筒轴向移动，摘果滚筒将花生果摘下。该机型对于干、湿花生蔓都可使用，具有动力消耗少，摘果后的花生蔓整齐，摘湿果质量好、破碎率低等特点。但该机型工作性能不稳定，存在结构复杂、成本高等缺点，仅用在花生联合收割机上。该机型的工作部件是相向滚动的两个橡胶滚筒，工作时两滚筒相向滚动将花生果摘下。国内外现有的主要机型有美国CourtesyofLillistonMfg.Co.生产的LP-2型花生收获机、KellyManufacturing公司生产的PH-2型花生收获机，国内主要有的4HW-1100型花生收获机、东风-69型花生收获机、4HW-800型花生收获机、4H-150型花生收获机，以4H-2型花生收获机等。为了进一步减少农时，降低劳动强度和提高作业效率，还有一些学者进行了花生联合收获机的研究和开发设计，主要包括山东双力的4HD-1型花生联合收获机，丁保江等人研制的4BH-2型小型背负式花生联合收获机，尚书旗等人研究的4H-2型获胜联合收获机等。但是，由于其结构复杂、工作可靠性等原因推广应用受到了限制。为此，为了改善摘果效果，降低能耗，提高摘果摘净率，对半喂入花生摘果机的设计，为花生联合收获机的推进革新奠定了基础。本研究结合国内外几种典型的摘果机具的结构特点与工作原理，并通过分析其现状与存在的问题，结合实验探讨改进方法，以期改善花生摘果效果，为花生的摘果提供切实可行的机具。1.3本设计主要研究内容和研究方法1.3.1研究内容本设计对象是半喂入式花生摘果机，要完成花生的喂入—输送—摘果—集果一系列动作的机器。在设计中，需要夹持装置、摘果装置、输送装置、及各机构的设计与计算。在运动中，夹持输送速度和摘果滚筒转速连续可调，摘果滚筒直径可在一定范围内调节，夹持输送装置与摘果装置相互可调。1)传动系统的设计：大小带轮的设计计算、V带的选取、轴承的选择电机选型等内容；2)摘果滚筒的设计包括：滚筒的设计、动刀条的设计等内容；3)夹持输送结构的设计：夹持带的设计、带轮的设计、轴的选取校核等；4)机架的设计。1.3.2研究方法1)收集资料，进行归纳分析2)按给定的指标参数在指导老师的帮助下完成设计任务第二章总体设计2.1设计要求1）确定工作流程，完成喂入—输送—摘果—集果一系列动作；2）对半喂入式花生摘果机个组成部分（夹持装置、摘果装置、输送装置等）设计；3）辅助设计：采用Pro/E对完成了设计的建模与仿真，用AutoCAD完成了设计的二维。2.2总体设计摘果装置是花生收获机械的重要工作部件。花生联合收获机工作性能的优劣在很大程度上取决于摘果装置的工作性能。半喂入式花生摘果装置能很好的利用喂入环节的改善来降低能耗，能够满足在不同含水量花生蔓的条件下平稳作业。其作业原理是：花生蔓通过夹持输送带传送到摘果滚筒，在双滚筒不断的旋转作用下摘果，有动刀条上V齿将花生蔓和花生分离开来。其特点如下：1)该装置不仅可以用于花生果荚的摘取作业，而且可以解决新鲜花生收获、晾晒后花生的摘果问题，为设计联合花生收获机奠定了基础。2)该装置结构简单，适应性好，可以节约收获时间，降低因为晾晒造成耽误农时的问题。如果配在联合收获机上，效果更为显著。半喂入式花生摘果试验装置由机架、夹持输送装置、摘果装置、动力输入装置和扭距测试装置等组成。结构示意简图如图2-1所示。电机1电机电机1电机2图2-1半喂入式花生摘果机机构简图1-入料口2-夹持输送装置3-夹持带轮4-摘果滚筒5-上机架6-从动链轮I7-从动链轮II-主动链轮9-双轴承座10-齿轮11-从动带轮13-下机架2.3工作原理分析半喂入式花生摘果机工作流程为：从喂料口输送的直立花生秧夹持带1夹持下与带一起运动。夹持带为V形带，其动力由电动机通过带传动、减速器、链传动提供。花生荚果输送到摘果滚筒上方时，花生果在两同向同转速的摘果滚筒3作用下摘下，摘果装置动力由电动机通过带传动、齿轮传动及链传动提供。摘下的花生果落入下方的集果箱，花生蔓任由夹持装置夹持，从输出端输出。动力传动部分由电机、减速器、链传动和带传动组成。根据设计要求，要实现滚筒转速与夹持输送速度可调，且互不影响。据此设计成两套独立的传动系统，包括夹持输送装置传动系统和摘果装置传动系统。影响半喂入式花生摘果机摘果效果的因素主要有夹持输送速度、摘果滚筒转速、摘果滚筒直径和摘果滚筒与夹持带相互位置关系。夹持输送速度放映了夹持带夹持着花生的进行速度，直接影响到花生摘果的生产效率和摘净率。两摘果滚筒实现反向同速转动，其转速大小直接影响到摘果的生产效率、摘净效率和破碎率。摘果滚筒直径的大小关系到两滚筒刮板之间的间隙或重叠程度，直接影响到花生摘果的摘净率和破碎率，本摘果机通过调节刮板的安装位置来改变摘果滚筒的直径。第三章夹持输送装置设计3.1夹持装置设计3.1.1夹持方式的确定目前收获机械上的夹持方式主要有带夹持和链夹持。夹持链造价高且重量大，因此本试验装置采用带夹持方式。图3-1夹持方式3.1.2夹持装置总体结构设计夹持装置主要包括带轮1、摇杆2、拉簧3、张紧轮4和双带轮5，结构如图4所示。工作时可通过摇杆调节喂入口的大小，控制喂入量的多少；摇杆2、拉伸拉簧3在拉簧弹力作用下夹持牢固花生秧。查阅相关农业机械手册，选定选定夹持带轮的直径为D=100mm，夹持输送带速度为v=0.5m/s。1-带轮2-摇杆3-拉簧4-张紧轮5-双带轮图3-2夹持装置结构图3.1.3夹持带与摘果滚筒夹角的确定分析花生栽培特点和中国花生生长状况的调查数据发现，花生荚果的生长较为集中，花生结果范围的径向距离小于100mm。根据半喂入式花生摘果试验装置的实际工作情况可知，随着摘果的进行，花生荚果生长区应全部位于采摘区域，否则，将有明显的漏摘现象，因此夹持角α应满足tanα=h/a口，其中，h为花生结果范围的径向距离；a为摘果滚筒长度。3.2夹持装置传动系统设计3.2.1夹持装置传动系统原理分析夹持装置的传动系统，采用电机驱动，通过皮带带动减速比为10：1的蜗轮蜗杆减速器及链条驱动双轴转动。其组成如图2所示。实现两边夹持带的同向同速运动，即同向从动链轮l与反向从动链轮6相向转动，主动链轮7在主动轴的带动下顺时针转动，反向从动链轮6在滚子链的带动下逆时针转动，同向从动链轮l顺时针转动。此传动方式结构简单，节省空间，运行可靠，且经济性好，符合试验装置设计要求。电机电机1-同向从动链轮2-同向从动轴3-夹持带轮4-夹持双带轮5-反向从动轴6-反向从动链轮7-主动链轮8-万向节9-主传动轴l0-大带轮图3-3夹持装置传动系统3.2.2电动机的选择（1）选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷冲击不大，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）电动机容量的选择目前市场上花生摘果机夹持装置电机约需配置1.5KW的动力，电动机额定功率只需略大于即可，查《机械设计手册》表19-1选取电动机额定功率为1.5kw。（3）电动机转速的选择前述已选定夹持带轮的直径为D=100mm，夹持输送带速度为v=0.5m/s，则夹持带轮转速为：V带推荐的传动比为：选用的涡轮蜗杆减速器传动比为：该处链传动比暂定为总的传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为3000r/min。综合考虑经济性，选用同步转速3000r/min的电机。综合上述（1）（2）（3）电机型号为Y90S-2，其额定功率1.5，满载转速。3.2.3传动比计算（1）总传动比满载转速。故传动比为：选用的涡轮减速器型号为WPO-100-1/10-A，其传动比为：链传动传动比选为V带的传动比为：3.2.4运动和动力参数计算（1）各轴的转速电机轴涡轮输入轴主动链轮轴从动链轮轴（2）各轴的输入功率电机轴；涡轮输入轴；主动链轮轴；从动链轮轴；（3）各轴的输入转矩电机轴；涡轮输入轴；主动链轮轴从动链轮轴（4）整理列表轴名功率转矩转速传动比电机轴1.55.0428403涡轮输入轴1.4414.53946.67主动链轮轴1.152116.2194.6710从动链轮轴1.1110.9694.6713.2.5V带传动的设计（1）V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；；查《机械设计基础》表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查《机械设计基础》图13-15选用Z型V带，3）确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：圆整取标准值，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距（2）基准长度：对于Z型带选用（3）实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：（1），查《机械设计基础》表13-3得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号Z型查表得：综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查《机械设计基础》表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A2.81400中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)3922109426.4（2）带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用腹板式结构；大带轮较大采用轮辐式结构。查机械设计手册带轮宽度，详细结构如下图示：图3-4大小带轮结构3.2.6链轮的设计已知主动链轮转速为，选用的传动比为（1）链轮齿数：取则（2）设计功率由《机械设计手册》表12-2-3查的，（3）选择链条型号和节距根据及查《机械设计》课本图9-11，可选12A。查表9-1，链条的节距为（4）确定链条的链节数LP初定中心距，取则链节数为：圆整为偶数取节（5）确定链条长度及中心距中心距减少量实际中心距（6）演算链速与假设速度相符12A滚子链规格和主要参数（mm）链号节距p滚子直径d1内链节内宽b1销轴直径d2内链板厚度排据12A19.0511.9112.575.9618.0822.78（7）链轮轮廓计算链轮基本参数和主要尺寸1）基本参数链轮齿数：配用链条的节距：配用链条的滚子外径d：2）分度圆直径d3）齿顶圆直径4）齿根圆直径5）分度圆弦齿高（8）链轮材料及热处理材料15、20钢，热处理：渗碳、淬火、回火3.2.7链轮轴的设计和校核1）链轮轴的设计链轮轴的作用是将大带轮上的动力传送到两个主动链轮上，从而带动运输带运动，进而达到输送花生株的目的。该轴的设计步骤如下：轴上的功率P3，转速n3和转矩T3，，初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该处开有键槽故轴径加大5％～10％，且这是安装大带轮的直径，取d7=28mm。各轴段的设计：为了满足带轮的轴向定位，7轴段右端要有一轴肩，故取6段直径为d6=33mm。初步选定滚动轴承，因轴承不受径向力，根据d6=23mm，取用6207型号深沟球轴承，其尺寸为d×D×T=35mm×72mm×17mm，则有d7=d1=35mm，L=17mm，轴承中间处用轴肩定位，这段取直径d2=d4=40mm。轴2和轴4部分：这两部分都是装链轮的。因为链轮的厚度为30mm，所以设计该部分轴长度为28mm。轴1和轴5部分：这两部分都是装轴承的，所选轴承为深沟球轴承，其宽度为17mm。设计两轮侧面距机架内壁距离为10mm，所以设计该部分轴长为30mm。轴6部分：该部分上装轴承端盖，设计其长度为20mm。轴7部分：该部分上装大带轮，所以其设计长度也为35mm。轴3部分：该部分通过计算可得其长度为288mm。其结构如图11：图3-5链轮轴2）链轮轴的校核先作出轴的受力计算简图，取集中载荷作用于带轮、链轮和轴承中点。(1)带轮上作用力的大小压轴力则(2)链轮上作用力的大小压轴力则求垂直面上轴承的支反力画主要截面弯矩图垂直面受力图见图（b）主要截面弯矩图见图（c）(3)求水平面上轴承的支反力，画主要截面弯矩图水平面受力图见图（d）主要截面弯矩图见图（e）(40截面D处垂直面，水平面合成弯矩弯矩图见图（f）3.2.8轴承及键的校核（1）轴承的校核1）选择的深沟球轴承型号为6207，尺寸为，基本额定动载荷。2）当量动载荷前面已求得，，，，轴承1、2受到的径向载荷为：轴承1、2受到的轴向载荷为：查简明机械工程师手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为：按机械设计-表13-6查得3）验算轴承寿命因为，所以按轴承2的受力验算。对于滚子轴承，。减速器的预定寿命，合适。（2）键的校核1）选择键联接的类型和尺寸联接大带轮处选用圆头平键，尺寸为联接链轮处选用圆头平键，尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度，，合适，合适3.2.9轴承的润滑与密封（1）润滑方式润滑对于滚动轴承具有重要的意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热、减少接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类。此外也有使用固体润滑剂润滑的。选用哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。常用的固体润滑剂有二硫化钼，石墨和聚四氟乙烯等。本机中的轴承采用脂润滑，选用代号为L-XAAMHA1钙基润滑脂，用油量为轴承间隙的1/3～1/2为宜。（2）密封方式由于轴与轴承接触处的线速度，故选用半粗羊毛毡加以密封。第四章摘果装置设计4.1摘果滚筒设计摘果滚筒是摘果装置主要工作部件，滚筒结构如下图示。摘果滚筒由钢管周围均匀焊接6块尺寸相同的定刮板，6块动刮板通过螺栓分别与定刮板连接。摘果滚筒的直径可以通过动刮板的安装位置变动来改变。两摘果滚筒的方向互为反向，装配时需定位，彼此相互错开30°以增加摘果效果及避免损伤果实。摘果滚筒的设计参数主要包括摘果滚筒的长度、滚筒的转速、滚筒的直径。图4-1摘果滚筒4.1.1摘果滚筒长度的确定通过查阅相关的农业机械设计书籍，可知滚筒的长度满足：式中：v-花生摘果机的作业速度（m/s）；t-花生摘果时间。可见，滚筒的长度与作业的速度和摘果时间有关，摘果时间越长，长度越长，花生的漏摘率越低，根据夹持输送带的设计计算，花生收获机的作业速度为0.5m/s，花生的摘果时间定为2s左右。所以，滚筒的长度为1m。4.1.2摘果滚筒转速计算花生摘果不仅与时间有关系，而且与摘果速度有关系。为了提高摘果速度，显然需要提高滚筒的转速；但是滚筒转速过高，可能导致出现由于冲击过强而增加花生的破损，所以确定一个合适的转速显得非常重要。通过查阅相关论文的滚筒速度：可得滚筒的转速为：式中：Wk-花生果针在冲断时所吸收的功（Kw）；A-花生果针的截面积（m2）；v-滚筒冲击时的线速度（m/s）；n-滚筒转速（r/min）；m-摘果动刀的质量（Kg）。最终计算确定摘果滚筒的转速为300r/min。4.1.3摘果滚筒直径计算摘果滚筒直径的大小关系到两滚筒之间的间隙或重叠程度，直接影响到花生摘果的摘净率和破碎率。根据我国花生生长状况的调查数据可知，我国花生结果直径范围约为200mm以内，根据花生的结果范围绘制出图3-2，为了保证果荚能被顺利摘下，在梳刷过程不出现果荚的松脱漏摘问题，所以要求滚筒初始接触果荚的位置在果荚最外端的A点所在的垂直线AH上；又为了提高果荚的摘果效率，使该装置可以将果荚梳刷下来，而且可以充分利用其动能，将部分果荚以冲击的形式摘取下来，以减少梳刷的负荷，所以滚筒的中心点必须过果荚外端与主茎的中心线EF上。从而有：根据花生的生长情况取AG=GB=100mm，代人上述公式可以得出AH=200mm，即花生摘果滚筒的直径为200mm。为了保证不同品种花生摘果的需求，最终确定定刮板和动刮板科在180mm~220mm内调节，两摘果滚筒的轴距为180mm。定刮板和动刮板选用的钢板尺寸为长×厚1000×2mm，焊接钢板的钢管的尺寸为1000×35×5图4-2滚筒摘果示意图4.1.4摘果功率的计算摘果机滚筒在梳刷和击打花生时，需克服花生茎蔓、根蔓的拉力才能将花生果摘下。查阅花生茎蔓、根蔓抗拉与果结合处抗剪试验数据可知在刚开始成熟阶段，花生果与花生柄之间断裂较容易，随着花生的逐渐成熟，花生果柄与花生根之间的拉伸力较小，在花生成熟后期，花生果与柄和柄与根部拉伸的力几乎一致，而且所用的力较稳定，一般在10~15N左右。因此，单个刮板对单株花生在摘果时消耗的功率为：花生在挖掘后的夹持喂入速度为0.5m/s，花生蔓在夹持喂入时的株据在100mm左右，所以在摘果滚筒的1m的长度内大约会有10颗花生同时摘下。前面已选定摘果滚筒的转速为300r/min，因此摘果滚筒在工作时间的2s内滚筒转过10圈，即每个滚筒连续工作10次。所以，摘果滚筒消耗的功率为：4.2摘果装置传动系统设计4.2.1摘果装置传动系统原理分析摘果装置采用电机驱动，通过皮带、齿轮和链条驱动双轴转动。其组成如图3所示。主动齿轮7与反向从动齿轮9啮合，双孔轴承座4确保主动齿轮7和反向从动齿轮9的同轴度，通过链传动带动丰动链轮3和反向从动链轮6相向转动，实现了两滚筒的相向同速转动。电机电机1-摘果滚筒2-从动链轮3-主动链轮4-双孔轴承座5-主动传动轴6-反向从动链轮7-主动齿轮8-从动带轮9-反向从动齿轮10-反向从动传动轴11-动力输入轴12-主动带轮9-反向从动齿轮10-反向从动传动图4-3摘果传动系统4.2.2电动机的选择（1）选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷冲击不大，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）电动机容量的选择根据前述计算摘果滚筒消耗的功率为：，电动机额定功率只需略大于即可，查《机械设计手册》表19-1选取电动机额定功率为4Kw。（3）电动机转速的选择前述计算已确定摘果滚筒的转速为V带推荐的传动比为：齿轮传动比为：链传动推荐的传动比为：总的传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为750、1000、1500r/min。综合考虑经济性，选用同步转速1000r/min的电机。综合上述（1）（2）（3）电机型号为Y132M1-6，其额定功率4，满载转速。4.2.3传动比计算（1）总传动比满载转速。故传动比为：齿轮传动比为：选定链传动传动比为V带的传动比为：4.2.4运动和动力参数计算（1）各轴的转速电机轴从动带轮轴主动链轮轴（2）各轴的输入功率电机轴；从动带轮轴；主动链轮轴；（3）各轴的输入转矩电机轴；从动带轮轴；主动链轮轴（4）整理列表轴名功率转矩转速传动比电机轴439.799603从动带轮轴3.84114.60320主动链轮轴3.8113.4132014.2.5V带传动的设计（1）V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；；查《机械设计基础》表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查《机械设计基础》图13-15选用A型V带，3）确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：圆整取标准值，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距（2）基准长度：对于A型带选用（3）实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：，查《机械设计基础》表13-3得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得：综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查《机械设计基础》表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A3.22240中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)6954169.11326.4（2）带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用腹板式结构；大带轮较大采用轮辐式结构。查机械设计手册带轮宽度，详细结构如下图示：图4-4大小带轮结构4.2.6齿轮传动的设计（1）选精度等级、材料和齿数1）运输机为一般工作机器，运转速度不高，查《机械设计基础》表11-2，选用8级精度。2）材料选择：齿轮材料为40Cr（调质）硬度为280HBS，两者材料和硬度相同。选小齿轮齿数，大齿轮齿数（2）按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即1）确定公式各计算数值（a）试选载荷系数（b）计算齿轮传递的转矩（c）齿轮相对支承为悬臂布置，选取齿宽系数（d）由表6.3查得材料的弹性影响系数查《机械设计基础》表11-5，取，。查表11-4，取区域系数。（e）由图6.14按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限（f）由式6.11计算应力循环次数（g）由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数（h）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1％，安全系数为S=1.0，由式10-12得（i）计算试算齿轮分度圆直径计算圆周速度v（j）计算模数ｍ（3）按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为1）确定公式内的计算数值由图6.15查得齿轮的弯曲疲劳强度极限由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1.3，由式10-13得2）查取齿形系数：由表6.4查得3）查取应力校正系数：由表6.4查得4）计算5）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数2.1mm，圆整为标准值m＝2.5mm并按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取大齿轮齿数（4）几何尺寸计算输入齿轮和输出齿轮参数相同，齿轮参数计算如下表：序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z402模数m2.5mm3分度圆直径100mm4齿顶高2.5mm5齿根高3.125mm6全齿高5.625mm7顶隙0.6258齿顶圆直径1059齿根圆直径93.75mm10中心距100mm4.2.7链轮的设计已知主动链轮转速为，选用的传动比为（1）链轮齿数：取则（2）设计功率由《机械设计手册》表12-2-3查的，（3）选择链条型号和节距根据及查《机械设计》课本图9-11，可选16A。查表9-1，链条的节距为（4）确定链条的链节数LP初定中心距，取则链节数为：圆整为偶数取节（5）确定链条长度及中心距中心距减少量实际中心距（6）演算链速与假设速度相符16A滚子链规格和主要参数（mm）链号节距p滚子直径d1内链节内宽b1销轴直径d2内链板厚度排据16A25.415.8815.757.9424.1329.29（7）链轮轮廓计算链轮基本参数和主要尺寸1）基本参数链轮齿数：配用链条的节距：配用链条的滚子外径d：2）分度圆直径d3）齿顶圆直径4）齿根圆直径5）分度圆弦齿高（8）链轮材料及热处理材料15、20钢，热处理：渗碳、淬火、回火4.2.8滚筒轴设计滚筒轴的作用是将主链轮上的动力传送到两个从动链轮上，从而带动滚筒运动，进而达到摘果的目的。该轴的设计步骤如下：轴上的功率P3，转速n3，初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该处开有键槽故轴径加大5％～10％，且这是安装大带轮的直径，取d7=28mm。各轴段的设计：为了满足带轮的轴向定位，7轴段右端要有一轴肩，故取6段直径为d6=33mm。初步选定滚动轴承，因轴承不受径向力，根据d6=23mm，取用6207型号深沟球轴承，其尺寸为d×D×T=35mm×72mm×17mm，则有d7=d1=35mm，L=17mm，轴承中间处用轴肩定位，这段取直径d2=d4=40mm。轴2和轴4部分：这两部分都是装链轮的。因为链轮的厚度为30mm，所以设计该部分轴长度为28mm。轴1和轴5部分：这两部分都是装轴承的，所选轴承为深沟球轴承，其宽度为17mm。设计两轮侧面距机架内壁距离为10mm，所以设计该部分轴长为30mm。轴6部分：该部分上装轴承端盖，设计其长度为20mm。轴7部分：该部分上装大带轮，所以其设计长度也为35mm。轴3部分：该部分通过计算可得其长度为288mm。4.3机架设计机架的主要作用为支承与安装其它各零件。为了节约成本，机架全件采用焊接件与螺栓连接。根据设计要求，机架焊接的主要零件包括左右机架，加强钢板，角铁梁等部分组成。焊接时主要保证加强铁与机架的位置要求，同时要保证焊接时不能出现焊渣，裂缝等现象。机架的材料主要是厚度为5mm的角钢，尺寸为1435mm×100mm，用等离子切割机切割成型后，采用冲压等方式进行加工。左右机架分别有一块加强板进行强度的加强，加强板与左右机架的连接方式是采用螺栓连接，在机架与加强板加工过程中，对其上螺栓连接孔的位置有一定的技术要求。左右机架间采用角铁梁进行固定，固定方式为焊接，因为此轴流式脱粒机作业环境为山地及丘陵地区，搬运较多，所以为保证人员搬运过程中的安全，在焊接时要保证焊接技术要求，要求焊接中不能有焊渣，不得有裂缝等缺陷出现。机架的组装完成后，机架外露表面须刷防锈漆。半喂入式花生摘果机机架分为两部分：上机架和下机架，如图示，机身由角钢（40×40）焊接而成。整机采用分置机架，便于进行夹持角的调节。图4-5机架第五章使用与维护5.1使用使用前接好380伏三相电源，然后将电机启动，看运转方向是否与指示箭头方向一致，如不一致应将电源中任意两接头对调一下，即可达到与指示箭头方向一致。经过试车，如果机器各部分运转正常且无异常声响，即可投料生产。操作过程中，投料应保持均匀。使用过程中如发现破碎率高，可以停机，调整摘果滚筒直径，从而调整两滚筒刮板之间的间隙，使之适应不同的花生品种，调整间隙后拧紧螺栓后再开机工作。摘果作业前应对所有参加摘果作业人员进行安全教育，熟悉摘果机的结构、性能和操作方法。参加摘果作业人员应穿工作衣，女同志应把长发戴入工作帽内，不准佩带围巾作业，闲杂人员或未成年人不准靠近作业区域。开机前，操作人员应对剥壳机技术状态全面检查一遍，特别是对各安全防护部件的检查，要求不松、不缺，严禁违章使用。摘果机所用一切工具、金属物等严禁放在机器上。开机前应发出各自规定的信号，待摘果机空转3—5分钟，确无异常情况后方可均匀连续喂料进行作业。停机前应有3—5分钟空转时间，将花生清理干净。剥壳机运转中应经常注意其转速、声音、轴承温升，发现异常应立即停机检查，待排除后，方可继续作业。每连续工作一天，应停机检查滚筒及各轴承座等部件紧固件是否松动，并随时加以紧固。严禁在剥壳机运转时进行检修和调试，严禁身体和其他异物靠近传动部位。摘机运转时，严禁将手或其他异物伸入机器内。5.2维护与保养本机采用三角带传动，在长时间使用后如需更换皮带，一定要选择型号一致的三角带。各部位有润滑的，应定期查看润滑脂的情况，如有变质现象，需更换润滑脂。机器在使用时，应经常注意各部位运转情况，检查各部位紧固螺栓是否松动，如发现松动应随时紧固。特别是高转速部位。加工季节结束后，应将机器进行一次大检查，然后清理机器内的杂物，添加润滑脂，最后用牛皮纸遮盖好，以备下一季使用。总结本次设计，是大学的全部基础课、技术基础课程以及全部专业课程和生产实习的综合。它包含了机械设计、机械制图、工程材料、公差、材料力学、理论力学、机械原理等课程。这是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的锻炼。它在我们四年的大学生活学习中占有很重要的地位，也为日后走上社会，走进工作岗位后工更好的工作及生活打下了良好的基础。设计是一项需要严谨认真、步步为营态度的工作，同时设计中需要考虑到社会需要，需要了解到前人设计中的不足与优点，吸收优点，汲取精华，摒弃糟粕与设计中的不合理现象。所以，设计不仅仅是一项电脑前和办公室里的工作，它需要走进社会，走入市场，进行设计前的调研，深刻了解到所设计内容的市场情况和人们的需求，才能在此基础上进行设计工作，进而才能进行产品的优化设计。本次设计中我查阅了大量资料，包括机械设计手册、农业机械相关手册、教材，并在互联网上进行文献检索，采用了计算机辅助设计，对各个重要步骤进行了详细计算和说明，必要处都有校核。装配图和零件图按照国家机械制图标准画法绘制，通过这次设计，我进一步熟悉了有关标准、规范、技术文件和设计说明书的编写，分析问题、解决问题的能力得到了提高，能够综合运用所学知识解决一些实际生产问题。圆满地完成了本次毕业设计。此次设计中收获颇多，在设计中遇到很多问题，如轴的校核，材料的选择，设计的优化等方面。正是这些问题使我认识到了自己的不足之处，认识到自己在理论方面仍存在很多欠缺，认识到自己理论联系实际的不足。在设计中材料的选择是一