对辊式棉杆起拔原理及机构设计

本科论文目录TOC\o"1-3"\h\u16711摘要 ⑤校核齿根弯曲疲劳强度(5-10)综上所述，大、小齿轮弯曲疲劳强度满足要求5.2.4确定齿轮的主要几何尺寸由《机械零件设计手册》查得分度圆直径(5-11)齿顶圆直径(5-12)齿根圆直径(5-13)齿宽(5-14)所以中心距(5-15)5.2.5确定齿轮制造精度计算小齿轮的分度圆的圆周速度：(5-16)齿轮等级根据表为8，齿轮的各偏差的容许度根据精度大齿轮和小齿轮的精度等级为8GB/t10095.1标记为-2001。小型齿轮采用锻造的固体结构，大齿轮采用锻造腹板式结构。小齿轮的相关尺寸记录如下：轴的直径轮毂的深度键宽b小齿轮工作如图5.1所示：图5.2小齿轮大齿轮的相关尺寸计算如下：轴的直径轮毂的深度键宽b轮缘内径取腹板中心孔直径5.3轴的设计计算5.3.1轴的材料和热处理的选择由《机械零件设计手册》中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217~2255.3.2轴几何尺寸的设计计算已知I轴传递效率I轴转速，又知传动比为，II轴传递效率为由可得知根据两轴的材料均为45#钢，查表得到,取C=100可得知高速轴和低速轴受扭转的最小轴径和分别为：(5-17)(5-18)高速轴和低速轴的最小轴直径分别具备带轮和半联轴器，因此轴直径需要增加5%(5-19)(5-20)圆整后取标准值为5.3.3轴的结构设计根据轴上的零件定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。主动轴图5.3主动轴从动轴图5.4从动轴5.4轴承、键的选择5.4.1轴承的选取考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查《机械零件设计手册》选择62011个(GB/T276-1993)从动轴承60231个(GB/T276-1993)5.4.2键的选取I轴选择键12×8GB/T1096-2003和8×7GB/T1096-2003，选择45号钢II轴选择键16×10GB/T1096-2003和12×8GB/T1096-2003，选择45号钢6研究过程与结论6.1棉杆起拔力关键因素分析进行了拔出力试验，对实测数据分析调查，弄清楚了什么样的因素可以对拔出力有影响，为棉秆拔出机的设计提供了数据参考。棉秆直径对牵引力影响很大。在设计棉秆牵引机时，可根据棉秆的直径大小从而推算出最大牵引力是多少。泥土质量、泥土含水量和泥土硬度对棉秆的牵引力有一定的影响。在选择合适的时间收获，可以大大节约能耗，有效提高牵引效果。6.1.1设计试验的材料测试棉杆位于农业开拓新疆学院实验场的基础上。因为气候条件适合棉花生长环境，所以华农16被选定为实验棉杆。株距12cm，行距（60+10）cm。棉花种植方法为一膜六行根据良好生长的基本原则，选用了直茎和均匀厚度的棉茎样品。6.1.2设计试验的方法数据收集从收获棉花开始，选择5个实验场的5个作业段，对各操作部选择20个样品。采集了棉茎的拉伸力，直径，含水率，硬度和高度。棉秆拉力的测定。HF-1000数显推挽仪（量程0-1000N，精度0.05分n）温州海宝仪器有限公司出品用于测量棉秆的拉力。测量力的连续变化可以显示在显示器上。若动作模式设定为峰值（峰值保持）模式，则每次测定的最大数据被保存并自动存储。具体的测量方法是：尼龙绳的一端连接在棉茎的底部，另一端连接到推挽装置，然后逐渐拉出。根完全从土壤分离后，最大数据被读取并记录下来。各操作部对20组数据进行测定，最终制作直径、高度、拉拔阻力、棉茎拉出量、土壤硬度、土壤含水量等表，计算各因素组的平均值，记载粒径范围，处理后如表6.1所示。表6.1采取的相关数据作业段棉秆直径/mm棉秆高度/cm起拔阻力/N平均土壤含水率/%平均土壤坚实度/kpa直径范围平均值高度范围平均值阻力范围平均值17.93～12.509.7171.1～95.284.83360.3～776.7500.1617.09423.327.94～14.819.9467.8～99.481.57378.5～726.1473.6218.44387.537.67～11.7511.7561.2～92.669.62289.4～821.1539.4916.65449.947.98～11.959.8564.2～93.278.60234.7～796.9489.7116.54398.658.02～12.849.6262.3～99.881.15160.1～999.3512.5416.89450.0（2）测量每个棉花茎的高度，从地面的根茎部分到主茎的上部进行测量。用卷尺测量（1mm精度），同时记录读数。从同一样品中选择了20个样品。（3）棉花茎直径的测量。根据棉根底部，每10cm向上测量1次，共计向上测量3次，用卡尺（0.02mm）测量，取棉茎粗细的平均值，从同一测试场取20个样品。（4）使用土壤含水量和紧固测量sc900数字土壤探测器（0-7000kpa，精度0103kpa）收集土壤硬度。测量期间，请慢慢将探测插入土中10cm的深度，并读取数值。TDR300土壤水分计（测定范围为0饱和状态，精度为3%水分）用于收集土壤水分。测量期间，请慢慢将探测插入土中10cm的深度，并读取数值。测量点在区间的中途进行测量。各测量点分别对应于其他测量参数。各操作区域的平均10点。从同一样品中选择了20个样品。6.1.3结果与分析实验结束后，用MINITAB软件对测量数据进行处理和拟合，然后对五组数据进行线性回归分析。（1）棉杆直径对拉力的影响由于多种因素的影响，结合已有的研究，确定棉秆直径为影响因素，并进行单因素试验，研究棉秆的拔出能力。为了进一步分析研究结果，选取第二、三、五组抽样数据进行线性回归分析，分析结果如图6.1所示。○为第2组采样数据；＋为第3组采样数据；△为第5组采样数据。图6.1分析结果线性回归模型为，可知线性回归模型成立；，说明回归方程显著性一般。，可知线性回归模型成立；，说明回归方程显著性一般。，可知线性回归模型成立；，说明回归方程不显著。通过对Minitab软件的分析，在同一作业段采集的数据中，棉秆的拉力与棉秆的直径成正比，而且拉力随着棉秆的直径的增加从而增大，如图6.1所示。三组治疗结果经线性回归分析平均值均小于0.05，虽然建立了线性回归模型；但从中可以看出线性回归不显著。在回归模型中，模型的线性回归不显著。这是由于影响棉秆牵引力的因素可能与土壤硬度、含水量、棉秆牵引角、棉秆根系分布和生长有关。同一作业段，由于施肥不均，棉秆根系生长不同，土壤硬度和含水量不均，导致棉秆拉力差异较大，因此，这只反映了一定条件下棉秆直径与牵引力的关系。（2）棉杆高度对起拔力的影响由于棉茎的高度和拔出力之间没有直接的关系，棉杆的直径和拔出力之间成正比，分析了棉杆直径和棉杆高度的关系。选择用于线性回归分析的第一组采样数据、第二组和第三组分析结果在图6.2中示出。○为第3组采样数据；＋为第2组采样数据；△为第1组采样数据。图6.2分析结果线性回归模型为对、、回归方程进行分析：在与的回归模型中，，可知线性回归模型成立；中，中，说明回归方程显著性一般。在的回归模型中，，可知线性回归模型成立；，说明回归方程不显著。通过Minitab软件的分析，可以直观地看出，在同一作业段的采集数据中，棉秆高度与棉秆直径呈正相关，棉秆高度随棉秆直径的增大而增大，如图所示四。三组测量结果通过线性回归得出的中位数都小于0.05，建立了线性回归模型；然而回归模型中，得证线性回归模型不显著。这可能是温度、光照、肥料、水分等因素都会导致棉杆生长受到影响。在相同的作业区内，由于施肥的异质性和棉秆吸收的差异，棉秆的大小也不同。根据以上结论，棉秆的直径与泥土的牵引力成正比。（3）土壤含水率对起拔力的影响对棉秆的起拔力与泥土的含水率做了调查，把五个不同作业段的数值进行了比对做线性回归分析。线性回归模型为，由此得出线性回归模型；，说明方程不显著。对棉秆的起拔力与泥土的含水率做了调查，把五个不同作业段的数值进行了比对做线性回归分析，如图6.3。图6.3分析结果（4）土壤硬度对起拔力的影响对棉秆拉力与土壤硬度的关系进行了单因素研究，并对5个作业段的数据进行了线性回归分析。线性回归模型为，可知线性回归模型成立；，说明回归方程不显著。棉秆起拔力与土壤含水率的关系如图6.4所示。由此可知，棉杆的拉力与泥土的含水量成正比，随土壤硬度的加大从而增加。图6.4分析结果6.1.4试验结论试验结果表明，棉秆直径是影响牵引力的关键因素，棉秆直径与牵引力呈正相关。在收集的五组数据中，第五组最大直径为11.40mm，最大拉力为711.4n，可参考棉秆直径设计最大拉力。棉秆的拉力与棉秆的高度成正比，棉秆的拉力与泥土含水量成负比，棉秆的拉力与泥土硬度成正比。在五个作业段采集的数据中，其中第三组棉秆拉力最大，单株845.2N，平均521.36N；第二组棉秆拉力最小，单株698.1N，平均502.41N。棉秆的牵引力受土壤含水量和硬度的影响较大。因此，为了降低电能消耗，提高效率，必须要在适宜的季节拔除棉秆。棉秆的牵引力是棉秆收获应考虑的主要因素之一。在本试验中，不同土壤含水量和土壤硬度的棉秆，在第四操作段只拔出一根时，其力学性能不同。虽然第四节的拉伸强度较小，但棉秆的拉伸强度、弯曲强度等力学参数也较小，在拉拔操作中容易断裂。所以说明，操作拔杆时应综合考虑。7成果推广应用前景在我国棉花种植历史悠久，种植的技术也相对成熟，棉花产量可以达到世界棉花总产量的25%，我国是世界上最大的棉花生产和消费的国家。棉秆的处理在棉花生产中是一个相对关键的步骤。现在，兵团棉花秸秆还田机械主要有立式和卧式秸秆破碎还田机械，能耗较高。秸秆粉碎后长度约20cm，残茬未经处理，腐烂困难，不利于铺膜播种，技术有待提高。整杆拔出后，采用支撑切割法，方便实现棉花秸秆全量压碎回田。秸秆粉碎长度可小于5cm，是技术发展的重要方向。同时，棉秆拉拔装置可与残膜回收操作有效结合，为膜回收提供了一个清洁的工作面，克服了联合作业机运行中存在的粉尘、杂质大的问题，有助于提高残膜回收机的技术水平。此外，棉秆的结构与木材相似，其中纤维总量占56%，木质素占22%。棉杆也可以为造纸提供原料、人造的纤维以及高密度纸板制造。它是木材最好的替代品。利用生物转化技术，可以把棉花和木柴固化、炭化和气化，将其变为木炭、可燃气体或电力。棉秆经加工后也可作为良好的饲料，具有很高的综合利用价值。有利于吸管拔出后棉秆的回收。基于此，开发棉秆收割机在棉秆回收利用过程中有着很大的需求。总的来说，棉秆收割机作为一项农业技术，具有很辽阔的发展和应用前景。8设计的科学性和合理性作为新疆的支柱产业，棉花种植面积每年约2000万亩，它大概占新疆总种植面积的60%。但是，我国棉花秸秆的处理一直却处于世界落后的技术水平。其中大部分是通过压碎棉秆并将其返回地面的单一处理方式。棉秆资源利用率非常低，不但浪费了棉花根系，而且使棉花块根难以分解，严重影响了后续的耕作、播种等机械化耕作作业。如何处理好整根棉竿的问题是当务之急。棉杆的起拔是棉杆整体处理的关键技术。本项目依托于新疆农垦科学研究院机械装备研究所农机重点实验室。在总结国内外棉杆提升研究的基础上，通过对棉杆提升力关键因素的分析，设计了一种对辊式棉杆提升装置。同时，通过本项目的实施，为今后棉花棒材加工机的研究和设计打下一定的研究基础。目前，从总体上看，该设计具有较强的科学性和合理性。

结论通过以上所有的学术研究与分析，我国的种植棉花面积较大，很多的品类在自然条件大不同的情况下，棉花秸秆的增长趋势也不同,农业对棉花秸秆收获机械的需求也不同，这就需要棉花秸秆收获机械工作部件的形状、大小和行走装置符合当地的农业生产的要求。一般来说，棉杆联合收割机的开发需要最大限度地降低收获成本，提高棉杆资源的利用率，促进中国棉花生产，增加农民收入。中国要加强技术革新，加强统筹指导，加强设备投资和政策支持，加强技术训练指导、推进和应用，实现工业化和标准化。为了增加棉花生产和农民收入，我国棉花秸秆收获设备的研发应发展成为具有较高机械化程度的联合作业设备，棉秆将被直接拉起并粉碎，然后运回田间收集或包装，以增加棉花产量，增加农民收入。因此，应根据各地区特点的不同，应实施相应的方案。结合地区特点，使用多种牵引方式有机结合，形成联合收获的模式，将棉秆的高效利用起来、资源利用和产业化相结合，从而达到农业、生态、社会三者的可持续发展。

致谢我在沈阳城市学院度过了四年的大学，学习了机械设计制造及其自动化的各个方面，深深地赞赏所有专业老师的教学能力。在整个论文过程中，我想感谢原所先和关智磊两位老师。在写论文的整个过程中，从选题到写论文的开头，最后，在写作的主体上，原老师和关老师提出了很多宝贵的建议和想法。原所先和关智磊两位指导老师教会了我的很多问题和指导的所有想法，都让我在心里感受到非常关键。印象最深的是原老师及关老师严格的态度。从标准的格式到论文的主要特点和文章结构，老师都及时帮助我，所以我可以顺利结束论文工作。我还想感谢所有智能工程的老师。你们的奉献和谆谆教诲不仅加深了我对机械理论的理解，还加强了我对学习和工作的态度，受益匪浅。而且，我可以将我所学的理论应用于实际问题的分析和解决。总之，这个设计给了我很多好处，在各个方面都提高了我的能力。多亏了我的室友，你和我一起从遥远的家来到这个奇怪的城市，保持着温暖。最后想感谢的是父母。他们所期待的理想、未来的责任，以及他们时常能寻求的安慰，是我不断锻炼的坚强源泉。我希望所有一切的经验都能促使我继续进步。

参考文献[1]陈明江,平英华,曲浩丽,等.棉秆机械化收获技术与装备现状及发展对策[J]中国农机化,2012(5):23-26.[2]王俊友.国内外棉花秸秆收获技术发展状况[J].走中国特色农业机械化道路—中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）:316-318.[3]王锋德.我国棉花秸秆收获装备及收储运技术路线分析[J].农机化研究,2009,(12):217-220.[4]郭振华.铲刀式拔棉秆机阻力分析[J].新疆农机化,2008,(4):9-11.[5]宋志伟,王晶,朱旭丽,等.秸秆资源综合利用现状及展望[J].安徽农业科学,2017,45(7):64-66.[6]赵东波.棉花拔秆清膜旋耕机研究设计[J].新疆农机化,2004,(4):34-35.[7]米双山.新型棉柴收获机[J].河北农机,2002,(5):22-23.[8]张凤元.棉柴收获机设计与研究[J].粮油加工与食品机械,1993,(4):14-17.[9]郭振华.提辊式拔棉秆阻力分析[J].农机化研究,2009,(2):37-39.[10]彭珍凤.农村秸秆处理和资源化利用技术现状与发展趋势[J].农业装备技术,2009,(2):11-13.[11]红霞,周大云,等.不同预处理棉花秸秆结构及性质比较[J].中国棉花,2012,39(10):30-32.[12]王俊友.国内外棉花秸秆收获技术发展状况[J].走中国特色农业机械化道路—中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）:316-318.[13]李金霞,卞科,王华,等.棉秆资源特性及其在农业上的应用[J].河南农业科学,2007(1):46-49.[14]陈明江,平英华,曲浩丽,等.棉秆机械化收获技术与装备现状及发展对策[J].中国农机化,2012(5):23-26.[15]沈茂,张国忠,周勇,等.我国棉柴机械收获技术现状综述[J].农机化研究,2009,31(05):1-5.[16]王锋德,燕晓辉,董世平,等.我国棉花秸秆收获装备及收储运技术路线分析[J].农机化研究,2009,31(12):217-219.[17]郭振华,史建新,康秀生,等.铲切式拔棉秆阻力分析[J].新疆农机化,2008(4):9-11.[18]贾健.拔棉柴机的设计研究[J].山西农业大学学报,2005,25(3):268-274.[19]濮良贵，陈定国，吴立言.机械设计（第九版）[M].北京：高等教育出版社，2013,(6):32-45.

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素，从而发现变量间因果关系以验证预定假设的研究方法。核心在于对所要研究的对象在条件方面加以适当的控制，排除自然状态下无关因素的干扰。

（一）典型例子

采取实验法的一个典例是罗森塔尔效应的提出，美国心理学家罗森塔尔和L.雅各布森通过对小学生进行“未来发展趋势测验”，发现人们对他人行为的期望通常可以导致他人向期望方向改变。

（二）研究步骤

1.发现并提出问题

2.收集与问题相关的信息

3.作出假设

4.设计实验方案

5.实施实验并记录

6.分析实验现象

7.得出结论

（三）特点

1、主动变革性

观察法与调查法都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。

2、控制性

根据科学实验要求、研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。

3、因果性

实验是发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。

（4）定量分析法

定量分析是对事物或事物的各个组成部分进行数量分析的一种研究方法。依据统计数据，建立数学模型，并用数学模型计算出研究对象的各项指标及其数值。常见的定量分析法包括比率分析法、趋势分析法、数学模型法等等。

（一）典型例子

企业管理中时常采用定量分析法，比如企业信用结果的得出，就是采用定量分析法，以企业财务报表为主要数据来源，按照某种数理方式进行加工整理的结果。

（二）研究步骤

1.建立指标

要明确所要解决的问题，针对所要解决的问题，确定收集哪些方面的数据。

2.搜集数据

根据所建立的指标，确定如何搜集资料并付诸实施。

3.分析数据

在收集到一定数量的数据以后，根据一定的目的分析数据间的关系，在分析的基础上形成综合性的认识。

（三）特点

定量分析法的优势在于其具有实证性、明确性、客观性的特点，但在实际应用过程中需要研究者具备一定的数学知识。

（5）定性分析法

定性分