毕业设计（论文）-烟叶收割机设计

II-MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r3\h摘要本课题为烟叶收割机的开发设计，根据烟叶采摘方法，设计了一台适用于大中型烟地的烟叶收割机。本机器主要在烟叶成熟时起收割烟叶的作用，并且能够将采摘的烟叶收集装车，其效率是人工采摘烟叶的5倍以上，烟叶损伤是传统全自动烟叶收割机的1/2。本次设计主要是依据现有的烟叶收割机，结合我国目前烟草种植现况，进行创新设计。本次设计的烟叶收割机，改进了烟叶的采摘方式，采用了更加适合收割烟叶的切割刀和更加平缓的皮带输送装置，不仅可以完全替换传统烟叶生产模式中的人工采摘，而且可以有效的减少烟叶的损伤。在设计过程中创新地使烟叶收割机的收割装置独立出来，让它可以自由调节离地的高度，使其可以分批次地收割烟叶，保证每一批烟叶的品质。关键词：烟叶；收割机；结构设计；建模装配；现代农业

ABSTRACTThistopicisthedevelopmentanddesignoftobaccoleafharvesters.Accordingtomethodofpickingthetobaccoleaf,atobaccoharvestersuitableforlargeandmedium-sizedtobaccofieldsisdesigned.Thismachinemainlyplaystheroleofharvestingtobaccowhenthetobaccoleavesmature,itcanpickuptobaccoleavesandputthemintothecar.Itsefficiencyismorethan5timesthatofmanualpicking,andthedamageoftobaccoleavesisahalfofthatoftraditionalautomatictobaccoharvesters.Thisdesignismainlybasedontheexistingtobaccoleafharvester,combinedwiththecurrentsituationoftobaccoplantinginChina,tomakeadesigninnovation.Thisdesignhasimprovedthepickingmethodoftobaccoleaves,usingacuttingknifemoresuitableforharvestingtobaccoleavesandamoregradualbeltconveyingdevice.Itcannotonlycompletelyreplacethemanualpickinginthetraditionaltobaccoproductionmodel,butalsocaneffectivelyreducethedamageoftobaccoleaves.Inthedesign,theharvestingdeviceofthetobaccoleafharvesterisinnovativelymadeindependent,sothatitcanfreelyadjusttheheightoftheground,sothatitcanharvesttobaccoleavesinbatchestoensurethequalityofeachbatchoftobaccoleaves.Keywords：Tobacco;Harvester;Structuraldesign;Modelingassembly;Modernagriculturei-目录TOC\h\z\t"标题1,2,标题2,3,标题3,4,标题2,3,标题3,4,摘要,1"摘要 [8]如图3-3所示，这是由凯元工具SolidWorks版本插件在SolidWorks中生成的链条，它已经通过中心距进行了链节的装配，通过图3-3我们可以看到为了适配中心距，下面一段链条并不是平整的，这是现实可行的。从图3-3我们也可以容易地计算出链条的长度。图3-3链条长度所以单排链的质量m=q×L （3-3由式（3-3）可得：m=q×(1.442+1.442+0.46137)=18.732Kg。链轮分度圆直径d=Psin⁡（180°由式（3-4）可得链轮的分度圆直径d=链轮形状如图3-4所示。图3-4链轮形状3.2.3平键连接强度计算在本次设计中，齿轮、链轮和传动轴的连接处采用了平键的连接方式。由于是动力传输的重要组成部分，因此在这里做平键的连接强度计算。普通平键连接的强度计算条件为σP=2000式中：T——传递的转矩；h——圆头平键的高度；l——圆头平键的工作长度，l=L-b，L为键的公称长度，mm；b为键的宽度，mm；d——轴的直径；[σP]——键、轴、轮毂中三者最弱材料的许用挤压应力，MPa，见表3-3表3-3键连接的许用挤压应力许用挤压应力连接工作方式键或毂、轴的材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击[σP静连接钢120-150100-12060-90铸铁70-8050-6030-45键的尺寸如图3-5所示。图3-5平键尺寸根据式（3-5），带入数据得：σ查表3-3得：铸铁轻微冲击下，许用挤压应力[σP]的范围为50-60，而我们求得的挤压应力σP=46.18小于许用挤压应力的最小值3.3本章小结本章主要介绍了本次烟叶收割机的设计中设计的原理要求和要设计的机构，并且对烟叶收割机中的传动轴，链轮做了一个简单的设计计算。传动轴和链轮、圆头平键都是本次烟叶收割机中重要的传输动力的部分，对它们做一定的计算是非常有必要的，唯一不足的是没有进行力学方面的分析，因为缺少一些相关的实验数据，所以无法展开。

第四章结构设计4.1SolidWorks简介SolidWorks软件是一款机械设计自动化应用程序，我们可以使用它表达出我们内心想到的和设计好的模型。可以从绘制草图，生成零部件，然后装配模型，最后还可以生成工程图纸，它让设计变得简单，它的操作界面和经典的Windows系统一样，所以只要我们平时经常使用电脑，那么我们就能很快的上手这款不错的设计软件。它有专门的拖放功能，这样可以使你想设计模型在你手中变得容易操控。如图2-8所示，这是SolidWorks2016软件的主界面。图2-8SolidWorks用户主界面零部件是机械设计中最基本的组件，在SolidWorks中也是从最基本本的零部件开始设计。而且SolidWorks有一个强大的功能就是你设计的一个项目中的所有零部件、装配体和工程图纸之间都是相关联的，不管你到了设计的哪一步，也不管你修改任何零件、装配体或者是图纸的尺寸结构，都会在另外的图中得到体现。在本次的烟叶收割机设计中，我正是主要依靠SolidWorks2016完成了烟叶收割机的整体设计。SolidWorks作为一款参数化的设计软件，可以将设计中用到的零部件用参数表达出来，并且在设计修改的过程中通过修改这个来改变整个模型的形状。设计当中，我也是通过无数次的修改尺寸，无数次的配合尝试，最终完成烟叶收割机的设计。它节约了我大量的设计时间。4.2烟叶收割机各主要部件造型设计烟叶收割机的结构设计是本次设计的重要内容，他是以后生产烟叶收割机时的基础，也是最后将本次设计呈现出来的一种方式。下面将介绍烟叶收割机中主要部分的造型设计，包括车体车头部分的设计，收割装置的设计装配。输送装置的设计，轮子的设计和安装，传动部分的设计和安装，收集烟叶的货斗部分的造型设计。4.2.1收割装置设计装配收割装置的最终渲染图如图4-1所示。4-1收割装置最终渲染其中1是整个收割装置和液压升降装置的连接部分，它的两侧有和导向槽相匹配的凸起，如图4-2所示，这个导向槽能够使其安装到车身上，这样就能够使其顺利的带动收割装置上下移动，从而实现了烟叶收割机根据烟叶成熟度对烟叶的分批次收割。图4-2导向装置同时我们也可以很清楚的看到1中部有一个圆形的孔，这便是收割装置安装到1上的地方。2是收割装置的架子部分，它连接着收割烟叶的收割刀和将烟叶送到输送装置的滚轮3。4是一根弯曲的橡胶条，它能够引导烟杆进入到收割装置，由于烟田地形的变化，还有一些测量上的误差，烟田里每两行之间的距离不是精确地一样的，它有一个范围的波动，这时候就需要4来进行引导。说明一下，2上连接1的轴是可以在1上旋转的，这样就可以适应一定行距范围内的烟田。收割刀主要由5、6、7组成，收割刀放大后如图4-3所示。图4-3收割刀示意图其中5是刀架，6是钢丝切割刀，7是滑轮。本次设计中，烟叶收割机的收割刀设计我采用了钢丝切割刀，不同常规收割机的割刀，以往的烟叶收割机收割刀主要是用辊轮刀把烟叶切割下来，由于辊轮刀体积较大，转速快，很容易损坏烟叶。所以在本此次设计中，我选用了直径1mm的钢丝来作为切割刀，通过马达带动7旋转起来，6钢丝切割刀就能够快速、准确的切割下烟叶，并且对烟叶的损伤较小。工作时，烟杆从从4进入，通过两个收割装置的中间，通过收割装置靠后方的切割刀6，切割刀6切割下烟叶，切割下的烟叶顺着3滚轮输送到输送装置的进料口。图4-4是收割装置的整体装配示意，能够同时对两行烟叶进行收割。图4-4收割系统整体装配4.2.2输送装置输送装置的最终结构如图4-5所示。出料口进料口图4-5输送装置出料口进料口输送装置由两个大滚轮，八个小滚轮，滚轮架，皮带轮和输送的通道组成。输送通道的进料口和出料口如图所示，上方的大滚轮是主动轮，下方的大滚轮是从动轮，中间的八个小滚轮起到转向的作用，这样就能将烟叶输送到烟叶收割机后上方的货斗中。输送皮带上有一排排的凸起，这些凸起可以卡住烟叶的叶柄，使其能够平稳的在输送皮带上输送，减少烟叶输送时的摩擦，也就能减少烟叶的损伤。输送装置工作时，烟叶从输送装置入料口进入，卡在输送皮带上进行运输，输送到出料口后掉入货斗。输送装置整体装配如图4-6所示，由三条输送带同时输送烟叶。图4-6输送装置整体装配4.2.3传动部分装配传动装置的最终结构如图所4-7所示。

图4-7传动装置传动系统由传动小齿轮1，传动大齿轮2，传动轴3，两个双列滚子轴承4，轴套，两个相同尺寸的链轮6和传动链条5组成。两个齿轮的参数如表4-1所示：表4-1齿轮参数大齿轮小齿轮模数44齿数12466螺旋角18°18°旋向右旋左旋压力角20°20°齿宽50mm60mm轴径112mm50mm烟叶收割机的前进后退动力由电机减速器出来后，通过小轮传到大齿轮，再由传动抽传到链轮，通过链条传到烟叶收割机的后轮。传动系统的总体装配如图4-8所示。图4-8传动系统总体装配烟叶收割机中有两路传动系统，分别给两个后轮传输动力，使用分开的传动系统，可以很轻松的实现烟叶收割机的前进、后退和转弯，并且因为使用的是三相电机，可以很好地控制车速。

4.2.4烟叶货斗部分烟叶货斗部分的设计如图4-9所示。图4-9烟叶收割机货斗货斗的底部采用倾斜的设计，使烟叶从输送系统的出料口输送出来后，能够在货斗里更好地堆放。货斗的底部是一个倾斜的斜面，通过人力或者外部工具的帮助，烟叶能够很容易地转移到烟叶运输车上。

4.2.5轮子设计装配轮子的设计如图4-10所示。图4-10轮子设计上图是烟叶收割机后轮的设计造型，轮子采用轮辐式的设计，轮胎表面设计一些凸起，增大摩檫力。前轮的设计稍有不同如图4-11所示。图4-11前轮前轮取消了轮毂上的螺栓孔，因为前轮不需要传输动力，后轮通过12颗螺栓通过法兰盘和后轮动力轴的花键相连。前轮直接通过一个滚子轴承安装到前轮轴上就可以。因为转弯时会产生轴向力，所以选择了滚子轴承。如图4-12所示，这是后轮的装配。图4-12后轮装配正如图4-12所示的，烟叶收割机后轮是通过法兰盘1，用螺栓连接到花键后轮轴3上的，后轮轴3上的阶梯轴会和轴承、链轮相连接如图4-13所示，这是前轮的装配。前轮1通过轴承2相连接，然后连接到前轮轴3上，最后安装到前轮架子4上。图4-13前轮装配

4.2.6车体车头部分设计车体的部分主要是连接各大功能部件，所以在设计的时候是依据各个部分的位置进行设计的。车体最终的设计图如图4-12所示。图4-14车体设计可以看到，车体部分主要是用钢材焊接而成，主要是连接各部分使其成为一个整体。所以虽然只看到了一些钢材，但各个部分都设计了相应的连接处。车头的整体造型设计如图4-16所示。驾驶室前面视野开阔，驾驶室是整台烟叶收割机的控制中心，我们可以看到驾驶室里面的控制面板，后面黑色的是驾驶室的作位。驾驶室里由一名工作人员控制整台烟叶收割机，控制面板采用人机交互面板，屏幕上会显示当前烟叶收割机运行的状态、参数和指标，控制面板示意图如图4-15所示。图4-15控制面板示意图图4-16车头整体造型4.3烟叶收割机整体装配设计好了烟叶收割机的每一部分，最后必须将它连接成一个整体，由于采用的是自下而上的设计方式，最终装配时，难免会出现尺寸配合不上的问题，需要慢慢调整。最终的装配效果如图4-17所示。图4-17烟叶收割机整体装配设计中，车体中间留出了两行烟叶的通过通道，从前面贯穿到后面，这也是考虑到烟叶的成熟时间不同，并不能一次性将烟叶采收完。其中，本次烟叶收割机的设计参照的烟田标准是：垄距120cm左右，垄高25cm左右，垄底宽70cm左右，垄顶宽40cm左右，如图4-18所示。图4-18烟田标准为了使烟叶收割机的每一部分紧密结合，每个部分之间都需要合适的装配。虽然整体采用的是自下而上的设计思想，但一些关键性的连接部件仍采用了自上而下的设计方式。比如一些轴套，一些轴承，还有车身的一些结构都是在总体装配以后才开始设计造型和尺寸的。本次设计的烟叶收割机最终的整体尺寸如图4-18所示。我们可以看到，从烟叶收割机货斗到前轮轴的距离是6250mm，前轮抽距离烟叶收割机最上方的输送装置通道2274mm，左轮距离右轮2572mm。烟叶收割机的宽度适合上诉图4-17所示的烟田行距标准，并且可以上下浮动一些。图4-18烟叶收割机整体尺寸4.4本章小结本章主要介绍了烟叶收割机各个主要部件的造型设计，总体设计思想是自下而上的设计思路。在收割装置的设计时，收割刀的设计创新的使用了钢丝刀的设计。输送装置的设计，皮带上设计的凸起使烟叶能够平稳的运输。总体设计上突出了使烟叶损伤较小，收割效率高，对烟田适应性高的特点。而在于一些连接部位的设计时，我有采用了自顶而下的设计方式，从装配体内进行连接部件的设计。

第五章烟叶收割机实用性分析5.1可行性分析可行性分析是通过项目的主要内容和支撑条件，如市场需求，资源供应，建设规模，工艺路线，设备选型，环境影响，资金筹措和盈利能力等，从技术，经济和工程方面进行调查和分析，比较和分析项目建成后可能获得的财务，经济效益和社会环境影响，为项目是否值得投资和如何进行施工提供建议，并提供综合性项目决策的基础的一种系统分析方法。下面就本次设计的烟叶收割机作一个可行性分析，具体思路如图5-1所示。图5-1可行性分析思路技术可行性方面，目前市面上的烟叶收割机分为两种，自动化烟叶收割机和半自动人工辅助烟叶收割机，其中自动化的烟叶收割机收割效率高，劳动力需求少，但对烟叶的损伤较大，后期无法对烟叶进行加工；半自动化的烟叶收割机对烟叶的损伤较小，但是收割效率低，劳动力需求大。本次设计是在自动化烟叶收割机的基础上，改进其收割方式和输送方式，减少烟叶的损伤，所以就目前市场上的烟叶收割机来说，本次设计的烟叶收割机有很大优势。本次设计的烟叶收割机主要靠PLC进行控制，PLC控制稳定性较高。驾驶室控制台采用人机交互式设计，简单易操作。经济可行性方面，人力成本，软硬件成本，本次设计的烟叶收割机和目前市场的烟叶收割机的软件成本和硬件成本不相上下。而且本次设计的烟叶收割机采用的是电力驱动，不同于以往农机柴油机的驱动方式，本次设计的烟叶收割机更加绿色、环保、节能。收益主要是靠一次性销售，后期维修。5.2未来市场展望烟叶收割作为烟草农业生产当中一个必不可少的环节，加上现代化烟草农业的推广，烟叶收割机的市场前景很好。我国是烟叶生产大国，现在的烟叶生产中，烟叶收割机的使用还处在起步阶段，烟叶收割机的使用，不仅能够解放劳动力，而且更加符合现代化烟草农业的思想。5.3本章小结本章主要介绍了本次设计的烟叶收割机各个方面的优势，比如说结构上的创新优势，控制系统的优势，以及未来市场的优势。对烟叶收割机的可行性和未来的市场做了一个简单的分析。

结论本说明书是关于烟叶收割机的设计。本次设计的烟叶收割机在现代化农业生产中有着非常重要的意义。烟叶收割作为烟草农业生产中的最后一个环节，实现烟叶采摘机械化能够很大程度解放劳动力。本次创新设计的烟叶收割机最终能够完成收割烟叶操作，解决了分批次收割烟叶，并且输送烟叶过程中损伤较小。本次设计的烟叶收割机较传统的自动化烟叶收割机来说，提高了收割效率，减小了烟叶的损伤，较传统的半自动化人工辅助烟叶收割机来说，提高了收割效率，减少了劳动力的损耗。其中收割烟叶用稻的收割刀本次创新的采用了钢丝切割刀，利用马达的旋转使钢丝刀能够快速的切割下烟叶，最大程度减少烟叶的损伤。输送烟叶系统采用皮带输送的方式在皮带表面设计一些凸起。使其能够卡住烟叶，这样烟叶就能够平稳的输送，这也是减小烟叶损伤的一个重要创新。动力系统采用了三相异步电机，不仅能容易的进行烟叶收割机的速度调节，并且PLC控制时，能够更容易的控制烟叶收割机的前进、后退、转弯和工作状态。在本次的烟叶收割机设计中，我们还需需要注意到一个问题，烟叶收割机的工作环境和烟叶的种植情况是值得考虑的。首先这次设计的烟叶收割机是对于大中型烟田来工作的，它对于烟田的烟草种植是有一定的标准的，并且每一批烟叶的成熟度应该尽量保持一致。随着现代化烟草农业的发展，机械化的栽培烟草和烟田管理，对于后期机械化的收割烟叶是非常有利的。本次研究中，着重设计了烟叶收割机的收割装置的收割方式，输送装置的运输方法，各个部分的连接和整体的造型设计，对烟叶收割机中一些部分的设计进行了忽略，比如收割刀的旋转动力，输送装置的动力，货斗的卸货装置，烟叶收割机的刹车系统等等，并不是这些部分对于整台烟叶收割机来说不重要，而是时间有限，而且能力有限，无法全面的考虑到，顾及到设计中的方方面面。在设计中，一些数据可能是没有实验支持的，这是由于条件有限，无法进行实质性的试验和测试，所以论文中的一些结构合理性难免会出现不对的地方。

总结与体会毕业的时间马上就要到了，我们也即将离开校园走向社会。毕业设计作为大学生活的最后一个环节，是必不可少的，也是令我们受益匪浅的。我们花了整整一个学期的时间，从开始搜寻资料确定选题，到最后的撰写毕业论文，中间付出了很多的辛劳，也学到了非常多的知识。我们所学习的机械工程专业，可以关系到生活中的方方面面。而这次，我选择了烟叶收割机作为这次的毕业设计题目，作为对大学四年所学知识的一个检验，另外有一个重要原因就是小时候感受到了采摘烟叶的深深恶意。通过这次毕业设计，锻炼了我们搜集和整理资料、提出问题、分析问题和解决问题的能力，并把这一整个过程以书面的形式表达出来。这为我们以后的生活学习，还有工作都是非常有帮助的。在本次的设计中，通过使用SolidWorks软件进行建模装配，让我使用起这个软件来更加得心应手，从中也逐渐熟悉了一些制图建模的辅助软件和插件。包括SolidWorks2016中自带的设计工具，高级渲染，国标零件库等等，还有其它辅助制图的工具，比如凯元工具（KYTool）SolidWorks版本、3Dsource零件库等，正是这些使用的工具帮助我完成了本次的毕业设计。学习了新的东西，也巩固了大学四年所学的基础知识和专业知识，我想这大概就是毕业设计的初衷吧。但是这样说还远远不够，毕业设计不仅仅是一个展示学习成果的地方，他更多的是在毕业设计的过程中，在学习的过程中，自己各个方面能力的提高，转化所学知识的能力，勇于创新的能力，独立工作的能力等等。同时，我也收获到了脚踏实地、实事求是、认真严谨的学习态度和独立自主、不畏困难、坚持不懈的工作精神，这些便是这次毕业设计的精髓了。当然我毕业设计最终的成功离不开XXX老师对我的帮助，XXX老师是对学生认真负责，工作态度严谨严格的一个老师，正是在她的严格要求和帮助下，我才能学习到这么多的知识，也才能对自身的能力得到一个提高，并且才能充分体会到专研之中的乐趣和成功时的高兴。大学毕业以后，我们即将踏上社会，以后无论从事怎样的工作，这一段毕业设计的记忆都会在我脑中不会离去，从毕业设计中所得到的东西也将伴随我的一生。它将对我的工作生活产生巨大的影响。

谢辞本次毕业的设计是在XXX导师的悉心教导和严格要求下完成的，从最初的查阅资料、毕业设计的选题到详细的设计，再到最后毕业论文的写作，论文的开题和定稿都离不开XXX老师的帮助。在本次毕业设计中，XXX老师对毕业设计中涉及的专业知识给予很多的指导，并且给出了一些创新型的建议，没有XXX老师的帮忙、关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成本次毕业设计。在此向XXX导师表达深深地谢意和非常的敬意。在此临近毕业之际，我还要向大学四年以来教授我知识，给予我诸多教诲和帮助的各科任课教师表达由衷的谢意，感谢他们无私的授予知识。不积跬步无以至千里，正是各科任课老师的悉心教导和帮助，我才能在本次毕业设计中熟练地掌握各科基础知识和熟练运用专业知识，并表现在本次毕业设计中的方方面面，得以顺利完成本次毕业设计。本次毕业设计在在论文的写作时，使用了很多方便的工具，还引用了国内外许多专家学者的研究资料和学术论文，在此一起表示感谢。在最后，我还要真诚的感激评阅、评议本论文和出席论文答辩的所有老师，在百忙之中耐心的审阅本文，并给予我难得的指点。

参考文献钱崇澍,陈焕镛等,中国植物志[M]北京:科学出版社,1978,67(1):152.程