沙棘果实采收机设计（汽油机）【90张CAD图纸+毕业论文+任务书】

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But very difficult to harvest the fruit of seabuckthorn, seabuckthorn more than 80% of the operating costs of the acquisition on the consumption of the fruit. Issues for the fall harvest, pick the design to achieve the collection as one of the seabuckthorn fruit harvesting machine, the machine adaptability, harvest will reach high efficiency, adopt a net rate, the effect of large area operations, while machine Simple structure, easy operation, safe, reliable, easy to maintain. Seabuckthorn fruit harvest machine will give companies bring considerable economic benefits, will also produce significant social benefits. Key words: Seabuckthorn;Harvesting machines; Design 目 录 1引言 1 1.1选题背景 1 1.2研究的意义 1 1.3沙棘果实采收机的国内外现状 1 1.3.1国外现状 1 1.3.2国内现状 3 1.3.3发展趋势 4 1.4本次设计的机型性能参数 4 2总体设计 5 2.1整机结构及组成 5 2.2工作头结构设计 5 2.3传动系统及吸送系统的设计 6 2.4动力装置的选择 6 2.5传动装置的选择 7 2.6风机的选择 7 3. 离合器具体材料的选取 7 3.1离合器端盖的材料选取 8 3.2 离合器壳体的材料选取 8 3.3离合器主从动轴的材料选取 8 4.工作原理 9 5.带传动设计 9 5.1确定计算功率Pca 9 5.2选择V带型 9 5.3计算大带轮的基准直径。 10 5.4确定V带的中心距a和基准长度Ld 10 5.5验算小带轮的包角 10 5.6计算带的根数Z 10 5.7计算单根V带的初拉力的最小值 11 5.8计算压轴力FP 11 6.传动轴的设计 11 6.1传动轴材料的选取 11 6.2 传动轴的定位 11 6.3传动轴的强度校核计算 12 7. 蜗杆传动设计 12 7.1选择材料 12 7.2确定主要参数 12 7.3按齿面接触疲劳强度计算蜗轮的模数及蜗杆特性系数q 12 7.4验算蜗轮的圆周速度v2 13 7.5求中心距a 13 7.6校核齿根弯曲疲劳强度 13 7.7蜗杆、蜗轮各个部分尺寸的计算（按表10-4） 14 8.研究与展望 15 9.结束语 15 参考文献 17 致谢 18 大学机电工程学院毕业设计说明书 1引言 1.1选题背景 沙棘果实较难采收, 为获得营养价值好维生素高的产品,应当在果实成熟期的秋季采果。但是秋季采收难度大，效率低，成本高。目前传统方法有两种：冻打采集和剪枝采集，上述采集法对果实营养成分有较大损失。针对秋季采收的问题，设计实现采摘、收集为一体的沙棘果实采收机，要求机器适应性强，采收工效高，采净率高，完好率也高，作业面积大，整机结构简单，操作方便，安全可靠，易于维修。 1.2研究的意义 沙棘果实采收技术的引进和沙棘果实采收机具的研制成功，对沙棘资源的保护和沙棘果的后续加工利用都将产生积极地作用和意义，其优势体现为： 1. 沙棘果实采收机的使用，使沙棘果资源得以可持续发展，不会造成大面积破坏。 2. 传统的、破坏性的剪枝方式采摘浆果类随枝叶压榨，破坏性大，果实破碎率高，提高了成本，沙棘果实采收机的发明降低成本，提高工作效率。 3. 倡导一种保护沙棘资源的理念，使沙棘果的开发永续利用和生态资源的健康发展二者有机地协调。 1.3沙棘果实采收机的国内外现状 1.3.1国外现状 国外在沙棘果实采收技术和配套机械方面研究范围最广、技术最新、效率最高者，当属独联体。早在20世纪50年代，前苏联就开始研究沙棘采收技术，到目前已有一套成熟的沙棘采收技术，且有一批配套适用的沙棘采收机械。引进这些技术并加以消化、吸收，对于发展我区乃至我国沙棘产业具有重要意义 目前俄罗斯沙棘果实采收机械有两种机型，其中俄罗斯农业机械研究院研制的мпо-6м型气吸式沙棘果实采收机（见图１）。 俄罗斯农业机械研究院研制的мпо-6м气吸式沙棘果实采收机（图１） 此机型配套动力为50马力以上拖拉机，由拖拉机后输出轴作为动力源经万向传动轴驱动带动两台真空泵产生负压，传到工作头形成吸气流采收沙棘果，可供６个人同时工作。 另一种机型是自行式联合沙棘果实采收机，由俄罗斯农业科学院西伯利亚分院利萨文科园艺科学研究所研制。（如图2） 俄罗斯农业科学院西伯利亚分院利萨文科园艺科学研究所沙棘果采收机（图2） 该机型是在60马力以上拖拉机的基础上改装设计的，集自行行走、采收、分离、过滤为一体的联合沙棘果实采收机。对沙棘整株采收，破环性比较大，不适合我国的沙棘果实采收现状。 以上两种沙棘果实采收机型，均以采收俄罗斯无刺大果沙棘而设计的，且沙棘加工厂距沙棘果实采收种源基地距离近，采收过程是将沙棘连果带枝、带叶一起混合采收，后经叶和汁筛选分离，并于当天就可以进入车间进行深加工。 我国目前引进的俄罗斯无刺大果沙棘还没有形成规模，仍处于小面积试种阶段，沙棘林主要以防风固沙和水土保持的生态功效林为主，随着林业两大体系的完善，林业产业的开发、带动地方经济使农牧民脱贫致富逐渐成为林业的一个支柱产业。在内蒙古地区分布的多为天然沙棘林，与俄罗斯无刺大果沙棘在一些生长特性、经营管理上有很大差异（见下表）。 中国沙棘与俄罗斯沙棘物理机械性能参数 特性 树种 沙棘果 果柄 附着力 落果程度 枝条 工作环境 产量 俄罗斯沙棘 大 长 小 易 无刺 良 多 中国沙棘 小 短 大 难 有刺 一般 少 因此，通过引进技术一定要适合我国的沙棘现状，不仅要采摘中国引进的俄罗斯无刺大果沙棘，更重要的是立足中国沙棘资源现状采摘中国沙棘果实。通过消化吸收创新的沙棘采收机一是要适合人工沙棘林坡度≤15°，拖拉机能行走的大面积人工沙棘林，二是要适合坡度＞15°的山坡地，天然沙棘林果实采收。 1.3.2国内现状 我国研究沙棘收获机起步于20世纪80年代末，目前采收的方式主要有以下几种： (1)人工采收：人工采收是利用简单工具钩果、摘果、抖果或结合整形连枝带果剪下。手工采集、效率低，一个劳力每天平均采收6～8 kg。 (2)手工器具采收：手工器具采收近年来发展较为迅速。人工辅助采收的“梳子式”采果器，是用一个铁圈，套住沙棘枝条将果掳下来，采净率低，烂果率大。这种工具用于沙棘成熟期的单枝作业，使用效果不太理想。 (3)冻果采收：在冬季清晨果实冻实后用木棍敲击树干，震落冻果，进行人工收集。 (4)机械采收：近年来我国的机械采收技术发展比较迅速。 国内采收技术机械的特点：1)生产率低，只可比手工采收提高8一一10倍，而大面积的沙棘林采收需要提高工效70～100倍。2)浆果采尽率低，用一般的手工器具采集沙棘果为60％ ，对植物高大的沙棘数种，采尽率更低。3)浆果完好率低，现有手工器具采收时易拉伤果实，浆果完好率仅50％ 一60％ ，且果汁流出，易引起虫害。4)对植株有一定的损害。 1.3.3发展趋势 由于沙棘是一种浆果植物，果实小而柄短，簇生于长有棘刺的果枝上，且附着牢固，这使果实采收十分困难。在沙棘经营的总成本中，80%以上消耗在果实采集上。内蒙古自治区现有沙棘13万hm2，每年因采收困难少收果实达1000—1250万kg，造成损失2500—3750万元。针对我国沙棘果实的生物学特性和沙棘资源分布的地形特点以及当地的生产技术水平，引智成果就是要通过采摘机具解决手工采摘生产率低下、人工劳动强度大的难题，同时想改变传统的、破坏性的剪枝方式，提倡直接采收沙棘鲜果、冻果。沙棘果实采收机具的研制成功，对沙棘资源的保护和沙棘果的后续加工利用都将产生积极的作用。 1.4本次设计的机型性能参数 动力来源：1E40F型汽油发动机 风机工作转速范围：ｎ=5000 转／分钟 气吸流量: Q=0.184 m3/s 气吸风速：V=41 m/s 进口气流负压值：-110 mmH2O 变频频率：45--60赫兹 工作采摘头: 2个 采收生产率：70—80 Kg/h（俄罗斯无刺大果沙棘） 90--110 Kg/h（欧李） 40--50 Kg/h（枸杞） 果实采净率: 浆果≥85--90%，坚果≥95% 果实破损率: 浆果≤10--15%，坚果≤5% 整机重量: 60公斤 机型外形尺寸：1040mm×700mm×1180mm该机型分别对俄罗斯无刺大果沙棘、枸杞、欧李、白刺、沙枣、柠条几种植物的果实和种子进行采集。 2总体设计 2.1整机结构及组成 沙棘果实采收机由采摘装置、气力吸送系统、分离器、动力机、传动系统、行走装置以及机架等部分组成。如下图1所示 图1 1—机架 2—工作头 3—传动软轴 4—分离器 5—皮带传动罩 6—离合器 7—发电机风机总成 2.2工作头结构设计 工作头结构如图2所示，采用悬臂双轴形式，轴上固定有门字形柔性钢 丝拨簧两个，径向180°布置，二辊转向相反，其间可喂入树木枝条。其壳体采用薄型不锈钢冲压形成 2.3传动系统及吸送系统的设计 该机工作头工作动力来自汽油机，动力传递路线如下：汽油机曲轴→软 轴→离合器→皮带轮→软轴→蜗轮蜗杆→齿轮→拨辊。 该机利用其吸风段工作，实现气力输送。采摘工作头与输送管连接。采 下的果实由吸送系统吸入后，通过容积式分离器，进行气物分离，果实留在容 器内，气体经风机排出。 2.4动力装置的选择 沙棘果采收机的动力装置是1E40F型汽油发动机，该发动机是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以在气缸外部与空气形成均匀的混合气，然后将混合气吸入气缸，或用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。 主要技术参数： 发动机类型：风冷单气缸两冲程 发动机功率：1.47kw/7000rpm 发动机排量：40.3cc 发动机转速：5000r/min 油箱容积：1.2L 净重：10.5kg 2.5传动装置的选择 沙棘果实采收机工作时，需要通过带传动实现具体工作。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震等特点。 具体工作为当发动机转速达到离合器工作转速时，离合器开始结合对外输出动力，通过一级皮带减速驱动软轴带动蜗轮蜗杆机构进行二级减速后，带动采摘工作头工作，具体计算过程在后面带传动设计中给出。 2.6风机的选择 沙棘果采收机工作中一重要环节便是对果实的采集，其具体工作是通过风机来实现的，步骤是由风机、气吸管、气吸收集罐、排气管；最终采摘工作头与气吸管合成为一套采摘气吸工作装置。 该风机选取为比较广泛应用的WFB-18G型风机，动力部分由市场上拥有量最大的1E40F汽油机作为动力，使采收机的维修更方便，成本降低，通过这样的选取，使整个沙棘果采收机的重量降低，方便移动，提高工作效率。 主要技术参数： 　　 净重：≤10.5千克 　　　　 额定功率：1.18kW 风机工作转速范围：ｎ=5000 转／分钟 气吸流量: Q=0.184 m3/s 气吸风速：V=41 m/s 进口气流负压值：-110 mmH2O 3. 离合器具体材料的选取 沙棘果实采收机之所以能够完成工作任务，离合器的作用是相当重要的，离合器在机器运转中可将传动系统随时分离或接合，对离合器的基本要求是：接合平稳，分离迅速儿彻底；调节和修理方便；外廓尺寸小；质量小；耐磨性好和有足够的散热能力；操纵方便省力。在沙棘果实采收机的小型汽油发动机在怠速状态工作时，离心式离合器处于分离状态；不传递动力；当发动机机转速达到离合器工作转速时，离合器开始结合对外输出动力。从而其具体材料的选取也是十分必要的。 3.1离合器端盖的材料选取 沙棘果实采收机其离合器端盖材料采用普通碳素结构钢-Q235。 具体机械性能为： 抗拉强度（σb/MPa）:375-500 延伸率（δ5%）: ≥26(a≤16mm) ≥25(a>16-40mm) ≥24(a>40-60mm) ≥23(a>60-100mm) ≥22(a>100-150mm) ≥21(a>150mm) 其中a为钢材厚度或直径。 在板材里面，是最普通的材质，普通板系列。 执行标准： 外部标准为：GB/T709-2006《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》， 内部标准为：GB/T3274-2007 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》 3.2 离合器壳体的材料选取 沙棘果实采收机其离合器壳体材料采用灰铸铁HT150，属于中强度铸铁件，铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，可不用人工时效；有一定机械强度和良好的减震性。适用于制造承受中等应力的零件，在弱腐蚀环境工作的零件。 3.3离合器主从动轴的材料选取 沙棘果实采收机其离合器主、从动轴的材料采用45号钢，　45号钢为 优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16%，断面收缩率为40%，冲击功为39J。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。 4.工作原理 由小型汽油机作为气吸装置和采摘工作头的动力来源，通过小型汽油机的曲轴与采摘工作头的结构装置连接和与风机装置连接分成两个支路，一路经由软轴、离合器、皮带轮、软轴、蜗轮蜗杆两级减速传递到采摘工作头；另一路经由风机、气吸管、气吸收集罐、排气管；最终采摘工作头与气吸管合成为一套采摘气吸工作装置。 小型汽油发动机在怠速状态工作时，离心式离合器处于分离状态；不传递动力；当发动机机转速达到离合器工作转速时，离合器开始结合对外输出动力，通过一级皮带减速驱动软轴带动蜗轮蜗杆机构进行二级减速后，带动采摘工作头工作。采摘工作头与吸送式风送管道连接。与此同时当发动机在额定工况下工作时，风机也在额定工况下工作。气吸式风送机构把采摘后的小林果吸送到分离装置进行气物分离，果实经分离后留在沉降室中，气流经风机排风管排出，从而实现对果实的收集。 5. 带传动设计 具体选取根据《机械设计》第八版中的带传动步骤进行选取。带轮的材料选取为HT150，根据发动机功率为1.47kw，转速n1=2800r/min，传动比i=1.6，每天工作8小时，计算过程如下： 5.1确定计算功率Pca 由表8-7 查的工作情况系数KA=1.0，故 Pca=KAP=1.01.47kW=1.47kW 5.2选择V带型 根据Pca、n1由图8-10选用Z行带 1. 确定带轮的基准直径dd并验算带速v 1） 初选小带轮的基准直径dd1.由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径dd1=56mm。 2） 验算带速v。按式（8-13）验算带的速度 因为5m/s

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