葡萄采摘机设计（含三维SW模型+CAD图纸）

葡萄采摘机设计（含三维SW模型+CAD图纸）,葡萄,采摘,设计,三维,SW,模型,CAD,图纸 16 届毕业设计 葡萄采摘机的设计 学生姓名 宋晓雪 学 号 8011212240 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 16-2 指导老师 孟炜 日 期 2016 .05 塔里木大学机械电气化工程学院制 前 言 我国鲜食葡萄进口位居第10位，年进口量达8万t以上，价值9062.9万美元，而葡萄出口量仅1.8万t，占世界葡萄出口量的0.58%，出口值781.5万美元，价格不足世界出口平均价的1/2[1]，国内外鲜食葡萄采摘没有机械化，依然依靠人工，或者一些简单的机械，葡萄采摘机器人停留在机器人视觉系统研究阶段。 本课题针对国内鲜食葡萄需求量大，而且采摘环节没有机械化的问题设计一种机器，手持杆状剪刀，手握端采用自行车手捏闸形式，工作端设计路径控制器控制剪刀的开，用弹簧控制剪刀的闭。可折叠葡萄输送机构，闲时可折叠。总机架机构的结构形式和结构尺寸，动力传动系统，并确定主要零、部件的结构尺寸及其选型。并进行强度校核和三维造型和装配，为鲜食葡萄采摘提供了一种新的机器。 关键词：鲜食葡萄采摘；结构设计；强度校核 目 录 1 概述 1 1.1课题背景 1 1.2研究的目的与意义 1 1.3课题国内外研究现状及发展趋势 2 1.4葡萄的营养和种植情况 3 2 葡萄采摘机的设计 3 2.1葡萄采摘机基本结构设计 3 2.2葡萄采摘机参数的确定 10 2.3 减速级轴的强度校核计算 17 2.4 传动轴键的校核 19 2.5葡萄采摘机工作效率的计算 19 3 葡萄采摘机的工作过程 20 4 操作使用及注意事项 20 总 结 22 致 谢 23 参考文献 24  工程概况 本文首先介绍了本课题要设计的葡萄采摘机的总体结构，总体结构包括了：手持采摘器末端剪刀机构、特制葡萄运输带、手持采摘器手握控制机构、可折叠带传动运输机构、二级减速机构、葡萄收集箱、180mm万向轮、一级减速机构、汽油机、总机架、总机架手扶机构。结合实际的使用情况，设计手握杆的手握端和执行端的结构，运输带的结构，可折叠运输机构，一二减速的结构和参数，汽油机的参数，汽油机在总机架的位置，然后对各个确定结构的零部件进行参数确定， 最后对轴、键校核，计算工作效率。 塔里木大学毕业设计 1 概述 1.1课题背景 世界各地生产的葡萄有上千种，总体上可以分为酿酒葡萄和鲜食葡萄两大类，在葡萄的整个生产过程中，采摘是最重要的环节之一，是一项季节性较强和劳动密集型的工作，将直接影响葡萄的质量，并造成大量的经济损失，目前，作为葡萄天堂种植区的美国加州法国波尔多的酿酒葡萄大面积采收已实现了机械化作业，技术较成熟，但是鲜食葡萄的采摘没有机械化作业，中国的葡萄种植稳步发展，栽培面积约1100万亩[1]，除了港澳外，各省几乎都有葡萄种植，有成片种植，也有庭院种植，鲜食葡萄在鲜食果品贸易中占有重要地位，贸易量逐年增加，2004年世界进出口量均在300万t左右，比1990年（162万t）增加80%以上，出口值32.93亿美元，进口值40.78亿美元。我国葡萄进口位居第10位，年进口量达8万t以上，价值9062.9万美元，而葡萄出口量仅1.8万t，占世界葡萄出口量的0.58%，出口值781.5万美元，价格不足世界出口平均价的1/2[1]。 天山区，其中庭院高架葡萄面积达1300hm2，根据资料显示架高一般为2±0.2m，架高大于两米的葡萄架，成熟的葡萄果穗粒多、肉多，不能直接采摘，必须靠梯子、凳子等辅助登高工具完成（图1-1），不仅增加了采摘难度和危险性，而且费时费力，效率低，损失大。传统的采摘方式平均每667m2损失葡萄50kg，浪费率为2%~7%。 图1-1 农民踩梯子采摘鲜食葡萄 1.2研究的目的与意义 为解决高架鲜食葡萄采摘难，损失大的问题，本设计推出一种采摘器达到以下目的： （1）采收依靠机械，降低人的劳动强度，提高生产效率； （2）解决收获季节与棉花、番茄等经济作物收获期重叠，导致雇佣工困难的问题； （3）降低采摘机器各项成本，促进我葡萄标准化，产业化。 鲜食葡萄采收环节实现机械化的意义在于： （1）体现了人类社会的进步，效率更高，增加国家的贸易额，使国家强盛； （2）体现了人类科技的积淀已渗透到生活的方方面面，使人类的生活更加舒适。 1.3课题国内外研究现状及发展趋势 1.3.1国外葡萄采摘机的研究现状 （1）在美国，葡萄机械化应用在酿酒葡萄上，采收的葡萄成颗粒状，收获作业试验开始于1952年的美国加利福尼亚州，1963年建成了第一台商业化的葡萄收获机，1965年对该机进行了改进。目前对鲜食葡萄的采摘机械，停留的机器人视觉系统-葡萄采摘点控制方法的理论阶段。 （2）在法国，法国从拖拉机到与之配套的栽植、剪枝、整形、施肥、施药、采收、包装、运输等均有相应的作业机械，其葡萄采收机械每年生产量较大，出口较多，与美国的机械相同也是振动分离式酿酒葡萄收获机，目前对鲜食葡萄的采摘机械，没有制造出采摘鲜食葡萄机器人。 （3）在纽荷兰， Braud 9080L酿酒葡萄葡萄收获机，在沈阳展会展出，是全天候生产设计机型，其工作涵盖从预修剪和葡萄收货各个环节，为中国的葡萄酒业提供更加强大的支撑和动力，为用户提供高质量的收货状态，节约种植成本。 1.3.2国内葡萄采摘机的研究现状 近年来，我国大学对葡萄采摘机开展了大量的研究工作，最早的机械采摘方法是采用机械振摇式和气动振摇式，应用于酿酒葡萄，中国农业大学工学院联合浙江理工大学机械与自动控制学院、美国华盛顿州立大学精细与自动化农业研究中心对振动原理分离果实与果梗做了详细的演算，石河子大学研发出一台振动分离原理的葡萄采摘机和相配合的输送机构，摘下来之后是颗粒状的，目前对鲜食葡萄的采摘机械，停留的机器人视觉系统-葡萄采摘点控制方法的理论阶段。 2002年新疆克州农机研究推广所，研究出一种4PCQ-1采摘高架鲜食葡萄的机器（图1-2），结构包括：1.布网架 ，2. 摘刀，3. 摘刀固定架 ，4. 撑杆 ，5. 网兜调整套，6. 塑料堵件 ，7. 布网工作过程，采摘者立地双手握采摘器，刀撑杆下部举升，将要采摘的整串葡萄套 (装入网兜内，摘刀对葡萄把上部轻轻一划，割刀将葡萄把割断，葡萄串落入网兜内 (在此时葡萄受布网的弹性作用，防止散粒，待网兜装满后，采摘者本人或另一个人从里面取出。去掉坏粒、弱粒，即可装入包装箱[9]。 图1-2 克州农机研究推广所研制4PCQ-1鲜食葡萄采摘器[9] 优点：4PCQ-1型葡萄采摘器具有重量轻，价格便宜，防散粒，操作方便，效率高，多功能等特点[9]。 缺点：摘刀的角度不易适当调节，人双手举撑杆时间长容易疲惫，摘葡萄少量进行转移会降低生产效率，大量进行转移增加人双臂的负担人容易疲惫，枝条枯叶的阻挡，导致工作效率低[9]。 1.3.3发展趋势 随着科学技术的发展，农业机器人在国内外迅速发展起来。自从20世纪60年代美国人Schertz和Brown提出用机器人采摘果实之后，对采摘机器人的研究受到广泛重。我国农业机器人的研究起步比较晚，但正在不断的发展。其中包括中国农业大学的草莓采摘机器人研究、东北林业大学林木球果采摘机器人研究及上海交通大学的黄瓜机器人研究等。目前国内外采摘鲜食葡萄没有机器人，停留在机器人判断采摘鲜食葡萄的采摘点理论方法上。 1.4葡萄的营养和种植情况 葡萄在全世界果品生产中，产量及栽培面积长期居于首位，20世纪90年代后仅次于柑橘。因其富含大量矿物质元素、多种氨基酸和蛋白质等营养物质，在水果界一直被冠以“水果之王”的美称。我国葡萄资源丰富，2007年栽培总面积达41.867万hm2，葡萄总产量627万t[1]，随着我国经济的快速发展，人们饮食习惯与食物结构的改变，消费品位的提高，从葡萄、葡萄酒具有的外观特征、营养价值、药用价值以及文化内涵等方面拓展了葡萄产业的消费市场。科技的进步，更加速了人们对葡萄营养成分及其营养价值等方面新的开发或新的发现，如葡萄籽油、白藜芦醇胶囊、原花青素等。 1.4.1鲜食葡萄营养成分 葡萄不仅风味优美，而且营养特别丰富。据测定，葡萄果实中除了常规的营养成分如：15%～25%葡萄糖和果糖，0.01% ～0.1%的果胶，0.3% ～1.5%的有机酸，0.3%～0.5%的各种矿物质以及多种维生素、氨基酸、蛋白质、粗纤维等之外，还含有近些年被充分认识的重要营养或药用成分白藜芦醇(1%)以及多酚(0.5%)等； 1.4.2鲜食葡萄种植的情况 鲜食葡萄采用高架的形式，架高为2.0米的高架居多，而且2.0米的果穗显著最多，新疆的阿图什木纳格高架葡萄种植面积达到1300hm2。加高在2±0.2m左右，而且不能直接采摘，必须靠梯子、凳子等辅助登高工具完成，不仅增加了采摘难度和危险性，而且费时费力，效率低，损失大。 2 葡萄采摘机的设计 2.1葡萄采摘机基本结构设计 2.1.1葡萄采摘机的整体结构 本课题的葡萄采摘器是用于鲜食葡萄的采摘，采摘下的葡萄是成串的。葡萄采摘器是果品行业机械设备，由于鲜食葡萄种植在高架上面，架高在2±0.2m，采摘者手持采摘杆，可以不用搭梯，增加工作效率，剪落下来的葡萄是成串的，落在葡萄收集筐内，葡萄采摘机（图2-1）主要结构包括：1.手持采摘器末端剪刀机构，2.特制葡萄运输带，3.手持采摘器手握控制机构，4.可折叠带传动运输机构，5.二级减速机构，6.葡萄收集筐，7.180mm万向轮，8.一级减速机构，9.汽油机，10.总机架，11.总机架手扶机构。 图2-1 葡萄采摘机整体结构图 2.1.2减速级结构设计 （1）减速级数的设计 考虑到葡萄的果肉容易损坏，所以葡萄运输布的速度一定慢，初定减速比为30/1，考虑到成本问题，决定采用二级带传动减速装置（图2-2）。设计减速级阶梯轴，应考虑大小带轮与汽油机和终端带轮的轴向距离，图中序号代表意思：1.汽油机带轮，2.一级减速机构，3.二级减速机构。 图2-2 减速级总装二维图 （2）减速级支撑轴结构的设计 由于要形成两级减速，考虑到带轮的大小，以及轴向定位，减速级结构应包括减速机阶梯轴，轴向定位套筒，6005深沟球轴承，SN205深沟轴承立式轴承座及轴承座支撑台（图2-3），图中序号代表的意思：1.限位套筒， 2.阶梯轴， 3.6005深沟球轴承， 4.轴承座 ，5.轴承座支撑台。 图2-3 减速级二维剖面图 2.1.3总机架设计 此葡萄采摘机是采用手推小车的形式，根据采摘者的身高设计适当的小车高度，根据高架葡萄的种植地形采取适当高度的的万向轮，根据人的普遍身高设计手扶把手的适当高度，根据汽油机尺寸和减速级传动比所需要的尺寸，确定适当的总机架的宽和长（图2-4，图2-5）。四根立柱采用6.3号角钢，底板用10mm厚的铁板，整体由角钢和铁板焊接，可用放置手持剪切杆的环可用铁块焊接，设计用于可调整高度折叠运输带承载机构的放置横杆。 图2-4 总机架二维图 图2-5总机架三维图 2.1.4特制运输带设计 由于降落下来的葡萄有速度不能采用硬质运输带接收，否则会增加葡萄的浪费率，降低产量，决定采用平带承当动力传输，两根平带之间用棉布缝制，葡萄掉落在棉布上，棉布上割有适当的矩形孔洞，但矩形孔洞不宜过宽，以免将葡萄卡在里面，以便方便鲜食葡萄的运输（图2-6），图中序号代表意思：1.葡萄运输布， 2.平带， 3.传输带动力轴，4.传输带支撑轴。 图2-6特制运输带二维图 2.1.5可调节高度折叠运输机构设计 首先确定可折叠运输机构的基本形式，考虑重量因素，采用铝合金杆作为基本杆件，圆钢作为铝合金杆的支撑杆件，通过两种不同长度的拉杆与铝合金杆件的连接，实现不同高度，合折叠功能（图2-7）。 图2-7可调节高度折叠运输机构三维图 （1）为加强铝合金杆件之间的连接，采用圆钢杆支撑杆横串两成对的铝合金杆件，形成支架（图2-8），图中序号代表：1.不同长度的传输带支撑轴， 2.不同长度圆钢支撑杆件。 图2-8总机架正视图（未装运输带） （2）运输带承载轴的设计，减速级终端轴-动力轴，及其他三根长度不一，形状相似的运输带承载轴（图2-9）及圆钢（图2-10），为防止平带在传输过程中左右滑动，轴中间两凹槽用于固定平带。下图序号代表：（a）减速级阶梯轴 ，（b）传输带支撑轴。 （a） （b） 图2-9轴 图2-10三根铝合金杆件支撑圆钢 （3）动力轴与铝合金杆件之间的连接，铝合金杆件与轴承座采用螺栓连接（图2-11），轴承座通过深沟球轴承与运输带承载轴连接（图2-12）。 图2-11轴承座与铝合金杆用螺栓连接 图2-12 轴、轴承和轴承座连接二维图 2.1.6手持采摘器手握端设计 手持采摘器由杆件支撑，手握控制端和末端剪切端用自行车闸线连接，确定手握端采用自行车手闸，降低成本增加易操作度。 2.1.7手持采摘器剪切末端机构设计 手持采摘器的手握端与末端用自行车闸线连接，设计的末端剪切机构采用自行设计的左剪刀（图2-13），右剪刀（图2-14），闸线收紧时与闸线连接的路径控制器带动剪刀张开，闸线放松时，弹簧推动路径控制器带动剪刀闭合，将葡萄剪落，路径控制器（图2-15），剪刀和手握杆支架的配合用一根支撑轴，支撑轴的两端由可插开口销的销轴控制，使支撑轴不掉落，末端剪切机构与手握杆支架配合（图2-16）。 图2-13左剪刀二维图 图2-14右剪刀二维图 图2-15路径控制器二维图 图2-16末端剪切机构三维图 2.2葡萄采摘机参数的确定 2.2.1汽油机的选择 根据末端运输带的速度应小于150r/min转，按初定减速比28，则动力源的转速在4200r/min考虑到汽油机与电动机相比可以提供较大扭矩，而且葡萄采摘机在野外作业，用电动机，得采用产生电的设备，会使整个设备笨重庞大，最终决定选取腾龙品牌，型号为TL152F/P，单缸四冲程汽油机,摘录具体参数如下表： 表2-1 汽油机参数 参数 数值 启动方式 手拉反冲启动 旋转方向 逆时针 额定功率（kw/3600） 1.2/3600 重量（kg） 15 尺寸（mm） 304x362x335 耗油量（g/kw.h） ≤450 最大扭矩（N.m/rpm） 3.2/3000 2.2.2两级减速带轮大小及总转动比的确定 （1）设计的基本条件 表2-2 设计的基本条件 基本参数 数值 额定功率（kw） 1.2 工作时间（h） <10 初定传动比i 30 由工况，载荷变动微小，属于轻负荷输送机，文献[3]表8-8，得工况系数，故 （2-1） （2）一级减速选择带型 根据，查文献[3]表8-4选用普通v带Y型带传动。 （3） 确定各带轮的基准直径 查文献[3]表8-9知汽油机带轮应不小于50，取，可得 （2-2） 取 （4） 计算带速 汽油机的速度可调节油门控制，日常使用可以人为调节油门调节带速即可，用只需要计算得到汽油的最低速度就好，如下式。 （2-3） 5.2m/s满足带的速度范围要求5m/s-20m/s调节汽油机的油门的使二级的带转速不低于1910r/min，就可以使带正常运输 （5）V带的基准长度和中心距 初步选取中心距 （2-4） （2-5） 查文献[3]表8-2，取 实际中心距 （2-6） （6）验算小带轮包角 （2-7） 由上计算可知，带轮包角在合适范围内。 （7）V带根数 由查表8-4得 由传动比查文献[3]表8-5得 由查文献[3]表8-6得，查文献[3]表8-2得，由此可得 （2-8） 由上计算得出，V带根数取为3。 （8）作用在带轮轴上的压力 查文献[3]公式8-27得，故求得单根V带的初拉力 （2-9） 作用在轴上的压力为： （2-10） （9）带轮的结构设计 带轮材料选择HT200，用实心式结构。 （10）二级减速选择带型 根据，查文献[3]表8-4选用普通V带Z型带传动，可以增大中心距，和增大传动的稳定性。 （11）确定大、小带轮的基准直径 减速级的功率为 （2-11） 查文献[3]表8-9知减速级小带轮应不小于50，取，可得 （2-12） 取。 （12）计算带速 由于此机械属于轻载荷，负载波动小，的机械设备，转矩需求量仅是带动机器转动，可以调节油门使皮带的转速满足要求，此时需要的因素如下式： （2-13） 带速在5~25m/s之间，调节汽油机转速使减速级的转速不低于1709r/min。 （13）c带的基准长度和中心距 初步选取中心距 （2-14） （2-15） 查文献[3]表8-2，取 实际中心距 （2-16） （14）验算小带轮包角 （2-17） 由上计算可知，带轮包角在合适范围内。 （15）V带根数 由查表8-4得 由传动比查文献[3]表8-5得 由查文献[3]表8-6得，查文献[3]表8-2得，由此可得 （2-18） 由上计算得出，V带根数取为3。 （16）作用在带轮轴上的压力 查文献[3]公式8-27得，故求得单根V带的初拉力 （2-19） 作用在轴上的压力为： （2-20） （17）带轮的结构设计 带轮材料选择HT200，用实心式结构。 （18）总传动比的确定 （2-21） 2.2.2总机架尺寸的参数 根据汽油机的尺寸304x362x335和两级减速级的尺寸定为，总高为1040mm，总宽为800mm，总长为1452mm，780*1180的10m后的铁板焊接在底部。四个万向轮均匀分布的地板的四角，相邻边距离地板边缘35.6mm和30.7mm.汽油机的抽拉端位于手扶端的右端，汽油机边紧靠在手扶端侧地板，四根支撑杆由6.3号的角钢焊制成。手扶端由φ30mm的圆钢弯制后焊接在总机架上。 2.2.3剪刀尺寸 的参数 剪刀长度150mm，左建刀配合位于上侧，右剪刀配合位于下侧，左剪刀在左侧焊制，右剪刀在右侧焊制长32mm的板，上面焊制φ6的圆柱，与路径控制器配合。 2.2.4路径控制器的参数 由于路径控制器要控制剪刀的转向，所以路径控制在手持支撑杆上滑动时候，要包装剪刀的闭合（图2-17），图中十字交叉的地方就是，剪刀轴的方位，c边的就是控制边，控制剪刀左右摆动的一边，得到c边的长度就得到了，滑动半径。 图2-17 剪刀控制边运动半径示意图 （2-22） 路径控制器与剪刀一侧的圆柱配合52.29±3mm，就是路径控制的内外圆半径，则可以得到路径控制器的控制图（2-18）。 图2-18 控制路径图 2.2.5轴的结构设计计算 （1）初步计算减速级阶梯轴的直径 根据强度扭转初步估计轴的直径 （2-23） 带入表2-2基本参数式中P 为轴的传递功率，n为轴的转速，为轴的材料和受载情况参数， 轴用40Cr号钢材料取 计算的最小直径为 d=21 mm 有一个键槽时，轴径增大5%～7% 于是可取 （2）轴的结构设计 轴的结构设计根据取定的最小值和各配件的安装，此轴承担减速作用，为安全和耐久因素，采用实心轴的方式。 （3）根据定位要求确定轴的各段直径和长度 减速级阶梯轴从左至右分七段： 第一与七段端部与6005深沟球轴承配合，为减小阻力和工作时的稳定性，深沟球轴承与SN205型深沟球轴承座配合，轴承座固定在支撑台上，此段长度取8mm，直径为轴最小直径25mm。 第二与六段上带轮限位套筒配合，为防止带轮轴向串动，和安装皮带方便，也防止带轮旋转的时碰到支撑台上，使带轮的传动能够稳定和精确，此段轴长取33mm，直径27mm，采用27mm的轴径有轴向定位的功能。 第三与五段，轴上开有键槽，此带轮是提供与二级减速的小带轮和一级减速级大带轮配合，此段长取40mm，直径33mm。 第四段是减速大带轮与二级减速小带轮之间的轴肩，此段长取10mm，直径45mm。 （4）初步计算折叠支架动力轴的直径 根据强度扭转公式2-23，初步估计轴的直径带入表2-2基本参数式，轴用尼龙材料 ，计算的最小直径为，d=21 m有一个键槽时，轴径增大5%～7%，取 。 （5）轴的结构设计 此轴承运输机构的动力轴，为安全和耐久因素，成本因素，采用实心轴的方式。 （6）根据定位要求确定轴的各段直径和长度 减速级阶梯轴从左至右分十三段： 第一与十三段端部与6005深沟球轴承配合，深沟球轴承与深沟球轴承座配合，轴承座固定在铝合金杆件上，此段长度取8mm，直径为轴最小直径25mm。 第二段与二级减速大带轮限位套筒配合，此段是阶梯轴，直径28mm，此段长度取40mm，为安转皮带方便，第十二段直径与长度与第二段长度相同，但不与限位套筒配合。 第三段与二级减速大带轮配合，轴上开有键槽，此段长取65mm，直径50mm。 第十一段与第三段的长度相同，但是直径70mm，上面没有开键槽。 第四与十段为防止大带轮轴向串动的轴肩，此段长取20mm，直径82.5mm。 第五与九段为防止平带轴向串动，指向深沟球轴承方向，此段长5mm，直径95mm. 第六与八段平带配合，此段长25mm，直径91mm。 第七段与运输布带配合，此段也比第五与七段直径大，也为防止平带轴向传动，指向中心方向串动，此段长306mm，直径95mm。 （7）初步计算折叠支架承载2轴的直径 根据强度扭转公式3-23，初步估计轴的直径带入表3-2基本参数式，轴用尼龙材料 ，计算取 。 （8）根据定位要求确定轴的各段直径和长度 减速级阶梯轴从左至右分十一段： 第一与十一段端部与6005深沟球轴承配合，深沟球轴承与深沟球轴承座配合，轴承座固定在铝合金杆件上，此段长度取8mm，直径为轴最小直径25mm。 第二与十段处直径28mm为轴向定位，此段长度取40mm，为安转皮带方便。 第三与九段，此段长取35mm，直径40mm。 第四与八段为防止平带轴向串动，此段长取5mm，直径60mm。 第五与七段为平带配合，此段长25mm，直径56mm。 第六段运输布带配合，此段长306mm，直径60mm。 （9）初步计算折叠支架承载三和四轴的直径 根据强度扭转公式2-23，初步估计轴的直径带入表2-2基本参数式，轴用尼龙材料 ，计算的最小直径为，取 。 （10）根据定位要求确定轴的各段直径和长度 减速级阶梯轴从左至右分九段： 第一与九段端部与6005深沟球轴承配合，深沟球轴承与深沟球轴承座配合，轴承座固定在铝合金杆件上，此段长度取8mm，直径为轴最小直径25mm。 第二与八段处直径28mm为轴向定位，此段长度取25mm，为安转平带方便。 第三与七段为防止平带轴向串动，此段长取5mm，直径60mm。 第四与六段为平带配合，此段长25mm，直径56mm。 第五段运输布带配合，此段长306mm，直径60mm。 （11） 轴上零件的周向定位 轴与带轮的连接采用平键连接，根据机械设计手册得，普通平键的型式和尺寸（GB/T1096-79），d=27mm选用的键为8×7，d=50mm选用键为14×9，键槽用键槽铣刀加工，键长度取32mm。 2.2.6 确定轴上的圆角和倒角 参考文献[3]可知圆角和倒角取1.5×45°。 2.2.7 滚动轴承 葡萄采摘机在运动时，会产生径向力，在轴的两端各安装一个深沟球轴承，可以抵消轴向力的同时也能承受较大的载荷，由于安装轴承位置的轴径大小分别为25mm，于是选择6005深沟球轴承，它们的基本尺寸分别为，成对安装在轴承座内。 轴承的润滑方式采用脂润滑,材料选用SG13Cr4Mo4Ni4V。 2.3 减速级轴的强度校核计算 按弯扭合成强度条件校核： （1）轴的扭转强度条件为 （2-24） 圆周力： （2-25） 径向力： （2-26） 轴向力： （2）计算轴承支反力 水平面 （2-27） 垂直面 （2-28） （3）中间断面处的水平弯矩为： （2-29） （4）端轴承处的水平弯矩为： （2-30） （5）中间断面处的垂直弯矩为： （2-31） 按下式合成弯矩： （2-32） 中间断面两侧的弯矩为： （2-33） （6）轴的转矩T 按照下式求当量弯矩 （2-34） 这里，取， 由计算结果可知，在滚筒处和轴承中间断面处的最大当量弯矩分别是： （2-35） （2-36） （7）选用轴的材料，确定许用应力 轴材料选用40Cr，调质处理，硬度241~286HBW，由文献[3]表9-4得。 （8）校核轴的强度 （2-37） （2-38） （2-39） 按扭转强度校核轴满足条件。 2.4 传动轴键的校核 （1）键1长查文献[3]得：许用挤压应力为在60到90Mpa。 键的工作长度为； 键与轮毂键槽的接触高度； 由公式 （2-40） 满足。 （2）键2长查文献[3]得：许用挤压应力为在60到90Mpa。 键的工作长度为； 键与轮毂键槽的接触高度； 由文献[3]公式5.1得 （2-41） 满足。 2.5葡萄采摘机工作效率的计算 未改进前，采摘者摘1m2需要搭梯子，上梯子，手持剪刀，剪够四到五串后，下梯子放置好，再上梯子，改进后，采摘者只需要站在地面，瞄准葡萄采摘点，剪落就可以，瞄准的时间大约8s-17s，剪落大约需用3s，整个剪落的过程所用时间为11s-20s，即按人工不休息，不断剪切，剪葡萄速度为。 （2-42） （2-43）  3 葡萄采摘机的工作过程 葡萄采摘机基本工作过程：采摘者将闲置的葡萄采摘机（图3-1）中可折叠带传动运输机构调整到合适的位置，用圆钢-销轴-开口销固定（图3-2），并套上特制的运输带，拿下挂在总机架的 采摘器，捏紧手持采摘器的控制闸，使剪刀张开，对准葡萄采摘点，松开闸，弹簧使剪刀闭合，葡萄掉落在运输带上，运输带由动力带动，把葡萄运输回葡萄收集箱内，待箱内葡萄够2/3时即可拿下，换另一空箱子。 图3-1闲置葡萄采摘机 图3-2调整好准备工作的葡萄采摘机 4 操作使用及注意事项 ①检查整机上各个螺栓，检查减速级螺栓是否松动。 ②清洗整机，保持洁净。 ③发动汽油机后调试运行5分钟，确认机器一切正常后，即可采摘。 ④注意调整运输带的位置，防止葡萄掉落地面。 ⑤检查筐内的葡萄是否达到工艺要求。 ⑥停机时，直接熄灭汽油机即可。 ⑦换葡萄收集框时从总机架左侧处取出。 ⑧定期检查汽油机带轮和汽油机的连接是否紧密，轴承部位是否加油。 ⑨可折叠运输机构，在采摘者搭架完成后，检查二级减速大带轮的V型带连接是否满足要求。 ⑩整机在收货季节，折叠时可不用卸传输带，到隔两月以上不用时许卸下传输带，以免风化。 总 结 （1）课题所设计的葡萄采摘机是采用手推小车，和可折叠结构机身,它能很好的提高葡萄采摘的作业效率。 （2）它采用了简单可靠的机构和通用的零部件，具有携带方便、使用可靠，耗材少、易加工、成本低并能满足广大老百姓。 （3）部分易损件能够方便拆卸并且随时更换，进一步说明了它具有非常人性化的设计。 致 谢 本次毕业设计从选题到完成历经两个多月，首先我要感谢我的指导老师孟老师，在设计的整个过程中，我得到了孟老师的大力支持和帮助，从设计选题到设计方法、思路都给予我细心的指导，在设计修改方面更是细致入微。从老师身上不尽学到了理论知识，更多的是待人接物与为人处世的道理。其严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，使人倍感温馨。在此真诚的感谢孟老师。 最后，虽然本次毕业设计暂时可以告一段落了，但是我在这里还是要感谢在这四年里教导我的所有老师，没有他们传授的知识，就没有我今天的设计成果。 感谢老师们的细心指导，感谢同学们的帮助，谢谢！在这里，祝愿你们在今后的生活和工作中身体健康、心想事成！ 参考文献 [1]胡志超，田立佳，彭宝，计福来，王海鸥.国内外葡萄生产机械化的研究与应用[J].农业机械，2005，9（1）:62-63. [2]王秋锦.法国用机器收获葡萄情况[J].拖拉机与农业机械，1980，11:62-65. [3]刘莹，吴宗泽.机械设计教程[M].2版.北京:机械工业出版社，2007. [4]孙桓，陈作模，葛文杰，西北工业大学机械原理与机械零件教研室.机械原理[M].8版.北京:高等教育出版社，2013. [5]大连理工大学工程图学教研室.机械制图[M].6版.北京:高等教育出版社，2007. [6]孔晓玲.公差与测量技术[M].北京:北京大学出版社，2009. [7]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].I.7版.北京:高等教育出版社，2009. [8]单辉祖.材料力学[M].3版.北京:高等教育出版社，2009. [9]海力力，沙比提·扎克尔.4PCQ-1型葡萄采摘器.新疆农机化[J].2002，25(4)：52-53. 24