1、 机械电气工程学院本科毕业 设计说明书 题目： 棉桃收获与棉秆还田联合作业机 采摘输送系统设计研究 院 （系）： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 摘 要 新疆地区是中国最重要的棉花生产基地，据统计， 2013 年新疆棉花总产 量为340 万吨，已超过全国棉产量的 50%，居全国第一。 但是，由于新疆光热资源不稳定及棉花个体特性差异，部分棉桃不吐絮，据调查，棉花收获后，平均每株棉花上留有棉桃 0.8 个，若将其全部收获，经济效益十分可观。但是，随着棉花种植面积的不断增加，劳动力严重不足，霜后的棉桃大多放弃不收，损失很大。如果我们利用棉桃收获机械将半开或未开的棉桃采摘下来，就
2、可以节约劳动力、降低成本从而减少大部分的经济损失。目前，国外并没有专门的棉桃收获机械，而我国对于棉桃收获机的研究还不够成熟，所以还没有大量投入生产的棉桃收获机。因此，研制 出一种工作可靠、采净率高、效率高的棉桃收获机对于提高新疆棉花的产量具有重大的意义和作用。本设计通过分析计算确定了采摘滚筒的直径和滚筒一周安装弹齿的排数，还对弹齿的尺寸和外形进行了设计，最后采用刮板式输送带进行输送。结构合理而紧凑，通过有效模仿人工采摘的动作，能快速高效的采摘棉桃，因此极大的提高了工作效率，降低了工作强度。 关键词： 棉桃收获；采摘装置；输送 全套机械毕业设计含装配图零件图开题报告论文 PPT联系 QQ： 28
3、41677322 - II - Abstract Xinjiang is the most important production base for cotton in China, according to statistics, Xinjiangs cotton production was 3.4 million tons,more than 50% of the national cotton production and ranking first in the country in 2013. However, due to the instability in the ligh
4、t and heat resources in Xinjiang and the differentces of cotton individual characteristics,some of the cotton bolls cannot open. According to the survey, it leaves 0.8 cotton bolls per plant on average the cotto after n harvest. If all of cotton bolls were harvested, the economic benefits are substa
5、ntial. However, with the continuous increase in cotton acreage and a serious shortage of labor,most of the frost cotton bolls are not harvested and the loss is great.If we use the cotton boll harvester picked the half-open bolls and the not open bolls,we will save labor and reduce costs and thus red
6、uce most of the economiclosses. At present,there is no cotton bolls harves ting machinery specialized, and our research on cotton bolls harvester is not mature enough, so no cotton bolls harvester mass production.Therefore, to develop a work reliable, high pic king rate, high efficiency of cotton bo
7、lls harvesting machine has great significance and effec -ts for improving the boll cotton production in Xinjiang . The design determines the picking roller diameter and drum week installed spring tooth rows by analysis and calculation, the size and shape of the spring tooth is designed, finally the
8、conveyer belt for conveying. Reasonable and compact structure by effectively imitate artificial picking the action, can picking cotton quickly andeffci- ently thus greatly improves the work efficiency,reduce the intensity of work. Keywords: cotton harvest; pick device; transportation 全套机械毕业设计含装配图零件图
9、开题报告论文 PPT联系 QQ： 2841677322 - III - 目 录 摘要 . Abstract . 目录 . 1 绪论 . 1 1.1 本课题研究的目的意义 . 1 1.2 国内外研究现状 . 1 1.2.1 国外研究现状 . 1 1.2.2 国内研究现状 . 错误 !未定义书签。 1.3 本课题的 研究内容 . 3 2 棉花物理特性的研究 . 4 2.1 棉株的特性 . 4 2.2 棉花栽培及农艺 . 5 2.3 收获棉桃力的测定 . 6 2.4 本章小结 . 7 3 棉桃采摘原理分析与采摘装置的设计研究 . 错误 !未定义书签。 3.1 设计思路 . 错误 !未定义书签。 3.
10、1.1 设计方案的选择 . 8 3.1.2 设计方案的确定 . 10 3.1.3 设计方案流程图 . 1 3.2 采摘装置的结构设计及工作原理 . 11 3.3 关键结构及部件的设计研究 . 错误 !未定义书签。 3.3.1 滚筒中间轴的设计 . 14 3.3.2 轴的校核 . 错误 !未定义书签。 3.4 弹齿 . 16 3.4.1 工作原理 . 17 3.5 本章小结 . 18 4 输送部分的设计 . 19 4.1 输送原理 . 19 全套机械毕业设计含装配图零件图开题报告论文 PPT联系 QQ： 2841677322 - IV - 4.2 V 带及带轮的设计 . 19 4.3 轴承的设计
11、 . 22 4.3.1 中间轴的轴承设计 . 22 4.3.2 滚筒中间轴的轴承设计 . 23 4.4 轴承的校核 . 23 4.5 轴承座的选择设计 . 25 4.6 连接零件的选择和计算 . 25 4.6.1 螺纹连接 . 25 4.6.2 键的连接 . 26 5 结论 . 27 6 参考文献 . 28 7 心得体会 . 30 8 致谢 . 31 全套机械毕业设计含装配图零件图开题报告论文 PPT联系 QQ： 2841677322 - 1 - 1 绪论 1.1 本课题研究的目的意义 新疆地区是中国最主要的产棉地区之一，据统计， 2013 年新疆棉花种植总面积 2538 万亩，总产量为 34
12、0 万吨，其棉花总产量已超过全国棉产量的 50%，居全国 第一。 但在棉花增产丰收的背后， 棉桃的废弃状况也带来了巨大的损失。 由于新疆光热资源不稳定及棉花个体特性差异，部分棉桃不吐絮，据调查，棉花收获后，平均每株棉花上留有棉桃 0.8 个，若将其全部收获，每亩地大约可以收获 7 公斤皮棉，那么 2013 年损失了约 177660 吨皮棉，以每吨 18000 元来算，损失约 31.98 亿元。因此， 利用机械采摘半开或未开的棉桃是减少损失与提高单产的有力措施，同时还可起到节约劳力、降低成本的双重作用。据调查分析，在我国棉桃收获机的推广应用前景十分广阔，尤其对于提高棉花产量、增加农民收入和促进农
13、 村经济的发展具有极其重大的意义。 同时新疆棉区属荒漠绿洲灌溉农业区，在传统有机肥源不足、发展绿肥又受水制约、农田养分主要靠化肥补充的情况下，棉秆还田能降低耕层土壤容重、硬度， 提高土壤通气透水性能，改善作物生长的土壤环境，改善土壤结构，提高土壤有机质含量，从而提高土地生产力实现农业的可持续发展。 因此，研制出棉桃收获与棉秆还田联合作业机利用机器采摘棉桃是增产增收的有力措施，同时棉杆还田可以提高土壤肥力，减少化肥的使用，减少环境污染。 1.2 国内外研究现状 1.2.1国外研究现状 据现有资料分析 ，第一个摘棉桃 机专利约出现于 1871 年，第一台摘棉桃机大概在 1914 年出现在美国德克萨
14、斯州西北部 ，这种机器 的工作部件是梳齿 ，梳齿是铁丝做成 ， 机器通过棉行时由梳齿把棉桃摘下， 但 采下的棉桃含铃壳、果枝、叶片等杂质很多，所以没能推广使用。 1926 年出现了 梳指式 及 沟槽 式的摘棉桃机具， 1930 年摘棉桃机投入生产 。 1943 年 ， 产生了双行拖拉机悬挂的摘棉桃机 ，这种摘棉桃机的采摘部件摘棍 式的。 1943 年以后的摘棉桃机大部分都是悬装在拖拉机上的，其摘棉桃部件有 摘辊 式和梳指式的。总的来看，这种 机器结构较简单，收获成本较低 ，但是 不能分次采 棉 ，采摘后的籽棉含有大量的铃壳、断果枝、碎叶片等大小杂质， 造成籽棉等级降低 。 接下来的十余年 ，摘
15、棉桃机在原理上没有什么变化，只是在机器上采用了液全套机械毕业设计含装配图零件图开题报告论文 PPT联系 QQ： 2841677322 - 2 - 压和自 动控制等新技术。在摘棉桃机各种原理中 ，摘棍式发展比较快，尤其是毛刷摘棍出现以后，梳指式摘棉桃 机逐渐淘汰 ，但是直到 1973 年迪尔公司还保留了一种牵引式梳指式摘棉桃机。另外， 窄行密植栽培制度在美国得到了普遍重视和推广 ，棉花行距 15cm 一 30cm，密度 3 一 5 万 株 ，为适应窄行密植，梳指式摘棉桃机又得到发展。迪尔公司和阿利斯一查默斯公司的摘 棉机 ，都可以装窄行摘棉桃附件 ，如 ， 760XTB 型摘棉桃机改装的窄行摘
16、棉桃机， 迪尔一 99 型水平摘锭采棉机改 装的窄行摘棉桃机。 目前，国外有两种棉花收获机械机 选收式和统收式 1。选收式机有选择地用带刺的锥形棒从吐絮的棉铃中将棉纤维采下来。一块棉田可以针对不同层次的棉铃分几次采摘。统收式采棉机无选择性 ， 它一次性地将吐絮的棉铃与未吐絮的、破裂的棉铃 以及浆果等杂质一起收走。选收式采棉机的采棉效率能达到 95%， 但通常 人们认为只能达到 85%至 90%。统收式采棉机结构简单效率高 ， 能够将棉田中 99%的棉花采摘上来。有些采棉机配备了田间清理或分离设备 ， 类 似于轧 花厂里枝杆去除机等的预清理机器。这些设备可以去除 60%到 70%的杂质 ， 减轻
17、轧花厂的负 担。 1.2.2国内研究现状 1994年 -1995年 ， 新疆农垦科学院农机所 课题组对 1990年引进的原苏联 CKO- 2142棉桃收获机 (如下图所示 )进行了改进设计 ， 对关键部件进行了可行性试验 。 图 1-CKO- 214棉桃收获机的构造 1-机架 2-棱形摘辊 3-纵向螺旋输送器 4-横向螺旋输送器 5-刮板式升运器 6-地轮 7-集棉箱 全套机械毕业设计含装配图零件图开题报告论文 PPT联系 QQ： 2841677322 - 3 - 2000年，石河子大学机械电气工程系及新疆兵团农八师农机局，石河子柴油机厂对摘辊式摘棉桃机 3进行了研制，并造出了样机 4ZT-8
18、型摘辊式摘棉桃机 4。本机共有 4组摘桃装置 (一次可收获 8行 ),每组摘桃装置包含 2对摘辊及相应的纵 向推运器 ,每对摘辊对应单行棉株。采取两摘辊倾斜非对称配置 ,解决了原机型结构无法 适应小行距 (30cm)的问题。该设计不仅充分利用了空间 ,使结构更为紧凑 ,且更利于棉 桃向纵向推运器滚动 ,有效降低落铃率。 2003年，新疆石河子农机咨询服务中心和石河子柴油机厂联合研制出了4ZJ-8型摘棉桃机 ，填补了我国棉花收获机械的一项空白 ,技术性能达到国际先进水平。摘棉桃机可与 40.4kw以上轮式拖拉机配套 ,每次可采摘 8行 ,每天可节省 劳力200个 ,比人工收获提高工效 50倍 5
19、。 2008年， 针对新疆棉花生产的特点，塔里木大学农业工程学院王旭峰，梁建龙，张 宏 等 完成了对 MT一 1800型棉桃收获机 6设计 ， 该收获机主要由底盘、地轮总成、摘桃器、刮板式运输器、集桃箱和传动部分等组成。该机由普通小型四轮车牵引，地轮通过链传动带动刮板式运输器工作，由摘桃机构摘收棉桃。 试验表明，机具结构简单、使用方便，能满足棉桃收获的农艺要求。 2013年 石河子大学机械电气工程学院制造出了棉桃收获与棉秆还田联合作业机的样机，可以同时解决棉桃浪费和棉杆还田的问题。 1.3 本课题的研究内容 1. 新疆棉花种植、收获方式、棉桃 收获机械的调研与分析，果实类作物收获装置的调研与分
20、析； 2棉桃收获机采摘输送系统的研究和分析并选择确定合理的设计方案； 3.棉桃收获机采摘装置总体设计，前输送装置总体设计；辅助装置设计研究； 4.棉桃收获机采摘部分、前输送装置零部件设计以及 三维造型设计； 5.棉桃收获机采摘输送系统及主要零部件的设计分析、选择计算，说明书撰写。 全套机械毕业设计含装配图零件图开题报告论文 PPT联系 QQ： 2841677322 - 4 - 2 棉花物理特性的研究 2.1 棉株特性 棉花的尺寸及其各部分的位置对设计棉花收获机具有重大的意义。 1、棉株密度 棉株的密度决定于行距、穴 距和每穴的株数。现在新疆由于棉花采用机械化点播 ,每穴一般都是 1-2 株 ,
21、因此 ,棉株的密度主要决定于行距和穴距。依据新疆目前几种主要机型的要求 ,棉花行距一般米用 66+lOcm 或 68+8cm 的种植方式 ,一般以 66+lOcm 最为常见 ,平均行距 38cm。株距一般在 8.5-10.5cm 之间 ,若株距为9cm,则每亩理论株数 19490 株 7。 2、 棉杆高度 棉杆高度是指由地面到棉株顶部的距离。棉杆直径是指子叶节以上 5cm 处杆部的直径。棉杆高度控制在 65-90cm 之间 ,新疆的北疆地区一般控制在 60-75cm,南疆地区一般控制在 70-100cm,棉杆基部直径在 8-13mm。 3、棉株紧凑度 棉株节间长度不同 ,果枝和棉桃的夹角差异决
22、定了棉铃的紧凑程度 ,一般棉铃离地最低位置约 11-16cm。棉铃位置越低的品种 ,其成熟越快 ,产量越高。但是棉铃位置低不利于机械化采收。最适宜机械化采收的棉株的棉铃最低高度不低于15cm8。 4、棉铃的直径 与棉铃纵轴垂直的断面最大直径 ,称作棉铃直径。因为这个断面并非真正圆形 ,所以采取两个相互垂直方向的平均值 ,作为棉铃的直径。不同棉花品种 ,棉铃直径各不相同，常见的适宜机米棉棉铃直径有 ,棉铃未开 :25-35mm,棉铃半开35-45mm;棉铃全开 60-80mm9。 5、棉花湿度 10 棉花湿度影响各部分的物理机械特性 ,从而也影响到机器的工艺过程。在确定棉株的湿度时 ,将其置于干
23、燥箱内 ,在 105 摄氏度下烘干至重量不在变化为止 ,测出棉株各部分的湿度。在气候比较稳定的情况下 ,棉株的生长时间是影响棉株湿度的重要因素。 湿度的变化可由下式确定 : ktweW 式中 :W 湿度 (%); w一最初湿度 (%); 全套机械毕业设计含装配图零件图开题报告论文 PPT联系 QQ： 2841677322 - 5 - t一时间 (昼 夜 ); 1/k: 比例常数 ,其值见表 2-1： 表 2-1 比例常数 1/k 叶 果枝 花柄 棉桃 茎节 霜前 0.003 0.003-0.004 0.003 0.004-0.005 霜后 4.355 3.363-3.753 3.017 1.4
24、71 6、棉株与土 壤的连结力 10 采收棉花时从下而上地梳刷棉莲 ,或者与垂直线呈一斜角梳刷 ,因此 ,设计时 ,需要知道棉株从土中拔出的力和果枝从茎上折断、棉桃从果枝上折断的力的对比。 棉茎与土壤的连结力由破坏根系的力和土壤变形的力组成 ,因此拔棉杆的力杆P 可由下式算出： Cn.F.PP 杆杆 式中 杆P =常数 , 2/cmkg F为子叶节以上莲秆横断面面积， 2mm ； n为 次拔出棉秸秆数； C为变形力， kg。 2.2 棉花栽培及农艺 机采棉农艺技术应在贯彻“矮、密、旱”技术路线的前提下 ,以有利于机械采摘和实现早熟、高产、优质为目标 ,将各生产环节技术组装配套。 1.棉花栽培模式及对播种机械的要求 机釆棉栽培模式是制约机 采棉技术复杂又非常重要的因素之一。棉花栽培技术不仅要保证棉花丰产 ,而且应适应棉花收获机械化的作业要求。机采棉种植行距是采棉机能否下地采收最直接的因素。 美国当前主要的棉花行距为 96cm(38 英寸 )、 102cm(40 英寸 )、窄行距为76cm(30 英寸 )。新疆棉区广为推广的传统“矮、密、早” 30cm+60cm 植棉模式 ,经过试验表明 ,其采收率低 ,成本高 ,撞落损失大。而适应机械采收的 66cm+10cm行距配置具有通风透光、植株密度高等优点。因此 ,目前新疆棉花常采用
