1、全 日 制 普 通 本 科 生 毕 业 设 计桑叶采收机总体方案的拟定和传动系统的设计DESIGN OF TRANSMISSION SYSTEM AND THE OVERALL PLAN OF MULBERRY LEAF HARVESTING MACHINE湖南农业大学全日制普通本科生设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果
2、由本人承担。毕业设计作者签名：年 月 日目 录摘要 1关键词 11 前言 12 课题设计的意义 22.1 桑叶采收机发展现状 22.2 采茶机发展现状22.3 桑叶采收机的市场及其前景33 总体方案的提出 33.1 主要结构 33.2 工作原理44 主要零部件的设计计算 44.1 整机结构 44.2 设计要求 54.2.1 技术指标 54.3 汽油机的选择 54.3.1 已知给定刀具参数如下 54.3.2 汽油机的选择计算 54.4 带传动的设计与计算 54.4.1 带轮材料的选择及热处理 54.4.2 带轮设计 54.5 钢丝软轴的设计计算 74.5.1 初级参数假定 74.5.2 钢丝软轴
3、的设计 84.6 轴的设计计算 94.6.1 轴的计算 94.6.2 拟定轴上零件的装配方案94.6.3 轴的校核104.6.4 键的校核 114.7 风机的设计124.7.1 各种类型风机的工作原理124.7.2 风机的分类 124.7.3 离心式通风机的选择134.7.4 主要参数的设计计算134.8 刀具结构的设计及材料的选择144.8.1 刀具与采摘头的结构与安装144.8.2 刀具材料的选择154.9 其他部分的设计154.9.1 机架的设计154.9.2 行走轮设计155 总结165.1 产品的优点及解决问题的效果16参考文献17致谢18桑叶采收机总体方案的拟定和传动系统的设计摘
4、要: 为了提高采摘桑叶的效率,本毕业设计为设计一款桑叶采收机,对该机进行结构设计,对其性能参数进行设计计算,对各传动元件进行设计计算（绘制机具总装图,及其部分元件图。）,最终设计出一台便于操作维修、成本低、安全可靠的桑叶采收机。关键词：桑叶采收；采摘；负压；皮带轮；钢丝软轴Design of Transmission System and the Overall Plan ofMulberry Leaf Harvesting MachineAbstract: In order to improve the efficiency of picking mulberry leaves, this
5、graduation design is to design a mulberry leaf harvesting machine, design the structure of the machine, design and calculate its performance parameters and each driving element (drawing machine assembly drawings, and its component diagram.) Finally, design a mulberry leaf harvesting machine that is
6、cheapy, easy to repair, safe and reliable.Key words: Mulberry leaf harvesting; harvesting; negative pressure; pulley; the wire flexible shaft1 前言种桑养蚕在我国有着悠久的历史 ,栽桑的目的是采叶养蚕，而桑叶又是桑树的营养器官，在采叶的同时，要注意养树，以达到下期或来年得到更多桑叶的目的。采叶的基本方法有摘叶法、采芽法和剪条法三种 15：摘叶法在小蚕或夏、秋蚕期应用；采芽法在春蚕大蚕期应用；剪条法是连条带叶剪取条桑，直接饲蚕。秋末冬初，通过剪梢（剪去枝条
7、梢部） ，能减少桑树冻害，提高发芽率和春叶产量。目前全国桑蚕养殖达到盛况,而且还在不断地扩大化中,作为今后农户新的一种经济农作物,势必会形成全国的支柱产业之一。如果能针对性地研发出来适用于这种桑叶采摘方式的工具,就能把农户从痛苦的劳作中解救出来,让他们省时又省力地完成庞大的工作量。本课题即针对桑叶采收主要靠人工进行时的问题及现有采收设备不足的现状，研究出一种专用于桑叶采收的机械设备，并对整机各结构部件进行协调，对采收机所用刀片的材料、结构进行分析，研制配套的负压系统，相应的钢丝软轴，机架，并进行计算和装配图的绘制。最终设计出一台便于操作维修、成本低、效率高的桑叶采收机。2 课题设计的意义2.1
8、 桑叶采收机发展现状采桑机是从近年来发展起来的，然而采茶机的研制早有渊源。1956 年开始,日本就开始试作电气动力源的携带型采桑机,1961 年开始公开演示。同年,日本制定了农业现代化发展的农业基本法,使得全国的拖拉机的普及台数超过了 100 万台,有效地推进了农业的机械化。与采茶机类似，携带型采桑机的采桑方式有 3 种,即往复动刃型(现在的可搬型采桑机多采用这种方式)圆盘状的水平回转刃型以及圆桶刃型,携带型的机械,机身重 6-12 公斤,采摘幅度 25-45 厘米.采摘劳动强度相对较大,工作效率也相对较低,但现在日本的桑树园还有不少是沿用该机械的,1 小时可采 40-60 公斤鲜叶 14。2
9、.2 采茶机发展现状采桑机虽然在国外早已开始应用，但在我国的研究却比较落后。中国早已研制出自己的采茶机，中国对采茶机的研究是五十年代末期开始的，近年来进展较快。机器采茶已在部分地区和国营茶场较大面积上试用，全国不少专业研究机构也对机采问题作了较为广泛的研究，并已取得一定成果。中国研制并已提供生产上试用、试验的机型有十余种。采茶机的工作原理均属切割式。基本型式有往复切割式、螺旋滚刀式、水平旋转钩刀式三种。动力来源分机动、电动、手动三种。采茶机的工效与茶芽生长情况、操作者技术熟练程度及采茶机采摘幅宽度关系较大。机采的生产效率一般要比手采高 6-15 倍。如江苏芙蓉茶场机动螺旋滚动式采茶机（采摘幅宽
10、 270 毫米，每台两人轮换工作） ，台时产量为 80-100 斤鲜叶，较手采提高 15 倍。湖北省 74-I 型手摇软轴传动采茶机（采摘幅 270 毫米，两人操作） ，台时产量为 73 斤鲜叶，较采提高 6-8 倍。上海农机所和我所试制的 JW 机动往复切割有茶机（幅宽 300 毫米，两人操作） ，台时间量为 80-90 斤鲜叶，比手采提高 10 倍左右。采茶机的采摘质量，以往复切割式为好，完整芽叶可达 60-70%，加上破碎但能制茶的部分鲜叶，可制率达 85-90%。水平旋转钩刀式采茶机的完整芽叶为 40-55%，可制率在 75%以上。螺旋滚切式采茶机的完整芽叶只有 30-40%，可制率在
11、 50%以上 11。2.3 桑叶采收机的市场及其前景近年来 ,我国桑蚕业发展很快 ,随着种桑面积的扩大 ,广大桑农也遇到了一些难题 ,比如桑叶目前只能靠手工采摘 ,效率很低。随着东桑西移工程的实施,目前全国的桑蚕养殖达到了空前的旺盛阶段,除去几个因天气与地形影响而种不了桑养不了蚕的地区,其它地方基本上或多或少的都已形成了大规模的桑蚕养殖,从而也使得桑蚕养殖成为当地的支柱产业.几十年来,农户的手工劳作形成了采摘桑叶的唯一习惯,时间长,劳动强度大,除去手部会受伤外,还会因天气炎热而造成中暑死亡的事例。这种劳动方式几十年来给农户带来苦不堪言的痛楚,但因为没有一种有效的工具可以帮助他们从繁重的劳动中解
12、脱出来,所以他们不得不一直忍受着。为此 ,作者设计了桑叶采收机 ,以降低劳动强度 ,提高采桑效率 ,获得更高的经济效益。随着桑蚕养殖市场的不断扩大化,这种桑叶采收机必会受到广大农户的喜爱与接纳,也使得桑叶采收机的市场需求前景无限！3 总体方案的提出目前市场上的桑叶采收机，总体结构上可以借鉴的地方较少，因此我根据现有茶叶采收机及修剪机的结构，结合桑叶特征以及农机相关知识进行修改，提出了本设计的总体方案。该桑叶采收机的工作原理是肉眼识别，单叶操作，机械采摘，真空收集。工作时真空泵运转使采集箱处于负压状态，另机械采摘器形成吸力，用肉眼识别和选择桑叶嫩枝，用机械采摘器将嫩枝切断，嫩枝被吸入机械采摘器并
13、经软管进入采集箱。本桑叶采收机的优点是肉眼识别，选择性采收。机械采摘提高劳动效率节省人工；真空收集提高收集速度，避免手指、指甲等接触、划伤叶片，既保护劳动者，又减少了产品污染。31 主要结构以下结合图 1 对本实用新型的技术方案做进一步的说明。图 1 总体布置图Fig 1 General arrangement diagram1-扶手，2-支撑垫，3-钢丝软轴，4-可视泄料窗，5-皮带轮，6-汽油机（风机） ，7-滤叶丝网，8-采集箱，9-行走轮，10 软管，11-采摘刀，12-进叶口32 工作原理该桑叶采收机由小型汽油机作为气吸装置和采摘器的动力来源。小型汽油机的曲轴与风机采取直连的连接方式
14、，传动方式为把汽油机的转动部分与离合器、皮带轮相连，通过一级皮带轮减速带动钢丝软轴转动，继而带动采摘头的采摘刀转动，切断桑树细嫩枝叶。收集部分由风机、软管和采集箱组成。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。当汽油发动机转速达到离合工作转速时，离合器开始结合对外输出动力，一方面通过一级皮带减速驱动钢丝软轴带动采摘刀工作。与此同时发动机在额定工况下工作时，风机也在额定工况下工作。气吸式风送结构把切下来的桑叶吸送到采集箱内，从而实现对桑叶的采收。4 主要零部件的设计计算 4.1 整机结构本次设计的桑叶采收机主要由机架、钢丝软轴、刀具、皮带轮、汽油机、风机以及其他零部件
15、和支撑件组成。双人操作，一人推车前进，另一人进行采收。汽油机带动皮带轮传递动力到轴承，带动采摘刀工作，同时风机制造负压将切断的桑叶吸进采集箱。4.2 设计要求4.2.1 技术指标(1) 采收高度：40%；4.3 汽油机的选择4.3.1 已知给定刀具参数如下(1) 切削力 F=150N(2) 切削最大半径 R=60mm(3) 刀片转速 n=1500r/min4.3.2 汽油机的选择计算T=FR=150N0.06=9N.mPw=Tn/9550=91500/9550=1.4kwP 软轴 =1.4/0.98=1.43kwP2=1.43/0.94=1.52kwPd=P 风机 +P2=4kw由以上计算，我
16、选择 IE67-8F 汽油机，水冷，最大功率 10kw，额定转速2500r/min.4.4 带传动的设计与计算带传动是一种摩擦传动，由具有弹性和柔性的带绕在带轮上所产生的摩擦力来传递运动和动力，带传动主要用在中、小功率传递中，传动平稳，噪声小。在需要精确传动比的地方，同步带因不需要润滑而得到广泛的应用；而更多的地方不需要精确的传动比，因此其他形式的带传动广泛应用在国民经济和人民生活的各个领域。一般来说，带传动的功率 P125mm其中，大带轮直径为 mndd 23140521实际传动比 I、从动轮的转速分别为 69.140312di min/7.52rin961从动轮的转速误差为 在正负百分之五
17、以内，为允许值。%4.10154(4) 验算带速 V(1)smndV/3.8106在 5-25m/s 范围内。(5) 确定带的基准长度 LD 和中心距按结构设计要求初定中心距(2)21217.0dda563初定 m0由文献10的式 8-22 得(3)021210 4)()(2addaL02121)(5ddm.190由文献10表 8-2，选取带的基准长度 LD=1600mm计算实际中心距(4)mLad 75.042).15960(5200 (6) 校验小带轮包角 a1由文献10式（8-25）查得小带轮包角(5)a3.57-18012）（ da= .436= 9 满足要求。(7) 确定 V 带根数 Z由文献10式（8-26）(6)LaAcaKPZ010由表 8-2 查得 KL=0.92，由表 8-4a 查得单根普通 V 带的基本额定功率 P0=3.8，由表 8-4b 查得功率增量 P 0=0.68，由表 8-5 查得包角修正系数 Ka=0.98得普通 V 带的根数298.68.034Z取 Z=2 根(8) 求初拉力 F0 及带轮轴上的压力 Fq由文献10式（8-27）得单根 V 带所需最小初拉力为
