1、双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计机械电气工程学院本科毕业论文题 目： 双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计 院 （系）： 机械电气工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计第 0 页摘 要新疆种植打瓜产量占全国种植打瓜总产量的 75%左右，打瓜已成为我区主要的经济作物之一。随着人工收获的成本的增加，打瓜的机械化收获已成为必然趋势。打瓜收获机械的研究设计显得格外重要。本文从介绍打瓜收获机械发展现状入手，分析国内外打瓜收获机械工作原理及优缺点等，结合对本地区的实际情况，以打瓜推瓜集条为设计对象，重点设计双向螺
2、旋辊式打瓜推瓜装置。本文首先介绍了些打瓜收获机械及其工作原理，对其各自的特点、优缺点进行了总结。进一步对几种典型的集条装置进行深入分析、对比，再结合本地区的实际现状，确立打瓜集条的总体设计方案。之后根据实际的设计参数，设计出双向螺旋辊打瓜推瓜装置的核心部件。即螺旋辊组件设计、机架的设计和传动系统的设计。最后使用 Solidwoeks 软件对设计的方案进行三维建模。直观立体的展现设计方案。最终对其核心部件进行强度校核。本文的强度校核主要从所给的设计参数出发，对变速齿轮箱输出轴的强度、机架的强度和螺旋叶片的强度进行校核，使所设计的机具能够满足实际使用要求，同时又能够不浪费材料。本文最后对此次设计进
3、行了总结。关键词：双向螺旋辊；打瓜集条；机架；双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计第 2 页AbstractXinjiang planting melon production accounts for about planting melon countrys total output of 75%, melon has become one of the major cash crops in our region.With the increase of the cost of harvesting, melon mechanized harvesting has become an inevi
4、table trend.Melon harvesting machinery research design is particularly important.This paper describes the development status dozen melon harvesting machinery, analyzing domestic and melon harvesting machinery works and the advantages and disadvantages, combined with the actual situation in the regio
5、n to push melon melons stripe set for the design of the object, focusing on two-way design spiral roll play push melon melon means.This paper introduces some melon harvesting machinery and how it works, its own characteristics, advantages and disadvantages are summarized.Further several typical set
6、of strip means in-depth analysis, comparison, and then combined with the actual status of the region, the establishment of melon set of the overall design.After the actual design parameters, design a two-way spiral core member melon melon means pushing roller. That spiral roller assembly design, cha
7、ssis design and drive system designFinally, using Solidworks software for the design of three-dimensional modeling program. Intuitive three-dimensional display design. Ultimate strength check its core components.This article from the strength check of the design parameters of the given point of view
8、, the strength of the output shaft of the gear box, chassis strength and intensity of the helical blade to be checked, so that the equipment can be designed to meet the practical requirements, but also be able to do not waste material. Finally, this paper summarizes the design.Key words：Two-way roll
9、er screw; Melon pieces set ; frame双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计第 2 页目 录摘 要 .1Abstract .2第一章 绪论 .41.1 研究背景 .41.2 研究的目的与意义 .41.3 国内外研究现状 .51.4 论文研究的主要内容 .8第二章 双向螺旋辊推瓜装置的总体设计方案 .92.1 打瓜集条的介绍 .92.2 圆盘式集条 .92.3 单向辊式集条 .92.4 双向螺旋辊式集条方案的确立 .132.5 设计参数 .15第三章 双向螺旋辊推瓜装置的核心部件设计 .163.1 机架设计 .163.2 传动齿轮箱的设计 .173.2.1 传动比分配 .17
10、3.2.2 传动齿轮箱的设计 .173.3 螺旋辊组件设计 .223.4 其他部件的设计 .283.4.1 地轮的设计 .283.4.2 四连杆的设计 .29第四章 核心部件的强度校核 .304.1 连接杆的强度校核 .304.2 螺旋辊轴的强度校核 .31第五章 总结与展望 .345.1 工作描述 .345.1 论文总结 .365.2 后续展望 .36致 谢 .37参考文献 .37双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计第 3 页第一章 绪论1.1 研究背景打瓜属西瓜分支品种，是“籽用西瓜”的简称。 相对于常见的食用类西瓜， 打瓜的种植主要是用于获取瓜籽。2008 年全新疆籽瓜种植面积达 20-23.3
11、 万 hm2，据2009 年塔城地区不完全统计，打瓜种植面积达 13.3 hm2以上，约占全疆打瓜种植面积的 2/5，占塔额盆地耕地面积的近 1/3，总产量可达 15 万吨。成为新疆农民增收的主要经济作物之 一 ，在新疆农业产业结构中占有重要地位。目前打瓜收获中需要人工聚拢成堆，或者用集条机进行集条。人工聚拢劳动强度大，费时费力。而现存得集条机存在瓜秧及杂草不能及时切除，导致瓜秧及杂草缠绕在搅龙上、不能保证割台随地面仿形、打瓜破损率高等诸多问题。因此，需要亟需一种新的集瓜推瓜装置来弥补不足，打瓜集条装置的研制和推广可提高新疆特色作物的机械化作物水平，减轻农民的劳动强度和负担。1.2 研究的目的
12、与意义打瓜是新疆生产建设兵团(以下简称兵团)的重要经济作物，在兵团的农业产业结构调整中占有重要的地位。随着农业产业结构的调整，打瓜的种植规模越来越大，人力投入，生产成本的消耗等问题日益突出，因此，打瓜生产过程的全程机械化问题急需解决,由于种植过程一般与其它粮食作物没有多大区别，重点是收获不同，所以收获机械对现实生活的需要是极为迫切的。而打瓜集条机具作为打瓜收获的第一步，其重要性毋庸置疑。目前打瓜收获中需要人工聚拢成堆，或用集条机进行集条。人工聚拢劳动强度大，费时费力。而现存的集条机存在瓜秧及杂草不能及时切除，导致瓜秧及杂草缠绕在搅龙上、不能保证割台随地面仿形、打瓜破损率高等诸多问题。因此，需要
13、亟需一种新的集瓜推瓜装置来弥补不足。本设计通过国内外的打瓜机器的性能、构造以及操作的简易程度，最终设计成一架操作简单、价格合理、适合大多数地区使用便于维修的打瓜子集条机械。本装置包括安装在机架上的双向螺旋辊，螺旋辊的表面上叶片，传动系统，安装有刮板的支架等组成。其整机可以由多种农用机械带动工作，省时省力，易于推广。打瓜集条装置的研制和推广可提高新疆特色作物的机械化作物水平，减轻农民的劳动强度和负担。双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计第 4 页1.3 国内外研究现状打瓜的在我国的产地主要在兰州地区及河西地区，新疆塔城地区塔额盆地，东北及内蒙古东部地区。目前，我国的打瓜收获机械主要有两方面：一是打瓜联合
14、作业机械。这类机械集打瓜集条、采摘、输送、取籽于一体。二是对打瓜收获的各个阶段对应相应的收获机具。主要有打瓜集条机、打瓜拾取机、打瓜取籽机。目前兵团推广应用的有塔城地区农机推广站研制的 4DT-2.0 型及新疆机械研究院研制的 4DT-1700 型打瓜集条机。4DT-2.0 型打瓜集条机。该机有以下特点：机架采用 V 型，分瓜器上下可调且可随地仿形；集条圆盘在作业时每组触地可自转，可适应在不平整地块籽瓜的捡拾、集条要求；工作幅宽调整范围在 1.82.4 m。该机被阿勒泰地区农技推广站引进并进行了试验和推广，田间试验表明效果良好。4DT-1700 型打瓜集条机。该机具有以下特点：悬挂装置采用四连
15、杆机构，机架可随地表仿形；采用限深轮，通过限深轮高度调整，保证搅笼作业过程中的离地间隙；分瓜器上配置瓜秧和杂草切断装置，确保机具作业时，割台不挂草；输送搅笼后部配置锯片，锯片高速旋转切断瓜秧及杂草，能确保机具适应杂草多及早期瓜秧旺盛时集条作业。双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计第 5 页4DT-2.0此外还有 4DGJI-20 型打瓜集条机，该机配套动力为 1325.7 kW，效率 0.330.53 hm2/h,工作幅宽 160200 cm，工作速度 48 km/h，集条率90，作业时由小四轮前悬挂向前推进，集条机两侧各 8 片圆盘滚动推移使打瓜成条。国内的籽瓜捡拾机械普遍是在滚筒上安装一些机构实现
16、捡拾功能，按结构主要分为两类。一类是将捡拾滚筒安装 在机架中部，再在滚筒上平均分布有籽瓜的捡拾装置。此种 结构的捡拾机械只能完成单一的捡拾功能。另一类是在捡拾 辊筒上按照籽瓜直径的大小安装相应尺寸的扎扎瓜齿来进行籽瓜的捡拾，捡拾辊筒及相应机构将打瓜从地上捡拾起来之后，打瓜随着捡拾辊筒的转动而与瓜齿分离器接触。瓜齿分离器将打瓜和捡拾辊筒分开，打瓜进入输送装置。此种结构的捡拾机械既可以单独使用；亦可以和其他籽瓜加工部件联合在一起实现籽瓜的初级加工，如 4ZGJT500 型籽瓜捡拾脱籽联合作业机可以实现籽瓜籽的提取。双向螺旋辊打瓜推瓜装置的设计第 6 页种植打瓜的主要目的是为了获取打瓜籽，因此取籽机
17、械是所有打瓜收获机械的终端。打瓜取籽机的技术相对成熟，目前新疆广泛应用的机型有 5TGH-300 系列打瓜取籽机、6GQX 系列打瓜取籽机以及 6DQ-8 型打瓜取籽机。5TGH-300 系列打瓜取籽机由新疆石河子昌农产机械厂研制，能一次完成破碎、挤压、分离、清选等多项作业。选用不同规格的清选筛网，可适用于不同大小颗粒瓜籽的收取。机具动力输入可采用轮式拖拉机动力输出轴或皮带轮方式，具有很强的动力灵活性，特别适宜于平原地带的田间作业。机具采取独特的悬挂方式和螺旋筒，便于清除瓜蔓、杂草等植物，可节约时间、提高工效。6GQX 系列打瓜取籽机是复式作业机具,能一次完成破碎、挤压、分离、清选、二次清选等
18、多项作业。动力输入可采用轮式拖拉机动力输出轴或离合器皮带轮方式, 具有很强的动力灵活性。本机使用简单,操作方便,运行安全可靠,性能结构合理,作业速度:46 km/h 生产率:300 kg/h (拖拉机额定工况下 ,湿子重量)清洁率:85(正常成熟子瓜条件下)破损率:0.3要求动力:1118.4 kW。6DQ-8 型打瓜取籽机，由新疆八一农学院研制。该机用小四轮拖拉机驱动。主要部件有：喂入装置、破碎装置、一级分离筛、二级分离筛等。该机设计新颖、结构简单、机动灵活、性能稳定、工作安全可靠、适应性较强、保养方便。美国、英国、加拿大等经济发达国家,经历了 20 世纪 4050 年代种植业基本机械双向螺
19、旋辊打瓜推瓜装置的设计第 7 页化及 6070 年代畜禽与水产养殖业基本机械化后,90 年代的种植业和养殖业已进入高度机械化、现代化阶段。农业机械正向大型、高速、低耗、自动化和智能化发展。美国是当今世界上农业生产现代化程度最高的国家之一,已基本实现了区域化、专业化、机械化、社会化、商品化和网络信息化。一些农场主往往经营上千公顷连片土地,在农业生产的产前、产中、产后的每一个生产环节都使用机械操作,全面实现了机械化。美国已成为世界上农业劳动生产率最高的国家之一。而对于打瓜收获机械，由于种植区域的限制，国外研究资料较少。打瓜收获机的发展水平基本以国内为准。1.4 论文研究的主要内容本文将研究双向螺旋
20、辊式打瓜推瓜装置，通过分析各种典型打瓜集条装置的工作原理、特点及其在实践过程中所出现的各种相关问题，使用对比分析的方法，确定出本课题的总体设计方案。再根据其设计方案具体绘制出其零件及装配图。本文的主要内容如下所述：第一章为绪论。首先分析本课题的背景和研究目的及意义；其次对目前针对类打瓜收获、集条的国内外研究现状进行了分析；最后简要介绍本论文研究的主要内容。第二章是本论文研究的总体设计方案的确立。主要介绍了两种典型打瓜集条设计方案，详细分析了其基本工作原理及其各种方案的优缺点，最终确立出本课题的总体设计方案。并附其机构简图。最后给出了本次设计的设计参数。第三章主要是双向螺旋辊推瓜装置的核心部件设计。其核心部件包括机架设计（连接部件、地轮等） 、传动系统的设计（传动比的分配） 、螺旋辊组件设计（螺旋辊及其叶片） 。设计包括其尺寸的选取，材料的选取等。第四章主要是将第三章所设计出的方案进行强度校核，其目的是确保所设计的能够实际使用。其校核主要内容包括机架的强度，螺旋辊及其叶片的强度，传动轴的强度校核。第五章主要是对本论文所研究的内容和关键点进行总结，并对下一步的研究工作进行了展望，为以后的研究提供借鉴意义。
