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1、全日制普通本科生毕业设计桔园施肥机设计THE DESIGN OF ORCHARD FERTILIZATION MACHINE由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706学生姓名：学 号： 年级专业及班级： 2008级机械设计制造及自 指导老师及职称：学 部： 理工学部提交日期：2012年5月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文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
2、均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言11.1 选题研究意义 21.2 国内外研现状 22 总体方案的拟定 42.1 原理分析 42.1.1 目的 42.1.2 设计内容 42.2 总体结构设 42.2.1 总体结构 42.2.2 传动路线 52.2.3 技术路线 52.3 各执行机构主要参数的初步确定 62.4 传动装置的运动和动力参数的计算 63 主要零件的选择和设计 73.1 皮带轮的设计 73.2 锥齿轮的设计计算103.
3、3 链传动设计123.3.1 链型的选择123.3.2 锥齿轮与主轴之间链传动设计12 3.4 轴的设计计算与校核14 3.4.1 轴的材料选择及最小直径估算143.4.2 轴的结构设计153.4.3 轴的校核17 3.5 排肥器的设定273.5.1 施肥装置的类型及其选用273.5.2 槽轮工作原理273.5.3 槽轮排肥器工作性能的结构参数及其确定274 技术效益分析294.1 经济效益294.2 社会效益294.3 生态效益305 结论与不足之处305.1 本设计所设计处的施肥机的特点305.2 不足之处306 结束语30参考文献 31致谢 32桔园施肥机设计学 生： 指导老师： 摘 要
4、：柑桔是我国重要经济作物。本文分析了中国南方桔园地貌特点，根据我国国情，青壮劳动力外出，留守的老人妇孺孩子劳动力不足的特点。设计出轻巧易操作的桔园施肥机。桔园施肥机是由齿耙、容器、电机，传动装置、行走装置，车身，排肥装置和汽油机组成。汽油机作为动力来源，装置了离合器来控制车体的行走和排肥器的转动。适合山地作业等特点。关键词：施肥；易操作；轻便；齿耙THE DESIGN OF ORCHARD FERTILIZATION MACHINEAuthor:Tutor:(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University
5、, Changsha 410128)Abstract：Abstract: Citrus is an important economic crop in our country. According to Chinas national conditions that the young labor force had been out and only the old,women and children was left behind,this paper analyzes the features of South citrus orchard landscape,and try to
6、design a Citrus Orchard Fertilization Machine which is lightweight and easy-to-operate. It consists of tooth harrow, container, motor, gear, running gear, body, device of fertilizer and gasoline composition,with the gasoline as power sources, the installation of the clutch to control the body to wal
7、k and the rotation of fertilizer apparatus.An Citrus Orchard Fertilization Machine is suitable for mountain operations and makes it more eaily.Key words：fertilization; easy-to-operate; light; tooth harrow1 前言1.1 选题研究意义 中国柑橘种植面积和产量目前均为世界第一；柑橘是中国南方栽培面积最大、涉及就业人口最多的果树。近年来，随着我国劳动人口减少，老年及妇女劳动力增加，不仅增加了柑橘生产
8、成本，同时造成劳动力缺乏。我国南方大部分桔园分布在山区和丘陵地区，柑橘树单一、条栽种植对机械提出了特殊要求，现有的田间作业机械因动力不足和自身体积较大而很难进入园中行间作业，满足要求的桔园作业机械设备严重缺乏，对效率高、体积小、自重小、传动平稳、适应坡地工作环境的机械设备需求越来越迫切。因此，开发研制适合丘陵山区桔园的小型施肥机具有重要的现实意义。1.2 国内外研究现状 国外的联合作业机发展较早，由于大中型拖拉机的普遍使用为联合作业机具的发展创造了条件。并且保护性跟做有很大的发展，已占住到地位，如美国KINZE公司生产的3000型免耕播种机，可以在秸秆覆盖地上直接播种玉米、大豆等作物。美国专利
9、还报道了一种通用梁架式耕整种植联合作业机，为三梁结构，前梁装开沟器，中梁装旋耕机，后梁装播种机。没过的约翰迪尔公司在20实际90年代开发的CONSERVATION CORPP ING SYSTEMS,可根据农业更重流程的需要而设计的机械组成了不同的系列；针对各季节士气不同地块的状况、条件及农艺的实用性，立项的耕整种植和作物管理的特点，而设计了单项作业机具和联合作业机具，最典型的是MULCHTULLAGE SYSTEMS而开发的先进的系列设备和土壤耕种机械部件。以优良的性能完成对底层表面副高的大量秸秆残留物的管理、土壤耕作。种植和田间管理等作业，是的农业生产者得到最的利润，而且保护了资源环境。目
10、前国内的联合作业机具按工作部件的运动形式可以分为两大类：一类是由多种从动部件组合而成的联合作业机具，主要是完成松土、碎土、起垄、播种、施肥、覆土、镇压等作业工序。主要是配套东方红802腹带拖拉机，目前在东北和新疆地区都有多重机型和较大的生产量。另一类是以驱动型工作部件为核心的联合作业机具，国内产品多是以旋耕（灭茬）刀锟为主要工作部件发展起来的，实现旋耕、灭茬、深松、起垄、镇压和播种等作业工序中的两种以上工序的联合作业机。现有资料表明，旋耕灭茬、施肥播种联合作业机型主要针对北方保护地耕作，如沈阳市农机化研究所研制的120/180型多功能联合作业机、山西省农机研究所研制的2BFG210型旋耕施肥播
11、种机。而针对南方稻麦秸秆还田旋耕施肥播种联合作业机具，除了江苏南通农机研究所严栋梁等人于1999年申请了国家实用新型专利“稻麦秸秆还田旋耕施肥播种机”外，还未见成熟机型报道。吉林省农业机械研究院的贾洪雷等人针对我国北方耕地特点先后研究探讨了耕整联合作业工艺，踢出了合适旱田耕整作业的全幅旋耕、垄台碎茬、分层深施化肥、扶垄或破垄、深松和镇压等多种不同组合形式的联合作业，还针对我国北方地区（特别是东北垄作地区）旱作农业现状，通过组合多项先进农艺技术，得到适合东北农作地区特点的蓄水保墒秸秆根茬粉碎还田联合、耕整联合、耕整种植联合的作业机具；并采用补偿式三点悬挂装置作为分置式耕播联合作业机的中间链接机构
12、保证了播种机传动地轮与地面的紧密接触，传动可靠。并用解析式图解法的静力学分析说明了链接机构设计的正确性。河南科技大学的倪长安等人研制了一种集小麦秸秆粉碎和玉米免耕精密播种功能为一体的新型联合作业机具。该机降秸秆粉碎装置分段布置在播种机前方，较好地解决了长秸秆狙击使开沟管挂草壅堵问题；在秸秆粉碎装置前设置喂入轮使喂入顺畅山东理工大学的赵静，鲁力群等研制了针对机械化深松覆盖免耕沟播技术在具体实施的过程中配套机具存在的动力不足等问题，提出了深松。旋耕沟播联合作业思路，研制开发了深松旋耕沟播联合作业机。李伯全，陈翠英等踢出了一种基于潜土逆转旋耕被抛土粒的二维时间序列数字图像特征目标提取及土粒运动参数估
13、计方法，通过土粒流时间序列图像的标定、土粒指点的序列标记处理、土粒运动轨迹方程拟合和延拓技术，估计并推算出土粒抛掷高度和距离等参数，进而为活的抛土率奠定基础，并研究了潜土逆转旋耕被抛土垡质点与旋耕机曲面罩壳的碰撞机理，建立了碰撞数学模型和仿真模型，利用计算机在AUTOCAD R14平台上，从运动学的角度进行了彭转过程的动态仿真，分析了旋耕机曲面罩壳的优化设计提供了理论依据和实验数据。高建民等应用光滑例子流体动力学（SPH）理论以及有限单元理论，结合相关软件，研发了基于SPH的土壤告诉切削仿真系统。以潜土逆转旋耕为例，应用该系统虚拟定量地研究了土壤告诉切削仿真系统，以解释土壤-机系统的作用机理。
14、并且通过告诉摄影试验验证了仿真系统的正确性。该系统的开发对于耕作机具（如各式旋转耕耘和犁）的改进和创新设计有重要意义。目前国内使用的联合作业机型主要是针对我国北方旱作耕地特点设计研制的，切针对南方耕地的机型较少，且大多数机型不成熟，基本上仅限于机械结构上的改进，存在负荷重、功耗大、效率低、罩壳积土、刀轴缠草等显现，进而影响播种施肥质量。2 总体方案的拟定2.1 原理分析肥料主要分为有机肥和无机肥两大种类，有机肥料主要由人畜粪尿、植物茎叶及各种有机废弃物堆积而成。有着养分种类足等多种优点，但有机肥所含养分要在氧化过程中慢慢分解，才能被作物吸收，且有着用量大的缺点，故此桔园施肥机采用无机肥。无机肥
15、与皮肤接触有一定的腐蚀性，故此不利于直接接触。因此设计围绕着施肥排肥一体，使用方便轻巧的施肥机有着实际的作用。2.1.1 目的通过用大学四年所学的机械知识，做到学以致用。设计出能达到预期的要求、具有简单的可操作性、精简的机械结构、低成本、满足实际的桔园施肥机。在设计的过程中灵活运用学过的机械知识，起到加强记忆的作用。2.1.2 设计内容设计采用汽油机作为其动力来源，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。用链传动作为动力传递，链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小
16、；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作，完全适用于此次设计要求。又根据此次设计的要求选用滚子链比较恰当。具体细节如下。2.2 总体结构设计2.2.1 总体结构总体结构分为以下几个部分（1） 通用汽油机（2） 传递结构：链条4跟，链轮8个，轴2个 ，离合器2个，锥齿轮2个（3） 工作部分：齿耙，排肥器，电机（4） 车座及轮胎2.2.2 传动路线图1 传动路线图Fig.1 Transmission route1汽油机 2皮带轮 3锥齿轮 4链轮 5主轴 6齿耙 7传递轴 8轮胎2.2.3 技术路线图2 技术路线图Fig.1 Technology Roadm
17、ap2.3 各执行机构主要参数的初步确定链轮转速 主轴链轮转速n1=120r/min，人行走速度V1=1.4m/s，车的速度V2=1m/s=60000mm/min，轮胎直径D=240mm，轮胎链轮转速n2=V2/D=80r/min。齿钯链轮转速n3=60r/min，排肥器链轮n4=50r/min。 汽油机的选择 根据施肥机特点，选定型号：KT152F通用汽油机，其特征如表：表1 汽油机型号Table 1 gasoline engine model电动机型号额定功率输出转速质量KT152F2.2kw3600r/min10kg2.4 传动装置的运动和动力参数的计算此处已删去槽轮式排肥器具有以下特点
18、：（1）通用性好（2）播量稳定（3）播量调节方便（4）结构简单（5）有脉动现象因此选用槽轮式排肥器3.5.2 槽轮工作原理槽轮转动时，肥料逐次满于凹槽内，槽轮转动时，肥料在排肥轮槽齿的强制推动下经排肥口排出（自由落体）。同时处于另一边槽轮外缘的凹槽转入肥料箱，注入新的肥料。当槽轮停止转动时，犹豫肥料无法转到排肥口则停止施肥。且施肥的量与槽轮的转速有关，排肥器有着控制施肥的作用。3.5.3 槽轮排肥器工作性能的结构参数及其确定（1）基本参数的确定根据本机设计要求主要有以下结构参数：1）槽轮直径d：槽轮直径过大，排肥器尺寸增加，在相同播量下转速和工作长度就相应减少，这会影响排肥均匀性；直径过小，同
19、播量下就必须提高转速，稳定性降低。目前使用最多的外槽轮排肥器槽轮直径为50mm。2）槽轮转速n：槽轮转速过低，脉动频率低，排肥均匀性差。本设计排肥轴的转速与槽轮的转速为1：1，所以槽轮转速也为50r/min。3）槽轮工作长度L：槽轮工作长度太小，将使排肥器内肥料流动不畅，形成局部架空，使排肥均匀性变差。故排肥器的长度初步设定为75mm 4）凹槽断面形状和槽数Z：采用弧形槽，槽深为6mm，槽数Z取8。5）槽轮与排肥舌之间的间隙，称为排肥间隙。根据肥料颗粒的大小，将此间隙取为6mm。（2）槽轮工作长度的确定：槽轮工作长度用于调整排肥量，外槽轮排肥器排量q=q1+q21）强制层每转排量为q1： q1
20、=fLZY=dLYf/t (tZ=d)2）带动层每转排量： q2=d:外槽轮直径：d=50mmz:槽轮齿数：Z=8L:有效工作长度:mmY:化肥容重:2g/C:带动层厚度：约为4mm:充满系数：取0.8f:凹槽断面积:取1.23t:槽齿间距 此时的间距t=d3.1450=26.16mm19.6mm每亩施肥50000g施肥机机前进速度为1m/s，施肥机的施肥宽度为0.3m每平方米施肥量为50000/667=74.96g每平方米作业时间为t=1/0.3=3.33s则每个排肥器应在1s的时间内排肥22.48g槽轮每转花的时间60/50=1.2s推出每转应排的肥量为1.222.48=26.976g则有
21、：q=q1+q2=dLY（C+f/t）=26.976g带入以上参数，得出：L=73.92mm取L为74mm即槽轮有效工作长度为L:74mm图28 槽轮图Fig .28 Grooved wheel graph4 技术效益分析4.1 经济效益（1）使用方便操作简单，适合妇女、老人、小孩。（2）减少能量消耗，由于精密排肥用肥量少，因而节省了辅助作业的劳动量及肥料的保管、贮存、清选、运输、拌药等工作量，并减少了物资消耗。（3）减少了肥料与人身体接触，避免了一定的腐蚀侵害，利于身体健康。（4）实现机械化，有利于机械化管理。（5）产量大幅度提高，提高了经济效率。4.2 社会效益本机不仅能促进农业机械化发展
22、，提高农机化整体水平，改变传统落后的生产方式，减少了施肥损失，降低了生产成本，提高了劳动生产率。以车代步，简易操作，适合山地作业。优化了劳动力的分配，覆盖了广泛的作业地。保证我国农业的可持续发展，同时将促进我国产业结构的进一步调整，从而促进我国农村经济的发展。4.3 生态效益本机器能够很好地提高施肥机械化作业的水平，提高劳动效益，改变落后的传统作业方式，提高了产量，降低了作业成本，减少了化肥的浪费，保护了环境污染的进一步加剧。5 结论与不足之处5.1 本设计所设计处的施肥机的特点（1）通用性好，排肥肥量稳定。排肥器不受肥箱内肥料多少、地形起伏及其作业速度等因素的影响。（2）结构简单，工作可靠。
23、排肥器可采用防腐蚀材料制造。（3）结构简单，便于大规模批量生产。（4）适应力强，环境对其稳定性影响不大。（5）操作简便不需要专门培训就能使用。5.2 不足之处（1）设计时采用的是传统的设计方法，并未利用现代设计方法进行仿真模拟。设计的精度和准确度有待探讨。（2）缺乏实际的经验，未对机器进行实地的工作测试，有些参数的确定是凭借对已有机器的参考，还有待进行进一步的研究和探索。（3）设计时候参照的机型较少，所做的分析也比较有限，对于一些核心的参数的确定，进行的分析不够。（4）设计时候的理论学习毕竟比较有限，设计的思路，设计的深度，所考虑的因素，设计所能达到的功效等各个方面都有待进一步的完善。6 结束
24、语这次毕业设计是我对大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过这次毕业设计对自己的四年的大学生活做出总结,同时为将来工作进行一次适应性训练，从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，为今后自己的工作和生活打下一个良好的基础。这次设计其实是综合运用本专业知识，分析并解决设计中遇到的问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识。通过这次设计实践，使我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识，熟悉并掌握了机械设计中的一般规律和方法，培养了我的分析问题和解决问题能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规
25、范、设计手册等有关设计资料，使我进行了较全面的机械设计基本技能训练。另外通过本次设计使我领悟出机械设计的一般进程：设计准备、传动装置总体设计、传动零件设计计算、装配图设计、零件工作图设计、编写设计说明书。如果随意打乱这个过程则在设计过程中定会多走弯路。在设计过程中在独立完成的同时，还要及时跟指导老师沟通和请教。每个阶段完成后要认真检查，有错误要认真修改，精益求精。毕业设计的各个阶段是相互联系的。设计时，零、部件的结构尺寸不是完全由计算确定的，还要考虑结构、工艺性、经济性以及标准化、系列化等要求。由于影响零、部件尺寸的因素很多，随着设计的进展，考虑的问题要更全面和合理，故后阶段设计要对前阶段设计
26、中的不合理结构尺寸进行必要的修改。所以，设计要边计算、边绘图，反复修改，设计计算和绘图交替进行。在设计中要贯彻标准化、系列化与通用化可以保证互换性、减低成本、缩短设计周期，这是机械设计应遵循的原则之一，也是设计质量的一项评价指标。在设计中应熟悉和正确采用各种有关技术标准与规格，尽量采用标准件，并应注意一些尺寸需圆整为标准尺寸。同时设计中应减少材料的品种和标准件的规格。毕业设计是每一位大学生的必修课,它要求学生独立的思考问题,并将在大学期间所学的知识进行归类和深化；能够多方面的提高学生的能力，为进入社会做足准备。通过本次设计，使我运用各种机械绘图软件的技能得到了很大的提高，也正是运用了这些绘图软
27、件，才使得我的整个设计过程大大简化了，设计的速度也得到了很大的提高。通过这次毕业设计，相信不光是我，其他同学也会有同样的体会，虽然在这次设计中自己学到了很多的东西,取得一定的成绩,但同时也存在一定的不足和缺陷,我想这都是这次设计的价值所在,以后的日子以后自己应该更加努力认真,以冷静沉着的心态去办好每一件事情!感谢各位老师的教导和关心，我坚信有您们的支持，我们定能做出一番成绩，全体毕业生都能得到一个很大的提高，也将能应付走入社会将遇到的各种问题。经过几个月的努力，我相信此次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满的句号。参考文献1 濮良贵等.机械设计M.北京：高等教育出版社，2006.2 于惠
28、力等.传动设计与实用数据速查M.北京.机械工业出版社,2010.3 孙桓等.机械原理M.北京：高等教育出版社，2006.4 吴宗泽等.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，2006.5 李华敏等.齿轮机构设计与应用M.北京:机械工业出版社，2007.6 刘扬等.机械设计基础M.北京：清华大学出版社、北京交通大学出版社，2010.7 王军等.机械基础M.北京：科学出版社，2004.8 全国链传动标准化技术委员会.中国机械工业标准汇编：链传动卷M.北京：中国标准出版社，2002.9 成大先.机械设计手册：轴及其联接分册M.北京：机械工业出版社，2004.10朱文坚.机械设计课程设计M.广州
29、：华南理工大学出版社，2004.11 唐荣熙.CAD/CAM技术M.北京：清华大学出版社，2001.12 刘鸿文等.材料力学M.北京：高等教育出版社，2004.13 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.北京：高等教育出版社，2009.14 吴百诗等.大学物理基础（上、下）M.北京：科学出版社，2007.15 张淑娟等.画法几何与机械制图M.北京：中国农业出版社，2007.16 成大先等.机械设计手册M.北京:化学工业出版社，2010.17 徐学林等.互换性与测量计算基础M.长沙：湖南大学出版社，2009.18 骆素君等.机械课程设计简明手册M.北京：化学工业出版社，2006.19 高英武
30、等.机械原理M.北京:中国农业大学出版社，2005.20 文向前等.机械基础M.成都：西南交通大学出版社，2007.21 Kuehnle M R. Toroidal Drive Combines Concepts. Product Engineering Aug。 1979.22 Mechanical Drive（Reference Issue）.Machine Design. 52（14），1980.致 谢本次设计从开题到定稿，历时数月。设计过程中遇到许多问题，在指导老师的细心帮助下一一解决。在本设计完成之际，首先要向我的指导老师李明副教授致以最诚挚的感谢。在设计过程中，李老师给了我许许多多的帮助和关怀。李老师学识渊博、治学严谨，待人平易近人。在李老师的悉心指导下，我不仅对以前所学的知识更熟练更扎实，而且更开阔了视野，更深入，也在怎样处人处事上受益匪浅；同时李老师对工作的热情、一丝不苟、认真负责、有条不紊、实事求是的态度，给我留下了深刻的印象，也是我以后参加工作的学习榜样。在此谨向李老师表示衷心的感谢和深深的敬意。同时，我还要感谢为我授课的各位老师，是他们的传道、授业、解惑，让我学到了知识，培养了能力。在这里我郑重的向培养我的湖南农业大学每一位老师表示由衷的感谢！也感谢我的同窗同学，感谢他们的探讨和交流，感谢他们的帮助和支持！
