摘要目前各地區(qū)都普及了室內(nèi)種植技術(shù)，但農(nóng)業(yè)機(jī)器重心還是在大型機(jī)器上，對(duì)于狹窄地區(qū)機(jī)器使用效果差，只能依靠人工來(lái)松土作業(yè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，人工效果不理想等問(wèn)題，一款室內(nèi)松土機(jī)的推出，可以有效解決上述問(wèn)題。通過(guò)調(diào)研目前市場(chǎng)及客戶需求，研究分析出鏈軌式、圓盤式、旋耕式三種松土方案，經(jīng)綜合對(duì)比分析旋耕式可以更加高效便捷針對(duì)性的室內(nèi)松土。旋耕式松土機(jī)的執(zhí)行部分采用了旋耕刀安裝在刀軸上，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)松土效果。利用SolidWorks軟件對(duì)室內(nèi)松土機(jī)進(jìn)行三維可視化建模，直觀地展示了室內(nèi)松土機(jī)的結(jié)構(gòu)。該室內(nèi)松土機(jī)可以很好地完成松土適應(yīng)狹窄地塊松土任務(wù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的人工松土方式具有效率高、安全及方便等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：松土機(jī)；SolidWorks；旋耕刀AbstractAtpresent,indoorplantingtechnologyiswidelyusedinvariousregions,butforlargeagriculturalmachinerywithafocusonnarrowareas,theuseofmachinesispoorandcanonlyrelyonmanuallooseningoperations,whichistime-consumingandlaborious.However,themanualeffectisnotideal.Thelaunchofanindoorlooseningmachinecaneffectivelysolvetheaboveproblems.Byconductingresearchonthecurrentmarketandcustomerneeds,wehaveidentifiedthreetypesofsoillooseningsolutions:chaintrack,disc,androtarytillage.Throughcomprehensivecomparativeanalysis,rotarytillagecanachievemoreefficient,convenient,andtargetedindoorsoilloosening.Theexecutionpartoftherotarytillerlooseningmachineadoptsarotarytillerbladeinstalledonthebladeshaft,whichrotatesforoperation,therebyachievingthelooseningeffect.Thethree-dimensionalvisualmodelingoftheindoorscarifierwascarriedoutbyusingSolidWorkssoftware,andthestructureoftheindoorscarifierwasintuitivelydisplayed.Theindoorrippercanwellcompletethetaskoflooseningthesoiltoadapttothenarrowplot,andhasthecharacteristicsofhighefficiency,safetyandconveniencecomparedwiththetraditionalmanuallooseningmethod.Keywords:rippercutter;SolidWorks;rotatingrotary目錄第1章引言 .8.2離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算離合器采用了牙嵌離合器。離合器優(yōu)點(diǎn)強(qiáng)度高、扭矩大、離合器驅(qū)動(dòng)后自鎖。離合器一端與平鍵與軸連接配合，另一端在軸上和鏈輪合二為一。在離合器嚙合時(shí)，鏈輪和松土軸一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)離合器分離時(shí)，軸與鏈輪一端空轉(zhuǎn)，軸另一端不轉(zhuǎn)，如圖4-14所示。圖4-14牙嵌式離合器根據(jù)軸徑的尺寸確定參數(shù)并參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，確保離合器穩(wěn)定可靠。離合器按下列公式計(jì)算扭矩： （4.32）式中：以安裝在傳動(dòng)軸上的離合器進(jìn)行計(jì)算，已知，取，，代入上式（4-32）公式可得： 綜上所述求得離合器的計(jì)算扭矩，可以滿足工作要求。4.8.3聯(lián)軸器的選擇當(dāng)下，聯(lián)軸器已普遍實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化或系統(tǒng)化，在進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)工作需求來(lái)挑選適合的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)軸的直徑、參數(shù)和轉(zhuǎn)速來(lái)確定聯(lián)軸器的具體尺寸，必要時(shí)還需計(jì)算聯(lián)軸器的負(fù)載強(qiáng)度。計(jì)算聯(lián)軸器的扭矩時(shí)，要考慮機(jī)器在不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載荷與最大過(guò)載扭矩，可通過(guò)以下公式求解： （4.33）式中：Tc—聯(lián)軸器所需傳遞得扭矩（N·m）K—工作情況系數(shù)[Tn]—聯(lián)軸器得許用扭矩（N·m）已知，取K=1.7，，代入公式（4.32）中得 因此，選用LT3彈性套柱銷聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)簡(jiǎn)單，無(wú)需潤(rùn)滑，更換彈性套方便，無(wú)需移動(dòng)半聯(lián)軸器，并且對(duì)兩軸具有一定的補(bǔ)償，相對(duì)位移和減振，緩沖性能好。經(jīng)過(guò)校核，聯(lián)軸器符合工作要求。4.8.4軸承的選擇與強(qiáng)度校核室內(nèi)松土機(jī)的軸承考慮到的是承受徑向應(yīng)力。在性價(jià)比方面，特選用單列深溝球滾動(dòng)軸承。軸承位于滾道內(nèi)外圈內(nèi)，圓弧橫斷面大于滾珠半徑。除承受徑向負(fù)荷外，軸向負(fù)荷也可以在另一個(gè)方向產(chǎn)生。摩擦力矩低，非常適合需要高轉(zhuǎn)速，低噪音，低振動(dòng)和低成本的應(yīng)用。圖4-15軸承結(jié)構(gòu)圖滾動(dòng)軸承會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞、永久變形、早期磨損和膠合等失效形式。為了確保軸承能夠可靠地工作，需要對(duì)其進(jìn)行壽命和強(qiáng)度計(jì)算。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》在一般情況下轉(zhuǎn)速為（n>10r/min），軸承失效的主要原因是疲勞點(diǎn)蝕。因此，軸承的尺寸選擇，基于疲勞點(diǎn)蝕即軸承的壽命計(jì)算。 （4.34）式中：；；；。方便計(jì)算將滾動(dòng)軸承壽命公式寫成： （4.35）令，則式（4.35）可寫成 （4.36）式中—壽命系數(shù)；—轉(zhuǎn)速系數(shù) （4.37）我們以安裝在松土軸上的滾動(dòng)軸承為例，計(jì)算軸承的使用壽命，知曉，，查表得，代入上述公式（4.37）中 （4.38）因此，眾所周知，所選軸承在計(jì)算與其他軸承的使用壽命后，可以滿足功能要求，并且同樣滿足應(yīng)用的要求。4.8.5鍵的選用與校核計(jì)算鍵選擇包括選擇鍵的類型和大小。鍵的類型應(yīng)根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、傳遞轉(zhuǎn)矩、位置要求等來(lái)選擇；鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，鍵的尺寸一般根據(jù)軸徑及相關(guān)信息，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸范圍內(nèi)選定；鍵的L長(zhǎng)度需要根據(jù)輪轂長(zhǎng)度選擇?；谏鲜鲞x擇原則，確定選擇圓頭普通平鍵。鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算。普通平鍵失效的根本原因在于被壓潰的那一側(cè)，即鍵、軸上的鍵槽或輪轂上的鍵槽中較為薄弱部分。對(duì)于平鍵連接，只按工作表面的擠壓強(qiáng)度和磨損強(qiáng)度計(jì)算即可。鍵連接強(qiáng)度條件可以通過(guò)下列公式計(jì)算： （4.39）式中：；；；；；以松土軸上安裝的鍵為例，進(jìn)行校核，選用鍵為12×40（GB1096—1979）。，，，用（4-39）公式得： （4.40）同樣，驗(yàn)證其他所選定的鍵也可以滿足工作需要。4.8.6銷的選擇銷用于固定零件之間的相對(duì)位置的，稱為定位銷。是組合加工裝配中的重要零件，可以根據(jù)工作要求進(jìn)行選擇，用于室內(nèi)松土機(jī)上固定行走輪，載荷小，其直徑根據(jù)設(shè)計(jì)確定。每個(gè)聯(lián)接件長(zhǎng)度，約為銷直徑的1~2倍。根據(jù)具體情況選用直徑6mm，長(zhǎng)60mm的開(kāi)口銷（GB91—76）。第5章執(zhí)行裝置的設(shè)計(jì)5.1旋耕刀設(shè)計(jì)工作部分主要以旋耕刀具實(shí)現(xiàn)松土作業(yè)。對(duì)旋轉(zhuǎn)刀具的可能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和分類。提出了一種特殊的車刀：這種設(shè)計(jì)的好處是沒(méi)有刀尖,刀尖是切削刃最薄弱的部件,極易磨損。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的切削刃的不斷更新允許磨損、溫度和單位載荷的均勻分布REF_Ref13914\r\h[16]。這大大增加了刀具的工作壽命刀具方案設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)式刀具進(jìn)行刨土、切土工作。通過(guò)電機(jī)的帶動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)對(duì)土地進(jìn)行松土的效果；利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋耕刀具由側(cè)切面(包括側(cè)切刃)、過(guò)渡面(包括過(guò)渡刃)、正切面(包括正切刃)組成，如圖5-1所示?！靶毒咻S與水平方向平行，垂直于旋耕機(jī)行走方向。微耕作業(yè)時(shí)，旋耕刀的側(cè)切刃口首先接觸土壤，隨著深耕的不斷加大，過(guò)渡面刃口和正切刃口依次切割土壤?！盧EF_Ref13770\r\h[17]圖5-1旋耕刀結(jié)構(gòu)圖5.2旋耕刀受力分析“在旋耕刀工作過(guò)程中，刀片隨刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)從上往下切削土壤，最先接觸的部位是刀尖，隨著刀片不斷旋轉(zhuǎn)，土壤不斷進(jìn)入到正切部分和側(cè)切部分進(jìn)行切割、擠壓及拋擲土壤。在此過(guò)程中，刀片隨刀軸的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生不斷變化的作用力。在旋耕刀對(duì)土壤切割的同時(shí)，土壤對(duì)刀片也會(huì)有一個(gè)反向作用力來(lái)推動(dòng)機(jī)組前進(jìn)?！盧EF_Ref13770\r\h[17]圖5-2受力分析圖第6章三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)如圖6.1所示，可以直觀的看到室內(nèi)松土機(jī)內(nèi)部零件、安裝情況、以及工作原理，電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力到普通V帶進(jìn)行傳動(dòng)，再通過(guò)帶輪到減速器主動(dòng)輪再到從動(dòng)輪的鏈輪，帶動(dòng)松土軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)松土作業(yè)。從中設(shè)計(jì)到加裝自走輪，可以進(jìn)行輔助行走，方便更好作業(yè)，而機(jī)架采用雙手把設(shè)計(jì)，方便快捷控制機(jī)身，更容易改變運(yùn)動(dòng)方向。圖6.1室內(nèi)松土機(jī)三維圖第7章結(jié)論與展望7.1結(jié)論針對(duì)將土壤進(jìn)行切碎設(shè)計(jì)了一款室內(nèi)松土機(jī)，解決了日常生活中需要土壤松土的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題。主要完成了以下工作：（1）大量查閱相關(guān)資料，了解室內(nèi)松土機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、工作原理、結(jié)構(gòu)組成等，制定和確定了室內(nèi)松土機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。（2）初步選定電動(dòng)機(jī)并根據(jù)功率與轉(zhuǎn)速選擇合適的電動(dòng)機(jī)。（3）根據(jù)執(zhí)行裝置所需要的轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速確定總傳動(dòng)比，并計(jì)算確定各個(gè)工作零件的尺寸與作用，設(shè)計(jì)出了合理的機(jī)器零件，并完成校核工作。（4）根據(jù)松土要求設(shè)計(jì)出了合理的刀具。（5）完成了與機(jī)架有關(guān)的零部件設(shè)計(jì)。（6）使用SoildWorks軟件完成了室內(nèi)松土機(jī)的三維裝配，并使用AutoCAD二維繪圖軟件完成了室內(nèi)松土機(jī)的二維裝配圖。7.2展望室內(nèi)松土機(jī)的結(jié)構(gòu)雖然已經(jīng)完成，但是還有一些不足之處，今后的室內(nèi)松土機(jī)可以在以下幾個(gè)方面再次進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)：（1）室內(nèi)松土機(jī)設(shè)計(jì)只能松土作業(yè)，以后可發(fā)展把刀具按照需求更換相應(yīng)得刀具進(jìn)行作業(yè)。（2）機(jī)器運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪音與振動(dòng)，可以通過(guò)更換更好的外殼材料或更加封閉的外殼來(lái)緩解。（3）該設(shè)備機(jī)架偏大些，設(shè)備的體積主要由電機(jī)和刀具占據(jù)，希望今后會(huì)有更加合適的通用電機(jī)和改進(jìn)更小型機(jī)械來(lái)進(jìn)行作業(yè)，減輕機(jī)器重量的同時(shí)減少占地面積，便于移動(dòng)和放置收納。

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