小型挖坑機的設(shè)計論文[帶圖紙]

1、<p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　南京林業(yè)大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目： 小型挖坑機的設(shè)計</p><p><b>　　學(xué) 院： 南方學(xué)院</b></p><p>　　專 業(yè)： 機

2、械設(shè)計制造及其自動化</p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　職 稱： </b></p><p>

3、;　　二 O 一三年六月一 日</p><p><b>　　第 1 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 引言....................................................

4、..................................................................................................................5</p><p>　　2 方案對比與結(jié)構(gòu).........................................................................

5、.........................................................................5</p><p>　　2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀................................................................................................................

6、......................5</p><p>　　2.2 挖坑機的構(gòu)造..........................................................................................................................................7</p><p>　　2.

7、2.1 挖坑機的工作條件...................................................................................................................... 7</p><p>　　2.2.2 挖坑機的分類.....................................................

8、.......................................................................... 7</p><p>　　2.2.3 挖坑機的鉆頭.............................................................................................................

9、................. 8</p><p>　　3 手提式挖坑機的設(shè)計..........................................................................................................................................9</p><p>　　3.1 手

10、提式挖坑機的工作原理...................................................................................................................... 9</p><p>　　3.2 動力選擇...........................................................

11、.....................................................................................11</p><p>　　3.3 螺旋鉆頭的設(shè)計和計算................................................................................................

12、......................... 12</p><p>　　3.3.1 螺旋工作面的設(shè)計..................................................................................................................... 12</p><p>　　3.3.2 刀片的設(shè)計.

13、............................................................................................................................... 12</p><p>　　3.3.3 鉆尖的設(shè)計........................................................

14、........................................................................ 13</p><p>　　3.4 離合器的設(shè)計................................................................................................................

15、..........................14</p><p>　　3.5 減速器的設(shè)計..........................................................................................................................................22</p><p&g

16、t;　　4 發(fā)展趨勢............................................................................................................................................................32</p><p>　　4.1 一機多能.....................

17、................................................................................................................... 32</p><p>　　4.2 人機和諧.......................................................................

18、................................................................. 32</p><p>　　4.3 應(yīng)用范圍.........................................................................................................................

19、............... 32</p><p>　　參考文獻................................................................................................................................................................33</p>&

20、lt;p><b>　　第 2 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文介紹了手提式挖坑機的相關(guān)背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、挖坑機的設(shè)計要求及其類型、工作原</p><p>　　理、技術(shù)性能。通過對原始數(shù)據(jù)的分析比較、

21、方案的論證以及綜合考慮，完成了手提式挖坑機的總體</p><p>　　設(shè)計。在此基礎(chǔ)上對手提式挖坑機從結(jié)構(gòu)原理、動力選擇 、離合器的設(shè)計、螺旋鉆頭的設(shè)計、減速器</p><p>　　設(shè)計進行闡述。擺線針輪行星減速器作為重要的機械傳動部件具有體積小、重量輕、傳動效率高的特</p><p>　　點。本設(shè)計在全面考慮多齒嚙合、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輪齒均載等運動學(xué)和動力學(xué)的要求，實現(xiàn)

22、高承載能力、</p><p>　　高傳遞效率、高可靠性和優(yōu)良動力學(xué)性能等指標，而且要便于制造、裝配和檢修，設(shè)計了該具有合理</p><p>　　結(jié)構(gòu)的擺線針輪行星減速器。</p><p>　　本設(shè)計建立了合理的動力分析數(shù)學(xué)模型，對擺線針輪傳動中的擺線輪、轉(zhuǎn)臂軸承、柱銷及軸進行</p><p>　　準確的受力分析，并其求解。計算并校核主要件的強

23、度及轉(zhuǎn)臂軸承、各支承軸承的壽命，分析結(jié)果可</p><p>　　以看到，各軸承性能指標均符合要求。</p><p>　　利用Auto CAD軟件對擺線針輪減速器各零件建立幾何三維模型、擺線針輪減速器虛擬裝配及工程</p><p>　　圖生成。用本文的方法設(shè)計擺線針輪減速器，具有設(shè)計快捷、方便等特點。研究結(jié)果對提高設(shè)計的速</p><p>　　

24、度、質(zhì)量具有重要意義。</p><p><b>　　第 3 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　Abstract：</b></p><p><b>　　This</b></p><p><b>

25、　　article</b></p><p>　　introduces</p><p><b>　　the</b></p><p><b>　　portable</b></p><p><b>　　digger</b></p><p><

26、b>　　including</b></p><p><b>　　the</b></p><p><b>　　relevant</b></p><p>　　background ，overseas and domestic research status，the design requirements an

27、d</p><p><b>　　the type</b></p><p>　　of the digger ， operating principle ， technical characteristic 。 By</p><p>　　analysising and comparing the the original data，The cycl

28、oid—gear reducer is one</p><p>　　of the most important transmission components of the pumping unit by its smaller</p><p>　　volume ， lighter weight and effective</p><p>　　transmissio

29、n. In order to realize four</p><p>　　targets which include high transmission efficiency, high reliability and the</p><p>　　excellent dynamics performance and guarantee credible lubricate ability

30、, receive</p><p>　　high efficiency of transmission, and make it easy for manufacture, assembly and</p><p>　　inspection, we thought over all the requests in the round and design the rational</

31、p><p>　　structure cycloid—gear reducer.</p><p>　　In this design，we built the exact force analysis mathematical</p><p>　　model of the cycloid—gear reducer, analyzed the forces born by t

32、he cycloid-gear,</p><p>　　the bearings and the shaft, and produce the Matlab language software analyze of</p><p>　　the forces analysis. We analyzed the forces of parts in the cycloid—gear reduce

33、r</p><p>　　and calculated the intensity and the life of parts. From analyzed the results, we</p><p>　　found the parts are our requests.</p><p>　　When we establish the three—dimensio

34、nal structure of the Planet—cycloid</p><p>　　Reducer model with the software UG，Carry on visual design and virtual assemble</p><p>　　and drawing paper．The result of study have the guide meaning

35、to accelerate design</p><p>　　speed and quantities of the Planet—cycloid Reducer．</p><p><b>　　第 4 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　1.引言：</b&

36、gt;</p><p>　　我國的森林資源不足，森林覆蓋率很低。從國家林業(yè)局公布的第六次全國森林資源調(diào)查</p><p>　　結(jié)果來看，目前我國森林資源現(xiàn)狀是：林 業(yè)用地面活立木總蓄積量為 124.9 億 m ；森林蓄</p><p>　　積量為 112.7 億 m ；除臺灣省外，全國人工林 面積為 46666.7 萬 m3；人工林蓄積為 10.1</p>

37、;<p>　　億 m3。從以上調(diào)查數(shù)字可以看出，全國森林覆蓋率 為 16.55%，僅相當于世界森林覆蓋率</p><p>　　(27%)的 61.3%；我國人均森林面積和人均森林蓄積分別 相當于世界人均水平的 1/5 和</p><p>　　1/8，遠遠低于世界平均水平。我國在 “十二五”規(guī)劃中，把 生態(tài)環(huán)境建設(shè)擺到了突出的戰(zhàn)</p><p>　　略位

38、置。我國三北及長江流域防護林體系建設(shè)工程、退耕還林 工程、積為 26329.5 萬 hm2；</p><p>　　森林面積為 15894.1 萬 mm2；速生豐產(chǎn)用材林基地建設(shè)工程等六大 林業(yè)重點工程的制定和實</p><p>　　施，體現(xiàn)了黨中央、國務(wù)院對我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)的高度重視，受到 社會各界廣泛關(guān)注，農(nóng)民</p><p>　　群眾普遍歡迎。近年來，人們越來越

39、重視身邊的生態(tài)環(huán)境 ，“植樹 造林，保護環(huán)境”已成為</p><p>　　全民參與的一項大型義務(wù)活動。然而，人工造林效率低、速度慢且 勞動強度大，而機械化造</p><p>　　林則是大勢所趨，不僅可以提高勞動效率、減輕勞動強度，還能保 證造林質(zhì)量、降低生產(chǎn)成</p><p>　　本、提高經(jīng)濟效益。挖坑機是一種重要的植樹造林整地機械，它廣泛應(yīng)用于果樹摘植、橡膠<

40、;/p><p>　　定植、小樹移栽、挖道施肥、埋設(shè)樁柱和炸藥等作業(yè)，具有挖坑質(zhì)量好、作業(yè)效率高等優(yōu)</p><p>　　點，一般可比人工挖坑提高效率 30 倍左右，而成本只有人工挖坑的十分之一左右。使用挖坑</p><p>　　機可以提高造林質(zhì)量，這對于解決當前造林中成活率低、保存率低和幼林生長量低的難題，</p><p>　　提高造林的經(jīng)濟效益

41、等有重要意義。</p><p><b>　　2 方案對比與結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　2.1.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　在國內(nèi)懸掛式挖坑機的生產(chǎn)和應(yīng)用較為廣泛。內(nèi)蒙古赤峰田豐農(nóng)林機械廠、山東大豐機</p><p>　　械有限公司、哈爾濱

42、林業(yè)福馬機電設(shè)備公司及寧夏自治區(qū)農(nóng)業(yè)機械研究所等１０余家單位進</p><p>　　行了研究制造和銷售。該類挖坑機通常具有較大的功率，機動性較強，能挖較大和較深的</p><p><b>　　第 5 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　坑，大多應(yīng)用于大面積植樹造林，應(yīng)用圍也比較廣

43、</p><p><b>　　１）</b></p><p>　　內(nèi)蒙赤峰田豐農(nóng)林機械廠生產(chǎn)的 3WH-60 型懸掛式挖坑機結(jié)構(gòu)合理，使用方便靈</p><p>　　活，易于操作，每小時可挖 80-150 個坑，其可與多種型號 36.8KW 以上拖拉機配合使用，用</p><p>　　于大面積植樹造林及工業(yè)挖坑，挖坑直徑

44、250-600mm，深度 0-1200mm，適用于平原丘陵及沙</p><p><b>　　地作業(yè)。</b></p><p><b>　?。玻?lt;/b></p><p>　　山東大豐機械廠生產(chǎn)的大豐王系列挖坑機 WKJ-60/70，,可與 18.4-36.8KW 的多種</p><p>　　拖拉機配合

45、使用挖坑直徑 400-800mm，可根據(jù)用戶要求特別制作深度 650-800mm，轉(zhuǎn)速</p><p>　　248r/min，每小時可挖 60 個坑。</p><p><b>　?。常?lt;/b></p><p>　　哈爾濱林業(yè)福馬機電設(shè)備公司生產(chǎn)的懸掛式挖坑機，可與鐵牛 40.4KW 或 18.4KW</p><p>　　

46、以上的具有動力輸出和懸掛裝置的拖拉機配套，挖坑直徑為 250-600mm，挖坑深度為 0-</p><p>　　800mm，挖坑效率為 120 坑/h。</p><p><b>　?。矗?lt;/b></p><p>　　手提式挖坑機在我國剛剛嶄露頭角，適用于家庭或地形復(fù)雜地區(qū)的小面積植樹造</p><p>　　林，也可用于打

47、樁和樹木追肥挖坑，如哈爾濱林業(yè)福馬機電設(shè)備公司生產(chǎn)的 3WS-2.8 型手提</p><p>　　式挖坑機，采用 051A-1 型發(fā)動機最大功率為 2.8KW 轉(zhuǎn)速為 280-320r/min，挖坑尺寸坑徑深</p><p>　　度為φ320mm-500mm，質(zhì)量為 17.6kg，該機主要應(yīng)用于地形復(fù)雜的山地丘陵區(qū)和溝壑區(qū)在坡</p><p>　　度 35 以下的荒

48、山荒地,、次生林地以及黃土高原的溝坡進行挖坑或整地。</p><p>　　國內(nèi)的一些林業(yè)高等院校和科研院所也對挖坑機進行了一些研究分析。關(guān)于挖坑機的論文大</p><p>　　約有幾十篇，涉及鉆頭升土理論及鉆頭臨界轉(zhuǎn)速的研究、鉆頭螺旋面強度的分析以及螺旋升</p><p>　　角的選擇問題，還得出了在不同條件下的挖坑機的動態(tài)力學(xué)參數(shù)，指出了鉆頭轉(zhuǎn)矩的主要影</

49、p><p>　　響因素，對挖坑機的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定起到了指導(dǎo)作用，為國內(nèi)挖坑機的優(yōu)化設(shè)計提供理</p><p><b>　　了論支持。</b></p><p>　　2.2.2 國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　相比之下國外的研究狀況要好一些，由日本生產(chǎn)的自走式高性能挖坑整地機采用柴油機</p><p&g

50、t;　　作動力，行走腳與輪胎組合，行走裝置為全液壓式，平時用輪胎行駛，坡地靠行走腳行走，</p><p>　　適用于坡度高達 56 的陡坡林地作業(yè)。作業(yè)時４只腳可上下左右移動，并能保證包括駕駛室在</p><p>　　內(nèi)的機器上半部始終呈水平狀態(tài)。該機的液壓臂端部可安裝液壓式割灌機或挖坑機，每天可</p><p><b>　　第 6 頁</b>

51、</p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　挖植樹坑 300-400 個。實現(xiàn)了一機多用。日本生產(chǎn)的 A-7 型手提式挖坑機質(zhì)量僅為 7.0kg，</p><p>　　采用 H35D 發(fā)動機.A8D 型挖坑機可挖坑徑范圍為 20-200m。德國生產(chǎn) BT120C 型挖坑機如圖６</p><p>　　所示發(fā)動機功率 1.

52、3KW，質(zhì)量 8.2kg，鉆頭轉(zhuǎn)速 190r/min，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩 1.7N·m，鉆頭的轉(zhuǎn)矩</p><p>　　79.0N·m。英國生產(chǎn)的 05H8300 型懸掛式挖坑機和美國生產(chǎn)的懸掛式三鉆頭挖坑機，鉆頭之間</p><p>　　的距離是可調(diào)節(jié)的，即行距可調(diào)，適用于平原地區(qū)的大面積植樹造林，工作效率很高。美國</p><p>　　和加拿大生產(chǎn)的

53、手提式挖坑機，發(fā)動機與鉆頭采用分離式，通過液壓傳動，驅(qū)動鉆頭工作。</p><p>　　美國生產(chǎn)的 HYD-TB11H 型液壓挖坑機,質(zhì)量為 170kg，最大流量為 22.7L/min，最大轉(zhuǎn)速為</p><p>　　141r/min，鉆頭最大扭矩 349N·m。美國生產(chǎn)的 MDL-5B 型挖坑機,發(fā)動機采用動力為 4.1KW 的</p><p>　　BS

54、 Intec Pro OHV 的挖坑機在工作時發(fā)動機離操作者有較遠的距離 ,大大減少了噪音對操作</p><p>　　者的影響,充分考慮了人－機工程學(xué)原理,有的手提式挖坑機安裝了１個支點即輪子,使挖坑機</p><p>　　的攜帶比較方便,工作時還可以把挖坑機的反向轉(zhuǎn)矩釋放給輪體,減小操作者手上的反向力矩,</p><p>　　增加其安全性并減輕了操作者的疲勞程度。

55、</p><p>　　2.2 挖坑機的構(gòu)造</p><p>　　2.2.1 挖坑機的工作條件</p><p>　　挖坑機的主要作業(yè)地點是荒山坡地、沙荒沙丘、采伐跡地、林間空地、草場、沼澤地、</p><p>　　橡膠、果園和城市街道等。這些地方的土壤組成、土層厚度、土壤的物理機械性質(zhì)等都存在</p><p>　　著較大

56、的差異，因此要求工作部件堅固耐磨，通過性能要好，同時由于挖坑機的作業(yè)受立地</p><p>　　條件和作業(yè)技術(shù)的影響，使挖坑機的工作速度受到一定的限制，即不宜過大。</p><p>　　2.2.2 挖坑機的分類</p><p>　　挖坑機的種類很多，一般按配套動力和掛結(jié)方式、傳動方式、鉆頭安裝位置進行分類。</p><p>　　2.2.2.1

57、 按配套動力和掛結(jié)方式分</p><p><b>　　一）手提式挖坑機</b></p><p>　　機具與小型二沖程汽油發(fā)動機（2.23—3.73kW）裝置成整體，由單人或雙人操作，主要</p><p>　　應(yīng)用于復(fù)雜的山區(qū)、丘陵區(qū)和溝壑區(qū)，在坡度 350 以下的地區(qū)進行造林前的整地和挖坑，同</p><p>　　時也可

58、用于果園、桑園、苗圃和城鎮(zhèn)進行小樹移植、挖坑追肥以及埋設(shè)樁柱等，坑徑一般 在</p><p><b>　　0.3m 以內(nèi)</b></p><p><b>　　第 7 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　二） 懸掛式挖坑機</b>

59、</p><p>　　鉆頭裝置懸掛在拖拉機的后方、前方或側(cè)向。懸掛機構(gòu)通過上拉桿、下拉桿以及三個鉸</p><p>　　鏈與拖拉機連接，由拖拉機的液壓系統(tǒng)操縱其挖坑機鉆頭裝置升降。它可以挖較大的坑徑和</p><p>　　較深的坑。用于拖拉機可以通過的地區(qū)進行挖坑作業(yè)。</p><p><b>　　三）自走式挖坑機</b>

60、;</p><p>　　1.與手扶拖拉機配套</p><p>　　挖坑機鉆頭旋轉(zhuǎn)的動力源是由底盤上的動力輸出軸經(jīng)過一級皮帶減速、一級直角錐齒輪</p><p>　　減速器并直接輸?shù)酵诳訖C的鉆頭。鉆頭是采用 M27 螺紋同箱體聯(lián)接，這樣裝拆方便，又能自</p><p>　　動防止拆脫，如 1W-40 型挖坑機就是與工農(nóng)-3 型手扶拖拉機配套的。

61、</p><p>　　該型挖坑機通過性能較好，但需要人力操縱其鉆頭入土。該型挖坑機適于在水平帶上作</p><p>　　業(yè)或用于茶園施肥、茶苗一只和果園施肥等挖坑作業(yè)。</p><p><b>　　2.與汽車底盤配套</b></p><p>　　與汽車底盤配套的挖坑機，一般是屬于起重地鉆裝置，如 D70S(E)起重地鉆機

62、是由汽車</p><p>　　動力輸出、伸出支撐、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、起吊變幅系統(tǒng)、伸縮系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和鉆頭裝</p><p>　　置等組成。從汽車的發(fā)動機中輸出驅(qū)動油泵，是發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，以供機械的</p><p>　　各部分。地鉆裝置主要由帶油馬達的減速器、鉆頭組成。液壓油通過各控制元件來驅(qū)動油馬</p><p>　　達旋轉(zhuǎn)，

63、從而通過減速器轉(zhuǎn)動鉆頭軸，有一方軸裝在鉆頭軸中，此軸只要拔出定位銷及管子</p><p>　　向下延伸即可增加挖坑的深度。該機可挖坑徑 0.45m、坑深 4.5m 的坑。</p><p>　　QW-1000 型挖坑機基本上是屬于這種類型，但它是車載鉆機的形式。</p><p>　　2.2.2.2 按鉆頭安裝位置分</p><p><b&

64、gt;　　一）立式挖坑機</b></p><p>　　立式挖坑機是常見的一種類型，亦稱立軸式挖坑機，即鉆頭的鉆桿與減速器輸出軸聯(lián)接</p><p>　　是垂直于地面的。該類型的挖坑機主要用于挖坑作業(yè)。</p><p><b>　　二）臥式挖坑機</b></p><p>　　臥式挖坑機亦稱水平軸式挖坑機，即鉆頭

65、的軸桿幾乎是水平配置的，根據(jù)作業(yè)要求，可</p><p>　　調(diào)整氣鉆桿的傾斜角度。</p><p><b>　　第 8 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　2.2.3 挖坑機的鉆頭</p><p>　　2.2.3.1 挖坑機鉆頭的主要類型</p&g

66、t;<p>　　挖坑機的鉆頭是挖坑機的主要工作部件，根據(jù)各地區(qū)條件和作業(yè)的技術(shù)要求，分為整</p><p>　　地、挖坑和開溝三大類。螺旋式鉆頭的挖坑機在工作狀態(tài)時，土壤全部或絕大部分從坑里拋</p><p>　　出，該形式主要用于建筑工作和栽植作業(yè)上。而整地用的挖坑機在工作狀態(tài)時，土壤不出</p><p>　　坑，該形式主要用于播種造林等。開溝用的挖

67、坑機在工作狀態(tài)時，土壤是從一側(cè)或兩側(cè)拋</p><p>　　出。本設(shè)計選用螺旋式鉆頭</p><p>　　螺旋式鉆頭主要由鉆桿 1、螺旋翼片 2、鉆鏵（刀片）3 和鉆尖 4 組成。工作時鉆頭旋轉(zhuǎn)</p><p>　　同時向下作進給運動。鉆尖不僅起挖坑機工作時的定心作用，并切去中心部分的土壤，繼而</p><p>　　按一定軌跡排列的刀片（或鉆

68、鏵）切土，刀片切下的土壤沿著螺旋翼片上升，并拋至坑的四</p><p>　　周，土壤出坑的數(shù)量由鉆頭螺旋部分長度決定。如果鉆頭的長度小于坑的深度，采用多次旋</p><p>　　拋土壤的方式。其工作面的形成為垂直與鉆頭軸線的直線段，沿著圓柱體上劃出的導(dǎo)向螺旋</p><p>　　線移動而成。利用同心圓柱體來截鉆頭的表面，則得到多條螺旋線，其螺旋升角隨著圓柱體<

69、/p><p>　　半徑的減少而增加。螺旋形鉆頭工作面不能展開成平面。</p><p>　　螺旋形鉆頭又分為單頭螺旋鉆頭和多頭螺旋鉆頭。單頭螺旋鉆頭工作時消耗能量較少，</p><p>　　但由于切土負載不對稱，因此工作穩(wěn)定性比雙頭螺旋鉆頭差。為了克服上述存在的缺陷，單</p><p>　　頭螺旋鉆頭可安裝兩個鉆鏵，按徑向?qū)ΨQ布置。一般小型懸掛式挖

70、坑機和手提式挖坑機采用</p><p>　　單頭螺旋鉆頭。多頭螺旋鉆頭工作時穩(wěn)定性較好，但消耗能量較大，一般懸掛式中型挖坑機</p><p><b>　　常用雙頭螺旋鉆頭。</b></p><p>　　螺旋型鉆頭挖坑范圍很大，能挖 H/D0=0.5-16 的坑（H-坑的深度；D0-坑的直徑）。</p><p>　　3 手

71、提式挖坑機的設(shè)計</p><p>　　3.1 手提式挖坑機的工作原理</p><p>　　手提式挖坑機由小型二沖程汽油發(fā)動機（2.2-3.68Kw）3、離合器 4、減速器 5、鉆桿及</p><p>　　套 6、安全及保護罩 7 和鉆頭裝置 8 等組成。其工作原理如下：</p><p>　　由發(fā)動機通過離合器、減速器而驅(qū)動鉆頭作旋轉(zhuǎn)運動。操作

72、裝置通常采用可拆卸式的手</p><p>　　柄結(jié)構(gòu)。手柄的設(shè)計要求操作靈敏和便于操作發(fā)動機油門開關(guān)。</p><p><b>　　第 9 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　圖 1-手提式挖坑機結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.油箱 2.手柄 3.發(fā)動

73、機 4.離合器 5.減速器 6.鉆桿及套</p><p>　　7.安全保護罩 8.鉆頭裝置</p><p>　　由蘇聯(lián)研制的手提式塊狀整地機，可在坡度為 300 地區(qū)作業(yè)，在塊狀整地的同時其中心</p><p>　　部挖出植樹的坑。該機的工作部件由 “友誼”或“烏拉爾”發(fā)動機驅(qū)動。工作部件是螺旋形</p><p>　　鉆頭 8，在其軸桿上用兩

74、個螺栓固定在橫梁 5 上，其橫軸上焊有帶兩個水平刀 7 的主柱和三</p><p>　　個垂直刀 6。在發(fā)動機的底板上固定有保護罩 9，它用于防止土壤的拋散。工作時，松土刀 6</p><p>　　切斷水平方向的根系并疏松土壤；水平刀 7 用于切斷垂直根系，消滅雜草和逐漸切下土層。</p><p><b>　　第 10 頁</b></p&

75、gt;<p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　圖 1- 手提式塊狀整地機結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.發(fā)動機 2.減速器 3.機架 4.手柄 5.橫梁 6.垂直刀 7.水平刀</p><p>　　8.鉆頭 9.保護罩 10.平整器</p><p>　　該型機具可以同時實現(xiàn)兩種作業(yè)，即整地（面積直徑為 0.

76、5-0.55m）并在塊狀地面中心</p><p>　　挖出直徑為 0.2m、深為 0.25m 的坑。</p><p>　　為了使該機具可以自走，可以在減速器的輸出軸上裝升降輪組，當機具到達作業(yè)地點</p><p>　　后，取下輪組再換裝其鉆頭。</p><p><b>　　3.2 動力選擇</b></p>

77、<p><b>　　原始數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　坑徑：400mm</b></p><p><b>　　坑深：400mm</b></p><p><b>　　整機重量≤15kg</b></p><p>　　挖坑效率 120 孔/h

78、</p><p>　　挖坑的動力消耗與坑徑、坑深、土壤硬度和下降速度有關(guān)。通過試驗，手提式挖坑機配</p><p><b>　　第 11 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　套動力應(yīng)在 2.2~3.68kW 之間。</p><p>　　3.3 螺旋鉆頭的設(shè)

79、計與計算</p><p>　　手提式挖坑機鉆頭由大刀翼 2，小刀翼 4，刀體 3 及其中心刃 1 等組成（圖 1-17）。其</p><p>　　大、小刀翼的切削面磨成 200 的刀刃；；入土角</p><p>　　圖 雙頭螺旋式鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.鉆桿 2.螺旋翼片 3.鉆鏵 4.鉆尖 5.鉆鏵</p>&

80、lt;p>　　3.3.1 螺旋工作面的設(shè)計</p><p>　　1 螺旋的外直徑 D</p><p>　　根據(jù)挖坑直徑 D0確定</p><p>　　D=（0.94-0.95）D0=0.95*400=380mm</p><p>　　2 螺旋長度 H0 應(yīng)大于坑深 H=400mm</p><p>　　3 螺旋升角α

81、（外直徑處）導(dǎo)程 h</p><p>　　升角α是螺旋線與其軸線垂直平面的夾角</p><p><b>　　第 12 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　導(dǎo)程 h 是螺旋線上某一點沿螺旋線圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)一周所移動的距離</p><p><b>　

82、　tgα=h/ΠD</b></p><p>　　ξ＜α＜90-φ1-土壤對螺旋面（鋼）的摩擦角，通常取φ1=22-310，取φ1=250。</p><p>　　ξ=arctgs/ΠD0</p><p>　　s-鉆頭每轉(zhuǎn)一周的進給量 s 取 40mm，ξ=1.820.</p><p>　　手提式挖坑機一般取α=10-180.<

83、/p><p><b>　　按導(dǎo)程計算</b></p><p>　　手提式：h=（0.55-0.9）D=0.6*380=228mm</p><p>　　α=arctg h/ΠD=10.820≈110</p><p><b>　　4 螺旋頭數(shù)</b></p><p>　　一般手提式挖

84、坑機用單頭</p><p><b>　　5 鉆頭的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　3.3.2 刀片的設(shè)計</p><p>　　刀片也稱鉆鏟或鉆鏵，是挖坑機的主要切土零件，也是工作中最易磨損的零件。它的形狀、刀口</p><p>　　鋒利程度、耐磨性以及磨損規(guī)律，對挖坑機的阻力矩、生產(chǎn)率都有很大影響。因此，要求在保證足夠

85、</p><p>　　強度和沖擊韌性的條件下，提高刀片的耐磨性。</p><p>　　常用的刀片有以下三種：見圖，雙刃矩形，梯形和三角形。雙刃矩形刀片一面磨損之后，可以掉頭使</p><p>　　用，梯形刀片入土性能較好，阻力小；三角形刀片適用于松軟土壤。</p><p>　　試驗指出，鉆頭的刀片磨損多在外緣，因為離開鉆軸中心越遠，刀刃轉(zhuǎn)過的

86、路程越長，因此鉆頭</p><p>　　刀片的外緣磨損快。為了延長刀片的適用壽命，在易磨損處將刀片加寬形成鑿形刀片，或制成局部加</p><p><b>　　厚的刀片。</b></p><p>　　由于鉆頭工作時既有旋轉(zhuǎn)運動又有進給運動，刀片的實際后角?? 應(yīng)由刀片該店的運動方向和刀片</p><p>　　后平面之間的夾

87、角來測量。刀片上各點的?? 隨著離鉆桿距離增大而增大。</p><p>　　只有當?? ＞0 時，鉆頭才能入土。當?? 值不大時，刀片很快形成寬的背棱，入土所需的力矩和阻</p><p><b>　　0 0</b></p><p><b>　　第 13 頁</b></p><p>　　南京林

88、業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　入土阻力最小。</b></p><p>　　刀片厚度 8-10 毫米，刃厚 0.5-1 毫米。刀片的材料可用 65SiMnRe 鋼或 65Mn 鋼，刃部淬火區(qū)為</p><p>　　25-35 毫米，硬度 HRC

89、46-60，非淬火區(qū)硬度不大于 HRC33。刀片用沉頭方頸螺釘安裝于刀座上，刀座</p><p>　　通常以鋼板焊接在螺旋工作面背面，刀片與螺旋面的接縫處應(yīng)密合平整，不允許螺旋面高出刀片而增</p><p>　　大切削阻力。對于直徑 300 毫米以下的鉆頭，尤其是手提式挖坑機可以用單頭螺旋，這樣消耗扭矩</p><p>　　小。但是為了使受力平衡，一般也要對稱地裝兩

90、個刀片，因此這種結(jié)構(gòu)需要兩個刀座。</p><p>　　3.3.3 鉆尖的設(shè)計</p><p>　　鉆尖也稱定位尖，它一般用螺釘連接在鉆尖的拖柄上，鉆尖的型式有平面三角形、平面分叉型、</p><p>　　錐形小螺旋型和平面三尖型。</p><p>　　實踐證明，分叉型鉆尖入土阻力最小，錐形小螺旋最大，三角型次之。定位性能以錐形小螺旋最<

91、;/p><p>　　好。一般中型挖坑機（鉆頭重量在 150kg 左右）的鉆頭，應(yīng)選用分叉型鉆尖，而對于大型的挖坑機的</p><p>　　鉆頭（重在 250kg 左右），為防止鉆頭過重和入土過快（靠自重入土的挖坑機）應(yīng)選用三角形鉆尖。對</p><p>　　于鉆深坑的挖坑機鉆頭選用平面三尖型的鉆尖更合適。另一方面鉆鏵的切削刃與鉆尖之間的距離 H2 越</p>

92、<p>　　大，鉆尖的迴轉(zhuǎn)直徑 D1（取 0.1-0.16m）越小，那么它的對中性越好。但是隨著 H2 的增加，鉆尖入土</p><p>　　所需的麗也增加，土壤從鉆頭表面排出也更困難。此距采用如下范圍較合理</p><p>　　0.9D1<H2<1.2D1</p><p>　　3.4 離合器的設(shè)計</p><p>

93、<b>　　1.設(shè)計背景</b></p><p>　　離心離合器由于有固定的結(jié)合轉(zhuǎn)數(shù)和過載保護功能而被廣泛應(yīng)用于油鋸、割灌機、風(fēng)力滅火機、</p><p>　　無變速器等機具的傳動中，它對保護操作者和機具過載時的安全是十分重要的?；瑝K離心式離合器結(jié)</p><p>　　構(gòu)簡單、緊湊、它是由主動盤、摩擦塊、壓縮彈簧和被動盤組成的。</p&g

94、t;<p><b>　　2.設(shè)計目的</b></p><p>　　通過本課程設(shè)計，掌握滑塊離心式摩擦離合器的設(shè)計方法、步驟，進一步了解離合器的工作狀況</p><p><b>　　第 14 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　和性能，提高機械產(chǎn)

95、品的設(shè)計能力</p><p><b>　　3.設(shè)計參數(shù)</b></p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　離合器配用的發(fā)動機型號</p><p><b>　　離心塊數(shù)量：</b></p><p><b>　　摩擦表面：

96、</b></p><p><b>　　1E40F</b></p><p><b>　　4</b></p><p><b>　　石棉——45 鋼</b></p><p>　　1E40F 汽油發(fā)動機的外特性曲線參數(shù)</p><p><b&g

97、t;　　4．具體設(shè)計步驟：</b></p><p>　　1）. 確定總體設(shè)計方案</p><p>　　由于滑塊為四塊，而離合器允許外徑偏小，考慮到便于布置零件，故采用壓縮彈簧的形式，離</p><p>　　心塊與被動盤間隙取為 1mm，滿足要求且便于計算?；瑝K離心式摩擦離合器主要用于草坪機械，假定</p><p><b>

98、;　　第 15 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　以皮帶輪作為輸出結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2）.確定離合器需要傳遞的扭矩：</p><p><b>　　由</b></p><p>　　M emax?? 5.93N?? m ，b?? ≥1─

99、扭矩儲備系數(shù)</p><p>　　這里取???? 1.2 。</p><p>　　─發(fā)動機最大輸出扭矩（N·m）</p><p>　　故 M f?????? M emax?? 1.2?? 5.93?? 7.116 N.m</p><p>　　3）.初定結(jié)合轉(zhuǎn)速：</p><p>　　因結(jié)合轉(zhuǎn)速 n 2?≥??

100、1.25 ~ 1.45?n1</p><p>　　這里系數(shù)取 n 2?? 1.25n1 ，由發(fā)動機怠速</p><p>　　n1?? 2100r / min 得 n 2?? 2625r / min</p><p><b>　　計算得</b></p><p>　　4）.確定離合器結(jié)構(gòu)形式</p><p&

101、gt;　　由初始給定數(shù)據(jù)條件，離心塊數(shù)量為 4，即 Z=4；</p><p>　　確定被動盤直徑 D=100mm,壁厚取 2mm，離合器離心塊與被動盤間隙 ，因摩擦配合為石棉——石棉，</p><p>　　石棉厚度取為 3mm，則被動盤半徑 R=50-2-3-1=44mm；</p><p>　　由離心塊質(zhì)心半徑選取范圍 ，再結(jié)合初步確定的離心塊結(jié)構(gòu)和形狀，初步選 r

102、=20mm；</p><p>　　離心塊與被動盤材料均選 45 號鋼，由于摩擦配合為石棉——45 鋼，故離心塊結(jié)合面貼一層石棉，</p><p>　　摩擦系數(shù) f 選為 0.08-0.12.</p><p>　　5）.初定離心塊質(zhì)量</p><p>　　離心塊質(zhì)量須滿足兩個條件：</p><p>　?、?結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2

103、 時</p><p>　　Pn?? P2?? m?? r???? 22</p><p>　　式中：P2─結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 時離心塊產(chǎn)生的離心力；</p><p>　　Pn─彈簧對離心塊張緊力的徑向分力；</p><p><b>　　第 16 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計&

104、lt;/p><p>　　ω2─結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 時的角速度。</p><p>　?、?傳遞最大扭矩 Mf 時</p><p>　　?P4?? Pn??? f?? R?? Z?? M f</p><p>　　P4?? m?? r???? 42</p><p>　　M f????m?? r???? 42 - m?? r????

105、22??? f?? R?? Z</p><p>　　? m?? r????? 4 -?? 2??? f?? R?? Z</p><p><b>　　m??</b></p><p><b>　　2</b></p><p><b>　　4</b></p><p&

106、gt;<b>　　M f?? 900</b></p><p>　　n 4?? 4400r / min n 2?? 2625r/min</p><p><b>　　m??</b></p><p><b>　　2</b></p><p>　　7.116?? 900</p>

107、;<p>　　? 0.03256kg</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　n4─發(fā)動機最大扭矩 Mf 時的轉(zhuǎn)速；</p><p>　　ω4─發(fā)動機最大扭矩 Mf 時的角速度；</p><p>　　f─離心塊與被動盤內(nèi)表面的摩擦系數(shù)（鋼對鋼： f＝0.15；鋼對石棉：f＝0.30；

108、石棉對石</p><p>　　棉：f＝0.36～0.50，這里取 0.15）</p><p>　　由發(fā)動機外特性參數(shù)：</p><p>　　代入其他數(shù)據(jù)：R=31mm，Z=2，f=0.5， =7.116N.M，r=20mm，計算得 m=0.03kg。</p><p>　　6）.計算彈簧在各個工況下受力</p><p>

109、<b>　　結(jié)合轉(zhuǎn)速時：</b></p><p><b>　　怠速時彈簧壓縮力：</b></p><p><b>　　? 2100</b></p><p><b>　　? 60</b></p><p><b>　　?</b></

110、p><p><b>　　?</b></p><p><b>　　2</b></p><p><b>　　? 2100</b></p><p><b>　　? 60</b></p><p><b>　　?</b>&l

111、t;/p><p><b>　　?</b></p><p><b>　　7）驗證離合器高度</b></p><p>　　h????1 ~ 2?d</p><p>　　因離合器允許高度為 20mm，而 h 取值范圍為（1~2）d；</p><p>　　選定滑塊結(jié)構(gòu)為扇形，包角 ，中間

112、挖空一定尺寸放置彈簧與螺栓，則由 m????v ，列方程得</p><p><b>　　第 17 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　?1??</b></p><p><b>　　? 3?</b></p><

113、p>　　材料為 45 鋼，故這里</p><p><b>　　解得 ，</b></p><p>　　h<24mm。故離合器高度滿足要求。</p><p><b>　　8）滑塊的質(zhì)心驗算</b></p><p>　　由扇形形心計算公式： ，設(shè)計滑塊 ；1200</p><

114、;p>　　再由組合圖形的形心計算公式：</p><p>　　，計算得滑塊質(zhì)心約為 19mm；</p><p>　　驗算結(jié)合轉(zhuǎn)速 ，與理論計算值 相差不大，故初選質(zhì)心符合要求。</p><p><b>　　9）彈簧的設(shè)計計算</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p>

115、<p><b>　　計算彈簧剛度</b></p><p>　　由： 怠速時彈簧所受壓力：</p><p><b>　　。140.025N</b></p><p>　　結(jié)合時彈簧最大工作壓力： 。223.52N</p><p><b>　　由胡克定律： ，</b><

116、;/p><p><b>　　計算得</b></p><p><b>　　83.295</b></p><p><b>　　故彈簧初始壓縮量為</b></p><p><b>　　1.68mm</b></p><p>　　② 選擇與驗算彈

117、簧具體參數(shù)</p><p>　　彈簧材料選 碳素鋼絲，初選彈簧指數(shù) C=5，中徑 ，查表得 K=1.31</p><p>　　估算簧絲直徑 d=D/C=1.6mm，查表得 ，</p><p><b>　　簧絲直徑：</b></p><p>　　計算得 d= =1.72mm</p><p>　　根據(jù)

118、標準圓整為 d=1.8mm</p><p>　　工作圈數(shù) ： 由 ，而 = =1+1.78=2.78mm</p><p><b>　　第 18 頁</b></p><p>　　南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　計算得 ，圓整為 3.5.</p><p>　　總?cè)?shù) n：彈簧選擇冷卷，則

119、總?cè)?shù) n=2+3.5=5.5</p><p><b>　　工作極限載荷：</b></p><p>　　工作極限載荷下的變形：</p><p><b>　　余隙：</b></p><p><b>　　節(jié)距：</b></p><p>　　=0.1d=0.1

120、8mm</p><p>　　t=（0.3~0.5） 取為 3.6mm</p><p>　　中徑： =Cd=9mm</p><p>　　外徑： =10.8mm</p><p>　　內(nèi)徑： =7.2mm</p><p>　　自由高度： =16.3mm，根據(jù)標準圓整為 18mm</p><p>　　螺

121、紋升角： ，在 之間，符合使用條件</p><p>　　展開長度： =155mm</p><p>　　驗算穩(wěn)定性： =3.7，故 C 值符合要求</p><p>　　疲勞強度校核： = =653</p><p>　　彈簧滿足條件，可用。</p><p>　　11）花鍵的選擇和校核</p><p>

122、;　　已知發(fā)動機的額定功率 P=2.97KW，額定轉(zhuǎn)速 n=5250r/min；</p><p>　　由初始數(shù)據(jù)，選取矩形花鍵，輕系列</p><p>　　鍵的輸入端為發(fā)動機輸出軸，輸出端為離合器，花鍵結(jié)合長度取 l=86mm</p><p><b>　　工作齒高：</b></p><p>　　=（D-d）/2-2C=1

123、mm。</p><p>　　材料取低碳合金鋼，表面滲碳淬火，表面硬度為 58~64HRC。</p><p><b>　　此矩形花鍵如下圖：</b></p><p>　　花鍵聯(lián)接的擠壓強度和耐磨性校核公式：</p><p><b>　　第 19 頁</b></p><p>　　

124、南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　T——輸入轉(zhuǎn)矩，N.M</p><p>　　ψ——各齒間載荷分布不均勻系數(shù)，通常取 0.7~0.8；</p><p><b>　　Z——齒數(shù)；</b></p><p>　　h——齒的工作高度；</p><p>　　l——花鍵的工作長度；</p&g

125、t;<p><b>　　——平均直徑。</b></p><p>　　由 T=9550P/n=5.40N.M，ψ取 0.7，Z=4，h=1mm，l=86mm， =16mm</p><p><b>　　計算得</b></p><p><b>　　=2.80MPa。</b></p>