開題報告-皮帶式輸送并摟草機的設計

附件5：畢業設計(論文)開題報告學生姓名學號班級指導教師職稱/學位題目名稱皮帶式輸送并攏摟草機題目類型設計1.選題來源、國內外研究現狀、目的、意義1.1選題來源在我的家鄉內蒙古自治區赤峰市寧城縣天義鎮，是一個農業化的小鄉鎮，我的爺爺奶奶姥姥姥爺都是地地道道的農民，在我的小時候我姥姥家就喂養了幾頭大奶牛，我每天跟著我姥爺上山去砍苜蓿然后再搬運回家喂牛，但是這個過程也是相當之辛苦，要徒步走到苜蓿所在地，用鐮刀把苜蓿割下來，再把苜蓿集中打捆最后背回家中，直到現在我姥爺家仍舊在喂養很多大奶牛，所以值此畢業設計之際，我也想為我的家鄉出一份力。本課題來源于實際生產需要。隨著我國牧草產業規模化、集約化發展以及農業勞動人口進一步減少，農牧業生產過程中迫切需要機械化。帶式并攏摟草機具有效率高、節省動力、摟草過程牧草損失少等優點。本課題主要針對苜蓿等高品質牧草在摟草作業過程中花葉損失大的問題而設計的一款小型專用摟草機，以滿足特定用戶的需要。而且我們的初衷也是為了讓所有的農民都能用上摟草機，物美價廉的摟草機。中國是個有著13億人口的農業大國,從我國近三十年的發展來看,綜合國力明顯增強，農業產業結構逐步得到優化，畜牧業正逐步成為農業產業化中的主體產業,并且農業經濟占的比重越來越大。人們膳食生活中所需的肉、蛋、奶以及美化人們生活的皮革、服裝、毛紡織品等許多日用消費品均來源于畜牧業，畜牧業變得越來越重要。對于苜蓿的品質以及數量也變得越來越多。中國草原遼闊，草資源豐富，但草原畜牧業仍然沒有擺脫靠天養畜的落后狀況。由于牧草收獲機械化水平低，不能及時有效地收獲并貯存足夠的牧草供應牧畜越冬。據統計,中國每年機械化收獲的牧草不足可收貯牧草的1/10，還有大量的牧草不能收回，致使草原畜牧業抵御自然災害的能力十分脆弱。隨著中國西部大開發戰略的實施和生態環境保護政策的落實，促進了生態保護和恢復草原促進了草原改良、退耕還草、沙漠整治等工作，再加上人們對各種畜產品需要量急劇增加，這必將推動和加快牧草機械的發展促進草業機械化水平的提高,從而使牧草產業成為集生態、經濟和社會效益于一體的新型綜合性產業。近些年來，我國草地建設總規模不斷擴大，對牧草機械的需求也不斷升溫，特別是對摟草機的需求不斷增加。我國摟草機械發展滯后，在摟草機的研制方面，國內摟草機械產業化起步較晚，機具水平與國外摟草機相比有相當大的差距。而國外機型以大型為主，價格昂貴，與國內的牧草種植模式、地塊條件等匹配性不佳，廣泛推廣應用難度大。1.2國內外研究現狀國外牧草機械經歷了百年的發展歷史，機型、性能和技術等已趨向成熟。國內摟草機發展較晚，機具水平與國外相比有較大差距，主要體現在制造水平較低、產品機型單一和適配性差等方面。國內已定型的摟草機技術水平大部分屬于國外20世紀80年代產品的水平。多年來基本沒有創新和改進［4］。很多國外公司看到國內摟草機市場潛力巨大，紛紛進駐中國市場。目前，國外市場主要應用指輪式摟草機、水平旋轉摟草機和傳送帶式摟草機，而這些新型產品在國內的市場保有量較低。2.1側向滾筒摟草機側向滾筒摟草機的主要工作部件是繞水平軸旋轉的摟草滾筒，按滾筒角(滾筒旋轉面與齒桿之間的夾角)分為直角滾筒式和斜角滾筒式兩種。與橫向摟草機相比，側向滾筒式摟草機摟集的草條蓬松，通風性好，干燥均勻，生產效率較高，但是其結構比較復雜。側向滾筒式摟草機主要由機架、升降機構、彈齒滾筒、傳動機構和地輪等部分組成。為了使彈齒在摟草時與地面保持一定的角度，在滾筒的一側設有彈齒運動定向機構，保證摟草彈齒在運動中齒端向下，通過它可調整彈齒傾斜角度，以適應不同濕度和長度的牧草。工作時，飼草在彈齒的作用下，隨機器前移的同時向側面滾動，在摟草滾筒的尾部形成與機器前進方向平行的草條。斜角滾筒摟草機作業性能優于直角滾筒摟草機，可以通過調節斜角滾筒摟草機的滾筒轉速、傾斜度和旋轉方向，實現摟草、攤草和翻草等多種作業形式。斜角滾筒摟草機在作業時彈齒不接觸地面，牧草不易受到污染，形成的草條蓬松、干凈，牧草更趨近于橫向移動，受彈齒打擊次數比同幅寬的直角滾筒摟草機減少一半，適用于種植草地和高產天然草地。國外代表機型有紐荷蘭ＲOLABAＲ258260型及該公司新推出的滾筒式摟草機，ROLABAR230型摟草機裝配兩個3.6m的摟盤，幅寬最大可達到9m，每個彈齒桿上有37個橡膠彈齒。可以選擇帶6個彈齒桿或7個彈齒桿的摟草機，以較快的作業速度完成厚重草鋪的摟草作業。配有可調式彈簧控制的橡膠限深輪，保證摟草機彈齒高度的一致性，駕駛員可以通過調節控制盒實現對摟盤浮動系統的調節，以適應地形變化，摟集到更多的牧草。2.2指輪摟草機指輪摟草機由機架、指輪、地輪(牽引式)和升降調節機構等部分組成，可分別按掛接方式及有無驅動分類。沒有驅動的隨動型指輪摟草機作業時，指輪接觸地面，靠與地面的摩擦轉動，這種機型結構簡單、成本低、便于維護，應用較廣。驅動型指輪摟草機加入了液壓電子控制系統，其通用性較強，摟草速度8～14mh，摟草時花葉破碎率低，適用于高產地作業。指輪式摟草機彈齒觸地工作，易污染牧草。指輪是該類摟草機的主要工作部件，其既能繞自身軸心旋轉，又能繞機架上的軸承孔擺動，隨地面呈浮動狀態，每臺摟草機通常有4～16個指輪，機器前進方向與指輪旋轉平面存在一個125°～135°的夾角，驅動指輪把牧草撥向下一個指輪作業范圍，依次傳遞，在最后一個指輪的外側形成草條。圖1指輪摟草機2.3水平旋轉摟草機水平旋轉摟草機是目前市場上作業效率較高、使用較廣泛的一種摟草機。按掛接方式可分為懸掛、半懸掛和牽引式;按轉子數目不同有單轉子、雙轉子和多轉子等機型。單轉子水平旋轉摟草機由機架、傳動機構、控制機構和摟草轉子等組成。多轉子水平旋轉摟草機比單轉子水平旋轉摟草機增加了機械或液壓升凸輪限位機構是水平旋轉摟草機的主要部件。彈齒運動是影響摟草性能的主要因素，凸輪雙限位曲面軌道曲線形狀控制彈齒運動。凸輪雙限位機構通常分為鑄造和焊接兩種結構，國外多采用鑄造結構，鑄造件整體成型，內應力小、可靠耐磨且質量分布均勻，該技術已基本成熟。圖2旋轉式摟草機隨著我國人工種植草場逐年增多，對牧草收獲機械的需求也不斷提高，面對國外企業紛紛進駐中國市場，國內牧草收獲機械面臨的不僅是研發高性能設備的挑戰，還面臨著國外設備對國內市場占有的挑戰。對比國內外摟草機的發展，可以發現我國摟草機還存在以下問題。(1)產品質量水平低、可靠性差。在相同作業環境下，國內外同種機型每摟集400hm2草地，彈齒斷齒率差距較大，其中國內機型為20%～30%，而國外機型僅為4%～5%［5］。(2)產品單一、系列機型少。國內摟草機定型產品大部分是國外基本淘汰的舊系列產品，而且國內產品沒有形成完整的迭代體系，對舊產品功能的升級較少，對新產品、新功能的研發較少。(3)自動化、智能化程度低。從國外的最新機具可以看出，國外機具已經將自動化、智能化功能應用到摟草機械中，而國內摟草機大部分都是依靠傳統的拖拉機液壓操縱桿控制機具運動，缺乏電控系統的集成調控。目前我國國內的摟草機產品品種少，而且不適合在大型牧場作業，像現有的指輪式摟草機的摟齒會對牧草的草根造成一定程度上的破壞，進而會影響牧草產量；此外指輪式摟草機和旋轉式摟草機在摟草集條的過程中會將豆科牧草部分花葉從枝干脫落而遺漏掉，由于豆科牧草的主要營養成份都蘊藏在葉片和花上，這會造成營養價值的損失。因此可以設計一種摟草機來滿足上述要求。這種摟草機具有較低漏摟率的同時，還能有效地保護草場，減少牧草營養價值的流失。其具有結構簡單，作業效率高，適用范圍廣等優點。圖3凱斯皮帶式并攏摟草機1.3選題目的通過此選題可以培養學生綜合運用所學知識分析和解決結構設計的復雜機械工程技術問題的能力，使學生得到文獻檢索、方案設計、計算機繪圖、說明書撰寫和外文翻譯等能力的綜合訓練，使學生更加深入地體會機械制造的生產組織和生產過程，了解和掌握本專業基本的生產實際知識，鞏固和加深已學過的理論知識，彌補理論教學的不足，為今后從事機械行業奠定必要的實踐基礎，使學生具有項目管理和終身學習的意識，具有不斷學習和適應發展的能力。

1.4選題意義牧草具有營養豐富，色澤嫩綠，氣味芳香，口試性好的特點。在我的老家苜蓿是一種特別重要的飼料。特別是經調制或加工處理后的牧草(入制成草粉，壓成草塊或草粒、化學處理等)可以加工成各種配合飼料，用于替代精飼料。所以，利用牧草發展畜牧業，對于我國走節糧型畜牧業的道路具有很重要的意義。牧草收獲是一項季節性強，勞動強度大的作業項目。由于我國的草原多數分布在北方高寒帶，牧草適時收獲期短，所以要做到保質保量牧草收獲是一項季節性強，勞動強度大的作業項目。由于我國的草原多數分布在北方高寒帶，牧草適時收獲期短，所以要做到保質保量對牧草進行適時收獲，改善勞動環境，降低勞動強度，提高勞動生產效率，提高牧草的產量和質量，降低生產成本，實現牧草機械化收獲具有極其重要的現實意義。牧草實現機械化收獲與人工收獲相比，可以提高勞動生產率25~50倍，降低作業成本20%~60%減少牧草中的營養損失60%~80%牧草機械化收獲。割草機割草摟草機摟草壓捆機壓方捆(或圓捆機壓圓捆)押運或裝運貯存而在牧草飼料工藝流程中的第二個環節也就是摟草機的摟草作用占有整個牧草飼料工藝流程中很重要的部分，在新疆所處的高緯度地區雖然長日照，節氣適宜，對牧草的優質品質有很大促進的作用，但牧草適時收獲期短，要做到保質保量牧草收獲是一項季節性強，勞動強度大的作業項目，因此在割草機割草后的摟草攤曬十分重要，要盡快使牧草充分干燥，并便于避免牧草中的營養成分丟失和干草的壓捆收集。2.設計方案與方案選定2方案設計運用液壓傳動本方案采用液壓傳動，用液壓馬達帶動皮帶工作，一個是摟草的部分，一個是皮帶部分。摟草機收獲機工作時，撿拾器的撿拾齒帶在主動輥及從動輥的驅動下逆前進方向回轉，苜蓿在摟草機前進推動和彈性撥齒的共同作用下被輸送至傳送帶。圖4設計方案示意圖采用液壓馬達設計的優點：結構簡單，效率高，安裝容易，并且利用率高，對苜蓿損傷少。3.設計內容1）根據技術要求設計方案1、摟草機工作型式：拖拉機正牽引；2、配套動力：≤60kW；3、機具工作速度：15km/h；4、拖拉機PTO轉速：540轉/分鐘；5、整機驅動方式：液壓驅動；6、提升系統驅動方式：液壓驅動；7、摟草部件皮帶類型：可拆卸的齒式輸送帶；8、彈齒類型：尼龍彈性3聯齒；9、齒式輸送帶長度：1.9m；10、齒式輸送帶寬度：2.7m；11、齒式輸送帶傾角：0°-45°可調；12、橫向輸送部件皮帶類型：平皮帶；13、橫向輸送最大長度：4.3m；14、皮帶寬度：1.15m；15、卸料方向：沿機具工作方向右側；2）角度分析根據彈齒安裝角、輸送帶傾角確定運動參數。3）力學理論計算齒帶的線速度與機器前進速度之比關系到摟草質量的運動參數。4）完善建模并裝配建立三維模型，并進行裝配，并改善圖紙。5）動態演示將裝配好的模型，檢查干涉情況；根據運動副關系，對零件之間的運動副關系、步長等進行添加，從而完成動態演示。6）ANSYS靜力學分析為了降低計算機分析過程的計算量和對電腦的配置要求，對模型進行簡化分析，分析模型的極限位置以及最大壓力，將未參與分析的標準件去除。將簡化好的模型導入ANSYS，設置材料屬性、初步網格劃分、添加約束和力、求解分析、查看結果，根據分析結果進一步劃分網格，再求解分析，根據分析的實際情況進行選擇判斷。7）完成總裝配圖和所有零部件圖的繪制利用二維設計軟件對摟草機總裝配圖（A0圖1張）、關鍵零部件（不少于8張A4圖）的工程圖進行繪制并出圖；6）圖紙審核與產品制樣根據圖紙來檢查是否有裝配錯誤，查看配合精度等一些細節部分。8）整理數據，總結方法理論，完善論文結構整理數據，總結設計過程，開始寫論文。4.工作進度安排4.1設計調研、查閱資料和制定方案1)通過內蒙古工業大學圖書館知網等檢索網站來進行相關文獻的閱讀撰寫開題報告。（3月1日-3月15日）。4.2設計、繪圖進行設計計算，通過計算進行液壓缸的選型，初步設計出草圖（初步計劃2周完成）2)對配合地方的公差配合尺寸進行優化，最終確定工程圖尺寸，運用CAD軟件進行繪制零件圖和裝配圖。4.3建立三維模型1)運用Solidworks軟件建立箱體、液壓缸及其活塞桿等零件的零件的三維模型，對建立的零件模型進行裝配運動仿真。對局部需要改進的地方進行優化。計劃時間2周2)對三維模型進行ANSYS力分析，查看結果，拓撲優化模型。4.4撰寫說明書整理設計過程，撰寫設計說明書，進行最后的收尾工作。4.5畢業答辯對論文初稿的編排和檢查，格式規劃，對終稿的電檢查重，對總裝配圖和零件圖的打印，回顧課題研究整個過程，進行思考總結，準備答辯。5.參考文獻［1］農機裝備產業轉型升級的指導意見［J］．機械工業標準化與質量，2019(4)［2］中國農業機械化科學研究院．農業機械設計手冊(下)［M］．北京:中國農業科學技術出版社，2007．［3］楊世昆，蘇正范．飼草生產機械與設備［M］．北京:中國農業出版社，2009．［4］張樂佳．國內外主要牧草收獲機械發展概況［J］．農業工程，2014，4(5):20-22．ZHANGLejia．Developmentsituationaboutmainhay-harvstingmachineathomeandabroad［J］．AgriculturalEngineering，2014，4(5):20-22．［5］楊莉．摟草機發展現狀與趨勢［J］．中國農機化學報，2020，41(4):57-64．YANGLi．Developmentstatusandtendencyofrakeswather［J］．JournalofChineseAgriculturalMechanization，2020．[6]徐秀英,張維強.對我國牧草生產機械化現狀及發展的思考[J].中國農機化,2004[7]房駿,尚力,王慶瑩.我國牧草收獲機械的發展現狀及存在問題[J].農機質量與監督,2006(1).[8]烏欣.畜牧機械發展現狀及趨勢[J].畜牧與飼料科學,2006(5)[9]白玉剛,劉國君,張代玉.進口牧草收獲機械及配套方案的選擇[J].養殖技術顧問,2004(7)[10]文春.對發展牧草收獲機械化的思索[J].農機市場,2003(4):10-11.[10]文春.對發展牧草收獲機械化的思索[J].農機市場,2003(4):10-11.[1]李林