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外文翻譯
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名 鄭 敏
班 級(jí) BD機(jī)制031
學(xué) 號(hào) 0320110131
指 導(dǎo) 教 師 袁 鐵 軍
新型樹脂傳遞模塑技術(shù):原型機(jī)研制
J.R. Thagard, O.I. Okoli*, Z. Liang, H.-P. Wang, C. Zhang著
鄭敏譯
摘要: 樹脂輸入液的雙重柔性安裝(RIDFT)技術(shù)是一種新型的科研技術(shù), 其中包括潤(rùn)濕、真空樹脂灌注成型。前面所注入的樹脂是二維流量,避開了樹脂在其他立體復(fù)合體中的流動(dòng)出現(xiàn)的不成熟現(xiàn)象。采用片面塑造,所提供的成本效益比樹脂模塑要高。 對(duì)正在進(jìn)行樣機(jī)的開發(fā)RIDFT進(jìn)程取得了積極成果。復(fù)合材料表面質(zhì)量好、微觀結(jié)構(gòu)特征、 屢被制作和力學(xué)性能與成本相比節(jié)約了24%。本文RIDFT過(guò)程,概述其優(yōu)點(diǎn),提出了其挑戰(zhàn)性,為了找出潛在效益產(chǎn)業(yè)。目前正在進(jìn)行的工作包括:制造產(chǎn)物的提煉，建造一座大型原型機(jī)以全面反映其用于制造大型復(fù)合材料部件和紫外光固化技術(shù),以減少大量的制造周期時(shí)間。
關(guān)鍵詞:e.成形; 輸液。
1. 引言
運(yùn)輸部門繼續(xù)為有著能夠減少重量， 耐蝕性及功能集成的優(yōu)點(diǎn)的高分子復(fù)合材料提供有意義的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。然而,可利用的生產(chǎn)過(guò)程限制了復(fù)合材料在大規(guī)模生產(chǎn)部門的利用。由于本身較長(zhǎng)的循環(huán)周期和有害揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的排放，當(dāng)前許多過(guò)程并不容易融入到大規(guī)模生產(chǎn)當(dāng)中。不過(guò),液態(tài)復(fù)合型 (lcm)技術(shù)是有前途的科技。 例如樹脂傳遞模塑(RTM)、樹脂傳遞模塑彈性(FRTM)、輸液的柔性模具樹脂(RIFT)。 這些成型技術(shù),也有著的能夠使VOCS的排放量減少90%的優(yōu)點(diǎn)。
成本是在復(fù)合生產(chǎn)過(guò)程的發(fā)展中首先需要考慮的事項(xiàng)。海洋產(chǎn)業(yè)廠商已經(jīng)致力于這有效的和便宜的公開的成型技術(shù),盡管美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(環(huán)保局)法規(guī)。在雙重柔性模具(RIDFT)技術(shù)之間樹脂輸液的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了注入樹脂技術(shù)的發(fā)展，降低關(guān)閉塑造方法較高的成本。
2. 液體復(fù)合成型工序
2.1 樹脂傳遞模塑(RTM注射)
傳統(tǒng)上, 樹脂傳遞模塑也被用作制造復(fù)合材料部分。RTM工藝過(guò)程提供了許多優(yōu)勢(shì)超過(guò)其它制造纖維增強(qiáng)熱固性高分子復(fù)合材料。 這些優(yōu)勢(shì)包括:改進(jìn)組件厚度耐寒性-河口、表面光潔度好、減少排放揮發(fā)性。其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題關(guān)于RTM工藝過(guò)程的成功是正確認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)樹脂流動(dòng)在模子填充期間?？紤]工作已經(jīng)被做了好多在這塊領(lǐng)域，一些模型和模擬工具可以利用。
盡管如此,為有著復(fù)雜幾何形狀和滲透性變化的零件做出的樹脂流量分析目前仍然存在困難。 但是預(yù)先的準(zhǔn)備和工裝成本可以禁止大都超過(guò)數(shù)公尺尺寸的部分、尤其對(duì)一次性或小生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與手動(dòng)停止過(guò)程相比。圖1顯示了RTM的一個(gè)示意性的過(guò)程。lcm過(guò)程的進(jìn)一步發(fā)展已針對(duì)復(fù)雜和相關(guān)聯(lián)的成本費(fèi)用。其中一些將被討論在下列部分。圖
2.2在柔韌性加工下樹脂灌輸(RIFT)
在柔韌性加工下樹脂灌輸(RIFT)是一種較新的工藝,在八十年代引進(jìn)。 RIFT的一版追溯到50年代,當(dāng)它被用來(lái)制造漁船船體。圖2展示了RIFT過(guò)程被ciba和geigy發(fā)展。一個(gè)靈活的柔弱的斑點(diǎn)工具是這過(guò)程后面的根基。20世紀(jì)80年代, 橡皮工具袋的使用作為柔性的工具被調(diào)查并且很多專利被申請(qǐng)。 在90年代還過(guò)程被重新發(fā)現(xiàn),并且還發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)?zhí)貏e是在船運(yùn)和汽車的產(chǎn)業(yè)。 RIFT一版被用于增強(qiáng)碳纖維強(qiáng)化海洋結(jié)構(gòu)
在RIFT過(guò)程,纖維是第一個(gè)被替用在柔弱的放在典型涂了脫模劑的模子。接著,一個(gè)靈活的加工層被替用在纖維和未知的邊緣被真空緊閉。然后纖維被真空地注入在模子和靈活的加工層之間放置在真空密封緊圍繞優(yōu)勢(shì)，從而形成了該部分的形狀。
RIFT保有RTM的許多環(huán)境優(yōu)勢(shì),但加工成本低廉得多、從此一半傳統(tǒng)的僵化封閉模具被一個(gè)包所替代。目前模具要適應(yīng)到RIFT過(guò)程或許是可行的。 在大規(guī)模生產(chǎn)中這變得非常重要, 有著節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美圓的加工和制造費(fèi)用的潛能 。
和rtm過(guò)程相比，RIFT有一些優(yōu)點(diǎn)。 RIFT提供有限直接控制的厚度或纖維含量最后的碾壓在RIFT過(guò)程。 這些參數(shù)取決于在壓力作用下加固的壓縮和緩和，而套袋薄饃揣息和其他輔助材料的相互關(guān)系。
干纖維集合的壓縮研究受諸多研究的影響。 皮爾斯和薩默斯注意到一個(gè)干的粗成品的反應(yīng)是動(dòng)態(tài)的。 時(shí)間依靠壓縮和松弛被觀察，反復(fù)被裝卸加固達(dá)到高的一個(gè)給定的壓力壓緊。 在RIFT中加固的壓縮進(jìn)一步被流動(dòng)樹脂的到來(lái)所復(fù)合。這為纖維和可能影響在真空膠膜袋下碾壓的變形提供潤(rùn)滑。此外,有效壓力作用在加固上的不是持續(xù)的在整個(gè)過(guò)程中。 桑德等。調(diào)查了不同面料的可壓縮性(平紋、斜紋、緞、 非卷曲)并且確認(rèn)壓縮型面料的可壓縮性取決于它的種類。 斜紋編織織物在干和濕的情況下最難壓縮。
樹脂在一給定的點(diǎn)到來(lái)之前，干膠膜受大氣壓的影響。 當(dāng)樹脂流過(guò)這點(diǎn)時(shí),樹脂里面的壓力就上升、 這樣新的壓縮在加固上就減少了。 主要的是流動(dòng)引誘的缺點(diǎn)有著在部分幾何學(xué)的復(fù)合上增長(zhǎng)的可能性。一個(gè)理論和和現(xiàn)實(shí)的理解對(duì)于這些機(jī)制是被需求為了評(píng)定是否模型碾壓能一貫性地，可再生的和可預(yù)言的纖維含量和質(zhì)量被制造。 在這過(guò)程中膠膜及配套材料之間的相互作用必須被量化。
Summerscales表明RIFT過(guò)程降低工人接觸液態(tài)樹脂當(dāng)增長(zhǎng)組成的機(jī)械特性和纖維含量通過(guò)減少空隙度與手動(dòng)停止相比。 此外,RIFT提供與當(dāng)前被應(yīng)用的加工（RTM或者模壓）相比能夠降低加工成本的費(fèi)用的潛能。
2.3柔性樹脂傳遞模塑(FRTM)
RIFT的一個(gè)類似的過(guò)程是FRTM。 FRTM是一個(gè)創(chuàng)新的復(fù)合制造過(guò)程,基于詳細(xì)的成本分析上發(fā)展, 被確定為成本效益設(shè)計(jì)。FRTM是一個(gè)混合過(guò)程,它結(jié)合了技術(shù)特性和各自有利的橫隔膜形成及rtm的經(jīng)濟(jì)效益。分開的數(shù)張干燥纖維和固體樹脂被擺放在橡膠隔板、加熱之間使樹脂液化。纖維和樹脂然后被畫一個(gè)真空在橫隔膜及形成的通過(guò)畫橫隔膜集合通過(guò)困難加工所壓榨。圖3所示顯示了FRTM進(jìn)程的示意性。 FRTM過(guò)程被優(yōu)化為了生產(chǎn)出高質(zhì)量低的零件厚度變化，低無(wú)用的量和高纖維數(shù)量。
最后,FRTM過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益通過(guò)小型生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)被驗(yàn)證。FRTM被設(shè)計(jì)和發(fā)展,以便慮及相比傳統(tǒng)的方法例如rtm更便宜和更快的部分被制造。對(duì)于新的成本效益的需求意味著生產(chǎn)通常是一個(gè)起點(diǎn)對(duì)于一種新的過(guò)程的發(fā)展例如FRTM來(lái)自古典的rtm過(guò)程。 通過(guò)FRTM的真空成型和許多其它當(dāng)前可利用的過(guò)程（例如RIFT被顯示在表1里）的比較。
在概念上,FRTM是一種混合的過(guò)程,結(jié)合了rtm和橫隔膜成型有利的特性。像rtm，F(xiàn)RTM使用最低的成本構(gòu)成未加工的材料可能是(干纖維和樹脂)，但是排除了勞動(dòng)強(qiáng)度典型的和三維空間含纖維的預(yù)制品被用在了rtm。在FRTM,面料被形成在一步雙膜片成形過(guò)程中。 這降低勞動(dòng)強(qiáng)度,減少周轉(zhuǎn)時(shí)間。 FRTM也可以減少加工成本典型地與rtm聯(lián)系在一起,因?yàn)闆]有重的匹配加工被需要。
FRTM過(guò)程的第二優(yōu)勢(shì)是從出現(xiàn), 橫隔膜系統(tǒng)，本質(zhì)上，可變形的、并提供低成本重構(gòu)裝置加工邊緣出現(xiàn)的。 通過(guò)多種多樣成型方法的使用，如真空成型、匹配模具沖壓成型，它可能減少加工費(fèi)用與專注的匹配加工在窗同的rtm過(guò)程想聯(lián)系。降低加工成本可以來(lái)自較輕,片面工具 或通過(guò)一個(gè)柔性的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),重組成型機(jī)制。 FRTM也減輕或消除工具的清理,這是典型的勞動(dòng)密集型。
FRTM過(guò)程的第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是注入過(guò)程重復(fù)性，這使得更快、更容易被控制。 這一結(jié)果來(lái)自引導(dǎo)樹脂注入沿著厚的方向的部分，這是和其他兩個(gè)平面方向相比較短的。 此外,平面注入口和通風(fēng)孔在最后的幾何部分不受約束。傳統(tǒng)的昂貴的實(shí)驗(yàn)有必要最優(yōu)化處理可變的和重新設(shè)計(jì)的加工以便完成任務(wù), 而新零件的開發(fā)時(shí)間大大減少,因?yàn)槿狈π碌膶W(xué)習(xí)。 假定樹脂開始時(shí)在一個(gè)非常接近最后的位置,這過(guò)程與橫向的方法相比典型地于rtm相關(guān)聯(lián)。
表1顯示FRTM過(guò)程的缺點(diǎn)。 在許多幾何構(gòu)件形成的過(guò)程中存在很多缺陷。 所切削的底部不能產(chǎn)生真空形成機(jī)制原理。在FRTM過(guò)程中控制厚度變化和可完成的構(gòu)造體積受到了是潛在的限制?？刂坪穸茸兓欠忾]的循環(huán)過(guò)程,和徹底的明智的選擇樹脂 ，其性能最適合FRTM獨(dú)特的工藝要求。 構(gòu)造體積是在加工處理的時(shí)候接近涉及熱氣壓成型施加結(jié)構(gòu),因此, 他是依靠所成型的方法來(lái)決定的。
2.4 真空袋模具成型(VBM)和混合樹脂注入模具成型(SCRIMP)
VBM技術(shù)是一個(gè)封閉的模具技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的開模過(guò)程。 SCRIMP是VBM流行的詮釋。 在這個(gè)過(guò)程中,一個(gè)組成凹槽或者通溝的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),被用作分散樹脂和減少流量阻力及延遲時(shí)間。樹脂在真空壓力下首先填滿凹槽或者溝通道， 然后樹脂注入纖維組織,在VBM,單方面的硬性塑一個(gè)袋裝物被用來(lái)形成模具型腔。
VBM過(guò)程可分為五個(gè)步驟。 首先,在預(yù)成型模具表面清洗、 然后用釋放劑、模具膠在在表面噴涂。 接下來(lái),在加入填充劑的時(shí)候，把纖維墊弄干按入模型表面，用一個(gè)柔軟的袋子掩蔽好，第三步，真空腔的模具和樹脂的纖維墊被注入到真空力。 后腔充滿樹脂開始固化樹脂和復(fù)合固化成部分,稱為樹脂固化步驟。 最后,從模具中取出固化復(fù)合物，以及下一個(gè)循環(huán)開始。
2.5樹脂注入雙重易曲模具(RIDFT)
RIDFT想要聯(lián)合其它LCM技術(shù)解決問(wèn)題。 這些問(wèn)題包括可完成的纖維量達(dá)體積部分厚度的堅(jiān)硬性,制造周期時(shí)間和工藝的復(fù)雜性。 雖然目前并非所有問(wèn)題都已經(jīng)解決, 據(jù)這項(xiàng)研究的表明使用RIDFT的LCM技術(shù)克服缺點(diǎn)和局限性等。 圖4顯示了該RIDFT進(jìn)程。
與FRTM過(guò)程不同的是,RIDFT過(guò)程不使用干燥的樹脂片，但是通常使用低粘度室溫消除熱固樹脂。在室溫下，熱固性樹脂能允許部分的消除在分鐘內(nèi)完全被注入的固化劑含量，既允許部分地消除被移動(dòng)的部分，此外，低粘度樹脂可以進(jìn)一步提高高纖維的潤(rùn)滑性，以此方式提高表面的變化過(guò)程。
RIDFT過(guò)程的有利條件是以往的RTM經(jīng)驗(yàn)，即以流出的兩寸樹脂消除錯(cuò)綜復(fù)雜的三寸樹脂。RIDFT的另一個(gè)有利條件是：與RTM比較時(shí)，它的花費(fèi)教少，縮短了生產(chǎn)時(shí)間，結(jié)合了UV的消除技術(shù)，并且達(dá)到了潛在的高纖維的容量，固有的限定了零件的幾何形狀成為“成型模具”。
與RIFT相比，RIDFT的一個(gè)有利條件是在使用過(guò)程中的一個(gè)第二柔韌的工具，即減少了清潔和制造的預(yù)備工作，關(guān)于RIDFT，樹脂不接觸模塊表面，并且在每個(gè)循環(huán)周期之前消除需要的準(zhǔn)備模塊，另一方面，減少生產(chǎn)步驟，從連續(xù)使用的RTM過(guò)程來(lái)看也不提供工具磨損經(jīng)驗(yàn)。
在RIDFT過(guò)程中，多孔的鋁模塊工藝技術(shù)（應(yīng)用技術(shù)）能夠被利用。在國(guó)際上模塊鋼建造的多孔模塊用于RIDFT，如圖5所示，瑞士制造，PORTEC,介紹了一個(gè)商業(yè)名為METAPOR的獨(dú)特專利材料。這個(gè)由鋁顆粒組成的商業(yè)的可利用產(chǎn)品被還氧化物的樹脂包裹,并且在高壓力下被壓縮。材料的結(jié)合和制造過(guò)程導(dǎo)致了出現(xiàn)澆注塊和探索了固化金屬,當(dāng)微觀孔和具有滲透性的空氣被完成。
METAPOR技術(shù)允許RIDFT技術(shù)去克服他潛在的問(wèn)題。真空成型驅(qū)動(dòng)RIDFT進(jìn)步的關(guān)鍵組成部分的過(guò)程形狀。 微孔隙模具在模具內(nèi)部所有范圍內(nèi)的真空被破壞，其意思就是允許斷裂不必要的增加，同樣空隙的問(wèn)題將不在發(fā)生。
圖片6顯示了在使用非多孔模具時(shí)真空層無(wú)法形成柔性進(jìn)入V形槽。 一旦撤離真空非結(jié)晶和多孔硅板之間時(shí),所形成不會(huì)發(fā)生改變。然而，由于與多空模具表面的的空隙是為了排出在模具表面所有范圍的空氣和因硅樹脂成片狀而進(jìn)入V形槽。 由于成形壓力低、在樹脂和模具表面 之間缺乏接觸，RIDFT模具成本大大低于其他液態(tài)成型過(guò)程。
3. 結(jié)論
建造該樣機(jī)是基于RIDFT要進(jìn)一步推進(jìn)樹脂注入技術(shù)。 作為變化過(guò)程中的空隙,RIDFT提供更多的優(yōu)勢(shì),同時(shí)保持了有助于加工的空隙。由于附加的底座靈活的模具表面上清理和再生產(chǎn)準(zhǔn)備工作已經(jīng)被還原。 隨著RIDFT進(jìn)程， 樹脂與模具表面接觸，在每個(gè)周期之前并沒有發(fā)生和剔除準(zhǔn)備好的模具。 除了制造業(yè)逐步減少,他并沒有以刀具磨損而被連續(xù)使用。
在確定RIDFT有效的費(fèi)用期間，在RIDFT和SCRIMP進(jìn)行了比較。 初步結(jié)果顯示, RIDFT進(jìn)程的費(fèi)用節(jié)省約24%。
RIDFT不斷的發(fā)展過(guò)程證實(shí)RIDFT制造大型復(fù)合組件和減少生產(chǎn)周期時(shí)間的能力。
8
前 言
我國(guó)是果樹種植大國(guó)，無(wú)論是種植面積還是單位面積都位于植樹大國(guó)的前列。但是在我國(guó)，樹苗機(jī)械化移栽技術(shù)遠(yuǎn)落后于其他國(guó)家，從人工移苗到半自動(dòng)化、全自動(dòng)化機(jī)械移苗，整個(gè)移栽過(guò)程的精耕細(xì)作，作業(yè)項(xiàng)目多、要求嚴(yán)、難度大、作業(yè)量大。各地雖然都進(jìn)行了大量的研究和探索。但移栽效率低，不適于自動(dòng)喂入移栽。以及現(xiàn)有的一些移栽機(jī)，由于技術(shù)與設(shè)備在營(yíng)養(yǎng)缽?fù)恋呐渲?，機(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)效率低，加工成本高以及作業(yè)性能不穩(wěn)定等方面因素，在樹苗育苗移栽中也未能得到廣泛應(yīng)用。林果業(yè)在中國(guó)乃至世界林果產(chǎn)業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足重要的作用。設(shè)計(jì)夾持式移栽機(jī)喂苗裝置采用人工設(shè)苗，夾苗裝置下苗，由滾輪輸送自動(dòng)喂入地溝中的方案。根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，確定了機(jī)械運(yùn)動(dòng)軌跡；在鏈?zhǔn)酵睹缪b置運(yùn)動(dòng)軌跡的基礎(chǔ)上，確立了輪式移栽機(jī)喂苗裝置的基本參數(shù):栽植頻率、栽植株距、機(jī)組前進(jìn)速度、苗箱上樹苗放置位置和下苗裝置的間距，下苗輪的轉(zhuǎn)速、裝苗株數(shù)以及傳動(dòng)比之間的相互關(guān)系，該機(jī)由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸傳動(dòng)可保證同步作業(yè)，苗箱可放置多棵侍載植苗，依次人工設(shè)入輪式下苗裝置，由下苗輪傳送喂苗，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化，此機(jī)構(gòu)能耗低，生產(chǎn)效率高，工作質(zhì)量好，能與各種中小型四輪拖拉機(jī)配套使用。該機(jī)的研制將大大提高樹苗移栽的速度和可靠性及減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，是一種較
為理想的樹苗移栽機(jī)[。
12屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
果樹幼苗移栽機(jī)的設(shè)計(jì)
說(shuō)明書
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 12-2
指導(dǎo)教師
日 期 2011.12—2012.5
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
1緒論 1
1.1本課題來(lái)源及研究的目的和意義 1
1.2本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 1
1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析 1
1.2.2國(guó)外研究狀況分析 2
1.3本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路 2
1.3.1設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究的內(nèi)容 2
1.3.2主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) 3
1.3.3存在問(wèn)題的解決思路: 3
1.4對(duì)設(shè)計(jì)所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 3
1.4.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 3
1.4.2 實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 3
2樹苗移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)說(shuō)明 3
2.1結(jié)構(gòu)原理 4
2.1.1工作原理 4
2.1.2工作過(guò)程 4
2.2圓盤式開溝器 4
2.2.1 開溝器的作用 4
2.2.2開溝器的性能要求 4
2.2.3開溝器的類型及選擇 4
2.3覆土器 5
2.3.1覆土器的功能 5
2.3.2覆土器的結(jié)構(gòu)類型 5
2.3.3覆土器的要求 5
2.3.4刮板型覆土裝置的刮板式和鏟式覆土器的對(duì)比 5
2.4鎮(zhèn)壓輪 5
2.4.1鎮(zhèn)壓輪的作用 6
2.4.2鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn) 6
2.5夾苗器 6
3 齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù) 6
4 各個(gè)軸的設(shè)計(jì) 8
4.1計(jì)算各軸的輸入功率 8
4.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 8
4.3小錐齒輪軸的設(shè)計(jì) 9
4.4大錐齒輪軸的設(shè)計(jì) 12
結(jié) 論 12
致 謝 13
參考文獻(xiàn) 14
1緒論
隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的投入和技術(shù)創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高農(nóng)民的積極性。同時(shí)要使栽植的穩(wěn)定性和栽植速度大大提高，降低生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。我國(guó)在移栽機(jī)研制過(guò)程中，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝明顯脫節(jié)，需要進(jìn)一步完善與育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù)。在引進(jìn)基礎(chǔ)上要克服不足，盡量設(shè)計(jì)出適合經(jīng)濟(jì)作物的移栽機(jī)，加強(qiáng)自動(dòng)喂苗栽植器的研究，增加檢測(cè)與傳感裝置，適時(shí)地控制栽植過(guò)程。力求達(dá)到預(yù)期的栽植效果。同時(shí)還要加強(qiáng)自動(dòng)上苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)將通用移栽機(jī)與專用移栽機(jī)相結(jié)合，增強(qiáng)移栽機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性，提高其通用性。
1.1本課題來(lái)源及研究的目的和意義
到目前為止我國(guó)的水果種植面積為840萬(wàn)公頃，占世界果樹種植面積的21%；水果年總產(chǎn)量達(dá)5900多萬(wàn)噸，占世界果樹總產(chǎn)量的13.4%，這兩項(xiàng)指標(biāo)都已躍居世界第一。雖然我國(guó)人均79萬(wàn)平方米的果樹面積，已接近人均83平方米的水平，但由于我國(guó)果樹平均單產(chǎn)僅為世界平均產(chǎn)值的66%，所以我國(guó)目前人均果品擁有量?jī)H為47kg，遠(yuǎn)低于世界人均75kg的擁有量。所以移栽機(jī)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)機(jī)械化移栽技術(shù)，可以減少自然災(zāi)害的影響，減輕種植戶的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到增產(chǎn)、增收目的。本設(shè)計(jì)以機(jī)械移栽樹苗為設(shè)計(jì)內(nèi)容,選擇機(jī)械移栽機(jī)類型為夾持式移栽機(jī)。樹苗移栽機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用比較普遍，但種植模式還是比較單一；為了加快樹苗機(jī)械化移栽的效率和質(zhì)量，本文分析了國(guó)內(nèi)不同種類移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
我國(guó)是果樹種植大國(guó)，無(wú)論是種植面積還是單位面積都位于植樹大國(guó)的前列[4]。但是在我國(guó)，樹苗機(jī)械化移栽技術(shù)遠(yuǎn)落后于其他國(guó)家，從人工移苗到半自動(dòng)化、全自動(dòng)化機(jī)械移苗，整個(gè)移栽過(guò)程的精耕細(xì)作，作業(yè)項(xiàng)目多、要求嚴(yán)、難度大、作業(yè)量大。各地雖然都進(jìn)行了大量的研究和探索。但移栽效率低，不適于自動(dòng)喂入移栽。以及現(xiàn)有的一些移栽機(jī)，由于技術(shù)與設(shè)備在營(yíng)養(yǎng)缽?fù)恋呐渲?，機(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)效率低，加工成本高以及作業(yè)性能不穩(wěn)定等方面因素，在樹苗育苗移栽中也未能得到廣泛應(yīng)用。林果業(yè)在中國(guó)乃至世界林果產(chǎn)業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足重要的作用。同時(shí)果樹在栽植過(guò)程中都是沿用傳統(tǒng)的人工栽植的方法，傳統(tǒng)栽植法勞動(dòng)力大、強(qiáng)度大，機(jī)器的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性低，能耗高、效率較低等問(wèn)題。要實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)栽植技術(shù)向現(xiàn)代栽植技術(shù)的轉(zhuǎn)變。需因地制宜，大力發(fā)展果樹栽植機(jī)械化。為了充分利用資源減少自然災(zāi)害，爭(zhēng)取高產(chǎn)，機(jī)械化移栽是有效途徑。這樣可以解決人工栽植過(guò)程中的栽植勞動(dòng)強(qiáng)度大，所需勞動(dòng)力較多，產(chǎn)品粗大笨重，成本高、效率低，質(zhì)量難以保證的問(wèn)題?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法不僅要考慮機(jī)械靜強(qiáng)度，而且還要考慮機(jī)械的動(dòng)態(tài)性，這樣才能提高機(jī)械設(shè)備的性能和效率。隨著移栽技術(shù)的作用日益突出，降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率，機(jī)械移栽的行距、株距和深度保持一致，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，為果樹種植的規(guī)?；岣吡饲疤幔瑸樯鷳B(tài)作業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)[1]。
生態(tài)果業(yè)機(jī)械化發(fā)展已經(jīng)步入新的歷史起點(diǎn)，生態(tài)果業(yè)機(jī)械化作為發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的主要內(nèi)和主要標(biāo)志，適合地區(qū)生產(chǎn)需要的栽植機(jī)植種類較少、單一，科技含量不高，不能滿足果業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。人工移栽勞動(dòng)強(qiáng)度大，需勞動(dòng)力多，效率低，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)作物的發(fā)展，不能較快地推進(jìn)種植果林業(yè)的發(fā)展。新型的栽植機(jī)的改造和設(shè)計(jì)提高了機(jī)具的性能和效率，并為其他的林業(yè)與木工機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)開辟新的道路，使得我國(guó)的機(jī)械趕得上時(shí)代并達(dá)到世界的水平，這對(duì)于提高我國(guó)植樹造林機(jī)械化的進(jìn)程有巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)對(duì)于我國(guó)林業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益具有重大意義。也對(duì)林果業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，加快發(fā)展機(jī)械化移栽技術(shù)勢(shì)在必行[2]。
1.2本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析
我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)，樹苗栽植一直沿用傳統(tǒng)的手工勞動(dòng)方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。由于果樹種植面積的廣和農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，移栽技術(shù)落后、效率低已成為林果業(yè)生產(chǎn)的制約因素，樹苗移栽機(jī)械化和自動(dòng)化已成為農(nóng)民越來(lái)越迫切的要求。與小麥、水稻生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展速度相比，樹苗移栽機(jī)械化的發(fā)展比較緩慢。這種狀況與當(dāng)前加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的形式要求不適應(yīng)。有關(guān)資料顯示，英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)在自動(dòng)栽植機(jī)的研制方面均取得了很大的成績(jī)。我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始研制移栽機(jī)，初期主要用來(lái)移栽玉米和棉花等作物，我國(guó)在這方面的研究起步晚，技術(shù)進(jìn)步緩慢，目前整體技術(shù)水平還較低。植樹造林方面的機(jī)械也是很少，我國(guó)于1953年開始引進(jìn)移栽植樹機(jī)，在東北地區(qū)西部營(yíng)造防護(hù)林[3]。1960年開始設(shè)計(jì)和制造拖拉機(jī)牽引式半自動(dòng)投苗植樹機(jī)。為了適應(yīng)沙區(qū)防風(fēng)固沙植樹造林的要求，國(guó)家不斷投資科研經(jīng)費(fèi)來(lái)研制植樹機(jī)，我國(guó)的移栽技術(shù)剛剛處于起步試驗(yàn)階段，目前仍以人工移栽為主。人工移栽難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模種栽植，從而導(dǎo)致生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)效益低，不利于移栽技術(shù)的推廣。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，機(jī)械化移栽可以實(shí)現(xiàn)育苗移栽一體化?，F(xiàn)階段我國(guó)移栽技術(shù)發(fā)展極不平衡。我國(guó)針對(duì)不同的果樹及其它作物分別研制了相應(yīng)的栽植機(jī)，由于栽植作業(yè)質(zhì)量與農(nóng)藝要求還有一定差距，未能大面積推廣。隨著林果業(yè)種植面積和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，在有人工作業(yè)方式使用，已不能滿足林果產(chǎn)業(yè)化的步伐。我國(guó)在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的產(chǎn)品，以緩解勞動(dòng)力緊張和提高生產(chǎn)效率。國(guó)內(nèi)研制的苗木移植機(jī)分為壟作和床作兩種形式，主要有自走式苗木移植機(jī)2ZYZ-2型自走式苗木移植機(jī)、4YK-K型床作苗木移植機(jī)、嵌入式系統(tǒng)控制苗木移植機(jī)等，其最大理論栽植密度至少為160株/㎡該密度達(dá)不到林區(qū)育苗生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程要求。目前，自走式苗木移植機(jī)2ZYZ-2型自走式苗木移植機(jī)、4YK-K型床作苗木移植機(jī)、嵌入式系統(tǒng)控制苗木移植機(jī)等其技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先，現(xiàn)正在做推廣應(yīng)用工作。多年來(lái)，我國(guó)研究人員根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀，為解決林果業(yè)樹苗移植的機(jī)械化作用問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究工作，并將其列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。
在我國(guó)，果樹的栽植具有季節(jié)性和區(qū)域性特點(diǎn)，機(jī)具作業(yè)時(shí)間短，單一性能機(jī)具的年使用率降低，因此在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量考慮一機(jī)多用的問(wèn)題。具體要改進(jìn)的措施：一是研制適用不同的土壤條件和工作條件的機(jī)具，二是設(shè)計(jì)通用機(jī)架，在更換其他工作部件后即可完成其他果樹林作業(yè)項(xiàng)目，提高其使用率。三是要考慮人—機(jī)的工程學(xué)原理，要讓人舒服，健康的工作，提高安全性能?，F(xiàn)在我們國(guó)家的技術(shù)還不夠成熟，許多還是借鑒他國(guó)的，單一的機(jī)械不能通用到其他地區(qū)的工作，有待機(jī)械多樣化，不僅能夠適用種植果樹還要適用其他的樹種，更要發(fā)展到植樹造林的機(jī)械上一樣可以通用[4]。種種的原因、地理位置及技術(shù)條件證明我們加大力度發(fā)展機(jī)械化勢(shì)在必行。
1.2.2國(guó)外研究狀況分析
國(guó)外許多國(guó)家已大力推廣了移栽技術(shù)，并取得良好的效果。國(guó)外的移栽機(jī)，按自動(dòng)化程度分：手工移栽機(jī)、半自動(dòng)移栽機(jī)和全自動(dòng)移栽機(jī)。按栽植器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分，主要包括鉗夾式、鏈夾式、導(dǎo)管式及吊杯式等。主要機(jī)型有德國(guó)的A821型栽植機(jī)、意大利切克基．馬格利公司生產(chǎn)的OTMA栽植機(jī)和荷蘭米啟根公司生產(chǎn)的MT栽植機(jī)。日本在20世紀(jì)70年代研制出TPA-1型全自動(dòng)栽植機(jī)，法國(guó)在20世紀(jì)60年代就研制出皮卡多爾自動(dòng)栽植機(jī)，用于裸苗栽植。在推廣應(yīng)用中大大提高了勞動(dòng)效率，降低成本。
手提式果樹種植用挖坑機(jī)。德國(guó)生產(chǎn)的BT120C型挖坑機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率1.3KW，質(zhì)量8.2Kg，鉆頭鉆速190r/min,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩1.7N.m,鉆頭的轉(zhuǎn)矩79.0N.m。英國(guó)生產(chǎn)的05H830型懸掛式挖坑機(jī)和美國(guó)生產(chǎn)的懸掛式三鉆頭挖坑機(jī)鉆頭之間的距離可調(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(guó)和加拿大生產(chǎn)的手提式挖坑機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)與鉆頭采用分離式，通過(guò)液壓傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)鉆頭工作。美國(guó)生產(chǎn)的HYD-TB11H型液壓挖坑機(jī)質(zhì)量為170r/min,鉆頭最大扭矩349N.m。美國(guó)生產(chǎn)的MDL-5B型挖坑機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)采用動(dòng)力為4.1KW的BS Inter Pro OHV。挖坑機(jī)在工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)離操作者有較遠(yuǎn)的距離，大大減少了噪音對(duì)操作者的影響，充分考慮了人—機(jī)工程學(xué)原理，增加其安全性，并減輕了操作者的疲勞強(qiáng)度[5]。
現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代機(jī)械，就是現(xiàn)代化栽植利用機(jī)械但也離不開人的操作，在任何的設(shè)計(jì)中都要積極的考慮到人—機(jī)工程學(xué)原理。凡是人使用的各種機(jī)械設(shè)備，都應(yīng)進(jìn)行完善的人—機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，以其符合人的心理和生理學(xué)特性，從而最大限度地減輕使用者的操作疲勞和心理負(fù)擔(dān)，能夠使人舒適和高效率的工作，使整個(gè)人—機(jī)系統(tǒng)具有和諧的人機(jī)關(guān)系和最優(yōu)的綜合效能。盡量減少噪音對(duì)操作者的影響，同時(shí)要考慮安全性，操作者在操作機(jī)械的時(shí)候要有足夠的時(shí)間和空間，提高操作者的安全系數(shù)
1.3本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路
1.3.1設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究的內(nèi)容
移栽機(jī)械化是一個(gè)系統(tǒng)工程，移栽整個(gè)系統(tǒng)的研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中機(jī)械化、工廠化和設(shè)施化產(chǎn)生重大影響。所以要研究設(shè)計(jì)新型多樣的樹苗的栽植機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，速度化，生態(tài)化。本設(shè)計(jì)是為林果業(yè)全程機(jī)械化中在栽植環(huán)節(jié)而設(shè)計(jì)的設(shè)備。林果業(yè)全程機(jī)械化就是要在水果生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)用先進(jìn)適用的機(jī)械裝備進(jìn)行生產(chǎn)，以改善水果生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)水果栽植、修剪、施肥灌溉、采收等過(guò)程的機(jī)械化、一體化，提高林果業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)水平，經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，從而推動(dòng)紅棗生產(chǎn)向規(guī)范化和產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。栽植作業(yè)過(guò)程中，由于地形，土壤條件以及樹苗本身的差異性，樹苗的運(yùn)動(dòng)存在隨機(jī)誤差，影響栽植作用質(zhì)量。任務(wù)重點(diǎn)對(duì)喂苗、送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓，及栽植過(guò)程中影響株距和樹苗直立狀態(tài)的主要因素進(jìn)行研究分析[7]。探究提高栽植質(zhì)量的可行性更好的途徑。
1.3.2主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)
作業(yè)行數(shù)： 2
行 距∕m： 0.4
株 距∕m： 1
送苗方式：人工送苗
栽植深度／mm: 250-300
配套動(dòng)力：東方紅54／75輪式拖拉機(jī)
生產(chǎn)效率／（畝／小時(shí)）:用東方紅75Ⅰ擋作業(yè)或用東方紅54Ⅱ擋作業(yè)5.4—9畝／小時(shí)
1.3.3存在問(wèn)題的解決思路:
（1）樹苗移栽機(jī)的研制與樹苗設(shè)備及育苗方式緊密結(jié)合，研制適合農(nóng)藝要求的移栽機(jī)械。
（2）樹苗移栽機(jī)的研究開發(fā)仍以半自動(dòng)為主，部分機(jī)構(gòu)自動(dòng)化加強(qiáng)，同時(shí)加快對(duì)全自動(dòng)移栽機(jī)的研究開發(fā)。在目前整機(jī)半自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，對(duì)制約效率的關(guān)鍵部件進(jìn)一步研究。如目前的喂苗機(jī)構(gòu)過(guò)多的依賴人工，從而制約了生產(chǎn)效率，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)該加快開發(fā)以機(jī)械自動(dòng)喂苗為主、人工為輔的機(jī)構(gòu)。
（3）開溝器開出的溝要深淺一致、溝型整齊、平直，是深度能在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，開溝時(shí)不能亂層，還應(yīng)有一定的回土作用，濕土講苗根全部覆蓋，以利于墑情。要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被雜草、殘茬和土塊堵塞。
（4）覆土器也很關(guān)鍵，設(shè)計(jì)中能很好的調(diào)節(jié)，為了很好的工作要控制好刮土板的刮土量，迅速的在出口擠壓一次成埂，埂形較堅(jiān)實(shí)。統(tǒng)籌兼顧、克服困難。
（5）為了保好墑情，減少土壤中的大縫隙，減少水分的蒸發(fā)；因此在工作中要用到鎮(zhèn)壓輪，鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì)要牢靠，重量合適，加強(qiáng)土壤細(xì)管作用，使水分沿著毛細(xì)血管上升，苗與土壤緊密接觸，有利于發(fā)根和生長(zhǎng)[8]。
（6）在株距的控制上采用輪式下苗裝置，在不傷苗的前提下，保證下苗距離的均勻性。（7）動(dòng)力部分采用拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸帶動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)省時(shí)耐用、操作簡(jiǎn)便、效率高、壽命長(zhǎng)、安全等優(yōu)點(diǎn)。
1.4對(duì)設(shè)計(jì)所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
1.4.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)要求
樹苗移栽的工藝過(guò)程主要包括開溝、送苗、植苗、覆土、壓實(shí)等工序。為了提高樹苗栽植后的成活率，樹苗移栽應(yīng)具有以下要求：
①栽植樹苗根系的栽植深度應(yīng)一致，并保持直立狀態(tài)，避免前后左右彎曲。
②栽植樹苗的株距應(yīng)均勻一致，地上莖稈應(yīng)保持直立狀態(tài)，前后傾斜不超過(guò)45°。
③栽植時(shí)開溝的深度、覆土質(zhì)量及壓實(shí)程度應(yīng)滿足農(nóng)藝要求。
④移栽機(jī)各部機(jī)構(gòu)在栽植過(guò)程中不應(yīng)損傷苗木，工作效率要高。
1.4.2 實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的投入和技術(shù)創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高農(nóng)民的積極性。同時(shí)要使栽植的穩(wěn)定性和栽植速度大大提高，降低生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。我國(guó)在移栽機(jī)研制過(guò)程中，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝明顯脫節(jié)，需要進(jìn)一步完善與育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù)。在引進(jìn)基礎(chǔ)上要克服不足，盡量設(shè)計(jì)出適合經(jīng)濟(jì)作物的移栽機(jī)，加強(qiáng)自動(dòng)喂苗栽植器的研究，增加檢測(cè)與傳感裝置，適時(shí)地控制栽植過(guò)程。力求達(dá)到預(yù)期的栽植效果。同時(shí)還要加強(qiáng)自動(dòng)上苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)將通用移栽機(jī)與專用移栽機(jī)相結(jié)合，增強(qiáng)移栽機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性，提高其通用性。
2樹苗移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)說(shuō)明
該機(jī)有工作部分和輔助部分構(gòu)成。工作部分有圓盤式開溝器、覆土壓實(shí)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、深淺調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；輔助部分有機(jī)架、苗箱、座位、腳踏板、懸掛裝置等。
2.1結(jié)構(gòu)原理
圖2-1樹苗移栽機(jī)結(jié)構(gòu)圖
2.1.1工作原理
使用該機(jī)工作時(shí)，首先將懸掛架上的萬(wàn)向節(jié)和拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸對(duì)接。通過(guò)減速器的錐齒輪傳遞動(dòng)力，然后輸入軸提供動(dòng)力帶動(dòng)圓盤式開溝器進(jìn)行開溝，開溝擋板清除溝里的土，使開溝器達(dá)到預(yù)期的效果，下苗輪控制株距精確下苗，覆土器迅速將開出的碎土再覆蓋在樹苗上，以保證樹苗能直立在溝里，最后通過(guò)鎮(zhèn)壓輪壓實(shí)，完成整個(gè)移栽過(guò)程。
2.1.2工作過(guò)程
該機(jī)的一般工作過(guò)程是：機(jī)組啟動(dòng)前進(jìn)時(shí)，人工將樹苗從下苗輪最高點(diǎn)放入夾苗器，夾苗器在下苗輪上壓板的壓力下進(jìn)入壓緊夾鐵，控制住樹苗，防止樹苗松動(dòng)和損壞。進(jìn)行栽植前先由開溝器在地上開出植樹溝，用人工按一定的株距將苗木投放到溝里，后面覆土器進(jìn)行覆土、然后鎮(zhèn)壓輪完成覆土壓實(shí)。
2.2圓盤式開溝器
2.2.1 開溝器的作用
開溝器的功用主要是在栽植機(jī)工作時(shí)，開出樹溝，引導(dǎo)樹苗和肥料進(jìn)入溝內(nèi)，并使?jié)裢粮采w樹苗根和肥料。
2.2.2開溝器的性能要求
一個(gè)良好的開溝器必須符合下列要求
（1）開出的溝要深淺一致，溝形整齊、平直，開溝深度能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同作物的植深要求。
（2）開溝時(shí)不亂土層，不應(yīng)將下層濕土翻至地面，也不可使干土落入溝底，應(yīng)將苗根和肥料導(dǎo)至濕土上。
（3）應(yīng)有一定的回土作用，使細(xì)濕土將苗根全部覆蓋，以利于快速成長(zhǎng)。
（4）要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被雜草、殘茬和土塊堵塞。
（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作阻力小，調(diào)整、維護(hù)方便。
2.2.3開溝器的類型及選擇
根據(jù)所種植的要求，地區(qū)氣候和土壤條件的不同，栽植機(jī)應(yīng)采用相應(yīng)的開溝器。開溝器機(jī)構(gòu)類型按其入土角不同，可分為銳角開溝器、鈍角開溝器和圓盤開溝器三大類。
①銳角開溝器的開溝工作面與地平面的夾角，即入土角a＜90°,由曲線形支柱、前頰板和兩側(cè)組成。為保證土層不亂層，使下層濕土埋覆苗木根系，提高苗木的成活率，則支柱前棱曲線作為拋物線形。它通常有鋤鏟式、翼鏟式、船型鏟式、和芯鏵式等多種。
開溝器支柱的部分可以與地面垂直，也可以稍向后方傾斜。向后傾斜清楚纏草的效果較好。開溝器兩側(cè)板的距離應(yīng)能使苗木的根系可以自由通過(guò)，不致有過(guò)大的彎曲。由于苗木的根系一般是倒圓錐形狀，所以開溝器側(cè)板的距離是上寬下窄。
②鈍角開溝器的入土角a＞90°。由于前棱與地面間成鈍角，碰到樹根等障礙物時(shí)，可以從上面通過(guò)，不易被根系纏繞，適于在疏松地上載小苗。在開溝器的前面常裝有切土刀，增強(qiáng)開溝器的入土性能、穩(wěn)定開溝深度。它包括有靴鞋式、滑刀式、單圓盤式和雙圓盤式等多種。
③圓盤式開溝器：由兩個(gè)球面圓盤組成。兩圓盤間的夾角為13°，圓盤的直徑為65—70厘米。在兩圓盤靠合點(diǎn)的上方有擋土板。兩個(gè)圓盤之間有保護(hù)箱、用以保護(hù)苗木不被旋轉(zhuǎn)圓盤碰傷，并便于向溝里投放苗木。由于圓盤滾動(dòng)前進(jìn)，遇到障礙物可以切斷或從上面滾過(guò)，開溝器所需要的配套動(dòng)力較小 。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，圓盤式開溝器開溝穩(wěn)定，是一種破碎土壤較為合適的開溝器，其借鑒了旋耕機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)對(duì)作物的生長(zhǎng)有很大的幫助綜合考慮因此選擇圓盤式開溝器。
圖2-1 圓盤開溝器
2.3覆土器
2.3.1覆土器的功能
樹苗種植溝內(nèi)，開溝器將一層較淺的回土覆蓋苗根，尚不影響需用覆土器進(jìn)行覆土，使其達(dá)到一定的覆蓋深度。對(duì)覆土器的要求是先覆蓋細(xì)濕土，而且覆土均勻苗根的分布均勻性。
2.3.2覆土器的結(jié)構(gòu)類型
一般栽植機(jī)上常使用的覆土器有球面圓盤、錐形滾和刮板。球面圓盤型覆土裝置多與鈍角開溝器配合使用，以便于將擠壓形成的溝壁切碎疏松，易利于苗木的根系發(fā)育生長(zhǎng)。錐形滾覆土裝置多與銳角開溝器配合使用。其工作表面與地面成一傾角，在錐滾向前滾動(dòng)時(shí)，將土壤擠到植苗溝中埋覆根系。刮板型覆土裝置是將開溝器兩側(cè)的疏松土壤推入溝中埋覆根系，不能破碎和疏松土壤，因此多與銳角開溝器配合使用。刮板型的覆土裝置又分刮板式和鏟式。
2.3.3覆土器的要求
覆土裝置必須使苗根完全而均勻地覆土，苗根周圍不留空隙，壓實(shí)后苗木根系必須與土壤密切接觸，根系不允許有彎曲和斷裂等較大的變形。覆土和壓實(shí)的質(zhì)量一般常用垂直拔苗力來(lái)評(píng)定。
2.3.4刮板型覆土裝置的刮板式和鏟式覆土器的對(duì)比
刮板式覆土器的覆土能力較強(qiáng)，刮板角可以調(diào)節(jié)，常和銳角開溝器的芯鏵式開溝器配合使用。
鏟式覆土器連接在鎮(zhèn)壓輪架上，根據(jù)需要，覆土鏟可以上下調(diào)節(jié)，常和鈍角開溝器的滑刀式開溝器配合使用[10]。
表2-1 板式和鏟式覆土器主要參數(shù)
名稱
板式
鏟式
選擇依據(jù)
覆土板長(zhǎng)（mm）
300-800
100-120
按行距、苗幅寬和覆土量而定
板寬a(mm)
60-80
按覆土量要求而定
兩板間夾角
左右
夾角小覆土能力低，過(guò)大易擁土堵塞
與地面夾角
左右
過(guò)小覆土能力差
后開口寬B
120-180
60-80
按開溝寬度、工作速度和整地條件決定
通過(guò)高度H(mm)
120-180
-
要求通過(guò)土塊，根茬時(shí)不堵塞
2.4鎮(zhèn)壓輪
圖2-3圓柱型鎮(zhèn)壓輪
2.4.1鎮(zhèn)壓輪的作用
鎮(zhèn)壓的作用是壓碎土塊、壓實(shí)耕作層，蓄水保墑，以利于播種與栽植。播種、栽植的同時(shí)鎮(zhèn)壓可以減少土壤的大孔隙，減少水分蒸發(fā)，以使土壤保墑；可以加強(qiáng)毛細(xì)血管作用，使水分沿著毛細(xì)血管上升，起到‘調(diào)水’和‘保墑’的作用；可使種子、苗根和土壤緊密接觸，有利于種子發(fā)芽與苗根的發(fā)根生長(zhǎng)；因此播種、栽植同時(shí)鎮(zhèn)壓對(duì)干旱地區(qū)的播種與栽植是非常必要的。
一個(gè)良好的鎮(zhèn)壓輪必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，不粘土，不擁土，鎮(zhèn)壓輪可以適當(dāng)調(diào)整，鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋。
2.4.2鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)
圓柱鎮(zhèn)壓輪,是有薄鋼板制成。有光面圓柱形和網(wǎng)面圓柱形兩種，其鎮(zhèn)壓輪面較寬，壓力分布均勻。
圓錐復(fù)合鎮(zhèn)壓輪，由兩個(gè)鋼板沖制成的錐形輪組成?？筛鶕?jù)需要來(lái)改變兩錐形輪的間距，成為寬窄不同的圓錐復(fù)合輪，其真壓力可由附加彈簧調(diào)節(jié)。
2.5夾苗器
夾苗器作為本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之一，夾苗器的結(jié)構(gòu)如下所示：
圖2-4為彈簧壓鐵式夾苗器
基本組成由夾鐵、夾苗板和螺旋拉伸式彈簧組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易懂便于使用同時(shí)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間，也大大降低了作業(yè)的成本，對(duì)樹苗起到了穩(wěn)定和保護(hù)的最終目的，在壓板的作用下完成下苗。
3 齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)
這里的齒輪主要是一對(duì)圓錐直齒輪，目的是為了改變傳遞動(dòng)力的方向。
(1)選用直齒錐齒輪傳動(dòng)；
(2）選用8級(jí)精度；
(3)材料選擇，小齒輪材料為Q235-A(熱軋)，硬度為280HBS,大齒輪材料為Q235-A(熱軋)
(4)選小齒輪齒數(shù)Z1=20,大齒輪齒數(shù)Z2=38.
(5)幾何尺寸計(jì)算
U=1.85，查手冊(cè)得取，1.85×20=37,取38
初定小錐輪大端分度圓直徑=1172
查機(jī)械設(shè)計(jì)書表14-23,K取1.5，，=1000,
拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，
為拖拉機(jī)功率，選28kw,為拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速，選1000
小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩
所以小錐齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩為270N.M
初選小錐齒輪分度圓直徑
所以取小錐齒輪分度圓直徑d1=170,大錐齒輪分度圓直徑d2=320(d2=170×1.85=320)
有U=1.85,可知cot=tan=1.85， 所以分錐角=27°43’，分錐角=62°17’
頂錐角=29°23’, =63°34’.根錐角=26°14’, =60°24’.
大端模數(shù)
齒寬
圖3-1
4 各個(gè)軸的設(shè)計(jì)
根據(jù)動(dòng)力輸出及配合、設(shè)計(jì)和安裝的要求，為了適應(yīng)較強(qiáng)的工作場(chǎng)合，軸采用剛度和強(qiáng)度較好，而且抗疲勞強(qiáng)度較高的Q235-A材料，采用熱軋?zhí)幚怼?
軸上零件的定位
為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。
4.1計(jì)算各軸的輸入功率
為拖拉機(jī)的額定功率
為小錐齒輪軸的功率
為大錐齒輪軸的功率
為工作機(jī)主軸的功率
4.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩
為拖拉機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩
為小錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩
為大錐齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩
==270×1.85×0.96=480
為工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩
==480×0.99=475.2
4.3小錐齒輪軸的設(shè)計(jì)
（1） 求作用在小錐齒輪及大錐齒輪上的力
圓周力
軸向力
徑向力
（2）初步確定軸的最小直徑
小錐齒輪軸的最小直徑顯然是要安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑d與聯(lián)軸器的孔相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。經(jīng)選得聯(lián)軸器的直徑D=60mm.從而確定小錐齒輪軸的最小直徑=60mm
（3）小錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-1
圖五
圖六
圖七
（4）軸的校核
1.垂直面的支承反力（圖d）
2.水平面的支承反力（圖b）
3.繪垂直面的彎矩圖（圖e）
4.繪水平面的彎矩圖（圖c）
5.求合成彎矩（圖f）
6.該軸所受扭矩為
T=270000N.mm
7.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即危險(xiǎn)截面D的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)以上數(shù)據(jù)，并取α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力
之前已選定軸的材料為Q235-A,熱軋?zhí)幚?，由文獻(xiàn)查得。因此<，故安全。
4.4大錐齒輪軸的設(shè)計(jì)
（1）初步確定軸的最小直徑
大錐齒輪軸的最小直徑要與工作機(jī)孔的直徑配合，為了使所選的軸的直徑與孔相適應(yīng)，故選擇大錐齒輪軸的最小直徑=60mm
結(jié) 論
(1) 該機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際中是要實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)栽植技術(shù)向現(xiàn)代栽植技術(shù)的轉(zhuǎn)變。需因地制宜，發(fā)展果樹栽植機(jī)械化。為了充分利用資源減少自然災(zāi)害，爭(zhēng)取高產(chǎn)，機(jī)械化移栽是有效途徑。
(2) 機(jī)械化栽植代替了人工栽種作業(yè)，提高了機(jī)械化程度及生產(chǎn)效率。這樣可以解決人工栽植過(guò)程中的栽植勞動(dòng)強(qiáng)度大，所需勞動(dòng)力較多，產(chǎn)品粗大笨重，成本高、效率低，質(zhì)量難以保證的問(wèn)題。
(3) 機(jī)械化作業(yè)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力及時(shí)間，降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了人們工作環(huán)境，機(jī)械化的工作能加快推動(dòng)經(jīng)濟(jì)作物的發(fā)展。
(4) 機(jī)械化移栽機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用能夠大力擴(kuò)展林果業(yè)的快速發(fā)展，是有很重要的現(xiàn)實(shí)意義的，特別是在的南疆地區(qū)，環(huán)境條件不是很好，大規(guī)模的林果業(yè)發(fā)展會(huì)很好的給當(dāng)?shù)貛?lái)一個(gè)良好的生活環(huán)境。
(5)能運(yùn)用好機(jī)械化的工作，因地制宜發(fā)展當(dāng)?shù)厥琴Y源，發(fā)展當(dāng)?shù)氐奶厣麡I(yè)，不僅能給大家一個(gè)好的環(huán)境，更能帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益，人們的生活水平會(huì)更好，向小康生活更邁進(jìn)一步。
(6)該機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際對(duì)于提高我國(guó)植樹造林機(jī)械化的進(jìn)程有巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)對(duì)于我國(guó)林業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益具有重大意義。也對(duì)林果業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
從各方面看，水果產(chǎn)業(yè)無(wú)論是栽培管理，還是增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都具有重要意義。因此發(fā)展機(jī)械化栽植果樹樹苗勢(shì)在必行。由于本設(shè)計(jì)沒有做試驗(yàn)，對(duì)其實(shí)際的可行性程度還不能確定。
致 謝
首先感謝的是我的指導(dǎo)老師王偉！本設(shè)計(jì)是在王偉老師的悉心指導(dǎo)下完成的。王老師雖然忙于工作但是仍然很負(fù)責(zé)的給我做指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)王老師的監(jiān)督指導(dǎo)讓我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。老師無(wú)論是在資料的整理，還是在設(shè)計(jì)的畫圖等各個(gè)方面都給予了我大量的指導(dǎo)和幫助，在他的精心指導(dǎo)下，才使得我的設(shè)計(jì)有步驟的有序的完成，同時(shí)也學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識(shí)，受益匪淺，特致以深深的感謝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)正代表著大學(xué)的終結(jié)，完成它既有一種收獲感，又有一種失落感，可無(wú)論如何它代表著我四年的努力，代表了我四年的歷程。當(dāng)它終于完成的時(shí)候，我不禁想起了很多人，很多事，尤其是辛勤培養(yǎng)我的老師們，謝謝你們！
四年一個(gè)輪回，四年前，我滿腔熱情走進(jìn)了塔里木大學(xué)，而四年后的如今要帶著母校給予的知識(shí)離開了，心中滿是不舍與依戀卻注定要走。在此時(shí)此刻我最想說(shuō)的我能說(shuō)的就是：我的母校我愛您，是你給了我一個(gè)高教育的深造的天堂，在您的懷抱里我學(xué)習(xí)了好多知識(shí)，讓我成長(zhǎng)了許多；還有就是我敬愛的老師們，是您們孜孜不倦的教育我們做人、做事的道理，讓我以后的路走的更順利，謝謝您們；還有關(guān)心幫助支持我的同學(xué)和朋友，和你們?cè)谝黄鸬娜兆邮呛芸鞓返模覀冊(cè)谝黄饘W(xué)習(xí)探討的時(shí)光里，我們是互幫互助，共同進(jìn)步。為了明天的美好我會(huì)好好努力。同時(shí)也衷心的祝愿母校越辦越好，教學(xué)質(zhì)量蒸蒸日上；祝老師們身體健康，工作順利；祝同學(xué)、朋友一路走好，一切順利。
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附 錄
附表 軸類零件形位公差常用符號(hào)表
部位名稱
形狀或位置公差的名稱及符號(hào)
公差等級(jí)
與皮輪、齒輪等傳動(dòng)零件的配合面
圓跳動(dòng) ↗
7、8級(jí)
與G級(jí)精度滾動(dòng)軸承配合的兩圓柱表面軸心線間的位置度
同軸度 ◎
7、8級(jí)
與G級(jí)精度滾動(dòng)軸承配合表面
圓度 〇、圓柱度
6、7級(jí)
定位軸肩的端面
垂直度⊥
6、7級(jí)
花鍵平鍵槽工作面對(duì)軸心線的位置精度
對(duì)稱度÷
7、8、9 級(jí)
16