装备方案课程方案小设计方案Word格式.docx
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装置优缺点分析·
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参考文献·
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摘要
我国是一个农业大国，每年果实产量极大。
但在很多地方，由于品种结构不合理，成熟期过于集中，而且最重要的是大都分布在山地，机械化程度低。
因此研究解决山地果实运输下山机械化是十分必要的。
但是，由于这些果实大都单价低，要求机械成本低。
运输量大，但人力资源不太充足，要求机械自动化程度高。
在很多方面对机械提出不少要求。
对比山地果实运输下山的已有装置，得出其各种已有装置的优缺点，以供本设计参考。
也从中得出了对本设计的要求和需要解决的问题。
本设计结合已有的索道和单轨车的特点，设计并制造了一种山地果园单轨循环运输机，满足无行车道路的山地果园中果实、花肥、农药等的运输要求。
结合单轨车和传送链的结构，能够高效率的循环的运输，能同时运输物体下山和上山，利用低廉的能源。
但亦有缺点有待改进。
关键词：
山地果实、运输、单轨、传送链
1、运输装置现状分析
自古以来人力或者畜力都是一种能量来源，故山地果实的运输在一些条件不足的地区仍有使用。
车辆运输也是一种被使用个的方法，使用摩托车或汽车。
人力畜力是落后的运输方式，故不予考虑。
车辆运输不方便，也不省资源，需要在山上开较宽的道路，而且摩托车运输的果实与车重比太低。
索道在很多山区旅游大量使用，很多人由此启发使用索道作为山地果实运输的装置，架起较低的高度，利用汽油柴油发动机或点击运输。
索道运输可以自动方便地进行运输，可以实行运输载体的循环。
但绳索由于重力会下垂，而且由于绳索需要多根柱子连接，会使绳索分为多段地下垂，而要克服此下垂而增加的力将产生不少的能量浪费。
高的运输线不利于果实的安防。
把运输线建在上空要求使用足够的材料。
有轨运输线是现在较热和较好的方案，使用单轨或双轨，在上面配上运输车，使用汽油柴油或电力驱动。
有轨运输线拥有方便自动的优点，而且运输线平整，克服了索道运输需要浪费不必要能量的缺点，建在地上，节省了材料。
双轨占地比单轨多。
但需要所有运输载体下山或上山才能换向，不能实现循环。
2、功能需求分析
该装置主要是为了给山地果实运输提供一种方便省力的方案，为山区农民提供一种方便省力的方法运输果实下山，所以该装置必须能够方便省力地运输果实下山。
体现在方便这方面，必须方便果实的装卸，装卸果实时快速省力，程序尽量少。
运输过程不需要过多的认为操控干涉，而自动完好地运输下山。
山区地方一般生活条件不太好，全部资金都投入到农业生产，没有很大的资金投入到其他设备，所以该装置必须尽量的节省。
首先必须节省材料，利用结构节省材料所需要的力学要求，更重要的是节省使用材料的总资金。
也必须节省使用装置需要的能源，最好能利用重力势能作为能源的一部分，减少摩擦。
节省运输时间，节省人对其操作时间，尽量做到自动化。
对其保护，节省维护维修的费用和时间。
输入能源应该使用较少的能量，尽量节省能源，而且能怨念成本要尽量低。
动力的传输装备要简单少级，较少其间动力的损失。
果实作为一种脆弱敏感的商品，在运输途中保护不当会做成损失，所以在运输途中必须给以果实必要的保护。
减少震动，尽量没有大跨度的加速度。
为了保护山区环境和种植环境，不能对植被有太大的破坏，所以该装置占地面积不能太大。
3、运动方案设计
由功能需求可知，该装置需要设计动力和输入装置，运动实现装置，果实放置装置。
由之前功能需求分析中可知，动力和输入装置应该尽量节省能源，使用便宜的能源，而传送要简单润滑。
运动实现装置应该尽量简单，少摩擦连接，能够实现运输的循环，运动平稳，占地面积少。
果实安放装置应该能有效地保护果实，不会倾覆，方便果实的装卸。
基于此，设计运动方案如下
动力装置：
柴油机
输入装置：
减速箱和链轮
运动装置：
传送链
果实安放装置：
普通箱
柴油是比较便宜的原料，而且能够提供足够的动力，在山地果园里，柴油机制造的噪音对环境没什么影响，产生的废气也能被果树吸收。
有条件的也可使用电机，但可能耗能更大。
传送链可以实现运输的循环，不需要完成一次运输后等待全部完成，方便快捷，运输过程不需要多少人手操作和管理，而且运输过程平稳可靠，不会发生过大的震动。
运输过程定速，如果可以保证一定程度的定量，在山地运输下山，还可以预先设定利用果实的重力势能作为一部分能源。
但是传送链的摩擦部位较多，需要在装置设计中给以改进。
而且传送链一般直线放置，很可能不适应山地地形。
而且造价也不少。
柴油机的输出角速度较大，需要减速箱予以减少才能作为输入。
由于使用传送链，所以需要链轮。
由于传送链能实现叫平稳的运输，所以普通箱和少量的防振设施<
如塑料）即能保护果实。
4、传动系统设计
由于传送链虽然有上述的优点，但也有一些缺点，所以需要在传动系统设计中给以改进。
一般传动链为滚子链，现在也采用滚子链作为原型。
在摩擦方面，原因是链的接触部分多，面积大。
而究其原因是滚子链的构造复杂，零件多，互相作用的面积大，接触力也不小。
这些零件可分为滚子、套筒、销轴、内链板、外链板，内链板与套筒之间、外链板与销轴之间、滚子与套筒和套筒与销轴之间转动副配合，转动副多达4个。
如此必须对这滚子链进行简化和改造。
由于此链轮需要实现的工作较简单，要求的稳定性也不高，可以把滚子的连接改造成类似铰链的连接，就是在每个滚子的前端伸出一圈与前面滚子后端伸出的圈套住。
如此可以减少摩擦部位，还可以减少造价。
使用滚子链，在运输时需要直线运动而不适合地形，这是由于在非链轮位置在空间运动。
用导轨把滚子固定运动轨迹，就可以使运输适合一般山地不太崎岖的地形。
而且还可以提高稳定性能。
由于需要进行循环，所以应该分上坡和下坡两条轨道，可想而知两条轨道是平行的。
至于减速箱，由于不需要太高的稳定性，输出速度也可以低一点，所以可以尽量减少级数以减少摩擦。
两条平行的轨道可以保证链轮的包角大于90°
。
滚子链的线路变化主要在链轮，而且如此设计的滚子链很难储存润滑油，所以摩擦仍然比较大，如此需要尽量大的链轮以减少摩擦。
如果链轮不是很大，导轨间的地方将会浪费，而将链轮做到很大难以实现，所以链轮也需要小一点。
估计直径3m左右为宜。
由于滚子采用类似铰链的连接，而链轮不能再铰链连接处拨动滚子，所以需要在滚子非与导轨接触部位伸出类似齿轮齿的部分被链轮拨动。
放置果实的箱放在滚子上面。
如此做到方便地把箱子放到滚子上运输，在滚子运输时可以自由地把果实放到箱子上，而不影响运输的进行。
如此传动系统如下：
柴油机→减速箱→链轮→滚子链←箱←果实
5、系统示意图设计
在这示意图中，柴油机和减速箱的连接由于不太重要未画出，减速箱和链轮的连接亦未画出。
链轮和滚子体的啮合不在示意图中画出详细表示，滚子体和导轨的接合亦不在示意图中画出详细表示，这些将在装置设计中给以详细分析讨论以及画出。
运输箱和滚子体的连接不太重要，不在示意图中表示。
运输箱对于运输过程的影响不大，可以很快的解决。
在这个示意图中，由于方便，所以轨道是直线放置。
而实际中是随山地的地形而扭曲的，在此方便起见如此画出。
在转弯较大的地方，就是在两端转向的地方，滚子体受力随时改变，导致滚子体不稳定可能发生倾覆。
所以在两端的地方都应该有链轮进行稳定和导向。
而且在这两端是滚子铰接相对运动最剧烈的地方，那就是摩擦最大的地方，不稳定的振动将会使相对运动加剧，所以应该用链轮稳定以减少摩擦。
在导轨的出滚子与链轮连接的地方，都可以将运输箱取下。
6、装置设计
链轮的直径取3m以符合上面论述的要求。
而这么大的直径，如果全部都是实体，将会浪费不少材料，所以需要类似大齿轮那样具有腹板。
而链轮上的齿的参数需要视乎滚子体那突凸出体的情况，而滚子体与链轮的连接是几个一起的，所以就是要考虑两个滚子体的距离。
从后面得出其参数。
导轨使用单轨。
由于在两端需要由链轮在一侧拨动，如果使用双轨将会导致有力矩增加接触面压力导致摩擦的增加，而单轨能更好的解决这个问题。
不过滚子体的主要重量在果实，而果实放在滚子体的上面，比导轨高，如果滚子体只与单轨表面接触将很不稳定，所以滚子体与单轨两侧面接触以产生足够的力矩一平衡。
但是侧面接触与上面的接触要足够大，那就要单轨足够高。
在这之中底板宽0.4m，厚0.1mm，顶板宽0.3m，厚也是0.1m，中间筋板高0.3m，宽0.2m。
滚子体需要安防运输箱，所以需要有与运输箱比较紧固连接，但有方便拆卸的部位，用弹性的倒钩可以解决这个问题。
滚子体之间需要铰接连接，之间的摩擦不太大，这在前后各伸出一个圈即刻，不过其中一个圈有个比圈粗的缺口以方便拆装，同时圈的放置要互相垂直。
滚子体需要被链轮拨动，需要在一侧有被链轮拨动的齿，而这些齿由于滚子体之间的连接而中断，所以考虑滚子体的铰接相距约为0.2m，所以这些齿的距离即为0.2m。
最重要的是滚子体需要贴在导轨上运行，由于上面论述的问题，需要合理的与导轨连接的轮子以保证摩擦较小、不会倾覆、不会飞起来，这在上述单轨的设计图中的轮子分布可以满足要求，其中上面的轮子相距0.2m，中间的轮子相距亦是0.2m，距离中间板0.05m，下面的轮子距离底板也是0.05m，而轮子宽0.05m。
由于在运输途中，轨道可能有较大的变化，所以每个滚子体有这样一组轮子即可。
运输箱由倒钩的轨道划入滚子体后，用可以转动的挡板挡住，再用可以转动的挡块挡住，而挡块的用其重力在垂直位置的固定。
图中其他轮子和销轴的位置很明显，在此不予装配。
柴油机可以买来，不予设计，考察运输时平衡重力一般需要多少功率。
减速箱由于柴油机输出转速不高，而对于需要输出到链轮的转速相差的倍数不大，所以一级齿轮即刻。
由于齿轮为半标准件，不予设计。
运输箱需要放置果实，要有适当的空间。
由于运输时的稳定性，运输箱不应太宽，略宽于导轨即可，0.5m。
长度最好等于滚子体不计算伸出铰接体的长度，而且在两端链轮的宽度以及上面论述滚子体在两端的摩擦问题，取长也是0.5m。
方便果实的放置和取出，高取0.3m。
7、装置优缺点分析
虽然对摩擦做出很多减少的方法，但是由于难以储存润滑油，导致摩擦系数较大，所以还是做成较大的摩擦损耗。
这个方案连续运输量大，一般的山地果园可能达不到这样的大量。
运输时间很短就可以完成所有运输量，在平时就会废止。
由于在运输下山的同时也把载体运输上山，所以如果没有同时把某些需要的东西运输上山会造成浪费。
如此循环需要两条单轨，而两条单轨之间亦需要足够的间距，还是对环境造成较大的破坏。
在这么长的循环轨道上需要同时连续的放置较多的载体，使用了很多材料。
8、参考文献
《机械装备导论》陈守强西安电子科技大学出版社
《机械设计》濮良贵纪名刚高等教育出版社
《机械原理》孙桓陈作模葛文杰高等教育出版社
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