河南农业大学本科生毕业论文（设计）题 目 套管式温室大棚卷帘机的设计 学 院 机电工程学院 专业班级 机制07级3班 学生姓名 姜子刚 指导教师 何予鹏 撰写日期：2011年05月10日1摘 要随着城乡人民生活水平的提高，冬季栽培鲜菜、鲜果的温室大棚蓬勃发展，规模越来越大。但是，草帘每天都要卷起和铺放，耗用菜农很多的精力和体力，为了节约每次升降帘子的时间，设计套管式温室大棚卷帘机，每次一个或者两个人在十分钟左右的时间就能完成卷帘、放帘作业，这样可以大大延长室内的光照时间。针对温室大棚用户的实际情况，设计一种套管式卷帘机，并对关键结构进行运动分析与受力分析，对其主要结构的技术参数进行分析与计算，以完善机器结构和工作原理。该种形式的卷帘机适合棚长较小的温室大棚的设计工作，其传动方式为电动机通过二级皮带传动和一级蜗杆减速器实现减速，并通过凸缘联轴器与卷帘轴相连。该卷帘机采用一级蜗杆减速器能够很大程度上减小减速器的设计尺寸；蜗杆头数采用单头不但加工容易，而且具有自锁性能，能够在一定程度上减少安全事故。套管式卷帘机通过电动机的正反转实现卷帘和放帘作业。关键词：温室大棚；卷帘机；传动Designing of Automatic Met Roller for Solar Greenhouse AbstractWith the improvement of living standards of urban and rural people.Growing of fresh vegetables and fruit, the winter of greenhouse trellis vigorous development, scale is getting bigger and bigger. But every day, careless, heigher up and lay out a lot of energy and energy vegetable, in order to save the time, every time lifting curtain design casing type greenhouse trellis shutter machine, every time one or two in ten minutes of time will finish the shutter, put shade homework, so can greatly extend indoor illumination time. According to the actual situation of greenhouse trellis users, design a kind of casing type shutter machine, and the key structure with stress analysis, motion analysis of the main structure of the technical parameters is analyzed and calculated, consummates machine structure and work principle. The form of shutter machine suitable for tents long lesser greenhouse trellis design work, the transmission way through the secondary for motor belt transmission and level, and achieve slowdown worm reducer by lugs coupling and shutter shaft connected. This shutter machine adopts level 1 worm reducer can largely reduce the design of the speed reducer size; Using single head not only worm broken down easy processing, but also the lock performance, can, to some extent, reduce safety accidents. Casing type shutter machine through motor positive &negative realize shutter and put shade homework.Key Words：Solar Greenhouse；Met Roller；Transmission 目 录1 引言12套管式卷帘机方案的确定22.1整机结构22.2温室大棚尺寸及要求22.3卷帘转角及自由度的确定32.4摆杆轴位置确定32.5顶杆和摆杆的长度42.6卷帘机总传动比及分配53 卷帘机受力分析53.1主要部件的质量53.2阻力矩及电动机功率54 减速器设计64.1传动装置总体设计方案64.2电动机的选择74.3计算传动装置的总传动比并分配传动比84.4计算传动装置各轴的运动和动力参数84.4.1确定各轴转速84.4.2确定各轴输入功率84.4.3确定各轴输入转矩84.5传动件的设计计算94.6轴的设计计算114.6.1蜗杆轴的设计计算114.6.2联轴器的选择164.6.3减速器的润滑与密封的选择175 带传动设计175.1第一级带轮设计计算175.2第二级带轮设计计算196 结语226.1总结226.2体会22参考文献24致 谢25 1 引言种植反季节蔬菜瓜果可以获得较大收益，促使温室大棚得到快速发展。大棚保温用的卷帘机有多种结构，本课题主要介绍套筒式卷帘机。该机主要由卷帘机组、卷帘杆、机座、伸缩支杆和铰接支座等构成。卷帘机组固定在伸缩支杆上端的机座上，减速器的输出轴通过法兰盘与横贯温室全长的卷帘杆相联。国内温室用卷帘机的特点和种类：日光温室机械卷帘机的特点是输出扭矩大、耗电小、承载能力强，电机功率在075kW 22kW 之间，承载能力为5t12t。70m90m长的温室，重12t(含雪或水)的双层草苫可一次卷铺完成。国内有几十家卷帘机生产厂企业，山东厂家较多，这些厂家处于一种无序竞争状态，产品质量起伏不定。卷帘机的样式可以说花样繁多，特别是卷帘机专利，各种形式，有成熟的，但更多是不成熟的，在调查了解的40多种专利里面，真正能形成产业化的很少。市场上看到的卷帘机基本上也拥有专利，市场面上比较实用的卷帘机按工作形式有4类，分为：自动同定式、双跨支臂式、爬山虎式、侧置套管式等。其中自动固定式、双跨支臂式、爬山虎式可以卷铺草苫和保温被，侧置套管式主要用于卷铺保温被。现在卷帘机存在的问题：通过对产品用户的调查和对产品各项性能指标的对比，我们发现产品的设计结构基本是合理的。而产品在使用过程中的的确确又现一些质量，如齿轮打齿、涡轮蜗杆扭坏、输出轴与卷轴与卷轴连接强度不够等，问题主要的根源是一些厂家为低价销售，以次充好，安装偷工减料等。由于卷帘机的工作环境变化比较大，遇下雪或下雨时，草苫重量增加很多，卷帘机负荷成倍增长，也较易出现问题，但使用保温被的情况要好的多，由于质量问题的存在，造成卷帘机经常损坏，打齿、断轴的现象时有发生，质量不好的产品回修率在10左右，卷帘机一旦发生质量问题，不是草苫卷不上去就是草苫放不下来，给农民增添很多不必要的麻烦。因此，在推广工作中要充分的注意质量的问题。套管式温室大棚：卷帘机该卷帘机结构和双跨悬臂式卷帘机不同，是自驱动型卷帘机的义一种形。该机由卷帘机组、卷帘杆、伸缩支杆和铰接支座构成。卷帘机组固定在伸缩支杆上端的机座上，伸缩支杆下端安装在温室侧墙边的绞接支座上。减速机的输出通过法兰盘与横贯温室全长的卷帘轴相联，卷帘机组被挂在侧墙外面。它的优点是部分卷被重量可以在温室两侧的墙体上，并且可以实现手动、电动一体化。缺点主要是不适用于70米以上长温室。按减速机的结构可分为直齿轮式、双蜗轮蜗杆和蜗轮直齿轮3种结构，这3种结构的减速机都能满足正常的卷铺作业。现在支臂式卷帘机的市场占有率约为50 ，侧卷式卷帘机市场占有率约为40 ，其它10。2套管式卷帘机方案的确定2.1整机结构图2-1 卷帘机主要结构套管式温室大棚卷帘机的主要结构如图2-1所示(1、草帘2、卷帘轴3、温室大棚4、摆杆轴5、摆杆6、顶杆7、电动机8、一级带传动9、二级带传动10、一级蜗杆传动l1、减速器12、凸缘联轴器)。该卷帘机的摆杆通过摆杆轴与地基形成铰链联接，顶杆与电动机或者减速器的底座相连，电动机固定在减速器底座上。电动机的输出扭矩通过两级带传动传至一级蜗杆减速器的蜗杆轴上，蜗轮轴将输出扭矩通过凸缘联轴器或者法兰盘传至卷帘轴，从而实现卷帘轴的卷帘和放帘作业。卷帘机作收帘作业时，电动机通过减速器带动卷帘轴转动，拴在卷帘轴上的帘子卷在卷帘轴上，完成收帘作业；卷帘机作铺帘作业时，电动机旋转方向相反，完成铺帘作业。2.2温室大棚尺寸及要求坡度一般为1：54左右；后端高度；前端高度；宽度；长度。帘厚，帘宽，帘长。 收帘或铺帘作业5 min内结束；卷帘轴转速。2.3卷帘转角及自由度的确定卷帘轴卷帘过程中忽略帘子的压缩量，帘子以卷帘轴为中心按阿基米德螺旋规律运动。卷帘轴每转1周，卷帘半径变化量为。卷帘半径由公式（1）给出： (1)阿基米德螺旋长度的微分方程由公式（2）给出： (2)积分得：代入基本尺寸整理得：解方程得卷帘轴转角为：卷帘轴回转圈数为：电动机通过减速器带动卷帘轴转动时，卷帘轴在铅锤平面内一方面作上下铅锤运动，另一方面作水平方向的前后水平运动，因此整个机构在铅锤平面内必须有2个自由度，即支承地面与摆杆之间采用转动副，摆杆与顶杆之间采用滑动副。自由度由公式（3）给出： (3)机构中有3个运动件，3个低副，1个高副，故:2.4摆杆轴位置确定 为使机构的结构紧凑，应正确选择摆杆轴的位置，否则卷帘机工作时摆杆与顶杆之间滑动距离大，机构工作时不稳定，且影响结构的强度。设计时应尽量缩小摆杆与顶杆之间的滑动距离。建立直角坐标系，大棚宽度方向为X轴，高度方向为Z轴。卷帘轴最高位置由公式（4）给出： (4) 顶杆最大伸张量发生在卷帘轴最高位置和大棚前端拐点处。故： (5)即解方程得摆杆轴的坐标为(3.04，0)2.5顶杆和摆杆的长度顶杆最大伸张量由公式（6）给出： (6)代入数据得： 顶杆最小伸张量是大棚坡面与摆杆轴之间的垂直距离。大棚坡面的斜率；当时，故 ： 大棚坡面的直线方程一般形式 ：摆杆轴坐标(304，0) 摆杆轴与大棚坡面的最小垂直距离由公式（7