小型牧草收割機(jī)的設(shè)計(jì)（更新）,小型,牧草,收割機(jī),設(shè)計(jì),更新 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒 論……………………………………………………………………………1 1.1 研究的目的和意義………………………………………………………………1 1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………………2 1.2.1國(guó)外牧草收割機(jī)的生產(chǎn)研究概況………………………………………2 1.2.2國(guó)內(nèi)牧草收割機(jī)的生產(chǎn)研究概況………………………………………3 第2章 整體方案的確定………………………………………………………………6 2.1 收割機(jī)類(lèi)型的選擇………………………………………………………………6 2.2 方案確定…………………………………………………………………………7 2.3 本章小結(jié)…………………………………………………………………………8 第3章 切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………9 3.1切割器主要參數(shù)分析……………………………………………………………9 3.1.1 往復(fù)式切割器影響切割質(zhì)量的因素分析………………………………9 3.1.2 技術(shù)參數(shù)的分析和評(píng)價(jià)………………………………………………10 3．2 凸輪軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………10 3.2.1 凸輪軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………10 3.2.2 確定凸輪軸各段的直徑和長(zhǎng)度………………………………………11 3．3 切割裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………11 3.3.1 動(dòng)刀的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………11 3.3.2 刀片間隙的調(diào)整………………………………………………………12 3.3.3 偏心輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………13 3.3.4 切割裝置附件的設(shè)計(jì)…………………………………………………13 3．4 本章小結(jié)…………………………………………………………………………14 第4章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………15 4．1 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)比確定……………………………………………15 4.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………15 4.1.2 傳動(dòng)比確定……………………………………………………………15 4．2 收割機(jī)功率需求分析和傳動(dòng)效率………………………………………………16 4.2.1 收割機(jī)的功率分析……………………………………………………16 4.2.2 收割機(jī)的傳動(dòng)效率……………………………………………………17 4．3 本章小結(jié)…………………………………………………………………………33 第5章 輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………34 5．1 輸送帶速度計(jì)算…………………………………………………………………34 5．2 輸送系統(tǒng)參數(shù)確定………………………………………………………………35 5.2.1 輸送系統(tǒng)中帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………35 5.2.2 撥齒高度和間距………………………………………………………37 5.2.3 輸送帶高度……………………………………………………………37 5.2.4 割臺(tái)前伸量……………………………………………………………37 5．3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………37 5．4 輸送主軸的設(shè)計(jì)和校核…………………………………………………………39 5.4.1 輸送主軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………39 5.4.2 確定輸送主軸各段的直徑和長(zhǎng)度……………………………………40 5.4.3 軸的受力分析…………………………………………………………40 5.4.4 輸送主軸的強(qiáng)度校核…………………………………………………41 5．5 本章小結(jié)…………………………………………………………………………41 結(jié)論………………………………………………………………………………………42 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………43 致謝………………………………………………………………………………………45 摘 要 隨著農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正朝著多元化的方向發(fā)展。20多年來(lái)畜牧業(yè)發(fā)展較快，與之相應(yīng)的牧草種植面積也不斷擴(kuò)大。目前牧草種植均為中小型牧場(chǎng)，田塊大小不一，高低不平，大型牧草收割機(jī)械難以在這些地區(qū)作業(yè)。而中小型牧場(chǎng)資金有限，而且牧草在一個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)多次收割，急需適合中小型牧場(chǎng)的收獲機(jī)械。 根據(jù)收獲對(duì)象對(duì)收割機(jī)的各種約束條件和設(shè)計(jì)原則，本論文確定了小型牧草收割機(jī)的最佳總體方案和適宜的切割系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)速、切割速比、輸送速比等設(shè)計(jì)參數(shù)。該機(jī)主要由切割系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)三部分組成，自帶動(dòng)力（2.9kW水冷柴油機(jī)）采用立式割臺(tái)、橫向輸送。小型牧草收割機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，小巧靈活，轉(zhuǎn)移方便且操作簡(jiǎn)捷，整機(jī)通過(guò)性能好，適應(yīng)性強(qiáng)。 關(guān)鍵詞： 牧草；收割機(jī)；機(jī)械設(shè)計(jì)；強(qiáng)度計(jì)算；雙動(dòng)  ABSTRACT With the quickening course of modernization in the country, the agriculture industrial structure is facing to the multiplex direction. The stock breeding have developed quickly for 20 years, correspondingly the area of the pasture grass have increasingly expanded. At present the pasture grass is the middle or small scale, and the field block size is different, and uneven. Therefore the large-scale pasture grass harvesting machine is difficult to work in these local areas. However the fund of the middle and small scale pasture is limited, the pasture grass have been harvested many times in one vegetal period. So the harvest machines which suit the middle and small scale pasture is needed urgently. According to resembling design principle and various restraint conditions for reaper, the optimal overall scheme of reaper working on hillside and some suitable design parameters such as rotational speed of main shaft in cutting system, cutting speed index, conveying speed index have been determined. The reaper is mainly composed of cutting, conveying and Transmission system. This machine with self-driven power (the water-cooling diesel engine of 2.9kw) was adopted to vertical header, horizontal conveying . Keywords: Herbage; Reaper; Machine Design; Strength Evaluation; Double-Propelled 第1章 緒 論 1.1 研究目的與意義 隨著農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正朝著多元化的方向發(fā)展。南方農(nóng)村地處山丘陵區(qū)，具有適合奶牛、羊、鵝等畜禽養(yǎng)殖的良好條件，20多年來(lái)畜牧業(yè)發(fā)展較快，與之相應(yīng)的牧草種植面積也不斷擴(kuò)大。目前牧草種植均為幾公頃至幾十公頃的中小型牧場(chǎng)，田塊大小不一，高低不平，大型牧草收割機(jī)械難以在這些地區(qū)作業(yè)，這些地理位置對(duì)牧草收割機(jī)械要求的條件比較高。而大多數(shù)中小型牧場(chǎng)運(yùn)作資金有限，不可能花巨資購(gòu)置成套的牧草收獲機(jī)具，而且成套的牧草收割機(jī)獲機(jī)械不夠靈活，運(yùn)作大型成套的牧草收割機(jī)械的費(fèi)用比較高?，F(xiàn)在種植牧草的品種主要為黑麥草、紫花苜蓿，這些品種韌性大，強(qiáng)度高，人工用鐮刀收割時(shí)刀口在很短時(shí)間就鈍了，農(nóng)戶(hù)常將磨刀磚帶到田頭，經(jīng)常磨刀，工作效率低下。人員工資高，造成作業(yè)成本高，而且牧草在一個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)多次收割，急需適合中小型牧場(chǎng)的收獲機(jī)械。 所以我們應(yīng)該盡快找到一個(gè)合適的方法目的在于盡快解決牧草收割的難點(diǎn)[3] 。 目前，我國(guó)牧草的種植收獲主要依靠人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，功效低，有時(shí)得不到及時(shí)收獲，難以適應(yīng)規(guī)模化、商品化及市場(chǎng)發(fā)展的要求。小型牧草收割機(jī)普遍得到牧草專(zhuān)業(yè)戶(hù)的歡迎，能減輕牧草收獲時(shí)繁重的體力勞動(dòng)，同時(shí)減少工人割草的時(shí)候都牧草的踐踏，還有工人用手工割草時(shí)對(duì)草根的傷害，使牧草生長(zhǎng)的更旺盛，用牧草收割機(jī)割的草長(zhǎng)度一致，便于捆扎和運(yùn)輸，給剩下的環(huán)節(jié)帶來(lái)了很大的方便。隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，給牧草機(jī)械化發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇，小型牧草收割機(jī)市場(chǎng)需求空間很大，前景廣闊[7]。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外牧草收割機(jī)的生產(chǎn)研究概況 國(guó)外研制和生產(chǎn)牧草收獲機(jī)械起步早，發(fā)展較快。尤其是美、德、法、意、日等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。 近年來(lái)，歐美等天然草場(chǎng)面積較大的發(fā)達(dá)國(guó)家的收割設(shè)備更成熟，結(jié)構(gòu)參數(shù)更合理，更可靠，生產(chǎn)率也很高。國(guó)際著名的農(nóng)機(jī)生產(chǎn)商如美國(guó)紐荷蘭、約翰迪爾、凱斯公司，英國(guó)福格森公司，韓國(guó)成元公司，德國(guó)威格公司和前進(jìn)公司的收割機(jī)都已系列產(chǎn)生，這些設(shè)備無(wú)論在機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力配套、液壓系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面都處理得很成功，一些新的設(shè)計(jì)理論、最新科研成果的應(yīng)用在這些機(jī)械上都有體現(xiàn)。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)牧草收割機(jī)已全部實(shí)行機(jī)械化，有牽引發(fā)展成自走式，已發(fā)明出機(jī)器人式割草機(jī)，牧草業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)一大產(chǎn)業(yè)[8]。 但由于國(guó)外的收獲機(jī)械以大型為主，其機(jī)具轉(zhuǎn)彎半徑大，需要地頭長(zhǎng)，組織水平要求高，價(jià)格昂貴，因此考慮種植方式，作業(yè)地塊條件及農(nóng)牧民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等多種因素，國(guó)外牧草收獲機(jī)械在我省推廣應(yīng)用存在很大的局限性。 1.2.2 國(guó)內(nèi)牧草收割機(jī)的生產(chǎn)研究概況 目前甘肅酒泉地區(qū)農(nóng)機(jī)推廣站研制成功新式的二圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)牧草收割機(jī)，正式通過(guò)技術(shù)鑒定，準(zhǔn)予批量生產(chǎn)，可收割各類(lèi)高密度的人工種植和天然牧草。 在2002年上海向明公司也自行研制出了圓盤(pán)后掛式割草機(jī)，它是利用拖拉機(jī)輸出的動(dòng)力和行走裝置進(jìn)行收割牧草作業(yè)。 現(xiàn)在我們研究的方向是趨向方便和省時(shí)省力[13]。 總體來(lái)講我國(guó)牧草收獲機(jī)械化水平還是很低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，品種單一，且草地單位面積擁有整套割、摟、裝、運(yùn)設(shè)備數(shù)量與美國(guó)相比差距懸殊。  第2章 整體方案的確定 2.1 收割機(jī)類(lèi)型的選擇 割草機(jī)按其切割裝置來(lái)分可分為刀片往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩類(lèi)。根據(jù)相關(guān)的資料介紹其兩類(lèi)割草機(jī)在收割時(shí)所需的動(dòng)力不一樣，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割草機(jī)所需的動(dòng)力較小，所以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割草機(jī)就成為了主流。如圖2.1所示是兩種割草機(jī)在收割時(shí)，所需動(dòng)力的對(duì)比[8]。 圖2.1 旋轉(zhuǎn)式和往復(fù)式割草機(jī)所需動(dòng)力的比較 所以本設(shè)計(jì)選用的割草機(jī)是往復(fù)式割草機(jī)。 2.2 方案確定 通過(guò)以上的分析和比較，選用雙動(dòng)往復(fù)式收割機(jī)。牧草收割機(jī)主要有動(dòng)力源、切割系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)和行走系統(tǒng)組成。 收割機(jī)的動(dòng)力由柴油機(jī)提供。選擇單缸兩沖程的柴油機(jī)，它的額定功率為2.9kW,轉(zhuǎn)速為2600r/min,外形尺寸為166×196×208。 切割系統(tǒng)，選用雙刀片往復(fù)式。因?yàn)閱蔚镀\(yùn)動(dòng)時(shí)，它的速度不能達(dá)到切割牧草所需要的速度，雙刀片割草機(jī)的速度是單刀片割草機(jī)的兩倍。將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)采用雙曲柄機(jī)構(gòu)。 傳動(dòng)系統(tǒng)中動(dòng)力由柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶輪輸出后，經(jīng)三角皮帶輪和一對(duì)錐齒輪兩級(jí)減速，并改變傳動(dòng)方向后傳遞給曲柄主軸，在經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給凸輪軸，帶動(dòng)刀片進(jìn)行切割，同時(shí)，切割器曲柄主軸經(jīng)一對(duì)小鏈輪將驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸送系統(tǒng)。減速器中采用錐齒輪傳動(dòng)。 輸送系統(tǒng)采用皮帶傳輸，傳輸帶上裝有撥齒，將牧草輸送到收割機(jī)的右側(cè)。 行走系統(tǒng)，目前行走系統(tǒng)采用人工推行，暫時(shí)不考慮機(jī)動(dòng)行走，這樣也是為了從經(jīng)濟(jì)方面考慮。行走輪的直徑為250mm。 小型牧草收割機(jī)要能適應(yīng)目前主要種植的黑麥草、紫花苜蓿和三葉草等品種。這些品種在形狀、性能上差異較大，切割強(qiáng)度明顯不同，故對(duì)牧草切割裝置要求較高，對(duì)刀刃型式、切割運(yùn)動(dòng)速度及相關(guān)參數(shù)都要有兼容收割能力。牧草機(jī)的動(dòng)力機(jī)型要小巧，工作可靠；操作上要簡(jiǎn)單便利，整機(jī)輕便，價(jià)格低廉。根據(jù)以上原則，并結(jié)合牧草收割的農(nóng)藝要求，本論文所設(shè)計(jì)的小型牧草收割機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)： 配套動(dòng)力：柴油機(jī)2.9kW； 割幅： 1 m； 割茬高度：45mm左右； 切割形式：雙動(dòng)往復(fù)式； 適用作物高度：600mm左右； 刀片刃口：平面形； 刀齒間距：39mm； 刀片運(yùn)動(dòng)速率：>1800次/min； 前進(jìn)方式：手扶推行式； 操縱人數(shù)：1人； 工效：334m2/h左右。 2.3 本章小結(jié) 這一章主要是確定小型牧草收割機(jī)總體的設(shè)計(jì)方案。確定割草機(jī)的類(lèi)型為雙動(dòng)往復(fù)式收割機(jī)。其中的切割系統(tǒng)中采用雙動(dòng)刀片；傳動(dòng)系統(tǒng)中減速器采用錐齒輪傳動(dòng)；輸送系統(tǒng)采用帶傳動(dòng)。這一章主要是設(shè)計(jì)小型牧草收割機(jī)的大體的方案，為以后的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。  第3章 切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 切割器主要參數(shù)的分析 3.1.1 往復(fù)式切割器影響切割質(zhì)量的因素分析 切割速度與進(jìn)給速度之間的關(guān)系，用切割速比來(lái)描述。在動(dòng)刀高度一定時(shí)，重割區(qū)和空白區(qū)的大小與機(jī)器前進(jìn)速度和曲柄轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系，其關(guān)系用切割進(jìn)程表示。數(shù)學(xué)式為 （3.1） 式中 ——機(jī)器前進(jìn)速度（m/s）； ——割刀運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程時(shí)間。 因?yàn)橥鶑?fù)切割器割刀運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)180°，其時(shí)間為 = （3.2） 將（3.2）代入（3.1）得 = （3.3） 式中 ——曲柄轉(zhuǎn)速（r/min）。 因牧草稠密多汁，切割阻力大，往復(fù)式割草機(jī)切割速度應(yīng)大于 2.15m/s[3]。但切割速度太大，慣性力增加，引起機(jī)器震動(dòng)，因此選擇適宜切割速度是關(guān)鍵，曲柄主軸轉(zhuǎn)速 738 r/min。曲柄旋轉(zhuǎn)一周，割刀完成兩個(gè)行程，則割刀平均速度為 =（m/s ） （3.4） = = 1.87 m/s 式中 ——曲柄半徑（mm）； ——曲柄轉(zhuǎn)速（r/min）。 因?yàn)榍懈钏俦圈? 將（3.1）、（3.3）代入整理得 λ= （3.5） 現(xiàn)有割草機(jī) =（1.1～1.5） 代入（3.5）式得 λ= （3.6） ——?jiǎng)拥度懈叨龋╩m），標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型切割器動(dòng)刀刃高度 為 54，代入（3.6）得 λ= = 0.94～1.28 為保證切割質(zhì)量，實(shí)際切割速比應(yīng)大于理論切割速比，理論進(jìn)給速度 取機(jī)器穩(wěn)定行駛所允許的最高速度。 3.1.2 技術(shù)參數(shù)的分析和評(píng)價(jià) 當(dāng)曲柄主軸轉(zhuǎn)速為 738 r/min，切割器平均速度 =1.87m/s，收割機(jī)平均作業(yè)速度=0.99m/s，切割器選標(biāo)準(zhǔn) I 型，為保證切割質(zhì)量，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)那懈钏俦?。切割速比一般大?.02[3]，本機(jī)在平均工況下 =1.87>1.02，故本機(jī)的設(shè)計(jì)是合理的。 3.2 凸輪軸的設(shè)計(jì) 3.2.1 凸輪軸的設(shè)計(jì) 凸輪軸的動(dòng)力是經(jīng)曲柄主軸通過(guò)聯(lián)軸器傳動(dòng)動(dòng)力，故該軸的輸入功率是2.45kW，軸的材料選用40Cr調(diào)質(zhì)，=112～97，=35～55MPa，軸的轉(zhuǎn)速n=738r/min，則計(jì)算軸的最小軸徑： （3.7） 取，MPa 則： mm 由于軸上開(kāi)鍵槽,考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱,應(yīng)增大軸徑,一般有一個(gè)鍵槽時(shí),軸徑增大3%左右,有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大7%左右,然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑,因此 將圓整成16mm。 軸的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3.1。 圖3.1 凸輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖 3.2.2 確定凸輪軸的各段直徑和長(zhǎng)度 由圖可知軸段上最小直徑在凹槽處，故④段的直徑即mm， mm。 軸段①是和曲柄主軸聯(lián)接的聯(lián)軸器，根據(jù)聯(lián)軸器中許用的直徑，取mm， mm。 軸段②是定位軸肩，取mm， mm。 軸段③是安裝偏心輪，根據(jù)偏心輪的直徑和厚度可得mm， mm。 軸段⑤上是圓螺母，故mm， mm。 3.3 切割裝置的設(shè)計(jì) 3.3.1 動(dòng)刀的結(jié)構(gòu) 動(dòng)刀的工作與結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。 圖3.2 動(dòng)刀的結(jié)構(gòu) 3.3.2 刀片間隙的調(diào)整 主要是動(dòng)刀之間的間隙調(diào)整，雙刀都開(kāi)有導(dǎo)向槽，用螺栓與壓板和機(jī)架聯(lián)系起來(lái)，間隙靠螺母6來(lái)調(diào)整，一般不超過(guò)0.5mm間隙。見(jiàn)圖3.3。 1、 下動(dòng)刀 2、上動(dòng)刀 3、壓板 4 機(jī)架 5、墊片 6、螺母 7、螺栓 8、墊片 圖3.3刀片的間隙調(diào)整 3.3.3 偏心輪的設(shè)計(jì) 偏心輪是該機(jī)器的最主要的一個(gè)部件，要想實(shí)現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到雙刀的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，必需有一個(gè)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)就是雙曲柄機(jī)構(gòu)，采用偏心輪式的結(jié)構(gòu)。 偏心輪的工作和結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。 圖3.4 偏心輪 3.3.4 切割裝置附件的設(shè)計(jì) 1、壓板 （見(jiàn)圖3.5） 圖3.5 壓板 2、機(jī)架 （見(jiàn)圖 3.6） 圖3.6 機(jī)架 3.4 本章小結(jié) 本章主要是分析切割器的參數(shù)，通過(guò)原理分析，根據(jù)牧草收割機(jī)的工作情況計(jì)算出機(jī)器前進(jìn)的速度和割刀切割的速度，同時(shí)進(jìn)行切割裝置的設(shè)計(jì)，切割裝置是牧草收割機(jī)的主要組成部分，其性能影響整個(gè)牧草的收割質(zhì)量。切割裝置的設(shè)計(jì)包括刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、刀片間隙的調(diào)整、偏心輪的設(shè)計(jì)和相關(guān)附件的設(shè)計(jì)。  第4章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)將柴油機(jī)的動(dòng)力分別傳送給切割器和輸送系統(tǒng)。 4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)比的確定 4.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)牧草收割機(jī)切割系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，該機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)見(jiàn)圖4.1。 1、柴油機(jī) 2、聯(lián)軸器 3、動(dòng)力輸入皮帶輪 4、輸入軸大皮帶輪 5、小錐齒輪 6、 大錐齒輪 7、輸送主動(dòng)鏈輪 8、輸送從動(dòng)鏈輪 9、偏心輪 10、輸送帶輪 Ⅰ、減速箱輸入軸 Ⅱ、曲柄主軸 Ⅲ、凸輪軸 Ⅶ、 輸送主軸 圖4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 4.1.2 傳動(dòng)比確定 1、曲軸主軸的轉(zhuǎn)速 = m/s （4.1） 往復(fù)式切割器割刀平均速度常為 1.6～2.0 m/s，由公式（4.1）得 = = 631.58～789.5 r/min 取曲柄主軸轉(zhuǎn)速=738 r/min。 2、確定傳動(dòng)比 在標(biāo)定工作狀況，柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速=2600r/min,功率=2.9kW,動(dòng)力經(jīng)皮帶輪輸出分兩路。一路經(jīng)二級(jí)減速后，直接傳遞給曲柄主軸（nⅡ=738r/min）。因此切割系統(tǒng)傳動(dòng)比為： = ·===3.52 （4.2） 式中 —— 一級(jí)皮帶輪減速比； —— 二級(jí)圓錐齒輪減速比。 各種傳動(dòng)的傳動(dòng)比[4]： 平帶傳動(dòng)比≤ 5 ；錐齒輪傳動(dòng)比≤ 5； 鏈輪傳動(dòng)比≤ 6 ； 根據(jù)相似設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)空間位置，取 =1.5 即： = 式中 —— 小皮帶輪的直徑（mm）； —— 大皮帶輪的直徑（mm）。 由式（4.2）得 = 即 = 式中 —— 二級(jí)減速主動(dòng)小錐齒數(shù)； —— 二級(jí)減速?gòu)膭?dòng)大錐齒數(shù)。 輸送系統(tǒng)傳動(dòng)是通過(guò)曲柄主軸中央的小鏈輪，經(jīng)同比傳動(dòng)給輸送主軸，獲得動(dòng)力帶動(dòng)輸送帶橫向輸送。 4.2 收割機(jī)功率需求分析和傳動(dòng)效率 4.2.1 收割機(jī)的功率分析 收割機(jī)功率包括立式割臺(tái)往復(fù)切割器切割功率和輸送功率。 即： （4.3） 其中 = （kW） （4.4） 式中 —— 機(jī)器前進(jìn)速度（m/s）； —— 機(jī)器割幅（m）； —— 切割每平方米面積的莖稈所需的功率（N·m/m2）。 經(jīng)測(cè)定，割草= 200～300，所以 ==1.94 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸送系統(tǒng)功率需求為 （4.5） 式中 —— 輸送系統(tǒng)單位割幅所需功率（kW/m）， 一般取0.22～0.25 kW，則 =0.22×1 = 0.22 kW （4.5）式中未考慮傳動(dòng)效率和空轉(zhuǎn)所需的功率，故立式割臺(tái)往復(fù)收割機(jī)最低所需總功率為： kW 4.2.2 收割機(jī)的傳動(dòng)效率 切割器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作是由柴油機(jī)的皮帶輪輸出動(dòng)力，經(jīng)皮帶輪、圓錐齒輪二級(jí)減速見(jiàn)圖4.2。皮帶輪傳動(dòng)效率取 ，圓錐齒輪傳動(dòng)效率 [11] ，則切割系統(tǒng)總的傳動(dòng)效率 圖4.2 切割系統(tǒng)傳動(dòng)圖 （1）各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 r/min Ⅱ軸 r/min （2）各軸的功率 Ⅰ軸 kW Ⅱ軸 kW （3）各軸的扭矩 電機(jī)軸 N·m Ⅰ軸 N·m Ⅱ軸 N·m 4.3 本章小結(jié) 本章主要是設(shè)計(jì)整個(gè)裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)，確定傳動(dòng)系統(tǒng)比的分配，計(jì)算出切割系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的功率需求和傳動(dòng)效率。根據(jù)傳動(dòng)比進(jìn)行錐齒輪的設(shè)計(jì)，確定錐齒輪的有關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行校核計(jì)算。箱體設(shè)計(jì)中主要進(jìn)行箱體結(jié)構(gòu)的分析和確定箱體的結(jié)構(gòu)尺寸；附件設(shè)計(jì)中包括軸承蓋的設(shè)計(jì)和套杯的設(shè)計(jì)。軸承蓋的設(shè)計(jì)主要確定其類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和尺寸；套杯的設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)分析和尺寸的確定。  第5章 輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 收割機(jī)的輸送系統(tǒng)直接影響著收獲質(zhì)量。立式割臺(tái)往復(fù)式切割器其輸送系統(tǒng)不僅應(yīng)即時(shí)將切割的牧草輸送到一側(cè)，還應(yīng)鋪放均勻整齊，形成一定的形狀和厚度，以利于干燥。因此，本研究試驗(yàn)的目的是選擇合理的輸送速度和輸送機(jī)構(gòu)。 5.1 輸送帶速度計(jì)算 合理的輸送速度應(yīng)使輸送帶單位時(shí)間內(nèi)輸送的牧草量等于收割機(jī)同時(shí)間內(nèi)收割的牧草量，如圖5.1所示。 即 （5.1） 式中 ——機(jī)器前進(jìn)速度； ——機(jī)器作業(yè)幅寬(=1m)； ——輸送帶速度； ——牧草層厚度（拔齒高度）； ——牧草生長(zhǎng)密度（株/M2）； ——牧草在輸送帶上的集密度（株/M2）。 圖5.1 輸送帶 取=/，為牧草積集系數(shù) 所以輸送帶速度計(jì)算公式 = （5.2） 因牧草稠密取20，作業(yè)速度為=1.46～1.99 m/s，則 ==1.46～1.99 m/s 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)小鏈輪傳給輸送系統(tǒng)主軸，其轉(zhuǎn)速=738r/min 輸送帶輪D=φ90mm，因此輸送帶線速度為 ==3.48 m/s 5.2 輸送系統(tǒng)參數(shù)確定 其主要參數(shù)有輸送帶尺寸、撥齒高度、間距，輸送帶高度和割臺(tái)前伸量等。 5.2.1 輸送系統(tǒng)中帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1、選用膠帆布平帶傳動(dòng)。 2、帶輪的直徑 mm 參平帶輪的直徑表選mm 3、帶速 ＜=30m/s 4、兩個(gè)帶輪直徑相同，同比傳動(dòng)，即mm 5、軸間距 根據(jù)結(jié)構(gòu)確定=1020mm 6、所需帶長(zhǎng) mm （未考慮接頭長(zhǎng)度） 7、帶輪包角 ＞ 8、曲撓次數(shù) ＜ 其中 ——帶輪數(shù) 。 9、帶厚 按膠帆布平帶規(guī)格選標(biāo)準(zhǔn)值，則mm。 10、帶的截面積 （5.3） 式中 ——工況系數(shù)，查工況系數(shù)表得； ——膠帶單位截面積所能傳遞的基本額定功率，查膠帆布帶單位截面積傳遞的基本額定功率kW； ——包角修正系數(shù)，查表22.1-32得； ——傳動(dòng)布置系數(shù)，查表22.1-33得。 mm2 11、帶寬 mm 選取標(biāo)準(zhǔn)值，則=12mm。 12、作用在軸上的力 N 式中 ——帶的預(yù)緊應(yīng)力，MPa。 13、帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸 （1）帶輪的材料≤ 30m/s，選用HT200 （2）孔徑，取=18mm 取mm。 （3）輪轂尺寸 取mm。 （4）輪緣寬度 查平帶輪的直徑、結(jié)構(gòu)形式和輻板厚度表得，取 mm （5）輻板厚度s，取mm （6）輪緣尺寸 輪緣厚度 mm 因?yàn)閯?dòng)刀切割速度= 1.87m/s，為能及時(shí)將牧草輸送出，據(jù)算得輸送帶最高線速度為= 3.48m/s。 5.2.2 撥齒高度和間距 撥齒高度根據(jù)輸送能力確定，因本設(shè)計(jì)切割速度1.87m/s，需較高的輸送能力，故撥齒高取為=50mm，齒形上窄下寬，呈梯形，水平安裝由厚1～2 薄板制成，故取撥齒間距 =142mm。 5.2.3 輸送帶高度 輸送帶高度（即拔齒中心線距割刀的距離）為50mm。 5.2.4 割臺(tái)前伸量 輸送帶齒頂與動(dòng)刀頂端的水平距離為割臺(tái)前伸量，適宜的前伸量=100mm。 5.3 鏈輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 輸送系統(tǒng)的動(dòng)力是經(jīng)曲柄主軸中的鏈輪傳遞給輸送主軸的鏈輪，并帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，故計(jì)算鏈輪傳動(dòng)的參數(shù)值。 1、選用滾子鏈傳動(dòng)。 2、小鏈輪齒數(shù) （），應(yīng)參照鏈速和傳動(dòng)比選取 推薦 。 3、兩鏈輪是同比傳動(dòng)，即=1 則。 4、張緊鏈輪的齒數(shù) 。 5、設(shè)計(jì)功率 （5.4） 式中 ——工況系數(shù)，查工況系數(shù)表得 ； ——小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查小鏈輪齒數(shù)系數(shù)得 ； ——多排鏈排數(shù)系數(shù)，查多排鏈排數(shù)系數(shù)得 =1。 則 kW 6、鏈條節(jié)距選用根據(jù)設(shè)計(jì)功率和小鏈輪轉(zhuǎn)速由小鏈輪齒數(shù)標(biāo)準(zhǔn)A系列滾子鏈的額定功率曲線圖選用合適的節(jié)距，選用08A系列的鏈子則mm。 7、驗(yàn)算鏈輪輪轂孔徑 鏈輪輪轂孔的最大許用直徑，查鏈輪輪轂孔的最大許用直徑 ＜ 合理 8、初定中心距 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，則mm。 9、鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) （5.5） 式中 ——以節(jié)數(shù)表示的中心距初定值，； —— 系數(shù) ，。 則 圓整為整數(shù)并取偶數(shù)，則 10、鏈條長(zhǎng)度 m 11、理論中心距 mm 12、鏈速 m/s 13、滾子鏈鏈輪尺寸 （1）鏈輪材料選用45 （2）鏈輪齒數(shù) （3）配用鏈條的節(jié)距，滾子外徑mm （4）分度圓直徑 mm （5）齒頂圓直徑 mm mm 取mm （6）齒根圓直徑 mm （7）分度圓弦齒高 mm mm 取mm。 （8）齒側(cè)凸緣直徑 式中 ——內(nèi)鏈板高度，mm； 取mm。 5.4 輸送主軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 5.4.1 輸送主軸的設(shè)計(jì) 收割機(jī)的輸送主軸是通過(guò)曲柄軸中間小鏈輪傳遞給動(dòng)力，由前面的計(jì)算，輸送系統(tǒng)的功率為0.25kW，軸的材料選40Cr調(diào)質(zhì)鋼，A0=112～97 ，[τ]=35～55 MPa，軸的轉(zhuǎn)速為n=738r/min，則計(jì)算軸的最小軸徑。 （5.6） 取A0=100 ， [τ]=40 MPa ，則 mm 由于軸上開(kāi)鍵槽,考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱,應(yīng)增大軸徑,一般有一個(gè)鍵槽時(shí),軸徑增大3%左右,有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大7%左右,然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑,因此 將圓整成10mm。 該軸的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)5.2。 圖5.2輸送主軸的結(jié)構(gòu)示意圖 5.4.2 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度 由示意圖可知軸上零件的定位及拆裝順序，即可由此得出軸段最小直徑在①處，①上安裝圓螺母以固定皮帶輪則①段直徑=mm，=36mm。 軸段②上安裝皮帶輪，則②段的直徑和長(zhǎng)度等于皮帶輪輪轂的孔徑和長(zhǎng)度，即 =18mm，=34mm。 軸段③上安裝軸承及外圈定位的軸承端蓋，軸承選用6204型的深溝球軸承，則該段的軸徑等與軸承的內(nèi)徑值，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐》，得=20mm，=60mm。 軸段④是軸承內(nèi)圈定位的軸肩，則根據(jù)軸承定位尺寸mm，mm。 軸段⑤上安裝彈性擋圈以定位鏈輪，故mm，=mm。 軸段⑥上安裝鏈輪，則該段的直徑和長(zhǎng)度為鏈輪輪轂孔直徑和長(zhǎng)度，=mm， =36 mm。 軸段⑦上也是安裝彈性擋圈以定位鏈輪，故==18mm，==4mm。 軸段⑧是軸承內(nèi)圈定位的軸肩，故=26mm，=28mm。 軸段⑨上安裝軸承，即=20mm，=12mm。 5.4.3 輸送主軸的受力分析 軸的受力圖見(jiàn)5.3。 因?yàn)殒溳嗇斎氲膭?dòng)力為0.25kW，輸送主軸的轉(zhuǎn)速n=738r/min，由此可計(jì)算出輸送帶輪上的圓周力F N 由于輸送帶輪為平帶，寬=12mm，帶厚=3mm，故帶的截面積=36。帶的預(yù)緊力一般為=1.8 MPa，且主從動(dòng)輪的直徑相同，=180°，則作用在軸上的壓力Q1 N 輸送主軸小鏈輪上的圓周力和軸壓力與曲柄主軸的小鏈輪受力大小一致，即 N N 由軸上受力分析可計(jì)算軸上的支反力、，最大應(yīng)力 N N N 圖5.3輸送主軸的受力圖 5.4.4 輸送主軸的強(qiáng)度校核 由上面的彎矩圖分析可知最大應(yīng)力在右端軸承處， （5.7） 查軸的常用材料及其主要機(jī)械性能表[6]可知40Cr調(diào)質(zhì)時(shí)MPa根據(jù)值查軸的許用彎曲應(yīng)力表得軸的許用彎曲應(yīng)力MPa 式中 ——軸計(jì)算截面的抗彎截面模量mm3； （5.8）MPa＜ 故安全。 5.5 本章小結(jié) 本章主要是進(jìn)行輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定輸送帶的速度，輸送帶尺寸，拔齒高度和間距，輸送帶高度和割臺(tái)前伸量的值，設(shè)計(jì)輸送系統(tǒng)中的帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。并根據(jù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行輸送主軸的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)軸時(shí)確定了各軸段的直徑和長(zhǎng)度及校核計(jì)算。  結(jié) 論 本論文所研究的割草機(jī)是一種小型的牧草收割機(jī)。目前，我國(guó)牧草的種植收獲主要依靠人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，功效低，難以適應(yīng)規(guī)模化及市場(chǎng)發(fā)展的要求。本論文所設(shè)計(jì)的小型牧草收割機(jī)能適當(dāng)?shù)臏p輕牧草收獲時(shí)繁重的體力勞動(dòng)，同時(shí)也符合牧草收割機(jī)的農(nóng)藝要求，其主要特點(diǎn)如下： （1）小型牧草收割機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，小巧靈活，轉(zhuǎn)移方便且操作簡(jiǎn)捷，整機(jī)通過(guò)性能好，適應(yīng)性強(qiáng)，可收割山川、丘陵、梯田，套種田等中小塊牧草，且對(duì)草地?zé)o任何負(fù)作用，克服以往機(jī)械連年使用使草地退化的缺點(diǎn)。 （2）小型牧草收割機(jī)的切割裝置采用往復(fù)式雙動(dòng)刀切割器，這對(duì)收獲黑麥草為主的柔性莖稈特性的牧草品種具有較好的適應(yīng)性。切割器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率已達(dá)到或超過(guò)國(guó)際上先進(jìn)機(jī)型1650次/min的運(yùn)動(dòng)速度，已達(dá)2000次/min，在相同的時(shí)間里切割刀切割牧草的面積明顯比以前的割幅大。刀片與刀桿構(gòu)成一體，避免了刀片和刀桿在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)作不一，出現(xiàn)晃動(dòng)，并且刀片采用光刃，切割牧草的阻力小，割茬平整。 　　（3）小型牧草收割機(jī)的減速器采用的是錐齒輪傳動(dòng)，改變傳動(dòng)方向。 （4）小型牧草收割機(jī)整機(jī)性好，基本都是通用標(biāo)準(zhǔn)件，普通材料制成，易造耐用。維護(hù)、保養(yǎng)運(yùn)輸方便、經(jīng)濟(jì)。小型牧草收割機(jī)技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)已達(dá)到了預(yù)定的要求。 隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，給牧草機(jī)械化發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇，小型牧草收割機(jī)市場(chǎng)需求空間很大，前景廣闊。  參考文獻(xiàn) [1]曾德芳等.牧草在發(fā)展畜牧業(yè)中的地位[EB/OL].中國(guó)牧業(yè)網(wǎng)，2003. 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[15]PIGGOT T M.The cataloguer’s way through AACR2:from document receipt to document retrieval[M].London:The Library Association,1990.  致 謝 畢業(yè)的日子日益臨近，回想起四年的學(xué)習(xí)生活，頗有感觸。不論在學(xué)習(xí)上，還是在生活上，我都得到了老師和同學(xué)的幫助與支持，在此表示深深的感謝。 首先感謝我的指導(dǎo)老師劉穎老師。在學(xué)術(shù)上劉老師是一位嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的人。她在百忙之中，高瞻遠(yuǎn)矚，為我選定課題，對(duì)我的課題給予了大量的指導(dǎo)，提出很多寶貴的意見(jiàn)。 在本論文的進(jìn)展中，劉老師還及時(shí)提出了我設(shè)計(jì)中不合理的地方，并為這次設(shè)計(jì)提供了許多有價(jià)值的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)中從選題、審圖、修改及定稿的每一個(gè)環(huán)節(jié)無(wú)不凝聚了老師大量的心血和汗水，在此表示誠(chéng)摯的感謝！ 最后，感謝我的家人對(duì)我的支持和理解。 31