小麥聯(lián)合收割機的設計（含13張CAD圖紙）,小麥,聯(lián)合收割機,設計,13,CAD,圖紙 摘 要 本文設計了一種小麥聯(lián)合收獲機，可以連續(xù)地對小麥進行切割、脫粒和清選。根據(jù)小麥植株的生長特點，本機選用中間進料輪滾筒脫粒裝置。谷物首先被輸送到釘齒鼓中。滾筒相對于谷物的沖擊速度和凹板之間的摩擦將使大部分谷物降解，然后再進入波紋滾筒，再次影響作物的速度，以確保作物脫粒干凈，降低小麥收獲損失率，并解決問題。解決了丘陵山區(qū)收成困難的問題。本設計采用自行式全喂入鼓式脫粒裝置收割小麥，具有破損率低、損失率低、清洗性能好等優(yōu)點。 關鍵詞：小麥；切割裝置；脫粒裝置；清選裝置 Abstract The design requirements is designed to fit in the soybean harvest harvester machinery, which can continuously complete soybean cutting, threshing and cleaning work.The machine according to the growth characteristics of soybean plants with low cut flexible cutting device, and the use of double drum device with intermediate wheel, a first cylinder for spiked drum, strike and rub the Beanstalk, second cylinder for rasp bar cylinder, two hit the Beanstalk, ensure full threshing, to the Selection, better solves the soybean harvest loss rates are high, as well as the reaper in the hills, mountain difficult to harvest problem. The machine by self-propelled, feeding, double drum reaping and threshing device, with the clean threshing, low broken rate, the loss rate is low, advantage of the good performance of the separation. Key words：overall design；cutting device；threshing device；cleaning device 目 錄 摘 要 I Abstract II 1緒論 1 1.1選題目的與意義 1 1.2國內(nèi)外發(fā)展概況 1 1.3研究方案的確定 2 2小麥聯(lián)合收割機的總體設計 3 2.1整機結構 3 2.2小麥聯(lián)合收割機的總體布置 3 2.3確定整體參數(shù) 4 2.4確定小麥聯(lián)合收割機的功率消耗及發(fā)動機選擇 6 2.5傳動裝置的設計 7 3各工作部件的設計 9 3.1切割器 9 3.2撥禾輪 9 3.3撥指、螺旋推運器 11 3.4中間輸送裝置 12 3.5脫粒滾筒 12 3.6分離裝置 13 3.7清選裝置 15 3.8聯(lián)合收割機底盤 17 4 傳動部件及軸的設計 20 4.1 風扇軸帶傳動設計 20 4.2 軸的設計 23 5總結 27 參考文獻 28 致謝 29 III 1緒論 1.1選題目的與意義 小麥在我國分布廣泛，營養(yǎng)豐富。作為一種健康食品，它正在引起全球消費熱潮。由于我國小麥生產(chǎn)不能滿足公眾需求，小麥收成損失率高，國內(nèi)小麥市場仍然依賴進口，不僅消耗了大量的外匯儲備，而且威脅著我國糧食供應的安全。 收獲是作物栽培的關鍵環(huán)節(jié)，在很大程度上制約著作物的質量和產(chǎn)量。目前，我國小麥收割仍采用人工收割、太陽收獲機加脫粒機和改良小麥聯(lián)合收割機三種主要方式進行收割。農(nóng)村小種植一般采用人工收割，作業(yè)周期長，勞動力消耗大，勞動環(huán)境差，成本高。“切干機加脫粒機”收割存在工作時間長、工藝復雜、損失率高、勞動消耗大等缺點。采用改良小麥聯(lián)合收割機可降低勞動強度，但籽粒破碎損失率較高。小麥收獲季節(jié)性特征明顯，收獲時間緊張，人工收獲所需勞動強度高，工作環(huán)境差，成本和時間成本高，使小麥收獲機的出現(xiàn)成為必然。 目前，我國生產(chǎn)的聯(lián)合收割機多為小麥、水稻和玉米收割機，對小麥收割機適應性差，專用于小麥的聯(lián)合收割機較少。收獲小麥主要是在原有谷物聯(lián)合收割機的基礎上進行改良。小麥的植株和籽粒狀態(tài)與籽粒有很大的不同。使用相同類型的機器進行收割會影響收割。質量和產(chǎn)量。 針對東北地區(qū)小麥大面積收獲的問題，設計了一種適合東北地區(qū)小麥大中型收獲機械，可以減少損失、節(jié)能降耗、減少勞動力、提高生產(chǎn)率和生產(chǎn)質量，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。 1.2國內(nèi)外發(fā)展概況 在聯(lián)合收獲時代到來之前，脫粒機、小刀和太陽烘干機極大地促進了19世紀農(nóng)業(yè)的發(fā)展。聯(lián)合收割機的出現(xiàn)使收割和脫粒聯(lián)系在一起，實現(xiàn)了一次性收割和脫粒，大大降低了人們收割作物的強度。 目前，國內(nèi)小麥聯(lián)合收割機大多采用小麥收割機改造而成。由于小麥植株性狀與小麥植株性狀的差異，改良后的收割機小麥收獲損失率較高，嚴重制約了作物的品質和產(chǎn)量。近年來，國外企業(yè)對小麥聯(lián)合收割機割臺的設計進行了許多改進，主要針對小麥植株的特點，設計了一種更適合小麥收割的柔性低割臺。其他領域也有許多技術改進，如安裝大功率發(fā)動機、安裝電子信息系統(tǒng)等。 概述了國外聯(lián)合收割機的發(fā)展趨勢，正逐步朝著高自動化收割機的方向發(fā)展。許多電子信息科學已經(jīng)應用于聯(lián)合收割機。在聯(lián)合收割機集成了越來越多的新技術的同時，我們也應該清楚地知道聯(lián)合收割機是否在降低損失率、損壞率和提高谷物清潔度的最終分析中下降。因此，根據(jù)小麥植株的特點，研究適合小麥的收獲機械具有重要意義。本文總結了現(xiàn)有的谷物收獲機械，設計了適合小麥生產(chǎn)的專用收獲機械。 1.3研究方案的確定 1.3.1研究內(nèi)容 為了找出小麥收獲過程中存在的主要困難，探索該過程計劃的可行性，收集和分析了大量相關的小麥收獲數(shù)據(jù)。所設計的小麥收割機應滿足農(nóng)業(yè)技術要求，能一次完成收割、脫粒和清潔作業(yè)。它可以節(jié)省勞動力、時間和勞力，滿足小麥收割的要求，降低收割損傷率，提高工作效率。 1.3.2研究方法 檢索和查閱大量相關資料，對各種小麥收割機進行比較分析，確定了小麥收割機的結構由切割裝置、脫粒裝置和清洗裝置組成。各裝置相互配合，完成小麥收割作業(yè)。采用機械優(yōu)化設計方法，合理確定各工作部件的角度、尺寸和結構形式。在理論分析中，將基礎研究與合理的力學應用相結合，使理論與實踐相結合，理論與實踐相結合。 1.3.3技術路線 調查研究→確定總體方案→工作機理分析→主要工作部件的設計→切割及脫粒裝置的設計→計算和校核→撰寫論文→繪制圖紙→修改圖紙及論文→申請答辯。 2小麥聯(lián)合收割機的總體設計 小麥聯(lián)合收割機需要對小麥進行連續(xù)切割、脫粒和清潔。根據(jù)小麥植株的生長特點，本機選用中間進料輪滾筒脫粒裝置。谷物首先被輸送到釘齒鼓中。滾筒相對于谷物的沖擊速度和凹板之間的摩擦將使大部分谷物降解，然后再進入波紋滾筒，再次影響作物的速度，以確保作物脫粒干凈，避免小麥收獲的高損失率。在丘陵山區(qū)收割困難。本設計采用自行式全喂入鼓式脫粒裝置收割小麥，具有破損率低、損失率低、清洗性能好等優(yōu)點。 2.1整機結構 聯(lián)合收割機由行走和收割組成。行走部分為四輪驅動。驅動形式為前輪驅動。人字形橡膠輪用于驅動發(fā)動機和變速箱之間的動力。變速箱模仿東方紅-75拖拉機的變速箱。使用后輪轉向。方向盤通過轉向搖臂和轉向節(jié)來控制旋轉。向。閘瓦制動器用于制動。收獲部分由切割器、螺旋推料器、傾斜輸送機、滾筒、凹面篩、手稿、清潔篩、農(nóng)業(yè)風機、集糧螺旋推料器和糧箱組成。小麥收割機在配置各工作部件的相對位置和尺寸時，可以連續(xù)穩(wěn)定地工作。在分析小麥生理特性和收割機工作環(huán)境的基礎上，確定了撥禾輪的尺寸、距地面的距離和轉速，以及與螺旋推土機的位置關系。聯(lián)合收割機割臺的寬度應大于其行走寬度，以避免壓糧的情況。糧箱安裝在收割機右后部，秸稈從收割機后部送出。 本設計采用滾筒脫粒裝置。凹板和脫粒滾筒一起使用。作物運到滾筒后，滾筒相對于作物的沖擊速度和滾筒與凹板的摩擦將除去大部分谷物。然后草料由手稿輪送出。顆粒、部分莖桿和碎片會落在滾筒下方的分離和清洗裝置上。在分離清洗裝置的振動下，會有一些秸稈和雜物被拋出。谷物從篩孔落下，進入集糧器，送至糧箱。清洗后，可以保證谷物的清潔度。滾筒、凹面篩、劃線器、劃線器、劃線輪和谷物收集器位于收割機的后部。外側用薄鐵板覆蓋，角鋼焊接的支架用螺栓固定在薄鐵板上。這不僅保證了它的強度和剛度，而且降低了收割機的總重量，使維護和拆卸變得簡單。 2.2小麥聯(lián)合收割機的總體布置 該小麥收獲機的布置：采用前輪驅動，尾輪轉向，具體布置如下。 （1）收割機位于機器前面。盡可能對稱布置在收割機的中心軸上，以保證機器的整體穩(wěn)定性，使作物連續(xù)穩(wěn)定地運至脫粒裝置，防止收割機對中時車輪滾動谷物。收割機應靠近驅動輪，以減少機器的總長度。 （2）脫粒滾筒占收獲機重量和空間的很大一部分。為了提高整臺收割機的穩(wěn)定性，應盡量使用主動輪，降低滾筒的位置。滾筒采用帶中間進料輪的滾筒，兩滾筒之間設有進料輪，以提高進料穩(wěn)定性，防止除草。當輸送槽傳動軸的垂直長度h小于滾筒軸時，凹板的角度較大，可以提高作物的脫粒分離效果。缺點是給料阻力增大，輸送帶輸出層長度縮短，開口位于輸送軸下方。為了防止石塊被帶入，在凹板入口前放置一個石槽，使石塊落下，將作物鋪開，使?jié)L筒能被均勻地抓住。在凹板的出口處，應適當布置過渡柵，使?jié)L筒的排出物不飛濺，并充分利用讀稿器前端的第一鍵面分離。 2.3確定整體參數(shù) 2.3.1喂入量 喂入量取： 2.3.2割幅 可以根據(jù)公式來計算： 公式(2-1) 其中為割下谷物中谷粒占總重的百分數(shù)；為作物單位面積產(chǎn)量，kg/畝；為收割機的作業(yè)速度，m/s；取為B=1m。 2.3.3前進速度 公式(2-2) 式中為機器的前進速度，m/s；M 為作物的單位面積產(chǎn)量，kg/畝；為割下谷物中谷粒占總重的百分數(shù)，取值為1；C為常數(shù)，當單產(chǎn)以斤/畝計算時，C=1333；將以上數(shù)據(jù)帶入上式中求得。 該收獲機械一小時可以收獲的面積可以計算得到：，一畝地約為666.7m2，減掉聯(lián)合收獲機卸糧及掉頭的時間，該機械符合目標任務要求。 由公式可以看出，切削范圍與前進速度成反比，應根據(jù)情況采用慢速大切削范圍和快速小切削范圍。隨著切割范圍的增加，收割機的總重量和體積也會增加；隨著收割機前進速度的增加，其動力消耗也會增加，發(fā)動機功率和總重量也會增加?？紤]到工作環(huán)境，如果工作范圍小，很難使用大的切削范圍來來回轉動。如果工作范圍大，使用小的切割范圍會增加收割機來回運行的次數(shù)，增加功率損失和時間損失。 2.3.4脫粒滾筒長度、分離器尺寸及收縮比 一些實驗表明，本文作者的谷物損失率限制了收割機的喂入量。隨著投稿量的增加，原稿閱讀機上的莖干積累量增加，損失率也隨之增加。如果喂入量達到一定限度，籽粒損失率將迅速增加。省略了干層中的顆粒厚度，用以下公式計算出干層h的厚度： 公式(2-3) 式中 ——莖桿厚度，m； ——收獲機的喂入量，kg/s； ——谷物中的籽粒含量，δ=β/（1+β）（β為谷草比）； ——逐稿器的寬度；它與滾筒的長度有關。使用波紋鋼滾筒時，劃線器的寬度可以等于或略大于滾筒的長度。使用釘齒鼓時，不應大于釘齒鼓長度的1.4倍。 ——莖稈容重，小麥莖稈的容重約為； ——莖桿層朝逐稿器方向運動的平均速度，； ——逐稿器的寬度利用系數(shù)。C=B/Lg，C=1.5~2.5時，取η=0.9；C=2.5~3.5時，取η=0.8。 綜上：取收縮比C=2.2，則滾筒長度為1.1m，逐稿器寬度為1.15m，η=0.9；將數(shù)據(jù)代入上式中，可以求得 h=0.132m 。 2.3.5軸距、輪距及最小離地間隙 聯(lián)合收割機的結構參數(shù)主要包括行走裝置的軸距、軸距和最小離地間隙。軸距和軸距直接關系到收獲機的通過性、機動性和穩(wěn)定性。應根據(jù)使用區(qū)域的環(huán)境和地理條件，由總體配置決定。 （1）軸距 輪式聯(lián)合收割機縮短了軸距，減小了轉彎半徑，增加了機動性，降低了收割機的縱向穩(wěn)定性。收割機應同時滿足穩(wěn)定性和靈活性。根據(jù)總體配置，收割機應為1500mm。 （2）輪距 ?聯(lián)合收獲機輪距應與割幅相適應：B0≤B-2?-b 式中 ?——避免輪胎碾壓未割作物的寬度，行走裝置車輪外緣要比割臺外緣小100~200。 b——輪寬 ?與脫粒裝置寬度相適應：B0=Bt+?1+?2+b 式中 ?1 ——右驅動輪內(nèi)側和脫粒裝置右側的間隔，一般為120~160mm； ?2 ——左驅動輪內(nèi)側和脫粒裝置左側的間隔； Bt ——脫粒滾筒的長度，已知脫粒滾筒長度取為1100mm。 根據(jù)上述要求，取輪距為1600mm。 （3）最小離地間隙 最小離地間隙關系到整機通過性，輪式谷物聯(lián)合收獲機最小離地間隙一般控制值：旱田300~400mm。故取值為300mm。 2.3.6其它 用手指撥號選擇傳送帶切割機。葉片保護裝置和推進器之間的距離應適當。如果這個值太大，收割較低的植物時，收割的谷物會有累積的過程，這將影響運輸?shù)木鶆蛐?。如果這個值太小，較高的谷物很容易掉落，推料器阻礙皮帶輪接近割刀，影響切割效果。根據(jù)小麥的生理特性，推料機外徑與切刀長度與推料機生產(chǎn)線的比值為1:2。螺旋推進器的外徑與傾斜輸送機之間的距離應適當。此值太大，無法運輸谷物。太小會因收割機移動時的振動而產(chǎn)生摩擦。該值為80 mm。傾斜輸送機槽的傾角約為40度。 2.4確定小麥聯(lián)合收割機的功率消耗及發(fā)動機選擇 小麥收割機需要克服前進阻力和各種機理。由于收割機的工作環(huán)境不斷變化，聯(lián)合收割機的功率也在不斷變化。因此，在選擇發(fā)動機時，發(fā)動機應具有足夠的備用功率，以保證其正常工作。 在實際應用中，收獲機的平均功率Np和備用功率Nb應通過對比試驗測量的數(shù)據(jù)或使用經(jīng)驗公式進行估算。由經(jīng)驗公式可知，自走式全喂入類型收獲機每1kg/s的喂入量應具備的平均功率p值為10-15KW；功率儲備系數(shù)Kb一般取值為0.33[6]。 2.4.1平均功率 聯(lián)合收割機平均功率的經(jīng)驗公式因其類型不同而不同。每千克/秒飼料的平均功率稱為每單位飼料的平均功率。用P [kW／(kg·s-1)] 表示。聯(lián)合收獲機的平均功率Np可表示為 公式(2-4) 式中 q——收割機的喂入量（Kg/s） 2.4.2儲備功率 公式(2-5) 式中 Kb——功率儲備系數(shù) 2.4.3總功率 公式(2-6) 綜上：該聯(lián)合收獲機平均功率為8kw，儲備功率為1.8kw，總功率為9.8kw。 2.5傳動裝置的設計 聯(lián)合收割機傳動軸大多平行布置，動力消耗和轉速差異較大，傳動系統(tǒng)比較繁瑣。傳動系統(tǒng)設置在收獲機兩側，通過皮帶或鏈條連接。設計是從發(fā)動機動力的一端輸出，一路由手稿驅動，一路由手稿輪軸作為中間軸，另一路由中間軸驅動，驅動行走裝置。具體傳動方案見裝配圖。 （1） 自走式聯(lián)合收割機應配備不相關的行走離合器和工作離合器，使收割機在非工作狀態(tài)下不驅動工作部件。當收割機立即停止運轉時，工作部件可以繼續(xù)運轉，以防損壞滾筒或其他部件。 （2） 脫粒滾筒等調速部件和恒速工作部件不能出現(xiàn)在同一回路中，防止收割機異常運轉。 （3） 在操作過程中，容易堵塞的工作部件，如螺旋推料器，應布置在回路的末端，以防止整個回路因某處堵塞而被堵塞和損壞。 （4）在容易出現(xiàn)障礙物的軸上安裝安全離合器是必要的，如螺旋傳動軸，以防止零件因故障而損壞。 （5）在滾筒等經(jīng)常調速的運行部件上，必須采用無級變速傳動。 3各工作部件的設計 3.1切割器 切割器應滿足：切割整齊、不遺漏谷物、不堵塞刀。 圖3-1 割刀曲柄連桿機構 該收獲機采用Ⅱ型往復式切割器，利用曲柄連桿機構(圖3-1)傳動割刀，收獲機作業(yè)時，割刀既做前進運動，又做往復運動，可用表示割刀速度與收獲機前進速度的聯(lián)系[6]。 公式(3-1) 式中：——割刀的平均速度，m/s； ——機器的前進速度，m/s； ——割刀行程，mm； ——割刀進距，mm。 若切割速度比過小，可能導致割樁不齊，割茬不穩(wěn)；若太大，會發(fā)生重割。由經(jīng)驗可知：當=0.8~1.2時，能夠得到較為滿意的收獲質量。已知機器的前進速度，故割刀的速度范圍為：0.984~1.476m/s。 根據(jù)收獲機前進速度和曲柄轉速大小，可算出其切割行程： 公式(3-2) 式中 t——割刀每走完一個行程S后所用的時間（s） ——機器的前進速度（m/s） 3.2撥禾輪 該設計采用偏心撥禾輪，撥禾輪相對于作物運動是其圓周運動及機器前進運動所合成的余擺線軌跡，為使撥禾輪具有撥禾作用，其圓周速度與機器的前進速度的比應滿足，增大或值可增強撥禾輪作用，但過大會造成脫粒損失增大，一般圓周速度在，。 3.2.1撥禾輪安裝高度確定 撥禾輪垂直入禾，對豆莢打擊最小，降低脫粒損失；為使撥禾輪垂直入禾，撥禾輪軸距離切割器平面的安裝高度H為： 公式(3-3) 式中 h——切割器距離地面的高度； L——作物的高度； R——撥禾輪半徑； λ——撥禾輪圓周速度與機器的前進速度的比值。 因此，若撥禾輪速度比λ、撥禾輪半徑R及割刀離地高度h不變，撥禾輪的安裝高度值處在一個變化范圍內(nèi)，需要根據(jù)收獲作物高度進行適當調整。 3.2.2撥禾輪作用點的確定 在設計H時要求撥禾輪要垂直入禾，同時應使撥禾輪作用點在被切斷部分重心以上附近，一般切斷部分的重心在頂部向下的 1/3（L-h）處，因此：H≥ R+2/3（ L-h）。 圖3-2 偏心撥禾輪結構 3.2.3撥禾輪的轉速 偏心牽引輪采用偏心機構將輪齒平行纏繞，有助于插入倒伏的作物灌木并將其提起，減少了沖擊豆莢和拔牙時撿草的現(xiàn)象。其構造及原理如圖所示：OO1AB組成了平行四桿機構，作業(yè)中摟齒的方向恒定[6]。取摟齒長為200mm。 根據(jù)機器的前進速度可以計算出撥禾輪的轉速： 公式(3-4) 式中 ——機器前進速度（m/s）； R——撥禾輪半徑（m）； λ——撥禾輪圓周速度與機器的前進速度的比值。 值過大，撥禾輪引導、扶持的作物量越大，打擊量也會大，損失加大；值過小，撥禾能力過弱，割臺損失也大。一般收割小麥，故撥禾輪轉速在26~39(r/min)。 3.2.4撥禾輪直徑 該直徑的選取，和“垂直入禾”、“穩(wěn)定推運”有關。 公式(3-5) 故撥禾輪直徑D取900mm。 3.3撥指、螺旋推運器 螺旋推料器可以水平或傾斜運輸。割臺螺旋推料器用于輸送秸稈，集糧螺旋推料器用于輸送潔凈谷物。 圖3-3輸送物料的運動速度 3.3.1工作原理及物料的軸向移動速度 右圖是螺旋推運器運動示意圖，該形成線每轉一周的移動距離S 稱為螺距，葉片各點螺距一致，螺旋升角不一樣，最小地方在外徑處的螺旋角，設其以角速度 w 圍繞 Z 軸旋轉，如果某一半徑 r 的O點處有一物料點，那么該點既與螺旋面產(chǎn)生相互滑移，又沿 Z 軸方向運動，該點運動速度能由速度三角形得到[6]。其螺旋角需要符合以下要求： 即 3.3.2基本參數(shù) 表3-1推運器參數(shù)選擇（mm） 名稱 外徑 螺距 割臺螺旋推運器 490 450 集糧螺旋推運器 120 110 3.3.3撥指機構 撥指的長度L和偏心距e可以根據(jù)下式來確定，即: ； 公式(3-6) 式中 e——偏心距（mm） ——撥指伸出滾筒的最大伸出長度（mm） ——相對方向的最小伸出長度（mm） R——推運器滾筒的半徑（mm） 常用的e值為68mm，L值為230mm左右。撥指的軸向間距一般為240mm左右，最外端的撥指距離中間輸送裝置側壁50~100mm，以防止堵塞。 在裝配時應當保證撥指轉至后上方時，能向筒內(nèi)收縮，并保留在筒外有一定的余量（一般取值15~20）；當轉至前下方時，應伸出筒外，伸出長度為：140~150mm。 3.4中間輸送裝置 采用鏈耙輸送機，選用兩排套筒滾子鏈，在鏈耙輸送機上固定一排L形齒板。鏈耙速度應與輸送機的輸送速度相對應。齒高30-40 mm，板厚3-4 mm，一般為3-5 mm/s，被動輪直徑大于主動輪直徑，有利于鏈耙抓取糧食，提高對糧食層厚度的敏感性。所選結構帶有中間隔離板，可將輸送槽分為兩層，鏈耙抓取谷物從下層送入脫粒滾筒。因此，輸送過程中產(chǎn)生的大量粉塵從下層分離出來，可以減少粉塵飛揚，改善司機的工作條件。 輸送槽盡量縮短，傾斜角度不超過50度，有助于鏈耙抓取和輸送谷物。鏈耙齒頂部距離輸送槽底板10至20 mm，由于鏈耙在中間的重力作用，使鏈耙齒頂部接觸底板。 表3-2 輸送槽參數(shù)選取（mm） 輸送方式 輸送槽寬 鏈耙速度（m/s） 耙齒與底板間隙 主動輪轉速（r/min） 鏈耙式 900 3.2 15~20 410 3.5脫粒滾筒 為了提高收割機凹板泄漏率和清潔度，采用了滾筒裝置。第一個滾筒低速卸下大部分谷物，未卸下的谷物進入第二個滾筒高速運轉，以確保谷物清潔。試驗表明，由于凹板總弧長大于1米，脫粒時間長，作用力由弱到強，使用滾筒可減少非脫粒凈損失，破碎率低，脫粒裝置每單位寬度的進料比單滾筒式高30%，且脫粒速度快，且脫粒速度快，脫粒效率高。前后凹板總面積較大，分離率可達95%以上。 第一脫粒滾筒為針齒式。滾筒出口側的間隙是單脫粒滾筒的兩倍。查閱書籍后，汽包入口側的間隙在13至15 mm之間，汽包出口側的間隙在18至22 mm之間。第二脫粒滾筒為波紋桿滾筒。凹板入口間隙比單脫粒滾筒入口間隙小1/3左右，出口間隙大2-3 mm左右，入口間隙13-20 mm之間，出口間隙8-18 mm之間。中間進料輪直徑350mm，波紋桿滾筒的后部和上部設有滾輪滾動。其轉動方向與脫粒滾筒的轉動方向一致，將脫粒滾筒上纏繞的秸稈去除，并通過卷軸裝置將秸稈混合物輸送到卷軸上。紙輪的直徑在260毫米到400毫米之間，設計需要350毫米。 表3-3 脫粒滾筒參數(shù)選取 第一滾筒 第二滾筒 釘 齒 滾 筒 直徑及長度（mm） 500；1100 紋 桿 滾 筒 型式 開式 轉速（r/min） 200~300 直徑（mm） 500 釘齒尺寸（mm） 8x38x65 長度（mm） 1100 齒數(shù)及齒排數(shù) 60；8 螺線頭數(shù)及齒型 2；板齒 齒距（mm） 116 轉速（r/min） 400~650 凹 板 型式 板齒、珊格式 凹 板 型式 珊格式 包角及釘齒排數(shù) 96；2 篩孔尺寸（mm） 120x20 包角 145 齒距（mm） 58 3.6分離裝置 分離裝置能把從滾筒輸送秸稈中夾雜的籽粒及豆莢等分開。本設計采用鍵式分離裝置，其抖動性能好，分離損失率控制在谷?？傊氐?.5%~1%。 3.6.1結構與類型選擇 選用雙軸鍵式逐稿器。其鍵與兩曲柄構成平行四桿機構，當曲軸旋轉，鍵面上的各質點做相似的圓周運動。由于相鄰鍵所處相位角不一致，秸稈脫出物可得到各鍵的不斷抖動，使秸稈中夾雜的籽粒及豆莢透過秸稈漏下篩孔，絕大部分谷粒在前部1/3~1/2段處分離出來。秸稈則在抖動作用下拋出機外。 鍵式逐稿器各鍵寬度約200~300mm，確保相鄰鍵面與鍵底之間約有20mm的重合量，防止秸稈漏下。選用階面鍵式逐稿器，其具有較好的抖動及分離性能。其階面長度約為500~800mm，落差高度約150mm。 3.6.2結構尺寸及運動參數(shù) （1）鍵面的長度、總寬度和鍵數(shù) 鍵面面積與鍵面秸稈脫出物厚度有直接關系，其厚度應合理，分布要均勻，以提高分離效果。鍵面總寬度由滾筒長度L確定，一般，已知滾筒長度為1100mm，取鍵面寬度為1200mm。由于鍵面面積由鍵式逐稿器上秸稈混合物總重而定，故逐稿器長度為： 公式(3-7) 式中 ——逐稿器上的秸稈混合物進入量（4kg/s）； ——鍵面總寬度（m）； ——分離裝置單位面積適宜承擔的分離量，配合高分離率（約95%）的滾筒脫粒裝置工作時，可達1.2 kg/（s·m2）； ——有效利用系數(shù)，對聯(lián)合收獲機中直流型取1。 試驗表明，逐稿器前面部分分離率較高，隨鍵長加大，分離率基本不變。故鍵長與總寬之比維持在2.5~3.5范圍內(nèi)。 鍵式逐稿器的鍵面呈現(xiàn)前低后高，各鍵面傾角不同，前兩個階面鍵面偏大，鍵面偏短，避免快速拋出秸稈混合物及增強分離性能。最后鍵面傾角較小，方便秸稈快速排出。 （2）鍵面篩孔尺寸 篩孔面積與鍵面面積比值大小影響分離性能，在確保不堵塞的條件下，以比值大，篩孔尺寸小為好，篩孔率約為30%~70%。鍵面篩孔尺寸寬15~20mm，長40~60mm。 表3-4 分離裝置參數(shù)選取 形式 鍵面總寬度（mm） 鍵長（mm） 總面積（m2） 鍵數(shù) 鍵面傾角 曲軸半徑（mm） 曲軸轉速（r/min） 雙軸 1200 3400 3.53 3 22；11 50 210 3.7清選裝置 本設計選用風扇篩子式清選裝置。其利用風力及篩子抖動將谷粒中的雜質送出機外。要求谷粒清潔率高于98%，清選損失低于0.5%。 3.7.1風扇氣流清選原理 清選風機氣流的選擇原則主要是根據(jù)顆粒與混合料的氣動特性的差異。氣流場中的任何物質都受到氣流力的作用，氣流力使混合物分離。試驗表明，氣流作用力R的大小為： 公式(3-8) 式中 ——物體在空氣中的阻力系數(shù)； ——空氣的密度（kg/m2）； ——迎風面積（m2）； ——氣流與物體的相對速度（m/s）。 在垂直氣流中，當施加在物體上的力等于物體的重力時，物體懸浮在氣流中并保持靜止。此時，氣流速度是物體的臨界速度。當氣流速度大于物體的臨界速度時，物體被吹走，反之亦然，物體下落。物體的臨界速度： 公式(3-9) 式中 ——重力加速度（m/s2）； ——物體的漂浮系數(shù)（m-1）； 表3-5 小麥的空氣動力特性表 作物 單位容積的質量（kg/m2） 臨界速度（m/s） 漂浮系數(shù)（m-1） 阻力系數(shù) 小麥 1092 17.25~20.16 0.024~0.033 0.115~0.152 當清洗裝置工作時，清洗篩和振動板前后移動，顆粒混合物由振動板連續(xù)送入篩面。谷物混合物中的穎糠和草被風力送出機器。當谷物篩孔泄漏時，長碎秸稈在篩網(wǎng)表面后移動并排出，豆莢進入篩網(wǎng)末端的其他輸送機。 3.7.2抖動板 在篩架頂部，與清篩架鉸接，并與篩架一起移動。負責將從凹板和鍵型劃線器上分離出來的顆粒混合物送至篩面進行清洗。 3.7.3清選篩 本設計由篩架、篩和吊桿組成。篩架由吊桿支撐，由曲柄和連桿驅動往復運動。篩架上設有上下兩層重疊的篩子。上下層之間的距離為100-150mm。上部篩子負責分離細草和破碎的豆莢。下一個篩子是把谷物清理干凈，然后把粉碎的稻草送出去。尾篩長度為上篩長度的1/7~1/5。由于上篩網(wǎng)的負荷較大，所以上篩網(wǎng)的面積大于下篩網(wǎng)的面積。將干凈的谷物篩出并送至谷物容器，同時將剩余的谷物送至篩網(wǎng)末端的剩余推進器。 清選篩面積通過運至清選裝置中的混合物而定，混合物與收獲機的喂入量有關。篩子的寬度B為逐稿器寬度0.9~0.95。篩子的長度L為： 公式(3-10) 式中 ——收獲機喂入量（kg/s）； ——秸稈占谷物總重的比值； ——脫粒裝置和逐稿器的工作特性常數(shù)。常取0.6~0.9； ——篩子寬度（m）； ——清選篩單位面積可承受的混合物喂入量kg/（S·m2）。 表3-6 清選裝置參數(shù)選?。╩m） 抖動板 清選篩 曲柄半徑 （mm） 曲柄轉速（r/min） 傾角 支吊桿長（mm） 長x寬 篩孔型 傾角 支吊桿長 25 305 4.5 支180 1000x882 魚鱗 10 吊180 3.7.4風扇 本設計中的風扇采用的是低壓雙面離心型，葉片平直，且為矩形，葉片外徑為570mm，葉片內(nèi)徑為210mm，葉片不切角，殼體出風口的高度 h=280mm，殼體寬度D殼=600mm，葉片數(shù) Z=5，參照資料，清選小麥時推薦風扇轉速為1000轉/分。詳情請見圖紙。 表3-7 風扇參數(shù)選取（mm） 600 210 570 280 826 798 387 180 262 91 3.8聯(lián)合收割機底盤 由于自走式收割機收割機的收割機、發(fā)動機和脫粒滾筒的質量約占整個收割機的80%，且分布在底盤的中部和前部，因此輪式聯(lián)合收割機選擇了前輪驅動和尾輪轉向的布置方案。自走式全喂入聯(lián)合收割機的底盤主要部件有行走無級變速器、驅動橋、方向橋、轉向控制機構和行走裝置。 3.8.1行走無級變速器 聯(lián)合收割機行走式無級變速器采用三角帶式無級變速器，無需停車即可連續(xù)變換，適應不同產(chǎn)量的各種作物的收割，保證脫粒裝置在額定投料量下工作。配置是發(fā)動機的動力通過中間軸，然后進入行走CVT。 3.8.2驅動輪橋 驅動輪軸的作用是將發(fā)動機的動力傳遞給驅動輪。它剛性地固定在脫粒滾筒前部下方的驅動橋管梁上，由離合器、變速箱、中央傳動、差速器、制動器和最終傳動組成。 （1）離合器 離合器在發(fā)動機和變速箱之間。分離時能阻斷電源，接合時能傳輸電源。要保證連接靈活，使收割機起動平穩(wěn)；換檔時，發(fā)動機與驅動輪軸之間的動力迅速分離，減少對齒輪的沖擊損失；工作條件安全可靠，結構簡單耐用，操作維護方便。重要的。本設計選用單作用彈簧壓縮離合器，具有零件數(shù)量少、結構簡單、制造方便、分離徹底、散熱良好等優(yōu)點。 （2）變速箱與中央傳動 自走式聯(lián)合收割機的橫向變速箱與發(fā)動機的橫向變速箱相同，因此可以在發(fā)動機的曲軸和變速箱的動力輸出軸之間選擇結構簡單的三角帶無級變速箱。布置在主動輪軸管梁的前部，朝向較寬，調整維護方便，有利于傳動調速機構。但它位于傾斜的輸送槽后面。為了達到變速箱的空間位置，增加了傾斜輸送槽的位置，同時增加了脫粒滾筒的高度，影響了整機的穩(wěn)定性。 本設計的變速箱模仿東方紅-75變速箱。變速箱由傳動和控制部分組成。變速器和變速器有四個軸。發(fā)動機動力通過離合器和通用變速器傳遞給變速箱。 變速箱是橫向的，因此傳動軸和驅動半軸彼此平行。中心傳動采用圓柱齒輪。變速箱和中央變速箱的配置在同一個殼體中。傳動系統(tǒng)結構簡單，易于制造。中央傳動裝置中的一對齒輪是正齒輪。主動小齒輪套在齒輪箱的第三軸上。從動大齒輪用螺栓固定在差速器殼體上。大小齒輪常嚙合。中央傳動的傳動比大都為3.8~4.5，模數(shù)為3、4、4.5，小齒輪齒數(shù)為14~18，大齒輪齒數(shù)為60~70。 表3-7 最終傳動參數(shù)選取 傳動形式 布置形式 齒數(shù) 模數(shù) 傳動比 單級圓柱直齒 外置 1279 5 658 （3）差速器 為了使左右驅動輪具有不同的轉速，在收割機上選擇了閉式錐齒輪差速器。為了便于拆卸和組裝，整個差速器作為一個獨立的總成，行星齒輪和半軸齒輪安裝在一個專用的差速器齒輪箱中。直齒錐齒輪用于行星齒輪和半軸齒輪。 （4）制動系 它由制動和制動控制機構組成。制動器是用來對移動的驅動輪產(chǎn)生阻力矩的裝置，使收割機減速，停止快速移動。制動控制機構是使制動器工作的機構。本設計采用閘瓦制動，由制動鼓和閘瓦組成，摩擦片、彈簧和制動缸組成制動控制機構。 底板位于車軸的指定位置，制動時在其上設置制動蹄以承受旋轉扭轉。制動鼓安裝在輪轂上，隨車輪轉動。制動時，氣缸活塞推動閘瓦，擠壓制動鼓。制動鼓摩擦緩慢，使輪胎不再轉動。 蹄式制動器比帶式制動器便宜，結構尺寸和控制力小，散熱性能好。由于制動速度一般不高，所以蹄式制動器的耐久性優(yōu)于盤式制動器。 （5）最終傳動 最終傳動類型為外嚙合圓柱齒輪和單級行星齒輪。單級行星齒輪結構緊湊，受力均勻，但其結構和制造工藝復雜。本設計選用外嚙合圓柱齒輪，具有結構簡單、制造和裝配方便的特點。 3.8.3轉向輪橋和轉向操縱機構 方向盤橋在脫粒裝置下方的縱向水平軸上鉸接，并繞軸擺動，以適應地形變化。它由轉向梁和轉向節(jié)組成。 轉向梁通常是由管狀梁構成的剛性整體結構。轉向梁的擺動范圍不小于20度。轉向節(jié)由轉向軸和轉向軸焊接而成。轉向節(jié)的垂直軸采用無軸肩的光軸結構。為了提高聯(lián)合收割機的直線穩(wěn)定性，減少輪胎磨損，使轉向輕便，轉向節(jié)垂直軸和方向盤應在方向盤橋上一定角度安裝。 轉向控制機構由方向盤、轉向器和轉向梯形機構組成。其作用是改變自走聯(lián)合收割機行走方向，保持直線行走。 轉向系統(tǒng)是全液壓的。本實用新型由直接連接在方向盤下方的全液壓轉向器和安裝在方向盤后面的轉向液壓缸組成。油管連接在兩者之間。由于聯(lián)合收割機轉速低，采用BZZ系列轉向器，轉向輕便，安裝布置靈活。聯(lián)合收割機上的全液壓轉向系統(tǒng)和其他液動系統(tǒng)并聯(lián)組成一個系統(tǒng)。在并聯(lián)系統(tǒng)中，需要一個分流閥來確保轉向機有足夠的油。 3.8.4行走裝置 輪式行走裝置的車輪采用氣壓為0.15-0.25MPa的橡膠充氣輪胎。主動輪軸上裝有大直徑主動輪，車輪踏面采用人字形凸起，以提高車輪對土壤的粘附力。方向盤安裝在方向盤橋上。方向盤具有窄胎身和條帶縱向花紋，以提高轉向性能。 表3-8 驅動輪、導向輪規(guī)格 驅動輪 導向輪 15-24 9-16 4 傳動部件及軸的設計 4.1 風扇軸帶傳動設計 收割機傳動主要是皮帶傳動，以適應惡劣的工作環(huán)境。皮帶傳動是皮帶在皮帶輪上的摩擦或嚙合，用來驅動兩個軸之間的運動或動力。本實用新型結構簡單，成本低，無需潤滑。皮帶輪的工作面應光滑，以減少皮帶的磨損?；啿馁|為灰鑄鐵。皮帶傳動應放在鋼絲網(wǎng)或保護罩內(nèi)，以確保安全。設動力輸出軸轉速為1440r/min，額定功率為2kw，風扇正常作業(yè)時轉速約為1000r/min，軸間距為400mm，每天工作8小時。 4.1.1 確定計算功率 由《機械設計》[9]中表8-8，工作情況系數(shù)取。 所以輸送帶的功率 4.1.2 選取V帶型號 已知和，據(jù)《機械設計》圖8-11，帶類型選用A型。 4.1.3帶輪基準直徑 帶的傳動比為： 公式(4-1) (1)小帶輪直徑 由《機械設計》[9]表8-9，取。 (2)大帶輪直徑 公式(4-2) 由《機械設計》[9]表8-9，取。 4.1.4風扇的實際轉速 糾正傳動比為： 公式(4-3) 從動輪實際轉速： 公式(4-4) 轉速誤差： 公式(4-5) 對帶傳動系統(tǒng),轉速誤差大小在之內(nèi)是可以的，所以。 4.1.5 帶速度檢驗 公式(4-6) 在限定范圍內(nèi)，所以合理。 4.1.6 帶長L和傳動中心距a (1)初定中心距 公式(4-7) 取值為400mm。 (2)初選帶長L0 公式(4-8) (3)確定V帶基準長度 由《機械設計》[9]表8-2，取。 (4)實際中心距a 公式(4-9) 驗算主動輪包角 公式(4-10) 所以主動輪包角取值合理。 4.1.7 確定V帶的根數(shù) (1)每根V帶基本額定功率 由小帶輪直徑和轉速及《機械設計》表8-4取得。 (2)額定功率增量 由小帶輪直徑、傳動比、帶型及《機械設計》表8-5得。 (3)確定帶的條數(shù)： 已知包角大小及《機械設計》[9]表8-6，查得包角系數(shù)為，由帶的基準長度及《機械設計》[9]表8-2，查得帶長的修正系數(shù)為。 公式(4-11) 取根。 4.1.8 計算帶的初拉力 計算單根V帶預緊力: 公式(4-12) 由《機械設計》[9]表8-3，每米長度質量。 4.1.9 帶傳動作用在軸上的壓力 計算軸所受帶的壓力： 公式(4-13) 4.1.10 帶輪選材 因，所以選材為型號。 4.1.11 主動帶輪的設計 根據(jù)帶輪基準直徑確定其結構。 主動帶輪基準直徑，動力輸出軸直徑為，按照公式所以其結構形式為實心式。 表4-1 主動帶輪結構參數(shù) (mm) 槽型 基準寬 基準線上槽 基準線下槽 槽間 第一槽對稱面至端面的距離 輪槽 主動帶輪厚度查表得： ； 圖4-1主動帶輪結構圖 4.1.12 從動帶輪的設計 從動帶輪的設計主要由主動基準直徑及它們之間得傳動比而定，所以，從動輪結構用幅板式。具體設計參照主動帶輪。 由于工作環(huán)境惡劣，整機振動不可避免，需要對V帶進行張力調整。在這種設計中，張緊輪調整被多次使用。因此，本設計所有V帶輪的纏繞角均大于120度，滿足了帶輪的驅動條件。單V帶預緊由張緊輪調節(jié)。 4.2 軸的設計 4.2.1 軸材料的選擇 在材料選擇上，碳鋼對應力集中的敏感性較低，可以通過熱處理或化學熱處理來提高，其耐磨性和疲勞強度比合金鋼便宜。在本設計中，我們考慮了實用性和廉價性。本設計采用45鋼，需調質處理。 4.2.2 確定軸的最小直徑 由經(jīng)驗得知，聯(lián)合收獲機各部分功率分配為：行走部分約42%、割臺部分約12%、脫粒部分約28%、分離及清選部分14%、液壓油泵部分4%。 由《機械設計》[9]表15-3，取=。本設計輸出功率為10kw，脫粒部分所占功率約2.2kw，其中紋桿滾筒所用功率較大，此處取2.5kw。滾筒速度取為500r/min。 公式(4-14) 軸與齒輪、帶輪等需由鍵連接，軸上需要打鍵槽，故軸直徑應增加。即： 取。 4.2.3 軸結構的設計 在本設計中，根據(jù)軸截面的不同用途，軸的直徑在兩側較小，中間較大。軸的軸向定位通常需要軸肩定位。根據(jù)軸的設計原理，軸段與軸段之間過多的部分需要進行圓角過渡。為了使車軸加工簡單，需要在車軸上設計一條直線上的鍵槽，槽的每側尺寸應相同，因為這樣便于安裝和拆卸。設計結構如圖： 圖4-2 脫粒滾筒軸 軸分為四個部分。在第一部分中，安裝三角形皮帶輪CVT以定位肩部位置。軸承安裝在第二段，表面粗糙度要求1.6，靠肩定位。軸的中間部分用于安裝脫粒滾筒部分。它的長度較長，大約1米。滾筒每端用一個鍵固定。兩個鍵靠近軸承座，因此長度中間的彎曲力矩不大。經(jīng)過三次強度理論檢驗，軸滿足要求。第四級裝有軸承和三角皮帶輪。 4.2.4 軸直徑和長度 軸段：在該段上與之設計配合的輪為帶輪，因為軸的最小設計直徑為，所以此段直徑大小先確定為。 根據(jù)帶輪輪轂寬： 公式(4-15) 取80mm。 因此段要比輪轂長，故軸長取。 軸段：因為在軸段處的帶輪的左端的軸向定位采用軸肩定位的方式，所以要先確定左端軸肩的高度大?。? 公式(4-16) 取。 該處主要與軸承配套使用，因為該裝置中的滑輪只受周向力和徑向力的影響，所以可以選擇滾珠軸承。此處軸承直徑應符合設計要求，便于軸承裝卸。經(jīng)分析計算，該裝置需要使用I型軸承。根據(jù)《機械設計手冊》可知，此軸承的內(nèi)徑大小為、外徑、寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑：取，外圈定位軸肩內(nèi)徑為，該段長度定為。 軸段：該處為軸的中間段，用于安裝脫粒滾筒段，其長度較長，約1.1m。 軸段：該處設計同軸段。 軸段此段安裝三角皮帶輪無級變速器，，為使無級變速器能夠和此段軸承相配合，所以此段軸承的長應該取。 4.2.5 對軸疲勞強度的校核 由于在滾筒軸段處所受到的彎矩較大，并且軸的軸頸較小，所以此處為危險剖面。 圖4-3 軸的載荷分析圖 其抗彎截面系數(shù)為： 公式(4-17) 抗扭截面系數(shù)為： 公式(4-18) 扭剪應力為： 公式(4-19) 軸的檢查需要考慮軸的彎曲和扭轉情況，單方向旋轉的軸的計算需要根據(jù)脈動周期進行處理。因此折合系數(shù)的值取為，那么當量應力大小為： 公式(4-20) 由《機械設計》[9]表15-1可知鋼，對于軸查表可知。因為，所以此設計滿足要求。 5總結 畢業(yè)設計已經(jīng)結束了。這個畢業(yè)設計是我在大學四年來所做的最全面的設計。它使用了大量相關的專業(yè)知識。雖然不是很理想，但整個過程讓我收獲了很多。我不僅鍛煉了綜合運用知識的能力，而且提高了獨立面對問題的能力。 這次畢業(yè)設計，我查閱了很多資料，首先，表達了設計的目的和意義，使我對整個設計過程和設計思想有了清晰的了解，然后把各種裝置和部件的設計結合起來。從小麥植株的生長特點出發(fā)，選用中間輪滾筒脫粒裝置，從整機配置到各裝置和部件的參數(shù)選擇和設計計算，從裝置和部件的類型和參數(shù)確定到降低損失率。二維工程圖紙的繪制和說明書的編寫。 面對如此大規(guī)模的機械設計課題，我很難應對新出現(xiàn)的問題，這使得設計仍然存在許多缺陷。在實際操作過程中，上述數(shù)值可能存在一定偏差，還有許多方面有待進一步探討。例如，如何設計車輪來減少小麥植株的沖擊，減少豆莢的損傷。損失率、麥秸處理等。 參考文獻 [1] 李寶筏. 農(nóng)業(yè)機械學[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011 [2] 陳海霞. 小麥聯(lián)合收獲機械的研究[J]. 農(nóng)村牧區(qū)機械化，2009(2):14-18 [3]陳慶文，韓增德，崔俊偉，王國新. 自走式谷物聯(lián)合收割機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導報，2015(1):109-114 [4] 瑞雪. 國外谷物聯(lián)合收割機的發(fā)展趨勢[J]. 當代農(nóng)機，2010(7):22-22 [5] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部. 小麥成熟收獲要求[DB/OL]. 食品商務網(wǎng)，2014-09-22 [6] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院. 農(nóng)業(yè)機械設計手冊（下冊）[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社，2007 [7] 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