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塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 課題名稱 苜蓿壓扁收獲機的設(shè)計 起止時間 2011年3月1日—— 2012年 5月28 日（共 14周） 指導(dǎo)教師 職稱 講師 課題內(nèi)容 苜蓿壓扁收獲機的設(shè)計。 1. 選擇動力形式，設(shè)計整體方案， 2. 根據(jù)實際要求設(shè)計傳動裝置和工作裝置。 3. 繪制二維裝配圖和零件圖。 4. 對整機進行三維實體建模。 擬定工作進度（以周為單位） 第1～3周 查閱文獻，撰寫開題報告。 第4～6周 根據(jù)現(xiàn)有苜蓿壓扁收獲機的設(shè)計的設(shè)計方案。 第7～8周 據(jù)工作要求,計算并查閱相關(guān)手冊,選擇和設(shè)計各零部件。 第9～10周 運用AUTOCAD軟件,繪制二維零件圖和裝配圖。 第10～12周 運用Solidworks完成整體零件的三維建模。 第12～13周 從工藝性能,經(jīng)濟性能,實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價. 校核修正.完成產(chǎn)品說明書。 第14周 整理畢業(yè)設(shè)計說明書和圖紙等資料，準(zhǔn)備答辯。 主要參考文獻 [1] 張國盛. 種植苜蓿對黃綿土表土理化性質(zhì)的影響[J]. [期刊論文]-草業(yè)學(xué)報 2003(5) [2] 閻福榮;張北收獲機械廠牧草飼料加工機械投放市場[N];河北日報;2000年 [3] 穆繼衛(wèi);9GSCC—1.4型水草收割機參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年 [4] 劉萍;苜蓿種子田雜草發(fā)生特點與防除方法的研究[D];農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年 [5] 楊炳南,王順喜,李樹君. 國外畜牧機械發(fā)展新動向[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊, 2004,(03) . 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[10]徐秀英. 中國牧草收獲機械發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007,(08) . 任務(wù)下達人（簽字） 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達人為指導(dǎo)教師。 2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學(xué)生本人。 3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 前 言 苜蓿是一種廉價、經(jīng)濟的飼料、被稱為“百草之王”不僅產(chǎn)量高（一年可以收獲三到四次）且草質(zhì)優(yōu)良、具有很高的營養(yǎng)價值，是畜牧業(yè)的重要牧草資源。隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，及畜牧業(yè)的發(fā)展牧草種植的面積不斷地加大，牧草收獲機械獲得了很大的發(fā)展，傳統(tǒng)的苜蓿收獲是采用園盤式或往復(fù)式割草機，都不帶壓扁裝備，雖然能夠完成收獲作業(yè)，但由于苜蓿脫水干燥時期長，蛋白質(zhì)的損失很大，不能保證苜蓿產(chǎn)品的質(zhì)量，因而大力推廣割草壓扁機收獲苜蓿是十分必要的。 12 屆畢業(yè)設(shè)計 苜蓿壓扁收獲機 設(shè)計說明書 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 日 期 塔里木大學(xué)教務(wù)處制 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 課題名稱 苜蓿壓扁收獲機的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 起止時間 2011/12/15 機械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制 填 表 說 明 一、學(xué)生撰寫《開題報告》應(yīng)包含的內(nèi)容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 7、主要參考文獻（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設(shè)計）課題須提交開題報告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。 1 苜蓿壓扁收獲機械的來源，目的與意義 苜蓿是一種廉價、經(jīng)濟的飼料、被稱為“百草之王”不僅產(chǎn)量高（一年可以收獲三到四次）且草質(zhì)優(yōu)良、具有很高的營養(yǎng)價值，是畜牧業(yè)的重要牧草資源。隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，及畜牧業(yè)的發(fā)展牧草種植的面積不斷地加大，牧草收獲機械獲得了很大的發(fā)展，傳統(tǒng)的苜蓿收獲是采用園盤式或往復(fù)式割草機，都不帶壓扁裝備，雖然能夠完成收獲作業(yè)，但由于苜蓿脫水干燥時期長，蛋白質(zhì)的損失很大，不能保證苜蓿產(chǎn)品的質(zhì)量，因而大力推廣割草壓扁機收獲苜蓿是十分必要的。 常見的機械設(shè)備有兩種： ⑴往復(fù)式割草壓扁機。機械造價相對較低，投資較小，運行成本比圓盤式高。 　?、茍A盤式割草壓扁機。機械造價相對較高，投資較高，運行成本比往復(fù)式低。 處于收割期的苜蓿不僅有80%左右的含水量，同時也含有占物質(zhì)重量20%～25%左右的、處于活性狀態(tài)的蛋白質(zhì)和維生素。當(dāng)苜蓿被刈割后，干燥過程實質(zhì)就開始了。大量的研究資料表明，在自然干燥的條件下，干燥過程總伴隨著相當(dāng)復(fù)雜的生理生化過程，有些是耗氧的。同時，在一些生物酶的作用下，有些蛋白質(zhì)被分解為氨基酸，其中包括芳香性氨基酸，這對動物的利用是有好處的。如果這個過程進行的十分緩慢，有害微生物開始入侵植物的營養(yǎng)體內(nèi)，使苜蓿植株開始腐壞或變質(zhì)，同時也耗費掉大量養(yǎng)分，最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)保存率下降和苜蓿草產(chǎn)品品質(zhì)下降或完全腐爛。這完全取決于苜蓿營養(yǎng)體的脫水速度的快慢，即達到安全水分時所需的時間，因為只有當(dāng)苜蓿的含水量達到14%～15%時上述過程中所有活動才能完全停止，苜蓿草的營養(yǎng)成分才會處于穩(wěn)定狀態(tài)之中。所以把14%～15%這一臨界含水量稱為安全含水量。 把剛收割時的含水量(原始含水量)下降到安全含水量的時間稱為干燥為干燥速度，而干燥速度的大小決定了干燥后苜蓿草的營養(yǎng)水平和質(zhì)量。當(dāng)干燥速度在2小時以內(nèi)，蛋白質(zhì)保存率通常都在95%以上。當(dāng)干燥時間過長時，蛋白質(zhì)的損失將很大，不能保證苜蓿產(chǎn)品的質(zhì)量，而且苜蓿產(chǎn)品經(jīng)營者還要承受下雨等不測因素帶來的風(fēng)險。傳統(tǒng)的收割方法還存在一個突出問題是苜蓿葉片與莖的干燥速度不同步，當(dāng)葉片已經(jīng)脫水達到安全水分時，莖的含水量還很高，在此后的進一步脫水過程中，葉與莖的連接力很小，只要輕微的抖動或搬運都可能造成嚴(yán)重的落葉損失，使苜蓿草的蛋白質(zhì)含量急劇減少，從而失去應(yīng)用的商品價值和飼喂價值。 為了使苜蓿莖和葉的干燥速度達到基本同步，并提高整個苜蓿在田間涼曬時的干燥速度，近年來，從國外引進先進的割草壓扁時，同時國內(nèi)牧業(yè)機械科研單位和生產(chǎn)廠家也在積極研制和生產(chǎn)各種型號的割草壓扁機，使用這種割草機收割苜蓿草，晴天只要曬6～8小時(中間翻一次)就可以基本達到脫水要求進行打捆作業(yè)。隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和退耕還林還草生態(tài)工程的啟動，優(yōu)良牧草紫花苜蓿和雜草苜蓿的大面積和苜蓿產(chǎn)品草場、草粉、草顆粒的大量生產(chǎn)，在苜蓿收割作業(yè)時大力推廣割草壓扁機是勢在必行。 2 苜蓿壓扁收獲機在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 （1）國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析 苜蓿生產(chǎn)作為營養(yǎng)體農(nóng)業(yè)的代表，營養(yǎng)體質(zhì)量的保持是生產(chǎn)的關(guān)鍵。國內(nèi)外苜蓿生產(chǎn)都十分重視苜蓿的收獲和加工，因為這是苜蓿產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵。 牧草體系在“十二五”啟動之后，即把農(nóng)戶用的小型苜蓿收割壓扁機的研制列為首要任務(wù)。任務(wù)書簽訂后，2011年6月國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家張英俊教授率領(lǐng)機械設(shè)備研究室崗位科學(xué)家王德成教授及團隊成員專程赴石家莊鑫農(nóng)機械有限公司，探討體系與公司合作共同研發(fā)適合我國西北丘陵山地和華北黃淮海小農(nóng)戶苜蓿刈割壓扁機，經(jīng)過王德成教授及團隊成員與石家莊鑫農(nóng)機械有限公司3個多月的聯(lián)合研制攻關(guān)，機型總長2.8m、總寬1.3m、割幅1.2m、工作速度達4.5-14km/h、作業(yè)效率達8-15畝/h的小型自走式苜蓿刈割壓扁收獲機于2011年10月研制成功，該機械采用雙圓盤刈割串聯(lián)雙橡膠輥壓扁的技術(shù)工藝，能夠一次完成紫花苜蓿的收割、壓裂莖稈和鋪放草條的作業(yè)工序。 國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系滄州綜合試驗站示范縣河北黃驊市孟莊進行了性能評定試驗。經(jīng)測試，收割壓扁收獲的紫花苜蓿水分散失速率為1.92(%/h)、達到適時打捆的安全水分時粗蛋白含量可保持在21.85%，而收割非壓扁收獲的對照組紫花苜蓿水分散失速率則為1.03(%/h)、達到適時打捆的安全水分時粗蛋白含量下降為18.37%。收割壓扁收獲苜蓿干燥時間由2-3天減少到30小時，粗蛋白含量減少損失3個百分點。 (1) 自上世紀(jì)八十年代中期 以來，國家對草地畜牧業(yè)的發(fā)展投入不足，相對支持力度減緩甚至下降，使得許多牧草機械制造企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)，有的破產(chǎn)關(guān)閉，使得我國與國外同類產(chǎn)品的制造能力 和水平進一步拉大距離。(2)現(xiàn)有牧草機械生產(chǎn)制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量低，使用故障多、可靠性差。往復(fù)式割草機工作半天即需刃磨，使用可靠性不到80%；國外摟草彈齒工作 6000畝，斷齒率為4%～5%，我國的產(chǎn)品同樣作業(yè)量斷齒率在20%～30%；在相同作業(yè)條件下，我國的牧草揀拾壓垛機完成的工作量比國外同類機型相差 一半。(3)牧草機械產(chǎn)品品種不全，成套性差，我國牧草收獲機械初步形成了散草、方捆、圓捆、壓垛作業(yè)工藝系統(tǒng)，但每種作業(yè)機械多數(shù)為單一機型。各作業(yè)工序間 機具與動力配套性差，用戶不能根據(jù)自己的經(jīng)營規(guī)模選擇合適的機具，因此機具使用效益不高。 (4)牧草機械產(chǎn)品技術(shù)水平低。牧草機械產(chǎn)品技術(shù)水平高低是衡量該行業(yè)整體科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，我國已定型的牧草機械大部分屬國外20世紀(jì)80年代以前后技術(shù)水平，30多年來基本沒什么改進。 (2) 造成牧機產(chǎn)品技術(shù)水平低的原因是多方面的，但生產(chǎn)制造工藝水平低是個關(guān)鍵因素?，F(xiàn)在牧機企業(yè)工藝技術(shù)裝備落后、老化，生產(chǎn)設(shè)備大多是20世紀(jì)80年代以前的設(shè)備；科研投入不足，開發(fā)能力差，使得產(chǎn)品更新?lián)Q代緩慢，也是造成牧草機械技術(shù)水平低的重要因素。 20世紀(jì)90年代，我國牧草機械市場出現(xiàn)轉(zhuǎn)機，1999年銷售牧草收獲機械2.56萬臺，比上年增長173%。牧機產(chǎn)品出現(xiàn)暢銷勢頭的主要原因：一是國內(nèi)草原生態(tài)建設(shè)和退耕還草發(fā)展加快，二是國家和地方大力發(fā)展草業(yè)畜牧業(yè)和節(jié)糧型畜牧業(yè)投資加大 ? （2）國外研究現(xiàn)狀分析 國外牧草機械已有100多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了從使用以畜力作為動力到與拖拉機動力配套，從單項作業(yè)機具到成套機具，從分段作業(yè)機具到聯(lián)合作業(yè)機具等 發(fā)展過程。20世紀(jì)60年代是歐美各國牧草機械發(fā)展的高峰時期，期間完成了由畜力機械和割、摟草等基本作業(yè)機具向與動力機械配套的更新?lián)Q代。新型的割、摟 機具和各類聯(lián)合作業(yè)機具及成形機具相繼研制成功并迅速推廣。機具的保有量迅速上升的美國，牧草撿拾壓捆機保有量達70萬臺。20世紀(jì)70年代以來，部分服 役機具趨于飽和，產(chǎn)量和保有量保持穩(wěn)定或略有下降，各公司致力于開發(fā)新產(chǎn)品，改進原有產(chǎn)品的性能，以保持競爭能力。前蘇聯(lián)牧草機械發(fā)展較慢，產(chǎn)品以老式的 割、摟、集、垛、運收獲工藝的配套機具為主。機型比較落后，到20世紀(jì)70年代末才完成了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 目前，歐美各國幾乎所有的農(nóng)機公司都生產(chǎn)牧草機械。產(chǎn)品品種齊全，系列完整，能滿足各種收獲條件下全面機械化的需要。但機具主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能指標(biāo)至今沒有大的變化，只是在操作舒適和電子計算機應(yīng)用等方面有所改進。 國外農(nóng)業(yè)裝備的水平和特點，主要以經(jīng)濟發(fā)達的美、日、德、法、英、意大利、澳大利亞、荷蘭、以色列等為代表。這些國家在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)作物種植、土地經(jīng)營規(guī)模、農(nóng)民經(jīng)濟收入、社會化服務(wù)體系、自然條件以及使用的農(nóng)業(yè)裝備和機械化水平等方面具有一定典型性。在一定程度上大大的推動和發(fā)展了牧草收獲機械的改進。 3任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期的可行性分析 任務(wù)要求：查閱相關(guān)文獻，進行歸納整理 ，并進行總結(jié)，從而梳理思路，進行收割機的設(shè)計 可行性分析：預(yù)計在一周時間時間左右對已經(jīng)查閱的相關(guān)文獻資料進行歸納總結(jié)，整理，建立設(shè)計思路，擬定總過程的總體法案；然后就進行設(shè)計方面，大概在一月之內(nèi)，實施具體設(shè)計（畫出總裝圖零件圖等）；然后根據(jù)具體要求撰寫設(shè)計說明書，需10天左右，最后需要幾天時間做最后的整理，準(zhǔn)備答辯， 4研究的，關(guān)鍵的問題及解決的思路 1 整機結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)課本所學(xué)知識及外部相關(guān)資料，概括總結(jié)出該機器的工作原理，根據(jù)工作原理，看需要什么機構(gòu)，幾個機構(gòu)；什么裝置，幾個裝置，不能重復(fù)，也不能缺少。 2傳動方案的設(shè)計 所設(shè)計的方案必須要滿足棉花收獲的各項工作性能要求 3關(guān)鍵零部件的設(shè)計 關(guān)鍵零部件直接影響著機器的性能，在設(shè)計的時候必須要結(jié)構(gòu)合理。所選的零件必須要經(jīng)過充分的試驗研究，每個零件結(jié)構(gòu)參數(shù)必須準(zhǔn)確。 5所必須的工作條件 相關(guān)文獻 計算器 6工作方案及工作進度 第一周~第三周 查找文獻資料，并完成開題報告 第四周~第五周 對查閱的文獻資料進行歸納整理，設(shè)計苜蓿壓扁收獲機的總體方案 第六周~第九周 對苜蓿壓扁收獲機的結(jié)構(gòu)進行具體的設(shè)計 第十周~第十二周 撰寫設(shè)計說明 第十三周~第十四周 整理資料準(zhǔn)備答辯 參考文獻 [1] 閻福榮;張北收獲機械廠牧草飼料加工機械投放市場[N];河北經(jīng)濟日報;2000年 [2] 徐秀英;中國牧草收獲機械發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年08期 [3] ;北方谷物收獲機械學(xué)術(shù)會議[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;1980年01期 [4]蔣紅;郭海山;我國割草機械的發(fā)展進程及趨勢[A];一九九九年冀晉蒙豫魯鄂六省區(qū)機械工程學(xué)會學(xué)術(shù)研討會論文集（內(nèi)蒙古部分）[C];1999年 [5] 姚煜冬;關(guān)于牧草機械化生產(chǎn)的初步探討[A];中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會成立40周年慶典暨2003年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年 [6] 崔和瑞,馬躍進;提高農(nóng)業(yè)機械化水平 促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[J];中國農(nóng)機化;2003年02期 [7] 羅新義，李紅，董衛(wèi)民，王軍華;苜蓿在節(jié)糧畜牧業(yè)中的地位與作用[J];黑龍江畜牧科技;1994年01期 [8] 胡耀高;中國苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略分析[J];草業(yè)科學(xué);1996年04期 學(xué)生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 .—1— 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1緒論 1.1本課題研究的背景、目的和意義 苜蓿是一種廉價、經(jīng)濟的飼料、被稱為“百草之王”不僅產(chǎn)量高（一年可以收獲三到四次）且草質(zhì)優(yōu)良、具有很高的營養(yǎng)價值，是畜牧業(yè)的重要牧草資源。隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，及畜牧業(yè)的發(fā)展牧草種植的面積不斷地加大，牧草收獲機械獲得了很大的發(fā)展，傳統(tǒng)的苜蓿收獲是采用園盤式或往復(fù)式割草機，都不帶壓扁裝備，雖然能夠完成收獲作業(yè)，但由于苜蓿脫水干燥時期長，蛋白質(zhì)的損失很大，不能保證苜蓿產(chǎn)品的質(zhì)量，因而大力推廣割草壓扁機收獲苜蓿是十分必要的。 1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析 苜蓿生產(chǎn)作為營養(yǎng)體農(nóng)業(yè)的代表，營養(yǎng)體質(zhì)量的保持是生產(chǎn)的關(guān)鍵。國內(nèi)外苜蓿生產(chǎn)都十分重視苜蓿的收獲和加工，因為這是苜蓿產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵。 牧草體系在“十二五”啟動之后，即把農(nóng)戶用的小型苜蓿收割壓扁機的研制列為首要任務(wù)。任務(wù)書簽訂后，2011年6月國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家張英俊教授率領(lǐng)機械設(shè)備研究室崗位科學(xué)家王德成教授及團隊成員專程赴石家莊鑫農(nóng)機械有限公司，探討體系與公司合作共同研發(fā)適合我國西北丘陵山地和華北黃淮海小農(nóng)戶苜蓿刈割壓扁機，經(jīng)過王德成教授及團隊成員與石家莊鑫農(nóng)機械有限公司3個多月的聯(lián)合研制攻關(guān)，機型總長2.8m、總寬1.3m、割幅1.2m、工作速度達4.5-14km/h、作業(yè)效率達8-15畝/h的小型自走式苜收割收獲機于2011年10月研制成功，該機械采用雙圓盤刈割串聯(lián)雙橡膠輥壓扁的技術(shù)工藝，能夠一次完成紫花苜蓿的收割、壓裂莖稈和鋪放草條的作業(yè)工序。 國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系滄州綜合試驗站示范縣河北黃驊市孟莊進行了性能評定試驗。經(jīng)測試，收割壓扁收獲的紫花苜蓿水分散失速率為1.92(%/h)、達到適時打捆的安全水分時粗蛋白含量可保持在21.85%，而收割非壓扁收獲的對照組紫花苜蓿水分散失速率則為1.03(%/h)、達到適時打捆的安全水分時粗蛋白含量下降為18.37%。收割壓扁收獲苜蓿干燥時間由2-3天減少到30小時，粗蛋白含量減少損失3個百分點。標(biāo)志之一，我國已定型的牧草機械大部分屬國外20世紀(jì)80年代以前后技術(shù)水平，30多年來基本沒什么改進。造成牧機產(chǎn)品技術(shù)水平低的原因是多方面的，但生產(chǎn)制造工藝水平低是個關(guān)鍵因素。現(xiàn)在牧機企業(yè)工藝技術(shù)裝備落后、老化，生產(chǎn)設(shè)備大多是20世紀(jì)80年代以前的設(shè)備；科研投入不足，開發(fā)能力差，使得產(chǎn)品更新?lián)Q代緩慢，也是造成牧草機械技術(shù)水平低的重要因素。 20世紀(jì)90年代，我國牧草機械市場出現(xiàn)轉(zhuǎn)機，1999年銷售牧草收獲機械2.56萬臺，比上年增長173%。牧機產(chǎn)品出現(xiàn)暢銷勢頭的主要原因：一是國內(nèi)草原生態(tài)建設(shè)和退耕還草發(fā)展加快，二是國家和地方大力發(fā)展草業(yè)畜牧業(yè)和節(jié)糧型畜牧業(yè)投資加大。 （2）國外研究現(xiàn)狀分析 國外牧草機械已有100多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了從使用以畜力作為動力到與拖拉機動力配套，從單項作業(yè)機具到成套機具，從分段作業(yè)機具到聯(lián)合作業(yè)機具等 發(fā)展過程。20世紀(jì)60年代是歐美各國牧草機械發(fā)展的高峰時期，期間完成了由畜力機械和割、摟草等基本作業(yè)機具向與動力機械配套的更新?lián)Q代。新型的割、摟 機具和各類聯(lián)合作業(yè)機具及成形機具相繼研制成功并迅速推廣。機具的保有量迅速上升的美國，牧草撿拾壓捆機保有量達70萬臺。20世紀(jì)70年代以來，部分服 役機具趨于飽和，產(chǎn)量和保有量保持穩(wěn)定或略有下降，各公司致力于開發(fā)新產(chǎn)品，改進原有產(chǎn)品的性能，以保持競爭能力。前蘇聯(lián)牧草機械發(fā)展較慢，產(chǎn)品以老式的 割、摟、集、垛、運收獲工藝的配套機具為主。機型比較落后，到20世紀(jì)70年代末才完成了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 目前，歐美各國幾乎所有的農(nóng)機公司都生產(chǎn)牧草機械。產(chǎn)品品種齊全，系列完整，能滿足各種收獲條件下全面機械化的需要。但機具主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能指標(biāo)至今沒有大的變化，只是在操作舒適和電子計算機應(yīng)用等方面有所改進。 國外農(nóng)業(yè)裝備的水平和特點，主要以經(jīng)濟發(fā)達的美、日、德、法、英、意大利、澳大利亞、荷蘭、以色列等為代表。這些國家在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)作物種植、土地經(jīng)營規(guī)模、農(nóng)民經(jīng)濟收入、社會化服務(wù)體系、自然條件以及使用的農(nóng)業(yè)裝備和機械化水平等方面具有一定典型性。在一定程度上大大的推動和發(fā)展了牧草收獲機械的改進。 1.3苜蓿壓扁收獲機性能的要求 (1)為滿足紫花苜蓿的收獲要求，所設(shè)計的割草壓扁機應(yīng)滿足以下技術(shù)要求： 由于牧草稠密多汁并需要低割，因此，切割速度要快。 (2)為提高牧草收獲量，割茬高度適當(dāng)。要求盡量降低割茬高度，因此，切割器應(yīng)接近地面，并能很好適應(yīng)地形。 (3)壓輥壓力適中。對苜蓿來說，一般情況是90％的莖桿被壓扁，葉片不破損。壓輥壓力過大，除增大功率消耗和加快零件的磨損外還會導(dǎo)致葉子干燥過快，從而造成苜蓿營養(yǎng)損失。 (4)牧草收獲機械工作條件惡劣，刃口應(yīng)具有自磨性能(采用齒紋刃)，刀具應(yīng)具有保護裝置(護刃器)。還應(yīng)具有靈活的起落機構(gòu)，以便遇到障礙物時，能將切割器升起。 (5) 割下來的牧草能集堆、成行鋪放于地面，且厚度應(yīng)適當(dāng)，易于干燥。盡可能減少機器對牧草的打擊和翻動，以降低牧草的收獲損失。 (6)結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)先進。 1牧草收獲機械的性能的要求 經(jīng)過多次的討論和研究，確定苜蓿壓扁收獲機的總體結(jié)構(gòu)，包括動力機構(gòu)、動力傳送系統(tǒng)、控制機構(gòu)以及刀頭裝置等。 機械裝備示意圖1： 圖1-1：苜蓿壓扁收獲機裝配簡圖 1. 鋼絲繩 2.后滑輪 3.B型三角帶 4.提升機構(gòu)組合 5.割草壓扁機 工作原理是：割草壓扁機結(jié)合動力時，通過減速器和傳動機構(gòu)，驅(qū)動撥禾輪、切割器以及壓扁輥轉(zhuǎn)動。隨著拖拉機的前進，分禾器先將收割與不割的牧草分開，然后撥禾輪將要割的牧草撥入割臺，同時將切割器割下的牧草通過導(dǎo)草板推入壓輥．被壓扁的牧草在束草裝置的束縛下形成一定形狀的草條鋪放于四輪車的車輪中間，完成收獲的全過程。 研究目標(biāo)為割茬低，鋪放質(zhì)量好，功率消耗低，工作平穩(wěn)，作業(yè)速度快，易于調(diào)整維修，能即時收獲，經(jīng)濟、實用，整機生產(chǎn)效率高。 2.2立式收割臺設(shè)計 割臺是苜蓿壓扁收獲機的重要組成部分，是機器的核心部件之一。本割臺采用立式，具有以下功能：苜蓿切斷、輸送，壓扁，給輸送裝置輸入動力，給輸送裝置、壓扁裝置提供安裝平臺。 立式割臺主要部件包括切割器、分禾撥禾器、壓扁輥，輸送器，提升裝置。 2.3苜蓿壓扁收獲機撥禾裝置的設(shè)計 收割機上的撥禾裝置常采用撥禾輪，撥禾輪有普通撥禾輪和偏心撥禾輪兩類。 偏心撥禾輪結(jié)構(gòu) 撥禾輪的結(jié)構(gòu)簡單、可靠。 按結(jié)構(gòu)的不同，有普通式和偏心式。 苜蓿的莖干汁液稠密，一般使用偏心撥禾輪。 圖2-1：偏心撥禾輪工作原理圖 1.軸管 2.副輻條 3.偏心輻盤 4.輻盤 5.主輻條 偏心撥禾輪結(jié)構(gòu)及工作原理 偏心撥禾輪的組成：1.管軸2.劇輻條3．偏心輻盤4.輻盤5．主輻條有軸孔。撥禾輪工作是，彈齒隨機器前進直線運動，同時又繞撥禾輪軸座回轉(zhuǎn)運動，因此撥禾輪彈齒相對地面生長的作物是兩種暈的的合成。為了使彈齒進入禾從后面對作物有后撥的作用，運動絕對速度應(yīng)該向后，即撥禾輪彈齒的圓周速度大于機器前進的速度，運動軌跡應(yīng)為余擺線。撥禾輪回轉(zhuǎn)的圓周速度與機器前進速度的比值為。當(dāng)機器作業(yè)時，即能保持平移的彈齒插入作物，扶持適量的莖干，同時切斷莖干以避免對作物的打擊和回帶作用。 同時,撥齒的方向始終是垂直插入草中，水平將草撥向后方，通過旋轉(zhuǎn)將牧草撥入切割器割斷，并將已割苜蓿推向壓扁輥。 2.4撥禾輪的工作原理和參數(shù)的確定 2.4.1撥禾板的運動分析 撥禾板是撥禾輪的主要工作部件，撥禾輪工作時，撥板隨機器前進直線運動，同時又繞撥禾軸作回轉(zhuǎn)運動，因此撥禾輪撥板相對地面生長的作物是這兩種運動的合成。為了使撥板進入禾叢后對谷物有向后撥送作用，運動絕對速度應(yīng)向后，即撥禾輪撥齒的圓周線速度大于機器的前進速度，其運動軌跡為余擺線。撥禾輪回轉(zhuǎn)的圓周速度與機器前進速度之比為撥禾速比，用A表示。其線環(huán)寬度因A值大小而改變：^值越大，撥板引導(dǎo)和扶持作物的功能越強，割臺切割作物量越大.其線環(huán)越寬，但A值太大，則撥齒和撥板撥禾時打擊作物力量過, 增加了收割臺的損失。若A=1時，則線環(huán)寬度為零，這時撥禾板不能起撥禾作用。撥禾板軌跡可用方程表示(圖3．3)，設(shè)以撥禾輪軸心0I對地面的投影點為坐標(biāo)原點0，以地面線沿前進方向為x軸，以過原點向上垂線為Y軸建立直角坐標(biāo)系。并令撥板由水平位置開始逆時針方向旋轉(zhuǎn)， 則壓板端點的坐標(biāo)方程為 R——撥禾輪半徑，305mm k——機器前進速度，2．15-4．16m／s ∞——撥禾輪角速度，14．95rad／s H——撥禾輪安裝高度，564mm h——割茬高度，80mm。 故，帶入(1)式得壓板端點隨的運動方程如下 取上式對時間的導(dǎo)數(shù)，得到撥板水平分速度及豎直分速度隨撥板水平轉(zhuǎn)過的 時間的方程式 撥禾輪對牧草的作用 (1)撥齒的入禾角和撥禾輪高度分析為了減少撥齒對牧草的碰擊，以減少擊落損失，要求撥禾輪撥齒開始接觸作物時，其絕對速度垂直向下，也就是說撥齒進入禾叢時其水平分速 度應(yīng)為零()， 即 由此得出撥禾輪安裝高度公式 Y為牧草的自然高度L 由此 式中 R--撥禾輪的半徑，305mm L--作物高度（500-600mm） H--割茬高度，80mm 所以撥禾輪的高度安裝位565--650mm通過改變調(diào)節(jié)桿在撥禾輪架上的位置來進行調(diào)整。 撥禾輪直徑的確定 撥禾輪直徑，系根據(jù)撥板進入禾叢時其水平分速度為零及支持切割時撥板作用在禾桿重心稍上方的兩個條件而確定。 從圖3．7可以看出下列關(guān)系式 式中:R一撥禾輪半徑 L一作物高度(500—600mm) h一割茬高度(80mm) 因此: 式中：D--撥禾輪直徑 --速度比 當(dāng)=Vb/Vm =2.11代入上式得 將L的最大值取600mm代入上式撥禾輪的最大直徑D=600mm 因偏心撥禾輪的撥齒較長(一般為200ram)，起到了加大撥禾輪直徑的作用。 因此在直徑選擇上，一般較計算值為小，故取撥禾輪直徑為605mm。 2.5往復(fù)式式切割器的設(shè)計 往復(fù)式切割器是聯(lián)合收割機使用最廣泛的切割部件，其切割圖是評價切割器工作性 能的重要工具，本章就往復(fù)式切割器的構(gòu)造、類型及其結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化以及傳統(tǒng)繪制切割 圖的方法— 描點法作以簡單介紹，并分析影響往復(fù)式切割器工作性能的主要因素。另外，推導(dǎo)切割器的縱向位移與橫向位移間的關(guān)系式，并指出利用傳統(tǒng)高等數(shù)學(xué)知識解決面積的計算問題時，會因解不出原函數(shù)而無法實現(xiàn)。 2.5.1往復(fù)式切割器的構(gòu)造 往復(fù)式切割器由往復(fù)運動的割刀和固定不動的支承部分組成[6]（圖2）割刀由刀桿、動少J片和刀桿頭等鉚合而成。刀桿頭與傳動機構(gòu)相連接，用以傳遞割刀的動力。固定部分包括護刃器梁、護刃器、鉚合在護刃器上的定刀片、壓刃器和摩擦片等。工作時割刀作往復(fù)運動，其護刃器前尖將谷物分成小束并引向割刀，割刀在運動中將禾稈推向定刀片進行剪切。 （1）動刀片:它是主要切割件,兩側(cè)為刀刃。刀刃的形狀有光刃和齒紋刃兩種。光刃切割較省力，割茬較整齊，但使用壽命較短，工作中需經(jīng)常磨刀。齒紋刃刀片則不需磨刀，雖切割阻力較大，但使用較方便。在谷物收割機和聯(lián)合收獲機上多采用齒紋刃。而牧草收割機由于牧草密、濕，切割阻力較大，多采用光刃刀片。刀刃的刃角i對切割阻力和使用壽命影響大，當(dāng)刃角i由增至度時，切割阻力增加15%。刃角太小時，刀刃磨損快，而且容易崩裂，工作不可靠。一般取刃角為。齒紋刃刀片的刃角i=。光刃刀片為使其磨刀后刃部高度不變，刀片前端頂寬b，一般b=14-16mm，齒紋刃刀片其b值較小些。刀片一般用工具鋼 (T8.T9)制成，刃部經(jīng)熱處理，熱處理寬度為10-15mm,淬火帶硬度為HRC50-60，非淬火區(qū)不得超過HRC35。刀片厚度為2-3mm。每厘米刀刃長度上有6-7個齒，刀刃厚度不超過0.15mm。 (2)定刀片:定刀片為支承件，一般為光刃，但當(dāng)動刀片采用光刃時，為防止莖稈向前滑出也可采用齒刃。國外部分機器護刃器上沒有定刀片，由鍛鋼護刃器支持面起支承切割的作用。 (3)護刃器:護刃器的作用是保持定刀片的正確位置、保護割刀、對禾稈進行分束和利用護刃器上舌與定刀片構(gòu)成兩點支承的切割條件等。其前端呈流線形并少許向上或向下彎曲，后部有刀桿滑動的導(dǎo)槽。護刃器一般為可鍛鑄鐵或鍛鋼、鑄鋼等制成，可鑄成單齒一體，或雙齒一體或三齒一體。單齒一體損壞后易于更換，但安裝和調(diào)節(jié)較麻煩，現(xiàn)多采雙齒護刃器。 (4)壓刃器:為了防止割刀在運動中向上抬起和保持動刀片與定刀片正確的剪切間隙(前端不超過0-0.5mm，后端不大于1一1.5mm)，在護刃器梁上每隔30-50厘米裝有壓刃器(在割草機上每間隔20-30厘米)。它為一沖壓鋼板或韌鐵件，能彎曲變形以調(diào)節(jié)它與割刀的間隙。 (5)摩擦片:部分切割器在壓刃器下方裝有摩擦片，用以支承割刀的后部使之具有垂直和水平方向的兩個支承面，以代替護刃器導(dǎo)槽對刀桿的支承作用。當(dāng)摩擦片磨損時，可增加熱片使摩擦片抬高或?qū)⑵湎蚯耙苿?。裝有摩擦片的切割器，其割刀間隙調(diào)節(jié)較方便。 （6）護刃器間距：護刃器起著保護刀片和引力莖稈的作用，往復(fù)式切割器切割莖稈分兩個過程，首先是被動力刀片推至護刃器間隔中間產(chǎn)生橫向彎曲；其次是隨機器前進產(chǎn)生縱向彎曲，這都會使切割力增加，而莖稈切割最大彎曲取決于護刃器間隔，間隔以大于68.3mm為宜，故取72mm。 （7）動刀片間隔 動刀片間隔取決于刀片尺寸和切割速度。英雌優(yōu)化設(shè)計了刀片結(jié)構(gòu)尺寸。達到了增加切割速度以減少切割阻力的目的。 2.5.2割刀傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該機構(gòu)屬于曲柄搖桿一搖桿滑塊機構(gòu)，ABC是曲柄搖桿機構(gòu)，DEF為搖桿滑塊機構(gòu)。當(dāng)曲柄均勻回轉(zhuǎn)時，割刀動刀片作往復(fù)運動，完成切割任務(wù)。在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計中已獲應(yīng)用[7～11]擺塊軸承座連接為球頭鉸鏈或球面軸承。 曲柄應(yīng)順時針轉(zhuǎn)動，正常工作轉(zhuǎn)速是500。該傳動機構(gòu)在搖桿擺動的兩極限位置的連線應(yīng)通過曲柄的回轉(zhuǎn)中心，這樣的傳動布置能使割刀在往返行程的平均速度相等，對割刀傳動有利。搖桿擺動角度的大小，對割刀的加速度顯然有較大的影響，當(dāng)其他的參數(shù)一定時，搖桿擺角越大，割刀加速度越大，會引起割臺較大的振動，應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)[12] 圖2-2：割刀的傳動結(jié)構(gòu)原理圖 2.6 往復(fù)式切割器的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化 為了便于組織專業(yè)化生產(chǎn)和零配件供應(yīng)，國家機械工業(yè)部1975年公布了切割器的國家標(biāo)準(zhǔn) (GB1209一1213-75)。切割器分為三種型式: (1)Ⅰ型切割器：其，動刀片為光刃，刀片水平傾角為，護刃器為單齒，設(shè)有摩擦片。用于割草機。 （2）Ⅱ型切割器：其，動刀片為紋齒刃，護刃器為雙齒，設(shè)有摩擦片。用于玉米聯(lián)合收割機。 (3)Ⅲ型切割器：其，動刀片為齒紋刃，護刃器為雙齒，無摩擦片。 用于玉米聯(lián)合收割機。所以苜蓿壓扁收獲機，選用Ⅰ型切割器。 以上各種尺寸類型切割器A. Ⅰ型切割器 B.Ⅱ型切割器C.Ⅲ型切割器 所以選擇Ⅰ型切割器，對苜蓿進行收獲。 2.5.3影響往復(fù)式切割器工作的因素 割刀進距會影響切割圖中重割區(qū)及漏割區(qū)的面積，當(dāng)進距增大時，切割圖變長，漏割區(qū)增加，而重割區(qū)減少;反之，則相反。此外，動刀片的刃部高度也影響到切割圖的形狀。刃部高度增大時，漏割區(qū)減小，而重割區(qū)增加;反之，則相反。由于現(xiàn)在使用于聯(lián)合收割機上的切割器都己標(biāo)準(zhǔn)化，所以本文主要討論割刀進距 (即機器前進速度和割刀曲柄轉(zhuǎn)速)對往復(fù)式切割器的工作性能影響。 切割速度 往復(fù)式七個七的工作質(zhì)量跟切割速度與機組前進速度的速比有密切關(guān)系。往復(fù)切割速度是指平均速度，平均速度越高，切割性能越好。但過高的切割速度是不可取的，因為會使整個機組產(chǎn)生較大的振動，不但增加了機組功率的消耗，而且會加速零件的磨損與破壞。經(jīng)過理論計算和試驗，速比在0.8到2.2范圍內(nèi)時，工作質(zhì)量比較理想，因此確定切割速度為2m/s。 割刀的動力學(xué)問題 割刀切割陰力F1主要包括下列3個力：禾桿的平均切割阻力；割刀的慣性力；由于割刀及其附件重量所產(chǎn)生的磨擦力；設(shè)割刀動刀片及其附件每米質(zhì)量為，割刀動刀片長度為L，則割刀運動部件的總質(zhì)量為qL[13]。 檸條聯(lián)合收割機的三角擺塊的3個頂點分別與割刀梁、軸承座、推桿相鉸接，三角擺塊繞軸承座擺動，CDE3點可以近似看做平面運動，其受力圖如圖8所示。E點y方向的平動運動規(guī)律可以近似看做為割刀動刀片與C點的運動規(guī)律，由前面的推導(dǎo)可知： ；； （1） （2） 時，表示曲柄銷在左止點位置，割刀切割速度為零，加速度為達最大值；隨著時間的增加，角逐漸增大，割刀相對位移也越來越大，割刀速度按其位移的二次方增加，而割刀加速度按其位移的直線規(guī)律減??；當(dāng)時，割刀相對速度達最大，而此時加速度為零。當(dāng)角繼續(xù)增大時，加速度繼續(xù)按其位移的直線規(guī)律增大，而速度按其位移逐漸減小為零[14]。 由達朗伯原理知： ； （23） 于是可得到割刀往復(fù)慣性力F隨著割刀相對位移的變化規(guī)律，如圖8所示．該力F是引起割臺振動的主要原因之一．在三角擺塊軸承座上，割刀梁對面加一平衡配重(質(zhì)量為m )，來平衡這個力。 2.5.4切割器的參數(shù)分析與選取 切割速度Vc與進給速度Vm，它們之間的關(guān)系用臨界切割速度比來描述，由運動關(guān)系可知道，要想運動的兩道之間即不重割，也不漏割則要使前刀尖A和后刀尖B的運動軌跡重合此時的切割速度Vcp與進給速度Vap的比值臨界切割速度比 而 式中：m--刃間節(jié)數(shù)，取偶數(shù) T--鏈節(jié)距 H--動刀有效切割高度 --滑切角，大約30° 這些參數(shù)均為切割器的基本參數(shù)，符合設(shè)計的要求 圖2-3：割刀示意圖 2.6壓扁機構(gòu)的設(shè)計 苜蓿植株高30～90公分，主根長，分枝多，葉子小，莖干粗，葉子易風(fēng)干，從而掉落，所以收獲后我們要解決易風(fēng)干的問題，所以機器部分加入壓扁系統(tǒng)，使收割下來的苜蓿使其莖干部分壓扁，使汁液暴漏出來，加快水分蒸發(fā)。 2.6.1壓扁機構(gòu)的確定 壓扁機構(gòu)應(yīng)該安裝在收割臺的下方，其組成部分為兩個水平，相對轉(zhuǎn)動的人字橡膠輥組成，上壓草輥安裝在擺動梁上，擺動量一段用鉸鏈固定，一段用彈簧拉緊，下壓輥用可調(diào)節(jié)滑塊機構(gòu)，使滑塊在導(dǎo)軌內(nèi)上下滑動根據(jù)進草量自動調(diào)節(jié)間隙，兩輥之間的距離間隙約為2mm。 3.傳動系統(tǒng)的設(shè)計與分析 傳動系統(tǒng)的設(shè)計以及主軸轉(zhuǎn)速的分析 3.1傳動系統(tǒng)的工作原理 圖3-1：傳動工作原理圖 在苜蓿壓扁收獲中，一系列的要完成：撥禾，切割，壓扁，鋪成條狀。所以要求設(shè)計緊湊消耗少，以及達到平衡等。 動力由拖拉機輸出。由撥禾輪4將苜蓿撥到，通過往復(fù)式割刀一進行切割，牧草堆積到集草平面，上下壓扁輥轉(zhuǎn)動，，擠壓牧草，最后鋪放成條。 3.2切割器的轉(zhuǎn)速確定 苜蓿植株較矮，莖干水分較多，所以收割時要求低割且需要的載荷較大，所以收割機要求割刀轉(zhuǎn)速快，割茬低，一邊切割速度要到到7~20m/s，切割器轉(zhuǎn)速n=580r/min. 3.3傳動比的確定 收割機正賽工作狀態(tài)下，要完成撥禾、切割、壓扁和鋪放成條這一系列的工作，為了滿足割草壓扁機的工作要求，撥禾速度、切割速度和壓扁速度，則要求合理的傳動比。 3.3.1切割系統(tǒng)的傳動比的確定 20馬力拖拉機柴油機輸出皮帶輪的轉(zhuǎn)速=2200r/min，功率是15kw，帶動割草壓扁機上的皮帶輪傳動，傳動比為：=1.1 其中--割草壓扁機上皮帶輪的直徑 --柴油機輸出皮帶輪的直徑 動力通過轉(zhuǎn)速箱后，傳遞給切割器的主動軸，到達減速箱轉(zhuǎn)速n=570r/min 所以傳動比i為： i====3.5 由此可以得出： = 取=21，=42，=16，=28.可得中間齒軸上的轉(zhuǎn)速=1000r/min切割器主軸轉(zhuǎn)速n=570r/min達到要求。 由于軸的選材為Q235號鋼，所以查表13-2可知Q235的許用扭切應(yīng)力為，，。經(jīng)校核設(shè)計的軸符合要求，可發(fā)以正常工作。 3.3.2壓扁系統(tǒng)傳動比的確定 為了解決牧草的壓扁的干燥，從而設(shè)計壓扁輸送機構(gòu)。切割器的切割速度較高，避免切割牧草的堆積，所以壓扁速度應(yīng)該較高些。壓扁輥主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)該是機器前進速度的三倍以上， 式中：--上壓輥齒輪輪齒數(shù) --輸入軸齒輪的齒數(shù) 由上式可以得出下壓輥齒輪齒數(shù)=31 3.3.3撥禾輪傳動比的確定 苜蓿被撥入割臺后，則需要及時的到達壓扁輥，一般撥禾的轉(zhuǎn)速不超過150r/min鏈輪的傳動比不能大于7 由此可以得出撥禾帶的轉(zhuǎn)速=142.8r/min 功率和傳動效率的確定 苜蓿壓扁收獲機的功率包括切割器的切割功率，撥禾功率，壓扁系統(tǒng)的壓扁功率。 切割系統(tǒng)的功率消耗 使刀片能最大限度的切割，取割副大約1.6m。所以鏈輪的圓周長為： F=BPd+F1L 所以F=644N，切割需要的功率為 =Fv=6447=4508w 動力由皮帶過帶輪傳遞給切割系統(tǒng)，取皮帶的傳動效率=0.95，直齒的傳動效率=0.96二級帶輪傳動效率為，帶輪輪的傳動效率=10.97 可得總效率為==0.876 所以切割系統(tǒng)的功率P1==5146w 3.3.4壓扁系統(tǒng)功耗及傳動效率 人字輥壓扁均勻。壓輥的壓力據(jù)經(jīng)驗為0.39N/mm。 所以功率： P=fLv=0.3912008.12=3800w 式中：L--壓輥1200mm f--壓輥壓力0.39N/mm v--上下壓輥接觸點8.12m/s 由于壓扁系統(tǒng)是由減速箱輸入軸上的帶輪帶動的，所以壓扁系統(tǒng)傳動效率為： ==0.922 所以，壓扁系統(tǒng)的功率為 3.3.5撥禾系統(tǒng)功率及傳動效率 撥禾功率 P3'=PBv 式中：P--撥禾輪的單位寬度切向力 經(jīng)驗為40N/m B--撥禾輪的寬度 約為1.55m V--撥禾輪的圓周速度為 4.5m/m 所以可以得出P3'=283w 薄荷系統(tǒng)是由減速箱輸出軸上的鏈輪帶動，總傳遞效率取皮帶傳動效率=0.95，直齒圓柱齒輪的傳動效率=0.96，鏈輪的傳動效率=0.97，所以傳遞給撥禾輪的總效率 所以=0.824 而撥禾系統(tǒng)的功率為 3.4 傳動皮帶輪的設(shè)計計算 3.4.1主動軸傳出的皮帶輪組 小帶輪轉(zhuǎn)速2400r/min，大帶輪轉(zhuǎn)速2100r/min,。 （1）V帶型號的選擇：V帶星號應(yīng)根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速來選取，。計算功率是根據(jù)傳遞的功率，并考慮載荷的性質(zhì)以及每天運轉(zhuǎn)時間的長短等因素來確定的。 （1） 式中：——計算功率，； ——傳遞的額定功率，； ——工作情況系數(shù)。 其中：=，=1.3，則計算出=。 （2）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑、：初選主動帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)V帶型號，選取為B型140mm，則根據(jù)傳動比算出=160mm。 （3）確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度：根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)需要初定中心距。 （2） 則最小=210mm。 確定后，由帶傳動幾何關(guān)系，按下式計算所需帶的基準(zhǔn)帶長： （3） 得出=891.48。根據(jù)選取和最相近的V帶的基準(zhǔn)長度，則=900mm。再根據(jù)來計算實際中心距。由于V帶傳動的中心距是可以調(diào)整的，故可采用下式做近似計算： （4） 計算得最小中心距=214mm （4）驗算主動輪上的包角： （5） 計算得=，符合要求。 （5）確定帶的根數(shù) （6） 式中：——包角系數(shù)，考慮包角不同時的影響系數(shù)； ——長度系數(shù)，考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)； ——單根V帶所能傳遞的功率，； ——單根V帶時的功率增量，。 計算得=2根。 3.4.2減速軸到壓扁輸送輥的皮帶輪組 小帶輪轉(zhuǎn)速558.5r/min，傳動比2.5，則大帶輪轉(zhuǎn)速為233r/min。 （1）=2，根據(jù)公式（1）可得 =2.6。 （2）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑、：初選主動帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)V帶型號，選取為A型112mm，則根據(jù)傳動比算出=280mm。 （3）確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度：根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)需要初定中心距。 據(jù)式（2）計算可得=275mm。 確定后，由帶傳動幾何關(guān)系，按下式計算所需帶的基準(zhǔn)帶長： 根據(jù)式（3）得=1191mm，根據(jù)選取和最相近的V帶的基準(zhǔn)長度，則=1250mm。再根據(jù)來計算實際中心距。由于V帶傳動的中心距是可以調(diào)整的，根據(jù)式（4）得最小中心距=305mm。 （4）驗算主動輪上的包角：根據(jù)式（5）得：，符合要求。 （5）確定帶的根數(shù)：根據(jù)式（6）計算得：=根。 動軸到撥禾鏈輪的帶輪組 小帶輪轉(zhuǎn)速533r/min，則大帶輪轉(zhuǎn)速為192r/min，則傳動比為2.5。 （1）=1.6，根據(jù)公式（1）可得 =2.08。 （2）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑、：初選主動帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)V帶型號，選取為A型100mm，則根據(jù)傳動比算出=278mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)帶輪直徑，選擇=280mm。 （3）確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度：根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)需要初定中心距。 根據(jù)式（2）計算可得=266mm。 確定后，由帶傳動幾何關(guān)系，按下式計算所需帶的基準(zhǔn)帶長： 根據(jù)式（3）得=1159mm，根據(jù)選取和最相近的V帶的基準(zhǔn)長度，則=1250mm。再根據(jù)來計算實際中心距。由于V帶傳動的中心距是可以調(diào)整的，根據(jù)式（4）得最小中心距=312mm。 （4）驗算主動輪上的包角：根據(jù)式（5）得：，符合要求。 （5）確定帶的根數(shù)：根據(jù)式（6）計算得：=2根。 4.軸的校核計算 苜蓿壓扁收獲機的傳動系統(tǒng)中共有三個軸，分別：動力出入軸，中間軸，動力輸出軸。 4.1軸的設(shè)計 該軸的一端與皮帶輪相聯(lián)，中間與鏈輪相連，另一端與齒輪zt相聯(lián)，輸入功率為切割所用功率、撥禾所需功率和壓扁所需功率之和為9，61 kW，如果軸的材料選為454調(diào)質(zhì)鋼時，A．，=118，[1]。=30MPa，軸的轉(zhuǎn)速n=2000r／min， 可由公 所以皮帶輪和軸連接的直徑d1=20mm 由于軸上開有鍵槽，故應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱，當(dāng)d≤lOOmm時，～般有一個鍵槽時，軸徑增大5％～7％左右，有兩個鍵槽時應(yīng)增大10％～15％左右，然后圓整至標(biāo)準(zhǔn)直徑。 所以：d≥d。(1十10％)=21．90ram，圓整成25ram，則dI=25ram。 由于與皮帶輪相聯(lián)的軸較長所開的鍵槽也長，其強度削弱的較多，所以此處的軸徑可取30ram，與該軸相配的軸承可選205型軸承。與減速器箱體的軸承相配的軸承可取204軸承。 該軸的示意圖見圖： 圖4-1：動力傳動軸 由于收割機的工作季節(jié)性很強，一年最多一個月，故不需要對該軸進行精確校核疲勞強度(以下同理均不進行精確校核疲勞強度)。 2中間軸的設(shè)計及強度校核 (1)軸的設(shè)計 中間軸L的功率包括切割功率和撥禾功率，故為5.493kW，材料為40Ct調(diào)質(zhì)， [T]=40MPa，=107，轉(zhuǎn)速n。=1000r／min。 通過與連軸器相連的軸徑，確定最小直徑 計算與兩齒輪z。、z；相聯(lián)的軸徑，確定最小直徑 =18mm 由于兩端齒輪軸上都開有鍵槽，故軸徑增大10％左右。則有軸徑為20mm (3)軸的強度校核計算 a．軸的受力圖見圖4-2。 圖4-2中間軸受力圖 圖4-2受力圖 由受力圖確定出作用在軸上的支反力。 由于有：L．=15mm L2=1060N 校核中間軸的強度(按第三強度理論進行校核) 危險剖面在大圓柱齒輪Z。的支承和小錐齒輪的支承處， 故對該軸進行強度校核計算(按第三強度理論校核)。 軸的一端與皮帶輪相連，中間與鏈輪連接，另一端與齒輪Z2相連，輸入功率是切割所要的功率、撥禾輪和壓扁所要的功率和為9.61kw，軸的材料選取45°調(diào)質(zhì)剛，A0=118，轉(zhuǎn)速n=2200r/min。由此可以得出皮帶輪和齒輪Z2與軸的直徑d1=20mm。 軸上有鍵槽，所以要考慮鍵槽對軸的前度的消弱，有經(jīng)驗可以得出皮帶輪與相連的軸上的鍵槽較長，所以軸徑可取30mm，與該軸相配的軸承可選205型軸承，減速器箱體的軸承相配的204軸承軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求以外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 4.2軸承的選擇 滾動軸承的組成： 滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成。內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。 滾動軸承的作用： 滾動軸承使用維護方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時壽命低，聲響較大。 滾動軸承座，它包括軸承座底座、軸承座上蓋、第一螺柱組件、軸承座端蓋、密封裝置、密封壓蓋，軸承座底座與軸承座上蓋的左右兩端分別由第一螺柱組件固定連接，軸承座底座與軸承座上蓋內(nèi)為軸承孔，軸承座端蓋中部為旋轉(zhuǎn)軸孔，軸承座底座、軸承座上蓋的前后兩側(cè)分別由螺栓與軸承座端蓋固定連接，軸承座端蓋外側(cè)設(shè)有密封腔，密封裝置位于密封腔內(nèi)，密封裝置外設(shè)有密封壓蓋，密封壓蓋由螺栓與軸承座端蓋固定連接；其特征在于：軸承座底座、軸承座上蓋上一共設(shè)有三個潤滑孔，三個潤滑孔與軸承孔相通，三個潤滑孔成１２０°布置。本實用新型具有潤滑效果好、安裝方便、可靠性好的特點。 軸的兩端都裝有滾動軸承座，軸徑為35mm,采用基孔制選軸承，先選出滾動軸承座型號為：N207。由于軸的轉(zhuǎn)速為1440r/min,工作時間在10h內(nèi)。則選擇圓柱滾子軸承。型號為：6007。 結(jié)論 飼草業(yè)具有巨大的生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益，越來越引起國家和地方的重視，但飼草量不足，質(zhì)量不高，主要原因是牧草收割機數(shù)量少，種類缺，價格比較高，收割費用遲遲降不下來，手工作業(yè)占很大比重，這制約了我國牧草業(yè)的發(fā)展。我國割草壓扁機大多模仿外國產(chǎn)品丌發(fā)研制的，工作性能不穩(wěn)，和國產(chǎn)拖拉機不配套；或者從國外直接進El外國產(chǎn)品，有些功能開發(fā)不出來，浪費了能源，這些都不適宜我國國情，我們國家農(nóng)牧民急缺小而靈活的適合家用的小型牧草收獲機械，基于這一點，在現(xiàn)有機具的基礎(chǔ)上，通過對中外文獻資料的查閱和收集和對部分國內(nèi)外牧草收獲機械的調(diào)研，根據(jù)農(nóng)牧民的實際需要，運用現(xiàn)代設(shè)計方法設(shè)計了與中型拖拉機配套使用前置割草壓扁機， 得出以下結(jié)論： (1)設(shè)計前置割草壓扁機該機與20馬力拖拉機配套使用，幅寬1．66米，整機體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，可一次性完成撥禾、切割、壓扁鋪 條等復(fù)式作業(yè)。集合了割草機，壓扁機和摟草機的功能，簡化了機器結(jié)構(gòu)，大大 減少相應(yīng)的作業(yè)費用、能量消耗以及縮短青貯飼料所需的時間，對草地?zé)o任何負(fù) 作用，提高收獲效率，適用于中小型牧草場。 (2)采用偏心撥禾輪，將牧草垂直撥入割臺，并及時推向壓扁輥，減少了牧 草損失： (3)采用人字型橡膠壓扁輥，上下壓輥中心線與垂直方向夾角25，既可將牧 草壓扁，又具有將牧草鉗入的功能。 (4)壓扁后的苜蓿出壓扁輥，由束草裝置平鋪。 致謝 大學(xué)四年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，在指導(dǎo)老師李宜峰的細心指導(dǎo)下完成了我的畢業(yè)設(shè)計。李老師在設(shè)計的整體方案和設(shè)計重點等各個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，不斷對我得到的結(jié)論進行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的畢業(yè)設(shè)計課題能夠深入地進行下去，也使我接觸到了許多理論和實際上的新問題，使我做了許多有益的思考。在此表示誠摯的感謝和由衷的敬意。同時也要感謝學(xué)科組每一位老師們給予了精心培養(yǎng)和指導(dǎo)，也給我提供了充足完備的條件和寶貴的學(xué)習(xí)交流機會，而且在生活方面還給予我極大的關(guān)懷，在此表示衷心的感謝！ 感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機會，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間，讓我的知識體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉。在此我謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師以及在畢業(yè)設(shè)計過程中給予我很大幫助的老師、同學(xué)們致以最誠摯的謝意。 最后，向所有支持、關(guān)心、幫助我的人表示感謝! 參考文獻 [1]機械設(shè)計手冊編委會. 機械設(shè)計手冊[M]. 機械工業(yè)出版社,2007.181～189. 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