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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文題目:
雙圓盤牧草收割機(jī)設(shè)計(jì)
English Title:
Double disc forage Harvester design
學(xué) 院：
（楷體_GB2312四號(hào)，下同）機(jī)械工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)：
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 機(jī)械XXXX
學(xué)生姓名：
XXXXXXX
學(xué) 號(hào)：
XXXXXX
指導(dǎo)教師：
XXXXXXX
年 月
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要
雙圓盤牧草收割機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要： 本課題主要是雙圓盤牧草收割機(jī)設(shè)計(jì)，牧草收割是草產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，提高牧草收割機(jī)械化水平和生產(chǎn)率，對(duì)于確保草產(chǎn)業(yè)豐收極為重要。切割器是各種牧草收割機(jī)械的重要工作部件。目前，各種牧草收割機(jī)械普遍采用的切割器有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種?；剞D(zhuǎn)式切割機(jī)屬無(wú)支承切割，不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，更換刀片簡(jiǎn)易。本課題研究設(shè)計(jì)的雙圓盤式割草機(jī)，選用回轉(zhuǎn)式切割器，對(duì)牧草的適應(yīng)性強(qiáng)，特別適應(yīng)于稠密、倒伏和纏連的牧草，工作平穩(wěn)，生產(chǎn)率高。牧業(yè)是我國(guó)的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，牧草也收獲機(jī)械化的普及，不僅使畜牧業(yè)生產(chǎn)加快了進(jìn)程，同時(shí)也減輕了牧民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了牧草業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率。 目前，各種牧草收割機(jī)械普遍采用的切割器有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種?；剞D(zhuǎn)式切割機(jī)屬無(wú)支承切割，不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，更換刀片簡(jiǎn)易。圓盤式割草機(jī)由刀盤、傳動(dòng)裝置、機(jī)架、三點(diǎn)懸掛等主要部件組成。效率比人工鋤草提高8至10倍，傷苗率低，除苗清潔率高。
關(guān)鍵詞：雙圓盤牧草收割機(jī)，雙圓盤，牧草，收割機(jī)，刀片，拖拉機(jī)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要
Multi-station Punch Press Manipulator
Abstract: The main topic is a two-disc design forage harvesters, forage grass harvest is an important part of industrial production, improve forage harvesting mechanization and productivity, extremely important to ensure a good harvest grass industry. The cutter member is an important work of the various forage harvesting machinery. Currently, all kinds of forage harvesting machinery commonly used with a reciprocating and rotary cutter two. The rotary cutter is a non-cutting bearing, no clogging, easy replacement of the blade. This research design double-disc mower, the choice of a rotary cutter, adaptable for forage, particularly suitable for dense, even lodging and wrapped forage, smooth, high productivity. Animal husbandry is an important part of China's economic modernization, the popularity of grass also harvest mechanization, not only to speed up the process of livestock production, but also reduce the labor intensity of herders, increased labor productivity forage industry. Currently, all kinds of forage harvesting machinery commonly used with a reciprocating and rotary cutter two. The rotary cutter is a non-cutting bearing, no clogging, easy replacement of the blade. A disc mower cutter, transmission, chassis, suspension and other three major components. Artificial weeding efficiency than 8 to 10 times, low seedling injury, in addition to cleaning seedling rate.
Key words: forage harvester double-disc, double disc, forage harvester, blade, tractor
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 本課題研究的背景和目的意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2研究的目的意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外牧草收割機(jī)械發(fā)展概況 2
1.2.1 往復(fù)式切割器割草機(jī)研究發(fā)展概況 2
1.2.2 旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)研究發(fā)展概況 2
1.2.3國(guó)外牧草收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2.4我國(guó)牧草機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2.5牧草機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)和機(jī)遇 5
1.3 本課題研究的內(nèi)容及需要解決的關(guān)鍵技術(shù) 6
1.3.1 研究?jī)?nèi)容 6
1.3.2本課題需要解決的關(guān)鍵技術(shù) 7
1.4 研究方法技術(shù)方案設(shè)計(jì)指標(biāo) 7
1.4.1 研究方法 7
1.4.2設(shè)計(jì)技術(shù)方案 8
第2章 雙圓盤牧草收割機(jī)工作原理及方案設(shè)計(jì) 9
2.1 收獲對(duì)象的特點(diǎn)及其對(duì)收獲機(jī)械性能的要求 9
2.1.1收獲對(duì)象及其特點(diǎn) 9
2.1.2收獲對(duì)象對(duì)機(jī)械性能的要求 9
2.2 設(shè)計(jì)原則 9
2.3 總體方案 10
2.4 技術(shù)要求 11
2.5 工作原理 11
2.6 整機(jī)機(jī)構(gòu) 11
2.7 收割機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 12
2.7.1 整體框架結(jié)構(gòu) 12
2.7.2 傳動(dòng)及收割作業(yè)機(jī)械部分 12
第3章 雙圓盤牧草收割機(jī)收割機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 14
3.1 設(shè)計(jì)的原始參數(shù) 14
3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 14
3.2.1 機(jī)架的設(shè)計(jì) 14
3.2.2 減速器的設(shè)計(jì) 14
3.2.3 齒輪傳動(dòng)組總成的設(shè)計(jì) 29
3.2.4 刀盤總成的設(shè)計(jì) 39
第4章 結(jié) 論 41
4.1 結(jié)論 41
4.2存在的問題 41
參考文獻(xiàn) 42
致 謝 44
淮海工學(xué)院二〇一七屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 共 44 頁(yè)
第1章 緒論
1.1 本課題研究的背景和目的意義
1.1.1 研究背景
革業(yè)的發(fā)展是關(guān)系生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的世紀(jì)問題，由于種種原因，我國(guó)90％的草地已經(jīng)或正在退化。國(guó)家把調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境、大力發(fā)展退耕還林還草、種草養(yǎng)畜提高到重要的戰(zhàn)略地位。草產(chǎn)業(yè)作為甘肅農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略性措施，近幾年發(fā)展建設(shè)很快，牧草種植面積不斷擴(kuò)大。甘肅省是全國(guó)五大牧區(qū)之一，草資源豐富，種植牧草歷史悠久，有1733．3萬(wàn)畝天然草場(chǎng)，目前全省的人工種草留床面積達(dá)85．73萬(wàn)畝，其中優(yōu)質(zhì)牧草紫花苜蓿保留面積53．3萬(wàn)畝，居全國(guó)首位n3。武威市地處河西走廊東端，地域遼闊，其中優(yōu)質(zhì)牧草紫花苜蓿種植面積已達(dá)32萬(wàn)畝。在種植業(yè)方面形成了糧食、經(jīng)濟(jì)作物和牧草三大產(chǎn)業(yè)。但牧草收割以人工為主，工作效率低、作業(yè)成本高，而且一年收獲好幾茬，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。發(fā)展草產(chǎn)業(yè)，急需經(jīng)濟(jì)適用的小型牧草收割機(jī)。但目前，牧草收獲機(jī)械相對(duì)滯后，現(xiàn)代化牧草收獲機(jī)械基本為空白，已有的少量牧草機(jī)械尚不配套，與國(guó)際同類機(jī)具相比有較大的差距，存在的主要問題：一是成本高農(nóng)民購(gòu)買不起；二是農(nóng)民種植牧草，多屬于分散種植，面積相對(duì)較小，不適合大型機(jī)具作業(yè)。為了適應(yīng)農(nóng)村草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，達(dá)到適時(shí)搶收，盡量減少牧草營(yíng)養(yǎng)成份損失，適應(yīng)農(nóng)村分散地塊種植，提高種植經(jīng)濟(jì)效益，確立牧草收獲機(jī)械研究課題，擬研制一種與小動(dòng)力配套的小型輕便的牧草收獲機(jī)械。
1.1.2研究的目的意義
牧草收割是草產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，提高牧草收割機(jī)械化水平和生產(chǎn)率，對(duì)于確保草業(yè)豐產(chǎn)豐收極為重要。切割器(又稱切割裝置)是各種牧草收割機(jī)械上最重要的工作部件，其工作性能直接影響到整機(jī)的工作性能。目前各種牧草收割機(jī)械上普遍采用的切割器有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。以往復(fù)式切割器應(yīng)用最為廣泛，且己標(biāo)準(zhǔn)化。往復(fù)式切割器雖具通用性好、適應(yīng)性強(qiáng)、工作可靠之優(yōu)點(diǎn)，但突出的問題是往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力大，割臺(tái)振動(dòng)及噪音大，割臺(tái)使用壽命低，切割速度低(一般平均切割速度為1．5m／s-～2m／s)，使牧草收割機(jī)的作業(yè)速度和單位幅寬生產(chǎn)率受到限制，只能低速作業(yè)，寬幅收割。回轉(zhuǎn)式收割機(jī)割刀切割速度高(一般為lOm／s--一20m／s)，切割能力強(qiáng)，但傳動(dòng)復(fù)雜，造價(jià)高。目前以這兩種切割器為切割部件的牧草收割機(jī)，以后掛側(cè)置寬幅大型為主，其結(jié)構(gòu)龐大，造價(jià)高，難以適應(yīng)農(nóng)村草業(yè)發(fā)展的需求。目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有牧草收割機(jī)械，工作幅寬2"--,6米，生產(chǎn)率為15"---80畝／d,時(shí)，配套動(dòng)力為9-、一,50KW，這類機(jī)具主要為大型牧場(chǎng)所使用，而且多數(shù)是割后無(wú)序鋪放，后續(xù)攤鋪、摟草、拾草、打捆均配有專門機(jī)具進(jìn)行作業(yè)，配套條件要求較高。而中小型牧草場(chǎng)，農(nóng)村普通農(nóng)戶，由于資金運(yùn)作少，不可能用巨資購(gòu)置成套的牧草收獲機(jī)具。他們要求一種能整齊鋪放，便于晾曬，成本低的小型牧草收獲機(jī)具。市場(chǎng)上現(xiàn)有的稻、麥割曬機(jī)可以用于部分牧草收割，但此類機(jī)具以稻、麥為主要作業(yè)對(duì)象而設(shè)計(jì)，并不完全適用于牧草收割。近幾年來(lái)，作為家畜主要青飼料的紫花苜蓿，種植面積不斷增加，人工收獲效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，急需解決機(jī)械收獲問題。為此，
本課題將根據(jù)農(nóng)機(jī)動(dòng)力小型化的特點(diǎn)，以當(dāng)?shù)啬敛莘N植狀況為依據(jù)，研究設(shè)計(jì)了一種由小四輪拖拉機(jī)前置懸掛作業(yè)，適宜于收割稠密、倒伏和纏連牧草的圓盤式割草機(jī)，不僅可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，而且可以促使畜草產(chǎn)業(yè)向著規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化、商品化的方向發(fā)展。
1.2 國(guó)內(nèi)外牧草收割機(jī)械發(fā)展概況
國(guó)內(nèi)外牧草收獲機(jī)械按其切割部件的結(jié)構(gòu)分為往復(fù)式和圓盤式；按其行走方式分為牽引式、半懸掛式、自走式割草機(jī)；按割幅可分為窄幅和寬幅割草機(jī)。
1.2.1 往復(fù)式切割器割草機(jī)研究發(fā)展概況
往復(fù)式割草機(jī)歷史悠久，適于收割天然牧草和種植牧草，具有割茬低而整齊，牧草損失少，便于調(diào)整使用等優(yōu)點(diǎn)。其發(fā)展過程是從畜力到機(jī)引，從牽引到懸掛。為提高生產(chǎn)率割草機(jī)超高速度、大割幅方向發(fā)展。但加大割幅將增加機(jī)具成本，因此以提高前進(jìn)速度更為有利。但隨著切割速度的提高，割刀往復(fù)慣性力增加，從而加劇了機(jī)器振動(dòng)和機(jī)件損壞，導(dǎo)致切割高桿或濕潤(rùn)牧草時(shí)堵刀。這種割草機(jī)雖有這些缺點(diǎn)，但目前作為一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型被國(guó)內(nèi)外廣泛使用和大量生產(chǎn)，并且在不斷完善和改進(jìn)。
1.2.2 旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)研究發(fā)展概況
近年來(lái)，由于種植牧草面積大量增加，并使用大量含氮肥料，使牧草高大、茂密而趨于倒伏。因此，旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)得到迅速發(fā)展。旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)屬無(wú)支承切割，切割器刀片安裝在刀盤上，并隨刀盤一起旋轉(zhuǎn)進(jìn)行割草，前進(jìn)速度高，有較高的生產(chǎn)率，不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，更換刀片簡(jiǎn)易，保養(yǎng)方便。但旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)功率消耗較大(旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)為7～12Kw／M，普通往復(fù)式割草機(jī)為O．7～0．5 Kw／M，雙動(dòng)割草機(jī)為3"--'6 KW／M)，工作幅重割區(qū)大，割茬不齊，碎草多，且對(duì)地面的平整程度要求較高。在牧草剛度小時(shí)易使割茬高度增加，因此適于高硬桿牧草收獲。
1.2.3國(guó)外牧草收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外牧草機(jī)械已有100多年的歷史，經(jīng)歷了從使用畜力到拖拉機(jī)動(dòng)力配套，從單項(xiàng)作業(yè)機(jī)具到聯(lián)合作業(yè)機(jī)具的發(fā)展過程。20世紀(jì)60年代是歐美各國(guó)牧草機(jī)械發(fā)展的高峰時(shí)期，這一期間完成了由畜力機(jī)具、機(jī)引機(jī)具、各種聯(lián)合作業(yè)機(jī)具及成型機(jī)具相繼研制成功并迅速推廣。20世紀(jì)70年代以來(lái)，部分牧草機(jī)具趨于飽和，產(chǎn)量和保有量保持穩(wěn)定。各個(gè)公司致力于開發(fā)新產(chǎn)品，改進(jìn)原有產(chǎn)品的性能，以保持競(jìng)爭(zhēng)能力。尤其以美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。如德國(guó)STOLL公司的割曬設(shè)備，克拉斯公司自走式割草機(jī)或打捆機(jī)，法國(guó)庫(kù)恩公司的旋轉(zhuǎn)割草機(jī)等∞3。在20世紀(jì)90年代，這些國(guó)家的割、摟、捆、裝運(yùn)等牧草收獲機(jī)械陸續(xù)進(jìn)入我國(guó)牧草種植基地。國(guó)外先進(jìn)的牧草收獲機(jī)械技術(shù)比較完善，機(jī)具品種多，性能可靠，但價(jià)格昂貴。目前，歐美各國(guó)幾乎所有的農(nóng)機(jī)公司都在生產(chǎn)牧草機(jī)械，產(chǎn)品品種齊全，系列完整，能滿足各種收獲需要，主要結(jié)構(gòu)技術(shù)性能至今沒有大的變化，只是在操作舒適和電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面有所改進(jìn)。
但由于國(guó)外的牧草收獲機(jī)械以大型為主，其機(jī)具轉(zhuǎn)彎半徑大，適宜大面積作業(yè)，與國(guó)產(chǎn)動(dòng)力機(jī)械配套性能差，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)械在我國(guó)推廣應(yīng)用存在很大的局限性。
1.2.4我國(guó)牧草機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)牧草機(jī)械起步較晚、發(fā)展緩慢。其發(fā)展分為兩個(gè)階段：第一階段為50-70年代中期，只生產(chǎn)一些仿蘇40,---50年代畜力及機(jī)引的往復(fù)式割草機(jī)，橫向摟草機(jī)和畜力捆草機(jī)，機(jī)型陳舊，指標(biāo)落后，質(zhì)量低，成本高；第二階段為70年代后期至90年代末，開始引進(jìn)國(guó)外70,--,80年代的牧草收獲機(jī)械，研制出了適應(yīng)于我國(guó)牧草生產(chǎn)的收獲機(jī)械，填補(bǔ)了許多空白，初步形成了散草、方捆、圓捆等多種收獲工藝系統(tǒng)機(jī)械H1。
近年來(lái)，我國(guó)牧草收獲機(jī)械雖發(fā)展迅速，但機(jī)械化水平較低，尤其是小型機(jī)具種類較少，牧草收獲還是以手工收獲為主，農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度大。當(dāng)前牧草機(jī)械的研究方向在機(jī)型上以中小型為主；在內(nèi)容上以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生差率為主。
我國(guó)的草場(chǎng)面積與美國(guó)大體相同，但是牧草機(jī)械的保有量很少。如割、摟草機(jī)保有量?jī)H為美國(guó)的1％。20世紀(jì)80年代，日本方捆機(jī)的保有量為2．3萬(wàn)臺(tái)，而我國(guó)20世紀(jì)90年代初的保有量?jī)H為日本的0．2％。20世紀(jì)70年代中期，美國(guó)圓捆機(jī)保有量為10萬(wàn)臺(tái)，而我國(guó)目前的保有量?jī)H為0．1％，我國(guó)牧草機(jī)械化水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有相當(dāng)大的差距。
(1)由于我國(guó)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要任務(wù)是解決溫飽問題，
重點(diǎn)放在糧食作物的種植與生產(chǎn)上，忽視了畜牧業(yè)生產(chǎn)，在一定程度上影響了牧草機(jī)械的發(fā)展。
(2)在20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，國(guó)家對(duì)草地畜牧業(yè)投入不足，使得許多牧草機(jī)械制造企業(yè)紛紛減產(chǎn)，有的甚至破產(chǎn)關(guān)閉，使得我國(guó)與國(guó)外同類產(chǎn)品的制造能力和水平進(jìn)一步拉大距離。
(3)現(xiàn)有牧草機(jī)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(jī)工作半天即需磨刃，使用可靠性不到80％，國(guó)外摟草彈選工作6000畝，斷齒率為4％'---5％；我國(guó)的產(chǎn)品同樣作業(yè)量斷齒率為20％一--30％。在相同作業(yè)條件下，我國(guó)的牧草撿拾壓垛機(jī)完成的工作量與國(guó)外同類機(jī)型相差一半。
(4)牧草機(jī)械產(chǎn)品品種不全，成套性差，美國(guó)的約翰迪爾公司牧草機(jī)械有13個(gè)品種44個(gè)機(jī)型；紐荷蘭公司有12個(gè)品種25個(gè)機(jī)型，牧草撿拾裝載車多達(dá)21個(gè)機(jī)型，可供各種經(jīng)營(yíng)規(guī)模的用戶選擇。我國(guó)牧草機(jī)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(jī)械多為單一機(jī)型。各種作業(yè)工序間機(jī)具與動(dòng)力配套性差，用戶不能根據(jù)自己的經(jīng)營(yíng)規(guī)模選擇合適的機(jī)具，因此機(jī)具的使用效率不高。
(5)產(chǎn)品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(guó)已經(jīng)定型的牧草機(jī)械大部分屬國(guó)外20世紀(jì)80年代以前的技術(shù)水平，30多年來(lái)基本沒什么改進(jìn)。其原因是多方面的，但生產(chǎn)制造工藝水平低是關(guān)鍵因素，現(xiàn)在牧草機(jī)械制造企業(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(jī)械技術(shù)水平低的重要因素。
20世紀(jì)90年代，我國(guó)牧草機(jī)械市場(chǎng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)，1999年銷售2．56萬(wàn)臺(tái)，比上年增長(zhǎng)173％，牧草機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)暢銷勢(shì)頭的主要原因：一是國(guó)內(nèi)草原生態(tài)建設(shè)和退耕還草發(fā)展加快；二是國(guó)家和地方大力支持草畜業(yè)和節(jié)糧型畜牧業(yè)投資加大。
1.2.5牧草機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)和機(jī)遇
隨著人工種植草場(chǎng)的發(fā)展，切割壓扁機(jī)等市場(chǎng)需求迅速增加。種植草場(chǎng)牧草收獲離不開割草機(jī)、攤曬機(jī)、撿拾壓捆機(jī)。中央確定到2010年要完成8300萬(wàn)畝的人工草地和治理草地的面積，若其中20％采用機(jī)械收獲，按每年333萬(wàn)畝草場(chǎng)配備一臺(tái)切割壓扁機(jī)與之配套的攤曬、捆草、纏膜等機(jī)具，則需50000臺(tái)(套)。預(yù)計(jì)到2010年，國(guó)內(nèi)需求約為10萬(wàn)臺(tái)。由于國(guó)內(nèi)上述機(jī)具不能滿足市場(chǎng)需求，用戶開始大量進(jìn)口國(guó)外牧草收獲機(jī)具。因此，必須加快我國(guó)牧草機(jī)械產(chǎn)業(yè)化的步伐，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。20多年的改革開放和西部大開發(fā)的實(shí)施，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到了一個(gè)新的水平，國(guó)家政策和經(jīng)濟(jì)形式為牧草生產(chǎn)機(jī)械帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整為牧草生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展提供了廣闊的空間。近幾年畜牧業(yè)的快速發(fā)展，牧草生產(chǎn)機(jī)械化已成為西部農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
(1)國(guó)家政策和經(jīng)濟(jì)形勢(shì)為牧草生產(chǎn)機(jī)械化帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整為牧草生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間；
(2)牧草機(jī)械為牧草生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)和保障；
(3)國(guó)家政策扶持和多元化投入機(jī)制將促進(jìn)牧草生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展。H刮
我國(guó)加入WTO后，有利于促進(jìn)技術(shù)成果的國(guó)際合作、交流和應(yīng)用，引進(jìn)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，高起點(diǎn)地發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的牧草機(jī)械，有利于畜產(chǎn)品的出口，帶動(dòng)牧草收獲機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)的牛羊價(jià)格低于國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格，在國(guó)際市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，這將推動(dòng)我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展，從而推動(dòng)牧草機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。農(nóng)機(jī)草畜互促，形成農(nóng)機(jī)與草畜業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)。
(1)促進(jìn)了農(nóng)機(jī)事業(yè)的發(fā)展。通過實(shí)施牧草機(jī)械化作業(yè)，農(nóng)民群眾深刻認(rèn)識(shí)到，機(jī)械化不僅是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必要條件和重要保證，而且對(duì)于提高農(nóng)業(yè)效益，增強(qiáng)抗御自然災(zāi)害能力，促進(jìn)農(nóng)民增收，加快奔小康步伐都具有不可替代的地位和作用，從而大大提高了購(gòu)置和利用農(nóng)業(yè)機(jī)械的積極性。
(2)促進(jìn)了牧草業(yè)的發(fā)展。自全面實(shí)施牧草機(jī)械化作業(yè)以來(lái)，廣大農(nóng)民認(rèn)識(shí)到牧草生產(chǎn)廣闊的發(fā)展前景，逐步轉(zhuǎn)變了僅在差地種植苜蓿的習(xí)慣，舍得拿地力和水澆條件好的良田種植苜蓿。實(shí)施牧草機(jī)械化作業(yè)，大大提高了牧草的生產(chǎn)效率和收割、打捆、貯存等作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)牧草的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造了十分有利的條件。
(3)促進(jìn)了畜牧業(yè)的發(fā)展。苜蓿是高質(zhì)量的畜牧飼料，長(zhǎng)期食用苜蓿的牲畜具有成活率高，生長(zhǎng)速度快，產(chǎn)肉、產(chǎn)奶量高、質(zhì)量好等特點(diǎn)。牧草機(jī)械化推動(dòng)了牧草業(yè)的快速發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)了畜牧業(yè)的快速發(fā)展。
目前，國(guó)外牧草收獲機(jī)械當(dāng)以美、德、法、意、日處于領(lǐng)先地位，尤以德國(guó)斯通公司生產(chǎn)的往復(fù)式割曬機(jī)和法國(guó)庫(kù)恩公司生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)割草機(jī)為先。我國(guó)以海拉爾牧業(yè)機(jī)械總廠、寶昌牧業(yè)機(jī)械廠和牧業(yè)機(jī)械廠生產(chǎn)的牧草收獲機(jī)械為優(yōu)。國(guó)外牧草收割機(jī)總的發(fā)展趨勢(shì)以往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式切割器為切割部件，以后懸掛側(cè)幅大型為主。
隨著種植結(jié)構(gòu)和畜種結(jié)構(gòu)調(diào)整，我國(guó)人工草地面積正在不斷擴(kuò)大，我省紫花苜蓿留床面積目前為53．3萬(wàn)畝，約占全國(guó)總面積的34％，苜蓿產(chǎn)業(yè)已趨規(guī)?；６俎Ｊ斋@機(jī)械化技術(shù)僅僅停留在初級(jí)階段，大部分紫花苜蓿的收獲仍然以人為主。中小型牧草收割機(jī)有著廣闊的市場(chǎng)前景。
1.3 本課題研究的內(nèi)容及需要解決的關(guān)鍵技術(shù)
1.3.1 研究?jī)?nèi)容
1．機(jī)具類型與配套動(dòng)力選擇
(1)工作平穩(wěn)，對(duì)不同牧草的適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)于收割稠密、倒伏和纏連的牧
草，能以6-10km／h的速度作業(yè)，生產(chǎn)率高；
(2)能夠用小四輪拖拉機(jī)配套作業(yè)，功率消耗低、效率高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
2．切割器起落(升降)機(jī)構(gòu)的研究及參數(shù)確定
(1)牧草切割器的設(shè)計(jì)研究與參數(shù)確定；
(2)機(jī)具與小四輪拖拉機(jī)的掛接設(shè)計(jì)；
(3)水平升降研究，仿形效果好；
3．傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究
4．機(jī)具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件的受力分析
1.3.2本課題需要解決的關(guān)鍵技術(shù)
本課題的技術(shù)難點(diǎn)是配套動(dòng)力和連接方式。目前我市乃至全省15"-20馬力小四輪拖拉機(jī)居多，與同類機(jī)型配套的雙圓盤割草機(jī)數(shù)量很少，性能、質(zhì)量及連接方式需要改進(jìn)，與之相關(guān)的整機(jī)結(jié)構(gòu)重量與小四輪拖拉機(jī)動(dòng)力不配套。所以本課題要解決的關(guān)鍵技術(shù)有：
1．機(jī)具結(jié)構(gòu)類型的選擇與設(shè)計(jì)
2．機(jī)具與拖拉機(jī)的掛接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3．機(jī)具傳動(dòng)方案的確定
4．切割器刀片速度的選擇與確定
5．傳動(dòng)比的分配與動(dòng)力參數(shù)的確定
1.4 研究方法技術(shù)方案設(shè)計(jì)指標(biāo)
1.4.1 研究方法
1．利用檢索方法進(jìn)行中外文資料收集
2．國(guó)內(nèi)部分圓盤式割草機(jī)的調(diào)查研究
3．利用機(jī)械設(shè)計(jì)原理進(jìn)行計(jì)算
4．進(jìn)行田間試驗(yàn)和測(cè)試
1.4.2設(shè)計(jì)技術(shù)方案
圖1-1 設(shè)計(jì)方案框圖
第2章 雙圓盤牧草收割機(jī)工作原理及方案設(shè)計(jì)
2.1 收獲對(duì)象的特點(diǎn)及其對(duì)收獲機(jī)械性能的要求
2.1.1收獲對(duì)象及其特點(diǎn)
雙圓盤割草機(jī)的收獲對(duì)象為豆科牧草和禾本科牧草，主要是豆科牧草(紫花苜蓿)。紫花苜蓿是多年生豆科牧草，每年可多次收割且適1：3性好，收獲量大，具有很好飼用價(jià)值，可做精飼料代用品。但其品質(zhì)隨生長(zhǎng)量的增加而下降，開花期收割比孕蕾期收割粗蛋白含量下降1／3～1／2，胡蘿卜素含量減少1／2"-'5／6，特別是干旱、光熱強(qiáng)光照射下加速衰老，草品質(zhì)迅速下降，因此，紫花苜蓿最佳收割時(shí)間為孕蕾期一初花期，過了這個(gè)時(shí)間，蛋白質(zhì)含量會(huì)降低，影響產(chǎn)品質(zhì)量。而這個(gè)時(shí)間一般只有10"--"15天，僅靠人工難以完成整個(gè)收獲工作，因此，收獲作業(yè)則必須借助牧草收獲機(jī)械完成。
2.1.2收獲對(duì)象對(duì)機(jī)械性能的要求
1．由于牧草稠密多汁，因此，切割速度比收割谷物要快。
2．為提高牧草收獲量，要求盡量低割，因此，切割器應(yīng)接近地面，并能很好適應(yīng)地形；
3．牧草收獲機(jī)械工作條件惡劣，刃口應(yīng)具有自磨性能，刀具應(yīng)具有保護(hù)裝置；
4．應(yīng)具有靈活的起落機(jī)構(gòu)，以便遇到障礙物時(shí)，能在1～2秒鐘內(nèi)將切割器升起；
5．割下來(lái)的牧草能均勻鋪放于地面，且厚度適當(dāng)，盡可能減少機(jī)器對(duì)牧草的滾壓和翻動(dòng)，以降低牧草的收獲損失；
6．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。
2.2 設(shè)計(jì)原則
1．牧草收割作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)，作業(yè)時(shí)間有限，故應(yīng)采用工作機(jī)與動(dòng)力機(jī)分離式。動(dòng)力由小四輪拖拉機(jī)皮帶輸出。本機(jī)采用前懸掛式連接方式，由小四輪拖拉機(jī)液壓油缸作為提升動(dòng)力。切割器用旋轉(zhuǎn)式上傳動(dòng)圓盤切割器；
2．本機(jī)選用旋轉(zhuǎn)式(回轉(zhuǎn)式)切割器，對(duì)牧草的適應(yīng)性強(qiáng)，特別適應(yīng)于稠密、倒伏和纏連的牧草，工作平穩(wěn)，生產(chǎn)率高；3．旋轉(zhuǎn)式切割器轉(zhuǎn)速較高，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到運(yùn)動(dòng)件和切割器的安全防護(hù)問題；4．左、右兩個(gè)切割器采用通過機(jī)架剛性連接，作業(yè)時(shí)兩個(gè)刀盤上的刀片轉(zhuǎn)向相反，以保證牧草集壟和鋪放整齊：
5．降低整機(jī)生產(chǎn)成本，以提高經(jīng)濟(jì)性。
2.3 總體方案
根據(jù)作業(yè)約束條件和設(shè)計(jì)原則，機(jī)具采用前懸掛式作業(yè)方式，主要由平行四連桿升降機(jī)構(gòu)、機(jī)架、圓盤式切割裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、甩草筒、防護(hù)欄等幾部分組成。結(jié)構(gòu)示意如圖2．1、圖2．2。
圖2-1雙圓盤割草機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖(主視)
圖2—2雙圓盤割草機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)
卜拖拉機(jī)飛輪皮帶輪2一四連桿升降機(jī)構(gòu)3一機(jī)架4一甩草筒5一切割器滑底
6一切割器上刀盤7一刀片8一防護(hù)欄
2.4 技術(shù)要求
1．切割器是割草機(jī)的關(guān)鍵部件，其動(dòng)力參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要；
(1)刀盤直徑、刀盤數(shù)和刀片數(shù)的選擇與確定。刀盤直徑的大小將影響割草機(jī)的功率消耗。減小刀盤直徑，功率消耗和損失都將減小，但刀盤過小時(shí)，同一工作幅所需的刀盤數(shù)將增加，從而增加傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性。
(2)旋轉(zhuǎn)式切割器工作時(shí)，刀片的運(yùn)動(dòng)由圓周運(yùn)動(dòng)和前進(jìn)運(yùn)動(dòng)合成。
(3)刀片通過銷鏈的方式固定在刀盤上，要求安裝方便可靠。
(4)左、右刀盤反向旋轉(zhuǎn)，保證牧草切割后甩草在中間，并集成草鋪。
(5)作業(yè)時(shí)，上刀盤與刀片以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而下刀盤(滑底)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
2．甩草裝置。設(shè)計(jì)合理的甩草裝置，防止作業(yè)時(shí)牧草纏繞，并順利地將割下的牧草甩向后方，集成草鋪；
3．機(jī)架。要求將兩個(gè)切割器連接成一體，并安放齒輪箱、連軸器、平行四連桿機(jī)構(gòu)的掛接零部件；
4．四連桿升降機(jī)構(gòu)。要求以拖拉機(jī)液壓作為提升動(dòng)力，可以使整個(gè)機(jī)具垂直升降，滿足機(jī)具作業(yè)或運(yùn)輸狀態(tài)的升降需要。同時(shí)，通過它將割草機(jī)懸掛在拖拉機(jī)的前方；
5．傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)方式，確定參數(shù)和傳動(dòng)比，滿足各項(xiàng)切割功能要求；
6．安全防護(hù)措施。刀片、轉(zhuǎn)軸等運(yùn)動(dòng)件外部增設(shè)安全的防護(hù)欄、防護(hù)罩、警示牌等，提高安全性。
2.5 工作原理
機(jī)具通過平行四連桿機(jī)構(gòu)和輔助掛接件懸掛于拖拉機(jī)前方，動(dòng)力由拖拉機(jī)飛輪皮帶輪傳入，機(jī)具的升降由拖拉機(jī)液壓提升，同時(shí)接合動(dòng)力切割器開始旋轉(zhuǎn)，刀片銷鏈在刀盤上，通過高速旋轉(zhuǎn)割下牧草。兩個(gè)刀盤反向旋轉(zhuǎn)，牧草割下后倒向機(jī)具中間，通過甩草筒甩集成壟，完成切割作業(yè)。
收割機(jī)構(gòu)由機(jī)架、傳動(dòng)箱總成、刀片固定圓盤總成、刀片擋泥板組合件等組成。
2.6 整機(jī)機(jī)構(gòu)
該機(jī)為雙圓盤牧草收割機(jī)。收割機(jī)構(gòu)工作動(dòng)力及行走動(dòng)力由配套拖拉機(jī)提供，且統(tǒng)一控制。
2.7 收割機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
2.7.1 整體框架結(jié)構(gòu)
本機(jī)構(gòu)是與拖拉機(jī)配套的機(jī)具，擬采用懸掛式懸掛于拖拉機(jī)后橋后面?？赏ㄟ^液壓升降來(lái)調(diào)節(jié)深淺。整體框架結(jié)構(gòu)見下圖2-3：
圖2-3 整體框架結(jié)構(gòu)
2.7.2 傳動(dòng)及收割作業(yè)機(jī)械部分
本機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)及作業(yè)機(jī)械擬采用如下圖2-4所示結(jié)構(gòu)方案。該方案主要利用齒輪傳動(dòng)來(lái)傳遞動(dòng)力，具有傳動(dòng)功率范圍大、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。不過對(duì)制造及安裝精度要求高，且成本相對(duì)較高。
圖2-4 收割機(jī)構(gòu)傳動(dòng)及作業(yè)機(jī)械示意簡(jiǎn)圖
1.減速器輸入軸 2.減速器小錐齒輪 3.減速器大錐齒輪 4.減速器輸出軸 5.刀片 6.刀盤 7.甩刀輸出軸 8.齒輪傳動(dòng)組
工作時(shí)，配套動(dòng)力由萬(wàn)向節(jié)經(jīng)減速器輸入軸1輸入，經(jīng)一級(jí)錐形減速器減速轉(zhuǎn)向后，由減速器輸出軸4傳到齒輪傳動(dòng)組件8，再經(jīng)甩刀輸出軸7傳到刀盤6及刀片5上，最終實(shí)現(xiàn)刀片5的收割作業(yè)。
淮海工學(xué)院二〇一七屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 43 頁(yè) 共 44 頁(yè)
第3章 雙圓盤牧草收割機(jī)收割機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
經(jīng)過設(shè)計(jì)方案的確定，需要對(duì)一些關(guān)鍵零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)的部分有機(jī)架的設(shè)計(jì)，減速器的相關(guān)設(shè)計(jì)，以及從減速器輸出軸到刀盤總成之間的齒輪傳動(dòng)裝置的相關(guān)設(shè)計(jì)。
3.1 設(shè)計(jì)的原始參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)：匹配動(dòng)力：40-55馬力；圓盤直徑：40-50mm。
選擇配套動(dòng)力：36.8kw（拖拉機(jī)50馬力）
發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速：632r/min
收割速度： =5.5m/s（滿足收割率≥90%的要求）
刀齒進(jìn)給量：S=50mm （滿足收割后碎茬長(zhǎng)度≤80mm的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求）
收割深度：h=50mm
收割刀軸轉(zhuǎn)速：V=1250r/min
外形尺寸（長(zhǎng)mm×寬mm×高mm）： 2330×600×1100
3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書
3.2.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)具的配置和外形尺寸的需要，并考慮機(jī)架能有足夠的強(qiáng)度和剛度，且又形狀簡(jiǎn)單，便于制造，能與配套拖拉機(jī)更好的連接，本機(jī)采用框架結(jié)構(gòu)。機(jī)架上部為兩根主梁，成人字形焊接，主要與配套拖拉機(jī)連接；下部為工字型框架，其兩端安裝有兩個(gè)地輪，用于承載支撐傳動(dòng)總成與收割工作部分。機(jī)架材料擬采用45鋼或Q235。
具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖見附圖。
3.2.2 減速器的設(shè)計(jì)
（1）減速器類型的選擇
為了滿足工作機(jī)工作需求和動(dòng)力機(jī)方便放置，減速器輸入軸和輸出軸位置需布置成垂直相交。故，本設(shè)計(jì)選用一級(jí)圓錐直齒輪減速器。
（2）確定傳動(dòng)比i
已知配套拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速為632r/min，收割刀軸轉(zhuǎn)速為1250r/min。故，計(jì)算出傳動(dòng)比為：
i=632/1250=0.506
（3）齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
①輸入功率=Pη
式中：聯(lián)軸器效率η=0.99（查[1]得）
=36.8×0.99=36.4kw
主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 =632r/min
主動(dòng)輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
=9.55×/=9.55×106×36.4/632=5.5×N·mm
②選齒輪材料及熱處理方法
查[2]P211表12.7 主動(dòng)輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB241~286；從動(dòng)輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB241~286。（查[2] P221表12.7）
③選擇齒寬系數(shù)
查[2]P222表12.13，選=0.3
④選擇齒輪精度
查[2]P207表12.6選7級(jí)精度，估計(jì)節(jié)點(diǎn)圓周速度V<8m/s。
⑤選齒輪齒數(shù)
=29
= i=0.506×29=14.7，取=15
(當(dāng)輪齒有輕微根切時(shí)，增大了齒根圓角，對(duì)輪齒抗彎強(qiáng)度有利，故工程上允許輪齒產(chǎn)生輕微根切，這時(shí)可取=14)
μ=29/15=1.93
⑥極限應(yīng)力
接觸極限應(yīng)力
=1.33HBS+366.7=241×1.33+366.7=687.2N/
=1.33HBS+366.7=241×1.33+366.7=687.2N/
彎曲極限應(yīng)力
=0.844HBS+377.9=0.844×267+377.9=603.2 N/
=0.844HBS+377.9=0.844×267+377.9=603.2 N/
⑦按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
≥
使用系數(shù)=1.0 查【2]P215表12.9。
動(dòng)載系數(shù) =1.15 查【2]P216圖12.9。
齒間載荷分配系數(shù)和:
估計(jì) <100N/mm
cos===0.8879
cos===0.4600
===32.66
===32.61
=[1.88-3.2(1.68
齒向載荷分布系數(shù):
載荷系數(shù):
彈性系數(shù) ([2]P221表12.12，鋼-鋼)
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
接觸最小安全系數(shù) （[2]P225表12.14，一般可靠度）
故將數(shù)據(jù)帶入上式計(jì)算得：
≥103.8mm
計(jì)算模數(shù) m= /=103.8/29=3.58 取m=4(查[2]P206表12.3)
齒輪1分度圓直徑 =m=4×29=116mm
驗(yàn)算圓周速度
與原估算相符
驗(yàn)算
R=
b=R=0.3×65.299=19.6mm
取b=20mm
= ，與原估算相符。
⑧校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度
齒寬系數(shù)=b/R=20/65.3=0.306
齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求
⑨齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
齒形系數(shù)
(查[2]P247圖12.30)
應(yīng)力修正系數(shù)
(查[2]P248圖12.31)
彎曲最小安全系數(shù)
(查[2]P225表12.14)
尺寸系數(shù)
(查[2]P232圖12.25)
需用彎曲應(yīng)力
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度有較大富余。
⑩齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
大齒輪工作圖見附圖
小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
小齒輪工作圖見附圖
（4）減速器軸承的選擇與校核
①軸承類型的選擇：
圓錐齒輪減速器其軸承上同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷，故輸入軸選用角接觸滾珠軸承；由于輸出軸徑向載荷較大、軸向載荷較小，故可選用深溝滾珠軸承。
軸承型號(hào)的選擇:
角接觸滾珠軸承選7208AC (GB/T292-94)
深溝滾珠軸承選 6206 （GB/T276-94）
②校核計(jì)算
軸承的工作條件和主要參數(shù)
項(xiàng) 目
工作條件和參數(shù)
名 稱
角接觸滾珠軸承
深溝滾珠軸承
型 號(hào)
7208AC
6206
基本額定動(dòng)載荷
35.2KN
19.5KN
基本額定靜載荷
24.5KN
11.5KN
e
0.68
0.42
X,Y
X=1，Y=0
X=0.56，Y=1.04
徑 向 載 荷
軸 向 載 荷
載 荷 性 質(zhì)
有強(qiáng)大沖擊
轉(zhuǎn) 速
632r/min
1250r/min
壽 命
3000~8000h
上表中有關(guān)數(shù)據(jù)有[2],[3]差得。
輸入軸軸承計(jì)算簡(jiǎn)圖
輸入軸軸承校核計(jì)算
A軸承的徑向載荷
B軸承的徑向載荷
A軸承的附加軸向載荷
B軸承的附加軸向載荷
(查[2]P371表18.4)
軸有向右跑的趨勢(shì)，B軸承承受 力
A軸承的軸向載荷
B軸承的軸向載荷
沖擊載荷系數(shù) （查[2]P375表18.8）
A軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
X=1，Y=0
B軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
X=1，Y=0
> ，應(yīng)按B軸承校核壽命
該軸承的壽命滿足要求。
同理，對(duì)輸出軸深溝滾珠軸承進(jìn)行校核計(jì)算得：
故亦滿足設(shè)計(jì)要求。
（5）輸入、輸出軸的設(shè)計(jì)
①運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
軸名
功率（KW）
轉(zhuǎn)矩（N?mm）
轉(zhuǎn)速(r/min)
傳動(dòng)比i
效率η
輸入
輸出
輸入
輸出
動(dòng)力機(jī)輸出軸
36.8
55000
632
1
減速器輸入軸1
35.7
35.0
53350
52283
632
0.506
減速器輸出軸2
34.3
32.6
26995
26455
1250
表中、分別為萬(wàn)向聯(lián)軸器、軸承和單級(jí)錐齒輪減速器的傳動(dòng)效率。由[3]P5表1-7查的(吳宗澤等編.<<機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)>>，高等教育出版社，1999年)
②輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
估算軸徑 ，查[2]P314表16.2,取C=102(假設(shè)軸材料為40Cr)
根據(jù)錐齒輪的設(shè)計(jì)尺寸數(shù)據(jù)和所選用的軸承，畫出其結(jié)構(gòu)草圖。
右端采用矩形花鍵與配套動(dòng)力連接，其型號(hào)：
（GB/T1144-2001）
與齒輪連接處采用普通圓頭平鍵連接，其型號(hào)：鍵 （GB/T1096-2003）
其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖3.1a
軸的空間受力分析：
把兩滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)化為鉸支，作用點(diǎn)在其中點(diǎn)處；把作用在齒輪和聯(lián)軸器上的力簡(jiǎn)化成集中力，彎矩從輪緣中點(diǎn)開始，扭矩從輪轂中點(diǎn)開始。右端聯(lián)軸器有方向不定的徑向力作用。
查手冊(cè)知聯(lián)軸器的
方向不定，按最危險(xiǎn)情況考慮?？臻g受力簡(jiǎn)圖見圖3.1b。
垂直面受力分析與彎矩計(jì)算：
垂直面受力圖見圖3.1c
軸承A、B的支反力：
D點(diǎn)彎矩為：
從左端計(jì)算
從右端計(jì)算
可見計(jì)算正確。
垂直面彎矩圖見圖3.1d
水平面受力分析與彎矩計(jì)算：
水平面受力圖見圖3.1e
軸承A、B的支反力：
D點(diǎn)彎矩為
水平面彎矩圖見圖3.1f
初步合成彎矩：
從左端算起
從右端算起
初步合成彎矩圖見圖3.1g
聯(lián)軸器徑向力 彎矩圖：
軸承支反力：
B點(diǎn)彎矩
聯(lián)軸器徑向力 彎矩圖見圖3.1h
合成彎矩圖：
D點(diǎn)彎矩：
從左端算
從右端算
B點(diǎn)彎矩：
合成彎矩圖見圖3.5i
扭矩圖：
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，應(yīng)力校正系數(shù)
（[2]P315表16.3）
扭矩圖見圖3.1j
計(jì)算彎矩圖：
D點(diǎn)彎矩：
從左端計(jì)算
從右端計(jì)算
B點(diǎn)彎矩
E點(diǎn)彎矩
從左端計(jì)算：
從右端計(jì)算
計(jì)算彎矩圖見圖3.1k
圖3.1 軸的計(jì)算圖
③按彎矩校核該軸的強(qiáng)度
由計(jì)算簡(jiǎn)圖可以看出，D截面或B截面是危險(xiǎn)截面。
D截面校核
查[2]P332表7,得D截面抗彎截面系數(shù)
查[2]P315表16.3
,安全.
B截面校核
B截面的抗彎截面系數(shù)
< ，安全。
該軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖見附圖.
同理,對(duì)輸出軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),經(jīng)按彎矩校核該軸強(qiáng)度，亦滿足要求。
其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖見附圖。
（6）減速器箱體的設(shè)計(jì)及其潤(rùn)滑
根據(jù)齒輪及軸的尺寸，并依據(jù)齒輪傳動(dòng)的位置，設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)和尺寸大小。具體結(jié)構(gòu)圖見附圖。
減速器的潤(rùn)滑：一、減速器中齒輪的潤(rùn)滑采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，方式為油池浸浴潤(rùn)滑；二、減速器中軸承的潤(rùn)滑采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。
3.2.3 齒輪傳動(dòng)組總成的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本收割機(jī)構(gòu)工作行數(shù)為5行，故需要設(shè)計(jì)5個(gè)刀盤輸出軸，且各軸輸出轉(zhuǎn)速相等。所以，各軸之間的齒輪傳動(dòng)總傳動(dòng)比均為i=1。
考慮到各軸及各軸之間的齒輪傳動(dòng)具有很大的相似性，故只需對(duì)其中一軸及一對(duì)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核即可。
（1）中間刀盤輸出軸與其右側(cè)一軸之間的齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本收割機(jī)構(gòu)的外形總長(zhǎng)L=2330mm，故兩軸之間的距離
考慮其他輔助裝置的長(zhǎng)度，取
。
齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)：
①選用圓柱直齒輪傳動(dòng)
輸入功率
主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速
主動(dòng)輪轉(zhuǎn)遞的轉(zhuǎn)矩
考慮到兩軸之間的距離太大，為了節(jié)省成本，故擬采用兩組相同且傳動(dòng)比互為倒數(shù)的齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩軸之間的動(dòng)力傳動(dòng)。取其一傳動(dòng)比
②選齒輪材料及熱處理方法
查[2]P211表12.7主動(dòng)輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB241~286；從動(dòng)輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB241~286。
③選擇齒寬系數(shù)
查[2]222表12.13，選=0.3
④選擇齒輪精度
查[2]P207表12.6選7級(jí)精度，估計(jì)節(jié)點(diǎn)圓周速度V<10m/s。
⑤選擇齒輪齒數(shù)
⑥按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
式中:系數(shù)
齒輪的接觸疲勞極限
許用接觸應(yīng)力[]
故有：
計(jì)算模數(shù) 取m=3.5
齒輪3分度圓直徑
齒輪的計(jì)算齒寬
取
中心距
⑦校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度
節(jié)點(diǎn)線速度 （在原預(yù)計(jì)V<10m/s范圍內(nèi)）
使用情況系數(shù)
查表得：
動(dòng)載系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
查[2]P217表12.10
齒間載荷分配系數(shù)
重合度系數(shù)
載荷系數(shù)
彈性系數(shù) ([2]P221表12.12，鋼-鋼)
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
接觸最小安全系數(shù) ([2]P225表12.12,一般可靠度)
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
接觸壽命系數(shù)
齒面接觸疲勞強(qiáng)度安全。
⑧校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
齒形系數(shù) (查[2]P229圖12.21)
應(yīng)力修正系數(shù) (查[2]P230圖12.22)
彎曲最小安全系數(shù) （查[2]P225,表12.14，一般可靠度）
彎曲壽命系數(shù) :
尺寸系數(shù) ([2]P232圖12.25)
彎曲疲勞極限
許用彎曲應(yīng)力
可見齒根彎曲疲勞強(qiáng)度有較大富余。
⑨對(duì)大小齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
大齒輪：
分度圓直徑
齒頂圓直徑
取
取
取n=2mm
輪轂長(zhǎng)L=(0.5~1.0)=31~62mm ，取L =32mm。
大齒輪工作圖見附圖
小齒輪：
分度圓直徑
齒頂圓直徑
取
取
取n=2mm
輪轂長(zhǎng)L2=(1.2~1.5)=32.6~42mm ，取L2 =42mm。
小齒輪工作圖見附圖
（2）鍵及軸承的選擇
該軸上端用花鍵與減速器及傳動(dòng)齒輪連接，中部用一軸承支撐，下部懸掛刀盤等收割工作裝置。
上端采用矩形花鍵連接，矩形花鍵型號(hào)：
（GB/T1144-2001）
與刀盤連接處采用普通圓頭平鍵連接，其型號(hào)：鍵 （GB/T1096-2003）
軸承選用深溝滾珠軸承 6206 （GB/T276-94）
（3）刀盤輸出軸的設(shè)計(jì)
①運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
軸名
功率（KW）
轉(zhuǎn)矩（N?mm）
轉(zhuǎn)速(r/min)
傳動(dòng)比i
效率η
輸入
輸出
輸入
輸出
減速器輸出軸
34.3
32.6
26995
26455
1250
1
刀盤輸出軸
32.6
31.9
26455
25926
1250
表中為軸承的傳動(dòng)效率。由[3]P5表1-7查的(吳宗澤等編.<<機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)>>，高等教育出版社，1999年)
②刀盤輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
估算軸徑 ，查[2]P314表16.2,取C=102(假設(shè)軸材料為40Cr)
根據(jù)錐齒輪的設(shè)計(jì)尺寸數(shù)據(jù)和所選用的軸承，畫出其結(jié)構(gòu)草圖。
其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖3.2a
軸的空間受力分析：
把滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)化為鉸支，作用點(diǎn)在其中點(diǎn)處；把作用在齒輪上的力簡(jiǎn)化成集中力，彎矩從輪緣中點(diǎn)開始，扭矩從輪轂中點(diǎn)開始。下端刀盤處有扭矩作用，作用點(diǎn)在圓頭平鍵中點(diǎn)處。
其中：D為刀盤工作旋轉(zhuǎn)半徑，方向不定。
空間受力簡(jiǎn)圖見圖3.2b。
垂直面受力分析與彎矩計(jì)算：
垂直面受力圖見圖3.2c
軸承的支反力：
B點(diǎn)彎矩為：
從左端計(jì)算
從右端計(jì)算
垂直面彎矩圖見圖3.5d
水平面受力分析與彎矩計(jì)算：
水平面受力圖見圖3.5e
軸承的支反力：
B點(diǎn)彎矩為：
水平面彎矩圖見圖3.5f
初步合成彎矩：
從左端算起
從右端算起
初步合成彎矩圖見圖3.5g
A點(diǎn)彎矩：
合成彎矩圖見圖3.5i
扭矩圖：
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，應(yīng)力校正系數(shù)：
（[2]P315表16.3）
扭矩圖見圖3.5j
計(jì)算彎矩圖：
B點(diǎn)彎矩：
從左端計(jì)算
從右端計(jì)算
A點(diǎn)彎矩
計(jì)算彎矩圖見圖3.5k
圖3.5 軸的計(jì)算圖
③按彎矩校核該軸的強(qiáng)度
由計(jì)算簡(jiǎn)圖可以看出，B截面或A截面是危險(xiǎn)截面。
B截面校核
查[2]P332表7,得B截面抗彎截面系數(shù)
查[2]P315表16.3
,安全.
A截面校核
A截面的抗彎截面系數(shù)
< ，安全。
該軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖見附圖.
3.2.4 刀盤總成的設(shè)計(jì)
根據(jù)已設(shè)計(jì)的減速器輸出軸的相關(guān)數(shù)據(jù)及工作軸之間的距離尺寸，合理的選擇外廓設(shè)計(jì)尺寸。材料選用Q235。
刀盤和刀片及其相關(guān)零件的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳見后附工作技術(shù)圖紙。
第4章 結(jié) 論
4.1 結(jié)論
1．該機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)。該機(jī)具由各種小四輪拖拉機(jī)作為配套動(dòng)
力，符合農(nóng)村農(nóng)機(jī)動(dòng)力配套特點(diǎn)。適合各種牧草的收獲，適應(yīng)性強(qiáng)。
2．結(jié)構(gòu)合理，性能優(yōu)良。本機(jī)具在設(shè)計(jì)中，總結(jié)了現(xiàn)有單圓盤割草機(jī)及同類機(jī)具的優(yōu)點(diǎn)與不足之處，進(jìn)行了改進(jìn)完善。采用了平行四連桿升降結(jié)構(gòu)，使機(jī)具能夠垂直起落，仿形效果好。整機(jī)采用小四輪拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)作為提升動(dòng)力，機(jī)具起落控制方便、到位，機(jī)具傳動(dòng)緊湊，功耗小，降低了成本；作業(yè)質(zhì)量好，達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。
3．生產(chǎn)效率高。與同類機(jī)具相比該機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，刀盤水平升降，刀片質(zhì)量更高，作業(yè)更安全且成本低廉的顯著優(yōu)點(diǎn)。
4.2存在的問題
1．齒輪箱和機(jī)具橫梁均采用碳素結(jié)構(gòu)鋼(鋼板，槽鋼)制成，雖然縮短了研發(fā)周期，但也增加了機(jī)具的成本。
2．由于拖拉機(jī)的型號(hào)不同，其前端的掛接梁位置，尺寸也不同，受此影響，機(jī)具與拖拉機(jī)的掛接匹配性較差，應(yīng)改進(jìn)掛接機(jī)構(gòu)的通用性。
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