秸稈打捆機(jī)的設(shè)計(jì)含15張CAD圖

秸稈打捆機(jī)的設(shè)計(jì)含15張CAD圖,秸稈,打捆,設(shè)計(jì),15,CAD 中文摘要 秸稈打捆機(jī)的設(shè)計(jì) 摘 要 我國自古以來就是農(nóng)業(yè)大國，擁有廣袤的土地，人民在從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中不僅獲得了糧食，還獲得了很多的秸稈資源。秸稈作為可再生資源，在我國大部分地區(qū)都沒有得到重視，其使用情況更是不容樂觀，大部分地區(qū)的做法是將秸稈在田地里直接粉碎還田，有些地區(qū)甚至將秸稈就地焚燒，不僅會(huì)影響氣候環(huán)境使全球變暖，甚至有的時(shí)候會(huì)引發(fā)山林大火，危機(jī)人民的生命安全，也造成了資源浪費(fèi)。而秸稈作為資源使用的前提是要能夠易于收集、運(yùn)輸。為此需要設(shè)計(jì)一款符合中國實(shí)際情況的秸稈打捆機(jī)。為此本文是針對(duì)現(xiàn)有的YY5080型秸稈打捆機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。 本文開頭先分析了我國目前秸稈資源的利用情況及打捆機(jī)的發(fā)展趨勢，研究的背景和意義；對(duì)國內(nèi)外秸稈打捆機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了簡要介紹。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括對(duì)秸稈打捆機(jī)的撿拾裝置進(jìn)行改進(jìn)，加寬了撿拾機(jī)構(gòu)的作業(yè)幅度及在原有彈齒的基礎(chǔ)上增加了軟彈齒，田地里的秸稈被清理的更加干凈，提高了撿拾效率。改善了喂入裝置，增強(qiáng)了喂入裝置的推送能力。針對(duì)上述改進(jìn)對(duì)打捆機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整。對(duì)打捆機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算及校核。并運(yùn)用CAD軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。該機(jī)采用拖拉機(jī)后懸掛的方式進(jìn)行牽引，結(jié)構(gòu)簡單，體積也相對(duì)較小，性能良好，容易操作，適合我國這種小農(nóng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)。 關(guān)鍵詞：圓捆機(jī)；撿拾機(jī)構(gòu)；喂入機(jī)構(gòu)；牽引式 英文摘要 Design of Straw Bale Machine Abstract China has been an agricultural country since ancient times, with a vast land, people engaged in agricultural production activities not only obtained food, but also obtained a lot of straw resources. Straw as a renewable resource in our country, most areas have not been ignored, its usage is not optimistic, most of the region, it is straw returning directly crushing in the fields, some areas even burned straw in situ, that global warming will not only affect climate environment, sometimes even cause wildfires, crisis of people's life safety, It is also a waste of resources. The premise of using straw as a resource is to be easy to collect and transport. Therefore, we need to design a straw baler suitable for China's national conditions. Therefore, this paper is aimed at the existing YY5080 straw baler to improve the design. At the beginning of this paper, the utilization of straw resources in China and the development trend of baling machine are analyzed, and the background and significance of the research are also analyzed. The development of straw baler at home and abroad is briefly introduced. The main content of the design includes improving the picking device of the straw baler, broadening the scope of the picking mechanism and adding soft picking teeth on the basis of the original picking teeth, so that the straw in the field is cleaned more cleanly and the picking efficiency is improved. The feeding device is added to enhance the feeding capacity of the baler. In view of the above improvement, the whole structure of the baler is adjusted. Design and check the driving system and main parts of the baling machine. CAD software is used to assist the design. This machine adopts the way of tractor rear suspension traction, simple structure, relatively small volume, good performance, easy to operate, suitable for our country this kind of smallholder economy and society. Keywords: round baler; Pickup mechanism; Feeding mechanism; Traction type 目錄 1. 引言 - 1 - 1.1選題背景、意義 - 1 - 1.2秸稈打捆機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 - 1 - 1.2.1國外研究現(xiàn)狀 - 1 - 1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 - 2 - 1.3秸稈打捆機(jī)的發(fā)展前景 - 3 - 2. 技術(shù)任務(wù)書 - 4 - 2.1結(jié)構(gòu)及工作原理概括 - 4 - 2.2關(guān)鍵問題及解決措施 - 5 - 3 .設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 - 6 - 3.1. 撿拾裝置 - 6 - 3.1.1撿拾裝置結(jié)構(gòu)分析 - 6 - 3.1.2撿拾裝置基本參數(shù)的選擇與關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) - 8 - 3.2 喂入機(jī)構(gòu) - 13 - 3.2.1喂入機(jī)構(gòu)功能 - 13 - 3.2.2改進(jìn)后喂入機(jī)構(gòu) - 14 - 3.2.3喂入機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速 - 15 - 3.3 打捆室 - 16 - 3.3.1工作原理 - 16 - 3.3.2打捆室結(jié)構(gòu) - 16 - 3.3.3打捆室輥筒的轉(zhuǎn)速 - 16 - 3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 17 - 3.4.1動(dòng)力選擇及確定傳動(dòng)比 - 17 - 3.4.2減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 18 - 3.4.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) - 26 - 3.4.4軸的設(shè)計(jì) - 27 - 4. 使用說明書 - 34 - 5. 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告（BS） - 35 - 5.1產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件的完整性 - 35 - 5.2綜合評(píng)價(jià) - 35 - 6. 結(jié)論 - 36 - 參考文獻(xiàn) - 37 - 致謝 - 39 - 1. 引言 1.1選題背景、意義 我國是農(nóng)業(yè)大國，擁有廣袤的土地。農(nóng)業(yè)活動(dòng)不僅生產(chǎn)了大量的糧食，而且還產(chǎn)生了大量的農(nóng)作物秸稈，因此我國是世界上秸稈資源最豐富的國家之一[1]。然而在我國大部分地區(qū)都沒有得到重視，其使用情況更是不容樂觀。大部分地區(qū)的做法是將秸稈在田地里直接粉碎還田，這樣的做法帶來了資源浪費(fèi)的后果；有些地區(qū)甚至將秸稈就地焚燒，不僅會(huì)影響氣候環(huán)境使全球變暖，甚至有的時(shí)候會(huì)引起山林大火，危機(jī)人民的生命安全。幾乎每年一到春耕時(shí)節(jié)，我們都能在電視上或手機(jī)上看到某些地區(qū)由于焚燒秸稈而引起火災(zāi)；而最讓我印象深刻的就是2019年在四川涼山大火中犧牲的19位消防員。實(shí)際上，秸稈作為最具潛力的可再生之源之一，加工后可以給人民帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前我國秸稈綜合利用途徑主要有“肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化”5大類[1]。但是，農(nóng)作物秸稈分散，季節(jié)性強(qiáng)，貯存運(yùn)輸困難，這些問題若得不到解決就更不用說秸稈的綜合利用。所以，根據(jù)我國地域的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡單、體積小適合于我國國情的秸稈打捆機(jī)，對(duì)我國秸稈資源的高效利用及促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的發(fā)展有重要的作用。 1.2秸稈打捆機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1國外研究現(xiàn)狀 西方一些發(fā)達(dá)國家很早以前就開始了對(duì)秸稈打捆機(jī)的研究，最早的一些國家已經(jīng)有200多年的發(fā)展歷史。悠久的發(fā)展歷史使得其擁有形式多種多樣、尺寸多樣、功能良好的打捆機(jī)，能夠適用于不同情況下的作業(yè)環(huán)境，主要的生產(chǎn)商包括約翰迪爾、凱斯、庫恩、克拉斯等。庫恩LSB1270型方捆機(jī)是法國庫恩公司生產(chǎn)的一款適用于多種作業(yè)條件的大型智能化方捆打捆機(jī)；約翰迪爾F441R圓捆機(jī)是約翰迪爾公司生產(chǎn)的一款適用于多種作物秸稈撿拾打捆的圓捆打捆機(jī)[2]。由其國家的地理環(huán)境較為平坦且農(nóng)場居多，因此國外的大多數(shù)公司生產(chǎn)的是適用于大塊土地作業(yè)的大中型打捆機(jī)。另外，國外打捆機(jī)在智能化程度、制作技術(shù)上都比國內(nèi)要先進(jìn)很多，但其價(jià)格昂貴多在100萬~300萬之間[1]。 國外打捆機(jī)撿拾機(jī)構(gòu)的發(fā)展相對(duì)較早，已經(jīng)經(jīng)歷了100多年的歷程。國外撿拾打捆機(jī)大部分應(yīng)用彈齒滾筒式撿拾裝置進(jìn)行作業(yè)，各大農(nóng)機(jī)廠商生產(chǎn)的成品結(jié)構(gòu)類似、品種齊全、系類完整，能夠應(yīng)用于各種秸稈打捆機(jī)以及與撿拾集垛車相配合，不但能用來撿拾牧草，而且還適和于撿拾各種農(nóng)作物的秸稈。美國、德國和前蘇聯(lián)在打捆機(jī)領(lǐng)域的。研究起步較早，約翰.迪爾、克拉斯、凱斯紐荷蘭等公司很早就開始研制適用于撿拾牧草的打捆機(jī)撿拾喂入機(jī)構(gòu)。例如美國約翰迪爾公司研制的彈齒式撿拾機(jī)構(gòu)彈齒間距較小，能夠充分撿拾密度高、短小的草條，且撿拾機(jī)構(gòu)上設(shè)計(jì)的壓草桿機(jī)構(gòu)可以防止撿拾的草條飛濺到各處，有效提高撿拾凈度。德國克拉斯公司為提高撿拾效率而研制出了具有彈齒尖端鉤形設(shè)計(jì)的撿拾喂入機(jī)構(gòu)?？傊瑖鈸焓皺C(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展多年，產(chǎn)品日出成熟，各大農(nóng)機(jī)公司都有了自己獨(dú)特的技術(shù)和產(chǎn)品。 1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國關(guān)于打捆機(jī)的研究相比于國外要晚很多，研究發(fā)展緩慢沒有形成系統(tǒng)，現(xiàn)階段的主要還是測繪和模仿國外已有的機(jī)器。我國現(xiàn)階段的生產(chǎn)廠家正處于學(xué)習(xí)國外階段，結(jié)合了國內(nèi)市場的實(shí)際情況以及農(nóng)戶使用后反饋的實(shí)踐情況，逐漸形成了適用于本國國情的秸稈打捆機(jī)，目前國內(nèi)的主要生產(chǎn)廠家有福田雷沃、東方紅、華德農(nóng)機(jī)等[1]。如福田雷沃公司生產(chǎn)的MF3040型秸稈打捆機(jī)，該款打捆機(jī)整機(jī)采用中間牽引的方式，而且應(yīng)用了縱軸線對(duì)稱設(shè)計(jì)方法，增強(qiáng)了該機(jī)的行駛穩(wěn)定性，同時(shí)縮小了掉頭空間，其更加適合于我國土地分散的實(shí)際情況。我國自主研發(fā)的打捆機(jī)在形狀上與國外相似，但其在工作性能上相差很大。存在技術(shù)不夠完善、缺乏理論指導(dǎo)的問題，現(xiàn)階段的主要生產(chǎn)方式是仿制國外的產(chǎn)品，所以國內(nèi)生產(chǎn)的打捆機(jī)在很多性能上都比不上國外生產(chǎn)的秸稈打捆機(jī)產(chǎn)品。使得我國自主生產(chǎn)的打捆機(jī)在最終成捆率、物料產(chǎn)品密度上等都比國外的成品要低，這直接造成了秸稈、草物料壓縮成捆時(shí)密度不能精確的調(diào)節(jié)控制，草捆與草捆之間的密度、尺寸等差異較大、散捆率較高[22]。另外現(xiàn)有技術(shù)中的打捆機(jī)基本包括撿拾裝置，較少有剪切的裝置，基本沒有對(duì)農(nóng)作物秸稈進(jìn)行碾壓的裝置，秸稈在田中堆積一段時(shí)間后，秸稈就會(huì)貼合在地面上，增加了撿拾的難度，一般會(huì)造成撿拾不完全的情況，而且撿拾過后的秸稈韌性較大，打捆的時(shí)候圓捆比較蓬松，不利于運(yùn)輸?shù)龋斩拸奶镩g撿拾過后一般還會(huì)帶有一定的土壤，導(dǎo)致圓捆重量增大及作為飼料使用時(shí)適口性變差。 我國的打捆機(jī)撿拾機(jī)構(gòu)大多數(shù)也采用彈齒滾筒式撿拾機(jī)構(gòu)，但是其主要是靠仿制國外現(xiàn)有的模型。由于缺乏相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，因此其在結(jié)構(gòu)、凸輪滑道輪廓線形狀、工作參數(shù)上存在沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的問題。在彈齒滾筒式撿拾機(jī)構(gòu)理論研究方面，我國多為模仿照抄國外的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)撿拾機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)、定向滾輪滑道的形狀研究及與其配套的相關(guān)參數(shù)的選擇還沒有找到實(shí)用的方法。很多農(nóng)機(jī)工作者分析時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)大所采用傳統(tǒng)的方法，如圖解法和解析法，沒有實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，但是對(duì)于撿拾裝置的工作要求有了共識(shí)，即撿拾損失率要小，使遺留在耕地里的秸稈最少；結(jié)構(gòu)簡單緊湊，動(dòng)作連續(xù)性、均勻性好，功耗小。雖然我國在借鑒外國先進(jìn)的撿拾機(jī)構(gòu)的影響下發(fā)展迅速，但目前與國外還是存在一定的差距。 1.3秸稈打捆機(jī)的發(fā)展前景 我國目前在秸稈打捆機(jī)的研究方面與國外存在著很大的差距。目前我國打捆機(jī)在作業(yè)中易出現(xiàn)撿拾不干凈、喂入口易堵塞的問題。所以為了使打捆機(jī)更好的工作，提高作業(yè)效率，獲得更好的使用性能。因此需要對(duì)國產(chǎn)中小型鋼棍圓捆機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，通過改善撿拾機(jī)構(gòu)，可以將秸稈清理的更加干凈。增強(qiáng)其適應(yīng)性，使之能更好的應(yīng)用于秸稈打捆回收工作。目前國家也非常重視對(duì)秸稈資源的利用，而利用的條件就先要做好收集工作，因此秸稈打捆機(jī)在我國的發(fā)展前景十分廣闊。 2. 技術(shù)任務(wù)書 本次設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)秸稈打捆機(jī)。本次設(shè)計(jì)的是由25馬力的拖拉機(jī)牽引的小型秸稈打捆機(jī)，對(duì)牧草或者經(jīng)聯(lián)合收獲機(jī)收獲后的秸稈進(jìn)行打捆作業(yè)。本設(shè)計(jì)主要包括撿拾裝置、喂入裝置、打捆室、傳動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)秸稈打捆機(jī)的撿拾裝置進(jìn)行改進(jìn)，加寬了撿拾機(jī)構(gòu)的作業(yè)幅度及在原有彈齒的基礎(chǔ)上增加了軟彈齒，提高了撿拾效率。改善了喂入裝置，增強(qiáng)了喂入機(jī)構(gòu)的推送物料的能力。針對(duì)上述改進(jìn)對(duì)打捆機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整。對(duì)打捆機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)及主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)及校核。最終需借助CAD軟件完成整機(jī)裝配圖及主要零部件零件圖的繪制及完成15000字左右設(shè)計(jì)說明說的撰寫。 2.1結(jié)構(gòu)及工作原理概括 本次設(shè)計(jì)的秸稈打捆機(jī)的機(jī)構(gòu)如圖1所示。該機(jī)主要包括牽引桿1、撿拾裝置2、喂入裝置3、打捆室4、機(jī)架5、傳動(dòng)系統(tǒng)6。該機(jī)由25馬力的拖拉機(jī)牽引工作，工作時(shí)動(dòng)力由拖拉機(jī)輸入經(jīng)傳動(dòng)系將動(dòng)力傳送至各工作部件。撿拾裝置將秸稈從田地里撿起，輸送至喂入機(jī)構(gòu)，經(jīng)喂入機(jī)構(gòu)將秸稈送入打捆室，在打捆室完成對(duì)秸稈的打捆工作。本次設(shè)計(jì)的秸稈打捆機(jī)的撿拾幅寬為1200mm,打捆所得到的圓捆直徑為500mm,長度為800mm。要求其作業(yè)效率達(dá)到10000kg/h。 圖1 2.2關(guān)鍵問題及解決措施 針對(duì)現(xiàn)有打捆機(jī)撿拾漏料的問題，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，采用在原有彈齒的基礎(chǔ)上增加了軟彈齒，并且縮短彈齒間的距離的方式，提高了打捆機(jī)的撿拾效率。 針對(duì)打捆機(jī)喂入口易堵塞的問題，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，采用增加喂入輥的方式增強(qiáng)其喂入能力。 3 .設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 3.1. 撿拾裝置 3.1.1撿拾裝置結(jié)構(gòu)分析 3.1.1.1撿拾裝置整體結(jié)構(gòu) 彈齒滾筒式撿拾裝置的結(jié)構(gòu)如下圖（圖2）。 圖2 1、護(hù)板 2、滾輪盤 3、彈齒 4、曲柄 5、定向凸輪盤 6、中間軸 滾輪盤與中間軸用鍵連接的方式固定在其兩端，并隨中間軸旋轉(zhuǎn)，周向均勻分布的彈齒桿固接在滾輪盤的安裝孔中，彈齒沿軸向以一的定間距用螺栓連接在彈齒桿上，擁有特殊外形的定向凸輪盤固接在滾輪盤外側(cè)的支撐板上。曲柄的一端與滾輪連接，另一端通過固接的方式與彈齒桿相連接，當(dāng)滾輪盤旋轉(zhuǎn)時(shí)彈齒桿帶動(dòng)滾輪沿定向凸輪盤的軌跡滾動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)彈齒按預(yù)定的軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)彈齒轉(zhuǎn)動(dòng)至滾筒下面時(shí)，彈齒從護(hù)板中伸出，撿拾秸稈并帶動(dòng)秸稈一起運(yùn)動(dòng)，將秸稈運(yùn)至輸送喂入器，當(dāng)彈齒運(yùn)動(dòng)到滾筒上方時(shí)，彈齒將秸稈推送至下一機(jī)構(gòu)并且將彈齒縮回。有時(shí)會(huì)發(fā)生秸稈纏繞滾筒的現(xiàn)象，為了避免此現(xiàn)象，在其外側(cè)安裝有滾筒護(hù)板；在滾筒護(hù)板之間留有縫隙，以使彈齒順利伸出進(jìn)行工作。 撿拾裝置各部件的選材，40Cr合金鋼為中碳調(diào)質(zhì)鋼，且其價(jià)格不昂貴、容易加工處理、經(jīng)過一定的熱處理后其性能變得更加良好。因此本文中彈齒桿和中心軸的材料選擇40Cr合金鋼。因?yàn)閺楜X對(duì)與材料的強(qiáng)度、柔韌性、和可塑性的要求比較高，故彈齒的材料選擇為油淬火—回火碳素彈簧鋼絲。Q235A碳素鋼，其含碳量適中，擁有不錯(cuò)的焊接性、熱加工性及延展性。其在生活中的應(yīng)用十分廣泛，撿拾裝置其他部件對(duì)材料的性能要求沒有特殊要求，故撿拾裝置其他部件的材料選擇使用Q235A碳素結(jié)構(gòu)鋼。 3.1.1.2撿拾機(jī)構(gòu)的工作工程 撿拾機(jī)構(gòu)作為圓捆打捆機(jī)重要的工作機(jī)構(gòu)，其安裝在打捆機(jī)整體結(jié)構(gòu)的前面部分，安裝與牽引拖拉機(jī)傳動(dòng)軸和齒輪箱的下面，是最先與秸稈接觸的機(jī)構(gòu)。撿拾機(jī)構(gòu)的主要作用是將地面上平鋪的草條或者農(nóng)作物秸稈進(jìn)行撿拾并且將其提升，傳送至喂入機(jī)構(gòu)，最后輸送之打捆室進(jìn)行打捆。 當(dāng)撿拾機(jī)構(gòu)工作時(shí)由齒輪箱輸出動(dòng)力，經(jīng)鏈輪組將動(dòng)力傳送至撿拾機(jī)構(gòu)的主軸上，從而使彈齒轉(zhuǎn)動(dòng)，完成秸稈的撿拾工作。其工作原理是撿拾機(jī)構(gòu)的彈齒輥在傳動(dòng)軸的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，使彈指獲得巨大的切向力和沖擊力，將整條的草條或者經(jīng)過粉碎的秸稈從田地里撿起，輸送之打捆室進(jìn)行打捆作業(yè)。撿拾機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)主要由三個(gè)相互銜接的部分組成：放齒運(yùn)動(dòng)、輸送秸稈運(yùn)動(dòng)及收齒運(yùn)動(dòng)。 放齒運(yùn)動(dòng)階段：這一階段滾筒盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過曲柄的定向運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)彈齒輥實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的軌跡。曲柄和彈齒輥之間采用固定連接，圓盤帶動(dòng)彈齒輥轉(zhuǎn)動(dòng)，與曲柄聯(lián)接的滾子沿定向輪盤運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)彈齒輥上的彈齒按一定的軌跡運(yùn)動(dòng)。當(dāng)彈齒轉(zhuǎn)動(dòng)至滾筒下面時(shí)，彈齒伸出護(hù)板，開始撿拾地面的秸稈。 輸送秸稈運(yùn)動(dòng)階段：滾輪盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，彈齒將秸稈從地面撿起，并攜帶秸稈升至一定位置，當(dāng)提升至滾筒的上面時(shí)，彈齒通過做平動(dòng)將秸稈送至下一階段，秸稈被推送至喂入機(jī)構(gòu)處，完成了輸送秸稈階段。 收齒運(yùn)動(dòng)階段：彈齒沿水平方向推送秸稈一段時(shí)間后，彈齒從秸稈物料中快速抽出縮回到護(hù)板內(nèi)，以使彈齒與秸稈快速分離，完成收齒運(yùn)動(dòng)。至此完成了撿拾機(jī)構(gòu)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，如此往復(fù)循環(huán)，進(jìn)行撿拾作業(yè)。 3.1.1.3撿拾效果的影響因素 彈齒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于特征參數(shù)及彈齒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過對(duì)彈齒端部位移、速度、加速度的分析能夠了解到，撿拾效率的決定因素是特征參數(shù)及凸輪形狀。由式（1）知，值的大小取決于機(jī)器前進(jìn)速度的大小、滾筒的旋轉(zhuǎn)角速度和凸輪機(jī)構(gòu)參數(shù)；除此之外還有一些其他的影響因素，如沿軸向彈齒桿數(shù)量和彈指端部離地的最小間隙d[3]。取彈齒端部與地面間的最小間隙值為20mm，以防止彈齒與地面接觸而碰傷[15]。 （2—1） 式中： 3.1.2撿拾裝置基本參數(shù)的選擇與關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 3.1.2.1撿拾裝置基本參數(shù)的選擇 （1）撿拾工作幅寬 撿拾機(jī)構(gòu)工作寬度的選擇需要考慮田間秸稈或者牧草的鋪放情況。查閱相關(guān)資料，了解到對(duì)于牧草撿拾打捆機(jī)，一般撿拾寬度在1200~1600mm就可滿足作業(yè)要求。對(duì)于玉米秸稈等較高秸稈的作物，通常玉米秸稈的平鋪寬度在1600~1800mm（各地區(qū)不同玉米品種秸稈的高度各有差別），撿拾幅寬一般不低于1800mm。本文是針對(duì)牧草、經(jīng)過大型聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)后的秸稈或經(jīng)過簡單粉碎的秸稈進(jìn)行打捆作業(yè)。針對(duì)現(xiàn)存的YY5080型秸稈打捆機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，其作業(yè)寬度為800mm，其撿拾寬度偏小，為提高打捆機(jī)的打捆效率，按實(shí)際情況，初步選定其作業(yè)幅寬為1200mm，并根據(jù)作業(yè)幅寬選擇撿拾器軸及彈齒桿的長度為1200mm和1000mm。 （2）彈齒滾筒轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)上面選擇，撿拾器的作業(yè)寬寬度為，彈齒的長度為，滾筒半徑為。根據(jù)查相關(guān)文獻(xiàn)，現(xiàn)假定喂入量，假設(shè)撿拾裝置轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的喂入為圓柱形。 撿拾器旋轉(zhuǎn)一圈的喂入體積為： （2—2） 撿拾器旋轉(zhuǎn)一周的喂入量為： （2—3） 式中： 代入數(shù)值的V=0.348, 再由公式 （2—4） 得 即得到在此喂入量下主軸轉(zhuǎn)速取整為120r/min。 （3）打捆機(jī)前進(jìn)速度的確定 撿拾機(jī)構(gòu)的彈齒在運(yùn)動(dòng)過程中，若不同彈齒輥處的彈齒不能夠很好的銜接可能會(huì)發(fā)生漏料或者堵塞的情況，軸向相鄰彈齒間能否很好的銜接取決于彈齒的圓周速度和打捆機(jī)的速度。若要使撿拾達(dá)到最高效率，則需要保證前一組彈齒與后一組彈齒之間的連貫性。設(shè)滾筒的旋轉(zhuǎn)周期為T，則兩彈齒的間隔為T/4。 此時(shí)機(jī)組前進(jìn)的位移是： （2-5） 此時(shí)滾筒轉(zhuǎn)過的路程為： （2-6） 其中 避免漏料和堵塞的情況責(zé)應(yīng)使即。 帶入數(shù)據(jù)得V<4.08m/s。 所以按一般機(jī)器的工作速度設(shè)置其工作速度為V=5km/h。 （4）彈齒的設(shè)計(jì)參數(shù) 目前國內(nèi)外大多數(shù)秸稈打捆機(jī)的撿拾裝置的彈指多采用直線型的撿拾線，彈指是一條直鋼筋。由于耕地不可能是完全平整的，則使用此撿拾機(jī)構(gòu)只能撿拾壟臺(tái)上的秸稈，無法完成壟溝中的秸稈的撿拾工作。通過在撿拾器的彈指端頭附加軟彈指構(gòu)成復(fù)合性彈指撿拾器。這樣在撿拾器運(yùn)行時(shí)，由原有彈齒完成壟臺(tái)的秸稈撿拾，在加長軟彈指觸及地面時(shí)，加長軟彈指向后彎曲避免與地面直接觸碰，然后在其彈力的作用下恢復(fù)原狀，當(dāng)加長軟彈指與壟溝中的秸稈觸碰時(shí)，加長軟彈指將壟溝中的秸稈彈出，壟溝中的秸稈也被送到喂入機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)壟溝、壟臺(tái)面的秸稈都能被撿起。 彈指在工作時(shí)需要插入秸稈中，并且完成秸稈的舉升和推送，因此彈齒需要擁有優(yōu)質(zhì)的的彈性的同時(shí)還要有一定的強(qiáng)度。而對(duì)于加長的軟彈齒來說其對(duì)其材料的彈性要求更高，要求其在工作過程中觸及地面是能夠做出超過90度的彎曲時(shí)而其結(jié)構(gòu)不會(huì)遭到破壞，之后還能夠恢復(fù)原狀。所以設(shè)計(jì)參照機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，選用GB4860型號(hào)，材料為油淬火—回火碳素彈簧鋼絲。原有彈齒設(shè)計(jì)主要參數(shù)如下表2.1。 表2.1彈指主要參數(shù)參照國標(biāo)設(shè)計(jì) 項(xiàng)目名稱 計(jì)量單位 要求數(shù)值 實(shí)際設(shè)計(jì) 彈簧外徑 mm 40~42 40 彈齒長度 mm 197~203 200 彈簧鋼絲直徑 mm 4.95~5.05 5 彈簧末端彎曲 mm 30~50 35 單側(cè)最少有效圈數(shù) 圈 4 4.5 此處加長軟彈齒是指由更細(xì)的鋼絲制作，其直徑為3mm的鋼絲彎成圈數(shù)為2的扭簧結(jié)構(gòu)，加長軟彈齒的簧圈直徑取為20mm，加長軟彈齒的長度為30mm。加長軟彈齒端部有和原彈齒相同的撿拾挑頭。這里所述的加長軟彈齒的一端通過擠壓連接固定在原彈齒的端部，擠壓連接指的是將需要連接的兩個(gè)彈齒的直線部分伸入金屬套筒中，然后將金屬套筒壓扁，就可將彈齒的端頭緊緊的咬合在一起。其結(jié)構(gòu)如下圖（圖3）。 圖3 （5）彈齒間距及彈齒個(gè)數(shù)的選擇 打捆機(jī)在撿拾作業(yè)過程中要盡量減少漏物料的情況，本文所設(shè)計(jì)的撿拾器含有4根彈齒輥。為了達(dá)到良好的撿拾效果，彈指的間距不應(yīng)該選擇過大，過大則容易引起秸稈脫落而降低撿拾效率。其間距也不應(yīng)該過小，間距過小則容易導(dǎo)致因秸稈堆積在護(hù)板的縫隙間而造成堵塞。根據(jù)國內(nèi)外各種類型的圓捆機(jī)、方捆機(jī)的撿拾機(jī)構(gòu)彈指的間距，并查閱農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)手冊(cè)，了解到彈齒式撿拾裝置彈齒間距的參考范圍在63~120mm。根據(jù)本設(shè)計(jì)的打捆機(jī)作業(yè)對(duì)象是經(jīng)過揉絲處理的特點(diǎn)，最終確定本設(shè)計(jì)選擇的彈齒間距為66mm，并據(jù)此確定彈齒輥上安裝孔的距離為132mm。根據(jù)前面所確定的撿拾工作寬度確定每根彈齒輥上安裝有8根間距相同的彈齒。 3.1.2.2撿拾機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì) （1）滾筒圓盤 撿拾機(jī)構(gòu)的工作過程是由主軸帶動(dòng)滾輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，而且滾輪盤的尺寸大小也就影響了彈齒式撿拾機(jī)構(gòu)的徑向尺寸的大小。從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來考慮，其尺寸選擇的不宜過小，以免降低運(yùn)動(dòng)的靈活性，但也需注意其尺寸也不宜選擇過大，過大則導(dǎo)致機(jī)構(gòu)看起來過于笨重。參考農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及YY5080型秸稈打捆機(jī)，本文取滾輪盤的直徑為330mm。圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)中心距彈齒輥的中心即為彈齒輥的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，取其值為93mm。 （2）定向凸輪盤的設(shè)計(jì) 查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)在以前的一些研究中，有人提出應(yīng)用解析法對(duì)定向凸輪滑道設(shè)計(jì)的想法，但其缺點(diǎn)是其計(jì)算量太大，且其結(jié)果的精確度也尚沒有定論[30]。通過分析國內(nèi)外機(jī)型發(fā)現(xiàn)，雖然其定向滾輪盤參數(shù)有所不同，但其原理類似?，F(xiàn)在的定向凸輪盤滑道從形狀上可以將其分為豆形和心形兩類。兩種滑道各有各的優(yōu)點(diǎn)，心形滑道的圓弧段數(shù)多，所以滾輪對(duì)滑道的沖擊力小，能夠減小對(duì)滑道的磨損。豆形的優(yōu)點(diǎn)是擁有直線段，在此處彈齒結(jié)束舉升和輸送運(yùn)動(dòng)后能夠及時(shí)的縮回，與物料脫離。本次設(shè)計(jì)的為豆形滑道。 本文使用作圖的方式，利用CAD軟件中的擬合命令。用單個(gè)彈齒的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡進(jìn)行繪制。彈齒和曲柄之間為固接的連接方式，因此將其看為一個(gè)整體，繞圓心等分位24份，之后通過平移和旋轉(zhuǎn)命令移動(dòng)各彈齒的位置使其達(dá)到理論的軌跡，之后用曲線命令進(jìn)行擬合，即可得到定向凸輪軌道的軌跡。（圖4） 圖4 （3）兩側(cè)滾筒護(hù)板和保護(hù)柵板的設(shè)計(jì) 滾筒護(hù)板分布于撿拾機(jī)構(gòu)的兩端，其尺寸應(yīng)該能夠?qū)啥说牟考饋?，以防止撿拾機(jī)構(gòu)的滾筒圓盤和定向滾輪盤受到破壞。另外，撿拾機(jī)構(gòu)的滾筒護(hù)板用固接的方式與機(jī)架相連接，所以其尺寸應(yīng)該略大于滾輪圓盤的尺寸，取其輪廓的大圓直徑為370mm。保護(hù)柵的功能是杜絕在作業(yè)中物料掉入撿拾器內(nèi)，而影響工作。因此取圓弧段的直徑為372mm?？紤]到彈齒要伸出，因此設(shè)計(jì)時(shí)相鄰柵板間的距離要能夠使彈齒通過。 3.2 喂入機(jī)構(gòu) 3.2.1喂入機(jī)構(gòu)功能 秸稈打捆機(jī)存在喂入口易堵塞的問題，其主要原因是機(jī)器喂入機(jī)構(gòu)的喂入能力不夠強(qiáng)大，其次是在作業(yè)過程中秸稈容易沉積在卷捆室的底部，這兩個(gè)原因共同導(dǎo)致了秸稈打捆機(jī)喂入口易堵塞的問題。在此，為增強(qiáng)喂入裝置的推送能力，改善了喂入裝置，改進(jìn)后的喂入裝置主要由喂入上輥和喂入下輥組成。 在秸稈打捆機(jī)喂入口增加喂入對(duì)輥裝置能夠增強(qiáng)打捆機(jī)的喂入能力，加快彈齒撿拾機(jī)構(gòu)所撿拾秸稈的喂入速度。該裝置不僅能夠起到導(dǎo)送秸稈的作用，還能夠加快秸稈進(jìn)入卷捆室的速度。當(dāng)秸稈的喂入量較少時(shí)，秸稈主要與喂入對(duì)輥的下輥接觸，這是主要有喂入下輥起作用。當(dāng)秸稈大量喂入時(shí)，秸稈才會(huì)與喂入對(duì)輥的上輥接觸，從而喂入上輥才會(huì)對(duì)秸稈產(chǎn)生推送力，此時(shí)，喂入對(duì)輥共同作用，大大增強(qiáng)喂入機(jī)構(gòu)的喂入能力，從而減少秸稈打捆機(jī)喂入堵塞的問題。 3.2.2改進(jìn)后喂入機(jī)構(gòu) 喂入上輥結(jié)構(gòu)：喂入上輥為喂入總長為800mm的圓輥,沿喂入上輥軸線方向等間距安裝11個(gè)高度為24mm的圓環(huán)，圓環(huán)的外徑為150mm，圓輥直徑為126mm。為進(jìn)一步增強(qiáng)喂入上輥的喂入能力，在每個(gè)圓環(huán)上等角度分布12個(gè)齒刀，齒刀端點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑為82.5mm。當(dāng)秸稈的喂入量特別大時(shí)，上輥的齒刀還可以起到對(duì)秸稈進(jìn)行粉碎的作用，使物料變得更加短小，更容易進(jìn)入卷捆室和在成捆室迅速形成圓捆。喂入上輥如下圖所示（圖5）。 喂入下輥結(jié)構(gòu)：喂入下輥為喂入總長為800mm的圓輥，沿喂入下輥的圓周方向等角度分布12條橫向條紋，每條橫向條紋的高度為8.5mm、寬度為4mm。在下輥上增加橫向條紋的主要作用是增大秸稈和鋼棍之間的摩擦力，進(jìn)而增強(qiáng)其喂入能力。喂入下輥如下圖所示（圖6）。 上下喂入輥轉(zhuǎn)軸之間的距離為240mm。 圖5 圖6 3.2.3喂入機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速 近似認(rèn)為喂入裝置的喂入體積為圓柱形，其喂入體積V： （3—1） （3—2） 則上下喂入輥旋轉(zhuǎn)一圈的運(yùn)料量為m： （3—3） 式中——上下喂入輥旋轉(zhuǎn)中心連線的一半，0.175m; ——上喂入輥的回轉(zhuǎn)小徑，0.063m; ——下喂入輥的回轉(zhuǎn)小徑，0.070m； ——喂入部分寬度，800mm； ——秸稈堆積密度，取; K——喂入部分的填充因子，取0.08。 將上述數(shù)據(jù)代入式中計(jì)算得出：、，m=0.645kg。 喂入裝置在單位時(shí)間內(nèi)的喂入量應(yīng)大于撿拾量10000kg/h，才能減少堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，故喂入裝置的最小轉(zhuǎn)速為： （3—4） 式中：Q——設(shè)計(jì)撿拾量，kg/h; m——旋轉(zhuǎn)一周的填充量，kg； 經(jīng)過圓整后，旋轉(zhuǎn)喂入裝置的轉(zhuǎn)速取259r/min。 綜上所訴，旋轉(zhuǎn)喂入裝置的轉(zhuǎn)速最好大于或等于259r/min，本文設(shè)計(jì)其轉(zhuǎn)速為260r/min。 3.3 打捆室 3.3.1工作原理 本文設(shè)計(jì)的秸稈打捆機(jī)為牽引式的，在拖拉機(jī)的牽引下在田地里進(jìn)行作業(yè)，通過萬向節(jié)將拖拉機(jī)的動(dòng)力傳送到后面的打捆機(jī)，從而帶動(dòng)打捆機(jī)工作。打捆機(jī)在前進(jìn)的過程中將已經(jīng)收獲后鋪放在田地里的秸稈通過撿拾裝置和喂入機(jī)構(gòu)送到打捆室，在打捆室內(nèi)秸稈沿鋼棍表面周向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)后回拋，通過一段時(shí)間的往復(fù)卷繞累積之后就會(huì)形成旋轉(zhuǎn)草心，草心逐漸充滿整個(gè)打捆室，后續(xù)喂入的秸稈在旋轉(zhuǎn)草心的帶動(dòng)作用和打捆室內(nèi)部鋼棍的共同作用下，逐漸形成高密度的圓形草捆。 3.3.2打捆室結(jié)構(gòu) 打捆室主要由卷捆鋼棍系統(tǒng)和側(cè)壁組成。本文是設(shè)計(jì)的打捆室包括11個(gè)卷捆鋼棍，其中前打捆室有3個(gè)卷捆鋼棍，卷捆后室主要由7個(gè)卷捆鋼棍組成。打捆室卷捆鋼棍的材料為45鋼。 3.3.3打捆室輥筒的轉(zhuǎn)速 由前文知凸輪回轉(zhuǎn)中心距=160mm，打捆室直徑D=0.5m，打捆室滾筒的直徑為d=0.15m。撿拾器彈齒的轉(zhuǎn)速為=120r/min。則撿拾器彈齒端點(diǎn)線速度為： （4—1） 草條進(jìn)入打捆室的最大速度與撿拾器彈齒端點(diǎn)線速度相等，并且草捆在打捆室內(nèi)的最小邊緣線速度與草條進(jìn)入打捆室的最大速度相等[7]，即，則草捆在打捆室的最小轉(zhuǎn)速為： （4—2） 物料捆在打捆室是靠物料與輥筒之間的摩擦力帶動(dòng)，因此物料捆線速度應(yīng)等于輥筒的線速度，即。因?yàn)? （4—3） 所以滾筒的最小轉(zhuǎn)速為： （4—4） 考慮到在打捆過程中存在打滑的現(xiàn)象，為使草捆能夠更順利的成型，將取打捆室輥筒的轉(zhuǎn)速為[7]。 秸稈打捆機(jī)還包括液壓放捆裝置、捆繩機(jī)構(gòu)、報(bào)警裝置等等在本文中不作為重點(diǎn)研究對(duì)象，所以不進(jìn)行重點(diǎn)敘述。 3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.4.1動(dòng)力選擇及確定傳動(dòng)比 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路：動(dòng)力由拖拉機(jī)通過萬向節(jié)傳動(dòng)給減速器，減速器的另一端連接著鏈輪，此鏈輪將動(dòng)力傳遞到前打捆室頂部鋼棍的鏈輪上及喂入下輥的鏈輪上。然后前打捆室鏈輪通過鏈條將動(dòng)力傳動(dòng)到后打捆室的鋼棍上，喂入下輥的鏈輪通過鏈條將動(dòng)力傳到撿拾裝置上。 根據(jù)國內(nèi)外秸稈打捆機(jī)機(jī)型的動(dòng)力匹配，及我國國產(chǎn)的拖拉機(jī)機(jī)型，選擇25馬力的拖拉機(jī)作為進(jìn)行牽引，其動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速為=540r/min。由上文知撿拾裝置的轉(zhuǎn)速為=120r/min，喂入裝置的轉(zhuǎn)速為=260r/min，打捆室鋼棍的轉(zhuǎn)速為=200r/min。 初步設(shè)定減速器傳動(dòng)為一級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)比為；喂入輥到打捆室的傳動(dòng)為二級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)比為，喂入輥到撿拾機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)為二級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)比為。 由計(jì)算知其傳動(dòng)比不大，，所以根據(jù)減速器的設(shè)計(jì)原則，為使減速器的結(jié)構(gòu)更為緊湊，此處采用單級(jí)傳動(dòng)。由本設(shè)計(jì)的需求知，其要求減速器單輸入、單輸出，且需要其將輸入動(dòng)力轉(zhuǎn)過90度角度，因此采用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，二軸的布置方式成T形分布。 各軸的輸入功率p： （5—1） （5—2） （5—3） 式中：——萬向節(jié)傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率，0.99； ——對(duì)滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，0.98； ——齒輪的嚙合效率，0.95； ——鏈輪的傳動(dòng)效率，0.95； ——拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的輸出功率，18.38kw; 、、——小錐齒輪軸、大錐齒輪軸、撿拾裝置的輸入功率，kw。 由以上代入數(shù)據(jù)得：、、 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩為： （5—4） 代入上面的數(shù)據(jù)得：、、 3.4.2減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)，壓力角取為α=20°，選用7級(jí)精度。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表10—1小齒輪的材料選擇40cr(調(diào)質(zhì))，齒面硬度取280HBW；大齒輪材料選擇45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為240HBW。 取小齒輪齒數(shù)Z1=20，則大錐齒輪齒數(shù)，取Z2=41。 3.4.2.1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) [1] 試算小齒輪分度圓直徑d1t： （5—5） 式中：——載荷系數(shù)，取其值為1.3； ——小錐齒輪輸入轉(zhuǎn)矩， ——齒寬系數(shù)，取其值為0.3； ——區(qū)域系數(shù)，計(jì)算得其值為2.5； ——材料彈性影響系數(shù)，查表10—6為； ——傳動(dòng)比，2.07； ——接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)； ——接觸疲勞許用應(yīng)力； 1) 計(jì)算重合度系數(shù)： 分錐角： （5—6） （5—7） 當(dāng)量齒數(shù)： （5—8） （5—9） 當(dāng)量齒輪的重合度： （5—10） （5—11） （5—12） 代入數(shù)據(jù)得=1.732 重合度系數(shù)： （5—13） 2) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-21得小錐齒輪和大錐齒輪的接觸疲勞極限分別，。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： （5—14） （5—15） 式中：——小齒輪轉(zhuǎn)速；（r/min） ——齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面的嚙合次數(shù)； ——齒輪的工作壽命；(h) 查機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，。 取失效概率為，安全系數(shù)，則 （5—16） （5—17） 取，中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即。 將上訴數(shù)據(jù)代入計(jì)算得： （5—18） [2] 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 按實(shí)際載荷系數(shù)計(jì)算分度圓直徑： （5—19） 式中：——載荷系數(shù)，取其值為1.3； ——實(shí)際載荷系數(shù) 實(shí)際載荷系數(shù)： （5—20） 式中：——使用系數(shù)，1； ——?jiǎng)虞d系數(shù)，1.12； ——齒間載荷分配系數(shù)，1； ——齒向載荷分布系數(shù)，1.300； 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得=1.456。 所以按實(shí)際動(dòng)載荷系數(shù)算得分度圓直徑 （5—21） 相應(yīng)的齒輪模數(shù)為： （5—22） 3.4.2.2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) [1] 試算模數(shù) （5—23） 式中：——載荷系數(shù)； ——小錐齒輪輸入轉(zhuǎn)矩； ——重合度系數(shù)； ——齒形系數(shù)； ——應(yīng)力修正系數(shù)； ——齒寬系數(shù)； ——齒根彎曲疲勞極限； 1) 試選=1.3. 2) 計(jì)算重合度系數(shù)： （5—24） 3) 計(jì)算 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表10—5查得齒形系數(shù)、。應(yīng)力修正系數(shù)、；齒根彎曲疲勞極限、；彎曲疲勞壽命系數(shù)、；取彎曲疲勞安全系數(shù)。 則得： （5—25） （5—26） （5—27） （5—28） 因?yàn)?，所以? 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： （5—29） [2] 調(diào)整齒輪模數(shù) 按實(shí)際載荷載荷系數(shù)求齒輪模數(shù)： （5—30） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)： （5—31） 式中：——使用系數(shù)，1； ——?jiǎng)虞d系數(shù)，1.12； ——齒間載荷分配系數(shù)，1； ——齒向載荷分配系數(shù)，1.262； 代入數(shù)據(jù)得實(shí)際載荷系數(shù)： （5—32） 則： （5—33） 相應(yīng)的小齒輪分度圓直徑： （5—34） 由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，而齒輪直徑的大小主要取決于齒面接觸疲勞強(qiáng)度，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)=4.705mm，就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4.5。按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑=126.484mm，算出小齒輪齒數(shù)： （5—35） 圓整后取=29，則大齒輪的齒數(shù)為，圓整后取=61。 3.4.2.3幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑： （5—36） 計(jì)算分錐角： （5—37） 計(jì)算齒輪寬度： （5—38） 取 主要設(shè)計(jì)結(jié)論：齒數(shù)、；模數(shù)m=4.5mm；壓力角α=20°，分錐角、；齒寬；小齒輪選用40Cr(調(diào)質(zhì))，大齒輪采用45鋼（調(diào)質(zhì)）;齒輪按7級(jí)精度設(shè)計(jì)。 表5.1齒輪參數(shù)總結(jié)與計(jì)算 符號(hào)名稱 計(jì)算公式 小錐齒輪 大錐齒輪 模數(shù)m 4.5mm 4.5mm 齒數(shù)z 29 61 齒寬b 44mm 44mm 分度圓直徑d 130.5mm 274.5mm 分錐角 錐距R 146.25mm 146.25mm 齒頂高 4.5mm 4.5mm 齒高 9.9mm 9.9mm 齒根高 5.4mm 5.4mm 齒頂圓直徑 138.25mm 279.57mm 齒根角 齒頂角 齒距p 14.14mm 14.14mm 當(dāng)量齒數(shù) 33 119 3.4.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) （1）材料選擇 由鏈輪的工作特性要求鏈輪要具有一定的耐磨性和強(qiáng)度，由于小鏈輪與鏈條嚙合的次數(shù)較多，所以一般小鏈輪的選材較大齒輪要好。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)（第10版）》表9—5小鏈輪選擇20鋼（調(diào)質(zhì)），大連輪選擇普通灰鑄鐵（調(diào)質(zhì)）。 （2）選擇鏈輪齒數(shù) 由上文知軸的功率，，傳動(dòng)比。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)（第10版）》知鏈節(jié)數(shù)通常為偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為基數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)。 本文選擇，則大鏈輪齒數(shù)為，圓整后，則實(shí)際的傳動(dòng)比是，其與原傳動(dòng)比的誤差遠(yuǎn)小于，故合理。 （3）計(jì)算功率 查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第10版）》表9—6，取工作情況系數(shù)，主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，采用單排鏈，則功率為： （5—39） （4）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)功率，及轉(zhuǎn)速、，查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第10版）》圖9—11，選擇鏈號(hào)為12A，節(jié)距 （5）鏈條節(jié)數(shù)及中心距 初選中心距，則鏈節(jié)數(shù)： （5—40） 所以取鏈節(jié)數(shù)。設(shè)中心間距可調(diào)。 （6）計(jì)算鏈速及確定潤滑方式 （5—41） 由工作條件及鏈速最終選擇采用人工定期潤滑的方式。 （7）計(jì)算壓軸力 有效圓周力： （5—42） 壓軸力系數(shù)取，則 （5—43） 3.4.4軸的設(shè)計(jì) 3.4.4.1小錐齒輪軸的設(shè)計(jì) （1）確定小齒輪軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩： =540r/min （2）選取軸的材料及確定軸的最小直徑 查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第10版）》表15—3，軸的材料選擇40Cr,經(jīng)滲碳處理，其硬度為241-286HBW，抗拉強(qiáng)度極限、屈服強(qiáng)度極限彎曲疲勞極限、剪切疲勞極限，許用彎應(yīng)力。 由公式： （6—1） 式中：P—小錐齒輪軸傳遞的轉(zhuǎn)矩； n——小錐齒輪軸的轉(zhuǎn)速； ——軸的材料和承載情況確定常數(shù)，取其值為126； 將上訴數(shù)據(jù)代入得。萬向節(jié)聯(lián)軸器與小錐齒輪軸相連接的的直徑為最小直徑，選取131型花鍵萬向節(jié)，其孔徑為50mm,所以取dI=50mm，聯(lián)軸器與軸配合的長度為30mm。 （3）小錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸第一段的直徑為50mm，由軸的受力，本文選取圓錐滾子軸承作為支撐件，因?yàn)閐I=50mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取30212型號(hào)的圓錐滾子軸承，其尺寸是，因此軸段II與軸段VI的直徑取為dII=dVI=60mm，由于第VI段軸的末端的倒角為C2，所以LVI=26mm；右端軸承采用軸肩定位，查閱手冊(cè)知30212軸承定位的高度為h=4.5mm，所以軸段V的直徑為dV=69mm；軸段III的用于安裝錐齒輪其直徑為dIII=65mm 錐齒輪的右端采用軸肩進(jìn)行定位，軸肩的高度取為h=6mm,因此軸段IV的直徑為dIV=77mm，取其長度LIV=12mm；錐齒輪的左端用套筒進(jìn)行定位，已知錐齒輪輪轂的寬度為60mm，為了是定位更可靠，取軸的第III段的長度為LIII=58mm。考慮箱體的總體尺寸后取LV=222mm。小錐齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示（圖7）。 圖7 （4）軸的受力分析及校核 a．軸的受力簡圖如下圖所示（圖a）： 萬向節(jié)聯(lián)軸器距左端支撐軸承中點(diǎn)的距離； 左端支撐軸承中點(diǎn)距小錐齒輪的中心的距離； 小錐齒輪的中心距右端軸承中點(diǎn)的距離。 b．計(jì)算小錐齒輪的受力 計(jì)算齒寬中點(diǎn)直徑： （6—2） 圓周力： （6—3） 徑向力： （6—4） 軸向力： （6—5） c．計(jì)算軸的支反力： 水平面支反力（圖b）： （6—6） 代入數(shù)據(jù)解得：、 垂直面支反力（圖d）: （6—7） 代入數(shù)據(jù)解得：、 d．計(jì)算彎矩并做彎矩圖 軸水平面內(nèi)的彎矩：（圖c） 截面3處的彎矩： （6—8） 垂直面內(nèi)的彎矩：（圖e） 截面3處的彎矩： （6—9） 總彎矩：（圖f） 截面3處的總彎矩： （6—10） e．做扭矩圖：（圖g） （6—11） f．根據(jù)彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由總彎矩圖可以看出軸的危險(xiǎn)截面在3截面處，此處的彎扭合成應(yīng)力為： （6—12） 由軸的材料為40Cr,經(jīng)滲碳處理，其許用彎應(yīng)力，因此，滿足要求，所以此設(shè)計(jì)合理。 3.4.4.2大錐齒輪軸的設(shè)計(jì) （1）確定小齒輪軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩： =260r/min （2）選取軸的材料及確定軸的最小直徑 同上訴小錐齒輪軸的選材方法相同，此處大錐齒輪軸的材料選擇40Cr,經(jīng)滲碳處理，許用彎應(yīng)力。 由公式： （6—13） 式中：P—大錐齒輪軸傳遞的轉(zhuǎn)矩； n——大錐齒輪軸的轉(zhuǎn)速； ——軸的材料和承載情況確定常數(shù)，取其值為126； 將上訴數(shù)據(jù)代入得。綜合考慮后確定軸的直徑為dI=56mm （3）大錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大錐齒輪軸的設(shè)計(jì)如圖：（圖8） 圖8 （4）軸的受力分析及校核 大椎齒輪軸的受力分析及校核同上面小錐齒輪軸的分析過程相同，其受力圖、彎矩圖、扭矩圖如下。 （5）根據(jù)彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由總彎矩圖可以看出軸的危險(xiǎn)截面在3截面處，由計(jì)算知3截面處的總彎矩為545.72N?m,扭矩為505.55N?m,此處的彎扭合成應(yīng)力為： （6—26） 由軸的材料為40Cr,經(jīng)滲碳處理，其許用彎應(yīng)力，因此，滿足要求，所以此設(shè)計(jì)合理。 4. 使用說明書 （1）在使用打捆機(jī)作業(yè)前要檢查打捆機(jī)與牽引拖拉機(jī)是否連接牢固，避免工作時(shí)發(fā)生意外。 （2）使用打捆機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要提前調(diào)節(jié)好撿拾裝置與地面的高度，避免彈齒與地面接觸而損毀。 （3）在打捆作業(yè)需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于其采用牽引的方式要注意降低速度，避免發(fā)生側(cè)翻。 （4）定期檢查牽引桿及萬向節(jié)聯(lián)軸器等連接部件，避免因有損毀而引發(fā)意外。 （5）打捆機(jī)的工作人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)作業(yè)環(huán)境的不同，控制恰當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)速度。 （6）定期對(duì)打捆機(jī)的工作部件進(jìn)行檢察，及時(shí)更換損毀部件。 （7）作業(yè)后要定期清掃秸稈打捆機(jī)中的剩余雜物，機(jī)器維修后要進(jìn)行清洗磨合。 （8）在全部作業(yè)完成后，要對(duì)秸稈打捆機(jī)進(jìn)行維護(hù)并存放在干燥的地方。 5. 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告（BS） 5.1產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件的完整性 秸稈打捆機(jī)的設(shè)計(jì)至此已完工，擁有整套的裝配圖及零件圖和一些設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，依據(jù)相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，結(jié)果如下： （1）產(chǎn)品圖樣和設(shè)計(jì)文件符合下列標(biāo)準(zhǔn) GB/T 1.3—1997 標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則； GB/T 10609.1—1989 技術(shù)制圖 標(biāo)題欄； GB/T 10609.2—1989 技術(shù)制圖 明細(xì)欄； GB/T 14690—1989 技術(shù)制圖 比例； GB/T 17825.2—1999 CAD 文件管理 基本格式； GB/T 1182—1184—1996 形狀和位置公差通則、定義、符號(hào)及圖樣表示法； JB/T 5054.4—2000 產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件 編號(hào)原則。 （2）產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件編號(hào)原則符合以下標(biāo)準(zhǔn) GB/T 17710—1999 數(shù)據(jù)處理校驗(yàn)碼系統(tǒng)； JB/T 5054.8—1991 產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件通用和借用文件管理辦法； JB/T 8823—1998 機(jī)械工業(yè)企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理信息分類編碼導(dǎo)則； JB/T 5054.4—2000 產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件編號(hào)原則。 5.2綜合評(píng)價(jià) 本設(shè)計(jì)已基本完工，設(shè)計(jì)圖紙和基本參數(shù)完整，產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，內(nèi)容完整，符合生產(chǎn)條件能夠投入生產(chǎn)。 6. 結(jié)論 秸稈打捆機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)已經(jīng)完成，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期設(shè)想的功能。本設(shè)計(jì)從理論上能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)秸稈打捆機(jī)撿拾效率，及增強(qiáng)打捆機(jī)喂入能力的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)整體機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，體積也相對(duì)較小，性能良好，容易操作，適合我國這種小農(nóng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)。主要得到以下結(jié)論： （1）秸稈打捆機(jī)采用拖拉機(jī)后懸掛牽引的方式進(jìn)行作業(yè)，秸稈打捆機(jī)的工作幅寬為1200mm，可以用于牧草、小麥秸稈、大型聯(lián)合收獲機(jī)收割后的秸稈或經(jīng)一定粉碎后的秸稈進(jìn)行撿拾打捆。 （2）對(duì)秸稈打捆機(jī)的撿拾裝置進(jìn)行改進(jìn)，在原有彈齒的基礎(chǔ)上增加了軟彈齒，且將彈齒間的距離縮短為66mm，將秸稈撿拾的更加干凈，提高了打捆機(jī)的撿拾效率。 （3）改善了秸稈打捆機(jī)的喂入機(jī)構(gòu)，增加了喂入上輥，改善了喂入裝置的推送物料的能力。 （4）傳動(dòng)系統(tǒng)大致設(shè)計(jì)為兩部分，一部分為減速器傳動(dòng)，另一部分鏈傳動(dòng)。合理設(shè)計(jì)了齒輪箱及鏈輪以達(dá)到各裝置設(shè)定的轉(zhuǎn)速。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 于興娜，耿端陽，王傳申，張國棟，趙娜. 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