小型牧草收割機結(jié)構(gòu)設(shè)計

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The stock breeding have developed quickly for 20 years, correspondingly the area of the pasture grass have increasingly expanded. At present the pasture grass is the middle or small scale, and the field block size is different, and uneven. Therefore the large-scale pasture grass harvesting machine is difficult to work in these local areas. However the fund of the middle and small scale pasture is limited, the pasture grass have been harvested many times in one vegetal period. So the harvest machines which suit the middle and small scale pasture is needed urgently.According to resembling design principle and various restraint conditions for reaper, the optimal overall scheme of reaper working on hillside and some suitable design parameters such as rotational speed of main shaft in cutting system, cutting speed index, conveying speed index have been determined. The reaper is mainly composed of cutting, conveying and Transmission system. This machine with self-driven power (the water-cooling diesel engine of 2.9kw) was adopted to vertical header, horizontal conveying . Keywords: Herbage; Reaper; Machine Design; Strength Evaluation; Double-PropelledII文 獻 綜 述題 目： 小型牧草收割機的設(shè)計 學生姓名： 施小艷 專業(yè)班級： 材料成型及控制工程B03-65班 系部名稱： 機電系 指導教師： 劉穎 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學 院二七年四月9小型牧草收割機的設(shè)計摘要：隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,養(yǎng)殖業(yè)比例的不斷增加,與之相應(yīng)的牧草種植不斷擴大. 僅黑龍江省現(xiàn)有自然牧草地33.70萬公頃，另外還有可墾荒地56.23萬公頃，其中37%可改良為牧草地。但我省的牧草收割多以人工為主,工作效率低,作業(yè)成本高,而且一年要割四至五茬,勞動強度非常大,新興的牧草種植業(yè)急需經(jīng)濟實用的小型牧草收割機。通過文獻資料對國內(nèi)外牧草機械的現(xiàn)狀及發(fā)展有一定的了解；同時介紹了目前國內(nèi)外常使用的牧草收割機及各自的特點及還需解決的問題和牧草收獲機械的發(fā)展前景；切割器是各種牧草收割機上最重要的工作部件，下面也簡要介紹了幾種常用切割器的特點。關(guān)鍵詞： 牧草收割機；切割器；傳動裝置 Design of Construction Mini-type Herbage HarvesterAbstract: As a result of the adjustment of the infrastructure of agriculture production ,the portion of livestock production in agriculture is ever increasing , and the corresponding farming area for herbage is constantly expanded. Only in Heilongjiang Province, it exists natural pastures 337,000 hectares,and also has reclaiming wasteland 562,300 hectares, 37% of which can be improved to the pastures. But our province herbage harvesting many by the man-power primarily , Herbage harvesting is generally performed manually 4 to 5 times each year ,having low productivity ,high cost and labor intensity. The newly emerging herbage industry is urgently demanding economical mini-type herbage harvester.Through literature we have a certain understanding of the current situation and development on herbage machinery at home and abroad .Meanwhile it introduces several herbage harvester which often use at home and abroad with their characteristics and the problems that need to be solved, and also introduces devlopment prospects of herbage machinery .Herbage cutting is the most important part of kinds of herbage harvesters. The following is a brief summary of several cutting requirements characteristics. Key words: herbage ; cutting requirement ; Transmission device 引言： 隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，全國養(yǎng)殖業(yè)的比例不斷增加，與之相應(yīng)的牧草種植面積不斷擴大，僅黑龍江省的現(xiàn)有自然牧草地33.70萬公頃，另外還有可墾荒地56.23萬公頃，其中37%可改良為牧草地，作為后備牧草資源。這些草地多數(shù)呈條狀、塊狀分布，大面積的草地為數(shù)不多，草地草原差，適口性一般。而且牧草收割多以人工為主，工作效率低，作業(yè)成本高，而且一年要割四至五茬，勞動強度大，新興的牧草種植業(yè)急需經(jīng)濟實用的小型牧草收割機。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的牧草收割機械，按切割器的形式主要分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式兩種,工作幅寬2-6米，工作效率5-18畝/小時，配套動力為9-50KW，這些機具主要為大型牧場使用，成本較高，不適合中小型牧場使用。一、 牧草收割機研究的背景我國經(jīng)過20多年的改革開放，國民經(jīng)濟已進入一個平穩(wěn)、持續(xù)、快速發(fā)展的時期。隨著綜合國力逐步增強和經(jīng)濟建設(shè)的步伐不斷加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正逐步得到優(yōu)化調(diào)整，畜牧業(yè)將成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中一項重要內(nèi)容，其在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中的比重越來越大。加之隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，草原建設(shè)、草原改良、退耕還草、生態(tài)恢復(fù)建設(shè)蓬勃興起，由此形成的牧草產(chǎn)業(yè)，將成為集生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益于一體的新型綜合性產(chǎn)業(yè)。但我國牧草機械化水平與國外發(fā)達國家相比有相當大的差距。我國牧草機械產(chǎn)品品種不全，成套性差。二、牧草收獲機械的現(xiàn)狀（一）國外牧草機械的發(fā)展現(xiàn)狀國外牧草收割機械，自十九世紀初葉出現(xiàn)畜力割草機和摟草機以來，已有一百多年的歷史了，經(jīng)歷了從使用畜力到拖拉機配套、從單項作業(yè)機具到聯(lián)合作業(yè)機具的發(fā)展過程。20世紀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)定或趨于下降，各公司致力于開發(fā)新產(chǎn)品，改進原有產(chǎn)品的質(zhì)量，美國、德國、法國、意大利、日本等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。20世紀90年代，這些國家的割、摟、捆裝、運等牧草收獲機械陸續(xù)進入我國牧草種植基地，國外先進的牧草收獲機械技術(shù)比較完善，機具品種多，性能可靠，但價格昂貴。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；主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能指標至今沒有多大變化；只是在操作舒適和計算機應(yīng)用方面有所改進。下圖顯示的是世界上最大的牧草機械制造商之一的紐荷蘭的兩種牧草收割機14。 圖1 紐荷蘭后置式牧草收割機 圖2 紐荷蘭前置式牧草收割機（二）國內(nèi)牧草收割機械的發(fā)展現(xiàn)狀我國畜牧機械工業(yè)是農(nóng)業(yè)工業(yè)中起步較晚，發(fā)展慢的行業(yè)之一。牧草收割機械是我國生產(chǎn)及使用最早的畜牧機械之一。盡管近年來牧草收割機械發(fā)展迅速，但機械化水平還是很低。尤其是在小型的牧場，主要還是手工收獲為主，刀具磨損非常厲害，農(nóng)民勞動強度非常大。根據(jù)農(nóng)村種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和當前經(jīng)濟體制的情況，在機型的研制上主要以中小型為主，在研究內(nèi)容上主要解決勞動強度大的問題。當前應(yīng)首先研制一些機型小、質(zhì)量好、價格低的牧草收割機械，以適應(yīng)專業(yè)戶的需求。（三）近年來我國自行研制的成果我國在50年代生產(chǎn)了馬拉割草機和三刀割草機，1953年遼寧金縣農(nóng)具長首先生產(chǎn)了1.4型的畜力割草機；1958年海拉爾牧業(yè)機械廠生產(chǎn)了9G-14型的畜力割草機，同時還生產(chǎn)9G-12型機引暴單刀割草機；1965年內(nèi)蒙古畜牧機械研究所進行了后懸掛雙動刀高速割草機和雙連桿畜力割草機的研究，雙動刀高速割草機接近當時國外同類產(chǎn)品先進水平，以后約有十年的時間停止了研究工作；1976年以后內(nèi)蒙古、分別研制成單圓盤、雙圓盤和四圓盤旋轉(zhuǎn)式割草機；1979年白城牧機廠試制成功 圖3 牧草收獲機9S-4.0型自走式割草壓扁機；1985年農(nóng)科院農(nóng)機化所研制成功9GZX-2.4型六盤全齒式旋轉(zhuǎn)式割草機；2002年上海向明公司自行研制出9GX（Y）-1.6型圓盤割草機。三、牧草機械的發(fā)展前景國內(nèi)外大量事實證明，對天然草場進行改良，建立人工草場，實施退牧還草工程，實施圍欄禁牧封育，是提高草場生產(chǎn)能力，解決草畜矛盾，使畜牧業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定、高速、優(yōu)質(zhì)發(fā)展的一項關(guān)鍵措施。此外，退耕還草，保護和建設(shè)生態(tài)環(huán)境，都與草場改良和建立人工草場相關(guān)。據(jù)有關(guān)報道，僅內(nèi)蒙古自治區(qū)草原建設(shè)總規(guī)模每年要保持在3000 萬畝。國家計劃到2010年治理“三化”草原5億畝，新增人工種草，改良草地7.5億畝。據(jù)測算僅草原改良、建設(shè)，對不同生產(chǎn)能力的牧草種子加工成套設(shè)備近期需求量為150200套/年。另外，如果全國每年以建設(shè)240萬公頃人工草地計算，每公頃平均播草籽8公斤，則年需10000臺牧草播種機和草原松土補播機，80000臺草籽收獲機或草籽采集機。在每個割草季節(jié)按一臺割草機的生產(chǎn)能力為500公頃計算，則每年需新增割草機4800臺。相應(yīng)配套的摟草機2000臺。每臺捆草機每個作業(yè)季節(jié)平均捆草3000噸（300kg/捆300捆/天35天），平均每公頃產(chǎn)干草5.25噸，則需圓捆機4200臺。以上分析不包括天然草場和農(nóng)區(qū)對牧草機械的需求，如以每年5%的更新計算，則每年需新增1750臺割草機（現(xiàn)保有量約3.5萬臺），如果未來天然草場割草機擁有量達到萬畝1臺的水平，那將是33萬臺的巨大市場（按可利用草場33億畝計），其他牧草機械如摟、捆、運等也將出現(xiàn)相應(yīng)需求。四、牧草收割機概述（一）割草機的類型 國內(nèi)外牧草收獲機械按其切割部件的結(jié)構(gòu)分為往復(fù)式（如圖4）和圓盤式割草機（如圖5）15；按其行走動力分為牽引式、半懸掛式、懸掛式、自走式割草機；按照割草幅寬可為窄幅和寬幅式割草機11。1、往復(fù)式切割器割草機研究發(fā)展概況往復(fù)式割草機具有最悠久的歷史。它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，其發(fā)展趨勢是提高生產(chǎn)效率，一是提高前進速度，二是增加割幅。加大割幅將增加金屬消耗量，因此以提高前進速度更為有利。但為保證切割質(zhì)量，必須同時提高切割器切割速度。由于切割速度提高，引起割刀往復(fù)慣性力大為增加，會造成機器震動和機件損壞，切割高產(chǎn)或濕潤牧草常產(chǎn)生堵刀現(xiàn)象。這種割草機雖有這些缺點，但目前仍作為一種標準機型被國內(nèi)外廣泛使用和大量生產(chǎn)，并且在不斷完善和改進。2、回轉(zhuǎn)式割草機研究發(fā)展概況近年來，西歐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，回轉(zhuǎn)式割草機得到迅速發(fā)展，它屬無支承切割。切割器刀片安裝在刀盤上，并隨刀盤一起回轉(zhuǎn)進行割草，其前進速度高，有較高的生產(chǎn)率，不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，更換刀片簡易，保養(yǎng)方便。但回轉(zhuǎn)式割草機功率消耗較大，為1016馬力/米。（普通往復(fù)式割草機為12 馬力/米，雙動刀割草機為48馬力/米）工作幅重割區(qū)大，割茬不齊，碎草多，且對地面的平坦程度要求較高。在牧草剛度小時易使割茬高度增加，因此較適于高產(chǎn)硬桿牧草，在西歐比較盛行。圖 4自走式往復(fù)式收割機 圖5自走式旋轉(zhuǎn)式收割機（二）牧草收割機械的各組成部分牧草收割機械主要由切割裝置、傳動裝置、輸送裝置、行走輪及結(jié)構(gòu)部件等組成。1、切割器切割器是收獲機械的重要部件之一，它的功用是將田間的作物切斷。目前，已廣泛使用和報道的切割器有：往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式、甩刀式、帶式等。下面來簡要介紹幾種常見切割器的特點（1）往復(fù)式切割器。往復(fù)式切割是目前國內(nèi)外稻麥收割機上應(yīng)用最廣的一種切割器，現(xiàn)基本標準化。其切割速度一般為1.52m/s，作業(yè)速度低，一般不超過9km/h。它由往復(fù)運動的割刀和固定不動的支承部分組成。割刀由刀桿、動刀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。工作時，割刀作直線往復(fù)運動，其護刃器前尖將谷物分成小束引向割刀，割刀在運動中將禾桿推向定刀進行切割。這種切割器平均切割速度較低，切割性能好，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，廣泛用于谷物收割機上。它的缺點是往復(fù)慣性力大，割臺振動和噪聲大，存在重割和漏割，割茬不整齊。（2）回轉(zhuǎn)式切割器?；剞D(zhuǎn)式切割器主要用于收獲牧草、青飼料等粗莖稈作物， 少數(shù)谷物收獲機上也使用這種切割器?；剞D(zhuǎn)式切割器切割速度高，一般為2550m/s,可適應(yīng) 1025km/h 的高速作業(yè)，慣性力易平衡，震動較小，結(jié)構(gòu)簡單,但回轉(zhuǎn)半徑小，不宜寬幅切割，割刀的壽命較短，維修費用高。在牧草收割機上多采用雙盤或多組雙盤式，每個刀盤由刀盤架、刀片、錐形送草盤和撥草鼓等組成。孫永海、常振臣等12以試驗設(shè)計、計算機模擬和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)為手段,對圓盤式切割器進行了試驗研究,探討了切割速度、切削角和刀齒高度3個因素對切割損失和切割阻力的影響,得到了切割速度、切削角和刀齒高度的最佳參數(shù)組合。楊家軍、劉鋒等13應(yīng)用結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計原理和隨機激勵下的動態(tài)設(shè)計方法，研究了切割器在隨即激勵下的響應(yīng),得到了切割器結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計的結(jié)果。（3）甩刀式切割器。甩刀式切割器多用于玉米青貯飼料收割機上。目前國內(nèi)外收割機上多采用甩刀式切割器。它由水平橫軸、刀盤體、刀片和護罩等組成。這種切割器轉(zhuǎn)速高，圓周速度達5070m/s，但割幅較窄，一般為0.82m。在割幅較大的機器上，多采用多組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，目前國內(nèi)外最大的割幅為6m。孟海波、于文星等設(shè)計了玉米莖稈甩刀式切拋器，該甩刀式切拋器由殼體、甩刀、刀軸及定刀等部分組成。甩刀的結(jié)構(gòu)及工作原理與常規(guī)的甩刀形式不同,采用了“直角直刃”組合式鏟形甩刀。（4）回轉(zhuǎn)帶式切割器。這種切割器將薄鋼帶加工成角鋼狀，一邊為帶體，連接兩端構(gòu)成傳動帶，一邊為刀體，刀體間有一定距離，刀體端開有刀齒，刀齒為梯形。在田間試驗條件下，可實現(xiàn)高速作業(yè)、高速切割及無支承切割，切割速度可高于17m/s，作業(yè)速度可高于15km/h，無往復(fù)慣性力，割刀工作平穩(wěn), 割臺振動小，工作平穩(wěn)，割茬整齊，無撕裂、漏割和堵刀現(xiàn)象，適于收割小麥、水稻等細莖稈作物和牧草。但這種切割器對鋼帶的材質(zhì)要求較高，加工難度較大，其壽命和可靠性還有待進一步研究。2、傳動裝置(1) 在楊天興2的齒形鏈式牧草收割機的研究和設(shè)計中，他的傳動系統(tǒng)是動力由發(fā)動機飛輪輸出，經(jīng)過皮帶把動力傳給減速箱前面的輸入皮帶輪，動力輸入到減速箱內(nèi)第一級圓柱減速齒圖6 齒形鏈式牧草收割機傳動系統(tǒng)示意圖1-一級減速圓柱小齒輪 2-一級減速圓柱大齒輪 3-二級減速圓柱小齒輪 4-二級減速圓柱小齒輪 5、8- 輸送主動帶輪 6、7- 輸送帶 9-切割器 10-輸送從動皮帶輪 11-傳動軸 12-輸入皮帶輪13-張緊輪總成 14- 柴油機飛輪輪對 1、2 和第二級圓錐減速齒輪對 3、4 后，經(jīng)過減速及改變傳動方向后，直接輸入到傳動軸， 帶動鏈輪和輸送帶輪同向轉(zhuǎn)動工作。鏈輪驅(qū)動鏈條上的動刀片在壓刃器等零件的配合下進行切割。其特點是中心距大割幅不受限制，傳動功率大、平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便。同時傳動路線簡單，采用零件少，制造和安裝方便，成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)各機構(gòu)的功能要求。(2) 在趙春花5的手扶式山地牧草收割機研制論文中，傳動系統(tǒng)（如圖2）將其柴油機的動力分別傳送給行走輪、切割器和輸送系統(tǒng)。切割器的驅(qū)動機構(gòu)將傳動軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為割刀的往復(fù)運動?，F(xiàn)有的三種傳動系統(tǒng)方案即直接式、間接式和綜合式。綜合式傳動系統(tǒng)的動力由柴油機發(fā)動機皮帶輪輸出后，分為兩路：一路經(jīng)三角皮帶輪5、8和一對錐齒輪 6,7 兩級減速，并改變傳動方向后直接傳遞給曲柄主軸。曲柄主軸驅(qū)動滑塊（軸承）帶動刀桿及動刀做往復(fù)切割運動，切割器曲柄主軸經(jīng)一對小鏈輪9、10 將驅(qū)動力傳遞給輸送系統(tǒng)。另一路經(jīng)三角皮帶輪1、圖7手扶式山地牧草收割機傳動系統(tǒng)示意圖1-動力輸出行走皮帶輪 2-二級減速皮帶輪 3-二級減速小鏈輪 4- 二級減速大鏈輪5-動力輸出切割系統(tǒng)皮帶輪 6-大錐齒輪7-小錐齒輪 8-輸入主軸大皮帶輪 9-輸送從動鏈輪10-輸送主動鏈輪 11-柴油機12-行走輪 13-大雙排鏈輪 14-小雙排鏈輪2，鏈輪3、4 二級減速后，又經(jīng)牙嵌式離合器控制工作狀態(tài)再經(jīng)一對雙聯(lián)鏈輪13、14減速，最后傳遞到一對走輪行上，完成機具邊行走、邊切割，邊輸送鋪放一整套工作過程。 3、輸送裝置牧草收割機的輸送鋪放系統(tǒng)直接影響著牧草鋪放質(zhì)量和牧草的收獲質(zhì)量。立式割臺輸送系統(tǒng)不僅應(yīng)及時將切割下的牧草輸送到一側(cè)，還應(yīng)鋪放均勻整齊，形成一定的形狀和厚度，利于干燥，利于后續(xù)的工作。其主要參數(shù)為：撥齒的高度和形狀參數(shù)、輸送帶尺寸、撥齒間距、輔助星輪參數(shù)和位置、輸送速度、割刀前伸量等。4、行走輪割草機行走輪的大小和能調(diào)節(jié)的高度取決于割荏和行走操縱的方便性及田間的平整度。割草機的割荏應(yīng)低于谷物收割機的割荏，北方地區(qū)的大型天然草場割荏為45cm,而一般的種植牧草為56cm，晚秋收獲牧草在67cm。因此，要求切割器貼近地面，且能交換的適應(yīng)地形起伏。五、有待解決的問題（一）當前收獲機上使用的切割器以往復(fù)式最多，而且制造技術(shù)趨于完善，只是局部有所改進，但其慣性力不平衡和振動；（二） 回轉(zhuǎn)式切割器的慣性力很小，可以高速作業(yè)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易實現(xiàn)寬幅作業(yè)；（三）我國現(xiàn)有的割草機類型不適合收割各種草種，不適應(yīng)各種地面的要求；（四）割草機的割茬高度較高，牧草損失較大；刀片耐磨度低，換刀次數(shù)頻繁；結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，受力不均衡；（五）新型切割器的發(fā)展方向主要是如何實現(xiàn)高速作業(yè)和減少落粒損失及減少損失。結(jié)論：從上我們可以看出，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和西部大開發(fā)，我國的牧草種植面積也在不斷擴大，相應(yīng)的也增加了牧草機械的需求，但根據(jù)我省的具體情況，我省的草地多數(shù)呈條狀、塊狀分布，大面積的草地為數(shù)不多，不太適合用拖拉機帶動它前進，而采用手扶式的，既簡單方便，又降低了成本。在切割器的選擇上，要結(jié)合收割對像的特點，主要是解決黑麥草的收割，多年生黑麥草是禾本科黑麥草屬的多年生草坪植物，該草致密、叢生，是生長速度最快的牧草之一，剪割后再生性均較強，但不耐低剪，則要求切割速度要快，且要高速作業(yè)，而往復(fù)式的割速很低，一般平均割速為15m/s20m/s，只能低速作業(yè)，且往復(fù)的慣性力很大，導致割臺振動及噪音大，影響割臺的壽命?；剞D(zhuǎn)式切割器割刀切割速度高，一般為10m/s20m/s，切割能力強，但傳動復(fù)雜，造價高，不太適合中小型牧場。參考文獻：1 徐秀英.小型牧草收獲機械的設(shè)計J.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計及理論,2004（06）.2 楊天興.齒形鏈式牧草收割機的研究和設(shè)計J.甘肅農(nóng)業(yè)大學學報，2005（06）.3 孫守田.黑龍江畜牧機械化現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢J. 黑龍江畜牧科技，1994（01）.4 于小波.黑龍江省畜牧機械行業(yè)的現(xiàn)狀J.養(yǎng)殖技術(shù)顧問，1999（01）.5 趙春花.手扶式山地牧草收割機研制J.甘肅農(nóng)業(yè)大學學報，2004（06）.6 盛克柱.紐荷蘭幾種收獲機械的特點J.農(nóng)業(yè)機械化，2001（04）.7 張文靜.牧草收獲機械的現(xiàn)狀、機遇及發(fā)展J.農(nóng)村牧區(qū)機械化，2001（01）.8 王慶鎖等.我國北方干旱區(qū)草地的發(fā)展方略J.中國草地，2001（03）.9 樓啟陽等.黑龍江省畜牧機械化的發(fā)展重點和取向J.農(nóng)機化研究，2005（01）.10 東北農(nóng)學院主編畜牧業(yè)機械M北京：北京出版社，198011 常振臣大豆收割機圓盤式切割器的切割參數(shù)的研究J.農(nóng)業(yè)機械學報，1999（04）.12 楊家軍.甘蔗收獲機切割器的動態(tài)設(shè)計J.機械科學與技術(shù)，2006(06).13 牧草產(chǎn)品介紹市場縱橫J,2003（11）.14 馬曉春.割草機的設(shè)計與動態(tài)特性研究D.東北林業(yè)大學,2005.15 CZKanafo jski T.karwowski. Agriculural Machine, teory and construction J. crop-harvesting, 1976(02) .黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計目 錄摘要Abstract第1章 緒 論11.1 研究的目的和意義11.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀21.2.1國外牧草收割機的生產(chǎn)研究概況21.2.2國內(nèi)牧草收割機的生產(chǎn)研究概況31.2.3國內(nèi)外牧草收割機械切割部件發(fā)展概況4第2章 整體方案的確定62.1 收割機類型的選擇62.1.1 按切割裝置分類62.1.2 往復(fù)式割草機分類 62.2 方案確定72.3 本章小結(jié)8第3章 切割系統(tǒng)的設(shè)計93.1切割器主要參數(shù)分析93.1.1 往復(fù)式切割器影響切割質(zhì)量的因素分析93.1.2 技術(shù)參數(shù)的分析和評價1032 凸輪軸的設(shè)計103.2.1 凸輪軸的設(shè)計103.2.2 確定凸輪軸各段的直徑和長度1133 切割裝置的設(shè)計11 3.3.1 動刀的結(jié)構(gòu)113.3.2 刀片間隙的調(diào)整123.3.3 偏心輪的設(shè)計133.3.4 切割裝置附件的設(shè)計1334 本章小結(jié)14第4章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計1541 傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳動比確定154.1.1 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計154.1.2 傳動比確定1542 收割機功率需求分析和傳動效率164.2.1 收割機的功率分析164.2.2 收割機的傳動效率1743 減速器的設(shè)計284.3.1 錐齒輪的設(shè)計284.3.2 減速箱輸入軸的設(shè)計和校核224.3.3 曲柄主軸的設(shè)計和校核264.3.4 箱體及附件的設(shè)計3044 本章小結(jié)33第5章 輸送系統(tǒng)的設(shè)計3451 輸送帶速度計算3452 輸送系統(tǒng)參數(shù)確定355.2.1 輸送系統(tǒng)中帶傳動的設(shè)計355.2.2 撥齒高度和間距375.2.3 輸送帶高度375.2.4 割臺前伸量3753 鏈傳動的設(shè)計3754 輸送主軸的設(shè)計和校核395.4.1 輸送主軸的設(shè)計395.4.2 確定輸送主軸各段的直徑和長度405.4.3 軸的受力分析405.4.4 輸送主軸的強度校核4155 本章小結(jié)41結(jié)論42參考文獻43致謝45 小型牧草收割機結(jié)構(gòu)設(shè)計第1章 緒 論1.1 研究目的與意義我們國家改革開放以來，人民生活水平顯著提高，生活的質(zhì)量也得到了明顯的改善，這都歸功于經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。經(jīng)濟建設(shè)的不斷加快促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化機構(gòu)調(diào)整，畜牧業(yè)隨之突顯為主體，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中所占的比重越來越大。我國的牧草資源豐富，是巨大的天然寶藏，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計我國共有各類天然草二十多種，有33億畝草原，10億畝草山坡地，占國土面積的41.7%，居世界第二位，同時我國的秸稈資源也是非常豐富的，可以生產(chǎn)大量的飼草。飼草作為發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，成為畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)模和速度的決定因素12。隨著農(nóng)村現(xiàn)代化進程的加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正朝著多元化的方向發(fā)展。南方農(nóng)村地處山丘陵區(qū)，具有適合奶牛、羊、鵝等畜禽養(yǎng)殖的良好條件，20多年來畜牧業(yè)發(fā)展較快，與之相應(yīng)的牧草種植面積也不斷擴大。目前牧草種植均為幾公頃至幾十公頃的中小型牧場，田塊大小不一，高低不平，大型牧草收割機械難以在這些地區(qū)作業(yè)，這些地理位置對牧草收割機械要求的條件比較高。而大多數(shù)中小型牧場運作資金有限，不可能花巨資購置成套的牧草收獲機具，而且成套的牧草收割機獲機械不夠靈活，運作大型成套的牧草收割機械的費用比較高?，F(xiàn)在種植牧草的品種主要為黑麥草、紫花苜蓿，這些品種韌性大，強度高，人工用鐮刀收割時刀口在很短時間就鈍了，農(nóng)戶常將磨刀磚帶到田頭，經(jīng)常磨刀，工作效率低下。人員工資高，造成作業(yè)成本高，而且牧草在一個生長期內(nèi)多次收割，急需適合中小型牧場的收獲機械。 所以我們應(yīng)該盡快找到一個合適的方法目的在于盡快解決牧草收割的難點3 。牧草收獲機械化技術(shù)在北美以及歐洲地區(qū)已經(jīng)有非常成熟的經(jīng)驗，牧草收獲機械的種類也非常多，而我國的牧草收獲機械化目前仍處于起步階段，牧草收獲機械特別是苜蓿的收獲機械主要是由國外進口。無論是對進口機械還是國產(chǎn)機械，國內(nèi)用戶在購買時都應(yīng)該慎重，仔細分析每種機器的特點、性能以及適應(yīng)性，這樣才能更好地使其發(fā)揮最大的作用，為我國牧草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強大的裝備支持4。由于我國畜牧機械業(yè)起步比較晚，在生產(chǎn)工藝、機械設(shè)計、加工設(shè)備和自動化控制水平等諸多方面與發(fā)達國家存在著一定的差距。主要的原因是我國的牧草收割機的品種不齊全，牧草收割的質(zhì)量不能夠達標，這樣就會影響牧草的再生長，研究牧草收割技術(shù)的人員少，標準不統(tǒng)一，再者農(nóng)牧民的購買欲望不夠強烈，嚴重影響了牧草收割機的快速發(fā)展。發(fā)達國家在草原畜牧業(yè)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)大都已機械化5。我國的牧草收割技術(shù)設(shè)備與發(fā)達國家相比有很大的差距，而且大多為仿造產(chǎn)品，品種不全，主要的工作零部件機構(gòu)參數(shù)選擇不當，生產(chǎn)技術(shù)不成熟，設(shè)備質(zhì)量欠佳，遠遠不能滿足日益擴大的國內(nèi)草產(chǎn)品生產(chǎn)加工設(shè)備市場的需要。提高國產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)新結(jié)構(gòu)，無疑會畜牧業(yè)發(fā)展起到革命性的作用。雖然市場上國外產(chǎn)品質(zhì)量較好，但價格太高，不太適合國內(nèi)市場的消費水平，所以開發(fā)性能良好、自動化程度高、外形輕巧美觀，而且價格適中的國產(chǎn)收割機將是我國牧草收割設(shè)備的關(guān)鍵機械之一，對促進飼草產(chǎn)業(yè)化繼承會起到舉足輕重的作用6。目前，我國牧草的種植收獲主要依靠人工完成，勞動強度大，功效低，有時得不到及時收獲，難以適應(yīng)規(guī)?；⑸唐坊笆袌霭l(fā)展的要求。小型牧草收割機普遍得到牧草專業(yè)戶的歡迎，能減輕牧草收獲時繁重的體力勞動，同時減少工人割草的時候都牧草的踐踏，還有工人用手工割草時對草根的傷害，使牧草生長的更旺盛，用牧草收割機割的草長度一致，便于捆扎和運輸，給剩下的環(huán)節(jié)帶來了很大的方便。隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，給牧草機械化發(fā)展帶來了新的機遇，小型牧草收割機市場需求空間很大，前景廣闊7。1.2 國內(nèi)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀1.2.1 國外牧草收割機的生產(chǎn)研究概況國外研制和生產(chǎn)牧草收獲機械起步早，發(fā)展較快。尤其是美、德、法、意、日等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。1805年英國工程師托馬斯普拉克內(nèi)特獲得了第一臺割草機的發(fā)明專利，那是一臺裝有環(huán)形刀身的笨重機器，而且運轉(zhuǎn)不很理想。在1830年由埃溫馬丁制造的割草機類似于今天使用的手扶滾筒割草機。早期應(yīng)用普遍的是往復(fù)式割草機，為了提高機具的生產(chǎn)率，盡量加大割幅以及提高機具的前進速度。到了20世紀70年代各國開始研制使用旋轉(zhuǎn)式割草機，利用高速旋轉(zhuǎn)的割刀對植株進行無支撐切割的工具，具有結(jié)構(gòu)簡單，維護保養(yǎng)時間少，不需要磨刀、換刀等優(yōu)點。美國約翰迪爾公司和紐荷蘭公司目前是世界上最大的牧草機械制造商，美國約翰迪爾公司牧草機械有 13個品種 49個機型；紐荷蘭公司現(xiàn)生產(chǎn) 12個品種 25個機型3。具有領(lǐng)先地位的產(chǎn)品有牽引式往復(fù)割草壓扁機、自走式割草壓扁機，如 NEWHOLLAND471、488、499、1465 型等，其結(jié)構(gòu)特點：配有護刃器和短齒護刃器，根據(jù)牧草作物生長情況選用，不發(fā)生堵塞現(xiàn)象；能手動或液壓調(diào)節(jié)切割器護刃器傾角，適用于多石塊、坡地的田間作業(yè)；可靠的齒輪箱驅(qū)動壓扁輥，不需要調(diào)整任何鏈條等優(yōu)點4。英國的 Hesston 往復(fù)式割草機，如 1275 型，具有國際領(lǐng)先水平。傳動系統(tǒng)通過變速箱及主傳動軸將動力送到割草機輾壓輪，再經(jīng)過二級變速箱通過皮帶傳到割刀；采用時間控制，雙動割刀，割刀速度為 1800 行程/分鐘，兩邊各有一個平衡飛輪，以減少振動及幫助割刀切割；其加強型剛性刀桿提供長久維護，護刃器經(jīng)二次熱處理，使其具有可靠的耐磨性；采用可調(diào)浮動彈簧，使割刀能完全自由浮動；方便的護刃角調(diào)節(jié)，可適合不同地勢及作物狀況等5。世界著名牧草機械制造商約翰迪爾 John Deer 和凱斯 CAS 廠商不斷研制開發(fā)新型多功能聯(lián)合收獲機械，如 CASE Combine Harvester515，整機性能優(yōu)異，可收獲 40 多種農(nóng)作物及牧草，操作方便，可靠耐用，可以毫不費力的應(yīng)付潮濕倒伏密集的牧草及坡地上的作物6。因此，國外牧草收獲機械研究開發(fā)從整機性能上已日益完善。近年來，歐美等天然草場面積較大的發(fā)達國家的收割設(shè)備更成熟，結(jié)構(gòu)參數(shù)更合理，更可靠，生產(chǎn)率也很高。國際著名的農(nóng)機生產(chǎn)商如美國紐荷蘭、約翰迪爾、凱斯公司，英國福格森公司，韓國成元公司，德國威格公司和前進公司的收割機都已系列產(chǎn)生，這些設(shè)備無論在機械結(jié)構(gòu)、動力配套、液壓系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)設(shè)計方面都處理得很成功，一些新的設(shè)計理論、最新科研成果的應(yīng)用在這些機械上都有體現(xiàn)。在一些發(fā)達國家，如美國牧草收割機已全部實行機械化，有牽引發(fā)展成自走式，已發(fā)明出機器人式割草機，牧草業(yè)已成為國民經(jīng)濟一大產(chǎn)業(yè)8。但由于國外的收獲機械以大型為主，其機具轉(zhuǎn)彎半徑大，需要地頭長，組織水平要求高，價格昂貴，因此考慮種植方式，作業(yè)地塊條件及農(nóng)牧民經(jīng)濟發(fā)展水平等多種因素，國外牧草收獲機械在我省推廣應(yīng)用存在很大的局限性。1.2.2 國內(nèi)牧草收割機的生產(chǎn)研究概況我國牧草機械產(chǎn)業(yè)化起步晚。與許多的發(fā)達國家相比有很大的差距。在50年代末海拉爾機械廠生產(chǎn)出了新型的畜力割草機，同時還生產(chǎn)了引爆單刀割草機。60年代內(nèi)蒙古畜牧機械研究所進行了后懸掛雙刀高速割草機的研究，雙動刀高速割草機接近當時國外同類產(chǎn)品先進水平，由于某種原因約十年的時間停止了這方面的研究工作。70年代內(nèi)蒙古和分別研制成單圓盤，雙圓盤和四圓盤旋轉(zhuǎn)式割草機，這些割草機適合于高密度的人工種植和天然草場收割，具有割茬低等。我國在85年又研制出了六盤全齒式旋轉(zhuǎn)割草機。20 世紀 80 年代中期以來，我國對草地畜牧業(yè)投入嚴重不足，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)或停產(chǎn)，再加上我國與歐美等發(fā)達國家存在著技術(shù)差距和制造手段、工藝等方面的差距，使得我國與國外同類產(chǎn)品的制造能力和水平的距離進一步拉大，其產(chǎn)品類型只有圓盤式旋轉(zhuǎn)割草機、后懸掛往復(fù)割草機、機引單刀割草機、指盤式摟草機、圓捆、方捆打捆機等，目前，人們多熱衷于討論種植牧草的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，但對于如何實現(xiàn)上述效益，討論研究較少。由于嚴重缺乏適合農(nóng)牧民的牧草收獲機械，造成農(nóng)牧民種草豐產(chǎn)不豐收，或豐產(chǎn)欠收。盡管我國牧草收獲機械，在引進、消化的基礎(chǔ)上也初步形成了散草、方捆、圓捆、壓垛、二次加壓打包作業(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，特別是我國農(nóng)村實行草畜雙承包到戶生產(chǎn)責任制以后，地塊變小，用戶不能根據(jù)自己的經(jīng)營規(guī)模選擇合適的機具，機具使用效益不高，造成供需脫節(jié)。 目前，我國生產(chǎn)的牧草收獲機械的主要企業(yè)有3家（海拉爾牧業(yè)機械總廠、寶昌牧業(yè)機械廠和畜牧機械廠）。海拉爾牧業(yè)機械總廠是全國牧草收獲機械的最大生產(chǎn)廠家。該廠生產(chǎn)的天然草場和低產(chǎn)人工草場的割、摟產(chǎn)品，技術(shù)上比較成熟，且市場占有率高、量大而面廣，但它在種植高產(chǎn)牧草的收割方面競爭力較小。目前甘肅酒泉地區(qū)農(nóng)機推廣站研制成功新式的二圓盤旋轉(zhuǎn)牧草收割機，正式通過技術(shù)鑒定，準予批量生產(chǎn)，可收割各類高密度的人工種植和天然牧草。在2002年上海向明公司也自行研制出了圓盤后掛式割草機，它是利用拖拉機輸出的動力和行走裝置進行收割牧草作業(yè)。 現(xiàn)在我們研究的方向是趨向方便和省時省力13?？傮w來講我國牧草收獲機械化水平還是很低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，品種單一，且草地單位面積擁有整套割、摟、裝、運設(shè)備數(shù)量與美國相比差距懸殊。1.2.3 國內(nèi)外牧草收割機械切割部件發(fā)展概況切割部件是牧草收獲機械的最主要的部件，國內(nèi)外牧草收獲機械按其切割部件的結(jié)構(gòu)分為往復(fù)式和圓盤式割草機；按其行走動力分為牽引式、半懸掛式、懸掛式、自走式割草機;按照割草幅寬可為窄幅和寬幅式割草機。1、往復(fù)式切割器割草機研究發(fā)展概況往復(fù)式割草機具有最悠久的歷史。它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，其發(fā)展過程是從畜力到機引；從牽引到懸掛。其發(fā)展趨勢是提高生產(chǎn)效率，一是提高前進速度，二是增加割幅。加大割幅將增加金屬消耗量，因此以提高前進速度更為有利。但為保證切割質(zhì)量，必須同時提高切割器切割速度。由于切割速度提高，引起割刀往復(fù)慣性力大為增加，會造成機器震動和機件損壞，切割高產(chǎn)或濕潤牧草常產(chǎn)生堵刀現(xiàn)象。這種割草機雖有這些缺點，但目前仍作為一種標準機型被國內(nèi)外廣泛使用和大量生產(chǎn)，并且在不斷完善和改進。2、回轉(zhuǎn)式割草機研究發(fā)展概況近年來，西歐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，回轉(zhuǎn)式割草機得到迅速發(fā)展，它屬無支承切割。切割器刀片安裝在刀盤上，并隨刀盤一起回轉(zhuǎn)進行割草，其前進速度高，有較高的生產(chǎn)率，不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，更換刀片簡易，保養(yǎng)方便。但回轉(zhuǎn)式割草機功率消耗較大，為 106 馬力/米。（普通往復(fù)式割草機為 12 馬力/米，雙動刀割草機為 48 馬力/米）工作幅重割區(qū)大，割茬不齊，碎草多，且對地面的平坦程度要求較高。在牧草剛度小時易使割茬高度增加，因此較適于高產(chǎn)硬桿牧草，在西歐比較盛行。第2章 整體方案的確定2.1 收割機類型的選擇2.1.1 按切割裝置分類割草機按其切割裝置來分可分為刀片往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動兩類。根據(jù)相關(guān)的資料介紹其兩類割草機在收割時所需的動力不一樣，往復(fù)運動的割草機所需的動力較小，所以往復(fù)運動的割草機就成為了主流。如圖2.1所示是兩種割草機在收割時，所需動力的對比8。圖2.1 旋轉(zhuǎn)式和往復(fù)式割草機所需動力的比較所以本設(shè)計選用的割草機是往復(fù)式割草機。2.1.2 往復(fù)式割草機的分類往復(fù)式割草機主要分為以下幾類：（1）手扶拖拉機配套；又分為前懸掛式和牽引式。（2）乘座式拖拉機配套；又分為前懸掛式和牽引式。（3）連桿式割草機；采用曲柄輪和連桿驅(qū)動的形式。（4）無連桿式割草機；又稱作平衡驅(qū)動割草機，通過動刀的往復(fù)運動，在此過程中所產(chǎn)生的不平衡又重錘吸收。以上的割草機都是固定式定刀，只有一個動刀，單動刀的運動頻率低，容易卡滯堵塞，難以適應(yīng)柔性莖桿牧草的切割，而且工作時平衡能力差。雙動刀割草機是兩組刀片相反反向切割。因此驅(qū)動裝置和刀片支撐裝置的構(gòu)造比較復(fù)雜，但驅(qū)動時動態(tài)平衡較優(yōu)越，刀片的往復(fù)次數(shù)非常高，所以作業(yè)時相對比較快。結(jié)合當前養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展的特點，牧草機械的研制在機型上以小型為主，在研究內(nèi)容上，重點解決勞動強度大，用工多的牧業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，考慮部分牧場的規(guī)模等，所以本論文主要設(shè)計一種小型輕便的雙動刀的往復(fù)式收割機械。2.2 方案確定通過以上的分析和比較，選用雙動往復(fù)式收割機。牧草收割機主要有動力源、切割系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)和行走系統(tǒng)組成。收割機的動力由柴油機提供。選擇單缸兩沖程的柴油機，它的額定功率為2.9kW,轉(zhuǎn)速為2600r/min,外形尺寸為166196208。切割系統(tǒng)，選用雙刀片往復(fù)式。因為單刀片運動時，它的速度不能達到切割牧草所需要的速度，雙刀片割草機的速度是單刀片割草機的兩倍。將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑?fù)運動采用雙曲柄機構(gòu)。傳動系統(tǒng)中動力由柴油機發(fā)動機皮帶輪輸出后，經(jīng)三角皮帶輪和一對錐齒輪兩級減速，并改變傳動方向后傳遞給曲柄主軸，在經(jīng)過聯(lián)軸器將動力傳遞給凸輪軸，帶動刀片進行切割，同時，切割器曲柄主軸經(jīng)一對小鏈輪將驅(qū)動力傳遞給輸送系統(tǒng)。減速器中采用錐齒輪傳動。輸送系統(tǒng)采用皮帶傳輸，傳輸帶上裝有撥齒，將牧草輸送到收割機的右側(cè)。行走系統(tǒng)，目前行走系統(tǒng)采用人工推行，暫時不考慮機動行走，這樣也是為了從經(jīng)濟方面考慮。行走輪的直徑為250mm。小型牧草收割機要能適應(yīng)目前主要種植的黑麥草、紫花苜蓿和三葉草等品種。這些品種在形狀、性能上差異較大，切割強度明顯不同，故對牧草切割裝置要求較高，對刀刃型式、切割運動速度及相關(guān)參數(shù)都要有兼容收割能力。牧草機的動力機型要小巧，工作可靠；操作上要簡單便利，整機輕便，價格低廉。根據(jù)以上原則，并結(jié)合牧草收割的農(nóng)藝要求，本論文所設(shè)計的小型牧草收割機的主要技術(shù)參數(shù)：配套動力：柴油機2.9kW；割幅： 1 m；割茬高度：45mm左右；切割形式：雙動往復(fù)式；適用作物高度：600mm左右；刀片刃口：平面形；刀齒間距：39mm；刀片運動速率：1800次/min；前進方式：手扶推行式；操縱人數(shù)：1人；工效：334m2/h左右。2.3 本章小結(jié)這一章主要是確定小型牧草收割機總體的設(shè)計方案。確定割草機的類型為雙動往復(fù)式收割機。其中的切割系統(tǒng)中采用雙動刀片；傳動系統(tǒng)中減速器采用錐齒輪傳動；輸送系統(tǒng)采用帶傳動。這一章主要是設(shè)計小型牧草收割機的大體的方案，為以后的設(shè)計做準備。第3章 切割系統(tǒng)的設(shè)計3.1 切割器主要參數(shù)的分析 切割器是各種收割機最主要的部件，其工作效率和作業(yè)質(zhì)量直接影響整機性能。目前割草機上普遍采用往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式切割器。因回轉(zhuǎn)式切割器切割功率消耗大，對地面的平坦程度要求較高，不適應(yīng)于山地、丘陵、梯田等地段，因此選用普通往復(fù)式切割器2。在工作時，柴油機輸出回轉(zhuǎn)動力，經(jīng)過輸入軸將動力傳輸給曲柄主軸,再經(jīng)曲柄機構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運動。3.1.1 往復(fù)式切割器影響切割質(zhì)量的因素分析切割速度與進給速度之間的關(guān)系，用切割速比來描述。在動刀高度一定時，重割區(qū)和空白區(qū)的大小與機器前進速度和曲柄轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系，其關(guān)系用切割進程表示。數(shù)學式為 （3.1）式中 機器前進速度（m/s）；割刀運動一個行程時間。因為往復(fù)切割器割刀運動一個行程，曲柄轉(zhuǎn)動180，其時間為 = （3.2）將（3.2）代入（3.1）得 = （3.3）式中 曲柄轉(zhuǎn)速（r/min）。因牧草稠密多汁，切割阻力大，往復(fù)式割草機切割速度應(yīng)大于 2.15m/s3。但切割速度太大，慣性力增加，引起機器震動，因此選擇適宜切割速度是關(guān)鍵，曲柄主軸轉(zhuǎn)速 738 r/min。曲柄旋轉(zhuǎn)一周，割刀完成兩個行程，則割刀平均速度為 =（m/s ） （3.4）= = 1.87 m/s式中 曲柄半徑（mm）；曲柄轉(zhuǎn)速（r/min）。因為切割速比= 將（3.1）、（3.3）代入整理得 = （3.5）現(xiàn)有割草機 =（1.11.5） 代入（3.5）式得 = （3.6）動刀刃高度（mm），標準型切割器動刀刃高度 為 54，代入（3.6）得= = 0.941.28為保證切割質(zhì)量，實際切割速比應(yīng)大于理論切割速比，理論進給速度 取機器穩(wěn)定行駛所允許的最高速度。3.1.2 技術(shù)參數(shù)的分析和評價當曲柄主軸轉(zhuǎn)速為 738 r/min，切割器平均速度 =1.87m/s，收割機平均作業(yè)速度=0.99m/s，切割器選標準 I 型，為保證切割質(zhì)量，應(yīng)選擇恰當?shù)那懈钏俦?。切割速比一般大?.023，本機在平均工況下 =1.871.02，故本機的設(shè)計是合理的。3.2 凸輪軸的設(shè)計切割時為實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運動到雙刀的往復(fù)直線運動，必需有一個中間傳動機構(gòu)，該機構(gòu)就是雙曲柄機構(gòu)，采用偏心輪式結(jié)構(gòu)，由兩偏心輪和凸輪軸組成。由于本文設(shè)計的是雙刀割草機，驅(qū)動機構(gòu)的受力情況正好相反，相互抵消，所以凸輪軸平衡能力較好，就不需要校核計算了。3.2.1 凸輪軸的設(shè)計凸輪軸的動力是經(jīng)曲柄主軸通過聯(lián)軸器傳動動力，故該軸的輸入功率是2.45kW，軸的材料選用40Cr調(diào)質(zhì)，=11297，=3555MPa，軸的轉(zhuǎn)速n=738r/min，則計算軸的最小軸徑： （3.7）取，MPa 則：mm由于軸上開鍵槽,考慮鍵槽對軸的強度削弱,應(yīng)增大軸徑,一般有一個鍵槽時,軸徑增大3%左右,有兩個鍵槽時應(yīng)增大7%左右,然后圓整為標準直徑,因此將圓整成16mm。軸的結(jié)構(gòu)示意圖見圖3.1。 圖3.1 凸輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖3.2.2 確定凸輪軸的各段直徑和長度由圖可知軸段上最小直徑在凹槽處，故段的直徑即mm， mm。軸段是和曲柄主軸聯(lián)接的聯(lián)軸器，根據(jù)聯(lián)軸器中許用的直徑，取mm， mm。軸段是定位軸肩，取mm， mm。軸段是安裝偏心輪，根據(jù)偏心輪的直徑和厚度可得mm， mm。軸段上是圓螺母，故mm， mm。3.3 切割裝置的設(shè)計3.3.1 動刀的結(jié)構(gòu)切割裝置主要是由一對往復(fù)運動的動刀和固定不動的支撐部分組成，動刀和刀桿做成一體，刀桿和傳動機構(gòu)相連，用以將動力傳遞給動刀。固定支撐部分包括刀架，間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)等，工作時雙刀同時作往復(fù)直線運動，對雙刀間的牧草進行收割。動刀是切割器的主要工作零件，采用光刃結(jié)構(gòu)，光刃切割省力，割荏整齊，但易磨鈍，工作中需經(jīng)常磨刀，主要用于牧草收割。動刀片是一種易損件，為了保證具有較好的耐磨性和一定的沖擊韌性，刀片一般用合金鋼制成，刃部需淬火。動刀的工作與結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。圖3.2 動刀的結(jié)構(gòu)3.3.2 刀片間隙的調(diào)整主要是動刀之間的間隙調(diào)整，雙刀都開有導向槽，用螺栓與壓板和機架聯(lián)系起來，間隙靠螺母6來調(diào)整，一般不超過0.5mm間隙。見圖3.3。1、 下動刀 2、上動刀 3、壓板 4 機架 5、墊片 6、螺母 7、螺栓 8、墊片圖3.3刀片的間隙調(diào)整3.3.3 偏心輪的設(shè)計偏心輪是該機器的最主要的一個部件，要想實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運動到雙刀的往復(fù)直線運動，必需有一個中間傳動機構(gòu)，該機構(gòu)就是雙曲柄機構(gòu)，采用偏心輪式的結(jié)構(gòu)。偏心輪的工作和結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。圖3.4 偏心輪3.3.4 切割裝置附件的設(shè)計1、壓板 （見圖3.5）圖3.5 壓板2、機架 （見圖 3.6）圖3.6 機架3.4 本章小結(jié)本章主要是分析切割器的參數(shù)，通過原理分析，根據(jù)牧草收割機的工作情況計算出機器前進的速度和割刀切割的速度，同時進行切割裝置的設(shè)計，切割裝置是牧草收割機的主要組成部分，其性能影響整個牧草的收割質(zhì)量。切割裝置的設(shè)計包括刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計、刀片間隙的調(diào)整、偏心輪的設(shè)計和相關(guān)附件的設(shè)計。第4章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計傳動系統(tǒng)將柴油機的動力分別傳送給切割器和輸送系統(tǒng)。4.1 傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳動比的確定4.1.1 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)牧草收割機切割系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，該機的傳動系統(tǒng)見圖4.1。1、柴油機 2、聯(lián)軸器 3、動力輸入皮帶輪 4、輸入軸大皮帶輪 5、小錐齒輪 6、 大錐齒輪 7、輸送主動鏈輪 8、輸送從動鏈輪 9、偏心輪 10、輸送帶輪 、減速箱輸入軸 、曲柄主軸 、凸輪軸 、 輸送主軸圖4.1 傳動系統(tǒng)簡圖由圖4.1可知，動力由柴油機發(fā)動機皮帶輪輸出后經(jīng)皮帶輪3、4和一對錐齒輪5、6兩級減速，并改變傳動方向后傳遞給曲柄主軸。曲柄主軸經(jīng)聯(lián)軸器將動力傳遞給凸輪軸帶動刀桿及動刀做往復(fù)切割運動；同時，切割器曲柄主軸經(jīng)一對小鏈輪7、8將驅(qū)動力傳遞給輸送系統(tǒng)。4.1.2 傳動比確定1、曲軸主軸的轉(zhuǎn)速 = m/s （4.1）往復(fù)式切割器割刀平均速度常為 1.62.0 m/s，由公式（4.1）得= = 631.58789.5 r/min取曲柄主軸轉(zhuǎn)速=738 r/min。2、確定傳動比在標定工作狀況，柴油機額定轉(zhuǎn)速=2600r/min,功率=2.9kW,動力經(jīng)皮帶輪輸出分兩路。一路經(jīng)二級減速后，直接傳遞給曲柄主軸（n=738r/min）。因此切割系統(tǒng)傳動比為： = =3.52 （4.2）式中 一級皮帶輪減速比； 二級圓錐齒輪減速比。各種傳動的傳動比4： 平帶傳動比 5 ；錐齒輪傳動比 5； 鏈輪傳動比 6 ；根據(jù)相似設(shè)計法和結(jié)構(gòu)空間位置，取 =1.5 即：= 式中 小皮帶輪的直徑（mm）； 大皮帶輪的直徑（mm）。由式（4.2）得 = 即 = 式中 二級減速主動小錐齒數(shù)； 二級減速從動大錐齒數(shù)。輸送系統(tǒng)傳動是通過曲柄主軸中央的小鏈輪，經(jīng)同比傳動給輸送主軸，獲得動力帶動輸送帶橫向輸送。4.2 收割機功率需求分析和傳動效率4.2.1 收割機的功率分析收割機功率包括立式割臺往復(fù)切割器切割功率和輸送功率。 即： （4.3）其中 = （kW） （4.4）式中 機器前進速度（m/s）； 機器割幅（m）； 切割每平方米面積的莖稈所需的功率（Nm/m2）。經(jīng)測定，割草= 200300，所以 =1.94根據(jù)經(jīng)驗輸送系統(tǒng)功率需求為 （4.5）式中 輸送系統(tǒng)單位割幅所需功率（kW/m）， 一般取0.220.25 kW，則=0.221 = 0.22 kW（4.5）式中未考慮傳動效率和空轉(zhuǎn)所需的功率，故立式割臺往復(fù)收割機最低所需總功率為： kW4.2.2 收割機的傳動效率切割器的往復(fù)運動工作是由柴油機的皮帶輪輸出動力，經(jīng)皮帶輪、圓錐齒輪二級減速見圖4.2。皮帶輪傳動效率取 ，圓錐齒輪傳動效率 11 ，則切割系統(tǒng)總的傳動效率 圖4.2 切割系統(tǒng)傳動圖（1）各軸的轉(zhuǎn)速軸 r/min軸 r/min（2）各軸的功率 軸 kW 軸 kW（3）各軸的扭矩電機軸 Nm 軸 Nm 軸 Nm表4.1 運動和動力參數(shù) 軸名參數(shù)電動機軸軸軸轉(zhuǎn)速/（r/min）26001733738功率/（kW）2.92.782.70扭矩/（Nm）10.6515.3234.94傳動比1.52.35效率0.960.974.3 減速器的設(shè)計4.3.1 錐齒輪的設(shè)計為了實現(xiàn)切割系統(tǒng)總傳動比3.52:1，可進行二級減速，一級通過動力皮帶輪輸出減速，第二級因要滿足回轉(zhuǎn)運動最終轉(zhuǎn)化為割刀往復(fù)運動，故設(shè)計二級減速為一對圓錐齒輪。1、選擇材料 兩錐齒輪用40Cr,滲碳淬火齒面硬度58-62HRC。2、選取精度等級 表面因采用淬火處理，故初選7級精度。3、因為是閉式硬齒面齒輪傳動，故初選小齒輪齒數(shù) 。 4、閉式硬齒面齒輪傳動，采用齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式，齒面接觸疲勞強度校核公式。5、 齒根彎曲疲勞設(shè)計，公式為： （4.6）（1）齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 Nm（2）取齒寬系數(shù)，齒寬中點的平均分度圓直徑和平均模數(shù) ， 故 。（3）由齒輪的抗彎疲勞極限圖查得大、小齒輪的抗彎疲勞強度極限 MPa。（4）由抗彎疲勞強度壽命系數(shù)圖查得抗彎疲勞壽命系數(shù)。（5）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （4.7）式中 軸的轉(zhuǎn)速（r/min ，r/min ）； 齒輪每轉(zhuǎn)一周時齒面嚙合次數(shù)，取=1； 齒輪工作壽命，取300小時。則（6）計算抗彎疲勞許用應(yīng)力，錐齒輪彎曲疲勞強度安全系數(shù)。MPaMPa（7）計算載荷系數(shù) （4.8）式中 工作情況系數(shù)，由使用系數(shù)表查得；動力載荷系數(shù)。因小圓錐節(jié)圓線速度m/s故 由動載系數(shù)圖查得 =1.11；嚙合齒對間載荷分配系數(shù)，取1；齒輪傳動載荷分布不均勻系數(shù)，由齒向載荷分布不均系數(shù)圖查得。即（8）查取齒形系數(shù)，由齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)查得，。（9）查取應(yīng)力校正系數(shù)，由齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)查得 ，。（10）計算大、小齒輪的 并加以比較小齒輪的數(shù)值大。（11）設(shè)計計算mm就近圓整為標準值=2mm。6、 幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑mmmm（2）錐角 （3）根高 （其中 ）mm（4）齒根角 mm（5）頂圓直徑mmmm（6）齒根圓直徑 mmmm（7）錐距mm（8）齒根角 故=3.0052（9）分度圓齒厚mm7、齒輪強度校核按齒面接觸疲勞強度校核 （4.9）式中 節(jié)點區(qū)域系數(shù)，對于標準直齒輪 =2.5；彈性系數(shù)，由彈性系數(shù)表查得；接觸疲勞許用應(yīng)力（MPa）； （4.10）式中 齒輪材料的接觸疲勞極限（MPa）；接觸疲勞強度壽命系數(shù)，由接觸疲勞強度壽命系數(shù)圖查得； 接觸疲勞強度最小安全系數(shù)，取 ；MPaMPaMPa故二級錐齒輪齒面接觸強度合理。4.3.2 減速箱輸入軸的設(shè)計及強度校核1、減速箱輸入軸的設(shè)計該軸的一端與皮帶輪相聯(lián)，另一端與小錐齒輪相聯(lián)，且都是懸臂式，軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)時，取皮帶輪的傳動效率為0.96，則計算出皮帶輪和齒輪與軸相聯(lián)地方軸的直徑 （4.11）式中 軸傳遞的功率（kW）；軸的轉(zhuǎn)速（r/min）由前面的計算可知kW，r/minmm由于軸上開鍵槽，考慮鍵槽對軸的強度削弱，應(yīng)增大軸徑，一般有一個鍵槽時，軸徑增大3%左右，有兩個鍵槽時應(yīng)增大7%左右，然后圓整為標準直徑，因此mm將圓整成 14mm，即mm 由于與皮帶輪相聯(lián)的軸徑較長，且是懸臂式，與減速箱體相配，見圖4.3。圖4.3 軸結(jié)構(gòu)示意圖2、確定輸入軸各段的直徑和長度各軸段的直徑是在扭轉(zhuǎn)強度計算而得的最小直徑的基礎(chǔ)上，考慮軸上零件的軸向定位及裝拆要求，由軸端起逐段加以確定。各軸段的長度，主要取決于各零件與軸配合部分的軸向尺寸和零件間必要的軸向間隔的距離。由上計算可知求得輸入軸的最小直徑=14mm，該處與小錐齒輪連接，故軸段的直徑=14mm，該軸上除安裝齒輪外還有固定錐齒輪的套筒，則 =14+10+2=16mm。 軸段上安裝滾動軸承，因軸上零件安裝的是錐齒輪，軸定位時采用一對角接觸球軸承，選用7004AC型角接觸球軸承。故該段的直徑和長度應(yīng)等于軸承內(nèi)徑和寬度，即=20mm,右端定位是套筒，其長度比齒輪輪轂寬度小2mm，故=10mm。軸段為軸肩定位軸承，為保證軸承的軸向固定，則 mm，mm。軸段上也安裝軸承，故直徑與的直徑相等，則 mm ，mm。軸段上安裝彈性擋圈以固定它右側(cè)的軸承，則取 mm， mm。軸段上預(yù)留端蓋安裝的尺寸，則 mm， mm。軸段上安裝有皮帶輪，考慮到帶輪裝拆方便，故mm， mm。3、軸的受力分析軸的受力分析見圖4.4。因為軸的輸入功率為2.78kW，轉(zhuǎn)速=1733r/min ，=18輸入轉(zhuǎn)矩 Nmm作用在小錐齒輪上的各力： （4.12）式中 小齒輪齒寬中點平均分度圓直徑，； 齒寬中點平均模數(shù)，。則 N式中 壓力角，；小齒輪分度圓錐角，由前面計算可知 。N圖4.4 軸的受力圖N由軸上受力分析可計算軸上的支反力，最大應(yīng)力處 、值于下表4.2。表4.2 減速器輸入軸支承點反作用力載荷水平面垂直面支反力（N） 彎矩（Nm）扭矩（Nm）15.32總彎矩（Nm）計算彎矩（Nm） （ 式中）4、輸入軸的強度校核由上面的彎曲應(yīng)力圖知B處截面為最大應(yīng)力處， （4.13）查軸的常用材料及其主要機械性能表可知45鋼調(diào)質(zhì)時，MPa ，根據(jù)值查軸的許用彎曲應(yīng)力表查得軸的許用彎曲應(yīng)力 MPa式中 軸計算截面的抗彎截面模量mm3； （4.14）故安全。由于割草機工作季節(jié)強，一荏一般一周多，故不需對其精確校核疲勞強度。5、確定軸上鍵的類型和尺寸軸上零件的周向固定采用鍵，故在錐齒輪與皮帶輪的軸段上開鍵槽。(1)齒輪處的軸段上的鍵選擇鍵的類型 選A型普通平鍵；確定鍵的尺寸 根據(jù)軸徑=14mm,輪轂長mm,查平鍵聯(lián)接的剖面和鍵槽尺寸表4查得鍵寬=5mm,=5mm,=8mm；強度驗算 確定許用應(yīng)力 由鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力和壓強表6查=7080MPa；鍵的工作長度 mm擠壓面高度 mm擠壓應(yīng)力 MPa故安全。（2）皮帶輪軸段上的鍵選擇鍵的類型 選A型普通平鍵；確定鍵的尺寸 根據(jù)軸徑=16mm,輪轂長mm,查平鍵聯(lián)接的剖面和鍵槽尺寸表4查得鍵寬=6mm,=5mm,=22mm；強度驗算 確定許用應(yīng)力由鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力和壓強表6查=7080 MPa；鍵的工作長度 mm擠壓面高度 mm擠壓應(yīng)力 MPa故安全。4.3.3 曲柄主軸的設(shè)計及校核1、曲柄主軸的設(shè)計收割機的切割器動力輸入主軸一端與大錐齒輪相聯(lián)，另一端與小鏈輪相聯(lián)傳送切割的動力，由前面的功率計算可知=2.70kW，錐齒輪傳動的效率為0.97,軸的材料選則40Cr調(diào)質(zhì)， MPa，軸的轉(zhuǎn)速=738r/min。軸的最小直徑 （4.15）取 ， MPa ，則mm由于軸上開鍵槽,考慮鍵槽對軸的強度削弱,應(yīng)增大軸徑,一般有一個鍵槽時,軸徑增大3%左右,有兩個鍵槽時應(yīng)增大7%左右,然后圓整為標準直徑,因此將圓整成18mm。軸的結(jié)構(gòu)示意圖見圖4.5。 圖4.5 曲柄主軸的結(jié)構(gòu)示意圖2、確定軸的各段直徑和長度根據(jù)軸上零件的定位,為了便于拆裝,軸上最小直徑選在段, 段上安裝的是彈性當圈,即mm， mm。軸段上安裝小鏈輪,則mm， mm。軸段安裝軸承,其直徑和長度等于相應(yīng)軸承的內(nèi)徑和寬度,選用6025型深溝球軸承,則mm， mm。軸段為軸肩,對軸承左端固定,為保證軸承的安裝,則mm， mm。軸段上安裝軸承蓋,故可選與軸段直徑相等,則mm， mm。軸段上也是安裝彈性擋圈,則mm， mm。軸段上安裝錐齒輪,則mm， mm。軸段上安裝軸承與固定的套筒,則直徑為軸承的內(nèi)徑,故mm， mm。軸段上安裝聯(lián)軸器，便于安裝與定位，取= 20mm， =52mm。3、曲柄主軸的受力分析曲柄主軸的受力見圖4.6。圖4.6 曲柄主軸的受力圖因為軸的輸入功率為2.70kW，用于輸送系統(tǒng)功率是0.25kW，則切割系統(tǒng)的功率為2.45kW，主軸的轉(zhuǎn)速為n=738 r/min。大錐齒輪的受力的大小與小錐齒輪的受力大小一致，即N N N鏈輪作用在主軸的壓軸力 （4.16）式中 壓軸力系數(shù) ，水平傳動 ；有效圓周力。 （4.17）式中 為傳遞功率（kW）；為鏈速（m/s）。 （4.18）式中 為鏈輪齒數(shù)； 鏈輪轉(zhuǎn)速（r/min）；為鏈條節(jié)距 （mm）。計算得 m/s N N4、曲柄主軸的強度校核由上面的彎曲應(yīng)力圖4.6知處錐齒輪截面為最大應(yīng)力處， （4.19）查軸的常用材料及其主要機械性能表6可知40Cr調(diào)質(zhì)時，MPa，根據(jù)值查軸的許用彎曲應(yīng)力表查得軸的許用彎曲應(yīng)力MPa。式中 軸計算截面的抗彎截面模量 mm3； （4.20）MPa 故安全。由軸上受力分析可計算軸上的支反力，最大應(yīng)力處 、值于下表4.3。表4.3曲柄主軸的支承點反作用力載荷水平面垂直面支反力（N） 彎矩（Nm）扭矩（Nm）16總彎矩（Nm）計算彎矩（Nm） （ 式中）5、確定曲柄主軸上鍵的類型與尺寸軸上零件的周向固定采用鍵聯(lián)接，在曲柄主軸上與大錐齒輪、鏈輪和聯(lián)軸器聯(lián)接的地方采用鍵聯(lián)接。故需要確定它們的類型及尺寸，以及校核強度。（1）與大錐齒輪聯(lián)接處的鍵選擇鍵的類型 選A型普通平鍵；確定鍵的尺寸 根據(jù)軸徑=28mm,輪轂長=30mm,由平鍵聯(lián)接的剖面和鍵槽尺寸表4查得鍵寬=8mm,=7mm,=25mm；強度驗算 確定許用應(yīng)力由鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力和壓強表6查得=7080 MPa鍵的工作長度 mm擠壓面高度 mm 擠壓應(yīng)力 MPa 故安全。（2）與鏈輪聯(lián)接處的鍵選擇鍵的類型 選A型普通平鍵；確定鍵的尺寸 根據(jù)軸徑=22mm,輪轂長mm,由平鍵聯(lián)接的剖面和鍵槽尺寸表4查得鍵寬=6mm, =6mm, =32mm；強度驗算 確定許用應(yīng)力由鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力和壓強表6查得=7080 MPa鍵的工作長度 mm擠壓面高度 mm擠壓應(yīng)力 MPa 故安全。（3）與聯(lián)軸器聯(lián)接處的鍵選擇鍵的類型 選A型普通平鍵；確定鍵的尺寸 根據(jù)軸徑=20mm,輪轂長=50mm, 由平鍵聯(lián)接的剖面和鍵槽尺寸表4查得鍵寬=6mm, =6mm, =40mm；強度驗算 確定許用應(yīng)力由鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力和壓強表6查=125150 MPa鍵的工作長度 mm擠壓面高度 mm擠壓應(yīng)力 MPa 故安全。6、確定聯(lián)軸器的類型和相關(guān)尺寸（1）選用凸緣式聯(lián)軸器（2）計算轉(zhuǎn)矩 工作轉(zhuǎn)矩為 Nmm查表6得工作情況系數(shù) 故計算轉(zhuǎn)矩 Nmm（3）確定型號 查設(shè)計手冊，選取凸緣聯(lián)軸YL5，它的公稱扭矩為63 Nmm,允許的軸孔直徑在mm之間。4.3.4 箱體及附件的設(shè)計1、箱體的設(shè)計（1）箱體的材料箱體一般用灰鑄鐵HT200或HT250制造。（2）箱體的結(jié)構(gòu)分析箱體是支承和固定減速器及保證傳動件嚙合精度的重要機件，其重量約占減速器總重量的50%，對減速器的性能、尺寸、重量和成本均有很大的影響。（3）箱體的結(jié)構(gòu)尺寸通過其中的傳動件，軸和軸系部件的結(jié)構(gòu)尺寸，按經(jīng)驗設(shè)計關(guān)系在減速器裝配草圖的設(shè)計和繪制過程中確定。見圖4.7和4.8。（4）減速器的潤滑和密封本文所設(shè)計的減速器是小型的，可采用脂潤滑，選用二硫化鉬鋰；軸伸出端密封采用軸承蓋及密封圈。圖4.7 上箱體圖4.8 下箱體2、減速器附件的設(shè)計（1）固定減速箱輸入軸的軸承蓋材料選用鑄鐵HT150，結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.9所示。（相關(guān)尺寸的確定參4 ）采用凸緣式結(jié)構(gòu)圖4.9 軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸計算 與此對應(yīng)的軸承外徑為42mm，則mm ，取mm 因采用套杯結(jié)構(gòu)，mm 根據(jù)軸承外徑選4M6 ，則故mmmm，取mmmm（2）曲柄主軸的軸承蓋材料選用鑄鐵HT150，結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.10所示。 采用凸緣式結(jié)構(gòu)圖4.10 曲柄主軸中軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸計算 與此對應(yīng)的軸承外徑為52mm，則mm ，取mm 根據(jù)軸承外徑選4M8，則故mmmm，取 mmmm（3）套杯的設(shè)計在減速器中的輸入軸上兩個軸承組合在一起，應(yīng)采用套杯使軸承的固定和拆裝更為方便，套杯的結(jié)構(gòu)，形狀及軸向尺寸視需要而定，套杯的內(nèi)徑即為軸承的外徑，套杯的厚度取S=6mm。4.4 本章小結(jié)本章主要是設(shè)計整個裝置的傳動系統(tǒng)，確定傳動系統(tǒng)比的分配，計算出切割系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的功率需求和傳動效率。根據(jù)傳動比進行錐齒輪的設(shè)計，確定錐齒輪的有關(guān)參數(shù)，并進行校核計算。箱體設(shè)計中主要進行箱體結(jié)構(gòu)的分析和確定箱體的結(jié)構(gòu)尺寸；附件設(shè)計中包括軸承蓋的設(shè)計和套杯的設(shè)計。軸承蓋的設(shè)計主要確定其類型、結(jié)構(gòu)和尺寸；套杯的設(shè)計主要是結(jié)構(gòu)分析和尺寸的確定。第5章 輸送系統(tǒng)的設(shè)計收割機的輸送系統(tǒng)直接影響著收獲質(zhì)量。立式割臺往復(fù)式切割器其輸送系統(tǒng)不僅應(yīng)即時將切割的牧草輸送到一側(cè)，還應(yīng)鋪放均勻整齊，形成一定的形狀和厚度，以利于干燥。因此，本研究試驗的目的是選擇合理的輸送速度和輸送機構(gòu)。5.1 輸送帶速度計算合理的輸送速度應(yīng)使輸送帶單位時間內(nèi)輸送的牧草量等于收割機同時間內(nèi)收割的牧草量，如圖5.1所示。即 （5.1）式中 機器前進速度；機器作業(yè)幅寬(=1m)；輸送帶速度；牧草層厚度（拔齒高度）；牧草生長密度（株/M2）；牧草在輸送帶上的集密度（株/M2）。 圖5.1 輸送帶取=/，為牧草積集系數(shù)所以輸送帶速度計算公式 = （5.2）因牧草稠密取20，作業(yè)速度為=1.461.99 m/s，則=1.461.99 m/s發(fā)動機動力經(jīng)小鏈輪傳給輸送系統(tǒng)主軸，其轉(zhuǎn)速=738r/min輸送帶輪D=90mm，因此輸送帶線速度為=3.48 m/s5.2 輸送系統(tǒng)參數(shù)確定其主要參數(shù)有輸送帶尺寸、撥齒高度、間距，輸送帶高度和割臺前伸量等。5.2.1 輸送系統(tǒng)中帶傳動的設(shè)計1、選用膠帆布平帶傳動。2、帶輪的直徑mm參平帶輪的直徑表選mm3、帶速=30m/s4、兩個帶輪直徑相同，同比傳動，即mm5、軸間距 根據(jù)結(jié)構(gòu)確定=1020mm6、所需帶長mm （未考慮接頭長度）7、帶輪包角8、曲撓次數(shù)其中 帶輪數(shù) 。 9、帶厚 按膠帆布平帶規(guī)格選標準值，則mm。10、帶的截面積 （5.3）式中 工況系數(shù)，查工況系數(shù)表得；膠帶單位截面積所能傳遞的基本額定功率，查膠帆布帶單位截面積傳遞的基本額定功率kW；包角修正系數(shù)，查表22.1-32得；傳動布置系數(shù)，查表22.1-33得。 mm211、帶寬mm選取標準值，則=12mm。12、作用在軸上的力N式中 帶的預(yù)緊應(yīng)力，MPa。13、帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸（1）帶輪的材料 30m/s，選用HT200（2）孔徑，取=18mm取mm。（3）輪轂尺寸 取mm。（4）輪緣寬度查平帶輪的直徑、結(jié)構(gòu)形式和輻板厚度表得，取 mm（5）輻板厚度s，取mm（6）輪緣尺寸輪緣厚度 mm因為動刀切割速度= 1.87m/s，為能及時將牧草輸送出，據(jù)算得輸送帶最高線速度為= 3.48m/s。5.2.2 撥齒高度和間距撥齒高度根據(jù)輸送能力確定，因本設(shè)計切割速度1.87m/s，需較高的輸送能力，故撥齒高取為=50mm，齒形上窄下寬，呈梯形，水平安裝由厚12 薄板制成，故取撥齒間距 =142mm。5.2.3 輸送帶高度輸送帶高度（即拔齒中心線距割刀的距離）為50mm。5.2.4 割臺前伸量輸送帶齒頂與動刀頂端的水平距離為割臺前伸量，適宜的前伸量=100mm。5.3 鏈輪傳動的設(shè)計輸送系統(tǒng)的動力是經(jīng)曲柄主軸中的鏈輪傳遞給輸送主軸的鏈輪，并帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，故計算鏈輪傳動的參數(shù)值。1、選用滾子鏈傳動。2、小鏈輪齒數(shù) （），應(yīng)參照鏈速和傳動比選取 推薦 。3、兩鏈輪是同比傳動，即=1 則。4、張緊鏈輪的齒數(shù) 。5、設(shè)計功率 （5.4）式中 工況系數(shù)，查工況系數(shù)表得 ；小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查小鏈輪齒數(shù)系數(shù)得 ；多排鏈排數(shù)系數(shù)，查多排鏈排數(shù)系數(shù)得 =1。則 kW6、鏈條節(jié)距選用根據(jù)設(shè)計功率和小鏈輪轉(zhuǎn)速由小鏈輪齒數(shù)標準A系列滾子鏈的額定功率曲線圖選用合適的節(jié)距，選用08A系列的鏈子則mm。7、驗算鏈輪輪轂孔徑 鏈輪輪轂孔的最大許用直徑，查鏈輪輪轂孔的最大許用直徑 合理8、初定中心距 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，則mm。9、鏈長節(jié)數(shù) （5.5）式中 以節(jié)數(shù)表示的中心距初定值，； 系數(shù) ，。 則 圓整為整數(shù)并取偶數(shù)，則10、鏈條長度m11、理論中心距mm12、鏈速m/s13、滾子鏈鏈輪尺寸（1）鏈輪材料選用45（2）鏈輪齒數(shù)（3）配用鏈條的節(jié)距，滾子外徑mm （4）分度圓直徑 mm（5）齒頂圓直徑mmmm取mm（6）齒根圓直徑mm（7）分度圓弦齒高mmmm取mm。（8）齒側(cè)凸緣直徑 式中 內(nèi)鏈板高度，mm；取mm。5.4 輸送主軸的設(shè)計及強度校核5.4.1 輸送主軸的設(shè)計收割機的輸送主軸是通過曲柄軸中間小鏈輪傳遞給動力，由前面的計算，輸送系統(tǒng)的功率為0.25kW，軸的材料選40Cr調(diào)質(zhì)鋼，A0=11297 ，=3555 MPa，軸的轉(zhuǎn)速為n=738r/min，則計算軸的最小軸徑。 （5.6）取A0=100 ， =40 MPa ，則mm由于軸上開鍵槽,考慮鍵槽對軸的強度削弱,應(yīng)增大軸徑,一般有一個鍵槽時,軸徑增大3%左右,有兩個鍵槽時應(yīng)增大7%左右,然后圓整為標準直徑,因此將圓整成10mm。該軸的結(jié)構(gòu)示意圖見5.2。圖5.2輸送主軸的結(jié)構(gòu)示意圖5.4.2 確定各軸段的直徑和長度由示意圖可知軸上零件的定位及拆裝順序，即可由此得出軸段最小直徑