【正文】 ....................................................... 26 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 4 總結(jié) ............................................................... 29 參考文獻(xiàn) ........................................................... 30 外文文獻(xiàn) ........................................................... 31 致謝 ............................................................... 37 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 5 1 割草機(jī)相關(guān)背景 生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是我國可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，而草業(yè)的發(fā)展在其中起著至關(guān)重要的作用。由于種種自然和人為因素，我國大部分的草地已經(jīng)瀕臨或已經(jīng)退 化。國家把調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、大力發(fā)展退耕還林還草、改善生態(tài)環(huán)境作為國家的重要方略。近些年，隨著政策的落實和措施的改進(jìn)，草產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢，種植面積不斷擴(kuò)大，收獲效果甚豐。但是牧草收割中仍然存在著許多問題，如牧草收割以人工為主，工作效率低下，勞動強(qiáng)度大，作業(yè)成本高等諸多問題。而牧草收割類機(jī)械發(fā)展相對國外先進(jìn)水平來說略顯低下，一些高端作業(yè)機(jī)械方面仍然是一片空白。因此，為了適應(yīng)草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，急需一種成本低效率高的機(jī)械收割機(jī)，高科技割草機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 割草機(jī)的組成 傳統(tǒng) 的割草機(jī)主要由機(jī)架、傳動機(jī)構(gòu)、動力機(jī)構(gòu)、防護(hù)欄、切割裝置等部分組成。其中傳動機(jī)構(gòu)有液壓式和齒輪式。動力機(jī)構(gòu)分為液壓、氣壓和電磁幾種。 割草機(jī)的分類 割草機(jī)在國內(nèi)外發(fā)展多樣化，按其切割裝置的不同大致分為圓盤式和往復(fù)式；按其行走方式不同分為牽引式、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)。 往復(fù)式割草機(jī) 往復(fù)式割草機(jī)發(fā)展歷史悠久，對天然牧草和種植牧草的適應(yīng)性強(qiáng)，具有便于調(diào)整使用、牧草損失少、割茬干凈整齊等特點(diǎn)，因此存在廣泛的使用價值。但同時也存在著作業(yè)成本高、切割速度提高加快機(jī)器振動和機(jī)械 損壞、容易堵刀等缺點(diǎn)。 旋轉(zhuǎn)式割草機(jī) 近年來由于牧草種植面積的進(jìn)一步增加，肥料的使用量加大，牧草長勢旺盛，具有高大易倒伏的特點(diǎn)。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)將刀片安裝在刀盤上，屬于無支撐切割看，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，更換刀片簡易，保養(yǎng)方便。但旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 6 功率消耗較大工作幅重割區(qū)大，割茬不齊，碎草多，且對地面的平整程度要求較高。在牧草剛度小時易使割茬高度增加，因此適于高硬桿牧草收獲。 下面為幾種常見的割草機(jī) （ 1） MDM1700 圓盤式割草機(jī)系列 上海世達(dá)爾農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的 MDM1700。型圓盤式割草機(jī)主要用于對各類牧草的收割，如紫花苜蓿、黑麥草、燕麥草等牧草的收割，圓盤式割草機(jī)具有較高的工作效率，比往復(fù)式割草機(jī)更適合于切割較高大的作物。其配套動力為3580 馬力拖拉機(jī)，割幅為 ，配有 4個圓盤數(shù)，每個圓盤有 2刀片，作業(yè)速度為 4— 10km／ h；見圖 11 圖 11MDM1700 圓盤式割草機(jī) （ 2） 9GP—— 45型坡地割草機(jī) 9GP_45 型坡地自走式割草機(jī)是由高密市益豐機(jī)械有限公司研發(fā)生產(chǎn)，該機(jī)輕巧、靈活方便、重心低 ,能在 30度坡地上任一方向 正常作業(yè)，適合所有山區(qū)、丘陵、樹離下和狹小地帶作業(yè)。拆下切割器部分裝上相應(yīng)農(nóng)機(jī)具可實現(xiàn)一機(jī)多用。標(biāo)配為單圓盤，結(jié)構(gòu)質(zhì)量為 135kg，配套動力為 ，割幅為 見圖12 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 7 圖 12 9GP—— 45 型坡地割草機(jī) 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 8 9YG 一 130 型雙圓盤割草機(jī) 該機(jī)由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械廠生產(chǎn)。與 小四輪拖拉機(jī)配套使用，主要適用于牧草的切割與鋪條作業(yè)，是牧場和牧草專業(yè)戶的理想機(jī)型。配套動力為 11～ ,割幅為 ，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為 2020r/min，割茬高度為，作 業(yè)速度為 5～ 10km/h。見圖 13 圖 13 9YG—— 130 型雙圓盤割草機(jī) （ 4） MDM1300 圓盤式割草機(jī) 該機(jī)是由上海世達(dá)爾現(xiàn)代農(nóng)機(jī)有限公司引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)研發(fā)的新產(chǎn)品，以通過上海市經(jīng)委的新產(chǎn)品成果鑒定，鑒定結(jié)論為產(chǎn)品的功能和性能指標(biāo)以達(dá)到國際同類產(chǎn)品的水平，屬于國內(nèi)領(lǐng)先，目前已獲上海市農(nóng)機(jī)推廣許可證。見圖 14 該機(jī)具有以下特點(diǎn)： 工作效率高。正常作業(yè)速變?yōu)? 612km／ h，作業(yè)效率為 612km/h。 傳 動系統(tǒng)可靠。刀桿采用齒輪驅(qū)動方式及油潤滑，可靠性高，耐久性強(qiáng)。刀盤為日本原裝正 品，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用 。 割刀經(jīng)久耐用。刀片采用特殊形狀的螺紋刀刃，經(jīng)過特殊的熱處理，割取性能優(yōu) 良，使用壽命長。 保護(hù)裝置可靠。用潤滑脂潤滑的安全裝置，遇到障礙物時就能動作，保持機(jī)器不受損害。 配套動力廣泛?？膳c 的三點(diǎn)后懸掛拖拉機(jī)配套作業(yè)。并備用 6鍵槽和 8 鍵槽的聯(lián)軸器和拖拉機(jī)連接，供用戶選用。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 9 作業(yè)幅為 1250mm，標(biāo)配 2個圓盤數(shù)，標(biāo)配刀片數(shù)為 6片（每個圓盤 3 片），圓盤轉(zhuǎn)速為 2200r/min。 圖 14MDM1300 圓盤式割草機(jī) 20 多年來隨 著我國改革開放和西部大開發(fā)的實施，使我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展到了一個新的水平，國家政策和經(jīng)濟(jì)形勢為牧草生產(chǎn)機(jī)械帶來了新的發(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)械化提供了廣闊的空間。牧草生產(chǎn)機(jī)械化已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個新的增長點(diǎn)。牧草收割機(jī)械呈現(xiàn)著多元化發(fā)展的態(tài)勢。 （ 1）高效化 實施牧草機(jī)械化，大大提高牧草收割的生產(chǎn)效率和收獲、打捆、貯存作業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。通用性好、適應(yīng)性強(qiáng)、工作可靠，有些高科技機(jī)械產(chǎn)品甚至能夠?qū)崿F(xiàn)從收割到存放的一體化作業(yè)。 （ 2）多元化 20 世界 90 年代我國牧草機(jī)械市場出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)，與國際間的溝通逐步增加。一下高 新技術(shù)產(chǎn)品被同時引入到國內(nèi)。同時各大公司也致力于開發(fā)新產(chǎn)品，改進(jìn)原有產(chǎn)品的機(jī)械性能，以滿足草產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的需要。目前，國外的的先進(jìn)牧草收割機(jī)械技術(shù)相對比較完善，機(jī)具品種多，產(chǎn)品種類齊全，系列完善，幾乎能滿足各種收獲需要，主要結(jié)構(gòu)技術(shù)性能至今沒有發(fā)生大的變化，只能在操作舒適和電子計算機(jī)應(yīng)用方向有所改變。 （ 3）匱乏化 雖然農(nóng)牧業(yè)近些年來發(fā)展很快，但是一下政策的實施和資金的落實還有待進(jìn)一步提高。而且農(nóng)民方面也缺乏相關(guān)認(rèn)識。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 10 、要求和意義 本次設(shè)計目的是完成圓盤割草機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計，要求 完成總體方案的選擇，確定機(jī)具的傳動方案，機(jī)具與拖拉機(jī)掛接機(jī)構(gòu)的設(shè)計，對切割器進(jìn)行初步的設(shè)計。通過本次設(shè)計利用四年所學(xué)成果獨(dú)立設(shè)計一個圓盤式割草機(jī)，提高自己在機(jī)械方面的獨(dú)立設(shè)計的能力，培養(yǎng)遇到問題，解決問題的能力，達(dá)到學(xué)以致用的目的。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 11 2 雙圓盤割草機(jī)總體設(shè)計 本設(shè)計需要解決的技術(shù)問題 （ 1）選擇與設(shè)計機(jī)具結(jié)構(gòu)類型 （ 2）確定機(jī)具的傳動方案 （ 3）選擇并確定刀片切割速度 （ 4）選擇并設(shè)計拖拉機(jī)與機(jī)具的掛接機(jī)構(gòu) （ 5）確定動力參數(shù)和分配合適的傳動比 （ 1）牧草的稠密程度 和含水量要相比于谷物要高，因此相應(yīng)切割刀片的切割速度要適當(dāng)大一些，回轉(zhuǎn)式割草機(jī)的切割速度為 70100m/s （ 2）由于作業(yè)環(huán)境相對惡略，遇到障礙物時，切割器能夠迅速提升，所以應(yīng)具有靈活的起落機(jī)構(gòu) （ 3）為了減少牧草的收獲損失，增加經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)對機(jī)器進(jìn)行嚴(yán)格的限制，減少機(jī)械隊牧草的翻動和滾壓，所以割下來的牧草應(yīng)厚度適宜，且保證切割下來后能夠均勻的鋪放在地面上 （ 4）刃口應(yīng)具有很好的耐磨特性，刀具要具有保護(hù)裝置 （ 5）結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，指標(biāo)先進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì) （ 1）牧草收割作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)，作 業(yè)時間有限，故應(yīng)采用工作機(jī)與動力機(jī)分離式。動力由小四輪拖拉機(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力。切割器用旋轉(zhuǎn)式上傳動圓盤切割器 。 （ 2）本機(jī)選用旋轉(zhuǎn)式 (回轉(zhuǎn)式 )切割器，對牧草的適應(yīng)性強(qiáng)，特別適應(yīng)于稠密、倒伏和纏的牧草，工作平穩(wěn)，能以 812km/h 的作業(yè)速度工作，生產(chǎn)率高 。 （ 3）旋轉(zhuǎn)式切割器轉(zhuǎn)速較高，設(shè)計中應(yīng)考慮到運(yùn)動件和切割器的安全防護(hù)問題 。 （ 4）左、右兩個切割器采用通過機(jī)架剛性連接，作業(yè)時兩個刀盤上的刀片轉(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。 （ 1）作業(yè)幅寬： 1400mm （ 2）作業(yè)速度： 812km/h 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 12 （ 3）割茬高度： 2050mm （ 4）刀片切割速度： 70100m/s （ 5）生產(chǎn)率： 68 畝 /小時 （ 6）使用可靠性：≥ 96% （ 7）機(jī)具使用質(zhì)量：≤ 250kg :20kw 以上功率的小四輪拖拉機(jī)。 :旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)的作業(yè)幅寬決定于配套拖拉機(jī)的功率。根據(jù)拖拉輪距，牧草種類等結(jié)合因素，初步選擇作業(yè)幅寬為 1400mm。 3． 280 小四輪拖拉機(jī)參數(shù) (約翰迪爾中國 ) (1)后輪輪距 :1570mm (2)液壓后壁提升力 :≥ (3)標(biāo)定功率： (4)飛輪上的皮帶輪外徑 :150mm (1)刀盤數(shù) :2 個 (2)刀片 :2X3 片 (3)刀盤直徑 :500mm (4)刀盤轉(zhuǎn)速 :1833r/min 作業(yè)速度 :812km/h .樣機(jī)質(zhì)量控制在 250kg 以內(nèi)。 方案 1 該旋轉(zhuǎn)圓盤式割草機(jī)由自由盤、驅(qū)動盤、割刀、傳動裝置、懸掛裝置、彈性緩沖器等部組成，其傳動結(jié)構(gòu)見圖 21 工作原理 該機(jī)采用 15 馬力以上拖拉機(jī)后 懸掛方式。上下兩根調(diào)整彈簧，一根大彈簧上端連在懸掛架上，下端連接在切割器上端合適位置；另一根較小的彈簧上端也連在懸掛架上。下端連在 主梁的合適位置。工作時，自由盤與地面凸起處接觸，彈性緩沖裝置起到仿形作用，使左右側(cè)對地壓力均衡，對保證割茬高度一致是很有好處的。該機(jī)動力由拖拉機(jī)側(cè)輸出軸輸出．經(jīng)傳動裝置帶動驅(qū)動盤對牧草進(jìn)行收割。 該割草機(jī)的特點(diǎn) 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 13 該旋轉(zhuǎn)圓盤式割草機(jī)，經(jīng)生產(chǎn)考核，生產(chǎn)效率高，動力消耗低，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地況的草場。生產(chǎn)率可達(dá)到 。割草高度控制 ，條鋪整齊不 雜亂。因此，該機(jī)型在轉(zhuǎn)速，刀盤直徑等參數(shù)的選擇、匹配上是科學(xué)合理的，不僅各項性能指標(biāo)均超過以往各種機(jī)型，而且移動靈活，操作維修方便。 圖 21轉(zhuǎn)盤式割草機(jī)示意圖 1．自由盤 2．割刀 3．驅(qū)動盤 4．傳動裝置 5．懸掛裝置 6．彈性緩 沖器 方案 2 根據(jù)作業(yè)約束條件和設(shè)計原則，機(jī)具采用前懸掛式作業(yè)方式，主要有平行四連桿升降機(jī)構(gòu)、機(jī)架、圓盤式切割裝置、傳動機(jī)構(gòu)、甩草筒、防護(hù)欄等幾部分組成。設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)如圖 22 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 14 圖 22雙圓盤割草機(jī)示意圖 1拖拉機(jī)飛輪皮帶輪 2四連桿升降機(jī)構(gòu) 3機(jī)架 4甩草桶 5切割器滑底 6上刀盤 7刀片 8防護(hù)欄 9齒輪機(jī)構(gòu) 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，同時接合動力切割器開始旋轉(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)。 方案的比較與選擇： 經(jīng)過比較和對比，方案 2具有靈活，維修方便，且使牧草排放整齊等等特點(diǎn)。故選擇方案 2 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 15 3 旋轉(zhuǎn)式切割器的設(shè)計 圓盤式割草機(jī)切割器的割刀運(yùn)動是刀盤的水 平旋轉(zhuǎn)與機(jī)器前進(jìn)運(yùn)動所合成的。刀片某一點(diǎn)對地面的軌跡為余擺線 (如圖所示 )，刀片刃線對地面所掃過的面積為余擺線，其帶寬與刃部長度相近似。 圖 31刀片運(yùn)動軌跡 刀片任意一點(diǎn)的位移可用方程式表示。設(shè)刀盤中心為坐標(biāo)原點(diǎn) O，水平向右為 X 軸，垂直向上 (機(jī)器前進(jìn)方向 )為 Y軸。令刀盤逆時針轉(zhuǎn)動，角速度為，則相臨刀片各內(nèi)、外端點(diǎn)的位移方程如下 : 第 1 刀片內(nèi)端 a的位移方程 =r =t+r r—— 刀片內(nèi)端半徑 —— 刀片內(nèi)外點(diǎn)對盤的連線夾角 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401