離心式自動放線割草機(jī)構(gòu)及其彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-02 13:46 本頁面
【正文】 離心式自動放線割草機(jī)構(gòu)及其彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì) 脫粒裝置的結(jié)構(gòu)及工作性能分析 O 引言 旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)是一種高效的割草機(jī)，但由于刀片磨損（經(jīng)常更換刀片）造成使用成本高的問題一直不能很好地滿足用戶要求。為此，本文在參考相關(guān)割草工具的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)了一種離心式自動放線割草機(jī)構(gòu)，它將傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)中的刀片用高速旋轉(zhuǎn)的繩索（尼龍線）來替代，即在高速旋轉(zhuǎn)尼龍繩索與植株接觸的瞬間將其粉碎割斷，以達(dá)到割草的目的。該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：當(dāng)尼龍繩索因割草磨損后，會利用自身機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行自動放線，其使用成本較旋轉(zhuǎn)式割 草刀片降低很多，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效割草的目的。 1 機(jī)構(gòu)原理 離心式自動放線割草機(jī)構(gòu)主要由線盒、繞線盤、棘輪、止動塊、彈簧和導(dǎo)向條組成，如圖 1 所示。由圖 1可以看出，電機(jī)輸出軸與線盒固定連接，線盒內(nèi)裝有繞線盤，繞線盤與棘輪固定連接，棘輪上有若干棘齒。柱銷的頭部沿半徑方向固定在線盒內(nèi)，止動塊通過自身的耳塊套在柱銷尾部，柱銷中的彈簧將止動塊壓向棘齒，止動塊的兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向條。 割草機(jī)在工作過程中，當(dāng)尼龍繩索因磨損而縮短時，割草阻力減小，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會加快，離心力增大，止動塊在離心力的作用下克服彈簧的 彈力離開棘齒，而繞線盤在尼龍繩索離心力的拉動下就會自動轉(zhuǎn)過一齒，從而使尼龍繩索放長。放線結(jié)束后，由于阻力增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，離心力減小，止動塊的運(yùn)動半徑也減小，從而再次與棘齒嚙合。 2 動力學(xué)模型 止動塊動力學(xué)分析 離心式自動放線割草機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型如圖 2 所示。為了研究方便，將止動塊抽象為一個質(zhì)點(diǎn)。在圖 2中，由于線盒水平放置，止動塊的重力與線盒對其的支持力反向等值，故未畫出。 止動塊的運(yùn)動可以看成是兩個簡單運(yùn)動的合成，其中相對運(yùn)動是沿著導(dǎo)向塊的直線運(yùn)動，牽連運(yùn)動是線盒的圓周運(yùn)動。以電機(jī) 旋轉(zhuǎn)軸的中心為原點(diǎn)，動參考系 Oxy 固定在線盒上，戈軸位于止動塊運(yùn)動槽的中心線上。 由圖 2可以看出，因動參考系做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，故止動塊的絕對加速度為牽連、相對和科氏加速度 3項(xiàng)的合成。 1)牽連加速度。：等于止動塊隨動參考系轉(zhuǎn)動的加速度。因?yàn)榫€盒是做勻加速（減速）轉(zhuǎn)動，故可分解成向心加速度 ae 以及切向加速度：，且 圖 2 中，止動塊在戈軸、 y軸的受力分別為 Fs 和FN。其中， Fs為彈簧力， FN 為導(dǎo)向條對其的壓力。將止動塊的加速度分別向動參考系的戈軸、 y軸投影，根據(jù)牛頓定理可得動力學(xué)方程 式中 km 彈簧的剛度系數(shù)； 多股彈簧的動態(tài)分析由于止動塊在運(yùn)動放線過程中會頻繁地壓縮和釋放彈簧，而且工作時整個放線機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)速度高，振動大，因此要求彈簧必須具備足夠的強(qiáng)度和剛度。為了提高彈簧的使用壽命，本文采用多股彈簧代替普通彈簧。 在計(jì)算時，為考慮彈簧自身質(zhì)量對運(yùn)動的影響，把在彈簧作用下運(yùn)動物體質(zhì)量加上 1
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