【正文】 ing machinery of binata of our country ,the biomechanical properties and biomimetic cutting mechanism of binata was studied,then the author design a kind of harvesting machinery .Therefore, manpower consumption is reduced and the efficiency of the mechanical work is improved ,this thesis provides the theoretical basis and technical basis for the design of harvesting machinery of binata,it will play a role in promoting the planting and harvesting of binata.Key words: cutting 。龍須草富含纖維素,可編織各種工藝品,也是堪與木材媲美的優(yōu)良造紙原料。同時它還是山區(qū)群眾脫貧致富的一項“短、平、快”綠色產(chǎn)業(yè)資源，不與農(nóng)業(yè)爭地，開發(fā)利用前景十分廣闊。其中在云南、廣西、貴州、湖南四省區(qū)主要分布在海拔2600m以下的山地,而在湖北、四川、陜西、河南多相對集中地分布于海拔800m以下。 龍須草的經(jīng)濟價值作為造紙原料：龍須草收獲部分無莖無節(jié),全草可用于造紙。其纖維細而長,長寬比高達202,有利于增加紙張的抗張強度、耐破度和耐折度。丹江口市是湖北省的龍須草主要產(chǎn)地之一,市委市政府將開發(fā)利用龍須草作為全市農(nóng)村脫貧、財政過億的支柱產(chǎn)業(yè)來抓。在古代龍須草就被用來搓制草繩、編織蓑衣、草鞋、涼席等物。作為人造絲、人造棉的原材料,在云南等地亦有悠久的歷史,且原料轉(zhuǎn)化率不低于80%。定植后除每年的中耕施肥及間或進行的補苗與老莞改造外,無需更多的田間管理,田間除草一般只要在頭3年進行,3年后龍須草形成優(yōu)勢種群,其它雜草難以大量蔓延,而且由于葉片纖維含量高,田間基本上無危險性病蟲害。龍須草野生狀態(tài)下畝產(chǎn)量50kg左右,栽培狀態(tài)下200kg左右,科學(xué)栽培可達800一IO00kg,龍須草的現(xiàn)行收購價一般為400一500元/t。資料文獻表明，我國科研工作者在近二十年來對作物切割性能進行了大量研究：1995年倪長安等[8]對幾種型式的圓盤切割器切割玉米莖稈進行了試驗研究，分析了工作參數(shù)對切割性能的影響，為圓盤式切割器的設(shè)計提供了依據(jù)；1996年藺公振等[9]對鍘草機的切割器工作性能進行了試驗研究，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)的合理性選擇方法； 1998年韓正晟等[10]對回轉(zhuǎn)帶式切割器和齒形鏈?zhǔn)角懈钇鬟M行了試驗研究，研究表明切割器適于小麥、水稻等細莖稈作物和牧草的收割；2005年楊堅等[1113]、2007年劉慶庭、向家偉等[1420] 2011年黃漢東等[21]對甘蔗作物的切割開展了大量的試驗研究、虛擬仿真和有限元分析，對莖稈切割過程進行了高速攝像分析研究，構(gòu)建了甘蔗切割力學(xué)模型并分析了甘蔗切割作用機理，為甘蔗收割機的研制提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)；2007年馬永康等[22]對檸條收割機切割器進行設(shè)計與試驗，找到了適合檸條收割的復(fù)合式切割器結(jié)構(gòu)型式與參數(shù)。2011年李耀明等[30]對玉米莖稈往復(fù)切割力學(xué)特性進行了試驗與分析研究，分析了削切角、切割速度、切割位置、莖稈外皮與節(jié)點等因素對切割力及功耗的影響，研究為玉米莖稈切割器的設(shè)計提供了理論依據(jù)。3 課題的研究意義鄒冬生等2000年在對龍須草的葉片橫切面進行顯微觀察發(fā)現(xiàn)，莖稈里含有大量的韌性纖維，正是該韌性纖維的存在造就了龍須草的優(yōu)良造紙性能。據(jù)實地了解，各地種植戶曾經(jīng)嘗試用手持式機械切割器對龍須草進行切割，由于龍須草的優(yōu)良的柔韌性，在收割作業(yè)時出現(xiàn)收割刀纏草現(xiàn)象嚴重、刀片磨損快、刀片更換頻繁、作業(yè)效果不理想且作業(yè)成本高等諸多問題，最終都以失敗告終。同時對仿人工切割機理進行研究，最終為龍須草收割機械的設(shè)計提供技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。收割機的動力由汽油機提供。另外曲柄主軸經(jīng)過鏈輪組帶動主動扶草輪運動；主軸通過一對鏈輪帶動運送裝置運動；中間撥草輪通過主動扶草輪經(jīng)過一對鏈輪帶動。龍須草收割機由于采用放人工夾持，對切割裝置要求不是很高，但對切割運動速度及相關(guān)參數(shù)要有兼容收割能力。通過模擬人工切割龍須草的方式來提高切割支撐效果，改變傳統(tǒng)作物莖稈被動自然狀態(tài)下的切割為主動夾持狀態(tài)下的切割，對具有高韌性多纖維細長莖稈特征的龍須草莖稈實施仿人工切割原理，最終提高切割效果，對扶草輪進行仿人工設(shè)計，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下所示： 1. Pulling weeds telescopic rod 2. Fixed limit baffle ring 4. pressure ring 5. The sleeve 6. ball 7. Fixed camshaft 8. help grass round 9. Expansion path圖2 扶草輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig2 Help sheaves internal structure工作時，主動扶草輪由曲柄主軸經(jīng)過一對鏈輪傳遞動力，而中間的凸輪軸固定不動，主動輪與從動輪端部有一對相互嚙合的大齒圈，工作時做同步異向運動，帶動伸縮撥草桿，實現(xiàn)模仿人工撥草夾持動作。NNNNNNNNNNNN字。因回轉(zhuǎn)式切割器消耗功率大，對地面的平坦程度較高，不適用于山地、丘陵和梯田等地段，因此選用普通往復(fù)式切割器。數(shù)學(xué)式為 （2）式中 ——機器前進速度（m/s）；——割刀運動一個行程時間。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 720r/min。本機在平均工況下 =，故本機的設(shè)計是合理。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。汽油機聯(lián)軸器 小齒輪 鏈輪 大齒輪輸出主軸鏈輪組扶草輪鏈輪Ⅰ、汽油機輸出軸Ⅱ、減速器輸入軸Ⅲ、減速器輸出軸 Ⅳ、曲柄主軸 Ⅴ、扶草輪軸 Ⅵ、撥草輪軸 Ⅶ、輸送帶主動軸gasoline engine the coupling small gearsprocketbig gearoutput shaft chain taking grass round sprocket Ⅰ、gasoline engine output shaft Ⅱ、reducer input shaft Ⅲ、gear reducer output shaft Ⅳ、 crank spindle Ⅴ、taking grass axles Ⅵ、 dial shaft Ⅶ、conveyor belt drive shaft圖6 傳動系統(tǒng)簡圖Fig6 Transmission system diagram由圖可知，動力由汽油機發(fā)動機經(jīng)一對圓柱齒輪5和一對鏈輪兩級減速向后傳遞給曲柄主軸。因此切割系統(tǒng)傳動比為： = 汽油機的動力經(jīng)過單級圓柱齒輪一級減速就能達到需求的轉(zhuǎn)速。經(jīng)測定，割草= 200～300，所以 ==根據(jù)經(jīng)驗輸送系統(tǒng)功率需求為 （14）式中 —— 輸送系統(tǒng)單位割幅所需功率（kW/m）， ～ kW，則=1 = kW（）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： kW 收割機的傳動效率切割器的往復(fù)運動工作是由汽油機經(jīng)聯(lián)軸器、單級圓柱齒輪減速器、鏈輪傳動，聯(lián)軸器傳動效率取=~，單級圓柱齒輪減速器傳動效率 =~ ，滾子鏈的傳動效率=則切割系統(tǒng)總的傳動效率 =..== （15）（1）各軸的轉(zhuǎn)速Ⅰ軸:=3600 r/minⅡ軸:==3600r/minⅢ軸:===720r/min（2）各軸的功率 Ⅰ軸: P = Ⅱ軸: P= .= kW Ⅲ軸:= P.=（3）各軸的扭矩,扭矩公式 T=9550 （16）Ⅰ軸: T=9550=9550=m）傳動比 15效率 減速器的設(shè)計 齒輪的設(shè)計(1)齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線圓柱齒輪。= ,=齒輪彎曲強度（按最小齒寬計算） （21） （22）計算齒輪的圓周速度: （23）查表知選取8級精度齒輪是合適的。取整為20mm。②確定軸的各段直徑和長度:Ⅰ段為軸的輸入端直徑為12mm，其長度應(yīng)比聯(lián)軸器軸孔的長度略短一些，取L=18mmⅡ段軸軸徑d=21mm，（由機械手冊查得輪轂孔的倒角=，取軸肩高度h=，故d=+2h=12+2=21mm，考慮通過帶有密封的軸承端蓋的軸段長度，應(yīng)根據(jù)軸承端蓋的厚度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定距離來確定，由此取Ⅱ段軸長度為=55mm。 圖7 齒輪軸的強度校核Fig7 The strength check of the gear shaft主動軸的強度校核：軸的支撐跨度