【正文】 型的畜力割草機(jī)，同時(shí)還生產(chǎn)了引爆單刀割草機(jī)。 20 世紀(jì) 80 年代中期以來(lái)，我國(guó)對(duì)草地畜牧業(yè)投入嚴(yán)重不足，相對(duì)支持力度減緩甚至下降，使得許多牧草機(jī)械制造企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)或停產(chǎn)，再加上我國(guó)與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的制造能 力和水平的距離進(jìn)一步拉大，其產(chǎn)品類(lèi)型只有圓盤(pán)式旋轉(zhuǎn)割草機(jī)、后懸掛往復(fù)割草機(jī)、機(jī)引單刀割草機(jī)、指盤(pán)式摟草機(jī)、圓捆、方捆打捆機(jī)等，目前，人們多熱衷于討論種植牧草的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，但對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)上述效益，討論研究較少。海拉爾牧業(yè)機(jī)械總廠(chǎng)是全國(guó)牧草收獲機(jī)械的最大生產(chǎn)廠(chǎng)家。 現(xiàn)在我們研究的方向是趨向方便和省時(shí)省力[13]。 往復(fù)式切割器割草機(jī)研究發(fā)展概況 往復(fù)式割草機(jī)具有最悠久的歷史。但為保證切割質(zhì)量，必須同時(shí)提高切割器切割速度。因此，回轉(zhuǎn)式割草機(jī)得到迅速發(fā)展，它屬無(wú)支承切割。在牧草剛度小時(shí)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 旋轉(zhuǎn)式和往復(fù)式割草機(jī)所需動(dòng)力的比較 所以本設(shè)計(jì)選用的割草機(jī)是往復(fù)式割草機(jī)。 （ 4）無(wú)連桿式割草機(jī)；又稱(chēng)作平衡驅(qū)動(dòng)割草機(jī)，通過(guò)動(dòng)刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中所產(chǎn)生的不平衡又重錘吸收。結(jié)合當(dāng)前養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展的特點(diǎn)，牧草機(jī)械的研制在機(jī)型上以小型為主，在研究?jī)?nèi)容上，重點(diǎn)解決勞動(dòng)強(qiáng)度大，10203010 20 30 40 50 60力動(dòng)的需所割收生草重往復(fù)式割草機(jī)旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 用工多的牧業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，考慮部分牧場(chǎng)的規(guī)模等，所以本論文主要設(shè)計(jì)一種小型輕便的雙動(dòng)刀的往復(fù)式收割機(jī)械。選擇單缸兩沖程的柴油機(jī)，它的額定功率為 ,轉(zhuǎn)速為 2600r/min,外形尺寸為 166196208。 傳動(dòng)系統(tǒng)中動(dòng)力由柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶輪輸出后，經(jīng)三角皮帶輪和一對(duì)錐齒輪兩級(jí)減速，并改變傳動(dòng)方向后傳遞給曲柄主軸，在經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給凸輪軸，帶動(dòng)刀片進(jìn)行切割，同時(shí)，切割器曲柄主軸經(jīng)一對(duì)小鏈輪將驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸送系統(tǒng)。行走輪的直徑為 250mm。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(jì)的小型牧草收割機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)： 配套動(dòng)力：柴油機(jī) ； 割幅： 1 m； 割茬高度： 45mm 左右 ； 切割形式：雙動(dòng)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(yùn)動(dòng)速率： 1800 次 /min； 前進(jìn)方式：手扶推行式 ； 操縱人數(shù)： 1 人 ； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 工效： 334m2/h 左右 。這一章主要是設(shè)計(jì)小型牧草收割機(jī)的大體的方案，為以后的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。在工作時(shí)，柴油機(jī)輸出回轉(zhuǎn)動(dòng)力，經(jīng)過(guò)輸入軸將動(dòng)力傳輸給曲柄主軸 ,再經(jīng)曲柄機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。 因?yàn)橥鶑?fù)切割器割刀運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng) 180176。曲柄旋轉(zhuǎn)一周，割刀完成兩個(gè)行程，則割刀平均速度 pV 為 pV =15rn （ m/s ） （ ） pV = 738 3815 1000?? = m/s 式中 r —— 曲柄半徑（ mm） ； n —— 曲柄轉(zhuǎn)速（ r/min） 。 凸輪軸的設(shè)計(jì) 切割時(shí)為實(shí)現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到雙刀的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，必需有一個(gè)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)就是雙曲柄機(jī)構(gòu)，采用偏心輪式結(jié)構(gòu)，由兩偏心輪和凸輪軸組成。 圖 凸輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖 確定凸輪軸的各段直徑和長(zhǎng)度 由圖可知軸段上最小直徑在凹槽處，故 ④ 段 的直徑即 4 16d? mm， 4 2L? mm。 軸段 ⑤ 上是圓螺母，故 5 20d? mm， 5 42L? mm。動(dòng)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。 下動(dòng)刀 上動(dòng)刀 壓板 4 機(jī)架 墊片 螺母 螺栓 墊片 圖 刀片的間隙調(diào)整 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 偏心輪的設(shè)計(jì) 偏心輪是該機(jī)器的最主要的一個(gè)部件，要想實(shí)現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到雙刀的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，必需有一個(gè)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)就是雙曲柄機(jī)構(gòu)，采用偏心輪式的結(jié)構(gòu)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 4章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)將柴油機(jī)的動(dòng)力分別傳送給切割器和輸送系統(tǒng)。 傳動(dòng)比確定 曲軸主軸的轉(zhuǎn)速 pV = 2260 15r n rn? ? m/s （ ） 往復(fù)式切割器割刀平均速度常為 ～ m/s， 由 公式 （ ）得 n = ? ?315 1 5 1 .6 23 8 1 0pVr ??? ? ～ = ～ r/min 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 取曲柄主軸轉(zhuǎn)速 nⅡ =738 r/min。2i = mnnⅡ=2600738= （ ） 式中 1i —— 一級(jí)皮帶輪減速比 ； 2i —— 二級(jí)圓錐齒輪減速比 。 收割機(jī)功率需求分析和傳動(dòng)效率 收割機(jī)的功率分析 收割機(jī)功率包括立式割臺(tái)往復(fù)切割器切割功率 1P 和輸送功率 2P 。 皮帶輪傳動(dòng)效率取 1 ?? ，圓錐齒輪傳動(dòng)效率 2 ? ? [11] ，則切割系統(tǒng)總的傳動(dòng)效率 12 6 7 3? ? ?? ? ? ? ?總 圖 切割系統(tǒng)傳動(dòng)圖 （ 1）各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ 軸 12600 17331 .5mnn i? ? ?Ⅰ r/min 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 Ⅱ 軸 21733 7382 .3 5nn i? ? ?ⅠⅡ r/min （ 2）各軸的功率 Ⅰ 軸 01 ?? ? ? ? ?Ⅰ kW Ⅱ 軸 2 2 .7 8 0 .9 7 2 .7 0PP ?? ? ? ? ?Ⅱ Ⅰ kW （ 3）各軸的扭矩 電機(jī)軸 00 2 .99 5 5 0 9 5 5 0 1 0 .6 52600mPT n? ? ? ? Nm） 傳動(dòng)比 i 效率 ? 減速器的設(shè)計(jì) 錐齒輪的設(shè) 計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)切割系統(tǒng)總傳動(dòng)比 :1， 可進(jìn)行二級(jí)減速 ， 一級(jí)通過(guò)動(dòng)力皮帶輪輸出減速，第二級(jí)因要滿(mǎn)足回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)最終轉(zhuǎn)化為割刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故設(shè)計(jì)二級(jí)減速為一對(duì)圓錐齒輪。 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，采用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式，齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式 。 （ 4）由抗彎疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)圖查得抗彎疲勞壽命系數(shù)??。 因小圓錐節(jié)圓線(xiàn)速度 1 7 3 3 3 .1 4 4 0 3 .8 16 0 0 0 6 0 0 0nDv ? ??? ? ?m/s 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 故 3 .1 8 4 2 1 .6 01 0 0 1 0 0vz ??? 由動(dòng)載系數(shù)圖查得 vK =； aK —— 嚙合齒對(duì)間載荷分配系數(shù)，取 1； FK? —— 齒輪傳動(dòng)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 ? ? 。 （ 11）設(shè)計(jì)計(jì)算 ? ?53 2224 10 71 418 1 1m ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?mm 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m =2mm。 7654321 圖 軸結(jié)構(gòu)示意圖 確定輸入軸各段的直徑和長(zhǎng)度 各軸段的直徑是在扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)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。故該段的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)等于軸承內(nèi)徑和寬度，即 2d =20mm,右端定位是套筒，其長(zhǎng)度比齒輪輪轂寬度小 2mm，故 2L =10mm。 軸段 ⑥ 上預(yù)留端蓋安裝的尺寸，則 6 20d ? mm， 6 28L? mm。mm 作用在小錐齒輪上的各力： 1122tmTTF Dd???? （ ） 式中 1md —— 小齒輪齒寬中點(diǎn)平均分度圓直徑 ， 11mmd m z? ； m —— 齒寬中點(diǎn)平均模數(shù) ， ? ?1 0 .5 1 .7mRmm ?? ? ?。m） ? ? 扭矩 T （ N 由于割草機(jī)工作季節(jié)強(qiáng)，一荏一般一周多，故不需對(duì)其精確校核疲勞強(qiáng)度。 曲柄主軸的設(shè)計(jì)及校核 曲柄主軸的設(shè)計(jì) 收割機(jī)的切割器動(dòng)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(dòng)力，由前面的功率計(jì)算可知 P =，錐齒輪傳動(dòng)的效率為 ,軸的材料選則 40Cr 調(diào)質(zhì)， 0 112 97A ? ～ ， [ ] 35 55? ? ～ MPa， 軸的轉(zhuǎn)速 n =738r/min。 軸段 ⑦ 上安裝小鏈輪 ,則 7 22d ? mm， 7 36L? mm。 軸段 ⑤ 上也是安裝彈性擋圈 ,則 5 18d? mm， 54L? mm。 曲柄主軸的受力分析 曲柄主軸的受力見(jiàn)圖 。 1160 1000z n pv? ? （ ） 式中 1z —— 為鏈輪齒數(shù) ； n —— 鏈輪轉(zhuǎn)速（ r/min） ； p —— 為鏈條節(jié)距 （ mm） 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 表 曲柄主軸的支承點(diǎn)反作用力 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 R （ N） 1 ? 2 ? 1 ? 2 ?? 彎矩 M （ Nm） ? ? 22 2 9 .5 3eqM M a T? ? ? （ 式中 ? ） 確定曲柄主軸上鍵的類(lèi)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。 （ 3）與聯(lián)軸器聯(lián)接處的鍵 ① 選擇鍵的類(lèi)型 選 A 型普通平鍵 ； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 ② 確定鍵的尺寸 根據(jù)軸徑 d =20mm,輪轂長(zhǎng) L? =50mm, 由平鍵聯(lián)接的剖面和鍵 槽尺寸表 [4]查得鍵寬 b =6mm, h =6mm, L =40mm； ③ 強(qiáng)度驗(yàn)算 確定許用應(yīng)力由鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力和壓強(qiáng)表 [6]查p?????=125~150 MPa 鍵的工作長(zhǎng)度 20 6 14l L b? ? ? ? ?mm 擠壓面高度 / 2 6 / 2 3hh?? ? ?mm 擠壓應(yīng) 力 52 2 0 .3 4 1 08 0 .9 5( ) 2 0 3 1 4p Td h l? ??? ? ?? ??MPa＜ ??? 故安全。mm,允許的軸孔直徑在 22 32～ mm 之間。見(jiàn)圖 和 。 ② 采用凸緣式結(jié)構(gòu) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 DD D Ddm eD34 0 23 圖 曲柄主軸中軸承蓋結(jié)構(gòu) ③ 尺寸計(jì)算 與此對(duì)應(yīng)的軸承外徑為 52mm，則 3 52DD?? mm ? ?4 0. 85 0. 9 44 .2 46 .8DD??～ ～， 取 4 46D? mm 根據(jù)軸承外徑選 4M8，則 3 8d? 故 72D D d? ? ?mm ? ?2 0 32. 5 3 92D D d? ? ?～mm ??， 取 8e? mm。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 圖 上箱體 圖 下箱體 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 減速器附件的設(shè)計(jì) （ 1）固定減速箱輸入軸的軸承蓋 ① 材料選用鑄鐵 HT150，結(jié)構(gòu)尺寸如圖 所示 。 （ 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(dòng)件嚙合精度的重要機(jī)件，其重量約占減速器總重量的 50%，對(duì)減速器的性能、尺寸、重量和成本均有很大的影響。mm 查表 [6]得工作情況系數(shù) ? 故計(jì)算轉(zhuǎn)矩 1 .5 3 4 .9 4 5 2 .4 1c a AT K T? ? ? ?N （ 1）與大錐齒輪聯(lián)接處的鍵 ① 選擇鍵的類(lèi)型 選 A 型普通平鍵 ； ② 確定鍵的尺寸 根據(jù)軸徑 d =28mm,輪轂長(zhǎng) L? =30mm,由平鍵聯(lián)接的剖面和鍵槽尺寸表 [4]查得鍵寬 b =8mm,h =7mm, L =25mm； ③ 強(qiáng)度驗(yàn)算 確定許用應(yīng)力由鍵聯(lián)接的許用應(yīng) 力和壓強(qiáng)表 [6]查得 p?????=70~80 MPa 鍵的工作長(zhǎng)度 25 8 17l L b? ? ? ? ?mm 擠壓面高度 / 2 7 / 2 3 .5hh? ? ? ?mm 擠壓應(yīng)力 52 2 0 .3 4 1 04 0 .8 2( ) 2 8 3 .5 1 7p Td h l? ??? ? ?? ??MPa＜ ??? 故安全。m） 16 總彎矩（ N 式中 W —— 軸計(jì)算截面的抗彎截面模量 mm3；