【正文】 刀等優(yōu)點(diǎn)。具有領(lǐng)先地位的產(chǎn)品有牽引式往復(fù)割草壓扁機(jī)、自走式割草壓扁機(jī)，如 NEWHOLLAND4748491465 型等，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：配有護(hù)刃器和短齒護(hù)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(dòng)或液壓調(diào)節(jié)切割器護(hù)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(dòng)壓扁輥，不需要調(diào)整任何鏈條等優(yōu)點(diǎn)[4]。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(jī)械，如 CASE Combine Harvester515，整機(jī)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(fèi)力地應(yīng)付潮濕倒伏密集的牧草及坡地上的作物[6]。在一些發(fā)達(dá)國家，如美國牧草收割機(jī)已全部實(shí)行機(jī)械化，由牽引發(fā)展成自走式，已發(fā)明出機(jī)器人式割草機(jī)，牧草業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)一大產(chǎn)業(yè)[8]。在50年代末海拉爾機(jī)械廠生產(chǎn)出了新型的畜力割草機(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，我國對草地畜牧業(yè)投入嚴(yán)重不足，相對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)，再加上我國與歐美等發(fā)達(dá)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(jìn)一步拉大，其產(chǎn)品類型只有圓盤式旋轉(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)械總廠是全國牧草收獲機(jī)械的最大生產(chǎn)廠家。 現(xiàn)在我們研究的方向是趨向方便和省時(shí)省力。 （1）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21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)。因此驅(qū)動(dòng)裝置和刀片支撐裝置的構(gòu)造比較復(fù)雜，但驅(qū)動(dòng)時(shí)動(dòng)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(shí)相對比較快。割草機(jī)的動(dòng)力由柴油機(jī)提供。將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)采用雙曲柄機(jī)構(gòu)。行走系統(tǒng)，目前行走系統(tǒng)采用人工推行，暫時(shí)不考慮機(jī)動(dòng)行走，這樣也是為了從經(jīng)濟(jì)方面考慮。牧草機(jī)的動(dòng)力機(jī)型要小巧，工作可靠；操作上要簡單便利，整機(jī)輕便，價(jià)格低廉。其中的切割系統(tǒng)中采用雙動(dòng)刀片；傳動(dòng)系統(tǒng)中減速器采用錐齒輪傳動(dòng)；輸送系統(tǒng)采用帶傳動(dòng)。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Ⅰ往復(fù)式切割器[2]。數(shù)學(xué)式為 （31）式中 ——機(jī)器前進(jìn)速度（m/s）；——割刀運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程時(shí)間。但切割速度太大，慣性力增加，引起機(jī)器震動(dòng)，因此選擇適宜切割速度是關(guān)鍵，曲柄主軸轉(zhuǎn)速 738 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31 凸輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖 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④段的直徑即mm， mm。軸段⑤上是圓螺母，故mm，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。切割裝置的設(shè)計(jì)包括刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、刀片間隙的調(diào)整、偏心輪的設(shè)計(jì)和相關(guān)附件的設(shè)計(jì)。曲柄主軸經(jīng)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給凸輪軸帶動(dòng)刀桿及動(dòng)刀做往復(fù)切割運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，切割器曲柄主軸經(jīng)一對小鏈輪8將驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸送系統(tǒng)。因此切割系統(tǒng)傳動(dòng)比為： = 輸送系統(tǒng)傳動(dòng)是通過曲柄主軸中央的小鏈輪，經(jīng)同比傳動(dòng)給輸送主軸，獲得動(dòng)力帶動(dòng)輸送帶橫向輸送。經(jīng)測定，割草= 200～300，[5]所以 ==根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸送系統(tǒng)功率需求為 （45）式中 —— 輸送系統(tǒng)單位割幅所需功率（kW/m）， ～ kW[11]，則=1 = kW（44）式中未考慮傳動(dòng)效率和空轉(zhuǎn)所需的功率，故立式割臺往復(fù)收割機(jī)最低所需總功率為： kW 割草機(jī)的傳動(dòng)效率切割器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作是由柴油機(jī)的皮帶輪輸出動(dòng)力，經(jīng)皮帶輪、圓錐齒輪二級減速見圖41。m表41 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸Ⅰ軸Ⅱ軸轉(zhuǎn)速/（r/min）26001733738功率/（kW）扭矩/（N因?yàn)槭情]式硬齒面齒輪傳動(dòng)，故初選小齒輪齒數(shù) 。[11]（3）由齒輪的抗彎疲勞極限圖查得大、小齒輪的抗彎疲勞強(qiáng)度極限 MPa。MPaMPa（7）計(jì)算載荷系數(shù) （48）式中 ——工作情況系數(shù)，由使用系數(shù)表[7]查得；——?jiǎng)恿d荷系數(shù)。（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 。 幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑mmmm（2）錐角 （3）根高 （其中 =1 ）（4）齒根角 （5）頂圓直徑mmmm（6）齒根圓直徑 mmmm（7）錐距mm（8）齒根角 故=176。圖42 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(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⑥上預(yù)留端蓋安裝的尺寸，則mm，mm。mm作用在小錐齒輪上的各力： （411）式中 ——小齒輪齒寬中點(diǎn)平均分度圓直徑，； ——齒寬中點(diǎn)平均模數(shù)。m）扭矩（N由于割草機(jī)工作季節(jié)強(qiáng)，一荏一般一周多，故不需對其精確校核疲勞強(qiáng)度。 曲柄主軸的設(shè)計(jì)及校核(1)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=，,軸的材料選則40Cr調(diào)質(zhì)， MPa，軸的轉(zhuǎn)速=738r/min。軸段⑦上安裝小鏈輪,則mm，mm。軸段⑤上也是安裝彈性擋圈,則mm，mm。(3)曲柄主軸的受力分析曲柄主軸的受力見圖45。 （417）式中 ——為鏈輪齒數(shù)； ——鏈輪轉(zhuǎn)速（r/min）；——為鏈條節(jié)距（mm）。表43曲柄主軸的支承點(diǎn)反作用力載荷水平面垂直面支反力（N） 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。c與聯(lián)軸器聯(lián)接處的鍵①選擇鍵的類型 選A型普通平鍵；②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；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=125~150 MPa鍵的工作長度 mm擠壓面高度 mm擠壓應(yīng)力 MPa＜ 故安全。mm,允許的軸孔直徑在mm之間。見圖14和圖15。 ，取mm。根據(jù)軸承外徑選4M8，則故mmmm，取 mmmmc套杯的設(shè)計(jì)在減速器中的輸入軸上兩個(gè)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。軸承蓋的設(shè)計(jì)主要確定其類型、結(jié)構(gòu)和尺寸；套杯的設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)分析和尺寸的確定。 輸送帶速度計(jì)算合理的輸送速度應(yīng)使輸送帶單位時(shí)間內(nèi)輸送的牧草量等于收割機(jī)同時(shí)間內(nèi)收割的牧草量，如圖18所示。 輸送系統(tǒng)中帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（1）選用膠帆布平帶傳動(dòng)。 mm2（11）帶寬mm選取標(biāo)準(zhǔn)值，則=12mm。d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 mme輻板厚度s，取mmf輪緣尺寸輪緣厚度 mm因?yàn)閯?dòng)刀切割速度= ，為能及時(shí)將牧草輸送出，據(jù)算得輸送帶最高線速度為= 。 鏈輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)輸送系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，故計(jì)算鏈輪傳動(dòng)的參數(shù)值。張緊鏈輪的齒數(shù) 。鏈長節(jié)數(shù) （55）式中 ——以節(jié)數(shù)表示的中心距初定值，； —— 系數(shù) 。 （53）取A0=100 ， [τ]=40 MPa ，則mm由于軸上開鍵槽,考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度削弱,應(yīng)增大軸徑,一般有一個(gè)鍵槽時(shí),軸徑增大3%左右,有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大7%左右,然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑,因此將圓整成10mm。軸段③上安裝軸承及外圈定位的軸承端蓋，軸承選用6204型的深溝球軸承，則該段的軸徑等與軸承的內(nèi)徑值，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐》，得=20mm，=60mm。軸段⑦上也是安裝彈性擋圈以定位鏈輪，故==18mm，==4mm。，輸送主軸的轉(zhuǎn)速n=738r/min，由此可計(jì)算出輸送帶輪上的圓周力FN由于輸送帶輪為平帶，寬=12mm，帶厚=3mm，故帶的截面積=36。 本章小結(jié)本章主要是進(jìn)行輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定輸送帶的速度，輸送帶尺寸，拔齒高度和間距，輸送帶高度和割臺前伸量的值，設(shè)計(jì)輸送系統(tǒng)中的帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。目前，我國牧草的種植收獲主要依靠人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，功效低，難以適應(yīng)規(guī)模化及市場發(fā)展的要求。刀片與刀桿構(gòu)成一體，避免了刀片和刀桿在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)作不一，出現(xiàn)晃動(dòng)，并且刀片采用光刃，切割牧草的阻力小，割茬平整。小型電動(dòng)割草機(jī)技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)已達(dá)到了預(yù)定的要求。首先感謝我的指導(dǎo)老師。附錄附錄1：13張零件圖。48