【正文】 overall scheme of reaper working on hillside and some suitable design parameters such as rotational speed of main shaft in cutting system, cutting speed index, conveying speed index have been determined. The reaper is mainly posed of cutting, conveying and Transmission system. This machine with selfdriven power (the watercooling diesel engine of ) was adopted to vertical header, horizontal conveying . Keywords: Herbage。 DoublePropelled1 前言 研究目的與意義我們國家改革開放以來，人民生活水平顯著提高，生活的質(zhì)量也得到了明顯的改善，這都歸功于經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。隨著農(nóng)村現(xiàn)代化進程的加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正朝著多元化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在種植牧草的品種主要為黑麥草、紫花苜蓿，這些品種韌性大，強度高，人工用鐮刀收割時刀口在很短時間就鈍了，農(nóng)戶常將磨刀磚帶到田頭，經(jīng)常磨刀，工作效率低下。無論是對進口機械還是國產(chǎn)機械，國內(nèi)用戶在購買時都應(yīng)該慎重，仔細分析每種機器的特點、性能以及適應(yīng)性，這樣才能更好地使其發(fā)揮最大的作用，為我國牧草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強大的裝備支持[4]。我國的牧草收割技術(shù)設(shè)備與發(fā)達國家相比有很大的差距，而且大多為仿造產(chǎn)品，品種不全，主要的工作零部件機構(gòu)參數(shù)選擇不當(dāng)，生產(chǎn)技術(shù)不成熟，設(shè)備質(zhì)量欠佳，遠遠不能滿足日益擴大的國內(nèi)草產(chǎn)品生產(chǎn)加工設(shè)備市場的需要。小型牧草收割機普遍得到牧草專業(yè)戶的歡迎，能減輕牧草收獲時繁重的體力勞動，同時減少工人割草的時候?qū)δ敛莸嫩`踏，還有工人用手工割草時對草根的傷害，使牧草生長的更旺盛，用電動割草機割的草長度一致，便于捆扎和運輸，給剩下的環(huán)節(jié)帶來了很大的方便。1805年英國工程師托馬斯早期應(yīng)用普遍的是往復(fù)式割草機，為了提高機具的生產(chǎn)率，盡量加大割幅以及提高機具的前進速度。迪爾公司牧草機械有 13個品種 49個機型；紐荷蘭公司現(xiàn)生產(chǎn) 12個品種 25個機型[3]。世界著名牧草機械制造商約翰國際著名的農(nóng)機生產(chǎn)商如美國紐荷蘭、約翰迪爾、凱斯公司，英國福格森公司，韓國成元公司，德國威格公司和前進公司的收割機都已系列產(chǎn)生，這些設(shè)備無論在機械結(jié)構(gòu)、動力配套、液壓系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)設(shè)計方面都處理得很成功，一些新的設(shè)計理論、最新科研成果的應(yīng)用在這些機械上都有體現(xiàn)。與許多的發(fā)達國家相比有很大的差距。我國在85年又研制出了六盤全齒式旋轉(zhuǎn)割草機。 目前，我國生產(chǎn)的牧草收獲機械的主要企業(yè)有3家（海拉爾牧業(yè)機械總廠、寶昌牧業(yè)機械廠和新疆畜牧機械廠）。在2002年上海向明公司也自行研制出了圓盤后掛式割草機，它是利用拖拉機輸出的動力和行走裝置進行收割牧草作業(yè)。按照割草幅寬可為窄幅和寬幅式割草機。加大割幅將增加金屬消耗量，因此以提高前進速度更為有利。（2）回轉(zhuǎn)式割草機研究發(fā)展概況近年來，西歐由于種植牧草面積大量增加，并使用大量含氮肥料使牧草高大，茂密而趨于倒伏。（普通往復(fù)式割草機為 1～2 馬力/米，雙動刀割草機為 4～8 馬力/米）工作幅重割區(qū)大，割茬不齊，碎草多，且對地面的平坦程度要求較高。如圖1所示是兩種割草機在收割時，所需動力的對比[8]。雙動刀割草機是兩組刀片相反反向切割。電動割草機主要有動力源、切割系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)和行走系統(tǒng)組成。因為單刀片運動時，它的速度不能達到切割牧草所需要的速度，雙刀片割草機的速度是單刀片割草機的兩倍。輸送系統(tǒng)采用皮帶傳輸，傳輸帶上裝有撥齒，將牧草輸送到收割機的右側(cè)。這些品種在形狀、性能上差異較大，切割強度明顯不同，故對牧草切割裝置要求較高，對刀刃型式、切割運動速度及相關(guān)參數(shù)都要有兼容收割能力。確定割草機的類型為雙動往復(fù)式收割機。目前割草機上普遍采用往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式切割器。在動刀高度一定時，重割區(qū)和空白區(qū)的大小與機器前進速度和曲柄轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系，其關(guān)系用切割進程表示。因牧草稠密多汁，切割阻力大，往復(fù)式割草機切割速度應(yīng)大于 [3]。[3]，本機在平均工況下 =，故本機的設(shè)計是合理的。NNNNNNNNNNNN字。動刀是切割器的主要工作零件，采用光刃結(jié)構(gòu)，光刃切割省力，割荏整齊，但易磨鈍，工作中需經(jīng)常磨刀，主要用于牧草收割。偏心輪的結(jié)構(gòu)如圖5所示：圖5偏心輪Fig5 Eccentric gear 切割裝置附件的設(shè)計壓板 （見圖6）圖6 壓板Fig6 Clamp機架 （見圖 7）圖7 機架Fig7 Frame 本章小結(jié)本章主要是分析切割器的參數(shù)，通過原理分析，根據(jù)電動割草機的工作情況計算出機器前進的速度和割刀切割的速度，同時進行切割裝置的設(shè)計，切割裝置是牧草收割機的主要組成部分，其性能影響整個牧草的收割質(zhì)量。柴油機 聯(lián)軸器 動力輸入皮帶輪 輸入軸大皮帶輪 小錐齒輪 大錐齒輪 輸送主動鏈輪 輸送從動鏈輪 偏心輪 輸送帶輪 Ⅰ、減速箱輸入軸 Ⅱ、曲柄主軸 Ⅲ、凸輪軸 Ⅶ、 輸送主軸圖8 傳動系統(tǒng)簡圖Fig8 Drive system schematic由圖8可知，動力由柴油機發(fā)動機皮帶輪輸出后經(jīng)皮帶輪4和一對錐齒輪6兩級減速，并改變傳動方向后傳遞給曲柄主軸。一路經(jīng)二級減速后，直接傳遞給曲柄主軸（nⅡ=738r/min）。由式（9）得 =即 = 式中 —— 二級減速主動小錐齒數(shù)； —— 二級減速從動大錐齒數(shù)。m/m2）。m Ⅱ軸 N選取精度等級 表面因采用淬火處理，故初選7級精度。m（2）取齒寬系數(shù)，齒寬中點的平均分度圓直徑和模數(shù) ，故。則（6）計算抗彎疲勞許用應(yīng)力，錐齒輪彎曲疲勞強度安全系數(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 。（9）分度圓齒厚mm齒輪強度校核按齒面接觸疲勞強度校核 （16）式中 ——節(jié)點區(qū)域系數(shù)，對于標準直齒輪 =；——彈性系數(shù)，由彈性系數(shù)表查得；——接觸疲勞許用應(yīng)力（MPa）； （17）式中 ——齒輪材料的接觸疲勞極限（MPa）；——接觸疲勞強度壽命系數(shù)，由接觸疲勞強度壽命系數(shù)圖查得； ——接觸疲勞強度最小安全系數(shù)，取 ；MPaMPaMPa＜故二級錐齒輪齒面接觸強度合理。各軸段的長度，主要取決于各零件與軸配合部分的軸向尺寸和零件間必要的軸向間隔的距離。軸段③為軸肩定位軸承，為保證軸承的軸向固定，則mm，mm。軸段⑦上安裝有皮帶輪，考慮到帶輪裝拆方便，故mm，mm。則 N式中 ——壓力角，；——小齒輪分度圓錐角，由前面計算可知 。m）總彎矩（N（5）確定軸上鍵的類型和尺寸軸上零件的周向固定采用鍵，故在錐齒輪與皮帶輪的軸段上開鍵槽。軸的最小直徑 （22）取 ， MPa ，則mm由于軸上開鍵槽,考慮鍵槽對軸的強度削弱,應(yīng)增大軸徑,一般有一個鍵槽時,軸徑增大3%左右,有兩個鍵槽時應(yīng)增大7%左右,然后圓整為標準直徑,因此將圓整成18mm。軸段④安裝軸承,其直徑和長度等于相應(yīng)軸承的內(nèi)徑和寬度,選用6025型深溝球軸承,則mm， mm。軸段②上安裝錐齒輪,則mm，mm。圖13 曲柄主軸的受力圖Fig13 The crank shaft by the attempt，主軸的轉(zhuǎn)速為nⅡ=738 r/min。計算得 m/s N N(4)曲柄主軸的強度校核由上面的彎曲應(yīng)力圖13知處錐齒輪截面為最大應(yīng)力處， （26）查軸的常用材料及其主要機械性能表[6]可知40Cr調(diào)質(zhì)時，MPa，根據(jù)值查軸的許用彎曲應(yīng)力表查得軸的許用彎曲應(yīng)力MPa。m）扭矩（N故需要確定它們的類型及尺寸，以及校核強度。(6)確定聯(lián)軸器的類型和相關(guān)尺寸①選用凸緣式聯(lián)軸器②計算轉(zhuǎn)矩 工作轉(zhuǎn)矩為 N 箱體及附件的設(shè)計(1)箱體的設(shè)計a箱體的材料箱體一般用灰鑄鐵HT200或HT250制造。d減速器的潤滑和密封本文所設(shè)計的減速器是小型的，可采用脂潤滑，選用二硫化鉬鋰；軸伸出端密封采用軸承蓋及密封圈。 根據(jù)軸承外徑選4M8，則故mmmm，取 mmmm。 本章小結(jié)本章主要是設(shè)計整個裝置的傳動系統(tǒng)，確定傳動系統(tǒng)比的分配，計算出切割系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的功率需求和傳動效率。5輸送系統(tǒng)的設(shè)計割草機的輸送系統(tǒng)直接影響著收獲質(zhì)量。即 （28）式中 ——機器前進速度；——機器作業(yè)幅寬(=1m)；——輸送帶速度；——牧草層厚度（拔齒高度）；——牧草生長密度（株/M2）；——牧草在輸送帶上的集密度（株/M2）。(2)帶輪的直徑mm參平帶輪的直徑表選mm(3)帶速＜=30m/s(4)兩個帶輪直徑相同，同比傳動，即mm(5)軸間距 根據(jù)結(jié)構(gòu)確定=1020mm(6)所需帶長mm （未考慮接頭長度）(7)帶輪包角＞(8)曲撓次數(shù)＜其中 ——帶輪數(shù) 。(12)作用在軸上的力N式中 ——帶的預(yù)緊應(yīng)力，MPa。 撥齒高度和間距 撥齒高度根據(jù)輸送能力確定，需較高的輸送能力，故撥齒 高取為=50mm，齒形上窄下寬，呈梯形，水平安裝由厚1～2 薄板制成，故取撥齒間距 =142mm。選用滾子鏈傳動。設(shè)計功率 （31）式中 ——工況系數(shù)，查工況系數(shù)表得 ；——小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查小鏈輪齒數(shù)系數(shù)得 ；——多排鏈排數(shù)系數(shù)，查多排鏈排數(shù)系數(shù)得 =1。 則 圓整為整數(shù)并取偶數(shù)，則鏈條長度m理論中心距mm鏈速m/s滾子鏈鏈輪尺寸（1）鏈輪材料選用45（2）鏈輪齒數(shù)（3）配用鏈條的節(jié)距，滾子外徑mm （4）分度圓直徑 mm（5）齒頂圓直徑mmmm取mm（6）齒根圓直徑mm（7）分度圓弦齒高mmmm取mm。該軸的結(jié)構(gòu)示意圖見19。軸段④是軸承內(nèi)圈定位的軸肩，則根據(jù)軸承定位尺寸mm，mm。軸段⑧是軸承內(nèi)圈定位的軸肩，故=26mm，=28mm。帶的預(yù)緊力一般為= MPa，且主從動輪的直徑相同，=180176。并根據(jù)相關(guān)參數(shù)進行輸送主軸的設(shè)計。本論文所設(shè)計的小型電動割草機能適當(dāng)?shù)臏p輕牧草收獲時繁重的體力勞動，同時也符合電動割草的農(nóng)藝要求，其主要特點如下：（1）小型電動割草機機結(jié)構(gòu)緊湊，小巧靈活，轉(zhuǎn)移方便且操作簡捷，整機通過性能好，適應(yīng)性強，可收割山川、丘陵、梯田，套種田等中小塊牧草，且對草地?zé)o任何負作用，克服以往機械連年使用使草地退化的缺點。　?。?）小型電動割草機的減速器采用的是錐齒輪傳動，改變傳動方向。隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，給牧草機械化發(fā)展帶來了新的機遇，小型電動割草機市場需求空間很大，前景廣闊。在學(xué)術(shù)上任老師是一位嚴謹求實、認真負責(zé)的人。附錄2：減速器