【正文】 ? ? （ 式中 ? ） (5)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。mm,允許的軸孔直徑在 22 32～ mm 之間。 ? ?4 0 . 8 5 0 . 9 4 4 . 2 4 6 . 8DD??～ ～， 取 4 46D? mm。軸承蓋的設(shè)計(jì)主要確定其類(lèi)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。 輸送系統(tǒng)中帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) (1)選用膠帆布平帶傳動(dòng) 。 圖 18 輸送帶 Fig18 Conveyor 取 k = 1q / 2q ， 為牧草積集系數(shù) 。根據(jù)傳動(dòng)比進(jìn)行錐齒輪的設(shè)計(jì)，確定錐齒輪的有關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行校核計(jì)算。 圖 14 上箱體 Fig14 Box 圖 15 下箱體 Fig15 The lower box (2)減速器附件的設(shè)計(jì) a 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 16 所示 。mm 查表 [6]得工作情況系數(shù) ? 故計(jì)算轉(zhuǎn)矩 1. 5 34 .9 4 52 .4 1c a AT K T? ? ? ?Nm） 16 總彎矩（ N 大錐齒輪的受力的大小與小錐齒輪的受力大小一致，即 9ttFF?? N 2114 2. 40raFF?? N ?? N 鏈輪作用在主軸的壓軸力 1 KF? （ 23） 式中 QK —— 壓軸力系數(shù) ，水平傳動(dòng) ? ； F —— 有效圓周力 。 軸段 ③ 為軸肩 ,對(duì)軸承左端固定 ,為保證軸承的安裝 ,則 3 32d ? mm， 3 80L? mm。 a 齒輪處的軸段上的鍵 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 =14mm,輪轂長(zhǎng) 14L?? mm,查平鍵聯(lián)接的剖面和鍵槽尺寸表 [4]查得鍵寬 b =5mm,h =5mm, L =8mm； 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?????=70～ 80MPa； 鍵的工作長(zhǎng)度 8 5 3l L b? ? ? ? ?mm 擠壓面高度 / 2 5 / 2 ?? ? ?mm 擠壓應(yīng)力 52 2 0 . 1 5 1 05 3 . 3 2( ) 1 4 2 . 5 3p Td h l? ??? ? ?? ??MPa＜ ? ?P? 故安全。 1ta n c o s 1 0 0 1 .2 9 ta n 2 0 c o s 2 3 3 3 5 .4 7rtFF ??? ? ? ? ? ? ?N 圖 11 軸的受力圖 Fig11 Axial force 1ta n sin 10 01 .2 9 ta n 20 sin 23 14 2. 4atFF ??? ? ? ? ? ? ?N 由軸上受力分析可計(jì)算軸上的支反力，最大應(yīng)力處 1HM 、 1VM 、 M 、 eqM 值于下表 。 軸段 ④ 上也安裝軸承，故直徑與 ② 的直徑相等，則 4 20d ? mm， 4 12L? mm。 減速箱輸入軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 （ 1） 減速箱輸入軸的設(shè)計(jì) 該軸的一端與皮帶輪相聯(lián)，另一端與小錐齒輪相聯(lián)，且都是懸臂式，軸的材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)時(shí)，取皮帶輪的傳動(dòng)效率為 ，則計(jì)算出皮帶輪和齒輪與軸相聯(lián)地方軸的直徑 300PdAn? （ 18） 式中 P —— 軸傳遞的功率（ kW） ； n —— 軸的轉(zhuǎn)速 （ r/min） 由前面的計(jì)算可知 ? ? kW， 1733n? ? r/min 30 2 .7 81 0 3 1 2 .0 61733d ? ? ?mm 由于軸上開(kāi)鍵槽，考慮鍵槽對(duì)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 ? ? 01 7 % 1 2 .9 0dd? ? ?mm 將 d 圓整成 14mm，即 14d? mm。 111l im 1 80 0 6401. 25NFF FYS?? ??? ? ? ??? MPa 222 l im 1 800 640NFF FYS?? ??? ? ? ??? MPa （ 7）計(jì)算載荷系數(shù) K A v a FK K K K K?? （ 15） 式中 AK —— 工作情況系數(shù) ， 由使用系數(shù)表 [7]查得 ? ； vK —— 動(dòng)力載荷系數(shù) 。 因?yàn)槭情]式硬齒面齒輪傳動(dòng) ， 故初選小齒輪齒數(shù) 1 2 11 8 , 4 2z z iz? ? ?則 。 經(jīng)測(cè)定，割草 0L = 200～ 300， [5]所以 1P = 1 202020?? = 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸送系 統(tǒng)功率需求為 2 bP PB? （ 12） 式中 bP —— 輸送系統(tǒng)單位割幅所需功率（ kW/m） ， 一般取 ～ kW[11]，則 2P =1 = kW （ 12）式中未考慮傳動(dòng)效率和空轉(zhuǎn)所需的功率，故立式割臺(tái)往復(fù)收割機(jī) 最低所需總功率為： 12 1. 94 0. 22 2. 16P P P? ? ? ? ?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(jí)減速 見(jiàn)圖 9。因此切割系統(tǒng)傳動(dòng)比 i 為： i= 1i 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)。 凸輪軸的設(shè)計(jì) 凸 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。其時(shí)間為 t t=30n （ 2） 將（ 2）代入 （ 1） 得 H = 30mVn （ 3） 式中 n —— 曲柄轉(zhuǎn)速（ r/min）。 3 切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 切割器主要參數(shù)的分析 切割器是各種 割草 機(jī)最主要的部件，其工作效率和作業(yè)質(zhì)量直接影響整機(jī)性能。 小型 電動(dòng)割草 機(jī)要能適應(yīng)目前主要種植的黑麥草、紫花苜蓿和三葉草等品種。 切割系統(tǒng)， 選用雙刀片往復(fù)式。 以上的割草機(jī)都是固定式定刀，只有一個(gè)動(dòng)刀，單動(dòng)刀的運(yùn)動(dòng)頻率低，容易卡滯堵塞，難以適應(yīng)柔性莖桿牧草的切割，而且工作時(shí)平衡能力差。但回轉(zhuǎn)式割草機(jī)功率消耗較大，為 10～ 6 馬力/米 。其發(fā)展趨勢(shì)是提高生產(chǎn)效率，一是提高前進(jìn)速度，二是增加割幅。 目前甘肅酒泉 地區(qū)農(nóng)機(jī)推廣站研制成功新式的二圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)牧草收割機(jī)，正式通過(guò)技術(shù)鑒定，準(zhǔn)予批量生產(chǎn)，可收割各類(lèi)高密度的人工種植和天然牧草。 70年代內(nèi)蒙古和新疆分別研制成單圓盤(pán)，雙圓盤(pán)和四圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)，這些割草機(jī)適 合于高密度的人工種植和天然草場(chǎng)收割，具有割茬低等。 近年來(lái)，歐美等天然草場(chǎng)面積較大的發(fā)達(dá)國(guó)家的收割設(shè)備更成熟，結(jié)構(gòu)參數(shù)更合理，更可靠，生產(chǎn)率也很高。迪爾公司和紐荷蘭公司目前是世界上最大的牧草機(jī)械制造商，美國(guó)約 翰 尤其是美、德、法、意、日等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。發(fā)達(dá)國(guó)家在草原畜牧業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)大都已機(jī)械化 [5]。而大多數(shù)中小型牧場(chǎng)運(yùn)作資金有限，不可能花巨資購(gòu)置成套的牧草收獲機(jī)具，而且成套的 電動(dòng)割草 機(jī)獲機(jī)械不夠靈活，運(yùn)作大型成套的 電動(dòng)割草機(jī) 的費(fèi)用比較高。 Strength Evaluation。目前牧草種植均為中小型牧場(chǎng)，田塊大小不一，高低不平，大型牧草收割機(jī)械難 以在這些地區(qū)作業(yè)。該機(jī)主要由切割系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)三部分組成，自帶動(dòng)力（ ）采用立式割臺(tái)、橫向輸送。我國(guó)的牧草資源豐富，是巨大的天然寶藏，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)我國(guó)共有各類(lèi)天然草二十多種，有 33 億畝草原， 10 億畝草山坡地，占國(guó)土面積的 %，居世界第二位，同時(shí)我國(guó)的秸稈資源也是非常豐富的，可以生產(chǎn)大量的飼草。 所以我們應(yīng)該盡快找到一個(gè)合適的方法目的在于盡快解決牧草收割的難點(diǎn) [3] 。雖然市場(chǎng)上國(guó)外產(chǎn)品質(zhì)量較好，但價(jià)格太高，不太適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的消費(fèi)水平，所以開(kāi)發(fā)性能良好、自動(dòng)化程度高、外形輕巧美觀，而且價(jià)格適中的國(guó)產(chǎn)收割機(jī)將是我國(guó)牧草收割設(shè)備的關(guān)鍵機(jī)械之一，對(duì)促進(jìn)飼草產(chǎn)業(yè)化繼承會(huì)起到舉足輕重的作用 [6]。在 1830 年由埃溫 英國(guó)的 Hesston 往復(fù)式割草機(jī)，如 1275 型，具有國(guó)際領(lǐng)先水平。 但由于國(guó)外的收獲機(jī)械以大型為主，其機(jī)具轉(zhuǎn)彎半徑大，需要地頭長(zhǎng)，組織水平要求高，價(jià)格昂貴，因此考慮種植方式，作業(yè)地塊條件及農(nóng)牧民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等多種因素，國(guó)外 電動(dòng)割草機(jī) 在我省推廣應(yīng)用存在很大的局限性。由于嚴(yán)重缺乏適合農(nóng)牧民的牧草收獲機(jī)械，造成農(nóng)牧民種草豐產(chǎn)不豐收，或豐產(chǎn)欠收。 總體來(lái)講我國(guó)牧草收獲機(jī)械化水平還是很低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，品種單一，且草地單位面積擁有整套割、摟、裝、運(yùn)設(shè)備數(shù)量與美國(guó)相比差距懸殊。由于切割速度提高，引起割刀往 復(fù)慣性力大為增加，會(huì)造成機(jī)器震動(dòng)和機(jī)件損壞，切割高產(chǎn)或濕潤(rùn)牧草常產(chǎn)生堵刀現(xiàn)象。 2 整體方案的確定 割草機(jī)類(lèi)型的選擇 按切割裝置分類(lèi) 割草機(jī)按其切割裝置來(lái)分可分為刀片往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩類(lèi)。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，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 割草 機(jī)械。 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)。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 電動(dòng)割草 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 ； 工效： 334m2/h 左右 。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)。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） （ 4） pV = 738 3815 1000?? = m/s 式中 r —— 曲柄半徑（ mm） ； n —— 曲柄轉(zhuǎn)速（ r/min） ； 因?yàn)榍懈钏俦?λ= pmVV 將（ 1）、（ 3）代入整理得 λ= 2rH （ 5） 現(xiàn)有割草機(jī) H =（ ～ ） h 代入（ 5）式得 λ= 2( )r h～ （ 6） h —— 動(dòng)刀刃高度（ mm） ， 標(biāo)準(zhǔn) Ⅰ 型切割器動(dòng)刀刃高度 h 為 54，代入（ 6）得 λ= 2 38( ) 54? ?～= ～ 為保證切割質(zhì)量，實(shí)際切割速比應(yīng)大于理論切割速比，理論進(jìn)給速度 mV 取機(jī)器穩(wěn)定行駛所允許的最高速度。 動(dòng)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。 柴油機(jī) 聯(lián)軸器 動(dòng) 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(dòng)鏈輪 輸送從動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 Fig8 Drive system schematic 由圖 8 可知，動(dòng)力由柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶輪輸出后經(jīng)皮帶輪 4 和一對(duì)錐齒輪 6 兩級(jí)減速，并改變傳動(dòng)方向后傳遞給曲柄主軸。 由式 （ 9）得 2i =1 ?? 即 2i = 21znzn?? 式中 1z —— 二級(jí)減速主動(dòng)小錐齒數(shù) ； 2z —— 二級(jí)減速?gòu)膭?dòng)大錐齒數(shù) 。m Ⅱ 軸