【正文】 和評價(jià) 當(dāng)曲柄主軸轉(zhuǎn)速為 738 r/min，切割 器平均速度 pV =， 收割機(jī)平均作業(yè)速度 mV =， 切割器選標(biāo)準(zhǔn) I 型，為保證切割質(zhì)量，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)那懈钏俦?。?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。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)。 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。m 表 1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) Table1 Kinematic and dynamic parameters 軸名 參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 轉(zhuǎn)速 n /（ r/min） 2600 1733 738 功率 P /（ kW） 扭矩 T /（ N [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 12lim lim 800FF????MPa。 （ 10）計(jì)算大、小齒輪的 ? ?Fa SaFYY? 并加以比較 ? ?111 2 .9 7 1 .5 3 0 .0 0 7 1640F a S aFYY? ??? ? ?222 2 .4 0 1 .6 7 0 .0 0 6 3640F a S aFYY? ??? 小齒輪的數(shù)值大 。 由上計(jì)算可知求得輸入軸的最小直徑 mind =14mm，該處與小錐齒輪連接，故軸段① 的直徑 1d =14mm ，該軸 上除安裝齒輪外還 有固定錐齒輪的 套筒，則 1L =14+10+2=16mm。 （ 3） 軸的受力分析 軸的受力分析見圖 11。m） 22 2 5 .3 4HVM M M? ? ? 計(jì)算彎矩 M （ N 軸的結(jié)構(gòu)示意圖見 圖 12。 軸段 ① 上安裝軸承與固定的套筒 , 則直徑為軸承的內(nèi)徑 ,故 1 25d? mm， 1 15 6 21L ? ? ? mm。 式中 W —— 軸計(jì)算截面的抗彎截面模量 mm3； 33/ 3 2 0 .1W d d??? （ 27） 3 10 28e q e qeq MMWd? ?? ? ? ??MPa＜ ??? 故安全。 a 與大錐齒輪聯(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 d =28mm,輪轂長 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 鍵的工作長度 2 5 8 1 7l L b? ? ? ? ?mm 擠壓面高度 / 2 7 / 2 ?? ? ?mm 擠壓應(yīng)力 52 2 0 . 3 4 1 0 4 0 . 8 2( ) 2 8 3 . 5 1 7p Td h l? ??? ? ?? ??MPa＜ ??? 故安全。 b 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%，對減速器的性能、尺寸、重量和成本均有很大的影響。 DD D Ddm eD34 0 23 圖 17曲柄主軸中軸承蓋結(jié)構(gòu) Fig17 Bearing cap structure of crank spindle ③ 尺寸計(jì)算 與此對應(yīng)的軸承外徑為 52mm，則 3 52DD?? mm。立式割臺往復(fù)式切割器其輸送系統(tǒng)不僅應(yīng)即時(shí)將切割的牧草輸送到一側(cè)，還應(yīng)鋪放均勻整齊，形成一定的形狀和厚度，以 利于干燥。 (9)帶厚 111 2 .2 5 34 0 3 0 d? ????????～ ～ 按膠帆布平帶規(guī)格選標(biāo)準(zhǔn)值，則 3?? mm。 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 。 根據(jù)軸承外徑選 4M8，則 3 8d? 故 032. 5 72D D d? ? ?mm ? ?2 0 32 .5 3 9 2D D d? ? ?～mm ??， 取 8e? mm 10m? mm c 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。見圖 14 和 圖 15。 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 d =20mm,輪轂長 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 鍵的工作長度 2 0 6 1 4l 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。 表 3曲柄主軸的支承點(diǎn)反作用力 Table3 Crank shaft bearing reaction force 載 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 R （ N） 1 ? 2 ? 1 ? 2 ?? 彎矩 M （ N (3)曲柄主軸的受力分析 曲柄主軸的受力見圖 13。 軸段 ⑦ 上安裝小鏈輪 ,則 7 22d ? mm， 7 36L? mm。 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。mm 作用在小錐齒輪上的各力： 1122tmTTF Dd???? （ 19） 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 ?? ? ?。故該段的直徑和長度應(yīng)等于軸承內(nèi)徑和寬度，即 2d =20mm,右端定位是套筒，其長度比齒輪輪轂寬度小 2mm，故 2L =10mm。 幾何尺寸計(jì)算 （ 1）計(jì)算分度圓直徑 11 18 2 36d z m? ? ? ?mm 22 4 2 2 8 4d z m? ? ? ?mm （ 2）錐角 ? ?1 1 2a r c ta n / 2 3 2 0zz? ?? ? ? 2190 66 40?? ?? ?? ? ? （ 3）根高 （其中 *ah =1 * ? ） * 2aah h m mm?? （ 4）齒根角 **( ) 1 .2 5 2 .5fah h c m m m m? ? ? ? （ 5）頂圓直徑 1 1 12 c os d h ?? ? ?mm 2 2 22 c o s 8 5 .5 6aad d h ?? ? ?mm （ 6）齒根圓直徑 1 1 12 c o s 3 1 .5 8ffd d h ?? ? ?mm 2 2 22 c o s 8 2 .1 2ffd d h ?? ? ?mm （ 7）錐距 R 2212 / 2 4 5 .9 6R m z z? ? ?mm （ 8）齒根角 f? tan / 0 .0 5 2 5ffhR? ?? 故 f? =176。 （ 5）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60 hN njL? （ 14） 式中 n —— 軸的轉(zhuǎn)速（ 1 1733n ? r/min ， 2 738n ? r/min ） ； j —— 齒輪每轉(zhuǎn)一周時(shí)齒面嚙合次數(shù)，取 j =1； L—— 齒輪工作壽命，取 300 小時(shí) 。 選擇材料 兩錐齒輪用 40Cr,滲碳淬火齒面硬度 5862HRC。 即： 12P P P?? （ 10） 其中 1P = 0102mVBL （ kW） [5] （ 11） 式中 mV —— 機(jī)器前進(jìn)速度（ m/s） ； B —— 機(jī)器割幅（ m） ； 0L —— 切割每平方米面積的莖稈所需的功率（ N 確定傳動(dòng)比 在標(biāo)定工作狀況，柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速 mn =2600r/min,功率 mP =,動(dòng)力經(jīng)皮帶輪輸出分兩路。 圖 3動(dòng)刀的結(jié)構(gòu) Fig3 The knife structure 下動(dòng)刀 上動(dòng)刀 壓板 4 機(jī)架 墊片 螺母 螺栓 墊片 圖 4刀片的間隙調(diào)整 Fig4 The blade gap adjustment 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)。 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。數(shù)學(xué)式為 mH V t?? （ 1） 式中 mV —— 機(jī)器前進(jìn)速度（ m/s） ； t —— 割刀運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程時(shí)間 。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)。 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。 割草 機(jī)的動(dòng)力由柴油機(jī)提供。 圖 1旋轉(zhuǎn)式和往復(fù)式割草機(jī)所需動(dòng)力的比較 Fig1 Comparison of rotating and reciprocating mower required power 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，回轉(zhuǎn)式割草機(jī)得到迅速發(fā)展，它屬無支承切割。 （ 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。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。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)。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]。到了 20 世紀(jì) 70 年代各國開始研制使用旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)，利用高速旋轉(zhuǎn)的割刀對植株進(jìn)行無支撐切割的工具，具有結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間少，不需要磨刀、換刀等優(yōu)點(diǎn)。隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，給牧草機(jī)械化發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，小型 電動(dòng)割草 機(jī)市場需求空間很大，前景廣闊 [7]。 由于我國畜牧機(jī)械業(yè)起步比較晚，在生產(chǎn)工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)、加工設(shè)備和自動(dòng)化控制水平等諸多方面與發(fā)達(dá)國家存在著一定的差距。南方農(nóng)村地處山丘陵區(qū)，具有適合奶牛、羊、鵝等畜禽養(yǎng)殖的良好條件， 20 多年來畜牧業(yè)發(fā)展較快，與之相應(yīng)的牧草種植面積也不斷擴(kuò)大。 Reaper。 小型電動(dòng)割草機(jī)的設(shè)計(jì) 目 錄 摘要…………………………………………………………………………………… 1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………… 1 1 前言…………………………………………………………………………… 2 研究的目的和意義……………………………………………………………… 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………………………… 2 國外牧草收割機(jī)的生產(chǎn)研究概況…………………………………………… 2 國內(nèi)牧草收割機(jī)的生產(chǎn)研究概況……………………………… …… ……… 3 國內(nèi)外牧草收割機(jī)械切割部件發(fā)展概況……………………………… 4 2 整體方案的確定……………………………………………………………… 6 收割機(jī)類型的選擇……………………………………………………………… 6 按切割裝置分類………………………………………………………… 6 往復(fù)式割草機(jī)分類……… ……………………………………………… 6 方案確定………………………………………………………… ……………… 7 本章小結(jié)………………………………………………………………………… 8