【文章內(nèi)容簡介】 1 m； 割茬高度： 45mm 左右 ； 切割形式：雙動往復(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 。 本章小結(jié) 這一章主要是確定小型牧草收割機(jī)總體的設(shè)計(jì)方案。確定割草機(jī)的類型為雙動往復(fù)式收割機(jī)。其中的切割系統(tǒng)中采用雙動刀片；傳動系統(tǒng)中減速器采用錐齒輪傳動；輸送系統(tǒng)采用帶傳動。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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第 3章 切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 切割器主要參數(shù)的分 析 切割器是各種收割機(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。目前割草機(jī)上普遍采用往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式切割器。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]。在工作時(shí)，柴油機(jī)輸出回轉(zhuǎn)動力，經(jīng)過輸入軸將動力傳輸給曲柄主軸 ,再經(jīng)曲柄機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動。 往復(fù)式切割器影響切割質(zhì)量的因素分析 切割速度 pV 與進(jìn)給速度 mV 之間的關(guān) 系，用切割速比來描述。在動刀高度 h 一定時(shí)，重割區(qū)和空白區(qū)的大小與機(jī)器前進(jìn)速度 mV 和曲柄轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系，其關(guān)系用切割進(jìn)程 H 表示。數(shù)學(xué)式為 mH V t?? （ ） 式中 mV —— 機(jī)器前進(jìn)速度（ m/s） ； t —— 割刀運(yùn)動一個(gè)行程時(shí)間 。 因?yàn)橥鶑?fù)切割器割刀運(yùn)動一個(gè)行程，曲柄轉(zhuǎn)動 180176。，其時(shí)間為 t t=30n （ ） 將（ ）代入 （ ） 得 H =30mVn （ ） 式中 n —— 曲柄轉(zhuǎn)速（ r/min）。 因牧草稠密多汁，切割阻力大，往復(fù)式割草機(jī)切割速度應(yīng)大于 [3]。但切割速度太大，慣性力增加，引起機(jī)器震動，因此選擇適宜切割速度是關(guān)鍵，曲 柄主軸轉(zhuǎn)速 738 r/min。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） 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 因?yàn)榍懈钏俦?λ= pmVV 將（ ）、（ ）代入整理得 λ= 2rH （ ） 現(xiàn)有割草機(jī) H =（ ～ ） h 代入（ ）式得 λ= 2( )r h～ （ ） h —— 動刀刃高度（ mm），標(biāo)準(zhǔn) Ⅰ 型切割器動刀刃高度 h 為 54，代入（ ）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。 技術(shù)參數(shù)的分析和評價(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?。切割速比一般大?[3]， 本機(jī)在平均工況下 /PmVV?? =， 故本機(jī)的設(shè)計(jì)是合理的。 凸輪軸的設(shè)計(jì) 切割時(shí)為實(shí)現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動到雙刀的往復(fù)直線運(yùn)動，必需有一個(gè)中間傳動機(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。由于本文設(shè)計(jì)的是雙刀割草機(jī)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的受力情況正好相反，相互抵消，所以凸輪軸平衡能力較好，就不需要校核計(jì)算了。 凸輪軸的設(shè)計(jì) 凸輪軸的動力是經(jīng)曲柄主軸通過聯(lián)軸器傳動動力，故該軸的 輸入功率是 ，軸的材料選用 40Cr 調(diào)質(zhì)， 0A =112～ 97， ??? =35～ 55MPa， 軸的轉(zhuǎn)速 n=738r/min，則計(jì)算軸的最小軸徑： 300PdAn? （ ） 取 0 100A? ， [ ] 40? ? MPa 則 ： 30 2 .4 51 0 0 1 4 .9 2738d ??mm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 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 0(1 7%) 7dd? ? ? 將 d 圓整成 16mm。 軸的結(jié)構(gòu)示意圖見圖 。 圖 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 4 16d? mm， 4 2L? mm。 軸段 ① 是和曲柄主軸聯(lián)接的聯(lián)軸器，根據(jù)聯(lián)軸器中許用的直徑，取 1 20d? mm， 1 52L? mm。 軸段 ② 是定位軸肩，取 2 28d ? mm， 2 43L? mm。 軸段 ③ 是安裝偏心輪，根據(jù)偏心輪的直徑和厚度可得 3 20d? mm， 3 20L? mm。 軸段 ⑤ 上是圓螺母，故 5 20d? mm， 5 42L? mm。 切割裝置的設(shè)計(jì) 動刀的結(jié)構(gòu) 切割裝置主要是由一對往復(fù)運(yùn)動的動刀和固定不動的支撐部分組成，動刀和刀桿做成一體，刀桿和傳動機(jī)構(gòu)相連，用以將動力傳遞給動刀。固定支撐部分包括刀架，間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等，工作時(shí)雙刀同時(shí)作往復(fù)直線運(yùn)動，對雙刀間的牧 草進(jìn)行收割。 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。動刀片是一種易損件，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。 動刀的工作與結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 動刀的結(jié)構(gòu) 刀片間隙的調(diào)整 主要是動刀之間的間隙調(diào)整，雙刀都開有導(dǎo)向槽，用螺栓與壓板和機(jī)架聯(lián)系起來，間隙靠螺母 6 來調(diào)整，一般不超過 間隙。見圖 。 下動刀 上動刀 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)動到雙刀的往復(fù)直線運(yùn)動，必需有一個(gè)中間傳動機(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)。 偏心輪的工作和結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 圖 偏心輪 切割裝置附件的設(shè)計(jì) 壓板 （見圖 ） 圖 壓板 機(jī)架 （見圖 ） 圖 機(jī)架 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 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)牧草收割機(jī)的工作情況計(jì) 算出機(jī)器前進(jìn)的速度和割刀切割的速度，同時(shí)進(jìn)行切割裝置的設(shè)計(jì)，切割裝置是牧草收割機(jī)的主要組成部分，其性能影響整個(gè)牧草的收割質(zhì)量。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)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 4章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 傳動系統(tǒng)將柴油機(jī)的動力分別傳送給切割器和輸送系統(tǒng)。 傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動比的確定 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù) 牧草收割機(jī)切割系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ， 該 機(jī)的 傳動系統(tǒng)見圖 。 柴油機(jī) 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 傳動系統(tǒng)簡圖 由圖 可知，動力由柴油機(jī)發(fā)動機(jī)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。曲柄主軸經(jīng)聯(lián)軸器將動力傳遞給凸輪軸帶動刀桿及動刀做往復(fù)切割運(yùn)動；同時(shí)，切割器曲柄主軸經(jīng)一對小鏈輪 8 將驅(qū)動力傳遞給輸送系統(tǒng)。 傳動比確定 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。 確定傳動比 在標(biāo)定工作狀況，柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速 mn =2600r/min,功率 mP =,動力經(jīng)皮帶輪輸出分兩路。一路經(jīng)二級減速后，直接傳遞給曲柄主軸（ nⅡ =738r/min）。因此切割系統(tǒng)傳動比 i 為： i= 1i 2i = mnnⅡ=2600738= （ ） 式中 1i —— 一級皮帶輪減速比 ； 2i —— 二級圓錐齒輪減速比 。 各種傳動的傳動比 [4]： 平帶傳動比 i ≤ 5 ；錐齒輪傳動比 i ≤ 5； 鏈輪傳動比 i ≤ 6 ； 根據(jù)相似設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)空間位置，取 1i = 即： 1i = 21DD 式中 1D —— 小皮帶輪的直徑（ mm） ； 2D —— 大皮帶輪的直徑（ mm） 。 由式 （ ）得 2i = 1 ?? 即 2i = 21znzn?? 式中 1z —— 二級減速主動小錐齒數(shù) ； 2z —— 二級減速從動大錐齒數(shù) 。 輸送系統(tǒng)傳動是通過曲柄主軸中央的小鏈輪，經(jīng)同比傳動給輸送主軸，獲得動力帶動輸送帶橫向輸送。 收割機(jī)功率需求分析和傳動效率 收割機(jī)的功率分析 收割機(jī)功率包括立式割臺往復(fù)切割器切割功率 1P 和輸送功率 2P 。 即： 12P P P?? （ ） 其中 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 1P = 0102mVBL （ kW） （ ） 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（ Nm/m2） 。 經(jīng)測定，割草 0L = 200～ 300， 所以 1P = 1 200102??= 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸送系統(tǒng)功率需求為 2 bP PB? （ ） 式中 bP —— 輸送系統(tǒng)單位割幅所需功率（ kW/m） ， 一般取 ～ kW，則 2P =1 = kW （ ）式中未考慮傳動效率和空轉(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： 12 1 .9 4 0 .2 2 2 .1 6P P P? ? ? ? ?kW 收割機(jī)的傳動效率 切割器的往復(fù)運(yùn)動工作是由柴 油機(jī)的皮帶輪輸出動力，經(jīng)皮帶輪、圓錐齒輪二級減速 見圖 。 皮帶輪傳動效率取 1 ?? ，圓錐齒輪傳動效率 2 ? ? [11] ，則切割系統(tǒng)總的傳動效率 12 6 7 3? ? ?? ? ? ? ?總 圖 切割系統(tǒng)傳動圖 （ 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