【導(dǎo)讀】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。目前牧草種植均為中小型牧場，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)。在一個(gè)生長期內(nèi)多次收割，急需適合中小型牧場的收獲機(jī)械。體方案和適宜的切割系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)速、切割速比、輸送速比等設(shè)計(jì)參數(shù)。該機(jī)主要由切割系統(tǒng)、輸。送系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)三部分組成，自帶動力（）采用立式割臺、橫向輸送。動割草機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，小巧靈活，轉(zhuǎn)移方便且操作簡捷，整機(jī)通過性能好，適應(yīng)性強(qiáng)。

　　

【正文】 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 ? ； F —— 有效圓周力 。 1000 /F P v? （ 24） 式中 P —— 為傳遞功率（ kW） ； v —— 為鏈速（ m/s） 。 1160 1000z n pv ? ? （ 25） 式中 1z —— 為鏈輪齒數(shù) ； n —— 鏈輪轉(zhuǎn)速（ r/min） ； p —— 為鏈條節(jié)距（ mm） 。 計(jì)算得 ? m/s ? N 1 ? N (4)曲柄主軸的強(qiáng)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， ? ?eqeq MW???? （ 26） 查軸的常用材料及其主要機(jī)械性能表 [6]可知 40Cr 調(diào)質(zhì)時(shí) ， 981b? ? MPa， 根據(jù) b? 值查軸的許用彎曲應(yīng)力表查得軸的許用彎曲應(yīng)力 ? ? 90?? MPa。 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。 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 。 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 （ Nm） HM ? ? 扭矩 T （ Nm） 16 總彎矩（ Nm） 22 2 7 .9 3HVM M M? ? ? 計(jì)算彎矩 eqM （ Nm） ? ?22 M aT? ? ? （ 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。故需要確定它們的類型及尺寸，以及校核強(qiáng)度。 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 與鏈輪聯(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 =22mm,輪轂長 36L?? mm,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 =32mm； 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 2 6 1 6l L b? ? ? ? ?mm 擠壓面高度 / 2 6 / 2 3hh?? ? ?mm 擠壓應(yīng)力 52 2 0 . 3 4 1 0 6 4 . 3 9( ) 2 2 3 1 6p Td h l? ??? ? ?? ??MPa＜ ??? 故安全。 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。 (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(jì)算轉(zhuǎn)矩 工作轉(zhuǎn)矩為 2 . 7 09 5 5 0 9 5 5 0 3 4 . 9 4738PT n? ? ? ?Nmm 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? ? ? ?Nmm ③ 確定型號 查設(shè)計(jì)手冊，選取凸緣聯(lián)軸 YL5，它的公稱扭矩為 63 Nmm,允許的軸孔直徑在 22 32～ mm 之間。 箱體及附件的設(shè)計(jì) (1)箱體的設(shè)計(jì) a 箱體的材料 箱體一般用灰鑄鐵 HT200 或 HT250 制造。 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。 c 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 通過其中的傳動件，軸和軸系部件的結(jié)構(gòu)尺寸，按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)關(guān)系在減速器裝配草圖 的設(shè)計(jì)和繪制過程中確定。見圖 14 和 圖 15。 d 減速器的潤滑和密封 本文所設(shè)計(jì)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。 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 。 （相關(guān)尺寸的確定參 [4] ） ② 采用凸緣式結(jié)構(gòu) 圖 16 軸承蓋結(jié)構(gòu) Fig16 Bearing cap structure ③ 尺寸計(jì)算 與此對應(yīng) 的軸承外徑為 42mm，則 2 42D? mm ? ?4 0 . 8 5 0 . 9 3 5 . 7 3 7 . 8DD??～ ～， 取 4 37D? mm 因采用套杯結(jié)構(gòu)， 6S? mm 根據(jù)軸承外徑選 4M6 ，則 3 6d? 故 0 2 32 70D D S d? ? ? ?mm ? ?1 0 32 .5 3 8 6D D d? ? ?～ mm ??， 取 8e? mm 10m? mm b 曲柄主軸的軸承蓋 ① 材料選用鑄鐵 HT150，結(jié)構(gòu)尺寸如圖 17 所示 ； ② 采用凸緣式結(jié)構(gòu) ； ③ 尺寸計(jì)算 與此對應(yīng)的軸承外徑為 52mm，則 3 52DD?? mm。 ? ?4 0 . 8 5 0 . 9 4 4 . 2 4 6 . 8DD??～ ～， 取 4 46D? mm。 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。 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。 ? ?4 0 . 8 5 0 . 9 4 4 . 2 4 6 . 8DD??～ ～， 取 4 46D? mm。 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。 本章小結(jié) 本章主要是設(shè)計(jì)整個(gè)裝置的傳動系統(tǒng)，確定傳動系統(tǒng)比的分配，計(jì)算出切割系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的功率需求和傳動效率。根據(jù)傳動比進(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。箱體設(shè)計(jì)中主要進(jìn)行箱體結(jié)構(gòu)的分析和確定箱體的結(jié)構(gòu)尺 寸；附件設(shè)計(jì)中包括軸承蓋的設(shè)計(jì)和套杯的設(shè)計(jì)。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。 5 輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 割草 機(jī)的輸送系統(tǒng)直接影響著收獲質(zhì)量。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。因此，本研究試驗(yàn)的目的是選擇合理的輸送速度和輸送機(jī)構(gòu)。 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 。 即 12mTV Bq V hq? （ 28） 式中 mV —— 機(jī)器前進(jìn)速度 ； B —— 機(jī)器作業(yè) 幅寬 (B =1m)； TV —— 輸送帶速度 ； h —— 牧草層厚度（拔齒高度） ； 1q —— 牧草生長密度（株 /M2） ； 2q —— 牧草在輸送帶上的集密度（株 /M2） 。 圖 18 輸送帶 Fig18 Conveyor 取 k = 1q / 2q ， 為牧草積集系數(shù) 。 所以輸送帶速度計(jì)算公式 ： TV = 12VmBq VmBhq hk? （ 29） 因牧草稠密 k 取 20，作業(yè)速度為 mV =～ m/s， 則 ： TV = ? ?. 49 120 ??～ =～ m/s 發(fā)動機(jī)動力經(jīng)小鏈輪傳給輸送系統(tǒng)主軸，其轉(zhuǎn)速 n =738r/min 輸送帶輪 D=φ90mm， 因此輸送帶線速度 TV 為 TV = 7 3 8 3 .1 4 9 06 0 6 0 1 0 0 0nD? ??? ?= m/s 輸送系統(tǒng)參數(shù)確定 其主要參數(shù)有輸送帶尺寸、撥齒高度、間距，輸送帶高度和割臺前伸量等。 輸送系統(tǒng)中帶傳動的設(shè)計(jì) (1)選用膠帆布平帶傳動 。 (2)帶輪的直徑 1d ? ? ? ? 331 1 0 . 2 51 1 0 0 1 3 5 0 1 1 0 0 1 3 5 0 7 6 . 6 8 9 4 . 1 2738Pd n? ? ?～ ～ ～mm 參平帶輪的直徑表選 1 90d? mm (3)帶速 v 11 3 . 1 4 9 0 7 3 8 3 . 4 86 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv ? ??? ? ???＜ maxv =30m/s (4)兩個(gè)帶輪直徑相同，同比傳動，即 1290dd??mm (5)軸間距 根據(jù)結(jié)構(gòu)確定 a =1020mm (6)所需帶長 L ? ? ? ? 221122 2 3 2 2 . 624 ddL a d d a? ?? ? ? ? ?mm （未考慮接頭長度） (7)帶輪包角 1a 211 1 8 0 5 7 . 3 1 8 0dda a?? ? ? ? ? ?＞ 150? (8)曲撓次數(shù) y 1000 2 .7 0 4mvy L??＜ maxy 其中 m —— 帶輪數(shù) max 6 10y ? ～ 。 (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。 (10)帶的截面積 A 0100 AaKPA PK K?? （ 30） 式中 AK —— 工況系數(shù)，查工況系數(shù)表得 ? ；