【導(dǎo)讀】分離、清選為一體聯(lián)合收割機(jī)供不應(yīng)求，故設(shè)計(jì)此小型聯(lián)合水稻收割機(jī)。相互位置關(guān)系的確定?？傮w結(jié)構(gòu)及總體布置圖，繪制圖紙，并附帶說明書。本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是水道收割機(jī)的總體設(shè)計(jì)，也是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在。我們的設(shè)計(jì)采用基于信息和資料的研究方法。即主要在一些參考書和前人取得的。一些成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。老師的指導(dǎo)，查閱相關(guān)資料和參觀同類型收割機(jī)。一篇英文科技說明書，并翻譯為中文。該機(jī)體積小、重量輕，操作靈活，通過性與適應(yīng)性好，較好地解決。區(qū)、泥腳深度不大于２０厘米的稻田中均能正常收割水稻。收割是谷物栽培的最后環(huán)節(jié)，對于谷物的產(chǎn)量和質(zhì)量具有很重要的影響。和同組同學(xué)表示由衷的感謝。及不足，還請各位老師及同行給予批評指正，在此一并表示感謝。

　　

【正文】 向器有四種形式：中間輸入，兩段輸出；側(cè)面輸入，兩段輸出；側(cè)面輸入，中間輸出，中間輸出；側(cè)面輸入，一端輸出。 如果齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱 齒輪與直齒齒條嚙合，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低，沖擊大，工作噪音增加。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒 條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計(jì)的要求。 根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對前軸位置的不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置形式：轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于微型、普通級、中級和中高級轎車上，甚至在高級轎車上也有采用的。裝載量不大、前輪采用獨(dú)立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 2）、循環(huán)球式 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝有鋼球構(gòu)成的傳動(dòng)副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動(dòng)副組成。轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿帶動(dòng)鋼球循環(huán)滾動(dòng)，經(jīng)鋼球的作用使轉(zhuǎn)向螺母沿軸向移動(dòng)，螺母通過齒扇使齒扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂擺動(dòng)。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：在螺桿和螺母之間因?yàn)橛锌梢匝h(huán)流動(dòng) 的鋼球，將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，因而傳動(dòng)效率可達(dá)到 75%~85%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋 槽經(jīng)淬火和磨削加工，使之有足夠的硬度和耐磨性能，可保證有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進(jìn)行；適合用來做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于貨車和客車上。 3）、蝸桿滾輪式 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器由蝸桿和滾輪嚙合而構(gòu)成。轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)球 面蝸桿，驅(qū)動(dòng)滾輪繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)還繞球面中心點(diǎn)做擺動(dòng)，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸傳給轉(zhuǎn)向搖臂。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單；制造容易；因?yàn)闈L輪的齒面和蝸桿上的螺紋呈面接觸，所以有比較高的強(qiáng)度，工作可靠，磨損小，壽命長；逆效率低。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比不能變化。 4）、蝸桿指銷式 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的銷子若不能自轉(zhuǎn)，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器；銷子除隨同搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)外，還能繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的，稱之為旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷 和雙銷之分。轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向蝸桿，指銷貼著蝸桿齒側(cè)滾動(dòng)，同時(shí)沿蝸桿移動(dòng)，這種移動(dòng)通過曲柄軸轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作容易進(jìn)行。 固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。但是因銷子不能自轉(zhuǎn)，銷子的工作部分基本保持不變，所以磨損快、工作效率低。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用較少。 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) （ 1）轉(zhuǎn)向器的效率 功率 P1 從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為正效率，用符號 ?? 表示， ?? =（ P1 P2 ） / P1 ；反之稱為逆效率，用符號 ?? 表示， ?? =（ P3 P2 ） / P3 。式中 P2 為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率； P3 為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高。為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪和路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，防止打手又要求此逆效率盡可能低。 1)、轉(zhuǎn)向器的 正效率 ?? 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有：轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 ○ 1 轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率 在前述四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支承軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承等三種結(jié)構(gòu)之一。第一種結(jié)構(gòu)除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間 還存在滑動(dòng)摩擦損失，故該轉(zhuǎn)向器的效率 ?? 僅有 54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別為 70%和 75%。 轉(zhuǎn)向搖臂軸軸承的形式對效率也有影響，用滾針軸承比用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約 10%。 ○ 2 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 ?? =tan 0? /tan（ ???0 ） （ a） 式中， 0? 為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角； ? 為摩擦角， ? =arctanf； f 為摩擦因數(shù)。 2)、轉(zhuǎn)向器逆效率 ?? 根據(jù)逆效率大小不同，轉(zhuǎn)向器又有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。 路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn) 向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正。這既減輕 了駕駛員的疲勞，又提高了行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，車輪受到的沖擊力，能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神狀態(tài)緊張，如果長時(shí)間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時(shí)，它既不能保證車輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺 乏路面感覺，因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。 極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。它的逆效率較低，在不平路面上行駛時(shí)，駕駛員并不十分緊張，同時(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器小。 如果忽略軸承和其他地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 00 tan/)ta n ( ???? ??? （ b） （ a）、（ b）兩式表明：增加導(dǎo)程角 0? ，正、逆效率均增大。受 ?? 增大的影響， 0? 不宜取得過大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于摩擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此，導(dǎo)程角必須大于摩擦角。通常螺線導(dǎo)程角選在 8 00 10~ 之間。 （ 2）、傳動(dòng)比的變化特性 1)、轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 pi 。 從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力 2Fw 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 Fh 之比，稱為力傳動(dòng)比，即 pi =2Fw / Fh 。 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 w? 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 k? 之比，稱為轉(zhuǎn)向 系角傳動(dòng)比 0?i ，即 0?i = w? / k? = )//()/( dtddtd k?? = kdd ??/ ，式中， ?d 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量； kd? 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量； dt 為時(shí)間增量。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ?i 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比 ?39。i 所組成，即 0?i =?i ?39。i 。 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 w? 與搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 p? 之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比?i ，即 ?i = pw ??/ = )//()/( dtddtd p?? = pdd ??/ ，式中， pd? 為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。（此定義適用于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。 搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 p? 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 k? 之比，稱為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比 ?39。i ，即 ?39。i = p? / k? = kpkp dddtddtd ???? /)//()/( ?。 2)、力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力 Fw 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 Mr 之間有如下關(guān)系 Fw = Mr /a （ c） 式中， a 為主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支承平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 Fh 可用下式表示 Fh =2M swh D/ （ d） 式中， hM 為作用在轉(zhuǎn)向盤 上的力矩； swD 為轉(zhuǎn)向盤直徑。 將式（ c）、（ d）代入 hwp FFi /2? 后得到 aMDMi hswrp /? （ e） 分析式（ e）可知，當(dāng)主銷偏移距 a 小時(shí)，力傳動(dòng)比 pi 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。通常轎車的 a 值在 ~ 倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取，而貨車的 a 值在 40~60mm 范圍內(nèi)選取。轉(zhuǎn)向盤直徑 swD 根據(jù)車型不同在 JB4505— 86 轉(zhuǎn)向盤尺標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的系列選取。 如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒原理， hr MM /2 可用下式表示 0//2 ??? iddMM khr ?? （ f） 將式（ f）帶入式（ e）后得到 aDii swp 2/0?? （ g） 當(dāng) a 和 swD 不變時(shí)，力傳動(dòng)比 pi 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 0?i 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈活。 3)、轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 0?i 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比，除用 kp ddi ??? /39。 ? 表示以外，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長 2L 與搖臂臂長 1L 之比來表示，即 kp ddi ??? /39。 ? ≈ 2L / 1L ?，F(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中， 2L 與 1L 的比值大約在 ～ 之間，可近似認(rèn)為其比值為 1，則???? ddii /0 ?? 。由此可見，研究轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比特性，只需研究轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 ?i 及其變化規(guī)律即可。 4)、轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律 式（ g）表明：增大角 傳動(dòng)比可以增加力傳動(dòng)比。從 hwp FFi /2? 式可知，當(dāng)wF 一定時(shí)，增大 pi 能減小作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF ，使操縱輕便。 考慮到 ?? ii ?0 ，由 0?i 的定義可以知：對于一定的轉(zhuǎn)向盤角速度，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比成反比。角傳動(dòng)比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對轉(zhuǎn)向盤角速度的影響變得遲 鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間增長，汽車轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成一對矛盾。為解決這對矛盾，可以采用變速比轉(zhuǎn)向器。 齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。 隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角變化，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或者保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的因素，主要是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小，在轉(zhuǎn)向盤全轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，駕駛員不存在轉(zhuǎn)向沉重問題。裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，因轉(zhuǎn)向阻力矩由動(dòng)力裝置克服，所以在上述兩種情況下，均應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比并能減少轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的總?cè)?shù)，以 提高汽車的機(jī)動(dòng)能力。 轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大又沒有裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，因轉(zhuǎn)向阻力矩大致與車輪偏轉(zhuǎn)角度大小成正比變化，汽車低速急轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的操縱輕便性問題突出，故應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角較小，轉(zhuǎn)向阻力矩 也小，此時(shí)要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。因此，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的小凹形曲線，如下圖所示。 ββω轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線 轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過小。過小則在汽車高速直線行駛時(shí)，對轉(zhuǎn) 向盤轉(zhuǎn)角過分敏感和使反沖效應(yīng)加大，使駕駛員精神精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。直行位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜低于 15~16。 （ 3）轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 t? 傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副（如循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒扇和齒條）之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 ? 的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性，見下圖。研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。 △轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性166。Υ 直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副若存在傳動(dòng)間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，就能在間隙 t? 的范圍內(nèi)，允許車輪偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。為防止出現(xiàn)這種情況，要求傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時(shí)（一般是 10176。 ~15176。）要極小，最好無間隙。 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度比兩端快。在中間附近位 置因磨損造成的間隙大到無法確保直線行駛的穩(wěn)定性時(shí)，必須經(jīng)調(diào)整消除該處的間隙。調(diào)整后，要求轉(zhuǎn)向盤能圓滑地從中間位置轉(zhuǎn)到兩端，無卡住現(xiàn)象。為此傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙特性，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成在離開中間位置以后