【導讀】分離、清選為一體聯(lián)合收割機供不應(yīng)求，故設(shè)計此小型聯(lián)合水稻收割機。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)計的重點是水道收割機的總體設(shè)計，也是本設(shè)計的難點所在。我們的設(shè)計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)上進行設(shè)計。老師的指導，查閱相關(guān)資料和參觀同類型收割機。一篇英文科技說明書，并翻譯為中文。該機體積小、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)成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動副組成。轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)動蝸桿帶動鋼球循環(huán)滾動，經(jīng)鋼球的作用使轉(zhuǎn)向螺母沿軸向移動，螺母通過齒扇使齒扇軸轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)向搖臂擺動。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是：在螺桿和螺母之間因為有可以循環(huán)流動 的鋼球，將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，因而傳動效率可達到 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)整工作容易進行；適合用來做整體式動力轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復雜，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)向時轉(zhuǎn)動球 面蝸桿，驅(qū)動滾輪繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，同時還繞球面中心點做擺動，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)點是：結(jié)構(gòu)簡單；制造容易；因為滾輪的齒面和蝸桿上的螺紋呈面接觸，所以有比較高的強度，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)動外，還能繞自身軸線轉(zhuǎn)動的，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，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向蝸桿，指銷貼著蝸桿齒側(cè)滾動，同時沿蝸桿移動，這種移動通過曲柄軸轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)向搖臂的擺動。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是：轉(zhuǎn)向器的傳動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)向時駕駛員轉(zhuǎn)動轉(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、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，其效率可用下式計算 ?? =tan 0? /tan（ ???0 ） （ a） 式中， 0? 為蝸桿（或螺桿）的螺線導程角； ? 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，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)向傳動機構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時，它既不能保證車輪自動回正，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，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，駕駛員并不十分緊張，同時轉(zhuǎn)向傳動機構(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算 00 tan/)ta n ( ???? ??? （ b） （ a）、（ b）兩式表明：增加導程角 0? ，正、逆效率均增大。受 ?? 增大的影響， 0? 不宜取得過大。當導程角小于或等于摩擦角時，逆效率為負值或者為零，此時表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此，導程角必須大于摩擦角。通常螺線導程角選在 8 00 10~ 之間。 （ 2）、傳動比的變化特性 1)、轉(zhuǎn)向系傳動比 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動比 pi 。 從輪胎接地面中心作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力 2Fw 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 Fh 之比，稱為力傳動比，即 pi =2Fw / Fh 。 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角速度 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 為時間增量。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動比 ?i 和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比 ?39。i 所組成，即 0?i =?i ?39。i 。 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角速度 w? 與搖臂軸轉(zhuǎn)動角速度 p? 之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動比?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)向傳動機構(gòu)的角傳動比 ?39。i ，即 ?39。i = p? / k? = kpkp dddtddtd ???? /)//()/( ?。 2)、力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(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，當主銷偏移距 a 小時，力傳動比 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)向盤尺標準中規(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 a 和 swD 不變時，力傳動比 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)向系的角傳動比 0?i 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比，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，可近似認為其比值為 1，則???? ddii /0 ?? 。由此可見，研究轉(zhuǎn)向系的傳動比特性，只需研究轉(zhuǎn)向器的角傳動比 ?i 及其變化規(guī)律即可。 4)、轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律 式（ g）表明：增大角 傳動比可以增加力傳動比。從 hwp FFi /2? 式可知，當wF 一定時，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)向器角傳動比成反比。角傳動比增加后，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)向器角傳動比可以設(shè)計成減小、增大或者保持不變的。影響選取角傳動比變化規(guī)律的因素，主要是轉(zhuǎn)向軸負荷大小和對汽車機動能力的要求。若轉(zhuǎn)向軸負荷小，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。裝有動力轉(zhuǎn)向的汽車，因轉(zhuǎn)向阻力矩由動力裝置克服，所以在上述兩種情況下，均應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動比并能減少轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的總?cè)?shù)，以 提高汽車的機動能力。 轉(zhuǎn)向軸負荷大又沒有裝動力轉(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)向器角傳動比。汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角較小，轉(zhuǎn)向阻力矩 也小，此時要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動比應(yīng)當小些。因此，轉(zhuǎn)向器角傳動比變化曲線應(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)向器角傳動比變化特性曲線 轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動比不宜過小。過小則在汽車高速直線行駛時，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)向輪的運動有困難。直行位置的轉(zhuǎn)向器角傳動比不宜低于 15~16。 （ 3）轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙 t? 傳動間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動副（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)向器傳動副傳動間隙特性，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)向器傳動副傳動間隙特性166。Υ 直線行駛時，轉(zhuǎn)向器傳動副若存在傳動間隙，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，要求傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時（一般是 10176。 ~15176。）要極小，最好無間隙。 轉(zhuǎn)向器傳動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，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。為此傳動副的傳動間隙特性，應(yīng)當設(shè)計成在離開中間位置以后