【正文】 電機軸 00 2 .99 5 5 0 9 5 5 0 1 0 .6 52600mPT n? ? ? ? Nm/m2） 。 收割機功率需求分析和傳動效率 收割機的功率分析 收割機功率包括立式割臺往復切割器切割功率 1P 和輸送功率 2P 。 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) 。2i = mnnⅡ=2600738= （ ） 式中 1i —— 一級皮帶輪減速比 ； 2i —— 二級圓錐齒輪減速比 。一路經(jīng)二級減速后，直接傳遞給曲柄主軸（ nⅡ =738r/min）。 傳動比確定 曲軸主軸的轉(zhuǎn)速 pV = 2260 15r n rn? ? m/s （ ） 往復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 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 取曲柄主軸轉(zhuǎn)速 nⅡ =738 r/min。 柴油機 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，動力由柴油機發(fā)動機皮帶輪輸出后經(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。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 第 4章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 傳動系統(tǒng)將柴油機的動力分別傳送給切割器和輸送系統(tǒng)。 圖 偏心輪 切割裝置附件的設(shè)計 壓板 （見圖 ） 圖 壓板 機架 （見圖 ） 圖 機架 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 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)牧草收割機的工作情況計 算出機器前進的速度和割刀切割的速度，同時進行切割裝置的設(shè)計，切割裝置是牧草收割機的主要組成部分，其性能影響整個牧草的收割質(zhì)量。 下動刀 上動刀 壓板 4 機架 墊片 螺母 螺栓 墊片 圖 刀片的間隙調(diào)整 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 偏心輪的設(shè)計 偏心輪是該機器的最主要的一個部件，要想實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運動到雙刀的往復直線運動，必需有一個中間傳動機構(gòu)，該機構(gòu)就是雙曲柄機構(gòu)，采用偏心輪式的結(jié)構(gòu)。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 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，雙刀都開有導向槽，用螺栓與壓板和機架聯(lián)系起來，間隙靠螺母 6 來調(diào)整，一般不超過 間隙。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。固定支撐部分包括刀架，間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)等，工作時雙刀同時作往復直線運動，對雙刀間的牧 草進行收割。 軸段 ⑤ 上是圓螺母，故 5 20d? mm， 5 42L? mm。 軸段 ② 是定位軸肩，取 2 28d ? mm， 2 43L? mm。 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。 凸輪軸的設(shè)計 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 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 由于軸上開鍵槽 ,考慮鍵槽對軸的強度削弱 ,應(yīng)增大軸徑 ,一般有一個鍵槽時 ,軸徑增大 3%左右 ,有兩個鍵槽時應(yīng)增大 7%左右 ,然后圓整為標準直徑 ,因此 0(1 7%) 7dd? ? ? 將 d 圓整成 16mm。 凸輪軸的設(shè)計 切割時為實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運動到雙刀的往復直線運動，必需有一個中間傳動機構(gòu)，該機構(gòu)就是雙曲柄機構(gòu)，采用偏心輪式結(jié)構(gòu)，由兩偏心輪和凸輪軸組成。 技術(shù)參數(shù)的分析和評價 當曲柄主軸轉(zhuǎn)速為 738 r/min，切割器平均速度 pV =， 收割機平均作業(yè)速度 mV =， 切割器選標準 I 型，為保證切割質(zhì)量，應(yīng)選 擇恰當?shù)那懈钏俦取ＧD(zhuǎn)一周，割刀完成兩個行程，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） 。 因牧草稠密多汁，切割阻力大，往復式割草機切割速度應(yīng)大于 [3]。 因為往復切割器割刀運動一個行程，曲柄轉(zhuǎn)動 180176。在動刀高度 h 一定時，重割區(qū)和空白區(qū)的大小與機器前進速度 mV 和曲柄轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系，其關(guān)系用切割進程 H 表示。在工作時，柴油機輸出回轉(zhuǎn)動力，經(jīng)過輸入軸將動力傳輸給曲柄主軸 ,再經(jīng)曲柄機構(gòu)變?yōu)橥鶑瓦\動。目前割草機上普遍采用往復式和回轉(zhuǎn)式切割器。這一章主要是設(shè)計小型牧草收割機的大體的方案，為以后的設(shè)計做準備。確定割草機的類型為雙動往復式收割機。根據(jù)以上原則，并結(jié)合牧草收割的農(nóng)藝要求，本論文所設(shè)計的小型牧草收割機的主要技術(shù)參數(shù)： 配套動力：柴油機 ； 割幅： 1 m； 割茬高度： 45mm 左右 ； 切割形式：雙動往復式 ； 適用作物高度： 600mm 左右 ； 刀片刃口：平面形 ； 刀齒間距： 39mm； 刀片運動速率： 1800 次 /min； 前進方式：手扶推行式 ； 操縱人數(shù)： 1 人 ； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 工效： 334m2/h 左右 。這些品種在形狀、性能上差異較大，切割強度明顯不同，故對牧草切割裝置要求較高，對刀刃型式、切割運動速度及相關(guān)參數(shù)都要有兼容收割能力。行走輪的直徑為 250mm。 輸送系統(tǒng)采用皮帶傳輸，傳輸帶上裝有撥齒，將牧草輸送到收割機的右側(cè)。 傳動系統(tǒng)中動力由柴油機發(fā)動機皮帶輪輸出后，經(jīng)三角皮帶輪和一對錐齒輪兩級減速，并改變傳動方向后傳遞給曲柄主軸，在經(jīng)過聯(lián)軸器將動力傳遞給凸輪軸，帶動刀片進行切割，同時，切割器曲柄主軸經(jīng)一對小鏈輪將驅(qū)動力傳遞給輸送系統(tǒng)。因為單刀片運動時，它的速度不能達到切割牧草所需要的速度，雙刀片割草機的速度是單刀片割草機的兩倍。選擇單缸兩沖程的柴油機，它的額定功率為 ,轉(zhuǎn)速為 2600r/min,外形尺寸為 166196208。牧草收割機主要有動力源、切割系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)和行走系統(tǒng)組成。結(jié)合當前養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展的特點，牧草機械的研制在機型上以小型為主，在研究內(nèi)容上，重點解決勞動強度大，10203010 20 30 40 50 60力動的需所割收生草重往復式割草機旋轉(zhuǎn)式割草機黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 用工多的牧業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，考慮部分牧場的規(guī)模等，所以本論文主要設(shè)計一種小型輕便的雙動刀的往復式收割機械。雙動刀割草機是兩組刀片相反反向切割。 （ 4）無連桿式割草機；又稱作平衡驅(qū)動割草機，通過動刀的往復運動，在此過程中所產(chǎn)生的不平衡又重錘吸收。 （ 2）乘座式拖拉機配套；又分為前懸掛式和牽引式。 圖 旋轉(zhuǎn)式和往復式割草機所需動力的比較 所以本設(shè)計選用的割草機是往復式割草機。根據(jù)相關(guān)的資料介紹其兩類割草機在收割時所需的動力不一樣，往復運動的割草機所需的動力較小，所以往復運動的割草機就成為了主流。在牧草剛度小時易使割茬高度增加，因此較適于高產(chǎn)硬桿牧草，在西歐比較盛行。但回轉(zhuǎn)式割草機功率消耗較大，為 10～ 6 馬力/米。因此，回轉(zhuǎn)式割草機得到迅速發(fā)展，它屬無支承切割。這種割草機雖有這些缺點，但目前仍作為一種標準機型被國內(nèi) 外廣泛使用和大量生產(chǎn)，并且在不斷完善和改進。但為保證切割質(zhì)量，必須同時提高切割器切割速度。其發(fā)展趨勢是提高生產(chǎn)效率，一是提高前進速度，二是增加割幅。 往復式切割器割草機研究發(fā)展概況 往復式割草機具有最悠久的歷史。 國內(nèi)外牧草收割機械切割部件發(fā)展概況 切割部件是牧草收獲機械的最主要的部件，國內(nèi)外牧草收獲機械按其切割部件的結(jié)構(gòu)分為往復式和圓盤式割草機；按其行走動力分為牽引式、半懸掛式、懸掛式、自走式割草機 。 現(xiàn)在我們研究的方向是趨向方便和省時省力[13]。 目前甘肅酒泉地區(qū)農(nóng)機推廣站研制成功新式的二圓盤旋轉(zhuǎn)牧草收割機，正式通過技術(shù)鑒定，準予批量生產(chǎn)，可收割各類高密度的人工種植和天然牧草。海拉爾牧業(yè)機械總廠是全國牧草收獲機械的最大生產(chǎn)廠家。盡管我國牧草收獲機械，在引進、消化的基礎(chǔ)上也初步形成了散草、方捆、圓捆、壓垛、二次加壓打包作業(yè)工藝系統(tǒng)，但每種作業(yè)機械多數(shù)為單一機型，各作業(yè)工序間機具與動力配套性差，特別是我國農(nóng)村實行草畜雙承包到戶生產(chǎn)責任制以后，地塊變 小，用戶不能根據(jù)自己的經(jīng)營規(guī)模選擇合適的機具，機具使用效益不高，造成供需脫節(jié)。 20 世紀 80 年代中期以來，我國對草地畜牧業(yè)投入嚴重不足，相對支持力度減緩甚至下降，使得許多牧草機械制造企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)或停產(chǎn)，再加上我國與歐美等發(fā)達國家存在著技術(shù)差距和制造手段、工藝等方面的差距，使得我國與國外同類產(chǎn)品的制造能 力和水平的距離進一步拉大，其產(chǎn)品類型只有圓盤式旋轉(zhuǎn)割草機、后懸掛往復割草機、機引單刀割草機、指盤式摟草機、圓捆、方捆打捆機等，目前，人們多熱衷于討論種植牧草的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，但對于如何實現(xiàn)上述效益，討論研究較少。70 年代內(nèi)蒙古和新疆分別研制成單圓盤，雙圓盤和四圓盤旋轉(zhuǎn)式割草機，這些割草機適合于高密度的人工種植和天然草場收割，具有割茬低等。在 50 年代末海拉爾機械廠生產(chǎn)出了新型的畜力割草機，同時還生產(chǎn)了引爆單刀割草機。 國內(nèi)牧草收割機的生產(chǎn)研究概況 我國牧草機械產(chǎn)業(yè)化起步晚。在一些發(fā)達國家，如美國牧草收割機已全部實行機械 化，有牽引發(fā)展成自走式，已發(fā)明出機器人式割草機，牧草業(yè)已成為國民經(jīng)濟一大產(chǎn)業(yè) [8]。 近年來，歐美等天然草場面積較大的發(fā)達國家的收割設(shè)備更成熟，結(jié)構(gòu)參數(shù)更合理，更可靠，生產(chǎn)率也很高。迪爾 John Deer 和凱斯 CAS 廠商不斷研制開發(fā)新型多功能聯(lián)合收獲機械，如 CASE Combine Harvester515，整機性能優(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 費力的應(yīng)付潮濕倒伏密集的牧草及坡地上的作物 [6]。傳動系統(tǒng)通過變速箱及主傳動軸將動力送到割草機輾壓輪，再經(jīng)過二級變速箱通過皮帶傳到割刀 ；采用時間控制，雙動割刀，割刀速度為 1800 行程 /分鐘，兩邊各有一個平衡飛輪，以減少振動及幫助割刀切割；其加強型剛性刀桿提供長久維護，護刃器經(jīng)二次熱處理，使其具有可靠的耐磨性；采用可調(diào)浮動彈簧，使割刀能完全自由浮動；方便的護刃角調(diào)節(jié)，可適合不同地勢及作物狀況等 [5]。具有領(lǐng)先地位的產(chǎn)品有牽引式往復割草壓扁機、自走式割草壓扁機，如 NEWHOLLAND47 48 49 1465 型等，其結(jié)構(gòu)特點：配有護刃器和短齒護刃器，根據(jù)牧草作物生長情況選用，不發(fā)生堵塞現(xiàn)象；能手動或液壓調(diào)節(jié)切割器護刃器傾角，適用于多石塊、坡地的田間作業(yè)；可靠的齒輪箱驅(qū)動壓扁輥，不需要調(diào)整任何鏈條等優(yōu)點 [4]。迪爾公司和紐荷蘭公司目前是世界上最大的牧草機械制造商，美國約翰 到了 20 世紀 70 年代各國開始研制使用旋轉(zhuǎn)式割草機，利用高速旋轉(zhuǎn)的割刀對植株進行無支撐切割的工具，具有結(jié)構(gòu)簡單，維護保養(yǎng)時間少，不需要磨刀、換刀等優(yōu)點。馬丁制造的割草機類似于今天使用的手扶滾筒割草機。普拉克內(nèi)特獲得了第一 臺割草機的發(fā)明專利，那是一臺裝有環(huán)形刀身的笨重機器，而且運轉(zhuǎn)不很理想。尤其是美、德、法、意、日等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，給牧草機械化發(fā)展帶來了新的機遇，小型牧草收割機市場需求空間很大，前景廣闊 [7]。 目前，我國牧草的種植收獲主要依靠人工完成，勞動強度大，功效低，有時得不到及時收獲，難以適應(yīng)規(guī)?；?、商品化及市場發(fā)展的要求。提高國產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)新結(jié)構(gòu)，無疑會畜牧業(yè)發(fā)展起到革命性的作用。發(fā)達國家在草原畜牧業(yè)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)大都已機械化 [5]。 由于我國畜牧機械業(yè)起步比較晚，在生產(chǎn)工藝、機械設(shè)計、加工設(shè)備和自動化控制水平等諸多方面與發(fā)達國家存在著一定的差距。 牧草收獲機械化技術(shù)在北美以及歐洲地區(qū)已經(jīng)有非常成