【正文】 計(jì) 7 仿人工夾持扶草輪的設(shè)計(jì) 7 凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 9 切割器的選擇設(shè)計(jì) 10 往復(fù)式切割器影響切割質(zhì)量的因素分析 10 技術(shù)參數(shù)的分析和評價(jià) 117 傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動比的確定 12 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 傳動比確定 13 收割機(jī)功率需求分析和傳動效率 14 收割機(jī)的功率分析 14 收割機(jī)的傳動效率 15 減速器的設(shè)計(jì) 16 齒輪的設(shè)計(jì) 16 軸的設(shè)計(jì)以及校核 18 滾動軸承的選型及驗(yàn)算 26 計(jì)算主動軸軸承 26 計(jì)算從動軸軸承 26 鍵聯(lián)接的選擇及校核 26 聯(lián)軸器的選擇 278 鏈輪傳動的設(shè)計(jì) 27 計(jì)算減速器與曲柄軸之間的鏈輪傳動 27 曲柄軸與撥草輪之間的鏈輪傳動 299 結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31致 謝 33龍須草收割機(jī)的設(shè)計(jì) 摘 要：本文分析比較了國內(nèi)外龍須草的種植方式，并且結(jié)合我國龍須草現(xiàn)有的種植方式和龍須草收割機(jī)械的使用現(xiàn)狀，對龍須草的生物力學(xué)特性及仿生切割機(jī)理進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了一款龍須草收割機(jī)械。該收割機(jī)能減少人力的消耗，提高機(jī)械的工作效率，本論文為龍須草收割機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了一定的理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)，將會對龍須草的種植和收割起到一定的推動作用。 eulaliopsis binata。主要分布在中國、印度、菲律賓、阿富汗、越南和緬甸等國家，在我國亞熱帶分布較廣。開發(fā)利用它對節(jié)約木材,保護(hù)森林資源,提高紙張品位,加速山區(qū)農(nóng)民脫貧致富進(jìn)程,具有十分重要的意義。在50年代初開始替代木材用于造紙， m3木材，龍須草作為理想的草代木原料在造紙工業(yè)中發(fā)揮出重大作用；龍須草除了做造紙?jiān)贤?，還大量用于紡繩、編織手工藝品等用途，遠(yuǎn)銷美國、日本、德國、香港等20多個(gè)國家和地區(qū)；龍須草本身根系發(fā)達(dá)，葉片茂密，抗逆性和生命力強(qiáng)，具有適應(yīng)范圍廣、耐旱、耐脊、蓄水固土能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在土壤生態(tài)環(huán)境較差的沙土、鹽堿土、礫石地上均能生長良好，因此被選作南方山丘區(qū)水土保持的先鋒草種。胡浩斌等2006年對龍須草里的化學(xué)成分進(jìn)行提取研究發(fā)現(xiàn)，在龍須草石油醚提取物中有較強(qiáng)的抑菌作用，具有較高的藥用價(jià)值和開發(fā)前景。在上述各省、自治區(qū)的其它縣市及江西、福建、臺灣、廣東、甘肅、青海、寧夏等省局部地區(qū)亦有龍須草的蹤跡。龍須草富含纖維素,可編織各種工藝品,也是堪與木材媲美的優(yōu)良造紙?jiān)?。龍須草適應(yīng)范圍廣、耐旱、耐脊、蓄水固土能力強(qiáng),因而也是良好的水土保持資源植物。從各種理化性質(zhì)看,它都是堪與木材媲美的優(yōu)質(zhì)造紙?jiān)?遠(yuǎn)為其它草類纖維所不及。其木素含量比木材低,使制漿過程更顯簡單、漂白容易。而且其纖維細(xì)胞壁的初生壁呈網(wǎng)狀排列、次生壁中層不分層、外層較厚有8一9層,故具有厚薄不勻、層次多少不一的特征,進(jìn)而在厚薄相間之處出現(xiàn)類似于皺紋的折紋,使之用于生產(chǎn)手工用紙也能產(chǎn)生一些“潤墨”效果。如湖北漢陽造紙廠1960年就用龍須草生產(chǎn)凸版印刷紙、復(fù)寫原紙,近年來又在陜西洋縣投資50萬元以扶持洋縣龍須草生產(chǎn)基地、幫助建廠,并每年從洋縣購進(jìn)6000t原料以生產(chǎn)高檔出口紙。四川、湖北的一些手工紙廠早就用龍須草配以麻漿抄制供書畫用的傳統(tǒng)手工紙。龍須草葉片狹長、韌性好、是良好的編織材料且編織品具有能任意折疊、草色潔白、柔軟輕便、冬暖夏涼的特點(diǎn)。湖南的龍須草席在北宋就已是遠(yuǎn)近聞名的產(chǎn)品,現(xiàn)今更是在國際國內(nèi)市場上享有很高的聲譽(yù)。如草帽、提包、提籃、書包、床墊、枕套、及飛機(jī)、轎車、沙發(fā)的靠墊、座墊和賓館、飯店用的草毯等。 ,宜接經(jīng)濟(jì)效益可觀，龍須草至今仍保持著很強(qiáng)的野生適應(yīng)性,而且它作為一種經(jīng)濟(jì)資源植物具有栽培技術(shù)易學(xué)易會、投資小、見效快、效益高的特點(diǎn)。(2)栽培管理簡易:龍須草移栽定植不講究特殊技術(shù),只需在雨季搶時(shí)移栽即可,成活率很高。(3)收獲貯運(yùn)方便:在全國大部分地區(qū)只需秋季收獲l次,收獲過程簡單,只需將龍須草齊基部割下打成捆即可出售,托運(yùn)及貯藏期也無需防鼠防蟲,只避雨淋即可。可見種龍須草的直接投資僅為種植初始的用種與開荒、移栽用工及定植后的施肥 (一次約150一450元/ha)與管理,免去了常規(guī)作物一年一度的育苗移栽、抗旱排演、殺蟲治病等。因此對龍須草的開發(fā)和利用，在節(jié)約木材、水土保持、保護(hù)森林資源、促進(jìn)三農(nóng)建設(shè)提高農(nóng)民收入等方面都具有十分重要的意義。而對龍須草進(jìn)行生物力學(xué)特性及機(jī)械化收割試驗(yàn)等方面的研究幾乎屬于空白。2007年廖慶喜等[2324]對蘆竹收割機(jī)進(jìn)行了研制，研究發(fā)現(xiàn)采用鋸齒型切割器對蘆竹進(jìn)行切割是可靠的；2007年熊永森等[25]對小型往復(fù)式果園割草機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究，研究結(jié)果該機(jī)型適應(yīng)于果園的割草作業(yè)；2009年趙春花等[26]對牧草莖稈的力學(xué)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，對牧草的拉伸和剪切（砍切、斜切和滑切）的最大載荷、應(yīng)力、應(yīng)變和彈性模量等力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了測試，研究結(jié)果為設(shè)計(jì)牧草收獲機(jī)、打捆機(jī)及深加工等機(jī)具提供了理論依據(jù)。2010年沈培玉等[29]應(yīng)用Fluent軟件及RNG k湍流模型對農(nóng)產(chǎn)品物料高速切割粉碎流場進(jìn)行了數(shù)值模擬與試驗(yàn)，對切割粉碎區(qū)內(nèi)物料的壓力、運(yùn)動速度、剪切應(yīng)變率等性能參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)分析?，F(xiàn)有文獻(xiàn)資料表明，大部分在對切割器的研究主要針對高、粗、硬特性的作物進(jìn)行研究，或者是矮、細(xì)、嫩特性的作物進(jìn)行切割研究。 國外研究情況 目前國外主要有印度對龍須草有一定的研究，主要體現(xiàn)在對龍須草的水土保持、農(nóng)藝性狀、生物學(xué)特性、病蟲寄主等方面的研究[3135]。但是由于目前大部分采用手工收割，由于龍須草莖稈自身物理特性的特點(diǎn)，人工收割時(shí)勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低（人均1～2分地/天）。近年來龍須草作為一種可再生的優(yōu)質(zhì)造紙?jiān)希玫搅水?dāng)?shù)馗骷壵母叨戎匾?，因此逐步被列為重點(diǎn)扶持開發(fā)對象，隨著龍須草的大面積種植和推廣，高強(qiáng)度的收割作業(yè)已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)的發(fā)展。而另一方面龍須草到了成熟季節(jié)農(nóng)藝要求必須在短時(shí)間內(nèi)收割完，以保持良好的生物特性，目前隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，以往的純手工收割已經(jīng)難以應(yīng)付現(xiàn)有的生產(chǎn)，龍須草收割環(huán)節(jié)成為制約龍須草大面積種植生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。4 總體結(jié)構(gòu)及工作原理 設(shè)計(jì)思路本課題設(shè)想從龍須草莖稈的生物力學(xué)特性入手，在掌握其自身物理性能特性的前提下，從切割機(jī)理研究出發(fā)，通過模擬人工切割龍須草的方式來提高切割支撐效果，改變傳統(tǒng)作物莖稈被動自然狀態(tài)下的切割為主動夾持狀態(tài)下的切割，對具有高韌性多纖維細(xì)長莖稈特征的龍須草莖稈實(shí)施仿人工切割原理，最終提高切割效果。 工作原理仿人工切割：在機(jī)組的前方設(shè)有兩個(gè)扶草輪，扶草輪的下方設(shè)有伸縮梳整撥齒，通過同步異向的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)對匍匐地面的龍須草莖稈的扶持、拉伸、推送、夾持等動作，最后實(shí)現(xiàn)對莖稈的向上梳理和柔性夾持作用，在扶草輪的后下方設(shè)有切割器，跟進(jìn)的切割器刀片完成對夾持狀態(tài)的莖稈實(shí)施有效切割，切斷后的莖稈在扶草輪的夾持作用下向后上方推送，通過中間撥草輪的中間傳送最后送至集草箱，完成對龍須草莖稈的仿人工切割作業(yè)。龍須草收割機(jī)主要有動力系統(tǒng)，切割系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)和行走系統(tǒng)等組成。選擇單缸四沖程汽油機(jī)，標(biāo)定轉(zhuǎn)速為3600（rpm）,逆時(shí)針旋向，外形尺寸為385365325。傳動系統(tǒng)中動力由汽油機(jī)進(jìn)過單級圓柱齒輪減速器和鏈輪減速，改變傳動方向以后，傳遞給曲柄主軸，再通過連桿機(jī)構(gòu)帶動動刀片做往復(fù)切割運(yùn)動。運(yùn)送系統(tǒng)采用皮帶運(yùn)輸，皮帶上裝有撥齒將龍須草運(yùn)送到后方的集草箱中。人的正常行走速度為35千米/小時(shí)。收割機(jī)的動力機(jī)型要小巧，工作可靠；操作上要簡單便利，整機(jī)輕便，價(jià)格低廉。6 切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 仿人工夾持扶草輪的設(shè)計(jì)龍須草由于莖稈物料特性表現(xiàn)出韌性好、纖維長等特點(diǎn)，因此傳統(tǒng)的切割裝置無法適應(yīng)機(jī)械化收割。其結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖3 扶草輪外部結(jié)構(gòu)Fig3 Help sheaves external structure扶草輪的半徑r=250mm,轉(zhuǎn)速為n,根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)扶草輪加持草的寬度與前進(jìn)速度關(guān)系： Vm≤2rncosαA （1）式中α為扶草輪的安裝角度，在 α=0176。n≥ 取整數(shù)n=3r/s=180r/min 凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 此處省略目前割草機(jī)上普遍采用往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式切割器。在工作時(shí)，汽油機(jī)輸出回旋動力，經(jīng)過輸入軸將動力傳遞給曲柄主軸，再經(jīng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動。在動刀高度一定時(shí)，重割區(qū)和空白區(qū)的大小與機(jī)器前進(jìn)速度和曲柄轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系，其關(guān)系用切割進(jìn)程表示。因?yàn)橥鶑?fù)切割器割刀運(yùn)動一個(gè)行程，曲柄轉(zhuǎn)動180176。往復(fù)式割草機(jī)切割速度應(yīng)大于 。曲柄旋轉(zhuǎn)一周，割刀完成兩個(gè)行程，則割刀平均速度為 =（m/s ） （5）= = m/s式中 ——曲柄半徑（mm）；——曲柄轉(zhuǎn)速（r/min）。 技術(shù)參數(shù)的分析和評價(jià)當(dāng)曲柄主軸轉(zhuǎn)速為 720 r/min，切割器平均速度 =，收割機(jī)平均作業(yè)速度=，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)那懈钏俦取? 割刀的傳動機(jī)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。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，主要用于龍須草收割。具體裝配尺寸見CAD圖。 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)龍須草收割機(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。曲柄主軸經(jīng)多個(gè)鏈輪組將動力傳遞給扶草輪和輸送帶，