小型牧草收割機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含9張CAD圖紙+文檔全套】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院2019屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：小型牧草收割機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 子題： 設(shè)計(jì)（論文）完成日期2020年5月31號(hào) 學(xué)生姓名：王小苗 專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 班級(jí)－學(xué)號(hào)：機(jī)械168-15 指導(dǎo)教師：尉曉娟 評(píng)閱人： 2020年5月31日 大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)程的高速發(fā)展，農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，幾年來畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，中小型草場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生，種植面積逐年增加，由于低山丘陵地形，限制了大型機(jī)械的使用，中小型牧場(chǎng)受限于資金的投入，豐產(chǎn)不豐收，基于此本文設(shè)計(jì)一種適合中小型牧場(chǎng)的收割機(jī)械。 依據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)原則，并結(jié)合具體的作業(yè)對(duì)象，本文首先調(diào)研了國(guó)內(nèi)外牧草收割機(jī)的現(xiàn)狀，選擇收割機(jī)類型，確定收割機(jī)的總體方案，針對(duì)切割系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)，進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)，參數(shù)主要有系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)速、切割速比、輸送速比以及油箱等。收割機(jī)械由3kW水冷柴油機(jī)提供，本文設(shè)計(jì)小型收割機(jī)適用性好，市場(chǎng)前景廣闊。 關(guān)鍵詞： 牧草，收割機(jī)，機(jī)械設(shè)計(jì)，強(qiáng)度計(jì)算，雙動(dòng) ABSTRACT With the quickening course of modernization in the country, the agriculture industrial structure is facing to the multiplex direction. The stock breeding have developed quickly for 20 years, correspondingly the area of the pasture grass have increasingly expanded. At present the pasture grass is the middle or small scale, and the field block size is different, and uneven. Therefore the large-scale pasture grass harvesting machine is difficult to work in these local areas. However the fund of the middle and small scale pasture is limited, the pasture grass have been harvested many times in one vegetal period. So the harvest machines which suit the middle and small scale pasture is needed urgently. According to resembling design principle and various restraint conditions for reaper, the optimal overall scheme of reaper working on hillside and some suitable design parameters such as rotational speed of main shaft in cutting system, cutting speed index, conveying speed index have been determined. The reaper is mainly composed of cutting, conveying and Transmission system. This machine with self-driven power (the water-cooling diesel engine of 2.9kw) was adopted to vertical header, horizontal conveying . Keywords: Herbage，Reaper，Machine Design，Strength Evaluation，Double-Propelled 目錄 引言 1 1.1 研究目的與意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 2 1.2.1國(guó)外牧草收割機(jī)現(xiàn)狀 2 1.2.2 國(guó)內(nèi)牧草收割機(jī)現(xiàn)狀 2 第二章 整體方案的確定 4 2.1 收割機(jī)類型的選擇 4 2.1.1 按切割裝置分類 4 2.1.2 往復(fù)式割草機(jī)的分類 4 2.2 方案確定 4 第三章 切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 3.1 切割器主要參數(shù)的分析 6 3.1.1影響切割質(zhì)量相關(guān)因素 6 3.1.2 技術(shù)參數(shù)的分析和評(píng)價(jià) 8 3.2 凸輪軸的設(shè)計(jì) 8 3.2.1 凸輪軸的設(shè)計(jì) 8 3.2.2凸輪軸參數(shù)的確定 9 3.3 切割裝置的設(shè)計(jì) 9 3.3.1 動(dòng)刀的結(jié)構(gòu) 9 3.3.2 刀片間隙的調(diào)整 10 3.3.3 偏心輪的設(shè)計(jì) 10 3.3.4 切割裝置附件的設(shè)計(jì) 10 第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)的確定 11 4.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 4.1.2 傳動(dòng)比確定 11 4.2 收割機(jī)功率和效率分析 13 4.2.1 收割機(jī)的功率分析 13 4.2.2收割機(jī)的傳動(dòng)效率 14 4.3 減速器的設(shè)計(jì) 15 4.3.1 錐齒輪的設(shè)計(jì) 15 4.3.2 減速箱設(shè)計(jì)和校核 19 4.3.3 曲柄主軸的設(shè)計(jì)及校核 24 4.3.4 箱體及附件的設(shè)計(jì) 29 第五章 輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32 5.1 輸送帶速度計(jì)算 32 5.2 輸送系統(tǒng)參數(shù)確定 33 5.2.1 輸送系統(tǒng)中帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 33 5.2.2 撥齒高度和間距 35 5.2.3 輸送帶高度 35 5.2.4 割臺(tái)前伸量 36 第六章 結(jié)論 37 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 V 引言 1.1研究的目的與意義 在國(guó)家對(duì)廣大農(nóng)村調(diào)整了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之后，養(yǎng)殖業(yè)在內(nèi)蒙古各產(chǎn)業(yè)中所占的比重逐年加大，為了支撐畜牧業(yè)的發(fā)展，牧草產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，牧草種植面積也相應(yīng)增加。作為五大牧區(qū)的內(nèi)蒙古，基于牧草的種類豐富和牧草地幅員遼闊等特點(diǎn)，大力發(fā)展畜牧業(yè)，畜牧業(yè)歷史悠久，且草資源儲(chǔ)量豐富，天然草場(chǎng)面積多達(dá)1733．3萬hm2，人工種草留床多達(dá)5.73萬hm2，其中牧草面積大多53.3萬hm2，全國(guó)面積第一。由于內(nèi)蒙古大部分地表形態(tài)為低山丘陵地形，因此牧草場(chǎng)的面積不會(huì)太大，一般為中小型牧場(chǎng)，上百公頃的草場(chǎng)很少，草場(chǎng)的收割均以人工為主，作業(yè)成本高且效率較低，由于牧草場(chǎng)為一年兩收或三收，人工勞動(dòng)強(qiáng)度極大，針對(duì)以上問題，內(nèi)蒙古牧草種植急需適用中小型草場(chǎng)的收割機(jī)，查閱相關(guān)資料，國(guó)內(nèi)外草場(chǎng)收割機(jī)械主要針對(duì)大型草場(chǎng)，以切割器的形式為分類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)收割機(jī)械進(jìn)行分類，主要有往復(fù)式收割機(jī)和旋轉(zhuǎn)式收割機(jī)，其配套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)9～50kW，效率15～80are／h，工作面寬度為2～6m，且收割后不能有序擺放，針對(duì)攤鋪、摟草、拾草、打捆等作業(yè)需要相應(yīng)的機(jī)具配套使用，使用較為不便。 小型牧場(chǎng)受限于運(yùn)作資金，如果采購(gòu)配套機(jī)具，將大大增加牧草場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，小型牧草場(chǎng)的投入一般不會(huì)太高，如果利用人工對(duì)后續(xù)牧草攤鋪，將大大增加牧草場(chǎng)的成本，稻麥割曬機(jī)作為市場(chǎng)上常見的機(jī)械設(shè)備，其作業(yè)對(duì)象主要是稻麥作業(yè)，目前已經(jīng)應(yīng)用于牧草的部分收割，但對(duì)于牧草場(chǎng)并不完全使用，紫花苜蓿作為畜禽飼料的主要成分，市場(chǎng)廣闊，種植面積逐年增加，在畜禽養(yǎng)殖中居于首要地位，在提高作業(yè)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的前提下，針對(duì)以上問題，為了平衡牧草場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，我以牧草收獲機(jī)械的設(shè)計(jì)為選題，解決中小型草牧場(chǎng)對(duì)于牧草收獲機(jī)械的需求，基于小動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)適用于中小型草牧場(chǎng)的小型輕便收割機(jī)，伴隨著牧草產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，本文設(shè)計(jì)的收割機(jī)將具有廣闊的市場(chǎng)空間和較高的商用價(jià)值 40 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 1.2.1國(guó)外牧草收割機(jī)現(xiàn)狀 國(guó)外牧草收割機(jī)械經(jīng)過一百多面的發(fā)展演變，經(jīng)歷了畜力驅(qū)動(dòng)到機(jī)械驅(qū)動(dòng)、單項(xiàng)作業(yè)到大型聯(lián)合收個(gè)作業(yè)等階段。上世紀(jì)60年代，作為國(guó)外牧草機(jī)械的黃金時(shí)期，完成了人工和畜力作業(yè)工具到聯(lián)合作業(yè)機(jī)具的轉(zhuǎn)變，美國(guó)率先完成了牧草機(jī)具的研發(fā)，并在國(guó)內(nèi)迅速推廣，美國(guó)的牧草機(jī)具保有量多達(dá)70萬臺(tái)，居世界首位。上世紀(jì)70年代，全世界范圍內(nèi)牧草機(jī)具接近飽和，牧草機(jī)具進(jìn)入瓶頸期，各大機(jī)械廠商為了開拓市場(chǎng)，基于產(chǎn)品性能的研究，對(duì)牧草機(jī)具進(jìn)行了二次開發(fā)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，由于美國(guó)、德國(guó)、日本、意大利以及法國(guó)等國(guó)家的先進(jìn)的機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)，其牧草機(jī)具處于世界領(lǐng)先地位，德國(guó)斯通公司開發(fā)設(shè)計(jì)的割曬設(shè)備、克拉斯公司的自走式壓捆機(jī)設(shè)備，以及法國(guó)庫(kù)恩旋轉(zhuǎn)割草機(jī)設(shè)備等，極大地解放了牧草場(chǎng)的生產(chǎn)力。上世紀(jì)90年代，美德日等國(guó)家的先進(jìn)牧草機(jī)具大量進(jìn)入我國(guó)，我國(guó)牧草種植業(yè)得到了快速發(fā)展，目前，國(guó)外牧草收獲機(jī)械種類豐富、技術(shù)相對(duì)成熟、性能較為完善，但是產(chǎn)品價(jià)格較為昂貴，近年來隨機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，牧草收獲機(jī)械的結(jié)構(gòu)和技術(shù)指標(biāo)沒有太大變化，但是在駕駛員舒適度、駕駛員視野以及智能化方便取得了突破。 1.2.2 國(guó)內(nèi)牧草收割機(jī)現(xiàn)狀 上世紀(jì)80年代以來，由于我國(guó)長(zhǎng)期以來對(duì)畜牧業(yè)投入將對(duì)不足，對(duì)于牧草機(jī)械的開發(fā)力度嚴(yán)重不足，導(dǎo)致生產(chǎn)牧草機(jī)械制的相關(guān)廠家停產(chǎn)或者是轉(zhuǎn)向其它領(lǐng)域，由于和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在技術(shù)和制作工藝上存在較大的差距，大大拉大了國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)與歐美國(guó)家的制造能力和制造水平，目前國(guó)內(nèi)牧草機(jī)械產(chǎn)品類型相對(duì)單較少，為了加快實(shí)現(xiàn)牧草場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)境效益，必須加大對(duì)牧草機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)，由于牧草機(jī)械的限制，牧草場(chǎng)豐產(chǎn)不豐收或大量草場(chǎng)來不及收割，造成牧民勞動(dòng)強(qiáng)度極大、經(jīng)濟(jì)收益較低，我國(guó)在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)機(jī)械的基礎(chǔ)上，研發(fā)了相應(yīng)的牧草收獲機(jī)械，針對(duì)不同的作業(yè)流程研發(fā)了相應(yīng)的作業(yè)設(shè)備，如散草設(shè)備、方捆設(shè)備、圓捆設(shè)備、壓垛設(shè)備、二次加壓打包設(shè)備，各作業(yè)機(jī)械專業(yè)性太強(qiáng)，配合度較差，各作業(yè)設(shè)備與動(dòng)力系統(tǒng)無法完美配合，大大限制了草牧場(chǎng)的產(chǎn)能，由于生產(chǎn)責(zé)任制的推行，草畜承包到戶，牧場(chǎng)場(chǎng)地變小，市場(chǎng)上能適用于牧民草場(chǎng)的牧草機(jī)械寥寥無幾，無法使用相關(guān)機(jī)械增大增加草牧場(chǎng)收益，供需造成脫節(jié)，國(guó)內(nèi)進(jìn)行牧草機(jī)械生產(chǎn)的廠家主要有海拉爾牧業(yè)機(jī)械總廠、新疆畜牧機(jī)械廠和寶昌牧業(yè)機(jī)械廠。其中海拉爾牧業(yè)機(jī)械總廠作為全國(guó)生產(chǎn)牧草割機(jī)械最大的廠商，其產(chǎn)品銷量較高、面廣量大，但是在針對(duì)紫花苜蓿等產(chǎn)量較的草場(chǎng)收割機(jī)械方面競(jìng)爭(zhēng)力不足。 第二章 整體方案的確定 2. 1 收割機(jī)類型的選擇 2. 1. 1 按切割裝置分類 目前，以切割裝置為分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)割草機(jī)進(jìn)行分類，主要有刀片回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀片往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這兩類收割機(jī)，在進(jìn)行牧草收割作業(yè)時(shí)其動(dòng)力存在細(xì)微差別，在保證可靠性的前提下，動(dòng)力越小可以有效降低成本，目前市場(chǎng)上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割草機(jī)用用較為廣泛，由于其較小的驅(qū)動(dòng)力可以完成往復(fù)運(yùn)動(dòng)割草機(jī)考的驅(qū)動(dòng)，前景廣闊。本設(shè)計(jì)中選擇常見的往復(fù)式割草機(jī)。 2. 1. 2 往復(fù)式割草機(jī)的分類 往復(fù)式割草機(jī)具體可以分為： （1） （2） （3）連桿式割草機(jī)；由曲柄輪以及連桿進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 （4）無連桿式割草機(jī)；在對(duì)刀的循環(huán)驅(qū)動(dòng)的過程中，重錘吸收運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的不平衡力，因此稱其為平衡驅(qū)動(dòng)割草機(jī)。 上述往復(fù)式割草機(jī)都是固定單動(dòng)刀，單動(dòng)刀運(yùn)動(dòng)頻率不高，可靠性較低，卡滯堵塞等情況時(shí)有發(fā)生，且作業(yè)過程中平衡能力差，難以對(duì)柔性莖桿牧草進(jìn)行有效切割，雙動(dòng)刀割草機(jī)通過對(duì)兩組刀片有機(jī)組合，使其能夠反向切割，大大提高了作業(yè)效率，目前牧草場(chǎng)多為中小型牧草場(chǎng)，為了解放牧草場(chǎng)的勞動(dòng)強(qiáng)度，考慮到以上單動(dòng)刀的一些弊端并結(jié)合養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展需求，本文主要對(duì)雙動(dòng)刀的往復(fù)式收割機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2. 2 方案確定 基于上述分析和討論，本文設(shè)計(jì)的往復(fù)式收割機(jī)械，主要由動(dòng)力系統(tǒng)、切割系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走系統(tǒng)以及輸送系統(tǒng)等系統(tǒng)有機(jī)組合而成。 柴油機(jī)提供收割機(jī)所需動(dòng)力，查閱相關(guān)資料，選擇用額定功率3.0kW、2400r/min轉(zhuǎn)速、186.0×186.0×200.0mm外形尺寸的單缸兩沖程柴油機(jī)。 一般的單刀片切割無法滿足牧草場(chǎng)的切割速度，本文切割系統(tǒng)由雙刀片組成，其切割速度比單刀片割草機(jī)速度快一倍，通過雙曲柄機(jī)構(gòu)完成刀片往復(fù)運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相互轉(zhuǎn)化。 傳統(tǒng)系統(tǒng)的工作流程：?jiǎn)胃變蓻_程柴油機(jī)通過皮帶輪進(jìn)行兩級(jí)減速，即三角皮帶輪以及減速器，減速器主要由一對(duì)錐齒輪組成，通過以上兩個(gè)機(jī)構(gòu)改變相應(yīng)的傳動(dòng)方向，驅(qū)動(dòng)曲柄主軸，曲柄主軸帶動(dòng)聯(lián)軸器，動(dòng)力經(jīng)由聯(lián)軸器到凸輪軸，最終實(shí)現(xiàn)刀片切割作業(yè)，一對(duì)小鏈輪接受切割器曲柄主軸傳遞的動(dòng)力，最終實(shí)現(xiàn)將動(dòng)力傳遞到輸送系統(tǒng)。 輸送系統(tǒng)由裝有撥齒的皮帶組成，主要依靠皮帶將切割出來的牧草傳輸?shù)绞崭顧C(jī)工作方向的右側(cè)。 行走系統(tǒng)，行走輪直徑250mm，主要通過人工推行來實(shí)現(xiàn)，基于經(jīng)濟(jì)方面的原因，本文對(duì)機(jī)動(dòng)行走系統(tǒng)暫不考慮。 本文設(shè)計(jì)的小型牧草收割機(jī)主要應(yīng)用對(duì)象由有紫花苜蓿、黑麥草以及三葉草等優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種，以上三種牧草的形狀、柔韌性以及強(qiáng)度存在明顯差異，大大加大了對(duì)切割裝置性能方面的要求，收割機(jī)對(duì)于以上三種牧草要具有良好的兼容收割能力，主要考慮刀刃型式以及刀刃回轉(zhuǎn)速度等參數(shù)，為了使牧草收割機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)小、工作性能要高、操作簡(jiǎn)單、使用方便、成本較低、整機(jī)輕便，并結(jié)合與牧草收割的能農(nóng)藝方面的要求，本文在設(shè)計(jì)牧草收割機(jī)的過程中，主要考慮以下參數(shù)： 配套動(dòng)力：柴油機(jī)3.0kW； 割幅：1 m； 割茬高度：55mm左右； 切割形式：雙動(dòng)往復(fù)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(yùn)動(dòng)速率：>1800次/min； 前進(jìn)方式：手扶推行式； 操縱人數(shù)：1人； 工效：33m2/h左右。 第三章 切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 切割器主要參數(shù)的分析 切割機(jī)作為本文設(shè)計(jì)牧草收割機(jī)的主要機(jī)構(gòu)，牧草收割機(jī)的性能主要受到切割機(jī)的工作效率和切割質(zhì)量的影響，目前市場(chǎng)上切割器主要有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種類型，考慮到回轉(zhuǎn)式切割器對(duì)地形和動(dòng)力系統(tǒng)要求較高，在平坦地形運(yùn)行較好，但對(duì)于復(fù)雜地形如山地、丘陵等，效率較低，基于此并查閱相關(guān)資料，本文針對(duì)復(fù)式切割器選用普通Ⅰ型[2]，在整機(jī)運(yùn)行過程中。動(dòng)力由柴油機(jī)提供，柴油機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)輸入軸，輸入軸帶動(dòng)曲柄主軸，最終經(jīng)由曲柄機(jī)構(gòu)將動(dòng)力轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 3.1.1影響切割質(zhì)量相關(guān)因素 切割速比作為影響切割質(zhì)量最重要的因素，切割速比通常為切割速度和進(jìn)給速度的比值，動(dòng)刀高度在具體系統(tǒng)中為定值，機(jī)器前進(jìn)速度和曲柄轉(zhuǎn)速能夠?qū)Ω畈輽C(jī)的重割區(qū)和空白區(qū)產(chǎn)生影響，其影響程度通常用切割進(jìn)程來表示，切割進(jìn)程得計(jì)算如下： （3.1） 式中 ——機(jī)器前進(jìn)速度（m/s）； ——割刀運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程時(shí)間。 切割器割刀運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程內(nèi)，用時(shí)為t，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)半周。 = （3.2） 將（3.2）代入（3.1）得 = （3.3） 式中 ——曲柄轉(zhuǎn)速（r/min）。 由于牧草具有稠密多汁，因此復(fù)式割草機(jī)切割對(duì)牧草進(jìn)行切割時(shí)，阻力較大，因此切割速度不應(yīng)小于2.15m/s[3]。如果切割速度過快勢(shì)必會(huì)增大割草機(jī)械的慣性，導(dǎo)致機(jī)械發(fā)生振動(dòng)，因此，對(duì)于切割速度的選擇極為重要，根據(jù)已知條件：曲柄轉(zhuǎn)速738 r/min，割刀完成一個(gè)循環(huán)，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一周，因此割刀平均速度，可以通過以3.4式進(jìn)行計(jì)算： =（m/s ） （3.4） = = 1.87 m/s 式中 ——曲柄半徑（mm）； ——曲柄轉(zhuǎn)速（r/min）。 因?yàn)榍懈钏俦圈? 將（3.1）、（3.3）代入整理得 λ= （3.5） 現(xiàn)有割草機(jī) =（1.1～1.5） 代入（3.5）式得 λ= （3.6） ——切割刀刃高度，單位mm，本文中選用的標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型刀刃高度=54mm，代入（3.6）得 λ= = 0.94～1.28 考慮到切割時(shí)，所受到牧草的阻力，確保牧草切割效果，實(shí)際進(jìn)給速度比略大于理論計(jì)算值，理論計(jì)算值取機(jī)械正常工作時(shí)，計(jì)算得出的速度最大值。 3.1.2 技術(shù)參數(shù)的分析和評(píng)價(jià) 本文中切割機(jī)選用標(biāo)準(zhǔn)I型、根據(jù)以智條件：曲柄主軸轉(zhuǎn)速738 r/min，機(jī)械作業(yè)速度=0.99m/s，切割機(jī)平均速度=1.87m/s，為了確保對(duì)于牧草具有良好的切割效果，切割速比極為重要，查閱相關(guān)資料。切割速比不小于1.02，因此本文中切割速比為=1.87>1.02，因此，上述參數(shù)的選擇較為合理。 3.2 凸輪軸的設(shè)計(jì) 需要設(shè)計(jì)一個(gè)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將動(dòng)力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為收割系統(tǒng)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，本文是通過雙曲柄機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，具體是由一個(gè)凸輪軸和兩個(gè)偏心輪構(gòu)成的偏心輪式結(jié)構(gòu)。根據(jù)牛頓力學(xué)定律，在本文中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)受到相互作用力，大小相等，防線相反，因此凸輪軸處于平衡狀態(tài)，可以省去校核。 3.2.1 凸輪軸的設(shè)計(jì) 動(dòng)力系統(tǒng)通過曲柄主軸的聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞到凸輪軸，凸輪軸材質(zhì)為40Cr，通過計(jì)算，凸輪軸功率為2.45kW，=112～97，=35～55MPa，軸的轉(zhuǎn)速n=738r/min，則計(jì)算軸的最小軸徑： （3.7） 取，MPa 則： mm 由于凸輪軸上鍵槽的存在，鍵槽能夠削弱凸輪軸的強(qiáng)度，因此需要通過增大軸徑來增大凸輪軸強(qiáng)度，通常情況下存在一個(gè)鍵槽時(shí)，需要增大3%的軸徑，存在兩個(gè)鍵槽時(shí)，需要增大7%的軸徑，本設(shè)計(jì)中凸輪軸為標(biāo)準(zhǔn)直徑，因此凸輪軸直徑為： 將圓整成16mm。 圖3.1為凸輪軸結(jié)構(gòu)。 圖3.1凸輪軸結(jié)構(gòu) 3.2.2凸輪軸參數(shù)的確定 通過分析可以知道，凸輪軸的凹槽處直徑最小，根據(jù)圖3-1，軸段④為凹槽處其直徑和長(zhǎng)度分別為mm， mm。 軸段①通過聯(lián)軸器和曲柄主軸相連，通過查閱聯(lián)軸器直徑的相關(guān)資料，本文中軸段①直徑和長(zhǎng)度分別為mm， mm。 軸段②是凸輪軸的軸肩，起定位作用，取mm， mm。 偏心輪安裝在軸段③位置，本文中偏心輪的直徑和厚度分別為：mm， mm。 軸段⑤上是圓螺母，故mm， mm。 3.3 切割裝置的設(shè)計(jì) 3.3.1 動(dòng)刀的結(jié)構(gòu) 切割機(jī)構(gòu)主要包括2個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)刀機(jī)構(gòu)和動(dòng)刀支撐機(jī)構(gòu)兩個(gè)主要機(jī)構(gòu)，一般將動(dòng)刀和刀桿做成一個(gè)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)通過刀桿作用于動(dòng)刀，動(dòng)刀支撐機(jī)構(gòu)主要有：間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和刀架等機(jī)構(gòu)組成，正常工作時(shí)，收割機(jī)通過雙刀的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，完成牧草的收割。 切割器的主要功能構(gòu)件為動(dòng)刀，考慮到牧草收割對(duì)刀刃的磨損較小，本文中選擇省力的光刃結(jié)構(gòu)的動(dòng)刀，割荏整齊，便于后續(xù)工藝操作，為了在切割過程中防止動(dòng)刀磨損破壞，動(dòng)刀材質(zhì)一般為合金鋼，刃部采用淬火工藝進(jìn)行鍛造。 圖3.2為動(dòng)刀工作結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3.2 動(dòng)刀的結(jié)構(gòu) 3.3.2 刀片間隙的調(diào)整 切割機(jī)構(gòu)由一對(duì)動(dòng)刀組成。動(dòng)刀開有導(dǎo)向槽，通過螺母6對(duì)動(dòng)刀之間的間隙進(jìn)行調(diào)整，動(dòng)刀之間的間隙不大于0.5mm，螺栓與機(jī)架連接。 3.3.3 偏心輪的設(shè)計(jì) 偏心輪作為切割機(jī)的重要組成部分，將動(dòng)力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為收割系統(tǒng)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，本文是通過雙曲柄機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，具體是由一個(gè)凸輪軸和兩個(gè)偏心輪構(gòu)成的偏心輪式結(jié)構(gòu)。 3.3.4 切割裝置附件的設(shè)計(jì) 1、壓板 2、機(jī)架 第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了確保切割器和輸送系統(tǒng)都能獲得相應(yīng)的動(dòng)力，需要對(duì)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)。 4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)的確定 4.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)直接和切割系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)相連，因此參考其工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文中傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如圖4.1所示。 圖4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 通過分析傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)通過皮帶輪3、4和錐齒輪5、6，經(jīng)過兩級(jí)減速后，由于皮帶輪和錐齒輪改變了傳動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)曲柄主軸，曲柄主軸上的聯(lián)軸器帶動(dòng)凸輪軸，實(shí)現(xiàn)刀桿和動(dòng)刀的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，切割器曲柄主軸通過鏈輪7、8，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)力向輸送系統(tǒng)的傳遞。 4.1.2 傳動(dòng)比確定 1、曲軸主軸的轉(zhuǎn)速 = m/s （4.1） 本設(shè)計(jì)中為1.6～2.0 m/s，由公式4.1，計(jì)算曲柄主軸轉(zhuǎn)速。 = = 631.58～789.5 r/min 取曲柄主軸轉(zhuǎn)速=738 r/min。 2、確定傳動(dòng)比 正常工況下，柴油機(jī)額定功率=3kW，轉(zhuǎn)速=2500r/min皮帶輪將動(dòng)力分為兩路，一路經(jīng)由二級(jí)減速，傳遞到曲柄主軸,nⅡ=738r/min。本文中切割系統(tǒng)傳動(dòng)比按式4.2進(jìn)行計(jì)算。 = ·===3.52 （4.2） 式中 ——一級(jí)皮帶輪減速比； —— 二級(jí)圓錐齒輪減速比。 各種傳動(dòng)的傳動(dòng)比[4]：平帶傳動(dòng)比≤ 5 ；錐齒輪傳動(dòng)比≤ 5；鏈輪傳動(dòng)比≤ 6 ； 通過對(duì)其空間結(jié)構(gòu)位置的分析，依據(jù)物理學(xué)中的相似原理=1.5，即： = 式中 —— 小皮帶輪直徑長(zhǎng)度（mm）； —— 大皮帶輪的直徑（mm）。 由式（4.2）得 = 即 = 式中 —— 二級(jí)減速結(jié)構(gòu)中，主動(dòng)輪齒數(shù)； —— 二級(jí)減速結(jié)構(gòu)中，從動(dòng)輪齒數(shù)。 4.2 收割機(jī)功率和效率分析 4.2.1 收割機(jī)的功率分析 收割機(jī)功率主要由切割系統(tǒng)的切割功率和輸送系統(tǒng)輸送功率組成，即： （4.3） 其中 = （kW） （4.4） 式中 —— 機(jī)器前進(jìn)速度（m/s）； —— 機(jī)器割幅（m）； ——（N·m/m2）。 經(jīng)測(cè)定，割草= 200～300，所以 ==1.94 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸送系統(tǒng)功率需求為 （4.5） 式中 ——割幅功率（kW/m），一般為0.22～0.25 kW，因此 =0.22×1 = 0.22 kW 考慮到空轉(zhuǎn)的功率和傳動(dòng)的效率問題，收割機(jī)總功率最小為： kW 4.2.2 收割機(jī)的傳動(dòng)效率 柴油機(jī)的皮帶輪驅(qū)動(dòng)切割器進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，皮帶輪、圓錐齒輪的二級(jí)減速結(jié)構(gòu)如圖4.2所示，查閱相關(guān)資料皮帶輪效率、圓錐齒輪效率 [11]，因此切割系統(tǒng)總的傳遞效率為： 圖4.2 切割系統(tǒng)傳動(dòng)圖 （1）各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 r/min Ⅱ軸 r/min （2）各軸的功率 Ⅰ軸 kW Ⅱ軸 kW （3）各軸的扭矩 電機(jī)軸 N·m Ⅰ軸 N·m Ⅱ軸 N·m 表4.1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸名 參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 轉(zhuǎn)速/（r/min） 2500 1733 738 功率/（kW） 3.0 2.78 2.70 扭矩/（N·m） 10.65 15.32 34.94 傳動(dòng)比 1.5 2.35 效率 0.96 0.97 4.3 減速器的設(shè)計(jì) 4.3.1 錐齒輪的設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)切割系統(tǒng)總傳動(dòng)比3.52:1，需要經(jīng)過皮帶輪的一級(jí)減速和圓錐齒輪的二級(jí)減速，通過圓錐齒輪改變動(dòng)力傳遞方向。 1、材料的選擇；錐齒輪材質(zhì)為40Cr，鍛造方式為滲碳淬火工藝，滿足58-62HRC的齒面硬度。 2、精度等級(jí)的確定，錐齒輪表面采用淬火工藝，因此精度初選為7級(jí)。 3、錐齒輪傳動(dòng)方式為閉式硬齒面，查閱相關(guān)資料，確定小齒輪齒數(shù)。 4、錐齒輪傳動(dòng)方式為閉式硬齒面，曲疲勞強(qiáng)度類型為齒根彎曲、接觸疲勞強(qiáng)度為齒面接觸。 5、齒根彎曲疲勞設(shè)計(jì)，公式為： （4.6） （1）齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 N·m （2）為齒寬系數(shù)，平均模數(shù)，本文中選擇，由此可以計(jì)算齒寬中點(diǎn)的平均分度圓直徑，， 因此平均模數(shù)為。 （3）大、小齒輪的抗彎疲勞強(qiáng)度極限可以通過查閱齒輪抗彎疲勞極限圖，得到強(qiáng)度極限均為MPa。 （4）抗彎疲勞壽命系數(shù)，通過出查閱抗彎疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)圖個(gè)文獻(xiàn)資料，本設(shè)計(jì)中，壽命系數(shù)均為。 （5）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （4.7） 式中 ——軸的轉(zhuǎn)速（r/min ，r/min ）； ——齒輪一個(gè)周期內(nèi)，齒面嚙合次數(shù)，取=1； ——齒輪工作壽命，取300小時(shí)。 則 （6）由前文可知，，計(jì)算抗彎疲勞許用應(yīng)力： MPa MPa （7）計(jì)算載荷系數(shù) （4.8） 式中 ——工作情況系數(shù)，通過查閱使用系數(shù)表，； ——?jiǎng)恿d荷系數(shù)。 因小圓錐節(jié)圓線速度 m/s 故 由動(dòng)載系數(shù)圖查得 =1.11； ——載荷分配系數(shù)，本設(shè)計(jì)為1； ——在齒輪傳動(dòng)過程中，載荷分布不均勻程度，通過查閱齒向載荷分布不均系數(shù)圖，得。 即 （8）齒形系數(shù)，通過查閱齒形系數(shù)表、應(yīng)力修正系數(shù)表，，。 （9）應(yīng)力校正系數(shù)，查表得：，。 （10）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較 小齒輪的數(shù)值大。 （11）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=2mm。 6、幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 mm mm （2）錐角 （3）根高 （其中 ） mm （4）齒根角 mm （5）頂圓直徑 mm mm （6）齒根圓直徑 mm mm （7）錐距 mm （8）齒根角 故=3.0052° （9）分度圓齒厚 mm 7、齒輪強(qiáng)度校核 的核算 （4.9） 式中 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 =2.5； ——彈性系數(shù)，通過查閱彈性系數(shù) ； ——接觸疲勞許用應(yīng)力（MPa）； （4.10） 式中 ——接觸疲勞極限（MPa）； ——壽命系數(shù)，查表得：； ——最小安全系數(shù)，通常； MPa MPa MPa＜ 通過以上分析可以知道，二級(jí)錐齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)較為合理。 4.3.2 減速箱設(shè)計(jì)和校核 1、減速箱輸入軸的設(shè)計(jì) 輸入軸一端連接皮帶輪，另一端連接小錐齒輪，且均為懸臂式鉸接，軸材質(zhì)為45#調(diào)質(zhì)鋼，有前文可知皮帶輪效率0.96，基于此，通過式4.11可以計(jì)算皮帶輪和齒輪與輸入軸連接的直徑。 （4.11） 式中 ——軸傳遞的功率（kW）； ——軸的轉(zhuǎn)速（r/min） 由前面的計(jì)算可知kW，r/min mm 考慮到輸入軸上鍵槽能夠削弱凸輪軸的強(qiáng)度，因此需要通過增大軸徑來增大凸輪軸強(qiáng)度，通常情況下存在一個(gè)鍵槽時(shí)，需要增大3%的軸徑，存在兩個(gè)鍵槽時(shí)，需要增大7%的軸徑，本設(shè)計(jì)中軸為標(biāo)準(zhǔn)直徑，因此凸輪軸直徑為： mm 將圓整成 14mm，即mm 由圖4.3可知，和皮帶輪相連的是軸為較長(zhǎng)的懸臂式，為了能夠配合減速箱： 圖4.3 軸結(jié)構(gòu)示意圖 2、確定輸入軸相關(guān)參數(shù) 基于對(duì)各軸段扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的計(jì)算，得到各軸段的最小直徑基礎(chǔ)上，考慮到定位和裝拆等因素，從軸端依次疊加計(jì)算。 各軸段長(zhǎng)度的影響因素有：零件和零件之間的間隙距離、零件和軸相連接部分的尺寸。 通過上述對(duì)各參數(shù)的計(jì)算，小錐齒輪連接的輸入軸=14mm，因此①的直徑=14mm，考慮到固定錐齒輪的套筒長(zhǎng)度以及小錐齒輪長(zhǎng)度，因此 =14+10+2=16mm。 滾動(dòng)軸承安裝在軸段②處，軸上對(duì)錐齒輪的安裝定位時(shí)，選用7004AC型軸承，該型號(hào)軸承由一對(duì)角接觸球構(gòu)成，因此對(duì)于軸段②長(zhǎng)度的計(jì)算，應(yīng)考慮軸承的內(nèi)徑和寬度，有前文可知=20mm，軸端②依靠套筒進(jìn)行定位，套筒長(zhǎng)度小于輪轂寬度約2mm，=10mm。 定位軸承位于軸段③，主要起軸肩定位作用，為了確保軸向定位，mm，mm。 軸段④的功能與軸段②相同，其直徑、軸段長(zhǎng)相等，即：mm ，mm。 彈性擋圈安裝在軸段⑤上，主要起固定右側(cè)軸承的作用，則取mm， mm。 預(yù)留端蓋安裝在軸段⑥上，其預(yù)留尺寸，為mm，mm。 皮帶輪安裝在軸段⑦上，為了便于帶輪裝拆，因此mm，mm。 3、軸的受力分析 圖4.4為軸受力分析示意圖 因?yàn)檩S的輸入功率為2.78kW，轉(zhuǎn)速=1733r/min ，=18 輸入轉(zhuǎn)矩 N·mm 作用在小錐齒輪上的各力： （4.12） 式中 ——小齒輪平均分度圓直徑，； ——平均模數(shù)，。 則 N 式中 ——壓力角，； ——小齒輪分度圓錐角，有前文可知。 N 圖4.4 軸的受力圖 N 通過對(duì)軸各處的受力分析，計(jì)算相應(yīng)的支反力，最大應(yīng)力值為、、、，具體如下表4.2所示。 表4.2減速器輸入軸支應(yīng)力統(tǒng)計(jì) 載荷 水平面 垂直面 支反力（N） 彎矩（N·m） 扭矩（N·m） 15.32 總彎矩（N·m） 計(jì)算彎矩（N·m） （ 式中） 4、輸入軸的強(qiáng)度校核 經(jīng)過上述的討論和分析，輸入軸的最大應(yīng)力位于B截面，此時(shí) （4.13） 本設(shè)計(jì)中軸的材質(zhì)為45#調(diào)質(zhì)鋼，通過查閱相關(guān)的性能表可知，MPa ，結(jié)合許用彎曲應(yīng)力表，得到軸許用彎曲應(yīng)力MPa 式中 ——B截面的抗彎截面模量mm3； （4.14） ＜ 故安全。 考慮到牧草的季節(jié)性強(qiáng)，產(chǎn)量高，因此輸入軸的疲勞強(qiáng)度不需要精確核算。 5、確定軸上鍵的類型和尺寸 鍵用來對(duì)軸上的零件進(jìn)行固定，其錐齒輪與皮帶輪軸段，鍵槽也位于此處。 (1)齒輪處的軸段上的鍵 ①選擇鍵的類型，查閱相關(guān)資料，本設(shè)計(jì)中選用A型普通平鍵； ②軸徑=14mm，輪轂長(zhǎng)mm,查閱鍵槽尺寸表[4]，并結(jié)合聯(lián)接處平鍵剖面圖，得到鍵寬=5mm,=5mm,=8mm； ③強(qiáng)度驗(yàn)算，基于許用應(yīng)力值，查閱由鍵聯(lián)接參數(shù)表[6]查=70～80MPa；得到 鍵的工作長(zhǎng)度 mm 擠壓面高度 mm 擠壓應(yīng)力 MPa＜ 故安全。 （2）皮帶輪軸段上的鍵 ①選擇鍵的類型，考慮實(shí)際情況，本文選擇普通平鍵，類型為A； ②確定鍵的尺寸 根據(jù)前文計(jì)算所得數(shù)據(jù)，軸徑=16mm，輪轂長(zhǎng)mm,查閱鍵槽尺寸表[4]，并結(jié)合聯(lián)接處平鍵剖面圖，得到鍵寬=6mm,=5mm,=22mm； ③強(qiáng)度驗(yàn)算 在得到許用應(yīng)力值，查閱由鍵聯(lián)接參數(shù)表[6]查=70～80 MPa； 鍵的工作長(zhǎng)度 mm 擠壓面高度 mm 擠壓應(yīng)力 MPa＜ 故安全。 4.3.3 曲柄主軸的設(shè)計(jì)及校核 1、曲柄主軸的設(shè)計(jì) 切割系統(tǒng)的主要機(jī)構(gòu)切割器通過軸提供動(dòng)力，輸入軸兩端分別連接大錐齒輪和小鏈輪，由前文計(jì)算可知=2.70kW，錐齒輪效率為0.97,軸的材料選則40Cr調(diào)質(zhì)，， MPa，軸的轉(zhuǎn)速=738r/min。 軸的最小直徑 （4.15） 取 ， MPa ，則 mm 由于凸輪軸上鍵槽的存在，鍵槽能夠削弱凸輪軸的強(qiáng)度，因此需要通過增大軸徑來增大凸輪軸強(qiáng)度，通常情況下存在一個(gè)鍵槽時(shí)，需要增大3%的軸徑，存在兩個(gè)鍵槽時(shí)，需要增大7%的軸徑，本設(shè)計(jì)中凸輪軸為標(biāo)準(zhǔn)直徑，因此凸輪軸直徑為： 因此 將圓整成18mm。 軸結(jié)構(gòu)的示意圖，見圖4.5。 圖4.5 曲柄主軸示意圖 2、確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了便于對(duì)軸上各兩件的拆裝，要對(duì)各零件進(jìn)行準(zhǔn)確定位，通過計(jì)算可以知道軸段⑧的直徑最小，彈性當(dāng)圈也安裝在軸段⑧上，因此mm，mm。 軸段⑦上安裝小鏈輪,則mm，mm。 軸承安裝在軸段④上,其直徑和長(zhǎng)度受限于軸承的尺寸，本設(shè)計(jì)中選用的軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6025型，因此則mm，mm。 軸肩安裝在軸段③上,起到固定軸承左端的作用,為了確保安裝方便，mm， mm。 軸承蓋安裝在軸段⑥上，與軸段④尺寸一致,因此mm，mm。 彈性擋圈安裝在軸段⑤上，則mm，mm。 軸段②上安裝錐齒輪,則mm，mm。 軸承與固定的套筒安裝在軸段①上，因此軸段①的直徑和軸承內(nèi)徑一致,即mm，mm。 聯(lián)軸器安裝在軸段⑨上，便于聯(lián)軸器的安裝與定位，= 20mm，=52mm。 3、曲柄主軸的受力分析 曲柄主軸具體受力分析，見圖4.6。 圖4.6 曲柄主軸的受力圖 本設(shè)計(jì)中軸額定功率為2.70kW，主軸轉(zhuǎn)速nⅡ=738 r/min，主軸輸入的動(dòng)力分為兩路，由于輸送系統(tǒng)功率0.25kW，則切割功率為2.45kW。 根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，大小錐齒輪受同樣大小的力，因此 N N N 鏈輪作用在主軸的壓軸力 （4.16） 式中 ——壓軸力系數(shù) ，當(dāng)作水平傳動(dòng)時(shí)，； ——有效圓周力。 （4.17） 式中 ——為傳遞功率（kW）； ——為鏈速（m/s）。 （4.18） 式中 ——為鏈輪齒數(shù)； ——鏈輪轉(zhuǎn)速（r/min）； ——為鏈條節(jié)距 （mm）。 計(jì)算得 m/s N N 4、曲柄主軸的強(qiáng)度校核 有圖4.6彎曲應(yīng)力圖，可知最大應(yīng)力位于錐齒輪截面： （4.19） 本設(shè)計(jì)中軸的材質(zhì)為40Cr，通過查閱相關(guān)的機(jī)械性能表[6]，可得MPa，然后依據(jù)的數(shù)值，查閱許用彎曲應(yīng)力表得到MPa。 式中 ——錐齒輪截面抗彎截面模量mm3； （4.20） MPa＜ 故安全。 由上述受力分析，通過計(jì)算可以求得軸上各點(diǎn)的支反力，支反力最大處、、、的如下表4.3所示。 由軸上受力分析可計(jì)算軸上的支反力，最大應(yīng)力處 、、、值于下表4.3。 表4.3主軸支承點(diǎn)反作用力統(tǒng)計(jì)表 載荷 水平面 垂直面 支反力（N） 彎矩（N·m） 扭矩（N·m） 16 總彎矩（N·m） 計(jì)算彎矩（N·m） （ 式中） 5、確定曲柄主軸上鍵的類型與尺寸 通過鍵將零件固定在軸上，曲柄主軸、大錐齒輪、鏈輪和聯(lián)軸器等構(gòu)件均通過鍵進(jìn)行連接，因此確定鍵類型和尺寸和核算強(qiáng)度是進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 （1）與大錐齒輪聯(lián)接處的鍵 ①鍵的選型，查閱相關(guān)資料，本設(shè)計(jì)中選用A型普通平鍵；； ②鍵尺寸，根據(jù)前文分析結(jié)果，軸徑=28mm，輪轂長(zhǎng)=30mm,查閱鍵槽尺寸表[4]，并結(jié)合聯(lián)接處平鍵剖面圖，得到鍵寬=8mm,=7mm,=25mm；； ③強(qiáng)度驗(yàn)算，基于許用應(yīng)力值，查閱由鍵聯(lián)接參數(shù)表[6]得到=70~80 MPa 鍵的工作長(zhǎng)度 mm 擠壓面高度 mm 擠壓應(yīng)力MPa＜ 故安全。 （2）與鏈輪聯(lián)接處的鍵 ①鍵的選型，查閱相關(guān)資料，本設(shè)計(jì)中選用A型普通平鍵； ②鍵尺寸的確定，根據(jù)前文分析結(jié)果，軸徑=22mm，輪轂長(zhǎng)=36mm,查閱鍵槽尺寸表[4]，并結(jié)合聯(lián)接處平鍵剖面圖，得到鍵寬=6mm, =6mm, =32mm； ③強(qiáng)度驗(yàn)算，基于許用應(yīng)力值，查閱由鍵聯(lián)接參數(shù)表[6]得到=70~80 MPa 鍵的工作長(zhǎng)度 mm 擠壓面高度 mm 擠壓應(yīng)力 MPa＜ 故安全。 （3）與聯(lián)軸器聯(lián)接處的鍵 ①鍵的選型，查閱相關(guān)資料，本設(shè)計(jì)中選用A型普通平鍵； ②鍵尺寸的確定，根據(jù)前文分析結(jié)果，軸徑=20mm，輪轂長(zhǎng)=50mm,查閱鍵槽尺寸表[4]，并結(jié)合聯(lián)接處平鍵剖面圖，得到鍵寬=6mm, =6mm, =40mm； ③強(qiáng)度驗(yàn)算，基于許用應(yīng)力值，查閱由鍵聯(lián)接參數(shù)表[6]得到=125~150MPa 鍵的工作長(zhǎng)度 mm 擠壓面高度 mm 擠壓應(yīng)力 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 N·mm 查表[6]得工作情況系數(shù) 故計(jì)算轉(zhuǎn)矩 N·mm （3）型號(hào)的確定，查閱相關(guān)資料并對(duì)比相關(guān)類型的機(jī)械，軸類型為凸緣聯(lián)軸，型號(hào)為YL5，其公稱扭矩63 N·mm，軸孔允許直徑mm。 4.3.4 箱體及附件的設(shè)計(jì) 1、箱體的設(shè)計(jì) （1）箱體的材料 箱體一般用灰鑄鐵HT200或HT250制造。 （2）箱體的結(jié)構(gòu)分析 箱體在保證傳動(dòng)件傳動(dòng)精度的前提下，起到支承和固定減速器的作用，整個(gè)減速器一半的重量為箱體重量，箱體的結(jié)構(gòu)是否合理，對(duì)減速器的性能、成本影響較大。 （3）箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 依據(jù)前文中中傳動(dòng)件、軸系部件以及軸的尺寸，依靠經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)減速器草圖繪制的過程中，確定箱體結(jié)構(gòu)和尺寸。 （4）減速器的潤(rùn)滑和密封 本設(shè)計(jì)中選用小型減速器，可以通過選用二硫化鉬鋰，對(duì)其進(jìn)行脂潤(rùn)滑，選用軸承蓋和密封圈對(duì)軸伸出部分進(jìn)行密封。 2、減速器附件的設(shè)計(jì) （1）固定減速箱軸承蓋 ①材料選用鑄鐵HT150。（相關(guān)尺寸的確定參[4] ） ②采用凸緣式結(jié)構(gòu) ③尺寸計(jì)算，查閱相關(guān)資料，軸承外徑尺寸為42mm，因此mm ，取mm。 因采用套杯結(jié)構(gòu)，mm 根據(jù)軸承外徑選4×M6 ，則 故mm mm ，取mm mm （2）曲柄主軸的軸承蓋 ①材質(zhì)型號(hào)為HT150，工藝為鑄鐵，具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖4.10。 ②采用凸緣式結(jié)構(gòu) 圖4.10軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 ③尺寸計(jì)算，查閱相關(guān)資料，軸承外徑尺寸為52mm，因此mm ，取mm 根據(jù)軸承外徑選4×M8，則 故mm mm ，取 mm mm （3）套杯的設(shè)計(jì) 為了便于拆卸和固定減速器輸入軸上的兩個(gè)軸承，本文通過套杯結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，套杯的結(jié)構(gòu)尺寸以及形狀要和實(shí)際情況相結(jié)合，軸承的外徑一般和套杯的內(nèi)徑一樣，套杯厚度一半設(shè)為S=6mm。 第五章 輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 牧草收獲質(zhì)量的好壞與輸送系統(tǒng)的優(yōu)良密切相關(guān)，本設(shè)計(jì)中輸送系統(tǒng)不僅要將切割出的牧草輸送指定位置，還要根據(jù)要求完成牧草的擺鋪，利于晾曬，因此本章主要確定合理輸送速度，選擇合適的輸送結(jié)構(gòu)。 5.1 輸送帶速度計(jì)算 在圖5.1中我們可以看出，輸送速度的計(jì)算要考慮單位時(shí)間內(nèi)，收割機(jī)收割速度和輸送系統(tǒng)輸送的量保持一致。 即 （5.1） 式中 ——機(jī)器前進(jìn)速度； ——機(jī)器作業(yè)幅寬(=1m)； ——輸送帶速度； ——拔齒高度（牧草層厚度）； ——牧草生長(zhǎng)密度（株/M2）； ——輸送帶上，牧草密集程度（株/M2）。 圖5.1 輸送帶 取=/，為牧草積集系數(shù) 所以輸送帶速度計(jì)算公式 = （5.2） 查閱相關(guān)資料，并結(jié)合工程實(shí)際，牧草稠密=20，傳送帶輸送速度=1.46～1.99 m/s，因此 ==1.46～1.99 m/s 通過小鏈輪將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，傳遞給系統(tǒng)主軸，轉(zhuǎn)速=738r/min 根據(jù)前文相關(guān)數(shù)據(jù)，輸送帶輪D=φ90mm，因此輸送帶線速度： ==3.48 m/s 5.2 輸送系統(tǒng)參數(shù)確定 輸送系統(tǒng)參數(shù)包括撥齒高度、輸送帶高度、送帶尺寸以及割臺(tái)前伸量等。 5.2.1 輸送系統(tǒng)中帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1、選用膠帆布平帶傳動(dòng)。 2、帶輪的直徑 mm 因此帶輪直徑為mm 3、帶速 ＜=30m/s 4、由于兩個(gè)帶輪同比傳動(dòng)，因此直徑相同，即mm 5、軸間距 根據(jù)結(jié)構(gòu)確定=1020mm 6、所需帶長(zhǎng) mm （未考慮接頭長(zhǎng)度） 7、帶輪包角 ＞ 8、曲撓次數(shù) ＜ 其中 ——帶輪數(shù) 。 9、帶厚 以膠（帆）布平帶規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，選擇標(biāo)準(zhǔn)值，即mm。 10、帶的截面積 （5.3） 式中 ——工況系數(shù)，查表得； ——單位截面積膠帶傳遞的額定功率，查表kW； ——包角修正系數(shù)，查表22.1-32得； ——傳動(dòng)布置系數(shù)，查表22.1-33得。 mm2 11、帶寬 mm 選取標(biāo)準(zhǔn)值，則=12mm。 12、作用在軸上的力 N 式中 ——傳送帶的預(yù)緊力，MPa。 13、帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸 （1）帶輪的材料≤ 30m/s，選用HT200 （2）孔徑，取=18mm 取mm。 （3）輪轂尺寸 取mm。 （4）輪緣寬度 通過查閱平帶輪直徑表、平帶輪結(jié)構(gòu)形式表和平帶輪輻板厚度表，得，取 mm （5）輻板厚度s，取mm （6）輪緣尺寸 輪緣厚度 mm 由前文計(jì)算可知，動(dòng)刀切割速度= 1.87m/s，輸送帶為了配合動(dòng)刀及時(shí)，運(yùn)輸牧草，通過計(jì)算求得，=3.48m/s。 本設(shè)計(jì)中動(dòng)刀切割速度= 1.87m/s，輸送帶為了配合動(dòng)刀，及時(shí)將牧草輸送出，故最高線速= 3.48m/s。 5.2.2 撥齒高度和間距 皮帶的運(yùn)輸能力決定了撥齒高度，本設(shè)計(jì)中= 1.87m/s，動(dòng)刀切割速度較高，因此皮帶輸送能力較高，基于此，撥齒高=50mm，整體呈梯形結(jié)構(gòu)，上窄下寬，在水平方向裝有1-2塊薄板，因此撥齒間距 =142mm。 5.2.3 輸送帶高度 拔齒中心線距割刀的距離稱為輸送帶高度，用表示，本設(shè)計(jì)中=50mm。 5.2.4 割臺(tái)前伸量 割臺(tái)前伸量（輸送帶齒頂與動(dòng)刀頂端的水平距離），用表示，本設(shè)計(jì)中=100mm。 第六章 結(jié)論 本文針對(duì)中小型牧草場(chǎng)生產(chǎn)面臨的主要問題，設(shè)計(jì)了小型牧草收割機(jī)，大大解放了牧草場(chǎng)的生產(chǎn)力，降低了牧草場(chǎng)的勞動(dòng)強(qiáng)度，本文主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）首先查閱相關(guān)資料，了解了國(guó)內(nèi)外牧草場(chǎng)收割機(jī)的研究現(xiàn)狀，然后針對(duì)實(shí)際情況確定了小型牧草收割機(jī)整體方案為復(fù)式雙動(dòng)刀切割器，然后針對(duì)小型牧草收割機(jī)的切割系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及輸送系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和核算。 （2）本文設(shè)計(jì)的牧草收割機(jī)具有功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于內(nèi)蒙古內(nèi)低山丘陵地形適應(yīng)性較好，可以用于收割紫花苜蓿等優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)牧草。 牧草業(yè)發(fā)展迅猛，牧草機(jī)械需求量大，本文設(shè)計(jì)的牧草收割機(jī)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。 致謝 在這即將畢業(yè)的日子，想起我這大學(xué)四年的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，心里面滿是對(duì)老師和同學(xué)們的感激，謝謝老師和同學(xué)對(duì)我日常生活的幫助，是老師和同學(xué)給與我信心，得以完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 我首先要感謝我的指導(dǎo)老師尉曉娟老師，老師學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)，才華橫溢，無論老師多么繁忙，只要我咨詢問題，她總是放下手中的事，幫我解答，在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題、開題、撰寫過程中個(gè)都給與了我很大的幫助，幫助我改正了我畢業(yè)設(shè)計(jì)中的很多錯(cuò)誤，我畢業(yè)設(shè)計(jì)的每一個(gè)章節(jié)都傾注了尉老師的心血，我畢業(yè)之后，也要學(xué)習(xí)老師的工作態(tài)度，以飽滿的熱情服務(wù)于社會(huì)。 感謝我的父母，給了我生命，養(yǎng)育我，一直細(xì)心呵護(hù)我，在我成長(zhǎng)的道路上給了我無盡的關(guān)愛與鼓勵(lì)。之前上高中的時(shí)候，因?yàn)殚_銷比較大，父母忙著賺錢，我那時(shí)候就像和學(xué)校綁在了一起，就是晚上回家睡個(gè)覺，那時(shí)候一家人在一起樂呵呵的好好地吃頓飯都覺得很奢侈，爸媽壓力大要賺錢，我壓力大要高考。但一切總算熬過去，上大學(xué)開始，每次和爸爸媽媽通電話或者每天微信聊天的時(shí)候，我都覺得此刻的我太幸福了，爸爸媽媽越來越可愛，生活越來越好，說感情越來越甜蜜好像不太恰當(dāng)，但事實(shí)就是這樣兒?，F(xiàn)在看爸爸媽媽拌嘴真幸福，爸爸對(duì)媽媽越來越溫柔，越來越包容，而且每天都給媽媽做很多好吃的，就想讓時(shí)間停留在此刻，想一直陪著他們，不想讓他們?cè)倮狭恕? 還要感謝我最好的朋友，唯一的閨蜜小李，在我需要她的時(shí)候，她就會(huì)出現(xiàn)，無論發(fā)生什么事，她都會(huì)無條件的偏向我，我出現(xiàn)任何問題，她都會(huì)開導(dǎo)我，陪伴我，她就像我的親姐姐一樣，照顧我關(guān)愛我，她會(huì)是我這一生唯一一個(gè)沒有血緣關(guān)系的親姐姐。 最后要感謝的一個(gè)人就是我的男朋友，從離校開始實(shí)習(xí)，從找房子到找實(shí)習(xí)工作一直都在陪著我，我脾氣不好，會(huì)經(jīng)常性的對(duì)他發(fā)脾氣，他都特別包容我。我總覺得我特別幸運(yùn)，遇到的人都會(huì)無條件的對(duì)我好，我只記得，我遇見他，我只記得，他的好。我會(huì)一直都愛他。 最后，我畢業(yè)設(shè)計(jì)的成功離不開我的老師我的家人我的朋友的支持，在此，再一次真誠(chéng)地向他們表示感謝！ 參考文獻(xiàn) [1]曾德芳等.牧草在發(fā)展畜牧業(yè)中的地位[EB/OL].中國(guó)牧業(yè)網(wǎng)，2003. 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