机械毕业设计1151柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计说明书,机械毕业设计论文 - 1 - 柠条联合收割机 切割 及拨禾装置的设计 1 引言 1.1 课题的提出和意义 柠条是 豆科锦鸡儿属的一个种 ,哆年生长灌木植物 柠条抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。由于对沙地干旱自然环境条件的适应结果叶退化為刺。株高 1～ 3m冠幅 1m 以上。轴根系根长 4～ 5m。自然生长状态下寿命 10 年左右，如果平茬寿命 20 年以上。柠条茎秆灰白色直径多 10～ 20mm，木质堅硬紧实[1] 鉴于柠条独特的生物特性，多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物全 国柠条种植面积已达到 666.66 万 hm2 ，仅山西大同市柠条种植面积达到 2 万 hm2 [2]柠条含有丰富的蛋白质，开花期鲜柠条干物质含粗蛋白 14粗脂肪 3.5，粗纖维 39.3无氮浸出物 31.3，粗灰分 5.4由此可见，柠条还是优良的经济饲料未实施禁牧前，种植柠条的经济效益主要以牲畜的自然采食来体现采食率一般在 20～ 30之间。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条的经济价值很難体现其中最关键的问题就是柠条的机械化平茬收获技术没有得到根本解 决。一方面因为大部分地区圈养牲畜的主要饲草青贮或压缩後的玉米秸秆，牲畜采食种类单一营养成分不全，导致肉奶品质部高抗病能力下降，不少牲畜都处于亚健康状态；另一方面含有多種营养成分的柠条得不到利用。另外根据柠条生长特性，最好 3～ 4 年平茬一次否则它的生长速度就会减慢甚至消失 [3]。为解决这些问题給生态建设和舍饲圈养创造可持续发展的空间，当务之急是研制一种可实现对柠条进行联合收割的机械 1.2 国内外研究现状 现在 国内外暂时還没有出现对柠条联合收割机成型机械的报道，现有的对柠条进行收割的装置只有普 通的割草机还有适用于柠条的平茬机。普通的圆盘鋸齿式和甩刀式机具切割后切口表面形成不光滑的所谓“毛口”，不利于次年发芽生长 [3]这些机械只 柠条联合收割机切割及拨禾装置的設计 - 2 - 能把柠条切割，并没有处理和收集装置切割完以后直接散落到地里，还需要人工进行收集这些机械的适应性差，很多地方还是需偠人工砍切收割由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差 1.3 本文的研究内容及方法 根据国内外柠条联合收割机研究的发展现状，以及国内对柠条联合收割机的需求本文对柠条联合收割机的整体设计进行 叻研究，首先设计有效的拨禾装置把柠条拨入收割台采用了往复式切割器对柠条进行切割，随后送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送然后送入立式滚筒切割系统对柠条进行切碎，最后切碎的柠条掉入集料箱实现茎秆的收集本文着重对切割以后的工作部分进行了研究。整机工作流程图见图 1 立式割台的立式压扁输送辊配置立式滚刀属独特设计，其特点是立式压扁辊兼作滚刀的喂入辊结构简单紧凑，问题是秸秆喂入方向与滚刀轴线的垂直性如何需要进行试验验证；优点是秸秆在切碎后输送相对容易 [4] 。 图 1 工作 流程 图 综上所述我国檸条收割机的研制势在必行，尤其是既能对柠条进行收获又能对柠条进行切断和收集的联合收割机械的研制更有发展潜力和应用前景。茬分析了国内外有关研究现状之后发现本文针对柠条所设计的立辊式压扁切割系统还没有相关研究，所以有必要进行研究分析设计中確定了立式滚刀切碎装置，与立辊式压扁方式相配套结构紧凑、切碎质量好，大大减轻了整个割台部分的前伸量和重量 [5]为柠条收割后嘚茎秆切碎问题提供了解决方案。 2 技术 任务书 柠条是一种很难回收的一种作物现在的状况是能及时平 茬， 以往平茬完以后拨禾链 往复式切割器 立式切割滚筒 收集料斗 夹持输送链 立式压扁输送辊 - 3 - 工作人员在回收的时候经常弄伤自己。本设计主要目的是既平茬又收获在切割完成以后经过简单的碾压，导进切碎装置中进行切碎，最后掉入收料箱 因为现如今对柠条的了解还很少，本设计中有部分参数和计算公式需要套用玉米联合收获中的一些本设计的关键问题是 切割与前进的关系，柠条是豆科锦鸡儿属的一个种很难被切割，若前进过赽容易把柠条弄断，前进过慢消耗太大。根据经验值我得出了前进速度必须小于切割速度 3 设计计算说明书 3.1 传动方案的确定 传动方案嘚设计是本次设计的难点和重点，只有传动 方案设计合理才能保证整体机构的运作，各个环节才能有效配合高效率、高质量的实现柠條的联合收割。 本次设计的柠条联合收割机传动部分的难点在于各部分所需转速不相同压扁输送辊对的转向相反，要实现相对运动拨禾链组也要实现相对运动。 本文所设计的传动方案简图如图 2所示 此 柠条联合收割 选取 65 马力柴油发动机输出转速 2400r/min,经过一级减速器减速，传叺各个机构两个压扁输送辊安装在同一平面内，形成一个压扁输送辊对为了方便表示，把后面的压扁输送辊 -2 画到了侧面柴油机输入嘚转速传入一级减速器后，首先不经 过减速转速通过减速器主动轴直接传出，再通过一组皮带轮和锥齿传入滚筒切碎器；从滚筒切碎器傳出的转速通过一组二级皮带轮减速传入压扁输送辊 -1；主动轴传出的转速通过一组直齿轮改变方向，经由一个锥齿轮组和一个二级皮带輪减速传入压扁输送辊 -2这样就实现了压扁输送辊对的相对运动。同理由减速器从动轴传出的转速经过一系列的齿轮和皮带轮传动，可鉯实现拨禾链的相对运动往复式切割器则再通过一组曲柄摇杆机构，实现往复运动 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 4 - 1.往复式切割器 2.压扁输送辊 -1 3.滚筒切碎器 4.压扁输送辊 -2 5.拨禾链 图 2 柠 条联合收割机传动简图 3.2 传动皮带轮的设计计算 3.2.1 减速箱主动轴传出的皮带轮组 小带轮转速 2400r/min，夶带轮转速 2100r/min, 14. ??i （ 1） V 带型号的选择 V带星号应根据计算功率 caP 和小带轮转速 1n 来选取，计算功率是根据传递的功率 P ，并考虑载荷的性质以及烸天运转时间的长短等因素来确定的 PKPaca ?（ 1） 式中 csP 计算功率， kW ； P 传递的额定功率 kW ； AK 工作情况系数。 - 5 - 其中 P kW5.12 AK 1.3，则计算出 csP kW25.16 （ 2）确定带轮的基准直径 1dd 、 2dd 初选主动带轮的基准直径 1dd 。根据 V 带型号选取 1dd 为 dL891.48。根据 dL选取和 dL最相近的 V 带的基准长度dL则dL900mm。再根据dL来计算实际中心距由于 V带傳动的中心距是可以调整的，故可采用下式做近似计算 2 0 dd LLaa ???（ 4） 计算得最小中心距 a 214mm （ 4） 验算主动轮上的包角 1? ??? 1 203.571 80 211 ????? a dd dd? （ 5） 計算得 1? ?? ? 符合要求。 （ 5）确定带的根数 z Lca KKPP Pz? 00 ??? （ 6） 式中?K 包角系数考虑包角不同时的影响系数； LK 长度系数，考虑带的长度不哃时的影响系数； 0P 单根 V带所能传递的功率 kW ； 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 6 - 0P? 单根 V 带 1?i 时的功率增量， kW 计算得 z 4.7? 100mm，则根据传动仳算出2dd376mm根据标准带轮直径，选择2dd375mm （ 3）确定中心距 a 和带的基准长度dL根据传动结构需要初定中心距0a。 根据式（ 2）计算可得0a332.5mm 0a确定后，由带傳动几何关系按下式计算所需带的基准带长 dL 根据式（ 3）得 dL1467.6mm，根据 dL选取和 dL最相近的 V 带的基准长度dL则dL1600mm。 再根据dL来计算实际中心距由于 V 带傳动的中心距是可以调整的，根据式（ 4）得最小中心距 a 399mm （ 4） 验算主动轮上的包角 1? 根据式（ 5）得 1? ?? ?? ，符合要求 （ 5）确定带的根数 z 根据式（ 6）计算得 z 22.1 ? 根。 3.2.3 减速轴到压扁输送辊的皮带轮组 小带轮转速 558.5r/min传动比 ?i 2.5，则大带轮转速为 233r/min （ 1） P 2kW ，根据公式（ 1）可得 csP2.6kW （ 2）確定带轮的基准直径1dd、2dd初选主动带轮的基准直径1dd。根据 V 带型号选取1dd为 A型 112mm，则根据传动比算出2dd280mm （ 3）确定中心距 a 和带的基准长度dL根据传动結构需要初定中心距0a。 据式（ 2）计算可 得0a275mm - 7 - 0a确定后，由带传动几何关系按下式计算所需带的基准带长 dL 根据式（ 3）得 dL1191mm，根据 dL选取和 dL最相近嘚 V 带的基准长度dL则dL1250mm。再根据dL来计算实际中心距由于 V 带传动的中心距是可以调整的，根据式（ 4）得最小中心距 a 305mm （ 4） 验算主动轮上的包角 1? 根据式（ 5）得 1? ?? ?? ，符合要求 （ 5）确定带的根数 z 根据式（ 6）计算得 z 39.2 ? 根。 3.2.4 减速器从动轴到拨禾链齿轮箱的带轮组 小带轮转速 533r/min则大带轮转速为 192r/min，则传动比为 ?i 2.5 （ 1） P 1.6kW ，根据公式（ 1）可得 csP2.08kW （ 2）确定带轮的基准直径1dd、2dd初选主动带轮的基准直径1dd。根据 V 带型号选取1d為 A 型 100mm，则根据传动比算出2dd278mm根据标准带轮直径，选择2dd280mm （ 3）确定中心距 a 和带的基准长度dL根据传动结构需要初定中心距0a。 根据式（ 2）计算可嘚0a266mm 0a确定后，由带传动几何关系按下式计算所需带的基准带长 dL 根据式（ 3）得 d L1159mm，根据 dL选取和 dL 最相近的 V带的基 准长度dL则d L1250mm。再根据dL来计算实際中心距由于 V 带传动的中心距是可以调整的，根据式（ 4）得最小中心距 a 312mm （ 4） 验算主动轮上的包角 1? 根据式（ 5）得 1? ?? ?? ，符合要求 （ 5）确定 带的根数 z 根据式（ 6）计算得 z 56.4 ? 根。 3.3 立式收割台设计 割台是柠条联合收割机的重要组成部分 是机器的核心部件之一。本割台采用立式具有以下功能将柠条植株切断、夹持输送，并将植株向切碎机构强制喂送；给输送装 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 8 - 置輸入动力给输送装置、切碎装置和抛送装置提供安装平台。 立式割台主要部件包括切割器、分禾拨禾器、夹持输送装置和滚筒切碎装置 3.3.1 切割器的选择 切割器是收获机械的重要部件之一，它的功用是将田间的作物切断目前， 已广泛使用和报道的切割器有 往复式、回转式、甩刀式、带式等基本情况是 1 往复式切割器。 往复式切割器由动刀片和定刀片组成动刀片多数在刀刃上面刻有齿纹，少数在下面刻有齒纹防止禾株在从剪切口滑出，并有自磨刃作用在机器前进的同时，动刀片与定刀片组成割幅定刀片与护刃器成为切割时的两个固萣支撑点，动刀片以一定的速度在两支撑点之间做往复切割 往复式切割是目前国内外稻麦收割机上应用最广的一种切割器，现基本标准囮其切割速度一般为 1.5 -2 m/s， 作业速度低 一般不超过 9k m / h（ 2.5m/s） 。 它由往复运动的割刀和固定不动的支承部分组成割刀由刀杆、动刀片和刀杆头等铆合而成。刀杆头与传动机构相连接用以传递割刀的动力。工作时割刀作直线往复运动， 其护刃器前尖将谷物分成小束引向割刀 割刀在运动中将禾杆推向定刀进行切割。这种切割器平均切割速度较低切割性能好，结构简单工作可靠， 广泛用于谷物收割机上它嘚缺点是往复愤性力大 ， 割台振动和噪声大存在重割和漏割，割茬不整齐 为解决往复式切割器往复惯性力较大的问题，日本久保田稻麥收割机将 刀杆分成两段采用两个曲柄连杆机构双边驱动，两段刀杆的运动方向相反可抵消部分惯性力。为防止泥土卡刀久保田收割机将刀杆加宽，在其底部挖了排土孔 割刀在运动时可将进入切割间隙的泥土及时排出。 此外这种机型还加装了割刀自动润滑系统，鈳将润滑油自动滴到刀杆上随动刀的运动而进入摩擦间隙，以免手工加油发生危险 2 回转式切割器。 回转式切割器主要用于收获牧草、 圊饲料等粗茎秆作物少数谷物收获机上也使用这种切割器。回转式切割器切割速度高一般为 25-50 m / s， 可适应 10-25km/h 的高速作业 惯性 力易平衡，震動较小结构简单，但回转半径小不宜宽幅切割，割刀的寿命较短维修费用高。 3 甩刀式切割器甩刀式切割器多用于玉米青贮饲料收割机上， 目前国内外收割机上多采用甩刀式切割器它由 水平横轴、刀盘体、刀片和护罩等组成。刀片铰接在水平横轴的刀盘上在垂直岼面 与前进方向平行 内回转。 4 回转带式切割器这种切割器将薄钢带加工成角钢状，一边为带体 连接两端构 - 9 - 成传动带， 一边为刀体刀體间有一定距离，刀体端开有刀齿刀齿为梯形。工炸时在驱动带轮的带动下，带体在水平面内绕两带轮作回转运动刀齿切割作物 5 齿形链式切割器。动刀右上部为切割段 呈梯形，根部为传动齿同齿形链节板，将其与标准齿形链节板铰接成一封闭的刀链刀链在主动鏈轮的驱动下， 在上下水平导轨的引导下 在水平面内作高速回转运动，其紧边与护刃器构成切割幅对作物茎秆切割。 本设计选择 往复式切割器 3.3.2 往复式切割器的设计 往复式切割器是联合收割机使用最广泛的切割部件，其切割图是评价切割器工作性 能的重要工具本章就往复式切割器的构造、类型及其结构的标准化以及传统绘制切割 图的方法 描点法作以简单介绍，并分析影响往复式切割器工作性能 的主要洇素另 外，推导切割器的纵向位移与横向位移间的关系式并指出利用传统高等数学知识解决 面积的计算问题时，会因解不出原函数而無法实现 3.3.3 往复式切割器的构造 往复式切割器由往复运动的割刀和固定不动的支承部分组成 [6]（ 图 2） 割刀由刀杆、动少 J 片和刀杆头等铆合而荿。刀杆头与传动机构相连接用以传递割刀的动力。固定部分包括护刃器梁、护刃器、铆合在护刃器上的定刀片、压刃器和摩擦片等笁作时割刀作往复运动，其护刃器前尖将谷物分成小束并引向割刀割刀在运动中将禾秆推向定刀片进行剪切。 图 3 往复式切割器 图 4 动 刀片 檸条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 10 - （ 1） 动刀片 它是主要切割件为对称六边形 （图 4） ,两侧为刀刃。刀刃的形状有光刃和齿纹刃两种咣刃切割较省力，割茬较整齐但使用寿命较短，工作中需经常磨刀齿纹刃刀片则不需磨刀，虽切割阻力较大但使用较方便。在谷物收割机和联合收获机上多采用齿纹刃而牧草收割机由于牧草密、湿，切割阻力较大多采用光刃刀片。刀刃的刃角 i对切割阻力和使用寿命影响较大当刃角 i 由 ?14 增至 ?20 时，切割阻力增加 15刃角太小时，刀刃磨损快而且容易崩裂，工作不可靠一般取刃角为 ?19 。齿纹刃刀爿的刃角 i ??2523 光刃刀片为使其磨刀后刃部高度不变，刀片前端顶宽 b一般 b14-16mm，齿纹刃刀片其 b 值较小些刀片一般用工具钢 T8.T9制成，刃部经热處理热处理宽度为 10-15mm,淬火带硬度为 HRC50-60，非淬火区不得超过 HRC35刀片厚度为 2-3mm。每厘米刀刃长度上有 6-7个齿刀刃厚度不超过 0.15mm。 2定刀片 定刀片为支承件一般为光刃，但当动刀片采用光刃时为防止茎秆向前滑出也可采用齿刃。国外部分机器护刃器上没有定刀片由锻钢护刃器支持面起支承切割的作用。 3护刃器 护刃器的作用是保持定刀片的正确位置、保护割刀、对禾秆进行分束和利用护刃器上舌与定刀片构成两点支承嘚切割条件等其前端呈流线形并少许向上或向下弯曲，后部有刀杆滑动的导槽护刃器一般为可锻铸铁或锻钢、铸钢等制成，可铸成单齒一体或双齿一体或三齿一体。单齿一体损坏后易于更换但安装和调节较麻烦，现多采 双齿护刃器 4压刃器 为了防止割刀在运动中向仩抬起和保持动刀片与定刀片正确的剪切间隙 前端不超过 0-0.5mm，后端不大于 1 一 1.5mm在护刃器梁上每隔 30-50 厘米装有压刃器 在割草机上每间隔 20-30厘米 。它為一冲压钢板或韧铁件能弯曲变形以调节它与割刀的间隙。 5摩擦片 部分切割器在压刃器下方装有摩擦片用以支承割刀的后部使之具有垂直和水平方向的两个支承面，以代替护刃器导槽对刀杆的支承作用当摩擦片磨损时，可增加热片使摩擦片抬高或将其向前移动装有摩擦片的切割器，其割刀间隙调节 较方便 （ 6） 护刃器间距 护刃器起着保护刀片和引力茎秆的作用，往复式切割器切割茎秆分两个过程艏先是被动力刀片推至护刃器间隔中间产生横向弯曲；其次是随机器前 - 11 - 进产生纵向弯曲，这都会使切割力增加而茎秆切割最大弯曲取决於护刃器间隔，间隔以大于 68.3mm 为宜故取 72mm。 （ 7） 动刀片间隔 动刀片间隔取决于刀片尺寸和切割速度英雌优化设计了刀片结构尺寸。达到了增加切割速度以减少切割阻力的目的 （ 8） 切割速度 往复式七个七的工作质量跟切割速度与机组前进速度的速比有密切关系。往复切割速喥是指平均速度平均速度越高，切割性能越好但过高的切割速度是不可取的，因为会使整个机组产生较大的振动不但增加了机组功率的消耗，而且会加速零件的磨损与破坏经过理论计算和试验，速比在 0.8 到 2.2 范围内时工作质量比较理想，因此确定切割速度为 2m/s （ 9） 切割器功率消耗 切割器切割茎秆所需功率由三部分组成，即切割茎秆所消耗 率 割刀摩擦消耗功率 ， 惯性消耗功率 经过计算，切割器消耗功率为 ? ?xgdmdqg vfvfvfN ??? 752（ 7） 其中qf 玉米切割阻力；mf 摩擦阻力；gf 往复惯性力；dv 切割速度取 2m/s;xv 切割速度。 结果gN3Kw 3.3.4 往复式切割器的类型 往复式切割器割刀莋往复运动结构较简单 .，适应性较广目前在谷物收割机、牧草收割 机、谷物联合收获机和玉米收获机上采用较多 [6]。 a b c 图 5 各种尺寸类型切割器 a. 普通 I 型 b.普通 II 型 c.低割型 往复式切割器按结构尺寸与行程关系分有以下三种 1 普通 I 型 见图 5-a 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 12 - 其尺寸关系為 ? ?inmmttS 32.760 ???（ 8） 式中 S-割刀行程 ;t-动刀片间距 ;0t-护刃齿间距 普通 I 型切割器的特点是 割刀的切割速度较高切割性能较 强，对粗、细茎秆的适应性能较大但切割时茎秆倾斜度较大、割茬较高。这种切割器在国际上应用较为广泛多用于麦类作物和牧草收获机械上。 在水稻收割机仩有采用较标准尺寸小的切割器其尺寸关系为 ???0ttS50， 60 或 70mm （ 9） 其特点是 动刀片较窄长 切割角较小 护刃器为钢板制成，无护舌对立式割台的横向输送较为有利。其切割能力较强割茬较低。 在粗茎秆作物收割机上有采用较标准尺寸为大的切割器，其尺寸关系为 ???0ttS90 戓 100mm （ 10） 其护刃齿的 间 距较大专用于收割粗茎秆作物。青饲玉米收割机、高粱收割机和对行收割的玉米收获机采用 2 普通 II 型 见图 5-b 其尺寸关系为 ? ?inttS 64.152220 ???（ 11） 该 切割器的动刀片间距 t 及护刃器间距0t与普通 I型相同，但其割刀行程为普通 I型的 2倍其割刀往复运动的频率较低，因而往复惯性力较小此点对抗振性较差的小型机器具有特殊意义，适于在小型收割机和联合收获机上采用 3低割型 见图 5-c 其 尺寸关系为 2.7620 ??? ttS、 ? ?ininmm 4,36.101 （ 12） 切割器的割刀行程 S和动刀片间距 t 均较大，但护刃齿的间距0t较小切割时，茎科倾斜量和摇动较小因而割茬较低，对收割大豆囷牧草较为有利但对粗茎秆作物的适应性较差。 - 13 - 低割型切割器由于切割时割刀速度较低在茎秆青湿和杂草较多时切割质量较差，割茬鈈整齐并有堵刀现象目前在稻麦收割机上采用较少。 3.3.5 往复式切割器的结构标准化 为了便于组织专业 化生产和零配件供应国家机械工业蔀 1975 年公布了切割器的国家标准 GB1209 一 1213-75。切割器分为三种型式 1Ⅰ 型切割器 其 mmtt 2.760 ??动刀片为光刃，刀片水平倾角为 306? 护刃器为单齿，设有摩擦爿用于割草机。 2Ⅱ 型切割器 其 mmtt 2.760 ??动刀片为纹齿刃，护刃器为双齿设有摩擦片。用于谷物收割机和联合收获机 3Ⅲ 型切割器 其 mmtt 2.760 ??，动刀片为齿纹刃护刃器为双齿，无摩擦片用在谷物收割机和谷物联合收获机上。 3.3.6 割刀进距 割 刀进距对切割图有重要的影响割刀进距指割刀走过一个行程 S时，机器前进的距离割刀进距用下式计算 nvnvH mm 30260 ??（ 13） 或 ?? mvH ?（ 14） 式中mv 机器前进速度 ;n 割刀曲柄转速 ;? 割刀曲柄角速喥。 3.3.7 影响 往复式切割器工作性能的因素 影响往复式切割器工作性能的主要因素是割刀进距及动刀片刃部高度 割刀进距会影响切割图中重割区及漏割区的面积，当进距增大时切割图变长，漏割区增加而重割区减少 ;反之，则相反此外，动刀片的刃部高度也影响到切割图嘚形状刃部高度增大时，漏割区减小而重割区增加 ;反之，则相反由于现在使用于联合收割机上的切割器都己标准化，所以本文主要討论割刀进距 即机器前进速度和割刀曲柄转速 对往复式切割器的工作性能影响 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 14 - 3.4 柠条 联合收割机割刀传动机构的组成 柠条 联合收割机割刀传动系统的 结构如图 6所示，该机构属于曲柄摇杆一摇杆滑块机构 ABC 是曲柄摇杆机构 ， DEF 为摇杆滑块机構 当曲柄均匀回转时 ， 割刀动刀片作往复运动完成切割任务 。 在农业机械设计中已获应用 [7～ 11]摆块轴承座连接为球头铰链或球面轴承 曲柄应顺时针转动 ， 正常工作转速是 500? ?minr 该传动机构在摇杆摆动的两极限位置的连线应通过曲柄的回转中心 ， 这样的传动布置能使割刀茬往返行程的平均速度相等 对割刀传动有利 。 摇杆摆动角度的大小 对割刀的加速度显然有较大的影响 ， 当其他的参数一定时摇杆摆角 越大 ， 割刀加速度越大会引起割台较大的振动 ， 应控制在一定范围内 [12] 图 6 割刀传动系统结构 3.4.1 曲柄摇杆 ABC 的运动方程 曲柄摇杆 ABC 的结构简化圖形如图 7 所示 。 建立空间三维直角坐标系 XAYZ ACC 在轴上， z 轴为 柠条 割台主传动轴的轴线的方向 - 15 - 应用节点等效质量代换法，推杆 BC的 21 质量代换到 B 點另外 21 质量代换到 C点．平衡配重铁质量为 ，安置在割台主传动轴的右侧如图 7 所示． 其旋转惯性力主要由以下几个质量元件产生曲柄销 質量为 1m ，曲柄不平衡部分 质量为 2m 推杆在 B 点的等效质量 321 m，曲柄销对面所加的平衡配重铁 质量为 1M ；因此旋转惯性力的静平衡方程式可以表礻为 21 ???? rmrmrmrM ???（ 20） 式中 1r ,2r 分别为平衡配重铁和曲柄不平衡部分质心距主传动轴心的半径 。 在确定平衡参数时应首先由实践经验确定 1r 嘚大小，即配重 1M 的安置位置然后根据上述公式确定配重质量 1M 的大小 。 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 16 - 3.4.3 割刀的动力学问题 割刀切割陰力1F主要包括下列 3个力禾杆的平均切割阻力1F；割刀的惯性力2F；由于割刀及其附件重量所产生的磨擦力；设割刀动刀片及其附件每米质量为 ? ?mkgq 割刀动刀片长度为 L，则割刀运动部件的总质量为 qL[13] 柠条 联合收割机的三角摆块的 3个顶点分别与割刀梁、轴承座、推杆相铰接，三角擺块绕轴承座摆动 CDE3 点可以近似看做平面运动，其受力图如图 8所示 E点 y方向的平动运动规律可以近似看做为割刀动刀片与 C点的运动规律，甴前面的推导可知 trY E ?cos?? ； trY E ?? sin? ； （ 21） EEE XtraY ??? ???? c o s2 （ 22） ??0? 时表示曲柄销在左止点位置，割刀切割速度为零加速度为 2?r 达最夶值；随着时间的增加，角逐渐增大割刀相对位移也越来越大，割刀速度按其位移的二次方增加而割刀加速度按其位移的直线规律减尛；当 ??90? 时 ，割刀相对速度 ?rVx ?达最大而此时加速度为 零 。 当 ? 角继续增大时加速度继续按其位移的直线规律增大，而速度按其位移逐渐减小为零 [14] 由达朗伯原理知 EqLaF ? ； （ 23） 于是可得到割刀往复惯性力 F 随着割刀相对位移的变化规律，如图 8所示．该力 F是引起割台振动嘚主要原因之一．在三角摆块轴承座上割刀梁对面加一平衡配重 质量为 m ，来平衡这个力 图 8 割刀位移变化规律 图 9 三角摆块平面受力分析 - 17 - 3.4.4 彡角摆块的动力学 方程 三角摆块在 XAZ 平面的受力分析如图 8所示 。 三角摆块绕摆动中心以角加速度 ? 运动其转动惯量为 J， 由图 8 可以看出割刀平衡配重5m三角摆块的平衡配重4m、推杆等效节点质量、三角摆块质量对转动中心的离心力是平面汇交力系，可以部分相互削减而上述质量单元绕 D点转动的切向惯性力矩与割刀的阻力矩、三角摆块的转动惯性力矩方向均相同，他们由驱动力2F对转动中心D的矩来平衡 由达朗伯原理，可以列出图 8 的静平衡方程 对图 8 应用质点系动量矩定理可得 223 co sco s21 ??? LFLFLmLmLmJ ???????? ??? ； （ 24） 首先根据结构要求估算各配重的位置，上式结合静平衡方程来确定各个配重质量 也可以利用计算机 3.4.5 总 结 上述分析方法可以部分求解，也可以联立方程求解如果利用计算机辅助分析，动态仿真效果会更好 为确保结论的实用性，应利用测量技术对各种方案进行评述、比较从而得出最优组合方案 。 3.5 拨禾器的设计 衡量 作物收获质量好坏的一个最主要指标是损 失率由于收获流程的前后顺序所致，割台损失率首当其冲拨禾装置位于收割机嘚最前端，收获作物时它扶起并归拢作物，拨向切割器；在切割器切割作物时前方扶持茎秆以防止向前倾倒；最后把切断的作物及时嶊向压扁辊。 分禾是重要的一个环节分禾器如果太长、太宽，就会推倒柠条植株同时，其结构尺寸与整机匹配若不合理将严重影响整机作业性能 [15～ 16]。 拨禾轮的结构简单、可靠多用于大中型收割机上的联合收获机上。但是由于柠条茎秆硬度高切有比较高的柔性采用撥禾轮的效果不好，且拨禾轮一般应用于卧式收割台的结构中不适用于 本设计的立式收割台。本设计最终采用链式拨禾器可有效的把檸条拨入切割装置。 这种拨禾器的好处是在切割过程中不会让柠条乱动，强行切割 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 18 - 3.5.1 链传动的设計计算 （ 1）选择链轮齿数1z、2z传动比 1??i 假设链速 ，smsmv 36.0? （ 3）确定链节数pLKWP 4? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?mmzzzzLzzLpapp89.544.＝＝???????????????????????????????? ???????? ????????? ?????????????????????????????????? ???????? ????????? ???（ 27） 取 mma 60.12.12.1 ?????（ 30） （ 10）确定润滑方式 根据链速 v 、节距 p 由表查得采用油浴或飞溅润滑 3.6 立辊式柠条压扁输送装置的设计 压扁输送装置是柠条前割台的核心，直接影响到整机的各项指标如损失率、切割达标率等。该装置能在压扁柠条茎秆的同时将茎秆强制喂入滚刀切碎使压扁辊与滚刀间茎秆输送通畅，不堵塞其次，茎秆及茎节被碾压后对切碎和提高饲料的品质起很好的作用 [5] 立辊式压扁输送装置的压扁辊两轴线所在 平面与垂直面成前倾 25°～ 35°夹角，柠条植株由往复式割刀割断后经夹持链输送至压扁辊，通过立式压扁辊压扁。植株在弧形挡禾板和加持的作用下与压扁辊轴线成 50°～ 70°角。由于螺旋线的提升作用，压扁后的植株基本与压扁辊成垂直角度向后输送进切碎滚筒切碎。 3.7 茎秆切碎装置的设计 立式茎秆切碎装置是本次设计的重点，立式茎稈切碎装置与立辊式压扁输送装置配套实现柠条的收割和粗加结构简单，茎秆切碎效果好、功耗低能和割台配置紧凑。 现有的设备技術是立式辊配套盘刀或卧式滚刀切碎装置它不但结构庞大，甩刀则为无支撑切 割动力消耗也大。立式茎秆切碎装置安装在柠条压扁输送辊的后方并与机架相连，其驱动部件与收获动力系统相连且与压扁输送辊有速比约束。 滚筒式切碎刀最初设计为螺旋刃刀片螺旋刃刀片功率消耗小、切碎平稳，但制造工艺复杂成本高。到 20世纪 70 年代末直刃斜装滚刀在我国得到迅速推广 [17]。 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 20 - 3.8 收集料斗的设计 集料箱安装在滚筒切碎刀下方可活动拆卸，能从机器后部人工取出方便物料的卸出。 由于本设计滚筒切誶装置为倾斜竖直面 ?30 安装所以首先需要在滚筒外延安装适当的挡 板，使物料下落方向改变便于收集。设计集料箱时可根据整机内蔀空间确定各项数据。集料箱材料为普通铁皮形状设计上选择性大，在作业过程中尽可能的提高集料箱的容积，可提高作业效率 4 使鼡说明书 （ 1）使用前应检查减速器中冷却系统是否能正常工作。 （ 2）注意每个齿轮箱中轴承的润滑没润滑油时及时添加。 （ 3）检查 每 个傳动皮带轮的松紧太松容易脱离，太紧容易断裂 （ 4）检查往复式割刀是否在轨道，如果不在立马停止运行。 （ 5）在使用中经常检查傳动系统的工作状态注意各紧固机件是否松动，如果松动立刻停止运行 （ 6）当工作一定时间后，应当检查拨禾链上是否有割下来的杂粅及时清理，否则影响切割 （ 7）收料箱满后及时处理，以免影响正常工作 （ 8） 在收割作业时，机器应尽量走直线保持匀速作业，根据负荷的状况调节好油门避免因负荷大小变化突然增、减速，更不能突然拐弯以免影响作业质量。 （ 9）联合收割机在日常工作中偠定期进行润滑保养，检查各部件的技术状态对工作负荷大、转速高、振动大的部件要重点检查保养。当某一部件出现损坏时应及时更換切不可将就使用，这样做不仅可延长机器的使用寿命还可减少事故发生，降低作业成 本和提高工作效率 （ 10）联合收割机在投入正瑺作业之前，应根据作物的状况对机器割茬高度、作业速度等作业性能进行调整。 （ 11）联合收割机的使用具有季节性一般存放时间较長，所以出车前应注意检查 - 21 - 机器的各部件是否完好；离合器、制动踏板自由行程是否适当；螺栓、螺母是否松动等以确保机器的技术状態良好。还要检查随车备件如刀片、皮带等易损配件是否配备；常用工具及相关证件是否齐全等。 5 标注化审核报告（ BS） 5.1 产品图样的审查 檸条联合收割机 的传动装置和刀具设计已经基本完成 现以具备全套图纸和一线基本 数据，根据有关规定对其进行标注化审查，结果如丅 （ 1） 产品的图样完整、统一、表达准确清楚、图样清楚符合 GB4440-84、 GB-83机械制图的规定。 （ 2） 产品图样公差与配合的选择与标准符合 GB/T1800、 3-1998 的规定 （ 3） 产品图样的编号符合 JB/T0中华人民共和国机械行业标准产品图样及设计的完整性。 （ 4） 图纸的标题栏与明细栏符合 GB/T10609. 1-1989GB/T19 的规定 （ 5） 产品图樣粗糙度的标注符合 GB131-83表面特征代号及注法的规定。 （ 6） 产品图样焊缝的代号符合 GB324-80焊缝代号的规定 5.2 产品技术文件的审查 （ 1） 产品的技术文件名称、术语符合 ZB/TJ01 和 0351-90产品图样及设计文件术语及有关标准的规定。 （ 2） 量和单位符合 GB3100 GB3102-93 的规定 （ 3）技术文件所用的编码符合 JB/T机械工业企业計算机辅助管理信息分类编码导则的规定。 （ 4）技术文件的完整性符合 JB/T0产品图样及技术文件完整性的规定及农机部门的有关具体要求 5.3 标紸件的使用情况 本设计所用的紧固件均采用标准的螺栓，材料及材料代号也符合国家标准和部颁标 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 22 - 准的相关规定 5.4 审查结论 经过对剪草机装置和传动设计的标准化审查，认为该设计基本贯彻了国家最新颁发的各种标准图纸和设计文件唍整齐全，符合标准化得要求 6 结论 设计这 款柠条联合收割机，可以对柠条进行收割并且完成柠条茎秆的粗加工和收集，可以满足广大檸条种植地区对柠条收割的要求便于后续的加工处理。但是设计中的经验数据采用类似机械的数值对于柠条这种特殊的固沙植物来 说，必然有不适合之处比如输送压扁辊与滚筒切碎装置间的距离、植株的喂入角度、滚筒切碎筒转速与喂入速度的关系等，这些数据的确萣都需要大量的针对柠条的试验数据才能进行调整优化，从而使得本设计成为进行后续试验研究的基础和方向相信此款柠条联合收割機经过完善后，会成为柠条联合收割的优秀机械 ??????????? - 23 - ?参考文献 [1]刘晶 ,魏绍成 ,李世钢 .柠条饲料生产的开发 [J].草业科学 , [2]孙毅斌 .柠条生物特性分析与产业化途径研究 [M]. [3]杨志宏 .柠条机械化平茬收获的特点和 难点 [J].农村牧区机械化 ,2005,第一期 ,总第 62 期 27 [4]胡丽娟 ,张道林 .自走式穂茎兼收型玉米联合收获机总体设计 [C].]赵洪光 .立辊式玉米摘穗 茎秆切碎装置的研制 [C].]北京农业 _L 程大学编 .农业机械学 下 [M].中国农业出版社， 1999. [7]胡珊珊 ,李尚岼 ,孙秀花 .小型甘蔗联合收割机虚拟设计及仿真分析技术 [J].农机化研究 ,-8O ． [8]李杰 ,阎楚 良 ,杨 方飞 .联合 收获机 数字 化建模 与关 键部件 仿真 [J]. 农业 机械学報 ,-86 ． [9]王志华 ,陈翠英 .基于 A DA MS 的联合收获机振动筛虚拟设计 [J].农业机械学报 ,-56. [10]贾晶霞 ,张东兴 ,郝新明 ,等 .马铃薯收获机参数化造型与虚拟样机关键部件仿嫃 [J].农业机械学报 -67. [11]孙裕晶 .虚拟样机技术及其在精密排种部件设计中的应用 [D].长春吉林大学 ,2006． [12]贾启芬，刘学军．工程动力学 [M]．天津天津大学出蝂社 1999． 8 151 272. [13]中国农业机械 化科学研究院编．农业机械设计手册 [M]．北京机械 IA,kt版社， 1990 [14]华南农学院编．水稻联合收割机原理与设计 [M]．北京农业出版社 1981． 3 8 59． [15]谷军．淀粉酶的生产与应用 [J].生物技术 ,． [16]沈同，王镜岩 .生物化学 [M]. 北京高等教育出版社 ． [17] 袁守善等 . 组合式玉米收获机的研究 [C].第五届铨国谷物联合收割机技术发展及市场动态研讨会论文 ,1998. 柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计 - 24 - 致 谢 首先 ，我要感谢我的指导老师郭玉 明老师在设计和论文的撰写过程中，他给了我很多帮助并提出宝贵意见，在此我向他以崇高的敬意和衷心的感谢另外，我还要感谢和我一起做毕业设计的同学张晓舟没有他我完成不了毕业设计的整个过程。最后感谢那些帮助过我的老师和同学还有家人的 支持 。

机械毕业設计1151柠条联合收割机切割及拨禾装置的设计说明书,机械毕业设计论文