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13 屆畢業(yè)設(shè)計
青貯飼料收獲機的設(shè)計
學(xué)生姓名 代山林
學(xué) 號 8031209136
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 13-1
指導(dǎo)教師 李傳峰
日 期 2013.05
塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院制
前 言
玉米秸稈具有很高的利用價值。近年來，隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，動物飼料短缺的問題日益嚴(yán)重，在冬季尤為嚴(yán)重。在我國農(nóng)村，玉米秸稈作為動物飼料有著悠久的歷史，但是玉米秸稈在進行收獲時大多采用人工收獲，費時費力；機器收獲則多是將秸稈粉碎還田。目前市場上出現(xiàn)了一種玉米收獲機，能夠?qū)⒔斩挿鬯榈耐瑫r送入集草車，這種方法固然便于收集，但運貯作業(yè)費工費時。
本實用新型提供一種玉米收獲機的摘穗莖稈切碎復(fù)合裝置，包括摘穗棍，工作時，穗莖兼收割臺將果穗摘下并將莖稈收集、切碎，然后，果穗經(jīng)果穗升運器進入果穗箱，碎玉米莖稈在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。
關(guān)鍵詞：穗莖兼收；摘穗裝置；切碎裝置
目錄
1緒論 1
1.1課題研究的目的和意義 1
1.2國內(nèi)玉米收獲機的研制狀況 1
1.3 國外玉米收獲機的研制狀況及趨勢 2
1.4現(xiàn)有玉米秸稈青貯機械收獲的方法 3
1.5 課題研究的主要內(nèi)容 5
2. 總體方案的設(shè)計 5
2.1設(shè)計的基本原理 5
2.2樣機結(jié)構(gòu)及工作原理 5
3 關(guān)鍵部件的設(shè)計 6
3.1設(shè)計指標(biāo) 6
3.2摘穗輥設(shè)計 6
3.3滾筒刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8
4主要部件的選擇及強度校核 10
4.1 軸的設(shè)計與校核 10
4.2鍵的強度校核 13
4.3螺旋輸送器的計算 13
4.4 V帶的選擇 15
結(jié) 論 16
致 謝 17
參 考 文 獻 18
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
1緒論
1.1課題研究的目的和意義
玉米是我國三大糧食作物之一，是僅次于小麥的主要糧食作物，是優(yōu)質(zhì)飼料和重要的工業(yè)原料，同時秸稈還是畜牧業(yè)的重要飼料。搞好玉米的生產(chǎn)加工和秸稈的綜合利用對農(nóng)業(yè)、農(nóng)民、農(nóng)村乃至整個國民經(jīng)濟發(fā)展都具有重要意義。我國21各省、市、自治區(qū)都有玉米種植。種植面積、總產(chǎn)量僅次于美國，居世界第二位，玉米年產(chǎn)量達(dá)12029萬噸，約占世界玉米總產(chǎn)量的18%。玉米生產(chǎn)對工農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。目前，我國的小麥?zhǔn)斋@已基本實現(xiàn)了機械化，而玉米機收水平只有5%，成為玉米生產(chǎn)過程的瓶頸和難點。玉米生產(chǎn)機械化水平低嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化的整體水平，阻礙了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程。
造成玉米生產(chǎn)機械化水平低的主要原因，一是農(nóng)機與農(nóng)藝不配套。采用一年兩作地區(qū)多采用套作種植，行距不相等，不便于機械作業(yè)；二是現(xiàn)有玉米生產(chǎn)機型少，供農(nóng)民選擇的余地小，功能單一不能很好滿足不同用戶的需求。有的用戶需要滅茬、有的需要秸稈兼收、有的需要青儲等等；三是玉米生產(chǎn)機械特別是收獲機械造價高，利用率低，農(nóng)民一次性投資大，投資回收期長。此外，農(nóng)民焚燒秸稈問題一個重要的原因是沒有合適的穗莖兼收型玉米收獲機，將玉米秸稈回收利用，用于畜牧飼料，減少對秸稈的焚燒造成的空氣污染。
玉米收獲機械化可以帶動玉米的產(chǎn)業(yè)化種植，減輕農(nóng)民勞動強度。而秸稈可以直接粉碎還田增加土壤的有機質(zhì)含量，或者秸稈回收用于飼料，為大力發(fā)展畜牧業(yè)提供豐富的飼料保障，有效地改善農(nóng)牧業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使得畜牧業(yè)比重進一步提高，農(nóng)牧業(yè)發(fā)展處于良性循環(huán)，從而增加了農(nóng)民收入。避免秸稈焚燒帶來的資源浪費和大氣污染，嚴(yán)重影響道路交通和民航的正常運營。因此，結(jié)合我國國情和各種使用條件，研制一種新型穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲機（即一次完成玉米果穗、莖稈的收獲）既適應(yīng)農(nóng)民傳統(tǒng)收獲玉米的習(xí)慣，又增加了莖稈青貯收獲，具有十分重要的現(xiàn)實意義。
社會經(jīng)濟效益:把農(nóng)民和畜牧養(yǎng)殖戶從繁重的體力勞動中解放出來，一臺機械收獲效率每天可代替60個手工勞動者的作業(yè)效率，大大縮短了秋收秋種時間和養(yǎng)殖戶頭痛的飼料收集問題，還可帶動畜牧業(yè)的發(fā)展和第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
從根本上增加了農(nóng)民、機手和養(yǎng)殖專業(yè)戶的收入，解放了生產(chǎn)力，大大減輕了農(nóng)民的勞動強度，提高了廣大農(nóng)民的生存質(zhì)量，使農(nóng)民有更多的時間從事其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
環(huán)保效益，解決秸稈焚燒造成污染，確保高速公路、機場等公用設(shè)施的安全，利于保護環(huán)境。
1.2國內(nèi)玉米收獲機的研制狀況
我國玉米收獲機械研制起步晚，水平低，玉米機械化收經(jīng)歷了從引進國外樣機試用、仿制、改進到消化吸收、自行設(shè)計兩個階段，并取得了很好的成果。到目前為止，我國從事玉米收獲機研制生產(chǎn)的單位有60多家，已開發(fā)研制出的機型有60多個產(chǎn)品。從整體情況看，目前生產(chǎn)玉米聯(lián)合收獲機除懸掛式(背負(fù)式)外，大都處于樣機研制或試驗階段。各種機型仍需不斷改進和完善，到大規(guī)模投入生產(chǎn)應(yīng)用尚需一段時間。我國生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機按收獲工藝可分為兩種:摘穗—剝皮—果穗收集—莖稈粉碎還田(或收集);摘穗—果穗收集—莖稈粉碎還田(或收集)。玉米收獲工藝研制的機型有牽引式、懸掛式(背負(fù)式)、自走式和玉米割臺等四種機型。
國內(nèi)可實現(xiàn)果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)已申報專利有很多，代表性的有：立式摘穗莖桿切碎裝置；在普通臥式摘穗輥式收獲機割臺下方安裝與摘穗輥平行的刀軸，在刀軸上安裝不同形式的切刀，通過動定刀配合、動動刀配合等方式實現(xiàn)玉米收獲、秸稈粉碎一體化技術(shù)兩種技術(shù)類型。但總體說來國內(nèi)的果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)尚未成熟。我國玉米收獲機械化仍然存在著許多問題。首先表現(xiàn)在基礎(chǔ)部件研究不足，很多單位只是注重整機的研制開發(fā)，從而造成眾多機型在收獲工藝和機構(gòu)參數(shù)上大同小異、重復(fù)制造。其次是產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性差，機器故障頻繁，從而造成玉米籽粒破碎率、果穗損失率高等問題。
我國目前從事玉米聯(lián)合收獲機研究和制造的單位有30多家，約20個產(chǎn)品，分為自走式、懸掛式、牽引式和谷物聯(lián)合收獲機配玉米割臺等四種形式，又分單行和多行。但各廠家的產(chǎn)量都不大，其主要原因就是如上所提到的機具的適應(yīng)性題、農(nóng)民的購買力和玉米收獲機的關(guān)鍵部件的可靠性等問題。因此必須加快對玉米聯(lián)合收獲機械化關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研究，以加速玉米收獲機械化的進程。在自動化程度方面，由于國產(chǎn)玉米收獲機以實用為主，主要考慮降低制造成本，對自動化要求不高，因此明顯落后于國外產(chǎn)品。目前，在已研制的機型中還有可靠性差、效率低、對作物的不同行距適應(yīng)能力不強等問題，個別機型的損失率和破碎率還有待進一步降低。
國內(nèi)近期玉米收獲機械仍以價格較低的懸掛式機型為主，適應(yīng)多種行距的玉米收獲機具將會隨著技術(shù)的不斷完善迅速占領(lǐng)市場。穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機，可以實現(xiàn)莖稈資源的回收利用，將是玉米聯(lián)合收獲機近期研究、開發(fā)的重點，以適應(yīng)畜牧業(yè)發(fā)展的要求，在畜牧業(yè)發(fā)展就快的地區(qū)，這種機型有較好的發(fā)展前景，預(yù)計未來幾年將會出現(xiàn)比較實用的暢銷機型。
1.3 國外玉米收獲機的研制狀況及趨勢
目前國外玉米收獲機的研究與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前在美國、德國、烏克蘭、俄羅斯等西方國家的玉米收獲(包括籽粒和秸稈青貯)已基本實現(xiàn)了全部機械化作業(yè)。國外多采用一年一作的種植方式，玉米收獲時含水率低，主要采用玉米摘穗直接脫粒的收獲工藝。如美國的Johndeere公司、Case公司、德國的Mengle公司、道依茨公司生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機，絕大部分是在小麥聯(lián)合收獲機上換裝玉米割臺，并通過調(diào)節(jié)脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙進行玉米的收獲。主要表現(xiàn)在以下幾個特點：
(1)在保證良好性能的前提下，向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速發(fā)展。喂入量已由一般的5~6千克/秒發(fā)展到10~12千克/秒所配發(fā)動機的功率最大到243千瓦，正在研發(fā)的有276千瓦；割臺最大割幅已超過9米。配谷物聯(lián)合收割機的玉米割臺由收割4~6行發(fā)展到收割8行。發(fā)動機功率為19千瓦。最高作業(yè)速度超過3.6千米/小時?！ ?
(2)向擴大機器的通用性和提高適應(yīng)性發(fā)展。除發(fā)展多種專用割臺（大豆、玉米、向日葵、水稻或捋穗型割臺）外，同一臺機器還可配不同割幅的割臺以適應(yīng)不同作物和不同單產(chǎn)的需要；改進機體結(jié)構(gòu)（如收割臺的仿型機構(gòu)、清糧室的自動調(diào)平裝置等），使其更好地適應(yīng)不同作物和傾斜地面；行走裝置配置多種寬度的輪胎、履帶，以提高工作的適應(yīng)能力。
(3)對保持收獲中低損失率、高清潔度的主要工作部件的研究更為深入新型脫粒分離裝置的研究，以提高生產(chǎn)率，減少谷粒損失為目標(biāo)，是現(xiàn)代玉米聯(lián)合收割機最主要的發(fā)展趨勢。在傳統(tǒng)的紋桿切流滾筒及鍵式逐鎬器的脫粒分離裝置之后，雙滾筒橫置的軸流式結(jié)構(gòu)廣為應(yīng)用，繼而又研制了單滾筒或雙滾筒縱置的軸流式脫粒分離結(jié)構(gòu)，大大提高了脫粒率。
(4)新材料和先進制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用使產(chǎn)品性能更好，可靠性更高將玉米聯(lián)合收割機機架、割臺體加大壁厚或加強骨架，用大直徑薄壁鋼管作軸，紋桿進行表面硬化處理；各種聯(lián)合收割機在易堵塞的部件上設(shè)置各種快速切離的安全裝置，傳動膠帶采用新的結(jié)構(gòu)和材料；切割裝置都進行8小時以上磨合試驗和升溫運轉(zhuǎn)試驗；重要工作部件裝機前的磨合試驗或試運轉(zhuǎn)，嚴(yán)格保證體系。
(5)廣泛應(yīng)用機電一體化和自動化技術(shù)，向舒適性、使用安全性、操作方便性方向發(fā)展為改善駕駛員工作條件，普遍裝有現(xiàn)代化的密閉駕駛室以隔熱、隔噪音；轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)速、收割機切割高度、谷物損失量、糧箱填充量、排草堵塞等配有信息顯示；自控裝置包括自動對行、割茬高度自動調(diào)節(jié)，自動控制車速，自動停車等；安全生產(chǎn)的警報輸出和互鎖補償系統(tǒng)有故障警報、信號報警或語音報警、啟動耳鎖、單柄操作互鎖、運輸與收獲互鎖等功能。
(6)向智能化收獲機發(fā)展集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)和遙感系統(tǒng)于一身的"精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)"技術(shù)在智能化玉米收割機上的應(yīng)用是當(dāng)今收獲機械化最新、最重要的技術(shù)發(fā)展。通過以上的比較不難發(fā)現(xiàn)，我國的玉米聯(lián)合收獲機械的現(xiàn)狀跟國外一些先進技術(shù)相比還有相當(dāng)大的差距，我國的科研人員在機器的制造質(zhì)量和可靠性、發(fā)展模式及如何使農(nóng)藝和農(nóng)機相結(jié)合等科研課題上，應(yīng)該有很大的發(fā)展空間。
1.4現(xiàn)有玉米秸稈青貯機械收獲的方法
現(xiàn)有玉米秸稈青貯機械收獲的方法有 5 種：
（1）整稈側(cè)后輸送鋪放。撥禾輪把秸稈撥向割臺扶持切割秸稈后，秸稈由輸送鏈輸送到機組一側(cè)或側(cè)后方鋪放。玉米果穗需要人工提前摘穗或者鋪放后摘穗，秸稈收集后利用鍘草機粉碎，然后進行青貯或飼喂。
圖1-1 4G-2.2C 型玉米收獲機 圖1-2 4YZQ-4 自走式穗莖兼收玉米收獲機
（2）運輸車伴行飼草收集。玉米果穗由聯(lián)合收獲機或人工收獲，秸稈分別由聯(lián)合收獲機的粉碎裝置和秸稈切碎回收機（青貯機）粉碎后拋送到伴行的運輸車上。代表機型有山東海山集團的 4YZQ-4 自走式莖穗兼收玉米收獲機（圖1.2）、石家莊中州機械制造有限公司的 4JQHSJ-170 型秸稈切碎回收機等。
圖1-3 MR-810 細(xì)斷型玉米青貯收獲機 圖1-4 穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機
（3）穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲。背負(fù)式或自走式玉米收獲機收獲玉米時，將秸稈切碎回收到集草箱，集滿后再卸到運輸車上。代表機型有山東向農(nóng)公司生產(chǎn)的穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲等。
圖1-5 XDNZ-2600 型自走式玉米青（黃）貯飼草料收獲機
（4）青（黃）貯飼草料收獲。采用仿形浮動雙圓盤立式割臺，將玉米整株（果穗和秸稈）粉碎后拋送到運輸車上。這種方法作業(yè)效率高，但收集的飼草料不易保存，整機價格昂貴。代表機型如現(xiàn)代農(nóng)裝北方（北京）農(nóng)業(yè)機械有限公司生產(chǎn)的 XDNZ-2600 型自走式玉米青貯飼料收割機。
圖1-6 4JQHSJ-170 型秸稈切碎回收機
（5）秸稈青貯打捆聯(lián)合收獲。玉米秸稈由青貯機收獲粉碎，然后拋送至后方的集草箱，集草箱下方有打捆裝置，將飼草打成圓捆后用塑網(wǎng)或麻繩捆扎。代表機型有日本 STAR 公司生產(chǎn)的 MR-810 細(xì)斷型玉米青貯收獲機。
1.5 課題研究的主要內(nèi)容
在我國小麥玉米一年兩熟地區(qū)，隨著工業(yè)燃料的發(fā)展，昔日作為農(nóng)村主要燃料的秸稈成了田間焚燒污染空氣的廢物，而迅速發(fā)展的畜牧業(yè)又需要大量的飼料。因此研制新型穗莖兼收型玉米收獲機具有重要的意義。
本實用新型提供一種玉米收獲機的摘穗莖稈切碎復(fù)合裝置，包括摘穗棍，工作時，穗莖兼收割臺將果穗摘下并將莖稈收集、切碎，然后，果穗經(jīng)果穗升運器進入果穗箱，碎玉米莖稈在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。
2總體方案的設(shè)計
2.1設(shè)計的基本原理
本設(shè)計以現(xiàn)有玉米收獲和飼草青貯機械化技術(shù)為基礎(chǔ)，對各個工作單元進行了改進設(shè)計和優(yōu)化組合，在收獲玉米果穗的同時，可完成玉米莖桿的收集、切碎、拋送作業(yè)，實現(xiàn)功能集成和運動相位的準(zhǔn)確耦合。
2.2樣機結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)樣機結(jié)構(gòu)
青貯玉米收獲機主要由穗莖兼收割臺、碎莖稈拋送器、喂料裝置等組成。其結(jié)構(gòu)圖（1-1）：
圖1-1
(2)工作原理
工作時，穗莖兼收割臺將果穗摘下并將莖桿收集、切碎。然后，果穗經(jīng)果穗升運器進入果穗箱，碎玉米莖桿在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。集草箱內(nèi)的穗莖稈由喂料裝置喂人打捆裝置成捆室，并在打捆裝置壓縮輥的作用下，將其卷壓成園捆，最后，由繞繩機構(gòu)對曹捆繞繩。
3關(guān)鍵部件的設(shè)計
3.1設(shè)計指標(biāo)
要求秸稈切碎長度<3cm
3.2摘穗輥設(shè)計
（1)輥型的設(shè)計
摘穗輥分為立式和臥式兩種，臥室摘穗輥分為前中后三段，前端為導(dǎo)流錐，是帶有螺旋凸棱的錐體，作用是將秸稈引導(dǎo)進入兩摘穗輥間的間隙，中段為摘穗段，摘穗段主要有兩種結(jié)構(gòu)，一種是在輥體上帶有螺旋狀凸棱，一種是單螺旋摘穗輥。摘穗輥的后段為強拉段，作用是將玉米秸稈的梢部和在摘穗過程成被拉斷的秸稈強行拉出摘穗輥，以防堵塞。帶有螺旋狀凸棱摘穗輥的簡圖見圖3-1。
圖3-1 多螺旋凸棱的摘穗輥
根據(jù)有關(guān)資料顯示圖3-1所示的多螺旋摘穗輥摘穗性能比單螺旋輥型好，因此本設(shè)計采用的是多螺旋臥式摘穗輥。
（2）摘穗輥性能參數(shù)的確定
摘穗輥式玉米割臺配置方式為縱向傾斜，前低后高，軸線與水平線夾35～40．兩輥的軸線基本平行。
為減小果穗損傷和損失，摘穗輥直徑應(yīng)較小，摘穗輥直徑一般為40mm~l00mm，因此采用50mm。同樣為了減少果穗的損傷和籽粒的損失，應(yīng)減少果穗在摘穗輥上停留的時間，因此兩個摘穗輥有一個高度差，外側(cè)摘穗輥要高于內(nèi)側(cè)摘穗輥，這個高度差一般為35mm。外側(cè)摘穗輥軸線高于內(nèi)側(cè)摘穗輥，一般摘穗輥最低點應(yīng)在一個水平面上，但實際作業(yè)中倒流錐的功能與長度的關(guān)聯(lián)程度不大，因此兩摘穗輥總長均取1100mm。摘穗輥線速度v是保證摘穗輥正常工作的重要因素。當(dāng)v小于2.5m／s時，由于摘穗輥與秸稈之問產(chǎn)生打滑，容易造成堵塞。當(dāng)線速度過高時，將是果穗和摘穗輥撞擊力增大，果穗落粒加劇。臥式摘穗輥水平配置傾角為35～40時，其頂圓線速度為3.3m／s~3.8m／s，考慮到果穗損失采用3.5m／s。摘穗輥的轉(zhuǎn)速一般為600~820r／mi n，當(dāng)摘穗輥頂圓線速度為3.5m／s時，摘穗輥的轉(zhuǎn)速為
（3-1）
可見轉(zhuǎn)速在許可范圍內(nèi)。摘穗輥之間的間隙也是影響摘穗性能的因素，兩摘穗輥之間的問隙較秸稈直徑小，約為秸稈直徑的30％~50％。玉米秸稈平均直徑為25mm，間隙約為7.5mm~12.5mm，調(diào)節(jié)摘穗輥前端的軸承可以調(diào)節(jié)間隙。
（3）摘穗輥各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘穗輥分為前后兩部分，前部為導(dǎo)流錐，后部是摘穗段和強拉段，在軸上裝有軸承，軸承安裝在軸承座上，軸承座安裝在機架上，并且可通過調(diào)節(jié)軸承座與機架的間距來改變兩個摘穗輥之間的間隙。后段為強拉段，主要作用是將秸稈的末梢和摘穗中拉斷的秸稈強行拉出以防堵塞。強拉段上是與軸線平行的凸棱，為了加強拉引和喂入效果，強拉段采用五棱式。
①導(dǎo)流錐的結(jié)構(gòu)設(shè)計
內(nèi)外側(cè)摘穗管導(dǎo)流錐的長度均取100mm，表面凸棱寬度為10mm，高度為5mm，螺距取42mm。導(dǎo)流錐如圖3-2所示。
圖3-2導(dǎo)流錐簡圖
②摘穗輥中段的結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘穗輥的中段為主要摘穗?yún)^(qū)域，其表面有螺旋狀凸棱，且兩個棍子的螺旋方向相反，并且交錯配置。中段長度一般為500mm~1000mm，螺距一般為160~170mm。為了保證摘穗質(zhì)量中段長度取900mm。
③摘穗輥強拉段的結(jié)構(gòu)設(shè)計
強拉段長度一般為120~320mm，強拉段表面有與軸線平行的凸棱，主要有雙長六棱，雙短八棱式和單長六棱式。因摘穗輥作業(yè)中同時也是切碎滾筒的喂入輥，因此為加強喂入效果，強拉段長度取150mm。
④調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計
兩摘穗輥之間的間隙應(yīng)可調(diào)，以適應(yīng)不同的玉米種植情況，并且摘穗輥前端需要支撐，同時摘穗輥工作中是高速旋轉(zhuǎn)的，在連接導(dǎo)流錐和摘穗輥后段的軸上安裝雙列軸承來支撐摘穗輥，因摘穗輥軸向力主要由變速箱內(nèi)圓錐輥子軸承承受，此處軸承主要受徑向力，因此此處采用雙列深溝球軸承安裝在軸承座上嗎，軸承座有凸臺，凸臺上有圓柱銷安裝孔，以便于軸承座安裝在機架上，通過調(diào)節(jié)機架上的螺母，可以實現(xiàn)對摘穗輥間隙的調(diào)整。
3.3滾筒刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1)滾筒刀性能參數(shù)的確定
滾筒刀裝有3把動刀，且有一定的滑切角。摘穗輥線速度為3.5m/s，秸稈切碎長度叢3cm，刀的轉(zhuǎn)速為
（3-2）
經(jīng)計算得
根據(jù)實驗資料統(tǒng)計，在無支撐狀態(tài)下完全切斷單根、兩根、三根玉米秸稈的切斷速度分別為10.3m/s、13.6m/s、15.8m/s，由于田間切割玉米秸稈有單根、兩根甚至三根，取刀的線速度為15.8m/s，采用滑切方法可以降低約4.34m/s，則滾筒刀頂圓線速度為11.5m/s。滾筒刀動刀刃運動軌跡為圓柱形，則頂圓直徑為
（3-3）
（2）滾筒刀各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計
由于滾筒刀是進行切碎的，所以是主要的裝置。其結(jié)構(gòu)設(shè)置如下
圖3-3 滾筒刀的簡圖
3.4動刀的設(shè)計
動刀采用直刃平板刀，為了使動刀的穩(wěn)定性更加可靠，動刀安裝在動刀托板上，動刀托板安裝在動刀盤上，以減小工作過程中動刀的變形。動刀安裝后應(yīng)保持平整所以兩者均采用螺釘連接，動刀長度經(jīng)計算得為420mm，厚度為10mm，切碎秸稈要求動刀刃的運動軌跡必須為圓柱狀，因此動刀安裝后應(yīng)進行圓整。其簡圖如圖3-4。
圖3-4動刀結(jié)構(gòu)簡圖
3.5割斷刀的設(shè)計
割斷刀安裝在動刀軸的最前端，作用是將玉米秸稈割斷，以利于后面秸稈的切碎。割斷刀分為刀片和刀架兩部分，在刀架上共裝有3把刀片，刀刃為扇葉狀，其圖如3-5。
圖3-5 割斷刀簡圖
4主要部件的選擇及強度校核
4.1 軸的設(shè)計與校核
（1）動刀軸的設(shè)計
動刀軸由聯(lián)軸器傳入動力,功率P=2.5kw,轉(zhuǎn)速為n=1000r/min,軸上安裝有軸承、動刀盤、外殼和割斷刀。
①估算軸徑取C=112(假設(shè)材料為45鋼)
（3-4）
②各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸前端安裝割斷刀,刀架左向定位用軸肩,軸肩高度取2.5mm,刀架內(nèi)徑為25mm,則左側(cè)軸徑為30mm。選用軸承的內(nèi)徑為30mm,定位為軸肩,軸肩高度取2.5mm,則兩軸承定位處軸徑為35mm。內(nèi)外側(cè)動刀盤定位為軸肩,軸肩高度為2.5mm,則定位處軸徑為40mm。中間動刀盤定位為緊定螺釘,螺釘型號為M8。動刀軸與變速箱通過套筒聯(lián)軸器連接,連接段為方形,長度為50mm。
③結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示
（2）動刀軸的校核
軸的疲勞強度校核是在軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定之后進行的，目的是校驗軸對疲勞損壞的抵抗能力，方法是校核危險截面的疲勞強度安全系數(shù)S。軸的疲勞強度校核是根據(jù)作用在軸上的最大載荷來計算的。危險截面的位置應(yīng)是受力較大、截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重即實際應(yīng)力較大的若干截面。其安全系數(shù)公式如下：
（4-1）
軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其。
左端接割斷刀出所受的力 （4-2）
（4-3）
為工作情況系數(shù)，取=1.2 =2751.59N
右端連接套筒聯(lián)軸器所受的力 =1.2 （4-4）
（4-5）
為工作情況系數(shù)，取=1.2 =859.87N
計算支撐反力
水平面反力 (794-19)- 173-633=0 （4-6）
=916.03N
-- +=0 （4-7）
=975.69N
垂直面反力 --=0 （4-8）
-=0 （4-9）
===713.56N
各個軸段的彎矩
軸前端==743.93N.m 如圖所示
軸后端==125.4 N.m
軸受轉(zhuǎn)矩 =9.55×10 =23875N.mm
許用應(yīng)力值 用查表法得：[]=95Mpa
[]=55Mpa
應(yīng)力校正系數(shù) = =0.58
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 =0.58×23875 =13847.5 N.mm
當(dāng)量彎矩
= （4-10）
= =13867.47N.mm
= （4-11）
= =11247.64N.mm
校核軸徑
軸徑 = （4-12）
=16.23<35mm
= （4-13）
=17.14<35mm
結(jié)論：此軸是傳動軸中受力最大的軸，其安全性能影響整個機器的運轉(zhuǎn)，所以必須對其進行校核，經(jīng)檢驗其合格。
軸的受力圖
4.2鍵的強度校核
校核鍵的強度應(yīng)滿足下列條件：
＝ （4-14）
（4-15）
其中，——鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 ；
——鍵聯(lián)接的許用剪應(yīng)力 ；
——鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力 ；
——鍵聯(lián)接的剪應(yīng)力 ；
——轉(zhuǎn)矩N.mm；
——軸的直徑 mm；
——鍵的寬度 mm；
——鍵的高度 mm；
——鍵的工作長度 mm ， 對于A型鍵，；
——鍵與輪轂的接觸高度 mm，對于平鍵，；
鍵的尺寸為：， ，，；
則＝；
；
結(jié)論：鍵的強度足夠
4.3螺旋輸送器的計算
本設(shè)計的輸送機構(gòu)采用螺旋桿機構(gòu)，螺旋桿輸送的優(yōu)點在于不會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
取輸送器的轉(zhuǎn)速，輸送器需用功率
（4-16）
式中：—輸送器長度，m
—秸稈阻力系數(shù)，
—傾斜安裝高度，
— 輸送效率，0.3
則：
初選螺旋直徑=150mm
螺旋線高度=210mm
螺距=380mm
根據(jù)設(shè)計需求螺旋桿的桿直徑為=50mm
= （4-17）
（4-18）
（4-19）
（4-20）
（4-21）
（4-22）
由螺旋桿的截面尺寸計算抗扭截面系數(shù)，
（4-23）
（4-24）
軸使用時的最大扭矩：（） （4-25）
軸的最大剪應(yīng)力為： （4-26）
max<, 所以軸滿足強度要求。
4.4 V帶的選擇
該帶是用來傳遞拖拉機動力所輸出的功率。因此，其必須能夠有足夠的強度來承受傳授中的動力。由拖拉機動力輸出軸傳到皮帶上的功率
（4-27）
式中： ——傳遞到皮帶上的功率()
——拖拉機的功率（）
——帶輪的傳遞效率
——軸承的傳遞效率
經(jīng)過查閱相關(guān)文獻和已知可得數(shù)據(jù)：
過計算得到從拖拉機動力輸出軸傳遞出的功率到傳遞皮帶上功率為。由此可以選取合適的皮帶來完成動力的傳遞。
查閱相關(guān)文獻，根據(jù)V帶傳動的設(shè)計方法和步驟可知可以通過皮帶傳遞的功率和皮帶輪的轉(zhuǎn)速來確定皮帶。皮帶傳遞的功率為，皮帶輪轉(zhuǎn)速為800r/min，根據(jù)V帶傳動的設(shè)計方法和步驟可以選出皮帶的型號，最終型號確定為普通V帶的A型帶。其參數(shù)如表4-1所示。
表4-1普通V帶A型帶參數(shù)
帶型
節(jié)寬
頂寬
高度
單位帶長質(zhì)量
普通V帶A型帶
11.0
13.0
8.0
0.1
總 結(jié)
畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，在設(shè)計的過程中應(yīng)該看到的問題：
（1）該機以玉米為對象而設(shè)計的，所以其應(yīng)用范圍有局限性，需改進。
（2）本設(shè)計采用拖拉機為源動力，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，理論上達(dá)到了達(dá)到了摘穗并對穗桿進行分節(jié)收獲，由于沒有實際檢驗，實際的可行性程度還不能確定，有待改進。
雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種構(gòu)件的安裝方式，我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我對設(shè)計有了新的認(rèn)識也對自己提出了新的要求。在設(shè)計過程中確實遇見一些問題，通過老師的講解，自己翻閱了大量資料，都得到了解決。
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是在所有指導(dǎo)過我的老師的教育下，同學(xué)的幫助下完成的。在這里，我要給他們表示我最真誠的謝意，是他們不僅讓我完成了設(shè)計，還讓我學(xué)到了許多書本上都學(xué)不到的東西，同時也給我提供了充足完備的學(xué)習(xí)條件和寶貴的交流機會，真是受益匪淺。在這里，我最想把我的感謝獻給我尊敬的李傳峰老師，從課題的選定到設(shè)計的順利完成，都是由您熱情指導(dǎo)和點撥的，是您的潛移默化讓我對設(shè)計有了全新的認(rèn)識?？梢哉f沒有您的幫助，我的設(shè)計是沒有辦法很好完成的。您的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)對我產(chǎn)生了很大的影響，這對我是一種很好的熏陶，對我以后的學(xué)習(xí)和生活都有很大的幫助。
在這里我要感謝所有教授過我課程的老師們，沒有你們的悉心教導(dǎo)，沒有你們傳授給我的知識，還有你們的躬親示范，我也不會在大學(xué)中順利的成長。
再次，我還要感謝我的同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計過程中我得到了他們無私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指導(dǎo)和建議。在此向所有支持、關(guān)心、幫助我的人表示由衷的感謝!我們一起走過了大學(xué)這個人生最美好的季節(jié)，并建立了深厚的友誼，也許以后我們不會再見面，但我會永遠(yuǎn)記得你們，祝你們永遠(yuǎn)健康、幸福!
大學(xué)四年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，在此我還想對我的母校表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機會，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。塔里木大學(xué)四季如歌的校園，美麗如詩的風(fēng)景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間，讓我的知識體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉。“自強不息，求真務(wù)實”的校訓(xùn)我將銘記于心，在未來的學(xué)習(xí)和工作中躬身踐行。
最后，祝愿各位老師身體健康，工作順利！
參 考 文 獻
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