畢業(yè)設計（論文）-青玉米秸稈收割切碎機的設計

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1、河南工學院畢業(yè)設計 畢業(yè)設計 論文題目：青玉米秸稈收割切碎機的設計 —圖紙繪制 院 部： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械制造與自動化 班 級： 機制175班（實驗） 學生姓名： XX 學 號： XXXXXXXXX 指導教師： XXXX 2020年 4 月 25 日 II 摘要 我國自從改革開放以來，畜牧業(yè)也跟著經(jīng)濟快速發(fā)展，從而畜牧業(yè)對飼料需求越來越大，傳統(tǒng)飼料再不能遠遠滿足現(xiàn)在畜牧業(yè)。同時我國種植著可以做為飼

2、料原成青玉米，不僅種植面積大而且分布廣，但收割和后續(xù)加工機械作業(yè)水平低下，需要大量人工去完成，從而不能優(yōu)化畜牧業(yè)對飼料需求不足問題。畢業(yè)設計課題采用原蘇聯(lián)青玉米收割切碎機原有切割結構、輸送傳送結構、切碎拋送結構等一些主要結構，設計一臺青玉米收割切碎機可以一次完成收割青玉米，切碎青玉米，回收青玉米等作業(yè)。課題設計青玉米收割切碎機，是針對小規(guī)模畜牧業(yè)對青玉米收割切碎機需求而設計，該機牽引方式是有農(nóng)用拖拉機牽引，利用回轉形式做切割器，切割方式靠棘齒刀繞著固定中心點做回轉運動，可以把功率損耗降低，在提高勞動生產(chǎn)率方面上，可以適當提高刀軸轉速，使棘齒刀和刀盤固定一體。為了好好讓切碎青玉米做飼料，設計切碎

3、長度為15mm,在切碎部分是采動刀和定刀相結合方式，在切碎過程避免作物與切刀之間滑動，切碎力更加省力和提高工作效率等前提下，動刀可設計為V型，定刀設計為長方形。 關鍵詞：飼料需求；機械收割；機械切碎；切碎長度 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 Abstract Since China's reform and opening up, animal husbandry has also followed the rapid economic development, so that the animal husbandry demand for feed

4、more and more, the traditional feed can no longer meet the current animal husbandry. At the same time, we planted green corn which can be used as the original cost of feed, not only the planting area is big and the distribution is wide, but the machine working level of harvesting and succeeding proc

5、essing is low, it needs a lot of artificial to complete, thus can not optimize the animal husbandry to feed demand insufficiency question. This graduation project uses the former Soviet Union green corn harvesting and cutting machine original cutting structure, conveying transmission structure, cutt

6、ing and throwing the structure and other major structures, design a green corn harvesting and cutting machine can be finished harvesting green corn, chopped green corn, recovery of green corn and other operations. The green corn harvesting and shredding machine designed in this project, is aimed at

7、 small-scale animal husbandry on the demand of green corn harvesting and cutting machine design, the tractor is the traction of agricultural tractors, the use of rotary as a cutter, cutting way by the ratchet knife around the fixed center point do rotary movement, can reduce the power consumption, I

8、n the improvement of labor productivity, the speed of the cutter shaft can be raised properly so that the ratchet knife and the knife plate are fixed together. In order to make the chopped green corn feed, the design of chopped length of 15mm, in the shredding part is the combination of the mining k

9、nife and the fixed knife, in the process of cutting to avoid the crop and cutting between the slide, the crushing force more effort and improve the efficiency of the premise, the movable knife can be designed as a V-shaped, fixed knife design for rectangular. Keywords: feed demand; mechanical harve

10、sting; mechanical cutting; cutting length 河南工學院畢業(yè)設計 目 錄 摘要 I 緒論 1 第1章 總體設計方案 5 1.1 制定設計方案 5 1.2 制定結構 5 1.3 工作原理 6 1.4 重要部件選擇 8 1.5 圓盤式切割器和滾筒式切碎器設計 9 1.6 碾壓輥和喂入輥設計 12 1.7 拋送器設計 14 第2章 部件設計計算 15 2.1 功率預算 15 2.2 預算切割器功率損耗 15 2.3預算切碎器功率損耗 15 2.4預算拋揚器功率損耗 16 2.5預算傳送帶和碾壓喂入裝置功率損耗 16

11、2.6預算總功率損耗 16 第3章 傳動設計 18 3.1 設計用V型傳動 18 4.2 確定錐齒輪傳動設計 21 3.3 確定滾子鏈傳動 28 第4章 輸入軸設計 31 4.1 確定輸入軸實際情況 31 4.2 計算作用在帶輪上力 31 4.3 初步對輸入軸最小直徑設計 32 4.4 輸入軸結構 33 4.5 輸入軸上靜載荷 34 4.6 校核輸入強度 35 4.7 疲勞強度校核 35 第5章 鋪助部件設計 37 5.1 防塵裝置設計 37 5.2 外殼設計 37 結論 38 致謝 40 參考文獻 41 河南工學院畢業(yè)設計 緒論 1、課題

12、背景和意義 在我國經(jīng)濟快速發(fā)展下，肉牛業(yè)和牛奶業(yè)也得到很大發(fā)展，牛奶業(yè)屬于我國“菜籃子”工程，可以公認為省糧，高效率，經(jīng)濟新興產(chǎn)業(yè)；同時肉牛業(yè)發(fā)展也是非常快速，不斷向國民生活需求供應牛肉；抓住牛奶業(yè)和肉牛業(yè)發(fā)展機會部分農(nóng)村可以說走上新小康生活。牛奶業(yè)和牛肉業(yè)快速發(fā)展下，對飼料需求越來越多，不可能用大量糧食作為飼料用糧，由于我國貯糧遠比其他國家少。因此必須根據(jù)我國國情—豐富粗飼料優(yōu)勢上，充分合理利用我國地方有多種飼料原材料。而常見青玉米，在我國是非常豐富且不能好好利用，如果用來做飼料原料再好不過了，因為青玉米飼料營養(yǎng)豐富，維生素含量多適口性好，容易消化，滿足我國畜牧業(yè)冬春季飼料短缺時候營養(yǎng)需要

13、，使奶牛，肉牛保持在較高營養(yǎng)水平，滿足肉牛業(yè)和牛奶業(yè)平穩(wěn)發(fā)展水平。從而使我國經(jīng)濟在牛奶，牛肉供應方面不受到影響，推廣青玉米種植，可以帶動畜牧業(yè)發(fā)展。 我國種植玉米面積廣闊，青玉米資源非常富有。青玉米含有較高營養(yǎng)價值，含有8%~9%蛋白質(zhì)，經(jīng)過處理后，可以使蛋白質(zhì)含量達12%以上，從而比普通麥草，稻桿蛋白質(zhì)含量高幾倍以上，非常適合做畜口（牛羊等）飼料。而現(xiàn)實生活中青玉米利用率非常低，相關報道大概在35%范圍，還有許多青玉米在地遺棄或者燃燒，造成資源浪費和對空氣污染，嚴重影響世人生活。青玉米收割切碎機誕生是提高青玉米飼料品質(zhì)和發(fā)展畜牧業(yè)重要措施。

14、 況且青玉米種植面積不斷增加，加上我國畜牧業(yè)養(yǎng)殖戶數(shù)目不斷增加或者養(yǎng)殖規(guī)模不斷變大。但是目前收獲機不能很好地跟上市場步伐，不能滿足畜牧業(yè)，更急需研究設計青玉青玉米收割切碎機，且我國青玉米收割切碎機性能相比對外國存在一定差距。所以研制新青玉米收割切碎機是急迫解決難題。 我國青玉米收割切碎機相對先進國家而言是落后許多，嚴重地影響我國畜牧業(yè)發(fā)展，也影響到我國經(jīng)濟發(fā)展。加快提高我國青玉米收割制造技術水平和使用水平，根據(jù)我國實情研發(fā)適應我國畜牧業(yè)發(fā)展青玉米秸收割切碎設備，可以說

15、保證我國畜牧業(yè)和產(chǎn)奶業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，加大對農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展提供強勁后勁，也讓我國經(jīng)濟穩(wěn)定昌盛，不受到外國經(jīng)濟影響，符合走我國偉大“中國夢”經(jīng)濟戰(zhàn)略方針。 2、收獲工藝 2.1 現(xiàn)在收獲方式 現(xiàn)在先進收獲方式是自走式青貯飼料收獲機或者懸掛式青貯飼料收獲機，以及牽掛式青貯飼料收獲機在耕地間直接可以一次性地收割青玉米，切碎青玉米，收集切碎好物料，再由飼料運輸車運輸，由拖拉機壓實，最后由人工封存。如下圖1-1。 圖1-1先進收獲方式 2.2以前收獲方式 收獲方式是過去機械化水平不高環(huán)境下，先用手工或者其他工具先將青玉米割倒在地里，然后由人力收集青玉米運到作業(yè)場地，再用固定青貯飼料切碎機進行切碎，

16、接著用拖拉機壓實，再由人力裝車運到固定庫房封存。如下圖1-2。 圖1-2以前收獲方式 3、目前青貯飼料收獲機發(fā)展現(xiàn)狀 我國改革開放以后，國民生活越來越好，膳食方面結構也不斷變化，需求牛奶和牛肉也著增多，從而我國畜牧業(yè)快速發(fā)展，但是也要我國青貯飼料收獲機技術水平不斷提高和性能不斷完善。但是目前還是依靠人工和半機械化方式作業(yè)，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展下，人工成不斷增長和勞動力逐漸緊張，研發(fā)青貯飼料收獲機是社會在進步選擇。 我國快速發(fā)展經(jīng)濟下，如果忽視把畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展，嚴重地影響我國整體發(fā)展。想發(fā)展好畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)，可以把畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)放在一起并同發(fā)展，因為發(fā)展畜牧業(yè)基條件之一就是完全可以自己

17、提供高質(zhì)量飼料，來緩解畜牧業(yè)飼料問題，降低對單一糧食需求。 雖然我國在不斷努力下，也可以自行研發(fā)自己青玉米收割切碎機，但是還與外國技術有很大差距，目前外國收割技術不是那么單一對某種作物進行收割，都是針對常見青玉米，棉花青玉米等農(nóng)作物設計一些收獲機械，常見收獲機有幾種：青貯飼料收獲機可以為自走式青貯飼料收獲機和懸掛式青貯飼料收獲機，以及牽掛式青貯飼料收獲機，其中懸掛式青貯飼料收獲機和牽掛式青貯飼料收獲機是用拖拉機掛接方式。 3.1 國外青貯飼料收獲機發(fā)展現(xiàn)狀 美國、德國一些發(fā)達國家在青貯飼料收獲方面，早在1930以后就開始研發(fā)青貯飼料收獲機，利用大量專利技術研發(fā)自走式青貯飼料機，配有先進金

18、屬探視，智能控制和自動脫籽粒等一些先進技術。 世界銷售量最大青貯飼料收獲機，應該是德國克拉斯公司生產(chǎn)830-900系列自走式青貯飼料收獲機；以及克拉斯公司研發(fā)自走式JSGUAR系列青貯飼料收獲機，設計獨特，質(zhì)量好，耗油低等一些比較好性能；紐荷蘭公司生產(chǎn)FR系列青貯飼料收獲機多型號，動力輸出軸轉速也可以分多種；還有美國翰迪爾公司7000i系列自走式青貯飼料收獲機，配有中央潤滑，自動磨刀，金屬探視等先進功能。 但還有另一層次產(chǎn)品，如產(chǎn)地來于俄羅斯KCK-100A型青貯飼料收獲機，E-280型青貯飼料收獲機產(chǎn)于原東德，挪威生產(chǎn)格蘭MH9QS型單/雙行青玉米收獲機等；以上產(chǎn)品技術水平比較低，比較小

19、配套動力，割臺損失比較大，刀片容易損壞，工作性能不夠可靠，但價格相對較低。 3.2 國內(nèi)青貯飼料收獲機發(fā)展現(xiàn)狀 我國青貯飼料收獲機歷史是21世紀初從國外引進青貯飼料收獲機開始，以前多數(shù)是直接買國外青貯飼料收獲機來使用，到后來國家農(nóng)業(yè)機械研究所從意大利相關農(nóng)業(yè)機械公司引進單行或者雙行青貯飼料收獲機技術，不斷研究人家技術再自己改善研發(fā)自己展品，但研發(fā)出來多數(shù)懸掛式青貯飼料收獲機。 懸掛式青貯收獲機是比較我國現(xiàn)在需求，主要是其機器作業(yè)靈活，性能穩(wěn)定，價格便宜。國內(nèi)為了加強我國青貯飼料收獲技術，引進一些國外先進收獲機，比如來自意大利OTMA1100型以及2100型，還有葡萄牙AMG-300LD型

20、收獲機，以及具有單雙性能巴西PECUSII9004系列。以上是在我國國內(nèi)銷售量蠻大，主要在價格上比較便宜，但是售后服務沒有想象那么好。 現(xiàn)在能代表我國自己生產(chǎn)青玉米收獲機有燕北畜牧機械集團有限公司9QS-1300型青貯切碎機、還用比較有實力中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院研發(fā)出一款PCC-6．0型青貯切碎機、黑龍江趙光機械廠和德國門格勒公司合作生產(chǎn)MB220型青飼料收獲機、中國農(nóng)機化科學研究院生產(chǎn)×DNZ-2008型自走式青貯飼料收獲機。還有只用于青玉米收獲機機型：河北省研發(fā)4YZ-3青玉米聯(lián)合收獲機，萊州金圣農(nóng)業(yè)機械研究所生產(chǎn)4Y-2衛(wèi)星玉米割曬機等。 目前國內(nèi)青貯飼料收獲機跟外國還存在一定差異

21、，比如作業(yè)效率低，不能自動玉米籽粒破碎，割幅窄，留茬高，智能化程度低等 。從國外對比來來看國內(nèi)性該優(yōu)化CAN總線控制智能化、研發(fā)智能金屬探視并在作業(yè)中會自動報警、切割刀應帶有自動磨刀系統(tǒng)等待完善作業(yè)內(nèi)容。 4 第1章 總體設計方案 在收割青玉米作業(yè)時，收割速度快，還受地型影響，加上青玉米高度和青玉米濕度，以及青玉米種植密度等一些因素。所以設計青玉米收割切碎機，應該具有強度高，運轉穩(wěn)定，性能可靠等一些要求。更希望青玉米收割切碎機有較高經(jīng)濟性，耐用性，可靠性，安全性水平。 1.1 制定設計方案 青玉米收割切碎機可分為懸掛式，自走式和牽掛式三大類；而自走式青玉米秸桿收割切碎機在19

22、96年以后就開始研發(fā)，由于我國在農(nóng)業(yè)機械領域技術缺陷沒有成熟產(chǎn)品；但簡易懸掛式收割機和懸掛式切碎機應用比較多。 課題設計青玉米收割切碎機設想采用簡單是懸掛式，但其主要設計內(nèi)容針對當前青玉米機械加工存在主要問題來進行研究，主要由傳動裝置、收割裝置、切碎裝置，拋送裝置等組成。 最后課題設計決定設計青玉米收割切碎機是在原有懸掛式青貯飼料收獲碎機基礎上，采用先進切割器和切碎器，提高現(xiàn)在工作效率，以達到減少人力勞動目；想設計出收割切碎機較小體積，課題中采用套筒結構；防止過載而損壞收割切碎機部件，在輸出傳動中采用帶傳動是最有效傳動方式。 1.2 制定結構 設計青玉米收割切碎機結構如圖2-1所示?？?/p>

23、一次完成收割、碾壓喂入、切碎和拋送等作業(yè)。它主要由懸掛機架，動力輸入軸、V型調(diào)速輪、拋送裝置、變速箱裝置、切碎器裝置、碾壓輥入裝置、傳送帶裝置、液壓油缸裝置、切割器裝置等組成。可以完成作業(yè)流程：切割器切割青玉米—傳送青玉米—碾壓喂入青玉米—切碎青玉米—拋送裝置—裝車。 圖2-1結構圖 1.輸入軸 2.帶傳動 3.齒輪箱 4.切碎刀 5.拋送葉片 6.傳送帶 7.割臺 1.3 工作原理 課題畢業(yè)設計設計青玉米收割切碎機由拖拉機動力輸出軸傳入動力，通常稱為牽引式側置，經(jīng)一對皮帶輪將動力傳給變速箱，變速箱再將動力傳給碾壓喂入輥、傳送帶以及切碎刀。液壓馬達帶動切割刀做較大加速度和動能運動，可以

24、將青玉米切斷并打入機器中，進入機器后在傳送帶傳遞下送到碾壓喂入輥，接著傳送到切碎環(huán)節(jié)，切碎后最后沿著拋送筒被拋送葉片吹出機體并由運輸車回收。工作細節(jié)如下圖2-2，圖2-3，圖2-4。 圖2-2青玉米收割切碎機切割部分 1. 傳送帶 2.切割定刀 3.切割動刀 4.切斷青玉米 5.玉米植株行 圖2-3青玉米收割切碎機切碎部分 1.切碎動刀 2.切碎定刀 3.喂入輥 4.切斷青玉米 圖2-4青玉米收割切碎機拋送部分 1.物料 2.拋送葉片 3.刀軸 4.帶傳動 5.輪子 經(jīng)過參考許多文獻后， 設計基是采用以上工作原理，但是在課題向采用別拋

25、送裝置，不采用風機來作為拋送裝置，采用另一種拋送裝置，就是拋送葉片直接安裝在刀軸上，以上圖2-4是參考部分，具體拋送裝置由下邊拋送設計具體詳細設計，拋送裝置工作情況由裝配圖呈現(xiàn)。 這次采用成層次式布局，讓切割軸，切碎軸和傳送帶不在同一個平面上。這樣層次式布局具備以下好處： （1）可以減去整個機器寬度，能節(jié)省原材料和成，還可以提高剛度； （2）在設計中避免堵住轉動，引起短時間過載負荷可能使拖拉機熄火問題，解決方法是在輸出軸向各軸傳遞動力采用V帶傳動方式； （3）充分合理用兩側空間，可以在割軸設計為兩側傳動方式，完善擁擠問題； 為了隨時方便更換和修復切碎刀，在設計中采用螺柱把切碎刀固定刀軸

26、上，并就可以旋傳一個角度，不是單單減少成和更換切碎刀次數(shù)，主要是避免切碎刀在作業(yè)中碰到堅硬物被損壞。 1.4 重要部件選擇 青玉米收割切碎機設計由牽引機架、動力輸出軸、變速箱、傳動軸、切割器、切碎器等組成。設計關鍵都放在青玉米切割器和青玉米切碎器上、以及碾壓輥和喂入輥、還有拋送裝置等比較重要部件。 1.4.1 切割器選擇 青玉米收割切碎機工作速度一般主要切割器起決于收割速度，切碎器上切碎速度和拋送器拋送速度來決定，首先收割速度已經(jīng)卻定了，后面碾壓喂入速度應相應跟得上以保證該機器工作性能。 在青玉米收割機農(nóng)機應用中，常見切割器有往復切割器、砍刀式切割器和圓盤式割器這三種，它們優(yōu)缺點

27、如下面分析： （1）往復切割器優(yōu)缺點:使用往復刀切割，切割比較省力，且切割留茬低，是現(xiàn)在普遍常見切割器；但也存在一點缺陷，比如在收割做業(yè)中比較遲鈍不靈活，青玉米滑動較大，有一定不必要功率損失。 （2）砍刀式切割器優(yōu)缺點：是近十年新出切割器，是模擬人工斜砍方法，當作物被砍倒后，都是往前或者往后運動，然后做高速離心運動，需要比較好裝配質(zhì)量。 （3）圓盤式割器優(yōu)缺點：圓盤式器相比之下易制造，且價格比較便宜可以滿足市場需求，從而使現(xiàn)在新式切割器，還具有輕小方便特點，使整機更加方便作業(yè)，；不過在喂入口容易賭塞，在一定前進速度下可以避免賭塞而不影響工作速度。 1.4.2 切碎器選擇 青玉米收

28、割切碎機切碎性能好壞是由其該切碎器來決定。在農(nóng)機應用中，通常有幾種類型切碎器不外是錘爪式切碎器、盤刀式切碎器、銷釘式切碎器和滾筒式切碎器，它們優(yōu)缺點如下 （1）錘爪式切碎器：在農(nóng)機應用中主要用于切碎還田，不適合用于青飼料貯藏機型中應用，特別不能應用青玉米收割切碎機型，還有一缺點就是功率損耗大。 （2）盤刀式切碎器：工作傳動比較復雜，結構也相當不緊奏，加上剛度差缺點，側擠推易變形，容易導致切碎不均勻使質(zhì)量沒有得到保證。 （3）銷釘式切碎器：主要缺點受溫度影響，在作業(yè)過程中能量消耗急劇上升，從而不長時間有效工作。 （4）滾筒式切碎器：是近年來新出切碎器，可以比較徹底切碎，把作物長度切碎想多

29、斷，適宜牛羊進食。還有結構相對其他切碎器比較緊湊，方便安裝見多切碎刀。 綜合以上青玉米收割切碎機切割器和青玉米切碎器特點，所以采用圓盤式切割器和滾筒式切碎器技術來設計青玉米收割切碎機 希望能滿足實際生產(chǎn)要求，降低成，提高生產(chǎn)率，促進我國畜牧業(yè)發(fā)展。 1.5 圓盤式切割器和滾筒式切碎器設計 1.5.1 圓盤式切割器設計 液壓馬達帶動切割刀做較大加速度和動能運動，可以將青玉米切斷并打入機器。切割器是起到保證有較好工作質(zhì)量和穩(wěn)定切割性能，不是簡單地把青玉米割到，要保證留茬高度不能過高，

30、還有不能產(chǎn)生漏割以及減少重復切割次數(shù)。所以圓盤切割器是設計中為關鍵部分之一，設計如下 （1）圓盤式切割器切割速度設計：切割速度是指圓盤式切割器切割刀旋轉線速度，一般情況下切割速度越高，越能體現(xiàn)切割性能穩(wěn)定。過高切割速度不僅容易使零件在短時間內(nèi)損壞，也可能把功率損耗加大，還會產(chǎn)生較大振動減短整機壽命。為了保證切割器切割質(zhì)量從而得取個較好切割速度。一般切割速度取決于圓盤式切割器直徑和轉速。 一般正常情況下圓盤式切割器刀盤直徑在100～1000mm之間,但是一般都是看實際情況來定，大多是取120～500mm之間。根據(jù)設計青玉米收割切碎機收割臺實際情況，取圓盤刀盤座直徑140mm,圓盤刀盤直徑為2

31、30mm，其中包過刀片伸長45mm。 計算 v=π?n?d60×1000 (1-1) 式中：n——圓盤刀片轉速，取n=1364r/min； d——圓盤刀片直徑，d=230mm； 算出 v=16.42m/s 切割速度一般在15～35m/s之間，所以v=16.42m/s可以采用。 （2）切割刀與水平夾角：切割器在切割過程中比較省可以適當增大切割刀和水平夾角。切割刀有一個向上角度，在切割過程中可以使青玉米向前或者向后運動，更好地把青玉米快速進入喂入口，但角度不適宜太大否則不能切割，且消耗功率越時增大。一般該角

32、度都是在30°~ 40°之間，根據(jù)這次設計內(nèi)容取角度為 30o。 （3）切割刀確定：在設計中應該考慮切割刀耐用性能和剛度，切割刀材料采用T8MnA，及刀口要經(jīng)過一定淬火和回火處理，讓硬度達到62～65HBC以上，從而保證刀口硬度，還淬火寬度應該占刀片寬度1/3，其他沒有淬火部分硬度也應該高達38HBC以上。刃口磨銳度要求不在0.2mm以下。刀片厚度一般在3～6mm之間，設計取厚度4mm。根據(jù)許多實驗數(shù)據(jù)表明，該設計切割刀合理，可以采用。 除了切割器主要參數(shù)以外，實際切割過程中，刀片種類和刀片鋒利度都會影響到切割質(zhì)量。通過許多經(jīng)驗積累來看，一般把刀片設計為齒刃刀片，存在較大切割阻力，但安裝

33、使用方便，還不解決磨刀問題。 設計樣圖如下圖2-5： 1-刀片 2-鏈接器 3-刀盤座 圖2-5圓盤切割器 1.5.2 滾筒式切碎器設計 切碎器是青玉米收割切碎機重要部件之一，其參數(shù)對整個青玉米收割切碎機工作性能由一定不可忽視影響。其中切碎器包過：刀座、動刀片、定刀片、動刀鏈接座組成。 （1）切碎動刀夾角：動刀夾角是控制切碎青玉米長度，如果夾角過大，切碎效果比較差；如果夾角過小，可能消耗能量比較大。經(jīng)過國內(nèi)外經(jīng)驗，該夾角在30°到60°之間比較好，在設計中取夾角為45°。 （2）刀輪結構和刀片參數(shù)：一般長時間使用青玉米收割切碎機，切碎刀都會變不鋒利，需要更換所以在設計中

34、應該刀輪和刀片采用鏈接器鏈接。刀輪在普通情況下厚度是在8～15mm，在課題中采用刀輪厚度為12mm。直徑為224mm鋼板加工而成。刀輪是一個回轉體，上面可以裝有動刀片片數(shù)為6,3,2三種情況，在較高轉速情況下，采用兩片刀片來設計。 在裝配刀片時，應注意刀輪平衡問題，其刀輪不平衡度不能超過300g.cm，所以刀片重量差應在20克以內(nèi)。刀片還是和切割刀采用一樣材料T8MnA，刀刃角為27 o，刀口也一樣淬火處理，淬火寬度為32mm，硬度要求在62～65HBC之間，沒有淬火部分硬度也要求不在38HBC以下，刃刀口磨銳厚度也切割刀一樣不大于0.2mm。 （3）切碎定刀：為了防止作物在切碎滑動，在設

35、計動刀為V型后，可以設計定刀為長方體。還有就是要求動刀和定刀之間最小間隙稱為切碎間隙，一般正常情況下，切碎間隙在0.5～1mm之間。 （4）切碎長度：為了使切碎青玉米可以作為畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)飼料，側要求在切碎長度應該有一定限制，之前已經(jīng)設計好切碎長度為15mm。一般計算切碎長度公式如下： L=vv·m×10000 （1-2） 式中：v——碾壓喂入輥速度 n ——刀軸轉速 m ——刀片片數(shù) 設計如圖2-6： 圖2-6切碎器 1.連接裝置 2.切碎動刀 3.刀軸 1.6 碾壓輥和喂入輥設計 1.6.1 喂入輥設計 在青玉米收割

36、切碎機碾壓輥和喂入輥作用是將在滾筒輸送帶送過來割斷青玉米整理好、碾壓并傳送到切碎部分進行切碎。其實碾壓輥和喂入輥這兩部分，最主要是兩喂入輥，其喂入效果影響切碎器切碎效果，側設計喂入輥時應該多根據(jù)實際情況來設計。 在農(nóng)機應用中，一般情況下，兩喂入輥之間間隙是不可無視，間隙太小不能提高青玉米收割切碎機工作效率；間隙太大，則傳送青玉米效果比較差了些，也影響到切碎效果。一般設計兩喂入輥之間間隙時，可以根據(jù)青玉米薄厚度來決定，但是在設計中是一個比較大難題，因為得整機調(diào)整是無法實現(xiàn)。還是采用比較常見表面為橡膠喂入輥，那樣喂入表面有一定彈性可以喂入直徑大小不一青玉米，喂入輥芯部分采用實心軸。但是設計兩喂入

37、輥直徑最好取青玉米直徑平均值，大概在8～15mm之間，在課題設計，取用10mm。 喂入輥直徑大小確定，一般直徑過小話喂入效果有不如意，沒有達到預期效果。還有喂入輥直徑過大，不能準確地把割斷好青玉米傳遞到切割區(qū)，最后還是影響切碎器切碎質(zhì)量。在《農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備》中，喂入輥直徑一般100～200之間，而課題設計針對實際情況，采取喂入輥直徑為112mm。 設計青玉米收割切碎機喂入輥最大難處是確定喂入輥線速度，因為喂入輥線速度和滾筒切碎器線速度、整個機器行走速度以及切割器切割速度應保值一定緊密性，從而保證機器工作性能。 課題設計喂入輥為兩個橡膠喂入輥，那樣優(yōu)點是可以保證順利地把切割好青玉米喂

38、入，再不會容易地向兩邊有傾斜傾向，同時很大程度上保證青玉米不會重新傳遞到切碎部分。設計結構如下圖2-7： 圖2-7喂入輥 1.6.2 碾壓輥設計 碾壓輥顧名思義主要工作是對切割好青玉米進行碾壓，其作用不是很大。碾壓輥材料采用和喂入輥一樣，表面也采用橡膠，碾壓輥芯部分采用實心軸。還兩碾壓輥之間間隙在《農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備》中，都是在15mm～25mm之間，為了保證碾壓效果，碾壓輥間隙采用16mm。還有碾壓輥結構也采用和喂入輥結構一樣，那樣可以保證碾壓效果。 總體喂入輥碾壓輥設計來說，單單拿喂入輥或者碾壓輥效果是比較低，但是把喂入輥碾壓輥設計成對，那樣設計可以把

39、碾壓輥和喂入輥效果進行疊加，在一定程度上，保證了碾壓效果，也保證喂入輥順利地把青玉米傳遞到切碎部分進行切碎。 1.7 拋送器設計 青玉米經(jīng)過切碎部件切碎后，接著由青玉米收割上切碎拋送部件拋出。采用滾筒式切碎器青玉米收割切碎機常用拋送器有兩種方案：一方案是直接設計成拋送葉片和滾筒式切碎器同放在切碎軸上，可以確保更切碎好物料，在一瞬間就可以由拋送器快速拋出，而且設計出滾筒軸上結構簡單，但是不好就是在工作中消耗功率有點大：另一種方案是，在滾筒軸另一側車采用設計一個風機，將切碎好物料由風機風扇扇吹出，就是在設計中要求設計風扇葉片直徑有點大，以保證切碎好玉米能拋出，不利設計整機結構。 在課題設計中

40、，設計拋送裝置是采用第一方案，在切碎軸安裝拋送葉片，拋送葉片設計為高心時，那樣保證了一定拋送距離。由實際情況設計出拋送葉片外端直徑為300mm ,寬度大約為300mm，為增加拋送速度，設計拋送葉片為6片。實際樣圖如下圖2-8。 圖2-8拋送裝置 42 第2章 部件設計計算 2.1 功率預算 在機械設計中都是根據(jù)各部分功率損耗來決定總功率損耗，再次依據(jù)功率損耗大小選取配套馬力。在設計中應預算切割器功率損耗、切碎器功率損耗、拋揚器功率損耗、傳送帶和碾壓喂入裝置功率損耗。 2.2 預算切割器功率損耗 一些科學記載切斷一棵青玉米平均需要300N力，因為設計為兩片切割刀同

41、時一起對青玉米進行切割，所以用到計算切割力為600N。 一般在沖量作用下，切割刀轉速越大切割越容易，也越容易克服慣性，但是切割軸受到離心沖量也隨著增大。在穩(wěn)定機器性能，應該把切割轉速限制在一定范圍內(nèi)，在農(nóng)機記載中切割轉速在10—15m/s之間，切割質(zhì)量比較好，采用切割轉速為11m/s。 P?=F·V=600×11=6.6kw （2-1） 2.3預算切碎器功率損耗 在農(nóng)業(yè)學中可以知道玉米種植密度大小是直接影響到玉米產(chǎn)量因素之一，一般情況下玉米種植行距為50-70c

42、m之間，株距在21-31cm之間，在次設計中采用行距為65cm和株距為40cm來計算，在一畝玉米地中可以種植2568株玉米。 青玉米收割期在該青玉米乳熟器，那時青玉米含水最大，單株青玉米也最重。在農(nóng)業(yè)學上記載青玉米單株重量在0.8kg-1.2kg，為了保證切碎軸壽命更長，所以采用單株重量為0.8kg。在1hm2青玉米重量為： m =15×2568×0.8=30816kg （2-2） 在《農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備》中，記載著切碎1kg青玉米需要2500-5000J范圍功，設計中可以采用2500J。青玉米收割切碎機每個小時生產(chǎn)率為0.8-3hm2/h，為

43、了保證整機性能穩(wěn)定和較高生產(chǎn)率下，在設計中可以采用生產(chǎn)取0.8hm2/h，所以切碎軸每個小時消耗功 W=2500×0.8×m =2500×0.8×30816 =61632000J （2-3） 則 P=616320003600=17120w=17.12kw 考慮工作中存在過載，在《機械設計》過載系數(shù)為1.01-1.3，可以取1.01 故 P?=17.12×1.01=17.30 （2-4） 2.4預算拋揚器功率損耗 現(xiàn)在以規(guī)定計算公式計算拋揚器消耗總功率，在《農(nóng)產(chǎn)

44、品加工機械與設備》數(shù)據(jù)N=0.4kw(T/h)為定，拋揚器功率損耗（Np）一般在5-8kw范圍內(nèi)，設計中可以取5.4kw。 2.5預算傳送帶和碾壓喂入裝置功率損耗 由于傳送帶和碾壓裝置動力輸入設計放在一塊，不能像正常情況下可以用常規(guī)計算方法來計算其功率損耗，根據(jù)《農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備》一般傳送帶功率損耗和切割器消耗功率有一定關系，計算公式如下： P?=p1η 式中：η一般是工作效率0.96～0.98之間，現(xiàn)在取η=0.96。 P?=6.60.96=6.87kw （2-5） 2.6預算總功率損耗 目前，總功

45、率消耗計算尚無公式來計算，根據(jù)《農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備》，計算公式如下 P=P?+P?0..97+Np0.97+ N0.98×0.96×0.97 = 6.87+17.300..97+ 50.97 + 0.40.98×0.96×0.97 =30.50kw （2-6） 第3章 傳動設計 3.1 設計用V型傳動 3.1.1 計算工作時功率 設計采用V型帶傳遞拖拉機所輸出功率，所以設計V型帶應有足夠強度來承受所傳遞動力。已知切碎部分，拋送部分和傳送帶部分需要大概消耗功率 P2=30.50KW，然后再根據(jù)公式可以求出傳

46、遞到皮帶上功率（P），計算公式如下： P=P2η?η?2 式中：P——傳遞帶皮帶上功率； η?——齒輪傳動效率；取η1=0.97； η?——角接觸球軸承效率；取η?=0.99； P——是各個部件消耗總功率； 帶入數(shù)據(jù) P= 30.500.97×0.992 =32.08KW （3-1） 3.1.2 確定使用帶型 根據(jù)計算功率P，以及拖拉機給定轉速n ?,再由《機械設計》圖8-11（普通V帶選型圖）選用C型帶。 3.1.3 基準直徑d設計 根據(jù)《機械設計》中表8-7和表8-9，取小帶輪基準直徑d1=200mm，大帶輪基準直徑d2=i·d ?=

47、1.06×200=212mm。 3.1.4 計算小帶輪線速度 按《機械設計》計算帶輪帶速公式（8-13） V= π?d1n160×1000 =π×200×152060×1000 =15.9m/s （3-2） 在機械設計中，要求帶速不能過低或者過高，一般在5m/s

48、準長度Ld0 Ld≈2a0+(d ?+d ?)·×·π2+(d ?-d ?) 24a0 (3-3) =2×550+(200+212)×·π2 +（200-212）24×550 =1747mm 有《機械設計》表8-2（普通V帶長度Ld）選定基準長度為Ld=1760mm。 按《機械設計》公式（8-23）計算設計中實際情況中心距a a=a0+（Ld-Ld0）2 =550+（1760-1747）2 =550+6.5=556.5mm

49、 (3-4) 按《機械設計》公式8-24：a min=a-0.015Ld=530.1mm ：a ma×=a+0.03Ld=660.3mm (3-5) 所以中心距變化范圍530.1mm～660.3mm 3.1.6 計算小帶輪實際包角 a1=180°-dd2-dd1a×57.5° =178.6° (3-6) 由于小帶輪包角大于120o，所以主動輪上包角符合機械設計要求。 3.1.7 決定使用帶根數(shù) 計算單根V帶額定功率Pr0

50、由于n ?=1520r/min ，d 1=200mm查《機械設計》表8-4（單根普通V帶基額定功率P。）得P0=8.13kw。 又由n ?=1520r/min，i=1.06和C型帶，查《機械設計》表8-5（單根普通V帶額定功率增量ΔP。）得ΔP。=0.31kw。 查《機械設計》表8-6（包角修正系數(shù)）得Ka=0.99。 查《機械設計》表8-2（帶修長系數(shù)）得Kl=0.85。 Pr=(P0+ΔP0)×Ka×Kl =(6.07 +0.16)×0.99×0.85 =7.10kw V帶根數(shù) Z= PPr = 32.087.10 =4.5

51、 (3-7) 取5根 3.1.8 驗算單帶承受初拉力 由《機械設計》表8-3（V帶單位長度質(zhì)量）得C型帶單位長度質(zhì)量q=0.300kg/m，所以 F0=5002.5-KaPKaZV+q·v =500×2.5-0.99×32.080.99×5×15.9+0.300×15.9 =312.50N (3-8) 3.1.9 壓軸力確定 Fp=2Z·F0Sina?2 =2×5×312.50×sina?2 =268

52、7.71N (3-9) 3.1.10 帶輪設計具體結果 選用普通5根C型帶，帶基準長度1760mm，帶輪基準直徑d?=200mm，d?=212mm，中心距控制在a=530.1mm～660.3mm。單根帶初拉力F。=312.50N。 小帶輪設計：基準直徑為200mm，帶輪材料為HT200，輪槽、輪緣按機械設計手冊要求設計，最后畫圖是參考GB/T13575.1-2008。 大帶輪設計：大帶輪基準直徑為212mm,材料采用45鋼，其中采用腹板式，輪槽輪緣尺寸應該和小帶輪相同。 3.2 確定錐齒輪傳動設計 假設設計青玉米收割切碎機預期工

53、作壽命10年，每年工作120天左右，每天工作時間為8個小時。 3.2.1 齒輪類型設計 按課題設計中齒輪傳動方案來動力傳到切碎器和拋揚器，以保證切碎器和拋揚器穩(wěn)定工作，所以應該設計一組直齒錐齒輪傳動來帶動切碎器和拋揚器轉動。壓力角取為20°。 3.2.2 確定齒輪精度等級 青玉米收割切碎是一般工作機器，速度一般都是較低，由《機械設計》表10-6 (各類機器所用齒輪傳動精度等級范圍)，在課題設計采用選用7級精度。 3.2.3 確定齒輪材料和齒數(shù) 在材料選擇方面上，可以跟《機械設計》表10-1（常用齒輪材料及其力學性能），小齒輪材料假設為40Gr(經(jīng)過調(diào)質(zhì))，齒芯部份硬度要求高達280

54、HBS以上，而大齒輪材料假設為45鋼（經(jīng)過調(diào)質(zhì)），齒芯部硬度要求高達240HBS以上。 設計齒輪齒數(shù)：可以設定小齒輪齒數(shù)為z?=18，大齒輪齒數(shù)為z?=u·z?=1.9×18=34.2，在機械設計中應要求z?和z?互為質(zhì)數(shù)，所以z?取35。 3.2.4 根據(jù)接觸疲勞強度來設計齒輪 (1)由《機械設計》公式10-11，可以計算小齒輪通常分度圓直徑 d?t≥32KtT?Φd(1-0.5Φd)2u×(ZHZe[σH])2 (3-10) 公式中各參數(shù)選取 可以采用KHt=1.3。 計算小齒輪在工作中應當承受轉矩 T?=9.55×10000

55、00×Pn1 (3-11) 已知在切碎部件所需過載功率為P?=17.30kw,拋揚器所需消耗功率P3=5.45kw。 而計算平公式：P=p總η? 式中：P——切碎器和拋揚器消耗功率； η?——角接觸球軸承效率；取η?=0.99； 所以 P=P總η?2 =17.30+5.450.99 2 =22.75kw (3-12) T?=9.55×1000000×Pn? =9.55×1000000×22.7514

56、31 =151825.64N/mm 根據(jù)《機械設計》表10-7（圓柱齒輪齒寬系數(shù)φR）采用齒寬系數(shù)φR=0.5。接著由《機械設計》圖10-20（節(jié)點區(qū)域系數(shù)Zh）查得區(qū)域系數(shù)Z h=2.5。 再由《機械設計》表10-5（彈性影響系數(shù)ZE）根據(jù)實際情況采用材料彈性影響系數(shù)時，取 Z e=189.8MPa ?。 計算接觸疲勞許用應力[σH] 由《機械設計》圖10-25d，按齒面硬度采用小錐齒輪接觸疲勞強度極限為: σHLim1=600MPa；而大錐齒輪接觸疲勞強度極限應該比錐齒輪小，所以在設計中選?。害襀Lim2=550MPa。 由《機械設計》公式10-15計算錐

57、形齒輪應力循環(huán)次數(shù)： N ? =60·n ?·j·L·h =60×1431×（2×8×120×10） =1648512000 (3-13) N ?= N ?u = 16485120001.9 =824256000 (3-14) 根據(jù)《機械設計》圖10-23選取錐齒輪相適應接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.92, KHN2=0.95。 根據(jù)《機械設計》取錐齒輪失效率為1%，也確定安全系數(shù)S=1， 再由《機械設計》公式10-1算出 [σH]1=5

58、58MPa [σH]2=525.5MPa 一般正常情況下取兩者中較小接觸疲勞許用應力作為該齒輪副接觸疲勞許用應力，所以取[σH]=525.5MPa。 小錐齒輪分度圓直徑確定，最后算出 d?t=106.62mm （2）驗算分度圓直徑 計算前準備，應該對實際載荷計算 圓周速度v驗算 dm?=d?t (1-0.5·Φr) =106.62×（1-0.5×0.5） =79.96mm (3-15) v= πdm1n160×1000 =π×79.96×143160×1000 =5.99m/s

59、 (3-16) 計算當量齒輪齒寬系數(shù) b=φR·d ?tu2+12 =0.5×79.96×35182+12 =42.92mm (3-17) φd=bdm? =42.9279.96=0.53 (3-18) 試算實際載荷系數(shù)KH。 根據(jù)《機械設計》表10-2(使用系數(shù)KA)采用使用系數(shù)為KA=1.75。 根據(jù)v=5.99m/s,7級精度，再由《機械設計》圖10-8采用動載系數(shù)為KV=1.08。 根據(jù)直齒錐齒輪精度較低，可以采用齒間載荷分配系

60、數(shù)為KHα=1。 根據(jù)《機械設計》表10-4由插值法方法查7級精度，小齒輪懸臂時，可以采用齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.203。 所以得到實際載荷系數(shù)如下 KH=KAKVKHαKHβ =1.75×1.08×1×1.203 =2.27 (3-19) 根據(jù)《機械設計》公式10-12，帶入實際載荷系數(shù)，并計算小錐齒分度圓直徑 d?= d?t3KHKHt =106.62×32.271.3 =128.46mm (3-20) 計算相適應小錐齒輪模數(shù) m=

61、d?z ? =128.4618=7.13 (3-21) 3.2.5 根據(jù)齒根彎曲疲勞強度來設計錐形齒輪 (1)根據(jù)《機械設計》公式10-27計算模數(shù) mt≥32KFtT?φR(1-0.5φR)2Z?2u2+1×(γFaγsa[σF]) (3-22) 確定公式中參數(shù) 試選KFt=1.3。 根據(jù)公式計算(γFaγsa[σF])。 根據(jù)分錐角δ?=arctan(1u)=arctan(1835)=27o 側：δ?=90o-27o=63o 計算得到當量齒數(shù) zv?=z?cosδ? =18co

62、sδ?=20.20 zv?=z?cosδ?=35cosδ?=77.26 由《機械設計》圖10-17（外齒輪齒形系數(shù)）查到齒形系數(shù)γFa1=2.65，γFa2=2.235。 由《機械設計》圖10-18（外齒輪應力修正系數(shù)）可以采用應力系數(shù)γsa ?=1.65, γsa ?=1.662。 由《機械設計》圖10-24（齒輪彎曲疲勞強度極限）查得到小齒輪彎曲疲勞強度極限采用σFE1=500MPa；而大齒輪彎曲疲勞強度極限可以采用σFE2=380MPa。 由《機械設計》圖10-22（彎曲疲勞壽命系數(shù)）采用彎曲疲勞壽命系數(shù)kFN1=0.82，KFE2=0.85。 采用彎曲疲勞安全系數(shù)S=1

63、.4，根據(jù)《機械設計》公式10-14得 【σF】1=292.9MPa (3-23) 【σF】2=230.7MPa γFa?γsa?[σF]?=2.65×1.65292.9=0.0147 (3-24) γFa?γsa?[σF]? = 2.235×1.662230.7 =0.0174 因為γFa?γsa?[σF]?大于γFa?γsa?[σF]?，所以取較大數(shù) γFaγsa[σF]=γFa2γsa?σF2 = 2.235×1.662230.7 =0.0174 再一次試算模數(shù) mt≥32

64、KFtT?φR(1-0.5φR)2Z?2u2+1×(γFaγsa[σF]) =31.3×151825.640.51-0.5×0.52×182×1.92+1×(γFaγsa[σF]) =2.60 （2）試調(diào)錐形齒輪模數(shù) 試算實際載荷系數(shù)如下 計算齒輪圓周速度v d?=m?·z? =2.60×18=46.83mm (3-25) dm?=d?(1-0.5φR) =49.97×(1-0.5×0.5) =35.12mm (3-26) vm=π

65、dm1n160×1000 =π×35.12×143160×1000=2.63m/s (3-27) 齒輪齒寬 b=?R·du2+12 =0.5×46.83×1.92+12 =25.13mm (3-28) 試算實際載荷系數(shù)KF 根據(jù)v=2.63m/s,7級精度等級，再由《機械設計》圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.12。 由于直齒錐齒輪精度等級較低，可以采用齒間載荷分配系數(shù)KFα=1。 根據(jù)《機械設計》表10-4用插值法方法得到KHβ=1.30,KFβ=1.3

66、2。 則可以計算載荷系數(shù) KF=KA Kv KFαKFβ =1.75×1.12×1.1.32=2.58 由《機械設計》公式10-13，用實際載荷系數(shù)計算齒輪模數(shù) m=mt3KFKFT =2.60×32.581.3 =3.26mm (3-29) 一般在機械設計中，正常實際情況下彎曲強度和載荷能力來決定著齒輪模數(shù)大小，另一方面齒面接觸疲勞強度決定齒輪承載能力和齒輪直徑有關。綜合以上根據(jù)彎曲強度計算出來模數(shù)大小為3.26mm，設計中標準值取m=3.5mm。正常情況下按齒面接觸疲勞強度來計算分度圓直徑，再以分度圓直徑值計算算出小齒輪齒數(shù)和大齒輪齒數(shù)。齒輪傳動設計要求既滿足了齒面接觸疲勞強度又滿足了齒根彎曲疲勞強度情況下算是符合，所以次齒輪傳動在符合范圍內(nèi)。 z?=d1m = 128.463.5 =36.7 一般取整數(shù)，所以z ? =37 則大齒輪z ?=u·z ?=1.9×37=69.7，為了保證齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，所以z ?=69 3.2.6 計算齒輪幾何尺寸 確定分度圓直徑