牧草方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì)論文

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1、 - 1 - 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 所在院系： 工程學(xué)院 所學(xué)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 及其自化 研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì) 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 中國哈爾濱 2013 年 6 月 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 2 - 目錄 1 前言 - 5 - 1.1 課題研究的目的與意義 . - 5 - 1.2 牧草打捆機(jī)打結(jié)器國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r . - 6 - 1.2.1打結(jié)器的國外發(fā)展現(xiàn)狀 . - 6 - 1.2.2打結(jié) 器的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 . - 6 - 1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和任務(wù) . - 6 - 1.4 本章小結(jié) . - 7 - 第二章 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的組成與虛擬樣機(jī)模型 . -

2、8 - 2 1 D 型打結(jié)器部件 . - 8 - 2 1 1 打結(jié)器部件 . - 8 - 2 2 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)組成 . - 9 - 2.2.1草捆長度控制機(jī)構(gòu) . - 10 - 2.2.2撥繩機(jī)構(gòu) . - 10 - 2.2.3送繩機(jī)構(gòu) . - 11 - 2.2.4主軸離合器 . - 12 - 2 3 D 型打結(jié)器虛擬樣機(jī)模 型 . - 13 - 2.4 本章小結(jié) . - 15 - 3.打結(jié)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化 . - 15 - 3 1D 型打結(jié)器的結(jié)構(gòu)分析 . - 15 - 3 1 1 齒盤結(jié)構(gòu)分析 . - 15 - 3 1 2 割繩刀臂結(jié)構(gòu)分析 . - 16 - 3 1

3、3 夾繩盤 . - 17 - 3 2 仿人雙指打結(jié)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化 . - 17 - 3 2 1 錐齒輪設(shè)計(jì) . - 17 - 3 2 2 打結(jié)器支架的優(yōu)化設(shè)計(jì) . - 20 - 4 2 3 復(fù)合齒盤的優(yōu)化設(shè)計(jì) . - 23 - 3 2 4 仿人雙指打結(jié)器裝配體模型 . - 25 - 3.3 本章小結(jié) . - 26 - 4.結(jié)論 . - 27 - 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 3 - 摘要 受國家對農(nóng)業(yè)政策的傾斜和國際環(huán)境的 影響，牧草正逐漸走向產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化的道路。為了適應(yīng)牧草產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化的趨勢，牧草收割機(jī)械化就變的尤為重要，我國牧草機(jī)械起步晚，與國外產(chǎn)品有較大的差距，尤其是牧草打捆機(jī)

4、大部分依賴進(jìn)口，而牧草打捆機(jī)打結(jié)器必須依靠進(jìn)口。進(jìn)口配件存在周期長，費(fèi)用高，更換不及時(shí)的缺點(diǎn)。 打結(jié)器國產(chǎn)化制造是我國牧草打捆機(jī)生產(chǎn)中至今沒有得到解決的問題，以打結(jié)器國產(chǎn)化制造為目標(biāo)，從方形打捆機(jī)打結(jié)器捆繩成結(jié)原理的分析出發(fā)，應(yīng)用機(jī)構(gòu)創(chuàng)新方法提出新型捆繩打結(jié)結(jié)構(gòu)，具有重要的研究意義和巨大的應(yīng)用價(jià)值 在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)：不同時(shí)期，不同品牌的 打結(jié)器復(fù)雜程度和可靠性都存在差異。綜合各打結(jié)器的性能，挑選可靠的 了 D 型打結(jié)器 作為本課題國產(chǎn)化的對象。 針對調(diào)研過程有些部件容易損壞及其易損部位，結(jié)合打結(jié)器工作在低速的實(shí)際情況，課題對部分參數(shù)改進(jìn)后所建部件的虛擬模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力分析和疲勞分析 , 分析

5、結(jié)果能很好的溫合實(shí)際破壞情況，為以后參數(shù)的靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了方向。 本課題可以為打結(jié)器國產(chǎn)化提供一些借鑒和參考。 關(guān)鍵詞：牧草；打結(jié)器；結(jié)構(gòu)分析 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 4 - ABSTRACT Under the influence of national policy inclining to agricultural and international environment,the hay industry is being industrial and commercial gradually.In order to adapt this tendency,the hay

6、 harvest mechanization becomes very important. Pasture machinery in China started late, and there is a big gap between foreign products,especially the forage baler most dependent on imports, while the forage bale knotter must rely on imports. Imported accessories have long period, high cost, not tim

7、ely replacement. Localization is knotted manufacturing is Chinas Forage baler production has not been solved, with the goal of localization of the knotter manufacturing, starting from the analysis of square baler knotter rope knot theory, innovation methods mechanism proposes new rope knotted struct

8、ure, has the important research significance and great application value Found in the research process: there are differences in different periods, different brands of knotter complexity and reliability. The comprehensive performance of the knotter, choose reliable as the object of the subject. Acco

9、rding to the research of some components easily damaged and fragile, combined with actual situation of knotter in low speed, the structural static analysis and fatigue analysis of the virtual model parameters improved the components. The analysis results can be a good warm the actual damage, provide

10、s the direction for the sensitivity analysis and optimization design parameters. This paper can provide some reference for the localization of knotter. Keywords: forage； knotter； structure analysis；CAD 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 5 - 1 前言 1.1 課 題 研 究 的 目 的 與 意 義 一個(gè)國家的畜產(chǎn)品人均消費(fèi)量在很大程度上反映了該國人民生活水平的高低，從長遠(yuǎn) 的觀點(diǎn)看，畜產(chǎn)品人均消費(fèi)量

11、的多少將會影響到整個(gè)民族的身體素質(zhì)。在丹麥，耕地 的 20% 直接用于種飼草；在美國，耕地的 28% 直接用于種飼草：在荷蘭，耕地用于種飼 草的比例更高達(dá) 52% 。在發(fā)達(dá)國家，約有 73% 的肉類由草轉(zhuǎn)化而來，例如美國和加拿大 兩個(gè)草業(yè)大國，年產(chǎn)草量均達(dá) 1 億噸，產(chǎn)值均超過 100 億美元。 1 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有各類天然草地面積約 4 億公頃 1，在這 4 億公頃的草地種可利用的草地面積約為 3.3 億公頃，人均草地面積不到世界人均面漆的一半，但是我國草地面積卻是占農(nóng)牧業(yè)總面積的 30% 以上。由于自然和人為的原因，我國已有近 1 億公頃的草地退化，沙化或者堿化，而且草的質(zhì)量也在下降。 飼

12、草產(chǎn)業(yè)作為一種低投入，高產(chǎn)出，且有利于生態(tài)良性循環(huán)的新型產(chǎn)業(yè)，它的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。有資料顯示，如果飼草的產(chǎn)值為 1 ，將飼草用于畜牧業(yè)，產(chǎn)值增加 3 ，其后的肉， 奶，皮毛加工產(chǎn)值可達(dá)到 10。這是一個(gè)龐大的連鎖產(chǎn)業(yè)，飼草產(chǎn)業(yè)則是基礎(chǔ)。1我國經(jīng)過 20多年的改革開放，國民經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)，持續(xù)，快速發(fā)展的時(shí)期。隨著綜合國力逐步增強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐不斷加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正逐步得到優(yōu)化調(diào)整，畜牧業(yè)將成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中的比重越來越大。加之隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，草原建設(shè)，草原改良，退耕還草，生態(tài)恢復(fù)建設(shè)蓬勃興起。由此形成的牧草產(chǎn)業(yè)將成為集生態(tài)，經(jīng)濟(jì)和社會效益于一

13、體的新型綜合性產(chǎn)業(yè)。 2因此發(fā)展飼草業(yè)，不僅可以滿足我國畜牧業(yè)發(fā)展的需要，而 且可以成為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。 國外的牧草機(jī)械有技術(shù)含量高、工作效率高、作業(yè)質(zhì)量好、故障少、耗油小和 機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)勢 。 而我國在牧草打捆機(jī)的研究上還和發(fā)達(dá)國家存在很大差距，國 內(nèi)目前的打捆機(jī)無論在數(shù)量上還是在質(zhì)量上都遠(yuǎn)不能滿足畜牧業(yè)發(fā)展的需要。在解 決飼料產(chǎn)業(yè)化問題上，打捆機(jī)是非常重要的工藝設(shè)備，提高國產(chǎn)打捆機(jī)的質(zhì)量，無疑會對飼料業(yè)的發(fā)展起到革命性作用，因此對打捆機(jī)性能方面的研究開發(fā)意義重大。 目前，國內(nèi)市場上未見性價(jià)比較好的國產(chǎn)產(chǎn)品，而進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格都比較高，不適合 國內(nèi)的消費(fèi)水平。所以，開發(fā)性能 良好、自動(dòng)化

14、程度高且價(jià)格適中的國產(chǎn)打捆機(jī)將 是我國飼草商品生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，對促進(jìn)飼草產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程會起到舉足輕重的作 用。但由于其核心部件打結(jié)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)計(jì)制造困難 ( 目前主要從國外進(jìn)口 ) ， 造成方捆打捆機(jī)制造成本高，價(jià)格也較高，嚴(yán)重制約著我國牧草收獲。打結(jié)器成了 解決方捆打捆機(jī)制造成本的瓶頸問題 。 鑒于我國目前對打捆機(jī)打結(jié)器的研究狀況，我們方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 6 - 首先要逐漸擺脫單純仿制模擬階段，逐步向系統(tǒng)理論階段發(fā)展，達(dá)到自行研制的水平。再逐步添加打結(jié)器的控制系統(tǒng)，增加人機(jī)對話界面，同時(shí)把一些新材料新成果運(yùn)用上去，使之更安全，更 可靠，更有效地工作。進(jìn)而從基本理論，整機(jī)結(jié)構(gòu)和性能

15、方面趕上或者超過世界先進(jìn)水平，形成自主品牌的打捆機(jī)的核心部件一打結(jié)器。 1.2 牧 草 打 捆 機(jī) 打 結(jié) 器 國 內(nèi) 外 發(fā) 展 狀 況 1.2.1 打 結(jié) 器 的 國 外 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 在飼草商品化生產(chǎn)過程中，首先遇到的問題就是草捆密度小，無論是存儲還是運(yùn)輸都占用很大空間，使儲，運(yùn)成本增加。因此根據(jù)實(shí)際需要，把飼草打成高密度的草捆后再存儲或者運(yùn)輸是飼草產(chǎn)業(yè)化，商品化的重要一環(huán)。 飼草打捆機(jī)是將飼草壓實(shí)并捆成一定形狀的設(shè)備。打捆機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是捆繩的打結(jié)器及其傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)性?，F(xiàn)在國外已經(jīng)有很多的專業(yè) 廠家專門生產(chǎn)打結(jié)器。例如德國的拉斯佩公司專門生產(chǎn)打結(jié)器，其專業(yè)化程度高，質(zhì)量可靠，打結(jié)的

16、成捆率在 99% 以上。年銷售收入在百 億美元級的約翰。迪爾公司，凱斯紐荷蘭公司；年銷售收入在幾十億美元級的阿格科公司，久寶田公司，克拉斯公司；年銷售收入在幾億美元級的沙姆道依茲法爾公司，庫恩公司，格 蘭公司等都擁有自己的專利品牌的可靠的打結(jié)器。 3 1.2.2 打 結(jié) 器 的 國 內(nèi) 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 目前國內(nèi)還沒有專門的打結(jié)器生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)打捆機(jī)的廠家所用的打結(jié)器基本都從國外進(jìn)口。國內(nèi)有些廠家現(xiàn)在也有開始仿制生產(chǎn)打結(jié)器的某些，但是僅僅停留在 仿制實(shí)物結(jié)構(gòu)的階段，對各部件的運(yùn)動(dòng)分析和理論計(jì)算往往被忽略，目前國內(nèi)打結(jié)器上根本還沒有涉及有關(guān)電子監(jiān)測設(shè)備和人性化的設(shè)計(jì) .4 1.3 設(shè) 計(jì) 的 主

17、要 內(nèi) 容 和 任 務(wù) 針對國產(chǎn)方捆打捆機(jī)研發(fā)中打結(jié)原理處于定性描述狀況、設(shè)計(jì)分析方法落 后和亟需打結(jié)器國產(chǎn)化制造的問題，本文進(jìn)行了如下的研究工作，現(xiàn)概括如下： 1 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的組成與虛擬樣機(jī)模型的建立 以苜邦 9KF-8042自動(dòng)撿拾壓捆機(jī)為研究對象，深入分析打結(jié)器及其輔助機(jī) 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 7 - 構(gòu)的組成，各機(jī)構(gòu)的工作原理和功能，通過測繪苜邦 9KF-8042型撿拾壓捆機(jī)上 的相關(guān)零 件，可獲得大多數(shù)平面零件的圖紙，但是對于平面不規(guī)則零件，比如 凸輪、復(fù)合齒盤等復(fù)雜零件，傳統(tǒng)測繪誤差大。對于平面不規(guī)則零件，采用基 于圖像處理的提取零件輪廓和安裝相位，進(jìn)行零件的反

18、求設(shè)計(jì)。對反求的打結(jié) 器及其附屬機(jī)構(gòu)建立其機(jī)構(gòu)的 Solidworks三維模型，并檢查機(jī)構(gòu)的裝配干涉情 況 2 D 型打結(jié)器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與參數(shù)優(yōu)化 分析現(xiàn)有國外 D 型打結(jié)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，解決現(xiàn)有 D 型打 結(jié)器基座 5 個(gè)軸孔成復(fù)雜異面空間角度而造成制造困難的問題，將基座軸孔的 異面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為平面結(jié)構(gòu)，利用上一步得出的各機(jī)構(gòu)相對位 置，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 動(dòng)作時(shí)序，建立打結(jié)器機(jī)構(gòu)的角度關(guān)系模型，通過所得到的打結(jié)器機(jī)架上的打 結(jié)嘴、夾繩盤、割繩刀臂的動(dòng)作的角度關(guān)系，設(shè)計(jì)出打結(jié)器機(jī)架五個(gè)軸孔角度 均為平面角的打結(jié)器，同時(shí)將復(fù)合齒盤上的斜齒錐齒輪設(shè)計(jì)成直齒錐齒輪。 3.仿人雙指打結(jié)器的 機(jī)構(gòu)

19、設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化 對錐齒輪設(shè)計(jì)，打結(jié)器支架設(shè)計(jì)，打結(jié)嘴設(shè)計(jì)及對其的參數(shù)優(yōu)化來進(jìn)一步研究仿人雙指打結(jié)器，建立仿人雙指打結(jié)器裝配體的模型。 1.4本 章 小 結(jié) 本章在介紹了國外飼草收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了 D 型打 結(jié)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以制造的原因，指出了對國外 D 型打結(jié) 器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)研究的 必要性，并給出了本文的主要研究內(nèi)容 及任務(wù)。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 8 - 第二章 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的組成與虛擬樣機(jī)模型 2 1 D 型 打 結(jié) 器 部件 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)主要包括有送繩機(jī)構(gòu)、撥繩機(jī)構(gòu)、草捆長度控制 機(jī)構(gòu)、主軸離合器和打結(jié)器?，F(xiàn)分別介紹各機(jī)構(gòu)的組成和功能作用。 2

20、1 1 打 結(jié) 器 部 件 打結(jié)器部件結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，為一空間復(fù)合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。復(fù)合齒盤為精密 鑄造而成，盤面上設(shè)置徑向錯(cuò)開的兩段不完全錐齒輪，一段為直齒錐齒輪，一 段為斜齒錐齒輪，兩錐齒輪齒數(shù)為 7 ，模數(shù)為 4 。在復(fù)合齒 盤的輪轂與不完全錐 齒輪之間設(shè)置控制割繩刀架動(dòng)作的凹槽凸輪。割繩刀架前端固定割刀，與打結(jié) 嘴弧形相切的位置具有脫繩的凹槽結(jié)構(gòu)，在割刀和脫繩凹槽之間具有導(dǎo)繩缺口， 其功能是支撐割刀，起導(dǎo)繩、割繩和脫繩作用，在送繩階段引導(dǎo)捆繩搭在打結(jié) 嘴上，在脫繩階段，割斷捆繩，并強(qiáng)制將打結(jié)嘴上繩結(jié)脫掉。 打結(jié)器的動(dòng)力由與打結(jié)器主軸固結(jié)的復(fù)合驅(qū)動(dòng)齒盤輸入，分 3 條傳動(dòng)路線 完成打結(jié)動(dòng)作：

21、一路是夾繩盤錐齒輪帶動(dòng)蝸桿驅(qū)動(dòng)與斜齒輪固連的夾繩盤夾繩， 一路驅(qū)動(dòng)打結(jié)嘴錐齒輪帶動(dòng)打結(jié)嘴繞繩打結(jié)，最后一路是齒盤凸輪形滑道驅(qū)動(dòng) 割繩刀架完成拉緊 、割繩、脫扣動(dòng)作。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 9 - 1 復(fù)合驅(qū)動(dòng)齒盤； 2 打結(jié)器支架； 3 夾繩盤錐齒輪； 4 斜齒輪； 5 蝸桿； 6 夾繩盤： 7 打結(jié)嘴； 8 鉤鉗； 9 巖 4 繩刀架； 10打結(jié)嘴錐齒輪 圖 1 打結(jié)器 2 2 D 型 打 結(jié) 器 及 其 輔 助 機(jī) 構(gòu) 的 機(jī) 構(gòu) 組成 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)主要包括有送繩機(jī)構(gòu)、撥繩機(jī)構(gòu)、草捆長度控制 機(jī)構(gòu)、主軸離合器和打結(jié)器。通過測繪苜邦 9KF 8042型撿拾壓捆機(jī)上的相關(guān)零

22、件，可獲得大多數(shù)平面零件的圖紙，但是對于平面不規(guī)則零件，比如凸輪、復(fù) 合齒盤等復(fù)雜零件，傳 統(tǒng)測繪誤差大。在此，對于平面不規(guī)則零件，采用基于 圖像處理的提取零件輪廓和安裝相位，進(jìn)行零件的反求設(shè)計(jì)，可獲得比較滿意 的效果 。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 10 - 2.2.1 草 捆 長 度 控 制 機(jī) 構(gòu) 草捆長度控制機(jī)構(gòu)由圖 2 中構(gòu)件拉簧、支座、凸輪擋板、控制凸輪、凸輪 滾子、連桿、限位塊、外齒輪、內(nèi)弧形齒輪、計(jì)量輪組成，將草捆視作齒條， 草捆推動(dòng)計(jì)量輪轉(zhuǎn)動(dòng)，形成齒條齒輪傳動(dòng)，那么該機(jī)構(gòu)為齒條齒輪傳動(dòng)，內(nèi)弧 形齒輪機(jī)構(gòu) (8和 9)和擺動(dòng)盤形凸輪機(jī)構(gòu) (4、 3 、 5 和 5)串聯(lián)而成。其

23、作用是 控制草捆長度，其中限位塊可以用來調(diào)節(jié)草捆長度，當(dāng)壓縮機(jī)構(gòu)推動(dòng)秸稈往草 捆出口移動(dòng)時(shí)，草捆推動(dòng)計(jì)量輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與計(jì)量輪固連在一起的外齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶 動(dòng)內(nèi)弧形齒輪向上運(yùn)動(dòng)，外齒輪會嵌入內(nèi)弧形齒輪的豁口，此時(shí)凸輪擋板在拉 簧的拉力作用下繞著支座的回轉(zhuǎn)中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，主軸離合器脫離控 制擺桿的作用，離合器工作，控制凸輪與驅(qū)動(dòng)主軸固連，打結(jié)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng) 凸輪滾子移動(dòng)，當(dāng)移至凸輪遠(yuǎn)行程時(shí)，內(nèi)弧形齒輪豁口脫離外齒輪，內(nèi)弧形齒 輪在重力作用下自然下落，限位擋塊會與外齒輪接觸，內(nèi)弧形齒輪停止下落， 并與外齒輪嚙合進(jìn)入下一次草捆長度計(jì)量，如此往復(fù)。 1 拉簧； 2 支座； 3 凸輪手當(dāng)板； 4 控制凸

24、輪； 5 凸輪滾子； 6 連桿；7 限位塊； 8 夕 p 齒輪： 9 內(nèi)弧形齒輪； 10計(jì)量棘輪 圖 2 草捆長度控制機(jī)構(gòu) 2.2.2 撥 繩 機(jī) 構(gòu) 撥繩機(jī)構(gòu)為一空間四連桿機(jī)構(gòu)，如圖 3 所示，其中曲柄 ，、 撥繩軸、擺桿是 焊合在一起的，轉(zhuǎn)軸套在機(jī)架上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，拉桿一端通過連接銷軸與曲 柄連接，使之可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)，撥繩板通過螺栓軸與繞機(jī)身轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到撥繩的效果。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 11 - 撥繩動(dòng)力由撥線凸輪推動(dòng)焊接在撥繩軸上的驅(qū)動(dòng)擺桿提供，撥繩凸輪與凸輪滾 子靠拉簧的拉力保持接觸。其中驅(qū)動(dòng)撥桿桿長為 88mm，拉桿長度為 285mm ，曲 柄長度為 88mm，撥繩板兩回轉(zhuǎn)中心長

25、度為 53mm。撥線機(jī)構(gòu)的作用是撥繩板撥 動(dòng)捆繩偏移一定位置，強(qiáng)制使捆繩進(jìn)入夾繩盤豁口位置，使之能夠順利被夾繩 盤夾持，同時(shí)使捆繩可靠地附著在打結(jié)嘴的表面，為順利繞繩做準(zhǔn)備。 1 撥繩板； 2 螺栓軸： 3 拉簧； 4 拉桿； 5 連接銷軸； 6 曲柄； 7 撥繩軸； 8 驅(qū)動(dòng)撥桿； 9 凸輪滾子 圖 3 撥線機(jī)構(gòu) 2.2.3 送 繩 機(jī) 構(gòu) 送繩機(jī)構(gòu)為一曲柄連桿機(jī)構(gòu)，如圖 4 所示，引針架、連接片通過焊 接固連 在一起，起搖桿的作用，送繩針通過調(diào)節(jié)螺栓連接在引針架上，送繩針的姿態(tài) 可調(diào)，在引針架的軸套上設(shè)置了摩擦片，摩擦力的大小可由調(diào)節(jié)片進(jìn)行調(diào)節(jié)， 設(shè)置摩擦片的目的是為了防止送繩針機(jī)構(gòu)由于在

26、自身自重的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)而 影響整個(gè)機(jī)器的運(yùn)行。曲柄通過鍵連接固結(jié)在主軸上，主軸驅(qū)動(dòng)曲柄周轉(zhuǎn)，帶 動(dòng)搖桿左右擺動(dòng)使得送繩針上升和下降，從而送繩和回位，其中曲柄長度為 134 5mm ，連桿長度為 372 5mm ，搖桿長度為 165mm ，曲柄與擺桿的軸心距離 為 464mm 。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 12 - 1 送繩針； 2 引針架； 3 連接片； 4 旋轉(zhuǎn)軸； 5 摩擦片； 6 調(diào)節(jié)片；7 連桿； 8 曲柄； 9 主軸 圖 4 送繩機(jī)構(gòu) 2.2.4 主 軸 離 合 器 是用來離合動(dòng)力傳遞給主軸的，它主要由離合擺桿、拉簧、離 合滾子、離合楔塊、鏈輪座、離合控制凸輪、連接座、安全螺栓組

27、成，其中拉 簧用于提供離合擺桿回位力的，楔塊與鏈輪座固連，連接座通過鍵連接在主軸 上，離合控制凸輪空套在主軸上，通過安全螺栓與安全螺栓固連，當(dāng)主軸上的 打結(jié)器部件發(fā)生故障或過載時(shí)，安全螺栓被剪斷，起到安全保護(hù)的作用。離合 器的離合由凸輪擋板控制。工作時(shí)，凸輪擋板擋住離合擺桿，使得擺桿被頂起， 離合滾子同時(shí)被頂 起越過離合楔塊，這樣離合器不結(jié)合，動(dòng)力不傳遞至主軸， 當(dāng)草捆計(jì)量機(jī)構(gòu)達(dá)到計(jì)量值后，凸輪擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，沒擋住離合擺 桿，在拉簧的拉力作用啦，離合擺桿回位，離合滾子與離合楔塊結(jié)合，離合器 開始工作傳遞動(dòng)力 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 13 - 1 凸輪擋板； 2 離合擺桿； 3 拉

28、簧； 4 離合滾子； 5 離合楔塊； 6 鏈輪座； 7 離合控制凸輪： 8 連接座； 9 安全螺栓 圖 5 主軸離合器 2 3 D 型 打 結(jié) 器 虛 擬 樣 機(jī) 模 型 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體建模采用的是 CAD 軟 件，采用 Parasolid 圖形內(nèi)核，有著全面的零件實(shí)體和裝配體建模功能，為用戶提供了豐 富的建模手段，本文采用由二維 AUTOCAD 圖紙導(dǎo)入 CAD 軟件快速恢復(fù) 成三維圖形的方法，快捷、效率高。同時(shí) CAD 提供了卓有成效的高效、 方便的裝配體建模，通過同心、重合、距離、相切等約束工具建立裝配體模型。 分別建立撥繩機(jī)構(gòu)、送繩機(jī)構(gòu)、打結(jié)器、草捆控制機(jī)構(gòu)、離合器

29、的配體模型， CAD 支持子裝配體，將上面所建立的子裝配體裝配成總裝圖，如圖 6a 和 6b所示為 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的裝配體模型。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 14 - 圖 6 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的裝配體模型 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 15 - 2.4本 章 小 結(jié) 本章以苜邦 9KF 8042型撿拾壓捆機(jī)為研究對象，分析了 D 型打結(jié)器及 其輔助機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成以及各機(jī)構(gòu)所執(zhí)行的功能。利用 CAD 參 數(shù)化建模軟件，結(jié)合實(shí)測參數(shù)設(shè)計(jì)了打結(jié)器支架、割繩刀臂等空間復(fù)雜零件 。 3. 打結(jié)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化 通過對國外 D 型打結(jié)器的仿真分析，分析打結(jié)器各機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)序以及各構(gòu) 件

30、結(jié)構(gòu)的在捆繩打結(jié)中所起的作用。本章在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了國外 D 型打結(jié)器的 結(jié)構(gòu)，進(jìn)行新型打結(jié)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，解決了國外 D 型打結(jié)器機(jī)架五個(gè)軸孔 成復(fù)雜空間異面角度的問題，新打結(jié)器結(jié)構(gòu)各軸孔軸線在一系列相互平行的平 面上，期望改變國外 D 型打結(jié)器因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而造成制造困難的狀況。 3 1D 型 打 結(jié) 器 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 由于國外 D 型打結(jié)器復(fù)雜的空間異面結(jié)構(gòu)，而打結(jié)器本身結(jié)構(gòu)精巧，各機(jī) 構(gòu)高度精準(zhǔn)配合，各軸孔之間的角度需要嚴(yán)格保證才能使得打結(jié)器可靠的完成 打結(jié)動(dòng)作，這就給打結(jié)器的加工制造造成了很大的麻煩，制造成本高且精度不 易保證本文擬在吃透國外 D 型打結(jié)器動(dòng)作時(shí)序，打結(jié)器各部件結(jié)構(gòu)

31、特點(diǎn)和用處 的基礎(chǔ)上對國外 D 型打結(jié)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，使改進(jìn)的打結(jié)器易于制造，加工精 度易于 保證。 3 1 1 齒 盤 結(jié) 構(gòu) 分 析 國外 D 型打結(jié)器的驅(qū)動(dòng)齒盤如圖 7 所示，是一個(gè)復(fù)合零件。該齒盤由兩 段錐齒輪組成，其中一段錐齒輪是斜齒錐齒輪，兩段錐齒輪之間的相位差為 55 ，該相位差決定了夾繩盤和打結(jié)嘴動(dòng)作之間的時(shí)序關(guān)系，齒盤內(nèi)圈為一內(nèi)凸 輪輪廓，與齒盤連接的外凸輪輪廓組成一凸輪滑道，當(dāng)打結(jié)嘴完成繞繩、咬繩 動(dòng)作后用于驅(qū)動(dòng)割繩刀完成割繩脫繩動(dòng)作，凸輪遠(yuǎn)行程與直齒錐齒輪的相位差 為 116 ，該相位差決定了割繩刀臂在打結(jié)嘴動(dòng)作后進(jìn)行割繩脫繩動(dòng)作的時(shí)序關(guān)系。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) -

32、16 - 圖 7 齒盤結(jié)構(gòu)圖 3 1 2 割 繩 刀 臂 結(jié) 構(gòu) 分 析 打結(jié)器割繩刀臂的三維立體圖如圖 8 所示，為一不規(guī)則零件。割繩刀臂有 三個(gè)方面的作用，割繩刀臂上裝一割繩刀用于割斷捆繩；割繩刀臂上的導(dǎo)繩槽 用于當(dāng)送繩針將捆繩送到夾繩盤處后，由于捆繩有一定的負(fù)載，所以繩子在負(fù) 載力的作用下沿著導(dǎo)繩槽滑行至槽底，從而使捆繩可靠的搭在打結(jié)嘴上，為成 功打結(jié)做準(zhǔn)備；強(qiáng)制脫扣缺口，當(dāng)打結(jié)器完成繞繩后，將繩圈從打結(jié)嘴表面強(qiáng) 制脫下，并在脫扣的過程中使繩結(jié)拉緊，最終將繩子的一端從繩圈里掏出形成 一個(gè)繩結(jié)。 圖 8 割繩刀臂 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 17 - 3 1 3 夾繩盤 夾繩盤的結(jié)構(gòu)如圖

33、9 所示，圓盤四周有四個(gè)夾繩缺口，當(dāng)送繩針將捆繩送至其中一個(gè)缺口以后，夾繩盤轉(zhuǎn)動(dòng)將捆繩夾入與夾繩盤配套使用的夾繩片之間 的空隙，使捆繩牢牢的被夾住。 圖 9 夾繩盤 3 2 仿 人 雙 指 打 結(jié) 器 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 與 參 數(shù)優(yōu)化 國外 D 型打結(jié)器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造困難，基于此特點(diǎn)，改進(jìn)型打結(jié)器要求 打結(jié)器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易成本較低，設(shè)計(jì)要求如下： 1 打結(jié)器兩對錐齒輪軸交角 E=90 。 2 復(fù)合齒盤兩段錐齒輪均為直齒錐齒輪。 3 打結(jié)器支架上 5 個(gè)軸孔的角度相互呈平面角度。 3 2 1 錐 齒 輪 設(shè) 計(jì) 1 打結(jié)嘴錐齒輪設(shè)計(jì) 已知的國外 D 型打結(jié)器打結(jié)嘴錐齒輪參數(shù)如下表 1 所

34、示。 表 1 國外 D 型打結(jié)器打結(jié)錐齒輪參數(shù) 小齒輪理論齒數(shù) (Z1) 大錐齒輪理論齒數(shù)（ Z2） m 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 18 - 8 56 4 20 98.173 由于采用不完全錐齒輪傳動(dòng)，小錐齒輪有效齒數(shù)為和大錐齒輪有效齒數(shù)均為 7 個(gè)。 為了使打結(jié)器的各部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間相同所以改進(jìn)的打結(jié)器結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)有與國 外 D 型打結(jié)器相應(yīng)的特性，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求打結(jié)器打結(jié)嘴錐齒輪的參數(shù)如 下表 2 所示。 表 2 設(shè)計(jì)的打結(jié)嘴錐齒輪基本參數(shù) 小齒輪理論齒 數(shù) （ Z1） 大錐齒輪理論齒 數(shù) （ Z1） m 8 56 4 20 90 設(shè)計(jì)計(jì) 算 (1) 小錐齒輪設(shè)計(jì) 傳動(dòng)比： 78/56/ 2

35、1 ZZ 小錐齒輪分度圓錐角： 13.87c o t1 a rca rc 大錐齒輪分度圓錐角： 87.81-90 12 變位系數(shù)： 4 5 0 6.0c o s/c o s-146.0 121 X 大端齒頂高 : 8024.54506.01*4)*( 11 ）（Xhmh aa 大端齒根高： 1 9 6.3*)*( 11 cXhmh af 大端錐距： 15.113s in/5.0 111 mzR 齒根角： 6 1 9.1)/a r c ta n ( 111 Rh ff 齒頂角： 9 3 5 6.2)/a r c ta n ( 111 th aa 頂錐角： 07.11111 aa 根錐角： 51.

36、6- 111 ff 大端分度圓齒厚： 592.7)ta n22/( 11 XmS 齒槽寬： 592.7- 11 Sme (2) 大錐齒輪設(shè)計(jì) 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 19 - 變位系數(shù)： 4506.0- 12 XX 大端齒頂高： 1 9 7 6.2)4 5 0 6.01(*4)*( 22 Xhmh aa 大端齒跟高： 8024.6*)*( 12 cxXhmh af 齒根高： 44.3)/a r c ta n ( 122 Rh ff 齒頂高： 11.1)/a r c ta n ( 122 Rh aa 頂錐角： 94.82222 aa 根錐角： 39.78- 222 ff 2夾繩錐齒輪設(shè)計(jì) (

37、1) 已知的國外 D 型打結(jié)器夾繩蝸桿錐齒輪參數(shù)如下表 3 所示 表 3 國外 D 型打結(jié)器夾繩齒輪參數(shù) 小錐齒輪理論齒數(shù) (Z1) 大錐齒輪理論齒數(shù)（ Z2） m 8 38 4 20 98.931 為了使打結(jié)器的各部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間相同所以改進(jìn)的打結(jié)器結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)有與國 外 D 型打結(jié)器相應(yīng)的特性，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求打結(jié)器夾繩錐齒輪的參數(shù)如下表 4 表 4 設(shè)計(jì)的打結(jié)器夾繩齒輪參數(shù) 小錐齒輪理論齒數(shù) (Z1) 大錐齒輪理論齒數(shù)（ Z2） m 8 38 4 20 90 設(shè)計(jì)計(jì)算： 傳動(dòng)比： 75.48/38/ 21 ZZ 小錐齒輪分度圓錐角： 8 8 9.1175.4c o t1 a rca rc 大錐

38、齒輪分度圓錐角： 11 1.7890 12 變位系數(shù)： 4 3 9 6.0c o s/c o s-146.0 121 X 大端齒頂高 : 7584.5)4396.01(*4)*( 11 Xhmh aa 大端齒根高： 2416.3*)*( 11 cXhmh af 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 20 - 大端錐距： 6 6 9 9.77s in/5.0 111 mZR 齒根角： 39.2)/a r c ta n ( 111 Rhff 齒頂角： 24.4)/a r c ta n ( 111 Rh aa 頂錐角： 129.16111 aa 根錐角： 499.9- 111 ff 大端分度圓齒厚： 56.7

39、)ta n22/( 11 XmS 齒槽寬： 511 Sme (2) 大錐齒輪設(shè)計(jì) 變位系數(shù)： 4396.012 XX 大端齒頂高： 2416.2)4396.01(*4)*( 22 Xhmh aa 大端齒跟高： 7 5 8 4.6*)*( 12 cXhmh af 齒根高： 9 7 3.4)/a r c ta n ( 122 Rh ff 齒頂高： 6 5 3.1)/a r c ta n ( 122 Rh aa 頂錐角： 76 4.79222 aa 根錐角： 138.73- 222 ff 3 2 2 打 結(jié) 器 支 架 的 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) 國外 D 型打結(jié)器具有結(jié)構(gòu)緊湊、巧妙等眾多優(yōu)點(diǎn)，但是其軸孔復(fù)

40、雜的空間 異面結(jié)構(gòu)給設(shè)計(jì)制造帶來不便。為優(yōu)化打結(jié)器結(jié)構(gòu)，從國外 D 型打結(jié)器的結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更為簡單的打結(jié)器。國外 D 型打結(jié)器各軸角度關(guān)系如下表 5 ： 表 5 國外 D 型打結(jié)器各軸孔夾角 投影面 軸交角 l 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 21 - 軸 1 和軸 2 軸 1 和軸 3 軸 1 和軸 4 軸 1 和軸 5 XOZ 90.00 80.36 90.00 81.12 YOZ 90.00 69.60 90.00 0 XIOY 23.39 66.18 12.00 90.00 打結(jié)嘴軸孔和央繩盤蝸桿軸孔之間的夾角為 24 ，打結(jié)器軸孔軸線與 打結(jié) 器動(dòng)力軸孔相交，而夾繩盤蝸桿軸孔

41、與 Y 軸平行，與動(dòng)力軸孔偏距為 22mm，之 所以夾繩盤蝸桿軸軸孔軸不通過軸線是為了打結(jié)嘴和夾繩盤之間有足夠的間隙 用于割繩刀割繩，且使繩頭有足夠的長度使形成的繩結(jié)可靠，不至于脫落，另 個(gè)方面的原因就是夾繩片的安裝，如果蝸桿孔軸線通過動(dòng)力軸孔軸線，且與打 結(jié)嘴軸孔線的夾角為 24 的話會造成夾繩盤片安裝產(chǎn)生干涉打結(jié)嘴軸孔和夾盤軸孔軸分別于動(dòng)力軸孔軸在 XOZ 平面上的夾角分別為 80 36 和 81 12 ， 之所以這樣是為了解決夾繩盤豁口與捆繩之間位置的問題，使得捆繩已送上來 就處 于夾繩盤豁口里，確保夾繩成功，同時(shí)也解決了送繩針與打結(jié)器支架之間 的干涉問題。 通過前面 3 2 1 打結(jié)器

42、各錐齒輪的設(shè)計(jì)得知打結(jié)嘴軸孔軸和夾繩盤蝸桿軸 與打結(jié)器動(dòng)力軸孔軸之間的夾角均為為 90 ，且三軸孔軸線相交于一點(diǎn)，國外 D 型打結(jié)器打結(jié)嘴軸與夾繩盤蝸桿驅(qū)動(dòng)軸之間的夾角為 23 82 ，夾繩盤軸與夾 繩盤蝸桿軸之間的夾角為 78 18 ，所以夾繩盤面與打結(jié)嘴軸之間的夾角為 12 ，如圖 6 a 所示。對國外 D 型打結(jié)器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，由于驅(qū)動(dòng)齒盤錐齒輪均為 直齒錐齒輪，所以央繩蝸桿軸要通過動(dòng)力軸孔軸，為了使夾繩盤面與打結(jié)嘴 軸 孔之間有足夠的空間所以改進(jìn)型打結(jié)器機(jī)架上的打結(jié)嘴軸與夾繩蝸桿軸之間的 夾角應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大，初步定打結(jié)器軸與夾繩蝸桿軸的夾角為 30 ，如圖 6b 所示，夾繩盤面與打結(jié)嘴之間

43、的夾角不宜過大，過大的夾角會致使夾繩盤在夾 繩時(shí)，靠近打結(jié)嘴的夾繩盤面的豁口不能央到捆繩，參考國外 D 型打結(jié)器的夾 繩盤面與打結(jié)嘴軸之間的夾角，那么改進(jìn)后的打結(jié)器支架夾繩盤軸與蝸桿軸之 間的央角為： =90 -(30 一 ) 式中： =12 所以 =72 ，按照此參數(shù)建立打結(jié)器三維模型進(jìn)行裝配發(fā)現(xiàn)，夾繩盤附 件 與機(jī)架、夾繩盤、存在嚴(yán)重干涉且不可消除，所以以上按照國外 D 型打結(jié)器的 設(shè)計(jì)參數(shù)不能設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理的打結(jié)器機(jī)架，參數(shù)調(diào)整，夾繩盤面與打結(jié)嘴軸 之間的夾角不宜過大，首先調(diào)整參數(shù) =14 ，那么 =74 ，所設(shè)計(jì)的蝸桿導(dǎo)程 角為 15 64 ，所以修正秒 =74 36 ，以此參數(shù)建模，

44、裝配后裝配體存在干涉，通 過改進(jìn)夾繩盤片結(jié)構(gòu)可以順利消除打結(jié)器裝配體的干涉，改進(jìn)前后夾繩片的結(jié) 構(gòu)如下圖 10和 11所示， 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 22 - a 國外 D 型打結(jié)器在 XOY 平面的角度關(guān)系 b改進(jìn)的打結(jié)器在 XOY 平面的角度關(guān)系 1 夾繩蝸桿軸 線； 2 打結(jié)嘴軸線； 3 夾繩盤軸線； 4 夾繩盤： 5 動(dòng)力軸孔 圖 12打結(jié)器支架軸孔角度圖 圖 13國外 D 型打結(jié)器夾繩片 圖 14改進(jìn)后的夾繩片 夾繩蝸桿軸孔軸線、打結(jié)嘴軸線、夾繩盤軸線、割繩刀臂軸孔軸線與動(dòng)力 軸孔軸線在 YOZ 平面投影的夾角均為 90 ，據(jù)此建立的打結(jié)器支架的三維模型 如圖 4 9 所示，以動(dòng)

45、力軸孔軸為 Z 軸，夾繩盤蝸桿軸孔軸為 Y 軸， z 軸 Y 軸交 點(diǎn)為 0 點(diǎn)， X 軸為通過 O 點(diǎn)且垂直于 YOZ 平面，支架各個(gè)軸孔參 數(shù)見表 4-6 所 示，表 5 和表 6 的參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的打結(jié)器結(jié)構(gòu)參數(shù)相對國外 D 型打結(jié)器支 架參數(shù)，結(jié)構(gòu)更為合理，易于制造。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 23 - 圖 15改進(jìn)的打結(jié)器支架三維圖 表 6 改進(jìn)后的打結(jié)器支架軸孔夾角 投影面 軸交角 l 軸 1 和軸 2 軸 1 和軸 3 軸 1 和軸 4 軸 1 和軸 5 XOZ 90.00 90.00 90.00 90.00 YOZ 90.00 90.00 90.00 90.00 XIOY

46、30.00 60.00 15.64 90.00 4 2 3 復(fù) 合 齒 盤 的 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) 由于支架結(jié)構(gòu)改進(jìn)了，所以復(fù)合驅(qū)動(dòng)齒盤的兩段錐齒輪之間的相位也有 所變化，如圖 16a 所示復(fù)合齒盤外側(cè)錐齒輪第一個(gè)齒和內(nèi)測錐齒輪第一個(gè) 齒之間的相位差為 55 . 在此認(rèn)為當(dāng)齒盤上錐齒輪第一個(gè)輪齒與打結(jié)嘴或 蝸桿軸重合則認(rèn)為傳動(dòng)開始，如圖 16b 所示，夾繩盤驅(qū)動(dòng)錐齒輪首先嚙合， 開始夾繩動(dòng)作，此時(shí)打結(jié)嘴驅(qū)動(dòng)大錐齒輪第一個(gè)齒與打結(jié)嘴轉(zhuǎn)軸之間的夾角 為 38 24 =14 ，所以在復(fù)合驅(qū)動(dòng)齒盤設(shè)計(jì)時(shí)，兩段錐齒輪之間的夾角要遵 循國外復(fù)合齒盤的相位關(guān)系，如圖 17 所示，齒盤上兩段錐 齒輪夾角： =30

47、 +14 =44 根據(jù)上面的齒盤相位關(guān)系，建立改進(jìn)的復(fù)合齒盤三維模型，如圖18所示。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 24 - a 重合前位置 b重合后位置 1 打結(jié)嘴人錐齒輪第一個(gè)齒， 2 夾繩盤人錐齒輪第一個(gè)齒， 3 打結(jié)嘴軸， 4 蝸桿軸 圖 16齒盤打結(jié)器軸位置角度關(guān)系 a 重合前位置 b 重合后位置 1 打結(jié)嘴人錐齒輪第一個(gè)齒， 2 夾繩盤大錐齒輪第一個(gè)齒， 3 打結(jié)嘴軸， 4 蝸桿軸 圖 17 齒盤打結(jié)器軸位置角度關(guān)系 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 25 - 圖 18復(fù)合齒盤三維圖 3 2 3 打結(jié)嘴的設(shè)計(jì) 國外 D 型打結(jié)器由于兩對錐齒輪之間的軸交角大于 90 ，所以打結(jié)嘴有個(gè)翹 的姿

48、態(tài)如圖 16所示，這樣打結(jié)嘴在搭繩方面比較可靠且送繩針可以避免與機(jī)架 產(chǎn)生干涉。結(jié)構(gòu)改進(jìn)的打結(jié)器為了滿足搭繩的需要將打結(jié)嘴結(jié)構(gòu)作了一些改變， 使得打結(jié)嘴更長些，這 樣捆繩可以比較可靠的搭在打結(jié)嘴上，如圖 17所示。 圖 19國外 D 型打結(jié)器裝配圖 圖 20 改進(jìn)的打結(jié)嘴結(jié)構(gòu) 3 2 4 仿 人 雙 指 打 結(jié) 器 裝 配 體 模 型 通過上面計(jì)算設(shè)計(jì)，改進(jìn)了打結(jié)器相關(guān)部件，使其更加有利于實(shí)現(xiàn)制造降 低生產(chǎn)成本，通過 Sol i dWorks軟件的虛擬配技術(shù)建立打結(jié)器裝配體模型如圖 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 26 - 圖 21 改進(jìn)的打結(jié)器的裝配體模型 3.3本 章 小 結(jié) 在充分分析國外

49、D 型打結(jié)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出打結(jié)器結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案， 優(yōu)化 其結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過設(shè)計(jì)計(jì)算將打結(jié)器的錐齒輪設(shè)計(jì)為直齒錐齒輪，將打結(jié) 器支架的空間異面結(jié)構(gòu)改進(jìn)成可用一系列平行平面包括進(jìn)去的平面結(jié)構(gòu)，簡化 了打結(jié)器支架的結(jié)構(gòu)，降低了打結(jié)器支架的制造難度。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 27 - 4. 結(jié)論 牧草 撿拾壓捆機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用必須保證其作業(yè)安全可靠，各機(jī)構(gòu)動(dòng) 作時(shí)序不可紊亂并且有著可靠的工作性能，打結(jié)成功率高的指標(biāo)。 牧草 撿拾壓 捆機(jī)在國外經(jīng)過多年的發(fā)展形成了各種類型的產(chǎn)品，有小方捆、大方困以及圓 捆，各大農(nóng)機(jī)公司的產(chǎn)品也各成體系，各類機(jī)型自動(dòng)化程度也越來越高，可靠 性、打結(jié)成功率也 不

50、斷提高其中打結(jié)成功率達(dá)到 99。國外關(guān)于撿拾打捆機(jī)的 研究已趨于成熟，尤其是打結(jié)器部件經(jīng)過幾十年的發(fā)展，相關(guān)設(shè)計(jì)制造技術(shù)已 相當(dāng)成熟。國內(nèi)由于設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)相對薄弱，打結(jié)器的國產(chǎn)化制造一直是我國 撿拾壓捆機(jī)生產(chǎn)中沒有解決的問題。 對 D 型打結(jié)器及其輔 助機(jī)構(gòu)的不規(guī)則平面零件進(jìn)行圖像反求設(shè)計(jì)和空間零件的三維建模，在 CAD 下建立 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的 3D裝配模 型 確定了各構(gòu)件的耦合動(dòng)作時(shí)序，揭示了 D 型打結(jié)器的成結(jié)原理。樣機(jī)動(dòng)作試驗(yàn) 表明反求的 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)模型準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)仿真正確再現(xiàn)了捆扎打結(jié) 要求的預(yù)定 動(dòng)作過程，為 D 型打結(jié)器及其輔助機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和國產(chǎn)化制造提

51、供依據(jù)和參考。 (2) 通過分析國外 D 型打結(jié)器打結(jié)原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化打結(jié)器及其輔 助機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)序，提出了仿人雙指打結(jié)器。按照打結(jié)器的角度模型，利用 CAD 軟件建立了仿人雙指打結(jié)器的三維裝配體模型，對打結(jié)器支架和復(fù) 合驅(qū)動(dòng)齒盤等主要零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，使進(jìn)口打結(jié)器支架的復(fù)雜空間異 面結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)，解決了國外打結(jié)器支架上 5 個(gè)軸孔成異面空間角而造成加 工制造困難的問題，改進(jìn)的打結(jié)器制造精度易于保證，有利于打結(jié)器的國產(chǎn)化 生產(chǎn)。 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 28 - 參考文獻(xiàn) 1 李大鵬，劉向陽，飼草產(chǎn)業(yè)化與飼草打捆機(jī)的開發(fā)。飼料廣角， 2002,15 ： 10-12 2 徐秀英，

52、張維強(qiáng)，對我國牧草生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀及發(fā)展機(jī)遇的思考。中國農(nóng)機(jī)化，2004,3:14-16 3 楊詩軍，姚文席，凱斯 8545與 Welger AP-530 牧草方捆機(jī)打結(jié)器結(jié)構(gòu)及效能比較。2006,01 4 唐輝宇，飼草加工機(jī)械現(xiàn)狀簡析，農(nóng)機(jī)市場， 2004,6， 13-14 5 蘇剛，史建新，葛炬基于逆向工程的方捆機(jī)打結(jié)器空間角度測量農(nóng)業(yè) 機(jī)械學(xué)報(bào)， 2008， 39(6) ： 81 83 6 王國權(quán)，余群，卜云龍，等秸稈撿拾打捆機(jī)設(shè)計(jì)及撿拾器的動(dòng)力學(xué)仿真 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2001， 32(5) ： 59 61， 68 7 王德福，張全國青貯稻桿圓捆打捆機(jī)的改進(jìn)研究農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2007，

53、23(11)： 168 171 8Nagchaudhuri ， A “ Mechatronic redesign of slider crank mechanism proceedings of IMECE2002 ASME Intemational mechanical engineeringcongress&Exposition ， November 17 22 2002， New Orleans,Louisiana 9 王欽牧草的干燥和貯備技術(shù)中國草地， 1995， 1 ： 55 58 10季之華入世后中國飼料工業(yè)發(fā)展趨勢中國飼料 2002， 15： 3-6 11陳功牧草捆裹青貯技術(shù)及其

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55、ofessional Books ， 1996 15楊明韶壓捆機(jī)設(shè)計(jì)與發(fā)展中的幾個(gè) Ih-J題 J 畜牧機(jī)械， 1984， 4 ： 3 8 16楊明韶，王春光牧草壓縮工程中幾個(gè)主要問題分析，農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 1997， 13(9)增刊 ： 134-138 17王國權(quán)，余群， 卜云龍等秸稈撿拾打捆機(jī)設(shè)計(jì)及撿拾器的動(dòng)力學(xué)仿真農(nóng) 業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2001， 32(5) ： 59 61 18M O Faborode， J R O Callaghan A Rheological Model for the Compassion of Fibrous Agricultural MarerialsJ Agric

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57、牧機(jī)械簡介現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)， 1994， 8 ： 35 36 23楊明韶牧草壓縮流變研究及壓縮工程優(yōu)化設(shè)計(jì)科學(xué)研究綜合報(bào)告呼和 浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2001 24Phipps L J Mechanics in agricultureM Third edition ， The Interstate Printers and publishing ， 1983 25C z 卡那沃依斯【波蘭 】 收獲機(jī)械【 M 】 北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社， 1983， 134143 26GE Rehkugler,W F Buchele Biomechanices of Forage WaferingJ Trans

58、ofASAE 1969， 12(1) ： 1-8 27W K Bilanski， V A Graham ， J A Hanusiak Mechanics of Bulk Forage Deformation with Application to WaferingJ Trans of ASAE 1985， 28(3) ： 697 702 28李大鵬可編程控制器在牧草壓捆機(jī)上的應(yīng)用研 究黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 學(xué)報(bào)， 2002， 3 ： 35 37 29孫貴斌，李明利，孟煒等卡扣式方草捆打結(jié)器的設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2008， 39(12)： 210 212 30萬其號，布庫，張囤瑞方草捆撿拾壓捆機(jī)打

59、結(jié)器控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析農(nóng) 機(jī)化研究， 2009， 9 ： 39 41 31kalweit H Krafte und Beanspruchungen in Stohpressen，4Konstructeur-Kursus RKTL Schrift 88， Berlin， 1938 方形打捆機(jī)打結(jié)器的設(shè)計(jì) - 30 - 致謝 本論文的選題及論丈的撰寫都是在導(dǎo)師 周福君 教授的嚴(yán)格要求和精心指導(dǎo)下完成的不論是在 四 年的學(xué)習(xí)期間，還是在論文的選題、試驗(yàn)方案的制定與實(shí)施，論文的撰寫方面，老師總是循循善誘、不倦教誨和悉心的指導(dǎo)，使本人得以順利完成學(xué)業(yè)和論文老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)之風(fēng)、孜孜不倦的工作精神實(shí)事求是的科研作風(fēng)，更使我終身受益。在 四 年的學(xué)習(xí)生活中都給予了莫大的關(guān)懷與教誨，在論文完成之際，在此謹(jǐn)向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x ! 同時(shí)， 感謝碩士研究生 吳善華 同學(xué)在試驗(yàn)過程中給予的無私幫助 ! 感謝給予我轉(zhuǎn)載和引用權(quán)的資料、文獻(xiàn)、圖片、研究思想和設(shè)想的所有者 ! 最后，向我的家人及其他所有關(guān)心，支持和幫助我的老師、同學(xué)及朋友表示誠摯的謝意 !