单行悬挂式玉米收获机换向箱的研究设计

单行悬挂式玉米收获机换向箱的研究设计学院专业年级姓名指导教师职称学士学位论文（设计）原创性声明本人郑重声明所提交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（亲笔）年月日学士学位论文（设计）版权使用授权书专业论文（设计）题目本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间学位论文（设计）工作的知识产权单位属山西农业大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山西农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。毕业后发表与本研究有关的文章，作者单位署名应为“山西农业大学”，可以在备注中注明本人现工作单位。本研究成果的知识产权归属山西农业大学，未经指导教师和山西农业大学同意。本人不私自从事与课题有关的任何开发和盈利性活动。学位论文作者签名（亲笔）年月日导师签名（亲笔）年月日毕业论文评价表指导教师意见签字年月日评阅人意见签字年月日答辩委员会意见主任委员签字年月日院学术委员会意见主任（院长）签字年月日毕业设计说明书中文摘要摘要目前，我国玉米机械化程度比较低，而在我国山西地区的丘陵地带玉米机械化程度更低，究其原因，是多层面的，但从设计角度考虑，玉米收获机的适应性低是主要原因之一，现有的玉米收获机不适应在地形复杂、面积小的地块进行收获作业，本设计在充分吸收国内外同类产品的先进技术和成功经验的同时，立足山西地区玉米生产的实际，阐述了该机器的设计原则和设计思想，选择了合理的工作参数，为收割地形复杂、小地块等田地的玉米提供了一种合理有效的思路。其中换向箱是玉米收获机的重要工作部件之一，本设计主要研究设计了适合背负式玉米收获机的换向箱，该换向装置结构简单紧凑，确定了换向箱的主要技术参数。关键词单行悬挂式玉米收获机换向箱毕业设计说明书外文摘要ABSTRACTATPRESENT,THEMECHANIZATIONLEVELOFCORNINCHINAISLOW,THESITUATIONINSHANXIPROVINCEISEVENWORSETHEREAREMANYREASONS,BUTFROMTHEDESIGNINGPOINT,THELOWADAPTABILITYOFTHEMAIZEHARVESTINGMACHINEISONEOFTHEMAINREASONSTHEMAIZEHARVESTINGMACHINENOWAVAILABLECANNOTWORKWELLINPLACESWHERETHETERRAINISCOMPLEXORTHEAREAISSMALLTHISDESIGNBASEDONTHEACTUALCORNPRODUCTIONINSHANXIPROVINCE,FULLYABSORBSTHEADVANCEDTECHNOLOGYANDSUCCESSFULEXPERIENCESATHOMEANDABROADITCHOOSESREASONABLEPARAMETERSANDDESCRIBESDESIGNPRINCIPLESANDIDEASOFTHEMACHINESOITPROVIDESAREASONABLYANDEFFECTIVELYTHINKINGFORCOMPLEXORSMALLFIELDSONEOFTHEMOSTIMPORTANTPARTSOFTHEMACHINEISREVERSINGBOX,ANDTHISDESIGNMAINLYHASARESEARCHOFREVERSINGBOXSUITABLETOBACKPACKCORNHARVESTER,THEREVERSINGDEVICEHASASIMPLEANDCOMPACTSTRUCTURE,ANDDETERMINESTHEMAINTECHNICALPARAMETERSOFTHEBOXKEYWORDSSINGLEFILESUSPENDEDCORNHARVESTERREVERSINGBOX目录引言1一、国外玉米收获机械应用现状1二、国内玉米收获机械发展现状11侧置披挂式玉米收获机12背负式玉米收获机23多行自走式玉米联合收获机2三、我国玉米收获机械的技术特点2四、玉米收获机的适应性设计3L、确定合理的总体设计方案32、选择适当的摘穗机构33、设计不对行收获割台3五、我国未来几年玉米收获机主要发展方向及设计重点4六、悬挂式单行玉米收获机的设计51总体方案的确定511整机结构配置设计512玉米收获工艺流程和工作原理52传动系统设计63主体结构参数和运动参数的设计631摘穗板组合式摘穗装置632果穗升运器833果穗箱设计84拖拉机的选择及其传动功率的分配95总传动方案设计96换向箱的设计1061运动参数及动力参数计算1062摘穗棍齿轮传动的设计计算1063拨禾链锥齿轮传动的设计计算1364轴的设计1765主轴滚动轴承的寿命验算2066密封和润滑的设计21七总结21参考文献22致谢23引言五十年来，新中国农机发展可概括为三个发展阶段5060年代的农田动力发展阶段，6080年代的大田机械发展阶段，90年代的小麦、水稻联合收获机发展阶段。那么中国农机发展的下一个高潮是什么玉米的机械化收获。玉米是我国三大作物之一，我国玉米年种植面积达到2450万公顷。若按50的机收率计算，我国需要玉米收获机10万台左右。而实是目前我国玉米机收率不到2，远远低于小麦的70的机收水平。究其原因，是多层面的，但从设计角度考虑，玉米收获机的适应性低是主要原因之一。一、国外玉米收获机械应用现状国外玉米收获机的研究与生产技术已经成熟，目前美国、德国、乌克兰、俄罗斯等西方国家，玉米的收获包括籽粒和秸秆青贮已基本实现了全部机械化作业。由于其种植方式多为一年一季种植，收获时玉米籽粒的含水率很低，大多数国家均采用玉米摘穗并直接脱粒的收获方式。如美国的JOHNDEERE公司、CASE公司、德国的MANGLE公司、道依茨公司等的玉米联合收获机，绝大部分是在小麦联合收获机上换装玉米割台，并通过调节脱粒滚筒的转速和脱粒间隙进行玉米的联合收获。近二十年来，我国相继引进了一些国外机型，如美国CASE公司的联合收获机换装玉米割台，一次作业可完成玉米摘穗、脱粒的作业。由于我国北方玉米产区尤其是小麦、玉米一年两茬轮作种植区，玉米收获时籽粒含水率高达35以上，采用直接脱粒方式收获，籽粒破碎率十分严重，据1980年9月在河北省栾城县万亩方试验站测定，美国CASE公司的J440型联合收获机换装玉米割台后收获玉米时，籽粒破碎率平均为14，最高达至U30，总损失率达到20。而且这种直接脱粒的收获方式也不利于玉米后熟，使产量降低。并且玉米的茎秆不能粉碎还田或回收利用。因此这类机具不适应我国两茬轮作种植区高含水率玉米的收获作业。相对而言，乌克兰赫尔松康拜因联合收获机制造公司的KCKY一6型玉米收获机，可以进行摘穗果穗剥皮青贮联合作业，适合我国大部分地区的农艺要求。但由于机型庞大，对我国农村广大地区的田间道路情况适应性差。价格昂贵，与我国经济的发展水平不符。二、国内玉米收获机械发展现状从90年代开始，我国有许多单位研制了多种玉米收获机，型号多达60多种，申报的有关专利有64项。从结构形式看，归纳起来主要有以下几种机型1侧置披挂式玉米收获机侧置披挂式四轮拖拉机，代表机型有4YZF一1型、4YL18型等，多为单行玉米收获机，摘穗辊式摘穗机构。一般带有秸秆粉碎装置，一次可以完成玉米的摘穗、集箱和秸秆粉碎等作业。2背负式玉米收获机与36848KW5065HP的拖拉机配套使用，两行机摘穗机构多为摘穗辊式，具有一定的剥皮功能。三行机摘穗机构多为摘穗板式。该机型一次作业可以完成玉米的摘穗、果穗集箱和秸秆粉碎。3多行自走式玉米联合收获机代表机型有4YZ一3型、4YF一3型、4YZ4型。这些型号大都为摘穗板式摘穗机构，并配置58888KW80120HP的发动机，可以实现玉米的摘穗、集箱和秸秆粉碎的功能。如富路牌4YZ一3型玉米联合收获机，其特点是主要工作部件由生产工艺先进、装备完善、技术成熟的乌克兰赫尔松康拜因公司制造，虽然作业性能和质量与国产机型相同，但使用可靠性较高，得到了用户的认可。金浪牌4YJL一3型玉米联合收获机，其特点是摘穗部件采用滚刀拉茎辊与摘穗板组合式结构，避免了杂草缠棍现象和降低了摘穗动力消耗，机具的适应性和收获质量较好，由于设计了即开即倒式果箱，其工作效率提高了30。进十年间，实现玉米机械化收获的呼声高涨，政府、科研单位和_企业对玉米收获市场看好，但玉米收获机的推广效果不大。究其原因有政策方面、种植模式等多方面的因素。但机具的适应性差也是主要原因之一。开发适合中国国情的玉米收获机型成为国内玉米收获机械研究的一个新重点。三、我国玉米收获机械的技术特点与欧美等发达国家相比，我国的玉米种植有以下几个特点L、种植地块小；2、玉米种植行距不统一；3、玉米收获期籽粒含水率较高。因此我国玉米收获机械的设计要求与欧美等发达国家不同。应达到以下几点（1）设计的玉米收获机在作业、运输、卸粮过程中应十分灵活，适合小地块田间使用。（2）针对当前农民文化素质不高的特点，开发的玉米收获机应尽量操作简便、维修方便，（3）设计的玉米收获机应可进行不对行收获。否则既影响收获质量又降低生产效率。影响了农民购买玉米收割机的积极性。（4）设计的玉米收获机必须能收获高湿玉米子粒含水率40左右，果穗及子粒破碎率不得超过国家标准。（5）为防止霉变，收获的玉米穗中不得有过多的茎叶。（6）机组要有较好的强度和刚度，能适应恶劣的田间道路。（7）收获机能同时对秸秆进行高质量的还田处理。（8）机组有较高的使用可靠性。四、玉米收获机的适应性设计我们知道，中国农民购买玉米收获机不仅仅是为了减少劳动强度，更重要的是挣钱，因此，设计出的玉米收获机，必须做到班次生产率高，使使用者有利可赚。因此提高机具的适应性成为实现中国玉米机械化收获的技术关键。收获机的适应性设计，要从以下几个方面进行考虑L、确定合理的总体设计方案不同形式、不同用途的玉米收获机采用的配置不同。通常玉米收获机由割台、升运器、果穗箱等部分组成。总体设计时应特别注意整机的纵向、横向稳定性，传动系统的合理性以及操纵、运输的安全性。考虑到我国目前农村田间、道路及实际种植情况，作业速度最高速度不超过6公里,B时，运输速度最高速度不超过20公里小时；为了是发动机在正常情况下工作，保证作业质量，配套动力一般要考虑有510的功率储备。在设计中还应注意收获机与农艺的匹配例如，收获机能自行开道，无须人工开道，要适应现有的农村经营体制；在一年两熟地区_还要考虑秸秆和根茬的粉碎问题等。2、选择适当的摘穗机构摘穗装置是玉米收获机的心脏，对摘穗装置的要求是籽粒损失小、籽粒破碎率低、断茎秆少、有足够的摘穗能力。我们知道，茎秆的含水率较高时，由于茎秆较嫩绿粗壮，果穗柄与茎秆的连结力较大，随着茎秆的含水率下降，二者的连结力也逐渐下降，但随着茎秆含水率的继续下降，茎秆就变得比较疲软，果穗柄与茎秆的连结力又增大，等茎秆变得干枯，它与果穗的连结力又达到最小。目前摘穗机构主要有四种不同的摘穗方式A、六棱棍摘穗板式B、四棱刀摘穗板式C龙爪型摘穗棍式、D、双棍组合式。从结构上讲摘穗板式的特点是刚性好、独立式结构，方便多行组装；子粒破碎率低；消耗功率偏大。摘穗辊式摘穗机构的特点是果穗清洁率高；传动较复杂，单体重量较重；收获时果穗大端子粒易破损。经过研究分析，影响作业量的因素是摘穗辊形状、辊直径D、长度L、转速N、摘穗板形状及间隙6等有关参数。摘穗辊形状、摘穗板形状及间隙6尤为重要。摘穗辊形状主要影响子粒的破碎。摘穗板形状及间隙6影响割台是否正常工作。国大部分玉米品种茎秆平均直径为20毫米，果穗大端带苞叶直径为50毫米，以此为基数将摘穗板间隙设计为入口处2840毫米可调。出口处2225毫米可调。正常情况下取中间值，为了减少对果穗的挤伤和减少断茎秆，摘穗板边缘设计成圆弧形。总之，设计时根据不同的需求可采用不同形式的摘穗机构。对于收获时子粒含水率低的地区建议使用龙爪型摘穗棍式，对于收获时子粒含水率高的地区可使用摘穗板式。3、设计不对行收获割台目前玉米行距的不统一是影响玉米收获机应用推广的主要因素之一。我国中部地区大部分采用的行距为400600RAM。而河南等地采用的是大小垅，小垅距300RAM，大垅距700岫。山东部分地区的种植行距可达800唧。由于结构的原因，过去的玉米收获机只有玉米行距在600700RAM时才能正常收获。不仅影响收获质量又大大降低生产效率。因此设计不对行收获割台是提高玉米收获机适应性的重要方法。近一两年，众多厂家加大了不对行玉米收获机的研究力度。2002年我国开发生产的玉米收获机有二十余种型号，其中不对行玉米收获机就有八种。有中国收获总公司藁城分厂、山西信联集团的自走式玉米收获机；有河北农哈哈机械有限公司、天津富康农业开发有限公司、北京市金乐农业机械有限公司配套中拖5080马力的背负式玉米收获机以及河北省宁晋县农机化所、河北省藁城县大农机械公司、河北邱县机械厂等生产厂家开发的配套小拖1525马力的背负式玉米收获机摘穗机。现有不对行玉米收获机玉米收割机形式较多，但主要分为寻行式、多行式以及拨禾链式三种。寻行式不对行玉米收获机又分为液压式和手动式，其工作原理是通过随时调整摘穗机构的左右位置适应不同的行距。石家庄农机厂、北汽福田等厂家进行了此类机具的开发。多行式不对行玉米收获机是用多于玉米行数的多组摘辊完成几行玉米的收割如用六组摘辊完成三行玉米的收割。山西信联公司的玉米收获机采用这种机构。拨禾链式不