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小型 割草机 设计 柴油机 往复 割草 全套 cad 图纸

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附录 A 机械工程的发展历程及展望 人类成为 “ 现代人 ” 的标志就是制造工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。 几千年前，人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨，用来提水的桔槔和辘轳，装有轮子的车，航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力，从人自身的体力，发展到利用畜力、水力和风力。所用材料从天然的石、木、土、皮革，发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷，制造陶瓷器皿的陶车，已是具有动力 、传动和工作三个部分的完整机械。 人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，公元前 1000前 900 年就已有了冶铸用的鼓风器，并逐渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。 15 16 世纪以前，机械工程发展缓慢。但在以千年计的实践中，在机械发展方面还是积累了相当多的经验和技术知识，成为后来机械工程发展的重要潜力。 17 世纪以后，资本主义在英、法和西欧诸国出现，商品生产开始成为社会 的中心问题。 18 世纪后期，蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉、冶金等行业。制作机械的主要材料逐渐从木材改用更为坚韧，但难以用手工加工的金属。机械制造工业开始形成，并在几十年中成为一个重要产业。 机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖匠师们个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成18 19 世纪的工业革命，以及资本主义机械大生产的主要技术因素。 动力是发展生产的重要因素。 17 世纪后期，随着各种机械的改进和发展，随着煤和金 属矿石的需要量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。 在英国，纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边，利用水轮来驱动工作机械。但当时的煤矿、锡矿、铜矿 等 矿井中的地下水，仍只能用大量畜力来提升和排除。在2 这样的生产需要下， 18 世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。但是这种蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。 1765 年 ， 瓦特发明了有分开的冷凝器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。 1781 年瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机 的发明和发展，使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。蒸汽机几乎是 19 世纪唯一的动力源，但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水系统等体积庞大、笨重，应用很不方便。 19 世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。 20 世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的基本动力。生产的机械化已离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。 发电站初期应用蒸汽机为原动力。 20 世纪初期，出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机，也出现了适应各种水利资源的水轮机，促进了电力供应系统的蓬 勃发展。 19 世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易于操纵、并可随时启动的原动机。它先被用以驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又用于汽车、移动机械和轮船，到 20 世纪中期开始用于铁路机车。蒸汽机在汽轮机和内燃机的排挤下，已不再是重要的动力机械。内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气发动机的发展，是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。 工业革命以前，机械大都是木结构的，由木工用手工制成。金属 (主要是铜、铁 )仅用以制造仪器、锁、钟表、泵和木结构机械上的小型零件。金属加工主要靠机 匠的精工细作，以达到需要的精度。蒸汽机动力装置的推广，以及随之出现的矿山、冶金、轮船、机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，越来越大，要求的精度也越来越高。应用的金属材料从铜、铁发展到以钢为主。 机械加工包括锻造、锻压、钣金工、焊接、热处理等技术及其装备，以及切削加工技术和机床、刀具、量具等，得到迅速发展，保证了各产业发展生产所需的机械装备的供应。 社会经济的发展，对机械产品的需求猛增。生产批量的增大和精密加工技术的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件互换性生产、 专业分工和协作、流水加工线和流水装配线等。 简单的互换性零件和专业分工协作生产，在古代就已出现。在机械工程中，互换性最早体现在莫茨利于 1797 年利用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。同时期，美国工程师惠特尼用互换性生产方法生产火枪，显示了互换性的可行性和优越性。这种生产方法在美国逐渐推广，形成了所谓 “ 美国生产方法 ” 。 20 世纪初期，福特在汽车制造上又创造了流水装配线。大量生产技术加上泰勒在19 世纪末创立的科学管理方法，使汽车和其他大批量生产的机械产品的生产效率很快达到了过去无法想象的高度。 20 世纪中、后期，机械加工的主要特点是：不断提高机床的加工速度和精度，减少对手工技艺的依赖；提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度；利用数控机床、加工中心、成组技术等，发展柔性加工系统，使中小批量、多品种生产的生产效率提高到近于大量生产的水平；研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削加工技术。 18 世纪以前，机械匠师全凭经验、直觉和手艺进行机械制作，与科学几乎不发生联系。到 18 19 世纪，在新兴的资本主义经济的促进下，掌握科学知识的人士开始注意生产，而直接进行生产的匠师 则开始学习科学文化知识，他们之间的交流和互相启发取得很大的成果。在这个过程中，逐渐形成一整套围绕机械工程的基础理论。 动力机械最先与当时的先进科学相结合。蒸汽机的发明人萨弗里、瓦特，应用了物理学家帕潘和布莱克的理论；在蒸汽机实践的基础上，物理学家卡诺、兰金和开尔文建立起一门新的科学 热力学。内燃机的理论基础是法国的罗沙在 1862 年创立的； 1876年奥托应用罗沙的理论，彻底改进了他原来创造的粗陋笨重、噪声大、热效率低的内燃机而奠定了内燃机的地位。其他如汽轮机、燃气轮机、水轮机等都在理论指导下得到发展 ，而理论也在实践中得到改进和提高。 早在公元前，中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统，在 被中香炉 中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是，关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择，直到 17 世纪之后方有理论阐述。 手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆机构的形式、运动和动力的确切分析和综合，则是近代机构学的成就。机构学作为一个专门学科，迟至 19 世纪初才首次列入高等工程学院 (巴黎的工艺学院 )的课程。通过理论研究，人们方能精确地分析各种机构，包括复杂的空间连杆机构的运动，并进而能按需要综合出新的机构。 4 机械工程的工作对象是动态的机械，它的工作情况会发生很大的变化。这种变化有时是随机而不可预见；实际应用的材料也不完全均匀，可能存有各种缺陷；加工精度有一定的偏差，等等。 与以静态结构为工作对象的土木工程相比，机械工程中各种问题更难以用理论精确解决。因此，早期的机械工程只运用简单的理论概念，结合实践经验进行工作。设计计算多依靠经验公式；为保证安全，都偏于保守，结果制成的机械笨重而庞大，成本高，生产 率低，能量消耗很大。 从 18 世纪起，新理论的不断诞生，以及数学方法的发展，使设计计算的精确度不断的提高。进入 20 世纪，出现各种实验应力分析方法，人们已能用实验方法测出模型和实物上各部位的应力。 20 世纪后半叶，有限元法和电子计算机的广泛应用，使得对复杂的机械及其零件、构件进行力、力矩、应力等的分析和计算成为可能。对于掌握有充分的实践或实验资料的机械或其元件，已经可以运用统计技术，按照要求的可靠度，科学地进行机械设计。 机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展 新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大 的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计 算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。 19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但 是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。 综合 再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来 认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。 综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。 6 附录 B of is to ge a is of of by of a of of a of of to of a on as s of of of of of of is of of ge ge to an be be in 221 1000to 15 16 of in of of or a of in as an 7th in of 8th of to to to it is to to in as an on a a 8 19th of of of of 7th as of on be to a be up by of at as a of to In 8th to of of to 1765, of 1781 is to a of to of of of to 9th is of to of 9th 0th of is a in of 0th 8 as a of to to 9th of at It to an on in to in it to be an of of as of of of by to of on to of to in of to of to of of of of of in a to of as of of of in In in 797 to of of of in a 0th a in 9th of in 20th on of C of of to of of a of 18 it on no To 8to to of he to In a of on of . of s In on of a - is of 862; 1876 of of so of of be As 21, on of 10 in of to of of in of of It 7th is in a in of of is of as a 9th to by to up is a is of is be of so of to on To 8th of of of of 0th of on of 20 s of a of of or or we In of to to of In of of as a be be to so a of 0 to of is in it to is to of in of In as a in of of is a to in to is by of at a to a of 19 is it is as a as 2 19 of an of 0th of to of in is of ar As to in of of is of to to of of of to to in experts 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 系部 机电工程系 专业、班级 材料成型及控制工程 指导教师姓名 职称 讲师 从事 专业 机械工程 是否 外聘 是否 题目名称 小型割草机的设计 一、设计（论文） 目的、意义 由于我国畜牧机械业起步比较晚，在生产工艺机械设计加工设备和自动化控制水平等诸多方面与发达国家存在一定的差距。主要原因是我国的牧草收割机的品种不齐全，生产技术不成熟，设备质量欠佳，远远不能满足日益扩大的国内草产品生产加工设备市场的需求。提高国产产品质量，开发新结构，无疑会给畜 牧业发展起到革命性的作用。虽然市场上国外产品质量较好，但价格太高，不太适合国内市场的消费水平，所以开发性能良好、自动化程度高、外形轻巧美观，而且价格适中的国产收割机将是我国牧草收割设备的关键机械之一，对促进饲草产业化会起到举足轻重的作用。 目前， 我国 牧草的种植收获主要依靠人工完成，劳动强度大， 工作效率低 ， 作业成本高， 有时得不到及时收获，难以适应规模化、商品化及市场发展的要求。小型牧草收割机 因价格合理，作业效率高 得到牧草专业户的 普遍 欢迎 。 随着牧草产业的迅速崛起，给牧草机械化发展带来了新的机遇，小型牧草收割机市 场需求空间很大，前景广阔 。 二、设计（论文）内容、 技术 要求 （研究方法） 近年来牧草收获机械发展迅速，但机械化水平还是很低。尤其是在小型的农场，主要还是手工收获为主，刀具磨损非常厉害，农民劳动强度非常大。当前应首先研制一些机型小、 质量好、价格低的牧草收获机械，以适应专业户的发展需要。 基本内容包括：整体方案的 确定 、切割 系统 的设计、传动 系统 的设计、 输送系统的设计 。 本设计需完成对小型牧草收割机的工作原理分析和总体结构方案设计，绘制机构的装配图，同时对各个组成部分进行运动设计和动力设计，并进行零部件的设计计算。 要求结构合理，运动可靠。计算准确，设计说明书格式规范，条理清晰，图表清楚。 研究方法： 学 知识 进行 设计、 计算 和校核 ； 件 绘制图纸 。 、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 求说明书的字数不少于 2 万字； 张（ 0 号），零件或部件图折合 2 张 0 号图。图纸要求绘制准确，尺寸与设计尺寸相符，位置正确，能够清晰地表示出结构组成； 纸与说明书 内容的光盘 一张 。 四、设计 （论文） 进度安排 2 进行实践调查，初步确定设计方案。提交设计方案。讨论并最后确定方案。 4 初步进行总体设计，能实现的功能，工作方式，操作形式等方面的设计，同时进行零部件的初步设计，简单的强度计算。绘制装配草图，并提交初步设计成果。 7 对提交的初步设计进行研究、修改、完善。在初步设计的成果基础上，进行完整、细致的设计，包括结构、尺寸以及强度的详细计算，同时进行装配图的绘制，零件图的绘制。说明书的编写。 12 完成零件图的绘制。计算机输入设计说明书，并打印初稿。 15 最后修 改设计说明书，打印正式的设计说明书及图纸。整理所设计的各项材料，装订成册，准备答辩。 五、主要参考资料 机械原理和机械零件 M1994. 机械设计课程设计 M2000. 农业机械手册 M1991. 牧草生产机械化西部农业机械化发展新的增长点 J2000（ 4） . 水草收获机械切割输送装置的设计分析 J农村牧区机械化 ,1995（ 2） . 黑龙江省畜牧 机械化现状及今后发展趋势 J黑龙江畜牧科技 ,1994（ 1） . 机械设计手册 M2000. 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文）过程管理材料 题 目 小型割草机的设计 学生姓名 系部名称 专业班级 指导教师 职 称 教 研 室 起止时间 教 务 处 制 本科学生毕业设计 小型割草机的设计 系部名称 ： 专业班级 ： 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称： s 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 1 目 录 摘要 第 1 章 绪 论 1 究的目的和意义 1 内外发展现状 2 外牧草收割机的生产研究概况 2 内牧草收割机的生产研究概况 3 内外牧草收割机械切割部件发展概况 4 第 2章 整体方案的确定 6 割机类型的选择 6 切割装置分类 6 复式割草机分类 6 案确定 7 章小结 8 第 3章 切割系统的设计 9 割器主要参数分析 9 复式切割器影响切割质量的因素分析 9 术参数的分析和评价 10 3 2 凸轮轴的设计 10 轮轴的设计 10 定凸轮 轴各段的直径和长度 11 3 3 切割装置的设计 11 刀的结构 11 片间隙的调整 12 心轮的设计 13 割装置附件的设计 13 3 4 本章小结 14 第 4章 传动系统的设计 15 4 1 传动系统的结构设计和传动比确定 15 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 2 动系统结构设计 15 动比确定 15 4 2 收割机功率需求分析和传动效率 16 割机的功率分析 16 割机的传动效率 17 4 3 减速器的设计 28 齿轮的设计 28 速箱输入轴的设计和校核 22 柄主轴的设计和校核 26 体及附件的设计 30 4 4 本章小结 33 第 5章 输送系统的设计 34 5 1 输送带速度计算 34 5 2 输送系统参数确定 35 送系统中带传动的设计 35 齿高度和间距 37 送带高度 37 台前伸量 37 5 3 链传动的设计 37 5 4 输送主轴的设计和校核 39 送主轴的设计 39 定输送主轴各段的直径和长度 40 的受力分析 40 送主轴的强度校核 41 5 5 本章小结 41 结论 42 参考文献 43 致谢 45 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 3 摘 要 随着农村现代化进程的加快，农业产业结构正朝着多元化的方向发展。 20 多年来畜牧业发展较快，与之相应的牧草种植面积也不断扩大。目前牧草种植均为中小型牧场，田块大小不一，高低不平，大型牧草收割机械难以在这些地区作业。而中小型牧场资金有限 ， 而且牧草在一个生长期内多次收割，急需适合中小 型牧场的收获机械。 根据收获对象对收割机的各种约束条件和设计原则，本论文确定了小型牧草收割机的最佳总体方案和适宜的切割系统主轴转速、切割速比、输送速比等设计参数。该机主要由切割系统、输送系统、传动系统三部分组成，自带动力（ 冷柴油机）采用立式割台、横向输送。 小型牧草收割机机结构紧凑，小巧灵活，转移方便且操作简捷，整机通过性能好，适应性强 。 关键词 ： 牧草；收割机；机械设计；强度计算；双动 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 4 of in is to 0 of At is or is is to in of is in So is to of on as of in is of to 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 5 第 1 章 绪 论 究目的与意义 我们国家改革开放以来，人民生活水平显著提高，生活的质量也得到了明显的改善，这都归功于经济建设的发展。经济建设的不断加快促进农业产业化机构调整，畜牧业随之突显为主体，在农业经济中所占的比重越来越大。我国的牧草资源丰富，是巨大的天然宝藏，据相关统计我国共有各类天然草二十多种，有 33 亿亩草原， 10 亿亩草山坡地，占国土面积的 居世界第二位，同时我国的秸秆资源也是非常丰富的，可以生产大量的饲草。饲草作为发展畜牧业的物质基础，成为畜牧业发展规模和速度的决定因素 12。 随着农 村现代化进程的加快，农业产业结构正朝着多元化的方向发展。南方农村地处山丘陵区，具有适合奶牛、羊、鹅等畜禽养殖的良好条件， 20 多年来畜牧业发展较快，与之相应的牧草种植面积也不断扩大。目前牧草种植均为几公顷至几十公顷的中小型牧场，田块大小不一，高低不平，大型牧草收割机械难以在这些地区作业，这些地理位置对牧草收割机械要求的条件比较高。而大多数中小型牧场运作资金有限，不可能花巨资购置成套的牧草收获机具，而且成套的牧草收割机获机械不够灵活，运作大型成套的牧草收割机械的费用比较高。现在种植牧草的品种主要为黑麦草、紫花苜 蓿，这些品种韧性大，强度高，人工用镰刀收割时刀口在很短时间就钝了，农户常将磨刀砖带到田头，经常磨刀，工作效率低下。人员工资高，造成作业成本高，而且牧草在一个生长期内多次收割，急需适合中小型牧场的收获机械。 所以我们应该尽快找到一个合适的方法目的在于尽快解决牧草收割的难点 3 。 牧草收获机械化技术在北美以及欧洲地区已经有非常成熟的经验，牧草收获机械的种类也非常多，而我国的牧草收获机械化目前仍处于起步阶段，牧草收获机械特别是苜蓿的收获机械主要是由国外进口。无论是对进口机械还是国产机械，国内用户在购买时都应 该慎重，仔细分析每种机器的特点、性能以及适应性，这样才能更好地使其发挥最大的作用，为我国牧草产业的发展提供强大的装备支持 4。 由于我国畜牧机械业起步比较晚，在生产工艺、机械设计、加工设备和自动化控制水平等诸多方面与发达国家存在着一定的差距。主要的原因是我国的牧草收割机的品种不齐全，牧草收割的质量不能够达标，这样就会影响牧草的再生长，研究牧草收割技术的人员少，标准不统一，再者农牧民的购买欲望不够强烈，严重影响了牧草收割机的快速发展。发达国家在草原畜牧业各个生产环节大都已机械化 5。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 6 我国的牧草收割技术设 备与发达国家相比有很大的差距，而且大多为仿造产品，品种不全，主要的工作零部件机构参数选择不当，生产技术不成熟，设备质量欠佳，远远不能满足日益扩大的国内草产品生产加工设备市场的需要。提高国产产品质量，开发新结构，无疑会畜牧业发展起到革命性的作用。虽然市场上国外产品质量较好，但价格太高，不太适合国内市场的消费水平，所以开发性能良好、自动化程度高、外形轻巧美观，而且价格适中的国产收割机将是我国牧草收割设备的关键机械之一，对促进饲草产业化继承会起到举足轻重的作用 6。 目前，我国牧草的种植收获主要依靠人工完成，劳 动强度大，功效低，有时得不到及时收获，难以适应规模化、商品化及市场发展的要求。小型牧草收割机普遍得到牧草专业户的欢迎，能减轻牧草收获时繁重的体力劳动，同时减少工人割草的时候都牧草的践踏，还有工人用手工割草时对草根的伤害，使牧草生长的更旺盛，用牧草收割机割的草长度一致，便于捆扎和运输，给剩下的环节带来了很大的方便。随着牧草产业的迅速崛起，给牧草机械化发展带来了新的机遇，小型牧草收割机市场需求空间很大，前景广阔 7。 内外发展历史及现状 外牧草收割机的生产研究概况 国外研制和生产牧草收 获机械起步早，发展较快。尤其是美、德、法、意、日等发达国家在该领域处于领先地位。 1805 年英国工程师托马斯 普拉克内特获得了第一台割草机的发明专利，那是一台装有环形刀身的笨重机器，而且运转不很理想。在 1830 年由埃温 马丁制造的割草机类似于今天使用的手扶滚筒割草机。早期应用普遍的是往复式割草机，为了提高机具的生产率，尽量加大割幅以及提高机具的前进速度。到了 20 世纪 70 年代各国开始研制使用旋转式割草机，利用高速旋转的割刀对植株进行无支撑切割的工具，具有结构简单，维护保养时间少，不需要磨刀、换刀等优点。 美国 约翰 迪尔公司和纽荷兰公司目前是世界上最大的牧草机械制造商，美国约翰 迪尔公司牧草机械有 13 个品种 49 个机型；纽荷兰公司现生产 12 个品种 25 个机型 3。具有领先地位的产品有牵引式往复割草压扁机、自走式割草压扁机，如 488、 499、 1465 型等，其结构特点：配有护刃器和短齿护刃器，根据牧草作物生长情况选用，不发生堵塞现象；能手动或液压调节切割器护刃器倾角，适用于多石块、坡地的田间作业；可靠的齿轮箱驱动压扁辊，不需要调整任何链条等优点 4。英国的 复 式割草机，如 1275 型，具有国际领先水平。传动系统通过变速箱及主传动轴将动力送到割草机辗压轮，再经过二级变速箱通过皮带传到割购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 7 刀；采用时间控制，双动割刀，割刀速度为 1800 行程 /分钟，两边各有一个平衡飞轮，以减少振动及帮助割刀切割；其加强型刚性刀杆提供长久维护，护刃器经二次热处理，使其具有可靠的耐磨性；采用可调浮动弹簧，使割刀能完全自由浮动；方便的护刃角调节，可适合不同地势及作物状况等 5。世界著名牧草机械制造商约翰 迪尔 凯斯 商不断研制开发新型多功能联合收获机械， 如 机性能优异，可收获 40 多种农作物及牧草，操作方便，可靠耐用，可以毫不费力的应付潮湿倒伏密集的牧草及坡地上的作物 6。因此，国外牧草收获机械研究开发从整机性能上已日益完善。 近年来，欧美等天然草场面积较大的发达国家的收割设备更成熟，结构参数更合理，更可靠，生产率也很高。国际著名的农机生产商如美国纽荷兰、约翰迪尔、凯斯公司，英国福格森公司，韩国成元公司，德国威格公司和前进公司的收割机都已系列产生，这些设备无论在机械结构、动力配套、液压系统还是控制系 统设计方面都处理得很成功，一些新的设计理论、最新科研成果的应用在这些机械上都有体现。在一些发达国家，如美国牧草收割机已全部实行机械化，有牵引发展成自走式，已发明出机器人式割草机，牧草业已成为国民经济一大产业 8。 但由于国外的收获机械以大型为主，其机具转弯半径大，需要地头长，组织水平要求高，价格昂贵，因此考虑种植方式，作业地块条件及农牧民经济发展水平等多种因素，国外牧草收获机械在我省推广应用存在很大的局限性。 国内牧草收割机的生产研究概况 我国牧草机械产业化起步晚。与许多的发达国家相比有很大 的差距。在 50 年代末海拉尔机械厂生产出了新型的畜力割草机，同时还生产了引爆单刀割草机。 60 年代内蒙古畜牧机械研究所进行了后悬挂双刀高速割草机的研究，双动刀高速割草机接近当时国外同类产品先进水平，由于某种原因约十年的时间停止了这方面的研究工作。70 年代内蒙古和新疆分别研制成单圆盘，双圆盘和四圆盘旋转式割草机，这些割草机适合于高密度的人工种植和天然草场收割，具有割茬低等。我国在 85 年又研制出了六盘全齿式旋转割草机。 20 世纪 80 年代中期以来，我国对草地畜牧业投入严重不足，相对支持力度减缓甚至下降，使得许多牧 草机械制造企业纷纷转产或停产，再加上我国与欧美等发达国家存在着技术差距和制造手段、工艺等方面的差距，使得我国与国外同类产品的制造能力和水平的距离进一步拉大，其产品类型只有圆盘式旋转割草机、后悬挂往复割草机、机引单刀割草机、指盘式搂草机、圆捆、方捆打捆机等，目前，人们多热衷于讨论种植牧草的经济效益和环境效益，但对于如何实现上述效益，讨论研究较少。由于严重缺乏适合农牧民的牧草收获机械，造成农牧民种草丰产不丰购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 8 收，或丰产欠收。尽管我国牧草收获机械，在引进、消化的基础上也初步形成了散草、方捆、圆捆、压垛、二次加压打包 作业工艺系统，但每种作业机械多数为单一机型，各作业工序间机具与动力配套性差，特别是我国农村实行草畜双承包到户生产责任制以后，地块变小，用户不能根据自己的经营规模选择合适的机具，机具使用效益不高，造成供需脱节。 目前，我国生产的牧草收获机械的主要企业有 3 家（海拉尔牧业机械总厂、宝昌牧业机械厂和新疆畜牧机械厂）。海拉尔牧业机械总厂是全国牧草收获机械的最大生产厂家。该厂生产的天然草场和低产人工草场的割、搂产品，技术上比较成熟，且市场占有率高、量大而面广，但它在种植高产牧草的收割方面竞争力较小。 目前甘肃酒泉地区农 机推广站研制成功新式的二圆盘旋转牧草收割机，正式通过技术鉴定，准予批量生产，可收割各类高密度的人工种植和天然牧草。 在 2002 年上海向明公司也自行研制出了圆盘后挂式割草机，它是利用拖拉机输出的动力和行走装置进行收割牧草作业。 现在我们研究的方向是趋向方便和省时省力13。 总体来讲我国牧草收获机械化水平还是很低，产品质量不稳定，品种单一，且草地单位面积拥有整套割、搂、装、运设备数量与美国相比差距悬殊。 内外牧草收割机械切割部件发展概况 切割部件是牧草收获机械的最主要的部件，国内外牧草收获机械 按其切割部件的结构分为往复式和圆盘式割草机；按其行走动力分为牵引式、半悬挂式、悬挂式、自走式割草机 ;按照割草幅宽可为窄幅和宽幅式割草机。 1、往复式切割器割草机研究发展概况 往复式割草机具有最悠久的历史。它适于收割天然牧草和种植牧草，具有割茬低而整齐，牧草损失少，便于调整使用等优点，其发展过程是从畜力到机引；从牵引到悬挂。其发展趋势是提高生产效率，一是提高前进速度，二是增加割幅。加大割幅将增加金属消耗量，因此以提高前进速度更为有利。但为保证切割质量，必须同时提高切割器切割速度。由于切割速度提高，引起割刀往复 惯性力大为增加，会造成机器震动和机件损坏，切割高产或湿润牧草常产生堵刀现象。这种割草机虽有这些缺点，但目前仍作为一种标准机型被国内外广泛使用和大量生产，并且在不断完善和改进。 2、回转式割草机研究发展概况 近年来，西欧由于种植牧草面积大量增加，并使用大量含氮肥料使牧草高大，茂密而趋于倒伏。因此，回转式割草机得到迅速发展，它属无支承切割。切割器刀片安装在刀盘上，并随刀盘一起回转进行割草，其前进速度高，有较高的生产率，不产生堵塞现象，更换刀片简易，保养方便。但回转式割草机功率消耗较大，为 10 6 马力购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 9 /米。（ 普通往复式割草机为 1 2 马力 /米，双动刀割草机为 4 8 马力 /米）工作幅重割区大，割茬不齐，碎草多，且对地面的平坦程度要求较高。在牧草刚度小时易使割茬高度增加，因此较适于高产硬杆牧草，在西欧比较盛行。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 10 第 2 章 整体方案的确定 割机类型的选择 切割装置分类 割草机按其切割装置来分可分为刀片往复运动和回转运动两类。根据相关的资料介绍其两类割草机在收割时所需的动力不一样，往复运动的割草机所需的动力较小，所以往复运动的割草机就成为了主流。如图 示是两种割草 机在收割时，所 需动力的对比 8。 图 转式和往复式割草机所需动力的比较 所以本设计选用的割草机是往复式割草机。 复式割草机的分类 往复式割草机主要分为以下几类： （ 1）手扶拖拉机配套；又分为前悬挂式和牵引式。 （ 2）乘座式拖拉机配套；又分为前悬挂式和牵引式。 （ 3）连杆式割草机；采用曲柄轮和连杆驱动的形式。 （ 4）无连杆式割草机；又称作平衡驱动割草机，通过动刀的往复运动，在此过程中所产生的不平衡又重锤吸收。 以上的割草机都是固定式定刀，只有一个动刀，单动刀的运动频率低，容易卡滞堵塞，难以适应柔性茎 杆牧草的切割，而且工作时平衡能力差。双动刀割草机是两组刀片相反反向切割。因此驱动装置和刀片支撑装置的构造比较复杂，但驱动时动态平衡较优越，刀片的往复次数非常高，所以作业时相对比较快。结合当前养殖业的发展的特点，牧草机械的研制在机型上以小型为主，在研究内容上，重点解决劳动强度大，10203010 20 30 40 50 60力动的需所割收生草重往复式割草机旋转式割草机购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 11 用工多的牧业生产作业，考虑部分牧场的规模等，所以本论文主要设计一种小型轻便的双动刀的往复式收割机械。 案确 定 通过以上的分析和比较，选用双动往复式收割机。牧草收割机主要有动力源、切割系统、传动系统、输送系统和行走系统组成。 收割机的动力由柴油机提供。选择单缸两冲程的柴油机，它的额定功率为 速为 2600r/形尺寸为 166196208。 切割系统， 选用双刀片往复式。因为单刀片运动时，它的速度不能达到切割牧草所需要的速度，双刀片割草机的速度是单刀片割草机的两倍。将回转运动变为往复运动采用双曲柄机构。 传动系统中动力由柴油机发动机皮带轮输出后，经三角皮带轮和一对锥齿轮两级减速，并改变传动方向后传递给曲柄主轴，在经过联轴器将动力传递给凸轮轴，带动刀片进行切割，同时，切割器曲柄主轴经一对小链轮将驱动力传递给输送系 统。减速器中采用锥齿轮传动。 输送系统采用皮带传输，传输带上装有拨齿，将牧草输送到收割机的右侧。 行走系统，目前行走系统采用人工推行，暂时不考虑机动行走，这样也是为了从经济方面考虑。行走轮的直径为 250 小型牧草收割机要能适应目前主要种植的黑麦草、紫花苜蓿和三叶草等品种。这些品种在形状、性能上差异较大，切割强度明显不同，故对牧草切割装置要求较高，对刀刃型式、切割运动速度及相关参数都要有兼容收割能力。牧草机的动力机型要小巧，工作可靠；操作上要简单便利，整机轻便，价格低廉。根据以上原则，并结合牧草收割的农 艺要求，本论文所设计的小型牧草收割机的主要技术参数： 配套动力：柴油机 割幅： 1 m； 割茬高度： 45右 ； 切割形式：双动往复式 ； 适用作物高度： 600右 ； 刀片刃口：平面形 ； 刀齿间距： 39 刀片运动速率： 1800 次 / 前进方式：手扶推行式 ； 操纵人数： 1 人 ； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 12 工效： 334m2/h 左右 。 章小结 这一章主要是确定小型牧草收割机总体的设计方案。确定割草机的类型为双动往复式收割机。其中的切割系统中采用双动刀片；传动系统中减速器采用锥齿轮传动；输送系统采 用带传动。这一章主要是设计小型牧草收割机的大体的方案，为以后的设计做准备。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 13 第 3 章 切割系统的设计 割器主要参数的分析 切割器是各种收割机最主要的部件，其工作效率和作业质量直接影响整机性能。目前割草机上普遍采用往复式和回转式切割器。因回转式切割器切割功率消耗大，对地面的平坦程度要求较高，不适应于山地、丘陵、梯田等地段，因此选用普通 往复式切割器 2。在工作时，柴油机输出回转动力，经过输入轴将动力传输给曲柄主轴 ,再经曲柄机构变为往复运动。 复式切割器影响切割质量的因素分析 切 割速度切割速比来描述。在动刀高度 h 一定时，重割区和空白区的大小与机器前进速度关系用切割进程 H 表示。数学式为 t（ 式中 机器前进速度（ m/s） ； t 割刀运动一个行程时间 。 因为往复切割器割刀运动一个行程，曲柄转动 180，其时间为 t t =30n（ 将（ 入 （ 得 H =30 式中 n 曲柄转速（ r/ 因牧草稠密多汁，切 割阻力大，往复式割草机切割速度应大于 s3。但切割速度太大，惯性力增加，引起机器震动，因此选择适宜切割速度是关键，曲柄主轴转速 738 r/柄旋转一周，割刀完成两个行程，则割刀平均速度5m/s ） （ 738 3815 1000= m/s 式中 r 曲柄半径（ ； n 曲柄转速（ r/。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 14 因为切割速比 = （ 入整理得 = 2 现有割草机 H =（ h 代入（ 得 = 2(.5)r h（ h 动刀刃高度（ 标准 型切割器动刀刃高度 h 为 54，代入（ = 2 3 8(1 5 4 = 保证切割质量，实际切割速比应大于理论切割速比，理论进给速度 术参数的分析和评价 当曲柄主轴转速为 738 r/割器平均速度 s， 收割机平均作业速度s， 切割器选标准 I 型，为保证切割质量，应选择恰当的切割速比。切割速比一般大于 ， 本机在平均工况下 /=故本机的设计是合理的。 轮轴的设计 切割时为实现从旋转运动到双刀的往复直线运动，必需有一个中间传动机构，该机构就是双曲柄机构，采用偏心轮式结构，由两偏心轮和凸轮轴组成。由于本文设计的是双刀割草机，驱动机构的受力情况正好相反，相 互抵消，所以凸轮轴平衡能力较好，就不需要校核计算了。 轮轴的设计 凸轮轴的动力是经曲柄主轴通过联轴器传动动力，故该轴的输入功率是 的材料选用 40质，0A=112 97， =35 55轴的转速 n=738r/计算轴的最小轴径： 300 取0 100A ， 40 ： 30 2 . 4 51 0 0 1 4 . 9 2738d 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 15 由于轴上开键槽 ,考虑键槽对轴的强度削弱 ,应增大轴径 ,一般有一个键槽时 ,轴径增大 3%左右 ,有两个键槽时应增大 7%左右 ,然后圆整为标准直径 ,因此 0(1 7 % ) 1 5 . 3 7 将 d 圆整成 16 轴的结构示 意图见图 图 轮轴的结构示意图 定凸轮轴的各段直径和长度 由图可知轴段上最小直径在凹槽处，故 段的直径即4 16d 4 2L 轴段 是和曲柄主轴联接的联轴器，根据联轴器中许用的直径，取1 20d 1 52L 轴段 是定位轴肩，取2 28d 2 43L 轴段 是安装偏心轮，根据偏心轮的直径和厚度可得3 20d 3 20L 轴段 上是圆螺母，故5 20d 5 42L 割装置的设计 刀的结构 切割装置主要是由一对往复运动的动刀和固定不动的支撑部分组成，动刀和刀杆做成一体，刀杆和传动机构相连，用以将动力传递给动刀。固定支撑部分包括刀架，间隙调节机构等，工作时双刀同时作往复直线运动，对双刀间的牧草进行收割。 动刀是切割器的主要工作零件，采用光刃结构，光刃切割省力，割荏整齐，但易磨钝，工作中需经常磨刀，主要用于牧草收割。动刀片是一种易损件，为了保证具有较好的耐磨性和一定的冲击韧性，刀片一般用合金钢制成，刃部需淬火。 动刀的工作与结构如图 示 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 16 图 刀的结构 片间隙的调整 主要是动刀之间的间隙调整，双刀都开有导向槽，用螺栓 与压板和机架联系起来，间隙靠螺母 6 来调整，一般不超过 隙。见图 1、 下动刀 2、上动刀 3、压板 4 机架 5、垫片 6、螺母 7、螺栓 8、垫片 图 片的间隙调整 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 17 心轮的设计 偏心轮是该机器的最主要的一个部件，要想实现从旋转运动到双刀的往复直线运动，必需有一个中间传动机构，该机构就是双曲柄机构，采用偏心轮式的结构。 偏心轮的工作和结构如图 示 。 图 心轮 割装置附件的设计 1、压板 （见图 图 板 2、机架 （见图 图 架 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 18 章小结 本章主要是分析切割器的参数，通过原理分析，根据牧草收割机的工作情况计算出机器前进的速度和割刀切割的速度，同时进行切割装置的设计，切割装置是牧草收割机的主要组成部分，其性能影响整个牧草的收割质量。切割装置的设计包括刀片结构的设计、刀片间隙的调整、偏心轮的设计和相关附件的设计。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 19 第 4 章 传动系统的设计 传动系统将柴油机的动力分别传送给切割器和输送系统。 动系统的结构设计和传动比的确定 动系统结构设计 根据 牧草收割机切 割系统和输送系统的工作原理及结构特点 ， 该 机的 传动系统见图 1、柴油机 2、联轴器 3、动力输入皮带轮 4、输入轴大皮带轮 5、小锥齿轮 6、 大锥齿轮 7、输送主动链轮 8、输送从动链轮 9、偏心轮 10、输送带轮 、减速箱输入轴 、曲柄主轴 、凸轮轴 、 输送主轴 图 动系统简图 由图 知，动力由柴油机发动机皮带轮输出后经皮带轮 3、 4 和一对锥齿轮 5、6 两级减速，并改变传动方向后传递给曲柄主轴。曲柄主轴经联轴器将动力传递给凸轮轴带动刀 杆及动刀做往复切割运动；同时，切割器曲柄主轴经一对小链轮 7、 8 将驱动力传递给输送系统。 动比确定 1、曲轴主轴的转速 2260 15r n m/s （ 往复式切割器割刀平均速度常为 2.0 m/s， 由 公式 （ n = 315 1 5 1 . 6 23 8 1 0 = 789.5 r/买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 20 取曲柄主轴转速 n=738 r/ 2、确定传动比 在标定工作状况，柴油机额定转速600r/率力经皮带轮输出分两路。一路经二级减速后，直接传递给曲柄主轴（ n =738r/因此切割系统传动比 i 为： i = 1i2i= 2600738= （ 式中 1i 一级皮带轮减速比 ； 2i 二级圆锥齿轮减速比 。 各种传动的传动比 4： 平带传动比 i 5 ；锥齿轮传动比 i 5； 链轮传动比 i 6 ； 根据相似设计法和结构空间位置，取 1i=即： 1i= 21式中 1D 小皮带轮的直径（ ； 2D 大皮带轮的直径（ 。 由式 （ 2i= 13 2 1 即 2i = 21122 式中 1z 二级减速主动小锥齿数 ； 2z 二级减速从动大锥齿数 。 输送系统传动是通过曲柄主轴中央的小链轮，经同比传动给输送主轴，获得动力带动输送带横向输送。 割机功率需求分析和传动效率 割机的功率分析 收割机功率包括立式割台往复切割器切割功率1 即： 12P P P （ 其中 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 21 1P= 0102 （ 式中 机器前进速度（ m/s） ； B 机器割幅（ m） ； 0L 切割每平方米面积的茎秆所需的功率（ Nm/。 经测定，割草0L= 200 300， 所以 1P= 200102=据经验输送系 统功率需求为 2 B（ 式中 输送系统单位割幅所需功率（ kW/m） ， 一般取 2P= = 中未考虑传动效率和空转所需的功率，故立式割台往复收割机最低所 需总功率为： 12 1 . 9 4 0 . 2 2 2 . 1 6P P P 收割机的传动效率 切割器的往复运动工作是由柴油机的皮带轮输出动力，经皮带轮、圆锥齿轮二级减速 见图 皮带轮传动效率取1 ，圆锥齿轮传动效率 2 11 ，则切割系统总的传动效率 12 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 3 总图 割系统传动图 （ 1）各轴的转速 轴 12600 17331 . 5i r/买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 22 轴 21733 7382 . 3 5nn i r/ 2）各轴的功率 轴 01 2 . 9 0 . 9 6 2 . 7 8 轴 2 2 . 7 8 0 . 9 7 2 . 7 0 3）各轴的扭矩 电机轴 00 2 . 99 5 5 0 9 5 5 0 1 0 . 6 52600n Nm 轴 2 . 7 89 5 5 0 9 5 5 0 1 5 . 3 21733PT n Nm 轴 2 . 7 09 5 5 0 9 5 5 0 3 4 . 9 4738PT n Nm 表 动和动力参数 轴名 参数 电动机轴 轴 轴 转速 n /（ r/ 2600 1733 738 功率 P /（ 矩 T /（ Nm） 动比 i 率 速器的设计 齿轮的设 计 为了实现切割系统总传动比 ， 可进行二级减速 ， 一级通过动力皮带轮输出减速，第二级因要满足回转运动最终转化为割刀往复运动，故设计二级减速为一对圆锥齿轮。 1、选择材料 两锥齿轮用 40碳淬火齿面硬度 58 2、选取精度等级 表面因采用淬火处理，故初选 7 级精度 。 3、因为是闭式硬齿面齿轮传动 ， 故初选小齿轮齿数 1 2 11 8 , 4 2z z 则。 4、闭式硬齿面齿轮传动，采用齿根弯曲疲劳强度设计公式，齿面接触疲劳强度校核公式 。 5、 齿根弯曲疲劳设计，公式为： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型割草机的设计 23 13222141 0 . 5 1F a S （ （ 1）齿轮传递转矩 5 5 51112 . 7 89 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 0 . 1 5 1 01733PT n Nm （ 2）取齿宽系数 ，齿宽中点的平均分度圆直径 0 .