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小型 牧草 收割机 设计 源文件

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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 施小艳 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 刘颖 职称 讲师 从事 专业 机械工程 是否 外聘 是否 题目名称 小型牧草收割机结构设计 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） . 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 小型牧草收割机结构设计 学生姓名 施小艳 系部名称 机电工程系 专业班级 材料成型及控制工程 导教师 刘颖 职 称 讲师 教 研 室 力学教研室 起止时间 务 处 制 本科学生毕业设计 小型牧草收割机 结构 设计 系部名称 ： 机电工程系 专业班级 ： 材料成型及控制工程 学生姓名 ： 施小艳 指导教师 ： 刘颖 职 称： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院 二七年六月 s 007 毕业设计（论文）开题报告 题 目 小型牧草收割机 拟题人 刘颖 题目类型 X 开 题 报 告 一 、 选题的目的和意义 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 。 签字： 日期： 指 导 教 师 签字： 日期： 教 研 室 意 见 签字： 日期： 备 注 注：纸张填写不够可在此页后另加附页 开 题 报 告 二 、 国内外研究的现状及发展趋势 国外牧草机械已有 100 多年的历史，经历了从使用畜力到拖拉机动力配套、从单项作业机具到联合作业机具等发展过程。 20 世纪 60 年代是欧美各国牧草发展的高峰期，完成了畜力机械、割、搂草机具，各种联合作业机具及成型机具的研制并广泛推广。 20 世纪 70 年代以来，各公司致 力于新产品的开发，改进原有产品的性能，保持竞争力。美国、德国、法国、意大利、日本等发达国家在该领域处于领先地位。 20 世纪 90 年代，这些国家的牧草收获机械陆续进入我国的牧草种植基地。 我国牧草机械工业是农业工业起步较晚，发展缓慢的行业之一。 50 70年代中期，只生产一些仿苏 40 50 年代畜力及机引的收获机械。 70 年代后期至 90 年代末，开始仿制国外先进的具有 70 80 年代水平的收割机械。但近几年来牧草收获机械发展迅速。 国内外大量事实证明，对天然草场进行改良，建立人工草场，实施退牧还草工程后，大量需求牧草收获机 械，为牧草机械的发展提供了广阔的空间。 国内外目前所有的牧草收割机械按切割部件结构分为往复式和圆盘式切割机；按其行走动力分为牵引式、半悬挂式、悬挂式、自走式割草机；按照割草幅宽可分为窄幅和宽幅式割草机。 三 、 研究的基本内容，解决的问题 根据我省牧草种植的规模，在机型上应以小型为主，以适合小型地块的种植，在研究内容上主要解决劳动强度大，工作效率低的问题，要做到适合当前主要种植的黑麦草等柔性牧草的收割；并且牧草收割机的动力要可靠，操作上要简捷便利，整机轻便，机架灵巧，价格低廉，传动机构要紧凑，切割器要可靠耐用。 基本内容包括：整体方案的设计、切割装置的设计、传动装置的设计、结构的设计。 在这次设计中主要解决的问题是选择合适的切割器及相关的计算和设计；传动机构的计算与设计。 四 、 研究方法、手段及取得的成果 （一）研究的方法，手段： 开 题 报 告 件和 件进行设计； （二） 取得的成果： 机械理论部分的知识及对牧草收割机的了解； 制全部图纸； 计 各个零件 ; 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 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 黑龙江工程学院本科生毕业设计 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 文 献 综 述 题 目： 小型牧草收割机的设计 学生姓名 ： 施小艳 专业班级 ： 材料成型及控制工程 系部名称 ： 机电系 指导教师 ： 刘颖 职 称 ： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院 二七年四月 1 小型牧草收割机的设计 摘要 ： 随着农村产业结构 的调整 ,养殖业比例的不断增加 ,与之相应的牧草种植不断扩大 . 仅 黑龙江 省 现有自然牧草地 公顷，另外还有可垦荒地 公顷，其中 37%可 改良为牧草地 。 但 我省的牧草收割多以人工 为主 ,工作效率低 ,作业成本高 ,而且一年要割四至五茬 ,劳动强度非常大 ,新兴的牧草种植业急需经济实用的小型牧草收割机 。 通过文献资料 对国内外牧草机械的现状及发展有一定的了解 ； 同时介绍了目前国内外常使用的牧草收割机及各自的特点及还需解决的问题 和牧草收获机械的发展前景 ； 切割器是各种牧草收割机上最重要的工作部件，下面也简要介绍了几种 常用切割器的特点 。 关键词 ： 牧草收割机 ； 切割器 ；传动装置 As a of of of of in is is it 37,000 62,300 37% of be to by is is we a of on at it at to be of is of of is a of 2 引言 ： 随着农村产业结构的调整，全国养殖业的比例不断增加，与之相应的牧草种植面积不断扩大，仅黑龙江省的 现有自然牧草地 公顷，公顷，其中 37%可改良为牧草地，作为后备牧草资源。这些草地多数呈条状、块状分布，大面积的草地为数不多，草地草原差，适口性一般 。而且牧草收割多以人工为主，工作效率低，作业成本高，而且 一年要割四至五 茬 ，劳动强度大，新兴的牧草种植业急需经济实用的小型牧草收割机。 目前 国内 外现有的牧草收割机械，按切割器的形式主要分为往复式和旋转式两种 ,工作幅宽 2，工作效率 5 /小时，配套动力为 9些机具主要为大型牧场使用， 成本较高，不适合中小型牧场使用。 一 、 牧草收割机 研究 的 背景 我国经过 20 多年的改革开放 ， 国民经济已进入一个平稳、持续、快速发展的时期 。随着综合国力逐步增强和经济建设的步伐不断加快 ， 农业产业结构正逐步得到优化调整 ， 畜牧业将成为农业产业化建设中一项重要内容 ， 其在农业经 济中的比重越来越大 。加之随着西部大开发战略的实施 ， 草原建设 、 草原改良 、 退耕还草 、 生态恢复建设蓬勃兴起 ， 由此形成的牧草产 业，将 成为集生态 、 经济和社会效益于一体的新型综合性产业 。但我国牧草机械化水平与国外发达国家相比有相当大的差距。我国牧草机械产品品种不全 ， 成套性差。 二、 牧草收获机械的现状 （ 一 ）国外牧草机械的发展 现状 国外牧草收割机械，自十九世纪初叶出现畜力割草机和搂草机以来，已有一百多年的历史了， 经历了从使用畜力到拖拉机配套、从单项作业机具到联合作业机具的发展过程。 20 世纪 70 年代以来，部分服役机具趋于饱 和，产量和保有量保持稳定或趋于下降，各公司致力于开发新产品，改进原有产品的质量，美国 、德国、法国、意大利、日本等发达国家在该领域处于领先地位。 20 世纪 90 年代，这些国家的割、搂、捆装、运等牧草收获机械陆续进入我国牧草种植基地，国外先进的牧草收获机械技术比较完善，机具品种多， 性能可靠，但价格昂贵。 目前，欧美各国几乎所有的农机公司都生产牧草机械，产品品种齐全，系列完整，能满足各种收获；主要结构及技术性能指标至今没有多大变化；只是在操作舒适和计算机应用方面有所改进。 下图显示的是 世界上最大的牧草机械制造商之一的纽 荷兰的两种牧草收割机 14。 3 图 1 纽荷兰后置式牧草收割机 图 2 纽荷兰前置式牧草收割机 （二）国内牧草收割机械的发展 现状 我国畜牧机械工业是农业工业中起步较晚，发展慢的行业之一。牧草收割机械是我 国生产及使用最早的畜牧机械之一。尽管近年来牧草收割机械发展迅速，但机械化水平还是很低。尤其是在小型的牧场，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。根据农村种植业结构的调整和当前经济体制的情况， 在机型的研制上主要以中小型为主，在研究内容上主要解决劳动强度大的问题。当前应首先研制一些机型小、质量好、价格低的牧草收割机械，以适应专业户的需求 。 （三）近年来我国自行研制的成果 我国在 50 年代生产了马拉割草机和三刀割草机， 1953 年辽宁金县农具长首先生产了 的畜力割草机； 1958 年海拉尔牧业机械厂生产了 94型的畜力割草机，同时还生产 92 型机引暴单刀割草机； 1965 年内蒙古畜牧机械研究所进行了后悬挂双动刀高速割草机和双连杆畜力割草机的研究，双动刀高速割草机接近当时国外同类产品先进水平 ，以后约有十年的时间停止了研究工作； 1976年以后内蒙古、新疆分别研制成单圆盘、双圆盘和四圆盘旋转式割草机； 1979 年白城牧机厂试制成功 图 3 新疆牧草收获机 自走式割草压扁机； 1985 年新疆农科院农机化所研制成功 六盘全齿式旋转式割草机； 2002 年上海向明公司自行研制出 9Y） 圆盘割草机。 三、 牧草机械的发展前景 国内外大量事实证明，对天然草场进行改良，建立人工草场，实施退牧还草工程，实施围栏禁牧封育，是提高草场生产能力，解决草畜矛盾，使畜牧业生产 稳定、高速、优质发展的一项关键措施。此外，退耕还草，保护和建设生态环境，都与草场改良和 4 建立人工草场相关。据有关报道，仅内蒙古自治区草原建设总规模每年要保持在 3000 万亩。国家计划到 2010年治理“三化”草原 5亿亩，新增人工种草，改良草地 据测算仅草原改良、建设，对不同生产能力的牧草种子加工成套设备近期需求量为 150 200套 /年。另外，如果全国每年以建设 240万公顷人工草地计算，每公顷平均播草籽 8公斤，则年需 10000台牧草播种机和草原松土补播机， 80000台草籽收获机或草籽采集机。在每个割草 季节按一台割草机的生产能力为 500公顷计算，则每年需新增割草机 4800台。相应配套的搂草机 2000台。每台捆草机每个作业季节平均捆草 3000吨（ 300 300捆 /天 35天），平均每公顷产干草 需圆捆机 4200台。以上分析不包括天然草场和农区对牧草机械的需求，如以每年 5%的更新计算，则每年需新增 1750台割草机（现保有量约 如果未来天然草场割草机拥有量达到万亩 1台的水平，那将是 33万台的巨大市场（按可利用草场 33亿亩计），其他牧草机械如搂、捆、运等也将出现相应需求。 四 、 牧草 收割机概述 （一） 割草机的类型 国内外牧草收获机械按其切割部件的结构分为往复式 （如图 4） 和圆盘式割草机（如图 5） 15；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 11。 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 16 马力/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 5 茬高度增加，因此较适于高产硬杆牧草，在西欧比较盛行 。 图 4 自 走式往复式收割机 图 5 自 走式旋转式收割机 （二）牧草 收割机械 的各组成部分 牧草收割机械主要由切割装置、传动装置、输送装置、行走轮及结构部件等组成。 1、 切割器 切割器是收获机械的重要部件之一，它 的功用是将田间的作 物切断。目前，已广泛使用和报道的切割器有：往复式、回转式、甩刀式、带式等。下面来简要介绍几种常见切割器的特点 （ 1） 往复式切割器。往复式切割是目前国内外稻麦收割机上应用最广的一种切割器，现基本标准化。其切割速度一般为 2m/s，作业速度低，一般不超过 9km/h。它由往复运动的割刀和固定不动的支承部分组成。割刀由刀杆、动刀片和刀杆头等铆合而成。刀杆头与传动机构相连接，用以传递割刀的动力。工作时，割刀作直线往复运动，其护刃器前尖将谷物分成小束引向割刀，割刀在运动中将禾杆推向定刀进行切割。这种切割器平均切割 速度较低，切割性能好，结构简单，工作可靠，广泛用于谷物收割机上。它的缺点是往复惯性力大，割台振动和噪声大，存在重割和漏割，割茬不整齐。 （ 2） 回转式切割器。回转式切割器主要用于收获牧草、青饲料等粗茎秆作物 ， 少数谷物收获机上也使用这种切割器。回转式切割器切割速度高，一般为 25 50m/s,可适应 10 25km/h 的高速作业，惯性力易平衡，震动较小，结构简单 ,但回转半径小，不宜宽幅切割，割刀的寿命较短，维修费用高。在牧草收割机上 多采用双盘或多组双盘式，每个刀盘由刀盘架、刀片、锥形送草盘和拨草鼓等组 成。 孙永 海、常振臣等 12以试验设计、计算机模拟和神经网络优化技术为手段 ,对圆盘式切割器进行了试验研究 ,探讨了切割速度、切削角和刀齿高度 3个因素对切割损失和切割阻力的影响 ,得到了切割速度、切削角和刀齿高度的最佳参数组合。杨家军、刘锋等 13应用结构动态设计原理和随机激励下的动态设计方法，研究了切割器在随即激励下的响应 ,得到了切割器结 6 图 6 齿形链式牧草收割机传动系统示意图 1 2345、 8- 输送主动带轮 6、 7- 输送带 9 10皮带轮 111214- 柴油机飞轮 构的动态设计的结果。 （ 3） 甩刀式切割器。甩刀式切割器多用于玉米青贮饲料收割机上 。 目前国内外收割机上多采用甩刀式切割器 。 它由水平横轴、刀盘体、刀片和护罩等组成 。这种切割器转速高，圆周 速度达 50 70m/s，但割幅较窄，一般为 2m。在割幅较大的机器上，多采用多组并联结构，目前国内外最大的割幅为 6m。孟海波、于文星等设计了玉米茎秆甩刀式切抛器，该甩刀式切抛器由壳体、甩刀、刀轴及定刀等部分组成。甩刀的结构及工作原理与常规的甩刀形式不同 ,采用了“直角 直刃”组合式铲形甩刀。 （ 4） 回转带式切割器。这种切割器将薄钢带加工成角钢状 ， 一边为带体，连接两端构成传动带 ， 一边为刀体 ， 刀体间有一定距离 ， 刀体端开有刀齿 ， 刀齿为梯形。在田间试验条件下 ， 可实现高速作业、高速切割及无支承切割 ， 切割速度可高于 17m/s，作业速度可高于 15km/h， 无往复惯性力 ， 割刀工作平稳 , 割台振动小 ， 工作平稳 ， 割茬整齐 ， 无撕裂、漏割和堵刀现象 ， 适于收割小麦、 水稻等细茎秆作物和牧草。但这种切割器对钢带的材质要求较高，加工难度较大，其寿命和可靠性还有待进一步研究。 2、 传动装置 (1) 在杨天兴 2的齿形链式牧草收割机的研究和设计中，他的传动系统是 动力由发动机飞轮输出，经过皮带把动力传给减速箱前面的输入皮带轮，动力输入到减速箱内第一级圆柱减速齿 轮对 1、 2 和第二级圆锥减速齿轮对 3、 4 后，经过减速及改变传动方向后，直 接输入到传动轴， 带动链轮和输送带轮同向转动工作。链轮驱动链条上的动刀片在压刃器等零件的配 合下进行切割。 其特点是中心距大割幅不受限制，传动功率大、平稳，结构简单，安装调整方便。同时传动路线简单，采用零件少，制造和安装方便，成本低，能够实现各机构的功能要求 。 (2) 在赵春花 5的手扶式山地牧草收割机研制论文中， 传动系统 （如图 2） 将其柴油机的动力分别传送给行走轮、切割器和输送系统 。切割器的驱动机构将传动轴的旋转运动转化为割刀的往复运动。 现有的 三种传动系统方案即直接式 、 间接式和