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摘要芦苇是我国造纸工业的主要原料,及时收割芦苇是提高芦苇经济效率的关键因素。芦苇收割季节短,条件艰苦,因而机械收割就成为理想的芦苇治理方式,芦苇收割机的设计与实现本设计通过对现有切割机械的对比研究，设计一款结构紧凑，效率高的芦苇收割机械，并对收割机工作原理进行分析，制定设计方案，参数的确定，传动系统相关计算，并对零部件进行设计计算，用CAD绘制图形，编制设计和制造工艺，通过车、铣床进行加工，从而实现零件的设计、制造一体化的图纸设计和制造。设计一款新的芦苇收割机，满足市场需求。关键词 芦苇收割机； 方案对比及选择； 参数的确定 AbstractPhragmites australis is the main raw material of Chinas paper industry. Timely harvest of reeds is the key factor to improve the economic efficiency of reeds. The reed season is short and the conditions are difficult, so the mechanical harvesting becomes the ideal way of reed treatment. The design and Realization of reed harvester can design a reed reaping machine with compact structure and high efficiency by comparing the existing cutting machines, and analyze the working principle of the reaper and formulate the design scheme. The parameters are determined, the transmission system is calculated, and the parts are designed and calculated. The graphics are drawn by CADKeywords the reed harvester the scheme comparison and selection the determination of the parameters the calculation of the transmission system and the design of the tensioning device the design of the shaft the design of the processing technology of the shaft目录摘要IAbstractII1 引言11.1课题提出的背景11.2水草收割机的分类及特点11.2.1 水草收割机的分类11.2.2水草收割机的特点51.3芦苇收割机械国内发展现状51.4芦苇收割机械国外发展现状62 方案对比及选择72 .1总体方案72 .2剪切方案对比及选择72 .3传动方案对比及选择82 .4动力系统方案对比及选择93.剪刀式切割装置103.1 切割器的类型和构造103.2 切割原理103.3 切割器零件的选取113.4 切割器驱动机构的选取114切割电机的功率计算及选型135.传动系统相关计算及张紧装置的设计145.1 V带传动的设计145.2 V带传动张紧装置155.3轴的设计165.3.1轴的应用与分类165.3.2轴的材料及结构175.3.3轴的最小直径计算175.3 .4 轴强度校核176 轴上轴承选择197 轴的加工工艺设计207.1轴的设计207.2 轴的工艺过程208设计总结23致 谢24参 考 文 献25261 引言1.1课题提出的背景芦苇是一种多年水中生长或者在部分湿地的高杆类禾草，一般生长在灌溉沟渠旁、河堤沼泽地等，这种经济作物遍布世界各地，芦叶、芦花、芦茎、芦根、芦笋等的部分均可入药。其根茎部分还可以用于造纸行业，以及生物制剂。经过加工的芦苇茎秆还可以做工艺制品。古时古人用芦苇制扫把。芦苇是湿地中分布较广的植物之一。多办成长在池沼、河岸、溪边浅水地区，很容易形成芦苇塘。其茎秆伫立，植株较为高大，迎风摇曳，野趣横生。由于芦苇的叶、叶鞘、茎、根状茎和不定根都具有通气组织，因而对当地的水质有着很好的净水作用。芦苇因其茎秆中含有大量的植物纤维而倍受造纸业青睐。芦苇在我国各地都有生长，东北的辽河三角洲、松嫩平原、三江平原，内蒙古的呼伦贝尔和锡林郭勒草原，新疆的博斯腾湖、伊犁河谷及塔城额敏河谷，华北平原的白洋淀等苇区，是芦苇较为大面积生长的地方。现在我国主要的人工培育种植芦苇的基地有江苏沭阳，浙江宁波，安徽等。当下，这些大面积水域中的芦苇塘一般由人力完成，其工作强度大，工作环境恶劣，且工作效率及其地下。而且在芦苇生长速度最快的时候，靠人工去收割芦苇完全追不上芦苇的生长速度，大部分未被收割的芦苇容易在手工收割的时候倾倒在水中，淹没在水中的部分容易腐烂变质，使得当地的水质恶化，发臭。面对这种情况，现在不变的大型芦苇收割船便应运而生了。现在普遍的大型芦苇收割船，一般都需要两到三个人共同操作，船上空间十分有限，导致工作环境拥挤，空气不流通等。因此芦苇收割机的小型化便是其未来的发展方向。小型化的芦苇收割机，使得芦苇收割和打捆这个过程都在同一条船上进行，合理利用空间，缓解工人压力。更应提高芦苇收割机的现代化与智能化，尤其是遥控式的，不但可以减小整个芦苇收割船的尺寸，更可以提供更多的存储空间，节约成本。将来市场对更为智能与现代的小型芦苇收割机需求量会越来越高。1.2水草收割机的分类及特点1.2.1 水草收割机的分类 水草收割机普遍由驱动器、刀具、动力源、输送装置、收纳仓、船主体等组成。在对市场上最常见的各种水草收割机的观察比较和较为详细分析对比之后,依据其工作方式、主工作环境，工作状况，主要部分的结构特点等,归纳出现在世面上水草收割机的主要的集中分类。 依据刀具的运动方式划分(1) 往返循环式。收割器的主要部分是两把刀具, 而且最少要有一把或者一把以上的刀具在做往返运动,同时应该要与其相对应的另外一片刀片形成相对应的切割过程。这种结构切割器的优点是能够借助选取合适的刀具的各项参数来应对各种各样的工作环境（列如水草的茎秆的直径，茎秆的韧度不同等）。前刀具和侧面刀具在选取和设计结构时，一般由两种常用的方式，一种是前刀具和侧刀具设计为整体式，装配时形成一个带弧度的U型设计。这种结构形式的优点是装配后，整个切割器形成一个整体，因此一个动力源就足够带动切割器正常工作，但缺陷也很明显。这种结构对刀具的材料，刀具的强度，刀具的安装精度的要求十分之高，且故障之后维修成本高，非常不便。另一种是前刀具与侧刀具完全分开的分离式，这种结构装配时，只需要将前刀具与侧刀具分别安装在刀架子上面，这种形式的的优点是前刀具的长度就是这台水草收割机的割副，因此设计收割的割幅很方便，对刀具的材料的硬性要求也没那么高。缺点是这种结构需要前刀具和侧刀具必须要配合才能正常运转。由于这个要求，我们需要至少有两个动力源，这样才能使得刀具正常运转，这给动力的合理分配带来极大的不便利，而且两侧的刀具在加工和安装的时候精度的要求很苛刻，一般的生产加工条件很难达成。(2) 回转式。此类型的切割器的主要结构是是以旋转的轴为中心，在轴上固定三到四片刀具，进入工作状态时，已安装的刀具绕着中心轴不断旋转，不停的收割作物。此类切割器的刀片有两种主要的安装方式：一种是中心传动轴竖直装配，并且中心传动轴安装在从船体上伸出的梁架上，这种安装方式的优点是是在船工作前进时，船体中伸出的梁绕着船体上安装的固定端进行不断的往返运动，可以修改船身上梁摆动的角度来改变切割幅度的大小。与此同时我们在船的主体前装配了一个V字形的大型挡板，极大的减少了漏收的情况。此种类型的缺点也是十分明显，由于工作时需要不断的调整船体上的梁的角度，使得在工作时，船的重心会不停的改变，因此工作时主体会不停的抖晃。又由于船主体上装备了V字形的大型挡板，使得行进过程中受到的阻力增大，使得要做更多的无用功。第二种是水平方向轴向安装切割器，此类装配方式与我们常见的水稻收割机的的滚刀相类似。工作船行进时，刀具不停旋转绕着中心固定轴旋转，此时滚刀在水平面方向上的长度就是收割机的收割范围，此种类型由许多把刀具构成，所以比较容易更换修配。同时缺点也比较明显，收割机的滚刀中心传动轴一定要用偏心的方式，同时此机构工作状态时实在水中的，因此密封性和动力源的传输条件要求十分苛刻。 根据切割器在船体上的安装位置划分( 1) 前置式。在船主体的前端安装切割器，其优势之处是水草被切割器切断后，船在行进中能不断的将切割器割断的水草收集起来，这种切割器安装方式使得对水草的漏收的概率非常低。但其也有很大的缺陷，由于切割器的动力需要从船舱传输到船头，动力传输的线路很长，所以刚性轴不适合这种工作。而且在工作的过程中，刀具遇到韧性较为大的水草容易发生卡槽转堵的情况。( 2) 后置式。在船主体的后端安装芦苇收割器，其优势之处是在船体拖动切割器工作，当切割器碰到比较难以处理的水草，可以凭借船体前进时产生的惯性力将水草拉起。因为切割器安装在船体的后端，所以切割的水草比较难处理，我们无法做到很好的将收割后的水草收集起来，容易污染水质。且我们需要在水草中工作，导致需要花费更多的无用功。( 3) 侧置式 。在船体的一侧边装配芦苇切割器，主体在行进过程中，收割器就能很自然的将水草收割。这种装配方式只需要一个动力源，动力不需要其他的花费，都很集中，一般适用于水草生长的很茂密的地区。缺点也很明显，这种收割方式就只能用一边收割，所以等待切割的水草区域边缘必须要有没有水草存在的地方，用来方便船的主体行进，不然的话船主体需要用来前进的动力会超过估计，多做许多无用功。收割范围受到船体的极大影响，不利于做出适应环境的改变。一旦切割机卡主转堵，很容易引起船体的不平衡，甚至发生翻船，危险性较大。 根据作业形式划分( 1) 割收连续式 。一般多运用在将切割器装配在船体前端的情况下，在完成水草的收割后，已经安装好的收纳装置，将收割物收集起来。其优势是能够在收割时同步进行水草的收集打捆等的其他工作，很大的加快了工作进度，提高人工效率，而且不会产生对水质的污染。其缺陷也是很大，我们需要较高的动力输出来同时完成收割和打包两项工作，因此其结构也十分复杂，较难维护和修理。( 2) 割收分开式 。一般运用在收割机装配于船主体侧端和后面的场合下。其优势是，只要用主机将收割物收割，所以结构简易，所需动力源不需要太大。缺陷也很显著，由于是分开的收割方式，不能很好的连续的将水草收集起来，只能靠人力或者其他辅助机械，提高了其他成本，由于人力的加入导致效率降低。根据推进器的形式划分( 1) 螺旋推进器式 。最重要的部分是其螺旋桨，一般的场合，螺旋桨式的推进器都是装配在水下的船尾处。其优势是动力强劲，传输能力高。缺点是螺旋桨式一般要求吃水深，一般不适用于内陆浅水水草区，而且还必须配备方向舵来操控转向工作。( 2) 明轮推进器式 。一般是靠安装在船体上的明轮旋转带动蹼板与水相互作用推动船体。其优势是明轮的装配方式十分得灵活，能够装在船体的前面后面甚至是中间。而且明轮的位置能够视我们的具体的工作环境做出相应的调整。且明轮类的运输也是相当的方便，在必要时我们可以在明轮上对应的辅助部件即可完成船体的陆地行进。其缺陷是也十分的显著，明轮式的所需要的动力更高，但是与之相对应的便是其令人感到尴尬的传输效率。( 3) 空气螺旋推进器式。此种形式以压缩空气来用作船主体的动力源，以借用反作用力使得船体行进。其优势非常突出，动力源原料为压缩空气，不存在缺少动力源这一概念，同时也不会对环境造成污染和伤害。缺陷即是我们用来做动力的压缩空气的压缩比很大，以现在的技术固然能够做到，但是大大增加了其成本。 根据船体划分( 1) 单体船式 。我们可知一般的单体船的的优势就是其超出一般的排水量，以及相对于排水量来说较小的吃水深度。而且单体式的船舱也能够用来当作收集水草的仓库，大大减少了我们对其他辅助工作船只的需求。这种单体船式适用于连续工作的情况。而伴随着单体船式的便是其较于其他船样式较为差的稳定性。( 2) 双体船式 。双体船式与单体船式相比具有更高的稳定性与更好的操作性，但是其有相对较小的排水量与更大的吃水深度。但是双体船式不能进行连续的收割任务，而且需要其他的辅助工作船来处理收割的收尾任务，列如收集，打捆等。 根据作业对象划分( 1) 近海水草式。主要收集近海水域的藻类水草。针对近海水草我们一般对收割船的要求就比较高了。这种近海水草收割机前提是必须要有较大的动力与功率，要有较大的船主体，尤其是排水量方面要求更高。但是近海水草收割机不需要强制装载水草收纳装置或者水草放置仓。因为近海水草收割机可以将水草沉到水底。考虑到这是近海收割，我们必须要在船上配备相应的消防设备与救生装备，鉴于海水腐蚀性较高，所以船体的材料还必须具有一定的耐腐蚀能力。( 2) 内河水草式。内河水草式相对近海水草式就来的更为复杂了，设计其的目的一般是针对内陆地区较为复杂的江河、湖泊和湿地浅滩等的水域。这类水域的情况都比较复杂，而且需要将对环境的影响纳入考虑之中，所以收割后对水草的收集和打捞也是个迫在眉睫的需求。因此在设计内河水草式收割机时，我们一定要在船体上设计安装相应的打捞收集收纳装置，这样一来内河水草式的相关结构就比较繁琐了。 根据各工作部件的控制方式划分( 1) 机械控制式。机械控制式机构需要机构间各个操作员相互间合作靠人工调整来保证工作过程的完成。其优势是船体的整体质量降低，不需要额外的辅助机构，因此此类型的造价较低而且便于维护修理。缺点是对操作员的个人能力要求比较高，要求其能够熟练掌握操作技术。( 2) 液压控制式 。液压控制式中最重要的部分就是液压泵和液压马达与其他相关各机构相互联动。液压控制式相对机械控制式的自动化程度要高出很多，所有的工件的正常工作只需要在控制室中操作即可，对操作工的个人要求较低。但是液压控制式中的重要部件液压泵等的都在长期在水中工作，所以液压元器件的耐腐蚀性和防水性能要求很高。1.2.2水草收割机的特点( 1) 液压控制。目前市场上的大多数水草类的收割机都是都是采用液压控制的方式来实现对明轮的正常工作，切割机的运作和传送带的升降的监控和操作的。液压控制能够实现相关运动过程的无级变速，更加便捷有效地操控切割机和明轮的工作速度。( 2) 明轮驱动。目前市场上的大多数水草类收割机的驱动装置都是选用明轮。而且与预想的不一样，多数的水草收割机都是将明轮安装在船体的尾部而不是中间段或者前端。而且目前只有SGY2.5这种水草收割机充分的考虑到了工作过程中会遇到的各种情况，所以它的明轮安装是比较柔性化的，可以依据需要调整安装。( 3) 往复切割。市场上的基本上都是采用的往返式切割器，而且基本都是在船体的前部安装，但也有极少数是安装的回旋式的切割器，回旋式的可以避免出现缠绕刀具的问题。( 4) 辅助设备。目前一般的水草收割机械在工作时都是需要有其他相关的辅助机械的帮助才能完成整个的工作流程。一般的辅助机械都有像收纳装置、传送带、拖船等的。( 5) 单体船。当我们将船体的排水量及其承载能力还有船体的稳定性考虑在内，又考虑到这些所有的收割机都属于大型机械，所以船体的维稳能力是可以保证的。( 6) 功耗大。目前市场上的大都是由多台辅助机械相配合完成工作过程的，所以我们所需要的功率消耗十分的大（一般都是十三千瓦以上），最大的有将近一百千瓦。( 7) 造价高。多台辅助机械与液压部件协同运作，极大的提高了水草收割机的成本。( 8) 外型大。此船体需要的河道转矩大约在6米上下，要有多人一起工作。( 9) 割深可调。一般我们使用的水草类收割机的收割深度都在一米七或者以下可以调节，普遍的割幅一般都在两米左右。( 10)维修不便。单体船体型都较大不易运输和维修。1.3芦苇收割机械国内发展现状芦苇收割机虽然在国内也不是很常见，但是到目前为止也有一部分的企业已经踏入这个领域，而且已经取得了相当可观的成果。比如首都水利局与其他数家单位联合开发的SGY-2.5芦苇收割机，也是国内比较出名的芦苇收割机的典型设计了。还有比较常见的WH1800清扫河道机，GC2230型河道清扫保洁船及GC2000型小型河道割草机。经过了五十多年的探索研究，芦苇收割机的发展趋势已经由最开始的只能进行单独的靠岸边收割作业到现在不但能进行大规模的水域收割作业而且还能进行连续收割、收集收纳，打捆的流水线工作方式，现在的工作效率比起半个世纪前已经大大的提高了。现在的水草收割机的功能越来越人性化，而且呈更加智能化小型化发展，工作方式相信将来只会越来越便利。水草收割机普遍由驱动器、刀具、动力源、输送装置、收纳仓、船主体等组成。在对市场上最常见的各种水草收割机的观察比较和较为详细分析对比之后,依据其工作方式、主工作环境，工作状况，主要部分的结构特点等。我们根据现有的以及收集的资料决定研究设计一种能够适应于内陆地区相对复杂的湖泊、河滩等的小规模潜水区域的芦苇收割机。现在市面上比较多的是大型的芦苇收割机这种类型，能适应小型水域的还是比较少的，希望这种小型芦苇收割机能弥补这种空缺，并能够有效的替代河道湿地等小规模地区的人力收割工作，降低工人劳动强度，有效地提高工作效率。1.4芦苇收割机械国外发展现状相对于国内的起步较晚的水草收割机领域，许多发达国家对于农用水草收割机的研究走在前列。比如像荷兰等的农业大国早在上个世纪五十年代中期就开始了相关方面的研发，随后便建造了专门的工程设备来进行河道的除草清淤。后来荷兰的赫尔德机械制造厂就研制出了现代水草收割机的原型陆用收割机。一开始他们只是将切割器装配在在农用拖拉机上，将水沟，河滩内的水草收割后，再由人工打捞起来后晾干。工作时，需要拖拉机靠近岸边，极不方便，随后能在浅水区进行水草收割的新型收割机便应运而生了。到了60年代中期，英国的两家机械公司分别开发了新的系列产品。四十多年来，这些产品至今还在世界各地广泛使用。2 方案对比及选择这次毕业设计主要是针对小型芦苇收割机的切割器做一个详细的机构设计2 .1总体方案 由于要在水面作业，设计整体安放在船壳内，根据设计任务书要求外形尺寸： 1800mm 2 600mm 3 400mm，船可用厚度6毫米的Q235钢板焊接成，并保证不得漏水，船的前部位切割工作部位，中间为作业和存放割好的芦苇的地方，船的尾部安装有推进系统，推动船的前进，并设计有操控系统，可以控制船的转向，另外设置有照明系统，以便方便作业。船上还设计有打捞输送机，把切割下来的芦苇收集大捞后输送到船舱内，船舱装满后，送到固定的地点存放，船的整个动力系统来源于采用发电机带动，而其余整个分系统工作的动力则采用电机传动，减化聊传动系统的结构，便于操作维护。船的总高2600，设计吃水深度为1200，设计时要安阻力最小考虑设计船体的形状，同时要充分考虑安全性，兼顾人的舒适感，创造一个宜人的工作环境。2 .2剪切方案对比及选择 芦苇切割部分可以参考修剪类的机械结构，阐述如下：（一）修剪机械的分类1. 依照刀头和修剪机械本身的相对位置划分。常见的有前置式、中置式、侧置式与后置式。2 依循工作装置和收割方法。常见的有分旋刀式、滚刀式、甩刀式和剪刀式等等。而旋刀与滚刀式的刀头能够装配在修建机械的任何方向，但甩刀式与剪刀式刀头普遍的运用于前置与侧置式。3 依照人操控的部分的结构可以分为手扶式、手推式、骑乘式与剪草式。一般我们生活中常见的是手推式与骑乘式。常见的手扶式与手推式的修剪高度大约三十到七十公分，而骑乘式与剪草拖拉机的修建高度都在七十到五百公分。（二）修剪机的介绍1滚刀式收割机 这种类型的杂草收割机一般用于较为平坦，不存在明显倾斜度的的草地。这种杂草收割机一般适用于只需要低修剪的草地。其修剪后的效果取决于刀具上的刀片数量、滚刀转动速度。2旋刀式收割机 此类型没有滚刀式对工作环境的要求那么高。常见的草地都是可以用这种杂草收割机就行修剪工作的，但是这种修剪质量比不上滚刀式。但其对工作情况需求较低，而且造价相对来说要便宜许多，所以旋刀式现在在市场上还是占有一大半以上的份额的，相对比其他类型应用广泛的多。3甩刀式与剪刀式收割机 这两种割草机都是用来修剪杂草和小型灌木类的。4甩绳式割草机 主要式用发动机带动尼龙绳或者钢丝绳高速运动形成一个高速切割带。这种割草机多用于小型花坛的修缮，由于体型都较为小巧，所有环卫等的多用这种割草机。综上所述，采用剪刀式剪草机方案如图21，图211、割刀总成 2、固定杆 3、摇杆 4、销轴 5、销轴、 6、偏心轮 7、主轴2 .3传动方案对比及选择1 带传动：机构简洁，易于修缮与更换，没有过多的动力损失，但是容易老化和磨损。 2 同步带传动：工作效率高，同时成本也相对较高。 3 链传动：传输牢靠，可以调整中心，易装配与日常维护，但占地较大。 4 齿轮传动：能够传递较高的动力，但是噪音较大。 5 蜗轮蜗杆传动：能传递较高的动力，但工作效率不高，而且很容易引起工件过热。 结合本次设计设备使用实在野外使用，工作环境较为恶略，同时考虑到三角带传动更换容易，成本低故本次设计采用三角带传动2 .4动力系统方案对比及选择 动力系统分为一次动力和二次动力一次动力分为内燃机、汽轮机、水轮机多用于固定工作地点，二次动力分为电动马达、气动马达、液压马达，本次采用二次动力，其中为了使系统结构简单成本低，采用柴油发动机带动电动马达作为动力。3 参数的确定采用皮带传动，传动路线：电机皮带轮 皮带 轴 主要性能参数：额定功率： 17.7（Kw）割副：1 500mm整机质量：约400kg割茬高度：6090mm外形尺寸： 1 800mm 2 600mm 3 400mm生产率：0.40.55hm/h行走速度：3.36km/h=3360/3600=0.93（m/s）最小离地距离：100mm最小转弯半径：44.5m3.剪刀式切割装置3.1 切割器的类型和构造往返式切割机一般可分为普通型，也常称为单刀距行程型；双刀距行程型和低割型。此种分类方式是按照切割器的切割行程，两动刀片之间的距离与固定刀片间的距离来划分的。我们常见的小麦水稻收割机就是属于普通型的。现在国家的对往返式切割机有、型三种标准GB1209121375。我们常用的就是标准型。一般它的组成部分有动刀片、护刃器、压刃器、摩擦片等组成。护刃器的尖端有护舌，我们一般将定刀片铆接在护刃器上。进入工作状态时，护舌和定刀片一起对收割物的茎秆进行支撑。曲柄或者摆环驱动动刀片，进行往返收割，使得动刀片与定刀片形成一个相对稳定的剪切副。一定数量的齿刃刀片按照一定的排列和顺序铆接在刀杆上就组成了我们的动刀片，一般机械中都是将驱动连杆和刀头板用球铰相连接，也有情况是将弹性连杆与刀头板直接固定相连。标型切割器无摩擦片，动刀刀杆直接在护刃器导槽内滑动。小型收割器（）由动刀、护刃器、压刃器和上下摩擦片组成。其中动刀片、定刀片和刀杆采用的型动刀片、型定刀片和型刀杆。动刀片铆在刀杆下方，工作时动刀片后部贴抵在下摩擦片上，刀杆在上摩擦片和压刃器间滑动。3.2 切割原理动、定两刀片剪切茎秆的首要条件是应能夹住或咬住茎秆，不致滑脱，以进行稳定的剪切。对于光刃动刀片和光刃或齿刃定刀片，必须满足下述条件：式中 ，动、定两刀片的刃口斜角； 两刃口夹住茎秆的临界角； ，动、定两刀片分别对茎秆的摩擦角。由于禾株根部受土壤支撑，切割时，随着切割高度的不同，田间实测的各值也不同。对小麦，双光刃刀片；光刃动刀片和齿刃定刀片。小麦割茬越低，值越大，割茬为时，值可达49对于齿刃动刀片，由于齿尖首先刺入茎秆表皮和韧皮圈而将茎秆咬住，立即进行稳定剪切。对小麦茎秆悬空时的夹住临界角（至少也为）。当齿刃的齿尖切割入收割物的茎秆时，齿刃的两侧刃随即被带动开始切割茎秆。随即由齿的两侧刃对茎秆进行滑切。由于齿距小于茎秆直径很多，等于用几支小利剑对茎秆进行刺切，因此剪切干净利索而且省力。齿刃的滑切线比光刃线长。无论是光刃或齿刃刀片切割器，要得到良好的切割质量，切割省力、省功和切割器持久耐用，必须保证：1）动、定两刀片，特别是动刀片要有较高的强度、刚度和锐利度（刃口厚度应为20m，必须磨刃）；2）齿刃有较好的刺切和滑切作用，以及自磨刃作用；3）动、定两组刀片之间要有相对合适的间隙，对其的制造精度与装配精度一定要做到符合国际标准；4）动刀有足够的平均速度；5）动刀安装良好，不松不紧，用手（）刀能移动。3.3 切割器零件的选取（1）动刀片 国标动刀片（）一般呈六边形，一般由碳素工具钢，钢高频等温淬火制成，也可采用钢渗硼制成。刀的两边刃口多用塑性变形法（滚压、冲压或挤压）或洗齿法在刃顶面或底面制成齿纹。用塑性变形法制出的齿纹耐磨性较好，强度也较高。（2）定刀片 国标型定刀片（）一般呈矩形，前端突出成舍形，两边无齿纹。采用碳素工具钢、钢高频等温淬火或号、钢渗硼，号、钢气体碳氮共渗工艺制成。国外亦有采用锻钢护刃器代替定刀片，其护指两边形成刃口，经热处理后，硬度可达。（3）刀杆 国标型刀杆（）由号冷拉扁钢制成，断面为。（4）护刃器 型护刃器W为双指式（），护刃器尖顶部安装有护舌，切割时护舌与护刃器形成对茎秆的双支撑。两侧有支翼，使相邻两护刃器接触牢靠，由可锻造铸铁锻造而成。由于耐冲能力不理想，而且很难达到相应的制造精度，国外已开始采用锻钢护刃器（含碳C为，含锰），以其两侧刃口代替定刀片，刃口硬度可达，具有相当高的硬度。（5）压刃器（） 用号钢、钢或可锻造铸铁制造。主要摩擦面所要求的热处理硬度为。两相邻压刃器的间隔距离大约为动刀行程的五倍，或者每隔45个动刀片安装一个压刃器。（6）摩擦片（） 由或钢制成，或用冷拉摩擦片专用型钢。热处理后，其硬度为。（7）护刃器梁 护刃器梁不是标准件，一般依照其他相关机型的经验进行选取，此处选角钢。3.4 切割器驱动机构的选取切割器动刀的驱动机构有曲柄连杆、曲柄滑块和摆环机构三类。其中曲柄轴又有卧轴式和立轴式两种。曲柄连杆机构又分为简式和组合式等。设计时根据空间位置和传动布置要求选用。通过曲柄连杆机构组建的往复式切割器，由于内在机构的运动会产生相对不均衡的力，及其他缺陷例如易造成零件的老化，易产生形变等。我们将这种机构排除。由摆环机构组成的往复式切割器，其主轴为横卧式，与割刀平行，其一端斜套着圆盘或偏心套，圆盘孔的轴线与主轴轴线成角，弯端上固定着圆盘。圆盘或偏心套的外周通过滚珠套着摆环，摆环的两销柱上铰接着摆叉轴的叉架。摆叉轴前端的摆臂通过短连杆（或弹性短杆）驱动割刀。主轴轴线、摆叉轴线和摆环销轴线三者交会于一点。其优点是结构紧凑，占空间小，连杆长度小，重量轻，产生惯性力小。通过比较，本机器驱动机构选取摆环机构。4切割电机的功率计算及选型参考小麦收割机，切割器功率包括切割功率和空转功率两部分，即 （3-5） 式中 整体行驶速度（）； 机器割幅（）； 切割每m2面积的茎秆所需功，经测定：割小麦.m/m2,取； 和收割器的安装时使用的技术有关，通常每米割幅要转换功率。考虑到在水下切割阻力较大取。查电机手册取电机为Y112 -6 功率:2.2 KW级数：8极 转速：700转电压： 380V 电流：5.6A效率： 80.5%功率因素：0.74cos能效等级： 3极 防护等级：IP44绝缘： B极 工作制：S15.传动系统相关计算及张紧装置的设计5.1 V带传动的设计带传动机构相对简单，且传输能力优秀，而且成本相对较低日常的维护修理更换都比较方便。所以市场上的水草收割机大都使用带传动。摩擦型带传动有较大承载能力，工作噪音小，但是传动会出现误差；同步带传动可保证传动同步，可是对工作承载能力有限，而且工作噪音大。 电机 转速： 传动比： 假设每天运转时间： 1.确定计算功率查表得工作情况系数 =2.选择V带带型根据、查得最适合的带型为A型3.确定带轮基准直径从主动轮参考直径体系中选择，从动轮参考直径是验算带的速度因此所选带的速度合适。4.确定中心距a和带的基准长度按照首次保证中心距，a计算出带的参考长度：从V带的参考长度系中选择参考长度：计算实际中心距a5.验算主动轮上的包角 = 大于120度合格。主动轮包角合适。6.计算V带的根数z根据,查表得，kw，,代入数值，得7. 计算单根带的张进力=180.23N （1） 8.计算轴上压力Q =1440.7N 5.2 V带传动张紧装置带传动凭借带与带轮间的摩擦力来传递运动和功率的，在安装这两者的时候，就必须让它们间存在一定的压紧力。经较长时间的使用，由于带长期受拉力作用，将会发生永久变形，伸长后的传动带，减少了与带轮间的摩擦力，回使传动能力降低，时常出现打滑现象，为保持应有的张紧力，减少打滑，需要用张紧装置来调整。常用张紧方法：1，利用导轨（滑槽）来调节带的张紧力程度，2，利用摆动调节的座架来调节。3，利用浮动的摆动架自动调整，4，利用张紧轮定期调节带的张紧力。本次设计采用1的方法调整带的张进，简图5.2.1如下图5.2.1 在电机调整座的底板上有两个孔用螺栓将其固定在收割机底板上，在电机调整座的上面安放电动机，电机对应的地脚孔下面为长槽孔，以便电动机在其上滑动，在其右端有顶丝，顶在电动机的地脚板上，当需要移动电动机时，松开电动机固定螺栓，调整顶丝电动机移动到合适位置时，固定电机固定螺栓，三角带被张紧。5.3轴的设计5.3.1轴的应用与分类 轴是这一整个机构中很关键的部分之一，我们需要其来传动和支撑其他工件平稳正常运行。同时，动力由摆环轴通过摆杆轴传递给割刀，使其在转矩的作用下带动割刀往复运动。由于轴上还要装配轴承，轴承还要轴向定位，轴承用的是农机上专用的轴承不需要用阶梯来进行轴向定位。由于此轴的传动是往复运动，所以轴做成直轴。同时摆环与刀头摇臂距离较远，轴要做的很长，为了防止轴过重而造成轴的自然弯曲，我们采用空心轴，这里我们选用摆杆管轴分别和摆杆轴头与摆叉轴头焊合的方法制成摆杆轴。此轴要通过扭矩传递动力给刀头摇臂，所以在摆杆轴头端部还开有键槽。刀头摇臂通过摆动带动刀头往复运动，最终带动割刀往复运动。5.3.2轴的材料及结构 根据要求我们需要使用到下列这些轴：转轴、心轴、传动轴、花键轴与空心轴。这些轴的作用都不尽相同，我们在这也就不一一赘述了。一般来说我们的轴都是使用优质碳素结构钢最为主要材料的，用的最多的还是要属45钢。而相对这个机构中没有充当太过重要角色的轴我们一般用Q235、Q275等普通碳素结构钢，承受负载较大并且大小受到限制的轴，我们考虑使用合金结构钢。承受较大载荷的选取调质钢。截面比较大且在机构中作用很大的轴一般选取铬镍钢；用耐热钢和不锈钢充当在高温和腐蚀条件工作的轴的主要材料。在普遍的工作条件下，我们一般不选取合金结构钢的。5.3.3轴的最小直径计算 首先按下式初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为号钢，调质处理 （3）= （4）查表取为；输出轴上的功率；轴的转速 ;取三角带的效率，由电动机功率 则 （5）由上式得 dmm （6） （7）取整取。5.3 .4 轴强度校核 轴的材料为45号钢，按类载荷计算，其许用弯曲应力为:。危险截面的当量弯矩M为：所以： ；N 0 式中：危险截面弯矩；N根据扭矩性质而定的折合系数；取扭矩；其中， 危险断面到轴承支撑点的距离；;轴的转速；当电动机通过三角带带动安装在主轴上的主机轮旋转，通过两个轴承传递给安装在主轴另一端的偏心轮上，带动偏心轮旋转，同时偏心轮给主轴一个扭矩电动机功率，三角带传动效率，TN.m 由（2）得 N.m （10）M N.m （11）Pa=0.413MPa （12）根据校核结果得出结论：轴截面安全6 轴上轴承选择轴承的选择有很多种，在这里我们要考虑到多方面的因素。主要还是看轴承在整个工作系统中承担什么样的作用。 在水草收割机中，轴除了主要承受径向力外，还承受一定的径向力，所以选择圆锥辊子轴承，轴的直径为45所以选择31309 轴承，如下图7 轴的加工工艺设计7.1轴的设计该零件为割刀往复运动传递动力。该零件的各部分的作用及技术要求如下：1、最前端的一段轴上一个键是与刀头摇臂固定连接，表面粗糙度3.2可以满足要求；2、中间安装轴承，没有特殊的精度要求；3、最右端的轴头与摆杆轴连接，为割刀提供动力；4、工件材料为圆钢，热处理硬度为。7.2 轴的工艺过程该零件的配合表面除本身满足精度和粗糙度要求外，对轴线的径向圆跳动和圆柱度也有一定的要求，根据对各表面的具体要求，可采用如下加工方案：粗车 半精车 热处理 粗磨 精磨轴的键槽，可以用键槽铣刀在立式铣床上铣出。加工完成后的图片尺寸为：图 7.2.1由机械制造工艺学10查得，精磨余量为，粗磨余量为，半精车余量为，粗车余量为。经计算，该零件毛坯示意图如图7.2.2：图 7.2.2小批生产中，其工艺过程可制定如下：一 铸件1、铣端面，保证长度；2、打中心孔。二 粗车粗车外圆表面使其轴肩分别为和，及焊合处的，的轴端。如图，三 半精车 半精车和46mm，及焊合处的，的轴端。如图7.2.3，图 7.2.3四 铣键槽 粗、精铣键槽至，槽深。，槽深 如图7.2.4，图 7.2.4五 热处理 调质处理，。六 粗磨1.粗磨至；粗磨至2.两端倒角。如图7.2.5，图 7.2.5七 精磨精磨止最后要求尺寸，检验入库。8结论本次设计对芦苇收割机国内外发展现状进行了论述，并对设计方案进行聊对比论证，相关参数的确定，传动系统相关设计计算，并运用CAD画图软件对总装和相关零件绘制了CAD图纸，总之本次设计综合运用了大学4年所学的知识，是一次提升和升华。芦苇收割机的需求现在越来越高，并且在可预期的的将来，我们所设计的小型芦苇收割机的将成为这一机械的趋势，呈现出更加的小型化与智能化，更加方便得进行操作运输等各个方面。这次的设计由于知识储备和自身的水平有限，仍然存在着许多不足，主要的研究方向是芦苇收割机的收割结构以及驱动部分，对整个机构的控制系统及实现没有进行过多的讨论，需要在今后进行更加深入的研究，不断的完善系统。整